Dùng các lệnh từ cơ bản đến nâng cao của PLC để lập trình kết nối điều khiển thiết bị ngoại vi

CÁC THIẾT BỊ LẬP TRÌNH HAY THIẾT BỊ NỐI KẾT : Nhiệm vụ của các thiết bị lập trình hay nối kết là xử lý các dử liệu ghi nhận được từ các cảm biến và cấp các tín hiệu đến cơ cấu tiền họat

1.1.CẤU TRÚC CỦA MỘT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG:

Với sự phát triển khoa học kỹ-thuật hiện nay, một hệ thống điều khiển tự động được hình thành từ các thành phần như sau:

CƠ CẤU HỌAT ĐỘNG : Bao gồm các thiết bị hay các khí cụ như sau:

 Động cơ điện.

 Tiếp điềm hành trình.

 Tế bào quang điện.

 Nhiệt trở (Thermistor).

 Cảm biến phát hiện tiếp cận (magnetic pick-up).

 …

CÁC THIẾT BỊ LẬP TRÌNH HAY THIẾT BỊ NỐI KẾT : Nhiệm vụ của các thiết bị lập trình hay nối kết là xử lý các dử liệu ghi nhận được từ các cảm biến và cấp các tín hiệu đến cơ cấu tiền họat động (các bộ Driver) để điều khiển cơ cấu họat động Với các thiết bị lập trình chúng ta có thể sử dụng các dạng sau:

 PLC (Programmable Logic Controller).

 Bộ vi điều khiển (Micro Controller).

 Các mạch điện tử điều khiển, sử dụng phối hợp các mạch tương đồng (analog) và mạch số (digital).

Các thiết bị kết nối thường tìm thấy trên hệ thống điều khiển tự động cổ điển trước đây bao gồm:

 Relay, contactor.

 Các thiết bị dùng khí nén, thủy lực .

 .

CÁC CƠ CẤU TIỀN HỌAT ĐỘNG (TẦNG ĐỆM- DRIVER):

Nhiệm vụ của các thiết bị trong cơ cấu này là điều khiển công suất Khi nhận tín hiệu từ các thiết bị lập trình, các thiết bị trong cơ cấu tiến họat động điều khiển thay đổi trạng thái hay các chế độ của thiết bị trong cơ cấu họat động Các thiết bị trong tầng đệm hay tiền họat động có thể là: contactor; bộ biến tần; bộ phân chia khí nén .

CHƯƠNG 01

CƠ-CẤU HỌAT ĐỘNG

ĐỘNG CƠ ĐIỆN, KÍCH THỦY LỰC, KHÍ NÉN.

VALVE ĐIỆN TỪ

CẢM BIẾN

TIẾP ĐIỂM HÀNH TRÌNH

TẾ BÀO QUANG ĐIỆN

THERMISTOR

CẢM BIẾN PHÁT HIỆN TIẾP

CẬN .

THIẾT-BỊ LẬP TRÌNH

PLC BỘ VI ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐIỆN TỬ

THIẾT-BỊ NỐI KẾT

RELAY THIẾT BỊ KHÍ NÉN;

THIẾT BỊ THỦY LỰC .

CƠ CẤU TIỀN HỌAT ĐỘNG (DRIVER)

CONTACTOR BIẾN TẦN BỘ PHÂN CHIA KHÍ NÉN

CÁC BỘ PHẬN GIAO TIẾP

NÚT NHẤN, CONTACT, MÁN HÌNH, BÀN PHÍM HANDHOLE

GIAO TIẾP GIỬA CON NGƯỜI VỚI THIẾT BỊ MÁY MÓC

KHÂU CHẤP HÀNH

KHÂU ĐIỀU KHIỂN

XỦ LÝ DỬ LIỆU

HÌNH 1.1: Sơ đồ mô tả cấu trúc của hệ thống tự động.

CÁC BỘ PHẬN GIAO TIẾP: Ngòai các thành phần thuộc vòng điều khiển kín trên, để có thể thực hiện sư giao tiếp giửa con người đến các máy móc thiết bị trong hệ thống tự động; chúng ta phải sử dụng đến các bộ giao tiếp Một các tổng quát các thiết bị hay khí cụ thuộc bộ phận giao tiếp bao gồm:

 Nút nhấn, contact .

 Bàn phím và máy tính PC.

 Màn hình có lập trình.

 Handhold (bộ bàn phím lập trình bên ngòai)

Trong hình 1.1; chúng ta có một lưu đồ mô tả tương quan giửa các khâu thành phần trong hệ thống điểu khiển tự động, Trong đó, chúng ta có thể thấy được hệ thống điều khiển thực chất bao gồm hai khâu chính:

 Khâu chấp hành.

