Chuyên đề PLC S7-1200 (Mới nhất)

CHUYÊN ĐỀ PLC S7-1200 . TỔNG QUAN PLC S7-1200 . Giới thiệu về PLC S7-1200 PLC S7-1200 là một dòng PLC cỡ nhỏ của hãng Siemens. Đây là dòng PLC được thiết kế tích hợp các ngõ vào/ra trên CPU nên được ứng dụng trong các ứng dụng vừa và nhỏ. Nguồn Khe cắm thẻ nhớ Các kết nối dây Đèn led trạng thái Cổng PROFINET Dòng CPU của S7-1200 gồm: CPU 1211C; CPU 121C; CPU 1214C; CPU 1215C và CPU 1217C. Bên cạnh đó, còn có dòng CPU S7 1200 FC (1214FC, 1215FC, 1217FC) hỗ trợ chức năng PROFISafe của Siemens. Ngoài ra, còn có các dòng CPU S7 1200 SIPLUS (đây là các dòng PLC có khả năng làm việc ở các môi trường nhà máy khắc nghiệt như nhiệt độ cao, các hóa chất độc hại,). Bên cạnh tên CPU sẽ có 3 ký hiệu, ví dụ: AC/DC/Rly hoặc DC/DC/DC. Trong đó Ký hiệu đầu tiên thể hiện điện áp nguồn cấp cho PLC là AC (220V) hoặc DC (24V). Ký hiệu thứ 2 thể hiện điện áp đặt lên input của PLC, thường là DC24V. Ký hiệu cuối cùng thể hiện dạng output của PLC là Rly (Rơ le) hoặc DC (transistor). Ngoài các I/O được tích hợp sẵn trên CPU thì ta có thể mở rộng các chức năng này thông qua các module mở rộng khác để phù hợp với các ứng dụng cần nhiều I/O cũng như các giao tiếp truyền thông khác. Các module giao tiếp (CM) CPU Signal board (SB), communication board (CB), hoặc Battery Board (BB) Các module tín hiệu (SM) Một số module xử lý tín hiệu số. Một số module xử lý tín hiệu analog. Một số module giao tiếp. Ngoài ra còn có Battery Board hỗ trợ cho các ứng dụng real-time hoặc back-up khi bị mất nguồn. . Cấu trúc bộ nhớ PLC S7 1200 Vùng chương trình ứng dụng Organization blocks (Obs): miền chứa chương trình tổ chức. Trong đó, OB1 là chương trình chính. Data blocks (DBs): chứa dữ liệu của các chương trình (giới hạn từ 1-65535). Functions (FCs) and function blocks (FBs): miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm để thực hiện các chức năng riêng. Mỗi FCs hoặc FBs tổ chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó. Ngoài ra, các FBs còn có thể sử dụng được dữ liệu từ các DB. (giới hạn của FBs và FCs là từ 1-65535). Vùng nhớ chứa các tham số I (Process image input): Vùng nhớ đệm ngõ vào. Q (Process image output): Vùng nhớ đệm ngõ ra. M (Memory): Vùng nhớ chứa các biến cờ. T (Timer): Vùng nhớ phục vụ cho các bộ định thời. C (Counter): Vùng nhớ phục vụ bộ. PI: Vùng nhớ đệm ngõ vào tương tự. PQ: Vùng nhớ đệm ngõ ra tương tự. Vùng nhớ chứa các khối dữ liệu DB (Data block): Miền chứa các dữ liệu được tổ chúc thành khối. Kích thước hay số lượng khối do người sử dụng qui định. L (Temp memory): Miền chứa các biến tạm của khối chương trình OB, FC, FB được tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tức thời và trao đổi dữ liệu của biến hình thức với những khối đã gọi nó. Phương pháp truy cập vùng nhớ Theo bit: Tên vùng nhớ + địa chỉ byte + (.) + chỉ số bit VD: I0.7, Q1.5, M2.6, DB1.DBX2.5, Theo byte: Tên vùng nhớ + B + địa chỉ byte VD: IB0, QB1; MB6, DB5.DBB15, Theo Word: Tên vùng nhớ + W + địa chỉ byte cao nhất VD: IW0, QW2; MW16, DB10.DBW8, Theo Dword: Tên vùng nhớ + D + địa chỉ byte cao nhất VD: ID0, QD2; MD16, DB10.DBD8, Các loại dữ liệu Kiểu dữ liệu: Bool, Byte, Word và Dword. Kiểu dữ liệu: Integer (U = unsigned, S = short, D= double) Kiểu dữ liệu: Real (L = Long) Kiểu dữ liệu: Ngày-Giờ Ngoài ra, còn có các kiểu dữ liệu khác như: Char, String, Array, Pointer . PHẦN MỀM TIA PORTAL Đây là phần mềm được cung cấp để thiết lập cũng như lập trình cho các dòng sản phẩm của hãng Siemens. Phần mềm được tích hợp giúp người dùng thuận tiện trong việc lập trình, thiết lập cài đặt, các kết nối và lập trình HMI một cách dễ dàng. Hiển thị các chức năng Bảng chọn các chức năng Bảng chọn các project Chuyển đến trang làm việc của Project Thanh công cụ Các mục của Project Màn hình làm việc Thẻ chức năng Màn hình thuộc tính Chuyển về màn hình thông tin Project Các Tab Làm việc với phần mềm TIA PORTAL Bước 1: Tạo dự án mới Bước 2: Cấu hình phần cứng Bước 3: Viết chương trình điều khiển Bước 4: Kiểm tra chương trình đã viết Cấu hình phần cứng Các module giao tiếp mạng. Tối đa là 3 module từ slot 101, 102, 103 CPU, slot 1 Cổng EtherNet của CPU Signal board (SB), communication board (CB) hoặc battery board (BB): nằm trên CPU Signal Modoule (SM) tối đa 8 8 module từ slot 2 đén slot 9 + Trong màn hình thông tin, chọn “Devices & Networks” và chọn “Add new device”. + Trong màn hình Project, bên dưới tên Project chọn “Add new device”. + Danh sách các thiết bị hiện ra. Sau đó, chọn dòng CPU cần lập trình và Version của nó. + Các thông tin của CPU được hiển thị. Sau đó, thiết lập các cài đặt từ màn hình thiết lập. . CÁC TẬP LỆNH CƠ BẢN . Nhóm lệnh bit logic Lệnh tiếp điểm thường mở Nếu địa chỉ n có giá trị mức logic=1 thì lệnh tiếp điểm thường mở sẽ đóng lại. (cho dòng điện đi qua) Nếu địa chỉ n có giá trị mức logic=0 thì lệnh tiếp điểm thường mở sẽ mở ra. (không cho dòng điện đi qua) Lệnh tiếp điểm thường đóng Nếu địa chỉ n có giá trị mức logic=1 thì lệnh tiếp điểm thường mở sẽ mở ra. (không cho dòng điện đi qua) Nếu địa chỉ n có giá trị mức logic=0 thì lệnh tiếp điểm thường mở sẽ đóng lại. (cho dòng điện đi qua) n: được truy xuất theo bit vào các vùng nhớ: I,Q, M, D, L Lệnh cuộn dây n: được truy xuất theo bit vào các vùng nhớ: Q, M, D, L Nếu đầu 1 của lệnh được nối với mức 1 thì địa chỉ n có giá trị mức logic=1 Khi n =1 là địa chỉ ngõ ra Q thì ngõ ra sẽ có điện Các tiếp điểm thường đóng, thường mở sẽ thay đổi trạng thái Nếu đầu 1 của lệnh được nối với mức 0 thì địa chỉ n có giá trị mức logic=0 Khi n =0 là địa chỉ ngõ ra Q thì ngõ ra sẽ không có điện Các tiếp điểm thường đóng, thường mở sẽ trở về trạng thái ban đầu Lệnh đảo cuộn dây n: được truy xuất theo bit vào các vùng nhớ: Q, M, D, L Nếu đầu 1 của lệnh được nối với mức 1 thì địa chỉ n có giá trị mức logic=0 Khi n =0 là địa chỉ ngõ ra Q thì ngõ ra sẽ không có điện Các tiếp điểm thường đóng, thường mở sẽ trở về trạng thái ban đầu đổi trạng thái Nếu đầu 1 của lệnh được nối với mức 0 thì địa chỉ n có giá trị mức logic=1 Khi n =1 là địa ngõ ra Q thì ngõ ra sẽ có điện Các tiếp điểm thường đóng, thường mở sẽ thay đổi trạng thái Lệnh SET n: được truy xuất theo bit vào các vùng nhớ: Q, M, D, L Nếu kích 1 xung vào đầu 1 của lệnh thì địa chỉ n sẽ có giá trị mức logic=1 Khi n =0 là địa chỉ ngõ ra Q thì ngõ ra