B¸o c¸oQ trình hình thành đại cương phương Hïng tốt nghiệp Lê Mạnh phỏp gim nhit mỏy dõy truyền sản xuất víi phÐp tÝnh And, t−¬ng øng biÕn có giá trị phần tử đơn vị cđa phÐp tÝnh Or Nªn ta cã: x^1 = 1^x = x Víi mäi x thuéc B xV = 0Vx = x Với x thuộc B Định nghĩa: Không giới hạn quy định bảng chân lý phép tính And, Or, Not (B) ta xác định đợc phép tính And, Or, Not thoả m·n 1) xVy = yVx 2) xV(y^z) = (xVy)^z 3) (x^y)V(xVy) = x Mäi x, y, z thuéc B th× tập B phép tính đợc gọi đại số Boole 2.Tính chất: Một đại số Boole B víi phÐp tÝnh And, Or, Not cã c¸c tÝnh chÊt sau: TÝnh chÊt 1: X = X ∀X ∈ B TÝnh chÊt 2: X = X.X = X^X ∀X ∈ B TÝnh chÊt 3: X X = ∀X ∈ B TÝnh chÊt 4:1VX = ∀X ∈ B TÝnh chÊt 5: 0VX = X TÝnh chÊt 6: X VX = TÝnh chÊt 7: X.Y = x x + y 1.2.4 Các phần tử lôgic Trong kĩ thuật số nh việc điều khiển PLC ngời ta thờng dùng phép tính AND ( ), OR ( ∨ ), NOT , NAND, NOR Ta có quan hệ lôgic là: ã Phần tử AND Là phần tử có nhiều đầu vào đầu ra, đầu có giá trị lôgic tất đầu vào Lớp tự động hoá 46 12 Khoa điện Trờng DHNNI - HN Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng Giả sử xét phần tử AND hai đầu vào.(Kí hiệu hai đầu vào S1 S2, đầu H1) 24V S1 0 1 0 S1 H1 S2 S2 1 H1 0V B¶ng chân lý Hình 1.1: Mạch điện lôgic and Vậy Nếu hai khoá S1 S2 đóng mạch đèn sáng Vậy sơ đồ điện thể quan hƯ l«gic AND H1 = S1 ∧ S2 H1 = S1.S2 Phần tử OR: Là phần tử có nhiều đầu vào đầu Có giá trị đầu vào 24V S1 H1 0 1 1 S2 H1 S1 S2 1 0V Bảng chân lý Hình1.2: Mạch điện logic OR Trong S1 S2, S1, S2 đóng làm đèn H1 sáng nh Sự đóng mạch công tắc S1, S2 làm đèn sáng quan hệ lôgíc OR H1= S1+ S2 Lớp tự động hoá 46 13 Khoa điện Trờng DHNNI - HN Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng H1=S1+ S2 Phần tử NOT: Là phần tử có đầu vào đầu ra, tín hiệu phủ định tín hiệu vào 24V S1 K1 H1 1 K1 S1 H1 0V Bảng chân lý Hình1.3: Mạch điện logic NOT Khoá S1 mở mạch đèn sáng Còn S1 mở đèn sáng H1= S Phần tử NAND phần tử NOR: Đây hai phần tử AND phủ định( AND Not) OR phủ định(OR Not) 24V NAND S2 K1 H1 H1 0 1 1 K1 S2 S1 S1 1 0V H×nh 1.4: Mạch điện logic NAND Ta có: H1= S1 S H1= S1.S NOR 24V S1 S2 Lớp tự động hoá 46 K1 14 Khoa ®iÖn – Tr−êng DHNNI - HN S1 1 0 0V 0 H1 Lê Mạnh 1Hùng K1 S2 B¸o c¸o tèt nghiƯp H Bảng chân lý Hình 1.5: Mạch điện logic NOR Ta cã: H1= S1 ∨ S H1= S1 + S 1.3 C¸c b−íc thiÕt kÕ hƯ thống điều khiển lôgic Việc lập trình cho hệ thống điều khiển PLC ngày đợc sử dụng rộng rÃi Có nhiều phơng án để thiết kế, nhng để thuận tiện cho học viên ngời ta ®· ®−a c¸c b−íc chung thiÕt kÕ hƯ thèng điều khiển lôgíc 1.3.1 Xác định tín hiệu vào Bớc thứ hai phải xác định vị trí kết nối thiết bị vào với PLC Tín hiệu vào tiếp điểm, cảm biến thiết bị rơle điện từ, môtơ, đèn báo Mỗi vị trí kết nối đợc đánh số tơng tự ứng với PLC sử dụng thiết bị