Phân tích lập trình hệ tuần tự plc

Auto books Phân tích, lập trình hệ tuần tự No2 Copyright  2014 by www.azauto.vn 217 /326 Tutorial Status: 18/08 Version 2.2 Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu. Thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147 CHƯƠNG 9 : PHÂN TÍCH, LẬP TRÌNH HỆ TUẦN TỰ Mục đích : Giới thiệu phương pháp chung để phân tích, lập trình hệ tuần tự sử dụng phần mềm Step7 MicroWin 32. Yêu cầu sau khi học : 1. Có khả năng phân tích, thiết kế hệ điều khiển tuần tự cho PLC. 2. Sử dụng phần mềm STEP 7 Microwin thiết kế hệ tuần tự. 3. Ứng dụng lập trình hệ tuần tự mạch đơn, mạch phức. Số tiết giảng dạy: 4 Nội dung giảng dạy : STT Nội dung Số tiết 1 Giới thiệu cách nhận biết hệ thống tuần tự 1 2 Phương pháp điều khiển tuần tự và phân loại 1 3 Phương pháp SFC 1 4 Phương pháp sơ đồ trạng thái, cách phân tích, lập trình 1 Trọng tâm bài giảng : 1. Giới thiệu các phương pháp phân tích, lập trình hệ tuần tự. 2. Lập trình hệ tuần tự dùng PLC S7-200. Auto books Phân tích, lập trình hệ tuần tự No2 Copyright  2014 by www.azauto.vn 218 /326 Tutorial Status: 18/08 Version 2.2 Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu. Thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147 Để xây dựng giải thuật điều khiển cho hệ tuần tự, ta thực hiện các bước sau : Bước 1 : Mô tả thiết bị cảm biến, thiết bị chấp hành sử dụng trong hệ thống (tài liệu kỹ thuật, hãng sản xuất, đặc trưng,…) Bước 2 : Vẽ kết nối mạch kết nối động lực : điện, thủy lực, khí nén,…. Bước 3 : Vẽ kết nối PLC. Buớc 4 : Lập bảng kết nối ngõ vào/ra. Bước 5 : Mô tả trạng thái ban đầu của hệ thống. Bước 6 : Xây dựng giải thuật : sơ đồ trạng thái + bảng xuất ngõ ra. Bước 7 : Viết chương trình điều khiển. Bước 8 : Xây dựng tài liệu kỹ thuật. Các bước trên đã được nghiên cứu, phát triển từ tài liệu Automating Manufacturing Systems with PLCs, PLC Theory và thực tế quá trình làm việc của tác giả. 9.1. Hệ thống tuần tự và công cụ xử lý. Qua sơ đồ trên, dễ dàng thấy rằng một hệ thống điều khiển tùy theo mức độ phức tạp mà có thể có những cách phân tích thiết kế khác nhau. Đối với hệ thống đơn giản/nhỏ, ta có thể phân tích mô tả dưới dạng Flowchart hay Sequence Bits. Dưới đây là các định nghĩa về các phương pháp phân tích các phương pháp điều khiển tuần tự. 9.1.1. Sequence bits : Hệ thống được mô tả dưới dạng các bước được mô tả bằng các bit tuần tự. Tài liệu sẽ giới thiệu về cách thiết kế này. Đối với những hệ thống phức tạp/lớn, ta có thể sử dụng các phương pháp sau để phân tích : 9.1.2. Block Logic : Auto books Phân tích, lập trình hệ tuần tự No2 Copyright  2014 by www.azauto.vn 219 /326 Tutorial Status: 18/08 Version 2.2 Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu. Thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147 Theo trạng thái, các hoạt động trong trạng thái sẽ được chia thành các khối logic. Tài liệu này sẽ giới thiệu về cách thiết kế này. 9.1.3. Equations : Theo trạng thái, các hoạt động trong trạng thái được mô tả dưới dạng các phương trình. Tài liệu này sẽ giới thiệu về cách thiết kế này. 9.1.4. SFC/GRAFSET : Theo nhóm hoạt động, các hoạt động sẽ được mô tả dưới dạng các khối hàm chuẩn. 9.1.5. Giản đồ thời gian : Biểu diễn hoạt động của một quy trình tuần tự vòng đơn. Phương pháp thực hiện cơ bản : 1) Hiểu quy trình. 