sẽ không có điện Các tiếp điểm thường đóng, thường mở có địa chỉ trùng với địa chỉ n thì các tiếp điểm này sẽ thay đổi trạng thái Để đưa địa chỉ n về mức logic 0 thì phải dung lệnh RESET Lệnh RESET n: được truy xuất theo bit vào các vùng nhớ: Q, M, D, L Nếu kích 1 xung vào đầu 1 của lệnh thì địa chỉ n sẽ có giá trị mức logic = 0 Khi n = 0 thì địa chỉ ngõ ra Q thì ngõ ra sẽ không có điện Các tiếp điểm thường đóng, thường mở có địa chỉ trùng với địa chỉ n thì các tiếp điểm này sẽ trở về trạng thái ban đầu Lệnh cạnh lên Phát hiện tín hiệu của “IN” từ 0 lên 1. Trạng thái của tín hiệu IN được lưu lại vào “M_BIT”. Ðộ rộng của xung này bằng thời gian của một chu kì vòng quét. Lệnh cạnh xuống Phát hiện tín hiệu của “IN” từ 1 xuống 0. Trạng thái của tín hiệu IN được lưu lại vào “M_BIT”. Ðộ rộng của xung này bằng thời gian của một chu kì vòng quét. . Nhóm lệnh MOVE Lệnh MOVE dùng để di chuyển nội dung ngõ vào IN đến ngõ ra OUT mà không làm thay đổi giá trị ngõ OUT. Nếu EN=1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ chép DATA ở ngõ vào IN sang địa chỉ ở OUT. . Nhóm lệnh TIMER Sử dụng lệnh Timer để tạo một chương trình trễ định thời. Số lượng của Timer phụ thuộc vào người sử dụng và số lượng vùng nhớ của CPU. Mỗi timer sử dụng 16 byte IEC_Timer dữ liệu kiểu cấu trúc DB. Phần mềm sẽ tự động tạo khối DB khi lấy khối Timer Kích thước và tầm của kiểu dữ liệu Time là 32 bit, lưu trữ như là dữ liệu Dint : T#- 14d_20h_31m_23s_648ms đến T#24d_20h_31m_23s_647ms hay là -2.147.483.648 ms đến 2.147.483.647 ms. Có 4 loại Timer: On-delay TON Ngõ ra Q sẽ lên 1 khi đạt được giá trị thời gian PT (Preset Time). Thay đổi PT khi Timer vận hành không ảnh hưởng. Khi ngõ vào IN ngừng tác động thì reset và dừng hoạt động. Tham số Chức năng Kiểu dữ liệu Mô tả IN Input BOOL Ngõ vào (IN=1, chạy thời gian) Q Output BOOL Ngõ ra PT (Preset Time) Input TIME Thời gian đặt ET (Elapsed Time) Output TIME Thời gian đếm được Off-Delay TOF Ngõ ra Q sẽ xuống 0 khi đạt được giá trị thời gian PT (Preset Time). Thay đổi PT khi Timer vận hành không ảnh hưởng. Khi ngõ vào IN ngừng tác động thì reset và dừng hoạt động. Tham số Chức năng Kiểu dữ liệu Mô tả IN Input BOOL Ngõ vào (IN=0, chạy thời gian) Q Output BOOL Ngõ ra PT (Preset Time) Input TIME Thời gian đặt ET (Elapsed Time) Output TIME Thời gian đếm được Pulse Generation TP Timer TP tạo một chuỗi xung với độ rộng xung đặt trước. Thay đổi PT, IN không ảnh hưởng khi Timer đang chạy. Khi đầu vào IN được tác động vào timer sẽ tạo ra một xung có độ rộng bằng thời gian đặt PT Tham số Chức năng Kiểu dữ liệu Mô tả IN Input BOOL Ngõ vào (IN=1, chạy thời gian) Q Output BOOL Ngõ ra PT (Preset Time) Input TIME Thời gian đặt ET (Elapsed Time) Output TIME Thời gian đếm được Accumulating On Delay TONR Thay đổi PT không bị ảnh hưởng khi Timer vận hành, chỉ ảnh hưởng khi Timer đếm lại. Khi ngõ vào IN chuyển sang 0 thì Timer sẽ dừng nhưng không đặt lại bộ định thì. Khi IN lên 1 thì Timer bắt đầu tính từ giá trị thời gian tích lũy trước đó. Tham số Chức năng Kiểu dữ liệu Mô tả IN Input BOOL Ngõ vào (IN=1, chạy thời gian) Q Output BOOL Ngõ ra PT (Preset Time) Input TIME Thời gian