Thiết kế giao diện cho mô hình đo lường độ ôxy hòa tan (DO) sử dụng phần mềm TIA portal và bộ điều khiển PLC s7 300 (sử dụng khối hàm FC)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.02 MB, 45 trang )
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
BỘ CƠNG THƯƠNG
Cộng Hịa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI
Độc lập-Tự do-Hạnh Phúc
BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC :
SCADA, DCS VÀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP
Họ và tên HS-SV : Nhóm 11
1. Ngơ Văn Hồn
2. Dương Xn Long
3. Kiều Hiền Lương
Lớp : ĐH TĐH2
Khoá:10………………………………………………………
Khoa:Điện …………………………………………………..
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
NỘI DUNG
Thiết kế giao diện cho mơ hình đo lường độ Ơxy hịa tan (DO) sử dụng phần mềm
TIA-Portal và bộ điều khiển PLC S7-300 (Sử dụng khối hàm FC)
PHẦN THUYẾT MINH
Chương 1- Tìm hiểu các cảm biến đo độ Ơxy hịa tan (DO)
Chương 2- Giới thiệu tổng quan về phần mềm TIA-Portal và bộ điều khiển
PLC S7-300
Chương 3- Lập trình cho bộ điều khiển và thiết kế giao diện giám sát cho hệ
thống
Chương 4- Kết quả mơ phỏng.
Ngày giao đề : 18/9/2018 Ngày hồn thành : 01/12/2018
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Hoàng Quốc Xuyên
1
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
LỜI MỞ ĐẦU
Cũng như các loài sinh vật sống trên cạn, các thủy sinh vật cũng cần có oxy để
duy trì sự sống.Đa phần thủy sinh vật điều sử dụng oxy hòa tan trong nước.Lượng oxy
hòa tan trong nước gọi tắt là DO ( Dessolved Oxygen ).
Ngày nay trong công nghiệp nuôi trồng thủy sản cũng như công nghệ xử lý nước
rất chú trọng tới việc đánh giá lượng DO nhằm giúp thủy hải sản phát triển tốt cũng
như việc đánh giá mức độ ơ nhiễm nước.Bên cạnh đó giúp cho chúng ta có thể phát
hiện ra các biến cố để kịp thời xử lý (Như thiếu oxy hòa tan trong nước khiến thủy sản
chết hàng loạt hoặc tăng trưởng chậm).Do vậy oxy hịa tan là một yếu tố quan trọng
khơng thể thiếu ở các thủy vực.
Vì vậy với đề tài này chúng em xin đưa ra mơ hình điều khiển giám sát mức độ DO
trong nước tan sử dụng phần mềm TIA-Portal và bộ điều khiển PLC S7-1200 (Sử
dụng khối hàm FC) giúp sinh vật phát triển.
2
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
Mục Lục
LỜI MỞ ĐẦU........................................................................................................... 2
CHƯƠNG 1 :............................................................................................................4
TÌM HIỂU CÁC CẢM BIẾN ĐO ĐỘ OXY HÒA TAN (DO).................................4
1.1.Sơ lược về DO....................................................................................................4
1.2.Phương pháp xác định DO..................................................................................4
1.2.1.Có thể xác định DO bằng hai phương pháp khác nhau....................................4
1.2.2.Kỹ thuật phân tích............................................................................................4
1.2.2.1.Phương pháp Winkler...................................................................................4
1.2.2.2.Phương pháp điện cực oxy hoà tan- máy đo oxy..........................................5
1.3.Lựa chọn cảm biến:.............................................................................................6
1.3.1.Giới thiệu cảm biến..........................................................................................6
1.3.2. Thông số kỹ thuật............................................................................................7
CHƯƠNG 2 :............................................................................................................8
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TIA PORTAL & PLC 300....................................8
2.1.Tổng quan về TIA PORTAL...............................................................................8
2.2.Tổng quan về PLC S7-300................................................................................11
2.2.1. Tổng quan về bộ điều khiển khả trình PLC...................................................11
2.2.2. Cấu trúc và Module S7-300..........................................................................12
2.2.2.1 Cấu trúc của PLC S7-300............................................................................12
- Tổ chức bộ nhớ CPU: là cách phân chia bộ nhớ cho các vùng nhớ khác nhau.
Cấu trúc bộ nhớ CPU của PLC S7-300 bao gồm:...............................................15
2.2.3. Các module của PLC S7-300........................................................................16
2.2.3.4 Module mở rộng:...........................................................................................17
2.2.3.10. Trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mở rộng:.......................19
2.3. Làm việc với phần mềm Tia Portal..................................................................20
2.3.1. Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic – tích hợp lập trình PLC và HMI..........20
2.3.2. Kết nối qua giao thức TCP/IP.......................................................................21
2.3.3 Cách tạo một Project......................................................................................21
2.3.4. TAG của PLC / TAG local............................................................................23
2.4. Làm việc với một trạm PLC............................................................................25
2.4.1. Quy định địa chỉ IP cho module CPU...........................................................25
2.4.2. Đổ chương trình xuống CPU.........................................................................25
3
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
2.4.3. Giám sát và thực hiện chương trình..............................................................25
2.5. Kỹ thuật lập trình............................................................................................25
2.5.1. Vịng qt chương trình................................................................................25
2.5.2. Cấu trúc lập trình..........................................................................................26
2.5.2.1. Khối tổ chức OB – OGANIZATION BLOCKS.........................................26
2.5.2.2. Hàm chức năng – FUNCTION..................................................................26
2.6 Tập lệnh S7-300................................................................................................27
