Quá trình hình thành đại cương vê phương pháp giảm nhiệt máy trong dây
truyền sản xuât xA^l = 1^x =x Với mọi x thuộc B
xY 0=0Yx =x Với mọi x thuộc B
Định nghĩa: Không giới hạn quy định của bảng chân lý về các phép tính And, Or, Not nếu trên (B) ta xác định được 3 phép tính And, Or, Not thoả mãn l) xŸy =yŸx 2) x`(y^2) = (xy}M 3) (x^y)"(x"y) =x Mọi x, y, z thuộc B thì tập B cùng 3 phép tính đó sẽ được gọi là đại số Boole 2.Tính chát: Một đại số Boole B với 3 phép tinh And, Or, Not có các tính chất sau: Tính chất 1: X =X.VX e5
Tinh chat 2: X = X.X = XAX VX eB
Tinh chat 3: X X=0 VX eB
Tinh chat 4:1.X =1 VX eB Tinh chat 5: OYX = X
Tinh chat 6: X YX = 1
Tinh chat 7: X.Y = xx+y
1.2.4 Các phần tir légic cơ bản
Trong kĩ thuật số cũng như trong việc điều khiển bằng PLC thì người ta
Trang 2a Giả sử xét phần tử AND hai đầu vao.(Ki hiéu hai đầu vao 1a S, va S,, dau ra 1a H) 24V S 1S TH, S2 0 |0 |0 À 0 1 0 S1 1 0 0 l 1 l HI 0V Bảng chân lý
Hình 1.1: Mạch điện lôgIc and
Vậy Nếu cả hai khoá S; và S, đều đóng mạch thì đèn mới sáng Vậy sơ đồ điện trên thể hiện quan hệ lôgic AND
H,=S¡.S, H,=S,S,
Phần tử OR: Là phần tử có nhiều đầu vào và một đầu ra Có giá trị bằng 1 khi ít nhất một trong các đầu vào bằng 1 24V Si ` HI S1 NA S2 0 0 0 0 1 1 () 1 0 1 HI 1 1 1 OV
Bang chan ly Hinh1.2: Mach dién logic OR
Trong đó nếu S hoặc S,, hoặc ca S,, S, déu dong thì đều làm đèn H; sáng như
nhau Sự déng mach cua cong tac S,, S, lam dén sang 14 quan hé logic OR H,=S,+ 8,
Trang 3H,=S,+ S, Phần tử NOT: Là phần tử có 1 đầu vào và một đầu ra, tín hiệu ra là phủ định tín hiệu vào 24V | S, H, Sl \ Al 0 l 0 1 1 0 =1 & Kl HI fj 0 OV
Bang chan ly Hinh1.3: Mach dién logic NOT
Khoa S, mo mach thi dén s4ng Con S, mo thi đèn sáng
H;= S,
Phần tử NAND và phần tử NOR: Đây là hai phần tử AND phu dinh( AND
Trang 4, S; S» Hi, 1o cáo tô Ệ Lé Manh Fang 0 0 1 K1 HI 0 Ị 0 1 0 0 0V 1 1 0 Bang chan ly Hinh 1.5: Mach dién logic NOR Tacó: H,= Slv 82 H,= $14+$2
1.3 Các bước thiết kế hệ thống điều khiển lôgic
Việc lập trình cho các hệ thống điều khiển bằng PLC ngày càng được sử
dụng rộng rãi Có rất nhiều phương án để thiết kế, nhưng để thuận tiện cho học viên
thì người ta đã đưa ra các bước chung thiết kế hệ thống điều khiển lôgíc I.3.I Xác định tín hiệu vào và ra
Bước thứ hai là phải xác định vị trí kết nối giữa các thiết bị vào ra với PLC
Tín hiệu vào có thể là tiếp điểm, cảm biến thiết bị ra có thể là rơle điện từ, môtơ,
đèn báo Mỗi vị trí kết nối được đánh số tương tự ứng với PLUC sử dụng các thiết bị vào/ra có chức năng riêng biệt nhau ta cần lựa chọn sao cho các bộ cảm biến và các bộ chấp hành có thể được nối trực tiếp với chúng mà không cần thêm các thiết bị phụ trợ
1.3.2.Viết phương trình điều khiển
Các PLC hiện có trên thị trường hầu hết đang sử dụng 3 cách viết thông
