Giáo trình mô đun Điều khiển lập trình PLC2 - Nghề: Điện công nghiệp, công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM

TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI I

GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

PLC2

NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP, CÔNG NGHỆ

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

(Ban hành kèm theo Quyết định số ...... QĐ/ ngày .....tháng......năm....của........)

Hải Phòng, năm 2018

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được

phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh

thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

LỜI GIỚI THIỆU

Điều khiển lập trình PLC2 là một mô đun đào tạo chuyên ngành quan trọng

đối với sinh viên khối kỹ thuật nói chung và sinh viên ngành điện tự động và điện

công nghiệp nói riêng. Để có thể tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu về lĩnh vực điều

khiển tự động thì sinh viên phải nắm vững những kiến thức trong mô đun PLC

nâng cao.

Giáo trình mô đun “Điều khiển lập trình PLC2” được biên soạn trên cơ sở

đề cương chi tiết mô đun “Điều khiển lập trình PLC2” dùng cho sinh viên các

chuyên ngành điện công nghiệp và điện tự động Trường Cao đẳng Hàng Hải I.

Giáo trình cung cấp các kiến thức tổng quan về cấu trúc và nguyên lý hoạt

động của PLC S7-300, cách cài đặt và sử dụng phần mềm S7-300, các tập lệnh và

bài tập ứng dụng của PLC S7-300. Giáo trình này có thể làm tài liệu cho giảng

viên giảng dạy, học sinh - sinh viên các trường kỹ thuật. Nội dung giáo trình bao

gồm 7 bài:

Bài 1: Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của PLC S7-300

Bài 2: Kỹ thuật lập trình

Bài 3: Cài đặt và sử dụng phần mềm S7-300

Bài 4: Lập trình sử dụng nhóm hàm logic tiếp điểm và nhóm hàm so sánh

Bài 5: Lập trình điều khiển sử dụng Timer

Bài 6: Lập trình điều khiển bộ đếm Counter

Bài 7: Lập trình điều khiển trên mô hình thực tế

Tác giả bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến tập thể các thầy, cô giáo khoa

Điện - Điện tử trường Cao đẳng Hàng hải I đã động viên và đóng góp nhiều ý kiến

cho giáo trình này. Trong quá trình biên soạn giáo trình không thể tránh khỏi

những sai sót. Rất mong các thầy, cô giáo, bạn đọc đóng góp ý kiến để giáo trình

được hoàn thiện hơn. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ Khoa Điện - Điện tử

Trường Cao đẳng Hàng Hải I, số 498 Đà Nẵng - Đông Hải I - Hải An - Hải

Phòng.

Hải Phòng, ngày 20 tháng 12 năm 2017

Chủ biên: Hà Thị Hồng Thúy

3

MỤC LỤC

TT

1

Nội dung

Trang

3

Lời nói đầu

Mục lục

2

4

3

Danh mục hình vẽ

Nội dung

5

4

8

Bài mở đầu

10

11

24

31

51

Bài 1: Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của PLC S7-300

Bài 2: Kỹ thuật lập trình

Bài 3: Cài đặt và sử dụng phần mềm S7-300

Bài 4: Lập trình sử dụng nhóm hàm logic tiếp điểm và nhóm

hàm so sánh

Bài 5: Lập trình điều khiển sử dụng Timer

Bài 6: Lập trình điều khiển sử dụng bộ đếm Counter

Bài 7: Lập trình điều khiển trên mô hình thực tế

Tài liệu tham khảo

62

76

75

93

5

4

DANH MỤC HÌNH VẼ

STT

1

Tên hình

Trang

11

Hình 1.1. Cấu trúc phần cứng của PLC S7-300

Hình 1.2. Nguyên lý chung về cấu trúc của một bộ điều

khiển logic khả trình (PLC)