vào/ra có chức riêng biệt ta cần lựa chọn cho cảm biến chấp hành đợc nối trực tiếp với chúng mà không cần thêm thiết bị phụ trợ 1.3.2.Viết phơng trình điều khiển Các PLC có thị trờng hầu hết sử dụng cách viết thông thờng LAD, STL FBD Tuỳ theo yêu cầu công nghệ mà ta viết chơng trình điều khiển cho phù hợp 1.3.3.Nạp chơng trình vào nhớ Cấp nguồn cho PLC, cài đặt cấu hình khối giao tiếp vào cần Sau nạp chơng trình soạn thảo từ thiết bị lập trình vào nhớ PLC Sau hoàn tất nên kiểm tra lỗi chức tự chuẩn đoán chạy chơng trình mô hoạt động hệ thống Lớp tự động hoá 46 15 Khoa điện Trờng DHNNI - HN Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng 1.3.4.Chạy chơng trình Trớc khởi động hệ thống cần phải chắn dây nối từ PLC đến thiết bi ngoại vi đúng, trình chạy kiểm tra cần thiết phải thực bớc tinh chỉnh hệ thống nhằm đảm bảo an toàn đa vào hoạt động thực tế Từ bớc thiết kế hệ thống để đơn giản dễ hiểu, quy trình điều khiển mô tả theo lu đồ Lớp tự động hoá 46 16 Khoa điện Trờng DHNNI - HN Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng Xác định yêu cầu hệ thống Kết nối thiết bị I/O vào PLC Vẽ lu đồ điều khiển Kiểm tra tất dây nối Liên kết đầu vào / tơng ứng với đầu I/O PLC Chạy thử chơng trình Soạn thảo chơng trình Kiểm tra Nạp chơng trình vào PLC No Chơng trình Sửa chữa chơng trình Yes Nạp chơng trình vào EPROM Chạy mô tìm lỗi Tạo tài liệu chơng trình Chạy tốt No Yes Kết thúc Hình 1.6: Thiết kế mô hình điều khiển PLC Lớp tự động hoá 46 17 Khoa điện Trờng DHNNI - HN Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng 1.4 Những vấn đề chung vÒ PLC 1.4.1 PLC PLC ( Programable Logic Cotrol ) mộ thiết bị điều khiển sử dụng nhớ lập trình, nhớ lu giữ cấu trúc lệnh (Logic, thời gian, đếm hàm toán học) để thực chức điều khiển Chơng trình điều khiển Tín hiệu vào PLC Tín hiệu điều khiển Tín hiệu đa vào PLC đợc lấy từ thiết bị nh cảm biến (Sensor), công tắc Tín hiệu đầu PLC đợc sử dụng để điều khiển đối tợng (động cơ, van) la trình điều khiển Thời kỳ đầu PLC đợc thiết kế để thay cho hệ điều khiển dùng Rơ le, công tắc tơ đơn nhiên trình phát triển, với u điểm lớn chỉnh sửa lại chơng trình điều khiển tuỳ ý mà không nhiều công søc cịng nh− c¸c chi phÝ, bëi vËy cã thĨ đợc ứng dụng linh hoạt, PLC ngày đà phát triển có khả để điều khiển hệ điều khiển phức tạp Đặc biệt PLC ngày thiết bị kỹ thuật PLC đà phát triển tới mức ngời sử dụng không cần giỏi kiến thức điện tử mà cần vững công nghệ sản xuất để chọn thiết bị thích hợp lập trình đợc Nh PLC coi nh máy tính có đặc điểm nh sau: - Đợc thiết ké với cấu trúc đơn giản, làm việc môi trờng công nghiệp, nông nghiệp ( Chịu đợc tiếng ồn, nhiệt độ, độ ẩm cao độ dung động) - Các tín hiệu vào đợc cách ly điện với điều khiển có sẵn giao diện cho thiết bị vào - Lập trình đơn giản, ngôn