ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH CỠ NHỎ
Hướng dẫn cài đặt và sử dụng chương trình LOGO! Soft comfort V7.0
3.1 Hướng dẫn cài đặt chương trình
3.2 Hướng dẫn sử dụng chương trình
2 Bài 2: Các tập lệnh cơ bản 16 8 7 1
1 Tập lệnh về tiếp điểm 2 2
2.6 Timer Edge triggered Wiping delay
3 Bài 3: Lệnh đồng hồ thời gian thực 16 8 7 1
4 Bài 4: Lắp đặt mô hình điều khiển bằng bộ lập trình cỡ nhỏ 24 12 11 1
BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH CỠ NHỎ
LOGO là dòng sản phẩm logic khả trình nhỏ gọn của SIEMENS, nổi bật với tính năng bền bỉ, giá cả cạnh tranh và dễ dàng lập trình Sản phẩm này rất thích hợp cho việc phát triển ứng dụng nhờ vào thiết kế nhỏ gọn cùng với màn hình và bàn phím giao tiếp trực quan, mang lại sự thuận lợi cho người sử dụng.
- Trình bày được cấu trúc và nhiệm vụ các khối chức năng của bộ lập trình cỡ nhỏ
- Thực hiện được sự kết nối giữa bộ lập trình cỡ nhỏ và các thiết bị ngoại vi
- Mô tả được cấu trúc của chương trình bộ lập trình cỡ nhỏ
- Chủ động, sáng tạo và đảm bảo an toàn trong quá trình học tập
1 Tổng quát về bộ điều khiển lập trình
Phương pháp này sử dụng các thiết bị điện như nút nhấn, rơle, contactor và timer để kết nối và điều khiển một ứng dụng cụ thể.
Phương pháp lập trình sử dụng ngôn ngữ lập trình cho từng thiết bị cụ thể nhằm điều khiển việc đóng ngắt các tiếp điểm Ví dụ, đối với LOGO của Siemens, ngôn ngữ lập trình được sử dụng là LAD và FBD.
LAD, hay còn gọi là ngôn ngữ hình thang, là một dạng ngôn ngữ lập trình mạch điện, trong khi FBD, tức ngôn ngữ hình khối, thường được sử dụng bởi những người có kỹ năng cao trong thiết kế mạch điều khiển số.
2 Cấu trúc của 1 bộ lập trình cỡ nhỏ
Logo có nhiều loại cấu hình khác nhau nhưng chúng đều có chung các thành phần sau:
Nguồn cung cấp cho LOGO có thể được tích hợp sẵn hoặc làm riêng bên ngoài, với nhiều loại điện áp khác nhau Loại 1 bao gồm các điện áp 24V, phổ biến là 115V đến 240VDC/AC.
CPU (Bộ xử lý trung tâm) là thành phần chính của máy tính, chịu trách nhiệm lưu trữ và xử lý các chương trình logic phức tạp.
+ I/O phải kết nối với các ngõ vào ra để LOGO có thể giám sát quá trình và đưa ra các tác động thích hợp
Đèn báo LOGO cung cấp thông tin về trạng thái hệ thống, bao gồm nguồn điện, quá trình chạy chương trình và lỗi hệ thống Những cảnh báo này đóng vai trò quan trọng trong việc chẩn đoán và khắc phục sự cố hiệu quả.
Cấu trúc tổng quát của LOGO
Hình 1.1: Sơ đồ khối của LOGO
Trước khi sử dụng logo, bạn cần nắm rõ một số thông tin cơ bản như nguồn cung cấp và loại ngõ ra Những thông tin này thường được hiển thị ở tên sản phẩm, nằm ở góc trái màn hình.
Thông thường LOGO có 8 ngõ vào số, 4 ngõ ra số
- 230: nguồn cung cấp nằm trong khoảng 115 VAC đến 230VAC
- R: chì ngõ ra relay, nếu không có phần này thì ngõ ra sẽ là transistor
- O không có màn hình hiển thị
- C sản phẩm có tích hợp thời gian thực
- Các module mở rộng bao gồm:
Các ngõ vào và ngõ ra được phân loại thành hai loại chính: logic và liên tục Do đó, việc lựa chọn logo và module mở rộng cần phải được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo sự phù hợp.
