Bài giảng PLC và mạng công nghiệp: Chương 5 - TS. Nguyễn Anh Tuấn được biên soạn nhằm giúp các bạn sinh viên nắm được các kiến thức trọng tâm về: Cấu trúc chung của bộ nhớ PLC; Cấu trúc chương trình PLC; Các nhóm lệnh cơ bản trong PLC. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Bài giảng PLC Mạng Công Nghiệp PLC and Industrial system (ME 4501) Giảng viên: TS Nguyễn Anh Tuấn Bộ môn Cơ điện tử – ĐHBK Hà nội Email: tuan.nguyenanh@hust.edu.vn bktuan2000@gmail.com Mục lục Tổng quan điều khiển logic Logic cứng phát triển PLC Cấu trúc nguyên lý làm việc PLC Các mô đun vào Cấu trúc hoạt động nhớ PLC Mạng công nghiệp giao thức kết nối Ứng dụng PLC công nghiệp Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.1 Cấu trúc chung nhớ PLC 5.2 Cấu trúc chương trình 5.3 Các nhóm lệnh Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.1 Cấu trúc chung nhớ PLC Khái niệm - Bộ nhớ nơi lưu trữ chương trình điều khiển với thơng tin truy xuất - Bộ nhớ PLC hiển thị mảng hai chiều tế bào nhớ, mà tế bào chứa Bit đơn thông tin dạng giá trị hay - Một byte định nghĩa nhóm nhỏ bit mà CPU xử lý đồng thời lần - Các nhớ yêu cầu trường hợp: làm định thời gian cho kênh trạng thái I/O, làm đệm trạng thái chức PLC định thời, đếm, ghi rơ le - Mỗi lệnh chương trình có vị trí riêng nhớ đánh số, địa nhớ - Địa ô nhớ trỏ đến đếm địa bên vi xử lý Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.1 Cấu trúc chung nhớ PLC Thẻ nhớ Thẻ nhớ thành phần quan trọng CPU: Có chức chứa chương trình, liệu, thơng số từ PC chuyển xuống chuyển sang RAM CPU bật nguồn Có loại thẻ: Memory Card (MC), Micro Memory Card (MMC) Có kích thước thẻ: 64KB, 128KB, 512KB, 2MB, 4MB, 8MB Thẻ nhớ reset SIMATIC Manager V5.x, TIA Portal kết hợp Simatic field PG đầu đọc thẻ nhớ Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.1 Cấu trúc chung nhớ PLC Vùng nhớ Vùng nhớ chương trình (Load memory): kích thước kích thước thẻ nhớ Được sử dụng để lưu trữ blocks, datablock, cấu hình thơng số hardware Vùng nhớ làm việc (working memory): RAM, tích hợp CPU mở rộng Được sử dụng để thi hành code liệu chương trình người dùng Vùng nhớ hệ thống (system memory): tích hợp CPU mở rộng Phục vụ cho chương trình người dùng, bao gồm: timer, counter, vùng nhớ M, local data, process image I/Q Vùng nhớ lưu giữ (Retentive memory data): liệu DBs lưu trữ, điện CPU có điện trở lại, liệu DBs trì giống cài đặt trước Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.1 Cấu trúc chung nhớ PLC Cấu trúc nhớ Cấu trúc ghi đoạn ghi = byte (B) = bit word (W) = byte = 16 bit Doubleword (DW) = Word = byte = 32 bit Các kiểu liệu Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.1 Cấu trúc chung nhớ PLC Cấu trúc nhớ Các kiểu liệu Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.1 Cấu trúc chung nhớ PLC Cấu trúc nhớ CPU I Q C T OB PI FC Data block DB Local data block L Vùng chứa tham số hệ điều hành chương trình ứng dụng Vùng chứa chương trình ứng dụng Vùng chứa khối liệu M PQ FB Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.1 Cấu trúc chung nhớ PLC Cấu trúc nhớ Các vùng nhớ Vùng nhớ chứa chương trình ứng dụng: + OBx (Organization Block): chứa chương trình OB1 Khối tổ chức chính, mặc định, thực thi vịng lặp OB10 Được thực có tín hiệu thời gian ngắt OB 20 Được thực sau khoảng thời gian đặt trước OB 35 Khối ngắt theo chu kỳ định trước OB 40 Được thực tín hiệu ngắt cứng ngõ vào + FC (Program block): Chứa chương trình tổ chức thành hàm có khả trao đổi liệu với khối chương trình khác + FB (Function Block): Chứa chương trình tổ chức thành hàm có khả trao đổi liệu với khối chương trình khác Các liệu phải xây dựng thành khối liệu riêng (Data Block khối DB) Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.3 Các nhóm lệnh Bộ đếm PLC (Counter) Chức Bộ đếm sử dụng để theo dõi đếm di chuyển đối tượng qua vị trí cố định PLC tất hãng cung cấp số lệnh đếm, khối chức điều khiển Bộ đếm khối chức năng, có số đặc tính tương đồng với định thời Bộ đếm có biến đầu vào chứa số lượng xung mong muốn đếm, biến đầu chứa giá trị đếm Một trạng thái lơ gíc chuyển từ Fasle (0) sang True (1) đạt đến số lượng mong muốn Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.3 Các nhóm lệnh Bộ đếm PLC (Counter) Thơng số đếm Có đếm xây dựng PLC: Bộ đếm lên (Counter UP) CTU; Bộ đếm xuống (Counter Down) CTD Bộ đếm lên-xuống (Counter UP/DOWN) CTUD Bộ đếm lên CTU Thơng số Tên Đặc tính CU Đếm lên Là xung cạnh lên tín hiệu vào PV Giá trị đặt Là số nguyên chứa giá trị đặt CV Giá trị Là số nguyên chứa giá trị xung cạnh lên đầu vào R Xóa giá trị đếm Đưa đếm trạng thái ban đầu Q Đầu Trạng thái TRUE xác lập CV = PV Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.3 Các nhóm lệnh Bộ đếm PLC (Counter) Ví dụ: Sử dụng đếm CTU để đếm sản phẩm qua băng tải thông qua cảm biến quang (Bit M0.0) PLC S7 _1200 Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.3 Các nhóm lệnh Bộ đếm PLC (Counter) Bộ đếm xuống CTD Thông số Tên Đặc tính CD Đếm xuống Là xung cạnh lên tín hiệu vào PV Giá trị đặt Là số nguyên chứa giá trị đặt LD Load Đặt lại đếm để PV = CV LD TRUE CV Giá trị Là số nguyên chứa giá trị xung cạnh lên đầu vào Q Đầu Trạng thái TRUE xác lập CV = Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.3 Các nhóm lệnh Bộ đếm PLC (Counter) Bộ đếm lên/ xuống CTUD Thông số Tên Đặc tính CD Đếm xuống Là xung cạnh lên tín hiệu vào PV Giá trị đặt Là số nguyên chứa giá trị đặt LD Load Đặt lại đếm để PV = CV LD TRUE CV Giá trị Là số nguyên chứa giá trị xung cạnh lên đầu vào R Xóa giá trị đếm Đưa đếm trạng thái ban đầu QU Đầu Sẽ on lên giá trị đếm PV QD Đầu Sẽ on lên giá trị đếm Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.3 Các nhóm lệnh Bộ đếm PLC (Counter) Ví dụ: Dùng đếm CTU để đếm SP qua băng tải thông qua cảm biến quang (Bit M0.0) PLC S7-1200 Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.3 Các nhóm lệnh Bộ đếm PLC (Counter) Bộ đếm tốc độ cao HSC (Hight Speed Counter) - Thông thường đếm bị giới hạn tốc độ quét vi xử lý Khi tần số tín hiệu đầu vào cao thời gian quét cần phải sử dụng đếm tốc độ cao (HSC) - Các PLC cung cấp tính đếm tốc độ cao - Ứng dụng việc đếm số vòng quay với Encoder Khối HSC PLC S7 1200 Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.3 Các nhóm lệnh Bộ đếm PLC (Counter) Bộ đếm tốc độ cao HSC (Hight Speed Counter) EN: chân kích hoạt HSC Nối trực tiếp với nguồn tín hiệu đầu vào HSC: giá trị quy định HSC (tùy thuộc vào HSC) DIR: chọn chiều đếm lên hay đếm xuống CV: chân chuyển từ lên giá trị đếm chuyển giá trị chân NEW_CV RV: chân chuyển từ giá trị đếm chuyển giá trị chân NEW_RV PERIOD NEW_PERIOD dùng trường hợp chế độ đọc tần số Khối HSC PLC S7 1200 Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.3 Các nhóm lệnh Các lệnh so sánh PLC Các kiểu liệu - Khối so sánh sử dụng để so sánh hai giá trị - Lệnh so sánh thực với hai giá trị có kiểu liệu Nếu điều kiện so sánh thỏa mãn ngõ Set lên mức (True) Kiểu liệu Ký hiệu Size Độ rộng Boolean Bool bit Byte Byte bit 16#00 đến 16#FF Word Word 16 bit 16#0000 đến 16#FFFF Dword Dword 32 bit Short Integer SInt bit -128 đến 127 Integer Int 16 bit -32.768 đến 37.767 Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.3 Các nhóm lệnh Các lệnh so sánh PLC Các kiểu liệu Kiểu liệu Ký hiệu Size Độ rộng Double Integer DInt 32 bit -2.147.483.648 đến 2.147.483.647 Unsigned short Integer USInt bit đến 255 Unsigned Integer UInt 16 bit đến 65.535 Unsigned double Integer UDInt 32 bit đến 4.294.967.295 Real or floating point Real 32 bit Long real LReal 64 bit Character string String Character Char bit Time Time 32 bit Date and long time DTL 12 byte đến 254 byte 16 #00 đến 16#FF Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.3 Các nhóm lệnh Các lệnh so sánh PLC Cú pháp lệnh so sánh = ngõ kích hoạt IN1=IN2 ngõ kích hoạt IN1#IN2 >= ngõ kích hoạt IN1 lớn IN2 ngõ kích hoạt IN1 lớn IN2 < ngõ kích hoạt IN1 nhỏ IN2 Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.3 Các nhóm lệnh Các lệnh so sánh PLC Một số lệnh tốn học + Lệnh tính toán: Cộng, trừ, nhân, chia OUT = IN1 + ; - ; * ; / IN2 Tham số IN1 IN2 phải kiểu liệu: SInt, Int, Dint, USInt, UInt, UDInt, Real, LReal, Constant Tham số OUT có kiểu liệu : SInt, Int, Dint, USInt, UInt, UDInt, Real, Lreal Tham số ENO = khơng có lỗi xảy trình thực thi Ngược lại ENO = có lỗi Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.3 Các nhóm lệnh Các lệnh so sánh PLC Một số lệnh toán học + Lệnh chia lấy phần dư MOD Lệnh Modulo lấy phần dư phép toán Giá trị ngõ vào IN1 chia cho IN2 giá trị phần dư lưu vào OUT Kiểu liệu: IN1: sint, int, dint, usint, uint, udint, constant IN2: sint, int, dint, usint, uint, udint, constant OUT : sint, int, dint, usint, uint, udint Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.3 Các nhóm lệnh Các lệnh so sánh PLC Một số lệnh toán học + Lệnh di chuyển MOVE Sao chép phần tử liệu lưu trữ địa xác định đến địa Kiểu liệu: Địa nguồn IN1: sint, int, dint, usint, uint, udint, constant Địa đích OUT : sint, int, dint, usint, uint, udint Lệnh di chuyển có ngắt MOVE_BLK: di chuyển ngắt mà chép khối phần tử liệu đến địa Lệnh di chuyển không ngắt UMOVE_BLK: di chuyển không ngắt mà chép khối phần tử liệu đến địa Cấu trúc HĐ nhớ PLC 5.3 Các nhóm lệnh Các lệnh so sánh PLC Một số lệnh toán học + Các lệnh định tỷ lệ chuẩn hóa SCALE_X OUT = VALUE (MAX – MIN) + MIN với (0,0