Giáo trình PLC S7-300: Lý thuyết và ứng dụng - Chương 5: Bộ hiểu chỉnh PID, các hàm xử lý tín hiệu tương tự và ứng dụng

 
tạo lại hệ thống hoàn 
toàn khi đầu vào 
“complete restart” được 
thiết lập giá trị logic 
TRUE 
42.1 MAN_ON INPUT/ 
OUTPU
T 
BOOL TRUE MANUAL 
OPERATION ON. 
Khi đầu vào “manual 
operation on” có giá trị 
logic TRUE mạch vòng 
điều khiển sẽ bị ngắt, 
các giá trị sẽ được thiết 
lập bằng tay. 
90.0 PVPER_O
N 
INPUT BOOL FALS
E 
PROCES VARIABLE 
PERIPHERY ON 
Nếu bạn muốn giá trị 
xử lí được đọc thông 
qua thiết bị I/O, ngõ 
vào PV_PER phải được 
kết nối đến I/O và giá 
trị xử lí ngoại vi phải 
được set lên (TRUE). 
186.5 LOAD_PI
D 
INPUT/ 
OUTPU
T 
BOOL FALS
E 
LOAD OPTIMIZED 
PI/PID PARAMETERS 
186.6 PID_ON INPUT/ 
OUTPU
T 
BOOL FALS
E 
PID MODE ON 
PID controller: 
PID_ON = TRUE 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 Trang 72 
PI controller: 
PID _ON = FALSE 
5.3 HÀM FC105, FC106 
Để thuật lợi trong quá trình xử lý các tín hiệu tương tự phần mềm Step 7 có sẵn 
hàm thư viện FC105,FC106 
5.3.1 Hàm FC105_Định tỉ lệ gía trị ngõ vào Analog 
 Hình 5.14. Các câu lệnh của hàm FC105 
- Ví dụ: Mức đầy trong bồn được đo bằng lít .Bộ 
chuyển đổi đo được chọn 500 lít thì tương ứng 
với một giá trị đo là 10V. 
- Tỉ lệ: Module Analog chuyển đổi giá trị analog 
10V thành số nguyên 27 648. Giá trị này bây 
giờ đã được chuyển đổi thành đại lượng vật lí lít. 
Quá trình này người ta gọi là định tỉ lệ giá trị 
Analog. 
- Chương trình:Việc định tỉ lệ giá trị analog được 
thực hiệ trong khối chuẩn FC 105. Khối FC 105 nằm trong thư viện “ 
Standard Library”trong chương trình S7”TI-S7 Converting Block” của 
phần mềm Step 7. 
- IN : Giá trị Analog tại ngõ vào IN có thể được đọc trực tiếp từ module 
hoặc 
 đọc qua ngõ giao tiếp dữ liệu trong dạng INTEGR 
- LO_LIM,HI_LIM: Các giới hạn chuyển đổi các đại lương vật lí sẽ được 
đặt 
trước ở các ngõ vào LO_LIM (giới hạn dưới) và HI_LIM (giới hạn 
trên). Trong thí dụ trên thì giới hạn chuyển đổi từ 0 đến 500 lít. 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 Trang 73 
- OUT: Giá trị tỉ lệ (đại lượng vật lí) thì được lưu trữ như là một số thực tại 
ngõ 
 ra OUT. 
Hằng số K1, K2 sẽ được set dựa trên giá trị ngõ vào là BIPPOLAR hay 
UNBIPPOLAR 
- BIPPOLAR: Ngõ vào BIPPOLAR xác định liệu giá trị âm có được 
chuyển đổi 
 hay không. 
BIPPOLAR: Giá trị ngõ vào là số nguyên được thừa nhận giữa -27648 
và +27648,do đó K1 là -27648, K2 là +27648. 
UNBIPPOLAR: Giá trị ngõ vào là số nguyên được thừa nhận giữa 0 
và +27648,do đó K1 là0, K2 là +27648. 
Trong ví dụ trên, bit nhớ 0.0 có tín hiệu “0” và vì thế báo hiệu giá trị ngõ 
vào là một cực. 
- RET_VAL: Ngõ ra RET_VAL có giá trị 0 nếu sự hoặt động không có sự 
cố. 