13

2

3

4

5

6

Hình 1.3. Sơ đồ thiết kế của PLC S7-300

Hình1.4. Cách lắp đặt thanh ray

Hình 1.5. Module CPU của S7-300

Hình 1.6. Sơ đồ mở rộng của PLC S7-300

Hình 1.7. Cấu hình lắp ráp theo bề ngang và bề dọc của PLC

S7-300

13

15

16

18

19

7

8

9

Hình1.8. Quá trình hoạt động của một vòng quét

Hình 2.1. Sơ đồ khối kiểu lập trình tuyến tính

22

24

25

27

28

29

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

10 Hình 2.2. Sơ đồ kiểu lập trình có cấu trúc

11 Hình 2.3. Qui trình thiết kế một hệ thống điều khiển tự động

12 Hình 2.4. Ví dụ kiểu lập trình LAD.

13 Hình 2.5. Biểu diễn các phép logic bằng ngôn ngữ FBD

14 Hình 2.6. Ví dụ kiểu lập trình FBD.

15 Hình 2.7. Ví dụ kiểu lập trình STL

16 Hình3.1. Khai báo mã hiệu của sản phẩm

17 Hình 3.2. Khai báo chuyển bản quyền

18 Hình 3.3. Khai báo thiết bị đốt EPROM

19 Hình 3.4. Khai báo dạng kết nối PC với CPU

20 Hình 3.5. Khai báo một Project mới

21 Hình 3.6. Đặt tên cho một Project mới

22 Hình 3.7. Mở một Project đã có sẵn

23 Hình 3.8. Cấu hình cứng của trạm PLC

24 Hình 3.9. Tạo một Project mới

25 Hình 3.10. Chọn trạm PLC

26 Hình 3.11. Chọn thiết bị phần cứng

27 Hình 3.12. Chọn module nguồn

28 Hình 3.13. Chọn các module mở rộng

29 Hình 3.14. Bảng các module cần thiết

30 Hình 3.15. Bảng địa chỉ các module

31 Hình 3.16. Project để lập trình

32 Hình 3.17. Tạo các khối chương trình (cách 1)

33 Hình 3.18. Tạo các khối chương trình (cách 2)

34 Hình 3.19. Chọn viết bảng Symbol

35 Hình 3.20. Bảng Symbool

36 Hình 3.21. Thiết lập hệ thống truyền thông

37 Hình 3.22. Chọn cáp truyền thông

5

38 Hình 3.23. Chọn số trạm kết nối

39 Hình 3.24. Download chương trình

45

46

47

48

49

51

52

53

54

55

56

40 Hình 3.25. Xóa chương trình có sẵn trong CPU

41 Hình 3.26. Quan sát quá trình hoạt động

42 Hình 3.27. Giao diện mô phỏng của PLC

43 Hình 3.28. Chọn các cửa sổ của các vùng nhớ

44 Hình 3.29. Sử dụng mô phỏng đầu vào tương tự

45 Hình 3.30. Chọn chế độ hoạt động cho CPU

46 Hình 4.1. Cách khai báo hàm AND

47 Hình 4.2.Cách khai báo hàm OR

48 Hình 4.3. Khai báo hàm thực hiện chức năng phủ định

49 Hình 4.4. Cách khai báo hàm XOR

50 Hình 4.5. Cách khai báo khối thực hiện chức năng RESET

51 Hình 4.6. Cách khai báo khối thực hiện chức năng SET

52 Hình 4.7. Cách khai báo lệnh RS

53 Hình 4.8. Cách khai báo lệnh SR

54 Hình 4.9. Lệnh vi phân cạnh lên

55 Hình 4.10. Lệnh vi phân cạnh xuống

56 Hình 4.11. Khối thực hiện chức năng so sánh bằng nhau

57 Hình 4.12. Khối thực hiện chức năng so sánh

58 Hình 4.13. Khối thực hiện chức năng so sánh hai số thực

Hình 4.14. Sơ đồ điều khiển động cơ KĐB 3 pha rôto lồng

sóc

