Điều khiển là tác động có mục đích lên các đối tượng điều khiển nhằm đạt được các giá trị yêu cầu của các đại lượng ra của đối tượng điều khiển. Trước đây nói đến điều khiển học là nói đến 1 ngành khoa học chuyên nghiên cứu các quy luật điều khiển. Ngày nay điều khiển học được phân ra làm 2 mảng lớn.....more learn and download
Phần thứ Cơ sở điều khiển lô gíc Khái niệm định nghĩa Chơng 1.1 khái niệm 1.1.1 Điều khiển: Là tác động có mục đích lên đối tợng điều khiển nhằm đạt đợc giá trị yêu cầu đại lợng đối tợng điều khiển Trớc nói đến điều khiển học (Cybernetics) nói đến ngành khoa học chuyên nghiên cứu qui luật điều khiển Ngày điều khiển học đợc phân thành hai mảng lớn điều khiển học xã hội (Sociology) điều khiển học cho hệ thống kỹ thuật (Control) Trong hệ thống kỹ thuật, điều khiển đợc thể hai dạng: điều khiển mạch hở điều khiển mạch phản hồi Ơ mức thấp điều khiển tơng tự, cao điều khiển số điều khiển lô gíc Bất thiết bị tự động hay hệ thống kỹ thuật, công nghệ hoạt động đợc hệ thống điều khiển lô gíc 1.1.2 Thiết bị điều khiển: Là thiết bị tạo tín hiệu điều khiển hay tác động điều khiển Thiết bị điều khiển có nhiều loại khác Xét chất vật lý tín hiệu ta có: + Thiết bị điều khiển tơng tự (tín hiệu vào tín hiệu đại lợng liên tục): thiết bị điều khiển tỉ lệ P, thiết bị điều khiển tỉ lệ tích phân PI, thiết bị điều khiển tỉ lệ vi phân PD thiết bị điều khiển tổ hợp PID + Thiết bị điều khiển số ( tín hiệu vào tín hiệu chuỗi giá trị số tơng ứng với độ lớn đại lợng đợc điều khiển): Vi xử lý àP, Máy tính + Thiết bị điều khiển lô gíc (tín hiệu vào tín hiệu lô gíc tơng ứng với 1): Lô gíc rơ le, Lô gíc bán dẫn, PLD, PLC 1.1.3 Đối tợng điều khiển/ Cơ cấu chấp hành Là phần tử hệ thống điều khiển, chịu tác động tín hiệu điều khiển làm thay đổi giá trị đầu hay đáp ứng hệ thống Trong hệ thống sản xuất tự động hay máy móc thiết bị tự động đối tợng điều khiển cấu chấp hành, cấu điện, điện từ, thuỷ lực khí nén Cơ cấu chấp hành thông dụng gặp công nghiệp nh : động điện loại, nam chân điện, cuộn hút, bơm, van, xi lanh, động khí nén, động thủy lực vv 1.1.4 Cảm biến Là thiết bị theo dõi thay đổi đại lợng vật lý thông qua đại lợng tỉ lệ điện áp dòng điện Cảm biến phần tử đo thiết bị đo tự động Cảm biến phần tử thiếu đợc hệ điều khiển có phản hồi Cảm biến đóng vai trò quan trọng hệ thống điều khiển, chất lợng hệ thống điều khiển phụ thuộc phần không nhỏ vào chất lợng cảm biến 1.1.5 Hệ thống điều khiển tự động 1 Là tập hợp phần tử nh: so sánh tín hiệu, thiết bị điều khiển, cấu chấp hành cảm biến, nhằm điều khiển đáp ứng (đầu ra) hệ thống đạt tới giá trị mong muốn mà không cần có can thiệp ngời 1.1.6 Tự động hoá Là sử dụng máy móc, thiết bị tự động để thay cho hoạt động ngời Các hoạt động hoạt động chân tay hoạt động trí tuệ Tự động hoá lao động bắp ngời đợc tiến hành từ năm 40 thập kỷ trớc máy tự động cứng hoạt động, nhờ chơng trình điều khiển cam khí kết hợp với lô gíc rơ le Dạng tự động hoá thích hợp với dạng sản xuất hàng loạt Ngày ta tự động hoá mềm máy điều khiển số rô bốt công nghiệp, phơng tiện cho phép tự động hoá dạng sản xuất đơn hay loạt nhỏ, dạng sản xuất thờng gặp sản xuất Tự động hóa phơng tiện để tăng suất lao động nâng cao chất lợng sản phẩm Tự động hóa hệ thống kỹ thuật ngành Cơ điện tử 1.1.7 Rô bốt Thiết bị tự động điều khiển theo chơng trình nhằm thay cho ngời họat động sản xuất, công việc môi trờng độc hại nguy hiểm Rô bốt phải có tối thiểu bậc tự 1.1.8 Máy công cụ điều khiển số CNC Là máy công cụ điều khiển tự động theo chơng trình số với tham gia trực tiếp máy tính, nhằm thay cho máy công cụ thông thờng trình gia công khí Máy công cụ CNC khác với máy NC hệ cũ chỗ NC nhớ không đợc trang bị máy tính (do hạn chế tốc độ xử lý máy tính), chơng trình gia công đợc ghi băng từ băng giấy đục lỗ, thiết bị đọc chơng trình đọc truyền tín hiệu điều khiển đến mạch điều khiển cứng để điều khiển trục chuyển động thiết bị phụ trợ 1.1.9 Hệ thống sản xuất linh hoạt Là hệ thống sản xuất đợc tự động hoá, vai trò ngời đợc thay hoàn toàn rô bốt công nghiệp máy tự động điều khiển số Khi thay đổi qui trình công nghệ ta cần thay đổi chơng trình điều khiển hệ thống, không cần thay đổi trang thiết bị sử dụng Đây dạng tự động hoá mềm Tuy nhiên tính linh hoạt hiểu khả thay đổi chơng trình sản xuất cho sản phẩm có kích thớc yêu cầu gia công tơng đối gần 1.1.10 Hệ thống sản xuất tích hợp máy tính CIM Là hệ thống sản xuất có mức độ tự động hoá cao hoạt động phi sản xuất nh: tiếp thi, thiết kế, chuẩn bị công nghệ, quản lý nguồn vật t, lợng, quản lý nhân lực, quản lý thiết bị đợc tích hợp vào hệ thống sản xuất tự động thông qua hệ thống phần mềm quản lý liệu máy tính, nhằm tối 2 u hoá nguồn lực với thờng xuyên cập nhật thông tin, làm cho hệ thống sản xuất trở nên động hiệu 1.1.11 PLD ( Programable Logic Device) Thiết bị lập trình lô gíc dạng mạch lô gíc tổ hợp cỡ lớn với cấu trúc không cố định, có cổng vào/ra lập trình thay cho mạch lô gíc, tiếp điểm, công tắc vv Thiết bị thờng dạng mảng lô gíc nhớ PLA ( Programmable Logic Array) hay PAL (Programmable Array Logic) Đây hai dạng tổ hợp mạch AND mạch OR lập trình đợc 1.1.12 PLC (Programmable Logic Controller) Thiết bị điều khiển lô gíc khả lập trình dạng thiết bị điều khiển công nghiệp chuyên dùng cho hệ thống điều khiển lô gíc, có trang bị xử lý trung tâm, nhằm thay cho hệ thống điều khiển lô