Đồ án Tìm hiểu về bộ điều khiển khả trình PLC, họ PLC S7-300

Download miễn phí Đồ án Tìm hiểu về bộ điều khiển khả trình PLC, họ PLC S7-300

ChươngI: Hệ thống điều khiển trên cơ sở hệ SIMATIC

Giới thiêụ tổng quan về hệ Simatic
Trước hết ta sẽ tìm hiểu SIMATIC là gì? SIMATIC _tự động hoá được tích hợp một cách tổng thể . SIMATIC là một giải pháp tự động hoá toàn diện được xây dựng và phát triển bởi hãng Simens. Một hệ thống trong đó kết hợpp tất cả các thiết bị phần cứng và phần mềm nhằm đáp ứng các nhiệm vụ, yêu cầu về tự động hoá khác nhau.
Trước đây SIMATIC thường được hiểu một cách đơn thuần là thiết bị diều khiển khả trình. Hiện nay SIMATIC được coi như một giảI pháp bao gồm các yếu tố như: các bộ điều khiển, hệ thống bus truyền thông, phần mềm kỹ thuật, HMI, các thiết bị vào/ra phân tán,IPC
Vậy SIMATIC là giải pháp tự động hoá tổng thể nhờ các yếu tố nào?
-Phần quản lí dữ liệu: Dữ liệu chỉ cần đưa vào một lần và trở thành thông tin chung cho toàn nhà máy.Điều này cho phép hạn chế những lỗi truyền thông và sự bất ổn định trước đây.
-Phần cài đặt cấu hình và lập trình: Tất cả các thiết bị và hệ thống của các giải pháp tự động hoá được cài đặt lập trình, khởi động thử nghiệm và được điều khiển nhờ sử dụng quá trình tích hợp toàn tổng thể thống nhất và hệ thống được theo module hoá. Tất cả sẽ hoạt động dưới 4 giao diện với người vân hành và các công cụ kỹ thuật thích hợp.
I. Thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng PLC
1. Tổng quan về PLC:
1.1. Xuất xứ:
PLC viết tắt của từ Progammable Logic Control, là thiết bị điều khiển logic khả trình xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1969 tại một hãng ôtô củaMỹ. Bắt đầu chỉ đơn giản là một bộ logic thuần tuý ứng dụng để điều khiển các quá trình công nghệ, chủ yếu là điều khiển ON/OFF giống như hệ thống rơle, công tắc tơ thông thường mà không điều khiển chất lượng hệ.
Từ khi xuất hiện PLC đã được cải tiến với tốc độ rất nhanh .
- năm 1974 PLC đã sử dụng nhiều bộ vi xử lý như mạch định thời gian, bộ đếm dung lượng nhớ.
- Năm 1976 đã giới thiệu hệ thống đưa tín hiệu vào từ xa.
- Năm 1977 đã dùng đến vi xử lý.
- Năm 1980 PLC phát triển các khối vào ra thông minh nâng cao điều khiển thuận lợi qua viễn thông, nâng cao phát triển phần mềm, lập trình dùng máy tính cá nhân.
- Năm 1985 PLC đã được ghép nối thành mạng PLC.

http://s1.luanvan.co/qYjQuXJz1boKCeiU9qAb3in9SJBEGxos/swf/2013/07/11/do_an_tim_hieu_ve_bo_dieu_khien_kha_trinh_plc_ho.rlyy7jyWL4.swf luanvanco /luan-van/de-tai-ung-dung-tren-liketly-32387/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

ng tù (I/O: external input ).C¸c gi¸ trÞ t­¬ng tù t¹i cæng vµo cña module t­¬ng tù sÏ ®­îc module ®äc vµ chuyÓn tù ®éng theo nh÷ng ®Þa chØ. Ch­¬ng tr×nh øng dông cã thÓ truy cËp miÒn nhí PI theo tõng byte (PIB), tõng tõ (PIW) hoÆc tõng kÐp (PID).
+ PQ: MiÒn ®Þa chØ cæng ra cho c¸c module t­¬ng tù (I/O - external output). C¸c gi¸ trÞ theo nh÷ng ®Þa chØ nµy sÏ ®­îc module t­¬ng tù chuyÓn tíi c¸c cæng ra t­¬ng tù. Ch­¬ng tr×nh øng dông cã thÓ truy cËp miÒn nhí PQ theo tõng byte (PQB), tõng tõ kÐp (PQD).
