Phân loại sản phẩm theo chiều cao ứng dụng PLC s7 1200

Đối với bất kỳ ngõ ra nào của một CPU, SB hay SM, ta có thể thiết lập các ngõ ra hoặc gắn chặt giá trị hoặc sử dụng một giá trị thay thế:  Thay thế một giá trị ngõ ra được định trước mặ

SVTH : Lê Vũ Bảo Minh MSSV : 0851030045

LỜI MỞ ĐẦU

Từ khi công nghiệp ra đời, máy móc được đưa vào phục vụ sản xuất, vì vậy con người đã được giải phóng khỏi lao động chân tay rất nhiều Bên cạnh đó, sản phẩm làm ra được tăng lên đáng kể về số lượng và chất lượng được ổn định Tuy nhiên, cùng với sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật, tự động hóa trong công nghiệp ra đời, từng bước hình thành và tiến

bộ theo sự phát triển của nền công nghiệp hiện đại Đây chính là một bước ngoặt lớn thứ hai trong nền sản xuất hàng hóa của con người Con người giờ đây thật sự được giải phóng khỏi lao động chân tay hay những lao động trong các môi trường độc hại, thay vào đó là những cỗ máy thông minh, làm việc hiệu quả cao

Sự ra đời PLC (Programable Logic Controller) giúp cho việc lập trình với sự hỗ trợ của

máy tính để quản lý hoạt động các hệ thống trong công nghiệp trở nên đơn giản hơn Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy trở nên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn PLC có khả năng thay thế hoàn toàn cho các phương pháp điều khiển truyền thông dùng rơle; khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình các lệnh logic cơ bản; khả năng định thời, đếm; giải quyết các vấn đề toán học và công nghệ; khả năng tạo lập, gởi đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đích kiểm soát sự kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của máy hoặc một dây chuyền công nghệ Bên cạnh đó PLC còn thích hợp trong môi trường công nghiệp nhờ khả năng chống nhiễu tốt; cấu trúc dạng modul rất thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo nâng cấp; lập trình dễ dàng; có những modul chuyên dụng để thực hiện những chức năng đặc biệt hay những modul truyền thông để kết nối PLC với mạng công nghiệp hoặc mạng internet; có thể thay đổi chương trình hoặc thay đổi trực tiếp các thông số mà không cần thay đổi lại chương trình

Mặc dù đã cố gắng rất nhiều nhưng cũng không thể tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót Chúng em rất mong nhận được sự phê bình và đóng góp ý kiến từ thầy (cô) để đồ án tốt nghiệp hoàn thiện hơn

SVTH : Lê Vũ Bảo Minh MSSV : 0851030045

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp là đúc kết quá trình học tập trong những năm tháng tại trường Đại Học

Mở TP.HCM , để đạt được kết quả như hôm nay, ngoài sự phấn đấu bản thân là sự quan tâm giúp đỡ của quý thầy cô tại trường, đặc biệt là các thầy cô tại khoa Xây Dựng Và Điện Bên cạnh đó là sự chia sẽ kinh nghiệm từ các bạn tại lớp CN08B1

Qua đây, em cũng xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy PHAN VĂN HIỆP người đã

nhiệt tình giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này

1.2 Cấu trúc và nghiên cứu hoạt động của một PLC 2

1.3 Giới thiệu thiết bị lập trình SIMATIC S7-1200 8

4.7 Cấu hình kết nối PLC 1212C với PC qua cổng internet 74

Chương 1: NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG PLC SIEMENS

1.1 Sơ lược về lịch sử phát triển

Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên (programmable controller) đã được những nhà thiết

kế cho ra đời năm 1968 (Công ty General Motor - Mỹ) Tuy nhiên, hệ thống này còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, nhưng việc lập trình cho hệ thống còn khó khăn, do lúc này không có các thiết bị lập trình ngoại vi hỗ trợ cho công việc lập trình

Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (programmable controller handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969 Điều này đã tạo ra một sự phát triển thật

sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình Trong giai đoạn này các hệ thống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ điển Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là: Dạng lập trình dùng giản đồ hình thang (The diagroom format) Trong những năm đầu thập niên 1970, những hệ thống PLC còn có thêm khả năng vận hành với những thuật toán hỗ trợ (arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập nhật” (data manipulation) Do sự phát triển của loại màn hình dùng cho máy tính (Cathode Ray Tube: CRT), nên việc giao tiếp giữa người điều khiển để lập trình cho hệ thống càng trở nên thuận tiện hơn

Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ năm 1975 cho đến nay đã làm cho

hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng: hệ thống ngõ vào/ra có thể tăng lên đến 8.000 cổng vào/ra, dung lượng bộ nhớ chương trình tăng lên hơn 128.000 từ bộ nhớ (word of memory) Ngoài ra các nhà thiết kế còn tạo ra kỹ thuật kết nối với các hệ thống PLC riêng lẻ thành một hệ thống PLC chung, tăng khả năng của từng hệ thống riêng lẻ Tốc

độ xử lý của hệ thống được cải thiện, chu kỳ quét (scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử

lý tốt với những chức năng phức tạp số lượng cổng ra/vào lớn

Trong tương lai hệ thống PLC không chỉ giao tiếp với các hệ thống khác thông qua CIM Computer Intergrated Manufacturing) để điều khiển các hệ thống: Robot, Cad/Cam… ngoài ra các nhà thiết kế còn đang xây dựng các loại PLC với các chức năng điều khiển “thông minh” (intelligence) còn gọi là các siêu PLC (super PLCS) cho tương lai

* 1968: Richard Morley sáng tạo ý tưởng PLC cho General Motors

* 1969: PLC đầu tiên (Allen Bradley và Bedford), được GM sử dụng trong công nghiệp ô-tô (128 DI/DO, 1kByte bộ nhớ)

* 1971: Ứng dụng PLC đầu tiên ngoài CN ô-tô

* 1973: PLC „thông minh“ với khả năng tính toán, điều khiển máy in, xử lý dữ liệu, giao diện màn hình

* 1975: PLC với bộ điều khiển PID

* 1976: Lần đầu tiên sử dụng trong hệ thống phân cấp điều khiển dây chuyền sản xuất

* 1977: mP-based PLC

* 1980: Các module vào/ra thông minh

* 1981: PLC nối mạng, 16-bit PLC, các màn hình CRT màu

Hình 1.1: Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển lập trình

Hình 1.2: Sơ đồ khối tổng quát của CPU 1.2.2 Hoạt động của một PLC

CPU có 3 chế độ hoạt động: chế độ STOP, chế độ STARTUP và chế độ RUN Các LED trạng thái trên mặt trước của CPU biểu thị chế độ hiện thời của sự vận hành

 Trong chế độ STOP, CPU không thực thi chương trình nào, và ta có thể tải xuống một

Ta không thể tải xuống một project trong khi đang ở chế độ RUN CPU hỗ trợ một sự STARTUP để đi vào chế độ RUN STARTUP không bao gồm một sự đặt lại bộ nhớ Tất cả các hệ thống không có khả năng giữ và dữ liệu người dùng đều được khởi chạy tại một sự STARTUP Dữ liệu người dùng có khả năng giữ vẫn được giữ nguyên

Một bộ nhớ đặt lại sẽ xóa tất cả các bộ nhớ làm việc, xóa các vùng nhớ có khả năng giữ

và không có khả năng giữ, và sao chép bộ nhớ nạp đến bộ nhớ làm việc Một sự đặt lại bộ nhớ không xóa đi bộ đệm chẩn đoán hay các giá trị được lưu vĩnh viễn của địa chỉ IP

Ta có thể chỉ định chế độ bật nguồn của CPU hoàn thành với phương pháp khởi động lại bằng cách sử dụng phần mềm lập trình Biểu tượng cấu hình này xuất hiện trong mục Device Configuration đối với CPU đang trong khởi động Khi nguồn được bật, CPU thực hiện một tuần tự các kiểm tra chẩn đoán bật nguồn và khởi chạy hệ thống CPU sau đó sẽ đi vào chế độ bật nguồn tương ứng Tất nhiên các lỗi được phát hiện sẽ ngăn không cho CPU đi vào chế độ RUN CPU hỗ trợ các chế độ bật nguồn sau đây:

 Chế độ STOP

 Chuyển sang chế độ RUN sau khi STARTUP

 Chuyển sang chế độ trước đó sau khi STARTUP

Ta có thể thay đổi chế độ vận hành hiện thời bằng cách sử dụng các lệnh “STOP” hay

“RUN” từ các công cụ trực tuyến của phần mềm lập trình Ta cũng có thể bao gồm một lệnh STP trong chương trình để chuyển CPU về chế độ STOP Điều này cho phép ta dừng sự thực thi chương trình dựa trên logic lập trình

Trong chế độ STOP, CPU 1 xử lý bất kỳ các yêu cầu truyền thông nào

(thích hợp) và 2 thực hiện tự chẩn đoán

Trong chế độ STOP, CPU không thực thi chương trình người dùng, và

các cập nhật tự động của ảnh tiến trình sẽ không xuất hiện

Ta có thể tải xuống project chỉ khi CPU ở trong chế độ STOP

Trong chế độ RUN, CPU thực hiện các tác vụ được thể hiện như trong hình sau đây:

Hình 1.3: Chế độ hoạt động Startup và Run

STARTUP

A Xóa vùng nhớ I

B Khởi chạy các ngõ ra cả với giá trị cuối cùng hay giá trị thay thế

C Thực thi các OB khởi động

D Sao chép trạng thái của các ngõ vào vật lý đến vùng nhớ I

E Lưu trữ bất kỳ các sự kiện ngắt nào vào trong thứ tự để xử lý trong chế độ RUN

F Kích hoạt việc ghi vùng nhớ Q đến các ngõ ra vật lý

RUN

1 Ghi bộ nhớ Q đến các ngõ ra vật lý

2 Sao chép trạng thái các ngõ vào vật lý đến vùng nhớ I

3 Thực thi các OB chu kỳ chương trình

4 Thực hiện các chẩn đoán tự kiểm tra

5 Xử lý các ngắt và truyền thông trong suốt bất kỳ phần nào của chu kỳ quét

Tiến trình khởi động (STARTUP)

