Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Tải bản đầy đủ - 0trang

Sử dụng IC giải mã, IC số chuyên dùng trong biến đởi. Vì vậy cho phép ta sử

dụng khâu chỉ thị số dễ dàng trên màn hình LCD, Led 7 thanh hay TD200 của PLC

S7-200.

III. Khái quát về PLC

1) PLC (Programmable Logic Control) là thiết bị điều khiển lập trình được hay khả

trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển logic thơng qua một

ngơn ngữ lập trình.

Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện, các sự

kiện này được đưa vào PLC (ngõ vào). PLC sử dụng bộ nhớ lập trình để lưu trữ

các lệnh, thực hiện các chức năng và thuật toán đi điều khiển máy và quá trình.

Sơ đồ khối PLC:



Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiển

bằng relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn những yêu cầu sau:

+

+

+

+

+



Sử dụng một thiết bị điều khiển cơ bản cho 1 hệ thống điều khiển.

Dễ dàng thay đởi chương trình điều khiển với ngơn ngữ lập trình dễ học.

Gọn nhẹ, dễ bảo quản sửa chữa, tạo được hệ thông linh hoạt, hiệu quả.

Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp.

Giao tiếp với các thiết bị thông minh khác: máy tính, nối mạng, các Modul

mở rộng.

+ Giá thành rẻ, đặc biệt với hệ thống điều khiển phức tạp.

2) Phần cứng

Sơ đồ khối:



Các bộ phận chủ yếu cà chức năng của chúng:

+ Bộ xử lý (CPU):

• Khối CPU là loại khối có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các

bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông… và có thể còn có một vài

cởng ra số. Các cởng vào ra số có trên CPU được gọi là cởng vào/ra

on board

• Khối CPU điều hành hoạt động của tồn bộ hệ thống

• Bộ số học và logic(ALLL): xử lý số học và logic. Các thanh ghi: lưu

trữ số liệu trong các q trình thực hiện chương trình.

• Bộ điều khiển tuần tự và định thời gian:

 Biên dịch các tín hiệu.

 Thực hiện các hành động điều khiển theo chương trình.

 Truyền các tín hiệu điều khiển đến các thiết bị xuất.

+ Các kênh truyền (các bus)

• Hệ thống bus dùng để truyền các tín hiệu hệ thống gồm nhiều tín

hiệu song song

• Date Bus:

 Thường là 8 bit, mỗi dây truyền 1 bit dạng số nhị phân.

 Dùng để truyền tải dữ liệu.

• Address Bus:

 Tải địa chỉ vị trí nhớ trong bộ nhớ rơgnj 8 bit hoặc 16 bit.

 Dùng để truyền tải địa chỉ đến các Modul khác nhau.

• Control Bus: truyền tín hiệu điều khiển từ CPU đến các bộ phận.

• Bus hệ thống: trao đổi thông tin giữa các cổng nhập/xuất và thiết bị

nhập/xuất.

Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời

gian hạn chế. Hệ thống Bus sẽ có nhiệm vụ trao đởi thơng tin giữa các

CPU, bộ nhớ và I/O. Bên cạnh đó CPU được cung cấp một xung clock có



tần số từ 1 ÷ 8 MHz. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và

cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống.

+ Bộ nhớ:

• Bộ nhớ chỉ đọc (ROM): dùng để nạp hệ điều hành riêng cho từng

loại PLC

• Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM): dành cho chương trình người sử

dụng và dành cho dữ liệu.

• Bộ nhớ chỉ đọc, có thể xóa và lập trình được (EPROM): cho chương

trình người sử dụng.

+ Bộ nguồn: cung cấp nguồn 1 chiều ổn định 5V cho CPU.

+ Các hoạt động xử lý bên trong PLC:

Xử lý chương trình: khi một chương trình được nạp vào bộ nhớ của PLC,

các lệnh sẽ được trọn một vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ. PLC có bộ

đếm địa chỉ ở bên trong vi xử lý, và các chương trình ở bên trong bộ nhớ sẽ

được bộ vi xử lý thực hiện một cách tuần tự từng lệnh một thực hiện theo 3

giai đoạn:

• Giai đoạn 1: bộ xử lý đọc đầu vào trạng thái phần chương trình phục

vụ cơng việc này có sẵn trong PLC được gọi là hệ điều hành.

• Giai đoạn 2: bộ xử lý sẽ đọc xử lý tuần tự từng lệnh một trong

chương trình. Bộ vi xử lý sẽ đọc tín hiều các đầu vào. Thực hiện các

phép tốn logic và kết quả sau đó sẽ xác định trạnh thái của các đầu

ra.

• Giai đoạn 3: bộ vi xử lý sẽ gán các trạng thái mở cho các đầu ra tại

các Modul đầu ra.

Xử lý xuất nhập: xử lý I/O trong PLC.

IV. PLC SIEMENS S7-1200.

Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-200. So

với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nởi trội:

-S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm sốt

nhiều ứng dụng tự động hóa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh

làm cho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S71200

-S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn,

các đầu vào/ra (DI/DO).

-Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương

trình điều khiển:

+Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào PLC

+Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình

-S7-1200 cung cấp một cởng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.

Ngồi ra bạn có thể dùng các module truyền thong mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc

RS232.

-Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 hỗ trợ ba ngơn ngữ lập trình là FBD,



LAD và SCL.Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal 11 của Siemens.

-Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này đã

bao gồm cả mơi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI



2.Các module trong hệ PLC S7-1200

2.1. Giới thiệu về các module CPU

Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớ

chương trình khác nhau….

PLC S7-1200 có các loại sau:



Sign board của PLC SIMATIC S7-1200

Sign board: SB1223 DC/DC

-Digital inputs / outputs

-DI 2 x 24 VDC 0.5A

-DO 2x24 VDC 0.5A

Sign boards : SB1232AQ



- Ngõ ra analog

-AO 1 x 12bit

-+/- 10VDC, 0 – 20mA

Cards ứng dụng:

-CPU tín hiệu để thích ứng với các ứng dụng

-Thêm điểm của kỹ thuật số I/O hoặc tương tự với CPU như các u cầu ứng dụng

-Kích thước của CPU sẽ khơng thay đởi

Module xuất nhập tín hiệu số



Module xuất nhập tín hiệu tương tự



V. Sử dụng module Analog.

1) Giới thiệu chung về module analog.



a) Khái niệm



Module analog là một công cụ để xử lý các tín hiệu tương tự thơng qua

việc xử lý các tín hiệu số.

b) Analog input

Thực chất nó là một bộ biến đởi tương tự - số (A/D). Nó chuyển tín hiệu

tương tự ở đầu vào thành các con số ở đầu ra. Dùng để kết nối các thiết bị

đo với bộ điều khiển: chẳng hạn như đo nhiệt độ.

c) Analog output

Analog output cũng là một phần của module analog. Thực chất nó là một

bộ biến đởi số - tương tự (D/A). Nó chuyển tín hiệu số ở đầu vào thành

tín hiệu tương tự ở đầu ra. Dùng để điều khiển các thiết bị với dải đo

tương tự. Chẳng hạn như điều khiển Van mở với góc từ 0-100%, hay điều

khiển tốc độ biến tần 0-50Hz.

d) Nguyên lý hoạt động chung của các cảm biến và các tín hiệu đo chuẩn

trong công nghiệp.

- Thông thường đầu vào của các module analog là các tín hiệu điện áp hoặc

dòng điện. Trong khi đó các tín hiệu tương tự cần xử lý lại thường là các tín

hiệu khơng điện như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng, khối lượng . . . Vì

vậy người ta cần phải có một thiết bị trung gian để chuyển các tín hiệu này

về tín hiệu điện áp hoặc tín hiệu dòng điện – thiết bị này được gọi là các đầu

đo hay cảm biến.

- Để tiện dụng và đơn giản các tín hiệu vào của module Analog Input và tín

hiệu ra của module Analog Output tn theo chuẩn tín hiệu của cơng

nghiệp.Có 2 loại chuẩn phở biến là chuẩn điện áp và chuẩn dòng điện.

+ Điện áp : 0 – 10V, 0-5V,



±



5V…



+ Dòng điện : 4 – 20 mA, 0-20mA,



±



10mA.

- Trong khi đó tín hiệu từ các cảm biến đưa ra lại không đúng theo chuẩn . Vì

vậy người ta cần phải dùng thêm một thiết chuyển đổi để đưa chúng về

chuẩn công nghiệp.

- Kết hợp các đầu cảm biến và các thiết bị chuyển đởi này thành một bộ cảm

biến hồn chỉnh , thường gọi tắt là thiết bị cảm biến, hay đúng hơn là thiết

đo và chuyển đổi đo ( bộ transducer).



Module analog

Thiết bị cảm biến

0 – 10V

Thiết bị chuyển đởi

Đầu đo

Tín hiệu vào khơng điện



4-20 mA



Tín hiệu ra tương tự

0 – 10 V ; 4 – 20 mA



Analog Input

( A/D)

Các con số



Analog Output

( D/A)

Các con số



2) Giới thiệu về module analog EM 235

- EM 235 là một module tương tự gồm có 4AI và 1AO 12bit (có tích hợp các



bộ chuyển đổi A/D và D/A 12bit ở bên trong).



a) Các thành phần của module analog EM235.



Thành phần



VI. Mô tả



4 đầu vào tương tự A+ , A- , RA

được kí hiệu bởi

B+ , B- , RB

các chữ cái

C+ , C- , RC

A,B,C,D



Các đầu nối của đầu vào A



D+ , D- , RD



Các đầu nối của đầu vào D



Các đầu nối của đầu vào B

Các đầu nối của đầu vào C



1 đầu ra tương tự (MO,VO,IO)



Các đầu nối của đầu ra



Gain



Chỉnh hệ số khuếch đại



Offset



Chỉnh trơi điểm khơng



Switch cấu hình



Cho phép chọn dải đầu vào và độ phân

giải



Sơ đồ khối đầu vào Analog.



Sơ đồ khối đầu ra Analog



b)

+

+

+



Định dạng dữ liệu

Dữ liệu đầu vào:

Kí hiệu vùng nhớ : AIWxx (Ví dụ AIW0, AIW2…)

Định dạng:

Đối với dải tín hiệu đo khơng đối xứng (ví dụ 0-10V,0-20mA):



MSB



LSB



15 14

0



3



Dữ liệu 12 bit



2

0



1



0



0



0



Module analog input của S7-200 chuyển dải tín hiệu đo đầu vào (áp, dòng)

÷



thành giá trị số từ 0 32000.

+ Đối với dải tín hiệu đo đối xứng (Ví dụ



±



10V,



±



10mA,):



MSB

15

Dữ liệu 12 bit



LSB

4



3



2



1



0



0



0



0



0



Module analog input của S7-200 chuyển dải tín hiệu đo đầu vào áp,

÷



dòng) thành giá trị số từ -32000 32000.

-



Dữ liệu đầu ra:

+ Kí hiệu vung nhớ AQWxx (Ví dụ AQW0, AQW2…)

+ Định dạng dữ liệu

+ Đối với dải tín hiệu đo khơng đối xứng (ví dụ 0-10V,4-20mA):

MSB

15



LSB

14



0



4



Dữ liệu 11 bit



3



2



1



0



0



0



0



0



÷



Module analog output của S7-200 chuyển đởi con số 0 32000 thành tín hiệu

÷



điện áp đầu ra 0 10V.

±



+ Đối với dải tín hiệu đo đối xứng (Ví dụ 10V,

module Analog output của S7-200 không hỗ trợ.



±



10mA,): Kiểu này các



MSB



LSB



15



4



Dữ liệu 12 bit



-



3

0



2

0



1

0



0

0



Bảng tởng hợp :

Định dạng dữ liệu

Kiểu tín hiệu đối xứng (

10V,



±



Giá trị chuyển đởi

- 32000 đến +32000



±



10mA,)



Tín hiệu khơng đối xứng (0

÷

10V, 4 20mA)



÷



c) Cách nối dây

- Đầu vào tương tự:

+ Với thiết bị đo đầu ra kiểu điện áp:



0 đến +32000



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×