Giáo trình Điều khiển logic - Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên PLC S7-200
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
CHƯƠNG 6: CÁC CHỨC NĂNG CHUYÊN DÙNG TRÊN PLC S7-200
6.1. Đo lường và giám sát nhiệt độ với module EM235 nhận cảm biến nhiệt điện trở
Pt100:
Yêu cầu phần cứng:
1 S7-200 CPU
1 Pt100 Temperature Sensor
1 TD200 Operator Interface
1 EM235 Analog Expansion Module
Chọn dãy điện áp trong giới hạn 0V÷10V cho EM235, bật các công tắc trên module theo
các vị trí đã được ấn định tương ứng với từng dãy điện áp đầu và độ phân dải của tín hiệu
vào theo bảng dưới đây:
Không đảo dấu
Giới hạn dãy
điện áp đầu vào
Độ phân dải
SW1 SW2
SW3
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
SW4
ON
SW5
OFF
OFF
ON
SW6
ON
ON
ON
ON
ON
ON
ON
ON
OFF
0 ÷ 50 mV
0 ÷ 100 mV
0 ÷ 500 mV
0 ÷ 1 V
12.5 µV
25 µV
OFF ON
ON OFF
ON
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
125 µV
250 µV
12.5 mV
5 µA
OFF ON
ON
ON
ON
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
0 ÷ 5 V
0 ÷ 20 mA
0 ÷ 10 V
OFF ON
Đảo dấu
2.5 mV
Giới hạn dãy
Độ phân dải
điện áp đầu vào
SW1 SW2
SW3
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
ON
SW4
ON
ON
ON
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
SW5
OFF
OFF
OFF
ON
ON
ON
OFF
OFF
OFF
SW6
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
±25 mV
± 50mV
± 100mV
± 250 mV
± 500 mV
± 1V
12.5 µV
25 µV
50 µV
125 µV
250 µV
500 µV
12.5 mV
25 mV
50 mV
OFF ON
OFF OFF
ON
OFF
OFF ON
OFF OFF
ON
OFF
± 2.5V
OFF ON
OFF OFF
± 5V
± 10V
SW6: chọn điện áp và dòng vào có dấu hoặc không dấu; SW4, SW5: chọn hệ số khuyếch
đại; SW3,2,1: chọn hệ số suy giảm.
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
133
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
Giá trị chuyển đổi ADC 12 bit của từ đơn đối với tín hiệu vào có/không có dấu:
Hình 6.1: Cấu trúc của module EM235
Tuỳ thuộc vào số kênh sử dụng trên module analog EM235 tương ứng với địa chỉ
đầu vào (từ đơn) phải sử dụng trong quá trình lập trình: AWI0_cho channel 1, AWI2_cho
channel 2, AWI4_cho channel 3.
Sau đây là chương trình gợi mở cho người sử dụng trong quá trình đo lường và
giám sát nhiệt độ dựa trên hệ thống 1 module CPU, 1 module EM235, 1 cảm biến nhiệt
điện Pt100 và 1 TD200 (Text Display).
Module tiến hành đọc giá trị nhiệt điện trở được biến thành giá trị điện áp theo bậc.
Đầu đầu ra analog được sử dụng như hằng số của nguồn dòng. Dòng cung cấp cho Pt100
là 12.5 mA nguồn dòng.
Với mạch này đầu vào là tuyến tính của 5mV/1°C. Giá trị analog của đầu vào được
số hoá qua hệ thống biến đổi ADC và được đọc đều đặn theo chu kỳ. Từ giá trị này,
chương trình sẽ thực hiện tính toán và chuyển đổi theo công thức sau:
T[°C] = (Digital value - 0°C offset)/ 1°C value
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
134
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
Digital value: giá trị đầu vào analog đã được chuyển đổi.
0°C offset: giá trị số, được đo ở 0°C; trong ví dụ này giá trị offset là 4000.
1°C value: giá trị tương ứng với 1°C, trong ví dụ này thì 1°C =16.
Chương trình tính toán giá trị thập phân và ghi kết quả vào biến của
message1: "Temperature = xxx.x°C" giá trị này được hiển thị trên TD200. Trước khi khởi
tạo chương trình này, phải xác định được giới hạn nhiệt độ thấp nhất và nhiệt cao nhất.
Nếu nhiệt độ vượt quá ngưỡng thì sẽ xuất hiện dòng cảnh báo trên TD200. Xuất
hiện dòng thông báo Message 2: "Temperature > xxx.x°C" nếu nhiệt độ vượt quá ngưỡng.
Message 3: "Temperature < xxx.x°C" nếu nhiệt độ dưới ngưỡng.
