24/05/2018, 20:33

Phân loại PLC~

Về hình dạng Có hai kiểu cơ cấu thông dụng với các hệ thống PLC là kiểu hộp đơn và kiểu modul nối ghép. Kiểu hộp đơn thường được sử dụng cho các thiết bị điều khiển lập trình cỡ nhỏ và được cung cấp dưới dạng nguyên chiếc ...

Về hình dạng

Có hai kiểu cơ cấu thông dụng với các hệ thống PLC là kiểu hộp đơn và kiểu modul nối ghép. Kiểu hộp đơn thường được sử dụng cho các thiết bị điều khiển lập trình cỡ nhỏ và được cung cấp dưới dạng nguyên chiếc hoàn chỉnh.

Kiểu modul ghép nối: gồm nhiều modul riêng cho bộ nguồn, CPU, cổng vào/ra.... được lắp trên thanh ray. Kiểu này có thể sử dụng cho các thiết bị lập trình ở mọi kích cỡ.

Hình 1.2 Micro PLC họ T100MD-1616

Về số lượng các đầu vào/ra

Căn cứ vào số lượng các đầu vào/ ra, ta có thể phân PLC thành bốn loại sau:

- Micro PLC là loại có dưới 32 kênh vào/ ra

- PLC nhỏ có đến 256 kênh vào/ ra

- PLC trung bình có đến 1024 kênh vào/ ra

- PLC cỡ lớn có trên 1024 kênh vào/ra.

Các micro – PLC thường có ít hơn 32 đầu vào/ra. Trên hình 1.2 là ví dụ về micro PLC họ T100MD-1616 do hãng Triangle Research International sản xuất. Cấu tạo tương đối đơn giản và toàn bộ các bộ phận được tích hợp trên một bảng mạch có kích thước nhỏ gọn. Micro – PLC có cấu tạo gồm tất cả các bộ phận như bộ xử lý tín hiệu, bộ nguồn, các kênh vào/ra trong một khối. Các Micro – PLC có ưu điểm hơn các PLC nhỏ là giá thành rẻ, dễ lắp đặt.

Một loại micro PLC khác là DL05 của hãng Koyo, loại này có 30 kênh vào/ ra

Hình 1.3. Micro PLC họ DL05 của hãng Koyo

Một loại micro-PLC khác là loại xê ri 90 của Fanuc, hình 1.4. Loại này có 8 kênh vào và 8 kênh ra.

Hình 1.5. PLC loại ZEN-10C của Omron

PLC loại nhỏ có thể có đến 256 đầu vào/ra. Trên hình 1.5 là PLC của hãng OMRON loại ZEN – 10C. Loại PLC này có 34 kênh vào/ ra gồm: 6 kênh vào và 4 kênh ra trên mô đun CPU, còn lại 3 mô đun vào/ ra, với 4 kênh vào và 4 kênh ra cho mỗi mô đun.

Hãng Siemens có các PLC loại nhỏ như S5-90U, S5-95U, S5-100U (hình 1.6), S7 – 200 là các loại PLC loại nhỏ, có số lượng kênh vào/ ra nhỏ hơn 256. Cấu tạo của các PLC loại nhỏ cũng tương tự như cấu tạo của các PLC loại trung bình, vì đều là dạng mô đun. Điểm khác biệt là dung lượng bộ nhớ, số lượng kênh vào/ ra của các mô đun khác nhau về độlớn và tốc độ xử lý thông tin cũng khác nhau. PLC của Siemens được dùng rộng rãi ở trong hầu hết các nước có nền công nghiệp phát triển.

Hình 1.7. PLC S5-100U của Siemens

Các PLC trung bình có thể có dến 1024 đầu vào/ra. Loại CJ1M của Omron trên hình 1.8 có 320 kênh vào/ ra.

Hình 1.8. PLC loại CJ1M của Omron

Loại PLC CQM1 hay CQMIH của Omron trên hình 1.9 có 512 kênh vào ra

Hình 1.9. PLC loại CQM1 của Omron

Hãng Siemens có một số xê ri S7-200 là cácloại PLC hạng trung bình. Số lượng kênh vào/ra của S-300 có thể trong khoảng từ 256 đến 1024.

Các PLC loại lớn có nhiều hơn 1024 đầu vào/ra. Loại này có tốc độ xử lý rất cao, dung lượng bộ nhớ lớn và thường được dùng trong điều khiển các hệ thống thiết bị công nghệ phức tạp. Hãng Omron có PLC loai CJ1 trên hình 1.10, là loại có tới 1280 kênh vào/ ra và loại CJ1H có tới 2560 kênh vào/ra.