59

Hình 4.15. Sơ đồ điều khiển 2 động cơ KĐB 3 pha rôto lồng

sóc

57

60

61 Hình 4.16. Hệ thống điều khiển đóng mở của kho tự động

62 Hình 4.17. Sơ đồ điều khiển chuông báo tiết học

63 Hình 4.18. Sơ đồ điều khiển thao tác máy khoan

64 Hình 5.1. Sơ đồ khối bộ Timer không có nhớ (SD)

65 Hình 5.2. Giản đồ xung của Timer SD

66 Hình 5.3. Sơ đồ khối bộ Timer có nhớ (SS)

67 Hình 5.4. Giản đồ xung của Timer SS

68 Hình 5.5. Sơ đồ khối bộ Time tạo xung không có nhớ (SP)

69 Hình 5.6. Giản đồ xung của Timer SP

70 Hình 5.7. Sơ đồ khối bộ Timer tạo xung không có nhớ (SE)

71 Hình 5.8. Giản đồ xung của Timer SE

72 Hình 5.9. Sơ đồ khối bộ Timer trễ theo sườn xuống(SF)

73 Hình 5.10. Giản đồ xung của Timer SF

58

60

65

66

67

68

69

70

Hình 5.11. Sơ đồ điều khiển 2 động cơ

74

Hình 5.12. Sơ đồ khởi động ĐCĐ KĐB 3 pha rô to dây quấn

qua 3 cấp điện trở phụ

71

75

72

Hình 5.13. Sơ đồ đổi nối Y- động cơ KĐB 3 pha rôto lồng

sóc

76

6

Hình 5.14. Sơ đồ khởi động ĐC KĐb 3 pha rô to dây quấn

qua 1 cấp điện trở phụ

73

77

78 Hình 5.15. Sơ đồ điều khiển hệ thống trộn nhiên liệu

74

76

Hình 6.1. Sơ đồ khối bộ đếm Counter

79

80 Hình 6.2. Giản đồ thời gian của bộ đếm Counter

81 Hình 6.3. Sơ đồ khối bộ đếm tiến lùi

82 Hình 6.4. Sơ đồ khối bộ đếm tiến

83 Hình 6.5. Sơ đồ khối bộ đếm lùi

84 Hình 6.6. Hệ thống điều khiển Gara ô tô

78

79

80

81

Hình 6.7. Hệ thống đếm số lượng người vào/ ra siêu thị

85

86 Hình 6.8. Hệ thống điều khiển đóng gói sản phẩm

87 Hình 6.9. Sơ đồ hệ thống bãi đỗ xe tự động

88 Hình 6.10. Sơ đồ điều khiển trộn sơn theo mức

89 Hình 7.1. Sơ đồ điều khiển hệ thống 3 băng tải

82

83

84

85

Hình 7.2. Giản đồ thời gian của hệ thống điều khiển ba băng

tải

91 Hình 7.3. Hệ thống bình trộn hóa chất

90

86

87

88

Hình 7.4. Giản đồ thời gian mô tả quá trình hoạt động của hệ

thống

92

92 Hình 7.5. Sơ đồ hệ thống điều khiển đèn giao thông

94 Hình 7.6. Giản đồ thời gian của hệ thống

95 Hình 7.7. Sơ đồ điều khiển thang máy

96 Hình 7.8. Sơ đồ dây truyền sản xuất bia

97 Hình 7.9. Sơ đồ dây truyền đóng gói sản phẩm

89

90

91

92

7

GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN

Tên mô đun: Điều khiển lập trình PLC2

Mã mô đun: MĐ.6520227.29; MĐ.6510305.29

Thời gian thực hiện mô đun: 90 giờ; (Lý thuyết: 20 giờ; Thực hành, thí nghiệm,

thảo luận, bài tập: 66 giờ; Kiểm tra: 04 giờ)

Vị trí, tính chất của mô đun:

- Vị trí:

+ Điều khiển lập trình PLC2 là mô đun đào tạo của chuyên ngành điện công

nghiệp và điện tự động;

+ Mô đun được bố trí sau các môn học, mô đun kỹ thuật cơ sở, môn học

chuyên ngành và có thể trước hoặc sau các mô đun đào tạo chuyên ngành.