2) Xác định ngõ ra phụ thuộc vào thời gian, tác động. 3) Vẽ giản đồ thời gian cho ngõ ra. 4) Chia khoảng thời gian cho mỗi thời gian khi một ngõ ra bật on hay off. 5) Viết LAD để khảo sát giá trị thời gian và bật ngõ ra on hay off Phương pháp này đã được hướng dẫn mô tả trong điều khiển khí nén, thủy lực. Nhược điểm của phương pháp này là thời gian chuyển giữa các tác động không thể thay đổi linh hoạt, chỉ mô tả được mạch đơn. Ví dụ : Máy dập lỗ chuyên dùng Trạng thái và các biến tương ứng : Auto books Phân tích, lập trình hệ tuần tự No2 Copyright  2014 by www.azauto.vn 220 /326 Tutorial Status: 18/08 Version 2.2 Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu. Thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147 STT Trạng thái Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 1 V0.0 1 0 0 0 0 0 2 V0.1 1 0 1 0 0 0 3 V0.2 0 1 1 0 1 0 3 V0.6 x x x x x x 4 V0.3 0 x 1 0 0 1 4 V0.4 x 0 x x x x 5 V0.5 0 0 0 1 0 0 1 V1.0 0 0 0 0 0 0 9.2. Grafcet, SFC và chuẩn IEC 848 Grafcet được xây dựng bởi người Pháp, sau đó chúng được phát triển thành ngôn ngữ lập trình chung của thế giới viết tắt là SFC (SEQUENTIALFUNCTIONCHARTS) hay chúng còn được gọi dưới tên là IEC 848. Đây là phương pháp phổ biến hiện nay, thường được hỗ trợ bởi phần mềm lập trình thông qua công cụ Graph hoặc Hi-Graph. Hướng đi – kết nối các bước và điều kiện chuyển các trạng thái (Những bước cơ bản này xác định việc tuần tự) Điều kiện chuyển trạng thái – là nguyên nhân của sự chuyển dịch giữa các bước, hoạt động như một điểm của sự phối hợp (coordination phối hợp) Cho phép điều khiển để di chuyển đến bước kế khi điều kiện được thỏa (dạng cơ bản là một lệnh if hay một lệnh chờ) Bước khởi đầu – bước đầu tiên Auto books Phân tích, lập trình hệ tuần tự No2 Copyright  2014 by www.azauto.vn 221 /326 Tutorial Status: 18/08 Version 2.2 Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu. Thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147 Bước – thành phần cơ bản là một trạng thái của hoạt động. Một trạng thái thường có một mối liên kết hoạt động. macrostep – Một tập hợp các bước (Dạng cơ bản là một chương trình con) Lựa chọn rẽ nhánh – một lệnh OR – chỉ một theo một nhánh. Simultaneous branch (Nhánh đồng thời) – một lệnh AND – cả hai hay nhiều nhánh cùng hoạt động. Ta cần nghiên cứu sâu về cách viết này vì rất phổ biến trong lập trình có cấu trúc theo chuẩn, phổ biến ở các loại PLC lớn. 9.3. Sơ đồ trạng thái và phân tích điều khiển hệ tuần tự: Sơ đồ trạng thái là một phương pháp phân tích điều khiển tuần tự, trong đó các trạng thái được biểu diễn bằng 1 bit, đại diện cho tình trạng ngõ ra của một nhóm thiết bị liên quan đến sơ đồ đó. Sự di chuyển giữa các trạng thái được mô tả bởi điều kiện chuyển trạng thái, có thể là một tác động của cảm biến, sau một khoảng thời gian, đếm đủ một số lượng, Một sơ đồ chuyển trạng thái, có thể là mạch đơn, có thể là mạch phức. Việc phân tích, tạo nên các mạch phụ thuộc vào yêu cầu điều khiển, tối ưu quy trình hoặc không tối ưu,… Auto books Phân tích, lập trình hệ tuần tự No2 Copyright  2014 by www.azauto.vn 222 /326 Tutorial Status: 18/08 Version 2.2 Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu. Thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147 Phương pháp sơ đồ trạng thái, bao gồm các phần : Sơ đồ kết nối động lực, sơ đồ kết nối PLC, bảng khai báo các biến ngõ vào/ra, sơ đồ chuyển trạng thái, bảng trạng thái các ngõ vào ra. Thành phần quan trọng nhất trong việc tạo sơ đồ trạng thái là mô tả trạng thái. Một vài câu hỏi được hỏi là : 1. Hệ thống thường làm gì? Hệ thống có thường thay đổi không? Những thành phần nào hay thay dổi khi hệ thống thay đổi? Có phân đoạn nào được thực hiện không? 