Hình 6.2: Cách lắp TD200 với CPU và module EM235
Hình 6.3: Cách lắp ghép cảm biến với module EM235
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
135
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
Chương trình viết trên Step 7 bằng ngôn ngữ STL:
Network 1: Set the High and Low Temperature Limits
LD First_Scan_On:SM0.1
MOVD +0, VD196
// In the first scan cycle,
// clear VW196 and VW198.
// Load 1° C = 16 in VW250
// Set the 0° C offset = 4000.
// Set the high temperature
// limit = 30° C.
MOVW +16, VW250
MOVW +4000, VW252
MOVW +300, VW260
MOVW +200, VW262
MOVW +20000, AQW0
// Set the low temperature
// limit = 20° C.
// Initialize a 12.5 mA current
// at analog output word AQW0.
Network 2: Calculate the Value and Enable Message 1
LD Always_On:SM0.0
MOVW AIW4, VW200
// Every scan cycle,
// move the value in analog
// input word AIW4 to VW200.
// Subtract the 0° C offset.
// Divide the result by the 1° C
// value.
-I VW252, VW200
DIV VW250, VD198
MUL +10, VD196
// Multiply the remainder by 10.
// Divide the value in variable
// double word VD196 (remainder x 10)
// by the 1° C value.
DIV VW250, VD196
MOVW VW198, VW160
// Shift the quotient by 1 decimal
// point to the left.
MOVW +0, VW198
MUL +10, VD198
// Clear VW198.
// Multiply the temperature value
// by 10.
+I VW160, VW200
// Add the result of temperature
// value x 10 with the value that
// is stored as the digit following
// the decimal point.
MOVW VW200, VW116
// Transfer the result to VW116
// (embedded value on the TD 200)
// for display.
S
V12.7, 1
// Enable message 1 for display
// on the TD 200.
Network 3: If Temperature Exceeds High Limit, Enable Message 2 and Turn Off Furnace
LDW>= VW200, VW260
// If the temperature value >=
// the high temperature limit
// stored in VW260,
=
V12.6
// enable message 2 on the TD 200.
// Turn off the furnace.
R
Q0.0, 1
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
136
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
MOVW VW260, VW136
// Move the high temperature limit
// value to VW136 (embedded value
// on the TD 200) for display
// in message 2.
Network 4: If Temperature Drops Below Low Limit, Enable Message 3 and Turn On
Furnace
LDW<= VW200, VW262
// If the temperature value <=
// the low temperature limit
// stored in VW262,
=
S
V12.5
// enable message 3 on the TD 200.
// Turn on the furnace.
Q0.0, 1
MOVW VW262, VW156
// Move the low temperature limit
// value to VW156 (embedded value
// on the TD 200) for display in
// message 3.
Network 5: Main Program End
6.2. Đo lường và giám sát nhiệt độ với module EM235 nhận cảm biến truyến tính nhiệt
điện Pt100:
Yêu cầu phần cứng:
1 S7-200 CPU
1 Pt100 Temperature Detector
1 TD200 Operator Interface
1 EM235 Analog Expansion Module
Đây là chương trình gợi mở làm thế nào để có thể đo và giám sát trong phạm vi giới hạn
theo danh nghĩa lý thuyết sử dụng module mở rộng analog EM235. Nhờ đó đầu dò nhiệt
độ Pt100 là được kết nối tới kênh vào analog của module.
Qúa trình chuyển đổi điện trở trên Pt100 thành nhiệt độ dựa trên sự chuyển đổi
điện áp. Nguồn nôi Pt100 được sử dụng như 1 nguồn dòng. Tín hiệu cung cấp có dòng ổn
định ở mức 2.5mA cho đầu dò Pt100. Với mạch điện này, điện áp đầu vào thay đổi tuyến
tính của 1mV/°C.
EM235 chuyển đổi giá trị analog (áp) thành digital được thực hiện tuần tự theo chu
kỳ. Chương trình tính toán nhiệt độ dựa tren công thức sau:
T[°C] = (te - to)/t1
te : giá trị số đọc trực tiếp từ kênh đầu vào AWIx(x = 0,2,4)
to : giá trị số, đo ở 0°C (°C offset)
t1 : số nguyên tương ứng với 1°C
Chương trình tính toán giá trị thập phân và ghi kết quả vào biến nhớ của Message
1: "Temperature xxx.x°C" kết quả này được hiển thị trên TD200.