- Tính chất: Mô đun cung cấp các kiến thức tổng quan về điều khiển lập

trình nói chung và đi sâu vào PLC S7-300 của hãng Siemen về cấu trúc, nguyên lý

hoạt động, cài đặt và sử dụng phần mềm, lập trình một số bài toán ứng dụng .

- Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Đây là mô đun đào tạo chuyên ngành bắt

buộc đối với sinh viên chuyên ngành điện công nghiệp và điện tự động. Mô đun

cung cấp cho người học các kiến thức về điều khiển lập trình của PLC S7-300.

Mục tiêu của mô đun:

- Về kiến thức:

+ Trình bày cấu trúc và phương thức hoạt động của PLC S7-300 chính xác

theo nội dung đã học;

+ Mô tả cấu trúc các phần chính của hệ thống điều khiển: ngôn ngữ, liên kết,

định thời, bộ đếm của PLC S7-300

- Về kỹ năng:

+ Thực hiện các kết nối giữa PLC và thiết bị ngoại vi;

+ Viết chương trình, nạp chương trình và mô phỏng cho PLC S7-300 đạt

yêu cầu kỹ thuật.

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Có ý thức rèn luyện, vận dụng kiến

thức đã học vào thực tế. Tích cực chủ động tìm hiểu các kiến thức mới về tự động

hóa.

8

Nội dung mô đun:

Giáo trình mô đun Điều khiển lập trình PLC2 bao gồm 7 bài:

Bài 1: Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của PLC S7-300

Bài 2: Kỹ thuật lập trình

Bài 3: Cài đặt và sử dụng phần mềm S7-300

Bài 4: Lập trình sử dụng nhóm hàm logic tiếp điểm và nhóm hàm so sánh

Bài 5: Lập trình điều khiển sử dụng Timer

Bài 6: Lập trình điều khiển bộ đếm Counter

Bài 7: Lập trình điều khiển trên mô hình thực tế

9

BÀI MỞ ĐẦU

Nền công nghiệp trong nước đang phát triển nhanh chóng với sự hình thành

nhiều khu công nghiệp, khu chế xuất và công nghệ cao.

Trong những năm gần đây đặc biệt là trong thời gian đổi mới, kinh tế của

nước ta đã chuyển hướng sang nền kinh tế thị trường. Quan hệ hợp tác quốc tế trên

nhiều lĩnh vực đặc biệt trong sản xuất công nghiệp. Nhiều công ty nước ngoài đã

đầu tư sản xuất tại Việt Nam, các công ty này hầu hết trang bị các thiết bị tiên tiến

hiện đại. Vì thế tự động hóa trong sản xuất là lĩnh vực được nhà nước đặc biệt

quan tâm. Với khả năng ứng dụng và nhiều ưu điểm nổi bật, PLC ngày càng thâm

nhập sâu rộng trong nền sản xuất.

Do yêu cầu phát triển công nghiệp, yêu cầu chất lượng sản phẩm, đặc biệt là

yêu cầu hội nhập nên nhiều công ty, viện nghiên cứu trong nước đã trang bị nhiều

máy móc điều khiển tự động hóa ứng dụng trong công nghiệp, dân dụng, xây dựng,

giao thông, thủy lợi, nông nghiệp … Nhận thức được tầm quan trọng đó, nên

chúng ta cần nghiên cứu, tìm hiểu về PLC nhằm góp phần vào công cuộc công

nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước.

10

BÀI 1: CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC S7-300

MĐ.6520227.29.01; MĐ.6510305.29.01

Giới thiệu:

Để có thể sử dụng và viết được chương trình điều khiển lập trình PLC, trước

hết chúng ta phải biết được về cấu trúc, nguyên lý hoạt động của PLC S7-300, các

chế độ hoạt động và khả năng mở rộng module của PLC.

