LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
1. Tên đề tài :
LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG
2. Cơ sở ban đầu :
Tài liệu về tập lệnh và phương pháp lập trình PLC SIMATIC S7-200.
3. Nội dung các phần thuyết minh:
- Giới thiệu một số lệnh của SIMATIC S7-200.
- Xây dựng chương trình điều khiển.
- Lập trình điều khiển máy bán nước tự động trên S7-200 CPU 214
-
MỤC LỤC
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
Nhận xét của giáo viên phản biện
Lời cảm tạ
Lời nói đầu
Mục lục
Chương I: DẪN NHẬP Trang
- Đặt vấn đề 1
- Giới hạn đề tài 1
- Mục đích nghiên cứu 2
Chương II: GIỚI THIỆU PLC SIMATIC S - 200
- Tổng quát về PLC 3
- Giới thiệu PLC Simatic S – 200 7
- Ngôn ngữ lập trình của S – 200 12
Chương III: MÔ HÌNH MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG
- Giới thiệu mô hình 54
- Yêu cầu công nghệ 54
- Cấu trúc mô hình 54
Chương IV: LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG
- Lưu đồ 58
- Quy định các ngõ vào ra 62
- Chương trình viết dưới dạng LAD 63
- Chương trình viết dưới dạng STL 89
Kết luận 104
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
CHƯƠNG I
DẪN NHẬP
I. Đặt vấn đề
Tự động ngày càng đóng vai trò quan trọng trong đời sống và công nghiệp. Ngày nay ngành tự động đã phát triển tới trình độ cao nhờ những tiến bộ của lý thuyết điều khiển tự động, của những ngành khác như điện tử, tin học, … Nhiều hệ thống điều khiển đã ra đời, nhưng phát triển mạnh và có khả năng phục vụ rộng là bộ điều khiển PLC. Sở dĩ như thế, do bộ PLC có nhiều ưu điểm nổi bậc so những bộ điều khiển khác :
§ Đơn giản, dể dàng thay đổi, lập trình .
§ Tin cậy trong môi trường công nghiệp.
§ Cạnh tranh được giá thành với các bộ diều khiển khác.
Cuối thập niên 60 xuất hiện khái niệm về PLC và đã được phát triển rất nhanh. Năm 1974 PLC đã sử dụng nhiều bộ xử lý như : mạch định thời, bộ đếm, dung lượng nhớ đến 12KB và có 1024 điểm nhập xuất. Năm 1976 đã giới thiệu hệ thống đưa tín hiệu vào ra từ xa. Năm 1977 PLC đã dùng đến vi xử lý. Năm1980 phát triển các 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 đã thành lập mạng PLC.
Riêng nước ta sắp tới đây hành rào thuế quan khu vực được loại bỏ, kinh tế mở cửa hợp tác với nước ngoài. Trước tình hình đó, nền công nghiệp sẽ gặp không ít khó khăn do còn nhiều dây chuyền có công nghệ lạc hậu. Để có chổ đứng và thế mạnh trên thương trường, nhà nước đã đặc biệt chú trọng đến ứng dụng và phát triển tự động trong sản xuất, nhằm nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm và hạ giá thành. Một trong những phương án tốt nhất và được sử dụng rộng hiện nay là thay thế những hệ thống đó bằng bộ điếu khiển PLC. Để phát triển mạnh hơn nữa, nhiệm vụ đặt ra hàng đầu là đào tạo những chuyên gia về tự động điều khiển nói chung và về PLC nói riêng.
Là một kỹ sư điện công nghiệp, công việc sẽ gắn liền với điều khiển, vận hành hệ thống sản xuất. Như vậy, những hiểu biết về PLC sẽ tạo nhiều thuận lợi để làm việc tốt hơn. Khi đang còn ngồi trên ghế nhà trường, việc tìm hiểu, nghiên cứu để nắm vững phương pháp lập trình trên bộ PLC rất có ý nghĩa và là điều kiện tốt nhất học hỏi, tích lũy kinh nghiệm.
II. Giới hạn đề tài
Do hạn chế về thời gian, tài liệu tham khảo và nhiều điều kiện khách quan khác nhau, nên đề tài chỉ nghiên cứu những nội dung sau :
§ Thiết lập lưu đồ điều khiển.
§ Lập trình điều khiển trên bộ PLC của SIMATIC S7-200 CPU 214.
§ Xây dựng mô hình điều khiển.
§ Kết nối PLC với mô hình.
Nhưng nội dung trọng tâm vẫn là phần lập trình.
III. Mục đích nghiên cứu
Qua thời gian dài nghiên cứu lý thuyết về PLC cũng như tập lệnh của SIMATIC S7-200, bản thân nhận thấy cần học hỏi nhiều hơn nữa về phương pháp lệnh trình, cũng như kinh nghiệm khắc phục sự cố khi chạy chương trình. Với đề tài tốt nghiệp này là điều kiện tốt nhất sẽ giúp ích rất nhiều trong quá trình học hỏi đó. Mục đích nghiên cứu chỉ để làm quen với thực tế, thấy được mối quan hệ giữa lý thuyết và thực tiễn.”Lập trình PLC điều khiển máy bán nước tự động” điều quan trọng cần rút ra được sau quá trình thực hiện là cách thức và trình tự giải quyết một vấn đề được đặt ra trước bằng phương pháp lập trình và thấy được khả năng ứng dụng của PLC trong công nghiệp.
CHƯƠNG II
GIỚI THIỆU BỘ PLC CỦA SIMATIC S7-200
I. Tổng quát về PLC
1. Giới thiệu PLC
PLC viết tắt của Programmable Logic Controller , là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm. Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý. Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình.
Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau :
¨ Lập trình dể dàng , ngôn ngữ lập trình dể học .
¨ Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa.
¨ Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp .
¨ Hoàn toàn tin cậy trog môi trường công nghiệp .
¨ Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính , nối mạng , các môi Modul mở rộng.
¨ Giá cả cá thể cạnh tranh được.
Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và các Logic thời gian .Tuy nhiên ,bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả … Chính điều này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp . Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm , định thời , thanh ghi dịch … sau đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn … Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn , số lượng I / O nhiều hơn.
Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống. Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình . Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện viêc điều khiển dựa vào chương trình này. Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của qui trình công nghệ , ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC . Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dể dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay Relay .
2. Cấu trúc , nguyên lý hoạt động của PLC
a. Cấu trúc
Tất cả các PLC đều có thành phần chính là :
Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong ( có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM ).
Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC .
Các Modul vào /ra.
Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm môt đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung . Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay , RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẳn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC . Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình . Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, …
b. Nguyên lý hoạt động của PLC
v Đơn vị xử lý trung tâm
CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.
v Hệ thống bus
Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song :
Address Bus : Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau.
Data Bus : Bus dùng để truyền dữ liệu.
Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC .
Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song.
Nếu môt modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus , nó sẽ chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC .
Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế.
Hê thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O . Bên cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 18 MHZ. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống.
v Bộ nhớ
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 đấu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc .
Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bỡi 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 CMOSRAM 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 chổ ghi và xóa EPROM.
Môi trường ghi dữ liệu thứ ba là đĩa cứng hoạc đĩa mềm, được sử dụng trong máy lập trình . Đĩa cứng hoăc 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.
v Các ngỏ vào ra I / O
Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các modul ( các đầu vào của PLC ) , các cơ cấu chấp hành được nối với các modul ra ( các đầu ra của PLC ) .
Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V , tín hiêu xử lý là 12/24VDC hoặc 100/240VAC.
Mỗi đơn vị I / O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I / O được cung cấp bỡi các đèn LED trên PLC , điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dể dàng và đơn giản .
Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra .
3. Các hoạt động xử lý bên trong PLC
a. Xử lý chương trình
Khi một chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của PLC , các lệnh sẽ được trong một vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ .
PLC có bộ đếm địa chỉ ở bên trong vi xử lý, vì vậy chương trình ở bên trong bộ nhớ sẽ được bộ vi xử lý thực hiện một cách tuần tự từng lệnh một, từ đầu cho đến cuối chương trình . Mỗi lần thực hiện chương trình từ đầu đến cuối được gọi là một chu kỳ thực hiện. Thời gian thực hiện một chu kỳ tùy thuộc vào tốc độ xử lý của PLC và độ lớn của chương trình. Một chu lỳ thực hiện bao gồm ba giai đoạn nối tiếp nhau :
¨ Đầu tiên, bộ xử lý đọc trạng thái của tất cả đầu vào. Phần chương trình phục vụ công việc này có sẵn trong PLC và được gọi là hệ điều hành .
¨ Tiếp theo, bộ xử lý sẽ đọc và xử lý tuần tự lệnh một trong chương trình. Trong ghi đọc và xử lý các lệnh, bộ vi xử lý sẽ đọc tín hiệu các đầu vào, thực hiện các phép toán logic và kết quả sau đó sẽ xác định trạng thái của các đầu ra.