gíc cứng Các PLC hệ đáp ứng đợc tất yêu cầu điều khiển lô gíc mà có khả thay thiết bị điều khiển tơng tự, thiết bị điều khiển số Các PLC có u điểm: độ tin cậy cao, bền bỉ, nhỏ gọn, tiết kiệm lợng tốc độ xử lý nhanh, nhiên điểm hạn chế tính khép kín chúng (không dùng lẫn đợc loại PLC, ngôn ngữ lập trình dùng chung, kết nối đợc PLC hãng) 1.2 Các hế đếm hệ mã 1.2.1 Khái niệm hệ đếm Về chất, máy tính hay PLC xử lý đợc tín hiệu nhị phân, tức tín hiệu tơng đơng với hai giá trị Trong trình xử lý thông tin nói chung, tất dạng thông tin khác đợc mã hoá để biến đổi từ thông tin mà máy tính xử lý đợc, thành thông tin xử lý đợc kết lại đợc chuyển đổi dạng thông tin ban đầu nhờ thiết bị giải mã Chức máy tính tính toán xử lý thông tin, việc máy tính cần phải thực đợc phép tính với hệ đếm khác Các thông tin có chất vật lý khác nhau, kể tín hiệu trình điều khiển, đợc mã hoá dạng nhị phân, dạng máy tính xử lý dễ dàng Đối với tín hiệu dạng hai trạng thái ví dụ: đóng/ngắt, khởi động/dừng, điện áp cao/điện áp thấp việc mã hoá đơn giản Vấn đề phức tạp chủ yếu mã hoá tín hiệu tơng tự (liên tục) từ cảm biến từ thiết bị điều khiển Hiện tồn nhiều hệ đếm khác nhau: hệ thập phân, hệ nhị phân, hệ đếm số 8, hệ đếm số 16 Công thức tổng quát hệ đếm đợc biễu diễn nh sau: N b = Z n R n + + Z R + Z R + Z R Trong Z giá trị cũa chữ số, R số hệ đếm 1.2.1.1 Hệ thập phân Đây hệ đếm thông dụng đời sống hàng ngày Hệ đếm xem đơn giản ngời, nhng cần tạo thiết bị điện tử có mời trạng thái tơng ứng với hệ đếm chi phí 3 tốn phức tạp Chính mạch máy tính ngời ta dùng hệ đếm nhị phân đơn giản hiệu Hệ thập phân hay hệ đếm số 10 đợc biễu diễn công thức: N 10 = Z n 10 n + + Z 10 + Z 10 + Z 10 Ví dụ: 195510=1.103+9.102+5.101+5.100 1.2.1.2 Hệ nhị phân Cơ số hệ đợc biểu diễn hai chữ số Đây hệ đếm sở cho máy tính thiết bị điều khiển số dùng để thực phép toán chức điều khiển Việc thiết kế máy tính số xử lý số liệu gồm hai số nguyên hai số đơn giản nhiều so với việc thiết kế máy tính xử lý đợc số liệu dạng thập phân Trong thực tế, phần lớn phần tử vật lý môi trờng hoạt động chúng có hai trạng thái nh động chạy dừng, van đóng hay mở, công tắc bật hay tắt vv Hệ nhị phân biểu diễn giá trị tơng tự nh hệ thập phân, có khác chữ số hàm mũ thay hàm mũ 10 Số nhị phân đợc biễu diễn công thức: N = Z n n + + Z 2 + Z 21 + Z Ví dụ : 10110112=1.26+0.25+1.24+1.23+0.22+1.21+1.20, giá trị tơng đơng với số thập phân là: 1.64+0.32+1.16+1.8+0.4+1.2+1.1= 9110 Biểu diễn số âm hệ nhị phân có phần phức tạp dùng hai phơng pháp: phơng pháp dùng bit dấu phơng pháp số bù nhị phân Phơng pháp dùng bít dấu tơng đối đơn giản cần xác định độ lớn giới hạn giá trị biểu diễn đợc sau phải thêm bit ký hiệu dấu Nếu số dơng bit dấu mang giá trị số âm bit mang giá trị Phơng pháp dùng số bù nhị phân dùng số bù của bit cộng thêm vào bit cuối Ví dụ: 01011012 = 4510 10100112 = - 45 1.2.1.3 Hệ số tám Hệ nhi phân sử dụng nhiều chữ số để biểu diễn số so với hệ đếm khác Đồng thời khó để tính toán số nhị phân lớn mà không gây sai sót Để tránh tợng này, số nhà sản xuất máy tính bắt đầu việc sử dụng hệ đếm số tám (hệ bát phân) Các số sở hệ tám giá trị: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, Mỗi chữ số có giá trị tơng ứng với hàm mũ số tám Ví dụ: 13018 = 1x83 +3x82 + 0x81 +1x80 = 1x512 + x64 +0x8 +1x1 = 512 + 192 + + = 70510 u điển hệ số tám biểu diễn đợc chữ số ba bit nhị phân (bảng 1.1) Điều làm tăng tiện ích khả xử lý phép tính nhị phân Hệ đợc sử dụng rộng rãi hệ PLC Hệ nhi phân 000 Hệ bát phân Bảng 1.1 001 010 011 100 101 110 111 Ta chuyển số thập phân sang số bát phân cách chia liên tục cho số 8, giá trị số bát phân tập hợp chữ số số d theo chiều nghịch phép chia Ví dụ: Cần biến đổi số 25010 sang hệ bát phân Ta tiến hành chia 250 lần lợt cho với trình sau: 250 : = 31 d 31 : = d7 :8 =0 d3 Vậy kết là: 25010 = 3728 1.2.1.4 Hệ đếm số mời sáu ( Thập lục phân): Hệ đếm số 16 biểu diễn số ngắn hệ số 8, đợc sử dụng rộng rãi hệ PLC Hệ gồm 16 chữ số sở: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F Mỗi chữ số hệ số mời sáu biểu diễn bit nhị phân (bảng 1.2) Bảng 1.2 Hệ nhị phân Hệ số 16 Hệ nhị phân Hệ số 16 0000 1001 0001 1010 A 0010 1011 B 0011 1100 C 0100 1101 D 0101 1110 E 0110 1111 F 0111 10000 10 1000 10001 11 Để chuyển số từ hệ nhị phân sang hệ số 16 ta việc gộp bit làm chữ số xong Ví dụ 0110 1110 1001 = 6E9 Biến đổi từ số hệ 16 sang số thập phân tuân thủ theo công thức chung số lúc 16: N 16 = Z n 16 n + + Z 16 + Z 16 + Z 16 Ngợc lại biến đổi từ số thập phân sang số hệ 16 cách thực phép chia cho 16, trình tự số d theo chiều nghịch với phép chia trình tự chữ số hệ 16 từ trái qua phải Ví dụ: Biến đổi số 36010 sang số tơng đơng hệ 16 Ta tiến hành nh sau: 360 : 16 = 22 d 22 : 16 = d : 16 = d 5 Nh : 36010 = 16810 Điều quan trọng cách biễu diễn hệ số 16 thờng dùng để tạo thuận lợi cho ngời sử dụng theo dõi đợc qua trình xử lý số cách dễ dàng, tránh đơch sai sót Tuy nhiên máy tính chuyển đổi tất số hệ 8, 10, 16 sang chuỗi nhị phận thực phép tính với chữ số nhị phân đơn giản dễ dàng cho máy tính số 1.2.2 Các hệ mã hoá liệu nhị phân Để mã hoá đợc thông tin, cần có hệ mã liệu Tồn nhiều hệ mã liệu khác Mục đích chung mã biến đổi liệu dạng chữ, dạng số hay dạng tín hiệu điều khiển thành tín hiệu điện tử để xử lý dễ dàng xử lý tín hiệu sau biến đổi ngợc lại thành tín hiệu dạng ban đầu Sự khác biệt hệ mã chổ làm khai thác tối đa bit sử dụng tránh đợc sai số 1.2.2.1 Mã nhị phân Mã nhị phân loại mã dùng n bit để biễu diễn n ký tự khác Mã nhị phân biến đổi trực tiếp số thập phân số nhị phân Mã nhị phân loại mã máy tính đợc sử dụng rộng rãi tính xếp có hệ thống chữ số thập phân tính chuyển đổi dễ dàng Mã nhị phân đợc gọi mã trọng lợng, cột có độ lớn tơng ứng với 2n, với n số bit tơng ứng cột Trên bảng 1.3 cách mã hoá số thập phân mã nhị phân Bảng 1.3 Số thập phân 10 Mã nhị phân 00000 00001 00010 00011 00100 00101 00110 00111 01000 01001 01010 Số thập phân 11 12 13 14 15 46 17 18 19 20 21 Mã nhị phân 01011 01100 01101 01110 01111 10000 10001 10010 10011 10100 10101 Bit cuối có trọng lợng nên liên tục thay đổi Bit thứ đầu cuối thay đổi theo chu kỳ Tơng tự nh vậy, bit thứ thay đổi với chu kỳ u điểm mã nhị phân đơn giản, nhng ngợc lại cồng kềnh 12.2.2 Mã BCD (Binary Coded Decimal) Mọi máy tính làm việc hệ mã nhị phân, nhng để sử dụng hiệu bit máy tính ngời ta hay sử dụng mã BCD Đây 6 loại mã dùng thực phép tính số bên thiết bị xử lý thông tin Loại mã đợc dùng rộng rãi thiết bị điều khiển khả lập trình để mã hoá số liệu cho thiết bị hiển thị số dùng ốt quang LED Bất lợi loại mã khả mã hoá chữ khả kiểm tra lỗi Mỗi chữ số thập phân đợc biễu diễn bit (bảng 1.4) Với bit nhị phân ta mã hoá đợc 16 ký tự, nhng mã BCD dùng số nhị phân từ 0000 tới 1001, số sau không dùng: 1010, 1011, 1100, 1101, 1110 1111 Nếu chữ số nhị phân không dùng nói xuất hiện, trình tính toán có sai sót Mã BCD đơng nhiên phải dùng nhiều bits mã nhị phân trực tiếp Ưu điểm BCD dễ chuyển đổi với hệ thập phân, nh đặc biệt có lợi, hệ thống số mạch lôgíc dễ chuyển đổi Ta dùng hệ BCD thông tin thập phân cần trực tiếp đa vào đầu vào đầu cho thấy kết trực tiếp số thập phân, ví nh máy tính điện tử số thập phân đa vào thông qua bàn phím kết số thập phân hình Các thiết bị đếm số, cân số, von-kế số tơng tự nh vậy, thị mã nhị phân hiểu đợc Bảng 1.4 Số thập phân Mã BCD 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 Số thập phân 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Mã BCD 0001 0000 0001 0001 0001 0010 0001 0011 0001 0100 0001 0101 0001 0110 0001 0111 0001 1000 0001 1001 Ví dụ cần biểu diễn số thập phân: 395, 567, 798 4900 sang mã BCD Ta có: 395 = 0011 1001 0101 567 = 0101 0110 0111 798 = 0111 1001 1000 4900 = 0100 1001 0000 0000 Để thị số thập phân, ngời ta sử dụng giải mã 4/7 bit, với bit đầu vào mã BCD bit đầu tơng ứng với chữ số thập phân biễu diễn tinh thể thạch anh lỏng 1.2.2.3 Mã Gray Mã nhị phân có nhợc điểm chuyển trạng thái từ số giá trị sang giá trị kế tiếp, có đồng thời thay đổi hai hay nhiều bit, điều dẫn đến xuất lỗi trạng thái độ Ví dụ cảm biến trạng thái chuyển từ sang xuất lỗi trạng thái độ: 001 000 010 001 011 010 7 Mã Gray đợc thiết kế để giải vấn đề Mã Gray đợc ứng dụng Encoder gia tăng dùng cho máy CNC Các giá trị mã Gray có bit thay đổi tổ hợp bit tổ hợp liền kề, nên không xuất lỗi nh mã nhị phân Bảng giá trị chân lý bảng 1.5 thể khác mã nhị phân mã Gray Bảng 1.5 Số Mã nhị phân Mã Gray thập B4 B3 B2 B1 G4 G3 G2 G1 phâ n 10 11 12 13 14 15 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 Quan hệ số N thể mã nhị phân thông thờng với số n thể mã Gray đợc biễu diễn công thức sau: , dấu phép cộng nhị phân có giới hạn Ta dễ dàng kiểm tra dựa vào bảng 1.6 Bảng 1.6 N B4 B3 B2 B1 2N B4 B3 B2 B1 = B4 B1 B4 B3 B3 B2 B2 B1 n G4 G3 G2 G1 Nh rút ra: + Từ mã nhị phân N2 mã Gray N Graythực nh sau: + Ngợc lại chuyển đổi từ NGray N2: 8 1.2.2.4 Mã BCD Mã Gray Từ mã BCD chuyển sang mã BCD cách thêm vào đơn vị tơng ứng Mã BCD dùng bốn bit nhng sử dụng có 10 tổ hợp 16, cộng để trở thành mã trờng hợp tổng hai số 10 ta lấy phần d cộng thêm Mã Gray thực cách cộng thêm vào số mã Gray thông thờng Do mã Gray dùng bit biễu diễn 16 tổ hợp, nên tổng hai số 16 tổng 15+ số d nh trình cộng thêm lặp lại Các mã đợc sử dụng số máy Các mã đợc thể bảng 1.7 0 0 0 0 1 Mã BCD 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 Mã BCD 1 1 0 0 1 0 1 0 1 Bảng 1.7 Mã Gray 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 Mã Gray 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1.2.2.5 Mã Aiken Mã dùng để biểu diễn số dới dạng mà dạng thuận lợi việc tính toán số máy Trên bảng 1.8 mã Aiken so sánh với mã BCD Từ đến mã BCD giống nh mã Aiken Còn từ đến mã Aiken phần bù đến mã Mã đời vào khoảng năm 1940 - 1950 đợc dùng để truyền liệu Số thập phân Mã BCD B4 B3 B2 0 0 0 0 0 1 B1 1 A4 0 0 Mã Aiken A3 A2 A1 0 0 1 0 1 0 Bảng 1.8 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1.2.2.6 Mã p từ n Mã nhị phân thờng loại mã không đợc bảo vệ Nếu bit nhị phân bị xáo trộn lỗi, giá trị nhận đợc có khả giá trị trớc Ngợc lại, thay biễu diễn số mã nhị phân, ta sử dụng số lợng tổ hợp có giới hạn để mã hóa thông tin, trờng hợp mà tổ hợp nằm mã đợc phát nh lỗi Đấy trờng hợp dùng cho đờng truyền tín hiệu thông tin số trung tâm điện thoại, nơi mà ngời ta khai thác mã từ để thể số thập phân Tại sử dụng bit bit để biễu diễn số từ - Ta có hai loại mã từ mã 0, 1, 2, 4, 0, 1, 2, 4, Mã p có u điển dễ cài đặt, lập trình cho máy mới; dễ sử dụng, hay đợc dùng máy ảo, chơng trình sử dụng mã nhỏ gọn mã khác; dễ phát lỗi Tuy mã có nhợc điểm tốc độ xử lý Trên bảng 1.9 hai loại mã nói Số T phân 0 0 0 1 Mã từ 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 Mã từ 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 Bảng 1.9 0 1 0 1.2.2.7 Mã Baudot Khi máy điện tín đời, nhu cầu mã hóa thông tin để truyền hai địa điểm cách xa trở nên cấp bách Trông tin đợc mã hóa dới dạng chuỗi tín hiệu sử dụng phơng tiện tối thiểu: với dây tín hiệu đợc tiếp đất, với hai dây đảm bảo điện (hình 1.1) Hai loại mã hay sử dụng mã quố tế số mã số 5(hay mã ASCII) Hệ thống A 10 Đờng truyền tín hiệu 10 Hệ thống B đến cầu có ký hiệu VAC tơng ứng với kênh ra: kênh đến khởi động bơm, kênh công tắc nhiệt Cảm biến mức cao Cảm biến mức áp lực Công tắc hành trình Công tắc phụ bơm Địa kênh I/0 O/0 I/1 VAC I/2 O/1 I/3 VAC I/4 O/2 I/5 VAC I/6 O/3 I/7 VAC I/8 O/4 I/9 VAC M1 Bộ khởi động bơm K1 Công tắc nhiệt DC com O/5 +24 Vdc + VAC _ L L1 N 110 Vac Hình 5.2 Sơ đồ đấu dây Micro-1000PLC Allen Bradley 5.2 Các mô đun vào/ra số Các kênh vào/ra số nét chung đặc trng phần lớn hệ thống điều khiển lô gíc Các kênh đợc kích hoạt điện áp nguồn tín hiệu cấp, điện áp chiều: +5VDC, +24VDC hay điện áp xoay chiều: 110VAC, 220VAC Kênh vào số đợc nối với công tắc đóng/ngắt thông thờng cấp nguồn điện áp vào mạch in mô đun Mô đun vào chuyển đổi điện áp vào thành mức tơng đơng với mức tín hiệu lô gíc mà xử lý tín hiệu xử lý đợc Giá trị lô gíc tơng đơng với bật hay đóng, 124 124 lô gíc tơng đơng với ngắt hay mở Nguồn điện áp cấp đến thiệt bị bên điện áp 110Vac, 220Vac, +24Vdc, +5Vdc Các kênh mô đun vào có mạnh chuyển đổi điện áp điện áp +/-5Vdc Điện áp đầu vào qua thiết bị nh công tắc, nút ấn, nút khởi động vào đến PLC trở thành tín hiệu lô gíc số không dòng điện chạy qua tiếp điểm nh mạch điện rơ le thông thờng Phần lớn mô đun vào có trang bị ốt quang LED, để báo hiệu trạng thái tín hiệu vào Các thiết bị đầu vào cấp tín hiệu điện áp tơng ứng với trạng thái lô gíc đến điểm kết nối có địa xác định mô đun vào Các thiết bị đầu vào thiết bị tiêu thụ điện Trờng hợp thiết bị đầu vào sử dụng điện áp 220VAC, ta phải kết nối với mô đun có mức điện áp tơng tự Điện áp nguồn lấy từ bên ngoài, kết nối với trực tiếp đến thiệt bị đầu vào Chỉ có dây chung tính đợc kết nối đến cực tiếp đất mô đun vào (hình 5.3) Tất thiết bị đầu vào sử dụng điện áp 220VAC Các kênh vào PLC mô đun có mạch giao diện để chuyển tín hiệu điện áp 220VAC thành tín hiệu +5VDC, để PLC xử lý đợc Các kênh sử dụng điện áp công nghiệp tơng tự (hình 10.4) Ta phải sử dụng nguồn cấp điện áp từ bên lên hai cực cấp nguồn mô đun Thờng PLC cấp điện áp có mức +5VDC, dùng điện áp để làm điện áp điều khiển cho van transistor cấp điện Điện áp 220VAC đợc cấp đến cực C Transistor, tín hiệu lô gíc kênh đợc đa đến cực điều khiển B Transistor Cực E đợc kết nối với thiết bị đầu Khi lô gíc kênh 1, điện áp tơng ứng +5VDC, mạch Transistor thông cho dòng điện cấp đến thiết bị đầu Tuy nhiên sử dụng Transistor nên dòng qua bị hạn chế công suất Để bảo vệ mạch PLC ta buộc phải sử dụng cầu chì Nếu vợt công suất cho phép, ta phải s dụng mạch khuếch đại công suất A Nút ấn (NC) Cảm biến mức nớc (NC) Công tắc hành trình (NO) Công tắc hành trình (NC) Cảm biến mức áp suất (NO) Cảm biến mức áp suất (NC) 125 125 00 01 02 03 04 05 Cảm biến mứclu lợng (NC) 06 Cảm biến mức nhiệt (NC) 07 B Dây nóng 220Vac Dây trung tính Hình 5.3 Sơ đồ đấu mô đun vào số Các mô đun số có giao diện để cấp điện áp điều khiển cho cấu chấp hành Nếu kênh đợc bật lên tức có giá trị lô gíc từ chơng trình điều khiển, mạch đợc cấp điện áp điều khiển để kích hoạt cấu chấp hành tơng ứng với kênh Trên mạch thờng đợc trang bi cầu chì để đề phòng trờng hợp dòng tải dây bị chập, làm hỏng PLC Nếu cầu chì không có, phải đợc bổ xung vào thiết kế hệ thống Các tín hiệu mô đun số tín hiệu hoạt động với hai trạng thái đóng ngắt hay bật (ON) tắt (OFF) Các cấu chấp hành dạng động cơ, bơm, van, đèn hiệu vv Các động không điều khiển tốc độ hay vị trí mà đơn chạy với với tốc độ cố định dừng chạy Các xi lanh, van khí nén hay thuỷ lực phần lớn dùng cho hai trạng thái làm việc không làm việc Các trạng thái đầu đợc trì tính liên tục lô gíc bậc thang không đảm bảo A Dây trung tính Bộ gia nhiệt Bộ gia nhiệt N H1 H2 Van trợt FV-1 FV-1 Van trợt FV-2 FV-2 126 D ây nóng 110Vac Vào Bộ khởi động bơm số P3 Bộ khởi động bơm số P4 Bộ khởi động máy trộn 126 M1 N Bộ khởi động máy trộn Dây trung tính N M2 Dây đấubên Hình 5.4 Sơ đồ đấu dây mô đun số Các kênh vào số thuộc nhóm lớn tín hiệu bên hệ thống PLC Thiết bị ngoại vi cung cấp tín hiệu vào số với hai giá trị khác hẳn chất, đặc trng cho hai trạng thái đóng/mở, hay bật/tắt Các thiết bị đầu vào hai trạng thái thờng xuất phần lớn ứng dụng điều khiển trình bao gồm: + Công tắc bánh gạt, + Công tắc nhiệt, + Công tắc lu lợng, + Công tắc mức chất lỏng, + Công tắc vị trí van, + Công tắc khởi động từ, + Công tắc xoay, + Nút bấm, + Công tắc vị trí, + Công tắc áp suất, + Công tắc cần gạt, + Công tắc tiệm cận, + Tiếp điểm rơ le, + Công tắc giới hạn, + Tiếp điểm khởi động động cơ, + Cảm biến quang điện Phần lớn thiết bị tạo dạng tín hiệu đóng ngắt (ON hay OFF) Riêng cảm biến quang điện có tiếp điểm rơ le đầu hay tín hiệu điện áp ON/OFF tơng ứng với mức hay VDC Nếu thiết bị gián đoạn đợc đóng, tức điện áp đợc truyền qua thiết bị, mạch vào PLC thu đợc tín hiệu điện áp cấp đến Để thị trạng thái thiết bị chuyển đổi thành tín hiệu lô gíc, mạch lô gíc vào biến đổi tín hiệu mức tơng đơng với điện áp mà CPU xử lý đợc Giá trị lô gíc tơng ứng với