ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT Bộ Giáo Dục Đào Tạo Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật - oOo - Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghóa Việt Nam Độc lập - Tự - Hạnh phúc - oOo  KHOA ĐIỆN BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên : LÊ THÀNH TÂM MSSV : 96102334 Lớp : 96 ĐKC Niên Khóa : 1996 - 2001 Tên đề tài : LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG Cơ sở ban đầu : Tài liệu tập lệnh phương pháp lập trình PLC SIMATIC S7-200 Nội dung phần thuyết minh:  Giới thiệu số lệnh SIMATIC S7-200  Xây dựng chương trình điều khiển  Lập trình điều khiển máy bán nước tự động S7-200 CPU 214 Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT Ngày giao đề tài: 08/01/2001 Ngày hoàn thành: 28/02/2001 Tp.Hồ Chí Minh, Ngày…… tháng … năm 2001 Thông qua môn Giáo viên hướng dẫn NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT SVTH: LÊ THÀNH TÂM Chủ nhiệm môn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT LỜI NÓI ĐẦU  Nền công nghiệp giới đà phát triển ngày cao, vấn đề tự động điều khiển đặt lên hàng đầu trình nghiên cứu ứng dụng công nghệ vào sản xuất Nó đòi hỏi khả xử lý, mức độ hoàn hảo, xác hệ thống sản xuất ngày cao hơn,để đáp ứng nhu cầu số lượng, chất lượng, thẩm mỹ ngày cao xã hội Sự xuất máy tính vào năm đầu thập niên 60, hỗ trợ người làm việc tốt nhiều lónh vực từ kinh tế, y tế, giáo dục, quốc phòng đến nhiều lónh vực khác hàng không, vũ trụ Với đòi hỏi người, nhà nghiên cứu không dừng lại đó, nhiều thiết bò, phần mềm đời chuyên phục vụ cho ngành công nghiệp, tính ưu biệt nâng cao Một thiết bò phải kể đến PLC Với khả ứng dụng nhiều ưu điểm bậc, PLC ngày thâm nhập sâu rộng sản xuất Nhận thức tầm quan trọng đó, nên cần nghiên cứu, tìm hiểu PLC, nhằm góp phần vào công nghiệp hóa, đại hóa đất nước Xuất phát từ thực tế nhiều điều kiện khách quan khác, nên “ LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG “ chọn làm đề tài đồ án tốt nghiệp Quá trình thực điều kiện tốt để học hỏi kinh nghiệm xây dựng mô hình sản xuất phương pháp lập trình điều khiển PLC Do hạn chế thời gian, kinh nghiệm thực tế, vừa tìm hiểu, vừa học hỏi trình thực hiện, nên tránh khỏi thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến quý báo thấy cô, anh chò bạn để đề tài hoàn thiện Tp.Hồ Chí Minh, ngày 24 / 02 / 2001 Sinh viên thực LÊ THÀNH TÂM SVTH: LÊ THÀNH TÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT MỤC LỤC Chương I: DẪN NHẬP I Đặt vấn đề II Giới hạn đề tài III Mục đích nghiên cứu Chương II: GIỚI THIỆU PLC SIMATIC S - 200 I Tổng quát PLC II Giới thiệu PLC Simatic S – 200 III Ngôn ngữ lập trình S – 200 12 Chương III: MÔ HÌNH MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG I.Giới thiệu mô hình II Yêu cầu công nghệ III Cấu trúc mô hình Trang 1 54 Chương IV: LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG I Lưu đồ II Quy đònh ngõ vào III Chương trình viết dạng LAD IV Chương trình viết dạng STL Tài liệu tham khảo Phụ lục SVTH: LÊ THÀNH TÂM 54 54 58 62 63 89 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT CHƯƠNG I DẪN NHẬP I Đặt vấn đề Tự động ngày đóng vai trò quan trọng đời sống công nghiệp Ngày ngành tự động phát triển tới trình độ cao nhờ tiến lý thuyết điều khiển tự động, ngành khác điện tử, tin học, … Nhiều hệ thống điều khiển đời, phát triển mạnh có khả phục vụ rộng điều khiển PLC Sở dó thế, PLC có nhiều ưu điểm bậc so điều khiển khác :  Đơn giản, dể dàng thay đổi, lập trình  Tin cậy môi