thường đó là LAD, STL và FBD Tuỳ theo yêu cầu của công nghệ mà ta viết chương
trình điều khiển cho phù hợp
1.3.3.Nạp chương trình vào bộ nhớ
Cấp nguồn cho PLC, cài đặt cấu hình khối giao tiếp vào ra nếu cần Sau đó
nạp chương trình soạn thảo từ các thiết bị lập trình vào bộ nhớ của PLC Sau khi
hoàn tất nên kiểm tra lỗi bằng chức năng tự chuẩn đoán và nếu có thể thì chạy
chương trình mô phỏng hoạt động hệ thống
Trang 5“7 Ph ~ + : 05 Manh We 1.3.4.Chay chuong trinh
Trước khi khởi động hệ thống cần phải chắc chắn dây nối từ PLC đến các thiết bi ngoại vi là đúng, trong quá trình chạy kiểm tra có thể cần thiết phải thực
hiện các bước tinh chỉnh hệ thống nhằm đảm bảo an toàn khi đưa vào hoạt động thực tế
Từ các bước thiết kế hệ thống trên để đơn giản và dễ hiểu, quy trình điều
khiển có thể mô tả theo lưu đồ
Trang 6Xác định yêu cầu của hệ thống y Kết nối các thiết bị I/O \ vao PLC Vẽ lưu đồ điều khiến Vv Kiém tra tat ca các dây nối Vv
Lién két cdc dau vao / ra
tương ứng với các dau I/O cua PLC F Chạy thử chương trình Vv Vv Soan thao chuong trinh { Kiém tra Nap chuong trinh vao No t Chuong trinh PLC A Sua chita đúng chương trình Ậ | Vv
Chạy mô phỏng và tim Nạp chương trình
lỗi vao EPROM v Yes Vv Tao tài liệu chương trình ị Kết thúc No Yes
Hình 1.6: Thiết kế mô hình điều khiến trên PLC
Trang 71.4 Những vấn đề chung về PLC
1.4.1 PLC
PLC ( Programable Logic Cotrol ) là mộ thiết bi điều khiển sử dụng một bộ nhớ có thể lập trình, bộ nhớ này sẽ lưu giữ các cấu trúc lệnh (Logic, thời gian, bộ đếm các hàm
toán học ) để thực hiện chức năng điều khiển Chương trình điều khiển
Tínhiệuvào ———»| PC | — > Tín hiệu điều khiển
Tín hiệu đưa vào PLC được lấy từ các thiết bị như các cảm biến (Sensor),
công tắc .Tín hiệu đầu ra PLC có thể được sử dụng để điều khiển một đối tượng (động cơ, van ) hoặc la cả một quá trình điều khiển
Thời kỳ đầu PLC được thiết kế để thay thé cho các hệ điều khiển dùng Rơ le, công tắc tơ đơn thuần tuy nhiên trong quá trình phát triển, với một ưu điểm lớn là có thể chỉnh sửa lại chương trình điều khiển tuỳ ý mà không mất nhiều công sức
cũng như các chi phí, bởi vậy có thé được ứng dụng rất linh hoạt, PLC ngày nay đã
phát triển và có những khả năng để có thể điều khiển các hệ điều khiển phức tạp
Đặc biệt PLC ngày nay các thiết bị và kỹ thuật PLC đã phát triển tới mức những
người sử dụng nó không cần giỏi những kiến thức điện tử mà chỉ cần lắm vững công nghệ sản xuất để chọn thiết bị thích hợp là có thể lập trình được
Như vậy PLC có thể coi như một máy tính và có đặc điểm như sau:
- Được thiết ké với cấu trúc đơn giản, có thể làm việc trong môi trường công
nghiệp, nông nghiệp ( Chịu được tiếng ồn, nhiệt độ, độ ẩm cao và độ dung động)
- Các tín hiệu vào ra được cách ly về điện với bộ điều khiển có sẵn giao điện
cho các thiết bị vào ra
- Lập trình đơn giản, ngôn ngữ lập trình dễ hiểu, chỉ thuần tuý thực hiện chức