¨ Cuối cùng, bộ vi xử lý sẽ gán các trạng thái mới cho các đầu ra tại các modul đầu ra.
b. Xử lý xuất nhập
Gồm hai phương pháp khác nhau dùng cho việc xử lý I / O trong PLC :
v Cập nhật liên tục
Điều nay đòi hỏi CPU quét các lệnh ngỏ vào (mà chúng xuất hiện trong chương trình ), khoảng thời gian Delay được xây dựng bên trong để chắc chắn rằng chỉ có những tín hiệu hợp lý mới được đọc vào trong bộ nhớ vi xử lý. Các lệnh ngỏ ra được lấy trực tiếp tới các thiết bị. Theo hoạt động logic của chương trình , khi lệnh OUT được thực hiện thì các ngỏ ra cài lại vào đơn vị I / O, vì thế nên chúng vẫn giữ được trạng thái cho tới khi lần cập nhật kế tiếp.
v Chục ảnh quá trình xuất nhập
Hầu hết các PLC loại lơn có thể có vài trăm I / O, vì thế CPU chỉ có thể xử lý một lệnh ở một thời điểm . Trong suốt quá trình thực thi, trạng thái mỗi ngõ nhập phải được xét đến riêng lẻ nhằm dò tìm các tác động của nó trong chương trình. Do chúng ta yêu cầu relay 3ms cho mỗi ngõ vào, nên tổng thời gian cho hệ thống lấy mẫu liên tục trở nên rất dài và tăng theo số ngõ vào.
Để làm tăng tốc độ thực thi chương trình, các ngõ I / O được cập nhật tới một vùng đặc biệt trong chương trình. Ở đây, vùng RAM đặc biệt này được dùng như một bộ đệm lưu trạng thái các logic điều khiển và các đơn vị I / O. Mỗi ngõ vào ra đều có một địa chỉ I / O RAM này. Suốt quá trình copy tất cả các trạng thái vào trong I / O RAM. Quá trình này xảy ra ở một chu kỳ chương trình (từ Start đến End ).
Thời gian cập nhật tất cả các ngõ vào ra phụ thuộc vào tổng số I/O được copy tiêu biểu là vài ms. Thời gian thực thi chương trình phụ thuộc vào chiều dài chương trình điều khiển tương ứng mỗi lệnh mất khoảng từ 110 s.
II. PLC SIMATIC S7-200 CPU 214
1. Cấu trúc phần cứng của CPU 214
S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của Hãng SIEMNS (CHLB Đức) có cấu trúc theo kiểu Modul và có các modul mở rộng. Các modul này được sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý CPU-214.
¨ CPU-214 bao gồm 14 ngõ vào và 10 ngõ ra, có khả năng thêm 7 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 dữ liệu, trong đó 512 từ đầu thuộc miền non-volatile.
¨ Tổng số ngõ vào / ra cực đại là 64 ngõ vào và 64 ngõ ra.
¨ 128 Timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 4 Timer 1ms, 16 Timer 10ms và 108 Timer 100ms.
¨ 128 bộ đếm chia làm 2 loại: chỉ đếm tiến và vừa đếm tiến vừa đếm lùi.
¨ 688 bít nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc.
¨ Các chế độ xử lý ngắt gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên hoặc xuống, ngắt thời gian, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung.
¨ 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2Khz và 7 Khz.
¨ 2 bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM.
¨ 2 bộ điều chỉnh tương tự
¨ Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ kể từ khi PLC bị mất nguồn cung cấp.
Các đèn báo trên S7-200 CPU214
¨ SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng.
¨ RUN (đèn xanh): Đèn xanh RUN chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào trong máy.
¨ STOP (đèn vàng): Đèn vàng STOP chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng chương trình và đang thực hiện lại.
v Cổng vào ra
¨ Ix.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Ix.x. Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị Logic của công tắc.
¨ Qx.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Qx.x. Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.
v Chế độ làm việc
PLC có 3 chế độ làm việc:
¨ RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình từng bộ nhớ, PLC sẽ chuyển từ RUN sang STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP.
¨ STOP: Cưởng bức PLC dừng chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP.
¨ TERM: Cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ hoạt động cho PLC hoặc RUN hoặc STOP.
v Cổng truyền thông
S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là 300 38.400 baud.
Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG702 hoặc các loại máy lập trình thuộc họ PG7xx có thể dùng một cáp nối thẳng MPI. Cáp đó đi kèm với máy lập trình.
Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC / PPI với bộ chuyển đổi RS232 / RS485.
Chân Giải thích
2. Cấu trúc bộ nhớ
Bộ nhớ S7-200 được chia thành 4 vùng với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn. Bộ nhớ S7-200 có tính năng động cao, đọc, ghi được trong toàn vùng, loại trừ các bit nhớ đặc biệt SM (Special memory) chỉ có thể truy nhập để đọ
EEPROM MIỀN NHỚ NGOÀI
Chương trình Chương trình Chương trình
Tham số Tham số Tham số
Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu
Vùng đối tượng
¨ Vùng chương trình
Là nguồn nhờ được sử dụng để lưu giữ các lệnh chương trình. Vùng này thuộc kiểu non-volatile đọc / ghi được.
¨ Vùng tham số
Là miền lưu giữ các tham số như: từ khóa, địa chỉ trạm, … cũng giống như vùng chương trình, thuộc kiểu non-volatile đọc / ghi được.
¨ Vùng dữ liệu
Là miền nhớ động được sử dụng để cất giữ các dữ liệu của chương trình. Nó có thể được truy cập theo từng bít, từng byte, từng từ đơn (W-Word) hoặc theo từ kép (DW_ Double Word), vùng dữ liệu được chia thành những miền nhớ nhỏ với các công dụng khác nhau. Chúng được ký hiệu bằng chữ cái đầu theo từ tiếng Anh, đặc trưng cho công dụng riêng của chúng như sau:
V : Variable Memory.
I : Input image register.
O : Output image regiter.
M : Internal Memory bits.
SM : Special Memory bits.
Tất cả các miền này đều có thể truy nhập theo từng bít, từng byte, từng từ (word) hoặc từ kép (double word).
¨ Vùng đối tượng
Bao gồm các thanh ghi Timer, bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào ra, thanh ghi AC. Vùng này không thuộc kiểu Non-Volatile nhưng đọc / ghi được .
3. Mở rộng cổng vào ra
CPU 214 cho phép mở rộng nhiều nhất 7 Modul. Các modul mở rộng tương tự và có thể mở rộng cổng vào của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó các modul mở rộng về phía bên phải của CPU, làm thành một móc xích . Địa chỉ của các vị trí của các modul được xác định cùng kiểu . Ví dụ như một modul cổng ra không thể gán địa chỉ của một modul cổng vào, cũng như một modul tương tự không thể có địa chỉ như một modul số và ngược lại .
Các modul mở rộng số hay tương tự đều chiếm chổ trong bộ đệm, tương tự với số đầu vào/ra của modul .
Sau đây là địa chỉ của một số modul mở rộng trên CPU214
CPU214 Modul 0
4vào/4a Modul 1
8 vào Modul 2
3vào/1a
Analog Modu3
8 ra Modul 4
3vào/1a
I0.0 Q0.0
I0.1 Q0.1
I0.2 Q0.2
I0.3 Q0.3
I0.4 Q0.4
I0.5 Q0.5
I0.6 Q0.6
I0.7 Q0.7
I1.0 Q1.0
I1.1 Q1.1
I1.2
I1.3
I1.4
I1.5
I2.0
I2.1
I2.2
I2.3
Q2.0
Q2.1
Q2.2
Q2.3 I3.0
I3.1
I3.2
I3.3
I3.4
I3.5
I3.6
I3.7 AIW 0
AIW 2
AIW 4
AQW 0 Q3.0
Q3.1
Q3.2
Q3.3
Q3.4
Q3.5
Q3.6
Q3.7 AIW8
AIW12
AQW 4
4. Cấu trúc chương trình của S7-200
Có thể được lập trình cho PLC S7-200 bằng cách sử dụng một trong các phần mềm :
Step 7 – Micro / Dos
Step 7 – Micro / Win
Những phần mềm này đều có thể cài đặt được trên các máy lập trình họ
PG 7xx và các máy tính cá nhân.
Các chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính (main program) và sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt.
Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình (MEND).
Chương trình con là một bộ phận của chương trình, các chương trình phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình đó là lệnh MEND.
Các chương trình xử lý ngắt cũng là một bộ phận của chương trình. Nếu cần sử dụng phải viết sau lệnh kết thúc chương trình chính (MEND).
Các chương trình được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương trình chính, sau đó đến các chương trình xử lý ngắt. Cũng có thể do trộn lẫn các chương trình con và chương trình xử lý ngắt ở sau chương trình chính
5. Thực hiện chương trình của S7-200
PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét (scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc các dữ liệu từ các cổng vào vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc MEND. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra.
Như vậy tại thời điểm thực hiện lệnh vào / ra thông thường lệnh không làm việc trực tiếp cổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số. Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn (1) và (4) do CPU quản lý. Khi gặp lệnh vào / ra ngay lập tức hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt để thực hiện lệnh này trực tiếp với cổng vào và ra.
Nếu sử dụng các chế độ ngắt chương trình tương ứng với từng tín hiệu ngắt được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình. Chương trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể xảy ra ở bất cứ điểm nào trong vòng quét.