 Khâu điều khiển.

KHÂU CHẤP HÀNH:

 Thao tác hay tác động lên nguyên liệu hoặc sản phẩm.

 Khâu chấp hành bao gồm các bộ khởi động, máy công cụ, máy cơ cho phép thực hiện các quá trình chế biến sản phẩm.

Chúng ta có thể hình dung khâu chấp hành qua các thí dụ sau:

 Động cơ điện khởi động các băng chuyền vận chuyển.

 Kích khí nén điều khiển định hướng chuyển các kiện hàng.

 Kích thủy lực đảm bảo đóng mở máy dập.

 KHÂU ĐIỀU KHIỂN:

 Khâu điều khiển có chức năng :

 Tạo ra các tín hiệu (hay các lịnh) điều khiển khâu chấp hành.

 Nhận các thông tin phản hồi và có chức năng phối hợp các thao tác hay các hành động.

 Khâu điều khiển có thể thực hiện theo một trong hai dạng công nghệ như sau: logic kết nối hay logic lập trình.

K

ết nối logic có thể xem như một dạng xử lý các thông tin theo dạng song song (đồng thời); cùng một lúc chúng ta có thể yêu cầu thực hiện nhiều tác vụ, hay tác động lên nhiều thành phần trong hệ thống (xem sơ đồ mô tả trong hình 1.2) Với công nghệ logic kết nối , sự vận hành của hệ thống được xác lập băng phương pháp nối kết giửa các thành phần điều khiển khác nhau Như vậy, khi thay đổi quá trình vận hành, chúng ta bắt buộc phải thay đổi sử kết nối giửa các thành phần (thay đổi nối kết phần cứng).

Với công nghệ logic lập trình, sự vận hành của hệ thống xác lập theo chương trình định trước và thực thi theochu kỳ bằng bộ vi xử lý Khi thay đổi quá trình vận hành của hệ thống, chúng ta có thể thay đổi chương rtình mà không cần thay đổi các kết nối bộ cảm biến và thiết bị tiền khởi động.

LOGIC KẾT NỐI

KHÍ NÉN VALVE ĐIỀU KHIỂN

LOGIC KẾT NỐI

PLC

VI ĐIỀU KHIỂN MÁY TÍNH PC

HÌNH 2.2:

Các công nghệ điều khiển

1.2.CẤU TRÚC CỦA MỘT PLC:

PLC là thuật ngử viết tắt từ danh từ : PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER Cấu trúc tổng quát của một PLC bao gồm các thành phần sau:

 Bộ nguồn.

 Bus (Trạm).

 Bộ nhớ.

 Bộ vi xử lý CPU.

 Các ngỏ vào và ra.

BỘ NGUỒN: có nhiệm vụ cung cấp điện áp cần thiết từ nguồn điện lưới xoay chiều thông dụng 110V (hay 220V) hoặc nguồn áp một chiều 24V đến các board mạch điện tử của PLC.

BUS(TRẠM): là tập hợp các liên kết điện theo dạng song song (các đường liên kết này có thể dưới dạng mạch in hay cáp nhiều sợi ruột) Số lượng dây dẩn cấu tạo nên BUS phụ thuộc vào tải lượng của các tín hiệu thông tin đến BUS (khi truyền dử liệu 8 bits ta cần cáp có 8 sợi ruột; khi truyền dủ liện 16 bits ta cần cáp

16 ruột).

Ta có hai lọai BUS: xoay chiều (AC) và một chiều (DC).

BỘ NHỚ: Bộ nhớ thường được chia thành hai nhóm chính:

 BỘ NHỚ ĐỘNG (RAM : Random Access Memory) đây là bộ nhớ không cố định các dử liệu Các dử liệu được đọc và ghi bởi bộ vi xử lý trong suốt quá trình PLC họat động.

 BỘ NHỚ TỈNH (ROM : Read Only Memory ) đây là bộ nhớ có các dử liệu cố định; các dử liệu này chỉ được đọc bởi bộ vi xử lý trong suốt quá trình PLC họat động Với bộ nhớ tỉnh (tùy theo lọai ROM) ta có thể có các dạng như sau:

 PROM (ROM Programmable) : không thể xóa.

 EPROM : bộ nhớ của ROM có thể xóa bằng tia cực tím.

 EEPROM : bộ nhớ của ROM có thể xóa bằng điện.

