Nội dung

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT TP.HCM KHOA CÔ KHÍ CHEÁ TAÏO MAÙY – BOÄ MOÂN CÔ ÑIEÄN TÖÛ GIAÙO TRÌNH PLC S7-300 LYÙ THUYEÁT VAØ ÖÙNG DUÏNG (DAØNH CHO SINH VIEÂN NGAØNH CÔ ÑIEÄN TÖÛ – TÖÏ ÑOÄNG HOÙA ) BIEÂN SOAÏN: ThS. NGUYEÃN XUAÂN QUANG TP.HCM, THAÙNG 12 NAÊM 2006 Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn MUÏC LUÏC Chöông 1 1.1 Giôùi thieäu PLCS7-300 1.1.1 Thieát bò ñieàu khieån khaû trình 1.1.2 Caùc module cuûa PLCS7-300 1.2 Toå chöùc boä nhôù CPU 1.3 Voøng queùt chöông trình PLC 1.4 Caáu truùc chöông trình. 1.4.1 Laäp trình tuyeá n tính 1.4.2 Laäp trình caáu truùc 1.4.3 Caùc khoái OB ñaëc bieät 1.5 Ngoân ngöõ laäp trình Trang 1 1 1 2 8 10 11 12 12 13 14 Chöông 2 Ngoân ngöõ laäp trình STL M . HC P T 2.1 Caáu truùc leänh uat y th K 2.1.1 Toùan haïng laø döõ lieäu am u ph S H 2.1.2 Toùan haïng laø ñòa chæ D uong r T 2.1.3 Thanh ghi traïng thaùi en © uy 2.2 Caùc leänh cô baûn Ban q 2.2.1 Nhoùm leänh logic 2.2.2 Leänh ñoïc thanh ghi trong ACCU 16 16 16 18 20 22 22 28 Chöông 3 Ngoân ngöõ Graph vaø öùn g duïng 3.1 Taïo moät khoái FB döôùi daïng ngoân ngöõ Graph 3.1.1 Taïo moät khoái FB Graph 3.1.2 Vieát chöông trình theo kieåu tuaàn töï 3.2 Vieát chöông trình cho ACTION cho caùc step 3.3 Vieát chöông trình cho TRANSITION 3.4 Löu vaø ñoùng chöông trình laïi 3.5 Goïi chöông trình töø trong khoá i FB1 vaøo khoái OB1 3.6 Download chöông trình xuoáng CPU vaø kieåm tra tuaàn töï chöông trình 3.6.1 Download chöông trình xuoán g CPU 3.6.2 kieåm tra tuaàn töï chöông trình Chöông 4 Phaàn meàm Step 7 4.1 Sô löôïc veà phaàn meàm Step 7 4.1.1 Caøi ñaët step 7 4.1.2 Caùc coâng vieäc khi laøm vieäc vôùi phaàn meàm Step 7 4.1.3 Seat giao dieän PG/PC 32 32 32 32 36 37 39 40 40 40 41 42 42 42 43 43 Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn 4.2 caùch taïo moät chöông trình öùng duïng vôùi Step 7 4.2.1 Caùc böôùc soïan thaûo moät Project 4.2.2 Thieát laäp phaàn cöùng cho traïm 4.2.3 Soïan thaûo chöông trình cho caùc khoái logic Chöông 5 Boä hieäu chænh PID, caùc haøm xöû lyù tín hieäu töông töï vaø öùng duïng 5.1 Giôùi thieä u 5.2 Moâdun meàm FB58 5.2.1 Giôùi thieä u 5.2.2 Caùc thoâng soá cuûa FB58 5.3 Haøm FC105,FC106 5.3.1 Haøm FC105 ñònh tæ leä ngoõ vaøo Analog 5.3.2 Haøm FC106 khoâng ñònh tæ leä ngoõ ra Analog 5.4 Ví duï öùng duïng ñieà u khieå n möùc nöùc trong boàn M . HC P T 5.4.1 Nguyeân lyù hoaït ñoä ng uat y th K 5.4.2 Sô ñoà khoái cuûa heä thoáng töï ñoäng pham 5.4.3 Khai baùo caùc thoâng soá phaàn cöùng g DH Su ruon ©T yen u q an B Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn 44 44 46 51 54 45 55 55 66 71 71 72 73 73 75 76 Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 1. Nguyeã n Hoàn g Sôn. Kyõ Thuaä t Truyeà n Soá Lieäu- Nhaø Xuaá t Baûn Lao Ñoäng Vaø Xaõ Hoäi. 2. Phan Xuaân Minh & Nguyeã n Doaõn Phöôù c, 1997 : Lyù Thuyeá t Ñieàu Khieån Môø – Nhaø Xuaát Baû n Khoa Hoï c Vaø Kyõ Thuaät. 