6. Các toán hạng lập trình cơ bản
Có 6 phần tử lập trình cơ bản, mỗi phần tử có công dụng riêng. Để dễ dàng xác định thì mỗi phần tử được gán cho mộ ký tự:
¨ I : Dùng để chỉ ngõ vào vật lý nối trực tiếp vào PLC.
¨ Q : Dùng để chỉ ngõ ra vật lý nối trực tiếp từ PLC.
¨ T : Dùng để xác định phần tử định thời có trong PLC.
¨ C : Dùng để xác định phần tử đếm có trong PLC.
¨ M và S : Dùng như các cờ hoạt động như bên trong PLC.
Tất cả các phần tử (toán hạng) trên có hai trạng thái ON hoặc OFF (1 hoặc 0).
Cuộn dây có thể được dùng để điều khiển trực tiếp ngõ ra từ PLC (như phần tử Q) hoặc có thể điều khiển bộ định thì, bộ đếm hoặc cờ (như phần tử M, S). Mỗi cuộc dây được gắn với các công tắc. Các công tắc này có thể là thường mở hoặc thường đóng.
Các ngõ vào vật lý nối đến bộ điều khiển lập trình (phần tử I) không có cuộn dây để lập trình. Các phần tử này chỉ có thể dùng ở dạng các công tắc mà thôi (loại thường đóng và thường mở).
III. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7-200 CPU 214
1. Phương pháp lập trình
S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình. Chương trình bao gồm một dãy các tập lệnh. S7-200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lập trình cuối trong một vòng quét (scan).
Một vòng quét (scan cyele) được bắt đầu bằng một việc đọc trạng thái của đầu vào, và sau đó thực hiện chương trình. Vòng quét kết thúc bằng việc thay đổi trạng thái đầu ra. Trước khi bắt đầu một vòng quét tiếp theo S7-200 thực thi các nhiệm vụ bên trong và nhiệm vụ truyền thông. Chu trình thực hiện chương trình là chu trình lặp.
Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC nói chung dựa trên hai phương pháp cơ bản. Phương pháp hình thang (Ladder, viết tắt là LAD) và phương pháp liệt kê lệnh (Statement list, viết tắt là STL).
Nếu có một chương trình viết dưới dạng LAD, thiết bị lập trình sẽ tự dộng tạo ra một chương trình theo dạng STL tương ứng. Ngược lại không phải mọi chương trình viết dưới dạng STL đều có thể chuyển sang được dạng LAD.
v Phương pháp hình thang (LAD): LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa, những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơ le. Trong chương trình LAD, các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau:
¨ Tiếp điểm: Là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm của rơ le
Tiếp điểm thường mở
Tiếp điểm thương đóng
¨ Cuộn dây (coil): Là biểu tượng mô tả rơ le được mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho rơ le.
¨ Hộp (Box): Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp. Những dạng hàm thường được 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 đúng chiều dòng điện.
Mạng LAD: Là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ đường nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải. Đường nguồn bên trái là dây pha, đường nguồn bên phải là dây trung hòa và cũng là đường trở về nguồn cung cấp (thường không được thể hiện khi dùng chương trình tiện dụng STEPT MICRO / DOS hoặc STEPT – MICRO/WIN. Dòng điện chạy từ trái qua tiếp điểm đến đóng các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn.
v Phương pháp liệt kê lệnh (STL): Là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh. Mỗi câu lệnh trong chương trình, kể cả những lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC.
2. Các toán hạng và giới hạn cho phép của CPU 214
Phương pháp truy nhập Giới hạn cho phép của các toán hạng
Truy nhập bit (địa chỉ byte, chỉ số bit) V (0.0 4095.7)
I (0.0 7.7)
Q (0.0 7.7)
M (0.0 31.7)
SM (0.0 85.7)
T (0 127)
C (0 127)
Truy nhập bit VB (0 4.095)
IB (0 7)
MB (0 31).
SMB (0 85)
AC (0 3)
Hằng số
Truy nhập từ đơn VW (0 4094)
T (0 127)
C (0 127)
IW (0 6)
QW (0 6)
MW (0 30)
SMW (0 84)
AC (0 3)
AIW (0 30)
AQW (0 30)
Hằng số
Truy nhập từ kép VD (0 4092)
ID (0 4)
QD (0 4)
MD (0 28)
SMD (0 82)
AC (0 3)
HC (0 2)
Hằng số.
3. Một số lệnh cơ bản dùng trong lập trình
3.1. Các lệnh vào ra
* Load (LD): Lệnh LD nạp giá trị logic của một tiếp điểm vào trong bít đầu tiên của ngăn xếp (xem hình a), các giá trị cũ còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bít.
· Load Not (LDN): Lệnh LDN nạp giá trị logic nghịch đảo của một tiếp điểm vào trong bít đầu tiên của ngăn xếp (xem hình b), các giá trị còn lại trong ngằn xếp bị đẩy lùi xuống một bít.
Trước LD Sau
c0 M
c1 c0
c2 c1
c3 c2
c4 c3
c5 c4
c6 c5
c7 c6
c8 c7
Hình a: Trạng thái của ngăn xếp trước và sau khi thực hiện lệnh LD
Trước LDN Sau
c0 m
c1 c0
c2 c1
c3 c2
c4 c3
c5 c4
c6 c5
c7 c6
c8 c7
Bị đẩy ra khỏi ngăn xếp
Hình b: Trạng thái của ngăn xếp trước và sau khi thực hiện lệnh LDN.
Các dạng khác nhau của lệnh LD, LDN cho LAD như sau:
LAD Mô tả Toán hạng
LD n Tiếp điểm thường mở sẽ được đóng nếu n = 1. n: I, Q, M, SM, T, C, V
(bit)
LDN n Tiếp điểm thường đóng sẽ mở khi n = 1.
LDI n Tiếp điểm thường mở sẽ đóng tức thời khi n = 1 n: I
LDNI n Tiếp điểm thường đóng sẽ mở tức thời khi n = 1
Các dạng khác nhau của lệnh LD, LDN cho STL như sau:
Lệnh Mô tả Toán hạng
LD n
Lệnh nạp giá trị logic của điểm n vào bít đầu tiên trong ngăn xếp. n (bít): I, Q, M, SM, T, C, V
LDN n Lệnh nạp giá trị logic nghịch đảo của điểm n vào bít đầu tiên trong ngăn xếp.
LDI n Lệnh nạp tức thời giá trị logic của điểm n vào bít đầu tiên trong ngăn xếp. n: I
LDNI n Lệnh nạp tức thời giá trị logic nghịch đảo của điểm n vào bít đầu tiên trong ngăn xếp.
OUTPUT (=)
Lệnh sao chép nội dung của bít đầu tiên trong ngăn xếp vào bít được chỉ định trong lệnh. Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi.
Mô tả lệnh bằng LAD như sau:
LAD Mô tả Toán hạng
n
( ) Cuộn dây đầu ra ở trạng thái kích thích khi có dòng điều khiển đi qua. n: I, Q, M, SM, T, C, V
(bít)
n
( ) ( ) Cuộn dây đầu ra được kích thích tức thời khi có dòng điều khiển đi qua. n: Q
(bít)
Mô tả bằng lệnh STL như sau:
STL Mô tả Toán hạng
= n Lệnh = sao chép giá trị của đỉnh ngăn xếp tới tiếp điểm n được chỉ dẫn trong lệnh. n: I, Q, M, SM, T, C, V
(bít)
= I n Lệnh = I (immediate) sao chép tức thời giá trị của đỉnh stack tới tiếp điểm n được chỉ dẫn trong lệnh. n: Q
(bít)
3.2. Các lệnh ghi / xóa giá trị cho tiếp điểm
SET (S) ; RESET (R):
Lệnh dùng để đóng và ngắt các điểm gián đoạn đã được thiết kế. Trong LAD, logic điều khiển dòng điện đóng hoặc ngắt các cuộc dây đầu ra. Khi dòng điều khiển đến các cuộc dây thì các cuộn dây đóng hoặc mở các tiếp điểm (hoặc một dãy các tiếp điểm).
Trong STL, lệnh truyền trạng thái bít đầu của ngăn xếp đến các điểm thiết kế. Nếu bít này có giá trị =1, các lệnh S và R sẽ đóng ngắt tiếp điểm hoặc một dãy các tiếp điểm (giới hạn từ 1 đến 255). Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi bởi các lệnh này.
Mô tả bằng lệnh LAD
LAD Mô tả Toán hạng
Đóng một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ S BIT
S BIT: I, Q, M, SM, T, C, V
n(byte): IB, QB, MB, SMB, VB,AC, Hằng số, *VD, *AC
Đóng một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ S BIT. Nếu S BIT lại chỉ vào Timer hoặc Counter thì lệnh sẽ xóa bít đầu ra của Timer / Counter đó.
Đóng tức thời một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ S BIT
S BIT: Q
N(byte): IB, QB, MB, SMB, VB,AC, Hằng số, *VD, *AC
Ngắt tức thời một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ địa chỉ S BIT
STL Mô tả Toán hạng
S S BIT n Ghi giá trị logic vào một mảng gồm n bít kể từ địa chỉ S BIT S BIT: I, Q, M, SM, T, C, V
(bit)
n: IB, QB, MB, SMB, VB
(byte) AC, Hằng số, *VD, *AC
R S BIT n Xóa một mảng gồm n bít kể từ địa chỉ S BIT. Nếu S BIT lại chỉ vào Timer hoặc Counter thì lệnh sẽ xóa bít đầu ra của Timer / Counter.