Trong quá trình khởi tạo, phải chỉ định rõ vùng giới hạn (giá trị thấp nhất và giá trị
cao nhất). Ngoài ra trên TD200 còn xem được cảnh báo nếu nhiệt độ vượt quá giới hạn ấn
định trước. Cách lắp TD200 với CPU và module EM23 xem hình 2.
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
137
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
Đo điện trở shunt của Pt100 sử dụng ở ví dụ này là phù hợp trong giới hạn nhiệt độ
từ -200°C÷100°C. Đường đặc tính của Pt100 xem bên dưới, nó không hoàn toàn tuyến
tính. Sai khác một ít so với đường thẳng, hầu hết sự sai lệch này đều nằm trong giới hạn.
Hình 6.4: Đường đặc tính nhiệt điện trở của Pt100
Nhiệt độ trong giới hạn từ -200°C ÷ -130°C và từ 0°C ÷ 100°C.Nhiệt độ đo được ít
hơn giá trị thực tế một ít và phải bù thêm.
Sự sai lệch về điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ, xem hình bên dưới. Trong trường
hợp này ta phân dãy nhiệt độ ra làm 30 đoạn, 10°C cho mỗi đoạn. Nhờ đó ta mới tìm được
giá trị độ lệch trung bình cho từng đoạn. Kết quả độ lệch trong 30 đoạn này sẽ được sử
dụng trong suốt quá trình "tuyến tính hoá" của chương trình bằng cách bù giá trị nhiệt độ
tương ứng cho từng đoạn.
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
138
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
Hình 6.5: Bù giá trị nhiệt tương ứng cho từng đoạn
Điện trở thay đổi 0.4 Ω tương ứng với nhiệt độ thay đổi 1°C. Giá trị bù có thể
chuyển đổi sang °C và có thể đưa trực tiếp vào chương trình tính toán nhiệt độ. Giá trị bù
được liệt kê theo bảng sau:
Trong suốt quá trình thiết lập, giá trị hiệu chỉnh được lưu lại trong vùng nhớ đệm
và sau đó chương trình sẽ thêm vào trong giá trị nhiệt độ đo được. Giá trị điện trở đo được
của Pt100 ở 0°C là 100Ω. Điện trở thay đổi tuyến tính theo nhiệt độ theo hệ số 0.4Ω/°C.
Nguồn nuôi cung cấp cho cảm biến phải là nguồn dòng ổn định 2.5mA.
Dãy điện áp lựa chọn từ 0V ÷ 1V, trong đó độ phân dải là 10µA/đơn vị. Như vậy
2.5mA được quy đổi thành 250 đơn vị. Chọn giá trị ngưỡng thấp tương ứng với 2.5mA là
4000, từ phương trình biến đổi sau: (32000*2.5mA)/20mA = 4000.
Lựa chọn điện áp trong giới hạn từ 0V ÷ 1V bằng cách lựa chọn các công tắc theo
các chế độ như sau:
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
139
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
Switch: 1
3
5
7
9
11
ON OFF ON OFF ON OFF
Cách lắp ghép cảm biến với module EM235 xem hình 3.
Chương trình viết trên Step 7 bằng ngôn ngữ STL:
Network 1: Initialize the Current for the Pt100
LD First_Scan_On:SM0.1
MOVW +4000, AQW0
// In the first scan cycle,
// move 4000 into analog output
// word AQW0 to initialize a
// 2.5 mA current for the Pt100.
Network 2: Load the Measured Value and Calculate the Temperature
MOVW AIW4, VW200
// load measured value from AIW4
// in VW200.
-I VW252, VW200
// Subtract the 0º C offset from
// the temperature value.
// Divide the result by ºC.
// Multiply the remainder by 10. . .
// Divide the result by the ºC
// value and add the resulting
// value to the first
DIV VW250, VD198
MUL +10, VD196
DIV VW250, VD196
// position after decimal.
// Move VW198 to temporary
// location VW160.
MOVW VW198, VW160
MOVW +0, VW198
MUL +10, VD198
// Clear VW198.
// Multiply the temperature value
// by 10.
+I VW160, VW200
// Add the temperature value and
// the value in the first position
// after the decimal to determine
// the exact temperature.
Network 3: Enable Message 2 On the TD 200
LDW>= VW200, VW260 // If the temperature value measured
// >= the high limit,
R
=
V12.5, 3
V12.6
// reset all three TD 200 messages.
// Enable the TD 200 message,
// "Temperature>".
MOVW VW260, VW136 // Move the high limit into the
// TD 200 embedded value display.
JMP 1
// Jump to Label 1.
Network 4: Enable Message 3 On the TD 200
LDW<= VW200, VW262 // If the temperature value measured
// <= the low limit,
R
=
V12.5, 3
V12.5
// reset all three TD 200 messages.