2. Danh sách các lựa chọn khi hệ thống hoạt động mỗi khi nhận ra một tác động mà sẽ khởi động hoặc kết thúc. Để trong tư tưởng một vài hoạt động có thể chỉ là chờ. Dưới đây là sơ đồ chuyển trạng thái của giản đồ thời gian được mô tả ở phía trên Đầu tiên, đưa cơ cấu phôi vào, nhấn nút START, piston A đẩy phôi tới chạm giới hạn S2, piston B được đẩy ra cho đến khi kẹp chặt phôi (chạm S4). Khi đó piston A lùi về (cho đến khi chạm S1) và đồng thời piston C được đẩy ra để dập chi tiết (chạm giới hạn S6), sau khi dập xong, piston C lùi về (đến khi chạm S5) và sau đó piston B lùi về (chạm S3) để bắt đầu qui trình mới. 9.4. Sơ đồ trạng thái điều khiển: Từ yêu cầu điều khiển của bài toán, thành lập sơ đồ trạng thái. 1. Ứng với sự thay đổi ở một trong các ngõ ra là một trạng thái, trạng thái được mô tả bằng một vòng tròn, bên trong chứa số thứ tự mô tả tên trạng thái. Auto books Phân tích, lập trình hệ tuần tự No2 Copyright  2014 by www.azauto.vn 223 /326 Tutorial Status: 18/08 Version 2.2 Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu. Thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147 2. Để chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, cần có điều kiện chuyển trạng thái được đánh dấu bằng mũi tên. Điều kiện chuyển trạng thái được ghi ngay trên mũi tên để mô tả điều kiện chuyển. 3. Sơ đồ trạng thái kết hợp với bảng xuất giá trị ngõ ra có thể mô tả hoạt động của hệ thống một cách hoàn chỉnh. 4. Trong giải thuật thường không mô tả nút Reset và Stop, tuy nhiên trong chương trình mặc nhiên ta phải viết. 9.4.1. Điều kiện chuyển trạng thái : Điều kiện chuyển trạng thái là thời gian : Điều kiện chuyển trạng thái là một Counter : Với điều kiện đếm là một Timer, đếm xung 5s. Dưới đây mô tả các dạng sơ đồ có thể xảy ra trong điều khiển tuần tự và phương pháp lập trình duy trì (latch). Những phương pháp lập trình điều khiển khác được mô tả ở lớp. 9.4.2. Đoạn chương trình nhánh đơn Auto books Phân tích, lập trình hệ tuần tự No2 Copyright  2014 by www.azauto.vn 224 /326 Tutorial Status: 18/08 Version 2.2 Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu. Thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147 Đoạn chương trình điều khiển tuần tự chỉ có nhánh đơn : 9.4.3. Rẽ nhánh lựa chọn (OR) : Auto books Phân tích, lập trình hệ tuần tự No2 Copyright  2014 by www.azauto.vn 225 /326 Tutorial Status: 18/08 Version 2.2 Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu. Thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147 Được dùng với các yêu cầu điều khiển ở (1) có 2 lựa chọn, hoặc là thực hiện (21) nếu có điều kiện dk21, hoặc là thực hiện (31) nếu có điều kiện dk31. Ở đây, sự lựa chọn có thể Đoạn chương trình mô tả rẽ nhánh lựa chọn OR 9.4.4. Rẽ nhánh đồng thời (AND) Auto books Phân tích, lập trình hệ tuần tự No2 Copyright  2014 by www.azauto.vn 226 /326 Tutorial Status: 18/08 Version 2.2 Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu. Thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147 Đoạn chương trình mô tả việc rẽ nhánh đồng thời. 9.4.5. Hợp nhánh hoặc (OR) [...]