S I S BIT n Ghi tức thời giá trị logic 1 vào một mảng gồm n bít kể từ địa chỉ S BIT S BIT: Q
(bit)
n: IB, QB, MB, SMB, VB (byte)
(byte) AC, Hằng số, *VD, *AC
R I S BIT n Xóa tức thời một mảng gồm n bít kể từ địa chỉ S BIT
3.3. Các lệnh logic đại số (BOOLEAN)
Các lệnh tiếp điểm đại số Boolean cho phép tạo lập được các mạch logic (không có nhớ). Trong LAD các lệnh này được biểu diễn thông qua cấu trúc mạch, mắc nối tiếp hay song song các tiếp điểm thường đóng và các tiếp điểm thường mở. STL có thể sử dụng các lệnh A (And) và O (Or) cho các hàm hở hoặc các lệnh AN (And Not), ON (Or Not) cho các hàm kín.
Giá trị của ngăn xếp thay đổi phụ thuộc vào từng lệnh.
Lệnh Mô tả Toán hạng
O n
A n Lệnh thực hiện toán tử ^ (A) và V (O) giữa giá trị logic của tiếp điểm n và giá trị bít đầu tiên trong ngằn xếp. Kết quả được ghi lại bít đầu trong ngăn xếp. n: I, Q, M, SM, T, C, V
(bit)
AN n
ON n
Lệnh thực hiện toán tử ^ (A) và V (O) giữa giá trị logic nghịch đảo của tiếp điểm n và giá trị bít đầu tiên trong ngằn xếp. Kết quả được ghi lại bít đầu trong ngăn xếp.
AI n
OI n Lệnh thực hiện tức thời toán tử ^ (A) và V (O) giữa giá trị logic của tiếp điểm n và giá trị bít đầu tiên trong ngằn xếp. Kết quả được ghi lại bít đầu trong ngăn xếp. n: 1
(bit)
ANI n
ONI n Lệnh thực hiện tức thời toán tử ^ (A) và V (O) giữa giá trị logic nghịch đảo của tiếp điểm n và giá trị bít đầu tiên trong ngằn xếp. Kết quả được ghi lại bít đầu trong ngăn xếp.
Ngoài những lệnh làm việc trực tiếp với tiếp điểm, S7-200 còn có 5 lệnh đặc biệt biểu diễn các phép tính của đại số Boolean cho các bit trong ngăn xếp, được gọi là các lệnh stack logic. Đó là các lệnh ALD (And load), OLD (Or load), LPS (Logic push), LRD (Logic read) và LPP (Logic pop). Lệnh stack logic được dùng để tổ hợp, sao chụp hoặc xóa các mệnh đề logic. LAD không có bộ đếm dành cho lệnh stack logic. STL sử dụng các lệnh stack logic để thực hiện phương trình tổng thể có nhiều biểu thức con.
Bảng sao tóm tắt cú pháp gọi các lệnh stack logic trong STL.
Lệnh Mô tả Toán hạng
ALD Lệnh tổ hợp giá trị của bít đầu tiên và thứ hai của ngăn xếp bằng phép tính logic. Kết quả ghi lại vào bít đầu tiên. Giá trị còn lại của ngăn xếp được kéo lên một bít. Không có
OLD Lệnh tổ hợp giá trị của bít đầu tiên và thứ hai của ngăn xếp bằng phép tính logic V. Kết quả ghi lại vào bít đầu . Giá trị còn lại của ngăn xếp được kéo lên một bít. Không có
LPS Lệnh logic Push (LPS) sao chụp giá trị của bít đầu tiên vào bít thứ hai trong ngăn xếp. Giá trị còn lại bị đẩy xuống một bít. Bít cuối cùng bị đẩy ra khỏi ngăn xếp. Không có
LRD Lệnh sao chép giá trị của bít thứ hai vào bít đầu tiên trong ngăn xếp. Các giá trị còn lại của ngăn xếp giữ nguyên vị trí. Không có
LPP Lệnh kéo ngăn xếp lên một bít. Giá trị của bít sau được chuyển cho bít trước. Không có
AND (A)
OR (O)
Lệnh A và O phối hợp giá trị logic của một tiếp điểm n với giá trị bít đầu tiên của ngăn xếp. Kết quả phép tính được đặt lại vào bít đầu tiên trong ngăn xếp. Giá trị của các bít còn lại trong ngăn xếp không bị thay đổi.
Luật tính toán của các phép tính logic And và Or như sau:
x y x ^ y (And) x v y (Or)
0 0 0 0
0 1 0 1
1 0 0 1
1 1 1 1
Tác động của lệnh AND và OR vào ngăn xếp như sau
Trước A Sau m= c0 ^ c1
c0 m
c1 C1
c2 C2
c3 C3
c4 C4
c5 C5
c6 C6
c7 C7
c8 C8
Trước O Sau m= c0 v c1
c0 m
c1 C1
c2 C2
c3 C3
c4 C4
c5 C5
c6 C6
c7 C7
c8 C8
AND LOAD (ALD)
OR LOAD (OLD):
Lệnh ALD và lệnh OLD thực hiện phép tính logic And và Or giữa hai bít đầu tiên của ngăn xếp. Kết quả của phép logic này sẽ được ghi lại vào bít đầu trong ngăn xếp. Nội dung còn lại của ngăn xếp được kéo lên một bít.
Tác động của lệnh ALD và OLD vào ngăn xếp như sau:
Trước ALD Sau m= c0^ c1
c0 m
c1 c2
c2 c3
c3 c4
c4 c5
c5 c6
c6 c7
c7 c8
c8
Trước OLD Sau m= c0 v c1
c0 m
c1 c2
c2 c3
c3 c4
c4 c5
c5 c6
c6 c7
c7 c8
c8
LOGIC PUSH (LPS)
LOGIC READ (LRD)
LOGIC POP (LPP)
Lệnh LPS, LRD và LPP là những lệnh thay đổi nội dung bít đầu tiên của ngăn xếp. Lệnh LPS sao chép nội dung của bít đầu tiên và bít thứ hai trong ngăn xếp, nội dung ngăn xếp sau đó bị đẩy xuống một bít. Lệnh LRD lấy giá trị của bít thứ hai ghi vào bít đầu tiên của ngăn xếp, nội dung ngăn xếp đó được kéo lên một bít. Lệnh LPP kéo ngăn xếp lên một bít.
Sơ đồ minh họa thay đổi ngăn xếp của các lệnh LPS, LRD và LPP
Trước LPS Sau Trước LRD Sau Trước LPP Sau
C0 c0 c0 c1 c0 c1
c1 c0 c1 c1 c1 c2
c2 c1 c2 c2 c2 c3
c3 c2 c3 c3 c3 c4
c4 c3 c4 c4 c4 c5
c5 c4 c5 c5 c5 c6
c6 c5 c6 c6 c6 c7
c7 c6 c7 c7 c7 c8
c8 c7 c8 c8 c8
ORW, ORD
ANDW, ANDD
XORW, XORD
Lệnh thực hiện các thuật toán logic And, Or và Exclusive Or của đại số Boolean trên 2 bite hoặc 4 byte (mảng nhiều bít hoặc ít điểm).
Ngoài các lệnh logic làm với tiếp điểm, S7-200 cung cấp thêm những lệnh logic có khả năng thực hiện các thuật toán logic trên một mảng nhiều tiếp điểm (hay nhiều bít) như trên 2 byte hoặc 4 byte. Luật tính toán của chúng như sau:
x y X ^ y (And) x v y (Or) x XOR y
0 0 0 0 0
0 1 0 1 1
1 0 0 1 1
1 1 1 1 0
Cách biểu diễn các lệnh logic này trong LAD và STL được tóm tắt trong bảng sau. Chúng sử dụng bít nhớ đặc biệt SM 1.0 để thông báo về trạng thái kết quả phép tính được thực hiện (kết quả bằng 0).
Biểu diễn trong STL
STL Mô tả Toán hạng
ANDW IN1 IN2 Lệnh thực hiện phép logic AND giữa các bít tương ứng của hai từ IN1 và IN2. Kết quả được ghi lại vào IN2 IN1: VW, T, C, IW, QW.
(word) SMW, AC, AIW, *VD
*AC, Hằng số.
IN2: VW, T, C, IW, QW
(word) W, CA, AIW, *VD, *AC
ORW IN1 IN2 Lệnh thực hiện phép logic OR giữa các bít tương ứng của hai từ IN1 và IN2. Kết quả được ghi lại vào IN2
XORW IN1 IN2 Lệnh thực hiện phép logic XOR giữa các bít tương ứng của hai từ IN1 và IN2 . Kết quả được ghi lại vào IN2
ANDD IN1 IN2 Lệnh thực hiện phép logic AND giữa các bít tương ứng của hai từ kép IN1 và IN2. Kết quả được ghi lại vào IN2 IN1: VD, ID, QD, MD, SMQ.
(Dword) AC, HC, *CD,*AC
Hằng số.
