Giới thiệu về thiết bị điều khiển khả trình PLC
Giáo trình tham khảo học tập về điều khiển lập trình PLC - Mạng PLC. PLC viết tắt của Programmable Logic Controller , là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh.Trong công nghiệp sản xuất, để điều khiển một dây chuyền, một thiết bị máy móc công nghiệp... người ta thực hiện kết nối các linh kiện điều khiển rời.
Giới thiệu về thiết bị điều khiển khả
trình PLC
A - GIÔÙI THIEÄU VEÀ THIEÁT BÒ ÑIEÀU KHIEÅN KHAÛ TRÌNH PLC:
Trong coâng nghieäp saûn xuaát, ñeå ñieàu khieån moät daây chuyeàn, moät thieát bò maùy
moùc coâng nghieäp … ngöôøi ta thöïc hieän keát noái caùc linh kieän ñieàu khieån rôøi (rôle,
timer, contactor …) laïi vôùi nhau tuyø theo möùc ñoä yeâu caàu thaønh moät heä thoáng ñieän
ñieàu khieån. Coâng vieäc naøy khaù phöùc taïp trong thi coâng, söûa chöõa baûo trì do ñoù giaù
thaønh cao. Khoù khaên nhaát laø khi caàn thay ñoåi moät hoaït ñoäng naøo ñoù.
Moät heä thoáng ñieàu khieån öu vieät maø chuùng ta phaûi choïn ñöôïc ñieàu khieån cho
moät maùy saûn xuaát caàn phaûi hoäi ñuû caùc yeâu caàu sau: giaù thaønh haï, deã thi coâng, söûa
chöõa, chaát löôïng laøm vieäc oån ñònh linh hoaït … Töø ñoù heä thoáng ñieàu khieån coù theå laäp
trình ñöôïc PLC (Programable Logic Control) ra ñôøi ñaõ giaûi quyeát ñöôïc vaán ñeà
treân.
Thieát bò ñieàu khieån laäp trình ñaàu tieân ñaõ ñöôïc nhöõng nhaø thieát keá cho ra ñôøi
naêm 1968 (Coâng ty General Moto - Myõ). Tuy nhieân, heä thoáng naøy coøn khaù ñôn giaûn
vaø coàng keành, ngöôøi söû duïng gaëp nhieàu khoù khaên trong vieäc vaän haønh heä thoáng. Vì
vaäy caùc nhaø thieát keá töøng böôùc caûi tieán heä thoáng ñôn giaûn, goïn nheï, deã vaän haønh,
nhöng vieäc laäp trình cho heä thoáng coøn khoù khaên, do luùc naøy khoâng coù caùc thieát bò laäp
trình ngoaïi vi hoã trôï cho coâng vieäc laäp trình.
Ñeå ñôn giaûn hoùa vieäc laäp trình, heä thoáng ñieàu khieån laäp trình caàm tay
(programmable controller handle) ñaàu tieân ñöôïc ra ñôøi vaøo naêm 1969. Trong giai
ñoaïn naøy caùc heä thoáng ñieàu khieån laäp trình (PLC) chæ ñôn giaûn nhaèm thay theá heä
thoáng Relay vaø daây noái trong heä thoáng ñieàu khieån coå ñieån. Qua quaù trình vaän haønh,
caùc nhaø thieát keá ñaõ töøng böôùc taïo ra ñöôïc moät tieâu chuaån môùi cho heä thoáng, tieâu
chuaån ñoù laø: daïng laäp trình duøng giaûn ñoà hình thang. Trong nhöõng naêm ñaàu thaäp
nieân 1970, nhöõng heä thoáng PLC coøn coù theâm khaû naêng vaän haønh vôùi nhöõng thuaät
toaùn hoå trôï (arithmetic), “vaän haønh vôùi caùc döõ lieäu caäp nhaät” (data manipulation).
Do söï phaùt trieån cuûa loaïi maøn hình duøng cho maùy tính (Cathode Ray Tube: CRT),
neân vieäc giao tieáp giöõa ngöôøi ñieàu khieån ñeå laäp trình cho heä thoáng caøng trôû neân
thuaän tieän hôn. Ngoaøi ra caùc nhaø thieát keá coøn taïo ra kyõ thuaät keát noái vôùi caùc heä
thoáng PLC rieâng leû thaønh moät heä thoáng PLC chung, taêng khaû naêng cuûa töøng heä
thoáng rieâng leû. Toác ñoä xöû lyù cuûa heä thoáng ñöôïc caûi thieän, chu kyø queùt (scan) nhanh
hôn laøm cho heä thoáng PLC xöû lyù toát vôùi nhöõng chöùc naêng phöùc taïp, soá löôïng coång
ra/vaøo lôùn.
Moät PLC coù ñaày ñuû caùc chöùc naêng nhö: boä ñeám, boä ñònh thôøi, caùc thanh ghi
(register) vaø taäp leänh cho pheùp thöïc hieän caùc yeâu caàu ñieàu khieån phöùc taïp khaùc
nhau. Hoaït ñoäng cuûa PLC hoaøn toaøn phuï thuoäc vaøo chöông trình naèm trong boä nhôù,
noù luoân caäp nhaät tín hieäu ngoõ vaøo, xöû lyù tín hieäu ñeå ñieàu khieån ngoõ ra.
Nhöõng ñaëc ñieåm cuûa PLC:
• Thieát bò choáng nhieãu.
• Coù theå keát noái theâm caùc modul ñeå môû roäng ngoõ vaøo/ra.
• Ngoân ngöõ laäp trình deã hieåu.
• Deã daøng thay ñoåi chöông trình ñieàu khieån baèng maùy laäp trình hoaëc maùy
tính caù nhaân.
• Ñoä tin caäy cao, kích thöôùc nhoû.
• Baûo trì deã daøng.