trường công nghiệp  Cạnh tranh giá thành với diều khiển khác Cuối thập niên 60 xuất khái niệm PLC phát triển nhanh Năm 1974 PLC sử dụng nhiều xử lý : mạch đònh thời, đếm, dung lượng nhớ đến 12KB có 1024 điểm nhập xuất Năm 1976 giới thiệu hệ thống đưa tín hiệu vào từ xa Năm 1977 PLC dùng đến vi xử lý Năm1980 phát triển khối nhập xuất thông minh nâng cao điều khiển thuận lợi qua viễn thông, nâng cao việc phát triển phần mềm, dùng máy tính cá nhân lập trình Đến năm 1985 thành lập mạng PLC Riêng nước ta tới hành rào thuế quan khu vực loại bỏ, kinh tế mở cửa hợp tác với nước Trước tình hình đó, công nghiệp gặp không khó khăn nhiều dây chuyền có công nghệ lạc hậu Để có chổ đứng mạnh thương trường, nhà nước đặc biệt trọng đến ứng dụng phát triển tự động sản xuất, nhằm nâng cao suất, chất lượng sản phẩm hạ giá thành Một phương án tốt sử dụng rộng thay hệ thống điếu khiển PLC Để phát triển mạnh nữa, nhiệm vụ đặt hàng đầu đào tạo chuyên gia tự động điều khiển nói chung PLC nói riêng Là kỹ sư điện công nghiệp, công việc gắn liền với điều khiển, vận hành hệ thống sản xuất Như vậy, hiểu biết PLC tạo nhiều thuận lợi để làm việc tốt Khi ngồi ghế nhà trường, việc tìm hiểu, nghiên cứu để nắm vững phương pháp lập trình PLC có ý nghóa điều kiện tốt học hỏi, tích lũy kinh nghiệm II Giới hạn đề tài Do hạn chế thời gian, tài liệu tham khảo nhiều điều kiện khách quan khác nhau, nên đề tài nghiên cứu nội dung sau :  Thiết lập lưu đồ điều khiển  Lập trình điều khiển PLC SIMATIC S7-200 CPU 214  Xây dựng mô hình điều khiển  Kết nối PLC với mô hình Nhưng nội dung trọng tâm phần lập trình III Mục đích nghiên cứu Qua thời gian dài nghiên cứu lý thuyết PLC tập lệnh SIMATIC S7-200, thân nhận thấy cần học hỏi nhiều phương pháp lệnh trình, kinh nghiệm khắc phục cố chạy chương trình Với đề tài tốt nghiệp điều kiện tốt SVTH: LÊ THÀNH TÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT giúp ích nhiều trình học hỏi Mục đích nghiên cứu để làm quen với thực tế, thấy mối quan hệ lý thuyếùt thực tiễn.” Lập trình PLC điều khiển máy bán nước tự động” điều quan trọng cần rút sau trình thực cách thức trình tự giải vấn đề đặt trước phương pháp lập trình thấy khả ứng dụng PLC công nghiệp CHƯƠNG II GIỚI THIỆU BỘ PLC CỦA SIMATIC S7-200 I Tổng quát PLC Giới thiệu PLC PLC viết tắt Programmable Logic Controller , thiết bò điều khiển lập trình (khả trình) cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển logic thông qua ngôn ngữ lập trình Người sử dụng lập trình để thực loạt trình tự kiện Các SVTH: LÊ THÀNH TÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT kiện kích hoạt tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC qua hoạt động có trễ thời gian đònh hay kiện đếm Một kiện kích hoạt thật sự, bật ON hay OFF thiết bò điều khiển bên gọi thiết bò vật lý Một điều khiển lập trình liên tục “lặp” chương trình “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ngõ vào xuất tín hiệu ngõ thời điểm lập trình Để khắc phục nhược điểm điều khiển dùng dây nối ( điều khiển Relay) người ta chế tạo PLC nhằm thỏa mãn yêu cầu sau : ♦ Lập trình dể dàng , ngôn ngữ lập trình dể học ♦ Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa ♦ Dung lượng nhớ lớn để chứa chương trình phức tạp ♦ Hoàn toàn tin cậy trog môi trường công nghiệp ♦ Giao tiếp với thiết bò thông minh khác : máy tính , nối mạng , môi Modul mở rộng ♦ Giá cá thể cạnh tranh Các thiết kế nhằm thay cho phần cứng Relay dây nối Logic thời gian Tuy nhiên ,bên cạnh việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ tính dể dàng cho PLC mà bảo đảm tốc độ xử lý giá … Chính điều gây quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC công nghiệp Các tập lệnh nhanh chóng từ lệnh logic đơn giản đến lệnh đếm , đònh thời , ghi dòch … sau chức làm toán máy lớùn … Sự phát triển máy tính dẫn đến PLC có dung lượng lớn , số lượng I / O nhiều Trong PLC, phần cứng CPU chương trình đơn vò cho trình điều khiển xử lý hệ thống Chức mà điều khiển cần thực xác đònh chương trình Chương trình nạp sẵn vào nhớ PLC, PLC thực viêïc điều khiểûn dựa vào chương trình Như muốn thay đổi hay mở rộng chức qui trình công nghệ , ta cần thay đổi chương trình bên nhớ PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức thực cách dể dàng mà không cần can thiệp vật lý so với dây nối hay Relay Cấu trúc , nguyên lý hoạt động PLC a Cấu trúc Tất PLC có thành phần : Một nhớ chương trình RAM bên ( mở rộng thêm số nhớ EPROM ) Một vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC Các Modul vào /ra Bên cạnh đó, PLC hoàn chỉnh kèm thêm môït đơn vò lập trình tay hay máy tính Hầu hết đơn vò lập trình đơn giản có đủ RAM để chứa đựng chương trình dạng hoàn thiện hay bổ sung Nếu đơn vò lập trình đơn vò xách tay , RAM thường loại CMOS có pin dự phòng, chương trình kiểm tra sẳn sàng sử dụng truyền sang nhớ PLC Đối với PLC lớn thường lập trình máy SVTH: LÊ THÀNH TÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc kiểm tra chương trình Các đơn vò lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, … b Nguyên lý hoạt động PLC  Đơn vò xử lý trung tâm CPU điều khiển hoạt động bên PLC Bộ xử lý đọc kiểm tra chương trình chứa nhớ, sau thực thứ tự lệnh chương trình , đóng hay ngắt đầu Các trạng thái ngõ phát tới thiết bò liên kết để thực thi Và toàn hoạt động thực thi phụ thuộc vào chương trình điều khiển giữ nhớ  Hệ thống bus Hệ thống Bus tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song : Address Bus : Bus đòa dùng để truyền đòa đến Modul khác Data Bus : Bus dùng để truyền liệu Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền tín hiệu đònh điểu khiển đồng hoạt động PLC Trong PLC số liệu trao đổi vi xử lý modul vào thông qua Data Bus Address Bus Data Bus gồm đường, thời điểm cho phép truyền bit byte cách đồng thời hay song song Nếu môït modul đầu vào nhận đòa Address Bus , chuyển tất trạnh thái đầu vào vào Data Bus Nếu đòa byte đầu xuất Address Bus, modul đầu tương ứng nhận liệu từ Data bus Control Bus chuyển tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động PLC Các đòa số liệu chuyển lên Bus tương ứng thời gian hạn chế Hêï thống Bus làm nhiệm vụ trao đổi thông tin CPU, nhớ I/O Bên cạch đó, CPU cung cấp xung Clock có tần số từ 1÷8 MHZ Xung đònh tốc độ hoạt động PLC cung cấp yếu tố đònh thời, đồng hồ hệ thống  Bộ nhớ PLC thường yêu cầu nhớ trường hợp : Làm đònh thời cho kênh trạng thái I/O Làm đệm trạng thái chức PLC đònh thời, đếm, ghi Relay Mỗi lệnh chương trình có vò trí riêng nhớ, tất vò trí nhớ đánh số, số đòa nhớ Đòa ô nhớ trỏ đến đếm đòa bên vi xử lý Bộ vi xử lý giá trò đếm lên trước xử lý lệnh Với đòa , nội dung ô nhớ tương ứng xuất đấu ra, trình gọi trình đọc Bộ nhớ bên PLC tạo bỡi vi mạch bán dẫn, vi mạch có khả chứa 2000 ÷ 16000 dòng lệnh , tùy theo loại vi mạch Trong PLC nhớ RAM, EPROM sử dụng RAM (Random Access Memory ) nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung lúc Nội dung RAM bò nguồn điện nuôi bò Để tránh tình trạng SVTH: LÊ THÀNH TÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT PLC trang bò pin khô, có khả cung cấp lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực tế RAM dùng để khởi tạo kiểm tra chương trình Khuynh hướng dùng CMOSRAM nhờ khả tiêu thụ thấp tuổi thọ lớn EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) nhớ mà người sử dụng bình thường đọc không ghi nội dung vào Nội dung EPROM không bò mất nguồn , gắn sẵn máy , nhà sản xuất nạp chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng không muốn mở rộng nhớ dùng thêm EPROM gắn bên PLC Trên PG (Programer) có sẵn chổ ghi xóa EPROM Môi trường ghi liệu thứ ba đóa cứng hoạc đóa mềm, sử dụng máy lập trình Đóa cứng hoăïc đóa mềm có dung lượng lớn nên thường dùng để lưu chương trình lớn thời gian dài Kích thước nhớ : ♦ Các PLC loại nhỏ chứa từ 300 ÷1000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo ♦ Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K ÷ 16K, có khả chứa từ 2000 ÷16000 dòng lệnh Ngoài cho phép gắn thêm nhớ mở rộng RAM , EPROM  Các ngỏ vào I / O Các đường tín hiệu từ cảm biến nối vào modul ( đầu vào PLC ) , cấu chấp hành nối với modul ( đầu PLC ) Hầu hết PLC có điện áp hoạt động bên 5V , tín hiêïu xử lý 12/24VDC 100/240VAC Mỗi đơn vò I / O có đòa chỉ, hiển thò trạng thái kênh I / O cung cấp bỡi đèn LED PLC , điều làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dể dàng đơn giản Bộ xử lý đọc xác đònh trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực việc đóng hay ngắt mạch đầu Các hoạt động xử lý bên PLC a Xử lý chương trình Khi chương trình nạp vào nhớ PLC , lệnh vùng đòa riêng lẻ nhớ PLC có đếm đòa bên vi xử lý, chương trình bên nhớ vi xử lý thực cách lệnh một, từ đầu cuối chương trình Mỗi lần thực chương trình từ đầu đến cuối gọi chu Thời gian thực chu kỳ tùy thuộc vào tốc độ xử lý PLC độ lớn chương trình Một chu lỳ thực bao gồm ba giai đoạn nối tiếp : ♦ Đầu tiên, xử lý đọc trạng thái tất đầu vào Phần chương trình phục vụ công việc có sẵn PLC gọi hệ điều hành ♦ Tiếp theo, xử lý đọc xử lý lệnh chương trình Trong ghi đọc xử lý lệnh, vi xử lý đọc tín hiệu đầu vào, thực phép toán logic kết sau xác đònh trạng thái đầu ♦ Cuối cùng, vi xử lý gán trạng thái cho đầu modul đầu b Xử lý xuất nhập SVTH: LÊ THÀNH TÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT Gồm hai phương pháp khác dùng cho việc xử lý I / O PLC :  Cập nhật liên tục Điều đòi hỏi CPU quét lệnh ngỏ vào (mà chúng xuất chương trình ), khoảng thời gian Delay xây dựng bên để chắn có tín hiệu hợp lý đọc vào nhớ vi xử lý Các lệnh ngỏ lấùy trực tiếp tới thiết bò Theo hoạt động logic chương trình , lệnh OUT thực ngỏ cài lại vào đơn vò I / O, nên chúng giữ trạng thái lần cập nhật  Chục ảnh trình xuất nhập Hầu hết PLC loại lơn có vài trăm I / O, CPU xử lý lệnh thời điểm Trong suốt trình thực thi, trạng thái ngõ nhập phải xét đến riêng lẻ nhằm dò tìm tác động chương trình Do yêu cầu relay 3ms cho ngõ vào, nên tổng thời gian cho hệ thống lấy mẫu liên tục trở nên dài tăng theo số ngõ vào Để làm tăng tốc độ thực thi chương trình, ngõ I / O cập nhật tới vùng đặc biệt chương trình Ở đây, vùng RAM đặc biệt dùng đệm lưu trạng thái logic điều khiển đơn vò I / O Mỗi ngõ vào có đòa I / O RAM Suốt trình copy tất trạng thái vào I / O RAM Quá trình xảy chu kỳ chương trình (từ Start đến End ) Thời gian cập nhật tất ngõ vào phụ thuộc vào tổng số I/O copy tiêu biểu vài ms Thời gian thực thi chương trình phụ thuộc vào chiều dài chương trình điều khiển tương ứng lệnh khoảng từ 1÷10 µs