Điều khiển và khống chế lò tạo khí - phần 6 docx

Điều khiển và khống chế lò tạo khí



T.g: Phan Việt C ờng
28

hành tr ớc khi thực hiện ch ơng trình sử dụng bằng cách ghi thông tin vào vùng bộ
nhớ này .
2.3 Bảng ảnh vào ra .
Một phần của bộ nhớ RAM đ ợc dùng để l u giữ trạng thái hiện tại của các
tín hiệu vào ra hay còn gọi là bảng ảnh vào ra . Nh vậy trạng thái mỗi tín hiệu vào
ra đ ợc l u giữ tại một vị trí t ơng ứng trong bảng ảnh vào ra và có địa chỉ duy
nhất xác định , mỗi modul vào ra đơn lẻ đ ợc gán một vùng riêng trong bảng ảnh
vào ra .
2.4 Bộ nhớ số liệu .
Bộ nhớ số liệu đ ợc dùng để l u giữ các số liệu cần thiết trong ch ơng trình
nh trạng thái bộ đếm , bộ thời gian , các tham số toán hạng hay các quá trình cần
l u giữ số liệu tạm thời . Một số nhà chế tạo chia vùng bộ nhớ số liệu thành 2 vùng:
1 cho số liệu cố định và 1 cho số liệu thay đ ợc . Vùng số liệu cố định chỉ có thể
lập trình thông qua thiết bị lập trình , CPU không cho phép ghi số liệu vào vùng này
mà chỉ đ ợc ghi số liệu vào vùng số liệu thay đổi đ ợc .
2.5 Bộ nhớ ch ơng trình
Vùng cuối của bộ nhớ trong PLC đ ợc dùng để chứa ch ơng trình của ng ời
sử dụng . Đây là vùng nhớ mà hệ điều hành sẽ chỉ cho CPU đọc và thực hiện các
lệnh của ch ơng trình . Vùng nhớ ch ơng trình có thể đ ợc chia nhỏ tiếp nếu CPU
dùng một phần của bộ nhớ này để l u giữ các thông báo mã ASCII , các ch ơng
trình con hay các hàm đặc biệt khác .
Phần lớn các PLC l u giữ các số liệu và ch ơng trình sử dụng trong RAM .
Một số hệ thống cho phép l u giữ cả ch ơng trình và vùng số liệu cố định trong bộ
nhớ EPROM , khi đó ng ời sử dụng có thể lập trình chạy thử trong RAM cho hoạt

động đúng tr ớc khi nạp vào EPROM . L u ý rằng , bộ nhớ RAM có đặc điểm là
nội dung bộ nhớ thay đổi nhanh nh ng bộ nhớ sẽ bị xoá khi có lỗi nguồn cung cấp
và không có nguồn backup . Để l u giữ an toàn ch ơng trình điều khiển phải ghi
vào bộ nhớ EPROM hoặc EEROM . Tuy nhiên các bộ nhớ ROM có thời gian truy
cập lớn nên khi khởi tạo PLC các ch ơng trình điều khiển trên bộ nhớ phụ
(EPROM or EEROM) này th ờng đ ợc sao chép vào RAM nhằm tăng tốc độ hoạt
động của hệ thống .