3. Nguyeã n Doaõn Phöôù c, Phan Xuaân Vuõ , Vuõ Vaân Hoaø, 2000. Töï Ñoä ng Hoaù vôùi SIMATIC S7-300 – Nhaø Xuaát Baûn Khoa Hoï c Vaø Kyõ Thuaät 4. SIMATIC S7-300 Ñieà u Khieån Heä Thoáng (Systemhandling ), 2000. Ñaï i Hoï c Sö Phaïm Kyõ Thuaä t. Trung Taâm Vieä t Ñöùc . Boä Moân Ñieän –Ñieän Tö.û M . HC P T 5. Haõng Siemens, SIMATIC’s Manual. uat y th K am 6. http://wwww.ad.Siemens.de/ H Su ph D uong r T n© quye n a B Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn CHÖÔNG 1: GIÔÙI THIEÄU 1.1 Giôùi thieäu PLC S7-300 1.1.1 Thieá t bò ñieàu khieå n logic khaû trình. Thieát bò ñieà u khieån logic khaû trình (Programmable Logic Controller) laø loaïi thieát bò thöï c hieän linh hoaït caùc thuaät toaùn ñieàu khieån soá thoâng qua moät ngoân ngöõ laäp trình, thay vì phaûi thöï c hieän thuaä t toaùn ñoù baèng maï ch soá. Nhö vaäy, PLC laø moät boä ñieàu khieån goïn, nheï vaø deã trao ñoåi thoâng tin vôùi moâi tröôø ng beân ngoaøi (vôùi caù c PLC khaùc hoaëc maùy tính). Toaøn boä chöông trình ñieàu khieån ñöôïc löu tröõ trong boä nhôù cuûa PLC döôùi daïng caùc khoá i chöông trình vaø ñöôï c thöï c hieän theo chu kyø cuû a voøng queùt (scan). CPU Boä nhôù chöông trình u DH S g n ruo Boä ñeäm vaøo/ra K pham Boä xöû lyù © Ttrung taâm yen + u q an B M P. HC uat T y th Timer Heä ñieàu haønh Boä ñeám Bit côø Coång vaøo/ra onboard Bus cuû a PLC Quaûn lyù keát noái Coång ngaét vaø ñeám toác ñoä cao Hình1.1. Caáu truùc beâ n trong cuûa moät PLC Ñeå thöï c hieän ñöôï c moät chöông trình ñieàu khieån, taát nhieân PLC phaûi coù tính naên g nhö moä t maùy tính, nghóa laø phaûi coù moät boä vi xöû lyù (CPU), moät heä ñieàu haønh, boä nhôù ñeå löu chöông trình ñieàu khieån, döõ lieäu vaø taát nhieân phaûi coù caù c coång vaø o/ra ñeå giao tieá p ñöôïc vôùi ñoá i töôïng ñieàu khieå n vaø ñeå trao ñoåi Trang 1 Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn thoâng tin vôùi moâi tröôø ng xung quanh. Beân caïnh ñoù nhaèm phuïc baøi toaùn ñieàu khieån soá, PLC coø n phaûi coù theâm moät soá khoái chöù c naêng ñaë c bieät khaùc nhö boä ñeám (Counter), boä ñònh thôø i (Timer) … vaø nhöõng khoái haøm chuyeâ n duøng. Öu ñieåm cuûa boä ñieàu khieå n laäp trình ñöôïc so vôù i ñieàu khieå n noái daây :  Tính naêng môû roäng: khaû naê ng môû roän g xöû lyù baè ng caùch thay ñoåi chöông trình laäp trình moät caùch deã daøng.  Ñoä tin caäy cao.  Caù ch keá t noái caù c thieá t bò ñieàu khieån ñôn giaûn.  Hình daùng PLC goïn nheï.  Giaù thaønh vaø chi phí laé p ñaët thaá p.  