Khi trạng thái hoạt động thay đổi từ STOP sang RUN, CPU xóa đi các ngõ vào ảnh tiến trình, khởi chạy các ngõ ra ảnh tiến trình và thực thi các OB khởi động Bất kỳ việc đọc nào truy xuất đến các ngõ vào ảnh tiến trình bằng các lệnh trong các OB khởi động sẽ đọc giá trị zero hơn là giá trị ngõ vào vật lý hiện thời Do vậy, để đọc trạng thái hiện thời của một ngõ vào vật lý trong suốt chế độ khởi động, ta phải thực hiện một việc đọc tức thời Các OB khởi động và bất kỳ các FC và FB nào có liên quan sẽ được thực thi tiếp theo Nếu có nhiều hơn 1

OB khởi động tồn tại, mỗi OB đó sẽ được thực thi theo thứ tự số hiệu OB, trong đó số hiệu

OB thấp nhất được thực thi đầu tiên

Mỗi OB khởi động bao gồm thông tin khởi động giúp ta xác định tính hợp lệ của các dữ liệu lưu giữ và của đồng hồ giờ trong ngày Ta có thể lập trình các lệnh bên trong các OB khởi động để kiểm tra các giá trị khởi động này và để thực hiện thao tác thích hợp Các vùng khởi động sau đây được hỗ trợ bởi các OB khởi động:

Ngõ vào Kiểu dữ liệu Miêu tả

LostRetentive Bool Bit này đúng nếu các vùng lưu trữ dữ liệu giữ đã

bị mất

LostRTC Bool Bit này đúng nếu đồng hồ giờ trong ngày

(Real time Clock) đã bị mất

CPU còn thực hiện các tác vụ sau đây trong suốt quá trình khởi động:

 Các ngắt được sắp thứ tự nhưng không được thực thi trong suốt pha khởi động

 Không có việc giám sát thời gian chu trình nào được thực hiện trong suốt pha khởi động

 Sự cấu hình làm thay đổi các module HSC, PWM và PtP đều có thể được thực hiện trong lúc khởi động

 Sự vận hành thực tế của các module HSC, PWM và PtP chỉ xuất hiện trong chế độ RUN

Sau khi sự thực thi của các OB khởi động đã hoàn thành, CPU đi vào chế độ RUN và thực thi các tác vụ điều khiển trong một chu kỳ quét liên tiếp

Việc thực thi chu kỳ quét trong suốt chế độ RUN

Đối với mỗi chu kỳ quét, CPU ghi các ngõ ra, đọc các ngõ vào, thực thi chương trình người dùng, cập nhật các module truyền thông, thực hiện các công việc nội dịch (housekeeping) và đáp ứng đến các sự kiện ngắt của người dùng và các yêu cầu truyền thông Các yêu cầu truyền thông được xử lý một cách định kỳ xuyên suốt quá trình quét

Các hoạt động này (ngoại trừ các sự kiện ngắt của người dùng) được thực hiện thường xuyên

và theo một trật tự tuần tự Các sự kiện ngắt của người dùng được kích hoạt sẽ được phục vụ với mức ưu tiên theo trật tự mà chúng xuất hiện

Hệ thống đảm bảo rằng chu kỳ quét sẽ được hoàn tất trong một chu kỳ thời gian được gọi

là thời gian chu trình tối đa, nếu không một sự kiện lỗi thời gian sẽ được sinh ra

 Mỗi chu kỳ quét bắt đầu bằng việc tìm kiếm các giá trị hiện thời của các ngõ ra kiểu số hay kiểu tương tự từ ảnh tiến trình và sau đó ghi chúng đến các ngõ ra vật lý của CPU, các module SB và SM được cấu hình cho việc cập nhật I/O tự động (cấu hình mặc định) Khi một ngõ ra vật lý được truy xuất bởi một lệnh, cả ảnh tiến trình ngõ ra và bản thân ngõ ra vật lý đều được cập nhật

 Chu kỳ quét tiếp tục bằng việc đọc các giá trị hiện thời của các ngõ vào kiểu số hay kiểu tương tự từ CPU, các module SB, SM được cấu hình cho việc cập nhật I/O tự động (cấu hình mặc định), và sau đó ghi các giá trị này đến ảnh tiến trình Khi một ngõ vào vật lý được truy xuất bởi một lệnh, giá trị của ngõ vào vật lý được truy xuất, nhưng ảnh tiến trình ngõ vào không được cập nhật

 Sau khi đọc các ngõ vào, chương trình người dùng được thực thi từ lệnh đầu tiên cho đến lệnh cuối cùng Điều này bao gồm tất cả các OB chu kỳ chương trình cộng với tất

cả các FC và FB có liên quan của chúng Các OB chu kỳ chương tình được thực thi theo trật tự của số hiệu OB, trong đó số hiệu OB thấp nhất được thực thi trước tiên Việc xử lý các truyền thông xuất hiện một cách định kỳ trong suốt quá trình quét, có thể ngắt sự thực thi chương trình người dùng

Các kiểm tra tự chẩn đoán bao gồm cả các kiểm tra định kỳ của hệ thống và các kiểm tra trạng thái module I/O

Các ngắt có thể xuất hiện trong suốt bất kỳ phần nào của chu kỳ quét, và được điều khiển theo sự kiện Khi một sự kiện xuất hiện, CPU ngắt chu kỳ quét và gọi OB đã được cấu hình để

thực thi sự kiện đó Sau khi OB hoàn thành việc thực thi sự kiện, CPU khôi phục lại sự thực thi của chương trình người dùng tại điểm ngắt

Trên đây chỉ là mô tả hoạt động đơn giản của một PLC, với hoạt động này sẽ giúp cho người thiết kế nắm được nguyên tắc của một PLC Nhằm cụ thể hóa hoạt động của một PLC,

sơ đồ hoạt động của một PLC là một vòng quét (Scan) như sau:

Hình 1.4: Vòng quét của một PLC 1.2.3 Cổng truyền thông PROFINET

Hình 1.5: Cổng kết nối internet CPU S7-1200 có một cổng PROFINET được tích hợp, hỗ trợ cả tiêu chuẩn truyền thông Ethernet và dựa trên TCP/IP Các giao thức ứng dụng sau đây được hỗ trợ bởi CPU S7-1200:

 Giao thức điều khiển vận chuyển (Transport Control Protocol – TCP)

 ISO trên TCP (RFC 1006)

CPU S7-1200 có thể giao tiếp với các CPU S7-1200 khác, với thiết bị lập trình STEP 7 Basic, với các thiết bị HMI, và với các thiết bị không phải của Siemens bằng cách sử dụng các giao thức truyền thông TCP tiêu chuẩn Có hai cách để giao tiếp sử dụng PROFINET:

 Kết nối trực tiếp: sử dụng kết nối trực tiếp khi ta đang sử dụng một thiết bị lập trình, HMI hay một CPU khác được kết nối đến một CPU riêng lẻ

 Kết nối mạng: sử dụng các truyền thông mạng khi ta đang kết nối với hơn hai thiết bị (ví dụ các CPU, HMI, các thiết bị lập trình, và các thiết bị không phải của Siemens)

Kết nối trực tiếp: thiết bị lập trình được kết nối đến CPU S7-1200

Kết nối trực tiếp: HMI được kết nối đến CPU S7-1200

Kết nối trực tiếp: một CPU S7-1200 được kết nối đến một CPU S7-1200 khác

Kết nối mạng: có nhiều hơn 2 thiết bị được kết nối với nhau, bằng cách sử dụng một bộ chuyển mạch Ethernet CSM1277 (số 1 như hình vẽ)

Hình 1.6: Kết nối PC và CPU; HMI và CPU; CPU và CPU; nhiều CPU và HMI

Một bộ chuyển mạch Ethernet là không cần thiết đối với một kết nối trực tiếp giữa một thiết bị lập trình hay HMI với một CPU Bộ chuyển mạch Ethernet chỉ được yêu cầu cho một mạng với nhiều hơn 2 CPU hay các thiết bị HMI Bộ chuyển mạch Ethernet 4 cổng CSM1277 của Siemens có thể được dùng để kết nối các CPU và các thiết bị HMI Cổng PROFINET trên CPU S7-1200 không chứa một thiết bị chuyển mạch Ethernet

Số lượng tối đa các kết nối đối với cổng PROFINET

Cổng PROFINET trên CPU hỗ trợ các kết nối truyền thông đồng thời sau đây:

 3 kết nối đối với truyền thông HMI đến CPU

 1 kết nối đối với truyền thông thiết bị lập trình (PG) đến CPU

 8 kết nối đối với truyền thông chương trình S7-1200 bằng cách sử dụng các lệnh khối

T (TSEND_C, TRCV_C, TCON, TDISCON, TSEN, TRCV)

 3 kết nối đối với một CPU S7-1200 thụ động giao tiếp với một CPU S7 tích cực

 CPU S7 tích cực sử dụng các lệnh GET và PUT (S7-300 và S7-400) hay cáclệnh ETHx_XFER (S7-200)

 Một kết nối truyền thông S7-1200 tích cực chỉ có thể thực hiện với các lệnh khối T

1.3 Giới thiệu thiết bị lập trình SIMATIC S7-1200

1.3.1 Giới thiệu về PLC S7-1200

Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau

Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ Sau khi người dùng tải xuống một chươngtrình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép toán phức hợp và việc truyền thông với các thiết bị thông minh khác

Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chương trình điều khiển:

 Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu hình việc truy xuất đến các chức năng của CPU