ngữ lập trình dễ hiểu, tuý thực chức logic Lớp tự động hoá 46 18 Khoa điện Trờng DHNNI - HN Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng Ra đời năm 1968 với 20 đầu nhận tín hiệu vào số ngày PLC đà đợc chế tạo theo module để mở rộng theo yêu cầu làm việc với số lợng lớn đầu vào thực đợc nhiều chức điều khiển 1.4.2 Cấu trúc phần cứng PLC Vì cấu trúc điều khiển khả lập trình đợc dựa nguyên lý với kiến trúc máy tính Cho nên PLC có năm thành phàn bản: Đơn vị xử lý trung tâm, nhớ, nguồn nuôi, khối vào tín hiệu thiết bị lập trình Sơ đồ khối nh hình sau: Thiết bị lập trình Bộ nhớ Đầu vào tín hiệu Bộ xử lý Đầu tín hiệu Nguồn cung cÊp H×nh1.7: HƯ thèng PLC - Bé xư lý trung t©m bao gåm bé vi xư lý,cã nhiƯm vơ phân tích tín hiệu vào thực công việc điều khiển, tuỳ theo chơng trình điều khiển lu trữ, nhớ truyền thông nh gửi tín hiệu đến đầu tơng ứng - Bộ nhớ nơi lu trữ chơng trình điều khiển phận lu giữ điện tử nh RAM, ROM, EPROM Đợc sử dụng cho hoạt động điều khiển, d−íi sù kiĨm tra cđa bé vi xư lý - Bộ nguồn nuôi đơn vị dùng để chuyển đổi nguồn xoay chiều (AC) thành nguồn chiều (DC) để cung cấp cho CPU khối vào Lớp tự động hoá 46 19 Khoa điện Trờng DHNNI - HN Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng - Thiết bị lập trình đợc dùng để viết chơng trình điều khiển chuyển xuống PLC - Khối vào/ra tín hiệu làm nhiệm vụ truyền nhận thông tin từ CPU với thiết bị bên Các tín hiệu vào tín hiệu rời rạc, tÝn hiƯu sè, tÝn hiƯu alalog 1.4.3.C¬ cÊu chung cđa hệ thống PLC Ngày phát triển khoa học công nghệ PLC đợc chế tạo cho phù hợp với dây chuyền sản xuất Các PLC đợc chế tạo theo hai cấu thông dụng kiểu hộp đơn kiểu module nối ghép Kiểu hộp đơn đợc chế tạo để sử dụng cho dây chuyền sản xuất không phức tạp có đầy đủ phận PLC nguồn, xử lý, nhớ Các PLC plc Logo giá thành rẻ tạo thuận tiện cho việc điều khiển dây chuyền phức tạp Để tăng tính mềm dẻo ứng dụng thực tế mà phần lớn đối tợng điều khiển có số tín hiệu đầu vào/ra nh chủng loại tín hiệu vào/ra khác mà điều khiển PLC đợc thiết kế không bị cứng hoá cấu hình Chúng thờng chia nhỏ thành module Kiểu module tối thiểu phải có module module CPU module lại module nhận truyền tín hiệu với đối tợng điều khiển module chức chuyên dụng Tất module đợc gá ray (Rack) Việc sử dụng module tuỳ thuộc vào toán kiểu module linh hoạt không hạn chế nhớ số lợng đầu vào/ra Với hai loại PLC kiểu module kiểu hộp đơn chơng trình ứng dụng sản xuất đợc nạp vào nhớ PLC nhờ thiết bị lập trình Nh việc sử dụng hai loại PLC đợc áp dụng vào toán điều khiển khác nhng chơng trình đợc nạp vào nhớ PLC đà hoàn chỉnh thiết bị lập trình 1.4.4 Cấu trúc bên PLC Một PLC điển hình có cấu tạo nh hình vẽ: Lớp tự động hoá 46 20 Khoa điện Trờng DHNNI - HN Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng Hình 1.8: Cấu trúc bên PLC Ta thấy cấu trúc PLC bao gồm bé vi xư lý trung t©m CPU(Central Processing Unit), bé nhớ (RAM, ROM), khối vào ra, khối phát xung nhịp (Clock), pin hệ thống Bus cpu thực trao đổi, xử lý tín hiệu vào ra, theo chơng trình đà đợc soạn thảo để điều khiển dây chuyền sản xuất Toàn hoạt động PLC đợc ®iỊu khiĨn bëi CPU, nã ®−ỵc cung cÊp bëi mét khối xung nhịp, tốc độ CPU phụ thuộc vào tốc độ khối phát xung nhịp thờng khối phát xung nhịp có tần số vào khoảng từ đến mhz, xung nhịp cung cấp cho tất khối PLC để đồng hoá trình hoạt động khối với CPU Các tín hiệu PLC đợc truyền thông qua đờng dẫn đờng dẫn đợc gọi hệ thống Bus Bus gồm có Bus địa chỉ, Bus điều khiển, Bus vào ra, Bus liệu để chuyển tải thông tin điều khiển Các Bus vào mang thông tin từ Lớp tự động hoá 46 21 Khoa điện Trờng DHNNI - HN Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng đầu vào Các PLC có cấu tạo bên phức tạp ta tìm hiểu cụ thể nh sau: 1.CPU Cấu hình CPU tuỳ thuộc vào vi xử lý, CPU có: - Bộ thuật toán logic (ALU) làm nhiệm vụ xử lý liệu,thực phép toán số học phép toán logic - Bộ nhớ gọi ghi, bên vi xử lý đợc xử dụng để lu trữ thông tin liên quan đến việc viết chơng trình điều khiển - Bộ điều khiển đợc sử dụng ®Ĩ ®iỊu khiĨn chn thêi gian cđa c¸c phÐp to¸n 2.BUS Là tất thông tin hay trao đổi liệu PLC đợc thực qua hệ thống Bus, thông tin đợc truyền theo dạng nhị phân, nhóm bit.Hệ thông Bus PLC có bốn loại - Bus liệu tải liệu đợc sử dụng trình xử lý CPU dùng để thu nhận thông tin từ thiết bịn ngoại vi nh cảm biếntruyền tín hiệu tới thiết bị điều khiĨn Bé xư lý bit cã thĨ thùc hiƯn phép toán số bit phân phối kết theo số bit - Bus địa chỉ: Dùng để xác định địa liệu nhớ Nh liệu đợc định vị nhớ Nh vậy, vị trí nhớ đợc gán địa Bus địa mang theo thông tin cho biết địa đợc truy cập - Bus điều khiển đợc CPU sử dụng để chuyển tải thông tin điểu khiển Ví dụ, CPU sử dụng để chuyển tín hiệu điều khiển báo cho thiết bị nhớ nhận liệu từ thiết bị nhập điều khiển lấy liệu từ nhớ, tải xung nhịp để đồng hoá trình hoạt động khối với CPU - Bus vào/ra đợc dùng để truyền thông cổng vào/ra thiết bị vào/ra nhớ Lớp tự động hoá 46 22 Khoa điện – Tr−êng DHNNI - HN ... tra tất dây nối Liên kết đầu vào / tơng ứng với đầu I/O PLC Chạy thử chơng trình Soạn thảo chơng trình Kiểm tra Nạp chơng trình vào PLC No Chơng trình Sửa chữa chơng trình Yes Nạp chơng trình vào... tạo cho phù hợp với dây chuyền sản xuất Các PLC đợc chế tạo theo hai cấu thông dụng kiểu hộp đơn kiểu module nối ghép Kiểu hộp đơn đợc chế tạo để sử dụng cho dây chuyền sản xuất không phức tạp... khả lập trình đợc dựa nguyên lý với kiến trúc máy tính Cho nên PLC có năm thành phàn bản: Đơn vị xử lý trung tâm, nhớ, nguồn nuôi, khối vào tín hiệu thiết bị lập trình Sơ đồ khối nh hình sau: