Báo cáo thí nghiệm môn đo lường và điều khiển bằng máy tính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
-------

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
MƠN ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH
GVHD: TRẦN HỒNG KHƠI NGUN
Nhóm 7

TP. HCM, tháng 7 năm 2020

1


Mục lục
1.

BÀI 1: LẬP TRÌNH PLC S7 – 1200 – CÁC ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH CƠ BẢN.........................2
1.1.

Bài thí nghiệm 1: Khảo sát hoạt động của ngõ vào và ngõ ra.................................................. 2

1.1.1.

Bài thí nghiệm 1.1: Làm quen PLC và các nút bấm START/STOP................................ 2

1.1.2.

Thí nghiệm 1.2: Điều khiển hoạt động với các điều kiện ngõ vào khác nhau.................4

1.2.2.
Thí nghiệm 2.2: Viết chương trình phân loại sản phẩm với tín hiệu giả lập vừa tạo
dựng được......................................................................................................................................... 10
2.

BÀI 2 TRUYỀN THÔNG NỐI TIẾP PC VÀ PLC......................................................................... 15
2.1.

2.1.1.

Thí nghiệm 1.1: Thực hiện bài tốn điều khiển đèn giao thơng..................................... 15

2.1.2.

Thí nghiệm 1.2: Cải tiến chương trình của thí nghiệm 1.1 hoạt động theo các chế độ
khác nhau.......................................................................................................................... 19

2.2.

3.

4.

Thí nghiệm 1: Làm quen với PLC S7-200............................................................................... 15

Thí nghiệm 2: Giao tiếp giữa PC và PLC sử dụng ngắt nhận ký tự, truyền thông qua
PORT0, giao thức “9600,N,8,1”............................................................................................... 27

2.2.1.

Thí nghiệm 2.1: Thực hiện Liên kết đơn giản giữa PLC và PC.................................... 27

2.2.2.

Thí nghiệm 2.2: Thực hiện cải tiến bài tốn điều khiển đèn giao thơng của thí nghiệm
1.1 và quan sát trên giao diện........................................................................................... 32

BÀI 3: GIAO TIẾP TCP/IP............................................................................................................. 33
3.1.

Bài thí nghiệm 1: Kết nối Modbus giữa PLC và PC.............................................................. 33

3.2.

Bài thí nghiệm 2: Phát triển Thí nghiệm 1 ứng dụng điều khiển nhiệt độ............................33

3.2.1.

Điều khiển nhiệt độ bằng ON/OFF................................................................................. 33

3.2.2.

Điều khiển PID lò nhiệt.................................................................................................... 38

BÀI 4: LẬP TRÌNH GIAO TIẾP USB CARD GIAO TIẾP MÁY TÍNH..................................... 40
4.1.

Thí nghiệm 1: Lập trình vi điều khiển sử dụng Keil-C.......................................................... 40

4.2.

Thí nghiệm 2: Lập trình giao diện C#..................................................................................... 40

4.3.

Thí nghiệm 3: Điều khiển vị trí động cơ dùng thuật toán PID.............................................. 63

2


1. BÀI 1: LẬP TRÌNH PLC S7 – 1200 – CÁC ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH CƠ
BẢN.
1.1. Bài thí nghiệm 1: Khảo sát hoạt động của ngõ vào và ngõ ra
1.1.1. Bài thí nghiệm 1.1: Làm quen PLC và các nút bấm START/STOP

Hình 1.1. Chọn 6ES7 214-1AG40-0X80

Hình 1.2. Cấu hình xung clock cho PLC(clock memory)

3


Hình 1.3. Chương trình nạp xuống PLC
Nhận xét: Chương trình hoạt động đúng với yêu cầu.
1.1.2. Thí nghiệm 1.2: Điều khiển hoạt động với các điều kiện ngõ
vào khác nhau:
Yêu cầu: Điều khiển các đèn ngõ ra theo yêu điều kiện ngõ vào như sau:
-

- Default: 8 LED ngõ ra nhấp nháy chu kỳ 2s.

Nhấn nút BT1, đèn LED sáng thứ tự từ trái sang phải, mỗi đèn sáng trong
thời gian 1s
Nhấn nút BT2, đèn LED sáng theo thứ tự từ phải sang trái, mỗi đèn sáng
trong thời gian 0.5s

4


Hình 1.3. Chương trình nhấp nháy chu kì 2s

Hình 1.4. Sử dụng khối dịch bit trái khi nhấn nút BT1

Hình 1.5. Sử dụng khối dịch bit phải khi nhấn nút BT2
5


Khi đó so sánh giá trị của temp1, temp2 với các giá trị là (1 << 0) , (1 << 1) , (1
<< 2) , (1 << 3) , (1 << 4) , (1 << 5) , (1 << 6), (1 << 7) thì tạo giá trị cho biến để
lưu giá trị cho đèn.
Nhận xét: Chương trình thoả mãn yêu cầu của đề bài nhưng phần lập trình cịn dài
dịng và chưa đạt được sự tối ưu nhất định.
1.2. Bài thí nghiệm 2: Giả lập hoạt động của máy trạng thái
1.2.1. Bài thí nghiệm 2.1: Xây dựng mơ hình giả lập hoạt động của hệ

thống phân loại sản phẩm

Hình 1.4. Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm

6

Hình 1.5. Graph tín hiệu của cảm biến tương ứng với các sản phẩm
Chương trình PLC

7


Hình 1.6. Mơ phỏng sản phẩm ngắn

8


Hình 1.7. Mơ phỏng sản phẩm trung bình

9


Hình 1.8. Mơ phỏng sản phẩm dài
Nhận xét: Chương trình mơ phỏng chạy chính xác u cầu đề bài
u cầu cải tiến: thay vì tín hiệu nhận được là Digital, thì nên đọc tín hiệu cảm biến dạng
Analog nhận tín hiệu điều chỉnh tốc độ băng tải, xử lí và chuyển thành tỉ lệ thời gian
chạy qua các cảm biến mơ phỏng.
1.2.2. Thí nghiệm 2.2: Viết chương trình phân loại sản phẩm với tín hiệu
giả lập vừa tạo dựng được.

Chương trình PLC:
10


Neb\ork 1 :

Comment

w o,o
" 51M _BANGTA•I

s) i

Neb\ork 2:
Comment

wo_,

i-----------------------

s} t
wo_2
• M_B12•

i-----------------------

s} t

i-------------------------4s } -----t

11

• M_BTr


NebNork 5:

Co m me nt
o/J)84
• TIM ER_TOCD 0 3'"
'V.IIL:I
M_BD •

TON
lime

1- --...--------IN
Tt 22 5 -

Q -------------------1

PT

ET -

- - -·

• TIM ER_
lO CD0 3'". ET
'¼M7 .0

'"CB1
_Mr,

li
l- - - - - - - - - - - - - - - 7 '

)- - - -i

T# 1 2S

"11M ER_
TO CD0 3
".ET
M:3'"

,
nTO CD0

: . -- I

1----1l i m

I

'"ll M ER_
TO CD 0 3'".. ET

---------------

'"CB_2

-

e 1 --------- li

T#- '55

i

3" .ET

-

-

----1< )-----i

Tit 17 5

'"ll MER_
TO CD 0 3'".. ET

e li------tlli; e 1:

Tit 1 0 5

"llJl7-2.
M3

- - - - - - - - - - ---;( )-------i

Tit225

",{Q() _5
• cs 3 SIM "

N_TRIG

"llJl(J_]
" M:...BD•

Q ·-· -----------;R

1-----LK

"/MO _G

T.a,g _3'"

t-----


Nenivork 6:
t n2.1

"ll MER_
TO CDO .2" .
ET

;i:-e 1-

"illM ER_
TOCD02 ." E T

-

-

----1l11

",/;QO .O

'¼QO.l

" CB1 _5IM"
CB3_5IM"

e1-- ...... -

",/;Q0.4
" CB2 _5IM"
-

-

"
-

-

"Nr"

",/;Q0.5

-

-

-

----1( }------I

----11 ,i1
,1

T#1 05

1#125
'¼Q0.4
" CB2
_5IM"

--

" ll MER_TO CDO ".Ei " ll MER_iO CDO " .ET

;i:-e 1-------11TIT#1e25

T#10 5

"t.QO .4
" CB2 _5 IM"
CB3_5IM"

'¼Q0.5

'¼Q0.1

" CB3 _5IM"

"lB "

I 1-I-

-

•□•

"

-

---1(

"ll MER_
TOCD03 " . ET

;;e i-1- -11TI e
T#1 05

1# 1 25

Netvvork 7:
Com m e nt

"l.M4.0

" CB1
_M"

".W6 .0

" CB1
_M2"

"l.M7 .0
" CB1 _M3"

--1( )

",/;Q0.2

"t.QO .5

1-------11 1-I-----11 1-I"ll MER_
TO CDO3 "
.ET

-

'¾Q0.3
" CB1 SI M"

}------i

} ------I

i


Giải thích hoạt động:
Khi nhấn các BT1, BT2, BT3 để giả lập đưa các sản phẩm với với chiều dài khác nhau
vào máy phân loại, xét xem trong khoảng thời gian 10-12s có bao nhiêu cảm biến báo sản
phẩm sáng để xác định xem nó là sản phẩm dài, ngắn, hay trung bình.
Nhận xét:
-

Chương trình hoạt động tốt với yêu cầu các sản phẩm qua lần lượt và không
quá sát nhau.
- Vẫn còn tồn tại một số trường hợp sai khi sản phẩm đi cạnh nhau


2.
2.1.
2.1.1.
-

BÀI 2 TRUYỀN THƠNG NỐI TIẾP PC VÀ PLC
Thí nghiệm 1: Làm quen với PLC S7-200
Thí nghiệm 1.1: Thực hiện bài tốn điều khiển đèn giao thơng
u cầu: XA=30s, VA=3s, DA=43s, XB=40s, VB=3s, DB=33s.
Lập trình Step 7 Microwin

Network 1 // Network Title
LDN T40

LPS
TON T37, VW130
A T37
TON T38, VW132
LRD
A T38
TON T39, VW134
LPP
A T39
TON T40, VW136
************************
Network 2
LDN T37
= Q0.0
************************
Network 3
LD T37
AN T38


= Q0.1
************************
Network 5
LD T38
AN T39
= Q0.3
************************
Network 6
LD T39
= Q0.4

************************
Network 7
LDN T38
= Q0.5
************************
Network 8
LD SM0.0
MOVW 300, VW130
MOVW 30, VW132
MOVW 400, VW134
MOVW 30, VW136


Chương trình LADDER


Networtt3

vang
T37
-I

-

-I

-C)

T38

, 1 1- -C

Ql1

)

Networtt4

do1

T38

002

Networtt5

icanh2

T38
-I

-

T39

, 1 1- -C

Networtt6

va,y;fl

QOA

T:ll
-I

-C)

Networtt7

do2

,

1- -

T38

Qo.5

c )

00.3

)


Kết quả: Thí nghiệm cho kết quả của đèn giao thơng sáng đúng u cầu. Ta có thể thay
đổi các giá trị đèn giao thông sáng theo ý muốn bằng cách thay đổi thời gian ở các Timer.
2.1.2. Thí nghiệm 1.2: Cải tiến chương trình của thí nghiệm 1.1 hoạt
động theo các chế độ khác nhau.

Yêu cầu:
Khi SW1 tác động, đèn hoạt động theo chu kì XA=30s, VA=3s, VA=3s, DA=43s,
XB=40s, VB=3s, DB=33s.
Khi SW2 tác động đèn hoạt động theo chu kì XA=60s, VA= 5s, DA=63s, XB=60s,
VB=5s, DB=63s.
Khi SW2 tác động đèn VA và VB nhấp nháy chu kỳ 1s.
Lập trình Step 7 Microwin:

Network 1 // Network Title


// Network Comment
LDN T40
AN I0.5
LPS TON T37, VW130
A T37
TON T38, VW132
LRD
A T38
TON T39, VW134
LPP
A T39
TON T40, VW136
************************
Network 2
LDN T37
AN I0.5
= Q0.0
************************
Network 3

LD T37
AN T38
AN I0.5 O
T41 = Q0.1
Network 4
LD T38
AN I0.5
= Q0.2


************************
Network 5
LD T38
AN T39
AN I0.5
= Q0.3
************************
Network 6
LD T39
AN I0.5
O T41
= Q0.4
************************
Network 7
LDN T38
AN I0.5
= Q0.5
************************
Network 8
LD SM0.0

A I0.3
MOVW 300, VW130
MOVW 30, VW132
MOVW 400, VW134
MOVW 30, VW136
************************
Network 9


LD SM0.0
A I0.4
MOVW 600, VW130
MOVW 50, VW132
MOVW 600, VW134
MOVW 50, VW136
************************
Network 10
LD SM0.0
A I0.5
MOVW 10, VW138
MOVW 10, VW140
LD T42
A I0.4
TON T41, VW138
A T41
TON T42, VW140


Chương trình LADDER

Network3

vang
T37

-

-I

T38

1 , 1- -

M2.0

1 , 1- -C

Nelwork4
do1

002

T38
-

-

------t(

)

Nelwork5

Jtarll2
T38
1-

-----ii ,

T39
-----

,C

CXl.3

)

Nelwork6
vargl.
T39
-I

-

M2D

, 1 1- -C

Nelwork7

do2

T38

, 1- -

QCl5

c )

Q0.4

)

CXl.1

)


Network&
nhapgiatn me

SMO.O

I

I

ll'OV_W

IOD

- - -.-- - - - - -

ENOlt-- 300

VW130

N
OUT

ll'OV_W
t- - -

-

- -

----t

ENOlt-- 30

-------

------30
.N O UT_. VW136

ll'

O E' NOt-V
_
W

N

OUT VW132

N

OUT VW134

-