IN2: VD, ID, QD, MD, SMD
(Dword)AC, *VD, *AC
ORD IN1 IN2 Lệnh thực hiện phép logic OR giữa các bít tương ứng của hai từ kép IN1 và IN2. Kết quả được ghi lại vào IN2
XORD IN1 IN2 Lệnh thực hiện phép logic XOR giữa các bít tương ứng của hai từ kép IN1 và IN2. Kết quả được ghi lại vào IN2
Biểu diễn trong LAD
LAD Mô tả Toán hạng
Lệnh thực hiện phép tính logic AND theo từng bít của hai từ IN1 và IN2. Kết quả được ghi vào từ OUT.
IN1: VW, T, C, IW, QW
(word) SMW, AC, AIW, VD
*AC, Hằng số.
IN2: VW, T, C, IW, QW,
(word) SMW, AC, AIW, *VD, *AC, Hằng số.
OUT: VW, T, C, IW, QW, MW,
(word) SMW, AC, *VD, *AC
Lệnh thực hiện phép tính logic OR giữa các bít tương ứng của hai từ IN1 và IN2. Kết quả được ghi vào từ OUT.
Lệnh thực hiện phép tính logic XOR giữa các bít tương ứng của hai từ IN1 và IN2. Kết quả được ghi vào từ OUT.
Lệnh thực hiện phép tính logic AND giữa các bít của hai từ kép IN1 và IN2. Kết quả được ghi vào từ OUT.
IN1: VD, ID, QD, MD, SMW
(Dword) AC, AIW, Hằng số, VD, AC
IN2: VD, ID, QD, MD, SMW
(Dword) AC, AIW, Hằng số, *VD, *AC
OUT: VD, ID, QD, MD, SMD,
(Dword) AC, *VD, *AC
Lệnh thực hiện phép tính logic OR giữa các bít của hai từ kép IN1 và IN2. Kết quả được ghi vào từ OUT.
Lệnh thực hiện phép tính logic XOR giữa các bít của hai từ kép IN1 và IN2. Kết quả được ghi vào từ OUT.
3.4. Các lệnh tiếp điểm đặc biệt:
Có thể dùng các lệnh tiếp điểm đặc biệt để phát hiện sự chuyển tiếp trạng thái của xung (sườn xung) và đảo lại trạng thái của dòng cung cấp (giá trị của đỉnh ngăn xếp). LAD sử dụng các tiếp điểm đặc biệt để tác động vào dòng cung cấp. Các tiếp điểm đặc biệt không có toán hạng riêng của chính chúng và vì thế phải đặt chúng vào vị trí phía trước của cuộn dây hoặc hộp đầu ra. Tiếp điểm chuyển tiếp dương/âm (các lệnh sườn trước và sườn sau) có nhu cầu về bộ nhớ, nên đối với CPU 214 là 256 lệnh.
Các lệnh tiếp điểm đặc biệt được biểu diễn như sau trong LAD
LAD Mô tả Toán hạng
Tiếp điểm đảo trạng thái của dòng cung cấp. Nếu dòng cung cấp có tiếp điểm đảo thì nó bị ngắt mạch, nếu không có tiếp điểm đảo thì nó thông mạch. Không có
Tiếp điểm chuyển đổi dương cho phép dòng cung cấp thông mạch trong một vòng quét khi sườn xung điều khiển chuyển từ 0 lên 1 Không có
Tiếp điểm chuyển đổi âm cho phép dòng cung cấp thông mạch trong một vòng quét khi sườn xung điều khiển chuyển từ 1 xuống 0. Không có
Các lệnh tiếp điểm đặc biệt được biểu diễn như sau trong STL
STL Mô tả Toán hạng
NOT Lệnh đảo giá trị của bít đầu tiên trong ngăn xếp. Không có
EU Lệnh nhận biết sự chuyển tiếp trạng thái từ 0 lên 1 trong một vòng quét của đỉnh ngăn xếp. Khi nhận được sự chuyển tiếp như vậy đỉnh ngăn xếp sẽ có giá trị bằng 1 trong một vòng quét. Không có
ED Lệnh nhận biết sự chuyển tiếp trạng thái từ 1 xuống 0 trong một vòng quét của đỉnh ngăn xếp. Khi nhận được sự chuyển tiếp như vậy đỉnh ngăn xếp sẽ có giá trị bằng 1 trong một vòng quét. Không có
NOT (NOT)
EDGE UP (EU)
EDGE DOWN (ED)
Lệnh NOT, EU và ED thực hiện các thuật toán đặc biệt trên bít đầu tiên của ngăn xếp. Lệnh NOT đảo giá trị của bít đầu tiên trong ngăn xếp. Lệnh EU khi phát hiện thấy sườn lên từ 0 đến 1 trong bít đầu tiên của ngăn xếp thì đặt giá trị 1 vào bít đầu tiên của ngăn xếp trong khoảng thời gian bằng một vòng quét.
Tác động của lệnh vào ngăn xếp như sau:
Trước NOT Sau Trước EU Sau Trước ED Sau
c0 c0 1 c1 C0 1
c1 c1 c1 c1 C1 c1
c2 c2 c2 c2 C2 c2
c3 c3 c3 c3 C3 c3
c4 c4 c4 c4 C4 c4
c5 c5 c5 c5 C5 c5
c6 c6 c6 c6 C6 c6
c7 c7 c7 c7 C7 c7
c8 c8 c8 c8 C8 c8
3.5. Các lệnh so sánh
Khi lập trình, nếu có các quyết định về điều khiển được thực hiện dựa trên kết quả của việc so sánh thì có thể sử dụng lệnh so sánh cho byte, từ hay từ kép của S7-200.
LAD sử dụng lệnh so sánh để so sánh các giá trị của byte, từ và từ kép (giá trị thực hoặc nguyên). Những lệnh so sánh thường là so sánh nhỏ hơn hoặc bằng (<=); so sánh bằng (=) và so sánh lớn hơn hoặc bằng (> =).
Khi so sánh giá trị của byte thì không cần phải để ý đến dấu của toán hạng. Ngược lại khi so sánh các từ hoặc từ kép với nhau thì phải để ý đến dấu của toán hạng, ngược lại khi so sánh các từ hoặc từ kép với nhau thì phải để ý đến dấu của toán hạng là bít cao nhất trong từ hoặc từ kép.
Biểu diễn các lệnh so sánh trong LAD:
LAD Mô tả Toán hạng
Tiếp điểm đóng khi
n1 = n2
B = Byte
I = Integer
D = Double Integer
R = Real
n1,n2 (byte) : VB , IB , QB, MB, SMB , AC , Const , *VD*, AC
Tiếp điểm đóng khi
N1 > n2
B = Byte
I = Integer
D = Double Integer
R = Real
n1,n2 (từ): VW, T, C, IW, QW, MW, SMW,AC, AIW,
Hằng số, *VD, *AC
Tiếp điểm đóng khi
N1 < n2
B = Byte
I = Integer
D = Double Integer
R = Real
n1, n2(từ kép):VD, ID, QD, MD, SMD, AC, HC, Hằng số, *VD, *AC
Trong STL, những lệnh so sánh thực hiện phép so sánh byte, từ và từ kép. Căn cứ vào kiểu so sánh (<=, =, >=), kết quả của phép so sánh có giá trị bằng 0 (nếu đúng) hoặc 1 (nếu sai) nên có thề sử dụng kết hợp cùng với các lệnh gogic LA, A, O. Để tạo ra được các phép so sánh mà S7-200 không có lệnh so sánh tương ứng như: so sánh không bằng nhau (< >), so sánh nhỏ hơn (>), có thể tạo ra được nhờ dùng kết hợp lệnh NOT với các lệnh đã có (=, >=, <=). Ví dụ sau mô tả việc thực hiện pháp so sánh không bằng nhau (< >) giữa nội dung của từ V>W100 và hằng số 50 bằng cách sử dụng kết hợp phép so sánh bằng nhau LDW = và lệnh đảo NOT.
LDB =, LDW =
LDD =, LDR =
* Lệnh kiểm tra tính bằng nhau của nội dung 2 byte, từ, từ kép, hoặc số thực. Trong trường hợp phép so sánh cho kết quả đúng, bít đầu tiên trong ngăn xếp sẽ có giá trị logic bằng 1.
LDB < = , LDW < =
LDD < = , LDR < =
* Lệnh so sánh nội dung của byte, từ, từ kép hoặc số thực thứ nhất có nhỏ hơn hoặc bằng nội dung của byte, từ, từ kép hoặc số thực thứ hai hay không. Trong trường hợp phép so sánh cho kết quả đúng, bít đầu tiên trong ngăn xếp có giá trị logic bằng 1.
LDB > =, LDW > =
LDD > =, LDR > =
* Lệnh so sánh nội dung của byte, từ, từ kép hoặc số thực thứ nhất có lớn hơn hoặc bằng nội dung của byte, từ, từ kép hoặc số thực thứ hai hay không. Trong trường hợp phép so sánh cho kết quả đúng, bít đầu tiên trong ngăn xếp có giá trị logic bằng 1.