Mục tiêu:

- Trình bày được cấu trúc phần cứng, nguyên lý hoạt động và cấu trúc bộ

nhớ của PLC S7- 300;

- Thực hiện kết nối được nguồn, tín hiệu vào/ ra, thiết bị ngoại vi, nhận biết

được trạng thái hoạt động của PLC;

- Đảm bảo an toàn lao động cho người và thiết bị trong quá trình thực hành.

Nội dung chính:

1. Cấu trúc phần cứng của hệ thống PLC S7-300

Hình 1.1. Cấu trúc phần cứng của PLC S7-300

Thông thường, để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đó phần

lớn các đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào, đầu ra cũng như chủng loại tín

hiệu vào/ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không bị cứng hóa

về cấu hình. Chúng được chia nhỏ thành các modul. Số các Modul được sử dụng

nhiều hay ít tuỳ theo từng yêu cầu công nghệ, song tối thiểu bao giờ cũng phải

11

có một Modul chính là các modul CPU, các modul còn lại là các modul

truyền nhận tín hiệu đối với đối t ợng điều khiển, các modul chức năng chuyên

dụng nh PID, điều khiển động cơ, Chúng được gọi chung là Modul mở rộng.

ư

Tất cả các modul được gắn trên những thanh ray (RACK).

1.1. Modul CPU

Hệ thống điều khiển có kích thước nhỏ nhất.

Có nhiều loại CPU : CPU 314, CPU 315-2 DP…

Có nhiều khối mở rộng, có thể mở rộng đến 32 khối

Có nhiều nhất 1024 ngõ vào ra (DI/DO) : 256 AI/AO.

Các Bus nối tích hợp phía sau các Module.

Có thể nối mạng với:

- Multi-point-interface (MPI).

- PROFIBUS.

- Erthernet công nghiệp (Industrical Erthernet).

- Thiết bị lập trình (PG) trung tâm có thể truy cập đến các

khối .

Không hạn chế rãnh cắm.

Khi cập nhật những thay đổi chương trình không cần phải chuyển CPU

sang trạng thái STOP.

Có pin nuôi bộ nhớ .

Có thể lưu trữ chương trình trong các Card nhớ EFROM (Flash

EFROM) .

12

Hình 1.2. Nguyên lý chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả trình (PLC)

1.2. Thiết kế CPU S7-300.

Hình 1.3. Sơ đồ thiết kế của PLC S7-300

13

a. Các đèn báo trạng thái.

SF (System Fault) : báo lỗi hệ thống (lỗi ở module có chức năng chuẩn đoán

hoặc lỗi do lập trình).

BATF (Battery Fault): báo lỗi về pin (pin yếu hoặc không có pin).

DC5V: báo trạng thái nguồn cho CPU, đèn sẽ chớp sáng khi có sự cố.

FRCE = FORCE : báo có ít nhất một ngõ vào/ ra đang bị cưỡng bức ( chỉ có

thể hủy chức năng này khi sử dụng chức năng Stop forcing).

RUN:

- Sáng ổn định khi CPU đang xử lý chương trình vào bộ nhớ .

- Chớp sáng khi CPU đang khởi động (cấp nguồn hay khi chuyển từ

trạng thái STOP sang RUN).

STOP:

- Đèn sáng khi CPU ở trạng thái STOP.

- Đèn chớp chậm khi yêu cầu Reset bộ nhớ .

- Đèn chớp nhanh khi quá trình xác lập bộ nhớ đang tiến hành (đang

Reset).

- Khi cắm Card nhớ vào CPU, đèn STOP sẽ chớp chậm yêu cầu Reset

bộ nhớ Ram.

b. Các chế độ hoạt động

Công tắt (Key_Switch) chuyển sang chế độ RUN hoặc chế độ STOP có thể lấy

ra cắm vào, dùng để bảo vệ chương trình, chuyển chế độ hoạt động của CPU, Reset

bằng tay.

RUN_P : Xử lý chương trình, có thể đọc và ghi được từ thiết bị lập trình PG.