 Người dùng có thể sử dụng chức năng “know-how protection” để ẩn mã nằm trong một khối xác định

CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET Các module truyền thông là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạng RS232 hay RS485

 Kiểu số

 Kiểu tương tự

 6 ngõ vào/ 4 ngõ ra

 2 ngõ ra

 8 ngõ vào/ 6 ngõ ra

 2 ngõ ra

 14 ngõ vào/

10 ngõ ra

 2 ngõ ra Kích thước ảnh xử lý 1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q)

 3 tại 80 kHz

PROFINET 1 cổng truyền thông Ethernet

Tốc độ thực thi tính toán thực 18 μs/lệnh

Tốc độ thực thi Boolean 0,1 μs/lệnh

Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để mở rộng

dung lượng của CPU Người dùng còn có thể lắp đặt thêm các module truyền thông để hỗ trợ

các giao thức truyền thông khác

Một bảng tín hiệu (SB) cho phép người dùng thêm vào I/O cho CPU Người dùng có

thể thêm một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự SB kết nối vào phía trước của CPU

 SB với 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC)

 SB với 1 ngõ ra kiểu tương tự

1 Các LED trạng thái trên SB

2 Bộ phận kết nối dây có thể tháo ra được

Hình 1.8: Bảng tín hiệu

Các module truyền thông

Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho các tính năng bổ sung vào

hệ thống Có 2 module truyền thông: RS232 và RS485

 CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông

 Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một CM khác)

1 Các LED trạng thái dành cho module truyền thông

2 Bộ phận kết nối truyền thông

Hình 1.10: Module truyền thông

 Bộ nhớ làm việc là một vùng lưu trữ dành cho một vài phần tử của project người dùng trong khi đang thực thi chương trình người dùng CPU sao chép một số phần tử trong

project từ bộ nhớ nạp vào trong bộ nhớ làm việc Bộ nhớ biến đổi này bị mất đi khi mất nguồn, và nó được lưu trữ bởi CPU khi nguồn được khôi phục lại

 Bộ nhớ giữ lại là một vùng lưu trữ không biến đổi dành cho một số lượng giới hạn các giá trị bộ nhớ làm việc Vùng bộ nhớ giữ lại được sử dụng để lưu trữ các giá trị của các

vị trí nhớ dành cho người dùng được chọn trong suốt thời gian không có nguồn Khi nguồn được bật trở lại, CPU có đủ thời gian giữ lại để duy trì các giá trị của một số lượng giới hạn các vị trí nhớ đặc biệt Các giá trị giữ lại này sau đó được khôi phục lại khi nguồn được bật

Để hiển thị việc sử dụng bộ nhớ đối với project hiện thời, nhấp chuột phải vào CPU (hay một trong các khối của CPU) và lựa chọn “Online and diagnostics”, mở rộng phần

“Diagnostics” và lựa chọn “Memory”

Bộ nhớ lưu giữ

Việc mất đi dữ liệu sau khi nguồn gặp sự cố có thể được tránh bằng cách thao tác các

dữ liệu chắc chắn theo dạng lưu giữ Các dữ liệu sau đây có thể được cấu hình để được

lưu giữ:

 Bộ nhớ bit (M): ta có thể xác định độ rộng chính xác của bộ nhớ đối với mỗi bộ nhớ bit trong bảng thẻ ghi PLC hay trong danh sách gán Bộ nhớ bit lưu giữ luôn luôn khởi đầu tại MB0 và chạy lên liên tiếp đến một số lượng xác định các byte Ta xác định giá trị này từ bảng thẻ ghi PLC hay trong danh sách gán bằng cách nhấp chuột lên biểu tượng “Retain” Nhập vào số lượng các byte M để giữ lại khởi đầu tại MB0

 Các thẻ ghi trong một khối hàm (FB): nếu một khối hàm được tạo ra với hộp

“Symbolic access only” được chọn, giao diện trình soạn thảo cho FB này sau đó sẽ chứa một cột “Retain” Trong cột này, ta có thể lựa chọn cả “Retain” hay “Non-retain” một cách riêng biệt cho mỗi thẻ ghi Một DB tức thời đã được tạo ra khi FB này được đặt trong trình soạn thảo sẽ cho thấy cột giữ lại này, nhưng chỉ cho mục đích hiển thị;

ta không thể thay đổi trạng thái lưu giữ từ trong trình soạn thảo giao diện DB tức thời cho một FB mà FB đó đã được cấu hình là “Symbolic access only

Nếu một FB đã được tạo ra với hộp “Symbolic access only” được hủy lựa chọn, trình soạn thảo giao diện cho FB này sẽ không bao gồm cột “Retain” Một DB tức thời đã được tạo ra khi

FB nàyđược chèn vào trong trình soạn thảo chương trình sẽ cho thấy một cột “Retain” có thể chỉnh sửa Trong trường hợp này, việc lựa chọn tùy chọn “Retain” cho bất kỳ mỗi thẻ ghi sẽ đưa đến kết quả là tất cả các thẻ ghi được lựa chọn Tương tự, việc hủy lựa chọn tùy chọn đối với bất kỳ mỗi thẻ ghi sẽ đưa đến kết quả là tất cả các thẻ ghi được hủy lựa chọn Đối với một

FB đã được cấu hình không phải là “Symbolic access only”, ta có thể thay đổi trạng thái lưu giữ từ trong phạm vi trình soạn thảo DB tức thời, nhưng tất cả các thẻ ghi sẽ được thiết lập đến trạng thái lưu giữ cùng với nhau

Sau khi tạo ra FB, ta không thể thay đổi tùy chọn đối với “Symbolic access only” Tùy chọn này chỉ có thể được lựa chọn khi FB được tạo ra Để xác định khi nào một FB có sẵn đã được cấu hình cho “Symbolic access only”, nhấp chuột phải lên FB trong cây Project, lựa chọn “Properties”, và sau đó lựa chọn “Attributes”

 Các thẻ ghi của một khối dữ liệu tổng thể: trạng thái của một DB tổng thể liên quan đến việc gán trạng thái lưu giữ thì giống với trạng thái đó của một FB Phụ thuộc vào việc thiết lập đối với việc ghi địa chỉ biểu tượng, ta có thể xác định trạng thái lưu giữ

cả đối với một thẻ ghi riêng lẻ hay đối với toàn bộ thẻ ghi của một khối dữ liệu tổng thể

 Nếu thuộc tính “Symbolic access only” của DB được đánh dấu chọn, trạng thái lưu giữ

có thể được thiết lập cho mỗi thẻ ghi riêng lẻ

 Nếu thuộc tính “Symbolic access only” của DB không được đánh dấu chọn, trạng thái lưu giữ được áp dụng đến tất cả các thẻ ghi của DB, tức là hoặc tất cả thẻ ghi là lưu giữ hoặc không có thẻ ghi nào là lưu giữ

Tổng cộng 2048 byte dữ liệu có thể là lưu giữ Để xem có bao nhiêu byte, từ bảng thẻ ghi PLC hay từ danh sách gán, ta nhấp chuột lên biểu tượng thanh công cụ “Retain” Dòng thứ hai sẽ chỉ ra tổng bộ nhớ còn lại được kết hợp cho M và DB, mặc dù đây là nơi mà các phạm

vi lưu giữ được xác định cho bộ nhớ M

Bộ đệm chẩn đoán

CPU hỗ trợ một bộ đệm chẩn đoán chứa một mục nhập vào cho mỗi sự kiện chẩn đoán Mỗi mục nhập vào bao gồm ngày và giờ mà sự kiện đã xuất hiện, một danh mục sự kiện và một phần miêu tả sự kiện Các mục nhập vào được hiển thị theo thứ tự thời gian với sự kiện gần nhất ở trên cùng Trong khi CPU duy trì nguồn điện, có tối đa 50 sự kiện gần nhất nằm trong nhật ký này Khi nhật ký đầy, một sự kiện mới sẽ thay thể sự kiện xảy ra lâu nhất trong nhật ký Khi nguồn bị mất, 10 sự kiện gần đây nhất sẽ được lưu lại

Các kiểu sự kiện sau đây được ghi lại trong bộ đệm chẩn đoán:

 Mỗi sự kiện chẩn đoán hệ thống, ví dụ các lỗi CPU và các lỗi module

 Mỗi sự thay đổi trạng thái của CPU (mỗi khi bật nguồn, mỗi sự chuyển đổi sang STOP, mỗi sự chuyển đổi sang RUN)

Để truy xuất bộ đệm chẩn đoán, ta phải đang trực tuyến Ta đặt nhật ký ở dưới mục

“Online & Diagnostics/ Diagnostics/ Diagnostics buffer”

Đồng hồ giờ trong ngày

CPU hỗ trợ một đồng hồ giờ trong ngày Một tụ điện cỡ lớn cung cấp năng lượng cần thiết để giữ đồng hồ chạy trong suốt thời gian mà CPU được tắt nguồn Tụ điện này được nạp trong lúc CPU được cấp nguồn Đến ít nhất là 2 giờ sau khi CPU đã được tắt nguồn, tụ điện cỡ lớn này sẽ được nạp đầy để giữ cho đồng hồ vận hành trong khoảng thường là 10 ngày

Đồng hồ giờ trong ngày (Time of Day Clock) được đặt theo giờ hệ thống là giờ quốc tế phối hợp (Coordinate Universal Time – UTC) Có các lệnh để đọc giờ hệ thống (RD_SYS_T) hay giờ cục bộ (RD_LOC_T) Giờ cục bộ được tính toán bằng cách sử dụng múi giờ và độ dịch chỉnh tiết kiệm ánh sáng ngày mà ta thiết lập trong mục Device configuration phần CPU Clock

Ta cấu hình đồng hồ giờ trong ngày dành cho CPU dưới thuộc tính “Time of day” Ta còn

có thể kích hoạt thời gian tiết kiệm ánh sáng ngày và xác định các thời điểm khởi động và dừng đối với thời gian tiết kiệm ánh sáng ngày Để thiết lập đồng hồ giờ trong ngày, ta phải