3. Khối vào ra .
Điều khiển và khống chế lò tạo khí



T.g: Phan Việt C ờng
29

Khối vào ra của PLC thực hiện công việc ghép nối giữa các thiết bị công
nghiệp công suất lớn với mạch điện tử công suất nhỏ , chứa và thực hiện ch ơng
trình điều khiển . Phần lớn các PLC thực hiện với các điện áp trong từ 5á15v (điện
áp TTL và CMOS) , trong khi tín hiệu từ thiết bị vào có thể lớn hơn rất nhiều ,
th ờng từ 24á240v với dòng vào một vài ampe .
Nh vậy khối vào ra là bộ ghép nối giữa mạch điện tử của PLC với thế giới
bên ngoài do đó đảm bảo đ ợc trạng thái tín hiệu cần thiết với tính chất cách ly.
Điều này cho phép PLC đ ợc nối trực tiếp với các cơ cấu chấp hành , các thiết bị
vào ra mà không cần mạch điện hoặc rơle trung gian .
Một tiêu chuẩn đề ra đối với tất cả các kênh I/O là phải đ ợc cách ly với hệ
điều khiển vi xử lý đắt tiền bằng việc sử dụng mạch Optoilator trên các modul vào
ra .
ở PLC cỡ nhỏ có các đầu vào ra trong cùng một khối với CPU thì các đầu vào
cũng nh các đầu ra th ờng chuẩn cùng một loại để kinh tế cho nhà sản xuất . Các

PLC kiểu modul giúp ng ời sử dụng linh hoạt trong việc lựa chọn , kết hợp các
khối vào ra có mức tín hiệu thích hợp .

III_2 : Giới thiệu về PLC S7-300 .
1. Giới thiệu chung .
SIMATIC S7 là loại PLC dùng để điều khiển các hệ thống công nghiệp . S7-
300 rất thuận tiện và kinh tế cho những hệ có nhiều dây nối , cho những nhiệm vụ
khác nhau . Ví dụ nh :
- Máy dùng cho mục đích đặc biệt .
- Máy dệt .
- Máy đóng gói .
- Điều khiển hệ thống .
- Máy công cụ .
CPU của S7-300 có 5 loại , tuỳ theo nhiệm vụ cụ thể mà chọn cho thích hợp :
CPU312 IFM , CPU313, CPU314 , CPU315 , CPU315-2DP .
1.1 Đặc điểm chung của S7-300 .
CPU S7-300 gồm các bộ phận sau :
- Bộ xử lý trung tâm CPU .
Điều khiển và khống chế lò tạo khí



T.g: Phan Việt C ờng
30

- Modul tín hiệu vào ra (SMs) có thể là số hoặc t ơng tự .
- Modul chức năng (FMs) để đếm nhanh .
- Mạch nguồn (PSs) cung cấp điện áp 115/230v .
- Modul giao diện (IMs) để nối các modul mở rộng .
1.2 Đặc điểm của các CPU .

- CPU312 IFM : dùng để đo l ờng tần số tới 10KHz ngắt đầu vào và xử lý
nhanh (xử lý một sự kiện ngắt trong 1ms hoặc ít hơn) .
- CPU313 : dùng cho những ứng dụng nhỏ , yêu cầu cần xử lý nhanh .
- CPU314 : dùng cho những ứng dụng yêu cầu cần xử lý nhanh .
- CPU315 và CPU315-2DF : dùng cho những nhiệm vụ phức tạp và cho hệ có
cấu trúc phức tạp .
Bảng III_14 nêu các thông số kỹ thuật của các loại CPU nói trên .
2. Cấu trúc của CPU S7-300 .
Hình d ới trình bày tổng quan về cách phân chia bộ nhớ cho các vùng nhớ
khác nhau .

Accumulator



Address register



Data block register



Status word

Bao gồm :
- Vùng System memory
- Vùng Load memory
ACCU1

ACCU2

AR1

AR2

DB (share
)

DI (instance
)

Status

System memory

Bộ đệm ra số Q
Bộ đệm vào số I
Vùng nhớ cờ M
Timer T
Counter

Work memory
ã Logic block
ã Data block
ã Local block , Stack
Load memory


ã user program (RAM)

ã User program (EEPROM)
I/O ngoại vi

Điều khiển và khống chế lò tạo khí



T.g: Phan Việt C ờng
31

- Vùng Work memory
Kích th ớc của các vùng nhớ này phụ thuộc vào chủng loại của từng modul CPU.
Load memory : Là vùng nhớ chứa ch ơng trình ứng dụng (do ng ời sử dụng
viết) bao gồm tất cả các khối ch ơng trình ứng dụng OB , FC , FB , các khối
ch ơng trình trong th viện hệ thống đ ợc sử dụng (SFC,SFB) . Vùng nhớ này đ ợc
tạo bởi một phần bộ nhớ RAM của CPU và EEPROM (nếu có EEPROM) . Khi
thực hiện động tác xoá bộ nhớ (MRES) toàn bộ các khối ch ơng trình nằm trong
RAM sẽ bị xoá . Cũng nh vậy , khi ch ơng trình hay khối dữ liệu đ ợc đổ (down
load) , từ thiết bị lập trình (PG , máy tính) vào modul CPU , chúng sẽ đ ợc ghi lên
phần RAM của vùng nhớ Load memory .
Work memory : Là vùng nhớ chứa các khối DB đang đ ợc mở , khối ch ơng
trình (OB,FC,FB,SFC hoặc SFB) đang đ ợc CPU thực hiện và phần bộ nhớ cấp phát
cho những tham số hình thức để các khối ch ơng trình này trao đổi tham trị với hệ
điều hành và với các khối ch ơng trình khác (local block) . Tại một thời điểm nhất
định vìng Work memory chỉ chứa một khối ch ơng trình .Sau khi khối ch ơng
trình đó đ ợc thực hiện xong thì hệ điều hành sẽ xoá nó khỏi Work memory và nạp
vào đó khối ch ơng trình kế tiếp đến l ợt đ ợc thực hiện .
System memory : là vùng nhớ chứa các bộ đệm vào/ra số (I,Q) , các biến cờ
(M) , thanh ghi C-Word,PV,T-bit của Timer , thanh ghi C-Word,PV,C-bit của
Counter . Việc truy cập , sửa đổi dữ liệu những ô nhớ thuộc vùng nhớ này đ ợc

phân chia hoặc bởi hệ điều hành của CPU hoặc do ch ơng trình ứng dụng .
Ngoài ra còn có :
- 2 thanh ghi 32 bits (ACCU1 và ACCU2) : dùng để nạp và thực hiện các
phép toán .
- 2 thanh ghi địa chỉ 32 bits (AR1 và AR2) : dùng để chỉ dẫn địa chỉ .
- Từ trạng thái 16 bits (STW) : dùng để chứa kết quả RLO , OV , OS , CCO
, CC1 .
3. Hoạt động của CPU .
Hoạt động của CPU S7-300 đ ợc chia ra thành các b ớc sau :
- CPU quét trạng thai của modul vào vào cập nhật vào thanh ghi ảnh .
- CPU thực hiện ch ơng trình của ng ời sử dụng .
- CPU đ a kết quả từ thanh ghi ảnh ra các modul ra . Sau khi ghi kết quả
lên đầu ra thì CPU thực hiện tiếp các b ớc của chu kỳ tiếp theo .
Điều khiển và khống chế lò tạo khí



T.g: Phan Việt C ờng
32

Chu kỳ quét của CPU đ ợc miêu tả trong sơ đồ d ới đây :

4. Các chế độ hoạt động của CPU S7-300 .
CPU S7-300 hoạt đông theo 3 chế độ sau :
- Chế độ START_UP
- Chế độ STOP
- Chế độ RUN
4.1 Chế độ STOP
- Đặt I/O ở trạng thái xác định tr ớc đó .
- Không thực hiện ch ơng trình .
4.2 Chế độ START_UP
- Thực hiện khởi động lại .

Khởi động ch ơng trình
OB100 (Start-up)

Kiểm tra thời gian quét ,
chu kỳ quét

Đọc trạng thái đầu vào
và chuyển vào bảng ảnh

Thực hiện ch ơng trình
trong OB1 (chu kỳ xử lý)

Sự kiện (tín hiệu thời
gian, xử lý giao tiếp)

Gọi các khối OB khác


Viết tới xử lý bằng ảnh




Tín
hiệu
từ
modul
ngoại
vi