Đồ án Tốt nghiệp thiết kế cánh tay robot phân loại sản phẩm

Hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng ở những lĩnh vực mà ở đónguy hiểm, hay xảy ra các vụ nổ,VD như các thiết bị phun sơn; các loại đồ gá kẹpcác chi tiết nhựa, plastic, hoặc là

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TRUNG VỀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN

VÀ ĐIỆN – KHÍ NÉN

1.1 Điều khiển bằng khí nén

1.1.1.Trong lĩnh vực điều khiển.

Hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng ở những lĩnh vực mà ở đónguy hiểm, hay xảy ra các vụ nổ,VD như các thiết bị phun sơn; các loại đồ gá kẹpcác chi tiết nhựa, plastic, hoặc là được sử dụng trong lĩnh vực sản xuất các thiết bịđiện tử, bởi vì điều kiện vệ sinh môi trường rất tốt và an toan cao Ngoài ra hệ thốngđiều khiển bằng khí nén được sử dụng trong các dây truyền rửa tự động; trong cácthiết bị vận chuyển và kiểm tra của thiết bị lò hơi, thiết bị mạ điện, bao bì và trongcông nghiệp hoá chất

1.1.2.Trong hệ thống truyền động

Các dụng cụ, thiết bị máy va đập: các thiết bị, máy móc trong lĩnh vực khaithác, VD như khai thác đá, khai thác than; trong các công trình xây dựng,VD nhưxây dựng hầm mỏ, đường hầm, …

1.1.3 Ưu, nhược điểm của hệ thống điều khiển bằng khí nén

* Ưu điểm

Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí, cho nên khả năng tríchchứa áp suất khí một cách thuận lợi Như vậy có thể ứng dụng thành lập một trạmtrích chứa khí nén

* Có khả năng truyền năng lượng đi xa, vì vậy độ nhớt động học của khínén nhỏ và tổn thất trên đường dây ít

* Đường dẫn khí nén ra (thải ra) không cần thiết (ra ngoài không khí)

* Chi phí thấp để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, vì vậyphần lớn các xí nghiệp hệ thống đường dẫn khí nén đã có sẵn

* Hệ thống phòng ngừa quá tải áp suất giới hạn được đảm bảo

* Nhược điểm

* Lực truyền tải trọng thấp

* Khi tải trọng hệ thống thay đổi, thì vận tốc cũng thay đổi, bởi vì khảnăng đàn hồi của khí nén lớn, cho nên không thực hiện những chuyển động thẳnghoặc quay đều

* Dòng khí thoát ra ở đường ống gây ra tiếng ồn

Bởi vì hiện nay, trong lĩnh vực điều khiển, người ta kết hợp hệ thống điềukhiển bằng khí nén với cơ, hoặc điện, điện tử, cho nên nó rất khó xác định một cáchchính xác, rõ ràng ưu, nhược điểm của từng hệ thống điều khiển

Tuy nhiên có thể so sánh một khía cạnh, đặc tính truyền động của khí nénvới truyền động bằng cơ, điện

1.1.4 Máy nén khí và thiết bị xử lý khí nén

1.1.4.1 Máy nén khí

Áp suất khí được tạo từ một máy nén khí, ở đó năng lượng cơ học của động cơđiện hoặc động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng áp suất khí nén vànhiệt năng

b Thiết bị sấy khô bằng chất làm lạnh

Nguyên lý hoạt động của phương pháp sấy khô bằng chất làm lạnh: áp suấtkhí từ máy nén khí sẽ qua bộ phận trao đổi nhiệt khí – khí(1) Tại đây dòng khí nénvào sẽ được làm lạnh sơ bộ bằng dòng khí nén đã được sấy khô và xử lý từ bộ phậnngưng tụ đi lên Sau khi dòng khí nén được làm lạnh sơ bộ sẽ vào bộ phận trao đổinhiệt khí - chất làm lạnh(2) Quá trình làm lạnh được thực hiện bằng cách dòng khínén sẽ được đổi chiều trong những ống dẫn nằm trong thiết bị này Nhiệt độ hoásương tại đây là +20C Như vậy lượng hơi nước trong dòng áp suất khí nén vào sẽđược tạo thành từng giọt nhỏ 1 lượng hơi nước sẽ được ngưng tụ trong bộ phận kếttủa (3) Lượng hơi nước được kết tủa tại đây Tại đây ngoài lượng hơi nước đượckết tủa còn có các chất bẩn, dầu bôi trơn cũng được tách ra Dầu, nước, chất bẩn saukhi được tách ra khỏi dòng áp suất khí nén sẽ được đưa ra ngoài qua van thoát nước

tự động (4) Dòng khí nén được làm sạch và còn lạnh sẽ được đưa đến bộ phận traođổi nhiệt (1) để nhiệt độ khoảng 60C đến 80C, nước khí đưa vào sử dụng Chu kỳhoạt động của chất làm lạnh được thực hiện bằng máy nén để phát chất làm lạnh(5) Sau khi chất làm lạnh được nén qua máy nén nhiệt độ sẽ tăng lên Bình ngưng

tụ (6) sẽ có tác dụng làm nguội chất làm lạnh bằng quạt gió Van điều chỉnh lưulượng (8) và rơ le điều chỉnh nhiệt độ (7) có tác dụng điều chỉnh dòng lưu lượngchất làm lạnh hoạt động trong khi có tải và không tải và hơi quá nhiệt

1 Bộ trao đổi nhiệt Khí-Khí

2 Bộ trao đổi nhiệt Khí-Chất lạnh

bộ lọc, gồm 3 phần tử:

1 Van lọc

2 Van điều chỉnh áp suất

3 Van tra dầu

a Van lọc

Van lọc có tác dụng tách chất bẩn và hơi nước ra khỏi khí nén ,có hai nguyên

lý thực hiện:

+ Chuyển động xoáy của dòng áp suất khí nén trong van lọc

+ Phần tử lọc xốp làm bằng các chất: Như vải, dây kim loại, giấythấm ướt, kim loại thiêu kết hay vật liệu tổng hợp

Khí nén sẽ tạo chuyển động xoáy, khi qua lá xoắn kim loại, xem hình vẽ trên,sau đó qua phần tử lọc, tuỳ theo yêu cầu chất lượng của khí nén mà chọn loại phần

tử lọc độ lớn đường kính các lỗ của phần tử lọc có những loại từ 5 m 70 m.Trong trường hợp yêu cầu chất lượng khí nén rất cao, vật liệu phần tử lọc đượcchọn là sợi thuỷ tinh, có khả năng tách nước trong khí nén đến 99,9% Những phần

tử lọc như vậy, thì dòng khí nén sẽ chuyển động từ trong ra ngoài

b Van điều chỉnh áp suất

Van điều chỉnh áp suất có tác dụng giữ áp suất được điều chỉnh không đổi,mặc dù có sự thay đổi bất thường của tải trọng làm việc ở phía đường ra hoặc sựdao động của áp suất ở đầu đường vào van Nguyên tắc hoạt động của van điềuchỉnh áp suất Khi điều chinh trục vít là điều chỉnh vị trí của đĩa van Trong trườnghợp áp suất ở đường ra tăng lên so với áp suất được điều chỉnh, áp suất khí sẽ qua lỗthông tác dụng lên màng, vị trí kim van thay đổi, khí nén qua lỗ xả khí ra ngoài.Cho đến chừng nào, áp suất đường ra giảm xuống bằng áp suất được điều chỉnh banđầu, thì vị trí của kim van trở về vị trí ban đầu

c Van tra dầu

1.1.5 Các phương pháp điều khiển bằng khí nén

1.1.5.1 Thiết kế biểu đồ trạng thái

- Biểu đồ trạng thái biểu diễn trạng thái các phần tử trong mạch, mối liên hệgiữa các phần tử và trình tự chuyển mạch của các phần tử