đang trực tuyến và ở trong kiểu xem “Online & Diagnostics” của CPU Sử dụng chức năng

“Set time of day”

Bộ nhớ hệ thống và bộ nhớ đếm thời gian

Ta sử dụng các thuộc tính CPU để kích hoạt các byte dành cho “system memory” và

“clock memory” Logic chương trình có thể tham chiếu các bit riêng lẻ của các hàm này

 Ta có thể gán một byte trong bộ nhớ M cho bộ nhớ hệ thống Byte của bộ nhớ hệ thống cung cấp 4 bit sau đây có thể được tham chiếu bởi chương trình người dùng:

 Bit “Always 0 (low)” luôn luôn được đặt về 0

 Bit “Always 1 (high)” luôn luôn được đặt lên 1

 “Diagnostic graph changed” được đặt lên 1 đối với một chu kỳ quét sau khi CPU ghi một sự kiện chẩn đoán Vì CPU không đặt bit “diagnostic graph changed” cho đến kết thúc của lần thực thi đầu tiên của các OB chu kỳ chương trình, chương trình người dùng không thể phát hiện có một thay đổi chẩn đoán cả trong suốt sự thực thi của các

OB khởi động hay trong lần thực thi đầu tiên của các OB chu kỳ chương trình

 Bit “First scan” được đặt lên 1 đối với khoảng thời gian của lần quét đầu tiên sau khi OB khởi động hoàn tất (Sau sự thực thi của lần quét đầu tiên, bit “First scan” được đặt về 0)

 Ta có thể gán một byte trong bộ nhớ M cho bộ nhớ đếm thời gian Mỗi bit của byte được cấu hình đóng vai trò như bộ nhớ đếm thời gian sẽ sinh ra một xung dạng sóng vuông Byte của bộ nhớ đếm thời gian cung cấp 8 tần số khác nhau, từ 0,5 Hz (chậm) đến 10 Hz (nhanh) Ta có thể sử dụng các bit này như các bit điều khiển, đặc biệt khi kết hợp với các lệnh sườn, để kích hoạt các hoạt động trong chương trình người dùng trên một nền tảng theo chu trình

CPU khởi chạy các byte này trên sự chuyển đổi từ chế độ STOP sang chế độ STARTUP Các bit của bộ nhớ đếm thời gian thay đổi một cách đồng bộ đến đồng hồ CPU xuyên suốt các chế độ STARTUP và RUN

 Diagnostic graph changed:

 Always 1 (high): luôn luôn bật

 Always 0 (low): luôn luôn tắt

Bộ nhớ đếm thời gian sẽ cấu hình một byte mà byte đó bật và tắt một các tuần hoàn các bit riêng lẻ tại các khoảng thời gian dừng cố định

Các cờ của bộ đếm thời gian sinh ra một xung sóng vuông tương ứng với bit bộ nhớ M Các bit này có thể được sử dụng như các bit điều khiển, đặc biệt khi kết hợp với các lệnh sườn, để kích hoạt các hoạt động trong chương trình người dùng dựa trên một nền tảng theo chu trình

Cấu hình trạng thái của các giá trị ngõ ra khi CPU ở trong chế độ STOP

Ta có thể cấu hình trạng thái của các ngõ ra kiểu số và kiểu tương tự khi CPU đang trong chế độ STOP Đối với bất kỳ ngõ ra nào của một CPU, SB hay SM, ta có thể thiết lập các ngõ

ra hoặc gắn chặt giá trị hoặc sử dụng một giá trị thay thế:

 Thay thế một giá trị ngõ ra được định trước (mặc định): ta nhập vào một giá trị thay thế cho mỗi ngõ ra (mỗi kênh) của thiết bị CPU, SB hay SM đó

Giá trị thay thế mặc định cho các kênh ngõ ra kiểu số là OFF, và giá trị thay thế mặc định cho các kênh ngõ ra kiểu tương tự là 0

 Gắn chặt các ngõ ta để duy trì trạng thái cuối cùng: các ngõ ra giữ lại giá trị hiện thời của chúng tại thời điểm của sự chuyển tiếp từ RUN sang STOP Sau khi bật nguồn, các ngõ ra được đặt đến giá trị thay thế mặc định

Ta cấu `hình trạng thái của các ngõ ra trong Device Configuration Lựa chọn các thiết bị riêng lẻ và sử dụng thẻ “Properties” để cấu hình các ngõ ra cho mỗi thiết bị

Khi CPU chuyển từ RUN sang STOP, CPU giữ lại ảnh tiến trình và ghi các giá trị tương ứng cho cả các ngõ ra kiểu số và kiểu tương tự, dựa vào sự cấu hình

Lưu trữ dữ liệu, các vùng nhớ và việc ghi địa chỉ

CPU cung cấp một số các tùy chọn dành cho việc lưu trữ dữ liệu trong suốt sự thực thi chương trình người dùng:

 Global memory (bộ nhớ toàn cục): CPU cung cấp nhiều vùng nhớ chuyên môn hóa, bao gồm các ngõ vào (I), các ngõ ra (Q) và bộ nhớ bit (M) Bộ nhớ này là có thể truy xuất bởi tất cả các khối mã mà không có sự hạn chế nào

 Data block (DB – khối dữ liệu): ta có thể bao gồm các DB trong chương trình người dùng để lưu trữ dữ liệu cho các khối mã Dữ liệu được lưu trữ vẫn duy trì khi sự thực thi của một khối mã có liên quan dần kết thúc

 Temp memory (bộ nhớ tạm thời): khi một khối mã được gọi, hệ điều hành của CPU phân bổ bộ nhớ tạm thời hay cục bộ (L) để sử dụng trong suốt sự thực thi của khối Khi

sự thực thi của khối hoàn thành, CPU sẽ phân bổ lại bộ nhớ cục bộ dành cho việc thực thi các khối mã khác

Mỗi vị trí bộ nhớ khác nhau có một địa chỉ đơn nhất Chương trình người dùng sử dụng các địa chỉ này để truy xuất thông tin trong vị trí bộ nhớ

Vùng nhớ Miêu tả Ép buộc Lưu giữ

Ta có thể truy xuất dữ liệu trong hầu hết các vùng bộ nhớ (I, Q, M, DB và L) gồm các kiểu Byte, Word, hay Double Word bằng cách sử dụng định dạng “byte address” Để truy xuất một dữ liệu Byte, Word, hay Double Word trong bộ nhớ, ta phải xác định địa chỉ theo cách giống như xác định địa chỉ cho một bit Điều này bao gồm một bộ định danh vùng, ký hiệu kích thước dữ liệu, và địa chỉ byte bắt đầu của giá trị Byte, Word, hay Double Word Các ký hiệu kích thước là B (Byte), W (Word) và D (Double Word), ví dụ IB0, MW20 hay QD8 Các tham chiếu như là I0.3 và Q1.7 sẽ truy xuất ảnh tiến trình Để truy xuất ngõ vào hay ngõ ra vật

lý, ta cộng thêm tham chiếu với ký tự “:P” (như là I0.3:P, Q1.7:P hay “Stop:P”)

Truy xuất dữ liệu trong các vùng nhớ của CPU

Phần mềm STEP 7 Basic tạo điều kiện cho việc lập trình ký hiệu Thông thường, các thẻ ghi được tạo ra cả trong thẻ ghi PLC, trong một khối dữ liệu hay trong giao diện tại phía trên của một OB, FC hay FB Các thẻ ghi này bao gồm tên, kiểu dữ liệu, độ dịch chỉnh và chú giải Ngoài ra, trong môt khối dữ liệu, một giá trị ban đầu có thể được xác lập Ta có thể sử dụng các thẻ ghi này khi lập trình bằng cách nhập vào tên thẻ ghi tại thông số của lệnh Một cách tùy chọn, ta cũng có thể nhập vào toán hạng độc lập (bộ nhớ, vùng nhớ, kích cỡ và độ dịch chỉnh) tại thông số lệnh Các ví dụ trong phần sau đây cho thấy cách thức để nhập vào các toán hạng tuyệt đối Ký tự % được tự động chèn vào trước toán hạng tuyệt đối bởi trình soạn thảo chương trình Ta có thể lật chuyển kiểu xem trong trình soạn thảo chương trình đến một trong các kiểu sau: biểu tượng (Symbolic), biểu tượng và tuyệt đối (Symbolic and absolute) hay tuyệt đối (Absolute)

I (ngõ vào ảnh tiến trình): CPU tiến hành lấy mẫu các điểm ngõ vào vật lý ngoại vi vừa

trước khi thực thi OB chu trình của mỗi chu trình quét và ghi các giá trị này đến ảnh tiến trình ngõ vào Ta có thể truy xuất đến ảnh tiến trình ngõ vào theo bit, byte, word hay double word

Cả truy xuất đọc và ghi đều được cho phép, nhưng thông thường, các ngõ vào ảnh tiến trình là chỉ đọc

Byte,Word hay Double Word I [kích thước].[địa chỉ byte khởi đầu] IB4, IW5 hay ID12 Bằng cách cộng thêm “:P” đến một địa chỉ, ta có thể đọc ngay lập tức các ngõ vào kiểu số hay kiểu tương tự của CPU, SB hay SM Sự khác biệt giữa một truy xuất sử dụng I_:P thay vì

sử dụng I là ở chỗ dữ liệu sẽ đến một cách trực tiếp từ các điểm đang được truy xuất hơn là từ ảnh tiến trình ngõ vào Truy xuất I_:P được tham chiếu đến một truy xuất “immediate read” vì

dữ liệu được truy tìm ngay tức khắc từ nguồn thay vì từ một bản sao chép đã được tạo ra trong lần cuối mà ảnh tiến trình ngõ vào được cập nhật

