Tài liệu PLC S7 300 Tiếng Việt
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.89 MB, 110 trang )
BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
TRƯỜNG CĐ NGHỀ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
TP. HỒ CHÍ MINH
GIÁO TRÌNH
Mô đun: PLC NÂNG CAO
NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NGHỀ
2
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể
được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và
tham khảo.
Mọi mục đich khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
Mã tài liệu: ….
LỜI GIỚI THIỆU
PLC nâng cao là một môn học cơ sở quan trọng đối với sinh viên khối kỹ
thuật nói chung và sinh viên ngành điện nói riêng. Để có thể tiếp tục nghiên cứu
chuyên sâu về lĩnh vực điều khiển tự động thì sinh viên phải nắm vững những
kiến thức trong môn học PLC nâng cao.
Điều khiển lập trình nghiên cứu những ứng dụng của các tập lệnh nhằm
để lập trình và điều khiển một hệ thống trong sản xuất và đời sống.
Ngoài ra môn học này còn giúp sinh viên không chuyên ngành điện bổ
sung thêm các kiến thức cơ bản về điều khiển tự động, các thiết bị điện, cấu tạo
và các đặc tính làm việc của chúng để có thể vận hành được trong thực tế.
Quyển sách này tác giả trình bày các kiến thức cơ bản hệ thống điều khiển
lập trình, cấu trúc và phương thức hoạt động , kết nối giữa các thiết bị ngoại vi ,
tập lệnh , các kiến thức về nguyên lý, cấu tạo, đặc tính và ứng dụng các loại hệ
thống điện có kèm theo các ví dụ cụ thể và các bài tập được soạn theo từng các
chương lý thuyết, để giúp người học có thể giải và ứng dụng vào các môn học có
liên quan.
Giáo trình PLC nâng cao này được biên soạn với sự cố gắng sưu tầm các
tài liệu, với sự đóng góp tận tình của các đồng nghiệp trong và ngoài khoa, cùng
với kinh nghiệm giảng dạy môn học này trong nhiều năm. Tuy nhiên đây cũng
là lần đầu tiên biên soạn giáo trình PLC nâng cao nên không thể tránh khỏi
những thiếu sót. Tôi rất mong sự đóng góp ý kiến của các đồng nghiệp, của các
em sinh viên và các bạn đọc quan tâm đến bài giảng này.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày …. tháng …. năm 2012
2
3
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên: NGUYỄN NGỌC LINH
2. ………… BÙI QUANG HÒA
3
4
MỤC LỤC
STT
ĐỀ MỤC
TRANG
1
Lời giới thiệu
2
2
Mục lục
4
3
Nội dung bài học.
5
Bài 1: Tổng quan về điều khiển lập trình
7
Bài 2: Cấu trúc và phương thức hoạt động của PLC
S7-300
Bài 3: Kỹ thuật lập trình
15
Bài 4: Cài đặt phần mềm S7-300 và chọn chế độ làm
việc
Bài 5: Tập lệnh PLC S7-300
37
Bài 6: Bài tập ứng dụng PLC S7-300
4
31
47
57
5
MÔ ĐUN PLC NÂNG CAO
Mã mô đun: 25
Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun:
Đây là môn học bắt buộc được bố trí dạy cuối chương trình sau khi học
xong các chuyên môn như : Điện tử công suất, Vi xử lý, PLC,…
Mục tiêu của mô đun:
Học xong mô đun này học sinh có năng lực :
- Trình bày cấu trúc và phương thức hoạt động của các loại PLC chính xác theo
nội dung đã học.
- Mô tả cấu trúc các phần chính của hệ thống điều khiển: ngôn ngữ, liên kết,
định thời của các loại PLC khác nhau
- Thực hiện các kết nối giữa PLC và thiết bị ngoại vi
- Viết chương trình cho các loại PLC khác nhau đạt yêu cầu kỹ thuật
Nội dung chính của mô đun:
Tên bài
mục
Loại
bài dạy
Bài 1
Lý thuyết
Bài 2
Lý thuyết
Bài 3
Tich hợp
Bài 4
Tich hợp
Bài 5
Tich hợp
Bài 6
Tich hợp
Địa điểm
Xưởng
thực hành
Xưởng
thực hành
Xưởng
thực hành
Xưởng
thực hành
Xưởng
thực hành
Xưởng
thực hành
Thời lượng
Lý
Thực
thuyết
hành
2
Kiểm tra
2
2
5
4
1
x
5
2
3
x
5
2
3
30
20
10
73
5
-
73
x
6
YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN
Mỗi sinh viên phải tham gia ít nhất 80% thời gian môn học trên lớp. Nếu không
tham gia đủ sẽ bị cấm thi kết thúc môn. Mỗi sinh viên sẽ làm bài tập sau khi học xong
phần lý thuyết của mỗi chương. Giáo viên sẽ giúp các sinh viên thực hiện các bài tập.