Do caùc ñaëc ñieåm treân, PLC cho pheùp ngöôøi ñieàu haønh khoâng maát nhieàu thôøi
gian noái daây phöùc taïp khi caàn thay ñoåi chöông trình ñieàu khieån, chæ caàn laäp chöông
trình môùi thay cho chöông trình cuõ.
Vieäc söû duïng PLC vaøo caùc heä thoáng ñieàu khieån ngaøy caøng thoâng duïng, ñeå
ñaùp öùng yeâu caàu ngaøy caøng ña daïng naøy, caùc nhaø saûn xuaát ñaõ ñöa ra haøng loaït caùc
daïng PLC vôùi nhieàu möùc ñoä thöïc hieän ñuû ñeå ñaùp öùng caùc yeâu caàu khaùc nhau cuûa
ngöôøi söû duïng.
Ñeå ñaùnh giaù moät boä PLC ngöôøi ta döïa vaøo 2 tieâu chuaån chính:
• Dung löôïng boä nhôù vaø soá tieáp ñieåm vaøo/ra cuûa noù.
• Caùc chöùc naêng nhö: boä vi xöû lyù, chu kyø xung clock, ngoân ngöõ laäp
trình, khaû naêng môû roäng soá ngoõ vaøo/ra.
Vôùi PLC vieäc giaûi quyeát caùc baøi toaùn töï ñoäng hoaù khaùc nhau haàu nhö khoâng
bieán ñoåi gì veà cô caáu ngoaøi vieäc phaûi thay ñoåi chöông thình ñieàu khieån sao cho phuø
hôïp.PLC coù khaû naêng tuyeät ñoái veà khaû naêng linh ñoäng,meàm deûo vaø hieäu quaû veà giaûi
quyeát caùc baøi toaùn cao hôn so vôùi caùc kyõ thuaät coå ñieån.
Baûng sau ñaây chæ söï so saùnh giöõa kyõ thuaät ñieàu logíc coå ñieån vaø kyõ thuaät ñieàu
khieån chöông trình hoaù:
§iÒu khiÓn logic cæ ®iÓn §iÒu khiÓn ch−¬ng tr×nh
logic
PhÇn tö ®iÒu khiÓn phÇn Môc ®Ých ®Æc biÖt Môc ®Ých chung
cøng
Ph¹m vi ®iÒu khiÓn Nhá vμ trung b×nh Trung b×nh vμ lín
Thay ®æi hoÆc thªm bít Khã DÔ
Thêi gian giao hμng Vμi ngμy Ngay lËp tøc
B¶o tr×, b¶o d−ìng Khã DÔ
§é tin cËy Phô thuéc thiÕt kÕ vμ chÕ Cao
t¹o
HiÖu qu¶ kinh tÕ C«ng suÊt nhá C«ng suÊt nhá, trung
b×nh vμ lín
B – CAÁU HÌNH PHAÀN CÖÙNG S7-300:
Thieát bò ñieàu khieån khaû trình SIMATIC S7-300 ñöôïc thieát keá theo kieåu
module.Caùc module naøy söû duïng cho nhieàu öùng duïng khaùc nhau.Vieäc xaây döïng PLC
theo caáu truùc module raát thuaän tieän cho vieäc thieát keá caùc heä thoáng goïn nheï vaø deå
daøng cho vieäc môû roäng heä thoáng.
1. Card nhí (CPU 313 trë lªn). 5. Nguån cung cÊp.
2. MPI (cæng nèi nhiÒu ch©n). 6. Nguån dù tr÷.
3. Giao diÖn cña thiÕt bÞ nèi kÕt. 7. Chæ nèi nguån 24 V DC.
4. N¾p ®Ëy thiÕt bÞ nèi kÕt 8. Nót chän mode ho¹t ®éng.
9. C¸c ®Ìn LED b¸o tr¹ng th¸I
vμ lçi.
H×nh 1: ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic kh¶ tr×nh SIMATIC S7_300
I . Module nguån PS307 cña S7_300 :
H×nh 2 : Module nguån cña S7_300
Module PS307 cã nhiÖm vô chuyÓn nguån xoay chiÒu 120/230V thμnh
nguån mét chiÒu 24V ®Ó cung cÊp cho c¸c module kh¸c cña khèi PLC. Ngoμi ra
module nguån cßn cã nhiÖm vô cung cÊp nguån cho c¸c sensor vμ c¸c thiÕt bÞ
truyÒn ®éng kÕt nèi víi PLC.
Module nguån th−êng ®−îc ®Æt bªn tr¸i cña khèi CPU.
MÆt tr−íc cña module nguån bao gåm:
Mét ®Ìn led b¸o hiÖu ®iÖn ¸p ra 24 V DC.
Mét nót dïng ®Ó chän ®iÖn ¸p ®Çu vμo lμ 120 V AC hoÆc 230 V AC.
Mét c«ng t¾c dïng ®Ó t¾t/bËt diÖn ¸p ra.
MÆt sau cña module nguån bao gåm:
• C¸c læ ®Ó nhËn ®iÖn ¸p vμo vμ ra.
• Khe dïng ®Ó g¾n module lªn panel.
Module nguån PS307 cã 3 lo¹i: PS307-1B, PS307-1E, PS307-1K. Sù kh¸c nhau
gi÷a 3 lo¹i nμy thÓ hiÖn ë c−êng ®é dßng vμo vμ dßng ra cña module.