- Trục toạ độ thẳng đứng biểu diễn trạng thái (hành trình chuyển động, áp

suất, góc quay…) Trục toạ độ nằm ngang biểu diễn các bước thực hiện hoặc làthời gian hành trình Hành trình làm việc được chia thành các bước Sự liên kếtcác tín hiệu được biểu diễn bằng đường nét nhỏ và chiều tác động biểu diễn bằngmũi tên

1.1.5.2 Điều khiển bằng tay

Điều khiển bằng tay được ứng dụng phần lớn những mạch điều khiển bằngkhí nén đơn giản, ví dụ như đồ gá kẹp chi tiết

1.1.5.3 Điều khiển trực tiếp

Điều khiển trực tiếp có đặc điểm là chức năng đưa tín hiệu và xử lí tín hiệu

do một phần tử đảm nhận Ví dụ mạch điều khiển xylanh tác dụng một chiều

1.1.5.4 Mạch điều khiển gián tiếp

Pittông đi ra và lùi vào được điểu khiển bằng phần tử nhớ 1.3 Mạch điềukhiển và biểu đồ trạng thái trình bày ở hình 4.4

Mạch điều khiển gián tiếp xi lanh tác dụng đơn có phần tử nhớ

1.1.6.Điều khiển tuỳ dộng theo hành trình

1.1.7 Điều khiển tuỳ động theo thời gian

1.1.8 Điều khiển theo tầng

Sự khác nhau cơ bản có tính chất quyết định bắt buộc phải thiết kế theotầng (không thể theo mạch tuần tự ) là ở đặc điểm tín hiệu đưa vào

Theo nguyên lý I-O-P (E-V-A) cứ mỗi tín hiệu vào sẽ có một tín hiệu ra.Trong một tầng nếu tín hiệu vào giống nhau thì tín hiệu ra cũng giống nhau Do đócác bước có tín hiệu vào giống nhau ta phải xét đến việc chia tầng

A Phương pháp được chia thành các bước sau

Bước 1: Vẽ sơ đồ bước:

Trong phần trước ta đã biết về sơ đồ hành trình bước Ở đây xuất phát từyêu cầu cụ thể, công nghệ của từng máy, thiết bị tự động, kể cả khi thiết bị tựđộng vẫn còn là ý tưởng hay trong bản mô tả nguyên lý hoạt động của máy cần vẽ

ra sơ đồ hành trình bước Việc vẽ ra sơ đồ hành trình bước trong mọi trường hợpkhi đã có ý tưởng thì chắc chắn sẽ vẽ được, việc vẽ sơ đồ hành trình bước theoyêu cầu đề ra thực chất chỉ mang tính chất khái quát hoá yêu cầu thực tế

Ví dụ 1: một máy dập tự động có yêu cầu như sau:

Một cơ cấu kẹp thực hiện công việc kẹp chặt phôi trong khi máy dập làmviệc và sẽ nhả ra khi máy đã hoàn tất một chi tiết dập Người ta dùng 2 xylanh A

và B, xylanh A sẽ thực hiện việc kẹp giữ phôi và xylanh B thực hiện việc dập

Đầu tiên xylanh A đi vào kẹp phôi sau đó xylanh B đi ra dập chi tiết và quay vềsau đó xylanh A quay về Sơ đồ hành trình bước được vẽ như sau:

Ở các vị trí 0 và 1 của mỗi xilanh A và B ta đặt các phần tử S1,S2,S3,S4 là cáccông tắc hành trình, sensor… để cấp tín hiệu vào S1,S2,S3,S4 thuộc các nhómphần tử đưa tín hiệu vào

Bước 2: Xác định hệ điều kiện.

Hệ điều kiện là tổ hợp giá trị logic của các phần tử đưa tín hiệu vào Ta quyước giá trị logic c mỗi phần tử đưa tín hiệu vào như sau:

Khi một phần tử nhận được tín hiệu từ cuối hành trình của xylanh (đối vớicông tắc hành trình là sự tác động lên công tắc) thì ở đó được ghi giá trị 1 chophần tử này trong bảng hệ điều kiện, ngược lại khi không nhận tín hiệu (không bịtác động) nó nhận giá trị 0 Bảng hệ điều kiện được ghi ra tất cả các bước từ đầuđến cuối chu kì Như ví dụ nêu ra ở bước 1 ta lập bảng hệ điều kiện như sau:

Chia tầng là bước quan trọng nhất nó quyết định mạch thiết kế nhận được.Việc chia tầng được dựa vào cơ sở là bảng hệ điều kiện Người ta có thể chọn ramột số xylanh để xét hệ điều kiện hoặc tất cả các xylanh Ví dụ trong một hệthống điều khiển có 4 xylanh làm việc ta có thể chọn 2,3 hoặc cả 4 xylanh để xét

hệ điều kiện, hệ điều kiện là tổ hợp logic trích ra từ bảng hệ điều kiện có các phần

tử tham gia là các phần tử đưa tín hiệu vào thông qua các xylanh đã chọn Người

ta cũng có thể chọn ra ở mỗi giai đoạn làm việc một số xylanh khác nhau để xét hệđiều kiện Hệ điều kiện xác định từ một số xylanh gọi là nhóm điều kiện

Cách chia tầng được tiến hành như sau:

Ta xét từ đầu chu kì đến các bước tiếp theo khi hệ điều kiện này hay nhómđiều kiện trùng nhau dừng lại và lui về một bước để chia tầng, tức là phải chuyểnsang tầng khác ở trước đó một bước Sau khi đã tách chuyển sang phần khác thìtiếp tục xét từ vị trí đã được tách đến các bước sau Quá trình như thế được tiếnhành cho đến cuối chu kì và sẽ đîc số tầng xác định

Ở ví dụ 1 theo sơ đồ hành trình bước và hệ điều kiện đưa ra các bước trước

ta nhận thấy Ở bước 2 và bước 4 trong sơ đồ hành trình, bước hệ điều kiện trungnhau, việc chia tầng bắt buộc phải ở bước 3 Từ bước 3 xét đến cuối chu kì không

có điều kiện trùng do đó phải chia thành 2 tầng

Hệ điều khiển ở đây chỉ xét đối với sơ đồ hành trình bước xy lanh A và xylanh B Nếu xét hệ điều kiện xét đối với sơ đồ hành trình bước của 3 xy lanh A, B

và C thì ta chỉ cần chia thành 3 tầng

Bước 4 : Cách tạo ra các tầng trong điều khiển bằng khí nén.

