Đồ án Tự động điều khiển hệ thống phòng cháy chữa cháy, báo ngập, báo mưa - Bùi Văn Giang

Nội dung text: Đồ án Tự động điều khiển hệ thống phòng cháy chữa cháy, báo ngập, báo mưa - Bùi Văn Giang

1. Lêi Nãi §Çu Ngày này với sự ph¸t triển ngµy cµng cao của khoa học kĩ thuật , c¸c thiết bị điều khiển tự động. c¸c c«ng nghệ cũ đang dần dần được thay thế bằng c¸c c«ng nghệ hiện đại. C¸c thiết bị c«ng nghệ tiªn tiến với hệ thống điều khiển lập tr×nh nh• vi điều khiển, vi xử lý, PLC Đang được ứng dụng rộng r·i trong c«ng nghiệp, c¸c d©y truyền sản xuất. Trong nÒn c«ng nghiÖp c«ng nghiÖp hiÖn ®¹i cã thÓ nãi mét trong nh÷ng tiªu chÝ ®¸nh gi¸ sù ph¸t triÓn kinh tÕ cña mçi quèc gia lµ møc ®é tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt tr•íc hÕt ®ã lµ n¨ng suÊt s¶n xuÊt vµ chÊt l•îng s¶n phÈm t¹o ra. Sù ph¸t triÓn nhanh chãng cña khoa hoc kü thuËt nh• m¸y tÝnh c«ng nghÖ th«ng tin vµ nh÷ng thµnh tùu vÒ lý thuyÕt ®iÒu khiÓn tù ®éng ®· lµm c¬ së vµ hç chî sù ph¸t triÓn t•¬ng xøng cña lÜnh vùc tù ®éng ho¸. nh÷ng n¨m gÇn ®©y cïng víi sù ®ßi hái cña s¶n xuÊt còng nh• sù ®¶m b¶o an toan trong c«ng t¸c phßng chay ch÷a chay th× viÖc ¸p dông c¸c tiÕn bé khoa häc kü thuËt mµ ®Æc biÖt lµ sù tù ®éng ho¸ trong phßng chèng ch¸y næ ë n•íc ta ®a trë thµnh mét yªu cÇu cÊp thiªt cña ng•êi d©n còng nh• c¸c doanh nghiÖp. Mét trong nh÷ng øng dông mµ ®å ¸n nµy thiÕt kÕ lµ :( Tù ®éng ®iÒu khiÓn hÖ thèng phßng ch¸y ch÷a ch¸y, b¸o ngËp ,b¸o m•a ) §å ¸n cña em bao g«m 3 ch•¬ng: Ch•¬ngI: Tæng quan vÒ hÖ thèng phßng ch¸y ch÷a ch¸y, chèng ng¹p , b¸o m•a Ch•ongII: Giíi thiÖu vÒ PLC Ch•¬ngIII: ThiÕt kÕ ch•¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn hÖ thèng §•îc sù h•íng dÉn , chØ b¶o t©n. t×nh cña thÇy : nguyÔn ®øc minh,cïng c¸c thÇy c« gi¸o trong khoa §iÖn – Truêng §¹i Häc D©n L©p H¶i Phßng . §Õn nay em ®· hoan thµnh ®Ò tµi tèt nghiÖp nµy. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n! H¶i Phßng ngµy 20-10-2010 Sinh viªn thùc hiÖn Bïi v¨n giang 1
2. Ch•¬ng I Tæng quan vÒ hÖ thèng phßng ch¸y ch÷a ch¸y, chèng ngËp, b¸o m•a cña kho chòa hµng 1.1 Tæng quan vÒ c«ng t¸c phßng ch¸y chòa ch¸y . HiÖn nay ý thøc phßng ch¸y chòa ch¸y cña quÇn chóng nh©n d©n còng nh• doanh nghiÖp cßn thiÕu vµ yÕu. §©y lµ nhiÖm vô kh«ng chØ riªng c¬ quan phßng ch¸y chòa ch¸y(pccc) mµ cßn lµ tr¸ch nhiÖm cña mäi ng•ßi trong x· héi vµ tÊt c¶ c¸c c¬ quan doanh nghiÖp x­ëng s¶n xuÊt nh­ chóng ta ®· biÕt th¶m ho¹ ch¸y næ hµng n¨m ®· c•íp ®i rÊt nhiÒu sinh m¹ng vµ g©y thiÖt h¹i kinh tÕ cña nhµ n•íc vµ nh©n d©n hµng tr©m tû ®ång mçi n¨m 2
3. víi thùc tr¹ng hiÖn naylùc l•îng c«ng an phßng ch¸y ch÷a ch¸y cßn máng, trang thiÕt bÞ cßn thiÕu th× ý thøc pccc cña ng•êi d©n còng nh• cña doanh nghiÖp cµng ph¶i ®•îc n©ng cao §Ó t¨ng c•êng hiÖu lùc qu¶n lý nhµ n•íc vµ ®Ò cao tr¸ch nhiÖm cña toµn dan ®èi víi ho¹t ®éng phßng ch¸y ch÷a ch¸y b¶ot vÖ tÝnh m¹ng, søc khoÎ con ng•ßi . B¶o vÖ tµi s¶n cña nhµ nøoc tæ chøc vµ c¸ nh©n b¶o vÖ m«i tr•ßng b¶o ®¶m an ninh. TrËt tù an toµn x· héi quèc héi ban hµng luËt phßng ch¸y ch÷a ch¸y luËt nµy quy ®Þnh vÒ phßng ch¸y chòa ch¸y x©y dùng lùc l•îng trang bÞ ph•¬ng tiÖn chÝnh x¸ch cho ho¹t ®éng phßng ch¸y vµ ch÷a ch¸y. §©y còng lµ mét trong c¸c ®iÒu kiÖn kiªn quyÕt ®Î thµnh lËp mét doanh nghiÖp hay mét x•ëng s¶n xuÊt thoe luËt phßng ch¸y chòa ch¸y tÊt c¶ c¸c DN ho¹t ®éng t¹i VN ®Òu ph¶i thµnh lËp vµ ®µo t¹o c¸c tæ phßng ch¸y t¹i c¬ së .c¬ quan c¶nh s¸t phßng ch¸y chòa ch¸y cÊp tØnh sÏ tiÕn hÇnh thanh tra c¬ së kinh doanh th•ßng xuyªn hay ngÉu nhiªn nÕu c¬ së kinh doanh hoÆc thãi quen lµm viÖc cña b¹n kh«ng tu©n thñ c¸c quy ®Þnh vÒ phßng ch¸y chòa ch¸y b¹n cã thÓ ph¶i nép ph¹t tõ 50000 ®Õn 5000000 ®ßng theo c¸c quy ®Þnh hiÖn hµnh ®éi phßng ch¸y ch÷a ch¸y c¬ s¬ ph¶i gåm ng•êi ®øng ®Çu doanh nghiÖp nÕu lµ c¸c c¬ së nhá hoÆc do l·nh ®¹o bæ nhiÖm. Trong mét doanh nghiÖp cã d•íi 10 nh©n viªn lµm viÖc chÝnh thøc th× tÊt c¶ nh©n viªn ®iÒu ph¶i tham gia vµo ®éi phßng ch¸y chòa ch¸y c¬ së, vµ ®•îc huÊn luyÖn trong qu¸ tr×nh huÊn luyÖn nh÷ng thµnh viªn cña ®éi ph¶i ®•îc h•ëng nguyªn l•¬ng vµ chî cÊp (nÕu cã) còng nh• tiÒn båi d•âng huÊn luyÖn t•¬ng ®•¬ng nöa sè l•¬ng ngµy cho mçi ngµy tham gia huÊn luyÖn trong c¸c doanh nghiÖp cã tõ 10 ®Õn 50 nh©n viªn chÝnh thøc ®éi phßng ch¸y ch÷a ch¸y c¬ së ph¶i cã Ýt nhÊt 10 ng•êi gåm cã ®éi tr•ëng vµ ®éi phã trong doanh nghiÖp 50 ®Õn 100 ng•êi lµm viÖc chÝnh thøc ®éi phßng ch¸y ch÷a ch¸y c¬ së ph¶I cã Ýt nhÊt 15 ng•êi gåm cã ®éi tr•ëng vµ ®éi phã trong c¸c doanh nghiÖp cã ®Õn 100 nh©n viªn chÝnh thøc ®éi phßng ch¸y ch÷a ch¸y c¬ së ph¶i cã Ýt nhÊt 25 ng•êi gåm ®éi tr•ëng vµ ®éi phã NÕu trong mét doanh nghiÖp cã 3
4. nhiÒu x•ëng hoÆc nhiÒu ca lµm viÖc th× trong mçi x•ëng vµ mçi ca ph¶I cã Ýt nhÊt tõ 5/7 ng•êi lµ thµnh viªn cña ®éi phßng ch¸y ch÷a ch¸y c¬ së, tÊt c¶ doanh nghiÖp ph¶i cã hå s¬ gi¸m s¸t vµ qu¶n lý c¸c ho¹t ®éng phßng ch¸y ch÷a ch¸y gåm : 1 Néi quy phßng ch¸y ch÷a ch¸y – xem chi tiÕt trong th«ng t• 04/2004/TT- BCA 2 ThÕ ph©n lo¹i c¬ së vÒ ho¹t ®éng phßng ch¸y ch÷a ch¸y 3 QuyÕt ®Þnh lËp ®éi phßng ch¸y ch÷a ch¸y c¬ së 4 KÕ ho¹ch phßng ch¸y ch÷a ch¸y ®•îc phª duyÖt 5 Hå s¬ c¸c ®ît thanh tra an toµn vÒ ch¸y næ 6 Hå s¬ ®µo t¹o ®µo t¹o ®éi phßng ch¸y ch÷a ch¸y 7 Danh s¸ch vµ vÞ trÝ cña thiÕt bÞ ch÷a ch¸y VV 8 Th«ng kª tai n¹n ch¸y næ §Ó h¹n chÕ ®Õn møc thÊp nhÊt nh÷ng thiÖt h¹i do ch¸y næ cã thÓ g©y ra cho doanh nghÞªp hay tæ chøc s¶n xuÊt th× hÖ thèng phßng ch¸y lu«n ®•îc •u tiªn c¶ tiÕn vµ hiÖn ®¹i ho¸. V× ®©y lµ hÖ thèng cã thÓ ph¸t hiÖn ra sím nhÊt nguy c¬ ch¸y næ tõ ®ã ta cã thÓ ®•a ra ph•¬ng ¸n ch÷a ch¸y kÞp thêi lµm gi¶m nguy c¬ bïng ph¸t vµ lan réng cña ®¸m ch¸y 1.2 Tæng quan vµ chèng ngËp vµ b·o m•a 1.2.1 HÖ thèng b·o m•a Do yªu cÇu c«ng nghÖ cña kho chøa hµng cña c«ng ty cã hÖ thèng s©n ph¬i ngoµi trêi ®Ó ph¬i vµ sÊy kh« phÈm nh»m tiÕt kiÖm chi phÝ s¶n xuÊt . Do ®iÒu kiÖn khÝ hËu cña n•íc ta lµ nhiÖt ®íi Èm, m•a n¾ng thÊt th•êng . §é tiÕt kiÖm nh©n c«ng vµ h¹n chÕ thiÖt h¹i do ®iÒu kiÖn thêi tiÕt g©y ra th× hÖ thèng s©n ph¬i nµy cÇn ®•îc tù ®éng ho¸ b»ng c¸ch lµ: Nõu sÈy ra m•a ë khu ph¬i s¶n phÈm th× hÖ thèng m¸i cña nhµ kho sÏ ®•îc tù ®éng ®•a ra ®Î che s¶n phÈm ph¬i l¹i vµ s¶n phÈm cÇn ph¬i ®•îc che ®Ëy oan toµn . Sau khi m•a kÕt thóc, trêi n¾ng trë l¹i tõ hÖ thèng sÏ tù ®éng kÐo m¸i che vµo ®Î ph¬i s¶n phÈm l¹i nh• ban ®Çu HÖ thèng nµy tiÕt kiÖm ®•îc rÊt nhiÒu lao ®éng ®Ó ph¬i s¶n phÈm vµ h¹n chÕ tèi thiÓu nh÷ng thiÖt h¹i do ®iÒu kiÖn thêi tiÕt g©y ra . 4
5. 122 HÖ thèng b·o ngËp Do ®iÒu kiÖn vÞ trÝ ®Þa lý cña kho chòa hµng ë vÞ trÝ thÊp th•êng bÞ ngËp mçi khi cã chiÒu cuêng cùc ®¹i hoÆc m•a lín kÐo dµi, yªu cÇu cña kho cÇn cã thiÕt bÞ b¸o ®éng mçi khi sÈy ra ngËp ®Î b¸o cho ban th•êng trùc bè trÝ nh©n lùc di chuyÓn nh÷ng s¶n phÈm cßn ë d•ãi san thÊp lªn vÞ trÝ cao vµ cã thÓ tù ®éng khëi ®éng b¬m hót n•íc nÕu cÇn thiÕt . 1.3 Giíi thiÖu c¸c C¶m biÕn sö dông trong hÖ thèng 1.31 Kh¸i niÖm vÒ c¶m biÕn C¶m biÕn lµ thiÕt bÞ chÞu t¸c ®éng cña l•¬ng kh«ng cã tÝnh chÊt ®iÖn VD nh­ : ¢m thanh, ¸nh s¸ng, nhiÖt ®é, lùc, ho¸ chÊt . Vµ do mét ®Æc tr•ng mang b¶n chÊt ®iÖn VD: {U,I,R,C,C} S =F(m) m : lµ ®¹i l•¬ng kh«ng ®iÖn S : lµ ®¹i l•¬ng ®iÖn ViÖc ®o ®äc scho phÐp ta x¸c ®Þnh (m) ®Æc tuyÕn cña c¶m biÕn lµ ®•êng thÓ hiÖn gi÷a c¸c ®¹i l•¬ng kh«ng ®iÖn ®Çu vµo vµ c¸c l•¬ng ®iÖn ®Çu ra CÇu cã hµng lo¹t gi¸ trÞ (m) vµ tõ ®ã ®o c¸c gi¸ trÞ (s) t•¬ng øng s q0 s2 s1 s0 m0 m1 m2 m ®å thÞ kh¶o s¸t chª t¹o 5
6. s s2 s1 s0 m0 m1 m2 m ®å thÞ cho ng•êi sö dông 1.32 ®é nh¹y cña c¶m biÕn §é nh¹y cña c¶m biÕn ®•îc x¸c ®Þnh b»ng tû sè biÕn thiªn gi÷a ®¹i l•¬ng ®Çu ra (s) vµ biÕn thiªn ®¹i l•¬ng ®Çu vµo (m) (ký hiÖu lµ: s) sung quanh gi¸ trÞ mi nµo ®ã S S mi m o C ®èi víi c¶m biÕn khi chÕ t¹o mong muèn Ýt bÞ ¶nh h•ëng bëi gi¸ trÞ cña ®¹i l•¬ng ®o, thêi gian sö dông {®é gi¸ ho¸ } Ýt bÞ ¶nh h•ëng bëi c¸c yÕu tè vËt lý kh¸c kh«ng ph¶i ®¹i l•¬ng cÇu ®o. ®é nh¹y trong chÕ ®é tÜnh chÝnh lµ ®é dèc cña ®Æc tuyÕn . s si m S = si . m Nõu c¶m biÕn cã ®Æc tuyÕn kh«ng ph¶i lµ tuyÕn tÝnh th× ®o nh¹y phô thuéc vµo ®iÓm lµm viÖc 6
7. ®é dèc cña ®¹i tuyÕn cµng lín th× ®ä nh¹y cµng cao. s s2 s2 s1 s1 m m S S2 S2nh¹y h¬n S1 ®é nh¹y trong chÕ ®é ®éng ®•îc x¸c ®Þnh khi ®¹i l•¬ng m lµ hµm tuÇn hoµn theo thêi gian dÉu ®Õn s còng hµm tuÇn hoµn thoe thêi gian VD: mt =m0 + m1coswt St = s0 + s1 cos ( t + ) s VËy ®é nh¹y: S = 1 m1 s +s0 s0 q0 -s0 +m0 m0 -m0 m 1.3.3 §é nhanh vµ thêi gian håi ®¸p ®é nhanh lµ kho¶ng thêi gian tõ khi ®¹i l•¬ng ®Çu vµo biÕn ®æi ®ét ngét ®Õn khi gÝa trÞ ®¹i l•¬ng ®Çu ra chØ cßn c¸c gi¸ trÞ cuèi cïng lµ 10% cña gi¸ trÞ cùc ®¹i Thêi gian håi ®¸p lµ thêi gian dïng ®Ó x¸c ®Þnh gi¸ trÞ cña ®é nhanh 7
8. m t s t t0 ts ts t1 t0 : lµ thêi gian trÔ ban ®Çu t1 : lµ thêi gian trÔ sau + t s : lµ thêi gan s•êc tr•íc - t s : la thêi gian s•ên sau 1.3.4 Mét sè c¶m biÕn sö dông trong hÖ thèng §Çu b¸o nhiÖt cè ®Þnh MB9920. KiÓu d¸ng trang nh· phï h¬p víi kiÕn tróc x©y dùng. §en led hiÓn thÞ tr¹ng th¸i b¸o ®éng, dßng b¸o ®éng thÊp. D¶I ®iÖn ¸p ®Çu vµo réng gi¶m thiÓu sù sôt ¸p trªn ®•êng tÝn hiÖu. Phï hîp víi tiªu chuÈn UL268.EN54.CNS .TC PCCC VN. Phï hîp víi khÝ hËu ViÖt Nam. øng dông 8
9. §Çu b¸o nhiÖt cè ®Þnh Model MB9920 thÝch h¬p víi c«ng tr×nh nhµ cao cÊp, v¨n phßng lµm viÖc , nhµ nga, s©n bay,phßng m¸y tÝnh,kh¸ch s¹n,kho hµng ho¸ B¸n kÝnh b¶o vÖ 3m mét dau b¸o. ChiÒu cao trung b×nh 4m Th«ng sè kÜ thuËt MB9920 Nhiªt ®é cµi ®Æt 700c hoÆc tuú theo chän lùa NhiÖt ®é b¸o ®éng Theo En54.CNS tiªu chuÈn VN §iÖn thÕ ®Çu vµo 12- 30VDC Dßng b¸o ®éng 25mA NhiÖt ®é m«i tr•êng ho¹t ®éng 100c- +550c VËt liÖu cÊu t¹o Nhùa chÞu nhiÖt KÝch th•íc Réng 102mm- cao 47mm Träng l•îng 100g Mµu Tr¾ng §Çu b¸o nhiÖt cè ®Þnh mb9920 ®Çu b¸o nhiÖt gia t¨ng horing ah-0633 XuÊ xø : ®µi loan M· hiÖu s¶n phÈ HA-0633 9
10. Th«ng sè kÜ thuËt M· s¶n ph¶m Ah-0633-2 Ah-0633-3 Ah-0633- 4 §iÖn ¸p vµo 12-30V DC Dßng b¸o ®éng 40mA 40mA 45mA NhiÖt ®é b¸o ®éng Theo tiªu chuÈn ViÖt Nam EN54 NhiÖt ®é m«i tr•êng ho¹t 00- 550c ®éng VËt liÖu cÊu t¹o Nhùa chÞu nhiÖt KÝch th•íc Réng 102mm – cao52mm Träng 140g 140g 155g MÇu Tr¾ng ®Çu b¸o nhiÖt gia t¨ng horing ah-0633 10
11. CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ PLC 2.1. TỔNG QUAN VỀ PLC. 2.1.1. Giới thiệu về PLC (Programmable Logic Control) (Bộ điều khiển logic khả trình) Hình thành từ nhóm các kỹ sư hãng General Motors năm 1968 với ý tưởng ban đầu là thiết kế một bộ điều khiển thoả mãn các yêu cầu sau: - Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ hiểu. - Dễ dàng sửa chữa thay thế. - ổn định trong môi trường công nghiệp. - Giá cả cạnh tranh. Thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC: Programmable Logic Control) (hình 1.1) là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc thể hiện thuật toán đó bằng mạch số. Tương đương một mạch số. Như vậy, với chương trình điều khiển trong mình, PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với các PLC khác hoặc với máy tính). Toàn bộ chương trình điều khiển được lưu nhớ trong bộ nhớ PLC dưới dạng các khối chương trình (khối OB, FC hoặc FB) và thực hiện lặp theo chu kỳ của vòng quét. 11