2.3 Khả năng mở rộng của LOGO
Tùy thuộc vào từng loại LOGO, khả năng mở rộng sẽ khác nhau Với phiên bản LOGO! 12/24 RC/Rco hoặc LOGO! 24/24, bạn có thể mở rộng tối đa 4 module digital và 3 module analog Cách đánh địa chỉ cho các module này cũng cần được thực hiện đúng quy trình.
Bảng 1.1: Mô đun mở rộng của LOGO! 12/24 RC/Rco
10 Đối với version LOGO! 24 RC/Rco hoặc LOGO! 230 RC/RCo tối đa 4 module digital và 4 module analog Cách đánh địa chỉ như sau:
Bảng 1.2: Mô đun mở rộng của LOGO! 24 RC/Rco
Lưu ý cần kết nối module mở rông theo điện áp thích hợp
2.4.1 Kết nối Logo với nguồn cung cấp
Hình 1.2: Sơ đồ kết nối LOGO với nguồn cung cấp
Chú ý nguồn DC có cầu chì bảo vệ với chuẩn sau: 12/24 RC => 0.8A
Với nguồn AC sử dụng một biến trở với điện áp nhỏ hơn 20% điện áp bình thường
2.4.2 Kết nối ngõ vào của Logo
Ngõ vào ở đây có thể là các công tắc, nút nhấn, hay các cảm biến
Hình 1.3: Sơ đồ kết nối LOGO ngõ vào
Việc nối dây cho các đầu vào được chia thành hai nhóm, mỗi nhóm gồm bốn đầu vào, cho phép cấp cùng một pha điện áp trong cùng một nhóm Các đầu vào ở hai nhóm khác nhau có thể cùng hoặc khác pha Đối với LOGO! 12/24 RC/Rco và 24/24, ngõ vào I5, I6 hoạt động như ngõ vào tốc độ cao, trong khi I7, I8 là ngõ vào tương tự, nhận mức áp vào từ 0-10V Để đạt được điện áp tối đa 10V, cần kết nối một cầu phân áp bằng cách sử dụng một loạt điện trở trên đầu vào của cầu phân thế, bất chấp điện áp đầu vào.
Bảng 1.3: Điện áp ngõ vào
Khi sử dụng cầu phân áp với điện áp tối đa 10V, cần kết nối đầu vào 24V và giảm điện áp 14V qua các điện trở để đảm bảo điện áp tối đa từ cầu phân áp chỉ là 10V Tuy nhiên, với điện áp 12V, có thể không cần thực hiện điều này.
2.4.3 Kết nối ngõ ra của Logo
- Đối với ngõ ra dạng relay:
+ Ta có thể kết nối nhiều ngõ ra với nhiều loại tải khác nhau như đèn, motor, relay, contactor…
+ Đối với tải thuần trở 10A Còn với module mở rộng chỉ là 5A
+ Đối với tải thuần cảm 3A
- Sơ đồ kết nối như sau:
Hình 1.4: Sơ đồ kết nối LOGO với ngõ ra dạng relay
12 Đối với ngõ ra dạng transistor:
Tải kết nối vào ngõ ra của LOGO! phải thõa điều kiện là không được vượt quá 0.3A
Sơ đồ kết nối như sau:
Hình 1.5: Sơ đồ kết nối LOGO với ngõ ra dạng transistor Đối với ngõ ra analog: Sơ đồ kết nối như sau
Hình 1.6: Sơ đồ kết nối LOGO với ngõ ra với modun AM
Tín hiêu ngõ ra có thể ở dạng áp hoặc dòng.