đặt ET (Elapsed Time) Output TIME Thời gian đếm được R Input BOOL Chân reset . Nhóm lệnh COUNTER Lệnh Counter được dùng để đếm các sự kiện ở ngoài hay các sự kiện quá trình ở trong PLC. Mỗi Counter sử dụng cấu trúc lưu trữ của khối dữ liệu DB để làm dữ liệu của Counter. Step 7 tự động tạo khối DB khi lấy lệnh. Up Counter CTU Giá trị bộ đếm CV được tăng lên 1 khi tín hiệu ngõ vào CY chuyển từ 0 lên 1. Ngõ ra Q được tác động lên 1 khi CV >= PV. Nếu trạng thái R=Reset được tác động thì bộ đếm CV=0. Tham số Chức năng Kiểu dữ liệu Mô tả CU Input BOOL Tín hiệu vào đếm lên Q Output BOOL Ngõ ra (Đúng khi CV >= PV) PV (Preset Value) Input SInt, Int, DInt, USInt, UInt, UDInt Giá trị đặt CV (Counter Value) Output SInt, Int, DInt, USInt, UInt, UDInt Giá trị đếm được R Input BOOL Chân reset về 0 Down Counter (CTD) Giá trị bộ đếm được giảm 1 khi tín hiệu ngõ vào CD chuyển từ 0 lên 1. Ngõ ra Q được tác động lên 1 khi CV<=0. Nếu trạng thái LOAD được tác động thì CV=PV. Tham số Chức năng Kiểu dữ liệu Mô tả CD Input BOOL Tín hiệu vào đếm xuống Q Output BOOL Ngõ ra (Đúng khi CV <= 0) PV (Preset Value) Input SInt, Int, DInt, USInt, UInt, UDInt Giá trị đặt CV (Counter Value) Output SInt, Int, DInt, USInt, UInt, UDInt Giá trị đếm được LD Input BOOL Chân điều khiển giá trị PV. Up-Down Counter CTUD Giá trị bộ đếm CV được tăng lên 1 khi tín hiệu ngõ vào CY chuyển từ 0 lên 1. Ngõ ra Q được tác động lên 1 khi CV >= PV. Nếu trạng thái R=Reset được tác động thì bộ đếm CV=0. Giá trị bộ đếm được giảm 1 khi tín hiệu ngõ vào CD chuyển từ 0 lên 1. Ngõ ra Q được tác động lên 1 khi CV<=0. Nếu trạng thái LOAD được tác động thì CV=PV. Tham số Chức năng Kiểu dữ liệu Mô tả CU,CD Input BOOL Tín hiệu vào đếm lên, đếm xuống -QU -QD Output BOOL -Ngõ ra đếm lên (Đúng khi CV >= PV) -Ngõ ra đếm xuống (Đúng khi CV <= 0) PV (Preset Value) Input SInt, Int, DInt, USInt, UInt, UDInt Giá trị đặt CV (Counter Value) Output SInt, Int, DInt, USInt, UInt, UDInt Giá trị đếm được LD Input BOOL Điều khiển giá trị PV (QD). R Input BOOL Chân Reset (QU). . Nhóm lệnh so sánh Nhóm lệnh so sánh gồm: =, >, =, ĐK được thay bằng =, >, =, D là kiểu Data chọn theo IN1 và IN2 như bảng sau: . Nhóm lệnh toán học Lệnh cộng Nếu chân EN = 1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ thực hiện 1 lần. Khi lệnh thực hiện thì: OUT = Giá trị ở ngõ vào IN1 + Giá trị ở ngõ vào IN2 Lệnh trừ Nếu chân EN = 1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ thực hiện 1 lần. Khi lệnh thực hiện thì: OUT = Giá trị ở ngõ vào IN1 - Giá trị ở ngõ vào IN2 Lệnh nhân Nếu chân EN = 1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ thực hiện 1 lần. Khi lệnh thực hiện thì: OUT = Giá trị ở ngõ vào IN1 * Giá trị ở ngõ vào IN2 Lệnh chia Nếu chân EN = 1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ thực hiện 1 lần. Khi lệnh thực hiện thì: OUT = Giá trị ở ngõ vào IN1 / Giá trị ở ngõ vào IN2 Lệnh chia lấy dư Nếu chân EN = 1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ thực hiện 1 lần. Khi lệnh thực hiện thì: OUT = Phần dư (IN1 / IN2) Lệnh tính toán Công dụng : thực hiện phép toán từ các giá trị ngõ vào IN1, IN2, IN(n) theo công thức OUT=(+,-,*,/) rồi