Kết quả đánh giá sẽ bao gồm: 10% tham gia lớp, 30% kiểm tra giữa kỳ và 60% kết
thúc môn học.
6
7
BÀI 1:
TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
Mục tiêu:
- Phát biểu khái niệm về điều khiển lập trình theo nội dung đã học
- So sánh ưu nhược điểm của điều khiển lập trình với các hình thưc điều khiển
khác theo nội dung đã học.
- Trình bày các ứng dụng của PLC trong thực tế theo nội dung đã học.
1.1.Khái niệm hệ thống điều khiển:
Trong công nghiệp yêu cầu tự động hoá ngày càng tăng, đòi hỏi kỹ thuật điều
khiển phải đáp ứng đuợc những yêu cầu đó. Để giải quyết được nhiệm vụ điều khiển
người ta có thể thực hiện bằng hai cách: thực hiện bằng Rơle, khởi động từ ... hoặc thực
hiện bằng chương trình nhớ. Hệ điều khiển bằng Rơle và hệ điều khiển bằng lập trình có
nhớ khác nhau ở phần xử lý: thay vì dùng Rơle, tiếp điểm và dây nối trong phương pháp
lập trình có nhớ chúng được thay bằng cách mạch điện tử. Như vậy thiết bị PLC làm
nhiệm vụ thay thế phần mạch điện điều khiển trong khâu xử lý số liệu. Nhiệm vụ của sơ
đồ mạch điều khiển sẽ được xác định bằng một số hữu hạn các bước thực hiện xác định
gọi là "chương trình".
Chương trình này mô tả các bước thực hiện gọi là tiến trình điều khiển, tiến trình này
được lưu vào bộ nhớ nên được gọi là "điều khiển lập trình có nhớ". Trên cơ sở khác
nhau của khâu xử lý số liệu ta có thể biểu diễn hai hệ điều khiển như sau:
Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển bằng Rơle:
Hình 1-1 : Lưu đồ điều khiển dùng Rơle
Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển bằng PLC:
7
8
Hình 1-2: Lưu đồ điều khiển bằng PLC
Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển người ta cần thay đổi mạch điều khiển
bằng cách lắp lại mạch, thay đổi phần tử mới đối với hệ thống điều khiển bằng Rơle
điện. Trong khi đó khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển ta chỉ cần thay đổi chương trình
sọan thảo đối với hệ điều khiển bằng lập trình có nhớ.
Sự khác nhau giữa hệ điều khiển bằng Rơle điện và lập trình có nhớ có thể
minh họa bằng một ví dụ sau:
Điều khiển hệ thống 3 máy bơm nước qua 3 khởi động từ K1, K2, K3.
Trình tự điều khiển như sau: Các máy bơm hoạt động tuần tự nghĩa là K1 đóng
trước tiếp đến là K2 rồi cuối cùng là K3 đóng.
Để thực hiện nhiệm vụ theo yêu cầu trên mạch điều khiển ta thiết kế như sau:
o Trong đó các nút ấn S1, S2, S3, S4 là các phần tử nhập tín hiệu.
o Các tiếp điểm K1, K2, K3 và các mối liên kết là các phần xử lý.
o Các khởi động từ K1, K2, K3 là kết quả xử lý.
8
9
Hình 1-3 :Sơ đồ diều khiển
Nếu ta thay bằng thiết bị diều khiển PLC ta có thể mô tả như sau:
-Tín hiệu vào: S1, S2, S3, S4 vẫn giữ nguyên.
-Tín hiệu ra: K1, K2, K3 là các khởi dộng từ vẫn giữ nguyên.
-Phần tử xử lý: được thay thế bằng PLC.