Dung lượng cũa bộ nhớ được biểu diển bằng số từ hay số byte mà bộ nhớ có thể chứa ; trong đó mỗi từ tương ứng với 1 byte chứa 8 bits Đơn vị đo lường của bộ nhớ thường được tính theo KILO BYTE (1 KB tương ứng 2 10 = 1024 bytes) Cấu trúc bên trong bộ nhớ có thể mô tả đơn giản như sau (xem hình 1.3)

Muốn truy xuất đọc dử liệu trong bộ nhớ, ta thực hiện trình tự sau đây:

 Đầu tiên nhập tín hiệu mả địa chỉ cần truy xuất vào các bus địa chỉ.

 Phát tín hiệu chọn lựa chế độ đọc vào đường tín hiệu đọc/ ghi.

 Khi có đầy đủ các tín hiệu trên, bộ nhớ sẽ xuất các dữ liệu đang lưu trử trên các bus dử liệu.

GIẢI MẢĐỊA CHỈ

THÀNH PHẦN LOGIC LƯU GIỬ CÁC TRẠNG THÁI CỦA NÓ (SAU KHI CÁC TÍN HIỆU NGỎ VÀO BIẾN MẤT)

LOGIC CHỌNĐỌC/ GHI

 Theo chương trình đã được nạp sẳn, CPU kiểm tra các thông tin và các số liệu nhận được từ các module nhập (input), các cơ quan điều khiển, cảm biến .

 Phát lịnh điều khiển đến các cơ cấu tiền họat động thông qua các module xuất (output).

CÁC NGỎ VÀO VÀ RA:

Khi PLC liên kết với các module bên ngòai trên các ngỏ vào và ra, ta có thể phân chia phương pháp liên kết thành hai dạng:

 Dạng logic.

 Dạng truyền dử liệu.

Khi các ngỏ vào ra dạng logic: module trên ngỏa vào cho phép ghi nhận (bắt- capture) các trạng thái của cảm biến.; đồng thời chuyển đổi tín hiệu điện nhận được sang các trạng thái logic (0 hay 1) Tại các module trên ngỏ ra cho phép tác động lên các cơ cấu khởi động được liên kết với nó; đồng thời các module ngỏ ra có thể chuyển đổi các trạng thái logic (0 hay 1) sang các tín hiệu điện (xem hình 1.4).

HÌNH 1.4: Các ngỏ ra và vào liên kết theo dạng logic.

Khi các ngỏ vào và ra liên kết theo dạng truyền dử liệu; trên các ngỏ vào hay ra ta có thể thực hiện theo một trong hai phương án truyền dử liệu song song hay nối tiếp Tương ứng với mỗi phương pháp truyền dử liệu này, trên mỗi ngỏ vào hay ra ta cần có bộ nối kết giửa thiết bị ngọai vi với bộ vi xử lý bên trong PLC Phương thức thực hiện kết nối trình bày trong hình 1.5.

VI XỬ LÝ DỬ LIỆU BỘ NỐI KẾTSONG SONG GIAO TIẾPNGỌAI VI

ĐỊA CHỈ

VI XỬ LÝ DỬ LIỆU BỘ NỐI KẾTNỐI TIẾP GIAO TIẾPNGỌAI VI

ĐỊA CHỈ HÌNH 1.5: Các bộ nối kết truyền dử liệu theo phương thức song song hay nối tiếp 1.3.NGUYÊN-TẮC VẬN HÀNH CỦA MỘT PLC:

Trước tiên chúng ta thống nhất về định nghỉa cho các thuật ngử sau:

Trong mỗi chu trình họat động, PLC thực hiện tuần tự 3 giai đọan tác động:

 BƯỚC 1: Bộ vi xử lý ghi nhập các trạng thái logic trên các ngỏ vào và chuyển các trạng thái logic này vào trong bộ nhớ dử liệu.

 BƯỚC 2: Vi xử lý thực hiện các lịnh chứa trong bộ nhớ chương trình theo tuần tự từ lịnh đầu tiên đến lịnh cuối cùng Chương trình thực hiện với các trạng thái ngỏ vào đã được ghi nhận trong bộ nhớ dử liệu Sau cùng các kết quả của mỗi lịnh được xuất vào bộ nhớ dử liệu.

 BƯỚC 3: Vi xử lý tập hợp các trạng thái logic của kết quả ngỏ ra (đang được chứa trong bộ nhờ dử liệu) chuyển đến các module trên ngỏ ra.

Nguyên tắc vận hành đơn giản của PLC được tóm tắt trong hình 1.6.

XUẤT CÁC TÍN HIỆU NGỎ RA

HÌNH 1.6: Các thao tác trong một chu kỳ vận hành của PLC.