RUN : Chỉ xử lý chương trình có sẵn trong bộ nhớ, không thể ghi được từ

thiết bị lập trình PG (không giao tiếp với PG).

STOP : Dừng, chương trình không được xử lý.

MRES : Chức năng Reset hệ thống (cho phép Reset Memory).

c. Các bộ phận liên quan

Memory Card (MC) : là một bộ nhớ EFROM cho phép đọc ghi nhiều lần,

được dùng để mở rộng bộ nhớ và bảo vệ chương trình khi CPU mất điện. MC có

dung lượng từ 16kB, 32kB …..4MB.

14

Ngăn chứa pin : nằm dưới nắp, pin cung cấp năng lượng dự trữ nội dung

Ram trong trường hợp mất điện (thời gian sử dụng khoảng 1 năm).

Đầu nối MPI (Multi Point Interface) : đầu nối dành cho thiết bị lâp trình hay

các thiết bị cần giao tiếp qua cổng MPI.

Cổng giao tiếp DP : cổng giao tiếp để nối trực tiếp với các DP.

1.2. Các Module của PLC S7-300

Để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đó phần lớn các đối tượng

điều khiển có số tín hiệu đầu vào, đầu ra cũng như chủng loại tín hiệu vào/ ra khác

nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không bị cứng hóa về cấu hình.

Chúng được chia nhỏ thành các Module. Số các Module sử dụng nhiều hay ít tùy

theo từng yêu cầu điều khiển, song tối thiểu bao giờ cũng phải có một Module

chính là Module CPU. Các Module còn lại là những Module nhận/ truyền tín hiệu

đối với tín hiệu điều khiển, các Module chức năng chuyên dụng như PID, điều

khiển động cơ… chúng được gọi chung là Module mở rộng. Tất cảcác Module

được gá trên thanh Ray.

Hình1.4. Cách lắp đặt thanh ray

15

Module CPU:

Hình 1.5. Module CPU của S7-300

Các Modul CPU của S7-300:

Module CPU là loại Module có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các

bộ thời gian, bộ đếm cổng truyền thông (RS485)… và có thể còn có một vài cổng

vào ra số. Các cổng vào ra số có trên Module CPU được gọi là cổng vào ra

Onboard.

Trong họ PLC S7_ 300 có nhiều loại Module CPU khác nhau. Nói chung,

chúng được đặt tên theo bộ vi xử lý có trong nó như Module CPU 312, Module

CPU 314, Module CPU 315…

Những Module này cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau

cổng vào/ ra Onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư

viện của hệ điều hành phục vụ, việc sử dụng các cổng vào/ ra Onboard này sẽ được

phân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ cái IFM (Intergrated Function

Module) như Module CPU 312 IFM, Module 314 IFM …

Ngoài ra còn có các loại CPU với hai cổng truyền thông, trong đó cổng

truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán (DP).

Tất nhiên kèm theo cổng truyền thông thứ hai này là những phần mềm tiện dụng

thích hợp cũng đã được cài sẵn trong hệ điều hành. Các loại Module CPU được

phân biệt với những Module CPU khác bằng thêm cụm từ DP (Distributed Port)

trong tên gọi như: Module CPU 315_DP.

16

Module mở rộng:

Các Module mở rộng được chia thành năm loại chính :

PS (Power Supply): Module nguồn nuôi. Có 3 loại 2A, 5A và 10A : làm

nhiệm vụ chuyển đổi điện áp khu vực (115V-230V AC) sang điện áp 24V DC

cung cấp cho CPU và các Module tín hiệu. PS có bảo vệ quá tải, ngắn mạch và

thiếu áp.

SM (Signal Module) Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ ra, bao gồm :

- DI (Digital Input): Module mở rộng ngõ vào digital: 24V DC,120/230V

AC. Số các cổng vào digital mở rộng có thể là 8, 16 hoặc 32 tùy thuộc vào từng

loại Module.