C¸c th«ng sè kü thuËt cô thÓ cña c¸c lo¹i module nguån cña S7-300
PS 307- 1B 1E 1K PS 307- 1B 1E 1K
§Çu vμo §Çu ra
§iÖn ¸p ®Çu vμo §iÖn ¸p ®Çu ra
- C¸c møc ®iÖn ¸p 120/230 V AC - Møc ®iÖn ¸p 24 V DC
- Giíi h¹n cho 93÷132V - Giíi h¹n cho phÐp 24V+5%, lóc
phÐp AC/187÷254V AC Dßng ra kh«ng t¶i
TÇn sè dßng ®iÖn - C¸c møc gi¸ trÞ
- C¸c møc gi¸ trÞ 50/60 Hz C¸c th«ng sè chung 2A 5A 10A
- Giíi h¹n cho 47 ®Õn 63 Hz HiÖu suÊt 83% 87% 89%
phÐp Hao phÝ ®iÖn n¨ng 10W 18W 30W
Dßng vμo 0,5 A 1 A 1,7 A
Dßng øng víi ®iÖn
¸p vμo 230V 0,8 A 2A 3,5 A
Dßng øng víi ®iÖn
¸p vμo 120V
B¶ng 1: c¸c th«ng sè kü thuËt cô thÓ cña 3 lo¹i module .
II . Khèi xö lý trung t©m -Module CPU:
Module CPU laø loaïi module coù chöùa boä vi xöû lyù,heä ñieàu haønh, boä nhôù,caùc boä
thôøi gian.boä ñeám,coång truyeàn thoâng (RS485)…vaø coù theå coù moät vaøi coång vaøo ra
soá.Caùc coång vaøo ra soá coù treân CPU ñöôïc goïi laø coång vaøo ra onboard.
Trong hoï PLC S7-300 coù nhieàu loaïi module CPU khaùc nhau,ñöôïc ñaët teân theo
boä vi xöû lyù coù trong noù nhö module CPU 312, module CPU 314, module CPU 315…
Nhöõng module naøy cuøng söû duïng moät boä vi xöû lyù nhöng khaùc nhau veà coång
vaøo/ra onboard cuõng nhö caùc khoái haøm ñaët bieät ñöôïc tích hôïp saün trong thö vieän cuûa
heä ñieàu haønh phuïc vuï vieäc söû duïng caùc coång vaøo/ra onboard naøy ñöôïc phaân bieät vôùi
nhau trong teân goïi baèng cuïm töø chöõ caùi IFM (Intergrated Funtion Module) nh−
CPU 312 IFM, CPU 313, CPU 314IFM, CPU 314, CPU 215...
H×nh 3 : CPU 314 vμ CPU 314IFM .
Ngoaøi coøn coù caùc loaïi module CPU vôùi hai coång truyeàn thoâng,trong ñoù coång
truyeàn thoâng thöù hai coù chöùc naêng chính laø phuïc vuï vieäc noái maïng phaân taùn.Caùc loaïi
module CPU naøy ñöôïc phaân bieät vôùi caùc loaïi CPU khaùc baèng theâm cuïm töø DS
(Distributed Port).
C¸c CPU nμy ®−îc chÕ t¹o theo møc ®é t¨ng dÇn vÒ tÝnh n¨ng sö dông:
• CPU 312 IFM, lμ sù tÝch hîp gi÷a khèi CPU víi c¸c ®Çu vμo/®Çu ra sè
(digital inputs/outputs) dïng ®Ó ®iÒu khiÓn nh÷ng hÖ thèng nhá kh«ng xö
lý c¸c tÝn hiÖu t−¬ng tù.
• CPU 313 dïng ®Ó ®iÒu khiÓn nh÷ng hÖ thèng lín h¬n ®ßi hái ph¶i lËp tr×nh
phøc t¹p h¬n.
• CPU 314 IFM, lμ sù tÝch hîp gi÷a khèi CPU víi c¸c ®Çu vμo/®Çu ra t−¬ng
tù vμ sè (digital and analog inputs/outputs) dïng ®Ó ®iÒu khiÓn nh÷ng thiÕt
bÞ ®ßi hái thêi gian ®¸p øng nhanh vμ c¸c chøc n¨ng riªng biÖt
• CPU 314 ®−îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn nh÷ng hÖ thèng lín ®ßi hái ph¶i lËp
tr×nh phøc t¹p vμ xö lý c¸c lÖnh víi tèc ®é lín.
• CPU 315/315_2 DP ®−îc dïng cho c¸c c«ng viÖc phøc t¹p ®ßi hái ph¶i lËp
tr×nh nhiÒu vμ ph©n chia cÊu tróc tù ®éng.
1. Module môû roäng: coù 5 loaïi chính:
PS (Power Supply): Module nguoàn nuoâi. Coù 3 loaïi: 2A, 5A, 10A.
SM (Signal Module): Module môû roäng coång tín hieäu vaøo/ra, bao goàm:
• DI (Digital Input): Module môû roäng caùc coång vaøo soá.
• DO (Digital Output): Module môû roäng caùc coång ra soá.
• DI/DO: Module môû roäng caùc coång vaøo/ra soá.
• AI (Analog Input): Module môû roäng caùc coång vaøo töông töï.
• AO (Analog Output): Module môû roäng caùc coång ra töông töï.
• AI/AO: Module môû roäng caùc coång vaøo/ra töông töï.
IM (Interface module): Module gheùp noái. Ñaây laø loaïi module chuyeân
duïng coù nhieäm vuï noái töøng nhoùm caùc module môû roäng laïi vôùi nhau
thaønh moät khoái vaø ñöôïc quaûn lyù chung bôûi moät module CPU. Caùc
module môû roäng ñöôïc gaù treân moät thanh rack. Treân moãi rack coù theå
gaù ñöôïc toái ña 8 module môû roäng (khoâng keå module CPU vaø module
nguoàn nuoâi). Moät module CPU S7-300 coù theå laøm vieäc tröïc tieáp ñöôïc
vôùi nhieàu nhaát 4 racks vaø caùc racks naøy phaûi ñöôïc noái vôùi nhau baèng
module IM.
FM (Function Module): Module coù chöùc naêng ñieàu khieån rieâng, ví duï
nhö module ñieàu khieån ñoäng cô böôùc, module ñieàu khieån ñoäng cô
servo, module PID, module ñieàu khieån voøng kín,...
CP (Communication Module): Module phuïc vuï truyeàn thoâng trong
maïng giöõa caùc PLC vôùi nhau hoaëc giöõa PLC vôùi maùy tính.