2.6.1 Lệnh xử lý bit.................................................................................................27
2.6.2. Lệnh Timer, Counter.....................................................................................29
2.6.2.1.Timer...........................................................................................................29
2.6.2.2 Counter.......................................................................................................30
CHƯƠNG 3:...........................................................................................................31
LẬP TRÌNH CHO BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT
CHO HỆ THỐNG...................................................................................................31
3.1 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM THIẾT KẾ WINCC..................................31
3.1.1. Giới thiệu chung............................................................................................31
3.1.2 Các đặc điểm chính:.......................................................................................32
3.1.2.1 Sử dụng cơng nghệ phần mềm tiên tiến:.....................................................32
3.1.2.2. Hệ thống khách chủ với các chức năng SCADA:.......................................32
3.1.2.3 Có thể nâng cấp mở rộng dễ dàng từ đơn giản đến phức tạp:......................32
3.1.2.4 Cơ sở dữ liệu ODBC/SQL đã được tích hợp sẵn:........................................33
3.1.2.5 Các giao thức chuẩn mạnh (DDE, OLE, ActiveX, OPC):...........................33
3.1.2.6 Ngơn ngữ vạn năng:....................................................................................33
3.1.2.7 Giao diện lập trình API mở cho việc truy cập tới các hàm của WinCC và dữ
liệu:......................................................................................................................... 33
3.1.2.8 Cài đặt phần mềm với khả năng lựa chọn ngôn ngữ:..................................33
3.1.2.9 Giao tiếp với hầu hết các loại PLC:.............................................................33
3.1.2.10 . WinCC như một phần tử của hệ thống Tự động hố tích hợp tồn diện
(Totally Integrated Automation-TIA):.....................................................................33
3.1.3 Các cấu hình hệ thống cơ bản:.......................................................................33
3.2. Lập trình khối hàm FC.....................................................................................34
3.3. Lập trình cho bộ điều khiển.............................................................................35
3.3.1.Cấu hình phần cứng trong Tia Portal..............................................................35
Từ chương I, chúng em đã chọn cảm biến đo lượng Oxy hịa tan có các thơng số kỹ
thuật như sau:..........................................................................................................35
3.3.2.Viết chương trình cho khối hàm FC...............................................................36
4
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
3.4.Thiết kế giao diện giám sát hệ thống.................................................................40
CHƯƠNG 4- KẾT QUẢ MÔ PHỎNG..................................................................41
4.1.Kết quả mô phỏng.............................................................................................41
4.2. Nhận xét:..........................................................................................................41
5
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
CHƯƠNG 1 :
TÌM HIỂU CÁC CẢM BIẾN ĐO ĐỘ OXY HỊA TAN (DO)
1.1.Sơ lược về DO
-Oxy hịa tan là lượng oxy có trong nước được tính bằng mg/l hay % bão hịa dựa vào
nhiệt độ. Phần trăm bão hòa là phần trăm tiềm tàng của nước để giữ oxi có mặt trong
nước. Oxy trong nước mặt dao động từ 0 mg/l ở nguồn nước có điều kiện quá tệ cho
tới 15 mg/l trong nước đóng băng
-Oxy hồ tan trong nước đóng vai trò rất quan trọng đối với động vật thuỷ sinh nói
chung và động vật thuỷ sản nói riêng, oxy hồ tan của thuỷ vực có hai nguồn chính:
khuyếch tán từ khơng khí (nhờ gió, sóng) và do tảo quang hợp tạo ra, oxy bị tiêu hao
bởi các q trình: thốt vào khơng khí, hơ hấp của tảo và động vật, phân huỷ chất hữu
cơ do vi sinh vật, do các chất sa lắng trong lớp bùn. Đảm bảo lượng oxy hoà tan cần
thiết cho thuỷ vực là đảm bảo năng suất nuôi trồng thủy sản, chất lượng sản phẩm
thuỷ sản.
-Nhằm mục đích theo dõi đánh giá nồng độ oxy tan trong nước để đảm bảo sự sống
cho sinh vật thủy sinh ta sử dụng cảm biến oxy hòa tan DO
1.2.Phương pháp xác định DO
1.2.1.Có thể xác định DO bằng hai phương pháp khác nhau
- Phương pháp Winkler (hóa học).
- Phương pháp điện cực oxy hòa tan - máy đo oxy.
1.2.2.Kỹ thuật phân tích
1.2.2.1.Phương pháp Winkler
- Cách tiến hành: Oxy trong nước được cố định ngay sau khi lấy mẫu bằng hỗn hợp
chất cố định (MnSO4, KI, NaN3), lúc này oxy hòa tan trong mẫu sẽ phản ứng với
Mn2+ tạo thành MnO2. Khi đem mẫu về phịng thí nghiệm, thêm acid sulfuric hay
phosphoric vào mẫu, lúc này MnO2 sẽ oxy hóa I- thành I2. Chuẩn độ I2 tạo thành bằng
Na2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột. Tính ra lượng O2 có trong mẫu theo công thức:
DO (mg/l) = (VTB x N/ VM ) x 8 x 1.000
Trong đó: VTB: là thể tích trung bình dung dịch Na 2S2O3 0,01N (ml) trong các lần
chuẩn độ.
N: là nồng độ đương lượng gam của dung dịch Na 2S2O3 đã sử dụng.
8: là đương lượng gam của oxy.
VM: là thể tích (ml) mẫu nước đem chuẩn độ.
1.000: là hệ số chuyển đổi thành lít.
6
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
1.2.2.2.Phương pháp điện cực oxy hoà tan- máy đo oxy
- Đây là phương pháp được sử dụng rất phổ biến hiện nay. Máy đo DO được dùng để
xác định nồng độ oxy hòa tan ngay tại hiện trường. Điện cực của máy đo DO hoạt
động theo nguyên tắc: dòng điện xuất hiện trong điện cực tỷ lệ với lượng oxy hòa tan
trong nước khuếch tán qua màng điện cực, trong lúc đó lượng oxy khuếch tán qua
màng lại tỷ lệ với nồng độ của oxy hòa tan. Đo cường độ dòng điện xuất hiện này cho
phép xác định được DO
- Các cảm biến đo hàm lượng oxy hịa tan thơng dụng hoạt động dựa trên nguyên lý
do Macbeth đề xuất, trong đó, cảm biến hoạt động giống như một pin điện hóa.
- Nguyên lý về cấu tạo và hoạt động của cảm biến này được trình bày trên sơ đồ
Hình 1
Cảm biến đo hàm lượng oxy hòa tan
Trong cảm biến chứa dung dịch KCl và 2 điện cực, anốt bằng kẽm hay chì và catốt
bằng bạc. Một màng chắn xốp ngăn cách phần trong cảm biến và dung dịch cần đo
nhưng cho phép oxy di chuyển vào trong cảm biến.