- DO (Digital Input) : Module mở rộng các cổng ra digital: 24V DC, rơle. Số

các cổng ra digital mở rộng có thể la 8, 16 hoặc 32 tùy thuộc vào từng loại Module.

- DI/ DO (Digital input/ Digital Output): Module mở rộng các cổng vào/ ra

Digital. Số các cổng vào/ ra Digital mở rộng có thể là 8 vào/ 8 ra hoặc 16 vào/ 16

ra tùy thuộc vào từng loại Module.

- AI (Analog Input):Module mở rộng các cổng vào Analog. Về bản chất,

chúng chính l à bộ chuyển đổi Analog_Digital(8-15 bít), tức là mỗi tín hiệu

Analog được chuyển thành một tín hiệu Digital có độ dài 8-15 bit. Số các cổng

vào/ra Analog có thể là 2, 4 hoặc 8 tùy từng loại Module.

- AO (Analog Output): Module mở rộng các cổng ra Analog. Chúng chính là

những bộ chuyển đổi Digital_Analog (DA). Số các cổng ra Analog có thể là 2 hoặc

4 tùy từng loại Module.

IM (Interface Module): Module IM 360/ IM 361 và IM 365 dùng trong kết

nối tầng. Đây là loại Module chuyên dụng có nhiệm vụ nối các Rack lại với nhau

và được quản lý chung CPU. Thông thường, các Module mở rộng được gá liền với

nhau trên một thanh đỡ gọi là Rack. Trên mỗi một Rack chỉ có thể gá được nhiều

nhất 8 Module mở rộng (không kể Module CPU, Module PS). Một Module CPU

S7_300 có thể làm việc trực tiếp được với nhiều nhất 4 Rack và các Rack này phải

được nối với nhau bằng Module IM (cấu hình đa tầng chỉ có ơ CPU 314, CPU 315,

CPU 315_2DP).

FM (Function Module): Module có chức năng điều khiển riêng: đếm định vị,

điều khiển hồi tiếp … ví dụ như Module điều khiển động cơ bước, Module điều

khiển động cơ servo, Module PID, Module điều khiển vòng kín …

CP (Communication Module) Module phục vụ truyền thông trong mạng giữa

các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính.

17

1.3. Khả năng mở rộng của PLC S7-300

Hình 1.6. Sơ đồ mở rộng của PLC S7-300

PLC S7-300/ CPU 315/ 314 cho phép mở rộng tối đa đến 32 khối, nhiều

nhất là 8 khối cho mỗi dãy. Không có quy luật về số rãnh đăng ký cho các khối tín

hiệu, các khối chức năng, và các bộ xử lý truyền thông nghĩa là chúng có thể đặt

bất cứ rãnh nào.

Khối giao tiếp (IM 360/ 361) được dùng để nối các bus dữ liệu của các

Rack.

Bộ IMS là khối gửi, và bộ IMR là khối nhận. Các khối giao tiếp phải dùng

đúng rãnh chỉ định. Nếu cần, nguồn cung cấp phải gắn thêm ở Rack mở rộng.

Có loại khối giao tiếp tên IM 365 là dạng tiết kiệm dùng cho cấu hình kiểu

xếp hai khối (không dùng nguồn thêm, không nối CP).

1.4. Quy luật lắp đặt

Cho kiểu ráp theo bề ngang, CPU và nguồn phải ở phía bên trái.

Cho kiểu ráp đứng, CPU và nguồn phải ở dưới cùng.

Khoảng cách hở tối thiểu cần có:

+ 20 mm phải trái của Rack.

+ 40 mm trên và dưới cho chồng đơn và ít nhất 80 mm giữa hai Rack.

Khối giao tiếp luôn luôn bên cạnh CPU

Có tối đa 8 khối I/ O (khối tín hiệu, khối chức năng, khối xử lý truyền thông)

được cài vào Rack.

Cách lắp chồng nhiều tầng chỉ có đối với CPU 314 / 315 / 316.

Phải đảm bảo điện trở nối đất giữa các đường trượt, như ở các vòng đệm

mối nối.

Tùy theo vị trí lắp đặt, nhiệt độ môi trường cần cho PLC làm việc là:

18

0-:-60 ^oC cho cấu hình theo bề ngang .

0-:-40 ^oC cho cấu hình theo bề dọc.

Hình 1.7. Cấu hình lắp ráp theo bề ngang và bề dọc của PLC S7-300

2. Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ

2.1. Phân loại

Một chương ttrình trong S7-300 có thể sử dụng các kiểu dữ liệu sau:

1/ BOOL: với dung lượng là 1 bit và có giá trị là 0 hoặc 1 (đúng hoặc

sai). Đây là kiểu dữ liệu biến có hai giá trị.

2/ BYTE: gồm 8 bits, thường được dùng để biểu diễn một số nguyên

dương trong khoảng từ 0 đến 255 hoặc mã ASCII của một ý tự.

Ví dụ: B#16#14 nghĩa là số nguyên 14 viết theo hệ đếm cơ số 16 có độ

dài 1 byte.

3/ WORD: gồm 2 byte, để biểu diễn số nguyên dương từ 0 đến 65535

(2¹⁶- 1).

4/DWORD: Là từ kép có giá trị là: 0 đến 2³²-1.

5/ INT: cũng có dung lượng là 2 bytes, dùng để biểu diễn một số

nguyên trong khoảng -32768 đến 32767 hay ( 2^-15...2¹⁵-1).

6/ DINT: gồm 4 bytes, dùng để biểu diễn số nguyên từ -2147483648

đến 2147483647 hay: (2^-31....2³¹-1).

7/ REAL: gồm 4 bytes, dùng để biểu diễn một số thực dấu phảy động

có giá trị là: -3,4E³⁸3,4E³⁸.

Ví dụ: 1.234567e+13

19

8/ S5t (hay S5Time): khoảng thời gian, được tính theo giờ/phút/giây: (-2^-

³¹+ 2³¹-1 ms).

Ví du: S5t#2h_3m_0s_5ms.

Đây là lệnh tạo khoảng thời gian là 2 tiếng 3 phút và 5 mili giây.

9/TOD: Biểu diễn giá trị tức thời tính theo Giờ/phút/giây.

Ví du: TOD#5:30:00 là lệnh khai báo giá trị thời gian trong ngày là

5 giờ 30 phút.

10/ DATE: Biểu diễn thời gian tính theo năm / ngày / tháng.

Ví du: DATE#2003-6-12

Là lệnh khai báo ngày12 tháng 6 năm 2003.

11/ CHAR: biểu diễn một hoặc nhiều ký tự (nhiều nhất là 4 ký tự) (ASCII

- code).

Ví du: ABCD

2.2. Sử dụng và khai báo các dạng tín hiệu

Trong quá trình thực hiện cấu trúc của tín hiệu số được biểu diễn dưới dạng:

1/ Bit : (ví dụ I0.0) dùng để biểu diễn số nhị phân (có 2 giá trị 1 hoặc

0).

2/ Byte : (ví dụ MB0) Một Byte gồm có 8 bits. Ví dụ giá trị của 8 cổng vào

(IB0) hoặc 8 cổng ra (QB1),... được gọi là một byte:

3/ Word: (ví dụ MW0= MB0 + MB1) Một Word gồm có 2 Byte như

vậy một Word có độ dài 16 bits.

0

1

0

1

0

1

0

1

0

Byte 0

Byte 1

4/ Doudble word: (ví dụ MD0 = MW0 + MW2): có độ dài 2 từ hoặc 4

Byte tức là 32 bits.

3. Cấu trúc bộ nhớ của CPU S7-300

Bộ nhớ của PLC S7-300 được chia ra làm 3 vùng chính:

1. Vùng chứa chương trình ứng dụng: vùng nhớ chương trình được chia

làm 3 miền:

a/ OB: Miền chứa chương trình tổ chức (các chương trình này sẽ được giới

thiệu ở mục 1.2.5).

20