1.4.CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI PLC CÔNG NGHIỆP:

Trong quá trình vận hành, các yếu tố ảnh hưởng đến trạng thái họat động của PLC bao gồm 3 yếu tố ảnh hưởng chính như sau:

ĐIỀU KIỆN NGUỒN : bao gồm ảnh hưởng do nguồn điện lưới chính sinh ra Các sự cố do nguồn ảnh hưởng đến chế độ họat động của PLC có thể liệt kê như sau:

 Sự cố mất nguồn thóang qua.

 Sự biến đổi mức điện áp nguồn (quá áp +10% ; hay thấp áp – 15% so với giá trị định mức).

 Nhiểu truyền theo đường dây.

Muốn bảo vệ cho PLC trong các trường hợp này, ta lắp đặt các bộ lọc nguồn trước khi cấp đến PLC, đồng thởi sử dụng kèm theo bộ UPS để chống tình trạng điện áp mất đột biến hay thấp áp, quá áp dưới mức qui định.

1.5.HÌNH DẠNG CỦA MỘT SỐ PLC:

Trong giáo trình này, nhằm giúp sinh viên có thể sử dụng và lập trình điều khiển dùng PLC một cách cụ thể; chúng tôi chỉ giới thiệu hai dạng PLC sau đây:

MODICON TSX NANO (của nhà sản xuất TÉLÉMÉCANIQUE ).

FX 2N (của nhà sản xuất MITSUBISHI).

Tuy nhiên, với mỗi nhà sản xuất tùy thuộc : mục tiêu điều khiển, phạm vi điều khiển, mức độ phức tạp của quá trình điều khiển (số lượng ngỏ vào và ngỏ

ra trên PLC .); chúng ta có nhiều họ PLC khác nhau:

Với nhà sản xuất TÉLÉMÉCANIQUE, chúng ta có các họ PLC (hình 1.7): MODICON TSX NANO.

MODICON TSX MICRO.

MODICON TSX PREMIUM.

Khi lập trình vận hành PLC chúng ta có thể thực hiện theo một trong hai phương thức sau:

Dùng bộ nạp từ bàn phím ngòai, thường gọi là “hand hold”.

Dùng máy tính PC với phần mềm lập trình chuyên dùng tùy từng lọai PLC Các kỹ-thuật này sẽ được trình bày trong các chương sau.

HÌNH 1.7: Hình dạng các PLC TSX của nhà sản xuất MODICON TÉLÉMÉCANIQUE

TSX Nano

TSX Nano

PLC TSX Nano

PLC TSX Micr o

PLC TSX Micr o

Hand hold PLC TSX Premium

HÌNH 1.8 : Các phương thức lập trình cho PLC.

LẬP TRÌNH PLC QUA THIẾT BỊ HAND HOLD

LẬP TRÌNH PLC QUA THIẾT BỊ HAND HOLD

LẬP TRÌNH PLC DÙNG MÁY TÍNH PC

LẬP TRÌNH PLC DÙNG MÁY TÍNH PC

PLC MELSEC - AnSHÌNH 1.9 : Một số các dạng PLC của nhà sản xuất MITSUBISHI

H A N

D H OL D

H A N

D H OL D

PLC FX ON

CỦA NHÀ SẢN XUẤT MITSUBISHI

PLC FX ON

CỦA NHÀ SẢN XUẤT MITSUBISHI

CHƯƠNG 02

2.1 CÁC LỊNH LẬP TRÌNH CƠ BẢN DÙNG CHO PLC HỌ FX-2N ( MITSUBISHI )

2.1.1 CÁC LỊNH TƯƠNG ĐƯƠNG

Với mục tiêu như đã khảo sát và trình bày trong mục 2.2 cho PLC họ TSX Nano, khi khào sát các PLC họ FX-2N (trong lúc lập trình theo ngôn ngử IL hay ngôn ngử Ladder) chúng ta có các tóan hạng và các lịnh lập trình có chức năng và tác động tương đương được tóm tắt như sau :

BẢNG 1 : Các tóan hạng tương đương, khi so sánh giửa hai lọai PLC họ TSX Nano (Telemecanique – MODICON) và FX-2N( Mitsubishi)

%I0.i Xi Dùng để chỉ các trạng thái logic của ngỏ vào

Vật-Lý nối trực tiếp vào PLC

%Q0.i Yi Dùng để chỉ các trạng thái logic (cuộn dây)

trên ngỏ ra nối trực tiếp từ PLC

%Mi Mi Dùng để biểu diển các “cuôn dây” nội hay

các tiếp điểm của relay nội trong PLC.