Tại anốt xẩy ra sự oxy hóa : Zn → Zn2 + + 2 e Tại catốt xẩy ra sự khử oxy : 2 e -+ ½ O2 + H2O → 2 OH Do các phản ứng oxy hóa khử trên mà cảm biến hoạt động giống như một pin điện
hóa và tạo ra dịng điện. Cường độ dòng điện này phụ thuộc vào hàm lượng oxy hòa
tan trong dung dịch đo. Khi đo được cường độ dòng điện ta xác định được hàm lượng
oxy hòa tan.
7
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
Cấu tạo thực tế của cảm biến được trình bày trong Hình 1b, trong đó catốt là một lõi ở
giữa, anốt là một ống bọc ngoài catốt. Tất cả đặt trong một thân.
1.3.Lựa chọn cảm biến:
Nhằm đáp ứng nhu cầu công nghệ nhóm chúng em xin đưa ra cảm biến
GLI5500 –một loại cảm biến đo DO rất hay được sử dụng trên thị trường hiện
nay.
1.3.1.Giới thiệu cảm biến
Hình2. Cảm biến GLI5500
GLI5500 sử dụng công nghệ tế bào polarographic Clark, hệ thống cảm biến bao
gồm ba bộ đo một anot bạc, một catot vàng và một điện cực bạc tham
chiếu. Cảm biến tham chiếu bạc cho ra tín hiệu rõ nhờ sử dụng một hằng số
phép đo điện áp phân cực đóng vai trò ổn định, để tránh sự gián đoạn của hệ
thống cảm biến .Với việc sử dụng bộ ba cảm biến tế bào kết hợp với việc điện
cực oxy hòa tan GLI 5500 cho phép ta xác đinh DO với độ chính xác và ổn định
cao .
Tính năng :
- Màng chống bám bẩn và bền
Màng thẩm thấu có tính năng kị nước dày 50 micron đảm bảo sensor khơng bị
đóng bám cặn và hoạt động được trong môi trường khắc nghiệt như trong các
nhà máy xử lý nước thải.
- Bao bọc toàn bộ
Cấu trúc thiết kế bao bọc toàn bộ để bảo vệ các bộ phận điện tử bên trong
sensor tránh khỏi các vấn đề về độ ẩm, kéo dài tuổi thọ của sensor
8
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
- Kiểu gắn đa dạng
Có thể lắp sensor vào các khung gắn kiểu trục, kẹp hay lắp vào ống đứng, khớp
quay hay quả cầu nổi để định vị trí sensor cũng như lấy sensor ra khỏi hệ thống
dễ dàng. Kiểu lắp với quả cầu nổi giúp sensor nhấp nhô lên xuống để màng điện
cực va chạm nhẹ nhàng với dòng mẫu. Kiểu gắn nhúng ngập giúp cố định vị trí
ở độ sâu cần đo đạc trong bể.
1.3.2. Thông số kỹ thuật
Đầu ra Analog :4-20mA .
Dải đo oxy hòa tan: 0-20 mg/L
Giao thức truyền thông RS-232 & 485, Profibus DPV1 RS-232 N / A
Lớp bảo vệ NEMA4X (IP66), 1 / 2DIN NEMA4X (IP65), 1 / 4DIN (panel)
NEMA4X
9
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
CHƯƠNG 2 :
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TIA PORTAL & PLC 300
2.1.Tổng quan về TIA PORTAL
-
Siemens giới thiệu TIA Portal – phần mềm cơ sở tích hợp tất cả phần mềm lập
trình điều khiển cho các hệ thống tự động hóa và truyền động điện tại Việt
Nam.
-
Vào ngày 21 tháng 6 năm 2011, tại thành phồ Hồ Chí Minh, bộ phận Tự động
hóa Cơng nghiệp thuộc cơng ty Siemens Việt Nam ra mắt thị trường Việt Nam
phần mềm lập trình đầu tiên trong công nghiệp sử dụng chung một môi trường,
một phần mềm duy nhất cho tất cả các tác vụ trong tự động hóa, với tên gọi
Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal). Đây là phần mềm lập
trình điều khiển trực quan, hiệu quả và xác thực giúp khách hàng thiết kế tồn
bộ chương trình tự động hóa một cách tối ưu chỉ trong một giao diện phần mềm
duy nhất, từ đó mang đến cho các nhà tích hợp hệ thống và các doanh nghiệp
sản xuất cơ hội nâng cao năng suất và lợi thế cạnh tranh hữu hiệu.
-
Được thiết kế với giao diện thân thiện người sử dụng, TIA Portal thích hợp cho
cả những người mới lẫn những người nhiều kinh nghiệm trong lập trình tự
động hóa. Là phần mềm cơ sở cho các phần mềm dùng để lập trình, cấu hình,
tích hợp các thiết bị trong dải sản phẩm Tích hợp tự động hóa tồn diện (TIA)
của Siemens. Ví dụ như phầm mềm mới Simatic Step 7 V11 để lập trình các
bộ điều khiển Simatic, Simatic WinCC V11 để cấu hình các màn hình HMI và
chạy Scada trên máy tính.
-
Để thiết kế TIA portal, Siemens đã nghiên cứu rất nhiều các phần mềm ứng
dụng điển hình trong tự động hóa qua nhiều năm, nhằm mục đích hiểu rõ nhu
cầu của khách hàng trên toàn thế giới. Là phần mềm cơ sở để tích hợp các phần
mềm lập trình của Siemens lại với nhau, TIA Portal giúp cho các phần mềm
này chia sẽ cùng một cơ sở dữ liệu, tạo nên sự thống nhất trong giao diện và
tính tồn vẹn cho ứng dụng. Ví dụ, tất cả các thiết bị và mạng truyền thơng bây
giờ đã có thể được cấu hình trên cùng một cửa sổ. Hướng ứng dụng, các khái
niệm về thư viện, quản lý dữ liệu, lưu trữ dự án, chẩn đốn lỗi, các tính năng
online là những đặc điểm rất có ích cho người sử dụng khi sử dụng chung cơ sở
dữ liệu TIA Portal.
-
Tất cả các bộ đều khiển PLC, màn hình HMI, các bộ truyền động của Siemens
đều được lập trình, cấu hình trên TIA portal. Việc này giúp giảm thời gian,
công sức trong việc thiết lập truyền thơng giữa các thiết bị này. Ví dụ người sử
10
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
dụng có thể sử dụng tính năng “kéo và thả’ một biến của trong chương trình
điều khiển PLC vào một màn hình của chương trình HMI. Biến này sẽ được
gán vào chương trình HMI và sự kết nối giữa PLC – HMI đã được tự động
thiết lập, không cần bất cứ sự cấu hình nào thêm.
-
Phần mềm mới Simatic Step 7 V11, tích hợp trên TIA Portal, để lập trình cho
S7-1200, S7-300, S7-400 và hệ thống tự động PC-based Simatic WinAC.
Simatic Step 7 V11 được chia thành các module khác nhau, tùy theo nhu cầu
của người sử dụng. Simatic Step 7 V11 cũng hỗ trợ tính năng chuyển đổi
chương trình PLC, HMI đang sử dụng sang chương trình mới trên TIA Portal.
-
Phần mềm mới Simatic WinCC V11, cũng được tích hợp trên TIA Portal, dùng
để cấu hình cho các màn hình TP và MP hiện tại, màn hình mới Comfort, cũng
như để giám sát điều khiển hệ thống trên máy tính (SCADA).
-
Việc thiết lập cấu hình cho các Sinamics biến tần cũng sẽ được tích hợp vào
TIA Portal trong các phiên bản sau.
-
Ban công nghiệp của Siemens (Erlangen, Đức) là một trong những nhà cung
cấp hàng đầu thế giời về các công nghệ sản xuất, vận chuyển, xây dựng và
chiếu sáng thân thiện mơi trường. Với các cơng nghệ tích hợp tự động hóa và
các giải pháp cơng nghiệp đặc thù, Siemens tăng cường năng xuất, hiệu quả và
tính linh động cho khách hàng trong các lãnh vực công nghiệp và hạ tầng cơ
sở. Ban công nghiệp bao gồm 6 bộ phận: Cơng nghệ Tịa nhà, Cơng nghệ
truyền động, Tự động hóa Công nghiệp, Giải pháp công nghiệp, Vận chuyển và
Osram. Với hơn 207,000 nhân viên trên tồn thế giới, Ban cơng nghiệp
Siemens đạt doanh số khoảng 35 tỉ EUR trong năm 2009.
-
Bộ phận cơng nghiệp Tự động hóa của Siemens (Nuremberg, Đức) dẫn đầu
toàn cầu trong các lãnh vực về hệ thống tự động, điều khiển công nghiệp và các
phần mềm công nghiệp. Dãi danh mục rộng lớn từ các sản phẩm tiêu chuẩn cho
các ngành công nghiệp sản xuất và chế biến tới các giải pháp cho tồn ngành
cơng nghiệp bao gồm cơ sở.
-
Siemens Việt Nam chính thức hiện diện tại Việt Nam vào năm 1993 khi hai văn
phòng đại diện của chúng tôi được thành lập tại Thành phố Hồ Chí Minh và Hà
Nội. Kể từ đó cho đến nay, Siemens đã tham gia thực hiện một loạt các dự án
cơ sở hạ tầng tại Việt Nam trong các lĩnh vực then chốt của nền kinh tế như
năng lượng, công nghiệp, y tế và giao thông vận tải. Nhằm tạo dựng một cơ sở
kinh doanh vững chắc để thúc đẩy sự hợp tác với các đối tác trong nước, công
ty TNHH Siemens đã được thành lập vào tháng 9 năm 2002, cung cấp các giải
pháp và dịch vụ liên quan đến các hệ thống và sản phẩm của Siemens. Sự phát
triển nhanh chóng trong quan hệ hợp tác kinh doanh với Việt Nam thúc đẩy sự
thành lập Nhà máy Tự động hóa Siemens vào năm 2005 chuyên sản xuất hệ
11
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
thống thanh cái dẫn điện. Siemens luôn phấn đấu trở thành một bộ phận hữu cơ
của nền kinh tế Việt Nam với cam kết vì sự phát triển kinh tế và xã hội bền
vững.
- Phần Totally Intergrated Automation Portal cung cấp hai kiểu xem thiết lập
công cụ khác nhau: một là thiết lập được định hướng theo công việc, thiết lập
này được tổ chức trong chức năng của các công cụ (kiểu xem Portal), hai là
kiểu xem được định hướng theo đề án gồm các phần tử bên trong đề án (kiểu
xem Project). Người dùng cần chọn kiểu xem nào giúp làm việc với hiệu quả
tốt nhất. Với một cú nhấp chuột, người dùng có thể chuyển đổi giữa kiểu xem
Portal và kiểu xem Project.
- Kiểu xem Portal cung cấp một kiểu xem theo chức năng đối với các nhiệm vụ
và tổ chức chức năng của các công cụ theo nhiệm vụ để được hồn thành, như
là tạo ra việc cấu hình các thành phần và các mạng phần cứng. Người dùng có
thể dễ dàng xác định cách thức để tiến hành.
Hình 3
-
Kiểu xem Project cung cấp việctruy xuất đến tất cả các thành phần nằm
trong một đề án. Với tất cả các thành phần này nằm trong một vị trí, người
dùng có một truy xuất dễ dàng đến mỗi phương diện của đề án. Đề án chứa tất
cả các các phần tử đã vừa được tạo ra hay hoàn thành.
12
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
Hình 4
2.2.Tổng quan về PLC S7-300
2.2.1. Tổng quan về bộ điều khiển khả trình PLC
PLC là viết tắt của Programmable Logic Control là thiết bị điều khiển Logic lập
trình hay khả trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic
thơng qua một ngơn ngữ lập trình.
Trong lĩnh vực tự động điều khiển, bộ điều khiển PLC là thiết bị có khả năng lập
trình được sử dụng rộng rãi. Kỹ thuật PLC được sử dụng từ những năm 60 cà được sử
dụng chủ yếu để điều khiển và tự động hố q trình cơng nghệ hoặc các q trình sản
xuất trong cơng nghiệp. Đặc trưng của PLC là sử dụng vi mạch để xử lý thơng tin, nó
cũng giống như con vi xử lý xong việc lập trình và tốc độ thuận tiện hơn, xử lí nhanh
hơn và dễ dàng thay đổi công nghệ, cải tạo dựa trên chương trình và phần mở rộng.
Các nối ghép logic cần thiết trong q trình điều khiển xử lí bằng phần mềm do
người dùng lập nên và cài vào. Cùng với lí do này nên chúng ta giải quyết các bài toán
tự động hoá một cách dễ dàng, khác nhau nhưng cùng chung một bộ điều khiển và chỉ
thay đổi phần mềm tức là các phương trình khác nhau.
Các ưu thế của PLC trong tự động hoá:
- Thời gian lắp đặt cơng trình ngắn
- Dễ dàng thay đổi nhưng khơng tốn kém về mặt chính
- Có thể tính tốn chính xác giá thành
- Cần ít thời gian làm quen
- Do phần mềm linh hoạt nên khi muốn mở rộng và cải tạo cơng nghệ thì dễ dàng
- Ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng
13
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
- Dễ bảo trì, các chỉ thị vào ra giúp xử lý sự cố dễ dàng và nhanh hơn
- Độ tin cậy cao, chuẩn hố được phần cứng điều khiển
- Thích ứng với môi trường khắc nghiệt: nhiệt độ, độ ẩm, điện áp dao động, tiếng
ồn.
Đứng đầu về các hệ PLC hiện nay phải kể đến các công ty AltanBrellay của Mỹ,
công ty MitSubiShi, Omron của Nhật, Siemens của Đức, ABB của Thuỵ Sĩ, Schnider
của Pháp…
Cấu trúc chung của một hệ thống PLC được thể hiện trên sơ đồ hình 3.1.
Bộ đệm
Bus địa chỉ
Bus điều khiển
Bộ nhớ chương trình EEPROM
tuỳ chọn
Bộ nhớ chương trình EEPROM
Nguồn pinCPU bộ vi xử lý
Bộ đệm
Bộ đệm
Bộ nhớ hệ thống
ROM
Bộ nhớ
Dữ liêu RAM
Clock
Khối vào ra
Bus địa chỉ
Bus hệ thống vào/ra
Mạch chốt
Mạch giao tiếp
Bộ đệm
Panel lập trình
Mạch cách ly
Mạch cách ly
Kênh ngõ vào
Kênh ngõ ra
Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC
14
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
2.2.2. Cấu trúc và Module S7-300
2.2.2.1 Cấu trúc của PLC S7-300
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/ra khác nhau mà các bộ điều
khiển PLC được thiết kế khơng được cứng hố về cấu hình. Chúng được chia nhỏ
thành các module. Số các module được chia nhiều hay ít tuỳ theo từng bài tốn,
song tối thiểu phải có một module chính là module CPU. Các module cịn lại là
các module nhận/truyền tín hiệu với tín hiệu điều khiển, các module chức năng
chuyên dụng như các module PID, điều khiển động cơ....Chúng được gọi chung
là modul mở rộng. Tất cả các module được gá trên những thanh ray (Rack).
Modul CPU là modul có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời
gian, bộ đếm, cổng truyền thông (RS 485)... và có thể cịn có một vài cổng vào/ra
số. Các cổng vào/ra số có trên modul CPU được gọi là cổng vào/ra onboard.
Trong họ PLC S7-300 có nhiều loại CPU khác nhau. Nói chung chúng được
đặt tên theo bộ vi xử lý có trong nó như modul 312, modul 314, modul 315...
Những modul cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về cổng
vào/ra onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện
của hệ điều hành phục vụ cho 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). Ví dụ modul 312 IFM, modul 314 IFM...
Ngồi ra cịn có các loại modul CPU với hai cổng truyền thơng, trong đó cổng
truyền thơng thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán. 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 CPU được phân biệt với
những modul CPU khác bằng thêm cụm từ DP (Distributed Port) trong tên gọi. Ví
dụ modul 315-DP, 315-2DP
2.2.2.2. Bộ nhớ:
Dung lương bộ nhớ nói lên khả năng nhớ của PLC đo bằng đơn vị Kbyte nhưng
cũng có thể là số tối đa dịng lệnh có khi được viết chương trình.
- Bộ nhớ của S7 -300:
Một chương trình ứng dụng S7 – 300 có thể sử dụng các kiểu dữ liệu sau:
- BOOL: Với dung lượng 1 bit và có giá trị là 0 hoặc 1 ( đúng hoặc sai ). Đây là
kiểu dữ liệu cho biến hai trị.
- 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 ký tự.
- WORD: Gồm 2 bytes để biểu diễn 1 số nguyên dương từ 0 đến 65535.
- INT: Cũng có dung lượng là 2 bytes, dùng để biểu diễn số nguyên trong
khoảng – 32768 đến 32767.
- DINT: gồm 4 bytes, dùng để biểu diễn một số nguyên từ – 2147483648 đến
2147483647.
- REAL: gồm 4 byte dùng để biểu diễn một số thực dấu phẩy động.
- S5T (hay S5TIME): khoảng thời gian, được tính theo giờ/phút/giây/mini giây.
15
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
- TOD: Biểu diễn giá trị thời gian tính theo giờ/phút/giây.
- DATE: Biểu diễn giá trị thời gian tính theo năm/tháng/ngày.
- CHAR: Biểu diễn một hoặc nhiều ký tự (nhiều nhất là 4 ký tự)
Bộ nhớ được chia làm ba vùng:
+ Vùng chương trình: là miền nhớ để lưu giữ các lệnh chương trình. Vùng này
thuộc kiểu non-volatile đọc ghi được. Vùng nhớ chương trình được chia thành 3 miền:
OB (Organisation block): Miền chứa chương trình tổ chức
FC (Function): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm có biến
hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó.