3. 2.2.1. Vïng chøa c¸c khèi d÷ liÖu: Chia thµnh hai lo¹i:
* DB (Data block). MiÒn chøa c¸c d÷ liÖu ®­îc tæ chøc thµnh khèi, kÝch th­íc còng nh­ sè l­îng, khèi do ng­êi sö dông qui ®Þnh vµ phï hîp víi tõng bµi to¸n ®iÒu khiÓn. Ch­¬ng tr×nh cã thÓ truy cËp miÒn nµy theo tõng bit (DBX), byte (DBB), tõ (DBW), tõ kÐp (DBD).
* L ( Local data block ): §©y lµ miÒn d÷ liÖu ®Þa ph­¬ng ®­îc c¸c khèi ch­¬ng tr×nh OB, FC, FB tæ chøc vµ sö dông cho c¸c biÕn nh¸p tøc thêi vµ trao ®æi d÷ liÖu cña biÕn h×nh thøc víi nh÷ng khèi ch­¬ng tr×nh ®· gäi nã. Néi dung cña mét sè d÷ liÖu trong miÒn nhí nµy sÏ bÞ xo¸ khi kÕt thóc ch­¬ng tr×nh t­¬ng øng trong OB, FC. FB.
MiÒn nhí nµy cã thÓ truy nhËp tõ ch­¬ng tr×nh theo bit (L), byte (LB), tõ (LW) hoÆc tõ kÐp (LD).
3.2.2.2. Trao ®æi d÷ liÖu gi÷a CPU vµ c¸c module më réng:
Trong tr¹m PLC lu«n cã sù trao ®æi d÷ liÖu gi÷a CPU víi c¸c module më réng th«ng qua bus néi bé. Ngay t¹i vßng quÐt, c¸c d÷ liÖu t¹i cæng vµo cña c¸c module sè (DI) ®· ®­îc CPU chuyÓn tíi bé ®Öm vµo sè (process image input table - I). Cuèi mçi vßng quÐt néi dung cña bé ®Öm ra sè (process image input table - Q) l¹i ®­îc CPU chuyÓn tíi cæng ra cña c¸c module ra sè (DO). ViÖc thay ®æi néi dung hai bé ®Öm nµy ®­îc thùc hiÖn bëi ch­¬ng tr×nh øng dông (user program). §iÒu nµy cho thÊy nÕu trong ch­¬ng tr×nh øng dông cã nhiÒu lÖnh ®äc gi¸ trÞ cæng vµo sè th× cho dï gi¸ trÞ logic thùc cã cña cæng vµo nµy cã thÓ ®· bÞ thay ®æi trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn vßng quÐt, ch­¬ng tr×nh sÏ vÉn lu«n ®äc ®­îc cïng mét gi¸ trÞ tõ I vµ gi¸ trÞ ®ã chÝnh lµ gi¸ trÞ cña cæng vµo cã t¹i thêi ®iÓm ®Çu vßng quÐt. Còng nh­ vËy, nÕu ch­¬ng tr×nh øng dông nhiÒu lÇn thay ®æi gi¸ trÞ cho mét cæng ra sè th× do nã chØ thay ®æi gi¸ trÞ cho mét cæng ra sè th× do nã chØ thay ®æi néi dung bit nhí t­¬ng øng trong Q nªn chØ cã gi¸ trÞ ë lÇn thay ®æi cuèi cïng míi thùc sù ®­îc ®­a tíi cæng ra vËt lý cña module DO.
Kh¸c h¼n víi viÖc ®äc/ ghi cæng sè, viÖc truy nhËp cæng vµo/ ra t­¬ng tù l¹i ®­îc CPU thùc hiÖn trùc tiÕp víi module më réng (AI/AO). Nh­ vËy mçi lÖnh ®äc gi¸ trÞ tõ ®Þa chØ thuéc vïng PI sÏ thu ®­îc mét gi¸ trÞ ®óng b»ng gi¸ trÞ thùc cã ë cæng t¹i thêi ®iÓm thùc hiÖn lÖnh. T­¬ng tù khi thùc hiÖn lÖnh göi mét gi¸ trÞ (sè nguyªn 16 bits) tíi ®Þa chØ cña vïng PQ (Periphenal Output), gi¸ trÞ ®ã sÏ ®­îc göi ngay tíi cæng ra t­¬ng tù cña module. Do sù ph©n chia ®Þa chØ vµ ®Æc thï vÒ tæ chøc bé nhí cña
S7-300 chØ cã c¸c module vµo/ ra sè míi cã bé ®Öm cßn c¸c module vµo/ ra t­¬ng tù th× kh«ng, chóng chØ ®­îc cung cÊp ®Þa chØ ®Ó truy nhËp (®Þa chØ PI vµ PQ). Tuy nhiªn PI vµ PQ ®­îc cung cÊp nhiÒu h¬n AI/AO nªn t¹o kh¶ n¨ng kÕt nèi c¸c cæng vµo / ra sè víi nh÷ng ®Þa chØ d«i ra trong PI/PQ gióp ch­¬ng tr×nh øng dông cã thÓ truy nhËp trùc tiÕp c¸c module DI/DO më réng ®Ó cã gi¸ trÞ tøc thêi t¹i cæng mµ kh«ng cÇn th«ng qua bé ®Öm I, Q.
3.3. Vßng quÐt ch­¬ng tr×nh:
PLC thùc hiÖn ch­¬ng tr×nh theo chu tr×nh lÆp, mçi vßng lÆp ®­îc gäi lµ vßng quÐt (scan), mçi vßng quÐt ®­îc b¾t ®Çu b»ng giai ®o¹n chuyÓn d÷ liÖu tõ c¸c cæng vµo sè tíi vïng bé ®Öm ¶o I, tiÕp theo lµ giai ®o¹n thùc hiÖn ch­¬ng tr×nh.Trong tõng vßng quÐt ch­¬ng tr×nh ®­îc thùc hiÖn tõ lÖnh ®Çu tiªn ®Õn lÖnh kÕt thóc cña khèi OB1 (Block End). Sau giai ®o¹n thùc hiÖn ch­¬ng tr×nh lµ giai ®o¹n chuyÓn c¸c néi dung cña bé ®Õm ¶o Q tíi c¸c cæng ra sè, vßng quÐt ®­îc kÕt thóc b»ng giai ®o¹n truyÒn th«ng néi bé vµ kiÓm so¸t lçi.
ChuyÓn d÷ liÖu tõ cæng vµo tíi I
TruyÒn th«ng vµ kiÓm tra néi bé
Vßng quÐt
Thùc hiÖn ch­¬ng tr×nh
ChuyÓn d÷ liÖu tõ Q tíi cæng ra
H×nh 1.5. Vßng quÐt ch­¬ng tr×nh.
Bé ®Öm I vµ Q kh«ng liªn quan tíi c¸c cæng vµo/ra t­¬ng tù nªn c¸c lÖnh truy cËp cæng t­¬ng tù ®­îc thùc hiÖn trùc tiÕp víi cæng vËt lý chø kh«ng th«ng qua bé ®Öm.
Thêi gian cÇn thiÕt ®Ó PLC thùc hiÖn ®­îc mét vßng quÐt gäi lµ thêi gian vßng quÐt (Scan time). Thêi gian vßng quÐt kh«ng cè ®Þnh tøc lµ kh«ng ph¶i vßng quÐt nµo còng thùc hiÖn trong kho¶ng thêi gian nh­ nhau. Cã vßng quÐt thùc hiÖn l©u cã vßng quÐt thùc hiÖn nhanh tuú thuéc vµo sè lÖnh trong ch­¬ng tr×nh ®­îc thùc hiÖn, vµo khèi d÷ liÖu ®­îc truyÒn th«ng trong vßng quÐt ®ã.
Nh­ vËy gi÷a viÖc ®äc d÷ liÖu tõ ®èi t­îng ®Ó xö lý, tÝnh to¸n vµ viÖc göi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tíi c¸c ®èi t­îng cã mét kho¶ng thêi gian trÔ ®óng b»ng thêi gian vßng quÐt. Nãi c¸ch kh¸c thêi gian vßng quÐt quyÕt ®Þnh tÝnh thêi gian thùc cña ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn trong PLC. Thêi gian vßng quÐt cµng ng¾n th× tÝnh thêi gian thùc cña ch­¬ng tr×nh cµng cao.
NÕu sö dông c¸c khèi ch­¬ng tr×nh ®Æc biÖt cã chÕ ®é ng¾t nh­ khèi OB40, OB80 th× ch­¬ng tr×nh cña c¸c khèi ®ã sÏ ®­îc thùc hiÖn trong vßng quÐt khi xuÊt hiÖn tÝn hiÖu b¸o ng¾t cïng chñng lo¹i. C¸c khèi ch­¬ng tr×nh nµy cã thÓ ®­îc thùc hiÖn t¹i mäi ®iÓm trong vßng quÐt chø kh«ng bÞ gß Ðp lµ ph¶i trong giai ®o¹n thùc hiÖn ch­¬ng tr×nh. VÝ dô nh­ mét tÝn hiÖu b¸o ng¾t xuÊt hiÖn khi PLC ®ang ë giai ®o¹n truyÒn th«ng vµ kiÓm tra néi bé PLC sÏ t¹m dõng c«ng viÖc truyÒn th«ng vµ kiÓm tra ®Ó thùc hiÖn khèi ch­¬ng tr×nh t­¬ng øng víi tÝn hiÖu b¸o ng¾t. Víi h×nh thøc xö lý tÝn hiÖu b¸o ng¾t nh­ vËy th× thêi gian vßng quÐt lín khi trong vßng quÐt cã nhiÒu tÝn hiÖu ng¾t. Do ®ã ®Ó n©ng cao tÝnh thêi gian thùc cho ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn th× tuyÖt ®èi kh«ng viÕt ch­¬ng tr×nh xö lý ng¾t qu¸ dµi hoÆc qu¸ l¹m dông viÖc sö dông chÕ ®é ng¾t trong ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn.
T¹i thêi ®iÓm thùc hiÖn lÖnh vµo/ ra th«ng th­êng lÖnh kh«ng lµm viÖc trùc tiÕp víi cæng vµo /ra mµ chØ th«ng qua bé ®Öm ¶o cña cæng trong vïng nhí tham sè. ViÖc truyÒn th«ng gi÷a bé ®Öm ¶o víi ngo¹i vi trong c¸c giai ®o¹n 1 vµ 3 do hÖ thèng ®iÒu hµnh CPU qu¶n lý. ë mét sè module CPU khi gÆp lÖnh vµo/ ra, ngay lËp tøc hÖ thèng cho dõng mäi c«ng viÖc kh¸c ngay c¶ ch­¬ng tr×nh xö lý ng¾t ®Ó thùc hiÖn trùc tiÕp víi cæng vµo/ ra.
Ch­¬ngII: Ng«n ng÷ lËp tr×nh S7 300
I.Giíi thiÖu chung vÒ ng«n ng÷ lËp tr×nh S7-300
C¸c lo¹i PLC nãi chung th­êng cã nhiÒu ng«n ng÷ lËp tr×nh nh»m phôc vô c¸c ®èi t­îng sö dông kh¸c nhau. PLC S7 - 300 cã ba ng«n ng÷ lËp tr×nh c¬ b¶n. §ã lµ:
- Ng«n ng÷ "liÖt kª lÖnh", ký hiÖu lµ STL (Statement list): §©y lµ d¹ng ng«n ng÷ lËp tr×nh th«ng th­êng cña m¸y tÝnh. Mét ch­¬ng tr×nh ®­îc phÐp bëi nhiÒu c©u lÖnh theo mét thuËt to¸n nhÊt ®Þnh, mçi lÖnh chiÕm mét hµng vµ ®Òu cã cÊu tróc chung "tªn lÖnh" + "to¸n d¹ng".
- Ng«n ng÷ "h×nh thang", ký hiÖu lµ LAD (Ladder logic): §©y lµ d¹ng ng«n ng÷ ®å ho¹ thÝch hîp víi nh÷ng ng­êi quen thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn logic.
- Ng«n ng÷ "h×nh khèi", ký hiÖu lµ FBD (Function block diagram): §©y còng lµ kiÓu ng«n ng÷ ®å ho¹ dµnh cho ng­êi cã thãi quen thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn sè.
H×nh 2.: Ba kiÓu ng«n ng÷ lËp tr×nh cho S7-300
Mét ch­¬ng tr×nh viÕt trªn LAD hoÆc FBD cã thÓ chuyÓn sang ®­îc d¹ng STL, nh­ng ng­îc l¹i th× kh«ng. Trong STL cã nhiÒu lÖnh kh«ng cã trong LAD hay FBD (h×nh 3.5). Còng chÝnh v× lý do ®ã, STL ®­îc chän lµm ng«n ng÷ lËp tr×nh minh häa trong ®å ¸n nµy...