Vì các điểm ngõ vào vật lý nhận các dữ liệu của chúng một cách trực tiếp từ các thiết bị trường được kết nối đến các điểm này, việc ghi đến các điểm này là bị cấm Điều đó có nghĩa

là, các truy xuất I_:P là chỉ đọc, trái với các truy xuất I có thể được đọc hay ghi

Các truy xuất I_:P còn có thể bị hạn chế theo kích thước của các ngõ vào được hỗ trợ bởi một CPU, SB hay SM đơn lẻ, được làm tròn lên đến byte gần nhất Ví dụ, nếu các ngõ vào của một

SB có 2 DI/ 2DQ được cấu hình để khởi động tại I4.0, khi đó các điểm ngõ vào có thể được

truy xuất theo địa chỉ I4.0:P và I4.1:P hay theo IB4:P Các truy xuất đến địa chỉ tính từ I4.2:P cho tới I4.7:P là không bị từ chối, nhưng không được nhận biết, vì các điểm này không được

sử dụng Các truy xuất đến địa chỉ IW4:P và ID4:P bị cấm bởi chúng vượt quá độ dịch chỉnh byte có liên quan với SB

Các truy xuất sử dụng I_:P không ảnh hưởng đến giá trị tương ứng được lưu trữ trong ảnh tiến trình ngõ vào

Byte,Word hay Double Word I [kích thước].[địa chỉ byte khởi

đầu]:P

IB4:P, IW5:P hay ID12:P

Q (ngõ ra ảnh tiến trình): CPU sao chép các giá trị được lưu trữ trong ảnh tiến trình ngõ

ra đến các điểm ngõ ra vật lý Ta có thể truy xuất ảnh tiến trình ngõ ra theo bit, byte, word hay double word Cả truy xuất đọc và ghi đều được cho phép đối với các ngõ ra ảnh tiến trình

Byte,Word hay Double Word Q [kích thước].[địa chỉ byte khởi đầu] QB4, QW5 hay QD12 Bằng cách cộng thêm “:P” đến một địa chỉ, ta có thể ghi ngay lập tức đến các ngõ ra kiểu

số hay kiểu tương tự của CPU, SB hay SM Sự khác biệt giữa một truy xuất sử dụng Q_:P thay vì sử dụng Q là ở chỗ dữ liệu sẽ di chuyển một cách trực tiếp đến các điểm đang được truy xuất bên cạnh đến ảnh tiến trình ngõ ra (ghi đến cả hai nơi) Truy xuất Q_:P đôi khi được tham chiếu đến như một truy xuất “immediate write” vì dữ liệu được gửi ngay tức khắc đến điểm đích; điểm đích không phải chờ tới lần cập nhật kế tiếp từ ảnh tiến trình ngõ ra

Vì các điểm ngõ ra vật lý điều khiển trực tiếp các thiết bị trường được kết nối đến các điểm này, việc đọc từ các điểm này là bị cấm Điều đó có nghĩa là, các truy xuất Q_:P là chỉ ghi, trái với các truy xuất Q có thể được đọc hay ghi

Các truy xuất Q_:P còn có thể bị hạn chế theo kích thước của các ngõ ra được hỗ trợ bởi một CPU, SB hay SM đơn lẻ, được làm tròn lên đến byte gần nhất Ví dụ, nếu các ngõ ra của một SB có 2 DI/ 2DQ được cấu hình để khởi động tại Q4.0, khi đó các điểm ngõ ra có thể được truy xuất theo địa chỉ Q4.0:P và Q4.1:P hay theo QB4:P Các truy xuất đến địa chỉ tính

từ Q4.2:P cho tới Q4.7:P là không bị từ chối, nhưng không được nhận biết, vì các điểm này không được sử dụng Các truy xuất đến địa chỉ QW4:P và QD4:P bị cấm bởi chúng vượt quá

độ dịch chỉnh byte có liên quan với SB

Các truy xuất sử dụng Q_:P ảnh hưởng đến cả ngõ ra vật lý cũng như giá trị tương ứng được lưu trữ trong ảnh tiến trình ngõ ra

Byte,Word hay Double Word Q [kích thước].[địa chỉ byte khởi

đầu]:P

QB4:P, QW5:P hay QD12:P

M (vùng nhớ bit): ta sử dụng vùng nhớ bit (bộ nhớ M) dành cho cả các relay điều khiển

và dữ liệu dùng để lưu trữ trạng thái tức thời của một sự vận hành hay của các thông tin điều khiển khác Ta có thể truy xuất vùng bộ nhớ bit theo bit, byte, word hay double word Cả truy xuất đọc và ghi đều được cho phép đối với bộ nhớ M

Bit M [địa chỉ byte].[địa chỉ bit] M0.1

Byte,Word hay Double Word Q [kích thước].[địa chỉ byte khởi đầu] MB4, MW5 hay MD12

Temp (bộ nhớ tạm): CPU phân bổ bộ nhớ tạm thời trên một nền tảng theo yêu cầu CPU

phân bổ bộ nhớ tạm thời cho khối mã tại thời điểm khi khối mã được bắt đầu (đối với một OB) hay được gọi (đối với một FC hay một FB) Sự phân bổ bộ nhớ tạm thời cho một khối mã có thể sử dụng lại cùng một vị trí bộ nhớ Temp được sử dụng trước đó bởi một OB, FC hay FB khác CPU không thiết lập giá trị ban đầu cho bộ nhớ tạm thời tại thời điểm phân bổ và do đó

bộ nhớ tạm thời có thể chứa bất kỳ giá trị nào

Bộ nhớ tạm thời giống với bộ nhớ M ngoại trừ một điểm chính: bộ nhớ M có một dải hợp

lệ là “global” (tổng thể) còn bộ nhớ tạm thời có dải hợp lệ là “local” (cục bộ)

 Bộ nhớ M: bất kỳ các OB, FC hay FB nào cũng có thể truy xuất dữ liệu trong bộ nhớ

M, nghĩa là các dữ liệu trong bộ nhớ M là sẵn sàng một cách toàn diện cho tất cả các phần tử của chương trình người dùng

 Bộ nhớ Temp: truy xuất đến dữ liệu trong bộ nhớ tạm bị hạn chế đến OB, FC hay FB

mà đã tạo ra hay khai báo vùng bộ nhớ tạm Các vị trí bộ nhớ tạm giữ nguyên cục bộ

và không được chia sẻ bởi các khối mã khác, ngay cả khi khối mã gọi một khối mã khác Ví dụ: khi một OB gọi một FC, FC đó không thể truy xuất bộ nhớ tạm của OB đã gọi nó

CPU cung cấp bộ nhớ tạm (cục bộ) cho mỗi nhóm trong số 3 nhóm ưu tiên:

 16 kB dành cho khởi động cà chu kỳ chương trình, bao gồm cả các FB và FC có liên quan

 4 kB cho các sự kiện ngắt tiêu chuẩn bao gồm cả các FB và các FC

 4 kB cho các sự kiện ngắt chẩn đoán bao gồm cả các FB và các FC

Ta chỉ truy xuất bộ nhớ tạm bằng cách ghi địa chỉ ký hiệu

DB (khối dữ liệu): ta sử dụng bộ nhớ DB dành cho việc lưu trữ các kiểu dữ liệu khác

nhau, bao gồm trạng thái trung gian của một hoạt động hay các thông số về thông tin điều khiển khác cho các FB, và các cấu trúc dữ liệu cần thiết cho nhiều lệnh như các bộ định thì hay các bộ đếm Ta có thể xác định một khối dữ liệu để được đọc/ghi hay là chỉ đọc Ta có thể truy xuất bộ nhớ khối dữ liệu theo bit, byte, word hay double word Cả truy xuất đọc và truy xuất ghi đều được cho phép đối với các khối dữ liệu đọc/ghi Chỉ truy xuất đọc là được cho phép đối với các khối dữ liệu chỉ đọc

[địa chỉ byte].[địa chỉ bit]

DB1.DBX2.3

Byte,Word hay Double Word DB [số hiệu khối dữ liệu].DB [kích

cỡ].[địa chỉ byte bắt đầu]

DB1.DBB4, DB10.DBW2, DB20.DBD8

Ghi địa chỉ I/O trong CPU và các module I/O

Khi ta thêm một CPU và các module I/O vào màn hình cấu hình, các địa chỉ I và

Q được gán một cách tự động

Ta có thể thay đổi việc ghi địa chỉ mặc định bằng cách lựa chọn trường địa chỉ trong màn hình cấu hình và gõ vào các

số hiệu mới Các ngõ vào và ngõ ra kiểu

số được gán theo một byte gồm 8 bit,

dù cho module có sử dụng tất cả các điểm hay không

Các ngõ vào và ngõ ra kiểu tương tự được gán theo nhóm gồm 2 điểm (4 byte) Trong ví dụ này, ta có thể thay đổi địa chỉ của DI16 về 2 3 thay vì 8 9 Công cụ sẽ hỗ trợ bằng cách thay đổi các phạm vi địa chỉ nào sai kích thước hay xung đột với các địa chỉ khác

Các kiểu dữ liệu

Các kiểu dữ liệu được sử dụng để xác định cả kích thước của một phần tử dữ liệu cũng như cách thức mà dữ liệu được diễn dịch Mỗi thông số lệnh hỗ trợ ít nhất một kiểu dữ liệu, và một số thông số còn hỗ trợ nhiều kiểu dữ liệu Ta giữ con trỏ qua trường thông số của một lệnh để xem kiểu dữ liệu nào được hỗ trợ đối với một thông số đã cho

