đề tài thiết kế bãi đỗ xe ô tô tự động

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Trường đại học Bách Khoa Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Đề tài: Thiết kế bãi đậu xe tự động Số liệu: Khoa điện trường Đại học Bách Khoa

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam

Trường đại học Bách Khoa Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

Đề tài: Thiết kế bãi đậu xe tự động

Số liệu: Khoa điện trường Đại học Bách Khoa DN

Nội dung thiết kế:

Chương I: TỔNG QUAN VỀ BÃI ĐẬU XE TỰ ĐỘNG

Chương II: GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Chương III: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC THIẾT BỊ BÃI ĐẬU XE

Chương IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO BÃI ĐẬU XE TỰ ĐỘNG

Chương V: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO BÃI ĐẬU XE TỰ ĐỘNG

Các bảng vẽ được mô phỏng trên máy vi tính

Cán bộ hướng dẫn: PGS - TS Đoàn Quang Vinh

Ngày giao đề tài: Ngày 12 tháng 2 năm 2006

Ngày nộp đề tài: Ngày 28 tháng 5 năm 2006

Ngày tháng năm 2006 Ngày tháng năm 2006

Cán bộ duyệt Cán bộ hướng dẫn

Ngày tháng năm 2006 Ngày tháng năm 2006

Chủ nhiệm khoa Chủ tịch hội đồng

Ngày tháng năm 2006

Tổ trưởng bộ môn

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BÃI ĐẬU XE TỰ ĐỘNG

1.1 Yêu cầu thực tế 7

1.2 Giới thiệu vài nét về bãi đậu xe tự động chuẩn 8

1.2.1 Hình ảnh một số bãi đậu xe trên thế giới 17

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC 2.1 Đặc điểm bộ lập trình 19

2.2 Những khâi niệm cơ bản 20

2.2.1 PC hay PLC 21

2.2.2 So sânh với câc hệ thống điều khiển khâc 21

2.3 Cấu trúc phần cứng của PLC 22

2.3.1 Bộ xử lý trung tđm 23

2.3.2 Bộ nhớ và bộ phận khác 24

2.4 Lôïi ích cụa vieôc söû dúng plc 25

2.5 Moôt vaøi lónh vöïc tieđu bieơu öùng dúng plc 25

2.6 Khái niệm cơ bản về vấn đề lập trình plc 26

2.6.1 Giải thích chương trình ladder 27

2.6.2 Ngõ vào và ngõ ra 27

2.6.3 Rơ le ( -( ) -) 28

2.6.4 Thanh ghi (Register) 28

2.6.5 Bộ đếm 29

2.6.6 Bộ định thời gian (Timer) 29

2.6.7 Tập lệnh trong PLC 30

2.7 Cơ chế hoạt động và xử lý tín hiệu trên plc 30

2.7.1 Cơ chế hoạt động 31

2.7.2 Phương pháp xử lý 31

2.7.2.1 Phương pháp cập nhật liên tục 33

2.7.2.2 Phương pháp xử lý 1 khối 33

2.8 Thiết bị điều khiển logic khả trình S7 - 200 33

2.8.1 Cấu hình cứng 35

2.8.1.1 CPU 214 35

2.8.1.2 Cổng truyền thông 35

2.8.1.3 Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC 37

2.8.1.4 Chỉnh định tương tự 37

2.8.1.5 Nguồn nuôi bộ nhớ và nguồn pin 37

2.8.2 Cấu trúc bộ nhớ 37

2.8.2.1 Phân chia bộ nhớ 37

2.8.2.2 Vùng dữ liệu 38

2.8.2.3 Vùng đối tượng 40

2.8.3 Thực hiện chương trình 40

2.9 Ngôn ngữ lập trình của S7-200 41

2.9.1 Phương pháp lập trình 41

2.9.1.1 Định nghĩa về LAD 42

2.9.1.2 Định nghĩa về STL 42

2.9.2 Tập lệnh của S7-200 43

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂC THIẾT BỊ BÊI ĐẬU XE 3.1 Giới thiệu bộ cảm biến 44

3.1.1 Định nghĩa .44

3.1.2 Cảm biến quang 44

3.1.2.1 Nguyên tắc hoạt động 44

3.1.2.2 Nguồn sáng 45

3.1.2.2.1 Led hồng ngoại 45

3.1.2.2.2 Diod quang và tranzitor quang 46

3.2 Phân loại cảm biến 47

3.2.1 Cảm biến phát hiện những chùm tia truyền qua 47

3.2.2 Cảm biến phát hiện những chùm tia phản xạ 47

3.2.3 Cảm biến phản xạ khuếch tán 47

3.2.4 Cảm biến sử dụng sợi dẫn 48

3.3 Các ứng dụng của cảm biến quang thường gặp trong thực tế 48

3.4 Các thông số kỹ thuật của E3JM-10M4 49

3.5 Giôùi thieôu veă timer vaø counter 49

3.5.1 Leônh ñieău khieơn Timer 49

3.5.2 Lệnh điều khiển Counter 51

3.6 Cấu tạo động cơ điện một chiều 53

3.7 Bộ nguồn 53

3.8 Mô hình bêi đậu xe thực tế 54

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ CẤU HÌNH MẠNG CHO BÃI ĐẬU XE TỰ ĐỘNG

4.1 Yíu cầu công nghệ của bêi đậu xe được thiết kế 55

4.2 Cấu tạo vă nguyín lý hoạt động của bêi đậu xe được thiết kế 55

4.3 Giao diện chính bêi giữ xe của đề tăi thiết kế 56

CHƯƠNG 5 : CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO BÃI ĐẬU XE TỰ ĐỘNG 5.1 Lưu đồ thuật toán 57

5.1.1 Lưu đồ thuật toán ở mỗi cổng khi có xe vào 57

5.1.2 Lưu đồ thuật toán ở mỗi cổng khi có xe ra 58

5.2 Giản đồ thời gian 59

5.2.1 Giản đồ thời gian khi có xe văo 59

5.2.2 Giản đồ thời gian khi có xe ra 60

5.3 Bảng phân công đầu vào đầu ra 61

5.4 Chương trình điều khiển 62

Lời nói đầu

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo thiết bị tự động hóa, kết

hợp với những thành tựu trong công nghệ vi điện tử và công nghệ thông tin, đã cho phép

tạo nên một giải pháp tự động hoá hoàn toàn trong mọi lĩnh vực Có thể nói tự động hoá

đã trở thành xu hướng tất yếu của bất kỳ quốc gia, lãnh thỗ nào

Ngôn ngữ lập trình PLC đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như: Chế biến thực phẩm, sản xuất xi măng, gạch gắn liền với các tên tuổi hàng đầu trong việc

chế tạo các thiết bị tự động hoá như CNC là các hãng như :Siemens, Honeywell, Alen