Đây là các bit nội trong PLC

%Si Si Bit nội trong PLC thực hiện tác vụ như relay

trạng thái thông thường hay relay trạng thái có chốt.

BẢNG 2 : Các lịnh tác động trực tiếp lên ngỏ vào và ngỏ ra; có chức năng tương đương, khi so sánh giửa hai lọai PLC họ TSX Nano (Telemecanique – MODICON) và FX-2N (Mitsubishi )

LỊNH

TÓAN HẠNGTSX

Tác vụ nối tiếp các

tiếp điểm thường đóng

MPS

Không có

Không có

MRD

Không có

Không có

Không có

2.1.2.CÁC LỊNH CHUYÊN DÙNG CỦA PLC MITSUBISHI (HỌ FX-2N)

Khác với cấu trúc lịnh của PLC họ TSX Nano, khi lập trình theo dạng dòng lịnh cho các PLC họ FX-2N; ta không có các lịnh mở hay đóng ngoặc mà phải dùng các lịnh OR BLOCK (ORB) hay AND BLOCK (ANB) Chúng ta có thể khảo sát và tóm tắt các đặc điểm của các lịnh này như sau:

2.1.2.1 LỊNH OR BLOCK (ORB)

Chức năng của lịnh ORB là dùng nối song song nhiều nhánh chứa tiếp điểm với nhau lại

Các đặc điểm cơ bản cần nhớ khi sử dụng lịnh ORB được liệt kê như sau:

 Lịnh ORB là lịnh độc lập và không kết hợp với bất kỳ thiết bị hay con số nào

 Lịnh ORB được dùng để nối song song nhiều nhánh chứa các tiếp điểm, thường là các khối đấu nối tiếp với khối trước đó Các khối đấu nối tiếp là tập hợp các tiếp điềm đấu nối tiếp nhau hay dùng trong lịnh ANB.

 Khai báo điểm bắt đầu của khối thường dùng lịnh LD hay LDI Sau một khối nối tiếp, khối này được nối vào với khối trước bằng lịnh ORB.

 Khi viết chương trình theo dạng dòng lịnh (Instruction List) ta có thể sử dụng một trong hai phương pháp lập trình (cho lịnh ORB) : lập trình tuần tự, hay lập trình theo lô, theo khối.

Giới hạn khi lập trình theo lô : Khi dùng lịnh ORB thep phương pháp lập trình theo lô ta không được sử dụng quá 8 lịnh LD và LDI ở phần định nghĩa các khối được nối song song.

Khi lập trình khi xử lý tuần tự , không có giới hạn cho số nhánh mắc song song khi dùng lịnh ORB

2.1.2.2 LỊNH AND BLOCK (ANB)

Chức năng của lịnh ANB là dùng nối nối tiếp các khối (mà mỗi khối chứa nhiều nhánh song song chứa tiếp điểm ) lại với nhau

Các đặc điểm cơ bản cần nhớ khi sử dụng lịnh ANB được liệt kê như sau:

 Lịnh AND là lịnh độc lập và không kết hợp với bất kỳ thiết bị hay con số nào

 Lịnh ANB được dùng để nối nối tiếp các khối mạch song song nhiều nhánh ( trên mỗi nhánh có chứa các tiếp điểm ), với khối trước đó Các khối đấu song song là tập hợp các tiếp điềm đấu song song nhau hay dùng trong lịnh ORB.

 Khai báo điểm bắt đầu của khối thường dùng lịnh LD hay LDI Sau một khối nối tiếp, khối này được nối vào với khối trước bằng lịnh ANB.

 Khi viết chương trình theo dạng dòng lịnh (Instruction List) ta có thể sử dụng một trong hai phương pháp lập trình (cho lịnh ORB) : lập trình tuần tự, hay lập trình theo lô, theo khối.

Giới hạn khi lập trình theo lô : Khi dùng lịnh ANB thep phương pháp lập trình theo lô ta không được sử dụng quá 8 lịnh LD và LDI ở phần định nghĩa các khối được nối song song.

Khi lập trình khi xử lý tuần tự , lịnh ANB dùng đấu nối tiếp một số các mạch song song nhiều nhánh , với khối trước đó.

Chúng ta có thể tóm tắt chức năng và đặc điểm của các lịnh ORB và ANB trong bảng sau đây:

ORB

(OR

Block)

Nối song song nhiều

nhánh ( mà mỗi nhánh

chứa các tiếp điểm nối

tiếp ) với nhau lại

Không có

ANB

(AND

Block)

Nối nối tiếp nhiều nhánh

( mà mỗi nhánh chứa

các tiếp điểm song

song ) với nhau lại

Không có

Xét một thí dụ như sau (xem hình 2.22 ):

HÌNH 2.22:

Một đọan chương trình mô tả

Các lịnh ORB với ngôn ngử

cấu trúc lịnh, cho PLC họ FX-2N

của nhà sản xuất Mitsubishi.