Hình 1-4
Khi thực hiện bằng chương trình điều khiển có nhớ PLC ta chỉ cần thực hiện
nối mạch theo sơ đồ sau:
Hình 1 -5:Sơ đồ nối dây thực hiện bằng PLC
Nếu bây giờ nhiệm vụ điều khiển thay đổi ví dụ như các bơm 1,2,3 hoạt động
theo nguyên tắc là chỉ một trong số các bơm được hoạt động độc lập. Như vậy đối
với mạch điều khiển dùng Rơle ta phải tiến hành lắp ráp lại toàn bộ mạch điều
khiển, trong khi đó đối với mạch điều khiển dùng PLC thì ta lại chỉ cần soạn thảo
lại chương trình rồi nạp lại vào CPU thì ta sẽ có ngay một sơ đồ điều khiển theo yêu
cầu nhiệm vụ mới mà không cần phải nối lại dây trên mạch điều khiển..
9
10
Như vậy, một cách tổng quát có thể nói hệ thống điều khiển PLC là tập
hợp các thiết bị và linh kiện điện tử. Để đảm bảo tính ổn định, chính xác và an toàn…
trong quá trình sản xuất, các thiết bị này bao gồm nhiều chủng loại, hình dạng khác
nhau với công suất từ rất nhỏ đến rất lớn. Do tốc độ phát triển quá nhanh của
công nghệ và để đáp ứng được các yêu cầu điều khiển phức tạp nên hệ thống điều khiển
phải có hệ thống tự động hoá cao. Yêu cầu này có thể thực hiện được bằng hệ lập
trình có nhớ PLC kết hợp với máy tính, ngoài ra còn cần có các thiết bị ngoại vi
khác như: bảng điều khiển, động cơ, cảm biến, tiếp điểm, contactor...
Khả năng truyền dữ liệu trong hệ thống rất rộng thích hợp cho hệ thống xử
lý và cũng rất linh động trong các hệ thống phân phối .
Mỗi một thành phần trong hệ thống điều khiển có một vai trò quan trọng như
được trình bày trong hình vẽ sau:
Hình 1-6: Mô hình hệ thống điều khiển PLC
Hệ thống PLC sẽ không cảm nhận được thế giới bên ngoài nếu không có
các cảm biến, và cũng không thể điều khiển được hệ thống sản xuất nếu không có
các động cơ, xy lanh hay các thiết bị ngoại vi khác nếu cần thiết có thể sử dụng các
máy tính chủ tại các vị trí đặc biệt của dây chuyền sản xuất .
Hệ thống diều khiển PLC diển hình :
Trong hệ thống điều khiển PLC các phần tử nhập tín hiệu như : chuyển mạch,
nút ấn, cảm biến, ... được nối với đầu vào của thiết bị PLC. Các phần tử chấp
hành như : đèn báo, rơ le, contactor,... được nối đến lối ra của PLC tại các đầu nối.
Chương trình điều khiển PLC đư ợc soạn thảo dưới các dạng cơ bản (sẽ được
trình bày ở phần sau) sẽ được nạp vào bộ nhớ bên trong PLC, sau đó tự động
thực hiện tuần tự theo một chuỗi lệnh điều khiển được xác định trước .
Hệ còn cho phép công nhân vận hành thao tác bằng tay các tiếp điểm, nút
dừng khẩn cấp để đảm bảo tính an toàn trong các trường hợp xảy ra sự cố.
1.2.Vai trò của PLC:
10
11
PLC được xem như trái tim trong một hệ thống điều khiển tự động đơn lẻ với
chương trình điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC, PC thường xuyên
kiểm tra trạng thái của hệ thống thông qua các tín hiệu hồi tiếp từ thiết bị nhập để
từ đó có thể đưa ra những tín hiệu điều khiển tương ứng đến các thiết bị xuất.
PLC có thể được sử dụng cho những yêu cầu điều khiển đơn giản và được lập
đi lập lại theo chu kỳ, hoặc liên kết với máy tính chủ khác hoặc máy tính chủ
thông qua một kiểu hệ thống mạng truyền thông để thực hiện các quá trình xử lý
phức tạp.
Tín hiệu vào:
Mức độ thông minh của một hệ thống điều khiển phụ thuộc chủ yếu vào
khả năng của PLC để đọc được các dữ liệu khác nhau từ các cảm biến cũng như
bằng các thiết bị nhập bằnh tay .