FB (Function block): Miền chưa chương trình con được tổ chức thành hàm và
có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác. Các dữ liệu
này phải được xây dựng thành một khối dữ liệu riêng (gọi là DB).
+ Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng, được phân
chia thành 7 miền khác nhau:
I ( Process image input): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng vào số. Trước khi bắt
đầu thực hiện chương trình PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng đầu
vào và cất giữ chúng tại vùng nhớ I, thông thường chương trình ứng dụng
khơng đọc trực tiếp trạng thái logic của cổng vào số mà chỉ lấy dữ liệu của
cổng vào từ bộ đệm I.
. Q ( Process image output): Miền bộ nhớ đệm các dữ liệu cổng ra số. Kết thúc
giai đoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q
tới các cổng ra số. Thơng thường chương trình khơng trực tiếp gán giá trị tới
cổng ra mà chỉ chuyển chúng vào bộ nhớ đệm Q.
M ( Miền các biến cờ ): Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ này để lưu
giữ các tham số cần thiết và có thể truy cập nó theo bit(M) byte(MB), từ
(MW) hay từ kép (MD).
+T : Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer ) bao gồm việc lưu trữ giá trị thời
gian đặt trước ( PV - Preset value ) ,giá trị đếm thời gian tức thời ( CV Current value ) cũng như giá trị logic đầu ra của bộ thời gian.
C : Miền nhớ phục vụ bộ đếm ( Counter ) bao gồm việc lưu giữ giá trị đặt
trước ( PV - Preset value ),giá trị đếm tức thời (CV - current value ) và giá trị
logic đầu ra của bộ đếm.
PI: Miền địa chỉ cổng vào các module tương tự (I/O: external input ).Các giá
trị tương tự tại cổng vào của module tương tự sẽ được module đọc và chuyển
tự động theo những địa chỉ. Chương trình ứng dụng có thể truy cập miền nhớ
PI theo từng byte (PIB), từng từ (PIW) hoặc từng kép (PID).
PQ: Miền địa chỉ cổng ra cho các module tương tự (I/O - external output). Các
giá trị theo những địa chỉ này sẽ được module tương tự chuyển tới các cổng ra
tương tự. Chương trình ứng dụng có thể truy cập miền nhớ PQ theo từng byte
(PQB), từng từ kép (PQD).
+ Vùng dữ liệu: là miền để sử dụng để cất giữ các khối dữ liệu của chương trình
bao gồm kết quả của các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình bộ
đệm truyền thơng. Một phần của bộ nhớ này thuộc kiểu đọc ghi được.
Vùng dữ liệu chia thành 2 loại:
16
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
DB (Data block): Miền chứa các dữ liệu được tổ chức thành khối. Kích thước
cũng như khối lượng do người sử dụng quy định, phù hợp với từng bài toán điều
khiển. Chương trình có thể truy nhập miền này theo từng bit (DBX), byte (DBB), từ
(DBW), hoặc từ kép (DBD).
L (Local data block): Miền dữ liệu địa phương, được các khối chương trình
OB, FC, FB tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tức thời và trao đổi dữ liệu của biến
hình thức với những khối chương trình đã gọi nó. Nội dung của dữ liệu trong miền
nhớ này sẽ bị xố khi kết thúc chương trình tương ứng trong khối OB, FC, FB.
- Tổ chức bộ nhớ CPU: là cách phân chia bộ nhớ cho các vùng nhớ khác nhau. Cấu
trúc bộ nhớ CPU của PLC S7-300 bao gồm:
+ Vùng nhớ chứa các thanh ghi
+ Vùng system memory
+ Vùng Load memory
+ Vùng Work memory
Kích thước các vùng nhớ này phụ thuộc vào chủng loại của từng module CPU.
Load memory: là vùng nhớ chứa chương trình ứng dụng (do người sử dụng viết) bao
gồm tất cả các khối chương trình ứng dụng OB, FC, FB, các khối chương trình trong
thư viện hệ thống được sử dụng (SFC, SFB) và các khối dữ liệu DB.
System memory: Là vùng nhớ chứa các bộ đệm vào/ra số (Q, I), các biến cờ (M),
thanh ghi T-Word, PV, T-bit của Timer, thanh ghi C-Word, PV, C-bit của Counter.
Work memory: Là vùng nhớ chứa các khối DB đang được mở, khối chương trình
(OB, FC, FB, SFC hoặc SFB) đang được CPU thực hiện và phần bộ nhớ cấp phát cho
những tham số hình thức để các khối chương trình này trao đổi tham trị với hệ điều
hành và với các khối chương trình khác (Local Block). Tại một thời điểm nhất định
vùng Work memory chỉ chứa một khối chương trình. Sau khi khối chương trình đó
được thực hiện xong thì hệ điều hành sẽ xố nó khỏi Work memory và nạp vào đó
khối chương trình kế tiếp đến lược thực hiện.
Accumulator
ACCU1
ACCU2
Address register
AR1
AR2
Data block register
DB (share)
DI (instance)
Status word
Status
Systerm memory
Bộ đệm ra sốQ
Bộ đệm vào sốI
Vùng nhớ cờM
TimerT
CouterC
Work memory
Logic block
Data block
Local block, Stack
Load memory
User program (EEPROM)
User program (RAM)
Hình 3.5: Phân chia các vùng ơ nhớ trong CPU
17
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
2.2.2.3. Vịng quét chương trình:
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng
quét (scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng
vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng
vịng qt chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối
OB1 (Block End). Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội
dung của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn
truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi .
Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng quét gọi là thời gian vòng
quét (Scan time). Thời gian vòng qt khơng cố định, khơng phải vịng qt nào cũng
thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau. Mà tuỳ thuộc vào số lệnh trong
chương trình được thực hiện, vào khối lượng dữ liệu được truyền thơng...trong vịng
qt đó.
Truyền thơng và kiểm tra nội
Chuyển
bộ dữ liệu từ cổng vào tới I
VÒNG QUÉT
Chuyển dữ liệu từ cổng vào Q
Thực hiện chương trình
Hình 3.6: Vịng qt chương trình
Như vậy, việc đọc dữ liệu từ đối tượng để xử lý, tính tốn và việc gửi tín hiệu điều
khiển tới đối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gian vòng quét. Nói
cách khác, thời gian vịng qt quyết định tính thời gian thực của chương trình điều
khiển trong PLC. Thời gian vịng qt càng ngắn, tính thời gian thực của chương trình
càng cao.