12. Hình 1.1 Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có tính năng như một máy tính, nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và các cổng vào/ra để giao tiếp với đối tượng điều khiển và trao đổi thông tin với môi trường xung quanh. Bên cạnh đó, nhằm phuvj vụ bài toán điều khiển số PLC còn cần phải có thêm các khối chức năng đặc biệt khác như bộ đếm (Counter), bộ định thì (Timer) và những khối hàm chuyên dụng. Hình 1.2 Hệ thống điều khiển sử dụng PLC. 12
13. Hình 1.3: Hệ thống điều khiển dùng PLC. 2.1.2. Phân loại. PLC được phân loại theo 2 cách: - Hãng sản xuất: Gồm các nhãn hiệu như Siemen, Omron, Misubishi, Alenbrratly - Version: Ví dụ: PLC Siemen có các họ: S7-200, S7-300, S7-400, Logo. PLC Misubishi có các họ: Fx, Fxo, Fxon 2.1.3. Các bộ điều khiển và phạm vi ứng dụng. 1.1.3.1 Các bộ điều khiển. Ta có các bộ điều khiển: Vi xử lý, PLC và máy tính. 1.1.3.2 Phạm vi ứng dụng. 1. Máy tính. 13
14. - Dùng trong những chương trình phức tạp đòi hỏi đô chính xác cao. - Có giao diện thân thiện. - Tốc độ xử lý cao. - Có thể lưu trữ với dung lượng lớn. 2. Vi xử lý. - Dùng trong những chương trình có độ phức tạp không cao (vì chỉ xử lý 8 bit). - Giao diện không thân thiện với người sử dụng. - Tốc độ tính toán không cao. - Không lưu trữ hoặc lưu trữ với dung lượng rất ít. 3. PLC. - Độ phức tạp và tốc độ xử lý không cao. - Giao diện không thân thiện với người sử dụng. - Không lưu trữ hoặc lưu trữ với dung lượng rất ít. - Môi trường làm việc khắc nghiệt. 2.1.4. Các lĩnh vực ứng dụng PLC. PLC được sử dụng khá rộng rãi trong các ngành: Công nghiệp, máy công nghiệp, thiết bị y tế, ôtô (xe hơi, cần cẩu) 2.1.5. Các ƣu điểm khi sử dụng hệ thống điều khiển với PLC. - Không cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển logic như kiểu dùng rơ le. - Có độ mềm dẻo sử dụng rất cao, khi chỉ cần thay đổi chương trình (phần mềm) điều khiển. - Chiếm vị trí không gian nhỏ trong hệ thống. - Nhiều chức năng điều khiển. - Tốc độ cao. - Công suất tiêu thụ nhỏ. - Không cần quan tâm nhiều về vấn đề lắp đặt. - Có khả năng mở rộng số lượng đầu vào/ra khi nối thêm các khối vào / ra chức năng. - Tạo khả năng mở ra các lĩnh vực áp dụng mới. - Giá thành không cao. 14
15. Chính nhờ những ưu thế đó, PLC hiện nay được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động, cho phép nâng cao năng suất sản xuất, chất lượng và sự đồng nhất sản phẩm, tăng hiệu suất, giảm năng lượng tiêu tốn, tăng mức an toàn, tiện nghi và thoải mái trong lao động. Đồng thời cho phép nâng cao tính thị trường của sản phẩm. 2.1.6. Giới thiệu các ngôn ngữ lập trình. Các loại PLC nói chung thường có nhiều ngôn ngữ lập trình nhằm phục vụ các đối tượng sử dụng khác nhau. PLC S7-300 có 5 ngôn ngữ lập trình cơ bản. Đó là: - Ngôn ngữ “hình thang”, ký hiệu là LAD (Ladder logic). Đây là ngôn ngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch logic. - Ngôn ngữ “liệt kê lệnh”, ký hiệu là STL (Statement list). Đây là dạng ngôn ngữ lập trình thông thường của máy tính. Một chương trình được ghép gởi nhiều câu lệnh theo một thuật toán nhất định, mỗi lệnh chiếm một hàng và đều có cấu trúc chung là “tên lệnh” + “toán hạng”. - Ngôn ngữ “hình khối”, ký hiệu là FBD (Function Block Diagram). 15
16. Đây cũng là ngôn ngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển số. - Ngôn ngữ GRAPH. Đây là ngôn ngữ lập trình cấp cao dạng đồ hoạ. Cấu trúc chương trình rõ ràng, chương trình ngắn gọn. Thích hợp cho người trong ngành cơ khí vốn quen với giản đồ Grafcet của khí nén. Hình 1.4 - Ngôn ngữ High GRAPH. 16
17. 2.2. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG PLC HỌ S7. 2.2.1. Các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật họ S7-200. Xem phụ lục 1 2.2.2. Các tính năng của PLC S7-200. - Hệ thống điều khiển kiểu Module nhỏ gọn cho các ứng dụng trong phạm vi hẹp. - Có nhiều loại CPU. - Có nhiều Module mở rộng. - Có thể mở rộng đến 7 Module. - Bus nối tích hợp trong Module ở mặt sau. - Có thể nối mạng với cổng giao tiếp RS 485 hay Profibus. - Máy tính trung tâm có thể truy cập đến các Module. - Không quy định rãnh cắm. - Phần mềm điều khiển riêng. - Tích hợp CPU, I/O nguồn cung cấp vào một Module. - “Micro PLC với nhiều chức năng tích hợp. 17
18. 2.2.3. Các module của S7-200. Hình 2.1 Hình 2.2 * Tích hợp CPU, I/O nguồn cung cấp vào một Module, có nhiều loại CPU: CPU212, CPU 214, CPU 215, CPU 216 Hình dáng CPU 214 thông dụng nhất được mô tả trên hình 2.1 * Các Module mở rộng (EM) (Etrnal Modules) - Module ngõ vào Digital: 24V DC, 120/230V AC - Module ngõ ra Digital: 24V DC, ngắt điện từ - Module ngõ vào Analog: áp dòng, điện trở, cấp nhiệt 18
19. - Module ngõ ra Analog: áp, dòng Hình 2.3 * Module liên lạc xử lý (CP) (Communiation Processor) Module CP242-2 có thể dùng để nối S7-200 làm chủ Module giao tiếp AS. Kết quả là, có đến 248 phần tử nhị phân được điều khiển bằng 31 Module giao tiếp AS. Gia tăng đáng kể số ngõ vào và ngõ ra của S7-200. * Phụ kiện Bus nối dữ liệu (Bus connector) * Các đèn báo trên CPU. Các đèn báo trên mặt PLC cho phép xác định trạng thái làm việc hiện hành của PLC: SF (đèn đỏ): Khi sáng sẽ thông báo hệ thống PLC bị hỏng. RUN (đèn xanh): Khi sáng sẽ thông báo PLC đang làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào máy. STOP (đèn vàng): Khi sáng thông báo PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chương trình đang thực hiện lại. 19