Tiêu biểu cho các thiết bị nhập bằng tay như: Nút ấn, bàn phím và chuyển
mạch. Mặt khác, để đo, kiểm tra chuyển động, áp suất, lưu lượng chất lỏng ... PLC
phải nhận các tín hiệu từ các cảm biến. Ví dụ : Tiếp điểm hành trình, cảm biến
quang điện ... tín hiệu đưa vào PLC có thể là tín hiệu số (Digital) hoặc tín hiệu tương
tự (Analog), các tín hiệu này được giao tiếp với PLC thông qua các Modul nhận
tín hiệu vào khác nhau khác nhau DI (vào số) hoặc AI (vào tương tự)....
Đối tượng điều khiển:
Một hệ thống điều khiển sẽ không có ý nghĩa thực tế nếu không giao tiếp
được với thiết bị xuất, các thiết bị xuất thông dụng như: Motor, van, Rơle, đèn
báo, chuông điện,... giống như thiết bị nhập, các thiết bi xuất được nối đến các ngõ ra
của Modul ra (Output). Các Modul ra này có thể là DO (Ra số) hoặc AO (ra
tương tự).
1.3. Cấu tạo PLC:
Thiết bị điều khiển lập trình PLC bao gồm khối xử lý trung tâm (CPU) trong
đó có chứa chương trình điều khiển và các Modul giao tiếp vào/ra có nhiệm vụ liên
kết trực tiếp đến các thiết bị vào/ra, sơ đồ khối cấu tạo PLC được vẽ như hình 1-6.
Khối xử l ý trung t âm : là một vi xử lý điều khiển tất cả các hoạt động của PLC
như: Thực hiện chương trình, xử lý vào/ra và truyền thông với các thiết bị bên
ngoài.
Bộnhớ: có nhiều các bộ nhớ khác nhau dùng để chứa chương trình hệ thống là một
phần mềm điều khiển các hoạt động của hệ thống, sơ đồ LAD, trị số của Timer,
Counter được chia trong vùng nhớ ứng dụng, tùy theo yêu cầu của người dùng
có thể chọn các bộ nhớ khác nhau:
Bộ nhớ ROM: là loại bộ nhớ không thay đổi được, bộ nhớ này chỉ nạp được
một lần nên ít được sử dụng phổ biến như các loại bộ nhớ khác .
Bộ nhớ RAM: là loại bộ nhớ có thể thay đổi được và dùng để chứa các
11
12
chương trình ứng dụng cũng như dữ liệu, dữ liệu chứa trong Ram sẽ bị mất khi
mất điện. Tuy nhiên, điều này có thể khắc phục bằng cách dùng Pin.
Bộ nhớ EPROM: Giống như ROM, nguồn nuôi cho EPROM không cần
dùng Pin, tuy nhiên nội dung chứa trong nó có thể xoá bằng cách chiếu tia
cực tím vào một cửa sổ nhỏ trên EPROM và sau đó nạp lại nội dung bằng máy
nạp.
Bộ nhớ EEPROM: kết hợp hai ưu điểm của RAM và EPROM, loại nà y
có
thể xóa và nạp bằng tín hiệu điện. Tuy nhiên số lần nạp cũng có giới hạn.
1.4. Ưu - nhược điểm của hệ thống :
Trong giai đoạn đầu của thời kỳ phát triển công nghiệp vào khoảng năm
1960 và 1970, yêu cầu tự động của hệ điều khiển được thực hiện bằng các Rơle điện
từ nối nối với nhau bằng dây dẫn điện trong bảng điều khiển, trong nhiều trường hợp
bảng điều khiển có kích thước quá lớn đến nỗi không thể gắn toàn bộ lên trên trường
và các dây nối cũng không hoàn toàn tốt vì thế rất thường xảy ra trục trặc trong hệ
thống. Một điểm quan trong nữa là do thời gian làm việc của các Rơle có giới hạn
nên khi cần thay thế cần phải ngừng toàn bộ hệ thống và dây nối cũng phải thay
mới cho phù hợp, bảng điều khiển chỉ dùng cho một yêu cầu riêng biệt không thể
thay đổi tức thời chức năng khác mà phải lắp ráp lại toàn bộ, và trong trường hợp
bảo trì cũng như sữa chữa cần đòi hỏi thợ chuyên môn có tay nghề cao. Tóm lại hệ
điều khiển Rơle hoàn toàn không linh động.
*Tóm tắt nhược điểm của hệ thống điều khiển dùng Rơle:
- Tốn kém rất nhiều dây dẫn .
- Thay thế rất phức tạp.
- Cần công nhân sữa chữa tay nghề cao.
- Công suất tiêu thụ lớn .