2. CÊu t¹o bªn ngoμi cña CPU SIMATIC S7-300:
CPU 314
SIEMENS SF
C¸c ®Ìn LED BATF
hiÓn thÞ c¸c DC5V
FRCE
tr¹ng th¸i vμ læi RUN
STOP Khe c¾m
Nót chän RUN-P
RUN
memory card
Mode ho¹t
®éng STOP
MRES
Ng¨n chøa pin
dù phßng
MPI
(Multipoint
§iÖn cùc dïng M
L+ Interface)
cho nguån cÊp M
vμ ®iÖn trë nèi
®Êt
H×nh 4 : CÊu t¹o bªn ngoμi cña CPU 314.
Nót chän Mode ho¹t ®éng cho phÐp chóng ta lùa chän bèn tr¹ng th¸i ho¹t
®éng cña CPU.
Mode M« t¶
RUN-P CPU thùc hiÖn quÐt ch−¬ng tr×nh.
(Run Ch−¬ng tr×nh cã thÓ ®−îc ®äc tõ CPU ra thiÕt bÞ lËp tr×nh vμ
Program) còng cã thÓ n¹p vμo CPU.
RUN CPU thùc hiÖn quÐt ch−¬ng tr×nh.
Ch−¬ng tr×nh cã thÓ ®−îc ®äc tõ CPU ra thiÕt bÞ lËp tr×nh
nh−ng kh«ng thÓ thay ®æi ch−¬ng tr×nh ®· ®−îc n¹p vμo bé nhí
cña CPU
STOP CPU kh«ng thùc hiÖn quÐt ch−¬ng tr×nh.
Ch−¬ng tr×nh cã thÓ ®−îc ®äc tõ CPU ra thiÕt bÞ lËp tr×nh vμ
còng cã thÓ n¹p vμo CPU.
MRES Mode thùc hiÖn reset bé nhí cña CPU.
(Memory §èi víi CPU 312 IFM vμ CPU 314 IFM khi chóng ta thùc hiÖn
Reset) reset bé nhí cña CPU th× c¸c vïng nhí tÝch hîp gi÷ nguyªn
kh«ng thay ®æi.
Baûng 2: Caùc cheá ñoä hoaït ñoäng cuûa CPU.
C¸c ®Ìn LED thÓ hiÖn tr¹ng th¸i ho¹t ®éng vμ lçi.
LED ý nghÜa M« t¶
SF (®Ìn ®á) HÖ thèng bÞ §Ìn s¸ng nÕu cã c¸c sù cè sau:
loãi C¸c loãi phÇn cøng.
(System C¸c loãi phÇn mÒm hÖ thèng.
Fault). C¸c loãi lËp tr×nh.
NhËp sai c¸c th«ng sè.
C¸c loãi sè häc.
C¸c loãi vÒ thêi gian.
Memory card cã vÊn ®Ò.
Nguån dù phßng háng hoÆc kh«ng cã.
Vμo/ra më réng bÞ loãi.
Sö dông thiÕt bÞ lËp tr×nh ®Ó cã thÓ biÕt chÝnh
x¸c loãi nμo ®ang x¶y ra.
BATF (®Ìn Loãi nguån. §Ìn s¸ng nÕu:
®á) Nguån yÕu.
(kh«ng cã Kh«ng cã nguån.
trªn CPU Nguån bÞ háng.
312 IFM)
5 VDC 5 VDC cung §Ìn s¸ng nÕu nguån cung cÊp tèt.
(green) cÊp cho CPU
vμ cho bus
cña S7_300.
FRCE Thùc hiÖn §Ìn s¸ng nÕu ®ang tiÕn hμnh thùc hiÖn c«ng
(yellow) ch−¬ng tr×nh. viÖc.
RUN (green) CPU ®ang ë §Ìn nh¸y trong qu¸ tr×nh CPU restart.
chÕ ®é RUN. §Ìn s¸ng trong suèt qu¸ tr×nh CPU thùc hiÖn
vßng quÐt.
STOP CPU ®ang ë §Ìn s¸ng nÕu CPU kh«ng thùc hiÖn vßng quÐt.
(yellow) chÕ ®é STOP. §Ìn nh¸y kho¶ng mét hai gi©y nÕu CPU yªu
cÇu reset bé nhí.
B¶ng 3:m« t¶ ý nghÜa cña LED.
3. C¸c ®Æc tÝnh chñ yÕu cña c¸c CPU trong hä S7_300:
312IFM 313 314 314IFM 315 315-2DP 316
RAM 6 KB 12 KB 24 KB 32 KB 48 KB 64 KB 128 KB
Vïng nhí ch−¬ng
tr×nh 20 KB 20 KB 40 KB 48 KB 80 KB 96 KB 80 KB
Toμn phÇn RAM; RAM; RAM; RAM; RAM; RAM; RAM;
20 KB 48 KB
EEPROM EEPROM
- 512 KB 512 KB - 512 KB 512 KB 512 KB
Më réng b»ng
card nhí
Thêi gian thùc hiÖn
PhÐp to¸n bit 0,6μs 0,6μs 0,3÷0,6μ 0,3÷0,6μs 0,3÷0,6μ 0,3÷0,6μ 0,3÷0,6μs
PhÐp to¸n Word 2 μs 2 μs s 1 μs s s 1 μs
PhÐpto¸n 15 μs 15 μs 1 μs 12 μs 1 μs 1 μs 12 μs
Timer/counter 3 μs 3 μs 12 μs 2 μs 12 μs 12 μs 2 μs
PhÐp céng sè 60 μs 60 μs 2 μs 50 μs 2 μs 2 μs 50 μs
nguyªn 50 μs 50 μs 50 μs
PhÐp céng sè thùc
Thêi gian vßng quÐt
ThiÕt lËp s¼n 150 ms 150 ms 150 ms 150 ms 150 ms 150 ms 150 ms
Cμi ®Æt 1÷6000 ms 1÷6000 1÷6000 1÷6000 ms 1÷6000 1÷6000 1÷6000 ms
ms ms ms ms
Tæng céng bit nhí 1024 2048
Couter 32 64
Timer 64 128
Vïng nhí d÷ liÖu 72 bytes 4736 144 bytes 4736 bytes
(max) bytes
Digital input/output Input: 128 128 512 Input: 1024
+10 on- 496
board +20 on-
Output: board
128 Output:
+6 on- 496
board +16 on-
board
Analog input/output 32 64 Input: 62 128
+4 on-
board
Output:
62
+1 on-
board
Vïng ®Öm xö lý 32 bytes + 4 128 bytes 128 bytes 128 bytes
vμo/ra bytes on + 4 bytes
board on board
Vïng d÷ liÖu côc bé 512 bytes; Tæng céng lμ1536 bytes;
256 bytes 256 bytes cho mçi líp −u tiªn
cho mçi líp
−u tiªn
§ång hå §ång hå ®−îc t¹o §ång hå ®−îc t¹o b»ng phÇn cøng
b»ng phÇn mÒm
MPI interface
Tèc ®é truyÒn 19,2 vμ 187,5 kbaud
Sè tr¹m tèi ®a 32 (127 nÕu cã tr¹m lÆp)
Baûng 4:C¸c ®Æc tÝnh chñ yÕu cña c¸c CPU trong hä S7_300 .