20. Ix.x (đèn xanh): Thông báo trạng thái tức thời của cộng PLC: Ix.x (x.x= 0.0 - 1.5). đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. Qy.y (đèn xanh): Thông báo trạng thái tức thời cuqr cổng ra PLC: Qy.y(y.y=0.0 - 1.1) đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. * Công tắc chọn chế độ làm việc của CPU: Công tắc này có 3 vị trí: RUN - TERM - STOP, cho phép xác lập chế độ làm việc cửa PLC. - RUN: Cho phép LPC vận hành theo chương trình trong bộ nhớ. Khi trong PLC đang ở RUN, nếu có sự cố hoặc gặp lệnh STOP, PLC sẽ rời khỏi chế độ RUN và chuyể sang chế độ STOP. - STOP: Cưỡng bức CPU dừng chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP. Ở chế độ STOP, PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp chương trình mới. - TERM: Cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ làm việc của CPU hoặc ở chế độ RUN hoặc STOP. 2.1.4. Giới thiệu cấu tạo phần cứng các KIT thí nghiệm S7-200. - Hệ thống bao gồm các thiết bị: 1. Bộ điều khiển PLC- Station 1200 chứa: - CPu-214: AC Power Supply, 24VDC Input, 24VDC Output. - Digital Input / Output EM 223: 4x DC24V Input, 4x Relay Output - Analog Input/ Output EM 235 : 3 Analog Input, 1 Analog Output 12 bit 2. Khối Contact LSW-16 3. Khối Relay RL-16 4. Khối đèn LL-16 5. Khối AM-1 Simulator 6. Khối DCV-804 Meter 7. Khối nguồn 24V PS-800 8. Máy tính. 9. Các dây nối với chốt cắm 2 đầu -Mô tả hoạt động của hệ thống 20
21. 1. Các lối vào và lối ra CPU cũng như của các khối Analog và Digital được nối ra các chốt cắm. 2. Các khối PLC STATION - 1200, ĐV - 804 và PS - 800 sử dụng nguồn 220VAC 3. Khối RELAY - 16 dùng các RELAY 24VDC 4. Khối đèn LL - 16 dùng các đèn 24V 5. Khối AM - 1 dùng các biển trở 10 kilô ôm Dùng các dây nối có chốt cắm 2 đầu và tuỳ từng bài toán cụ thể để đấu nối các lối vào / ra của CPU 214, khối Analog Em235, khối Digital Em222 cùng với các đèn, contact, Relay, biến trở, và khối chỉ thị DCV ta có thể bố trí rất nhiều bài thực tập để làm quen với cách hoạt động của một hệ thống PLC, cũng như các lập trình cho một hệ PLC. Hình 2.4: Cấu hình vào ra của S7-200 CPU224 AC/DC/Relay 21
22. 2.2.5. Cấu trúc bộ nhớ của CPU. Bộ nhớ của S7-200 được chia thành 4 vùng: - Vùng nhớ chương trình: Là vùng lưu giữ các lệnh chương trình. Vùng này thuộc kiểm không bị mất dữ liệu (non - volatile), đọc/ghi được. - Vùng nhớ tham số: Là vùng lưu giữ các thông số như: từ khoá, địa chỉ trạm, cũng như vùng chương trình vùng tham số thuộc kiểu đọc/ghi được. - Vùng nhớ dữ liệu Được sử dụng để trữ các dữ liệu của chương trình. Đối với CPU 214, 1KByte đầu tiên của vùng nhớ này thuộc kiểu đọc / ghi được. Vùng dữ liệu là một miền nhớ động. Nó có thể được truy cập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn (word), hoặc theo từng từ kép (Double word) và được dùng để lưu trữ liệu cho các thuật toán, các hàm truyền thông, lập bảng, các hàm dịch chuyển, xoay vòng thamh ghi, con trỏ địa chỉ Vùng dữ liệu được chia thành những vùng nhớ nhỏ với các công dụng khác nhau. Chúng được ký hiệu bằng chữ cái đầu tiếng Anh, đặc trưng cho công dụng riêng của chúng. V Variable memory I Input image resister O Ouput image resister M Internal memory bits SM Special memory bits Tất cả các miền này đều có thể truy cập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn, hoặc từng từ kép. Vùng dữ liệu của CPU 214 22
23. * Miền V (đọc/ghi): * Vùng đệm cổng vào I ( đọc/ghi): * Vùng đệm cổng ra Q ( đọc/ghi): * Vùng nhớ nội M (đọc/ghi): * Vùng nhớ đặc biệt ( đọc/ghi): 23
24. Địa chỉ truy nhập được với công thức: - Truy nhập theo bit: Tên miền (+) địa chỉ byte (+). (+) chỉ số bit. Ví dụ: V150.4 chỉ bit 4 của byte 150. - Truy nhập theo byte: Tên miền (+) B (+) địa chỉ của byte trong miền. Ví dụ: VB150 chỉ byte 150 của miền V. - Truy nhập theo từ: Tên miền (+) W (+) địa chỉ byte cao của từ trong miền Ví dụ: VW150 chỉ từ đơn gồm 2 byte 150 và 151 thuộc miền V trong đó byte 150 là byte cao trong từ. - Truy nhập theo từ kép: Tên miền (+) D (+) địa chỉ của byte cao của từ trong miền. Ví dụ: VD150 là từ kép 4 byte 150, 151, 152, 153 thuộc miền V trong đó byte 150 là byte cao và 153 là byte thấp trong từ kép. Tất cả các byte thuộc vùng dữ liệu đều có thể truy nhập được bằng con trỏ. Con trỏ được định nghĩa trong miền V hoặc các thanh ghi AC1, AC2, AC3. Mỗi con trỏ chỉ địa chỉ gồm 4 byte (từ kép). Quy ước dùng con trỏ để truy nhập như sau: - & địa chỉ byte (cao): Là toán hạng lấy địa chỉ của byte, từ hoặc từ kép. Ví dụ: AC1 = &VB150: Thanh ghi AC1 chứa địa chỉ byte 150 thuộc miền V VD100 = &VW150: Từ kép VD100 chứa địa chỉ byte cao (VB150) của từ đơn VW150 AC2 = &VD150: Thanh ghi AC2 chứa địa chỉ byte cao (VB150) của từ kép VD150. 24