- Thời gian sữa chữa lâu.
- Khó cập nhật sơ đồ nên gây khó khăn cho công tác bảo trì cũng như thay thế.
* Ưu điểm của hệ điều khiển PLC:
Sự ra đời của hệ điều khiển PLC đó làm thay đổi lớn hệ thống điều khiển cũng như
các quan niệm thiết kế về chúng, hệ điều khiển dùng PLC có nhiều ưu điểm sau:
- Giảm 80% Số lượng dây nối.
- Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp .
- Có chức năng tự chuẩn đoán do đó giúp cho công tác sửa chữa được nhanh
chóng và dễ dàng.
12
13
- Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình (máy tính, màn
hình) mà không cần thay đổi phần cứng nếu không có yêu cầu thêm bớt các thiết bị
xuất nhập.
- Số lượng Rơle và Timer ít hơn nhiều so với hệ điều khiển cổ điển. –
Số lượng tiếp điểm trong chương trình sử dụng không hạn chế.
- Thời gian hoàn thành một chu trình điều khiển rất nhanh (vài mS) dẫn đến tăng
cao tốc độ sản xuất .
- Chi phí lắp đặt thấp .
- Độ tin cậy cao.
- Chương trình điều khiển có thể in ra giấy chỉ trong vài phút giúp thuận tiện cho
vấn đề bảo trì và sửa chữa hệ thống.
1. 5. Ứng dụng của hệ thống điều khiển PLC:
Từ các ưu điểm nêu trên, hiện nay PLC đó được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực
khác nhau trong công nghiệp :
- Hệ thống nâng vận chuyển.
- Dây chuyền đóng gói.
- Các ROBOT lắp ráp sản phẩm .
- Điều khiển bơm.
- Dây chuyền xử lý hoá học.
- Công nghệ sản xuất giấy .
- Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh.
- Sản xuất xi măng.
- Công nghệ chế biến thực phẩm.
- Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn.
- Dây chuyền lắp ráp Tivi.
- Điều khiển hệ thống đèn giao thông.
- Quản lý tự động bãi đậu xe.
- Hệ thống báo động.
- Dây truyền may công nghiệp.
- Dây chuyền sản xuất tole cuộn.
- Dây chuyền sản xuất thép.
- Điều khiển thang máy.
- Dây chuyền sản xuất xe Ôtô.
13
14
- Sản xuất vi mạch.
- Kiểm tra quá trình sản xuất .
…
14
15
BÀI 2:
CẤU TRÚC VÀ PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA PLC S7-300
Mục tiêu:
- Phát biểu cấu trúc của một PLC theo nội dung đã học.
- Trình bày các thiết bị điều khiển lập trình S7- 300 theo nội dung đã học.
- Trình bày cấu trúc bộ nhớ S7- 300 theo nội dung đã học.
- Thực hiện xử lý chương trình đúng theo nội dung đã học.
2.1. Cấu trúc phần cứng của hệ thống PLC S 7-300.
Thông thường, để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đó phần
lớn các đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào, đầu ra cũng như chủng loại tín
hiệu vào/ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không bị cứng hóa về
cấu hình. Chúng được chia nhỏ thành các modul. Số các Modul được sử dụng
nhiều hay ít tuỳ theo từng yêu cầu công nghệ, song tối thiểu bao giờ cũng phải có
một Modul chính là các modul CPU, các modul còn lại là các modul truyền
nhận tín hiệu đối với đối tượng điều khiển, các modul chức năng chuyên dụng như
PID, điều khiển động cơ, Chúng được gọi chung là Modul mở rộng. Tất cả các
modul được gắn trên những thanh ray (RACK).
2.1.1. Modul CPU:
1. Đặc Điểm.
- Hệ thống điều khiển có kích thước nhỏ nhất.
- Có nhiều loại CPU : CPU 314, CPU 315-2 DP…
15
16
- Có nhiều khối mở rộng, có thể mở rộng đến 32 khối
- Có nhiều nhất 1024 ngõ vào ra (DI/DO) : 256 AI/AO.
- Các Bus nối tích hợp phía sau các Module.
- Có thể nối mạng với:
- Multi-point-interface (MPI).
- PROFIBUS.
- Erthernet công nghiệp (Industrical Erthernet).
- Thiết bị lập trình (PG) trung tâm có thể truy cập đến các khối .
- Không hạn chế rãnh cắm.
