Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 37 - Khoa Cơ - Điện không cần thêm mạch điện khác. Sự phân định số lợng thiết bị nhập/xuất đợc đa ra ngoài trớc việc nối dây theo sơ đồ Ladder bởi vì số lệnh là giá trị chính xác của những tiếp điểm trong sơ đồ Ladder. 3. Viết chơng trình điều khiển Hầu hết các PLC hiện nay vẫn sử dụng ngôn ngữ lập trình quen thuộc đã xuất hiện từ thời kỳ đầu là Ladder (LAD) - ngôn ngữ dạng biểu đồ thang, ngôn ngữ dạng liệt kê lệnh Statement List (STL). Nếu chơng trình đợc viết theo kiểu LAD, thiết bị lập trình sẽ tự tạo ra một chơng trình kiểu STL tơng ứng. 4. Nạp chơng trình vào bộ nhớ Các chơng trình đợc đa vào bộ nhớ của PLC bằng thiết bị lập trình. Các thiết bị lập trình có thể là loại cầm tay, bộ giao tiếp để bàn, hoặc máy tính. Sau khi hoàn chỉnh phần lập trình, nạp chơng trình xuống PLC (down - load), đọc chơng trình từ PLC (upload) theo dõi chơng trình để gỡ rỗi (Monitoring, Debug), theo dõi và thay đổi tham số trực tuyến. 5. Chạy thử chơng trình Để đảm bảo cấu trúc chơng trình và các tham số đã cài đặt là chính xác trớc khi đa vào điều khiển. chúng ta cần thực hiện việc kiểm tra và phát hiện lỗi thông qua bộ mô phỏng hoặc ghép nối trực tiếp với đối tợng cần điều khiển và hoàn thiện chơng trình theo hoạt động của nó. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 38 - Khoa Cơ - Điện 3.1.8. Ngôn ngữ lập trình của Simatic S7 - 200 [6] S7-200 là ngôn ngữ lập trình thông dụng, thông qua nó mà ngời sử Nối tất cả thiết bị vào / ra với PLC Kiểm tra tất cả các dây nối Chạy thử chơng trình Sửa lại phần mềm Chơng trình đún g Lu chơng trình vào EPROM Sắp xếp có hệ thống tất cả các bản vẽ Kết thúc Tìm hiểu các yêu cầu của hệ thống điều khiển Dựng một lu đồ chung của hệ thống điều khiển Liên kết các đầu vào / ra tơng ứng vỡc các đầu I/O của PLC Phiên dịch lu đồ sang giản đồ thang Lập trình giản đồ thang vào PLC Thay đổi chơng trình Mô phỏng chơng trình và kiểm tra phần mềm Chơng trình đún g Hình 3.2: Sơ đồ thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 39 - Khoa Cơ - Điện dụng thông tin đợc với bộ điều khiển PLC bên ngoài. S7 - 200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình. ắ Cách lập trình cho S7 - 200 nói riêng và cho bộ PLC của Siemens nói chung dựa trên hai phơng pháp cơ bản . ắ Phơng pháp hình thang: (ladder logic viết tắt là LAD) đây là phơng pháp đồ hoạ thích hợp đối với những ngời quen thiết kế mạch điều khiển logic, những kỹ s ngành điện. ắ Phơng pháp liệt kê lệnh: STL (Statement list) đây là dạng ngôn ngữ lập trình thông thờng của máy tính. Bao gồm các câu lệnh đợc ghép lại theo một thuật toán nhất định để tạo một chơng trình. Phơng pháp này phù hợp với các kỹ s lập trình. Một chơng trình đợc viết theo phơng pháp LAD có thể đợc chuyển sang dạng STL tuy nhiên không phải chơng trình nào viết theo dạng STL cũng có thể đợc chuyển sang dạng LAD. Trong quá trình lập trình điều khiển chúng tôi viết theo phơng pháp LAD do vậy khi chuyển sang STL thì bộ lệnh của STL có