// Enable the TD 200 message,
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
140
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
// "Temperature<".
MOVW VW262, VW156
// Move the low limit into the
// TD 200 embedded value display.
JMP 1
// Jump to Label 1.
Network5: Find the Compensation Value and Display the Temperature
LD Always_On:SM0.0
MOVD +0, AC1
// Every scan cycle,
// load the starting address for
// the temperature table B
// into accumulator AC1.
FND> VW398, VW200, AC1
// Begin searching table B at
// VW398 until the value stored
// in VW200 is found.
// Then, place the index value
// in accumulator AC1.
// Load the starting address of
// table A into AC2.
MOVD &VB300, AC2
MUL +2, AC1
+D AC1, AC2
// Multiply the index by 2.
// Add the index to the starting
// address.
MOVW *AC2, VW116
// Move the adjustment value into
// VW116.
+I VW200, VW116
// Add the adjustment value to
// the measured temperature to
// get the true value.
S
V12.7, 1
// Enable the first TD 200 message,
// "Temperature=".
Network 6: Label One
LBL 1
// This is the destination for
// the Jump to Label instruction
// in Network 3 and Network 4.
Network 7: Main Program End
6.3. Cách sử dụng bộ đêm tốc độ cao để ghi lại giá trị analog bằng cách chuyển đổi giá
trị analog sang tần số:
Yêu cầu phần cứng:
• Trong phần này có sử dụng đầu ra xung để phục vụ cho mục đích điều khiển
nên phải sử dụng PLC DC/DC/DC CPU loại 214, 215, 216, 221, 222, 224,
224XP, 226, 226XM.
• Bộ chuyển đổi điện áp sang tần số loại SFW01 (Trnker Commpany), có tiêu
chuẩn kỹ thuật như sau:
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
141
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
+ Nguồn cung cấp: 24VDC
+ Áp vào: 0VDC ÷ 10VDC
+ Đầu ra: Sóng xung vuông, 24VDC-GND
+ Giới hạn đo: 0VDC ÷10VDC ≈ 0Hz ÷ 2000Hz
+ Ratio (độ tăng tuyến tính): 200Hz/V
Mô tả: Với sự trợ giúp của bộ chuyển đổi điện áp sang tần số, bộ đếm tốc độ cao (HSC)
của PLC 214 được sử dụng để ghi lại giá trị điện áp này. Bộ chuyển đổi sử dụng điện áp
vào từ 0V ÷ 10V. Giá trị này được chuyển đổi sang dãy xung vuông có tần số tương ứng
0Hz ÷ 2000Hz. Tín hiệu này được đưa vào bộ đếm tốc độ cao của CPU 214. Dãy xung
này sẽ được đếm, sau khoảng thời gian định trước, lượng xung sẽ được ghi và giá trị điện
áp được tính toán.
Hình 6.6: Cách lắp bộ biến đổi điện áp sang tần số với đầu vào của bộ đếm tốc độ cao
Chương trình viết trên Step 7 bằng ngôn ngữ STL:
Main Program (OB1):
Network 1: Call Subroutine SBR0
LD First_Scan_On:SM0.1
CALL SBR_0:SBR0
// Load SM0.1.
// Call SBR0.
Network 2: Main Program End
Subroutine Program (SBR0):
Network 1: Subroutine SBR0
Network 2: Initialize High-Speed Counter and Enable Timed Interrupt
LD Always_On:SM0.0
// Load SM0.0.
MOVB 16#FC, HSC1_Ctrl:SMB47
// Load control bits for HSC1.
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
142
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
HDEF 1, 0
// Assign mode 0 to HSC1.
MOVD +0, HSC1_CV:SMD48
// HSC1.
// Set the new current value of
MOVD 16#0000FFFF, HSC1_PV:SMD52 // Set the new preset value of
// HSC1 (not used in this example).
MOVB 100, Time_0_Intrvl:SMB34 // Set the time interval for
// timed INT0 = 100 ms.
ATCH INT_0:INT0, 10
// Attach interrupt event 10 to
// INT0.
// Enable all interrupt events.
ENI
HSC 1
// Start HSC1.
Network 3: End of Subroutine SBR0
Interupt Program (INT0):
Network 1: Interrupt Routine INT0
Network 2: Evaluate High-Speed Counter HSC1
LD Always_On:SM0.0
MOVD HC1, VD100
// Load SM0.0.
// Move the value in HSC1 to
// VD100 to store the current
// count.
MOVD +0, HSC1_CV:SMD48
// Reset the current value (CV)
// of HSC1 = 0.
MOVB 16#C0, HSC1_Ctrl:SMB47 // Enable HSC1 and update current
// value (CV).
HSC 1
// Start HSC1.
// Divide the count stored in
SRD VD100, 1
// VD100 in half.
MOVB VB103, Display_Voltage:QB0 // Display the result at QB0.
// (10 times the voltage).
Network 3: End of Interrupt Routine INT0
6.4. Cách đo mức từ đầu vào analog:
Yêu cầu phần cứng:
• EM235 mudule, vị trí các DIP Switching như sau:
1
3
5
7
9
off
off
on
off
off
• TD200 (Text Display)
Đây là chương trình đọc giá trị analog từ kênh vào của S7-200 và cung cấp cho giá trị đầu
ra mức. Tất cả các giá trị yêu cầu phải được cung cấp với giá trị được thiết lập trong
chương trình. Các biến sau đây được đưa vào vị trí thích hợp trong công thức:
Ov : giá trị đầu ra mức
Iv
: giá trị đầu vào analog
Osh : giới hạn mức cao cho giá trị đầu ra
Osl : giới hạn mức thấp cho giá trị đầu ra
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
143
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
Ish : giới hạn trên của giá trị dầu vào analog
Isl : giới hạn dưới của giá trị dầu vào analog
Sự quan hệ giữa giá trị đầu vào analog và giá trị đầu ra mức được thể hiện theo đồ thị sau:
Hình 6.7: Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa đầu vào analog và đầu ra mức
Công thức sau tính toán giá trị mức có thể say ra từ đồ thị:
Ov = [(Osh - Osl)*(Iv - Isl)/(Ish - Isl)] + Osl
Thuật toán của chương trình:
Bắt đầu chương
trình chính
Khối dữ liệu: Thiết lập cấu hình cho
TD200, thiết lập mức thấp và mức cao
Khai báo tham số trong vùng nhớ V và
chuẩn bị gọi chương trình con SBR0
SBR0: giá trị mức cho đàu ra analog
Làm tròn và đưa tới đầu ra Word
(analog)
SBR0: giá trị mức cho TD200
Hiển thị message trên TD200
Kết thúc chương
trình chính
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
144
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
Chương trình viết trên Step 7 bằng ngôn ngữ STL:
Main Program (OB1):
Network 1: Read the Analog Input Value and Convert to Real
LD Always_On:SM0.0
MOVD +0, AC1
// Load SM0.0.
// Move 0 to AC1 to clear AC1.
// Move the value in AIW0 into AC1.
// Convert the value in AC1 from
// decimal to real and store the
// real number in VD500.
MOVW AIW0, AC1
DTR AC1, VD500
Network 2: Store the Maximum and Minumum Scaling Values
LD Always_On:SM0.0
MOVD VD500, VD1000
// Load SM0.0.
// Move the value in VD500 into
// VD1000.
MOVD VD200, VD1004
MOVD VD204, VD1008
MOVW VW208, VW1012
MOVD VD212, VD1016
CALL SBR_0:SBR0
// Move the value in VD200 into
// VD1004.
// Move the value in VD204 into
// VD1008.
// Move the value in VW208 into
// VW1012.
// Move the value in VD212 into
// VD1016.
// Call SBR0.
Network 3: Truncate the Value Received from Subroutine SBR0
LD Always_On:SM0.0
TRUNC VD2000, AC1
// Load SM0.0.
// Truncate the value in VD2000
// and store the result in AC1.
// Move the value in AC1 to
// AQW0.
MOVW AC1, AQW0
Network 4: Store the TD 200 Maximum and Minimum Scale Values
LD Always_On:SM0.0
MOVD VD216, VD1012
// Load SM0.0.
// Move the value in VD216 into
// VD1012.
MOVD VD220, VD1016
CALL SBR_0:SBR0
// Move the value in VD220 into
// VD1016.
// Call SBR0.
Network 5: Enable the TD 200 Message to Display the Liquid Level Value
LD Always_On:SM0.0
MOVR VD2000, AC1
// Load SM0.0.
// Move the value in VD2000 into
// accumulator AC1.
*R 100.0, AC1
// Multiply the value in AC1
// by 100.
TRUNC AC1, AC1
// Truncate value in AC1.
// Move the value in AC1 into
MOVW AC1, VW116
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
145
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
// VW116 for TD 200 display.
=
V12.7
// Enable 'Liquid Level = ' message
// on the TD 200.
Network 6: Enable Max. Level Reached Message on the TD 200
LDR>= VD2000, VD224
V12.6
// If VD2000 >= VD224,
// enable 'Max. Level Reached'
// message on the TD 200.
=
Network 7: Enable Min. Level Reached Message on the TD 200
LDR<= VD2000, VD228
V12.5
// If VD2000 <= VD228,
// enable 'Min. Level Reached'
// message on the TD 200.
=
Network 8: Open the Inlet Valve
LDN V12.6
// Load variable memory bit V12.6
// as a Normally Closed contact.
// If V12.6 is not set
A
I0.0
AN Q0.1
Q0.0
// and input I0.0 is set
// and output Q0.1 is not set,
// set output Q0.0.
=
Network 9: Open the Outlet Valve
LDN V12.5
// Load variable memory bit V12.5
// as a Normally Closed contact.
// If V12.5 is not set
A
I0.1
// and input I0.1 is set
AN Q0.0
// and output Q0.0 is not set,
// set output Q0.1.
=
Q0.1
Network 10: End of Main Program
Subroutine Program (SBR0):
Network 1: Subroutine SBR0
Network 2: Subtract Minimum Scale Values from Maximum Scale Values
LD Always_On:SM0.0
MOVR VD1012, AC1
// Load SM0.0.
// Move the value in VD1012 into
// AC1.
-R VD1016, AC1
MOVR VD1004, AC2
-R VD1008, AC2
MOVR VD1000, AC3
-R VD1008, AC3
// Subtract the value in VD1016
// from the value in AC1.
// Move the value in VD1004 into
// AC2.
// Subtract the value in VD1008
// from the value in AC2.
// Move the value in VD1000 into
// AC3.
// Subtract the value in VD1008
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
146
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
// from the value in AC3.
Network 3: Perform Final Mathematical Calculations
LD Always_On:SM0.0
/R AC2, AC3
// Load SM0.0.
// Divide the value in AC3 by
// the value in AC2.
*R AC1, AC3
// Multiply the value in AC1
// by the value in AC3.
// Add the value in AC3 to
// the value in VD1016
// and place the sum in VD2000.
MOVR AC3, VD2000
+R VD1016, VD2000
Network 4: End of Subroutine SBR0
6.5. Module điều khiển vị trí một trục:
Yêu cầu phần cứng:
• Một CPU-221 or 222 or 224 or 224XP or 226 or 226XM
• Bởi vì đầu ra xung được sử dụng trong phần gợi ý này nên CPU loại
DC/DC/DC được lựa chọn.
• Một cáp PC/PPI.
• Một bộ lập trình (PG) hoặc máy tính (PC).
• Một motor bước loại SIMOSTEP với độ tăng trưởng moment là 2Nm, độ
tăng trưởng dòng điện là 1.8A. Để tra thông số kỹ thuật của các lọai động
• Một module FM STEPDRIVE.
• Một đoạn cáp cho motor khoảng chừng 10m.
• Điện trở hoặc CALEX module 8502.
• Một bộ cáp cho tín hiệu điều khiển tới nguồn nuôi.
• Một bộ mô phỏng cho S7 200.
CPU 221 sử dụng trong ví dụ này sử dụng hai đầu ra phát xung tốc độ cao để điều khiển
motor (có thể phát tới tần số 20kHz), nên dùng chức năng ramp up hoặc ramp down của
các đời CPU 221 trở lên. Sử dụng bộ nguồn đặc biệt FM STEPDRIVE để chuyển đổi
xung điều khiển thành nguồn dòng để cung cấp cho các cuộn dây của motor. Từ trường
quay của motor có thể chuyển đổi sang vị trí, cụ thể là số bước tương ứng với góc đo α.A
do xung điều khiển tạo ra một cách tuần tự. Dãy xung tuần tự tương ứng với tần số của
những bước giống nhau (xung đồng bộ). Nếu tần số không đủ cao thì sẽ xảy ra hiện tượng
chuyển động step-to-step của trục động cơ sẽ chuyển thành chuyển động quay liên tục
(điều này có thể gây ra mất bước).
Trong ví dụ mẫu này sử dụng đầu ra phát xung Q0.0 cho motor; I0.0 tín hiệu điều
khiển motor; việc điều khiển đọc ra số xung vuông được ấn định như là việc đọc số bước
của motor; đầu vào I0.1 là công tắc off của motor; đầu vào I0.5 để lựa chọn hướng quay
của motor.
Để giảm thiểu lỗi trong quá trình điều khiển ở tần số cao, nên sử dụng đặc tính
ramp lúc tăng hoặc giảm tốc điều này sẽ hiệu quả hơn rất nhiều. Đặc tính ramp này sẽ
được giới thiệu ở phần sử dụng hai hàm phát xung tốc độ cao PTO và PWM.
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
147
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
+ Module FM STEPDRIVE:
Module này có thể điều khiển bằng tín hiệu clock ở mức cao đó là ưu điểm nổi bật.
Mỗi một xung clock tương ứng với một bước của motor. Người ta có thể ấn định giá trị
của dòng pha, số bước, độ suy giảm dòng bằng các lựa chọn trên các công tắc của module.
+ Input Signals:
PULSE
DIR
Clock pulse
Drection of
rotation
Mỗi sườn lên tạo nên một bước, điện áp 24VDC
Chọn chiều quay thuận ngược
Nếu có tín hiệu vào là cho phép thì bộ phận nguồn sẽ sẵn
sàng cung cấp
ENABLE Enable
Mức dòng pha của motor được set lên, nó có thể thay đổi
được bằng cách điều biến độ rộng xung.
PWM
Current Control
+ Out Signals:
READY1_N
Ready Status Sau khi đầu vào enable cho phép hoạt động, bộ phận
nguồn sẽ có báo cáo sẵn sàng hoạt động cho đầu ra READY1_N.
+ Tín hiệu giao tiếp:
Tín hiệu của bộ điều khiển ở mức cao được cung cấp bằng xung điều khiển ở đầu vào
24VDC, có thể cho phép điều khiển motor ở đầu vào GATE_N.
Hình 6.8: Sơ đồ ghép nối step motor với bộ điều khiển
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
148
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
+ Inputs:
GATE_N Enable the clock pulse signal : Khi có 24V ở cổng vào GATE_N, tín hiệu đó
đang chờ đợi cho việc điều khiển stepper motor. Nếu cho 0V, tín hiệu chờ đó bị huỷ bỏ.
+ Outputs:
Vị trí zero của bộ đếm vòng quay bên trong, điện
ZERO
Zero signal right counter
áp 24V được cấp cho đầu ra zero này.
Sau khi đầu vào cho phép hoạt động, bộ phận
nguồn báo cáo là đọc được bởi đầu ra ready2.
Nếu tín hiệu clock bị huỷ bởi đầu vào GATE_N
và motor dừng lại, sự dừng lại này là sự chấp nhận
bởi tín hiệu MSTILL.
READY2 Ready status
MSTILL Motor Stepped
+ Bộ chuyển đổi điện áp cho bộ điều khiển Stepper Motor:
Xem hình sau đây bạn có thể dễ dàng tạo một mạch điện để kết nối bộ điều khiển
lập trình tới bộ drive của stepper motor. Tất cả các đầu vào của bộ FM STEPDRIVE là
5V.
Hình 6.9: Sơ đồ ghép nối giữa đầu ra của PLC với module FM STEPDRIVE
Cũng có thể lựa chọn bộ chuyển đổi Callex (như là module 8502) để tạo ra nguồn tín hiệu
5V.
Hình 6.10: Sơ đồ ghép nối giữa đầu ra của PLC với Calex
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
149
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
Mô tả chương trình:
Trong vòng quét đầu tiên (SM0.1=1) các giá trị quan trọng cho việc tạo xung được
đặt lại. Ở đây tốc độ hoạt động cũng như số bước theo danh nghĩa lý thuyết.
Cách lựa chọn hưóng quay của motor:
Bạn có thể sử dụng công tắc I0.5 để lựa chọn hướng quay. Nếu đầu vào I0.5 = 1
đầu ra Q0.2 được set lên mức cao và chiều quay của động cơ lúc này là ngược chiều kim
đồng hồ. Nếu đầu vào I0.5 = 0, đầu ra Q0.2 được reset xuống mức thấp và chiều quay của
motor lúc này là cùng chiều kim đồng hồ. Trong trường hợp để tránh motor mất bước,
hướng quay chỉ có thể thay đổi được khi bit nhớ trạng thái hoạt động của motor là off
(M0.1 = 0).
Các bước khởi động motor:
1. Ấn nút Start, điều đó có nghĩa là có sườn lên truyền tới đầu vào I0.0.
2. Không có khoá liên động, điều đó có nghĩa là bit nhớ liên động đã bị reset.
3. Bộ điều khiển chuyển sang chế độ off, có nghĩa là bit nhớ hoạt động đã bị
reset.
Nếu các yếu tố đã được hội tụ, bit nhớ M0.1 được reset và bộ điều khiển sử dụng
lệnh PLS để khởi động việc phát ra dãy xung ở cổng Q0.0. Điều cần thiết cho việc phát
xung là phải có dữ liệu được khai báo tương ứng trong vùng nhớ đặc biệt tương ứng với
lệnh PTO/PWM và đầu ra Q0.3 được set.
Cách dừng motor:
1. Ấn nút Stop, điều này tương ứng với việc truyền xung lên đến port I0.1
2. Bộ điều khiển bật lên on, điều đó tương ứng với M0.1 được set.
Nếu các yếu tố đã được hội tụ, bit nhớ M0.1 được reset. Sau đó xung ra tại port
Q0.0 bị ngắt đi bởi vì quá trình điều biến độ rộng xung đã bị giải phóng kết nối với lệnh
PLS0. Khi điều này xảy ra, độ rộng xung bị giảm xuống zero. Sau đó ngắt 0 được xử lý,
bit nhớ M0.1 được reset lần nữa để chuẩn bị cho việc khởi động bộ điều khiển lần tiếp
theo.
Cấu trúc chương trình điều khiển:
Khởi động CT chính
Chỉ định độ rộng và chu kỳ xung, cho
phép INT0 hoạt động.
No
Bật motor sang
off?
Yes
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
150
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
Lựa chọn chiều quay
I0.5
Nút khởi động
No
Motor hoạt động và
removebit liên động?
Yes
Phát dãy xung ra tại cổng Q0.0
Stop motor, nut
No
I0.1 hoạt động ?
Yes
Ngắt dãy xung ra tại cổng Q0.0
Kết thúc
CT chính
Chương trình thể hiện dưới dạng ngôn ngữ STL:
Network 1: ***MAIN PROGRAM*** Specify Pulse Width and Cycle Time
LD First_Scan_On
// Load SM0.1.
MOVW +500, PLS0_Cycle
// Specify cycle time of 500
// microseconds for PWM.
// Specify pulse width of 0.
// Read out 40,000 pulses.
// Enable the FM STEPDRIVE.
// Attach interrupt event 19 to
// INT0.
MOVW +0, PWM0_PW
MOVD +40000, PTO0_PC
S
Enable_Drive, 1
ATCH INT_0, 19
ENI
// Enable interrupt.
Network 2: Enable Counterclockwise Rotation
LDN Drive_ON
// Load M0.1 as a Normally Closed
// contact.
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
151
Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên S7-200 Bộ môn Tự Động Đo Lường Khoa Điện
// If M0.1 is not set
A
S
Direction
Q0.2, 1
// and input I0.5 is set,
// set output Q0.2.
Network 3: Enable Clockwise Rotation
LDN Drive_ON
// Load M0.1 as a Normally Closed
// contact.
// If M0.1 is not set
// and input I1.5 is not set,
// reset output Q0.2.
AN Direction
R
Q0.2, 1
Network 4: Activate Interlock
LD Motor_STOP
// Load input I0.1.
// If input I0.1 is set,
S
Interlock, 1
// set memory bit M0.2.
Network 5: Cancel Interlock
LDN Motor_START
// Load input I0.0 as a Normally
// Closed contact.
// If input I0.0 is not set
// and input I0.1 is not set,
// reset memory bit M0.2.
AN Motor_STOP
Interlock, 1
R
Network 6: Set PWM/PTO Control for Output Q0.0 and Start Drive
LD Motor_START
EU
// Load input I0.0
// If there is a positive transition
// (Edge Up) at input I0.0
AN Interlock
// and memory bit M0.2 is not set
// and memory bit M0.1 is not set,
// load the control bits for pulse
// train output at output Q0.0.
AN Drive_ON
MOVB 16#85, PLS0_Ctrl
PLS 0
// Enable pulse function at output
// Q0.0.
S
Drive_ON, 1
// Set memory bit M0.1.
Network 7: Stop Drive and Set PWM/PTO Control for Output Q0.0
LD Motor_STOP
EU
// Load input I1.1
// If there is a positive transition
// (Edge Up) at input I0.1
// and memory bit M0.1 is set,
// reset memory bit M0.1.
A
R
Drive_ON
Drive_ON, 1
MOVB 16#CB, PLS0_Ctrl
PLS 0
// Load control bits for pulse width
// modulation at output Q0.0.
// End pulse output at Q0.0.
Network 8: Kết thúc chương trình chính.
Network 1: Bắt đầu chương trình con ( Interrupt Routine INT0)
Network 2: Reset Memory Bit M0.1 (drive ON)
LD Always_On
// Load SM0.0.
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
152
Tải về để xem bản đầy đủ
28 trang
17780
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Điều khiển logic - Chương 6: Các chức năng chuyên dùng trên PLC S7-200", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_dieu_khien_logic_chuong_6_cac_chuc_nang_chuyen_du.pdf