 Nếu giá trị tại ngõ vào lớn hơn K2 , ngõ ra OUT được kiểm soát bởi 
HI_LIM và lỗi xuất hiện, nếu giá trị tại ngõ vào nhỏ hơn K1 , ngõ ra OUT 
được kiểm soát bởi LO_LIM và lỗi xuất hiện. Lúc này ENO sẽ được set 
giá trị 0, và RET_VALsẽ có giá trị W#16#0008. 
5.3.2 Hàm FC106_Không chia tỉ lệ số thực cho ngõ ra Analog 
Hình 5.15. Các câu lệnh của hàm FC106 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 Trang 74 
Ví dụ: Chương trình tính toán giá trị Analog 
trong 
phạm vi từ 0 đến 100.0%. Giá trị này được 
chuyển tới ngõ ra nhờ một module ngõ ra 
Analog. 
- Không chia tỉ lệ: Khối chuẩn FC106 được sử 
dụng 
cho việc không chia tỉ lệ (sự biến đổi của một 
số thực từ 0 đến 100.0% thành một số nguyên 
16 bits từ 0 đến 27648) 
- OUT:Giá trị Analog không chia tỉ lệ tại ngõ ra out có thể được tryền đi 
dưới 
dạng một số nguyên 16 bits đến ngõ giao tiếp dữ liệu hoặc trực tiếp đến 
ngoại vi. 
Chương trình: Khối FC106 nằm trong thư viện “Standard Library” trong chương 
trình S7 “TI-S7 Converting Block” của phần mềm Step7. 
5.4 Ví dụ ứng dụng điều khiển mức nước trong bồn 
5.4.1 Nguyên Lý hoạt động : 
 Nước được bơm từ bình chứa 1 lên bình 2 bằng bơm ly tâm ,bơm ly tâm 
hoạt động theo hai chế độ có thể điều khiển bằng tay hoặc điều khiển từ PLC 
bằng núm chuyển hai chế độ AUTO và MAN, bơm hoạt động ở hiệu điện thế 
xoay chiều 220-240 VAC ,công suất là 30 W, lưu lượng nước khoảng 20 
lít/phút, nó được tác động bởi 2 rơle(250 VAC/5A). Dòng nước qua bơm chia 
làm 2 phần, 1 lượng sẽ qua van solenoid và 1 lượng được hồi về bể 1 để bảo 
đảm an toàn cho bơm khi van solenoid đóng lại. Van solenoid cũng có thể được 
điều khiển bằng tay hoặc bằng PLC dùng đề đóng mở tức thời dòng nước lên 
bồn chứa 1 khi điều khiển. Aùp suất hoạt động từ 0-10 bar, cấp dòng 24 VDC, 
dòng có thể được cấp từ rơle hoặc trực tiếp từ PLC. 
Dòng tiếp tục qua bộ phận hiển thị lưu lượng dòng cơ khí dùng để điều chỉnh 
lưu lượng sao cho vừa phải ổn định giữa 2 luồng nước phân nhánh từ bơm. Khi qua bộ 
chuyển đổi lưu lượng bộ phận này sẽ hiển thị giá trị lưu lượng dòng chảy chính xác 
và truyền thông số này về cho PLC xử lý dưới dạng dòng điện từ 0/4 – 20 mA tuỳ 
theo giá trị lớn nhỏ của lưu lượng nước. 
PLC nhận 2 ngõ vào analog là bộ chuyển đổi lưu lượng vàø cảm biến, tuỳ thuộc vào 
chương trình phần mềm điều khiển được viết sẵn mà PLC sẽ điều khiển proportional 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 Trang 75 
vale( vale điều khiển tỷ lệ ) để đóng mở góp mở của van . Do đó lưu lượng nước sẽ 
được điều khiển 1 cách tỷ lệ với dòng mà PLC xuất ra từ ngõ ra AO. 
Hình 5.16. Sơ đồ khối điều khiển mức nước. 
 5.4.2 Sơ đồ khối của hệ thống tự động 
Hình 5.17. Sơ đồ khối của hệ thống tự động 
P S C P U D I D O A O AI
BO Ä Đ O M ỨC
BO Ä
Đ O
L Ư ỢN G
V 3
O N /O FF
BƠ M
V 2 (0% -100 % )
Va n tuye án tính
LIS 1
V 1
ON /OFF
4
-2
0
m
A
P Q W 288 P IW 272
S ta rt /
S top
I0
.0
I0
.1
4
-2
0
m
A
1
-1
0
0
c
m
V 4
V an xa û
Bo àn 1
B ồn 2
Q
0.
2
Q
0
.1
PVFuzzy
control
Bồn nước 2
Cảm biến
-
SP
N
+ + +
ess
PID 
(FB58) 
Cảm biến 
đo ức 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 Trang 76 
PID control: được điều khiển thông qua cục PLC 
Bồn nước 2: là đối tượng điều khiển 
Cảm biến đo : cảm biến đo mức nước dựa vào áp lực đè lên bề mặt từ 0 – 0.1 bar để 
đưa ra dòng và áp tương ứng từ 4-20mA 
Tín hiệu nhiễu ess do tác động của van xả 
Trong đó : SP : là giá trị tự nhập vào (được nhập vào từ bên ngoài ). 
PV : là giá trị hiện tại có trong bồn nước (giá trị được đọc từ vùng nhớ vào analog) 
Ta lấy giá trị hiện tại PV so với giá trị đưa vào SP ta được ess = SP-PV 
Sơ đồ điều khiển 
5.4.3. Khai Báo Thông Số Phần Cứng: 
Hình 5.18. Khai báo phần cứng cho trạm PLC 
Slot 1
Nguồn 230VAC
- 24VDC
PS 307 5A
6ES7 307 -
1EA00-0AA0
Slot 2 và slot 3
CPU 315
(S7-300)
CPU 315- 2DP
6ES7 315 -
2AF03-0AB0-
V1.2
Slot 4
8DI/D0 x 24V/
0.5A
6ES7 323 -
1BH00-0AA0
Slot 5
AI 2x 12 bit
(4-20 mA)
6ES7 331-
7KB02-0AB0
Slot 6
A0 2x 12 bit
(4-20 mA)
6ES7 332 -
5HB01-0AB0
AI
A/D IN
4-20 mA
Vùng
nhớ
Số thực Số thực
PIW PQW
A0
D/A
FC105 FB 30 FC106
Tín hiệu
ra
FB58 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 Trang 77 
Bảng địa chỉ vào ra 
Địa Chỉ Tên thiết bị 
I0.0 S1 Nút Start/Stop 
I0.1 LIS1 Cảm biến phát hiện ngưỡng trên 
Q0.0 Đèn báo trạng thái Start/ Stop 
Q0.1 Van V3 và Bơm 
Q0.2 Van V1 
AI 0 LIS1 Cảm biến đo mức 420mA 
AI 1 FIS1 Cảm biến đo lưu lượng 420mA 
AO 0 V2 Van tuyến tính 
Phần mềm điều khiển 
OB1: 
Network 1 
A "Start/Stop push button" 
FN M 0.0 
S "Start/Stop push lamp" 
S "Pump_Valve3" 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 Trang 78 
Network 2 
A "Level_Switch" 
 = "V1" 
Network3 
// Lay gia tri hien thoi cua level 
 CALL "SCALE" 
 IN :=MW10 
 HI_LIM :=1.000000e+002 
 LO_LIM :=0.000000e+000 
 BIPOLAR:=FALSE 
 RET_VAL:=MW12 
 OUT :="Curr_Level" 
 L "Curr_Level" 
 T "db58".PV_IN 
// Lay SP cua PID Controller 
 L "Level_SP" 
 T "db58".SP_INT 
 CALL "TCONT_CP" , "db58" 
 PV_IN := 
 PV_PER := 
 DISV := 
 INT_HPOS:= 
 INT_HNEG:= 
 SELECT :=1 
 PV := 
 LMN := 
 LMN_PER := 
 QPULSE := 
 QLMN_HLM:= 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 Trang 79 
 QLMN_LLM:= 
 QC_ACT := 
 CYCLE := 
 CYCLE_P := 
 SP_INT := 
 MAN := 
 COM_RST := 
 MAN_ON := 
 L "db58".LMN_PER 
 T "Proportional_Valve" 
// Lay % do mo vua Van V2 
 L "db58".LMN 
 T "Op_Per_V2" 
Network 4 
 A "db58".PID_ON 
 S M 0.2 
 S "db58".LOAD_PID 
Network 5 
A "Start/Stop push lamp" 
A "Start/Stop push button" 
FN M 0.1 
 R "Start/Stop push lamp" 
 R "Pump_Valve3" 
OB100: 
Network1: 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 Trang 80 
SET 
 R "db58".MAN_ON 
 R "db58".PVPER_ON 
DB58: 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M