chức năng tơng ứng nh các tiếp điểm, các cuộn dây và các hộp dây dùng trong LAD. Để làm quen và hiểu biết các thành phần cơ bản trong LAD và STL ta cần nắm vững các định nghĩa cơ bản sau: ắ Định nghĩa về LAD: LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ hoạ. Những thành phần dùng trong LAD tơng ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơle. Trong chơng trình LAD các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic. ắ Lập trình thang PLC thông dụng dựa trên sơ đồ thang. Việc viết chơng trình tơng đơng với vẽ mạch chuyển mạch. sơ đồ thang gồm hai đ ờng dọc biểu diễn đờng công suất. Các mạch đợc nối kết qua đờng ngang (các nấc thang), giữa hai đờng dọc này. Để vẽ sơ đồ thang, cần tuân thủ các quy ớc sau Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 40 - Khoa Cơ - Điện ắ Các đờng dọc trên sơ đồ biểu diễn đờng công suất, các mạch đợc nối kết giữa các đờng này. ắ Mỗi nấc thang xác định một hoạt động trong quá trình điều khiển. ắ Sơ đồ thang đợc đọc từ trái sang phải và từ trên xuống Nấc ở đỉnh thang đợc đọc từ trái sang phải. Tiếp theo, nấc thứ hai tính từ trên xuống đợc đọc từ trái sang phải Khi ở chế độ hoạt động, PLC sẽ đi từ đầu đến cuối chơng trình thang, nấc cuối của chơng trình thang đợc ghi chú rõ ràng, sau đó đợc lập lại từ đầu. Quá trình lần lợt đi qua tất cả các nấc của chơng trình đợc gọi là chu trình. ắ Mỗi nấc bắt đầu với một hoặc nhiều ngõ vào và kết thúc với ít nhất một ngõ ra. Thuật ngữ ngõ vào đợc dùng cho hoạt động điều khiển, chẳng hạn đóng các tiếp điểm công tắc, đợc dùng làm ngõ vào PLC. Thuật ngữ ngõ ra đợc dùng cho thiết bị đợc nối kết với ngõ ra của PLC, ví dụ, động cơ. ắ Các thiết bị điện đợc trình bày ở điều kiện chuẩn của chúng. Vì vậy, công tắc thờng mở đợc trình bầy trên sơ đồ thang ở trạng thái mở. Công tắc thờng đóng đợc trình bầy ở trạng thái đóng. ắ Thiết bị bất kì có thể xuất hiện trên nhiều nấc thang. Ví dụ, có thể có END Nấc 1 Nấc 2 Nấc 3 Nấc cuối Nấc 4 Hình 3.3: Sơ đồ quét hình thang Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 41 - Khoa Cơ - Điện rơle đóng mạch một hoặc nhiều thiết bị. Các mẫu tự và/hoặc các số giống nhau đợc sử dụng để ghi nhãn cho thiết bị trong từng trờng hợp. ắ Các ngõ vào và ra đợc nhận biết theo địa chỉ của chúng. Kí hiệu tuỳ theo nhà sản xuất PLC. Đó là địa chỉ ngõ vào hoặc ngõ ra trong bộ nhớ của PLC Tiếp điểm: là biểu tợng (symbol) mô tả các tiếp điểm của rơle. Các tiếp điểm đó có thể là thờng mở hoặc thờng đóng ắ Cuộn dây (Coil): Là biểu tợng mô tả rơle đợc mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho rơle. ắ Hộp (Box): Là biểu tợng mô tả các hàm khác nhau nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp. Những dạng hàm thờng biểu diễn bằng hộp là các bộ thời gian (Timer), bộ đếm (Counter) và các hàm toán học. Cuộn dây và các hộp phải mắc theo đúng chiều dòng điện. Chiều dòng điện trong mạng LAD đi từ đờng nguồn bên trái sang đờng nguồn bên phải. Đờng nguồn bên trái là dây nóng đờng nguồn bên phải là đây trung hoà