AB =, AW =
AD =, AR =
* Lệnh kiểm tra tính bằng nhau của nội dung 2 byte, từ, từ kép, hoặc số thực. Trong trường hợp phép so sánh cho kết quả đúng, sẽ thực hiện phép tính logic And giữa bít đầu tiên trong ngăn xếp với giá trị logic.
AB < =, AW < =
AD < =, AR < =
Lệnh so sánh nội dung của byte, từ, từ kép hoặc số thực thứ nhất có nhỏ hơn hoặc bằng nội dung của byte, từ, từ kép hoặc số thực thứ hai hay không. Trong trường hợp phép so sánh cho kết quả đúng, sẽ thực hiện phép tính logic AND giữa bít đầu tiên trong ngăn xếp với giá trị logic 1
Biểu diển lệnh so sánh trong STL:
STL Mô tả Toán hạng
LDB = n1 n2
AB = n1 n2
OB = n1 n2 Lệnh thực hiện phép tính logic Load , And hoặc Or giữa giá trị logic 1 với nội dung đỉnh ngăn xếp khi nội dung 2 byte n1 và n2 thỏa mãn n1 = n2
n1 , n2 (byte):VB, IB, QB, MB, SMB, AC, hằng số, *VD , *AC
LDB > = n1 n2
AB > = n1 n2
OB > = n1 n2 Lệnh thực hiện phép tính logic Load , And hoặc Or giữa giá trị logic 1 với nội dung đỉnh ngăn xếp khi nội dung 2 byte n1 và n2 thỏa mãn n1 > = n2
LDB < = n1 n2
AB < = n1 n2
OB < = n1 n2
Lệnh thực hiện phép tính logic Load , And hoặc Or giữa giá trị logic 1 với nội dung đỉnh ngăn xếp khi nội dung 2 byte n1 và n2 thỏa mãn n1 < = n2
LDW = n1 n2
AW = n1 n2
OW = n1 n2
Lệnh thực hiện phép tính logic Load , And hoặc Or giữa giá trị logic 1 với nội dung đỉnh ngăn xếp khi nội dung 2 từ n1 và n2 thỏa mãn n1 = n2
n1 ,n2 (từ):VW, T, C, QW, MW, SMW, AC, AIW , hằng số, *VD , *AC
LDW > = n1 n2
AW > = n1 n2
OW > = n1 n2 Lệnh thực hiện phép tính logic Load , And hoặc Or giữa giá trị logic 1 với nội dung đỉnh ngăn xếp khi nội dung 2 từ n1 và n2 thỏa mãn n1 > = n2
LDW < = n1 n2
AW < = n1 n2
OW < = n1 n2 Lệnh thực hiện phép tính logic Load , And hoặc Or giữa giá trị logic 1 với nội dung đỉnh ngăn xếp khi nội dung 2 từ n1 và n2 thỏa mãn n1 < = n2
LDD = n1 n2
AD = n1 n2
OD = n1 n2 Lệnh thực hiện phép tính logic Load , And hoặc Or giữa giá trị logic 1 với nội dung đỉnh ngăn xếp khi nội dung 2 từ kép n1 và n2 thỏa mãn n1 = n2
n1 , n2 (từ kép) :VD, ID, QD, MD, SMD, AC, HC , hằng số, *VD , *AC
LDD > = n1 n2
AD > = n1 n2
OD > = n1 n2 Lệnh thực hiện phép tính logic Load , And hoặc Or giữa giá trị logic 1 với nội dung đỉnh ngăn xếp khi nội dung 2 từ kép n1 và n2 thỏa mãn n1 > = n2
LDD < = n1 n2
AD < = n1 n2
OD < = n1 n2 Lệnh thực hiện phép tính logic Load , And hoặc Or giữa giá trị logic 1 với nội dung đỉnh ngăn xếp khi nội dung 2 từ kép n1 và n2 thỏa mãn n1 < = n2
LDR = n1 n2
AR = n1 n2
OR = n1 n2 Lệnh thực hiện phép tính logic Load , And hoặc Or giữa giá trị logic 1 với nội dung đỉnh ngăn xếp nếu hai số thực n1 và n2 (4 byte) thỏa mãn n1 = n2
n1 ,n2 (từ kép):VD, ID, QD, MD, SMD, AC, HC , hằng số, *VD , *AC
LDR > = n1 n2
AR > = n1 n2
OR > = n1 n2 Lệnh thực hiện phép tính logic Load , And hoặc Or giữa giá trị logic 1 với nội dung đỉnh ngăn xếp nếu hai số thực n1 và n2 (4 byte ) thỏa mãn n1 > = n2
LDR < = n1 n2
AR < = n1 n2
OR < = n1 n2 Lệnh thực hiện phép tính logic Load , And hoặc Or giữa giá trị logic 1 với nội dung đỉnh ngăn xếp nếu hai số thực n1 và n2 (4 byte) thỏa mãn n1 < = n2
3.6. Lệnh nhảy chương trình con:
Các lệnh của chương trình, nếu không có những lệnh điều khiển riêng, sẽ được thực hiện theo thứ tự từ trên xuống dưới trong một vòng quét. Lệnh điều khiển chương trình cho phép thay đổi thứ tự thực hiện lệnh. Chúng cho phép chuyển thứ tự thực hiện, đáng lẽ ra là lệnh tiếp theo, tới một lệnh bất cứ nào khác của chương trình, trong đó nơi điều khiển chuyển đến phải được đánh dấu trước bằng một nhãn, chỉ, đích. Thuộc nhóm lệnh điều khiển chương trình gồm: lệnh nhảy, lệnh gọi chương trình con, nhãn chỉ đích, hay gọi đơn giản là nhãn, phải được đánh dấu trước khi thực hiện lệnh nhảy hay lệnh gọi chương trình con.
Việc đặt nhãn cho lệnh nhảy phải nằm trong chương trình. Nhãn của chương trình con, hoặc của chương trình xử lý ngắt được khai báo ở đầu chương trình. Không thể dùng lệnh nhảy JMP để chuyển điều khiển từ chương trình chính vào một nhãn bất kỳ trong chương trình con hoặc trong chương trình xử lý ngắt. Tương tự như vậy cũng không thể từ một chương trình con hay chương trình xử lý ngắt nhảy vào bất cứ một nhãn nào nằm ngoài các chương trình đó.
Lệnh gọi chương trình con là lệnh chuyển điều khiển đến chương trình con. Khi chương trình con thực hiện xong các phép tính của mình thì việc điều khiển lại được chuyển trở về lệnh tiếp theo trong chương trình chính nằm ngay sau lệnh gọi chương trình con. Từ một chương trình con có thể gọi được một chương trình con khác trong nó, có thể gọi như vậy nhiều nhất là 8 lần trong S7-200. Nói chung (trong một chương trình con có lệnh gọi đến chính nó) về nguyên tắc không bị cấm song phải để ý đến giới hạn trên.
Nếu lệnh nhảy hay lệnh gọi chương trình con được thực hiện thì đỉnh ngăn xếp luôn có giá trị logic 1. Bởi vậy trong chương trình con các lệnh có điều kiện được thực hiện như các lệnh không điều kiện. Sau các lệnh LBL (đặt nhãn) và SBR, lệnh LD trong STL sẽ bị vô hiệu hóa.
Khi một chương trình con được gọi, toàn bộ nội dung của ngăn xếp sẽ được cất đi, đỉnh của ngăn xếp nhận giá trị logic mới là 1, các bít khác của ngăn xếp nhận giá trị logic 0 và điều khiển được chuyển đến chương trình con đã được gọi. Khi thực hiện xong chương trình con và trước khi điều khiển được chuyển trở lại chương trình đã gọi nó, nội dung ngăn xếp đã được cất giữ trước đó sẽ được chuyển trở lại ngăn xếp.
Nội dung của thanh ghi AC không được cất giữ khi gọi chương trình con, nhưng khi một chương trình xử lý ngắt được gọi, nội dung của thanh ghi AC sẽ được cất giữ trước khi thực hiện chương trình xử lý ngắt và nạp lại khi chương trình xử lý ngắt đã được thực hiện xong. Bởi vậy chương trình xử lý ngắt có thể tự do sử dụng bốn thanh ghi AC của S7-200.
JMP.CALL
LBL.SBR
Lệnh nhảy JMP và lệnh gọi chương trình con SBR cho phép chuyển điều khiển từ vị trí này đến vị trí khác trong chương trình. Cú pháp của lệnh nhảy và lệnh gọi chương trình con trong LAD và STL đều có toán hạng là nhãn chỉ đích (nơi nhảy đến, nơi chứa chương trình con).
Lệnh nhảy, lệnh gọi chương trình con, lệnh khai báo nhãn và lệnh thoát khỏi chương trình con được biểu diễn trong LAD và trong STL như sau:
LAD STL Mô tả Toán hạng
JMP Kn Lệnh nhảy thực hiện việc chuyển điều khiển đến nhãn n trong một chương trình. n: 0 255
LBL Kn Lệnh khai báo nhãn n trong một chương trình.
CALL Kn Lệnh gọi chương trình con, thực hiện phép chuyển điều khiển đến chương trình con có nhãn là n.
n: 0 255
SBR Kn Lệnh gán nhãn n cho một chương trình con.