- Đặc cấu hình và cài đặt thông số với công cụ trợ giúp "HW Config".
- Khi cập nhật những thay đổi chương trình không cần phải chuyển CPU sang trạng
thái STOP.
- Có pin nuôi bộ nhớ .
- Có thể lưu trữ chương trình trong các Card nhớ EFROM (Flash EFROM) .
Nguyên lý chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả trình (PLC)
16
17
CPU 314 của PLC S7_300
2. Thiết kế CPU S7-300.
a. Các đèn báo trạng thái.
- SF (System Fault) : báo lỗi hệ thống (lỗi ở module có chức năng chuẩn đoán
hoặc lỗi do lập trình).
- BATF (Battery Fault): báo lỗi về pin (pin yếu hoặc không có pin).
- DC5V: báo trạng thái nguồn cho CPU, đèn sẽ chớp sáng khi có sự cố.
17
18
- FRCE = FORCE : báo có ít nhất một ngõ vào/ ra đang bị cưỡng bức ( chỉ có
thể hủy chức năng này khi sử dụng chức năng Stop
forcing).
-RUN:
Sáng ổn định khi CPU đang xử lý chương trình vào bộ nhớ ,
Chớp sáng khi CPU đang khởi động (cấp nguồn hay khi chuyển từ
trạng thái STOP sang RUN)
- STOP:
Đèn sáng khi CPU ở trạng thái STOP
Đèn chớp chậm khi yêu cầu Reset bộ nhớ
Đèn chớp nhanh khi quá trình xác lập bộ nhớ đang tiến hành (đang
Reset).
Khi cắm Card nhớ vào CPU, đèn STOP sẽ chớp chậm yêu cầu Reset
bộ nhớ Ram.
b. Các kiểu hoạt động.
Công tắt (Key_Switch) chuyển sang chế độ RUN hoặc chế độ STOP có thể lấy ra
cắm vào, dùng để bảo vệ chương trình, chuyển chế độ hoạt động của CPU, Reset bằng
tay.
- RUN_P : xử lý chương trình, có thể đọc và ghi được từ thiết bị lập trình PG.
- RUN : chỉ xử lý chương trình có sẵn trong bộ nhớ, không thể ghi được từ thiết
bị lập trình PG (không giao tiếp với PG).
- STOP : dừng, chương trình không được xử lý.
- MRES : chức năng Reset hệ thống (cho phép Reset Memory).
c. Các bộ phận liên quan.
- Memory Card (MC) : là một bộ nhớ EFROM cho phép đọc ghi nhiều lần, được
dùng để mở rộng bộ nhớ và bảo vệ chương trình khi CPU mất điện. MC có dung lượng
từ 16kB, 32kB …..4MB.
- Ngăn chứa pin : nằm dưới nắp, pin cung cấp năng lượng dự trữ nội dung Ram
trong trường hợp mất điện (thời gian sử dụng khoảng 1 năm).
- Đầu nối MPI (Multi Point Interface) : đầu nối dành cho thiết bị lâp trình hay các
thiết bị cần giao tiếp qua cổng MPI.
- Cổng giao tiếp DP : cổng giao tiếp để nối trực tiếp với các DP.
2.1.1. Các Module của PLC S7-300 .
18
19
- Thơng thường, để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đó phần lớn
các đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào, đầu ra cũng như chủng loại tín hiệu
Vào/ Ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế khơng bị cứng hóa về cấu
hình. Chúng được chia nhỏ thành các Module. Số các Module sử dụng nhiều hay ít tùy
theo từng u cầu điều khiển, song tối thiểu bao giờ cũng phải có một Module chính là
Module CPU. Các Module còn lại là những Module nhận/ truyền tín hiệu đối với tín
hiệu điều khiển, các Module chức năng chun dụng như PID, điều khiển động cơ…
chúng được gọi chung là Module mở rộng. Tất cảcác Module được gá trên thanh Ray.
S7-300
Giá đỡ (rack)
Cổng nối
tiếp
RS485
Cách lắp đặt thanh ray
Module CPU.
19
20
Các Modul của S7-300
- Module CPU là loại Module có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ
thời gian, bộ đếm cổng truyền thông (RS485)… và có thể còn có một vài cổng vào ra
số. Các cổng vào ra số có trên Module CPU được gọi là cổng vào ra Onboard.