năng logic
Trang 8a
Ra đời năm 1968 với 20 đầu nhận tín hiệu vào ra số ngày nay PLC đã được chế tạo
theo module để có thể mở rộng theo yêu cầu và có thể làm việc với một số lượng lớn các đầu vào và thực hiện được nhiều chức năng điều khiển
1.4.2 Cấu trúc phân cứng PLC
Vì cấu trúc của bộ điều khiển khả lập trình được dựa trên cùng một nguyên lý với kiến trúc máy tính Cho nên PLC có năm thành phàn cơ bản: Đơn vị xử lý trung
tam, bộ nhớ, bộ nguồn nuôi, khối vào ra tín hiệu và thiết bị lập trình Sơ đồ khối cơ bản như hình sau: Thiết bị lập trình \ Bộ nhớ ` Vv <M ` ^ ? 4 ^ Z ——* 4—] Đầu vào Bộ xư lý Đầu ra tín “—| tínhiệu hiệu L—> A A A Nguồn cung cấp Hình1.7: Hệ thống PLC
- Bộ xử lý trung tâm bao gồm bộ vi xử lý,có nhiệm vụ phân tích các tín hiệu vào và thực hiện công việc điều khiển, tuỳ theo chương trình điều khiển lưu trữ,
trong bộ nhớ có thể truyền thông cũng như gửi tín hiệu đến đầu ra tương ứng
- Bộ nhớ là nơi lưu trữ chương trình điều khiển bằng các bộ phận lưu giữ điện
tử như RAM, ROM, EPROM Được sử dụng cho các hoạt động điều khiển, dưới sự
kiểm tra của bộ vi xử lý
- Bộ nguồn nuôi là đơn vị dùng để chuyển đổi nguồn xoay chiều (AC) thành
nguồn một chiều (DC) để cung cấp cho CPU và các khối vào ra
Trang 9- Thiết bị lập trình được dùng để viết chương trình điều khiển và chuyển
xuống PLC
- Khối vào/ra tín hiệu làm nhiệm vụ truyền nhận thông tin từ CPU với các thiết bị bên ngoài Các tín hiệu vào ra có thể là tín hiệu rời rạc, tín hiệu số, tín hiệu
alalog
1.4.3.Cơ cấu chung của hệ thống PLC
Ngày nay sự phát triển của khoa học công nghệ các PLC được chế tạo sao cho phù hợp với từng dây chuyền sản xuất Các PLC hiện nay được chế tạo theo hai
cơ cấu thông dụng đó là kiểu hộp đơn và kiểu module nối ghép Kiểu hộp đơn được chế tao để sử dụng cho các dây chuyền sản xuất không phức tạp và có đây đủ các
bộ phận cơ bản của PLC là bộ nguồn, bộ xử lý, bộ nhớ Các PLC này là các plc
Logo giá thành rẻ tạo thuận tiện cho việc điều khiển các dây chuyền ít phức tạp Để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đó phần lớn các đối tượng điều
khiển có số tín hiệu đầu vào/ra cũng như chủng loại tín hiệu vào/ra khác nhau mà
các bộ điều khiến PLC được thiết kế khơng bị cứng hố về cấu hình Chúng thường chia nhỏ thành các module Kiểu module này tối thiểu bao giờ cũng phải có các
module chính đó là module CPU các module còn lại là những module nhận truyền tín hiệu với đối tượng điều khiển và các module chức năng chuyên dụng Tất cả các module được gá trên những thanh ray (Rack) Việc sử dụng các module tuỳ thuộc vào từng bài toán kiểu module này rất linh hoạt không hạn chế về bộ nhớ và số
lượng đầu vào/ra Với hai loại PLC là kiểu module và kiểu hộp đơn thì các chương
trình ứng dụng trong sản xuất được nạp vào bộ nhớ của PLUC nhờ các thiết bị lập trình Như vậy việc sử dụng hai loại PLC trên được áp dụng vào các bài toán điều
khiển khác nhau nhưng các chương trình chỉ được nạp vào bộ nhớ của PLC khi đã
hoàn chỉnh trên thiết bị lập trình
1.4.4 Cấu trúc bên trong của PLC
Một PLC điển hình có cấu tạo như hình vẽ:
Trang 10
Hình 1.8: Cấu trúc bên trong của PLC
Ta thấy cấu trúc cơ bản của một PLC bao gồm một bộ vi xử lý trung tâm
CPU(Central Processing Unit), b6 nhé (RAM, ROM), khdéi vào ra, khối phát xung
nhịp (Clock), pin và các hệ thống Bus
cpu thực hiện trao đổi, xử lý các tín hiệu vào ra, theo chương trình đã được
soạn thảo để điều khiển dây chuyền sản xuất Toàn bộ hoạt động của PLC được điều khiển bởi CPU, nó được cung cấp bởi một khối xung nhịp, do đó tốc độ của CPU sẽ phụ thuộc vào tốc độ của khối phát xung nhịp và thường khối phát xung
nhịp có tần số vào khoảng từ 1 đến 8 mhz, xung nhịp này sẽ cung cấp cho tất cả các khối trong PLC để đồng bộ hoá quá trình hoạt động của các khối này với CPU
Các tin hiéu trong PLC duoc truyền thông qua các đường dẫn các đường dẫn này được gọi là hệ thống Bus Bus gồm có Bus địa chỉ, Bus điều khiển, Bus vào ra, Bus đữ liệu để chuyển tải các thông tin điều khiển Các Bus vào ra mang thông tin từ các
Trang 11a đầu vào ra Các PLC có cấu tao bên trong khá phức tạp do đó ta tìm hiểu cụ thể như sau: 1.CPU
Cấu hình của CPU tuỳ thuộc vào bộ vi xử lý, cơ bản CPU có:
- Bộ thuật toán và logic (ALU) làm nhiệm vụ xử lý dữ liệu,thực hiện các phép
toán số học và các phép toán logic
- Bộ nhớ còn gọi là các thanh ghi, bên trong bộ vi xử lý được xử dụng để lưu trữ thông tin liên quan đến việc viết chương trình điều khiển
- Bộ điều khiển được sử dụng để điều khiển chuẩn thời gian của các phép
toán
2.BUS
Là tất cả các thông tin hay sự trao đổi các đữ liệu trong PLC đều được thực hiện qua hệ thống Bus, thông tin được truyền theo dạng nhị phân, nhóm bit Hệ
thông Bus trong PLC có bốn loại
- Bus dữ liệu tải dữ liệu được sử dụng trong quá trình xử lý của CPU dùng để thu nhận thông tin từ các thiết bịn ngoại vi như cảm biến truyền tín hiệu tới các
thiết bị điều khiển Bộ xử lý § bit có thể thực hiện phép toán giữa các số 8 bit và phân phối kết quả theo số 8 bịt
- Bus dia chi: Dùng để xác định địa chỉ dữ liệu trong bộ nhớ Như vậy mỗi di
liệu có thể được định vị trong bộ nhớ Như vậy, mỗi vị trí nhớ được gán một địa chỉ
duy nhất Bus địa chỉ mang theo thông tin cho biết địa chỉ sẽ được truy cập
- Bus điều khiển được CPU sử dụng để chuyển tải các thông tin điểu khiển
Ví dụ, CPU sử dụng để chuyển các tín hiệu điều khiển báo cho các thiết bị nhớ
nhận đữ liệu từ các thiết bị nhập hoặc điều khiển lấy các đữ liệu từ bộ nhớ, và tải các xung nhịp để đồng bộ hoá quá trình hoạt động của các khối với CPU
- Bus vào/ra được dùng để truyền thông giữa các cổng vao/ra và thiết bị vào/ra 3 bộ nhớ