Kết nối với màn hình TD text:
Hình 1.7: Kết nối LOGO với LOGO TD
3 Hướng dẫn cài đặt và sử dụng chương trình LOGO! Soft comfort V7.0 3.1 Hướng dẫn cài đặt chương trình
Bước 1: Mở thư mục chứa, giải nén, sau đó chạy file set up
Bước 2: Chạy theo bản hướng dẫn sau: Chọn ngôn ngữ (English) sau đó OK
Bước 3: Chọn accept, Next Tiếp theo chọn đường dẫn, Next
Bước 4: Chọn Siemens LOGO! Sost => Install
Bước 5: Chọn Install USB-PC Cable Driver => NO Tiếp theo Next
Bước 6: Chọn Next License Agreement => Next
Bước 7: Chọn Next Ready to Install the Program => Install
Bước 8: Chọn Finish Installation completed successfully => OK
3.2 Hướng dẫn sử dụng chương trình
Mở chương trình LOGO! soft comfort
Bước 1: Chọn Chọn new sau đó đặt tên, nơi lưu
Bước 2: Chọn Lựa chọn ngôn ngữ sau đó lập trình bình thường => Mô phỏng
Thực hành
Thực hiện theo mục 2 đến mục 3 Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình và hướng dẫn cài đặt và sử dụng phần mềm
Học sinh thực hiện theo yêu cầu sau:
Thiết kế mạch điều khiển khởi động động cơ 3 pha với 2 nút nhấn START - STOP
- Nhấn START đông cơ hoạt động
- Nhấn STOP động cơ ngừng
- Mạch điều khiển dạng điều khiển thông thường
- Mạch điều khiển dạng LAD
- Mạch điều khiển dạng FBD
Dùng LOGO! Lập trình điều khiển động cơ 3 pha đấu nối sao(Y), tam giác(Δ) hoạt động như sau:
Nhấn nút START để khởi động động cơ ở chế độ đấu nối sao (Y) Sau 5 giây, động cơ sẽ chuyển sang chế độ đấu nối tam giác (Δ), đồng thời đèn báo START sẽ sáng và đèn báo STOP sẽ tắt.
Nhấn nút STOP động cơ dừng hoạt động, đồng thời đèn báo START tắt, đèn báo STOP sáng
Bước 1: Sơ đồ kết nối LOGO! 230RC
Bước 2: Vẽ sơ đồ động lực
Bước 4: Nạp chương trình vào LOGO! 230RC để chạy hoặc mô phỏng chương trình
Những trọng tâm cần chú ý trong bài
- Các khối cơ bản trong điều khiển lập trình cỡ nhỏ
- Điều khiển kết nối cứng và điều khiển lập trình cỡ nhỏ
- Hướng dẫn cài đặt và sử dụng phần mềm LOGO! soft comfort V7.0
Bài tập mở rộng và nâng cao
Dùng LOGO! Lập trình điều khiển động cơ hoạt động như sau:
Nhấn nút START khởi động cho động cơ chạy, đồng thời đèn báo START sáng, đèn báo STOP tắt
Nhấn nút STOP động cơ dừng chạy, đồng thời đèn báo START tắt, đèn báo STOP sáng
Bước 1: Sơ đồ kết nối LOGO! 230RC
Bước 2: Vẽ sơ đồ động lực
Bước 4: Nạp chương trình vào LOGO! 230RC để chạy hoặc mô phỏng chương trình
Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập bài 1
- Về kiến thức: Các yêu cầu cơ bản về điều khiển lập trình cỡ nhỏ
Kỹ năng thiết kế mạch điều khiển bao gồm cả kết nối cứng và lập trình Người học cần so sánh điều khiển lập trình cỡ nhỏ với các loại điều khiển khác để hiểu rõ hơn về ưu điểm và ứng dụng của từng loại.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp Phương pháp:
- Về kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm
- Về kỹ năng: Đánh giá kỹ năng thực hành viết chương trình điều khiển hệ thống LOGO! soft comfort
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác trong quá trình thực hiện, ngăn nắp trong công việc
CÁC TẬP LỆNH CƠ BẢN
Tập lệnh về tiếp điểm
Lệnh MAKE CONTACT nạp giá trị logic từ một tiếp điểm vào bit đầu tiên của ngăn xếp, đồng thời đẩy lùi các giá trị còn lại xuống một bit.
Toán hạng bao gồm: I, Q, M, SM, V, C, T
Dạng LAD: MAKE CONTACT tiếp điểm thường mở I1 sẽ đóng nếu ngõ vào của LOGO có địa chỉ I1 tác động
Lệnh BREAK CONTACT nạp giá trị logic từ một tiếp điểm vào bit đầu tiên của ngăn xếp, trong khi các giá trị khác trong ngăn xếp sẽ bị đẩy lùi xuống một bit.
Toán hạng bao gồm: I, Q, M, SM, V, C, T
Dạng LAD: Tiếp điểm thường đóng I1 sẽ mở nếu ngõ vào của LOGO có địa chỉ I1 tác động
Lênh RELAY COIL sao chép nội dung của bit đầu tiên trong ngăn xếp vào bit được chỉ định trong lệnh nội dung ngăn xếp không thay đổi
Toán hạng bao gồm: I, Q, M, SM, V, C, T (bit)
Dạng LAD: Ngõ ra Q1 sẽ bị đóng nếu như tiếp điểm thường hở I1 được tác động
Tập lệnh về Timer
LOGO! Siemens có các dạng timer là:
Hình 2.1: Các dạng timer của LOGO
The LOGO! generations prior to OB6 feature 12 timers, including ON-delay, Off-delay, On/Off-delay, Retentive On-delay, Wiping relay (pulse output), Edge Triggered wiping relay, Pulse generator, Random generator, Stairway lighting switch, Multiple function switch, Weekly timer, and Yearly timer.
Riêng thế hệ LOGO! OB7 mới hiện nay có thêm timer: Stopwatch, astronomical clock
Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu cụ thể từng loại timer hoạt động như thế nào:
Trg là chân ngõ vào
Khi tín hiệu đầu vào tại Trg chuyển từ 0 sang 1, giá trị Ta bắt đầu đếm Nếu trạng thái tại Trg = 1 đủ lâu, ngõ ra Q sẽ là 1 Ngõ ra Q sẽ giữ nguyên khi ngõ vào vẫn ở mức 1 Khi ngõ vào trở về 0, ngõ ra Q sẽ chuyển thành 0.
(2) Nếu trạng ngõ vào bằng 1 không đủ lâu (nhỏ hơn thời gian đặt) thì ngõ ra vẫn bằng
Chương trình điều khiển Timer TON
1 Khi Trg thay đổi từ 0 => 1 thì ngay lập tức Q=1, khi Trg thay đổi từ 1 => 0 thì Ta bắt đầu đếm cho đến khi Ta= T đặt thì Q=0
2 Khi Trg thay đổi từ 0 => 1 thì ngay lập tức Q=1, khi Trg thay đổi từ 1 => 0 thì Ta bắt đầu đếm
3 Khi Ta < T đặt thì Q=1, Trg thay đổi 0 => 1 thì Ta=0 lập tức, Q=1, sau đó khi Trg 1 => 0 Ta mới bắt đầu đếm lại, khi Ta=T đặt thì Q=0
4 và 5 Tương tự gặp xung cạnh lên tại Trg thì Q=1, gặp xung cạnh xuống Ta đếm Khi đang đếm có xung Reset thì cả Ta và Q đều bằng 0
Chương trình điều khiển Timer Off-Delay
Trong đó Trg là ngõ vào
Khi sử dụng timer này cần chú ý khai báo cả thời gian On và thời gian Off
Khi Trg nhận xung cạnh lên, chúng ta bắt đầu đếm với Q=0 Khi Ta đạt giá trị TH, Q sẽ trở thành 1 Tiếp theo, khi Trg nhận xung cạnh xuống, chúng ta tiếp tục đếm với Q=1 cho đến khi Ta đạt TL, lúc này Q sẽ trở về 0.
Khi Trg nhận xung cạnh lên, chúng ta bắt đầu đếm thời gian On với Q=0 Khi Ta đạt TH, Q sẽ chuyển thành 1 Khi Trg nhận xung cạnh xuống, chúng ta bắt đầu đếm thời gian Off với Q=1 Nếu thời gian Ta nhỏ hơn TL và Trg nhận thêm một xung cạnh lên, Q sẽ trở về 0, đồng thời Timer bắt đầu đếm thời gian On lại và xóa thời gian Off đang đếm Khi Ta đạt TH, ngõ ra Q sẽ lên 1 Khi Trg nhận xung tiếp theo, Timer bắt đầu đếm thời gian Off, và Q vẫn bằng 1 cho đến khi Ta đạt TL, lúc này Q mới bằng 0.
- Trường hợp 3 Xung tác động vào Trg rất ngắn thì timer đếm thời gian On thì
Chương trình điều khiển Timer On/Off Delay
Trg là chân ngõ vào
Giải thích: Đây là timer có nhớ đóng chậm
Khi Trg nhận xung cạnh lên, Timer sẽ bắt đầu đếm ngay cả khi tín hiệu đầu vào không còn Timer tiếp tục đếm cho đến khi Ta bằng T đặt, lúc này Q sẽ chuyển từ 0 lên 1.
- Trường hợp 2 Q sẽ luôn luôn bằng 1, cho đến khi có tín hiệu reset thì Q từ 1 rơi xuống 0
- Trường hợp 3 tương tự trường hợp 1
- Trường hợp 4: Khi ngõ ra Q bằng 1 thì nếu Trg có nhận thêm một xung nữa thì Q vẫn bằng 1 không thay đổi (tính nhớ)
Chương trình điều khiển Timer Retentive On - Delay
Chú ý: Timer Retentive On - Delay bị reset khi có tín hiệu reset
Trong đó Trg là chân nhận xung
- Trường hợp 1: Khi tín hiệu tại ngõ vào Trg=1 thì ngõ ra Q=1, đồng thời timer cũng bắt đầu đếm Khi Ta=T đặt thì Q=0 và timer cũng dừng đếm
Khi Trg=1, Q sẽ bằng 1 và Timer bắt đầu đếm Tuy nhiên, nếu tín hiệu đầu vào Trg=1 ngắn hơn thời gian đặt và Trg=0 trước thời gian đặt, thì Q sẽ lập tức trở về giá trị 0.
2.6 Timer Edge triggered Wiping delay
Trg: là chân nhận xung
- Trường hợp 1: Khi tín hiệu tại ngõ vào Trg=1 thì ngõ ra Q=1, đồng thời timer cũng bắt đầu đếm Khi Ta=T đặt thì Q=0, và timer cũng dừng đếm
- Trường hợp 2: Trg nhận 2 xung liên tiếp Khi nhận xung thứ nhất ngõ ra Q=1 đồng thời timer cũng đếm
- Khi đếm chưa đủ thời gian đặt Trg nhận xung thứ 2 thì ngõ ra Q=1 cho đến khi hết thời gian đặt
Chú ý đây là một timer dạng xung: Khi cấp 1 xung vào Trg thì sẽ phát ra đúng số xung đã đặt và có thời gian TH, TL tương ứng
Inv: ngõ đảo trạng thái xung
Khi EN=1 thì ngõ ra sẽ là một dạng xung có thời gian TH, TL như đã đặt
Khi đang đếm nhận 1 xung vào Inv thì ngõ ra sẽ đảo trạng thái, TH=Tl và ngược lại TL=TH như hình vẽ trên
Chú ý muốn En=1 liên tục thì Timer mới đếm, muốn đảo trạng thái đặt thì Inv=1 liên tục
29 Đây là 1 loại timer phát xung ngẫu nhiên Thời gian của TL, TH thường không cố định Nên ít sử dụng
Trg: nhận xung điều khiển Đây là một timer đặc biệt Khi nhận một xung ngõ vào thì ngõ ra sẽ phát ra 1 xung đặt biệt
Như sau Off delay: 1 phút; T!= 15s; T!Ls
Dạng sóng ngõ ra của ví dụ trên như sau:
Thời gian T`s, Q=1 khi 0s-45s, và 55s-60s (tương ứng T-T!, T!-T!L) Q=0 Khi 45s-55s (tương ứng T!L) Lưu ý thời gian xung vào Trg phải rất ngắn
Trường hợp xung Trg dài thì kết quả ngõ ra sẽ khác
Thời gian T`s, Q=1 khi 0s-50s, và 60s-65s (tương ứng T-T!+Trg, T!-T!L) Q=0 Khi 50s - 60s (tương ứng T!L) Lưu ý thời gian xung vào Trg =5s
Trg: là chân nhận xung
Các thông số cần chú ý:
T: là chu kỳ của hàm
TL: là thời gian quy định mức 1 của ngõ vào
Chú ý đây là 1 hàm phức tạp gồm nhiều chế độ khác nhau
En=1 nhỏ hơn thời gian đặt của TL
En=1 lớn hơn thời gian Tlight
Thì ngõ ra Q=1 liên tục, muốn đưa về Q=0 thì reset
T0s, TLs, T!=0s, T!l=0s Khi có 1 xung vào Trg thì Q=1 trong thời gian 30s.
Nhóm lệnh về Counter
Dir: chân qui định đếm lên hay xuống
Khi giá trị đặt là ON=Off =5, start value=0
- Khi Dir= 0 và có xung đưa vào Cnt thì cứ mỗi xung giá trị counter tăng lên 1 Đếm tới giá trị ON (=5) thì Q=1
- Dir = 1 thì khi có xung vào thì counter đếm xuống Khi giá trị bắt đầu nhỏ hơn giá trị Off (tức >5) thì Q=0
- R=1 thì reset giá trị đếm và ngõ ra của couter
+ TH1: Nếu On threshold >= Off threshold thì Q=1 khi giá trị counter >= giá trị
On threshold, Q=0 khi giá trị counter < giá trị Off threshold
+ TH2: Nếu On threshold < Off threshold thì Q=1 khi giá trị đếm: On threshold