Một thông số chính thức là bộ định danh trên một lệnh đánh dấu vị trí của dữ liệu được

sử dụng bởi lệnh đó (ví dụ: ngõ vào IN1 của một lệnh ADD) Thông số thực tế là vị trí bộ nhớ hay hằng số chứa dữ liệu dùng cho lệnh (ví dụ %MD400 “Number_of_Widgets”) Kiểu dữ liệu của thông số thực tế được chỉ định bởi người dùng phải phù hợp với một trong các kiểu

dữ liệu được hỗ trợ của thông số chính thức được chỉ định bởi lệnh

Khi chỉ định một thông số thực tế, ta phải chỉ định cả một thẻ ghi (ký hiệu) hay một địa chỉ nhớ tuyệt đối Các thẻ ghi có liên quan đến một tên ký hiệu (tên thẻ ghi) với một kiểu dữ liệu, một vùng nhớ, độ dịch chỉnh bộ nhớ, và dòng chú giải, và có thể được tạo ra cả trong trình soạn thảo thẻ ghi PLC hay trong trình soạn thảo Interface cho một khối (OB, FC, FB ay DB) Nếu nhập vào một địa chỉ tuyệt đối mà không có thẻ ghi liên quan, ta phải sử dụng một kích thước thích hợp phù hợp với kiểu dữ liệu được hỗ trợ, và một thẻ ghi mặc định sẽ được tạo ra dưới mục nhập vào

Ta còn có thể nhập vào giá trị hằng số cho nhiều thông số ngõ vào Bảng sau đây miêu tả các kiểu dữ liệu cơ bản được hỗ trợ, gồm các ví dụ của mục nhập cố định Tất cả các kiểu

ngoại trừ kiểu String đều có sẵn trong trình soạn thảo các thẻ ghi PLC và trong trình soạn thảo Interface của khối Kiểu String chỉ có sẵn trong trình soạn thảo Interface của khối Bảng sau đây xác định các kiểu dữ liệu cơ bản

2147483648 ms đến+2147483647

ms

T#5m_30s 5#-2d T#1d_2h_15m_30s_45ms

String Thay đổi Các ký tự có kích thước 0 đến 254

Các số thực (hay số có dấu chấm động) được hiển thị đưới dạng số với độ chính xác đơn

32 bit (Real) hay số độ chính xác kép 64 bit (LReal) như được miêu tả trong tiêu chuẩn ANSI/IEEE 754-1985 Các số dấu chấm động với độ chính xác đơn là chính xác đến tối đa 6 chữ số có nghĩa và các số dấu chấm động với độ chính xác kép là chính xác đến tối đa 15 chữ

số có nghĩa Ta có thể chỉ định tối đa 6 chữ số có nghĩa (kiểu Real) hay 15 chữ số có nghĩa (LReal) khi nhập vào một hằng số dấu chấm động để duy trì độ chính xác

Các tính toán có liên quan đến một chuỗi dài các giá trị gồm các số rất lớn hay rất nhỏ có thể tạo ra các kết quả không chính xác Điều này có thể xuất hiện nếu các số hơn kém nhau đến 10 lũy thừa x, trong đó x > 6 (kiểu Real) hay x > 15(kiểu LReal) Ví dụ đối với kiểu Real:

100000000 + 1 = 100000000

Định dạng cho kiểu dữ liệu chuỗi

CPU hỗ trợ kiểu dữ liệu String dành để lưu trữ một tuần tự các ký tự byte đơn lẻ Kiểu dữ liệu String chứa một bộ đếm ký tự tổng (số lượng các ký tự trong chuỗi) và bộ đếm ký tự hiện thời Kiểu String cung cấp tối đa 256 byte cho việc lưu trữ kết quả đếm ký tự tổng tối đa (chiếm 1 byte), kết quả đếm ký tự hiện thời (chiếm 1 byte) và tối đa 254 ký tự, trong đó mỗi

ký tự được lưu trữ trong 1 byte

Ta có thể sử dụng các chuỗi trực kiện (hằng số) cho các thông số lệnh của kiểu IN bằng cách sử dụng các dấu nháy đơn Ví dụ, một chuỗi gồm 3 ký tự ‘ABC’ có thể được sử dụng như là ngõ vào cho thông số IN của lệnh S_CONV Ta còn có thể tạo ra các biến chuỗi bằng cách lựachọn kiểu dữ liệu “String” trong trình soạn thảo giao diện khối cho OB, FC, FB và

DB Ta không thể tạo ra một chuỗi trong trình soạn thảo thẻ ghi của PLC Ta có thể xác định kích thước chuỗi tối đa tính theo byte khi khai báo chuỗi, ví dụ, “MyString[10]” sẽ xác định kích thước tối đa là 10 byte cho MyString Nếu không bao gồm dấu ngoặc vuông với bộ chỉ thị kích thước lớn nhất, giá trị 254 sẽ được cho

Ví dụ sau đây xác định một chuỗi với giá trị đếm ký tự tối đa bằng 10 và giá trị đếm ký tự hiện thời bằng 3 Điều này có nghĩa là hiện thời chuỗi chứa 3 ký tự 1 byte, nhưng có thể được

mở rộng để chứa tối đa 10 ký tự 1 byte

Để tạo ra một mảng từ trình soạn thảo giao diện khối, ta chọn kiểu dữ liệu “Array [lo…hi]

of type”, sau đó chỉnh sửa “lo”, “hi” và “type” như sau:

 lo – chỉ số bắt đầu (thấp nhất) của mảng

 hi – chỉ số kết thúc (cao nhất) của mảng

 type – một trong các kiểu dữ liệu cơ bản, như là Bool, SInt, UDInt

Các chỉ số âm đều được hỗ trợ Ta có thể đặt tên mảng trong cột Name của trình soạn thảo giao diện khối Bảng sau đây cho thấy các ví dụ của các mảng như chúng có thể xuất hiện trong trình soạn thảo giao diện khối

Tên Kiểu dữ liệu Chú giải

My_Bits Array [1 10] đối với kiểu Bool Mảng này chứa 10 giá trị Boolean

My_Data Array [-5 5] đối với kiểu Sint Mảng này chứa 11 giá trị SInt, bao gồm

chỉ mục 0

Ta tham chiếu các phần tử của mảng trong chương trình bằng cách sử dụng cú pháp sau:

 Array_name[i], trong đó i là chỉ mục mong muốn

Các ví dụ có thể xuất hiện trong trình soạn thảo chương trình như một ngõ vào thông số:

 #My_Bits[3] – tham chiếu bit thứ 3 của mảng “My_Bits”

 #My_Data[-2] – tham chiếu bit thứ 4 của mảng “My_Data”

Ký hiệu # được chèn vào một cách tự động bởi trình soạn thảo chương trình

Kiểu dữ liệu DTL (Data and Time Long)

Kiểu dữ liệu DTL là một cấu trúc gồm 12 byte lưu trữ thông tin trên ngày và giờ trong một cấu trúc được xác định trước Ta xác có thể xác định một DTL cả trong bộ nhớ tạm Temp của khối hay trong một DB

DTL#1970-01-Tối đa: 31-:23:59:59.999999999

DTL#2554-12-20:30:20.250

DTL#2008-12-16-Mỗi phần của DTL chứa một kiểu dữ liệu khác nhau và phạm vi của các giá trị Kiểu dữ liệu của một giá trị được định trước phải phù hợp với kiểu dữ liệu của các thành phần tương ứng

Byte Thành phần Kiểu dữ liệu Phạm vi giá trị

1

4 Day of week USInt 1 (Chủ nhật) đến 2 (thứ bảy) Ngày trong tuần

không cần chú ý trong mục nhập giá trị

PLC là bộ điều khiển lập trình và được xem là máy tính công nghiệp Do công nghệ ngày càng cao vì vậy lập trình PLC cũng ngày càng thay đổi, chủ yếu là sự thay đổi về cấu hình hệ thống mà quan trọng là bộ xử lý trung tâm (CPU) Sự thay đổi này nhằm cải thiện 1 số tính năng, số lệnh, bộ nhớ, số đầu vào/ ra(I/O), tốc độ quét, … vì vậy xuất hiện rất nhiều loại PLC

PLC của Siemens hiện có các loại sau: S7- 200, S7- 300, S7- 400, S7-1200 S7-

1200 có các loại CPU sau: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C, CPU 1215C có tích hợp analog

Các thành phần CPU:

Đặc điểm của CPU 1212C DC/DC/DC:

- Kích thước: 90mm x 100mm x 75mm

- Dung lượng bộ nhớ chương trình: 50 Kb

- Dung lượng bộ nhớ dữ liệu: 1 MB, có thể mở rộng bằng thẻ SD (thẻ của Siemens)

- Có 8 cổng vào, 6 cổng ra

- Có thể mở rộng thêm 2 module tín hiệu; 1 SB, CB, BB; 3 module truyền thông

- Tốc độ xử lý một lệnh logic Boole 0.08 µs (của S7-200 là 0.37 µs)

- Timer và couter chỉ được giới hạn bởi bộ nhớ, cấu trúc trong khối DB

- Các ngắt: phần cứng, theo thời gian, truyền thông,…

- Đồng hồ thời gian thực

- Chương trình được bảo vệ bằng Password

- Toàn bộ dung lượng nhớ không bị mất dữ liệu là 20 ngày và ít nhất là 12 ngày tại nhiệt

độ 40oC khi PLC bị mất điện

Loại DC nguồn nuôi có kí hiệu là M, L+

Loại AC nguồn nuôi có kí hiệu là N, L1

Ngõ vào:

Giả sử cần kết nối 1 công tắc, hoặc 1 nút nhấn cho ngõ vào PLC

Kết nối PLC điều khiển đèn Light, điều khiển Relay, các cơ cấu chấp hành khác,…

Chân L+, 2L+, 3L+ nối vào nguồn dương

Từng ngõ ra từ PLC nối vào 1 đầu của tải, đầu còn lại của tải nối vào nguồn âm

Chân 1M, 2M, 3M nối chung với chân

1 24 VDC nguồn cảm biển ngõ ra Để chống nhiễu kết nối “M” đến dây đất thậm chí không sử dụng nguồn cảm biến