Lập trình theo phương pháp tuần tự

Xét đọan chương trình sau áp dụng lịnh ANB, xem hình 2.23.

HÌNH 2.23:

Một đọan chương trình mô tả

Các lịnh ORB và AND với ngôn ngử

cấu trúc lịnh, cho PLC họ FX-2N

của nhà sản xuất Mitsubishi.

2.1.3.CÁC LỊNH CHUYÊN DÙNG SET VÀ RESET CỦA PLC MITSUBISHI (HỌ FX-2N)

Các lịnh SET và RESET dùng trong ngôn ngử lịnh lập trình cho các PLC họ FX-2N của nhà sản xuất Mitsubishi có tác động và chức năng giống như lịnh SET và RESET khi lập trình cho PLC TSX Nano Tuy nhiên các ký hiệu tắt, cách biểu diển các lịnh SET và RESET trên giản đồ Ladder của PLC họ FX không giống như PLC họ TSX Nano

Ta có thể tóm tắt các chức năng và đặc tính của các lịnh SET và RESET trong bảng sau:

SET

(SET)

Đưa một tóan hạng, hay

cuộn dây lên trạng thái

Đưa một tóan hạng, hay

cuộn dây trở lại trạng thái

AND M0 LDI X005 AND M1

HÌNH 2.24 :

Một đọan chương trình mô tả lịnh SET và RST của PLC học FX-2N (Mitsubishi)

2.1.4.CÁC LỊNH CHUYÊN DÙNG CHO BỘ ĐỊNH THÌ CỦA PLC MITSUBISHI (HỌ FX-2N)

Các bộ định thì được sử dụng trong PLC họ FX-2N không được phân lọai cụ thể ( theo các lọai ON Delay, OFF Delay ), như trong lúc lập trình bộ định thì sử dụng PLC họ TSX Nano.

Với PLC họ FX, bộ định thì có các đặc tính như sau:

Ký hiệu của tóan hạng đặc trưng cho bộ định thì là T i

Hình thức sử dụng bộ định thì (khi lập trình theo sơ đồ Ladder) là cuộn dây mang tên Ti và điều khiển được các tiếp điểm thường đóng hay thường hở mang cùng tên là Ti

Bộ định thì khi họat động, có thể xem như một bộ đếm số xung Clock; ngỏ

ra của bộ định thì được kích họat khi giá trị đếm ( số xung Clock này ) từ 0 đến giá trị hằng số K định trước Giá trị K này được người lập trình xác định trong giai đọan lập trình Chu kỳ của xung Clock có thể thay đồi từ 1 ms , 10ms hay 100ms tùy thuộc vào họ PLC.

Thời gian định thì của bộ định thì được xác định theo quan hệ như sau:

Thời gian định thì = K x ( Chu kỳ của xung Clock chuẩn bên trong PLC)

Ký hiệu của bộ định thì trong giản đồ Ladder có dạng như cuộn dây relay

Chức năng của bộ định thì luôn là ON Delay thời gian.

Bộ định thì dùng trong PLC họ FX-2N có thể lập trình để thực hiện tính năng bộ định thì khả nhớ Khi sử dụng chức năng này ta phải phối hợp bộ định thì với lịnh RST

OUT M1

Trong hình 2.25 ta có thí dụ mô tả chế độ họat động của bộ định thì theo trạng thái ON Delay thông thường và trạng thái ON Delay khả nhớ

HÌNH 2.25 :

Một thí dụ cho bộ định thì thực hiện

trạng thái relay thời gian ON Delay.

HÌNH 2.26 :

Một thí dụ cho bộ định thì thực hiện

trạng thái relay thời gian ON Delay,

có nhớ.

2.2 CÁC THÍ DỤ LẬP TRÌNH THỰC HIỆN CÁC YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢN :

Trong phần này, chúng ta khảo sát một số ứng dụng lập trình điều khiển PLC bằng cách thực hiện tổ hợp các lịnh cơ bản vừa trình bày Mục tiêu của các thí dụ này giúp hiểu rỏ hơn về các lịnh lập trình Tuy nhiên, để dễ dàng cho việc nhận thức, chúng ta khảo sát song song đồng thời các mạch điều khiển dùng khí cụ điện từ với các lập trình dùng ngôn ngử LADDER (để nhận xét được các điểm tương đồng cũng như khác biệt trong hai phương pháp điều khiển, dù kết quả nhận được trong quá trình điều khiển tương đương như nhau)

Nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc lập trình về sau, song song với các chương trình đơn giản trình bày trong mỗi thí dụ; chúng ta nên quan tâm đến các khí cụ, linh kiện bố trí trên ngỏ vào và ra của PLC để chương trình xây dựng có tính thực tế và khả thi.

2.2.1 ĐIỀU KHIỂN CONTACTOR HOẠT ĐỘNG BẰNG NÚT NHẤN :

LINE-220V AC

M

Khi sử dụng mạch điều khiển dùng khí cụ điện từ thông thường phương pháp lắp mạch điều khiển trình bày trong hình 2.28 ; với phương pháp dùng PLC ta lắp mạch như trong hình 2.27 và viết đoạn chương trình mô tả trong hình 2.29.

M

HÌNH 2.28 : Mạch điều khiển dùng khí cụ điện từ và giản đồ thời gian.

Trong hình 2.27 chúng ta có PLC được bố trí trên ngỏ vào các nút nhấn ON (ngỏ vào %I0.0) và nút nhấn OFF (ngỏ vào %I0.2) để điều khiển vận hành một contactor M Cuộn dây của contactor M được bố trí trên ngỏ ra %Q0.1 của PLC và nối đến nguồn lưới 220V- AC Với phương pháp lắp đặt trên, muốn contactor M hoạt động chúng ta cần lập trình sao cho: khi tác động lên nút nhấn ON trên ngỏ vào %I0.0, ngỏ ra %Q0.1 hoạt động (xem như đạt trạng thái 1) kín mạch cấp nguồn cho cuộn dây M của contactor Khi tác động lên nút nhấn OFF contactor M ngừng hoạt động.

HÌNH 2.27

HÌNH 2.29 : Chương trình điều khiển dùng ngôn ngử LADDER

Chúng ta có thể dùng hệ-thống nút nhấn điều khiển vận hành contactor

nhưng không sử dụng các lịnh lập trình như vừa trình bày nêu trên Chúng ta khảo

sát hình 2.30 với phương pháp lập trình bằng lịnh SET và RESET

2.4.2 DÙNG KHỐI ĐỊNH THÌ ON DELAY TẠO THÀNH RELAY THỜI GIAN OFF DELAY :

Đối với, PLC họ FX-2N của nhà sản xuất MITSUBISHI khối thời gian thuộc

dạng ON delay , muốn tạo thành relay thời gian dạng OFF Delay chúng ta có thể

sử dụng các lịnh lập trình như sau (xem hình 2.31).

Trong hình 2.31, khi ngỏ vào X0001 ở trạng thái 1, relay thời gian T4 không tác động Ngay sau khi ngỏ vào X0001 xuống trạng thái 0 , relay thời gian T4 bắt đầu tác động; ngòai ra ngỏ ra Y0002 cùng tác động ở trạng thái 1 khi ngỏ vào X0001 ở trạng thái 1 Do tác động của tiếp điểm Y0002 (đóng vai trò tự giử) nên khi ngỏ vào xuống trạng thái 0, ngỏ raY0002 vẫn tiếp tục duy trì trạng thái 1; cho đến khi relay thời gian T4 tác động, tiếp điểm thường đóng của T4 ngắt đường cung cấp nguồn vào cho các “cuộn dây” ngỏ ra Y0002 và relay thời gian T4, tòan bộ hệ thống trở về trạng thái ban đầu Ngỏ ra Y0002 chuyển về trạng thái 0 trể hơn một khỏang thời gian sau khi ngỏ vào chuyển xuống trạng thái 0 ; tác động tương tự như trạng thái của relay thời gian OFF delay.

2.2.3 LẬP TRÌNH TẠO XUNG ĐƠN ỔN – ĐỘ RỘNG XUNG CÓ THỂ ĐIỀU CHỈNH :

Dạng mạch này thường ứng dụng vào các mạch đếm Counter (sẽ trình bày trong các chương sau) ; đây là mạch hình thành xung có tác dụng như xung cấp đến các ngỏ vào của bộ đếm

Trong hình 2.32; khi dùng nút nhấn tác động trên ngỏ vào của PLC, chúng

ta có thể tạo được một xung tín hiệu trên ngỏ ra hoặc xung tín hiệu trên bit nội (hay relay nội) của PLC.