trạng thái bật (ON) hay đóng (CLOSED), lô gíc tơng ứng trạng thái tắt (OFF) hay ngắt (OPENED) Các mô đun vào số có nhiều mức điện áp sử dụng khác Nếu thiết bị đầu vào sử dụng nguồn điện +24VDC ta sử dụng mô đun có nguồn +24VDC PLC cấp Còn trờng hợp thiết bị đầu vào sử dụng điện áp công nghiệp, ta phải cấp nguồn vào đến mô đun có mức điện áp tơng ứng 127 127 Điều khiển đại lợng số giới hạn thiết bị có yêu cầu hai trạng thái đợc chọn ON/OFF, OPEN/CLOSED hay kéo /nén Các thiết bị đầu số thờng gặp trình điều khiển máy trình công nghệ gồm thiết bị hoạt động gián đoạn: + Thiết bị truyền tín hiệu, + Báo động tín hiệu ánh sáng, + Rơ le điều khiển điện, + Quạt điện, + Đèn thị tín hiệu ánh sáng, + Van điện, + Còi báo động, + Van trợt, + Khởi động từ cho động cơ, + Rơ le nhiệt Trong lúc hoạt động, mạch giao diện đầu PLC bật điện áp điều khiển để truyền đến thiết bị Nếu tín hiệu đợc bật (ON) qua chơng trình điều khiển, mạch giao diện điện áp điều khiển kích hoạt thiết bị đầu Các mô đun vào số có số dạng sau: - Mô đun vào số xoay chiều ; - Mô đun vào số chiều ; - Mô đun vào dạng TTL ; - Mô đun vào số cách li điện Mô đun vào số xoay chiều Phần lớn mô đun xoay chiều số có thị tín hiệu để báo mức tín hiệu điện áp vào có, tức công tắc đợc đóng Bộ thị dùng ốt LED thờng đợc sử dụng để trạng thái đầu vào ánh sáng thị trợ giúp quan trọng trình khởi động khắc phục cố hệ thống Mô đun vào số chiều (DC) Các mô đun điện áp chiều biến đổi trạng thái ON/OFF gián đoạn thành tín hiệu vào chiều mức tín hiệu lô gíc tơng thích với thiết bị điều khiển Các mô đun thờng có ba mức điện áp: 12 VDC, 24 VDC 48 VDC Thiết bị tơng thích với mô đun công tắc, công tắc hành trình van, nút ấn, công tắc tiệm cận chiều, cảm biến quang điện Sơ đồ đấu dây cho mô đun vào DC tơng tự nh mô đun vào AC, trừ điểm khác biệt điện áp chiều DC thay cho điện áp xoay chiều AC Tín hiệu điện áp xoay chiều AC (dây nóng) đến thiết bị đầu vào đợc thay điện áp chiều đầu nối trung tính mô đun đợc thay đầu nối mát chiều chung Mô đun vào dạng TTL (Transistor - Transistor Logic) Đây mô đun sử dụng mạch lô gíc tạo transistor Các mô đun vào TTL cho phép thiết bị điều khiển chấp nhận tín hiệu từ thiết bị TTL tơng thích, kể điều khiển trạng thái cứng thiết bị cảm biến 128 128 Đầu vào TTL đợc sử dụng để giao tiếp với thiết bị điều khiển có mức điện áp +5 VDC số dạng cảm biến quang điện Giao diện mạch lô gíc TTL đợc thiết kế tơng tự nh mô đun vào chiều DC Mặc dù vậy, thời gian trễ tín hiệu vào gây lọc nhiễu thờng ngắn nhiều Các mô đun vào TTL thờng yêu cầu nguồn cấp điện áp chiều +5VDC Mô đun vào số cách li điện A 220 VAC B C A 220VAC B C I : 000/01 I : 000/02 I : 000/03 Đầu vào dự phòng Hình 5.5 Sơ đồ nối dây mô đun vào số cách ly Các mô đun đầu vào đầu thờng có dây trung tính chung nối nhóm đầu vào hay đầu mô đun Mặc dù có nối thiết bị đầu vào có mức tiếp đất khác đến thiết bị điều khiển Trong trờng hợp nh vậy, mô đun vào cách điện (AC hay DC) với đờng tín hiệu trở tách biệt khỏi mạch vào đợc dùng để nhận tín hiệu dạng Giao diện cách điện thiết bị vào gián đoạn tiêu chuẩn hoạt động giống nhau, trừ tiếp đất chung đầu vào đợc tách khỏi tiếp đất chung mô đun Kết mô đun vào cách li điện yêu cầu số lợng đầu đấu dây nhiều gấp đôi Hậu mô đun vào tơng thích với nửa đầu vào với tính chất vật lý Các mô đun số có số dạng thờng gặp : - Mô đun số xoay chiều ; - Mô đun số chiều ; - Mô đun tiếp điểm khô ; - Mô đun TTL ; - Mô đun cách li điện 129 129 Mô đun số xoay chiều AC Đối với PLC nhỏ, vừa lớn mạch xoay chiều gián đoạn AC đợc lắp chung bảng mạch đơn cài đặt mô đun Các mô đun thờng có 4, 8, 16 hay 32 mạch bo mạch Cũng nh mô đun vào, mô đun có diode quang LED để báo hiệu trạng thái lô gíc hoạt động Các ốt LED đợc đặt phía mô đun Mô đun chiều DC Mô đun chiều DC đợc sử dụng để cấp nguồn chiều cho thiết bị Chức hoạt động đầu DC tơng tự nh đầu AC Mạch công suất thờng đợc sử dụngcác transistor công suất để đóng tải Giống nh tyristor, transistor có khả phải chịởntạng thái áp dòng khởi động lớn, điều gây việc nung nóng đoản mạch Để tránh tợng ta phải bảo vệ transistor công suất cầu chì Sơ đồ đấu dây cho mô đun chiều tơng tự nh sô đồ đấu dây mô đun xoay chiều, có khác điện áp cung cấp điện áp chiều thay cho điện áp xoay chiều Điểm nối dây nóng xaoy chiều đợc thay điểm nối điện áp dơng chiều Điểm nối dây AC trung tính đợc thay tiếp đất hay điểm nối cực điện áp âm Mô đun tiếp điểm khô Mô đun tiếp điểm khô cho phép thiết bị đầu bật lên (ON) hay tắt (OFF) tiếp điểm thờng mở NO hay thờng đóng NC u điểm rơ le hay đầu công tắc khô chúng cung cấp khả cách điện PLC thiết bị bên Mạch đóng ngắt thiết bị điện trạng thái cứng mô đun xoay chiều tiêu chuẩn có dò điện với dòng nhỏ mạch đóng đợc chuyển trạng thái ngắt Dòng điện gây tín hiệu giả nhiều trờng hợp Trong ứng dụng nh vậy, ta cần sử dụng mô đun với tiếp điểm khô Mô đun tiếp điểm khô đợc sử dụng để đóng tải xoay chiều AC hay chiều DC Mặc dù vậy, chúng thờng đợc sử dụng ứng dụng với điện áp xoay chiều để cung cấp khả cách điện PLC thiết bị điện phức tạp khác, nh điều tốc VSD (Variable Speed Drives) Hình 5.6 mô đun tiếp điểm khô với bốn tiếp điểm thờng mở NO điều khiển khởi động tắt hai điều khiển tốc độ động Trong ứng dụng này, cách điện hoàn hảo PLC VSD Mô đun tiếp điểm khô ` Start Động 130 vô cấp Stop (VSD1) 130 Start Động vô cấp Stop (VSD2) Hình 5.6 Sơ đồ đấu dây mô đun tiếp điểm khô Mô đun TTL Mô đun TTL cho phép thiết bị điều khiển tác động lên thiết bị đầu tơng thích với TTL nh hình số đoạn, mạch tích hợp thiết bị lô gíc sở khác với điện áp +5VDC Các mô đun thờng yêu cầu nguồn điện áp +5 VDC với dòng điện yêu cầu đặc biệt Mô đun cách li điện xoay chiều Ta thấy mô đun đầu điều khiển ba tải khác (ba khởi động cho ba thiết bị khác nhau), chúng đợc nối tới ba nguồn xoay chiều khác (hình 5.7) u điểm mô đun bận tâm có nguồn điện áp khác nhà máy Điều bất lợi số lợng dây đấu tăng lên giảm số đầu vào mô đun số Trong ứng dụng ba nguồn điện áp 220 VAC khác đợc sử dụng để bật ba khởi động động ba thiết bị 1, Đây ứng dụng đặc trng cho mô đun xoay chiều cách li điện AC A 220 VAC B C A O: 000/01 OL 131 O: 000/02 OL O: 000/03 OL Đầu dự phòng 131 220VAC B C Hình 5.7 Sơ đồ nối dây mô đun vào số cách ly 5.3 mô đun vào/ratơng tự Sự diện mạch tích hợp giá thành rẻ mạch điện tử công nghiệp làm tăng khả mạch tơng tự thiết bị điều khiển PLC Khả mở rộng đa đến đời mô đun vào/ra tơng tự tinh vi thay cho hệ thống điều khiển tơng tự hệ thống điều khiển số dụng máy tính Các mô đun vào tơng tự cho phép đo đại lợng vật lý nhờ cảm biến tơng tự dụng hệ thống máy thiết bị, thu các tín hiệu tơng tự từ thiết bị cung cấp liệu tơng tự Các mô đun đầu tơng tự cho phép điều khiển thiết bị đầu hay cấu chấp hành với tín hiệu tơng tự Các mô đun hoạt động dựa nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển số (đã đợc trình bày phần 1) Sử dụng mô đun vào/ra tơng tự chuyên dụng cho phép đo hay điều khiển phần lớn đại lợng tơng tự trình công nghiệp hệ thống thiết bị kỹ thuật Thiết bị đầu vào tơng tự gồm số loại thiết bị cô sau: - Cẩm biến lu lợng, - Cẩm biến áp suất, - Cẩm biến nhiệt, - Cẩm biến phân tích, - Cẩm biến vị trí, - Biến trở, - Cảm biến mực chất lỏng, - Thiết bị đo tốc độ Thiết bị đầu tơng tự phần lớn cấu chấp hành loại thiết bị hiển thị : - Thiết bị điều khiển động cơ, - Thiết bị đo tơng tự, - Thiệt bị ghi đồ hoạ, - Thiết bị điều khiển trình, - Bộ chuyển đổi dòng điều khiển - khí nén, - Van điều khiển điện, - Bộ điều khiển tốc độ vô cấp Do công suất từ mô đun tơng tự nhỏ nên không điều khiển trực tiếp đến cấu chấp hành, mà tác động đến mạch công suất để tạo tín hiệu điều khiển có công suất tơng ứng với cấu châp hành Mô đun vào tơng tự 132 132 Giao diện mô đun vào tơng tự chứa mạch cần thiết để nhận tín hiệu điện áp hay dòng điện tơng tự từ thiết bị bên Đầu vào điện áp hay dòng điện đợc biến đổi từ tín hiệu tơng tự thành giá trị số tỉ lệ với tín hiệu tơng tự nhờ có chuyển đổi tín hiệu ADC (Analog to Digital Converter) Giá trị chuyển đổi qua kênh liệu thiết bị điều khiển lu nhớ để sử dụng sau Giao diện vào tơng tự có đặc trng có trở kháng vào cao, điều cho phép chúng giao diện với thiết bị bên không cần tải tín hiệu Đờng vào từ thiết bị tơng tự thờng đợc bọc chống nhiễu hai lớp dẫn điện Cáp chống nhiễu giảm ảnh hởng nhiễu từ nguồn bên nhiều Giao diện tầng đầu vào cung cấp mạch lọc mạch cách điện để bảo vệ mô đun từ trờng nhiễu phụ Một sơ đồ kết nối đặc trng minh hoạ hình 5.8 Cảm biến Kênh + Vdc Cảm biến - Vdc Kênh +24Vdc Nguồn chiều Tiếp đất (Common) Cảm biến Kênh Hình 5.8 Sơ đồ kết nối mô đun vào tơng tự Trong ví dụ này, mô đun vào tơng tự cung cấp nguồn điện áp chiều DC yêu cầu thiết bị biến đổi dòng bên Phần lớn mô đun đợc thiết kế để thu nhận đến 16 tín hiệu đơn cực hay tín hiệu tơng tự lỡng cực, thể đại lợng nh lu lợng, áp suất, chiều cao đại lợng tơng tự khác Các tín hiệu này, sau đó, đợc chuyển đổi thành từ tỉ lệ với 10 đến 15 bit nhị phân nhớ ( Độ phân giải tơng ứng 210 đến 215) Các đầu vào đến mô đun riêng biệt phải tất đơn cực lỡng cực Chọn dạng tín hiệu thực phần cứng hay phần mềm Nếu tín hiệu qua chuyển đổi lu nhớ mô đun đợc gửi đến nhớ vi xử lý nhóm hay khối liệu Chơng trình điều khiển sử dụng cấu trúc liệu để truyền đến mô đun tơng tự Thông tin cấu trúc bao gồm lựa chọn miền ví dụ +1 đến +5 VDC, đến 20mA vv Và hệ số tỉ lệ tín hiệu 133 133 Mô đun tơng tự Mô đun tơng tự nhận liệu từ xử lý trung tâm PLC Dữ liệu đựoc truyền tỉ lệ với điện áp hay dòng điện để điều khiển thiết bị tơng tự bên Dữ liệu số qua chuyển đổi tín hiêu DAC gửi dới dạng tơng tự Cách điện mạch mạch lô gíc đợc đảm bảo cầu quang điện Các mô đun thờng cần nguồn cấp với dòng điện xác định điện áp theo yêu cầu 5.4 Mô đun chuyên dụng Rất nhiều loại mô đun chuyên dụng đợc sử dụng hệ PLC Một nhà sản xuất PLC cõ lớn có 120 dạng mô đun vào Chúng ta quan tâm đến hai mô đun là: mô đun nối vơi encoder đếm mô đun xung vào tốc độ cao Mô đun vào nối với encoder Mô đun cung cấp đếm tốc độ cao từ bên đến xử lý, cho đáp ứng tới xung đầu vào ghi nhận đợc giao diện Bộ đếm thờng hoạt động độc lập chơng trình quét hay quét đầu vào/ra Lý đơn giản đếm phụ thuộc vào chơng trình PLC xung tốc độ cao không đêmd đợc hay bị trình quét ứng dụng tiêu biểu giao diện encoder/ đếm hoạt động yêu cầu trực tiếp đầu vào từ encoder có khả cung cấp trực tiếp so sánh đầu Mô đun nhận xung vào từ encoder gia tăng Các xung vi trí thiết bị quay Bộ đếm xung gửi chúng tới xử lý Bộ encoder tuyệt đối thờng sử dụng với giao diện cho CPU nhận đợc liệu dạng mã BCD hay mã Gray, thể vị trí góc trục đợc đo Trong trình hoạt động, mô đun thu đợc xung vào, xung đợc đếm so sánh với giá trị đợc ngời vận hành lựa chọn Bộ đếm mô đun vào thờng có tín hiệu tín hiệu kích hoạt đầu vào giá trị ngỡng đếm Mặc dù vậy, điều không cần thiết phần lớn PLC Bởi liệu có CPU, chơng trình sử dụng hàm so sánh để điều khiển đầu chơng trình điều khiển Truyền liệu giao diện encoder /bộ đếm với CPU hai chiều Mô đun chấp nhận đặt giá trị ngỡng đếm liệu điều khiển khác từ CPU truyền liệu trạng thái đến nhớ PLC Đầu điều khiển cho phép từ chơng trình điều khiển, cho lệnh đến mô đun phạilàm hoạt động đầu tơng ứng với giá trị đếm nhận đợc CPU sử dụng chơng trình điều khiển, fcho phép đặt hoạt động đém Mô đun đếm xung vào Bộ đếm xung vào đợc dùng để giao tiếp vơi thiết bị bên mà chúng tạo xung, ví dụ nh chuyển động phần tử đo đo lu lợng dạng tua bin Trong ứng dụng đặc trng, đo lu lợng phát xungvới biên độ +5VDC phụ thuộc vào thể tích chất lỏng qua Mỗi xung thể thể tích cố định, ví dụ xung tơng đơng lít 134 134 chất lỏng Trong ví dụ trên, đếm PLC đếm số xung nhận đợc mô đun xung vào sau tính toán thể tích chất lỏngđi qua thời gian chu kỳ cố định 5.5 Mô đun vào/ra thông minh Để xử lý tốt số dạng tín hiệu hay liệu, cần có mô đun cấu tạo từ vi xử lý Các giao diện thông minh xử lý tín hiệu vào giống nh mô đun nối với can nhiệt hay tín hiệu khác giao diện đợc mô đun vào /ra tiêu chuẩn Mô đun thông minh thực hoàn chỉnh chức xử lý tín hiệu, độc lập với CPU chu trình quét chơng trình điều khiển Trong phần ta trình bày hai số mô đun thông minh hay sử dụng nhất: mô đun vào can nhiệt mô đun với động bớc Mô đun vào nối với can nhiệt Một mô đun vào can nhiệt đợc thiết kế để nhận trực tiếp đầu vào từ can nhiệt nh hình 5.9 TCI -16 Can nhiệt 1 Can nhiệt Can nhiệt Can nhiệt Kênh Kênh Kênh Kênh Can nhiệt 15 Kênh 16 Hình 5.9 Mô đun vào nối với can nhiệt Mô đun PLC5 AB tạo khả hiệu chỉnh nhiệt độ mối nối lạnh để bù thay đổi nhiệt độ môi trờng xung quanh mô đun can nhiệt Trong kênh có mạch cầu kết nối với can nhiệt để tạo nên cầu đo cho tín hiệu điện áp thấp Mô đun hoạt động nh mô đun vào tiêu chuẩn, có khác thu nhận đầu vào có mức tín hiệu thấp cỡ mi li vôn Các tín hiệu vào đợc lọc, khuyếch đại, số hoá qua 135 135 chuyển đổi tín hiệu tơng tự số ADC Các tín hiệu sau đợc gửi đến vi xử lý có mô đun để tuyến tính hoá chuyển thành giá trị nhiệt độ Cuối giá trị nhiệt độ đợc gửi CPU theo lệnh từ chơng trình điều khiển Dữ liệu nhiệt độ đợc sử dụng chơng trình điều khiển PLC để thực trình điều khiển nhiệt hay thị nhiệt độ Mô đun tạo xung động bớc Mô đun tạo xung động bớc tạo xung kéo tơng thích với điều khiển động bớc Các xung đợc gửi đến điều khiển thờng thể dới dạng khoảng cách, tốc độ, hớng để điều khiển động Giao diện động bớc nhận tín hiệu điều khiển từ chơng trình điều khiển Vị trí xác định số lợng định trớc xung lệnh điều khiển tiến hay lệnh điều khiển lùi, tăng tốc hay giảm tốc với điều khiển hàm tăng, tức xác định tốc độ xung Các điều khiển nhìn chung điều khiển chuyên dụng chơng trình điều khiển giao diện đợc khởi tạo lệnh khởi động, phát xung theo chơng trình PLC Khi chuyển động bắt đầu, mô đun không tiếp nhận điều khiển từ CPU chuyển động đợc thực xong Một số mô đun có có lệnh để huỷ lệnh điều khiển đặt lại vị trí tức thời Lệnh phải đợc huỷ bỏ tiếp tục thực lệnh điều khiển chuyển động động Mô đun gửi liệu theo trạng thái xử lý PLC Mô đun tạo xung DO SM Bộ điều khiển SM Translator FWD FWD In REV REVOut +V +V -V -V SM Stepping Motor + 24Vdc In Hình 5.10 Sơ đồ nối mô đun tạo xung điều khiển động bớc 5.6 Thiết kế hệ thống vào/ra Để thiết kế hệ thống vào/ra tiêu chuẩn, tiêu chí kỹ thuật nhà sản xuất phải đợc quan tâm tuân theo để tránh thao tác sai hay làm 136 136 hỏng thiết bị Các tiêu chí kỹ thuật đặt giới hạn không mô đun mà thiết bị trờng mà điều khiển Các tiêu chí có ba dạng: tiêu chí điện, môi trờng Các tiêu chí kỹ thuật điện: Các tiêu chí kỹ thuật điện bao gồm thông số sau: mức điện áp vào, mức dòng vào, điện áp ngỡng,mức điện áp ra, mức dòng ra, mức lợng yêu cầu dòng cấp vào phía sau để đảm bảo cho mạch mô đun hoạt động đợc Mức điện áp vào (xoay chiều hay chiều) cho ta biên độ dạng tín hiệu vào mà mô đun vào chấp nhận Trong số trờng hợp, tiêu chí xác định miền điện áp vào thay giá trị cố định Trờng hợp nh vậy, giá trị max chấp nhận đợc điện áp để tiếp tục hoạt động đợc liệt kê Ví dụ điện áp làm việc 110 VAC cho mô đun vào đợc chấp nhận từ 95 đến 135 VAC Mức dòng vào định nghĩa dòng tối thiểu yêu cầu mức điện áp mô đun mà thiết bị trờng phải có khả cung cấp để làm hoạt động mạch mô đun vào Ngỡng điện áp vào điện áp mà tín hiệu vào đợc nhận trạng thái bật (ON) hay (TRUE) Một số mô đun vào có giá trị điện áp trạng thái OFF hay FALSE Ví dụ tín hiệu ON mô đul TTL đợc xác định 2.8VDC mức OFF điện áp thấp 0.8 VDC Mức điện áp biên độ dạng điện áp nguồn phải đựoc điều khiển mà dung sai đợc công nhận Ví dụ mô đun mức +24 VDC, có miền làm việc từ +20 đến +28 VDC Mức dòng định nghĩa dòng lớn mà mạch mô đun ta đảm bảo an toàn có tải Mức dòng thờng đợc định nh hàm mạch phần tử điện đặc tính toả nhiệt môi trờng làm việc khoảng từ 0oC- 6OoC Nếu nhiệt độ môi trờng tăng, dòng điện bị giảm Dòng lớn làm đoản mạch hay gây h hại khác cho mô đun Mức lợng mức công suất lớn mà mô đun tiêu thụ với tất kênh đợc kích hoạt Mức lợng cho đầu đợc tính nhân điện áp với mức dòng điện Các yêu cầu dòng cấp vào mặt sau dòng yêu cầu để mạch bên mô đun vào/ra hoạt động đảm bảo, đặt phía sau giá đỡ PLC Nhà thiết kế hệ thống phải thêm yêu cầu dòng mặt sau tất mô đun đợc cài đặt vào khng giá đỡ vào /ra so sánh giá trị tính toán với dòng cực đại mà hệ thống công suất nguồn cấp để xác định công suất đợc cấp đủ hay không Nếu mức công suất thấp yêu cầu, hệ thống hoạt động chập chờn Dòng yêu cầu thờng phải nhỏ dòng cấp nguồn công suất Tiêu chí học Tiêu chí xác định số lợng điểm tròng đợc điều khiển hay đợc theo dõi mô đun Các mô đun thờng có 2,4,8,16 hay 32 điểm vào/ra Các mô đun mật độ cao, yêu cầu dòng hoạt động cao hơn, phải kiểm tra cẩn thận dòng Mặt khác số lợng dây cỡ dây vấn đề phải tính toán để tránh gây đoản mạch 137 137 Tiêu chí môi trờng Có hai thông số môi trờng ảnh hởng đến hoạt động hệ thống PLC nhiệt độ độ ẩm Nhiệt độ môi trờng nhiệt độ cao không khí xung quanh mô đun vao/ra hoạt động bình thờng Mức nhiệt độ thờng dựa sởđặc tính tản nhiệt mô đun Nhiệt độ môi trờng thơng khoảng 0oC đến 40oC Nhiệt độ môi trờng cao gây nguy hiểm các mạch bên mô đun hoạt động tin cậy giảm tuổi thọ mô đun Độ ẩm thờng từ 5% đến 95% khoảng cha ngng tụ nớc Ngời thiết kế hệ thống phải đảm bảo độ ẩm đợc điều khiển chuẩn xác bàn điều khiển nơi mà hệ thống vào đợc lắp đặt 138 138 [...]... cách 11 Thứ tự các bit 54 3 21 1 011 1 010 10 0 010 1 10 000 0 011 1 11 110 10 011 11 1 01 1 010 1 10 0 01 111 11 110 11 0 010 0 N O P , 9 0 011 00 11 000 011 01 Dấu trở về Chuyển dòng Dấu trống hoặc không 010 00 00 010 00000 1. 2.2.8 Mã ASCII ( Americain Standard Code Information Institut) Đây là loại mã đợc sử dụng rộng rãi nhất, đợc phát triển vào năm 19 63 (còn gọi là mã số 5) Loại mã này sử dụng 7 bit và cho phép mã hoá đợc 12 8... return) dấu quay con trỏ, và SP (space) dấu cách Bảng 1. 11 Mã ASCII Bit 432 1 000 0 000 1 0 01 0 0 011 010 0 010 1 011 0 011 1 10 0 0 10 0 1 1 01 0 10 11 110 0 11 01 111 0 12 7 6 5 HE X 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 2 0 1 1 3 1 0 0 4 1 0 1 5 1 1 0 6 1 1 1 7 NUL DLE SP 0 @ P p 1 SOH DC1 ! 1 A Q a q 2 STX DC2 2 B R b r 3 4 ETX EOT DC3 DC4 # $ 3 4 C D S T c d s t 5 % 5 E U e u 6 7 8 ENQ NA K ACK SYN BEL ETB BS CAN & ,... thúc bằng bit dừng 1 và 2 Mã Baudot biễu diễn các ký tự bằng 5 bit kết hợp với cơ cấu ô thấp, ô cao để có thể biểu diễn đợc 26 chữ và 26 ký tự cho số và dấu (bảng 1. 10) Bảng 1. 10 Mã Baudot Ô ký tự Thấp A B C D E F G H I J K L M 11 Cao ? : $ 3 ! & # 8 Bell ( ) Thứ tự các bit 54 3 21 00 011 11 0 01 011 10 010 01 000 01 011 01 110 10 10 100 0 011 0 010 11 011 11 10 010 11 100 Ô ký tự Thấp Cao Q 1 R 4 S T 5 U 7 V ; W 2 X... dụng có 10 trên tổng số 16 ký tự, nên có 6 ký tự không sử dụng tơng ứng với 10 ,11 ,12 ,13 ,14 , 15 Chính vì vậy khi cộng các số có tổng nhỏ họăc bằng 9 ta thực hiện nh cộng các số nhị phân thông thờng, nếu tổng lớn hơn 9 ta phải cộng thêm 6 vào tổng để bù vào phần mã không sử dụng Ví dụ: 0 1 0 1 (5) + 0 0 1 1 (3) 1 0 0 0 (8) 1 0 0 0 (8) + 0 1 1 1 (7) 1 1 1 1 ( 15 ) + 0 1 1 0 (+6) 0 0 0 1 0 1 0 1 ( 15 - BCD)... bù cấp 2 của một số đợc xác định nh sau: 14 14 + Bớc 1: Xác định phần bù cấp 1, bằng cách đổi các bit có giá trị 0 thành 1 và ngợc lại + Bớc 2: Cộng phần bù cấp 1 với 1, ta có phần bù cấp 2 Ví dụ: số -52 biểu diễn bằng giá trị tuyệt đối: [ 1] 011 010 0 Phần bù cấp 1 của số này sẽ là: [ 1] 10 010 11 Phần bù cấp 2: [1] 10 010 11 +1= [ 1] 10 011 00 Lúc này phép cộng +52 + ( -52 ) = 0 hay kết quả của phép trừ nhị phân... cộng ở bit dới lên Ví dụ: Ta làm phép cộng hai số 9+6 trong mã thập phân, kết quả thu đợc là 15 Trong mã nhị phân thực hiện nh sau: 1 0 0 1 (9) + 0 1 1 0 (6) 1 1 1 1 ( 15 ) Một ví dụ khác là cộng hai số thập phân: 3,3 75+ 2, 750 = 6 ,12 5 Phép tính đợc thực hiện nh sau: 11 , 011 + 10 ,11 0 (3,3 75) 11 0,0 01 (6 ,12 5) (2, 750 ) b, Phép trừ nhị phân: Trên máy tính và các thiết bị số phép trừ đợc thục hiện bằng cách cộng... hiện phép chia 9: 3 bằng mã nhị phân, ta sẽ thực hiện nh sau: ta tìm phần bù cấp 2 của 3, ta có [ 1] 110 1 ; ta cộng 9 với phần bù cấp 2 của nó, kết quả thực hiện đợc 3 lần, nh vậy thơng chính là 0 011 [0] 1 0 0 1 (9) + [1] 1 1 0 1 (-3)2 15 [0] 0 1 1 0 + [1] 1 1 0 1 (-3)2 [0] 0 0 1 1 + [1] 1 1 0 1 (-3)2 15 [0] 0 0 0 0 e, Phép cộng mã BCD Các phép tính cộng, trừ, nhân và chia dùng mã BCD đợc dùng phổ biến... 0 0 0 1 A B C & A B C S a, Ký hiệu ISO S b, Ký hiệu BS hay AFNOR Hình 2 .12 Phần tử AND 2 .1. 6.3 Phần tử cộng OR Phần tử OR là phần tử có n đầu vào và một đầu ra Điều kiện để đầu ra có tín hiệu là chỉ cần ở một đầu vào có tín hiệu lô gíc 1 (hình 2 .13 ) A 0 0 0 0 1 1 1 1 A B C 1 a, Ký hiệu ISO B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 Bảng 2.4 S 0 1 1 1 1 1 1 1 A B C S S b, Ký hiệu BS và AFNOR Hình 2 .13 Phần... B) C = A C + BC và A NOR (B NOR C) = A + ( B + C ) = A (B+C) = AB + AC (2. 35) Từ hai kết quả đó chứng tỏ NOR không có tính liên hiệp Bảng 2.8 A B C A+ B +C A.B.C A+ B+C A.C + B.C A.B + A.C A+ B +C 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 c, Tính bao lẫn nhau của hai biến: theo ta thấy toán tử NCR có... thông qua các phần bù của chúng Các hệ thức De Morgan có thể đợc chứng minh bằng bảng giá trị chân lý (bảng 2 .1, 2.2) hoặc bằng đồ thị Venn (hình 2.6, 2.7) Bảng 2 .1 X Y X Y X +Y X Y 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 X Y 0 0 1 1 0 1 0 1 Bảng 2.2 X 1 1 0 0 Y 1 0 1 0 X +Y 1 0 0 0 X Y 1 0 0 0 Trên hình 2.6 ta cũng thực hiện cách chứng minh tơng tự nh cách minh các mệnh đề lô gíc ở phần trên