4. Module xö lý vμo/ra tÝn hiÖu sè cña S7_300
H×nh 5 : Input/Output Digital Module
SIMENS cung cÊp 3 lo¹i module xö lý vμo/ra cña tÝn hiÖu sè chÝnh ®ã lμ:
• Inputs Digital module: Module cã nhiÖm vô nhËn c¸c tÝn hiÖu sè tõ thiÕt bÞ
ngo¹i vi vμo vïng ®Öm ®Ó xö lý.
• Outputs Digital module: Module cã nhiÖm vô xuÊt c¸c tÝn hiÖu sè tõ vïng
®Öm xö lý ra thiÕt bÞ ngo¹i vi.
• Input/Outputs Digital module: Module tÝch hîp nhiÖm vô cña c¶ hai lo¹i
module nãi trªn.
a . Input Digital Modules
T−¬ng øng víi sè l−îng ®Çu vμo vμ hiÖu ®iÖn thÕ cña ®Çu vμo SIMENS cung
cÊp mét sè lo¹i module sau:
SM 321; DI 8×120/230 VAC
SM 321; DI 16×24 VDC.
SM 321; DI 16×24 VDC; cã xö lý vμ chuÈn ®o¸n c¸c ng¾t.
SM 321; DI 16×24 VDC; cã nguån vμo.
SM 321; DI 16×120 VAC
SM 321; DI 32×24 VDC.
B¶ng 5:c¸c ®Æc tr−ng kü thuËt cô thÓ cña module SM 321; DI 16×24 VDC.
C¸c sè liÖu cô thÓ
Sè ®Çu vμo 16
§é dμi cña cable
Kh«ng b¶o vÖ Max: 600 m
Cã b¶o vÖ Max: 1000 m
Sè liÖu lùa chän c¶m biÕn
§iÖn ¸p ®Çu vμo
Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p 24 VDC
Møc tÝn hiÖu 1 13 ÷ 30 V
Møc tÝn hiÖu 0 -3 ÷ 5 V
Dßng vμo 7 mA
Thêi gian trÔ
Tõ 0 lªn 1 1,2 ®Õn 4,8 ms
Tõ 1 xuèng 0 1,2 ®Õn 4,8 ms
Tr¹ng th¸I, c¸c ng¾t, chuÈn ®o¸n
HiÓn thÞ tr¹ng c¸c th¸I §Ìn LED (xanh)
C¸c ng¾t Kh«ng cã
C¸c hμm chuÈn ®o¸n Kh«ng cã
§iÖn ¸p, dßng, ®iÖn thÕ
Møc ®iÖn ¸p vμo L+ 24 VDC
B¶o vÖ sù ®¶o cùc cã
Sè ®Çu vμo cã thÓ ®iÒu khiÓn cïng mét lóc 16
Kh¶ n¨ng c¸ch ®iÖn Cã
Gi÷a kªnh truyÒn vμ mÆt dÉn th©n m¸y
Kh«ng
Gi÷a c¸c kªnh truyÒn
C¸c møc ®iÖn thÕ cho phÐp 75 VDC
60 VAC
KiÓm tra c¸ch ®iÖn 600 VDC
C−êng ®é dßng ®iÖn
Cña backplane bus Max, 25 mA
LÊy tõ ch©n L+ Max, 25 mA
b . Digital Output Modules:
C¨n cø vμo sè ®Çu ra vμ ®iÖn ¸p ®Çu ra SIMENS cung cÊp mét sè module ®Çu ra
tÝn hiÖu sè nh− sau:
SM322; DO 32×24 VDC/0,5 A: module cã 32 ®Çu ra ®iÖn ¸p mét chiÒu 24
VDC.
SM322; DO 16×24 VDC/0,5 A: module cã 16 ®Çu ra ®iÖn ¸p mét chiÒu 24
VDC.
SM322; DO 8×24 VDC/0,5 A: module cã 8 ®Çu ra ®iÖn ¸p mét chiÒu 24
VDC, cã thiÕt lËp c¸c hμm chuÈn ®o¸n ng¾t.
SM322; DO 8×24 VDC/2 A: module cã ®Çu ra ®iÖn ¸p mét chiÒu 24
VDC/2A.
SM322; DO 16×120 VAC/1 A: module cã 16 ®Çu ra ®iÖn ¸p xoay chiÒu 120
VAC/1A.
SM322; DO 8×120/230 VAC/2 A: module cã 8 ®Çu ra ®iÖn ¸p xoay chiÒu
120/230 VAC/2A.