- Trong họ PLC S7_ 300 có nhiều loại Module CPU khác nhau. Nói chung,
chúng được đặt tên theo bộ vi xử lý có trong nó như Module CPU 312, Module CPU
314, Module CPU 315…
- Những Module này cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau cổng
vào/ ra Onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của
hệ điều hành phục vụ, việc sử dụng các cổng vào/ ra Onboard này sẽ được phân biệt
với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ cái IFM (Intergrated Function Module) như
Module CPU 312 IFM, Module 314 IFM …
- Ngoài ra còn có các loại CPU với hai cổng truyền thông, trong đó cổng truyền
thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán (DP). Tất nhiên
kèm theo cổng truyền thông thứ hai này là những phần mềm tiện dụng thích hợp cũng
đã được cài sẵn trong hệ điều hành. Các loại Module CPU được phân biệt với những
Module CPU khác bằng thêm cụm từ DP (Distributed Port) trong tên gọi như: Module
CPU 315_DP.
2.1.2. Module mở rộng.
- Các Module mở rộng được chia thành năm loại chính :
PS (Power Supply) Module nguồn nuôi. Có 3 loại 2A, 5A và 10A : làm
nhiệm vụ chuyển đổi điện áp khu vực (115V-230V AC) sang điện áp 24V
DC cung cấp cho CPU và các Module tín hiệu. PS có bảo vệ quá tải, ngắn
mạch và thiếu áp.
20
21
C?utrúcph?nc?ngPLC
21
22
SM (Signal Module) Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ ra, bao gồm :
- DI (Digital Input): Module mở rộng ngõ vào digital: 24V DC,120/230V AC.
Số các cổng vào digital mở rộng có thể là 8, 16 hoặc 32 tùy thuộc vào từng loại
Module.
- DO (Digital Input) : Module mở rộng các cổng ra digital: 24V DC, rơle. Số
các cổng ra digital mở rộng có thể la 8, 16 hoặc 32 tùy thuộc vào từng loại Module.
- DI/ DO (Digital input/ Digital Output):
+ Module mở rộng các cổng vào/ ra Digital. Số các cổng vào/ ra Digital mở rộng có
thể là 8 vào/ 8 ra hoặc 16 vào/ 16 ra tùy thuộc vào từng loại Module.
- AI (Analog Input):
+ Module mở rộng các cổng vào Analog. Về bản chất, chúng chính là bộ chuyển đổi
Analog_Digital(8-15 bít), tức là mỗi tín hiệu Analog được chuyển thành một tín hiệu
Digital có độ dài 8-15 bit. Số các cổng vào/ra Analog có thể là 2, 4 hoặc 8 tùy từng
loại Module.
- AO (Analog Output):
+ Module mơ rộng các cổng ra Analog. Chúng chính là những bộ chuyển đổi
Digital_Analog (DA). Số các cổng ra Analog có thể là 2 hoặc 4 tùy từng loại Module.
IM (Interface Module): Module IM 360/ IM 361 và IM 365 dùng trong kết
nối tầng.
Đây là loại Module chuyên dụng có nhiệm vụ nối các Rack lại với nhau và được
quản lý chung CPU. Thông thường, các Module mở rộng được gá liền với nhau trên
một thanh đỡ gọi là Rack. Trên mỗi một Rack chỉ có thể gá được nhiều nhất 8 Module
mở rộng (không kể Module CPU, Module PS). Một Module CPU S7_300 có thể làm
việc trực tiếp được với nhiều nhất 4 Rack và các Rack này phải được nối với nhau
bằng Module IM (cấu hình đa tầng chỉ có ơ CPU 314, CPU 315, CPU 315_2DP).
FM (Function Module) Module có chức năng điều khiển riêng: đếm định vị,
điều khiển hồi tiếp … ví dụ như Module điều khiển động cơ bước, Module
điều khiển động cơ servo, Module PID, Module điều khiển vòng kín …
CP (Communication Module) Module phục vụ truyền thông trong mạng giữa
các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính.
2.1.3. Khả năng mở rộng của PLC S7-300.
22
23
Khả năng mở rộng của S7-300
- PLC S7_300/ CPU 315/ 314 cho phép mở rộng tối đa đến 32 khối, nhiều nhất
là 8 khối cho mỗi dãy. Không có quy luật về số rãnh đăng ký cho các khối tín hiệu, các
khối chức năng, và các bộ xử lý truyền thông nghĩa là chúng có thể đặt bất cứ rãnh
nào.