Chương trình xử lí ngắt có thể xâm nhập vào bất kì giai đoạn nào của chu trình
vịng qt. Vì thế, thời gian vịng qt sẽ càng lớn khi càng có nhiều tín hiệu ngắt xuất
hiện trong vịng qt. Do đó, để nâng cao tính thời gian thực cho chương trình điều
khiển, tuyệt đối khơng nên viết chương trình xử lý ngắt quá dài hoặc quá lạm dụng
việc sử dụng chế độ ngắt trong chương trình điều khiển.
Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thường lệnh không làm việc trực tiếp với cổng
vào/ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo. Việc truyền thông gữa bộ đệm ảo với ngoại vi
trong các giai đoạn 1 và 3 do hệ điều hành CPU quản lý. Ở một số module CPU, khi
gặp lệnh vào/ra ngay lập tức hệ thống sẽ cho dừng mọi cơng việc khác, ngay cả
chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh trực tiếp với cổng vào/ra.
18
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
2.2.3. Các module của PLC S7-300
2.2.3.1 Bộ nguồn:
Bộ nguồn cung cấp điện cho PLC hoạt động, việc chọn bộ nguồn dựa trên dòng
tiêu thụ của điện áp một chiều (5 VDC hoặc 24 VDC). Dòng tiêu thụ của các phân tử
PLC phải nhỏ hơn dịng điện cấp của bộ nguồn để khơng bị quá tải.
2.2.3.2 CPU:
Thành phần cơ bản của PLC là khối vi xử lý CPU. Sản phẩm của mỗi hãng có đặc
trưng cho tính linh hoạt, tốc độ xử lý khác nhau. Về hình thức bên ngồi, các hệ CPU
của cùng một hãng có thể được phân biệt nhờ các đầu vào, ra và nguồn cung cấp.
Tốc độ xử lí của CPU là tốc độ xử lý từng bước lệnh của chương trình. PLC địi
hỏi CPU phải có tốc độ xử lý nhanh để có thể mơ phỏng các hiện tượng logic vật lý
xảy ra nhanh trong thế giới thực, CPU có tần số nhịp càng cao thì xử lí càng cao. Tuy
nhiên tốc độ cũng bị ảnh hưởng bởi cách lập trình cho PLC.
2.2.3.3 Module CPU
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 cịn có một vài cổng
vào ra số. Các cổng vào ra số có trên
module CPU được gọi là cổng vào ra
onboard.
PLC S7_300 có nhiều loại
Hình 3.2: Module CPU
module CPU khác nhau. Chúng được đặt
tên theo bộ vi xử lý có trong nó như module
CPU312, module CPU314, module CPU315…
Những module cùng sử dụng 1 loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về 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 IFM (Intergrated Function Module). Ví dụ như
Module CPU312 IFM, Module CPU314 IFM…
Ngồi ra cịn có các loại module CPU với 2 cổng truyền thông, trong đó cổng
truyền thơng thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán. Các loại
module này phân biệt với các loại module khác bằng cụm từ DP (Distributed Port)
như là module CPU315-DP.
2.2.3.4 Module mở rộng:
Thiết bị điều khiển khả trình SIMATIC S7-300 được thiết kế theo kiểu module.
Các module này sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Việc xây dựng PLC theo cấu
trúc module rất thuận tiện cho việc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ và dễ dàng cho việc
mở rộng hệ thống. Số các modul được sử dụng nhiều hay ít tuỳ theo từng ứng dụng
nhưng tối thiểu bao giờ cũng phải có một module chính là module CPU, các module
cịn lại là những module truyền và nhận tín hiệu với đối tượng điều khiển bên ngoài
như động cơ, các đèn báo, các rơle, các van từ. Chúng được gọi chung là các module
mở rộng.
19
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
Các module mở rộng chia thành 5 loại chính:
2.2.3.5 Module nguồn ni (PS - Power supply):
Có chức năng cung cấp nguồn cho các module của hệ Simatic S7_300. Module
nguồn có 3 loại : 2A, 5A, 10A
*PS 307 2A dòng ra 2A
Điện áp ra: 24VDC, chống ngắn mạch
Nối với hệ thống AC một pha (điện áp vào 120/230 VAC tần số 50/60 Hz)
*PS 307 5A dòng ra 5A
Điện áp ra: 24VDC, chống ngắn mạch
Nối với hệ thống AC một pha (điện áp vào 120/230 VAC tần số 50/60 Hz)
*PS 307 10A dòng ra 10A
Điện áp ra: 24VDC, chống ngắn mạch
Nối với hệ thống AC một pha (điện áp vào 120/230 VAC tần số 50/60 Hz)
2.2.3.6. Module xử lý vào/ra tín hiệu số (SM - Signal module):
Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, bao gồm:
- DI (Digital input): Module mở rộng các cổng vào số. Số các cổng vào số mở
rộng có thể là 8, 16, 32 tuỳ từng loại module.
- DO (Digital output): Module mở rộng các cổng ra số. Số các cổng ra số mở
rộng có thể là 8, 16, 32 tuỳ từng loại module.
- DI/DO (Digital input/Digital output): Module mở rộng các cổng vào/ra số... Số
các cổng vào/ra số mở rộng có thể là 8 vào/8ra hoặc 16 vào/16 ra tuỳ từng loại
module.
- AI (Analog input): Modulee mở rộng các cổng vào tương tự. Số các cổng vào
tương tự có thể là 2, 4, 8 tuỳ từng loại module.
- AO (Analog output): Modulee mở rộng các cổng ra tương tự. Số các cổng ra
tương tự có thể là 2, 4 tuỳ từng loại module.
- AI/AO (Analog input/Analog output): Modulee mở rộng các cổng vào/ra tương
tự. Số các cổng vào/ra tương tự có thể là 4 vào/2 ra hay 4 vào/4 ra tuỳ từng loại
module.