Bradley, ABB, Mitsubishi, Omron và các hệ thống mạng kèm theo là : Hệ thống sản xuất

linh hoạt(FMS), hệ thống điều khiển phân tán (DCS) đã tạo nên bước phát triển nhảy vọt

trong nền sản xuất công nghiệp

Hiện nay ở nước ta, PLC đã được đưa vào sử dụng trong nhiều nhà máy, xí nghiệp

để giám sát chặt chẽ các quy trình công nghê, kỹ thuậtû hêït sức phức tạp, nhằm nâng cao

chất lượng sản phẩm, giảm giá thành, đáp ứng kịp thời yêu cầu ngày càng cao của xã hội

Xuất phát từ thực trạng giao thông ở các thành phố lớn ở nước ta(như Hà Nội, Tp

Hồ Chí Minh) và các nước trên thế giới, với sự gia tăng ngày càng lớn của các phương tiện

giao thông(đặc biệt là ôtô), một nhu cầu về bãi đậu đỗ cho các phương tiện giao thông là

yêu cầu cấp bách Một mặt, giảm tắt nghẽn giao thông, nó còn đem lại mặt thẩm mỹ cho

một thành phố lớn hiện đại Với lý do đó, nhóm chúng em đã khảo sát thiết kế một mô

hình bãi đậu xe tự động Qua một thời gian hơn 3 tháng tìm hiểu và thực hiện đề tài nhờ

được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo: PGS.TS Đoàn Quang Vinh và các thầy cô trong

Bộ môn tự động hoá -Đo lường, chúng em đã hoàn thành đề tài

Mặc dù đã hết sức cố gắng song chắc chắn đề tài còn có nhiều thiếu sót Kính

mong được sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo Chúng em xin chân thành

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÃI ĐẬU XE TỰ ĐỘNG

1.1 Yêu cầu thực tế

Từ thực trạng thiếu các bãi đỗ xe cho các phương tiện giao thông , khiến các phương

tiện này phải chiếm lòng, lề đường để tạm thời làm nơi đậu đỗ Tình hình đó dễ gây ra ùn

tắt giao thông, tai nạn giao thông và mất vẻ mỹ quang của thành phố Bên cạnh đó, tình

trạng này càng gia tăng khi số lượng phương tiện giao thông đang mỗi ngãy một tăng lên

Hình 1.1: Thực trạng giao thông ở thành phố lớn hiện nay

Theo bail Thanh niên(ra ngày Thứ Năm, 02/06/2005), thì đây là thực trạng đang

diễn ra hằng ngày ở TP HCM Theo thống kê sơ bộ của Sở Giao thông- Công chính

TP.HCM(GTCC), cuối năm 2004, tại các quận trung tâm thành phố chỉ có thể bố trí

khoảng 3500 chỗ đậu xe, kể cả chỗ đậu được phép trên lề đường và trong các bãi đậu xe

công cộng Trong khi đó hằng ngày có hơn 5800 xe có nhu cầu về chỗ đậu, điều này dẫn

đến tình trạng các tài xế có thể tìm bất cứ chỗ nào để đậu, kể cả lòng lề đường gây cản trở

giao thông Chỉ tính riêng khu vực trung tâm Q1, nhu cầu đậu đỗ xe trung bình là 1200

xe/ngày, nhưng các bãi đậu xe công cộng chỉ đáp ứng khoảng 350 xe, các bãi đậu xe của

khách sạn, trung tâm thương mại, cao ốc văn phòng là 500 xe Ông Trần Quang Phượng-

Phó giám đốc Sở GTCC TP.HCM cho biết toàn thành phố có khoảng 2.6 triệu phương tiện

giao thông, trong đó trên 200000 xe 4 bánh Mức tăng trưởng phương tiện giao thông, đặc

biệt là xe tư nhân đã tăng từ 12% năm 2003 lên 20%năm 2004 Như vậy nhu cầu để có bãi

đỗ xe là nhu cầu cấp thiết hiện nay

1.2 Giới thiệu vài nét về một bãi đậu xe tự động chuẩn

Hình 1.2.1: Phòng điều khiển trung của một bãi đậu xe

Một bãi đậu xe cạnh tranh phải có không khí thân thiện cho khách hàng, tiện lợi về vị trí và

đội ngũ lao động làm việc đặc biệt hiệu quả Các công ty hiện đại tập trung đội ngũ nhân

viên, nếu có thể, tại vị trí trung tâm mà các nhân viên có thể thuận lợi về không gian quản

lý Để làm điều này, nó phải phối hợp một cách thông minh các kỹ thuật mới trong quản lý

tự động, kỹ thuật âm thanh(audio) và hình ảnh (video) kỹ thuật trong nước (domestic)và

truyền thông tin số Kỹ thuật này tạo điều kiện tốt nhất cho các khách hàng quan tâm đến

giao tiếp bằng thính giác và thị giác, giữa các khách hàng và trung tâm điều khiển giám

sát có quyền trợ giúp từ xa các vấn đề đang diễn ra, hay các sự kiện bất thường Các hoạt

động vệ sinh và bảo trì được thực hiện xung quanh khu vực đậu xe phải cần có kế hoạch

và cần thiết

Các công ty điều hành bãi đậu xe chuyên nghiệp tại các sân bay quốc tế là một ví

dụ về việc quản lý không gian đậu xe hiệu quả và chuyên nghiệp Thực sự cách đây nhiều

năm, nó đã chính thức thực hiện việc kết nối với trung tâm điều khiển để quản lý điều

hành tất cả khu vực đậu xe với số lượng nhân viên hạn chế để thực hiện hàng loạt chức

năng quản lý bằng kỹ thuật tốt và hữu ích.Cho đến bây giờ, ở các nơi này, các bãi đậu xe

được kết nối một cách dễ dàng, nó có thể phải dùng nhiều đường dữ liệu, hình ảnh giọng

nói mà không thay đổi kết nối Nói cách khác, trạm trung tâm ở địa phương và của cả nước

có thể kết nối đồng bộ với nhau dựa vào kỹ thuật truyền dữ liệu, hình ảnh, giọng nói mà sử

dụng các mạng tiêu chuẩn quốc tế và do đó giá thành truyền thông sẽ nhỏ nhất

Trung tâm điều khiển của bãi đỗ xe với số lượng nhân sự thấp gồm có các đặc điểm

như sau:

Hệ thống đầy đủ là một hệ thống điều khiển tin cậy và dễ hiểu

Hệ thống điều khiển tự động hổ trợ cho các nhà vận hành và tránh bị căng thẳng

Hệ thống truyền thông và thông tin đề cao tính lưu động và tốc độ phản hồi nhanh

Công nghệ sử dụng phải kinh tế và có khả năng mở rộng

Hệ thống giám sát và chuẩn đoán lỗi phản ứng nhanh chóng, tin cậy và liên tục

thông báo tình trạng của hệ thống

Tạo môi trường làm việc thân thiện và khả năng thực hiện cao

Công ty Scheidt & Bachmann(một công ty hoạt động lâu năm trong lĩnh vực thiết

kế bãi đỗ xe tự động) đặt ra một chuẩn mới cho một bãi đỗ xe ít nhân sự tại trung tâm điều

khiển là:

• Phối hợp kỹ thuật quản lý bãi đỗ xe, ky î thuật nâng và hệ thống hướng dẫn giao

thông, kỹ thuật an ninh, kỹ thuật khoá (locking mechanisms), truyền thông trực

quan, hệ thống trình tự, hệ thống điều khiển video, kỹ thuật nhận dạng và kỹ thuật

định lượng, hệ thống kỹ thuật gia dụng (kỹ thuật chiếu sáng, kỹ thuật thông gió,

thang máy, hệ thống cung cấp nguồn điện, hệ thống báo cháy ) Các dịch vụ (cho

chăm sóc, vệ sinh, bảo trì ) và nhiều hơn nữa

• Các thiết bị kỹ thuật ở hệ thống đậu xe tại địa phương với khả năng truyền thông ở

mức cao giữa khách hàng và trung tâm điều khiển

• Hệ thống gồm nhiều máy tính chủ đặt tại nhiều nơi, làm việc thì hoàn toàn giống

nhau và có cùng quyền điều hành

• Màn hình tiếp xúc(touch screen) tại nơi làm việc, điều hành nhanh chóng và rõ

ràng

• Có sự phân chia điều hành và quản lý ở mức điều khiển, cũng như ở khoảng cách

xa

• Thiết bị mạng kỹ thuật số thông thường cho dữ liệu hình ảnh và âm thanh

• Chức năng vượt qua hệ thống (Cross-system ), như là chương trình điều khiển trong

trường hợp nguy hiểm

• Quản lý báo động thông thường với hệ thống báo động phân tán

• Giám sát và điều khiển thông thường thông qua hệ thống

• Quản lý thông qua dịch vụ( Cross-service ) kết nối với trung tâm đường dây nóng

• Trợ giúp khách hàng trong trường hợp có vấn đề ở lối vào và lối thoát ở, trạm trả

tiền tự động và các điểm nhạy cảm khác bằng tiếp xúc hình ảnh, giọng nói

• Tận dụng các phương thức trả tiền và phương thức nhận dạng

• Điều khiển rõ ràng và tin cậy

• Hỗ trợ toàn diện khách hàng với các công cụ cần thiết.

• Bao gồm cả” đậu xe trên đường” (on-street parking ) thông qua kỹ thuật nối mạng

không dây

• Mở rộng cho các ý tưởng đổi mới và mở rộng

• Tăng khả năng di động cho đôi ngũ nhân viên với các thiết bị di động nhỏ như

(PDA, Pocket-PC, Handheld)

An toàn cho người và thiết bị trong việc quản lý khu vục đậu xe

An ninh là một yêu cầu quan trọng đầu tiên với cảm giác an toàn, tin cậy và thoải mái Nếu

mọi người tự do quyết định, họ sẽ bị lôi cuốn vào nơi mà họ cảm thấy an toàn.Việc quản lý

hiện đai và thu hút ở khu vực đậu xe là ấn tượng tốt để mọi ngưòi cảm thấy an toàn trong

khu vực quản lý Kỹ thuật an toàn không được gây khó chịu và tạo ấn tượng như là bị giám

sát, nhưng phải tin cậy trong trường hợp nguy hiểm Khái niệm an toàn hiện đại bao gồm

hàng loạt các thiết bị kỹ thuật kèm theo

Vấn đễ an toàn được xem xét trước hết khi thiểt kế bãi đậu xe Sạch sẽ, sáng sủa ,

màu thân thiện là tất cả các đặc điểm chính của bãi đỗ xe Vấn đễ này đạt được bằng cách

sắp xếp rõ ràng, lối đi phải phẳng, chiếu sáng và màu đèn dễ chịu, nền khô và sạch sẽ

chống lại việc bị trượt, lối đi bộ, cầu thang và cẩu trục phải được sắp xếp sao cho sạch sẽ

Hình 1.2.3:Hình ảnh khách hàng đi vào đậu xe

Ngoài ra, hệ thống hướng dẫn giao thông cho tài xế hoặc khách đi bộ là đặc điểm

chính của sự an toàn và yên tĩnh Các cài này cũng bao gồm hệ thống hướng dẫn có màu

Sự bố trí màu sáng của các thông tin về vị trí và số xe cũng cần thiết

Tuy nhiên, cảm giác gần gũi với nhân viên giám sát trong trường hợp khẩn cấp và sẵn sàng

can thiệp là những điều mà làm yên khách hàng và làm cho họ có cảm giác là an toàn

Điều này được nâng cao bởi hệ thống camera, các loại đèn cao áp và nhiều nút ấn khẩn cấp

đặt khắp nơi

An toàn cho ngưòi và thiết bị trong hệ thống đậu xe cần rất nhiều hệ thống an toàn tự

động, hệ thống điều khiễn, cảnh báo tại chỗ và nhanh chóng bởi đội ngũ nhân viên trợ giúp

điều khiển từ xa rất tin cậy với các thiết bị hỗ trợ bên dưới:

• Camera giám sát kỹ thuật số bao quát tất cả các phần được quản lý

• Lưu giữ hình ảnh kỹ thuật số trong các bộ nhớ sẽ lưu giữ ngày tháng, thời gian và số

lượng camera

• Cảm biến chuyển động như là các đơn vị dò riêng rẽ

• Các cảm biến chuyển động bằng phân tích hình ảnh kỹ thuật số khi hình ảnh camera

đang di chuyển

• Nút ấn trong trường hợp khẩn cấp nhiều dãy với truy xuất hình ảnh tự động

• Các loa cho việc thông báo

• Bộ kết nối âm thanh và video với trung tâm giám sát tại tất cả lối đi và lối thoát, tại

tẩt cả trạm trả tiền tự động động, tất cả các hành lang (chẳng hạn ở cửa chính), trong

cầu thang và thang máy và tại các điểm nhạy cảm khác

• Hệ thống đèn chiếu, đèn thông báo và còi, được điều khiển từ xa bằng tay hay cảnh

• Chương trình trong tình trạng khẩn cấp ngăn cản các barier ở lối vào, các barier ở

lối thoát, cửa và cổng và điều khiển giải quyết sự cố

• Hệ thống nguồn điện và đèn trong tình trạng khẩn cấp

• Các thiết bị báo cháy và lọc không khí

• Trung tâm giám sát lưu động và hệ thống điều khiển để dò tìm hư hỏng nhanh

chóng và trực tiếp

An toàn cho người và thiểt bị được gia tăng thêm bằng các chức năng bên dưới:

• Hệ thống camera quay và lưu giữ toàn mặt đất

• So sánh hình ảnh mọi thiết bị rời đi với các hình ảnh được lưu giữ khi đi vào có

đúng hay không

• Hệ thống tự động công nhận các biển báo xe LPR (License Plate Recognition) của

mọi thiết bị khi rời đi, mà được lưu giữ khi đi vào lối vào(thu thập đồng thời dữ liệu

hình ảnh có thể trong trường hợp này )

• Giám sát sinh trắc học (Biometric supervision) ví dụ như bằng dấu vân tay hoặc hệ

thống theo dõi tình trạng của khuôn mặt (face contours )của tài xế, kết hợp với môi

trường nhận dạng

Hinh 1.2.4: Hệ thống giám sát và nhận dạng

An toàn cho lưu trữ các dữ liệu kinh doanh, thu thập, quản lý, xử lý và truyền thông qua

mạng

Việc quản lý hiện đại yêu cầu điều hành một cách kinh tế và điều khiển chính xác

được cung cấp với mức an ninh cao và tin cậy cho việc lưu trữ dữ liệu kinh doanh Các giá

trị này chỉ có thể được truy xuất khi thu thập, quản lý xử lý và truyền dữ liệu an toàn Toàn

bộ khái niệm hệ thống quản lý khu vực đậu xe phải được thiết kế và bố trí phù hợp, thậm

chí ngay trong trường hợp báo động,việc đánh mất dữ liệu cũng phải được tránh Bản tổng

kết về tình hình kinh doanh và các hoạt động trong tình trạng

hẩn cấp phải được tài liệu hoá một cách dễ hiễu và nên được xem xét trong thời gian xác

định

Điều đầu tiên, tiên quyết cho an ninh dữ liệu là sự hoàn hảo về cấu trúc phần cứng

và phần mềm được sử dụng và có sự hiểu biết về các kiến thức cơ bản của các quy định an

toàn, khả năng linh hoạt lớn nhất gắn liền với độ ổn định cao Khái niệm an ninh dữ liệu

dựa trên hệ thống chủ đạo này với các thủ tục bên dưới:

Thu thập

• Đảm bảo dữ liệu xác thực của dự án

• Các chức năng đảm bảo hoạt động đúng

• Kiểm tra đô tin cậy và cung cấp khả năng dự phòng

• Bổ sung dữ liệu xử lý (như kiểu dữ liệu, ID của người xử dụng, dãy số, thời gian chính xác đến giây, vị trí chính xác, các khoá ID, và chữ ký).

Hình 1.2.5: An toàn dữ liệu cho kinh doanh

Quản lý

• Đảm bảo các vùng nhớ dữ liệu không gây lỗi

• Cung cấp và kiểm tra tính độc lập các vùng nhớ dự phòng

• Mặc định đo lường việc hư hỏng của bộ dự phòng

• Thẩm tra lưu giữ đúng bằng các kiến thức tin cậy

Xử lý

• Các chương trình xử lý được xác nhận

• Kiểm tra độ đảm bảo và sự tin cậy của các dữ liệu xử lý chính

Truyền dữ liệu qua mạng

• Đảm bảo an toàn dữ liệu thông qua dãy sô.ú

• Bảo vệ dữ liệu chống bị hư hỏng bằng cách xác minh lại dữ liệu

• Độ tin cậy của các bộ nhớ dự phòng phần nào được đảm bảo mà không cần

bất cứ module bổ sung, bằng cách sử dụng các thiết bị lưu trữ tin cậy và hệ thống máy tính có liên kết với mạng

Thu thập, quản lý và truyền dữ liệu kinh doanh một cách an toàn thông qua mạng và

lưu giữ ở nơi tin cậy, hợp lý bằng nhiều cách, các kiểu tiêu chuẩn là :

• Xuất vào hệ thống kế toán, tài chính được yêu cầu

Hình 1.2.6: Lưu trữ dữ liệu trên hệ thống máy tính

• Giải quyết các dịch vụ ngân hàng

• Giải quyết phương tiện giao dịch không thông qua qua ngân hàng

• Lập hoá đơn, thoả thuận hợp đồng với khách hàng

• Các hoạt động thống kê

• Đánh dấu thẻ của khách hàng

Hình 1.2.7: Các hình thức đánh dấu thẻ

Chấp nhận phương pháp trả không thông qua ngân hàng với các thủ tục thân thiện và hiệu

quả Phương thức trả không thông qua ngân hàng ngày càng là phương thức chi trả tiêu

biểu ở các bãi đậu xe hiện đại Sự tiện lợi chính của nó là trực tiếp sử dụng phương pháp trả

tiền không qua ngân hàng tại các lối vào và lối thoát Các nhà quản lý hiện đại cũng ngãy

càng quan tâm đến nhiều lợi ích của phường thức trả đó Ngày nay, phương thức nhận dạng

được sử dụng ở rất nhiều thiết bị ví dụ như thẻ từ thông qua một con chíp, một bộ tách

sóng, các máy đọc mã vạch cho đến điện thoại di động

Hình 1.2.8: Cách hình thức trả tiền

phương thức trả không thông qua ngân hàng là phương thức trả được thiết kế với nhiều

hình thức Nói cách khác, các thẻ tín dụng cổ điển với sự phổ biến toàn cầu của nó và được

rất nhiều vùng, miền đều sử dụng, ngoài ra còn có các dạng khác của nó như thẻ ghi nợ,

thẻ ngân quỹ

Khái niệm ứng dụng môi trường thanh toán không thông qua ngân hàng rất khác nhau,

bên dưới là một vài loại:

• Trả tiền tự động bằng phuơng thức với ngân hàng hoặc không ngân hàng

• Trạm trả tiền tự động không qua ngân hàng

• Không chấp nhận phương thức trả không ngân hàng tại lối thoát

Vài nhà điều hành liên kết nhiều đặc điểm để tìm hướng giải quyết phù hợp cho các ứng

dụng của họ

1.2.1 Hình ảnh một số bãi đậu xe trên thế giới

Hình ảnh bãi giữ xe Daibutsumae ở TOKYO

Hình ảnh bãi giữ xe Noboriojiở Nawasaki

CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

2.1 ĐẶC ĐIỂM BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH :

Hiện nay nhu cầu về một bộ điều khiển linh hoạt và có giá thành thấp đã thúc đẩy

sự phát triển những hệ thống điều khiển lập trình (programmable logic control) Hệ thống

sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy móc hay quá trình hoạt động Trong hoàn cảnh

đó bộ điều khiển lập trình (PLC) đã được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển

truyền thống dùng rơle và thiết bị cồng kềnh, nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dể

dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình các lệnh logic cơ bản, ngoài ra PLC còn có thể

thực hiện được những tác vụ khác như làm tăng khả năng cho những hoạt động phức tạp

Sơ đồ khối bên trong PLC.

Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả trạng thái tín hiệu ở ngõ vào được đưa về từ quá

trình điều khiển, thực hiện logic được lập trong chương trình và kích ra tín hiệu điều khiển

cho thiết bị bên ngoài tương ứng Với các mạch giao tiếp chuẩn ở khối vào và khối ra của

PLC cho phép nó kết nối trực tiếp đến những cơ cấu tác động (actuators) có công suất nhỏ

ở ngõ ra và những mạch chuyển đổi tín hiệu (transducers) ở ngõ vào, mà không cần có các

mạch giao tiếp hay rơle trung gian.Tuy nhiên, cần phải có mạch điện tử công suất trung

gian khi PLC điều khiển những thiết bị có công suất lớn

Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống mà không cần có sự thay đổi

nào về mặt kết nối dây; sự thay đổi chỉ là thay đổi chương trình điều khiển trong bộ nhớ

thông qua thiết bị lập trình chuyên dùng Hơn nữa, chúng còn có ưu điểm là thời gian lắp

đặt và đưa vào hoạt động nhanh hơn so với hệ thống điều khiển truyền thống mà đòi hỏi

cần phải thực hiện việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời

Bộ nhớ chương

điều khiển

Khối ngỏ vào

Mạch giao tiếp cảm biến

Panel

lập trình

Bộ nhớ dữ liệu

Khối ngỏ ra

Mạch công suất

& cơ cấu tác động

Nguồn cấp điện

Về phần cứng, PLC tương tự như máy tính truyền thống và chúng có các đặc điểm

thích hợp cho mục đích điều khiển trong công nghiệp

− Khả năng chống nhiễu tốt

− Cấu trúc dạng modul do đó dễ dàng thay thế , tăng khả năng (nối thêm modul mở

rộng vào/ra) và thêm chức năng (nối thêm modul chuyên dùng)

− Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngõ vào và ngõ ra được chuẩn hoá

− Ngôn ngữ lập trình chuyên dùng: Ladder, Intruction, Functionchat dể hiểu và dể sử

dụng

− Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng

Những đặc điểm trên làm cho PLC được sử dụng nhiều trong việc điều khiển các máy móc

công nghiệp và trong điều khiển quá trình

2.2 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Bộ điều khiển lập trình là ý tưởng của một nhóm kĩ sư hãng General Motors Vào năm

1968 họ đã đề ra các chỉ tiêu kĩ thuật nhằm đáp ứng những yêu cầu điều khiển trong

công nghiệp:

− Dễ lập trình và thay đổi chương trình điều khiển, sử dụng thích hợp trong nhà máy

− Cấu trúc dạng modul để dễ dàng bảo trì và sửa chữa

− Tin cậy hơn trong môi trường sản xuất của nhà máy công nghiệp

− Dùng linh kiện bán dẫn nên có kích thước nhỏ hơn mạch rơ-le chức năng tương

đương

− Giá thành cạnh tranh

Những chỉ tiêu này tạo sự quan tâm của các kĩ sư thuộc nhiều ngành nghiên cứu về khả

năng ứng dụng của PLC trong công nghiệp Các kết quả nghiên cứu đã đưa ra thêm một

số yêu cầu cần phải có trong chức năng của PLC: tập lệnh từ các lệnh logic đơn giản

được hỗ trợ thêm các lệnh về tác vụ định thời, tác vụ đếm, sau đó là các lệnh xử lý toán

học, xử lý bảng dữ liệu, xử lý xung tốc độ cao, tính toán số liệu số thực 32 bit, xử lý

thời gian thực đọc mã mạch, vv

Đồng thời sự phát triển về phần cứng cũng đạt được nhiều kết quả như bộ nhớ lớn

hơn, số lượng ngõ vào/ra nhiều hơn, nhiều modul chuyên dùng hơn Vào những năm 1976

PLC có khả năng điều khiển các ngõ vào/ra bằng kĩ thuật truyền thông, khoảng 200 mét

Các họ PLC của các hãng sản xuất phát triển từ loại hoạt động độc lập chỉ với 20 ngõ

vào/ra và dung lượng bộ nhớ chương trình 500 bước đến các PLC có cấu trúc modul

nhằm dễ dàng mở rộng thêm khả năng và các chức năng chuyên dùng khác

− Xử lý tín hiệu liên tục (analog)

− Điều khiển động cơ servo, động cơ bước

− Truyền thông

− Số lượng ngõ vào/ra

− Bộ nhớ mở rộng

Với cấu trúc modul cho phép chúng ta mở rộng hay nâng cấp một hệ thống điều khiển

dùng PLC với chi phí và công sức ít nhất

2.2.1 PC hay PLC

Một số thuật ngữ dùng để mô tả bộ điều khiển lập trình

+ PC Programmable Controller (Anh ) + PLC Programmable Logic Controller (Mỹ) + PBS Programmable Binary System (Thuỵ Điển) Thuật ngữ PC thể hiện ý nghĩa tổng quát nhất về bộ điều khiển lập trình

nhưng thuật ngữ PLC để phân biệt với máy tính cá nhân

2.2.2 So sánh với các hệ thống điều khiển khác

Bảng2.1: So sánh đặc tính kỹ thuật giữa những hệ thống điều khiển

Không Có Có Có

Để thay đổi điều

khiển

Rất khó Khó Khá đơn giản Rất đơn giản

Công tác bảo trì Kém -có rất

nhiều công tắc

Kém-nếu

IC được

hàn

Kém -có nhiều mạch

điện tử chuyên dùng

Tốt -các modul

được tiêu chuẩn

hóa

Theo bảng so sánh, PLC có những đặc điểm về phần cứng và phần mềm làm cho nó

trở thành bộ điều khiển công nghiệp được sử dụng rộng rãi

2.3 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA PLC

PLC gồm ba khối chức năng cơ bản: Bộ vi xử lý, bộ nhớ, bộ vào/ra Trạng thái ngõ vào của PLC được phát hiện và lưu vào bộ nhớ đệm PLC thực hiện các lệnh logic trên các

trạng thái của chúng và thông qua chương trình trạng thái ngỏ ra được cập nhật và lưu trữ

vào bộ nhớ đệm sau đó trạng thái ngõ ra trong bộ nhớ đệm được dùng để đóng mở các tiếp

điểm kích hoạt các thiết bị tương ứng, như vậy sự hoạt động của các thiết bị được điều

khiển hoàn toàn tự động theo chương trình trong bộ nhớ, chương trình được nạp vào PLC

thông qua thiết bị lập trình chuyên dùng

2.3.1 Bộ xử lý trung tâm CPU (Center Processing Unit)

Bộ xử lý trung tâm ü điều khiển và quản lý tất cả hoạt động bên trong của PLC.Việc

trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và khối vào ra được thực hiện thông qua hệ thống bus

EPROM

Nguồn pin

CPU

bộ vi xử lý

Clock

Bộ nhớ hệ thống

ROM

Bộ nhớ dữ liệu

RAM

Khối vào

Bus Điều khiển

Mạch giao tiếp

Sơ đồ cấu trúc bên trong

dưới sự điều khiển của CPU Một mạch dao động thạch anh cung cấp xung clock tần số

chuẩn cho CPU thường là 1 hay 8 MHz, tùy thuộc vào bộ xử lý được sử dụng

Tần số xung clock xác định tốc độ hoạt động của PLC và được dùng để thực hiện sự

đồng bộ cho tất cả các phần tử trong hệ thống

2.3.2 Bộ nhớ và bộ phận khác:

Tất cả các PLC đều dùng các loại bộ nhớ sau :

− ROM (Read Only Memory): đây là bộ nhớ đơn giản nhất (loại chỉ đọc) nó gồm các

thanh ghi, mỗi thanh ghi lưu trữ một từ với một tín hiệu điều khiển, ta có thể đọc một từ ở

bất kỳ vị trí nào ROM là bộ nhớ không thay đổi được mà chỉ được nạp chương trình một

lần duy nhất

− RAM (Random Access Memory): là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên, đây là bộ nhớ

thông dụng nhớ để cất giữ chương trình và dữ liệu của người sử dụng Dữ liệu trong RAM

sẽ bị mất khi mất điện Do đó điều này được giải quyết bằng cách luôn nuôi RAM bằng

một nguồn pin riêng

− EEPROM: Đây là loại bộ nhớ maö nó kết hợp sự truy xuất linh hoạt của RAM và bộ

nhớ chỉ đọc không thay đổi ROM trên cùng một khối, nội dung của nó có thể xoá hoặc ghi

lại bằng điện tuy nhiên cũng chỉ được vài lần

− Bộ nguồn cung cấp: Bộ nguồn cung cấp của PLC sử dụng hai loại điện áp AC hoặc

DC, thông thường nguồn dùng cấp điện áp 100 đến 240V; 50/60Hz, những nguồn DC thì

có các giá trị :5V, 24V DC

− Nguồn nuôi bộ nhớ: Thông thường là pin để mở rộng thời gian lưu giữ cho các dữ liệu

có trong bộ nhớ, nó tự chuyển sang trạng thái tích cực nếu dung lượng tụ cạn kiệt và nó

phải thay vào vị trí đó để dữ liệu trong bộ nhớ không bị mất

− Cổng truyền thông: PLC luôn dùng cổng truyền thông để trao đổi dữ liệu chương

trình, các loại cổng truyền thông thường dùng là: RS232, RS432, RS485 Tốc độ truyền

thông tiêu chuẩn: 9600 baud

− Dung lượng bộ nhớ: Đối với PLC loại nhỏ thì bộ nhớ có dung lượng cố định (thường

là 2K) dung lượng chỉ đủ đáp ứng cho khoảng 80% hoạt động điều khiển công nghiệp do

giá thành bộ nhớ giảm liên tục do đó các nhà sản suất PLC trang bị bộ nhớ ngày càng lớn

hơn cho các sản phẩm của họ

2.3.3 Khối vào ra:

Mọi hoạt động xử lý tín hiệu bên trong PLC có mức điện áp 5V DC;15V DC (điện áp

cho TTL, CMOS) trong khi tín hiệu điều khiển bên ngoài có thể lớn hơn nhiều, thường là

24V DC đến 240V DC với dòng lớn

Khối vào/ra có vai trò là mạch giao tiếp giữa mạch vi điện tử PLC với các mạch công

suất bên ngoài, kích hoạt các cơ cấu tác động: Nó thực hiện sự chuyển đổi các mức điện áp

tín hiệu và cách ly Tuy nhiên khối vào ra cho phép PLC kết nối trực tiếp với các cơ cấu

tác động có công suất nhỏ (<= 2 A) nên không cần các mạch công suất trung gian hay rơle

trung gian

Có thể lựa chọn các thông số cho các ngõ ra ,vào với các yêu cầu điều khiển cụ thể :

- Ngõ vào: 24 V DC; 110 V AC hoặc 220V AC

- Ngõ ra: Dạng rơle, transistor hay triac

+ Loại ngõ ra dùng rơle: có thể nối với cơ cấu tác động làm việc với điện áp AC hay

DC, cách ly dạng cơ nên đáp ứng chậm, tuổi thọ phụ thuộc dòng tải qua rơle và tần số

đóng tiếp điểm

+ Loại ngõ ra dùng Triac: Kết nối được giữa cơ cấu tác động làm việc với điện áp

AC hoặc DC có giá trị từ 5 v đến 242v, chiûu được dòng nhỏ hơn so với dùng rơle nhưng

tuổi thọ cao và tần số đóng mở nhanh

+ Loại ngõ ra dùng transistor: Chỉ nối cơ cấu tác động làm việc với điện áp từ 5

đến 30v DC, tuổi thọ cao và tần số đóng mở nhanh

¾ Tất cả các ngõ vào/ra đều được cách ly quang trên các khối vào ra

Mạch cách ly quang dùng một điốt phát quang và một transistor quang

Mạch này cho phép tín hiệu nhỏ đi qua và ghim các tín hiệu điện áp cao xuống mức tín hiệu chuẩn hơn nữa mạch này có tác động chống nhiễu khi chuyển công tắc và bảo vệ quá áp từ nguồn điện cung cấp (có thể tới 1500V)

2.4 LÔÏI ÍCH CỤA VIEÔC SÖÛ DÚNG PLC

Cuøng vôùi söï phaùt trieơn cụa phaăn cöùng laên phaăn meăm, PLC ngaøy caøng taíng ñöôïc caùc

tính naíng cuõng nhö lôïi ích cụa PLC trong hoát ñoông cođng nghieôp Kích thöôùc cụa PLC

hieôn nay ñöôïc thu nhoû lái ñeơ boô nhôù vaø soâ löôïng I/O caøng nhieău hôn, caùc öùng dúng cụa

PLC caøng mánh hôn giuùp ngöôøi söû dúng giại quyeât ñöôïc nhieău vaân ñeă phöùc táp trong

ñieău khieơn heô thoâng

Lợi ích đầu tiên của PLC là hệ thống điều khiển chỉ cần lắp đặt một lần (đối với sơ

đồ hệ thống, các đường nối dây, các tính hiệu ở ngõ vào/ra …), mà không phải thay đổi

kết cấu của hệ thống sau này, giảm được sự tốn kém khi phải thay đổi lắp đặt khi đổi

thứ tự điều khiển (đối với hệ thống điều khiển relay …) khả năng chuyển đổi hệ điều

khiển cao hơn (như giao tiếp giữa các PLC để truyền dữ liệu điều khiển lẫn nhau), hệ

thống được điều khiển linh hoạt hơn

Không như các hệ thống cũ, PLC có thể dể dàng lắp đặc do chiếm một khoảng

không gian nhỏ hơn nhưng điều khiển nhanh, nhiều hơn các hệ thống khác Điều này

càng tỏ ra thuận lợi hơn đối với các hệ thống điều khiển lớn, phức tạp, và quá trình lắp

đặt hệ thống PLC ít tốn thời gian hơn các hệ thống khác

Cuối cùng là người sử dụng có thể nhận biết các trục trặc hệ thống của PLC nhờ

giao diện qua màn hình máy tính (một số PLC thế hệ sau có khả năng nhận biết các

hỏng hóc (trouble shoding) của hệ thống và báo cho người sử dụng), điều này làm cho

việc sửa chữa thuận lợi hơn

2.5 MỘT VÀI LĨNH VỰC TIÊU BIỂU ỨNG DỤNG PLC

Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất cả trong

công nghiệp và dân dụng Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn giản, chỉ

có chức năng đóng mở (ON/OFF) thông thường đến các ứng dụng cho các lĩnh vực

phức tạp, đòi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong quá trình sản xuất

Các lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện nay bao gồm:

− Hóa học và dầu khí: định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn,

cân đông trong nghành hóa …

− Chế tạo máy và sản xuất: Tự động hoá trong chế tạo máy, cân đông, quá trình lắp

đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại…

− Bột giấy, giấy, xử lý giấy: Điều khiển máy băm, quá trình cán, gia nhiệt …

− Thủy tinh và phim ảnh: quá trình đóng gói, thu nghiệm vật liệu, cân đong, các

khâu hoàn tất sản phẩm, đo cắt giấy

− Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm soát quá

trình sản xuất, cân đông, đóng gói, hòa trộn …

− Kim loại: Điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), qui trình sản xuất, kiểm tra chất

lượng

− Năng lượng: Điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý trong các turbin …)

các trạm cần hoạt động tuầu tự khai thác vật liệu một cách tự động (than, gỗ, dầu mỏ)

2.6 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VẤN ĐỀ LẬP TRÌNH PLC

¾ Yêu cầu chính của ngôn ngữ lập trình là phải dễ hiểu, dễ sử dụng trong việc lập trình điều khiển, điều này ý muốn nói rằng cần phải có ngôn ngữ cấp cao với đặc điểm là các lệnh và cấu trúc chương trình thể hiện được các tác vụ điều khiển, không phức tạp và không mất nhiều thời gian để nắm bắt ngôn ngữ so với các ngôn ngữ cấp cao khác hiện được sử dụng trên máy tính

¾ Sơ đồ mạch điều khiển dạng bậc thang là phương pháp phổ biến nhất để mô tả mạch rơle logic

¾ Ngôn ngữ lập trình ladder có dạng giống như sơ đồ mạch điện bậc thang, gọi là ngôn ngữ ladder, rất phù hợp để tạo các chương trình điều khiển logic; đối với những người thiết kế máy đã quen thuộc với các hệ thống điều khiển rơle truyền thống

¾ 2.6.1 Giải thích chương trình ladder:

Ở đây ta giải thích mối quan hệ giữa mạch điện vật lý và chương trình Ladder, ta xét

mạch điều khiển động cơ theo hình vẽ sau :

a) Mạch điện ladder điều khiển động cơ

b) Chương trình ladder điều khiển

Như vậy ta thấy chương trình Ladder gồm 2 cột dọc biểu diễn nguồn điện logic cùng

với các ký hiệu công tăcõ logic và rơle logic tạo thành một nhánh mạch điện lôgic nằm

ngang Ở đây logic đều được biểu diễn bằng 3 công tắc thường mở, một công tắc logic

thường đóng và một rơle logic (ngõ ra logic động cơ)

Điều cần thiết cho công việc thiết kế cho chương trình Ladder là phải lập tài liệu về hệ

thống và mô tả hoạt động của chúng một cách nhanh chóng và đúng đắn

2.6.2 Ngõ vào và ngõ ra:

Ngõ vào và ngõ ra là các bộ nhớ một bít, các bit có ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái

ngõ ra/vào vật lý, ngõ vào nhận trực tiếp tín hiệu cảm biến và ngõ ra là các rơle, transistor,

triac

Các ngõ vào ra cần được ký hiệu và đánh số để có địa chỉ xác định và duy nhất mỗi

hãng sản xuất có cách đánh số riêng nhưng về ý nghĩa thì cơ bản là giống nhau

2.6.3 Rơ le ( -( ) -):

Thực chất là một bộ nhớ 1 bit và có tác dụng như rơle phụ trợ vật lý trong mạch

điều khiển dùng rơle truyền thống nên được gọi là rơle logic Theo thuật ngữ máy tính

Rơle còn được gọi là cờ, được ký hiệu là M và được đánh số thập phân M0 ; M500 ; M800)

∗ Phân loại rơle logic:

Rơle chốt (Latched Relay): rơle được chốt là rơle duy trì được trạng thái khi không

cấp điện cho PLC Loại rơle này được ứng dụng trong trường hợp sau: Nếu nguồn cung

cấp điện bị hỏng khi PLC đang ở trạng thái hoạt động thì tất cả các ngõ ra đều tắt (Off),

trạng thái off vẫn được duy trì trừ trường hợp chúng được kích hoạt khi PLC được cấp điện

trở lại để thực hiện được trạng thái đó trong chương trình thì ta không kích trực tiếp các

ngõ ra mà phải dùng rơle đựơc chốt làm trạng thái trung gian kích các ngõ ra

Rơle trạng thái (State Relay): được sử dụng chuyên dùng trong điều khiển trình tự và

thường được gọi là trạng thái STL ( Step Ladder) cờ trạng thái ký hiệu là S và được đánh

số thập phân S0; S10; S22

Rơle chuyên dùng (Special Relay): Rơle dùng để điều khiển và quan sát trạng thái hoạt

động bên trong PLC và được gọi là cờ chuyên dùng

+ Cờ chuyên dùng giám sát

M8000 : M8000 = 1⇔ PLC đang ở trạng thái chạy (Run)

M8002 : M8002 = 1⇔ PLCđang chuyển trạng thái từ Stop đến Run

M8013 .Xung clock 1 giây nghĩa là trạng thái chuyển đổi tuần tự với chu kỳ một giây

PLC

X0

Xn

Y0

Yn

+ Cờ chuyên dùng điều khiển

M 8003: lên 1 thì tất cả các trạng thái ngõ ra được duy trì khi PLC dừng hoạt động

M 8200: Dùng để điều khiển bộ đếm lên xuống

2.6.4 Thanh ghi (Register):

Thực chất là bộ nhớ 16 bit và được dùng để lưu trữ số liệu, thanh ghi được kí hiệu là

D và được đánh số thập phân: D0;D200; D800 ;D 8002

− Thanh ghi dữ liệu (Data Register): Thanh ghi loại này được dùng để lưu trữ dữ liệu

thông thường trong khi tính toán dữ liệu trên PLC

− Thanh ghi chốt (Latched Register): Thanh ghi này có khả năng duy trì nội dung

(chốt) cho đến khi nó được ghi chồng bằng một nội dung mới, khi PLC chuyển từ trạng

thái RUN sang STOP thì dữ liệu trong các thanh ghi vẫn được duy trì

− Thanh ghi chuyên dùng (Special Register): Dùng để lưu trữ kết quả dữ liệu điều khiển

và giám sát trạng thái hoạt động bên trong PLC thường dùng kết hợp với các cờ chuyên

dùng các thanh ghi này có thể sử dụng trong chương trình Ladder, ngoài ra các trạng thái

hoạt động của hệ thống PLC hoàn toàn có thể xác định được

− Thanh ghi tập tin (Thanh ghi bộ nhớ chương trình Program Memory Register): Chiếm

từng khối 500 bước bộ nhớ chương trình được sử dụng đối với các ứng dụng mà chương

trình điều khiển cần xử lý nhiều số liệu (các thanh ghi RAM có sẵn không đủ đáp ứng)

− Thanh ghi điều chỉnh được từ biến trở bên ngoài (External Adjusting Register): trên

các PLC có sẵn các biến trở dùng để điều chỉnh nội dung của một số thanh ghi dành riêng

nội dung các thanh ghi này có giá trị từ 0 → 255 tương ứng với vị trí biến trở tối thiểu và

tối đa

− Thanh ghi chỉ mục ( Idex Register ): Thanh ghi này dùng để hiệu chỉnh chỉ số của

các toán hạng logic (Thanh ghi, cờ, bộ đếm, bộ định thì ) một cách tuỳ động Kí hiệu là

V, Z

− Dl : Thanh ghi đã được đánh số cố định

− D lv : Thanh ghi được đánh số tuỳ động nghĩa là : D lv = D (l + v)

2.6.5 Bộ đếm:

Bộ đếm (counters): Được dùng để đếm các sự kiện, bộ đếm trên PLC được gọi là bộ

đếm logic vì nó là bộ nhớ, trong PLC được tổ chức có tác dụng như là bộ đếm vật lý số

lượng bộ đếm có thể sử dụng tùy thuộc loại PLC

Kí hiệu là C và cũng được đánh số thập phân C0; C 128 ; C225

− Bộ đếm lên: nội dung của bộ đếm tăng 1khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm

− Bộ đếm xuống: nội dung bộ đếm giảm1 khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm

− Bộ đếm lên-xuống: nội dung bộ đếm tăng 1 hay giảm1, tùy thuộc cờ chuyên dùng cho

phép chiều đếm, khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm

− Bộ đếm pha: bộ đếm loại này thực hiện đếm lên hay xuống tùy thuộc vào sự lệch pha

của hai tín hiệu xung kích bộ đếm, thường dùng với encoder

− Bộ đếm tộc độ cao: bộ đếm này đếm được xung kích có tần số cao, 20 KHz trở xuống

tùy thuộc số lượng, bộ đếm loại này được sử dụng đồng thời Bộ đếm loại này còn được

chế tạo riêng trên modul chuyên dùng; khi đó tần số đếm có thể đạt đến 50KHz

− Các loại bộ đếm trên có thể là :

− Bộ đếm 16 bít: bộ đếm 16 bít thường là bộ đếm chuẩn bộ đếm này có thể đếm được

khoảng giá trị từ -32.768 đến +32.767

− Bộ đếm 32 bít bộ đếm 32 bít có thể là bộ đếm chuẩn, nhưng nó thường là bộ đếm tốc

độ cao và bộ đếm tốc độ cao trên modul chuyên dùng

− Bộ đếm chốt: bộ đếm có đặc tính này có khả năng duy trì nội dung đếm, ngay cả khi

PLC không được cấp điện; có nghĩa là, khi PLC được cấp điện trở lại, bộ đếm này có thể

tiếp tục thực hiện chức năng đếm tại con số đếm trước đó

2.6.6 Bộ định thời gian (Timer):

Được dùng để định thời các sự kiện, bộ định thời trên PLC được gọi là bộ định thời

logic vì nó là bộ nhớ trong của PLC được tổ chức có tác dụng như là bộ định thời vật lý, số

lượng bộ định thời tuỳ thuộc vào PLC Thực chất nó là bộ đếm xung với chu kì thay đổi,

chu kì xung kích bằng đơn vị ms (mili giây) hoặc μs và được gọi là độ phân giải Ý nghĩa

của độ phân giải là bộ định thời có độ phân giải càng cao thì sẽ định thời được thời gian

lớn

Kí hiệu là T và cũng được đánh số thập phân: T0; T 200 ; T246

Phân loại: Người ta phân loại theo độ phân giải

− Độ phân giải 100 ms ⇔ khoản thời gian định thì từ 0,1 → 3276,7s

− Độ phân giải 10 ms ⇔ khoản thời gian định thì từ 0,01 → 327,67s

− Độ phân giải 1 ms ⇔ khoản thời gian định thì từ 0,001 → 32,767s

2.6.7 Tập lệnh trong PLC

Kỹ thuật lập trình cho PLC phổ biến nhất là vẽ sơ đồ Ladder thể hiện mạch logic

(logic Ladder) sau đó chuyển đổi sang chương trình dòng lệnh (Instructions) Những lệnh

có thể được nhập từ thiết bị chuyên dùng lập trình nối với PLC qua cổng lập trình

(Programming port) Các lệnh này có dạng tương tự như lệnh của ngôn ngữ assemply,

nhưng tham số có liên quan đến ngõ vào, ngõ ra, thanh ghi, bộ đếm, bộ định thời và các tác

vụ khác

Tập lệnh bao gồm lệnh cơ bản (Basic Instructions) và lệnh ứng dụng Lệnh ứng

dụng được lập trình từ các lệnh cơ bản thực hiện những tác vụ cấp cao hơn (24 bộ lệnh) và

được cập nhật thường xuyên Tập lệnh của các hãng khác nhau thì không giống nhau về từ

khoá (tên lệnh) nhưng tương tự nhau về hoạt động

Lệnh được tạo bởi 2 phần: Tên lệnh và tham số lệnh

Lệnh cơ bản chỉ có thể chỉ có tên lệnh, thực hiện chức năng rẽ nhánh, hợp nhánh

Ngoài tên lệnh còn có thêm một hoặc hai tham số thực hiện các chức năng cơ bản

Lệnh ứng dụng có ít nhất một tham số gồm tham số nguồn và tham số đích

+ Tham số nguồn nhận tác động của lệnh

+ Tham số đích dùng để lưu kết quả tác động của lệnh tương ứng

2.7 CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU TRÊN PLC

2.7.1 Cơ chế hoạt động

Khi chương trình được nạp vào PLC chúng được đặt trong 1 vùng nhớ riêng được gọi

là bộ nhớ chương trình

Bộ xử lý có thanh ghi bộ đếm lệnh dùng để trỏ đến lệnh kế tiếp sẽ được thi hành khi

CPU thực thi 1 lệnh nào đó Khi 1 lệnh được lấy từ CPU thì nó được đặt vào thanh ghi

lệnh để giải mã thành các vi lệnh bên trong CPU