X 0001

M2

T6

2.2.4 LẬP TRÌNH TẠO CHUỔI XUNG :

Trong đọan chương trình sau, chúng ta phối hợp hai relay thời gian On delay hình thành một chuổi xung có thể điều chỉnh thay đổi chu kỳ và độ rộng xung trên ngỏ ra hay trên bit nội của PLC.

HÌNH 2.32

3.1 GIỚI THIỆU NGÔN NGỮ GRAFCET:

Ngôn ngữ Grafcet xây dựng theo dạng ngôn ngữ SFC “Sequential Function Chart” trình bày trong tiêu chuẩn IEC 1131-3 Đây là dạng ngôn ngữ lập trình, trình bày một chuổi nhiệm vụ (hay một chuổi tuần tự các nhiệm vụ) cần thực thi, theo dạng giản đồ Trong giản đồ chúng ta mô tả tuần tự một chuổi các họat động của hệ thống kiểm sóat, và các tình huống khác nhau sẽ diễn ra theo dạng ký hiệu đơn giản Chúng ta có thể hình dung một giản đồ Grafcet mẫu với ý nghỉa của các ký hiệu ghi trên giản đồ (xem hình 5.1 sau đây).

2 1

3

4

6

8 5

Xác định bước đầu tiên tác động để khởi động một chu kỳ

THÁI

Sử dụng để chuyển trạng thái từ bước này sang bước khác kế tiếp Điều kiện chuyển liên kết với bước chuyển trạng thái này, được xác định theo điều kiện logic cần thiết, để xóa đi trạng thái đó.

BƯỚC ĐẦU TIÊN : định nghĩa trạng thái ban đầu của PLC

BƯỚC CHUYỂN TIẾP : Liên kết với các điều kiện chuyển tiếp trạng thái, xác định điều kiện logic cần thiết để xóa trạng thái chuyển tiếp này.

TÁC ĐỘNG ĐỒNG THỜI BƯỚC 3 VÀ 7 (AND HỘI TỤ) Các bước tuần tự 3,4,5,6 và bước 7,8,9 là hai bước tuần tự tác động đồng thời.

TÁC ĐỘNG TUẦN TỰ LỰA CHỌN (OR PHÂN KỲ) Từ 3 đến 4 hay 5

TÁC ĐỘNG CHẤM DỨT CHUỔI TUẦN TỰ Cho phép đồng bộ các chuổi đồng thời.

NGỪNG TÁC ĐỘNG ĐỒNG CÁC BƯỚC 6 VÀ 9 (AND HỘI TỤ)

TÁC ĐỘNG CHẤM DỨT TUẦN TỰ LỰA CHỌN (OR HỘI TỤ) Từ 4 hay

5 đến 6.

Các tác vụ liên kết đang diển tiến trong khi bước thực hiện đang họat động.

Số buớc chuyển trạng thái tối đa có thể chứa được trong cấu hình :

TSX-57 AND PHÂN KỲ

Chuyển trạng thái từ 1 bước đến các bước kế tiếp Được sử dụng để tác động đồng thời tối đa 11 bước.

Có khả năng liên kết đồng thời tối đa 11 bước.

OR PHÂN KỲ

Chuyển trạng thái từ 1 bước đến các bước kế tiếp Được sử dụng để hình thành một chuổi các bước được chọn lựa, tối đa 11 bước.

OR HỘI TỤ

Chuyển trạng thái từ nhiều bước đến một bước kế tiếp Dùng để chấm dứt một chuổi các bước được chọn lựa, tối đa 11 bước ĐIỂM NỐI

NGUỒN

ra từ đó (bước nguồn).

ĐIỂM NỐI ĐẾN

3.2 CÁC ĐẠI LƯỢNG CHUYÊN DÙNG CỦA NGÔN NGỮ GRAFCET:

Các lập trình viên có thể xây dựng cho riêng họ các bits liên kết với các bước chương trình, các bits hệ thống chuyên cho ngôn ngỮ Grafcet; các từ (word) xác định thời gian làm việc của những bước và các từ hệ thống sử dụng riêng trong ngôn ngử Grafcet Chúng ta có các đại lượng chuyên dùng liên kết với các tóan hạng và tính năng nhiệm vụ của chúng tóm tắt trong bảng sau:

BITS CỦA CÁC

BƯỚC

%Xi Trạng thái của bước thứ i trong lưu đồ Grafcet chính (i

từ 0 đến n) (giá trị n phụ thuộc vào bộxử lý).

BITS CỦA HỆ

THỐNG

GRAFCET

giá trị 0.

%S23 Làm đông (freezes)lưu đồ Grafcet; làm ngừng các

bước của lưu đồ.