- Khối giao tiếp (IM 360/ 361) được dùng để nối các bus dữ liệu của các Rack.
- Bộ IMS là khối gửi, và bộ IMR là khối nhận. Các khối giao tiếp phải dùng
đúng rãnh chỉ định.
- Nếu cần, nguồn cung cấp phải gắn thêm ở Rack mở rộng.
- Có loại khối giao tiếp tên IM 365 là dạng tiết kiệm dùng cho cấu hình kiểu
xếp hai khối (không dùng nguồn thêm, không nối CP).
2.1.4. Quy luật lắp đặt.
- Cho kiểu ráp theo bề ngang, CPU và nguồn phải ở phía bên trái.
- Cho kiểu ráp đứng, CPU và nguồn phải ở dưới cùng.
- Khoảng cách hở tối thiểu cần có:
20 mm phải trái của Rack.
40 mm trên và dưới cho chồng đơn và ít nhất 80 mm giữa hai Rack.
- Khối giao tiếp luôn luôn bên cạnh CPU
- Có tối đa 8 khối I/ O (khối tín hiệu, khối chức năng, khối xử lý truyền thông)
được cài vào Rack.
- Cách lắp chồng nhiều tầng chỉ có đối với CPU 314 / 315 / 316.
- Phải đảm bảo điện trở nối đất giữa các đường trượt, như ở các vòng đệm mối
nối.
- Tùy theo vị trí lắp đặt, nhiệt độ môi trường cần cho PLC làm việc là:
0-:-60 oC cho cấu hình theo bề ngang .
23
24
0-:-40 oC cho cấu hình theo bề dọc.
- Cấu hình lắp ráp của S7_300
2.2. Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ:
2.2.1. Phân loại:
Một chương ttrình trong S7-300 có thể sử dụng các kiểu dữ liệu sau:
24
25
1/ BOOL: với dung lượng là 1 bit và có giá trị là 0 hoặc 1 (đúng hoặc sai).
Đây là kiểu dữ liệu biến có hai giá trị.
2/ BYTE: gồm 8 bits, thường được dùng để biểu diễn một số nguyên dương
trong khoảng từ 0 đến 255 hoặc mã ASCII của một ý tự.
Ví dụ: B#16#14 nghĩa là số nguyên 14 viết theo hệ đếm cơ số 16 có độ
dài 1 byte.
3/ WORD: gồm 2 byte, để biểu diễn số nguyên dương từ 0 đến 65535 (216 - 1).
4/DWORD: Là từ kép có giá trị là: 0 đến 2 32-1.
5/ INT: cũng có dung lượng là 2 bytes, dùng để biểu diễn một số nguyên
trong khoảng -32768 đến 32767 hay ( 2-15...215-1).
6/ DINT: gồm 4 bytes, dùng để biểu diễn số nguyên từ -2147483648 đến
2147483647 hay: (2-31....231-1).
7/ REAL: gồm 4 bytes, dùng để biểu diễn một số thực dấu phảy động có giá
trị là: -3,4E383,4E38.
Ví dụ: 1.234567e+13
8/ S5t (hay S5Time): khoảng thời gian, được tính theo giờ/phút/giây: (-2 -31+ 2311 ms).
Ví du: S5t#2h_3m_0s_5ms.
Đây là lệnh tạo khoảng thời gian là 2 tiếng 3 phút và 5 mili giây.
9/TOD: Biểu diễn giá trị tức thời tính theo Giờ/phút/giây.
Ví du: TOD#5:30:00 là lệnh khai báo giá trị thời gian trong ngày là 5
giờ 30 phút.
10/ DATE: Biểu diễn thời gian tính theo năm / ngày / tháng.
Ví du: DATE#2003-6-12
Là lệnh khai báo ngày12 tháng 6 năm 2003.
11/ CHAR: biểu diễn một hoặc nhiều ký tự (nhiều nhất là 4 ký tự) (ASCII code).
Ví du: ABCD
2.2.2. Sử dụng và khai báo các dạng tín hiệu:
Trong quá trình thực hiện cấu trúc của tín hiệu số được biểu diễn dưới dạng:
1/ Bit : (ví dụ I0.0) dùng để biểu diễn số nhị phân (có 2 giá trị 1 hoặc 0).
2/ Byte : (ví dụ MB0) Một Byte gồm có 8 bits. Ví dụ giá trị của 8 cổng vào (IB0) hoặc
8 cổng ra (QB1),... được gọi là một byte:
25