C¸c sè liÖu cô thÓ
Sè ®Çu ra 16
§é dμi cña cable
Kh«ng b¶o vÖ Max: 600 m
Cã b¶o vÖ Max: 1000 m
Sè liÖu lùa chän ®Ó dÉn ®éng
§iÖn ¸p ®Çu ra
Møc tÝn hiÖu 1 Min, L+(-0,8 V)
Dßng ra
Møc tÝn hiÖu 1
C−êng ®é dßng ®iÖn 0,5 A
Ph¹m vi cho phÐp 5 mA ®Õn 0,6 A
Møc tÝn hiÖu 0
Dßng d− max, 0,5 A
Trë kh¸ng t¶I 48Ω ®Õn 4kΩ
T¶I cña ®Ìn Max, 5 W
Nèi song song 2 ®Çu ra
§Ó cã nhiÒu ®Çu kÝch ho¹t Cã thÓ (c¸c ®Çu ra nμy cïng nhãm)
T¨ng dßng Kh«ng thÓ.
KÝch ho¹t c¸c ®Çu vμo sè Cã thÓ
TÇn sè chuyÓn m¹ch
§iÖn trë t¶i Max, 100 Hz
C¶m øng t¶i Max, 0,5 Hz
Trë ®Ìn Max, 10 Hz
B¶o vÖ ng¾n m¹ch Cã
Ng−ìng ®¸p øng 1A
Tr¹ng th¸i, c¸c ng¾t, chuÈn ®o¸n
HiÓn thÞ tr¹ng c¸c th¸I §Ìn LED (xanh)
C¸c ng¾t Kh«ng cã
C¸c hμm chuÈn ®o¸n Kh«ng cã
Møc ®iÖn ¸p vμo L+ 24 VDC
Tæng dßng c¸c ®Çu ra cïng mét nhãm
HÖ thèng m¸y n»m ngang
Lªn ®Õn 200C/680F Max, 4 A
Lªn ®Õn 600C/1400F Max, 2 A
HÖ thèng m¸y n»m däc
Lªn ®Õn 400C/1040F Max, 2 A
Kh¶ n¨ng c¸ch ®iÖn
Gi÷a kªnh truyÒn vμ mÆt dÉn th©n m¸y Cã
Gi÷a c¸c kªnh truyÒn Cã
Kh¶ n¨ng c¸ch ®iÖn
Gi÷a kªnh truyÒn vμ mÆt dÉn th©n m¸y Cã
Gi÷a c¸c kªnh truyÒn Cã
C¸c møc ®iÖn thÕ cho phÐp 75 VDC
60 VAC
KiÓm tra c¸ch ®iÖn 600 VDC
C−êng ®é dßng ®iÖn
Cña backplane bus Max, 80 mA
LÊy tõ ch©n L+ Max, 120 mA
Tæn thÊt c«ng suÊt cña module 4,9 W
B¶ng 6:C¸c ®Æc tr−ng kü thuËt cña module SM 322; DO 16×24 VDC.
c. Digital input/output modules:
Ngoμi nh÷ng module xö lý vμo tÝn hiÖu sè vμ nh÷ng module xö lý ra tÝn
hiÖu sè chuyªn biÖt SIMENS cßn ®−a ra mét sè module tÝch hîp hai nhiÖm vô nãi
trªn t¹o thμnh module xö lý vμo/ra tÝn hiÖu sè (Digital input/output modules).
D−íi ®©y lμ mét sè module lo¹i nμy:
SM323;DI 16/DO 16 × 24 VDC/0,5 A: Lμ module cã 16 ®Çu vμo 24 VDC/0,5
A vμ 16 ®Çu ra 24 VDC/0,5 A.
SM323;DI 8/DO 8 × 24 VDC/0,5 A: Lμ module cã 8 ®Çu vμo 24 VDC/0,5 A
vμ 8 ®Çu ra 24 VDC/0,5 A.
d . C¸c module tÝch hîp c¸c ng¾t chuÈn ®o¸n vμ xö lý lçi:
C¸c module nμy cã kh¶ n¨ng cμi ®Æt c¸c th«ng sè ®Ó chuÈn ®o¸n c¸c lçi. §Ó
thiÕt lËp c¸c th«ng sè nμy ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch sö dông STEP7. ViÖc cμi ®Æt
c¸c th«ng sè nμy ®−îc thùc hiÖn khi CPU ë tr¹ng th¸i STOP, c¸c th«ng sè nμy
®−îc chuyÓn tõ thiÕt bÞ lËp tr×nh vμo trong CPU vμ ®−îc l−u tr÷ ë ®©y. CPU cã
nhiÖm vô chuyÓn giao c¸c th«ng sè nμy ®Õn c¸c digital module.
Ng−êi lËp tr×nh còng cã thÓ thay ®æi c¸c th«ng sè nμy trong ch−¬ng tr×nh
b»ng c¸ch sö dông c¸c khèi SFC (System Function). NÕu sö dông c¸c module lo¹i
nμy mμ kh«ng thiÕt lËp c¸c th«ng sè th× c¸c th«ng sè mÆc ®Þnh sÏ ®−îc thùc thi.
SM231; DI 16 × 24 VDC
Th«ng sè cã tÝch hîp c¸c ng¾t chuÈn ®o¸n vμ xö lý loãi
Giíi h¹n gi¸ trÞ Gi¸ trÞ mÆc KiÓu Ph¹m vi
®Þnh
Thêi gian trÔ cña ®Çu 0,1/0,5/3/15/20 3 Static Module
vμo (ms)
ThiÕt lËp
Ng¾t xö lý Yes/no No Dynamic Module
Ng¾t chuÈn ®o¸n Yes/no No Dynamic Module
ChuÈn ®o¸n
Loãi sensor supply Yes/no No Static Nhãm
kªnh
Lóc thùc hiÖn xö lý
ng¾t Yes/no No Dynamic Nhãm
S−ên lªn Yes/no No Dynamic kªnh
S−ên xuèng Nhãm
kªnh
B¶ng 7: C¸c tham sè cña module SM231; DI 16 × 24 VDC.