hay là đờng trở về của nguồn cung cấp (Khi sử dụng chơng trình tiện dùng Step7 Micro/Dos hoặc Step7 Micro/Win thì đờng nguồn bên phải không đợc thực hiện). Dòng điện chạy từ trái qua các tiếp điểm đóng đến các cuộn dây hoặc các hộp trở về nguồn bên phải. ắ Định nghĩa về STL: Phơng háp liệt kê lệnh là phơng pháp thể hiện chơng trình dới dạng tập hợp các câu lệnh. Mỗi câu lệnh trong chơng trình kể cả các lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC. Phơng pháp STL dùng các từ viết rắt gợi nhớ để lập công thức cho việc điều khiển, tơng tự với ngôn ngữ Assembler ở máy tính. 3.1.9. Phơng pháp lập trình trên phần mềm Step7- Micro/Win32 Phần mềm Step 7 - Micro/Win 32, ngời dùng tạo ra các ch ơng trình và cấu hình dới dạng mà họ thích: biểu đồ thang (Ladder diagram), danh sách lệnh (Statement list), biểu đồ các khối chức năng (Function block diagram). Một hoặc hai dự án có thể soạn thảo song song cùng một lúc. Việc Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 42 - Khoa Cơ - Điện lập trình đợc đơn giản hoá một cách đáng kể nhờ chức năng kéo và thả (drag and drop), cắt, dán nhờ sử dụng bàn phím hoặc con chuột. Một số chức năng mới cho phép việc tìm và thay thế tự động, xem trớc bản in (print preview), bảng thông tin về các biểu tợng có các địa chỉ, biểu tợng cũng nh các địa chỉ đợc hiển thị cho mỗi phần tử trong quá trình làm việc và giám sát tình trạng làm việc. 1. Định cấu hình lập trình Đây là bớc quan trọng đầu tiên cần thực hiện gồm có các bớc sau: ắ Lựa chọn trên thanh thực đơn Tools Options nh trên hình ? ắ Hộp thoại Options xuất hiện cho phép ta lựa chọn phơng thức lập trình thích hợp nh: Lựa chọn cửa sổ soạn thảo chơng trình, ngôn ngữ viết chơng trình ắ Để kết thúc ta nhấn nút ENTER hoặc kích vào nút OK để xác nhận những sự lựa chọn đó. Hình 3.4: Lựa chọn cấu hình lập trình Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 43 - Khoa Cơ - Điện 2. Tạo và lu trữ một Project ắ Các thành phần của một Project Một Project bao gồm những thành phần sau: - Program Block : Bao gồm các mã hóa có thể thực hiện đợc và các lời chú thích. Mã hóa có thể thực hiện đợc bao gồm chơng trình chính hay các ngắt và chơng trình con. Mã hóa đợc tải đến PLC còn các chú thích chơng trình thì không. - Data Block: Khối dữ liệu bao gồm các dữ liệu (những giá trị bộ nhớ ban đầu, những hằng số) và các lời chú thích. Dữ liệu đợc tải đến PLC , các lời chú thích thì không. - System Block: Chứa các thông tin về cấu hình nh là các thông số truyền thông, các dải dữ liệu lu giữ, các bộ lọc đầu vào số và tơng tự và thông tin mật khẩu. Các thông tin này đợc tải đến PLC. - Symbol Table: Cho phép chơng trình sử dụng những địa chỉ tợng trng. Những địa chỉ này đôi khi tiện ích hơn cho ngời lập trình và làm cho chơng trình dễ theo dõi hơn . Chơng trình biên dịch tải tới PLC sẽ chuyển các địa chỉ tợng trng thành địa chỉ thực. Thông tin trong Symbol Table sẽ không đợc tải tới PLC. - Status Chart : Cho phép theo dõi cách thức xử lý dữ liệu ảnh hởng tới việc thực