Phuø hôïp vôùi moâ i tröôøng coâng nghieä p. CM P. H Caùc öù ng duï ng cuûa PLC trong saû n xuaát vaø trong daân duï ng: at T  Ñieàu khieå n caùc Robot trong coâ ng nghieäp.  Heä thoáng xöû lyù nöôùc saïch. ruo ©T yen u q n.  Coâng ngheä thöï c phaå Bam H Su ng D ph hu yt am K  Coâng ngheä cheá bieán daàu moû.  Coâng ngheä saûn xuaát vi maïch.  Ñieàu khieå n caùc maùy coâng cuï.  Ñieàu khieå n vaø giaùm saùt daây chuyeà n saûn xuaát.  Ñieàu khieå n heä thoáng ñeøn giao thoâ ng.  … 1.1.2 Caù c module cuûa PLC S7-300. Ñeå taêng tính meàm deû o trong caù c öù ng duïng thöï c teá maø ôû ñoù phaàn lôù n caù c ñoái töôï ng ñieàu khieån coù soá tín hieäu ñaàu vaøo, ñaàu ra cuõng nhö chuûng loaïi tín hieäu vaøo/ra khaù c nhau maø caù c boä ñieà u khieå n PLC ñöôïc thieát keá khoân g bò cöù ng hoaù veà caáu hình. Chuùng ñöôïc chia nhoû thaønh caù c module. Soá caù c module ñöôï c söû duïng nhieàu hay ít tuyø thuoä c vaøo töøng baøi toaùn, song toái thieåu bao giôø cuõng coù module chính (module CPU, module nguoàn). Caùc module coøn laïi laø nhöõ ng module truyeàn nhaä n tín hieäu vôùi caùc ñoái töôïng ñieàu khieå n, chuù ng ñöôïc goïi laø caù c module môû roäng. Taát caû caùc module ñeà u ñöôï c gaù treân moät thanh Rack. Module CPU: Trang 2 Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Ñaây laø loaï i module coù chöùa boä vi xöû lyù, heä ñieàu haønh, boä nhôù, caù c boä thôøi gian, boä ñeám, coå ng truyeà n thoâng,… vaø coù theå coù caùc coå ng vaø o/ra soá. Caùc coå ng vaøo /ra tích hôï p treân CPU goïi laø coång vaøo ra onboard. Trong hoï PLC S7-300, caù c module CPU coù nhieàu loaïi vaø ñöôï c ñaët teân theo boä vi xöû lyù beân trong nhö : CPU 312, CPU 314, CPU 316,…. Nhöõ ng module cuøng moät boä vi xöû lyù nhöng khaù c nhau soá coån g vaøo/ra onboard cuõ ng nhö caù c khoái haøm ñaëc bieät thì ñöôïc phaân bieä t baèng cuïm chöõ caùi IFM (Intergrated Function Module). Ví duï nhö CPU 312IFM, CPU 314IFM,…. Ngoaøi ra, coøn coù loaïi module CPU coù hai coång truyeàn thoân g, trong ñoù coång thöù hai duøn g ñeå noái maïn g phaân taùn nhö maï ng PROFIBUS (PROcess Field BUS). Loaïi naøy ñi keøm vôùi cuïm töø DP (Distributed Port) trong teâ n goïi. Ví duï module CPU315-DP. Module môû roä ng: Caù c module môû roäng ñöôï c thaønh 5 loaïi : K pham M P. HC uat T y th u taï o ra nguoàn coù ñieän aùp 24Vdc 1) PS (Power Supply): module nguoàn laø module DH S g n uo caá p nguoàn cho caùc module khaù © Tcr. Coù 3 loaïi: 2A, 5A vaø 10A. n quye n a B Hình1.2. Sô ñoà khoái vaø sô ñoà ñaá u daây cuûa module nguoà n PS307;2A (6ES7307-1BA00-0AB) 1 Ñeøn chæ thò nguoàn 24Vdc 2 Ñoâmino noá i daây ngoõ ra ñieän aùp 24Vdc 3 Caàu chì baûo veä quaù doø ng 4 Ñoâmino noá i daây vôù i ñieän aùp 220Vac 5 ON/OFF Switch 24Vdc Trang 