Ng¾t chuÈn ®o¸n: Khi cã mét loãi x¶y ra trong module, module nμy thùc
hiÖn mét ng¾t chuÈn ®o¸n. §iÒu nμy cã nghÜa lμ CPU ng¾t viÖc thùc hiÖn
ch−¬ng tr×nh hoÆc c¸c líp cã ®é −u tiªn thÊp h¬n ®Ó cho phÐp thùc hiÖn
khèi ch−¬ng tr×nh xö lý ng¾t chuÈn ®o¸n.
Ng¾t xö lý: Tuú thuéc vμo viÖc thiÕt lËp cÊu h×nh, c¸c module nμy cã thÓ
tiÕn hμnh mçi nhãm kªnh mét ng¾t xö lý t¹i thêi ®iÓm s−ên lªn, s−ên xuèng
hoÆc võa s−ên lªn võa s−ên xuèng cña tÝn hiÖu tr¹ng th¸i.
Trong lóc ®ang thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh ng¾t xö lý th× CPU ng¾t viÖc thùc
hiÖn ch−¬ng tr×nh hoÆc c¸c líp cã ®é −u tiªn thÊp h¬n.
C¸c tÝn hiÖu ng¾t kh¸c, nÕu xuÊt hiÖn ®−îc chøa trong vïng ®Öm cña
module vμ ®−îc thùc hiÖn tuÇn tù theo thø bËc −u tiªn cña chóng.
d . Caùc module input/output Analog S7_300:
H×nh 6 : Analog Input module.
SIMENS cung cÊp 3 lo¹i module input/output Analog chÝnh ®ã lμ:
• Input Analog modules: Module cã nhiÖm vô chuyÓn c¸c tÝn hiÖu t−¬ng tù
tõ c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi thμnh c¸c tÝn hiÖu sè ®Ó tiÕn hμnh xö lý bªn trong
S7_300.
• Output Analog modules: Module cã nhiÖm vô chuyÓn ®æi c¸c tÝn hiÖu
sè cña S7_300 thμnh c¸c tÝn hiÖu t−¬ng tù ®Ó phôc vu c¸c qu¸ tr×nh ho¹t
®éng cña thiÕt bÞ ngo¹i vi.
• Input/Outputs Analog module: Module tÝch hîp nhiÖm vô cña c¶ hai lo¹i
module nãi trªn.
C¸c CPU cña S7_300 chØ xö lý ®−îc c¸c tÝn hiÖu sè, v× vËy c¸c tÝn hiÖu
analog ®Òu ph¶i ®−îc chuyÓn ®æi thμnh tÝn hiÖu sè. Mét tÝn hiÖu analog ®−îc sè
ho¸ thμnh hai phÇn: phÇn dÊu vμ phÇn gi¸ trÞ cña tÝn hiÖu.
Bit dÊu: dÊu cña gi¸ trÞ tÝn hiÖu analog ®−îc l−u ë bit thø 15.
0 +
1 -
Gi¸ trÞ cña tÝn hiÖu: PhÇn nμy cã ®é lín lu«n nhá h¬n 15 bit, c¸c bit m· ho¸
nμy lÊp ®Çy c¸c bit trÝch luü theo chiÒu tõ tr¸i sang.
Gi¸ trÞ Analog
Sè thø tù cña 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
c¸c bit
Gi¸ trÞ analog 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0
15 bit (+S)
Gi¸ trÞ analog 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0
12 bit (+S)
Gi¸ trÞ analog 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
8 bit (+S)
B¶ng 8:ViÖc l−u trö c¸c gi¸ trÞ tÝn hiÖu cã ®é réng 15 bit, 12 bit vμ 8 bit.
Còng nh− c¸c module sè, ng−êi sö dông còng cã thÓ thiÕt lËp c¸c th«ng sè cho
c¸c module analog.
§èi víi c¸c kªnh ®Çu vμo, c¸c th«ng sè cã thÓ lμ:
ThiÕt lËp ng¾t.
Ng¾t xö lý giíi h¹n c¸c gi¸ trÞ.
Ng¾t chuÈn ®o¸n lçi.
PhÐp ®o.
§èi víi c¸c kªnh ®Çu ra, c¸c th«ng sè cã thÓ lμ:
ThiÕt lËp ng¾t.
Ng¾t chuÈn ®o¸n lçi.
C¸c gi¸ trÞ thay thÕ.
TÝn hiÖu ra.
SM 332; AO 4× 12Bit vμ SM 332; AO 2×
KiÓu
Th«ng sè 12Bit Ph¹m vi
th«ng sè
C¸c gi¸ trÞ cña th«ng sè MÆc ®Þnh
ThiÕt lËp
Ng¾t chuÈn Yes/no No Dynami Module
®o¸n c
TriÖu chøng
Nhãm c¸c Yes/no No Static Channe
triÖu chøng l
§¸p øng cña LWH gi÷ l¹i gi¸ trÞ cuèi - Dynami Channe
CPU ë tr¹ng th¸i ASS h¹n chÕ ®Çu ra
c l
STOP
TÝn hiÖu ®Çu ra
KiÓu ®Çu ra Khö ho¹t tÝnh Dynami Channe
§iÖn ¸p U
c l
dßng ®iÖn
Ph¹m vi ®Çu
Phô thuéc vμo tõng +/-10V Dynami Channe
ra
module cô thÓ. c l
B¶ng 9:c¸c th«ng sè cã thÓ thiÕt lËp cho mét module Analog Output.
5. Module ghÐp nèi (Interface modules - IM):
H×nh 7:Interface modules .
C¸c module ghÐp nèi (IM) cho phÐp thiÕt lËp hÖ thèng S7_300 theo nhiÒu cÊu
h×nh (chØ t−¬ng thÝch víi c¸c CPU trë lªn). S7_300 cung cÊp 3 lo¹i module ghÐp
nèi sau:
IM 360: Lμ module ghÐp nèi cã thÓ më réng thªm mét tÇng chøa 8 module
trªn ®ã víi kho·ng c¸ch tèi ®a lμ 10 m lÊy nguån tõ CPU.
IM 361: Lμ module ghÐp nèi cã thÓ më réng thªm ba tÇng, víi mét tÇng
chøa 8 module víi kho·ng c¸ch tèi ®a lμ 10 m ®ßi hái cung cÊp mét nguån 24
VDC cho mçi tÇng.
IM 365: Lμ module ghÐp nèi cã thÓ më réng thªm mét tÇng chøa 8 module
trªn ®ã víi kho·ng c¸ch tèi ®a lμ 1m lÊy nguån tõ CPU.
C¸c module ghÐp nèi IM 365 IM 360 IM 361
Sè module cho mçi
Mét cÆp 1 3
CPU
Nguån cung cÊp - - 24V DC
§iÖn n¨ng tiªu thô
Tõ ®−êng 24V DC
- - 0,5 A
Tõ bus néi tuyÕn 5V
100 mA 350 mA -
DC
Tæn thÊt ®iÖn n¨ng 0,5 W 2W 5W
B¶ng 10:c¸c th«ng sè kü thuËt cô thÓ cña caùc module .
C – CAÁU TRUÙC CHÖÔNG TRÌNH TRÌNH PLC S7-300:
I . Voøng queùt chöông trình cuûa S7-300:
PLC thöïc hieän chöông trình theo moät chu trình laëp ñöôïc goïi laø voøng queùt
(scan).Moät voøng laëp ñöôïc goïi laø moät voøng queùt.Coù theå chia moät chu trình thöïc hieän
cuûa S7-300 ra laøm 4 giai ñoaïn.giai ñoaïn moät laø giai ñoaïn ñoïc döõ lieäu töø caùc coång
vaøo,caùc döõ lieäu naøy seõ ñöôïc löu tröõ treân vuøng ñeäm caùc ñaàu vaøo.Tieáp theo laø giai
ñoaïn thöïc hieän chöông trình,trong töøng voøng queùt chöông trình laàn löôït thöïc hieän
tuaàn töï töø leänh ñaàu tieânvaø keát thuùc ôû leänh cuoái cuøng tieáp ñeán laø giai ñoaïn truyeàn
thoâng noäi boä vaø kieåm tra loãi.Giai ñoaïn cuoái cuøng laø giai ñoaïn chuyeån noäi dung caùc
boä ñeäm aûo tôùi coång ra.Ñeán ñaây moät voøng queùt ñöôïc hoaøn thaønh vaø moät voøng queùt
môùi ñöôïc tieáp tuïc taïo neân moät chu trình laëp voâ haïn.
1. Truyeàn thoâng vaø 2. Chuyeån döõ lieäu töø
kieåm tra noäi boä coång vaøo tôùi I
H×nh 8:Chu tr×nh thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh trong S7_300.
Moät ñieåm caàn chuù yù laø taïi thôøi ñieåm thöïc hieän leänh vaøo/ra thoâng thöôøng caùc
leänh khoâng laøm vieäc tröïc tieáp vôùi caùc coång vaøo/ra maø chæ thoâng qua boä ñeäm aûo cuûa
coång trong vuøng nhôù tham soá.Chæ khi gaëp leänh yeâu caàu truy xuaát caùc ñaàu vaùo/ra
ngay laäp töùc thì heä thoáng seõ cho döøng caùc coâng vieäc khaùc,ngay caû chöông trình xöû lyù
ngaét ñeå thöïc hieän leänh naøy moät caùch tröïc tieáp vôùi caùc coång vaøo/ra.Caùc chöông trình
con xöû lyù ngaét chæ ñöôïc thöïc hieän trong voøng queùt khi xuaát tín hieäu baùo ngaét vaø coù
theå xaûy ra baát cöù thôøi ñieåm naøo trong voøng queùt.
Boä ñeäm I vaø Q khoâng lieân quan ñeán caùc coång vaøo/ra töông töï neân caùc leänh
truy nhaäp khoâng töông töï ñöôïc thöïc hieän tröïc tieáp vôùi coång vaät lyù chöù khoâng qua boä
ñeäm
Thôøi gian caàn thieát ñeå PLS thöïc hieän ñöôïc moät voøng queùt goïi laø thôøi gian
voøng queùt (Scan Time).Thôøi gian voøng queùt khoâng coá ñònh,töùc laø khoâng phaûi voøng
queùt naøo cuõng ñöôïc thöïc hieän theo moät khoaûng thôøi gian nhö nhau.
Caùc voøng queùt nhanh,chaäm phuï thuoäc vaøo soá leänh trong chöông trình ñöôïc
thöïc hieän,vaøo khoái löôïng döõ lieäu ñöôïc truyeàn thoâng…trong voøng queùt ñoù.
Nhö vaäy giöõa vieäc ñoïc döõ lieäu töø ñoái töôïng ñeå söû lyù,tính toaùn vaø vieäc göõi tín
hieäu ñieàu khieån ñeán ñoái töôïng ñoù coù moät khoaûng thôøi gian treã ñuùng baèng thôøi gian
voøng queùt.Thôøi gian voøng queùt caøng ngaén,tính thôøi gian thöïc cuûa chöông trình caøng
cao.
Neáu söû duïng caùc khoái chöông trình ñaët bieät coù cheá ñoä ngaét,ví duï nhö laø OB40
, OB80…chöông trình cuûa caùc khoái ñoù seõ ñöôïc thöïc hieän trong voøng queùt khi xuaát
hieän tính hieäu baùo ngaét cuøng chuûng loaïi.