T1 T2

T1 T2

Để tạo 3 tầng người ta dùng van 5/2

Để tạo n-1 tầng thì người ta dùng n-1 van 5/2

Tn

E2 E(n-1) E1 En

E1 E(n-1) E2 En

Tn-1

T1 T2

Tn

T1 T2 Tn-1

Có nhiều cách tạo ra tầng điều khiển khác nhau Ở đây đưa ra 2 cách tạo racác tầng điều khiển thường áp dụng rất có hiệu quả Điều đặc biệt quan trọng cầnhết sức lưu ý là tại bất kì thời điểm nào cũng chỉ có 1 tầng hoạt động Mọi trườnghợp khác là không theo phương pháp thiết kế theo tầng

Bước 5: Thiết kế mạch (tổng hợp mạch điểu khiển)

Thiết kế cho mỗi tầng, ở mỗi tầng có nhiệm vụ điều khiển như đã được vẽ

ở sơ đồ hành trình bước và vẽ liền vào nhau thì nhận được hồ sơ hành trình bướcmới gọi là sơ đồ hành trình bước phụ

Tiến hành chia tầng ở bước 2 và 3 cho sơ đồ hành trình bước phụ, người tacũng có thể vẽ vòng chu kì

B.Thiết kế bằng phân tích trực tiếp trên sơ đồ hành trình bước

Chia tầng trục tiếp trên sơ đồ hành trình bước sẽ giúp cho người thiết kếquan sát rõ và bao quát hết tất cả các bước của sơ đồ, đồng thời có thể thực hiện

và nhận kết quả rất nhanh

Tuy nhiên người thiết kế phải tuân thủ đúng nguyên tắc thiết kế như cácbước trình bày trong phần A

1.1.8 Điều khiển theo nhịp

* Cấu tạo khối của nhịp điều khiển

Cấu tạo khối của nhịp điều khiển gồm 3 phần tử: Phần tử AND, phần tửnhớ và phần tử OR

Nguyên tắc thực hiện của điều khiển theo nhịp là các bước thực hiện lệnhxảy ra tuần tự Có nghĩa là khi các lệnh trong 1 nhịp thực hiện xong, thì sẽ thôngbáo cho nhịp tiếp theo, đồng thời sẽ xoá lệnh nhịp thực hiện trước đó

Tín hiệu vào Yn tác động ( ví dụ: tín hiệu khởi động), tín hiệu điều khiển

A1 có giá trị L Đồng thời sẽ tác động vào nhịp trước đó Zn-1 để xoá lệnh thực hịêntrước đó Đồng thời sẽ chuẩn bị cho nhịp tiếp theo cùng với tín hiệu vào X1 Nhưvậy khối của nhịp điều khiển gồm các chức năng sau:

1.Chuẩn bị cho nhịp tiếp theo

2.Xoá các lệnh của nhịp trước đó

3.Thực hiện lệnh của tín hiệu điều khiển

1.2 Điều khiển điện - khí nén

1.2.1 Hệ thống điều khiển điện - khí nén

Hệ thống điều khiển bằng khí nén bao gồm:

A.Thiết bị điều khiển và đối tượng điều khiển

+ Phần tử đưa tín hiệu: nhận những giá trị của đại lượng vật lí như là đạilượng và, là phần tử đầu tiên của mạch điều khiển Ví dụ: nút ấn, công tắc, cảmbiến

+ Phần tử xử lí tín hiệu: Xử lí tín hiệu nhận vào theo một quy tắc lôgíc xácđịnh làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển Ví dụ: Van logic OR hoặcAND, rơ le

+ Phần tử điều khiển: Điều khiển dòng năng lượng theo yêu cầu, thay đổitrạng thái của cơ cấu chấp hành

Ví dụ : van đảo chiều, van tiết lưu

+ Cơ cấu chấp hành: Thay đổi trạng thái của đối tượng điều khiển, là đạilựơng ra của mạch điều khiển

Ví dụ : Xilanh, động cơ

1.2.2 Thiết kế hệ thống bằng điện khí nén

* Nguyên tắc thiết kế:

Sơ đồ mạch điện-khí nén lực gồm hai phần:

- Sơ đồ mạch điện điều khiển

- Sơ đồ mạch khí nén

Các phần tử điện được trình bày ở phần trước Sơ đồ mạch được biểu diễn,khi chưa có tác động tín hiệu vào Kí hiệu các phần tử điện theo DIN40713.

1.2.3.Các phương pháp điều khiển

1.2.3.1 Mạch điều khiển theo nhịp

Cấu tạo khối của nhịp điều khiển

+ Nguyên tắc thực hiện của điều khiển theo nhịp là các bước thực hiệnlệnh xảy ra tuần tự Có nghĩa là khi các lệnh trong một nhịp thực hiện song, thì sẽthông báo cho nhịp tiếp theo, đồng thời sẽ xoá lệnh thực hiện trước đó

Như vậy khối của nhịp điều khiển gồm các chức năng sau :

1 Chuẩn bị cho nhịp tiếp theo

2 Xoá các lệnh của nhịp trước đó.

3 Thực hiện lệnh của tín hiệu điều khiển.

Biểu diễn đơn giản chuỗi điều khiển theo nhịp được trình bày ở hìnhsau Nhịp thứ nhắt Zn sẽ được xoá bằng nhịp cuối cùng Zn+1

1.2.3.2 Phương pháp thiết kế mạch điều khiển theo tầng

Phương pháp thiết kế mạch điều khiển điện khí nén được xây dựng dựa trên

cơ sở thiết kế mạch điều khiển bằng khí nén

Trong điều khiển bằng khí nén tín hiệu vào và tín hiệu ra đều là tín hiệu khínén còn trong điều khiển Điện -Khí nén tín hiệu vào là tín hiệu điện Ngoài mạchcông tác khí nén ta phải thiết kế mạch diều khiển bằng điện (Rơle, công tắc) Trongphần này trình bay phương pháp thiết kế mạch điều khiển điện khí nén theo tầngcho hệ thống điều khiển hành trình Như đã biết trong mỗi tầng ta thiết kế mạchđiều khiển tuần tự, tức là dựa theo nguyên tắc tín hiệu vào khác nhau và ngược lai.Mạch điều khiển điện được thiết kế theo tầng

Các bước thiết kế được tiến hành như sau:

Bước 1: Vẽ sơ đồ hành trình bướcBước 2: Xác định hệ điều kiệnBước 3: Chia tầng

Ba bước trên hoàn toàn tương tự như trong phương pháp thiết kế mạch điềukhiển bằng khí nén.

Bước 4: Cách thiết kế các tầng trong điều khiển bằng điện khí nén:Các tầng điều khiển bằng khí nén được tạo ra bằng các van đảo chiều 5/2 haiđầu điều khiển bằng khí nén Các tầng điều khiển trong mạch điện thì được tạo rabằng các rơle điều khiển

* Để tạo ra hai tầng người ta dùng một rơle

* Để tạo ra ba tầng người ta dùng hai rơle

* Để tạo ra n tầng người ta dùng n-1 rơle

Bước 5: Thiết kế mạch (tổng hợp mạch)

Trong điều khiển khí nén ngươi ta có thể sử dụng các phần tử logic còn trongđiều khiển Rơle công tắc thông thường các mối liên kết được vẽ bằng cách máchnối tiếp hoặc song song VD liên kết AND ta sử dụng mạch nối tiếp còn trong liênkết OR ta sử dụng mạch song song

* Đối với các mạch thiết kế dùng van đảo chiều 5/3:

Trong trường hợp những yêu cầu cần sử dụng van đảo chiều 5/3 việc thiết kếtrước tiên cũng được tiến hành theo các bước như trên (nghĩa là giống như đối vớivan 5/2) Sau đó cần thiết kế thêm vào mạch cho phù hợp với những đặc tính củavan 5/3

số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trườngxung quanh (với các PLC khác hoặc với máy tính) Toàn bộ chương trình được lưutrong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương trình (khối OB, FC hoặc FB) vàđược thực hiện lặp theo chu kì của vòng quét (Scan).

Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải cótính năng như một máy tính, nghĩa là phải có một bộ vi xử lí (CPU), một hệ thốngđiều hành, bộ nhớ để điều khiển chương trình điều khiển, dữ liệu và phải có cổngvào ra để giao tiếp được với các đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tin vớimôi trường xung quanh Bên cạnh đó, nhằm phục vụ bài toán điều khiển số, PLCcòn cần phải có thêm các khối chức năng đặc biệt như bộ đếm(Counter), bộ địnhthời gian (Timer) và những khối hàm chuyên dụng (Hình 1.5)

2.1.2 Vai trò của PLC.

PLC được xem như trái tim trong một hệ thống điều khiển tự động đơn lẻ vớichương trình điều khiển được chứa trong bộ nhớ của PLC, PLC thường xuyên kiểmtra trạng thái của hệ thống thông qua các tín hiệu hồi tiếp từ thiết bị nhập để từ đóđưa ra những tín hiệu điều khiển tương ứng đến các thiết bị xuất

PLC có thể được sử dụng cho những yêu cầu đơn giản và được lặp đi lặp lạitheo chu kỳ, hoặc liên kết với máy tính chủ khác hoặc máy tính chủ thông qua mộtkiểu hệ thống mạng truyền thông để thực hiện các quá trình xử lý phức tạp

Mức độ thông minh của một hệ thống điều khiển phụ thuộc chủ yếu vào khảnăng của PLC để đọc được các dữ liệu khác nhau từ các cảm biến cũng như bằngcác thiết bị nhập bằng tay

Tiêu biểu cho các thiết bị nhập bằng tay: nút ấn, bàn phím và chuyển mạch.Mặt khác để đo, kiểm tra chuyển động, áp suất, lưu lượng chất lỏng PLC phảinhận các thiết bị từ cảm biến

VD: tiếp điểm hành trình, cảm biến quang tín hiệu đưa vào PLC có thể làtín hiệu số (Digital) hoặc tín hiệu tương tự (Analog), các tín hiệu này được giao tiếpvới PLC thông qua các modul nhận tín hiệu vào khác nhau DI (vào số ) hoặc AI(vào tương tự )

Đối tượng điều khiển :

Một hệ thống điều khiển sẽ không có ý nghĩa thực tế nếu không giao tiếpđược với thiết bị xuất, các thiết bị xuất thông dụng như: môtơ, van, rơle , các đènbáo cũng giống như thiết bị nhập, các thiết bị xuất được nối đến các ngõ ra củamodul ra (output) Các modul ra này có thể là DO (ra số) hoặc AO (ra tương tự)

2.1.3 Cấu tạo của PLC

Thiết bị điều khiển lập trình SPF (PLC) bao gồm khối xử lý trung tâm (CPU)trong đó có chứa chương trình điều khiển và các modul giao tiếp xuất /nhập cónhiệm vụ liên kết trực tiếp với các thiết bị xuất / nhập, sơ đồ khối cấu tạo PLC được

vẽ như hình 1.6

TÝn hiÖuNgâ vµo

TÝn hiÖuNgâ ra

3 Khối vào ra

*Khối xử lý trung tâm :

Là một vi xử lý điều khiển tất cả các hoạt động của PLC: thực hiện chươngtrình, xử lý vào/ ra và truyền thông đến các thiết bị bên ngoài

* Bộ nhớ:

Có nhiều các bộ nhớ khác nhau dùng để chứa chương trình, hệ thống là mộtphần mềm điều khiển các hoạt động của hệ thống, sơ đồ LAD, trị số của timer,counter được chứa trong vùng nhớ ứng dụng, tùy theo yêu cầu của người dùng cóthể chọn các bộ nhớ khác

- Bộ nhớ ROM: là bộ nhớ không thay đổi dược, bộ nhớ này chỉ nạp được một lầnnên ít được sử dụng phổ biến như các loại bộ nhớ khác

- Bộ nhớ RAM: là bộ nhớ có thể thay đổi được và dùng để chứa các chương trìnhứng dụng cũng như dữ liệu, dữ liệu chứa trong RAM sẽ bị mất khi mất điện Tuynhiên, điều này có thể khắc phục bằng cách dùng pin

- Bộ nhớ EPROM: giống như ROM nguồn nuôi cho EPROM không cần dùngpin, tuy nhiên nội dung chứa trong nó có thể xóa bằng cách chiếu tia cực tím vàomột cửa sổ nhỏ trên EPROM và sau nạp lại nội dung bằng máy nạp

- Bộ nhớ EEPROM: kết hợp hai ưu điểm của RAM và EPROM loại này có thểxóa và nạp bằng tín hiệu điện Tuy nhiên số lần nạp cũng có giới hạn

* Khối vào ra:

Mọi hoạt động xử lý tín hiệu bên trong PLC có mức điện áp 5VDC và15VDC(điện áp cho TTL và cho CMOS) trong khi tín hiệu bên ngoài có thể lớn hơnnhiều thường là 24VDC đến 240VDC với dòng lớn

Khối vào ra có vai trò mạch giao tiếp giữa vi mạch điện tử của PLC với cácmạch công suất bên ngoài kích hoạt các cơ cấu tác động Nó thực hiện sự chuyểnđổi các mức điện áp tín hiệu và cách ly, tuy nhiên khối vào ra cho phép PLC kết nốitrực tiếp với các cơ cấu tác động có công suất cỡ nhỏ cỡ 2A trở xuống, không cầncác mạch công suất hay các rơle trung gian

Sơ đồ cấu trúc tổng quan của PLC

Thiết bị lập trình

Bộ nhớ

Bộ xử lý Giao

diện nhập

Giao diện xuất

Nguồn công xuất

2.1.4 Ưu nhược điểm của hệ thống.

Trong giai đoạn đầu của thời kỳ phỏt triển cụng nghiệp vào khoảng năm 1960

và 1970, yờu cầu tự động của hệ thống điều khiển được thực hiện bằng cỏc rơle điện

từ nối nối tiếp với nhau bằng dõy dẫn điện trong bảng điều khiển.Trong nhiềutrường hợp bảng điều khiển cú kớch thước khỏ lớn đến nỗi khụng thể gắn toàn bộlờn trờn tường và cỏc dõy nối cũng khụng hoàn toàn tốt vỡ thế rất thường xảy ra trụctrặc trong hệ thống

Một điểm quan trọng nữa là do thời gian làm việc của cỏc rơle cú giới hạnnờn khi cần thay thế cần phải ngừng toàn bộ hệ thống và dõy nối cũng phải thay thếcho phự hợp, bảng điều khiển chỉ dựng cho một yờu cầu riờng biệt khụng thể thayđổi tức thời chức năng khỏc mà phải lắp rỏp toàn bộ và trong trường hợp bảo trỡcũng như sửa chữa cần đũi hỏi thợ chuyờn mụn cú tay nghề cao Túm lại hệ thốngđiều khiển rơle hoàn toàn khụng linh động

* Ưu điểm của hệ thống điều khiển PLC :

Sự ra đời của hệ thống điều khiển PLC đó làm thay đổi hẳn hệ thống điềukhiển cũng như cỏc quan niệm thiết kế về chỳng Hệ thống điều khiển dựng PLC cúnhiều ưu điểm:

- Giảm 80% số lượng dõy nối

- Cụng suất tiờu thụ của PLC rất thấp

- Có chức năng tự chuẩn đoán do đó giúp cho công tác sửa chữa được nhanhchóng và dễ dàng.

- Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình (máy tính,màn hình ) mà không cần thay đổi phần cứng nếu không có yêu cầu thêm bớt cácthiết bị xuất/ nhập

- Số lượng Rơle và Timer ít hơn nhiều so với hệ điều khiển cổ điển

- Số lượng tiếp điểm trong chương trình sử dụng không hạn chế

- Thời gian hoàn thành một chu trình điều khiển rất nhanh (vài ms)dẫn đếntăng tốc độ sản xuất

- Chi phí lắp đặt thấp

- Độ tin cậy cao

- Chương trình điều khiển có thể in ra giấy chỉ trong vài phút giúp thuận tiệncho vấn đề bảo trì sửa chữa hệ thống

2.1.5 Ứng dụng của hệ thống điều khiển PLC.

Từ các ưu điểm như trên, hiện nay PLC đã được ứng dụng trong nhiều lĩnhvực khác nhau, trong công nghiệp như:

- Hệ thống nâng vận chuyển

- Dây truyền đóng gói

- Các Robot lắp ráp sản phẩm

- Điều khiển bơm

- Dây truyền xử lí hóa học

- Dây truyền sản xuất thủy tinh

- Dây truyền lắp ráp ti vi

- Điều khiển hệ thống đèn giaothông

- Quản lí tự động bãi đỗ xe

- Hệ thống báo động

- Dây truyền may công nghiệp

- Dây truyền sản xuất xe ô tô

- Điều khiển thang máy

- Sản xuất vi mạch

- Kiểm tra quá trình sản xuất

2.1.6 Phân loại PLC

Hiện nay trong lĩnh vực điều khiển nói chung và ngành tự động hoá nóiriêng, các PLC mới được đưa vào sử dụng ngày càng nhiều với tính năng rất lớnnhư: PLC S5, PLC S7-200, PLC S7-300, PLC S7-400, PLC LOGO Nhưng trongphạm vi đề tài này ta chỉ nghiên cứu về PLC S7-300

2.2 Hệ thống điều khiển PLC S7-300

2.2.1 Cấu trúc phần cứng của hệ thống PLC S7-300

Thông thường, để tăng tính mền dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đó phầnlớn các đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào, ra cũng như các chủng loại tínhiệu vào, ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không bị cứng hóa

về cấu hình Chúng được chia nhỏ thành các modul Số các modul được sử dụngnhiều hay ít tùy theo từng yêu cầu công nghệ, song tối thiểu bao giờ cũng phải có 1modul chính là modul CPU, các modul còn lại là các modul truyền nhận tín hiệu đốivới đối tượng điều khiển, các modul chức năng chuyên dụng như PID, điều khiểnđộng cơ chúng được gọi chung là modul mở rộng Tất cả được gá trên các thanhray (RACK)

*Modul CPU:

Là modul có chứa bộ vi xử lí, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộđếm, cổng truyền thông (chuẩn truyền RS 485) và có thể còn có 1 vài cổng vào ra

số (Digital) Các cổng vào ra trên modul CPU được gọi là cổng vào ra onboard

Trong PLC S7-300 có nhiều loại modul CPU khác nhau Nói chung chúngđược đặt tên theo bộ vi xử lý có trong nó như: CPU 312, CPU 314, CPU 315.Những modul cùng sử dụng 1 loại vi xử lý, nhưng khác nhau về cổng vào/raonboard cũng như các khối làm việc được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điềuhành phục vụ việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ được phân biệt với nhautrong tên gọi bằng cách thêm cụm chữ cái IFM (Intergate Funcion Modul).Ví dụ:CPU312IM, CPU 314IFM

Ngoài ra có các loại modul CPU với hai cổng truyền thông, trong đó cổngtruyền thông thứ hai có chức năng chính là việc phục vụ nối mạng phân tán Tất

nhiên việc cài sẵn trong hệ điều hành các loại modul CPU được phân biệt với cácCPU khác nhau bằng thêm cụm từ DP (Distributed Port) trong tên gọi Ví dụ:modul CPU 315-DP.

*Các modul mở rộng:

Các modul mở rộng được chia làm 5 loại chính:

a PS (Power supply): Modul nguồn nuôi có 3 loại: 2A, 5A và 10A

2 SM: Modul mở rộng cổng tín hiệu vào/ra gồm:

DI (Pigital Input): Modul mở rộng cổng vào số Số các cổng vào của modulnày có thể là 8, 16, 32 tùy thuộc vào từng loại modul

DO (digital output): Modul mở rộng cổng ra số Số các cổng vào của modulnày có thể là 8, 16, 32 tùy thuộc vào từng loại nodul

DI/DO (digital input/digital output): modul mở rộng các cổng vào/ra số Sốcác cổng vào/ra có thể là 8 vào/8 ra, 16 vào/16 ra tùy thuộc vào từng loại modul

AI (analog input): Modul mở rộng các cổng vào tương tự Về bản chất chúngchính là những bộ chuyển đổi tương tự số (AD), tức là mỗi tín hiệu tương tự đượcchuyển thành tín hiệu số (nguyên) có độ dài là 12 bit, số các cổng vào có thể là 2, 4hoặc 8 tùy thuộc vào từng loại modul

AO (analog output): Modul mở rộng các cổng ra tín hiệu tương tự Chúngchính là các bộ chuyển đổi số - tương tự(DA) Số các cổng ra tương tự có thể là 2,

4, 8 tùy thuộc vào từng loại modul

AI/AO(analog input/analog output): Modul mở rộng các cổng vào ra tương

tự Số các cổng có thể là: 4 vào/2 ra hoặc 4 vào/4 ra tùy thuộc vào từng loại modul

3 IM (Interface Modul): Modul ghép nối Đây là loại modul chuyên dụng có

nhiệm vụ nối từng nhóm các modul mở rộng lại với nhau thành một khối và đượcquản lý chung bởi một modul CPU Thông thường các modul mở rộng được gá liềnvới nhau trên một thanh đỡ gọi là RACK Trên mỗi một RACK chi có thể gá đượcnhiều nhất 8 modul mở rộng (không kể modul CPU, modul nguồn nuôi) Mộtmodul CPU S7-300 có thể làm việc trực tiếp với nhiều nhất 4 RACK và các RACKnày phải được nối với nhau bằng modul IM

4 FM (Function Modul): modul có chức năng điều khiển riêng, ví dụ modul

chức năng điều khiển động cơ bước, modul điều khiển động cơ bước, modul PID,modul điều khiển vòng kín

5 CP (Communication Modul): Modul phục vụ truyền thông trong mạng giữa

các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính

2.2.2 Cấu trúc bộ nhớ của CPU của PLC S7-300

Được chia làm 3 vùng chính:

2.2.2.1 Vùng chứa chương trình ứng dụng: vùng nhớ được chia làm 3 miền:

1 OB: Miền chứa chương trình tổ chức (các chương trình này sẽ được giớithiệu ở mục 2.4)

2 FC (Funktion): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm cóbiến hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó

3 FB (Funktion Block): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm

và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác Các dữliệu này phải đươc xây dựng thành một khối dữ liệu riêng (gọi là DB-Data Block)

2.2.2.2 Vùng chứa các tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng, được chia làm 7 miền khác nhau bao gồm:

1 I (Procees image input): miền các bộ đệm các dữ liệu cổng vào số Trướckhi thực hiện chương trình , PLC sẽ đọc các giá trị logic của tất cả các đầu vào vàcất giữ chúng trong vùng nhớ I Thông thường chương trình ứng dụng không đọctrực tiếp các trạng thái logic của cổng vào số mà chỉ lấy dữ liệu cuả cổng vào từ bộđệm I

2 Q (Procees image output): miền bộ đếm của các cổng ra số Kết thúc giaiđoạn thực hiện chương trình sẽ chuyển các giá trị logic của bộ đếm đến các cổng ra

số Thông thường không trực tiếp gán giá trị tới tận cổng ra mà chỉ chuyển chúngvào bộ đệm Q

3 M: miền các biến cờ Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ này để lưugiữ các tham số cần thiết và có thể truy cập nó theo bit(M), byte(MB), từ(MW)hay từ kép(MD)

4 T: miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) Bao gồm việc lưu trữ các giá trịthời gian đặt trước (PV - Priset Value), giá trị đếm ngược thời gian tức thời (CV-Current value) cũng như các giá trị logic đầu ra của bộ đếm.

5 C: miền nhớ phục vụ bộ đếm (counter) Bao gồm việc lưu trữ giá trị đặttrước (PV), và giá trị đếm tức thời(CV) và giá thị logic đầu ra của bộ đếm

6 PI: miền địa chỉ cổng và của các modul tương tự Các giá trị tương tự tạicổng vào của modul tương tự sẽ được đọc và chuyển tự động theo các địa chỉ.Chương trình ứng dụng có thể truy cập PI theo từng byte(PIB), từng từ(PIW) hoặctheo từ kép (PID)

7 PQ: miền địa chỉ cổng ra cho các modul tương tự Chương trình ứng dụng

có thể truy cập miền nhớ PQ theo từng byte(PQB), từng từ(PQW) hay từng từkép(PQD)

2.2.2.3 Vùng nhớ chứa các khối dữ liệu:

Được chia làm 2 loại:

1 DB (Data Block): miền chứa các dữ liệu được tổ chức thành khối Kíchthước cũng như số lượng do người sử dụng quy định, phù hợp với từng bài toánđiều khiển Chương trình có thể truy cập miền này theo từng bit(DBB), từ (DBW)hoặc từ kép(DBD)

2 L (Local Data Block): miền dữ liệu địa phương Được tổ chức thành cáckhối OB, FC, FB và sử dụng cho các biến nhập tức thời và trao đổi dữ liệu của biếnhình thức của chương trình với các khối đã gọi nó Nội dung của một số dữ liệutrong miền nhớ này có thể bị xóa khi kết thúc chương trình tương ứng trong OB,

FB, FC Miền này có thể truy cập chương trình theo bit(L), byte(LB), từ(LW) hay

từ kép(LD)

2.2.3 Vòng quét của PLC

PLC thực hiện các công việc (bao gồm cả chương trình điều khiển) theo chutrình lặp Mỗi vòng lặp được coi là một vòng quét(Scan cycle) Mỗi vòng quét bắtđầu bằng công việc chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếptheo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét, chương trình được

thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1 Sau giai đoạn thực hiệnchương trình là giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số.Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn xử lý các yêu cầu truyền thông (nếu có) vàkiểm trạng thái của CPU Mỗi vòng quét có thể được mô tả:

TruyÒn d÷ liÖu tõ cæng vµo tíi I

Thùc hiÖn ch ¬ng tr×nh ChuyÓn d÷ liÖu tõ

Q ra cæng

TruyÒn th«ng vµ kiÓn tra néi bé

Vßng quÐt

Quá trình hoạt động của một vòng quét

Chú ý: Trong bộ đệm I và Q không liên quan đến các cổng vào/ ra tương tự nêncác lệnh truy cập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với các cổng vật lý chứkhông thông qua bộ đếm

Thời gian cần thiết để cho PLC thược hiện được một vòng quét được gọi làthời gian vòng quét (Scan time) Thời gian vòng quét không cố định, tức là khôngphải vòng quét nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau Cóvòng quét được thực hiện lâu, có vòng quét được thực hiện nhanh tùy thuộc vào sốlệnh trong chương trình được thực hiện, và khối dữ liệu truyền thông trong vòngquét đó

Như vậy giữa việc đọc dữ liệu từ đối tượng để xử lý, tính toán và việc gửitín hiệu điều khiển đến đối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gianvòng quét Nói cách khác thời gian vòng quét quyết định tính thời gian thực củachương trình điều khiển trong PLC Thời gian vòng quét càng ngắn, tính thời gianthực của chương trình càng cao

Nếu sử dụng các khối chương trình đặc biệt có chế độ ngắt, ví dụ khốiOB40, OB80 chương tình của các khối đó sẽ được thực hiện vòng quét khi xuấthiện tín hiệu báo ngắt cùng chủng loại Các khối chương trình này có thể thực hiện

tại mọi vòng quét chứ không phải là bị gò ép là phải bỏ ở trong giai đoạn thực hiệnchương trình Chẳng hạn khi có tín hiệu báo ngắt xuất hiện khi PLC đang ở giaiđoạn truyền thông và kiểm tra nội bộ, PLC sẽ tạm ngừng công việc truyền thông,kiểm tra thực hiện ngắt Như vậy, thời gian vòng quét sẽ càng lớn khi càng có nhiềutín hiệu ngắt xuất hiện trong vòng quét Do đó để nâng cao tính thời gian thực chochương trình điều khiển, tuyệt đối không nên viết chương trình xử lý ngắt quá dàihoặc quá lạm dụng việc sử dụng chế độ ngắt trong chương trình điều khiển.