3 Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn 2) SM (Signal Module): Module môû roän g vaøo/ra, bao goàm : a) DI (Digital Input): module môû roä ng coån g vaøo soá. Soá caù c coån g vaøo soá môû roäng coù theå laø 8, 16 hoaëc 32 tuyø thuoä c vaø o töøng loaïi module. M P. HC uat T th y Hình 1.3. Sô ñoà ñaáu daây cuûa module Hình am K1.4. Sô ñoà ñaáu daây cuû a module h p u SM221; DI 32 x AC 120V SM221; DI 32 x DC 24V DH S g n o u r T (6ES7321-1EL00-0AA0) (6ES7321-1BL00-0AA0) en © Ban quy 1 Soá thöù töï caùc ngoõ vaø o soá trong module 2 Ñeøn chæ thò möùc logic 3 Bus beân trong cuû a module b) DO (Digital Output): module môû roäng coång ra soá. Soá caù c coån g vaøo soá môû roäng coù theå laø 8, 16 hoaëc 32 tuyø thuoä c vaø o töøng loaïi module. Hình 1.6. Sô ñoà ñaáu daây cuû a module SM 322; DO 16 x AC 120/230 V/1 A; (6ES7322-1FH00-0AA0) Hình 1.5.Sô ñoà ñaá u daây cuû a module SM 322; DO 32 x 24 VDC/ 0.5 A; (6ES7322-1BL00-0AA0) Trang 4 Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Hình 1.7. Sô ñoà ñaá u daây cuû a module SM 322; DO 16 x Rel. AC 120/230 V; (6ES7322-1HH01-0AA0) 1 2 3 Hình 1.8. Sô ñoà ñaáu daây cuû a module SM 322; DO 8 x Rel. AC 230V/5A; M . HC P (6ES7322-5HF00-0AB0) T at ru n©T Ñeøn chæ thò möùcanlogic quye B h Su p Soá thöù töï caùc ngoõ vaø o soá trong g DH onmodule hu yt am K Bus beân trong cuû a module c) DI/DO (Digital Input/Digital Output): module môû roäng coån g vaø o/ra soá. Soá caù c coång vaø o/ra soá môû roän g coù theå laø 8 vaøo/8 ra hoaëc 16 vaø o/16 ra tuyø thuoäc vaøo töøn g loaï i module. 1 Soá thöù töï caùc ngoõ vaøo soá trong module 2 Ñeøn chæ thò möù c logic 3 Bus beân trong cuûa module Hình 1.9. Sô ñoà ñaá u daây cuû a module SM 323; DI 16/DO 16 x DC 24 V/0.5 A; (6ES7323-1BL00-0AA0) Trang 5 Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn d) AI (Analog Input): module môû roäng coång vaøo töông töï. Baûn chaá t chuù ng laø nhöõng boä chuyeån ñoåi töông töï sang soá (ADC). Soá caù c coång vaøo töông töï coù theå laø 2, 4 hoaë c 8 tuyø töø ng loaïi module, soá bit coù theå laø 8,10,12,14,16 tuøy theo töøng loaïi module. Ví duï : Module SM 331; AI 2 x 12 bit; (6ES7331-7KB02-0AB0) Caùc daïng tín hieäu ñoï c ñöôï c - Ñieän aù p - Doø ng ñieä n - Ñieän trôû - Nhieät ñoä Ñoä phaân giaûi 12 bit u DH S g n ruo K pham M P. HC uat T y th ©T yen u q an B Hình 1.10. Sô ñoà ñaáu daây cuû a module Khi tín hieä u vaøo laø ñieä n aùp Hình 1.11. Sô ñoà ñaáu daây cuû a module Khi tín hieäu vaøo laø ñoøng ñieän Hình 1.12. Sô ñoà ñaáu daây cuû a module Khi tín hieä u vaøo laø ñieä n trôû Hình 1.13. Sô ñoà ñaáu daây cuûa module Khi tín hieä u vaøo laø Thermocouple Trang 6 Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn