Phần 1:Tổng quan PLC S7-300
1.1.Giới thiệu chung PLC S7-300
- PLC S7-300 thiết bị điều khiển logic khả trình cỡ trung bình
- Được thiết kế theo người anh S7-200 bổ sung thêm nhiều tính tối ưu mạnh mẽ
- Kết cấu theo kiểu module xếp rack
- Một số sản phẩm PLC S7-300: CPU 315-2PN/DP 6ES7315-2EH14-0AB0 CPU 313C 6ES7313-5BG04-0AB0 S7-300 thiết bị có khả linh hoạt, sử dụng cho ứng dụng từ vừa tới lớn như: Điều khiển robot công nghiệp Hệ thống xử lý nước Điều khiển cẩu trục Điều khiển dây chuyền băng tải, Điều khiển hệ động servo Máy chế tạo công cụ, v v
1.2 Cấu trúc phần cứng PLC S7-300
1.2.1.Hệ thống Module PLC S7-300 cấu trúc dạng module gồm thành phần sau:
- CPU loại khác nhau: 312IFM, 312C, 313, 313C, 314, 314IFM,314C,315,315-2 DP, 316-2 DP, 318-2,
- Module tín hiệu SM xuất nhập tín hiệu tương đồng/số: SM321,SM322,SM323, SM331, SM332,SM334, SM338, SM374 • Module chức FM • Module truyền thông CP
- Module nguồn PS307 cấp nguồn 24VDC cho module khác,dịng 2A, 5A,10A
- Module ghép nối IM: IM360, IM361, IM365
Các module gắn rây hình dưới, tối đa module SM/FM/CP bên phải CPU,tạo thành rack, kết nối với qua bus connector gắn mặt sau module Mỗi module gán số slot tính từ trái sang phải,module nguồn slot1, module CPU slot 2, module kế mang số 4…
Nếu có nhiều module bố trí thành nhiều rack (trừ CPU312IFM CPU313 có rack), CPU rack 0, slot 2, kế module phát IM360, slot 3, có nhiệm vụ kết nối rack với rack 1, 2, 3, rack có module kết nối thu IM361, bên phải module IM module SM/FM/CP
Cáp nối hai module IM dài tối đa 10m Các module đánh số theo slot dùng làm sở để đặt địa đầu cho module ngõ vào tín hiệu
Đối với CPU 315-2DP, 316-2DP, 318-2 gán địa tùy ý cho module
Mỗi địa tương ứng với byte Với module số địa ngõ vào hay x.y, x địa byte, y có giá trị từ đến Ví dụ module SM321 DI 32 có 32 ngõ vào gắn kế CPU slot có địa I0.y, I1.y, I2.y, I3.y, I ký hiệu ngõ vào số Module analog có địa theo word, ví dụ module SM332 AO4 có ngõ analog gắn slot rack có địa PQW400, PQW402, PQW404, PQW406, ngõ số có ký hiệu Q cịn ngõ vào analog ký hiệu PIW Các CPU 312IFM, 314 IFM, 31xC có tích hợp sẵn số module mở rộng
- CPU 312IFM, 312C: 10 ngõ vào số địa I124.0 …I124.7, I125.1; ngõ số Q124.0…Q124.5
- CPU 313C: 24 DI I124.0 126.7, 16DO Q124.0 125.7, ngõ vào tương đồng AI địa 752 761, hai ngõ AO 752 755
- CPU 314IFM: 20 ngõ vào số I124.0 … I126.3; 16 ngõ số Q124.0 …Q125.7; ngõ vào tương đồng PIW128, PIW130, PIW132, PIW134; ngõ tương đồng PQW128 Module CPU Các module CPU khác theo hình dạng chức năng, vận tốc xử lý lệnh Loại 312IFM, 314IFM khơng có thẻ nhớ Loại 312IFM, 313 khơng có pin ni Loại 315-2DP,316-2DP, 318-2 có cổng truyền thơng DP Các đèn báo có ý nghĩa sau:
- SF (đỏ) lỗi phần cứng hay mềm,
- BATF (đỏ) lỗi nguồn nuôi,
- DC5V (lá cây) nguồn 5V bình thường,
- FRCE (vàng ) force request tích cực
- RUN (lá cây) CPU mode RUN ; LED chớp lúc start-up w Hz; mode HALTw 0.5 Hz
- STOP mode (vàng) CPU mode STOP hay HALT hay start-up; LED chớp memory reset request
- BUSF (đỏ) lỗi phần cứng hay phần mềm giao diện PROFIBUS Khóa mode có vị trí:
- RUN-P chế độ lập trình chạy
- RUN chế độ chạy chương trình
- STOP ngừng chạy chương trình
- MRES reset nhớ Thẻ nhớ có dung lượng từ 16KB đến 4MB, chứa chương trình từ PLC chuyển qua chuyển chương trình ngược trở lại cho CPU Pin ni giúp ni chương trình liệu bị nguồn (tối đa năm), ngồi cịn ni đồng hồ thời gian thực Với loại CPU khơng có pin ni thi có phần vùng nhớ trì Thơng qua cổng truyền thơng MPI (MultiPoint Interface) nối : máy tính lập trình, hình OP (Operator panel) , PLC có cổng MPI (S7300, M7-300, S7-400,M7-400, C7-6xx), S7-200, vận tốc truyền đến 187.5kbps (12Mbps với CPU 318-2, 10.2kbps với S7-200) Cổng Profibus - -DP nối thiết bị theo mạng Profibus với vận tốc truyền lên đến 12Mbps Các vùng nhớ PLC Vùng nhớ chương trình (load memory) chứa chương trình người dùng (khơng chứa địa ký hiệu thích) RAM hay EEPROM CPU hay trên thẻ nhớ Vùng nhớ làm việc (working memory) RAM, chứa chương trình vùng nhớ chương trình chuyển qua; phần chương trình cần thiết chuyển qua, phần không cần lại vùng nhớ chương trình , ví dụ block header, data block Vùng nhớ hệ thống (system memory) phục vụ cho chương trình người dùng, bao gồm timer , counter, vùng nhớ liệu M, nhớ đệm xuất nhập…Trên CPU 312IFM 314 IFM vùng nhớ chương trình RAM EEPROM; CPU khác có pin ni, vùng nhớ chương trình RAM thẻ nhớ Khi nguồn hay chế độ MRES ( reset nhớ) RAM bị xóa Một số vùng nhớ RAM ( timer, counter,vùng nhớ M, khối liệu ) khai báo lưu giữ (retentive) phần mềm S7 để chuyển vùng sang nhớ lưu giữ (NVRAM non volative ) dù khơng có pin ni Module nguồn ni (PS) Module nguồn ni Có loại:2A, 5A, 10A Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra (SM) Module vào số có loại sau:
- SM 321; DI 32 _ 24 VDC
- SM 321; DI 16 _ 24 VDC
- SM 321; DI 16 _ 120 VAC, 4*4 nhóm
- SM 321; DI _ 120/230 VAC, 2*4 nhóm
- SM 321; DI 32 _ 120 VAC 8*4 nhóm Module số:
- SM 322; DO 32 _ 24 VDC/0.5 A, 8*4 nhóm
- SM 322; DO 16 _ 24 VDC/0.5 A, 8*2 nhóm
- SM 322; DO _ 24 VDC/2 A, 4*2 nhóm
- SM 322; DO 16 _ 120 VAC/1 A, 8*2 nhóm
- SM 322; DO _ 120/230 VAC/2 A, 4*2 nhóm
- SM 322; DO 32_ 120 VAC/1.0 A, 8*4 nhóm
- SM 322; DO 16 _ 120 VAC ReLay, 8*2 nhóm
- SM 322; DO _ 230 VAC Relay, 4*2 nhóm
- SM 322; DO _ 230 VAC/5A Relay,1*8 nhóm 33/130 Module Analog in Module analog in có nhiều ngõ vào, dùng để đo điện áp, dịng điện, điện trở ba dây, bốn dây, nhiệt độ Có nhiều tầm đo, độ phân giải, thời gian chuyển đổi khác Cài đặt thông số hoạt động cho module phần mềm S7- Simatic 300 Station
- Hardware và/hoặc chương trình người dùng sử dụng hàm SFC 55, 56, 57 phù hợp (xem mục )hoặc cài đặt nhờ module tầm đo (measuring range module) gắn module SM Kết chuyển đổi số nhị phân phụ hai với bit MSB bit dấu
- SM331 AI 2*12 : module chuyển đổi hai kênh vi sai áp dòng, kênh điện trở 2/3/4 dây, dùng phương pháp tích phân, thời gian chuyển đổi từ 5ms đến 100ms, độ phân giải 9, 12, 14 bit + dấu, tầm đo sau: ±80 mV; ±250 mV; ± 500 mV; ±1000mV; ± 2.5 V; ± V;1 V; ± 10 V; ± 3.2 mA; ± 10 mA; ± 20 mA; 20 mA; 20mA Điện trở 150 Ohm; 300 Ohm; 600 Ohm; Đo nhiệy độ dùng cặp nhiệt E, N, J, K, L, nhiệt kế điện trở Pt 100, Ni 100 Các thông số mặc định cài sẵn module, kết hợp với đặt vị trí module tầm đo (bốn vị trí A, B, C, D) khơng cần thay đổi sử dụng
- SM331, AI 8*12bit , kênh vi sai chia làm hai nhóm, độ phân giải (12,14 ) bit + dấu
- SM331, AI 8*16bit , kênh vi sai chia làm nhóm , độ phân giải 15 bit +dấu 3.7.Ngôn ngữ GRAPH số ví dụ ứng dụng
Tham khảo thêm về sản phẩm simatic s7-1500: https://batiea.com/bo-lap-trinh-simaric-s7-1500-siemens
Phần 2. Lập trình phân loại sản phẩm theo nhu cầu
a.Tìm hiểu công nghệ Viết chương trình PLC phân loại sản phẩm (3 loại phơi:đen,đỏ,bạc) theo yêu cầu sau:
+ Phôi đỏ vào máng số +Phôi trắng(bạc) vào máng số +Phôi đen vào máng số
+ Cảm biến đầu (Đ),cảm biến cuối (C):nhận phôi
+ Cảm biến từ (T):chỉ nhận phơi có kim loại,sau 1s kích hoạt cần gạt G2 +Cảm biến màu (M):chỉ nhận phôi đỏ ,sau 0.5s kích hoạt cần gạt G1 Ấn Start băng tải hoạt động,nhấn Stop dừng ngay,cảm biến đầu SET cho băng tải,cảm biến cuối RESET băng tải b.Phân cổng vào
+ Đầu vào : Start;Stop,M0.0,CB đầu,CB cuối,CB màu,CB từ +Đầu : Băng tải,cần gạt G1,cần gạt G2 c
Chương trình GRAPH
- Các tín hiệu vào ra:
- Sơ đồ cấu trúc SFC tương ứng
- Các mạch điều khiển trạng thái
2.1 Thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ vận chuyển xếp tự động
a.Tìm hiểu công nghệ Thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ vận chuyển xếp tự động sau:
- Trạng thái ban đầu xylanh thu về, băng tải dừng, hệ thống cho phép vận chuyển xếp lại chiều sản phẩm từ băng tải sang băng tải
- Sau nhấn nút Start hệ thống bắt đầu hoạt động, băng tải hoạt động Khi cảm biến 1B1 nhận biết có sản phẩm xylanh 2A1 hạ xuống sau tay kẹp 4A1 kẹp lại Sau kẹp sản phẩm 2A1 thu xylanh trượt 1A1 đưa sản phẩm sang vị trí băng tải đồng thời xylanh xoay 3A1 xoay phải để xoay chiều sản phẩm Khi 1A1 tới cuối hành trình 3A1 xoay phải xylanh 2A1 hạ sản phẩm xuống xy lanh kẹp 4A1 nhả sản phẩm Sau 2A1 thu 2A1 thu 3A1 quay trái 1A1 vị trí đầu hành trình Chu trình tiếp tục lặp lại Hệ thống dừng lại nhấn stop
b.Phân cổng vào
+ Đầu vào:
- Start
- Stop
- CB 1B1 :nhận biết sản phẩm • 1a0, 1a1 :cảm biến vị trí q trình chuyển động xylanh truot 1A1 • 2a0, 2a1 :cảm biến vị trí quá trình chuyển…