Hình 1.10. PLC loại CJ1 của Omron

Hãng Omron còn có loai CS1 trên hình 1.11, là loại PLC cỡ lớn với 5120 kênh vào/ ra

Hình 1.11. PLC loại CS1 của Omron

Hình 1.12. PLC S7-400 của Siemens­­­

Các PLC loại lớn của Siemens là các loại xê ri S7-300, S7-400. Các loại này có số lượng kênh vào/ ra rất lớn. Các kênh này không thể đấu trực tiếp lên PLC mà phải thông qua các bộ dồn kênh và tách kênh ( demultiplexeur và multiplexeur). Trên hình 1.12 là PLC S7ư400 của Siemens. Đây là loại PLC mạnh nhất của Siemens hiện nay. Cấu hình của PLC này được biểu diễn bằng hình 1.13.a, 1.13.b. Các PLC trung bình và lớn có các mô đun vào/ra có thể lắp ráp với nhau trên cùng một giá đỡ tiêu chuẩn, cho phép lắp thêm hoặc tháo bớt ra mà không cần tắt nguồn. Các PLC được kết nối với nhau thông qua mạng ETHERNET công nghiệp (hình 1.14).

Hình 1.13b. Sơ đồ kết nối của S7-400

Hình 1.14. Sơ đồ kết nối mạng của S7-400trong công nghiệpHình 1.13a.Cấu trúc của S7-400

Các PLC loại lớn thường dùng để điều khiển ở mức cao. ở mức thấp thường là các thiết bị điều khiển tương tự, hay thiết bị điều khiển số với các PLC loại nhỏ, hay loại trung bình. ở mức thấp, chủ yếu là các thiết bị điều khiển trực tiếp các thiết bị công nghệ, các cơ cấu chấp hành, các động cơ, bơm, van, cuộn hút, đèn hiệu vv. Điều khiển ở mức cao bao gồm các điều khiển liên quan đến phần quản lý hệ thống và quản lý dữ liệu của hệ thống điều khiển. ở mức này, các dữ liệu có thể được thu thập từ các các thiết bị điều khiển mức thấp hoặc từ bên ngoài hệ thống thông qua mạng nội bộ và mạng Internet. Các dữ liệu từ các PLC được truyền về các máy tính trung tâm để lưu trữ và xử lý. Trường hợp các hệ thống sản xuất tự động có điều khiển bằng thống kê, đây chính là điều khiển ở mức cao, tương ứng với cấu trúc quản lý của hệ thống. Hoạt động của hệ thống điều khiển được điều chỉnh dựa theo kết quả phân tích, đánh giá từ các dữ liệu thống kê, như vậy giúp cho việc sản xuất luôn ở dạng tối ưu nhất và hiệu quả nhất. PLC S7-400 của Siemens là một trong những loại PLC lớn và rất mạnh trong các hệ thống điều khiển sản xuất qui mô như các nhà máy công nghiệp. Loại PLC này có thể kết nối trực tiếp qua mạng Ethernet công nghiệp với các thiết bị điều khiển mức cao hơn để trao đổi dữ liệu hoặc thông các các các kênh giao diện khác như MPI , PROFIBUS, EIB hay giao diện AS để thu thập dữ liệu và điều khiển như hình 1.14.

1.4.3. Về hãng sản xuất và sản phẩm

Có nhiều hãng sản xuất PLC. Chúng ta chọn 4 hãng tiêu biểu gồm: Mitsubishi, Omron, Siemens, Telemecanique.

CP1L - Thế hệ Micro PLC mới cho tương lai

Tối đa 160 I/O, RS-232 / 485 / 422

- Kết nối với môđun mở rộng CPM1

- Bộ nhớ 5/10Kstep, có memory unit ngoài

- Lập trình cổng USB bằng CX-P V7.1

- Chạy mô phỏng bằng CX-Simulator

CPM1A, CPM2A - Loại Micro PLC thông dụng

CPM1A CPM2A

CP1H - Loại Compact PLC cao cấp (All-In-One)

PLC cỡ vừa – CJ1M

Cách thể hiện các dòng lệnh và nguyên tắc gọi và thực thi chương trình cũng như các công cụ dùng để gỡ rối khi thảo chương rất giống nhau ở cú pháp và cách thể hiện.

ZEN của OMRON

Trên nền tảng phù hợp các ứng dụng, tính kinh tế, tính cạnh tranh, các nhà sản xuất PLC đã giới thiệu khá nhiều dòng sản phẩm phù hợp trong dãy sản phẩm của mình, các sản phẩm có ứng dụng đơn giản như (Logo-Siemens, Alpha-Mitsubishi, Zen-Omron, Smart-Telemecanique).

Chúng ta sẽ quan tâm tới các họ PLC có điạ chỉ vào/ra trên dưới 512 I/O (512 input/output) bộ nhớ chương trình tăng đến 32KB hoặc 64KB Step và các thành phần ngoại vi kết nối thêm có thể điều khiển trong các hệ thống tự động vừa và nhỏ, đơn lẻ, gần như đáp ứng hầu hết các yêu cầu điều khiển theo ý đồ của các nhà thiết kế.

Mitsubishi: (Software mô tả GX-Developer V8.0Up) họ Fx-xx của hãng tuân thủ quy ước gán địa chỉ mang tính kế thừa và phát triển trong tương lai (chỉ nói về các địa chỉ cho các cổng vào/ra, và các ngõ vào và ra này sẽ được nối trực tiếp với các thiết bị ra lệnh và chấp hành bên ngoài).

Ví dụ: Ở dòng Fx-xx có địa chỉ ngõ vào InputDigital được gán theo nhóm từng byte, bắt đầu là byte 0 tương ứng chúng ta có các địa chỉ: X000 đến X007 (8 bit = 1 byte) hay còn gọi là hệ cơ số 8.

Như vậy, ở nhóm byte thứ 2 tiếp theo quy ước gán địa chỉ sẽ bắt đầu bằng X010 đến X017 địa chỉ ngõ ra được gán ký hiệu Y và bắt đầu từ Y000 đến Y007 tuân thủ tương tự như cách gán ngõ vào X.

Các địa chỉ được gán theo quy ước trên chỉ bao gồm trong dòng sản phẩm PLC có seri FX, các dòng sau từ seri A, Q-A đã được nâng cấp lên nhóm 2 byte như vậy địa chỉ được gán lúc này sẽ bắt đầu bằng X000 cho đến X007, tuân theo thứ tự đếm của hệ cơ số 16…

Trải qua hơn 25 năm, từ khi Mitsubishi Electric giới thiệu PLC gọn đầu tiên trên thị trường châu Au. Từ đó Mitsubishi đã trở nên hãng dẫn đầu thế giới trong khu vực này, với hơn 6 triệu trong số những sự cài đặt bộ điều khiển.

Với những kích thước gọn của họ và chi phí thấp những bộ điều khiển được mở ra viễn cảnh mới trong kỹ thuật tự động công nghiệp. Nhiều ứng dụng cho tự động hóa .

Loạt FX3U mà bây giờ đang được giới thiệu là họ PLCs gọn vô cùng thành công của Mitsubishi Electric thế hệ thứ ba.

Tính tương thích - nhờ phạm vi bộ cấp điện (tiếp điện) rộng của họ những bộ điều khiển FX có thể được sử dụng khắp thế giới.

Tính Toàn cầu - Những bộ điều khiển MELSEC FX phù hợp với tất cả các tiêu chuẩn công nghiệp quốc tế chính.

FX1N kết hợp những lợi ích của một bộ điều khiển gọn không đắt với những khả năng mở rộng linh hoạt của một hệ điều khiển mô đun. Nó có thể được mở rộng cho tới 128 đầu vào và những đầu ra và với một phạm vi toàn diện của những mô đun chức năng đặc biệt. FX1N cũng làm nổi bật một bộ điều khiển định vị tổng hợp mạnh.

Thẻ truyền thông của FX1N và những khả năng nối dữ liệu làm cho nó trở nên lý tưởng cho những ứng dụng nơi kích thước phần cứng bộ điều khiển, những đặc tính truyền thông, những chức năng và tốc độ xử lý đặc biệt là mọi thứ phê bình.

Những ưu điểm của loạt FX1N:

- 14 tới 128 đầu vào và những đầu ra

- Tốc độ xử lý cao

- Ample lập trình dung lượng nhớ (những bước 8,000) và những phạm vi thiết bị

- Hợp nhất bộ điều khiển định vị

- Toàn diện phạm vi của chức năng và những mô đun mở rộng đặc biệt cho những yêu cầu riêng lẻ

- Tích hợp bộ điều khiển PID

- Cung cấp kết nối để mở những mạng

- Tích hợp đồng hồ thời gian thực

- Giao diện lập trình thân thiện với đơn vị lập trình bộ phần mềm ứng dụng hay cầm tay lập trình trên nền Windows MS

Sự xử lý tín hiệu tương tự với những bộ tiếp hợp mở rộng để chọn

The FX2N đã đặt những tiêu chuẩn trong khu vực kỹ thuật tự động công nghiệp và là một trong những bộ điều khiển tiêu thụ- lớn nhất worldwide. Nó có nhiều đặc tính bình thường được tìm thấy trong những bộ điều khiển lớn hơn Chỉ dẫn FX2N lôgíc là một trong những hệ thống PLC gọn nhanh nhất sẵn có. Nó có những khả năng truyền thông và một phạm vi rộng của sự mở rộng rộng lớn và những mô đun chức năng đặc biệt sẵn có cho cấu hình của những hệ thống chính xác.

Hãng Siemens (Đức)

SIMATIC S7-300

PAC Sản phẩm tích hợp giữa PLC và WinCC lập trình điều khiển và mô phỏng hệ thống điều khiển tự động

1.5.1. Hệ thống Module

PLC S7-300 cấu trúc dạng module gồm các thành phần sau:

  • CPU các 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 năng FM
  • Module truyền thông CP
  • Module nguồn PS307 cấp nguồn 24VDC cho các module khác, dòng 2A, 5A, 10A
  • Module ghép nối IM: IM360, IM361, IM365

Các module được gắn trên thanh rây như hình dưới, tối đa 8 module SM/FM/CP ở bên phải CPU, tạo thành một rack, kết nối với nhau qua bus connector gắn ở mặt sau của module . Mỗi module được gán một số slot tính từ trái sang phải, module nguồn là slot 1, module CPU slot 2, module kế mang số 4…

Nếu có nhiều module thì bố trí thành nhiều rack (trừ CPU312IFM và CPU313 chỉ có một rack), CPU ở rack 0, slot 2, kế đó là module phát IM360, slot 3, có nhiệm vụ kết nối rack 0 với các rack 1, 2, 3, trên mỗi rack này có module kết nối thu IM361, bên phải mỗi module IM là các module SM/FM/CP. Cáp nối hai module IM dài tối đa 10m. Các module được đánh số theo slot và dùng làm cơ sở để đặt địa chỉ đầu cho các module ngõ vào ra tín hiệu. Đối với CPU 315-2DP, 316-2DP, 318-2 có thể gán địa chỉ tùy ý cho các module.

Mỗi địa chỉ tương ứng với một byte. Với các module số địa chỉ một ngõ vào hay ra là x.y, x là địa chỉ byte, y có giá trị từ 0 đến 7. Ví dụ module SM321 DI 32 có 32 ngõ vào gắn kế CPU slot 4 có địa chỉ là I0.y, I1.y, I2.y, I3.y, I là ký hiệu chỉ ngõ vào số. Module analog có địa chỉ theo word, ví dụ module SM332 AO4 có 4 ngõ ra analog gắn ở slot 5 rack 1 có địa chỉ PQW400, PQW402, PQW404, PQW406, ngõ ra số có ký hiệu là Q còn ngõ vào analog ký hiệu là PIW.

Các CPU 312IFM, 314 IFM, 31xC có tích hợp sẵn một số module mở rộng

  • CPU 312IFM, 312C: 10 ngõ vào số địa chỉ I124.0 …I124.7, I125.1; 6 ngõ ra số Q124.0…Q124.5.
  • CPU 313C: 24 DI I124.0..126.7, 16DO Q124.0..125.7, 5 ngõ vào tương đồng AI địa chỉ 752..761, hai ngõ ra AO 752..755
  • CPU 314IFM: 20 ngõ vào số I124.0 … I126.3; 16 ngõ ra số Q124.0 …Q125.7; 4 ngõ vào tương đồng PIW128, PIW130, PIW132, PIW134; một ngõ ra tương đồng PQW128.

1.5.1.1. Module CPU

Các module CPU khác nhau theo hình dạng chức năng, vận tốc xử lý lệnh. Loại 312IFM, 314IFM không có thẻ nhớ. Loại 312IFM, 313 không có pin nuôi. Loại 315-2DP, 316-2DP, 318-2 có cổng truyền thông 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. 1 Hz; mode HALT w. 0.5 Hz

- STOP mode ... (vàng) ... CPU mode STOP hay HALT hay start-up; LED chớp khi memory reset request

- BUSF ... (đỏ) ... lỗi phần cứng hay phần mềm ở giao diện PROFIBUS

Khóa mode có 4 vị trí:

- RUN-P chế độ lập trình và chạy

- RUN chế độ chạy chương trình

- STOP ngừng chạy chương trình

- MRES reset bộ nhớ

Thẻ nhớ có thể có dung lượng từ 16KB đến 4MB, chứa chương trình từ PLC chuyển qua và chuyển chương trình ngược trở lại cho CPU.

Pin nuôi giúp nuôi chương trình và dữ liệu khi bị mất nguồn (tối đa 1 năm), ngoài ra còn nuôi đồng hồ thời gian thực. Với loại CPU không có pin nuôi thi cũng có một phần vùng nhớ được duy trì.

Thông qua cổng truyền thông MPI (MultiPoint Interface) có thể nối : máy tính lập trình, màn hình OP (Operator panel) , các PLC có cổng MPI (S7-300, M7-300, S7-400, M7-400, C7-6xx), S7-200, vận tốc truyền đến 187.5kbps (12Mbps với CPU 318-2, 10.2 kbps với S7-200) . Cổng Profibus –DP nối các thiết bị trên theo mạng Profibus với vận tốc truyền lên đến 12Mbps.

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.*** * Các vùng nhớ của PLC

Vùng nhớ chương trình (load memory) chứa chương trình người dùng (không chứa địa chỉ ký hiệu và chú thích) có thể là RAM hay EEPROM trong CPU hay trên trên thẻ nhớ.

Vùng nhớ làm việc (working memory) là RAM, chứa chương trình do vùng nhớ chương trình chuyển qua; chỉ các phần chương trình cần thiết mới được chuyển qua, phần nào không cần ở 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 dữ liệu M, bộ nhớ đệm xuất nhập…

Trên CPU 312IFM và 314 IFM vùng nhớ chương trình là RAM và EEPROM; các CPU khác có pin nuôi, vùng nhớ chương trình là RAM và thẻ nhớ. Khi mất nguồn hay ở chế độ MRES ( reset bộ nhớ) RAM sẽ bị xóa. Một số vùng nhớ của RAM ( timer, counter, vùng nhớ M, khối dữ liệu..) có thể khai báo là lưu giữ (retentive) bằng phần mềm S7 để chuyển các vùng này sang bộ nhớ lưu giữ (NVRAM non volative ) dù không có pin nuôi, kích thước cụ thể tùy loại CPU.

Bảng sau cho một số thông số chính của các CPU

Thông số CPU 312IFM CPU 313 CPU 314 CPU 314IFM
Working memory 6KB 12KB 24KB 32KB
Load memory 20KBRAM20KBEEPROM 20KBRAMup to 4MB FEPROM (memory card) 40KBup to 4MB FEPROM (memory card) 48KB RAM48KBEEPROM
Vận tốc 0.7ms/1000 lệnh nhị phân 0.7ms/1000 lệnh nhị phân 0.3ms/1000 lệnh nhị phân 0.3ms/1000 lệnh nhị phân
Data Memory 1KBRetentivity adjustable MB0..MB71Preset MB0..MB15 2KBRetentivity adjustable MB0..MB71Preset MB0..MB15 2KBRetentivity adjustable MB0..MB255Preset MB0..MB15 2KBRetentivity adjustable MB0..MB143Preset MB0..MB15
Counter adjustable RetentivityC0..C31Preset C0..C7 adjustable Retentivity C0..C63Preset C0..C7 adjustable Retentivity C0..C63Preset C0..C7 Adjustable Retentivity C0..C63Preset C0..C7
Timer T0..T63 no retentivity T0..T127Adjustable RetentivityT0..T31Preset: no T0..T127Adjustable RetentivityT0..T127Preset: no T0..T127Adjustable RetentivityT0..T71Preset: no
Digital inputs 10 integrated + 128 128 512 496 + 20 integrated
Digital outputs 6 integrated + 128 128 512 496 +16 integrated
Analog inputs 32 32 64 64 + 4 integrated
Analog outputs 32 32 64 64 + 1 integrated
Process image input I0.0.. I127.7 I0.0.. I127.7 I0.0.. I127.7
Process image output Q0.0 ..Q127.7 Q0.0 ..Q127.7 Q0.0 ..Q127.7

Module nguồn nuôi. Có 3 loại:2A, 5A, 10A.

1.5.1.3. Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra (SM)

Module vào số có các 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 8 _ 120/230 VAC, 2*4 nhóm
  • SM 321; DI 32 _ 120 VAC 8*4 nhóm

Module ra 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 8 _ 24 VDC/2 A, 4*2 nhóm
  • SM 322; DO 16 _ 120 VAC/1 A, 8*2 nhóm
  • SM 322; DO 8 _ 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 8 _ 230 VAC Relay, 4*2 nhóm
  • SM 322; DO 8 _ 230 VAC/5A Relay,1*8 nhóm
  • SM 323; DI 16/DO 16 _ 24 VDC/0.5 A
  • SM 323; DI 8/DO 8 _ 24 VDC/0.5 A

Module analog in có nhiều ngõ vào, dùng để đo điện áp, dòng điện, điện trở ba dây, bốn dây, nhiệt độ. Có nhiều tầm đo, độ phân giải, thời gian chuyển đổi khác nhau. Cài đặt thông số hoạt động cho module bằng phần mềm S7- Simatic 300 Station – Hardware và/hoặc chương trình người dùng sử dụng hàm SFC 55, 56, 57 phù hợp (xem mục ) và/hoặc cài đặt nhờ mo±dulle tầm đo (measuring range module) gắn trên module SM. Kết quả chuyển đổi là số nhị phân phụ hai với bit MSB là bit dấu.

SM331 AI 2*12 : module chuyển đổi hai kênh vi sai áp hoặc dòng, hoặc một 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, các tầm đo như sau: ±80 mV; ±250 mV; ± 500 mV; ±1000 mV; ± 2.5 V; ± 5 V;1 .. 5 V; ± 10 V; ± 3.2 mA; ± 10 mA; ± 20 mA; 0 .. 20 mA; 4 ..20 mA. Điện trở 150 ; 300 ; 600 ; Đo nhiệy độ dùng cặp nhiệt E, N, J, K, L, nhiệt kế điện trở Pt 100, Ni 100. Các thông số mặc định đã được cài sẵn trên module, kết hợp với đặt vị trí của module tầm đo (bốn vị trí A, B, C, D) nếu không cần thay đổi thì có thể sử dụng ngay

  • SM331, AI 8*12bit , 8 kênh vi sai chia làm hai nhóm, độ phân giải 9 (12, 14 ) bit + dấu
  • SM331, AI 8*16bit , 8 kênh vi sai chia làm 2 nhóm , độ phân giải 15 bit + dấu

Module Analog Out:

Cung cấp áp hay dòng phụ thuộc số nhị phân phụ hai

- SM332 AO 4*12 bit: 4 ngõ ra dòng hay áp độ phân giải 12 bit, thời gian chuyển đổi 0.8 ms .

- SM332 AO 2*12 bit

- SM332 AO 4*16 bit

Module Analog In/Out

- SM 334; AI 4/AO 2 * 8 Bit

- SM334; AI 4/AO 2* 12 Bit

***SORRY, THIS MEDIA TYPE IS NOT SUPPORTED.*** 1.5.1.4. Module ghép nối (IM)

Module IM360 gắn ở rack 0 kế CPU dùng để ghép nối với module IM361 đặt ở các rack 1, 2, 3 giúp kết nối các module mở rộng với CPU khi số module lớn hơn 8. Cáp nối giữa hai rack là loại 368. Trong trường hợp chỉ có hai rack, ta dùng loại IM365.

1.5.1.5. Module có chức năng điều khiển riêng (FM)

  • FM350-1 : đếm xung một kênh
  • FM350-2 : đếm xung tám kênh
  • FM351, 353, 354, 357-2 : điều khiển

định vị

  • FM352: bộ điều khiển cam điện tử
  • FM355: bộ điều khiển hệ kín

1.5.1.6. Module phục vụ truyền thông (CM)

Module phục vụ truyền thông trong mạng giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính

1.5.2.1. Kiểu dữ liệu

Dạng Kích thước Định dạng Tầm và ký hiệu Ví dụ
BOOL(bit) 1 Booleantext TRUE/FALSE TRUE
BYTE(Byte) 8 Thập lục phân B#16#0 đến B#16#FF B#16#10byte#16#10
WORD(Word) 16
Nhị phân 2#0 đến2#1111_1111_1111_1111 2#0001_0010_0000_0011
Thập lục phân W#16#0 đến W#16#FFFF W#16#1CBFWord#16#1CBF
BCD C#0 đến C#999 C#998
Thập phân không dấu B#(0,0) đến B#(255,255) B#(10,20)Byte#(10,20)
DWORD(DoubleWord) 32
Nhị phân 2#0 đến2#1111_1111_1111_1111_1111_1111_1111_1111 2#0010_0111_1001_0000_0011_0100_1111_1000
Thập lục phân DW#16#0000_0000 đếnDW#16#FFFF_FFFF DW#16#00A2_0FABdword#16#00A2-0FAB
Thập phân không dấu B#(0,0,0,0) đếnB#(255,255,255,255) B#(1,14,65,245)byte#(1,14,65,245)
INT(Integer) 16 Thập phân có dấu -32768 đến 32767 2
DINT(Double Integer) 32 Thập phân có dấu L#-2147483648 đếnL#2147483647 L#1
S5TIMER(SimaticTimer) 16 S5 timevới đơn vị là 10ms S5T#0H_0M_0S_10MS đếnS5T#2H_46M_30S_0MS S5T#1MS5TIME#1M
TIME(IEC Time) 32 IEC timevới đơn vị là 1ms (số integercó dấu) T#-24D_20H_31M_23S_648MSđếnT#24D_20H_31M_23S_647MS T#1H_1MTIME#1H_1M
DATE(IECdate) 16 Ngày hệ IEC với đơn vị 1 ngày D#1990-1-1 đếnD#2168-12-31 D#1994-3-15DATE#1994-3-15
TIME_OF_DAY(timeof day) 32 Thời gian trong một ngày vớiđơn vị 1ms TOD#0:0:0.0 đếnTOD#23:59:59.999 TOD#1:10:3.3TIME_OF_DAY#1:10:3.3
CHAR(character) 8 Ký tự ‘A’, ‘B’, ‘c’,………… ‘e’

1.5.2.2. Vùng nhớ dữ liệu, đối tượng và cách truy cập

PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp: Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O. Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay.

Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ. Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo. Với một địa chỉ mới, nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đầu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc.

Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bởi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng chứa 2000 - 16000 dòng lệnh , tùy theo loại vi mạch. Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng.

+ RAM (Random Access Memory) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất. Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm. Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình. Khuynh hướng hiện nay dùng CMOS RAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn.

+ EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được. Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn, nó được gắn sẵn trong máy, đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn. Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC. Trên PG (Programer) có sẵn chỗ ghi và xóa EPROM.

+ EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) liên kết với những truy xuất linh động của RAM và có tính ổn định. Nội dung của nó có thể được xóa và lập trình bằng điện, tuy nhiên số lần là có giới hạn. Môi trường ghi dữ liệu thứ tư là đĩa cứng hoặc đĩa mềm, được sử dụng trong máy lập trình. Đĩa cứng hoặc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài.

* Kích thước bộ nhớ:

- Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 -1000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo.

- Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K - 16K, có khả năng chứa từ 2000 -16000 dòng lệnh. Ngoài ra còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM, EPROM.

1. Cấu trúc bộ nhớ:

Bộ nhớ gồm 48KB RAM, 48KB ROM, không có khả năng mở rộng và tốc độ xử lý gần 0.3ms trên 1000 lệnh nhị phân, bộ nhớ được chia trên các vùng:

+ Vùng chứa chương trình ứng dụng:

- OBx (Organisation block): Miền chứa chương trình tổ chức, trong đó:

- Khối OB1: Khối tổ chức chính, mặc định, thực thi lặp vòng. Nó được bắt đầu khi quá trình khởi động hoàn thành và bắt đầu trở lại khi nó kết thúc.

- Khối OB10 (Time of day interrupt): được thực hiện khi có tín hiệu ngắt thời gian.

- Khối OB20 (Time delay interrupt): được thực hiện sau 1 khoảng thời gian đặt trước.

- Khối OB35 (Cyclic Interrupt): khối ngắt theo chu kì định trước

- Khối OB40 (Hardware Interrupt): được thực hiện khi tín hiệu ngắt cứng xuất hiện ở ngõ vào I124.0 I124.3

- FC (Function): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó, được phân biệt bởi các số nguyên. Ví dụ: FC1, FC7, FC30ngoài ra còn có các hàm SFC là các hàm đã được tích hợp sẵn trong hệ điều hành.

- FB (Function Block): tương tự như FC, FB còn phải xây dựng 1khối dữ liệu riêng gọi là DB (Data Block) và cũng có các hàm SFB là các hàm tích hợp sẵn trong hệ điều hành.

+ Vùng chứa các tham số hệ điều hành và chương trình ứng dụng:

- I (Process image input): Miền bộ đệm dữ liệu các ngõ vào số. Trước khi bắt đầu thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc tất cả giá trị logic của các cổng vào rồi cất giữ chúng trong vùng I. khi thực hiện chương trình CPU sẽ sử dụng các giá trị trong vùng I mà không đọc trực tiếp từ ngõ vào số.

- Q (Process image output): tương tự vùng I, miền Q là bộ đệm dữ liệu cổng ra số. Khi kết thúc chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tới các cổng ra số.

- M (Memory): Miền các biến cờ. Do vùng nhớ này không mất sau mỗi chu kỳ quét nên chương trìng ứng dụng sẽ sử dụng vùng nhớ này để lưu giữ các tham số cần thiết. Có thể truy nhập nó theo bit (M), byte (MB), theo từ (MW) hay từ kép (MD).

- T (Timer): Miền nhớ phục vụ bộ thời gian bao gồm việc lưu trữ các giá trị đặt trước (PV-Preset Value), các giá trị tức thời (CV-Current Value) cũng như các giá trị logic đầu ra của Timer.

- C (Counter): Miền nhớ phục vụ bộ đếm bao gồm việc lưu giữ các giá trị đặt trước (PV-Preset Value), các giá trị tức thời (CV-Current Value) cũng như các giá trị logic đầu ra của Counter.

- PI: Miền địa chỉ cổng vào của các module tương tự (I/O External input). Các giá trị tương tự tại cổng vào của module tương tự sẽ được module đọc và chuyển tự động theo những địa chỉ. Chương trình ứng dụng có thể truy cập miền nhớ PI theo từng byte (PIB), từng từ (PIW) hoặc theo từng từ kép (PID).

- PQ: Miền địa chỉ cổng ra của các module tương tự (I/O External output). Các giá trị tương tự tại cổng vào của module tương tự sẽ được module đọc và chuyển tự động theo những địa chỉ. Chương trình ứng dụng có thể truy cập miền nhớ PI theo từng byte (PQB), từng từ (PQW) hoặc theo từng từ kép (PQD).

+ Vùng chứa các khối dữ liệu, được chia thành 2 loại:

  • DB (Data block): Miền chứa các dữ liệu được tổ chúc thành khối. Kích thước hay số lượng khối do người sử dụng qui định. Có thể truy nhập miền này theo từng bit (DBX), byte( DBB), từng từ (DBW), từ kép (DBD).
  • L (Local data block): Miền dữ liệu địa phương, được các khối chương trình OB, FC, FB tổ chức và sử dụngcho các biến nháp tức thời và trao đổi dữ liệu của biến hình thức với những khối đã gọi nó. Toàn bộ vùng nhớ sẽ bị xoá sau khi khối thực hiện xong. Có thể truy nhập theo từng bit (L), byte (LB), từ LW), hoặc từ kép (LD).

Kích thước các vùng nhớ tùy thuộc vào từng loại PLC

2. Phương pháp truy cập vùng nhớ:

Địa chỉ ô nhớ trong PLC S7-300 bao gồm hai thành phần: phần chữ và phần số.

Ví dụ:

Truy nhập theo byte: Bao gồm các kiểu Byte (1 byte), Word (2 byte), Double word (4 byte)

Quy cách: Tên vùng nhớ, kích thước, địa chỉ byte đầu tiên

a. Vùng nhớ các đầu vào I:

- Tại thời điểm đầu tiên mỗi vòng quét PLC lấy tín hiệu từ các đầu vào và ghi các giá trị tương ứng vào vùng nhớ đầu vào.

- Truy nhập: Kiểu: Bit I[địa chỉ byte].[địa chỉ bit] I0.1

Byte, word, Double word I[kích thước][địa chỉ byte đầu tiên]

Ví dụ: IB4, IW1, ID2

b. Vùng nhớ các đầu ra Q:

- Trong quá trình thực hiện các công việc trong một vòng quét (bao gồm cả chương trình điều khiển), PLC sẽ ghi các giá trị tơơng ứng của các vào vùng nhớ này, cuối vòng quét PLC sẽ gửi các giá trị này đến các đầu ra tương ứng.

- Truy nhập: Kiểu: Bit Q[địa chỉ byte].[địa chỉ bit] Q0.0

Byte, word, Double word Q[kích thước][địa chỉ byte đầu tiên]

Ví dụ: QB2, QW1, QD4

c. Vùng nhớ M:

- Các ô nhớ thuộc vùng nhớ (M) dùng để lơu trữ trạng thái của quá trình hoạt động hoặc các thông tin điều khiển khác.

- Truy nhập:Kiểu: Bit M[địa chỉ byte].[địa chỉ bit] M10.1

Byte, Word, Double word M[kích thước][địa chỉ byte đầu tiên]

Ví dụ: MB20, MW8, MD6

d. Vùng nhớ thời gian T

- Mỗi bộ thời gian có hai giá trị được lưu trữ trong vùng nhớ T: Giá trị đếm thời gian hiện tại (16 bit), và giá trị bit timer (1 bit).

- Truy nhập: T [số thứ tự bộ timer] T3

e. Vùng nhớ bộ đếm C:

- Mỗi bộ đếm có hai giá trị được lơu trữ trong vùng nhớ C: Giá trị đếm hiện tại (kiểu BDC, 12 bit), và giá trị bit counter (1 bit).

- Truy nhập: C [số thứ tự bộ timer] C1

f. Vùng nhớ các đầu vào, đầu ra Analog AI, AQ:

- PLC chuyển đổi một giá trị điện áp (hoặc dòng điện) thành một số nhị phân (12 bit) lưu trữ trong vùng nhớ analog (hoặc ngược lại).

- Cách truy nhập với tín hiệu vào: PI[kích thước][địa chỉ byte đầu tiên]

Ví dụ: Truy nhập: Kiểu: Byte, Word, Double word

PIB20, PIW8, PID6

- Cách truy nhập với tín hiệu ra: PQ[kích thước][địa chỉ byte đầu tiên]

Ví dụ: Truy nhập: Kiểu: Byte, Word, Double word

PQB20, PQW8, PQD6

g. Vùng nhớ của các khối dữ liệu DB:

- Mở khối dữ liệu DB hoặc DI bằng lệnh OPN

Ví dụ: OPN DB 1 // Mở khối dữ liệu DB (Open data Block)

Hoặc OPN DI 1 // Mở khối dữ liệu DI (Open instance data Block)

- Mở một bít trong khối dữ liệu DBX

Ví dụ: A DB3.DB 0.5 // mở bit số 5 của byte 0 trong khối dữ liệu DB3

- Mở một Byte, một WORD hoặc một một DW trong khối dữ liệu DBx

Ví dụ: L DB3. DBB2 // chỉ tới Byte 2 trong khối dữ liệu DB3

L DB3. DBW2 // chỉ tới WORD 2 trong khối dữ liệu DB3

L DB. DBD2 // chỉ tới DWORD 2 trong khối dữ liệu DB3

h. Vùng nhớ trong các khối chương trình OB, FBx và FCx

- Chỉ 1 bit

Ví dụ: A L0.2// chỉ bít số 2 của Byte 0 trong miền dữ liệu địa phương

- Chỉ một Byte, Word hoặc DW

Ví dụ: L LB0 // chỉ byte 0 trong miền dữ liệu địa phương

L LW0 // chỉ Word 0 trong miền dữ liệu địa phương

L LD0 // chỉ DWord 0 trong miền dữ liệu địa phương

0