II PLC SIMATIC S7-200 CPU 214 Cấu trúc phần cứng CPU 214 S7-200 thiết bò điều khiển logic khả trình loại nhỏ Hãng SIEMNS (CHLB Đức) có cấu trúc theo kiểu Modul có modul mở rộng Các modul sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác Thành phần S7-200 khối vi xử lý CPU-214 ♦ CPU-214 bao gồm 14 ngõ vào 10 ngõ ra, có khả thêm modul mở rộng ♦ 2.048 từ đơn (4 Kbyte) thuộc miền nhớ đọc / ghi non-volatile để lưu chương trình (vùng nhớ có giao diện với EEPROM) ♦ 2.048 từ đơn (4 Kbyte) thuộc kiểu đọc ghi để lưu liệu, 512 từ đầu thuộc miền non-volatile ♦ Tổng số ngõ vào / cực đại 64 ngõ vào 64 ngõ ♦ 128 Timer chia làm loại theo độ phân giải khác nhau: Timer 1ms, 16 Timer 10ms 108 Timer 100ms ♦ 128 đếm chia làm loại: đếm tiến vừa đếm tiến vừa đếm lùi ♦ 688 bít nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái đặt chế độ làm việc ♦ Các chế độ xử lý ngắt gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên xuống, ngắt thời gian, ngắt đếm tốc độ cao ngắt truyền xung ♦ đếm tốc độ cao với nhòp 2Khz Khz ♦ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu PTO kiểu PWM ♦ điều chỉnh tương tự SVTH: LÊ THÀNH TÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT ♦ Toàn vùng nhớ không bò liệu khoảng thời gian 190 kể từ PLC bò nguồn cung cấp Các đèn báo S7-200 CPU214 ♦ SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bò hỏng ♦ RUN (đèn xanh): Đèn xanh RUN đònh PLC chế độ làm việc thực chương trình nạp vào máy ♦ STOP (đèn vàng): Đèn vàng STOP đònh PLC chế độ dừng chương trình thực lại  Cổng vào ♦ Ix.x (đèn xanh): Đèn xanh cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời cổng Ix.x Đèn báo hiệu trạng thái tín hiệu theo giá trò Logic công tắc ♦ Qx.x (đèn xanh): Đèn xanh cổng báo hiệu trạng thái tức thời cổng Qx.x Đèn báo hiệu trạng thái tín hiệu theo giá trò logic cổng  Chế độ làm việc PLC có chế độ làm việc: ♦ RUN: cho phép PLC thực chương trình nhớ, PLC chuyển từ RUN sang STOP máy có cố chương trình gặp lệnh STOP ♦ STOP: Cưởng PLC dừng chương trình chạy chuyển sang chế độ STOP ♦ TERM: Cho phép máy lập trình tự đònh chế độ hoạt động cho PLC RUN STOP  Cổng truyền thông S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bò lập trình với trạm PLC khác Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI 9600 baud Tốc độ truyền cung cấp PLC theo kiểu tự 300 ÷38.400 baud Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG702 loại máy lập trình thuộc họ Cáp kèm với máy lập trình PG7xx dùng cáp nối thẳng MPI Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC / PPI với chuyển đổi RS232 / RS485 Chân ····· ···· SVTH: LÊ THÀNH TÂM 6 Giải thích Đất 24 VDC Truyền nhận liệu Không sử dụng Đất VDC (điện trở 100Ω) 24 VDC (120 mA tối đa) Truyền nhận liệu Không sử dụng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT Cú pháp lệnh sau: LAD SHR EN IN N W STL SRW IN N OUT b Lệnh SHL_W: Là lệnh dòch chuyển bít từ đơn IN sang trái n vò trí, N gọi số đếm lần dòch chuyển Tại lần dòch chuyển, giá trò logic đưa vào bít thấp (bít 0) giá trò logic bít cao (bít thứ 15) chuyển vào bít báo tràn SM1.1 Trong LAD kết ghi vào từ OUT, STL kết nằm IN Cú pháp dùng lệnh sau: LAD SHL EN IN N W STL SLW IN N OUT c Lệnh SHR_DW: Là lệnh dòch chuyển bít từ kép IN sang phải N vò trí với N số đếm lần dòch chuyển Tại lần dòch chuyển, giá trò logic đưa vào bít cao (bít thứ 31) giá trò bít thấp (bít 0) chuyển vào bít báo tràn SM1.1 Trong LAD kết ghi vào từ kép OUT, STL kết nằm IN Cú pháp dùng lệnh dòch chuyển sau: LAD SHR EN IN N SVTH: LÊ THÀNH TÂM DW OUT STL SRD IN N ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT d Lệnh SHL_DW: Là lệnh dòch chuyển bít từ kép IN sang trái N vò trí, N gọi số đếm lần dòch chuyển Tại lần dòch chuyển, giá trò logic đưa vào bít thấp (bit 0) giá trò logic bít cao (bít 31) chuyển vào bít báo tràn SM1.1 Trong LAD kết ghi vào từ kép OUT Trong STL kết nằm IN Cú pháp lệnh sau: LAD SHL EN IN N DW STL SLD IN N OUT e Lệnh ROR_W: Là lệnh quay bít từ đơn IN sang phải N lần, với N gọi số đếm lần quay Tại lần quay, giá trò logic bít thấp (bít 0) chuyển vào bít báo tràn SM1.1 vừa ghi lại vào bít cao (bít 15) từ IN Trong LAD kết ghi vào từ OUT Trong STL kết nằm IN Cú pháp lệnh sau: LAD ROR EN IN N f Lệnh ROR_DW SVTH: LÊ THÀNH TÂM W OUT STL RRW IN N ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT Là lệnh quay bít từ kép IN sang phải N lần, N gọi số lần quay Tại lần quay, giá trò logic bít thấp (bít 0) vừa chuyển vào bít báo tràn SM1.1 vừa chuyển vào bít cao (bít 31) từ kép IN Trong LAD kết ghi vào từ OUT Còn STL kết nằm IN Cú pháp dùng lệnh sau: LAD ROR EN IN N DW STL RRD IN N OUT g Lệnh ROL-W: Là lệnh quay bít từ đơn IN sang trái N lần với N số đếm lần quay Tại lần quay, giá trò logic bít cao (bít 15) vừa chuyển vào bít báo tràn SM1.1 vừa ghi lại vào bít thấp từ IN Trong LAD kết ghi vào từ OUT Trong STL kết nằm IN Cú pháp dùng lệnh sau: LAD ROL EN IN N W STL RLW IN N OUT h Lệnh ROL-DW Là lệnh quay bít từ kép IN sang trái N lần, N gọi số đếm lần quay Tại lần quay, giá trò logic bít cao (bít 31) vừa chuyển vào bít báo tràn SM1.1 vừa ghi lại vào bít thấp (bít 0) từ kép IN Trong LAD kết ghi vào từ OUT Trong STL kết nằm IN Cú pháp dùng lệnh sau: LAD SVTH: LÊ THÀNH TÂM STL ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT ROL EN IN N DW RLD IN N OUT 4.14 Hàm đổi liệu tương ứng ghi nét Hàm SEG chuyển đổi số nguyên hệ số Hexa khoảng  F sang thành giá trò bit tương ứng ghi nét Hàm SEG lập giá trò bit ghi nét tương ứng với nội dung bit thấp byte đấu vào IN Kết ghi cào byte đầu OUT Sơ đồ bit ghi nét Số nguyên Thanh ghi nét g f e d c b a 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 A 1 1 1 B 1 1 0 C 0 1 0 D 1 1 E 1 1 0 F 1 0 LAD SVTH: LÊ THÀNH TÂM - STL a f g c e d Toán hạng b ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT SEG EN IN IN (Byte) :VB, IB, QB, MB, SMB, AC, *VD, *AC, số ENCO IN OUT OUT OUT(byte): VB, IB, QB, MB, SMB, AC, *VD, *AC 3.15 Đồng hồ thời gian thực Đồng hồ tời gian thực có CPU 214 Để làm việc với đồng hồ thời gian thực CPU 214 cung cấp hai lệnh đọc ghi giá trò cho đồng hồ Những giá trò đọc ghi với đồng hồ thời gian thực giá trò ngày, thánh , năm , giá trò , phúc , giây Các liệu đọc , ghi với đồng hồ thời gian thực LAD STL có độ dài byte phải mã hóa theo kiểu số nhò phân BCD Byte Năm ( ÷99) Byte Tháng(0 ÷12) Byte Ngày (0 ÷31) Byte Giờ (0 ÷23) Byte Phúc (0 ÷ 59) Byte Giây (0 ÷59) Byte Byte ngày tuần Các liệu hợp lệ là: Năm Tháng Ngày Giờ Phút Giây (yy) (mm) (dd) (hh) (mm) (ss) ÷ 12 ÷ 31 ÷ 23 ÷ 59 ÷ 59 ÷ 99 Riêng giá trò ngày tuần số tương ứng với nội dung nibble(4 bit) thấp byte theo kiểu : Chủ nhật READ_RTC (LAD) SVTH: LÊ THÀNH TÂM Thứ hai Thứ máy biến áp Thứ tư Thứ năm Thứ sáu Thứ bảy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT TODR (STL) Lệnh đọc nội dung đồng hồ thời gian thực với đệm byte thò lệnh toán hạng T SET_RTC (LAD) TODW (STL ) Lệnh ghi nội đệm byte thò lệnh toán hạng T vào đồng hồ thời gian thực Cú pháp sử dụng lệnh đọc, ghi liệu với đồng hồ thời gian thực LAD , STL: LAD READ RTC EN STL TODR Toán hạng T T(byte) : VB , IB , QB , MB , SMB , *VD , *AC T SET EN RTC TODW T T Tuyệt đối không sử dụng lệnh TODR lệnh TODW đồng thời vừa chương trình chính, vừa chương trình xử lý ngắt Khi lệnh TODR hay TODW thực , gọi chương trình xử lý ngắt , lệnh việc với đồng hồ thời gian thực chương trình xử lý ngắt không thục Bit SM4.5 có logic nhõng trường hợp CHƯƠNG III MÔ HÌNH MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG I Giới thiệu mô hình Do hạn chế thời gian trọng tâm đề tài viết chương trình điều khiển PLC, nên mô hình giới thiệu đề tài mô hình điều khiển Những cảm biến : cảm biến tiền , cảm biến nước bình chứa, cảm biến ly cảm biến đầy ly thay công tắc Mô hình có hệ thống Led hiển thò nước bình chứa, hiển thò nước chảy vào ly hiển thò dòng chữ thông báo Mô hình vẽ phụ lục SVTH: LÊ THÀNH TÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT II Yêu cầu công nghệ Hiện với công nghệ điện tử phát triển cao, người chế tạo nhiều loại máy phục vụ nhu cầu sinh hoạt sống Gần thò trường xuất máy bán nước tự động Với góp mặt loại máy người có thêm khoảng thời gian để nghiên cứu khoa học hay làm công tác xã hội Máy bán nước có yêu cầu công nghệ đặt sau: Mọi hoạt động máy bắt đầu hay dừng thông qua nút nhấn ‘ON / OFF’ Sau nhấn nút ‘ON /OFF’ máy yêu cầu nạp tiền vào Nhấn nút ‘NẠP TIỀN XONG’ để kết thúc chế độ nạp tiền máy tự động kết thúc chế độ số tiền nạp vào đến đồng Người mua chọn loại nước ; nhận lại tiền thối hay nạp tiếp tiền số tiền chưa đến đồng Khi chọn loại nước mà tiền máy nhỏ giá nước vừa chọn máy yêu cầu nạp tiếp cho đủ tiền Lúc ta chọn loại nước khác hay tiếp tiền nhận lại tiền thối Nếu máy hết ly máy thông báo ly hết, đợi cung cấp ly nhận lại tiền thối kết thúc mua Nếu loại nước chọn hết, máy báo hết nước, ta đợi cung cấp nước chọn loại nước khác nhận lại tiền thối Khi tiền, ly, nước thỏa mãn điều kiện, máy báo loại nước vừa chọn kèm theo giá, van bình chứa mở nước chảy vào ly Khi đầy ly van đóng lại, máy cho biết số tiền lại Lấy ly nước cho phép mua III Cấu trúc mô hình Cấu trúc bên mô hình phần sau : • Bộ nguồn • Mạch tạo xung clock • Mạch hiển thò nước chảy vào ly • Mạch giải mã truy xuất Led đoạn Bộ nguồn Bộ nguồn gồm có: ♦ Máy biến áp 220/6(/9/12/24)V ♦ Bộ chỉnh lưu ♦ Mạch lọc ♦ Ổn áp DIODE DIODE 2200uF 220 VAC 1000uF DIODE  DIODE Biến áp: Tỉ lệ biến áp: n = Vo / VI = W2 / W1 W1:số vòng dây cuộn sơ cấp W2:số vòng dây cuộn thứ cấp SVTH: LÊ THÀNH TÂM 7805 +5v 1000uF GND ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT Cầu chỉnh lưu – lọc: Cầu chỉnh lưu toàn kỳ biến điện áp vào AC thành điện áp ĐỘNG CƠ Lọc sau cầu chỉnh lưu làm giảm tín hiêïu nhiễu, sang điện áp  Ổn áp : Sử dụng IC 7805 ổn áp +5V Khi Vin = Vout +3v IC làm việc tốt Như cần điện áp 5V điện áp vào phải 8V Nếu Vin< 8V điện áp không Nếu Vin >8V điện áp ổn đònh công suất chòu đựnggiảm IC nóng Chú ý: Khi sử dụng IC ổn áp nên gắn nhôm giải nhiệt cho IC để nâng cao công suất cung cấp cho tải Mạch tạo xung clock  +5v 2.2k 1k 555 100uF 1uF Mạch tạo xuung clock hay gọi mạch dao động đa hài bất ổn (Astable) Vout Ton Toff t Ton = (R1 +R2).C.Ln2 = 0,693.C.(R1 +R2) Toff = R2.C.Ln2 = 0,693.C R2 Chu kỳ làm việc: T = Ton + Toff = 0,693.C.(R1 +2R2) Tần số xung clock: SVTH: LÊ THÀNH TÂM f = / T = / 0,693.C.