Các CPU của S7_300 chỉ xử lý được các tín hiệu số, vì vậy các tín hiệu analog
đều phải được chuyển đổi thành tín hiệu số. Cũng như các module số, người sử dụng
cũng có thể thiết lập các thông số cho các module analog.
2.2.3.7. Module ghép nối (IM - Interface module):
Module ghép nối nối các module mở rộng lại với nhau thành một khối và được
quản lý chung bởi 1 module CPU. Thông thường các module mở rộng được gắn liền
với nhau trên một thanh đỡ gọi là rack. Trên mỗi rack có nhiều nhất là 8 module mở
rộng (không kể module CPU, module nguồn nuôi). Một module CPU S7-300 có thể
làm việc trực tiếp với nhiều nhất 4 rack và các rack này phải được nối với nhau bằng
module IM.
20
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
Các module ghép nối (IM) cho phép thiết lập hệ thống S7_300 theo nhiều cấu
hình. S7-300 cung cấp 3 loại module ghép
nối sau:
- IM 360: Là module ghép nối có thể
mở rộng thêm một tầng chứa 8 module
trên đó với khoảng cách tối đa là 10 m lấy
nguồn từ CPU.
- IM 361: Là module ghép nối có thể
mở rộng thêm ba tầng, với một tầng chứa
8
module với khoảng cách tối đa là 10 m đòi
hỏi cung cấp một nguồn 24 VDC cho mỗi
tầng.
- IM 365: Là module ghép nối có thể
Hình 3.3: Module ghép nối
mở rộng thêm một tầng chứa 8 module trên
đó với khoảng cách tối đa là 1m lấy nguồn từ CPU.
2.2.3.8 Module chức năng (FM - Function module):
Module có chức năng điều khiển riêng. Ví dụ như module PID, module điều
khiển động cơ bước…
2.2.3.9. Module truyền thông (CP - Communication module):
Module phục vụ truyền thông trong mạng giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC
với máy tính.
PS
CPU
IM
SM: SM: SM: SM:
DI DO AI AO
Màn hình PC
M
FM
COIL
CP
VALE
Hình 3.4: Mơ hình kết nối của SIMATIC S7-300
21
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
2.2.3.10. Trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mở rộng:
Trong trạm PLC ln có sự trao đổi dữ liệu giữa CPU với các module mở rộng
thông qua bus nội bộ. Ngay tại đầu vòng quét, các dữ liệu tại cổng vào của các module
số (DI) sẽ được CPU chuyển tới bộ đệm vào số (process image input table-I). Cuối
mỗi vòng quét, nội dung của bộ đệm ra (process image output table-Q) lại được CPU
chuyển tới cổng ra của các module ra số (DO). Việc thay đổi nội dung hai bộ đệm này
được thực hiện bởi chương trình ứng dụng. Nếu trong chương trình ứng dụng có nhiều
lệnh đọc cổng vào số thì cho dù giá trị logic thực có của các cổng vào này có thể bị
thay đổi trong quá trình thực hiện vịng qt, chương trình sẽ vẫn ln đọc được cùng
một giá trị từ I và giá trị đó chính là giá trị của cổng vào có tại thời điểm đầu vịng
qt. Cũng như vậy, nếu chương trình ứng dụng nhiều lần thay đổi giá trị cho một
cổng ra số thì do nó chỉ thay đối nội dung bit nhớ tương ứng trong Q nên chỉ có giá trị
thay đổi cuối cùng mới thực sự đưa tới cổng ra vật lý của module DO.
Khác hẳn với việc đọc/ghi cổng số, việc truy nhập cổng vào/ra tương tự lại được
CPU thực hiện trực tiếp với module mở rộng (AI/AO). Như vậy mỗi lệnh đọc giá trị
từ địa chỉ thuộc vùng PI (peripheral input) sẽ thu được một giá trị đúng bằng giá trị
thực có ở cổng tại thời điểm thực hiện lệnh.
Tương tự khi thực hiện lệnh gửi một giá trị (số nguyên 16 bits) tới địa chỉ của
vùng PQ (peripheral output), giá trị đó sẽ đươc gửi ngay tới cổng ra tương tự của
module.
Process image input table (I)
Process
imag output
table (Q)
Chương trình ứng dụng
(user program)
Tuy nhiên miền địa chỉ PI và PQ lại được cung cấp nhiều hơn là số các cổng
vào/ra tương tự có thể có của một trạm. Điều này tạo khả năng kết nối các cổng vào/ra
số với những địa chỉ dơi ra đó trong PI/PQ giúp chương trình ứng dụng có thể truy
22
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
nhập trực tiếp các module DI/DO mở rộng để có được giá trị tức thời tại cổng mà
không cần thông qua bộ đệm I và Q.
2.3. Làm việc với phần mềm Tia Portal
2.3.1. Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic – tích hợp lập trình PLC và HMI
Step 7 basic hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động liên tục hoàn hảo.
Một hệ thống kỹ thuật mới
Thông minh và trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật và cấu hình mạng, lập trình,
chẩn đốn và nhiều hơn nữa.
Lợi ích với người dùng:
-Trực quan : dễ dàng để tìm hiểu và dễ dàng để hoạt động
-Hiệu quả : tốc độ về kỹ thuật
-Chức năng bảo vệ : Kiến trúc phần mềm tạo thành một cơ sở ổn định cho sự đổi
mới trong tương lai.
***************************************************************
2.3.2. Kết nối qua giao thức TCP/IP
-Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hay Laptop cần một kết nối TCP/IP
-Để PC và SIMATIC S7-1200 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là các địa
chỉ IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau
2.3.3 Cách tạo một Project
Bước 1: từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal V13
Bước 2 : Click chuột vào Create new project để tạo dự án.
Nhập tên dự án vào Project name sau đó nhấn create
23
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
Bước 3 : Chọn device & networks
Bước 4: chọn Add new device
24
Nhóm 11_ĐK-TĐH2_K10
Giáo viên hướng dẫn : Hồng Quốc Xun
Bước 5 : Chọn loại CPU PLC sau đó chọn add
Bước 6 : Project mới được hiện ra
25