Tại thời điểm thực hiện lệnh và /ra thông thường lệnh không làm việc trựctiếp với cổng vào/ra mà chỉ thông qua bộ nhớ đệm của cổng trong vùng nhớ tham

số Việc truyền thông tin giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong giai đoạn 1 và 3 do hệđiều hành CPU quản lý ở một số modul CPU, khi gặp lệnh vào ra ngay lập tức hệthống sẽ dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiệnvới cổng vào/ra

2.2.4 Những khối OB đặc biệt.

Khối OB1 có chức năng quản lý chính trong toàn bộ chương trình, có nghĩa

là nó thực hiện một cách đều đặn ở từng vòng quét trong khi thực hiện chươngtrình Ngoài ra STEP 7 còn có rất nhiều các khối OB đặc biệt và mỗi khối OB đó cónhiệm vụ khác nhau

VD: Các khối OB chứa các chương trình ngắt của các chương trình báo lỗi tùythuộc vào từng loại CPU khác nhau mà có các khối OB khác nhau VD các khối OBđặc biệt

1 OB10 (Time of day interrupt):

Chương trình trong khối OB 10 sẽ được thực hiện khi giá trị của đồng hồthời gian thực nằm trong một khoảng thời gian quy định OB10 có thể được gọi mộtlần, nhiều lần cách đều nhau từng phút, từng giờ, từng ngày việc quy định thờigian hay số lần gọi OB10 được thực hiện bằng chương trình hệ thống SFC28 hoặctrong bảng tham số modul CPU nhờ phần mềm STEP7

2 OB20 (Time delay interrupt):

Chương trình trong khối OB20 sẽ được thực hiện sau một khoảng thời gianxác định trễ đặt trước kể từ khi đặt chương trình hệ thống SFC32 để đặt thời gian trễ 3 OB35 (Cyclic interrupt):

Chương trình OB35 sẽ được thực hiện cách đều nhau 1 khoảng thời gian cốđịnh Mặc định khoảng thời gian là 100ms, xong ta có thể thay đổi trong bảng đặtthông số cho CPU nhờ phần mềm STEP7

4 OB40 (Hardware interrupt):

Chương trình trong khối OB40 sẽ được thực hiện khi xuất hiện một tín hiệubáo ngắt từ ngoại vi vào CPU thông qua các cổng vào/ra số onboard đặc biệt, hoặcthông qua các môdul SM, CP, FM

5 OB80 (Cycle time fault):

Chương trình sẽ được thực hiện khi thời gian vòng quét (scan time) vượt quakhoảng thời gian cực đại đã quy định hoặc khi có một tín hiệu ngắt gọi một khối OBnào đó mà khối OB này chưa kết thúc ở lần gọi trước Mặc định scan time cực đại là150ms, nhưng có thể thay đổi tham số nhờ phần mềm STEP7

6 OB81 (fower supply fault):

Nếu có lỗi về phần nguồn cung cấp thì sẽ gọi chương trình trong khối OB81

Cách khai báo hàm AND

Tín hiệu ra Q4.0 sẽ bằng 1 khi đồng thời tín hiệu I0.0 = 1 và I0.0 = 1

=

Q4.0 I0.0

Tín hiệu ra bằng 1 khi ít nhất có một tín hiệu vào bằng 1

= Q 4.0

Khai báo hàm thực hiện chức năng phủ định

Tín hiệu ra sẽ là nghịch đảo của tín hiệu vào

X I 0.0

X I 0.1

= Q 4.0

Cách khai báo hàm XOR

Tín hiệu ra Q4.0 = 1 khi I0.0 khác I0.2

Cách khai báo lệnh xoá RESET

Tín hiệu ra Q4.0 = 1 (Q4.0 sẽ được xoá) khi I0.0 = 1

Cách khai báo lệnh SET

Tín hiệu ra Q4.0 = 1 (Q4.0 sẽ được thiết lập) khi I0.0 = 1

§å ¸n tèt nghiÖp

( )

Q4.0 I0.0

RS R S Q

Khi I0.0 = 1 và I0.1 = 0 Merker M0.0 bị Reset và đầu ra Q4.0 là “0” Nếu I0.0 = 0

và I0.1 = 1 thì Set cho M0.0 và đầu ra Q4.0 là “1”

Khi cả hai đầu vào Set và Reset cùng đồng thời bằng 1 thì M0.0 và Q4.0 có giá trị là

“1”

Dữ liệu đầu vào/ra là:

Vào I0.0, I0.1: BOOL

SR S R Q

Khi I0.0 = 1 và I0.1 = 0 thì Set choMerker M0.0 và đầu ra Q4.0 là “1” Nếu I0.0 =

0 và I0.1 = 1 thì M0.0 bị Reset và đầu ra Q4.0 là “0”

Khi cả hai đầu vào Set và Reset cùng đồng thời bằng 1 thì M0.0 và Q4.0 có giá trị là

“0”

Dữ liệu đầu vào/ra là:

Vào I0.0, I0.1: BOOL

S R

Chú ý: trong kỹ thuật số trạng thái của trigơ RS sẽ bị cấm khi R=1 và S=1 Nên ởđây có hai loại bộ nhớ RS và SR là loại trigơ ưu tiên R hay ưu tiên S.

IN1 IN2

MW0 MW2

L MW 0

L MW 2

==I

= Q 4.0

Có các dạng so sánh hai số nguyên 16 bit như sau:

 Hàm so sánh bằng nhau giữa hai số nguyên 16 bit: = =

 Hàm so sánh khác nhau giữa hai số nguyên 16 bit: <>

 Hàm so sánh lớn hơn giữa hai số nguyên 16 bit: >

 Hàm so sánh nhỏ hơn giữa hai số nguyên 16 bit: <

 Hàm so sánh lớn hơn hoặc bằng nhau giữa hai số nguyên 16 bit: >=

 Hàm so sánh nhỏ hơn hoặc bằng nhau giữa hai số nguyên 16 bit: <=

Trong ví dụ trên đầu ra Q4.0 sẽ là “1” khi MW0 = MW1

2.4.2.2 Nhóm hàm so sánh hai số nguyên 32 bit

Q4.0

CMP==D IN1

IN1 IN2

MD0 MD2

L MD 0

L MD 4

== D

= Q 4.0

Trong ví dụ trên đầu ra Q4.0 sẽ là “1” khi MD0 = MD4

Có các dạng so sánh hai số nguyên 32 bit như sau:

 Hàm so sánh bằng nhau giữa hai số nguyên 32 bit: = =

 Hàm so sánh khác nhau giữa hai số nguyên 32 bit: <>

 Hàm so sánh lớn hơn giữa hai số nguyên 32 bit: >

 Hàm so sánh nhỏ hơn giữa hai số nguyên 32 bit: <

 Hàm so sánh lớn hơn hoặc bằng nhau giữa hai số nguyên 32 bit: >=

 Hàm so sánh nhỏ hơn hoặc bằng nhau giữa hai số nguyên 32 bit: <=

IN1 IN2

MD0 MD4

L MD 0

L MD 4

<=R

= Q 4.0

Trong ví dụ trên đầu ra Q4.0 sẽ là “1” khi MD0 < MD1

Có các dạng so sánh hai số nguyên 32 bit như sau:

 Hàm so sánh bằng nhau giữa hai số thực 32 bit: = =

 Hàm so sánh khác nhau giữa hai số thực 32 bit: <>

 Hàm so sánh lớn hơn giữa hai số thực 32 bit: >

 Hàm so sánh nhỏ hơn giữa hai số thực 32 bit: <

 Hàm so sánh lớn hơn hoặc bằng nhau giữa hai số thực 32 bit: >=

 Hàm so sánh nhỏ hơn hoặc bằng nhau giữa hai số thực 32 bit: <=

CV Timer

T_ bit

Thời gian trễ T mong muốn được khai báo với Timer bằng giá trị 16 bít bao gồmhai thành phần:

- Độ phân giải với đơn vị là ms Timer của S7-300 có 4 loại phân giải khác nhau

Cấu hình thời gian trễ đặt trước cần khai báo bộ Timer

Ngay tại thời điểm kích Timer, giá trị PV được chuyển vào thanh ghi 16 bít củaTimer T- Word (gọi là thanh ghi CV- Curren Value – giá trị tức thời) Timer sẽ ghinhớ khoảng thời gian trôi qua kể từ khi kích bằng cách giảm dần một cách tươngứng nội dung thanh ghi CV Nếu nội dung thanh ghi CV trở về bằng 0 thì Timer đạtđược thời gian mong muốn T và điều này được báo ra ngoài bằng cách thay đổitrạng thái tín hiệu đầu ra Y(t) Việc thông báo ra ngoài bằng cách như thế nào cònphụ thuộc vào loại Timer được sử dụng

Bên cạnh sườn lên của tín hiệu đầu vào U(t) Timer còn kích bằng sườn lên củatín hiệu chủ động có tên là tín hiệu ENABLE nếu như tại thời điểm có tín hiệu sườnlên ENABLE, tín hiệu đầu vào U(t) có logic “1”

Từng loại Timer được đánh số từ 0 đến 255 (tuỳ thuộc vào từng loại CPU) MộtTimer được đặt tên Tx, trong đó x là số hiệu bộ Timer Ký hiệu Tx cũng đồng thời

là tín hiệu hình thức của thanh ghi CV (T- Word) và đầu ra T- bit của Timer đó.Tuy chúng có cùng địa chỉ hình thức nhưng T- Word và T-bit vẫn được phân biệt

với nhau nhờ lệnh sử dụng toỏn hạng Tx Khi làm việc với từ Tx được hiểu là Word cũn khi làm việc với điểm thỡ Tx được hiểu là T- bit.

T-Để xoỏ tức thời trạng thỏi của T- Word và T- bit người ta sử dụng một tớn hiệuReset Timer Tại thời điểm sườn lờn của tớn hiệu này giỏ trị T- Word và T- bit đồngthời giỏ trị bằng 0 tức là thanh ghi tức thời CV được đặt về 0 và tớn hiệu đầu ra cũng

ở trạng thỏi logic 0 Trong thời gian tớn hiệu Reset cú giỏ tị logic là 1 Timer sẽkhụng làm việc

2.4.3.2 Khai bỏo sử dụng

Cỏc tớn hiệu điều khiển cho bộ Timer phải được khai bỏo theo cỏc bước sau đõy:

- Khai bỏo tớn hiệu ENABLE nếu muốn tớn hiệu chủ động kớch

- Khai bỏo tớn hiệu đầu vào U(t)

- Khai bỏo thời gian trễ mong muốn TW

- Khai bỏo loại Timer được sử dụng (SP,SE, SD, SS, SF)

- Khai bỏo tớn hiệu xúa Timer nếu muốn sử dụng chế độ Reset chủ động

Trong cỏc bước trờn thỡ bước 1 và 5 cú thể bỏ qua

- Dạng dữ liệu vào ra của bộ Timer:

S: BOOL BI (DUAL): WORD

TW: S5TIME BCD(DEZ): WORD

R: BOOL Q:BOOL

2.4.3.3 Một số bộ Timer cơ bản.

1 Bộ thời gian SP:

Tại thời điểm sờn lên của tín hiệu vào SET thời gian sẽ đợc tính, đồng thời

giá trị lôgic ở đầu ra là 1 Khi thời gian đặt kết thúc giá trị đầu ra trở về 0

Giản đồ thời gian:

2 Bộ thời gian SE:

Tại thời điểm sườn lờn của tớn hiệu vào SET cuối cựng bộ thời gian được thiếtlập và thời gian sẽ được tớnh đồng thời giỏ trị đầu ra là 1 Kết thỳc thời gian đặt thỡđầu ra bằng 0 Khi cú tớn hiệu RESET (R) thời gian tớnh lập tức trở về 0 và tớn hiệuđầu ra cũng bằng cú giỏ trị “0”

Tớn hiệu S

Đầu ra đảo Tớn hiệu R

Tớn hiệu R Thời gian đặt Đầu ra Đầu ra đảo

Tớn hiệu S

3 Bộ thời gian SD:

T i th i i m sểm sườn lên của tín hiệu vào SET bộ thời gian được thiết lập và ư n lên c a tín hi u v o SET b th i gian ủa tín hiệu vào SET bộ thời gian được thiết lập và ệu vào SET bộ thời gian được thiết lập và ào SET bộ thời gian được thiết lập và ộ thời gian được thiết lập và ược thiết lập vàc thi t l p vết lập và ập và ào SET bộ thời gian được thiết lập và

th i gian s ược thiết lập vàc tính K t thúc th i gian ết lập và ặt tín hiệu đầu ra sẽ có giá trị là 1.t tín hi u ệu vào SET bộ thời gian được thiết lập và ầu ra sẽ có giá trị là 1.u ra s có giá tr l 1.ị là 1 ào SET bộ thời gian được thiết lập vàKhi S l 0 ào SET bộ thời gian được thiết lập và ầu ra sẽ có giá trị là 1.u ra c ng l p t c tr v 0, ngh a l tín hi u ũng lập tưc trở về 0, nghĩa là tín hiệu đầu ra sẽ không được ập và ư ở về 0, nghĩa là tín hiệu đầu ra sẽ không được ề 0, nghĩa là tín hiệu đầu ra sẽ không được ĩa là tín hiệu đầu ra sẽ không được ào SET bộ thời gian được thiết lập và ệu vào SET bộ thời gian được thiết lập và ầu ra sẽ có giá trị là 1.u ra s không ược thiết lập vàcduy trì khi tín hi u kích có giá tr l 0.ệu vào SET bộ thời gian được thiết lập và ị là 1 ào SET bộ thời gian được thiết lập và

T i th i i m sểm sườn lên của tín hiệu vào SET bộ thời gian được thiết lập và ư n lên c a tín hi u v o SET b th i gian ủa tín hiệu vào SET bộ thời gian được thiết lập và ệu vào SET bộ thời gian được thiết lập và ào SET bộ thời gian được thiết lập và ộ thời gian được thiết lập và ựoc thiết lậpoc thi t l pết lập và ập và

v th i gian s ào SET bộ thời gian được thiết lập và ược thiết lập vàc tính K t thúc th i gian ết lập và ặt tín hiệu đầu ra sẽ có giá trị là 1.t tín hi u ệu vào SET bộ thời gian được thiết lập và ầu ra sẽ có giá trị là 1.u ra s có giá tr 1,ị là 1.giá tr n y v n ị là 1 ào SET bộ thời gian được thiết lập và ược thiết lập vàc duy trì ngay c khi tín hi u v o kích S b ng 0 Khi có tínả khi tín hiệu vào kích S bằng 0 Khi có tín ệu vào SET bộ thời gian được thiết lập và ào SET bộ thời gian được thiết lập và ằng 0 Khi có tín

hi u RESET th i gian l p t c tr v 0 ệu vào SET bộ thời gian được thiết lập và ập và ức trở về 0 đầu ra cũng bằng 0 ở về 0, nghĩa là tín hiệu đầu ra sẽ không được ề 0, nghĩa là tín hiệu đầu ra sẽ không được ầu ra sẽ có giá trị là 1.u ra c ng b ng 0.ũng lập tưc trở về 0, nghĩa là tín hiệu đầu ra sẽ không được ằng 0 Khi có tín

Giản đồ thời gian:

Tín hiệu S Tín hiệu R Thời gian đặt

Đầu ra đảo Đầu ra