(R +2R2) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT = 4,5 Hz Mạch hiển thò nước chảy vào ly 5v +V Q1.1 7404 1k +5v 74F164 Dsa Q7 Dsb Q6 Q5 CP Q4 Q3 MR Q2 Q1 Q0 7408 7408 7408 +5v 7404 7408 +5v 74F164 Dsa Q7 Dsb Q6 Q5 CP Q4 Q3 MR Q2 Q1 Q0 +5v 74F164 Dsa Q7 Dsb Q6 Q5 CP Q4 Q3 MR Q2 Q1 Q0 LED1 LED1 1k 1uF Q2.7 Khi Q1.1 = [0] : mạch hoạt động, Led sáng lần lược tắt hết mạch hoạt động liên tục Khi Q1.1 = [1] : Mạch xung clock vào, ngừng hoạt động Khi Q2.7 = [0] : Reset mạch Mạch giải mã truy xuất Led đoạn SVTH: LÊ THÀNH TÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT +5v 1k 1k 1k 1k 74138 Q0.7 Q0.6 Q0.5 A2 A1 A0 +5v Q1.0 E3 E2 E1 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 13 12 11 10 74138 A2 A1 A0 E3 E2 E1 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 Khi Q1.0 = [0]: IC74138 thứ hoạt động Khi Q1.0 = [1]: IC74138 thứ hai hoạt động I LƯU ĐỒ START Nhấn nút SVTH: LÊ THÀNH TÂM NO t N NẠNhấ P n nú TIỀ Khô Tiề Cho Hiể nBỏ gncho nphé tiề tă thò nnphé gp p XONG ON / OFF Tiền < YES YES “NẠ P nạ nạ thê ppoTIỀ tiề m tiề má 1nN ny” NO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT YES 1 Hiển thò Hiển thò SVTH: LÊ THÀNH TÂNO M “TIỀ N THỐ 3END giâ y NI”” NO “NẠ P TIỀ “CHỌ NnNƯỚ Nhấ nútC” YESTHỐI TIỀN Tiền < giá nước NO Hiển thò YES “TIẾP TIỀN” ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT ➋➌➍➎➏➐ YES Nhấn nút Chọn nước YES Nhấn nút NẠP TIỀN TIẾP NO Kiểm tra ly YES Hiển thò “HẾT LY” YES Cung cấp ly NO 3 SVTH: LÊ THÀNH TÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT Nhấn nút THỐI TIỀN LED hiển thò ly sáng Hiển thò NO Kiểm tra nước HẾT NƯỚC YES YES Cung cấp nước NO Hiển thò LOẠI NƯỚC – Giá Mở van bình chứa hiển thò nước chảy vào ly LED 6 II QUY ĐỊNH CÁC NGÕ VÀO RA SVTH: LÊ THÀNH TÂ M YES Đầy ly Trừ Đó Hiể tiề nngn thò van cho LấTiề y lyn nướ c = “TIỀ N CÒ giá bìnhnướ cNa“ NO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT KÍ HIỆU TOÁN HẠNG ON / OFF S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 M0 M1 M2 M3 M4 M5 ÷ M8 M9 M10÷ M16 M17 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 ÷ Q1.0 Q1.1 Q2.0 ÷ Q2.6 Q2.7 MÔ TẢ Nút nhấn ON / OFF Nút nhấn “NẠP TIỀN” Nút nhấn “NẠP TIỀN XONG” Nút nhấn chọn nước COCA Nút nhấn chọn nước CAFE Nút nhấn chọn nước CACAO Nút nhấn chọn “NẠP TIẾP TIỀN” Nút nhấn “ THỐI TIỀN” Cảm biến nước COCA bình chứa Cảm biến nước CAFE bình chứa Cảm biến nước CACAO bình chứa Cảm biến ly Cảm biến đầy ly Điều khiển thiết bò nhận tiền Điều khiển LED hiển thò ly Điều khiển van bình chứa nước COCA Điều khiển van bình chứa nước CAFE Điều khiển van bình chứa nước CACAO Điều khiển LED hiển thò dòng chữ thông báo Điều khiển hệ thống LED hiển thò nước chảy vào ly Điều khiển LED hiển thò số tiền Ngõ Reset mạch hiển thò nước chảy vào ly PHỤ LỤC MÔ HÌNH MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG C C AFE · OCA · ··· ··· ···· ···· ···· ···· ···· · ···· · ·· · ·











· ··· ··· ·· SVTH: LÊ THÀNH TÂM CA CAO · ··· ···· ···· · ····· · CÁC CẢM BIẾN Đ ỒNGI NƯỚC CHỌN LOẠ C OCA • AFE BỎ TIỀN • VÀO • /OFF ON C • CAO • XONG • TIẾP • CA • NẠP TIỀN NẠP TIỀN THỐI TIỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN THỊ YẾN TUYẾT TÀI LIỆU THAM KHẢO Dr_Ing Nguyễn Doãn Phước Dr_Ing Phan Xuân Minh “TỰ ĐỘNG HÓA VỚI SIMATIC S-200 “ NXB Nông Nghiệp Hà Nội – năm 1997 Th.S Trần Thanh Mai “VI MẠCH SỐ “ Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật - năm1998 Dương minh Trí “SƠ ĐỒ CHÂN LINH KIỆN BÁN DẪN “ NXB Khoa Học Kỹ Thuật Năm 1998 “KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC’ Trung Tâm Việt Đức – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật SVTH: LÊ THÀNH TÂM