CRET Lệnh trở về chương trình đã gọi chương trình con có điều kiện (bít đầu tiên của ngăn xếp có giá trị logic bằng 1).
Không có
RET Lệnh trở về chương trình đã gọi chương trình con không điều kiện.
3.7. Các lệnh can thiệp vào thời gian vòng quét:
Lệnh MEND, END, STOP, NOP, WDR.
Các lệnh này được dùng để kết thúc chương trình đang thực hiện, và kéo dài trong khoảng thời của một vòng quét.
Trong LAD và STL chương trình chính phải được kết bằng lệnh kết thúc không điều kiện MEND. Có thể sử dụng lệnh kết thúc có điều kiện END trước lệnh kết thúc không điều kiện.
Lệnh STOP kết thúc chương trình, nó chuyển điều khiển chương trình đến chế độ STOP. Nếu gặp lệnh STOP trong chương trình chính hoặc trong chương trình con thì chương trình đang thực hiện sẽ được kết thúc ngay lập tức. Lệnh sỗng NOT không có tác dụng gì trong việc thực hiện chương trình. Lệnh NOT này phải được đặt trong chương trình chính, hoặc chương trình ngắt, hoặc chương trình con.
Lệnh WDR sẽ khởi động lại đồng hồ quan sát (watchdog Timer) và chương trình tiếp tục được thực hiện trong vòng quét ở chế độ quan sát.
Sử dụng lệnh MEND, END, STOP và WDR trong LAD và STL như sau:
LAD STL Mô tả
( END ) END Lệnh kết thúc chương trình chính hiện hành có điều kiện.
( MEND )
MEND Lệnh kết thúc không điều kiện dùng để kết thúc một chương trình hiện hành.
( STOP )
STOP Lệnh STOP kết thúc chương trình hiện hành và chuyển sang chế độ STOP.
( WDR ) WDR Lệnh WDR khởi tạo lại đồng hồ quan sát.
( NOT )
NOT Lệnh NOT không có hiệu lực trong chương trình hiện hành.
Toán hạng n là một số nằm trong khoảng 025
3.8. Các lệnh điều khiển Timer
Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển vẫn thường gọi là khâu trễ. Nếu ký hiệu tín hiệu (logic) vào là x (t) và thời gian trễ được tạo ra bằng Timer là r thì tín hiệu đầu ra của Timer đó sẽ là x (t-r).
S7-200 có 128 Timer (CPU-214) được chia làm 2 loại khác nhau, đó là:
* Timer tạo thời gian trễ không có nhớ (Timer on delay), ký hiệu là TON.
* Timer tạo thời gian trễ có nhớ (Timer on delay retentive), ký hiệu là TONR.
Hai kiểu Timer của S7-200 (TON và TONR) phân biệt với nhau ở phản ứng của nó đối với trạng thái tín hiệu đầu vào, tức là khi tín hiệu đầu vào chuyển trạng thái logic từ 0 lên 1, được gọi là thời điểm Timer được kích, và không tính khoảng thời gian khi đầu vào có giá trị logic 0 vào thời gian trễ tín hiệu được đặt trước.
Khi đầu vào có giá trị logic bằng 0, TON tự động reset còn TONR thì không tự reset. Timer TON được dùng để tạo thời gian trễ trong một khoảng thời gian (miền liên thông), còn với TONR thời gian trễ sẽ được tạo trong nhiều khoảng thời gian khác nhau.
Timer TON và TONR bao gồm 3 loại với 3 độ phân giải khác nhau, độ phân giải 1ms, 10 ms, 100 ms. Thời gian trễ r được tạo ra chính là tích của độ phân giải của bộ Timer được chọn và giá trị đặt trước cho Timer. Ví dụ một bộ Timer có độ phân giải bằng 10 ms và giá trị đặt trước 10 ms thì thời gian trễ sẽ là r = 500 ms
Timer của S7-200 có những tính chất cơ bản sau:
Các bộ Timer được điều khiển bởi một cổng vào và giá trị đếm tức thời. Giá trị đếm tức thời của Timer được nhớ trong thanh ghi 2 byte (gọi là T-word) của Timer, xác định khoảng thời gian trễ kể từ khi Timer được kích. Giá trị đặt trước của các bộ Timer được ký hiệu trong LAD và STL là PT. Giá trị đếm tức thời của thanh ghi T-word thường xuyên được so sánh với giá trị đặt trước của Timer.
Mỗi bộ Timer, ngoài thanh ghi 02 byte T-word lưu giá trị đếm tức thời, còn có 1 bít, ký hiệu bằng T-bít, chỉ trạnh thái logic đầu ra. Giá trị logic của bít này phụ thuộc vào kết quả so sánh giữa giá trị đếm tức thời với giá trị đặt trước.
Trong khoảng thời gian tín hiệu x (t) có giá trị logic 1, giá trị đếm tức thời trong T-word luôn được cập nhật và thay đổi tăng dần cho đến khi nó đạt giá trị cực đại. Khi giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước, T-bít có giá trị logic 1.
Các loại Timer của S7-200 (đối với CPU 214) chia theo TON, TONR và độ phân giải bao gồm:
Lệnh Độ phân giải Giá trị cực đại CPU 214
TON 1 ms 32,767s T32T96
10 ms 327,67s T33T36; T97 T100
100 ms 3276,7s T37T63; T101 T127
TONR 1 ms 32,767s T0 T64
10 ms 327,67s T1T4; T65T68
100 ms 3276,7s T5T31; T69T95
Cú pháp khai báo sử dụng Timer trong LAD như sau:
LAD Mô tả Toán hạng
Khai báo Timer số hiệu xx kiểu TON để tạo thời gian trễ tính từ khi đầu vào IN được kích. Nếu như giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước PT thì T-bít có giá trị logic bằng 1. Có thể reset Timer kiểu TON bằng lệnh R hoặc bằng giá trị logic 0 tại đầu vào IN
1 ms T32 T96
10 ms T33T36;
T97 T100
100 ms T37T63;
T101 T127 Txx : T32T63
T96T127
PT: VW, T, C, IW,
QW, MW, SMW,
AC, AIW, VD
*AC, Hằng số.
Khai báo Timer số hiệu xx kiểu TONR để tạo thời gian trễ tính từ khi đầu vào IN được kích. Nếu như giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước PT thì T-bít có giá trị logic bằng 1. Chỉ có thể reset kiểu TONR bằng lệnh R cho T-bít
1 ms T0 T64
10 ms T1 T4 ;
T65 T68
100 ms T5 T31;
T69 T95 Txx : T0 T31
T64 T95
PT: VW, T, C, IW,
QW, AIW, SMW, AC, AIW, VD
*AC, Hằng số.
Cú pháp khai báo sử dụng Timer trong STL như sau:
TON, TONR khai báo sử dụng Timer của S7-200, lệnh khai báo sử dụng Timer là lệnh có điều kiện. Tại thời điểm khai báo tín hiệu đầu vào có giá trị logic bằng giá trị logic của bít đầu tiên trong ngăn xếp.
STL Mô tả Toán hạng
TON Txx n Khai báo Timer số hiệu xx kiểu TON để tạo thời gian trễ tính từ khi bít đầu tiên trong ngăn xếp có giá trị logic 1. Nếu như giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước n thì T-bít có giá trị logic bằng 1. Có thể reset Timer kiểu TON bằng lệnh R hoặc bằng giá trị logic 0 tại đầu vào.
1 ms T96
10 ms T97 T100
100 ms T101 T127 Txx: T32 T63
T96 T127
n (word) : VW, T, C, IW,QW, MW, SMW
AC, AIW, VD
*AC, Hằng số
TONR Txx n Khai báo Timer số hiệu xx kiểu TONR để tạo thời gian trễ tính từ khi bít đầu tiên trong ngăn xếp có giá trị logic 1. Nếu như giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước n thì T-bít có giá trị logic bằng 1. Chỉ có thể reset Timer kiểu TONR bằng lệnh R cho T-bít
1 ms T64
10 ms T65 T68
100 ms T69 T95 Txx :T0 T31
T64 T95
n (word) :VW, T, C, IW,QW, AIW, SMW,
AC, AIW, VD
*AC, Hằng số
Chú ý: Khi sử dụng Timer kiểu TONR, giá trị đếm tức thời được lưu lại và không bị thay đổi trong khoảng thời gian khi tín hiệu đầu vào có logic 0. Giá trị của T-bít không được nhớ mà hoàn toàn phụ thuộc vào kết quả so sánh giữa giá trị đếm tức thời và giá trị đặt trước.
Các Timer được đánh số từ 0 đến 127 (đối với CPU 214). Một Timer được đặt tên là Txx, trong đó xx là số hiệu của Timer. Txx đồng thời cũng là địa chỉ hình thức của T-word và T-bít vẫn được phân biệt với nhau nhờ kiểu lệnh sử dụng với Txx. Khi dùng lệnh làm việc với từ, Txx được hiểu là địa chỉ của T-word, ngược lại khi sử dụng lệnh làm việc với tiếp điểm, Txx được hiểu là địa chỉ của T-bít.
Một Timer đang làm việc có thể được đưa lại về trạng thái khởi động ban đầu. Công việc đưa một Timer về trạng thái ban đầu được gọi là reset Timer đó.
Khi reset một bộ Timer, T-word và T-bít của nó đồng thời được xóa và có giá trị bằng 0, như vậy giá trị đếm tức thời được đặt về 0 và tín hiệu đầu ra cũng có trạng thái logic bằng 0. Có thể reset bất cứ bộ Timer của S7-200 bằng lệnh R (reset). Điều đó nói rằng khi dùng lệnh R cho T-bít của một Timer, Timer đó sẽ được đưa về trạng thái ban đầu và lệnh R cho một Txx vừa xóa T-word vừa xóa T-bít của Timer đó.
Có hai phương pháp để reset một Timer kiểu TON:
· Xóa tín hiệu đầu vào.
· Dùng lệnh R (reset).
Dùng lệnh R là phương pháp duy nhất để reset các bộ Timer kiểu TONR. Đặt giá trị 0 cho giá trị đếm tức thời của một Timer cũng không thể xóa T-bít của Timer đó. Cũng như vậy, khi đặt một giá trị logic 0 cho T-bít của một Timer không thể xóa giá trị đếm tức thời của Timer đó. Cú pháp reset một timer Txx bằng lệnh R là
R Txx K1
Chú ý rằng lệnh R thuộc nhóm lệnh có điều kiện.
Hình 7 a: Timer của S7-200
3.9. Các lệnh điều khiển Counter
Counter là bộ đếm hiện chức năng đếm sườn xung trong S7-2000. Các bộ đếm của S7-2000 được chia ra làm 2 loại: bộ đếm tiến (CTU) và bộ đếm tiến/lùi (CTUD).
Bộ đếm tiến CTU đếm số sườn lên của tín hiệu logic đầu vào, tức là đếm số lần thay đổi trạng thái logic từ 0 lên 1 của tín hiệu. Số sườn xung đếm được, được ghi vào thanh ghi 2 byte của bộ đếm, gọi là thanh ghi C-word.
Nội dung của C-word, gọi là giá trị đếm tức thời của bộ đếm, luôn được so sánh với giá trị đặt trước của bộ đếm được ký hiệu là PV. Khi giá trị đếm tức thời bằng hoặc lớn hơn giá trị đặt trước này thì bộ đếm báo ra ngoài bằng cách đặt giá trị logic 1 vào một bít đặc biệt của nó, được gọi là C-bít. Trường hợp giá trị đếm tức thời nhỏ hơn giá trị đặt trước thì C-bít có giá trị logic là 0.
Khác với các bộ Counter, các bộ đếm CTU đều có chân nối với tín hiệu điều khiển xóa để thực hiện việc đặt lại chế độ khởi phát ban đầu (reset) cho bộ đếm, được ký hiệu bằng chữ cái R trong LAD hay được qui định là trạng thái logic của bít đầu tiên của ngăn xếp trong STL. Bộ đếm được reset khi tín hiệu xóa này có mức logic là 1 hoặc khi lệnh R (reset) được thực hiện với C-bít. Khi bộ đếm được reset, cả C-word và C-bít đều nhận giá trị 0.
Hình 8 a: Bộ đếm CTU của S7-200
Bộ đếm tiến / lùi CTUD đếm tiến khi gặp sườn lên của xung vào cổng đếm, ký hiệu là CU trong LAD hoặc bít thứ 3 của ngăn xếp trong STL, và đếm lùi khi gặp sườn của xung vào cổng đếm lùi, được ký hiệu là CD trong LAD hoặc bít thứ 2 của ngăn xếp trong STL.
Giống như bộ đếm CTU, bộ đếm CTUD cũng được đưa về trạng thái khởi phát ban đầu bằng 2 cách.
Khi đầu vào logic của chân xóa, ký hiệu bằng R trong LAD hoặc bít thứ nhất của ngăn xếp trong STL, có giá trị logic là 1 hoặc,
Bằng lệnh R (reset) với C-bít của bộ đếm.
CTUD có giá trị đếm tức thời đúng bằng giá trị đang đếm và được lưu trong thanh ghi 2 byte C-word của bộ đếm. Giá trị đếm tức thời luôn được so sánh với giá trị đặt trước PV của bộ đếm. Nếu giá trị đếm tức thời lớn hơn bằng bằng giá trị đặt trước thì C-bít có giá trị logic bằng 1. Còn các trường hợp khác C-bít có giá trị logic bằng 0.
Hình 8 b: Bộ đếm CTUD của S7-200
Bộ đếm tiến CTU có miền giá trị đếm tức thời từ 0 đến 32.767. Bộ đếm tiến/lùi CTUD có miền giá trị đếm tức thời là 32.767
Các bộ đếm được đánh số từ 0 đến 127 (đới với CPU 214) và ký hiệu bằng Cxx, trong đó xx là số thứ tự của bộ đếm. Ký hiệu Cxx đồng thời cũng là địa chỉ hình thức của C-word và của C-bít. Mặc dù dùng địa chỉ hình thức, song C-word và C-bít vẫn được phân biệt với nhau nhờ kiểu lệnh sử dụng làm việc với từ hay với tiếp điểm (bít).
v Lệnh khai báo sử dụng bộ đếm trong LAD như sau:
LAD Mô tả Toán hạng
Khai báo bộ đếm tiến theo sườn lên của CU. Khi giá trị đếm tức thời C-word Cxx lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước PV, C-bít (cxx) có giá trị logic bằng 1. Bộ đếm được reset khi đầu vào R có giá trị logic bằng 1. Bộ đếm ngừng đếm khi C-word Cxx đạt giá trị cực đại 32.767. Cxx:C0 C47
C80 C127
PV (word) : VW , T, C, IW, QW, MW, SMW, AC,
AIW, Hằng số,
*VD, *AC
Khi báo bộ đếm tiến/lùi, đếm tiến theo sườn lên của CU và đếm lùi theo sườn lên của CD. Khi giá trị đếm tức thời C-word Cxx lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước PV, C-bít (cxx) có giá trị logic bằng 1. Bộ đếm ngừng đếm tiến khi C-word đạt giá trị cực đại 32.767 và ngừg đếm lùi khi C-word đạt giá trị cực tiểu 32.767 CTUD reset khi đầu vào R có giá trị logic bằng 1. Cxx : C48 C79
PV (word):VW,T , C , IW, QW, MW, SMW, AC,A IW, Hằng số, *VD, *AC
Lệnh khai báo sử dụng bộ đếm trong STL như sau:
STL Mô tả Toán hạng
CTU Cxx n Khai báo bộ đếm tiến theo sườn lên cùa CU. Khi giá trị đếm tức thời C-word lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước n, C-bít có giá trị logic bằng 1. Bộ đếm được reset khi đầu ngăn xếp có giá trị logic bằng 1. Bộ đếm ngừng đếm khi C-word đạt giá trị cực đại 32.767. Cxx : C0 C47
C80 C127
n (word):VW , T , C , IW , QW , MW, SMW, AC, AIW, Hằng số.
*VD, *AC
CTUD Cxx n Khai báo bộ đếm tiến/lùi, đếm tiến theo sườn lên của CU và đếm lùi theo sườn lên của CD. Khi giá trị đếm tức thời C-word, Cxx lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước n, C-bít có giá trị logic bằng 1, bộ đếm ngừng đếm tiến khi C-word đạt giá trị cực đại 32.767 và ngừng đếm lùi khi C-word đạt được giá trị cực tiểu 32.767 CTUD reset khi bít đầu của ngăn xếp có giá trị logic bằng 1. Cxx: C48 C79
n (word) : VW, T, C, IW ,QW, MW, SMW, AC, AIW, Hằng số, *VD, *AC
3.10. Các lệnh số học
a. Lệnh cộng (ADD)
Lệnh ADD_I
Là lệnh thực hiện phép cộng các số nguyên 16-bít IN1 và IN2.
Trong LAD kết quả là một số nguyên 16-bít được ghi vào OUT, tức là:
IN1 + IN2 = OUT.
Còn trong STL, kết quả cũng là một giá trị 16-bít nhưng được ghi vào IN2, tức là IN1 + IN2 = IN2.
Lệnh ADD_DI:
Là lệnh thực hiện phép cộng các số nguyên 32-bít IN1 và IN2
Trong LAD, kết quả là một số nguyên 32-bít được ghi vào OUT, tức là:
IN1 + IN2 = OUT.
Còn trong STL, kết quả cũng là một giá trị 32-bít nhưng được ghi vào IN2, tức là IN1 + IN2 = IN2.
Lệnh ADD_R:
Là lệnh thực hiện phép cộng các số thực 32-bít IN1 và IN2.
Trong LAD, kết quả là một số thực 32-bít được ghi vào OUT, tức là:
IN1 + IN2 = OUT.
Còn trong STL, kết quả cũng là một giá trị thực 32-bít nhưng được ghi vào IN2, tức là IN1 + IN2 = IN2.
b. Lệnh trừ (SUB):
Lệnh SUB_I:
Là lệnh thực hiện phép trừ các số nguyên 16-bít IN1 và IN2
Trong LAD kết quả là một số nguyên 16-bít và được ghi vào OUT, tức là:
IN1 - IN2 = OUT.