25. - Con trỏ: là toán hạng lấy nội dung của byte, từ, từ kép mà con trỏ đang chỉ vào. Ví dụ: như với phép gán địa chỉ trên, thì: * AC1: Lấy nội dung của byte VB150. * VD100: Lấy nội dung của từ đơn VW100. * AC2: Lấy nội dung của từ kép VD150 - Vùng nhớ đối tượng Vùng đối tượng được sử dụng để giữ dữ liệu cho các đối tượng lập trình như các giá trị tức thời, giá trịnh đặt trước của bộ đếm hay Timer. Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm các thanh ghi của Timer, bộ đếm, các bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào / ra Analog và các thanh ghi Accumulator (AC). Kiểu dữ liệu đối tượng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu đối tượng chỉ được ghi theo mục đích cần sử dụng đối tượng đó. Vùng nhớ đối tượng được phân chia như sau: * Time (đọc/ghi): * Bộ đếm (đọc/ghi): * Bộ đệm cổng vào tương tự (đọc/ghi): * Bộ đệm cổng ra tương tự (đọc/ghi): 25
26. * Thanh ghi Accumulator (đọc/ghi): * Bộ đếm tốc độ cao (đọc/ghi): 2.3. TẬP LỆNH. 2.3.1. Các lệnh vào/ra. - OUTPUT: Sao chép nội dung của bit đầu tiên trong ngăn xếp vào bít được chỉ định trong lệnh. Nội dung của ngăn xếp không thay đổi. 26
27. 2.3.2. Các lệnh ghi / xoá giá trị cho tiếp điểm SET (S) RESET (R) Ví dụ mô tả các lệnh vào ra và S, R: Giản đồ tín hiệu thu được ở các lối ra tho chương trình trên như sau: 2.3.3. Các lệnh logic đại số boolena. Các lệnh làm việc với tiếp điểm theo đại số Boolean cho phép tạo sơ đồ điều khiển logic không có nhớ. Trong LAD lệnh này được biểu diễn thông qua cấu trúc mạch mặc nối tiếp hoặc song song các tiếp điểm thường đóng hay thường mở. Trong STL có thể sử dụng các lệnh A (And) và O (Or) cho các hàm hở hoặc các lệnh AN (And Not) và ON (Or Not) cho các hàm kín. Giá trị của ngăn xép thay đổi phụ thuộc vào từng lệnh. Các hàm logic boolena làm việc trực tiếp với tiếp điểm bao gồm: O (Or), A (And), AN (And Not), ON (Or Not) Ví dụ về việc thực hiện lệnh A (And), O (Or) và OLD theo LAD: 27
28. 2.3.4. Timer: TON, TOF, TONR Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển thường được gọ là khâu trễ. Các công việc điều khiển cần nhiều chức năng Timer khác nhau. Một Word (16bit) trong vùng dữ liệu được gán cho một trong các Timer. 2.3.4.1. TON: Delay On IN: BOOL: Cho phép timer. PT: Int: giá trị đặt cho timer(VW, IW, QW,MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC ) Txxx: số hiệu timer Trong S7- 200 có 256 timer, kí hiệu từ T0 – T255. Các số hiệu timer trong S7- 200 như sau: 28
29. 2.3.4.2. TOF : Delay Off. IN: BOOL: Cho phép timer. PT: Int: giá trị đặt cho timer(VW, IW, QW,MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC ) Txxx: số hiệu timer. 29
30. 2.3.4.3. TONR: IN: BOOL: Cho phép timer. PT: Int: giá trị đặt cho timer(VW, IW, QW,MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC ) Txxx: số hiệu timer. 30
31. Bài tập ứng dụng: Đèn 1: Q0.1 Đèn 2: Q0.2 Đèn 3: Q0.3 Start: I0.0, Stop: I0.1 Viết chương trình điều khiển 3 đèn theo trình tự: Start -> Đèn 1 sáng 1s -> đèn 2 sáng 1s -> đèn 3 sáng 1s -> đèn 1 và 3 sáng 2s -> đèn 2 sáng 2s -> Lặp lại. Stop -> dừng chương trình. 2.3.5. COUNTER Trong công nghiệp, bộ đếm rất cần cho các quá trình đếm khác nhau như: đếm số chai, đếm xe hơi, đếm số chi tiết, Một word 16 bit (counter word) được lữu trữ trong vùng bộ nhớ dữ liệu hệ thống của PLC dùng cho mỗi counter. Số đếm được chứa trong vùng nhớ dữ liệu hệ thống dưới dạng nhị phân và có giá trị trong khoảng 0 đến 999. Các phát biểu dùng để lập trình cho bộ đếm có các chức năng sau: 31
32. Đếm lên (CU = Counting Up): Tăng countêr lên 1. Chức năng này chỉ được thực hiện nếu có một tín hiệu dương (từ “0” chuyển sang “1”) xảy ra ở ngõ vào CU. Một khi số đếm đạt đến giới hạn trên là 999 thì nó không được tăng nữa. Đếm xuống (CD = Counting Down): Giảm counter đi 1. Chức năng này chỉ được thực hiện nếu có sự thay đổi tín hiệu dương (từ “0” sang “1”) ở ngõ vài CD. Một khi số đếm đạt đến giới hạn dưới 0 thì nó khôg còn giảm được nữa. Đặt counter (S = Setting the counter): Counter được đặt với giá trị được lập trình ở ngõ vào PV khi có cạnh lên (có sự thay đổi từ mức “0” lên mức “1”) ở ngõ vào S này. Chỉ có sự thay đổi mới từ “0” xang “1” ở ngõ vào S này mới đặt giá trị cho counter một lần nữa. Đặt số đếm cho Counter (PV = Presetting Value): Số đếm PV là một word 16 bit ở dạng BCD. Các toán hạng sau có thể được sử dụng ở PV là: Word IW, QW, MW, Hằng số: C 0, ,999 Xoá Counter (R = Resetting the counter): Counter được đặt về 0 (bị reset) nếu ở ngõ vào R có sự thay đổi tín hiệu từ mức “0” lên mức “1”. Nếu tín hiệu ở ngõ vào R là “0” thì không có gì ảnh hưởng đến bộ đếm. Quét số của số đếm: (CV, CV-BCD): Số đếm hiện hành có thể được nạp vào thanh ghi tích luỹ ACCU như một số nhị phân (CV = Counter Value) hay số thập phân (CV-BCD). Từ đó có thể chuyển các số đếm đến các vùng toán hạng khác. Quét nhị phân trạng thái tín hiệu của Counter (Q): ngõ ra Q của counter có thể được quét để lấy tín hiệu của nó. Nếu Q = “0” thì counter ở zero, nếu Q = “1” thì số đếm ở counter lớn hơn zero. 32
33. Biểu đồ chức năng. 2.3.5.1. Up counter. Cxxx: số hiệu counter (0 – 255) CU: kích đếm lên Bool R: reset Bool PV: giá trị đặt cho counter INT PV: VW, IW, QW, MW, SMW, Mô tả: Mỗi lần có một sườn cạnh lên ở chân CU, giá trị bộ đếm (1 word) được tăng lên 1. Khi giá trị hiện tại lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt PV (Preset value), ngõ ra sẽ được bật lên ON. Khi chân Reset được kích (sườn lên) giá trị hiện tại bộ đếm và ngõ ra được trả về 0. Bộ đếm ngưng đếm khi giá trị bộ đếm đạt giá trị tối đa là 32767. 33
34. Giản đồ xung: 2.3.5.2. Down counter. Cxxx: số hiệu counter (0 – 255) CD: kích đếm xuống Bool LD: load Bool PV: giá trị đặt cho counter INT PV: VW, IW, QW, MW, SMW, 34
35. Mô tả: Khi chân LD được kích (sườn lên) giá trị PV được nạp cho bộ đếm. Mỗi khi có một sườn cạnh lên ở chân CD, giá trị bộ đếm (1 word) được giảm xuống 1. Khi giá trị hiện tại của bộ đếm bằng 0, ngõ ra sẽ được bật lên ON và bộ đếm sẽ ngưng đếm. . Giản đồ xung: 35
36. 2.3.5.3. Up-Down Counter. Cxxx: số hiệu counter (0 – 255) CU: kích đếm lên Bool CD: kích đếm xuống Bool R: reset Bool PV: giá trị đặt cho counter INT PV: VW, IW, QW, MW, SMW, LW, AIW, AC, T, C, Constant Mô tả: Mỗi lần có một sườn cạnh lên ở chân CU, giá trị bộ đếm (1 word) được tăng lên 1. Mỗi lần có một sườn cạnh lên ở chân CD, giá trị bộ đếm được giảm xuống 1. Khi giá trị hiện tại lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt PV(Preset value), ngõ ra sẽ được bật lên ON. Khi chân R được kích (sườn lên) giá trị bộ đếm và ngõ Out được trả về 0. Giá trị cao nhất của bộ đếm là 32767 và thấp nhất là – 32767. Khi giá trị bộ đếm đạt ngưỡng 36
37. Giản đồ xung: 37
38. Bài tập ứng dụng: Một bầy gia súc 300 con, được phân ra 3 chuồng khác nhau, mỗi chuồng 100 con. Gia súc sẽ đi theo một đường chung sau đó sẽ phân ra mỗi chuồng 100 con. Nhấn Start -> mở cổng 1 cho gia súc vào (100 con) -> đóng cổng 1, mở cổng 2 (100 con) -> đóng cổng 2, mở cổng 3 (100 con) -> đóng cổng 3. Hãy giúp nông trại: - Thiết kế phần cứng cho hệ thống điều khiển. - Viết chương trình điều khiển (dùng PLC S7-300) 38
39. 2.3.6. Lệnh toán học cơ bản. Các câu lệnh: Cộng ADD_I Cộng số nguyên ADD_DI Cộng số nguyên kép 39
40. ADD_R Cộng số nguyên thực Trừ SUB_I Trừ số nguyên SUB_DI Trừ số nguyên kép SUB_R Trừ số thực Nhân MUL_I Nhân số nguyên MUL_DI Nhân số nguyên kép MUL_R Nhân số thực Chia DIV_I Chia số nguyên DIV_DI Chia số nguyên kép DIV_R Chia số thực 2.3.7. Lệnh xử lý dữ liệu. 3.1.7.1. Lệnh so sánh. Có thể dùng lệnh so sánh để so sánh các cặp giá trị số sau: I: So sánh những số nguyên (dựa trên cơ sở số 16 bit) D: So sánh những số nguyên (dựa trên cơ sở số 32 bit) R: So sánh những số thực (dựa trên cơ sở số thực 32 bit). Nếu kết quả so sánh là TRUE thì ngõ ra của phép toán là “1” ngược lại ngõ ra của phép toán là “0”. Sự so sánh ở ngõ ra và ngõ vào tương ứng với các loại sau: = = (I, D, R) IN1 bằng IN2 (I, D, R) IN1 không bằng IN2 > (I, D, R) IN1 lớn hơn IN2 = (I, D, R) IN1 lớn hơn hoặc bằng IN2 < = (I, D, R) IN1 nhỏ hơn hoặc bằng IN2. 40
41. 2.3.7.2. Lệnh nhận và truyền dữ liệu. 2.3.8. Một số lệnh mở rộng. 2.3.8.1. Lệnh đọc thời gian thực: Read_RTC. 2.3.8.2. Lệnh set thời gian: Set_RTC. Khi có tín hiệu EN thì thời gian thực sẽ được set lại thông qua T. Các định dạng Byte T hoàn toàn giống ở trên. 2.4. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH STEP7. 2.4.1. Cài đặt STEP7. Cấu hình phần cứng Để cài đặt STEP7 yêu cầu tối thiểu cấu hình như sau: - 80486 hay cao hơn, đề nghị Pentium - Đĩa cứng trống: Tối thiểu 300MB 41
42. - Ram: > 32MB, đề nghị 64MB - Giao tiếp: CP5611, MPI card hay tiếp hợp PC để lập trình với mạch nhớ - Mouse: Có - Hệ điều hành: Windows 95/98/NT Có nhiều phiên bản của bộ phần mềm gốc của STEP7 hiện có tại Việt Nam. Đang được sử dụng nhiều nhất là phiên bản 4.2 và 5.0. Trong khi phiên bản 4.2 khá phù hợp với những PC có cấu hình trung bình nhưng lại đòi hỏi phải tuyệt đối có bản quyền thì phiên bản 5.0, đòi hỏi cấu hình PC phải mạnh tốc độ cao, có thể chạy ở chế độ không cài bản quyền (ở mức hạn chế) Phần lớn các đĩa gốc của STEP7 đều có khả năng tự thực hiện chương trình cài đặt (autorun). Bởi vậy ta chỉ cần bỏ đĩa vào và thực hiện theo những chỉ dẫn. Ta cũng có thể chủ động thực hiện cài đặt bằng cách gọi chương trình setup.exe có trên đĩa. Công việc cài đặt STEP7 nói chung không khác gì nhiều so với việc cài đặt các phần mềm ứng dụng khác như Windows, Office Tuy nhiên, so với các phần mềm khác thì việc cài đặt STEP7 sẽ có vài điểm khác biệt cần được giải thích rõ thêm. - Khai báo mã hiệu sản phẩm: Mã hiệu sản phẩm luôn đi kèm theo phần mềm STEP7 và in ngay trên đĩa chứa bộ cài STEP7. Khi trên màn hình hiện ra cửa sổ yêu cầu cho biết mã hiệu sản phẩm, ta điền đầy đủ vào tất cả các mục trong ô cửa sổ đó thì mới có thể tiếp tục cài đặt phần mềm. - Đăng ký bản quyền: Bản quyền của STEP7 nằm trên một đĩa mềm riêng (thường có màu vàng hoặc đỏ). Ta có thể cài đặt bản quyền trong quá trình cài đặt hay sau khi cài đặt phần mềm xong thì chạy chương trình đăng ký AuthorsW.exe có trên đĩa CD cài đặt. - Khai báo thiết bị đốt EPROM: Chương trình STEP7 có khả năng đốt chương trình ứng dụng lên thẻ EPROM cho PLC. Nếu máy tính của ta có thiết bị đốt EPROM thì cần thông báo cho STEP7 biết khi trên màn hình xuất hiện cửa sổ (hình dưới): 42
43. Chọn giao diện PC/PLC: Chương trình được cài đặt trên PG/PC để hỗ trợ việc soạn thảo cấu hình phần cứng cũng như chương trình cho PLC. Ngoài ra, STEP7 còn có khả năng quan sát việc thực hiện chương trình của PLC. Muốn như vậy ta cần tạo bộ giao diện ghép nối giữa PC và PLC để truyền thông tin, dữ liệu. STEP7 có thể được ghép nối giữa PC và PLC qua nhiều bộ giao diện khác nhau và ta có thể chọn giao diện sẽ được sử dụng trong cửa sổ sau: 43
44. Sau khi chọn bộ giao diện ta phải cài đặt tham số làm việc cho nó thông qua cửa sổ màn hình dưới đây khi chọn mục “Set PG/PC Interface ”. Đặt tham số làm việc: Sau khi cài đặt xong STEP7, trên màn hình desktop sẽ xuất hiện biểu tượng của phần mềm STEP7. Đồng thời trong menu Start của Windows cũng có thư mục Simatic với tất cả các tên của những thành phần liên quan, từ các phần mềm trợ giúp đến các phần mềm cài đặt cấu hình, chế độ làm việc của STEP7 2.4.2. Trình tự các bƣớc thiết kế chƣơng trình điều khiển 44
45. 2.4.3. Khởi động chƣơng trình tạo project Chương trình quản lý SIMATIC là giao diện đồ hoạ với người dùng bằng chương trình soạn thảo trực tuyến/ngoại tuyến đối tượng S7 (đề án, tập tin người dùng, khối, các trạm phần cứng và công cụ). Với chương trình quản lý SIMATIC có thể: - Quản lý đề án và thư viện - Tác động công cụ của STEP7 - Truy cập trực tuyến PLC - Soạn thảo thẻ nhớ Các công cụ của STEP7 có ở trong SIMATIC Maneger. Để khởi độg có thể làm theo hai cách: - Bằng Task bar -> Start -> SIMATIC -> STEP7 -> SIMATIC Maneger - Nhấn kép vào biểu tượng SIMATIC Manager 45
46. - Thanh tiêu đề: Thanh tiêu đề gồm cửa sổ và các nút để điều khiển cửa sổ. - Thanh thực đơn: Gồm các thực đơn vho các cửa sổ đang mở. - Thanh công cụ Gồm các thao tác thường dùng nhất dưới dạng ký hiệu. Những ký hiệu này có thể tự giải thích. - Thanh trạng thái: Hiện ra trạng thái hiện tại và nhiều thông tin khác. - Thanh công tác Chứa các ứng dụng đang mở và cửa sổ dưới dạng các nút. Thanh công tác có thể đặt 2 bên màn hình bằng cách nhấn chuột phải. Thanh công cụ chƣơng trình quản lý SIMATIC bao gồm: - New (File Menu) Tạo mới 46
47. - Open (File Menu) Mở file - Display Accesible Nodes (PLC Menu) Hiển thị các nút - S7 Memory Card (File Menu) Thẻ nhớ S7 - Cut (Edit Menu) Cắt - Paste (Edit Menu) Dán - Copy (Edit Menu) Sao chép - Download (PLC Menu) Tải xuống - Online (View Menu) Trực tuyến - Offline (View Menu) Ngoại tuyến - Large Icons (View Menu) Biểu tượng lớn - Small Icons (View Menu) Biểu tưởng nhỏ - List (View Menu) Liệt kê - Details (View Menu) Chi tiết - Up on level (View Menu) Lên một cấp - Simulate Modules (Option Menu) Khối mô phỏng - Help Symbol Biểu tượng trợ giúp 2.4.4. Cấu trúc PROJECT STEP7. 2.4.5. Viết chƣơng trình điều khiển 2.4.5.1. Khai báo phần cứng. Ta phải xây dựng cấu hình phần cứng khi tạo một project. Dữ liệu về cấu hònh sẽ được truyền đến PLC sau đó. 47
48. 2.4.5.2. Cấu trúc cửa sổ lập trình. - Bảng khai báo phụ thuộc khối. Dùng để khai báo biến và tham số khối. - Phần soạn thảo chứa một chương trình, nó chia thành từng Network. Các thông số nhập được kiểm tra lỗi cú pháp. Nội dung cửa sổ “Program Element” tuỳ thuộc ngôn ngữ lập trình đã lựa chọn. Có thể nhấn đúp vào phần tử lập trình cần thiết trong danh sách để chèn chúng vào danh sách. Cũng có thể chèn các phần tử cần thiết bằng cách nhấn và nhả chuột. Các thanh công cụ thường sử dụng. * Các Menu công cụ thường dùng. - New (File Menu) Tạo mới - Open (File Menu) Mở file - Cut (Edit menu) Cắt - Paste (Edit Mennu) Dán - Copy (Edit Menu) Sao chép 48
49. - Download (PLC Menu) Tải xuống - Network (Insert) Chèn network mới - Program Elements (Insert) Mở cửa sổ các phần tử lập trình - CLear/Reset (PLC) Xoá chương trình hiện thời trong PLC - LAD, STL, FBD (View) Hiển thị dạng ngôn ngữ yêu cầu. Các phần tử lập trình thường dùng (cửa sổ Program Elements) * Các lệnh logic tiếp điểm: * Các loại counter. * Các lệnh toán học Số nguyên: Số thực: * Các loại times: 49
50. * Các lệnh chuyển đổi dữ liệu: * Các lệnh so sánh: 2.4.5.3. Đổ chương trình. Ta phải thiết lập sẵn sàng sự kết nối đến PLC (hình 5.19) để đổ chương trình. 50
51. 2.4.5.4. Giám sát hoạt động của chương trình. Để quan sát trạng thái hoạt động hiện thời của PLC ta dùng chức năng Kiểm tra và quan sát. Trong chế độ kiểm tra các phần tử trong LAD/FBD được hiển thị ở các màu khác nhau. Có thể định dạng các màu này trong menu Opton -> Customize. Để kích hoạt chức năng kiểm tra và quan sát ta Click vào biểu tượng mắt kính trên thanh công cụ hoặc vào menu Debug -> Monitor. Khi đó trong chương trình có các đặc điểm: - Trạng thái được thực hiện có màu xanh lá và liền nét. - Trạng thái không thực hiện có dạng đường đứt nét. * Chú ý: Ở chế độ kiểm tra, sự thay đổi trong chương trình là không thể thực hiện được 51
52. PHỤ LỤC PLC Simentic S7-200 có các thông số kỹ thuật sau: Đặc trưng cơ bản của các khối vi xử lý CPU212 và CPU214 được giới thiệu trong bảng: 52
53. Ch•ong III . ThiÕt kÕ ch•¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn hÖ thèng 3.1 c¸c yªu cÇu c«ng nghÖcña hÖ thèng hÖ thèng ph¶i lµm viÖc tin cËy,chÝnh x¸c ®èi víi hÖ thèng b¸o ch¸y khi hÖ thèng ph¸t hiÖn ra ch¸y hÖ thèng sÏ tù ®éng khëi ®éng chu«ng b¸o ®éng khëi ®éng b¬m ¸p løc vµ tù ®éng c¸t nguån ®Þa l•íi cÊp vµo kho khi cã sù cè sÈy ra ch¸y th× hÖ thèng b¸o ngËp ngõng ho¹t ®éng cho ®Õn khi ch•¬ng ch×nh ®•îc ra re xÐt hoÆc kh«ng cßn tÝn hiÖu b¸o ch¸y víi hÖ thèng b·o ngËp, khi s¶y ra ngËp ë trong kho vµ møc n•íc ngËp ®Õn mét vÞ trÝ nµo ®ã th× hÖ thèn sÏ tù ®éng ®•a ra tiÝn hiÖu b¸o ®éng vµ khëi ®éng b¬m hót n•íc s©n kho khi n•íc trong s©n ®•îc hót ra hÕt th× b¬n sÏ tù t¾t ®èi víi hÖ thèng b·o m•a. khi s¶y ra m•a ë khu vùc ph¬i s¶n phÈm hÖ thèng sÏ tù ®éng khëi ®éng c¬ kÐo m¸i kho ra ®Ó che s¶n phÈm ph¬i l¹i.khi t¹nh m•a vµ trêi n¾ng trë l¹i th× hÖ thèng sÏ khëi ®éng thu m¸i vµo ®Î ph¬i s¶n phÈm 3.2 C¸c ®Çu vµo ra cña PLC KÝ hiÖu §Þa chØ D÷ liÖu Chó gi¶i L1 I0.0 Bool B¸o lçi hÖ thèng b¬m cøu ho¶ L2 I0.1 Bool B¸o lçi hÖ thèng kÐo m¸i che S1 I0.2 Bool C¶m biÕn b¸o ch¸y S2 I0.3 Bool C¶m biÕn b¸o ngËp S3 I0.4 Bool C¶m biÕn b¸o mua S4 I0.5 Bool C¶m biÕn th«ng l•îng ¸nh s¸ng R I0.6 Bool Nót Ên reset hÖ thèng K1 Q0.0 Bool C«ng t¾c t¬ nguån ®iÖn l•íi K2 Q0.1 Bool C«ng t¾c t¬ b¬m ¸p lùc køu ho¶ K3 Q0.2 Bool C«ng t¾c t¬ b¬m hót n•íc ngËp K4 Q0.3 Bool §éng c¬ têi m¸I che s¶n phÈm K5 Q0.4 Bool §éng c¬ têi m¸i vµo ph¬i s¶n phÈm L Q0.5 Bool §Ìn b¸o sù cè 53
54. 3.3 Qua tr×nh ho¹t ®éng cña hÖ thèng Gi¶ sö hÖ thèng dang ho¹t ®éng sÈy ra ch¸y ë mét vÞ trÝ bÊt k× trong kho khi ®ã c¶m biÕn nhiÖn hoÆc c¶m biÕn khãi sÏ ph¸t hiÖn ra ®¸m ch¸y vµ b¸o tÝn hiÖu vÒ cho PLC. Khi ®ã S1 ë møc cao, PLC sÏ ®•a ra tÝn hiÖu toµn kho vµ t¾t nguån ®iÖn l•íi cña kho ®Ó ®¶m b¶o an toµn cho c«ng t¸c ch÷a ch¸y vµ khëi ®éng b¬m ¸p lùc cøu ho¶ ®Ó ch÷a ch¸y khi d¸m ch¸y ®· dËp t¾t hoµn toµn th× ta ph¶i t¾t hÖ thèng ®Ó b¶o d•ìng, söa ch÷a, thay thÕ l¹i thiÕt bÞ cña hÖ thèng (NÕu sÈy ra háng) Söa ch÷a l¹i m¹ng ®iÖn l•íi cña kho (NÕu cÇn ). Sau ®ã ta míi ®•îc bËt hÖ thèng ho¹t ®éng trë l¹i Tr•êng hîp nÕu ®ang ph¬i s¶n phÈm mµ s¶y ra m•a th× c¶m biÕn b¸o m•a sÏ ph¸t tÝn hiÖu PLC,PLC khi ®ã sÏ ®iÒu khiÓn cho ®éng c¬ kÐo m¸i che ®e che s¶n phÈm l¹i. Sau khi trêi t¹nh m•a vµ n¾ng trë l¹i, khi ®ã c¶m biÕn b¸o m•a sÏ ngõng ph¸t tÝn hiÖu vÒ PLL vµ PLC sÏ ®iÒu khiÓn ®éng c¬ thu m¸i che l¹i ®Î tiÕp tôc c«ng ®o¹n ph¬i s¶n phÈm NÕu sÈy ra tr•êng hîp trêi t¹nh m•a nh•ng kh«ng n¾ng l¹i n÷a (tèi ,®ªm) khi ®ã c¶m biÕn ¸nh s¸ng sÏ b¸o cho PLC biÕt ®Ó kh«ng kÐo m¸i vµo n÷a cho ®Õn khi nµo trêi n¾ng trë l¹i míi thùc hiÖn kÐo m¸i vµo . Gi¶ sö trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña ®éng c¬ kÐo m¸i ra hoÆc cho m¸i vµo , m¸i che bÞ kÑt dÉn ®Õn lµm qu¸ t¶i ®éng c¬ kÐo lµm cho r¬ le nhiÖt b¶o vÖ ®éng c¬ t¸c ®éng t¾t ®éng c¬ vµ khi ®ã m¸i che sÏ kh«ng ®i hÕt hµnh tr×nh . Khi ®ã PLC sÏ lÊy tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tiÐp ®iÓm th•êng më cña r¬ le nhiÖt lµm tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®Ó ®•a ra tÝn hiÖu b¸o lçi hÖ thèng m¸i che. §èi víi b¬m ¸p lùc cña hÖ thèng cøu hoÈ. Khi sÈy ra ho¶ ho¹n PLC ®· ®•a tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn b¬m ¸p lùc nh•ng v× lý do nµo ®ã mµ sau mét khoµng thêi gian bËt b¬m mµ ¸p lùc n•íc trong ®•êng èng kh«ng cã ,hoÆc nhá d•¬i møc cho phÐp, luc ®ã PLC sÏ lÊy tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn b¸o lçi hÖ thèng b¬m. NÕu sÈy ra ng©p ë trong kho th× c¶m biÕn b¸o ng©p sÏ b¸o cho PLC vµ PLC sÏ d•a ra lÖnh ®iÒu khiÓn khëi ®éng b¬m hót n•íc chèng ngËp cho ®Õn khi møc n•¬c h¹ suèng ®ªn d•íi møc nguy hiÓm thi dõng b¬m 54
55. 3.4 S¬ ®å kÕt nèi thiÕt bÞ 3.4.1 S¬ ®å kÕt nèi thiÕt bÞ c¶m biÕn S¬ ®å kÕt nèi thiÕt bÞ b¸o ch¸y V× tÝn hiÖu ®Çu ra cña thiÕt bÞ lµ tÝn hiÖu d¹ng ®èng c¾t (ON,OFF) khi cã ch¸y th× thiÕt bÞ sÏ ®ãng kÝn m¹ch nÕu cã thÓ kÕt nèi c¸c thiÕt bÞ song song víi nhau trªn mäi ®•êng truyÒn tÝn hiÖu §Çu input, nèi víi nguån tÝn hiÖu, ®Çu ouput nèi víi ®Çu vµo cña PLC ®Ó ®¶m b¶o an toµn phßng ch¸y c¸c ®Çu b¸o ®•îc l¾p xen kÏ nhau gi÷a ®Çu b¸o nhiÖt vµ ®Çu b¸o khãi hoÆc ®Çu b¸o löa , c¸c ®Çu b¸o nhiÖt sö dông trong hÖ thèng kh«ng cÇn nguån nu«i cßn ®Çu b¸o khãi vµ ®Çu b¸o nöa th× cÇn cã nguån nu«i chiÒu cao l¾p ®Æt c¸c ®Çu b¸o lµ tõ (3 m -4m) kho¶ng c¸ch tèi thiÓu gi÷a 2®Çu b¸o 3m S¬ ®å kÕt nèi thiÕt bÞ b¸o ngËp V× thiÕt bÞ b¸o ngËp ®•îc ®Æt ë vÞ trÝ thÊp nhÊt sµn kho nªn ta chØ cÇn dïng tõ 1 ®Õn 2®Çu b¸o ngËp 12v 0v s1 s2 1 in 3 out S¬ ®å kÕt nèi thiÕt bÞ b¸o m•a . ®Ó ®¶m b¶oan toµn tÝn hiÖu thiÕt bÞ b¸o m•a còng cÇn ®Õn 2 ®Çu b¸o mçi lo¹i , 55
56. ®Çu b¸o ¸nh n¾ng. ®Çu b¸o m•a . §Çu vµo b¸o lçi ta chØ cÇn lÊy tiÕp ®iÓm th•êng më cöa r¬ le nhiÖt 6 cña b¬m t¨ng ¸p vµ ®éng c¬ kÐo m¸i 7 3.42 S¬ ®å kÕt nèi PLC ®Çu vµo ra cña PLC k1 I0.0 q0.0 6 I0.1 7 q0.1 k2 I0.2 2 q0.2 k3 Plc I0.3 3 s7-200 q0.3 k4 I0.4 5 q0.4 k5 I0.5 4 I0.6 q0.5 Reset L1+ l1 +24v L+ +24v l 0v 56
57. 3.43 S¬ ®å ®éng lùc cña hÖ thèng V× chiªu dµi ®•êng èng lµ nhá , «ng dÉn ®•îc ®¨t theo ph•¬ng n»m ngang trªn mÆt ®Êt nÕu c«ng suÊt cña c¸c ®éng c¬ sö dông trong hÖ thèng nhá ta cã thÓ khëi ®éng ®éng c¬ b»ng ph•¬ng ph¸p ®æi nèi sao/tam giac vµ b¶o vÖ b»ng apto m¸t vµ r¬le nhiÖt, nguån ®iÖn sö dông cho ®éng c¬ lµ 3 pha (nguån cÊp I) ®Ó ®¶m b¶o an toµn phßng ch¸y ,ch÷a ch¸y , ®èi víi ®éng c¬ b¬m cø ho¶ ta ph¶i sö dông 2 ®éng c¬ M1 vµ M2 ho¹t ®éng song song A B C A B C A1 A2 K2 K2 Rt1 Rt2 M M 1 K 1 2 K 2 KY1 KY2 S¬ ®å m¹ch ®éng lùc ®«ng c¬ hót n•íc chèng ngËp M3 vµ ®éng c¬ kÐo m¸i M4 57
58. A B C A B C A2 A3 K4 K5 K3 Rt3 Rt4 M3 K 3 M4 K 4 KY3 KY4 3.4.4 Ch•¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn hÖ thèng 58
59. KẾT LUẬN Sau thời gian làm đồ án, dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TH.S. Nguyễn Đức Minh và sự nỗ lực của bản thân tác giả đến nay tác giả đã hoàn thành đồ án của mình Để hoàn thành đồ án của mình tác giả đã nghiên cứu, tìm hiểu những vấn đề về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, kĩ thuật lập trình PLC, và các vấn đề khác lien quan đến đề tài. Tuy nhiên thời gian và trình độ chuyên môn có hạn nên vẫn còn nhiều thiếu sót. Em rÊt mong ®•îc s• gop ý cña c¸c thÇy, c« .em xin ch©n thµnh c¸m ¬n! 61
60. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình PLC Hà Văn Trí_NXB Khoa học và kĩ thuật. [2] Trang bị điện-Điện tử máy công nghiệp dùng chung Vũ Quang Hồi - Nguyễn Văn Chất - Nguyễn Thị Lan Anh (1996)_ Nhà xuất bản giáo dục. [3] Tiªu chuÈn an toµn phßng ch¸y ch÷a chay – Nhµ xuÊt ban t• ph¸p 62