xuất kết quả ra ngõ ra OUT. Các ngõ vào phải cùng kiểu dữ liệu. Lệnh tăng Nếu chân EN = 1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ tăng giá trị của thanh ghi ở IN/OUT lên 1 đơn vị. IN/OUT = IN/OUT + 1 Lệnh giảm Nếu chân EN = 1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ giảm giá trị của thanh ghi ở IN/OUT lên 1 đơn vị. IN/OUT = IN/OUT – 1 Lệnh lấy giá trị tuyệt đối Nếu chân EN = 1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ thực hiện 1 lần. Khi lệnh thực hiện thì ngõ ra OUT = |Data của ngõ vào IN| Lệnh lấy giá trị Min Nếu chân EN = 1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ thực hiện 1 lần. Khi lệnh thực hiện thì ngõ ra OUT lưu giá trị nhỏ nhất của phép so sánh giá trị ở các ngõ vào IN Lệnh lấy giá trị Max Nếu chân EN = 1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ thực hiện 1 lần. Khi lệnh thực hiện thì ngõ ra OUT lưu giá trị lớn nhất của phép so sánh giá trị ở các ngõ vào IN Các giá trị IN phải cùng kiểu dữ liệu . Nhóm lệnh chuyển đổi Data Nếu chân EN = 1 thì mỗi vòng quét PLC, lệnh sẽ thực hiện 1 lần. Khi lệnh thực hiện thì nó sẽ chuyển kiểu Data cũ ở ngõ vào IN sang kiểu Data mới và lưu ở ngõ ra OUT . Bài tập ứng dụng Bài 1: Động cơ 3 pha hoạt động theo quy trình sau: - Khi nhấn F thì động cơ quay phải. - Khi nhấn R thì động cơ quay trái. - Khi nhấn OFF động cơ dừng. - Khi động cơ đang hoạt động, muốn đảo chiều quay thì ta phải nhấn OFF, sau đó chọn lại nút nhấn có chiều quay mong muốn. - Nếu động cơ quá tải thì động cơ dừng và đèn báo sáng. Yêu cầu: a. Thiết kế mạch động lực. b. Thiết kế sơ đồ kết nối I/O của PLC với thiết bị ngoại vi. c. Viết chương trình điều khiển. Bài 2: 3 động cơ M1, M2, M3 hoạt động theo quy trình sau: - Quy tình mở máy: Khi nhấn ON1 thì M1 chạy, tiếp theo ON2 thì M2 chạy, tiếp theo ON3 thì M3 chạy. - Quy tình dừng máy: Khi nhấn OFF1 thì M1 dừng, tiếp theo OFF2 thì M2 dừng, tiếp theo OFF3 thì M3 dừng. Yêu cầu: a. Thiết kế mạch động lực. b. Thiết kế sơ đồ kết nối I/O của PLC với thiết bị ngoại vi. c. Viết chương trình điều khiển. Bài 3: Cho 2 như như hình. Khi nhấn nút ON, 2 động cơ chạy theo quy trình sau: Yêu cầu: a. Thiết kế mạch động lực. b. Thiết kế sơ đồ kết nối I/O của PLC với thiết bị ngoại vi. c. Viết chương trình điều khiển. Bài 4: Nếu nhấn P1, t1=10s, t2=5s và chu kỳ Tđ = 3. Nếu nhấn P1, t1=15s, t2=10s và chu kỳ Tđ = 5. Khi nhấn nút ON, động cơ chạy theo chu kỳ sau: Nhấn OFF hoặc số chu kỳ thực hiện = CKđ thì M dừng. Yêu cầu: a. Thiết kế mạch động lực. b. Thiết kế sơ đồ kết nối I/O của PLC với thiết bị ngoại vi. c. Viết chương trình điều khiển. Bài 5: Nếu nhấn P1 thì chu kỳ Tđ = Tđ + 1. Nếu nhấn P1 thì chu kỳ Tđ = Tđ - 1. Khi nhấn nút ON, động cơ chạy theo chu kỳ sau: Nhấn OFF hoặc số chu kỳ thực hiện = Tđ thì M dừng. Yêu cầu: a. Thiết kế mạch động lực. b. Thiết kế sơ đồ kết nối I/O của PLC với thiết bị ngoại vi. c. Viết chương trình điều khiển. Bài 6: Khi ON, mô hình hoạt động theo chu kỳ như sau: Nhấn OFF hoặc số chu kỳ thực hiện = Tđ thì M dừng. Yêu cầu: a. Thiết kế mạch động lực. b. Thiết kế sơ đồ kết nối I/O của PLC với thiết bị ngoại vi. c. Viết chương trình điều khiển.