- Các loại cảm biến: quang điện, tiệm cận, điện dung, từ, kim loại,

siêu âm, phân biệt màu sắc, cảm biến áp suất, …

- Chuông báo giờ

- Động cơ Step Servo

- Biến tần

- Quạt thông gió

- Máy lạnh

- Động cơ phát điện

1.4 Ưu nhược điểm của PLC

Trước đây, bộ PLC thường rất đắt, khả năng hoạt động bị hạn chế và quy trình lập trình phức tạp Vì những lý do đó mà PLC chỉ được dùng trong những nhà máy và các thiết bị đặc biệt Ngày nay do giảm giá liên tục, kèm theo tăng khả năng của PLC dẫn đến kết quả là ngày càng được áp dụng rộng rãi cho các thiết bị máy móc Các bộ PLC đơn khối với 24 kênh đầu vào và 16 kênh đầu ra thích hợp với các máy tiêu chuẩn đơn, các trang thiết bị liên hợp Còn các bộ PLC với nhiều khả năng ứng dụng và lựa chọn được dùng cho những nhiệm vụ phức tạp hơn

Có thể kể ra các ưu điểm của PLC như sau:

 Chuẩn bị vào hoạt động nhanh: Thiết kế kiểu module cho phép thích nghi nhanh với mọi chức năng điều khiển Khi đã được lắp ghép thì PLC sẵn sàng làm việc ngay Ngoài ra nó còn được sử dụng lại cho các ứng dụng khác dễ dàng

 Độ tin cậy cao: Các linh kiện điện tử có tuổi thọ dài hơn các thiết bị cơ điện Độ tin cậy của PLC ngày càng tăng, bảo dưỡng định kỳ thường không cần thiết còn với mạch rơle công tắc tơ thì việc bảo dưỡng định kỳ là cần thiết

 Dễ dàng thay đổi chương trình: Những thay đổi chương trình được tiến hành đơn giản Để sửa đổi hệ thống điều khiển và các quy tắc điều khiển đang được sử dụng, người vận hành chỉ cần nhập tập lệnh khác, gần như không cần mắc nối lại dây (tuy nhiên, có thể vẫn phải nối lại nếu cần thiết) Nhờ đó hệ thống rất linh hoạt và hiệu quả

 Đánh giá nhu cầu đơn giản: Khi biết các đầu vào và các đầu ra thì có thể đánh giá được kích cỡ yêu cầu của bộ nhớ hay độ dài chương trình Do đó, có thể dễ dàng và nhanh chóng lựa chọn PLC phù hợp với các yêu cầu công nghệ đặt ra

 Khả năng tái tạo: Nếu dùng nhiều PLC với quy cách kỹ thuật giống nhau thì chi phí lao động sẽ giảm thấp hơn nhiều so với bộ điều khiển rơle, đó là do giảm phần lớn lao động lắp ráp

 Tiết kiệm không gian: PLC đòi hỏi ít không gian hơn so với bộ điều khiển rơle tương đương

 Có tính chất nhiều chức năng: PLC có ưu điểm chính là có thể sử dụng cùng một thiết

bị điều khiển cơ bản cho nhiều hệ thống điều khiển Người ta thường dùng PLC cho các quá trình tự động linh hoạt vì dễ dàng thuận tiện trong tính toán, so sánh các giá trị tương quan, thay đổi chương trình và thay đổi các thông số

 Về giá trị kinh tế: Khi xét về giá trị kinh tế của PLC phải đề cập đến số lượng đầu ra và đầu vào Quan hệ về giá thành với số lượng đầu vào/ra có dạng như hình 3.17 Trên hình 3.17 thể hiện, nếu số lượng đầu vào/ra quá ít thì hệ rơle tỏ ra kinh tế hơn, những khi số lượng đầu vào/ra tăng lên thì hệ PLC kinh tế hơn hẳn

Khi tính đến giá cả của PLC thì không thể không kể đến giá của các bộ phận phụ không thể thiếu như thiết bị lập trình, máy in, băng ghi cả việc đào tạo nhân viên kỹ thuật Nói chung những phần mềm để thiết kế lập trình cho các mục đích đặc biệt là khá đắt Ngày nay nhiều hãng chế tạo PLC đã cung cấp chọn bộ đóng gói phần mềm đã được thử nghiệm, nhưng

việc thay thế, sửa đổi các phần mềm là nhu cầu không thể tránh khỏi, do đó, vẫn cần thiết phải

có kỹ năng phần mềm

Phân bố giá cả cho việc lắp đặt một PLC thường như sau:

 50% cho phần cứng của PLC

 10% cho thiết kế khuân khổ chương trình

 20% cho soạn thảo và lập trình

 15% cho chạy thử nghiệm

 5% cho tài liệu

Việc lắp đặt một PLC tiếp theo chỉ bằng khoảng 1/2 giá thành của bộ đầu tiên, nghĩa là hầu như chỉ còn chi phí phần cứng

Có thể so sánh hệ điều khiển rơle và hệ điều khiển PLC như sau:

 Hệ rơle:

 Nhiều bộ phận đã được chuẩn hoá

 Ít nhạy cảm với nhiễu

 Kinh tế với các hệ thống nhỏ

 Thời gian lắp đặt lâu

 Thay đổi khó khăn

 Khó theo dõi và kiểm tra các hệ thống lớn, phức tạp

 Cần bảo quản thường xuyên

1.5 Một vài ứng dụng tiêu biểu

Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vựt sản xuất cả trong công nghiệp và dân dụng Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn giản, chỉ có chức năng đóng mờ (ON/OFF) thông thường đến các ứng dụng cho các lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong quá trình sản xuất Các lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện nay bao gồm:

 Hóa học và dầu khí: định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn, cân đông trong nghành hóa …

 Chế tạo máy và sản xuất: Tự động hoá trong chế tạo máy, cân đông, quá trình lắp đặc máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại…

 Bột giấy, giấy, xử lý giấy Điều khiển máy băm, quá trình ủ boat, quá trình cáng, gia nhiệt …

 Thủy tinh và phim ảnh: quá trình đóng gói, thou nghiệm vật liệu, cân đong, các khâu hoàn tất sản phẩm, đo cắt giấy

 Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm soát quá trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây …) cân đông, đóng gói, hòa trộn …

 Kim loại: Điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), qui trình sản xuất, kiểm tra chất lượng

 Năng lượng: Điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý trong các turbin …) các trạm cần hoạt động tuầu tự khai thác vật liệu một cách tự động (than, gỗ, dầu mỏ)

Chương 2: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG

2.1 Điện trở

Điện trở đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện Chính vì thế, khi sử dụng điện trở cho một mạch điện thì một phần năng lượng điện sẽ bị tiêu hao để duy trì mức độ chuyển dời của dòng điện Nói một cách khác thì khi điện trở càng lớn thì dòng điện đi qua càng nhỏ và ngược lại khi điện trở nhỏ thì dòng điện dễ dàng được truyền qua.Khi dòng điện cường độ I chạy qua một vật có điện trở R, điện năng được chuyển thành nhiệt năng với công suất theo phương trình sau:

P = I2.R

Trong đó:

P là công suất, đo theo W

I là cường độ dòng điện, đo bằng A

R là điện trở, đo theo Ω

Chính vì lý do này, khi phân loại điện trở, người ta thường dựa vào công suất mà phân loại điện trở Và theo cách phân loại dựa trên công suất, thì điện trở thường được chia làm 3 loại:

- Điện trở công suất nhỏ

- Điện trở công suất trung bình

- Điện trở công suất lớn

Tuy nhiên, do ứng dụng thực tế và do cấu tạo riêng của các vật chất tạo nên điện trở nên thông thường, điện trở được chia thành 2 loại:

- Điện trở: là các loại điện trở có công suất trung bình và nhỏ hay là các điện trở chỉ cho phép các dòng điện nhỏ đi qua

- Điện trở công suất: là các điện trở dùng trong các mạch điện tử có dòng điện lớn đi qua hay nói cách khác, các điện trở này khi mạch hoạt động sẽ tạo ra một lượng nhiệt năng khá lớn Chính vì thế, chúng được cấu tạo nên từ các vật liệu chịu nhiệt

Cách đọc giá trị các điện trở này thông thường cũng được phân làm 2 cách đọc, tuỳ theo các

ký hiệu có trên điện trở Dưới đây là hình về cách đọc điện trở theo vạch màu trên điện trở

Hình 2.1: Bảng màu điện trở Đối với các điện trở có giá trị được định nghĩa theo vạch màu thì chúng ta có 3 loại điện trở: Điện trở 4 vạch màu và điện trở 5 vạch màu và 6 vạch màu Loại điện trở 4 vạch màu và 5 vạch màu được chỉ ra trên hình vẽ Khi đọc các giá trị điện trở 5 vạch màu và 6 vạch màu thì chúng ta cần phải để ý một chút vì có sự khác nhau một chút về các giá trị Tuy nhiên, cách đọc điện trở màu đều dựa trên các giá trị màu sắc được ghi trên điện trở 1 cách tuần tự:

Đối với điện trở 4 vạch màu

- Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

- Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

- Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở

- Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số của điện trở

Đối với điện trở 5 vạch màu

- Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở

- Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

- Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

- Vạch màu thứ 4: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở

- Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số của điện trở

Ví dụ như trên hình vẽ, điện trở 4 vạch màu ở phía trên có giá trị màu lần lượt là: xanh lá cây/xanh da trời/vàng/nâu sẽ cho ta một giá trị tương ứng như bảng màu lần lượt là 5/6/4/1% Ghép các giá trị lần lượt ta có 56x104Ω=560kΩ và sai số điện trở là 1%

Tương tự điện trở 5 vạch màu có các màu lần lượt là: Đỏ/cam/tím/đen/nâu sẽ tương ứng với các giá trị lần lượt là 2/3/7/0/1% Như vậy giá trị điện trở chính là 237x100=237Ω, sai số 1%

2.2 Tụ

Tụ điện theo đúng tên gọi chính là linh kiện có chức năng tích tụ năng lượng điện Chúng thường được dùng kết hợp với các điện trở trong các mạch định thời bởi khả năng tích tụ năng lượng điện trong một khoảng thời gian nhất định Đồng thời tụ điện cũng được sử dụng trong các nguồn điện với chức năng làm giảm độ gợn sóng của nguồn trong các nguồn xoay chiều, hay trong các mạch lọc bởi chức năng của tụ nói một cách đơn giản đó là tụ ngắn mạch (cho dòng điện đi qua) đối với dòng điện xoay chiều và hở mạch đối với dòng điện 1 chiều

Trong một số các mạch điện đơn giản, để đơn giản hóa trong quá trình tính toán hay thay thế tương đương thì chúng ta thường thay thế một tụ điện bằng một dây dẫn khi có dòng xoay chiều đi qua hay tháo tụ ra khỏi mạch khi có dòng một chiều trong mạch Điều này khá là cần thiết khi thực hiện tính toán hay xác định các sơ đồ mạch tương đương cho các mạch điện tử thông thường

Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều loại tụ điện khác nhau nhưng về cơ bản, chúng ta có thể chia tụ điện thành hai loại: Tụ có phân cực (có cực xác định) và tụ điện không phân cực (không xác định cực dương âm cụ thể)

Để đặc trưng cho khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện, người ta đưa ra khái niệm

là điện dung của tụ điện Điện dung càng cao thì khả năng tích trữ năng lượng của tụ điện càng lớn và ngược lại Giá trị điện dung được đo bằng đơn vị Farad (kí hiệu là F) Giá trị F là rất lớn nên thông thường trong các mạch điện tử, các giá trị tụ chỉ đo bằng các giá trị nhỏ hơn như micro fara (μF), nano Fara (nF) hay picro Fara (pF)

1F=106μF=109nF=1012pF

Tụ hóa

Hình 2.2: Kí hiệu tụ hoá và hình dạng tụ hoá

Tụ hóa là một loại tụ có phân cực Chính vì thế khi sử dụng tụ hóa yêu cầu người sử dụng phải cắm đúng chân của tụ điện với điện áp cung cấp Thông thường, các loại tụ hóa thường

có kí hiệu chân cụ thể cho người sử dụng bằng các ký hiệu + hoặc = tương ứng với chân tụ

Có hai dạng tụ hóa thông thường đó là tụ hóa có chân tại hai đầu trụ tròn của tụ (tụ có ghi 220μF trên hình a) và loại tụ hóa có 2 chân nối ra cùng 1 đầu trụ tròn (tụ có ghi giá trị 10μF trên hình a) Đồng thời trên các tụ hóa, người ta thường ghi kèm giá trị điện áp cực đại mà tụ

có thể chịu được Nếu trường hợp điện áp lớn hơn so với giá trị điện áp trên tụ thì tụ sẽ bị phồng hoặc nổ tụ tùy thuộc vào giá trị điện áp cung cấp Thông thường, khi chọn các loại tụ hóa này người ta thường chọn các loại tụ có giá trị điện áp lớn hơn các giá trị điện áp đi qua tụ

để đảm bảo tụ hoạt động tốt và đảm bảo tuổi thọ của tụ hóa

Tụ không phân cực

Các loại tụ nhỏ thường không phân cực Các loại tụ này thường chịu được các điện áp cao

mà thông thường là khoảng 50V hay 250V Các loại tụ không phân cực này có rất nhiều loại

và có rất nhiều các hệ thống chuẩn đọc giá trị khác nhau

Rất nhiều các loại tụ có giá trị nhỏ được ghi thẳng ra ngoài mà không cần có hệ số nhân nào, nhưng cũng có các loại tụ có thêm các giá trị cho hệ số nhân Ví dụ có các tụ ghi 0.1 có nghĩa giá trị của nó là 0,1μF=100nF hay có các tụ ghi là 4n7 thì có nghĩa giá trị của tụ đó chính là 4,7nF

- Giá trị thứ 3 là số số không nối tiếp theo giá trị của số đã tạo từ giá trị 1 và 2.Giá trị của

tụ được đọc theo chuẩn là giá trị picro Fara (pF)

- Chữ số đi kèm sau cùng đó là chỉ giá trị sai số của tụ

Ví dụ: tụ ghi giá trị 102 thì có nghĩa là 10 và thêm 2 số 0 đằng sau =1000pF = 1nF chứ không phải 102pF

Hoặc ví dụ tụ 272J thì có nghĩa là 2700pF=2,7nF và sai số là 5%

2.3 Transitor

Cấu tạo của Transistor

Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N, nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược Về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau

Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B (Base), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độtạp chất thấp Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát (Emitter) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp (Collector) viết tắt là C, vùng bán dẫn

E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được

Hình 2.3: Ký hiệu và hình dạng của Transistor Hiện nay trên thị trường có nhiều loại Transistor của nhiều nước sản xuất nhưng thông dụng nhất là các transistor của Nhật bản, Mỹ và Trung Quốc

Transistor Nhật bản: thường ký hiệu là A…, B…, C…, D… Ví dụ A564, B733, C828, D1555 trong đó các Transistor ký hiệu là A và B là Transistor thuận PNP còn ký hiệu là C và

D là Transistor ngược NPN cácTransistor A và C thường có công xuất nhỏ và tần số làm việc cao còn các Transistor B và D thường có công xuất lớn và tần số làm việc thấp hơn

Transistor do Mỹ sản xuất thường ký hiệu là 2N… ví dụ 2N3055, 2N4073 vv…

Transistor do Trung quốc sản xuất : Bắt đầu bằng số 3, tiếp theo là hai chũ cái Chữ cái thức nhất cho biết loại bóng : Chữ A và B là bóng thuận , chữ C và D là bòng ngược, chữ thứ hai cho biết đặc điểm : X và P là bòng âm tần, A và G là bóng cao tần Các chữ số ở sau chỉ thứ tự sản phẩm Thí dụ : 3CP25, 3AP20…

Cách xác định chân E, B, C của Transistor

Với các loại Transistor công xuất nhỏ thì thứ tự chân C và B tuỳ theo bóng của nước nào

sả xuất , nhựng chân E luôn ở bên trái nếu ta để Transistor như hình dưới

Nếu là Transistor do Nhật sản xuất: thí dụ Transistor C828, A564 thì chân C ở giữa, chân

B ở bên phải

Nếu là Transistor Trung quốc sản xuất thì chân B ở giữa, chân C ở bên phải

Tuy nhiên một số Transistor được sản xuất nhái thì không theo thứ tự này => để biết chính xác ta dùng phương pháp đo bằng đồng hồ vạn năng

Với loại Transistor công xuất lớn (như hình dưới ) thì hầu hết đều có chung thứ tự chân là: Bên trái là cực B, ở giữa là cực C và bên phải là cực E

Đo xác định chân B và C

Với Transistor công xuất nhỏ thì thông thường chân E ở bên trái như vậy ta chỉ xác định chân B và suy ra chân C là chân còn lại.Để đồng hồ thang x1Ω , đặt cố định một que đo vào từng chân , que kia chuyển sang hai chân còn lại, nếu kim lên = nhau thì chân có que đặt cố

định là chân B, nếu que đồng hồ cố định là que đen thì là Transistor ngược, là que đỏ thì là Transistor thuận

Phương pháp kiểm tra Transistor

Transistor khi hoạt động có thể hư hỏng do nhiều nguyên nhân, như hỏng do nhiệt độ, độ

ẩm, do điện áp nguồn tăng cao hoặc do chất lượng của bản thân Transistor

Kiểm tra Transistor ngược NPN tương tự kiểm tra hai Diode đấu chung cực Anôt, điểm chung là cực B, nếu đo từ B sang Cvà B sang E ( que đen vào B ) thì tương đương như đo hai diode thuận chiều => kim lên , tất cả các trường hợp đo khác kim không lên

Kiểm tra Transistor thuận PNP tương tự kiểm tra hai Diode đấu chung cực Katôt, điểm chung là cực B của Transistor, nếu đo từ B sang C và B sang E ( que đỏ vào B ) thì tương đương như đo hai diode thuận chiều => kim lên , tất cả các trường hợp đo khác kim không lên Trái với các điều trên là Transistor bị hỏng

Các thông số kỹ thuật của Transistor

Dòng điện cực đại : Là dòng điện giới hạn của transistor, vượt qua dòng giới hạn này Transistor sẽ bị hỏng

Điện áp cực đại : Là điện áp giới hạn của transistor đặt vào cực CE , vượt qua điện áp giới hạn này Transistor sẽ bị đánh thủng

Tấn số cắt : Là tần số giới hạn mà Transistor làm việc bình thường, vượt quá tần số này thì độ khuyếch đại của Transistor bị giảm

Hệ số khuyếch đại: Là tỷ lệ biến đổi của dòng ICE lớn gấp bao nhiêu lần dòng IBE

Công xuất cực đại: Khi hoat động Transistor tiêu tán một công xuất P = UCE ICE nếu công xuất này vượt quá công xuất cực đại của Transistor thì Transistor sẽ bị hỏng

2.4 Diode

Khái niệm

Điốt bán dẫn là các linh kiện điện tử thụ động và phi tuyến, cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại, sử dụng các tính chất của các chất bán dẫn Tiếp giáp P - N và Cấu tạo của Diode bán dẫn

Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp giáp

P - N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống => tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện => lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn

Cấu tạo Diode

Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của Diode

Ở hình trên là mối tiếp xúc P - N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn

Khi Diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận < 0,6V thì chưa có dòng đi qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,6V thì có dòng đi qua Diode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanh nhưng sụt áp thuận vẫn giữ ở giá trị 0,6V

Phân cực ngược

Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N), nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chiu được điện áp ngược rất lớn khoảng 1000V thì diode mới bị đánh thủng