hiện chơng trình . Status Chart không đợc tải đến PLC ,chúng đơn giản là cách thức quản lý hoạt động của PLC. - Cross Reference: Cửa sổ Cross Reference cho phép kiểm tra những bảng chứa xác toán hạng sử dụng trong chơng trình và cũng là vùng nhớ đã đợc gán (Bit Usage and Bye Usage). Trong khi chơng trình soạn thảo ở chế độ RUN, ta có thể kiểm tra những số (EU, ED) đang đợc sử dụng trong chơng trình. Thông tin trong Cross Reference và Usage không đ ợc tải đến PLC. ắ Cách tạo ra một Project Để tạo một Project mới ta chỉ cần kích hoạt vào biểu tợng Step7 - Micro/ Win32 thì một Project mới sẽ đợc tạo ra. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 44 - Khoa Cơ - Điện Ta có thể tạo một Project mới sử dụng thanh thực đơn bằng cách lựa chọn File New hoặc ấn tổ hợp phím Ctr+N. Để mở một Project có sẵn bằng cách lựa chọn File Open hoặc ấn tổ hợp phím Ctr+O và lựa chọn tên Project muốn mở. ắ Lu trữ một Project Để lu trữ một Project mới tạo ra, ta lựa chọn lệnh trên thanh thực đơn Project Save All hoặc kích vào biểu trợng trên thanh công cụ hoặc nhấn tổ hợp phím Ctrl+S. 3. Soạn thảo chơng trình Step7 - Micro/Win32 cho phép tạo một chơng trình mà có thể sử dụng một trong 2 cửa sổ là: LAD hoặc STL. ắ Soạn thảo chơng trình trong LAD. Cửa sổ để soạn thảo chơng trình LAD có dạng nh sau: Để soạn thảo chơng trình, ta tiến hành theo những bớc sau: Hình 3.5: Cửa sổ soạn thảo chơng trình trong LAD logic Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 45 - Khoa Cơ - Điện - Nhập tiêu đề cho vùng soạn thảo bằng cách kích đúp vào dòng chữ xanh các Network. - Để soạn thảo các phần tử thang, ta kích vào biểu tợng tơng ứng trên thanh chỉ dẫn hoặc lựa chọn trên dang sách chỉ dẫn. - Nhập vào địa chỉ hoặc tham số trong mỗi vùng chữ và ấn ENTER. - Nhập tên, địa chỉ và giải thích cho từng địa chỉ bằng cách vào Viewsymbol Table. ắ Soạn thảo chơng trình trong STL. Thông thờng quá trình soạn thảo đợc viết bằng chơng trình LAD, sau đó chuyển sang dạng STL, cửa sổ giao diện của STL đợc minh họa nh sau: Các bớc để soạn thảo một chơng trình trong STL - Trớc hết chia các đoạn chơng trình này thành từng mảng, và mỗi mảng phải có từ khóa NETWORK. - Trớc mỗi lời chú thích phải có một đờng song đôi (//). Khi thêm mỗi dòng chú thích cũng phải bắt đầu bởi đờng song đôi. - Các lệnh, toán hạng địa chỉ của lệnh và lời chú thích phải đợc ngăn cách bởi một khoảng trống hoặc một Tab. Hình 3.6: Cửa sổ soạn thảo chơng trình trong STL . Chơng trình đún g Hình 3.2: Sơ đồ thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 39 - Khoa Cơ - Điện dụng thông tin đợc với bộ điều khiển. thành phần dùng trong LAD tơng ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơle. Trong chơng trình LAD các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic. ắ Lập trình thang PLC thông dụng dựa. ngõ ra đợc dùng cho thiết bị đợc nối kết với ngõ ra của PLC, ví dụ, động cơ. ắ Các thiết bị điện đợc trình bày ở điều kiện chuẩn của chúng. Vì vậy, công tắc thờng mở đợc trình bầy trên sơ đồ