... viên học tập, nghiên cứu Thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147 Tutorial Version 2.2 Auto books Phân tích, lập trình hệ tuần tự No2  Ưu điểm của việc xuất ngõ ra theo trạng thái là rõ ràng, có thể thêm bớt dễ dàng và đặc biệt có thể lập trình chế độ dừng khẩn cấp (các chuyển động phải đứng yên) bất chấp hệ thống đang hoạt động Hệ thống được cho phép hoạt động trở lại khi nhấn... Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu Thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147 Tutorial Version 2.2 Auto books 9.5 Phân tích, lập trình hệ tuần tự No2 Phương trình trạng thái Sau khi xây dựng xong sơ đồ trạng thái, có rất nhiều cách lập trình và phương trình trạng thái là một trong những phương pháp ấy Nguyên tắc viết được mô tả như sau : Trạng thái...Auto books Phân tích, lập trình hệ tuần tự No2 Đoạn chương trình mô tả hợp nhánh OR 9.4.6 Hợp nhánh đồng thời (AND) 21 31 dk22 dk32 22 32 dk23 dk33 23 33 dk24 dk34 4 dk5 5 Đoạn chương trình mô tả hợp nhánh đồng thời ADN Copyright 2014 by www.azauto.vn Status: 18/08 227 /326 Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu Thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc... Status: 18/08 227 /326 Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu Thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147 Tutorial Version 2.2 Phân tích, lập trình hệ tuần tự Auto books No2 Chương trình 9.4.7 Bảng xuất ngõ ra : Để linh hoạt trong việc xuất kết quả ra ngõ ra mà không sai sót, ta thường xây dựng bảng ngõ ra  Mỗi nhánh có một bảng ngõ vào/ra  Các ngõ ra... biến có thể phản hồi nếu trạng thái được tích cực N=số điều kiện chuyển đến STATEi M=Số điều kiện chuyển rời khỏi STATEi Tij= Điều kiện logic của điều kiện chuyển đến tương ứng từ trạng thái j đến trạng thái i Tik=Điều kiện logic của điều kiện chuyển đi khỏi từ trạng thái i đến trạng thái k Tài liệu tham khảo TIẾNG VIỆT [1] Trần Văn Thành Hệ thống điều khiển dùng PLC Đại học Lạc Hồng 2008 TIẾNG ANH [2]... HughJack Automating Manufacturing Systems with PLCs.2010 [4] E.A Parr, MSc, CEng, MIEE, MinstMC Programmable Controllers An engineer’s guide Newnes 2003 [5] Siemens One hour primer [6] Siemens Two hours primer Copyright 2014 by www.azauto.vn Status: 18/08 230 /326 Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu Thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147 Tutorial... bảng ngõ ra của nhánh đó  Mô tả bảng : o Cột dọc phía trái chứa tên trạng thái o Hàng ngang trên cùng chứa ngõ ra o Các ô tương ứng chứa trạng thái của ngõ ra ứng với từng tên trạng thái o Đoạn chương trình xuất kết quả tương ứng tt Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 1 1 0 0 0 0 0 2 1 0 1 0 0 0 3 0 1 0 0 1 0 4 0 0 1 0 0 1 5 0 1 1 0 1 0  Bảng này sẽ quyết định đến kết quả ngõ ra được điều khiển như thế nào . thiệu các phương pháp phân tích, lập trình hệ tuần tự. 2. Lập trình hệ tuần tự dùng PLC S7-200. Auto books Phân tích, lập trình hệ tuần tự No2 Copyright  2014. liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147 CHƯƠNG 9 : PHÂN TÍCH, LẬP TRÌNH HỆ TUẦN TỰ Mục đích : Giới thiệu phương pháp chung để phân tích, lập trình hệ tuần tự sử dụng phần mềm. khi học : 1. Có khả năng phân tích, thiết kế hệ điều khiển tuần tự cho PLC. 2. Sử dụng phần mềm STEP 7 Microwin thiết kế hệ tuần tự. 3. Ứng dụng lập trình hệ tuần tự mạch đơn, mạch phức. Số