GT PLC - Nguồn: Internet

Ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ®−îc l−u trong bé nhí cña PLC cã thÓ b»ng c¸ch lËp tr×nh b»ng thiÕt bÞ cÇm tay nèi trùc tiÕp víi PLC hoÆc lËp tr×nh trªn m¸y tÝnh c¸ nh©n nhê c¸c phÇn mÒm chuyª[r]

Ch−¬ng Giíi thiƯu vỊ PLC I.1 Mở đầu

Trong cỏc h thng sn xut, thiết bị tự động bán tự động, hệ thống điều khiển đóng vai trị điều phối tồn hoạt động máy móc thiết bị Các hệ thống máy móc thiết bị sản xuất th−ờng phức tạp, có nhiều đại l−ợng vật lý phải điều khiển để hoạt động đồng theo trình tự cơng nghệ định nhằm tạo sản phẩm mong muốn Từng đại l−ợng vật lý đơn lẻ đ−ợc điều khiển mạch điều khiển sở dạng t−ơng tự hay gián đoạn Điều khiển nhiều đại l−ợng vật lý đồng thời dùng mạch điều khiển t−ơng tự mà phải sử dụng hệ thống điều khiển lô gíc Tr−ớc hệ thống điều khiển lơ gíc đ−ợc dụng hệ thống lơ gíc rơ le Nhờ phát triển nhanh chóng kỹ thuật điện tử, thiết bị điều khiển lơ gíc khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller) xuất vào năm 1969 thay hệ thống điều khiển rơ le Càng ngày PLC trở nên hoàn thiện đa Các PLC ngày khơng có khả thay thể hoàn toàn thiết bị điều khiển lo gíc cổ điển, mà cịn có khả thay thiêt bị điều khiển t−ơng tự Các PLC đ−ợc sử dụng rộng rãi công nghiệp

Chức PLC kiểm tra trạng thái đầu vào điều khiển trình hệ thống máy móc thơng qua tín hiệu đầu PLC Tổ hợp lơ gíc đầu vào để tạo hay nhiều tín hiệu đ−ợc gọi điều khiển lơ gíc Các tổ hợp lơ gíc th−ờng đ−ợc thực theo trình tự điều khiển hay cịn gọi ch−ơng trình điều khiển Ch−ơng trình điều khiển đ−ợc l−u nhớ PLC cách lập trình thiết bị cầm tay nối trực tiếp với PLC lập trình máy tính cá nhân nhờ phần mềm chuyên dụng truyền vào PLC qua mạng hay qua cáp truyền liệu Bộ xử lý tín hiệu, th−ờng vi xử lý tốc độ cao, thực ch−ơng trình điều khiển theo chu kỳ Khoảng thời gian thực chu trình điều khiển từ lúc kiểm tra tín hiệu vào, thực phép tính lo gíc đại số để có đ−ợc tín hiệu điều khiển, cho đén phát tín hiệu đến đầu đ−ợc goi chu kỳ thời gian quét

PLC cơng nghiệp th−ờng có cấu hình đơn giản nhất, ch−ơng trình trình điều khiển q trình cơng nghệ hay máy móc th−ờng đ−ợc hoạt động 24/24 không cần can thiệp ng−ời trình điều khiển PLC dừng quét ch−ơng trình điều khiển ngắt nguồn cơng tắc ngừng đ−ợc kích hoạt Sơ đồ khối đơn giản hố PLC đ−ợc thể hình 1.1

I.1 I.2

Cuén hót

Công tắc

Mô đun Mô đun

Vào CPU Ra Đèn tín hiệu

Điện áp 110 V 220 V

Trên đầu vào PLC có kênh tín hiệu t−ơng tự kênh tín hiệu số Các kênh tín hiệu xuất phát từ cảm biến, từ công tắc hành trình, cơng tắc đóng ngắt mạch điện từ biến lơ gíc t−ơng ứng với các trạng thái máy móc, thiết bị Tín hiệu vào đ−ợc xử lý trung tâm xử lý nhờ phép tính lơ gíc hay số học kết tín hiệu Các tín hiệu tín hiệu tín hiệu truyền điện đến cho cấu chấp hành nh− cuộn hút, đèn hiệu, động vv

Điện áp đầu vào PLC điện áp công suất thấp, t−ơng ứng với mức từ 0V đến 5V chiều Khi ta nối đầu vào có mức điện áp cao 5V, th−ờng phải dùng kênh có mạch chuyển đổi để biến điện áp vào thành điện áp t−ơng đ−ơng với mức +/- 5VDC Điện áp đầu PLC có nhiều mức điện áp khác nhau, nh−ng có mức l−ợng thấp Nếu cần phải điều khiển cấu chấp hành có mức l−ợng cao hơn, ta phải sử dụng thiết bị khuych i cụng sut

I.2 lịch sử phát triển cña PLc

Vào khoảng năm 1968, nhà sản xuất ô tô đ−a yêu cầu kỹ tht cho thiết bị điêù khiển lơ gíc khả lập trình Mục đích thay cho tủ điêu khiển cồng kềnh, tiêu thụ nhiều điện th−ờng xuyên phải thay thể rơ le hỏng cuộn hút hay gẫy lò xo tiếp điểm Mục đích thứ hai tạo thiều bị điều khiển có tính linh hoạt việc thay đổi ch−ơng trình điều khiển Các yêu cầu kỹ thuật sở máy tính cơng nghiệp, mà −u điểm lập trình dễ dàng kỹ thuật viên kỹ s− sản xuất Với thiết bị điều khiển khả lập trình, ng−ời ta giảm thời gian dừng sản xuất, mở rộng khả hoàn thiện hệ thống sản xuất thích ứng với thay đổi sản xuất Một số nhà sản xuất thiết bị điều khiển sở máy tính sản xuất thiết bị điều khiển khả lập trình cịn gọi PLC

Những PLC đ−ợc ứng dụng công nghiệp ô tô vào năm 1969 đem lại −u việt hẳn hệ thống điều khiển sở rơ le Các thiết bị đ−ợc lập trình dễ dàng, khơng chiếm nhiều khơng gian x−ởng sản xuất có độ tin cậy cao hệ thống rơ le Các ứng dụng PLC nhanh chóng rộng mở tất ngành công nghiệp sản xuất khác

Hai đặc điểm dẫn đến thành cơng PLC độ tin cậy cao khả lập trình dễ dàng Độ tin cậy PLC đ−ợc đảm bảo mạch bán dẫn đ−ợc thiết kế thích ứng với mơi tr−ờng cơng nghiệp Các mạch vào đ−ợc thiết kế đảm bảo khả chống nhiễu, chịu đ−ợc ẩm, chịu đ−ợc dầu, bụi nhiệt độ cao Các ngơn ngữ lập trình PLC t−ơng tự nh− sơ đồ thang hệ thống điều khiển lơ gíc, nên kỹ s− làm quen với sơ đồ thang, dễ dàng thích nghi với việc lập trình mà khơng cần phải qua trình đào tạo Một số ứng dụng máy tính sản xuất thời gian đầu bị thất bại, việc học sử dụng phần mềm máy tính khơng dễ dàng với kỹ s−

cách xa hàng vài trăm mét Các PLC trao đổi liệu cho việc điều khiển qua trình sản xuất trở nên dễ dàng

Thiết bị điều khiển khả lập trình PLC máy tính cơng nghiệp dùng cho mục đích điều khiển máy, điều khiển ứng dụng công nghiệp thay cho thiết bị “cứng” nh− rơ le, cuộn hút tiếp điểm

Ngày thấy PLC hàng nghìn ứng dụng công nghiệp Chúng đ−ợc sử dụng công nghiệp hố chất, cơng nghiệp chế biến dầu, cơng nghiệp thực phẩm, cơng nghiệp khí, cơng nghiệp xử lý n−ớc chất thải, công nghiệp d−ợc phẩm, công nghiệp dệt may, nhà máy điện hạt nhân, công nghiệp khai khống, giao thơng vận tải, qn sự, hệ thống đảm bảo an toàn, hệ thống vận chuyển tự động, điều khiển rô bốt, điều khiển máy cơng cụ CNC vv Các PLC đ−ợc kêt nối với máy tính để truyền, thu thập l−u trữ số liệu bao gồm trình điều khiển thống kê, trình đảm bảo chất l−ợng, chẩn đoán cố trực tuyến, thay đổi ch−ơng trình điều khiển từ xa Ngồi PLC cịn đ−ợc dùng hệ thống quản lý l−ợng nhằm giảm giá thành cải thiện môi tr−ờng điều khiển các hệ thống phục vụ sản xuất, dịch vụ văn phịng cơng sở

Sự đời máy tính cá nhân PC năm tám m−ơi nâng cao đáng kể tính khả sử dụng PLC điều khiển máy trình sản xuât Các PC giá thành khơng cao sử dụng nh− thiêt bị lập trình giao diện ng−ời vận hành hệ thống điêu khiển Nhờ phát triển phần mềm đồ hoạ cho máy tính cá nhân PC, PLC đ−ợc trang bị giao diện đồ hoạ để mơ thị hoạt động phận hệ thống điêu khiển Điều có ý nghĩa đặc biệt quan trọng máy CNC, tạo cho ta khả mơ tr−ớc q trình gia cơng, nhằm tránh cố lập trình sai Máy tính cá nhân PC PLC đ−ợc sử dụng rộng rãi hệ thống điều khiển sản xuất hệ thống dịch vụ

PLC đ−ợc sản xuất nhiều hãng khác giới Về nguyên lý hoạt động, PLC có tính t−ơng tự giống nhau, nh−ng lập trình sử dụng chúng hồn tồn khác thiết kế khác nhà sản xuất PLC khác với máy tính khơng có ngơn ngữ lập trình chung khơng có hệ điều hành Khi đ−ợc bất lên PLC chạy ch−ơng trình điều khiển ghi nhớ nó, khơng thể chạy đ−ợc hoạt động khác Một số hãng sản xuất PLC lớn có tên tuổi nh−: Siemens, Toshiba, Mishubisi, Omron, Allan Bradley, Rocwell, Fanuc hãng chiếm phần lớn thị phần PLC giới Các PLC hãng đ−ợc ứng dụng rộng rãi công nghiệp sử dụng cơng nghệ tự động hố

Các thiết bị điều khiển PLC tạo thêm sức mạnh, tốc độ tính linh hoạt cho hệ thống cơng nghiệp Bằng thay phần tử điện PLC, trình điều khiển trở nên nhanh hơn, rẻ hơn, quan trọng hiệu PLC lựa chọn tốt hệ thống rơ le hay máy tính tiêu chuẩn số lý sau:

- Tốn khơng gian: Một PLC cần khơng gian máy tính tiêu chuẩn hay tủ điều khiển rơ le để thực cựng mt cc nng

- Tiết kiệm lợng: PLC tiêu thụ lợng mức thấp, máy tính thông thờng

- Giỏ thành thấp : Một PLC giá t−ơng đ−ơng cỡ đến 10 rơ le, nh−ng có khả thay hàng trăm rơ le

- Giao diện tực tiếp: Các máy tính tiêu chuẩn cần có hệ thống phức tạp để giao tiếp với mơi tr−ờng cơng nghiệp Trong PLC giao diện trực tiếp nhờ mơ đun vào I/O

- Lập trình dễ dàng: Phần lớn PLC sử dụng ngơn ngữ lập trình sơ đồ thang, t−ơng tự nh− sơ đồ đấu hệ thống điều khiển rơ le thông th−ờng - Tính linh hoạt cao: Ch−ơng trình điều khiển PLC thay đổi nhanh

chãng vµ dƠ dàng cách nạp lại chơng trình điều khiển vào PLC lập trình, thẻ nhớ, truyền tải qua mạng

I.3 Phân loại PLC

Căn vào số lợng đầu vào/ ra, ta phân PLC thành bốn loại sau: - micro PLC loại có dới 32 kênh vào/

- PLC nhỏ có đến 256 kênh vào/

- PLC trung bình có đến 1024 kênh vào/ - PLC cỡ lớn có 1024 kênh vào/ra

Các micro – PLC th−ờng có 32 đầu vào/ra Trên hình 1.2 ví dụ micro PLC họ T100MD-1616 hãng Triangle Research International sản xuất Cấu tạo t−ơng đối đơn giản toàn phận đ−ợc tích hợp bảng mạch có kích th−ớc nhỏ gọn Micro – PLC có cấu tạo gồm tất phận nh− xử lý tín hiệu, nguồn, kênh vào/ra khối Các micro – PLC có −u điểm PLC nhỏ giá thành rẻ, dễ lắp đặt

H×nh 1.2 Micro PLC họ T100MD-1616

Một loại micro PLC khác DL05 hÃng Koyo, loại có 30 kênh vào/

Hình 1.3 Micro PLC họ DL05 hÃng Koyo

Hình 1.4 Micro-PLC xê ri 90 cđa Fanuc

PLC loại nhỏ có đến 256 đầu vào/ra Trên hình 1.5 PLC hãng OMRON loại ZEN – 10C Loại PLC có 34 kênh vào/ gồm: kênh vào kênh mơ đun CPU, cịn lại mô đun vào/ ra, với kênh vào kênh cho mơ đun

H×nh 1.5 PLC loại ZEN-10C Omron

Hình 1.7 PLC S5-100U Siemens

Các PLC trung bình có dến 1024 đầu vào/ra Loại CJ1M Omron hình 1.8 có 320 kênh vào/

Hình 1.8 PLC loại CJ1M Omron

Loại PLC CQM1 hay CQMIH Omron hình 1.9 có 512 kênh vào

Hóng Siemens có số xê ri S7-200 cácloại PLC hạng trung bình Số l−ợng kênh vào/ S-300 khoảng từ 256 đến 1024

Các PLC loại lớn có nhiều 1024 đầu vào/ra Loại có tốc độ xử lý cao, dung l−ợng nhớ lớn th−ờng đ−ợc dùng điều khiển hệ thống thiết bị công nghệ phức tạp Hãng Omron có PLC loai CJ1 hình 1.10, loại có tới 1280 kênh vào/ loại CJ1H có tới 2560 kờnh vo/ra

Hình 1.10 PLC loại CJ1 Omron

HÃng Omron có loai CS1 hình 1.11, loại PLC cỡ lớn với 5120 kênh vào/

Hình 1.11 PLC loại CS1 Omron

Các PLC loại lớn Siemens loại xê ri S7-300, S7-400 Các loại có số l−ợng kênh vào/ lớn Các kênh đấu trực tiếp lên PLC mà phải thông qua dồn kênh tách kênh ( demultiplexeur multiplexeur) Trên hình 1.12 PLC S7-400 Siemens Đây loại PLC mạnh Siemens Cấu hình PLC đ−ợc biểu diễn hình 1.13.a, 1.13.b

H×nh 1.12 PLC S7-400 cđa Siemens

a, b, Hình 1.13 a, Cấu trúc S7-400; b, Sơ đồ kết nối S-400

đ−ợc điều chỉnh dựa theo kết phân tích, đánh giá từ liệu thống kê, nh− giúp cho việc sản xuất dạng tối −u hiệu PLC S7-400 Siemens loại PLC lớn mạnh hệ thống điều khiển sản xuất qui mô nh− nhà máy công nghiệp Loại PLC kết nối trực tiếp qua mạng Ethernet công nghiệp với thiết bị điều khiển mức cao để trao đổi liệu thông các kênh giao diện khác nh− MPI , PROFIBUS, EIB hay giao diện AS để thu thập liệu điều khiển nh− hình 1.14

Hình 1.14 Sơ đồ kết nối mạng S7-400 công nghiệp I.4 thành phần plc

Nếu khơng nhìn khía cạnh giá thành, kích th−ớc, mức độ phức tạp, tất PLC có thành phần đặc điểm chức giống Một PLC gồm có thành phần bn:

- Mô đun xử lý tín hiệu - Mô đun vào

- Thiết bị lËp tr×nh

Sơ đồ PLC đ−ợc biểu diễn hình 1.15 Ngồi mơ đun này, PLC cịn có mơ đun phụ trợ nh− mô đun kết nối mạng, mô đun đặc biệt để xử lý tín hiệu nh− mơ đun kết nối với can nhiệt, mô đun điều khiển động b−ớc, mô đun kết nối với encoder, mụ un m xung vo vv

Đầu vào

Mô đun Mô đun

Vào/ Ra nguồn

Đầu

CPU

ThiÕt bÞ lËp Mô đun nhớ

trình

Hình 1.15 Cấu trúc PLC

Bộ xư lý tÝn hiƯu

Đây phận xử lý tín hiệu trung tâm hay CPU PLC Bộ xử lý tín hiệu bao gồm hay nhiều vi xử lý tiêu chuẩn vi xử lý hổ trợ với mạch tích hợp khác để thực phép tính lơ gíc, điều khiển ghi nhớ chức PLC Bộ xử lý thu thập tín hiệu vào, thực phép tính lơ gíc theo ch−ơng trình, phép tính đại số điều khiển đầu số hay t−ơng ứng Phần lớn PLC sử dụng mạch logic chuyên dụng sở vi xử lý mạch tích hợp tạo nên đơn vị xử lý trung tâm CPU

Bộ vi xử lý lần l−ợt quét trạng thái đầu vào thiết bị phụ trợ, thực logic điều khiển đ−ợc đặt ch−ơng trình ứng dụng, thực tính tốn điều khiển đầu t−ơng ứng PLC Bộ vi xử lý nâng cao khả logic khả điều khiển PLC Các PLC hệ cuối cho phép thực phép tính số học phép tính logic, nhớ lớn hơn, tốc độ xử lý cao có trang bị giao diện với máy tính, với mạng nội vv

Bắt đầu chu kỳ

Quét đầu Quét đầu vào

(Bơm, van, cuộn hút) (Công tắc, nút ấn )

Chu kú quÐt

Quét chơng trình điều khiển Hình 1.16 Chu kú quÐt cña PLC

Khi thực quét đầu vào, PLC kiểm tra tín hiệu từ thiết bị vào nh− công tắc, cảm biến Trạng thái tín hiệu vào đ−ợc l−u tạm thời vào bảng ảnh đầu vào vào mảng nhớ Trong thời gian quét ch−ơng trình, xử lý quét lần l−ợt lệnh ch−ơng trình điều khiển, sử dụng trạng thái tín hiệu vào mãng nhớ để xác định đầu đ−ợc nạp l−ợng hay không Kết trạng thái đầu đ−ợc ghi vào mảng nhớ Từ liệu mảng nhớ tín hiệu ra, PLC cấp ngắt điện cho mạch để điều khiển thiết bị ngoại vi Chu kỳ quét PLC kéo dài từ đến 25 mi li giây Thời gian quét đầu vào đầu th−ờng ngắn so với chu kỳ quét PLC

Bé nhí

a ROM (Read Only Memory) b. RAM (Random Access Memory)

c. PROM (Programable Read Only Memory)

d. EPROM (Erasable Programable Read Only Memory)

e. EAPROM (Electronically Alterable Programable Read Only Memory)

f. Bé nhí flash

Bộ nhớ ROM dùng để nhớ lệnh điều khiển PLC, không thay đổi nội dung nhớ điện

Trong số có nhớ RAM nhớ thay đổi, nhớ khác l−u thông tin nhớ điện Bộ nhớ RAM th−ờng hoạt động nhanh dễ dàng nạp ch−ơng trình điều khiển ứng dụng nh− liệu Một số nhớ RAM sử dụng pin để l−u nội dung nhớ điện Bộ nhớ RAM đ−ợc sản xuất từ công nghệ CMOS nên tiêu thụ l−ợng Các PLC đ−ợc mở rộng thêm nên nhớ phải tăng thêm Ch−ơng trình điều khiển đơn giản cần dung l−ợng nhớ bé, ng−ợc lại ch−ơng trình phức tạp cần nhớ dung l−ợng lớn

Bộ nhớ động đ−ợc sử dụng rộng rãi nhớ RAM (Random Acces Memory) Bộ nhớ RAM hoạt động nhanh tạo l−u ch−ơng trình ứng dụng Để chống lại khả liệu điện, PLC th−ờng sử dụng pin

Bộ nhớ tĩnh ROM (Read Only Memory) nhớ không bị thay đổi liệu nhớ tắt nguồn điện Bộ nhớ ROM dùng để nhớ lệnh hàm toán học PLC EEPROM (Ellectrically Erasable Programable Read Only Memory) nhớ tĩnh có khả xố lập trình lại EEPROM dùng để ghi ch−ơng trình ứng dụng Ng−ời sử dụng truy cập vào hai vùng nhớ PLC vùng nhớ ch−ơng trình vùng nhớ liệu Vùng nhớ ch−ơng trình nơi chứa ch−ơng trình điều khiển ứng dụng, ch−ơng trình lỗi ch−ơng trình Vùng nhớ liệu l−u trữ liệu liên quan đến ch−ơng trình điều khiển nh− liệu vào/ra; giá trị đầu, giá trị tức thời giá trị cuối đếm lệnh hay đến thời gian; số biến ch−ơng trình điều khiển Hai vùng nhớ đ−ợc gọi nhớ dành cho ng−ời sử dụng Bộ xử lý tín hiệu cịn có nhớ hệ thống dùng để ghi liệu trung gian q trình thực phép tính, lệnh ch−ơng trình phối hợp chúng; quét liệu vào gửi cá liệu đến mô đun Bộ nhớ hệ thống nhà sản xuất lập trình từ xuất x−ởng nên khơng thể thay đổi đ−ợc ng−ời sử dụng không th truy cp c

Mô đun vào/ra

Đầu vào §Çu

Cn hót

§Ìn

§éng

Đóng Đóng

Hỡnh 1.17 Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị vào/

Tr−ờng hợp micro – PLC khơng có mơ đun nguồn riêng biệt, nguồn điện đ−ợc lắp trực tiếp CPU Trên hình 1.18 ví dụ sơ đồ đấu dây micro – 1000 PLC hãng Allan Bradley

Nguồn điện áp vào nguồn đến thiết bị đầu nh− khởi động bơm, công tắc nhiệt Nguồn điện +24VDC nguồn lấy từ đầu nguồn, lại cấp cho thiết bị đầu vào nh−: Công tắc cao độ, công tắc áp lực, cơng tắc hành trình, cơng tắc phụ bên ngồi bơm Nguồn vào xoay chiều 110VAC đ−ợc đấu đến cầu có ký hiệu VAC t−ơng ứng với kênh ra: kênh đến khởi động bơm, kênh công tắc nhiệt

Đầu vào đầu PLC th−ờng đ−ợc gộp vào mô đun Các mô đun vào/ra tiếp nhận tín hiệu từ thiết bị bên ngồi nh− cơng tắc, cảm biến quang, cơng tắc tiệm cận Các tín hiệu đ−ợc chuyển đổi từ điện áp 110VAC, 220VAC, +24DC thành tín hiệu ± VDC Bộ vi sử lý lấy tín hiệu để xác định tín hiệu t−ơng ứng Điện áp VDC đ−ợc gửi mô đun ra, từ đ−ợc khuyếch đại lên mức 110VAC, 220VAC hay 24VDC tuỳ theo u cầu Thơng th−ờng chuyển đổi tín hiệu có giao diện phụ trợ đ−ợc sử dụng để chuyển trạng thái đầu vào từ bên đến vùng nhớ đệm xác định Vùng nhớ đệm đ−ợc định nghĩa ch−ơng trình PLC Nạp tín hiệu vào CPU tức nạp nội dung ghi vùng nhớ đệm vào sổ ghi CPU Nội dung vị trí nhớ đ−ợc thay đổi Mô đun Vào/ Ra th−ờng tách khỏi mô đun CPU đ−ợc gá ray chung Các đèn báo mô đun Vào/Ra báo hiệu trạng thái làm việc hay cố Các mô đun đ−ợc cách điện có cầu chì để đẩm bào an tồn cho vi xử lý Trong mơ đun Vào/Ra thông th−ờng gồm mạch sau:

i. Các kênh vào / số j. Các kênh vào/ tơng tự

k. Các môđun chuyên dụng: điều khiển động b−ớc, thiết bị điều khiển PID, đếm thời gian cao tốc, mơ đun điều khiển servo vv

C¸c mô đun vào/ thờng nối với nguồn lợng mức cao nên phải cách điện tốt với mô đun CPU Các kênh vào tơng tự sử dụng cho việc lấy tín hiệu từ cảm biến tơng tự :

- Cảm biến lu lợng

- Cm bin m

- Cảm biến áp xuất

- Cảm biến nhiệt độ

- Cảm biến áp xuất

- Cm bin v trí / tốc độ / gia tốc

- C¶m biÕn lùc

Các kênh t−ơng tự th−ờng đ−ợc nối với cấu chấp hành t−ơng tự: - Các động DC AC

- Các van động cơ, xi lanh thuỷ khớ

- Các thiết bị đo tơng tự

Các kênh vào số th−ờng nối với cảm biến hai trạng thái dạng đóng/ ngắt (On/Of) nh−: - Cảm biến quang điện,

- C¶m biÕn tiệm cận

- Cảm biến xung điện

- Các công tắc

Các kênh số nối với thiết bị nh:

- Các cuộn hút cho van điện từ

- Các động b−ớc

- Các cu úng ngt vv

Các dạng đầu vào

Địa kênh

Công tắc cao độ

I/0 O/0 M1 I/1 VAC Bộ khởi động bơm I/2 O/1 K1 Công tắc áp lực

I/3 VAC Công tắc nhiệt Công tắc hành tr×nh I/4 O/2

I/5 VAC Công tắc phụ I/6 O/3 b¬m

I/7 VAC

I/8 O/4 I/9 VAC DC com O/5 +24 Vdc + VAC

_ L L1

120 Vac N N

Hình 1.18 Sơ đồ đấu dây ca Micro-1000PLC ca Allen Bradley

Các dạng dầu

chiều quay động Đầu có hai dạng tín hiệu dạng tín hiệu số tín hiệu t−ơng tự

CÊu trúc mô đun vào

PLC đ−ợc sản xuất theo dạng mơ đun hố, để thay thế, bổ xung sữa chữa dễ dàng Trên hình 1.19 cấu tạo đặc tr−ng mơ đun vào/ Các mơ đun có cấu tạo mạch in chứa hộp tiêu chuẩn hố, có kênh truyền liệu song song để kết nối với truyền liệu vào xử lý Mặt sau hộp cầu nối nguồn điện áp chiều để cung cấp cho mạch in hoạt động Các hộp chứa mơ đun vào/ra lắp lên tủ điều khiển tủ phụ nhờ giá đỡ tiờu chun

Các mô đun vào/ra số (Digital I/O)

Các kênh vào/ra số nét chung đặc tr−ng phần lớn hệ thống điều khiển số Các kênh có hai trạng thái nh− đóng/ ngắt, mở/ đóng nối qua giao diện với xử lý tín hiệu Mỗi mơ đun vào/ra số đ−ợc kích hoạt điện áp nguồn tín hiệu cấp, điện áp chiều: +5VDC, +24VDC hay điện áp xoay chiều: 110VAC, 220VAC

Hình 1.19 Sơ đồ ghép nối mô đun vào/ với CPU

là 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 lơ gíc số khơng cịn dịng điện chạy qua tiếp điểm nh− mạch điện rơ le thông th−ờng Phần lớn mơ đun vào có trang bị ốt quang LED, để báo hiệu trạng thái tín hiệu vào

A Nót Ên (NC)

00 Công tắc phao (NC)

01 Công tắc hành trình (NO)

02 Công tắc hành trình (NC)

03 Công tắc áp suất (NO)

04 Công tắc áp suất (NC)

05 Công tắc lu lợng (NC)

06 Công tắc nhiệt (NC)

07

B D©y nãng 110Vac D©y trung tÝnh

Hình 1.20 Sơ đồ đấu mô đun vào số

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 đ−ợc trì tính liên tục lơ gíc bậc thang khơng cịn đảm bảo

D ©y nãng D©y trung tÝnh 110Vac

A Vµo N

Bé gia nhiÖt H1

Bé gia nhiÖt

H2

Van tr−ỵt FV-1 FV-1

Van tr−ợt FV-2 FV-2 Bộ khởi động bơm số

P3 Bộ khởi động bơm số P4

Bộ khởi động máy trộn M1 Bộ khởi động máy trộn

M2 D©y trung tÝnh

N N

Dây đấu bên Hình 1.21 Sơ đồ đấu dây mơ đun s

Các mô đun vào/ra tơng tự (Analog I/O)

Các mô đun chuyên dụng

Các mô đun số t−ơng tự chiếm đến 80% đại l−ợng vào/ hệ thống điều khiển Mặc nhiên để xử lý số dạng tín hiệu liệu, hệ thống điều khiển cần mô đun chuyên dụng Các mô đun có giao diện xử lý tín hiệu vào dạng tín hiệu từ can nhiệt, từ đếm xung, hay tín hiệu khơng thể dùng giao diện vào/ra tiêu chẩn Các mô đun chuyên dụng đ−ợc trang bị thêm vi xử lý để tao giao diện thông minh Các mơ đun thực tồn chức xử lý tín hiệu độc lập với CPU chu trình quét ch−ơng trình điều khiển Ví dụ mơ đun điều khiển động b−ớc hình 1.22.b, mơ đun điều khiển vị trí hình 1.22.c S5-100U

Trong số mô đun chuyên dụng có mơ đun truyền thơng hình 1.22.d Các mơ đun trao đổi với hệ điều khiển phân tán, với mạng PLC khác, máy tính chủ thiết bị thông minh khác

a, b, c, d, Hình 1.22 Một số mơ đun đặc biệt PLC S5 - Siemens

a, Mô đun t−ơng tự S5-100U; b, Mô đun điều khiển động b−ớc; c, Mơ đun điều khiển vị trí; d, Mơ un kt ni mng

Mô đun nguồn

Th−ờng nguồn cấp cho PLC nguồn điện l−ới xoay chiều AC để tạo nguồn chiều DC cho mạch bên PLC Nguồn điện l−ới 110 VAC, 220 VAC hay điện áp khác tuỳ thuộc theo yêu cầu ng−ời sử dụng Nguồn dùng để cấp l−ợng để đóng ngắt động hay các cấu chấp hành khác nên cần phải đ−ợc cách điện tốt để tránh gây nhiu cho mụ un CPU

Mô đun ghép nối mạng

Mô đun phụ trợ

Cho phép ghép nối với thiết bị bên ngồi nh− hình, bàm phím, lập trình cầm tay (hình 1.23), máy in, thiết bị mơ phỏng, nạp EPROM, máy tính dạng mơ đun hố, xử lý đồ hoạ vv Trong số hệ thống điều khiển có cần đến hình để mơ hay để theo dõi hoạt động hệ thống, ng−ời ta sử dụng hai ph−ơng pháp sau:

- Ph−ơng pháp thứ nối mô đun vào PLC vào bảng điều khiển với hình màu, có trang bị đèn tín hiệu thị số Ph−ơng pháp phải kết nối cố định hệ phải mở rộng thêm không sử dụng đ−ợc

- Ph−ơng pháp thứ hai sử dụng máy tính cá nhân, loại dùng mơi tr−ờng cơng nghiệp có trang bị phần mềm đồ hoạ màu Ph−ơng pháp có −u điểm dễ dàng thay đổi hình q trình điều khiển, thực số choc cảnh báo, lập báo cáo soạn thảo phần mềm cho PLC

I.5 Chu trình làm việc, lập trình cấu trúc chơng trình

cña PLC

PLC thực ch−ơng trình theo chu trình kín đ−ợc lặp lại liên tục có lệnh dừng Mỗi vịng lặp hay gọi vòng quét đ−ợc bắt đầu việc quét số liệu từ kênh vào/ra, chuyển số liệu đến vùng nhớ đệm đầu vào/ra, b−ớc thực lệnh ch−ơng trình nh− thực phép tính logic, phép tính số học để xác định tác động điều khiển, b−ớc chuyển liệu từ nhớ đệm đầu đến kênh Khi có lệnh dừng xuất PLC dừng hoạt động x− lý thơng tin truyền tin để kiểm tra khối ch−ơng trình t−ơng ứng với lệnh ngắt

QuÐt liệu vào/ra

Np vo vựng nh m

Vòng quét Thực bớc chơng trình chơng trình

Chuyển liệu tõ

Vịng qt lệnh dừng thực nhanh Nếu ch−ơng trình hoạt động bình th−ờng chu kỳ vịng qt có độ dài nh− Tốc độ quét cao cho phép nhập đ−ợc nhiều số liệu gần nh− đồng thời thời gian quét, nh− khả điều khiển đ−ợc đồng thời nhiều đại l−ợng hồn tồn thực đ−ợc Khả xử lý tín hiệu chu trình điều khiển khơng có t−ợng trễ cịn đ−ợc gọi điều khiển thời gian thực Các PLC PC ngày có tốc độ xử lý cao nên chất l−ợng hệ thống điều khiển số không chất l−ợng hệ thống điều khiển t−ơng tự Chu kỳ quét PLC th−ờng vào khoảng từ đến 25 mi li giây Thời gian quét đầu vào đầu t−ơng đối ngắn so với chu kỳ quét PLC Phần lớn thời gian dùng cho việc tính tốn hàm điều khiển

Thơng th−ờng ch−ơng trình đ−ợc nạp vào PLC lập trình cầm tay (hình 1.23), thiết bị lập trình chuyên dụng (hình 1.24) hay máy tính cá nhân (hình 1.25) Bộ lập trình cầm tay th−ờng dùng cho PLC rẻ tiền, đơn giản Bộ lập trình chuyên dụng đ−ợc trang bị hình phím t−ơng ứng với phần tử sơ đồ thang để tiện cho việc lập trình Các thiết bị cho phép kiểm tra việc thực lệnh ch−ơng trình thời gian thực Ngày ta th−òng sử dụng phần mềm lập trình cho PLC máy tính sau chay thử mơ nạp vào PLC thông qua cổng RS232

Bộ nạp EPROM cho phép nạp ch−ơng trình ghi EPROM vào nhớ PLC Thiết bị mô th−ờng gắn với ốt quang điện LED côang tắc để thử nghiệm b−ớc ch−ơng trình logic

Bộ xử lý đồ hoạ th−ờng dùng để làm giao diện hệ thống mô hệ thống hiển thị hình

Các PLC hoạt động liên tục từ lúc đ−ợc bật lên Khác với máy tính thơng th−ờng, PLC khơng cần có hệ điều hành, khơng cần có phần mềm ngồi phần mềm ng−ời sử dụng riêng máy CNC rô bốt có thêm phần mềm đồ hoạ dùng cho mơ q trình gia cơng hay hoạt động rô bốt PLC lần l−ợt đọc đầu vào, thực tính tốn, xác định tác động điều khiển, truền tác đông điều khiển đến đầu lặp lại Kết nối với mô đun vào đại l−ợng vật lý Các đại l−ợng vào có hai dạng:

- đại l−ợng t−ơng tự (analog): đại l−ợng đến từ cảm biến t−ơng tự - đại l−ợng lơ gíc: đại l−ợng thể trạng thái hay điều kiện

để thực hàm lơ gíc định lơ gíc Các đại l−ợng đên từ công tắc, cảm biến số

Các mô đun kết nối đầu với động cơ, cuộn hút, đèn tín hiệu vv Tác động ch−ơng trình điều khiển thao tác khởi động động cơ, dừng động cơ, bật/tắt đèn, kích hoạt cấu vv

Tất PLC thực chức điều khiển mặt chất giống Tuy nhiên cách thể lập trình khác nhau, phụ thuộc vào nhà sản xuất PLC

Mỗi đầu vào PLC đ−ợc nối với hay nhiều thiết bị mà qua dịng điện bị chặn lai hay đ−ợc cho qua Nếu có điện áp đầu vào đầu vào đ−ợc đ−ợc xem nh− trạng thái bật Ng−ợc lại khơng có điện áp đầu vào, có nghĩa đầu vào trng thỏi tt

tra trạng thái đầu vào bật hay tắt đầu tơng ứng với lô gíc chơng trình ®iỊu khiĨn

Mỗi vịng điều khiển hồn thành đ−ợc gọi chu kỳ quét Thời gian chu kỳ quan trong, liên quan đến số l−ợng đầy điều khiển đ−ợc PLC Thời gian chu kỳ nhỏ PLC hoath động nhanh, điều khiển đ−ợc nhiều đại l−ợng vật lý khác Chính PLC trở nên thiết bị điều khiển lý t−ởng cho máy thiết bị công nghiệp

Khi ch−a có ch−ơng trình điều khiển PLC khơng thể hoạt động đ−ợc PLC hoạt động có ch−ơng trình điều khiển nạp vào nhớ Ch−ơng trình điều khiển nạp vào PLC ph−ơng phỏp khỏc nhau:

- Lập trình nhờ phần mềm lập trình máy tính nạp chơng trình lªn PLC qua cỉng RS232 hay qua cỉng kÕt nèi với mạng LAN hay mạng Internet Máy tính cá nhân phơng tiện lập trình tốt cho PLC, chứng ta quan sát đợc nhiều dòng lệnh hình, soạn thảo truy cập vào chơng trình dễ dàng Điều bất tiện máy tính cá nhân không thích hợp với môi trờng công nghiệp khả di chuyển

- Lập trình thiết bị lập trình sách tay: lập trình trực tiếp vào nhớ PLC Thiết bị khơng dễ sử dụng nh− máy tính, lại tiện cho việc mang theo ng−ời Lập trình đ−ợc thực dòng lệnh t−ơng ứng với bậc sơ đồ thang

- Lập trình máy tính, nạp lên thẻ nhớ sau nạp từ thẻ nhớ vào PLC qua cổng tiêu chuẩn Các thẻ nhớ EEPROM nhớ ROM xố lập trình lại đ−ợc điện Ưu điểm EEPROM thay đổi ch−ơng trình PLC cách cắm vào cổng PLC

Hình 1.24 Thiết bị lập trình chuyên dụng PG 730C

Trên hình 1.25 kết nối máy tính PC để lập trình nạp vào PLC qua cng ni tiờu chun

Hình 1.25 Kết nối máy tÝnh vµ PLC

Khi nạp ch−ơng trình điều khiển từ PC đến PLC, để ch−ơng trình chạy đ−ợc, phải đ−ợc nạp vào nhớ xử lý Khi nạp ch−ơng trình trực tiếp từ PC cần phảI ý thao tác sau:

1 Tất phần tử có liên quan đến PLC phải đ−ợc ngắt điện

2 Nối PC với PLC theo nh− hình 1.25 Nh− Phần mềm PLC đ−ợc phép trao đổi với xử lý PLC

3 Chuyển công tắc xử lý sang chế độ điều khiển từ xa Bật công tắc nguồn để cấp điện vào PLC phận Thực b−ớc tải ch−ơng trình điều khiển từ PC PLC

Phần mềm lập trình cho PLC cho phép PC truy cập trực tiếp vào ch−ơng trình l−u nhớ PLC Khi chế độ truy cập trực tiếp (online), ch−ơng trình nhớ PLC đ−ợc hiển thị lên hình PC Nếu ta có ch−ơng trình mở sẵn khác với ch−ơng trình PLC, phần mềm lập trình tự động đóng lại mở ch−ơng trình có PLC mà thơi Trên hình phần mềm có cửa sổ với tín hiệu báo ta chế độ truy cập trực tiếp Lúc ta thay đổi chế độ làm việc PLC từ chế độ gián tiếp (offline) sang ch−ơng trình điều khiển từ xa Thực việc chạy ch−ơng trình điều khiển từ phần mềm lập trình PC, ta theo dõi đ−ợc b−ớc thực sơ đồ thang

Phần mềm lập trình cịn cho phép dừng ch−ơng trình chạy PLC, chuyển sang chế độ ch−ơng trình điều khiển từ xa

Để nhận biết tính PLC ta phải dựa vào đặc tính kỹ thuật PLC Ví dụ PLC Simatic S5 –100U Siemens có đặc tính sau:

- Dung l−ỵng nhí: 1024 lƯnh

- Bé nhí tÜnh: EPROM vµ EEPROM

- Thêi gian thùc hiƯn mét phép tính nhi phân: 70às

- Thời gian chu kú: 300ms

- Biến trạng thái : 1024, 512 biến tĩnh, tức biến giữ dữ liệu điện

- Bộ đếm giờ: 16

- Khoảng đếm giờ: 0.01 đến 9990s

- Bộ đếm: 16, đếm tĩnh

- Khoảng đếm: đến 999 (tng hoc gim)

- Kênh Vào/Ra số: 128

- Pin: Lithium (3.4V/850mA-h)

- Tuæi thọ pin: năm

- Nguồn trung tâm: 24V/0.8A

- Cấu trúc mô đun vào số:

o 4/8 kênh vào 24V DC/7mA

o 4 kênh vào 24 60V DC/7.5mA

o 4/8 kênh vào 115V AC/10mA

o 4/8 kênh vào 230V AC/15mA

- Cấu trúc mô đun số:

o 4 kªnh 24V DC/0.5A

o 4 kªnh 24V DC/2A

o 8 kªnh 24V DC/0.5A

o 4 kªnh 24 – 60V DC/0.5A

o 4 kªnh 115 – 230V AC/1A

o 8 kªnh 150 – 230V AC/0.5A

o 4 kênh rơ le: 30V DC/230V AC

hơn 300ms Đây PLC hệ năm 90 Siemens Ngày PLC Hãng phát triển đến hệ S7-400, PLC mạnh tốc độ cao

Các lệnh ch−ơng trình PLC th−ờng đ−ợc đ−ợc gộp vào khối ch−ơng trình ch−ơng trình đ−ợc liên kết với ch−ơng trình Đối với ch−ơng trình đơn giản cấu trúc ch−ơng trình gồm khối

LÖnh

LÖnh

Vßng quÐt

LÖnh cuèi

Đối với chơng trình lớn có nhiều lệnh lặp lại ngời ta viét chơng trình theo dạng cã cÊu tróc:

HƯ Khèi Khèi Khèi Khèi

Phô phụ phụ

Chơng điều trình

chÝnh

Khèi Khèi Khèi

hành phụ phụ phụ

I.6 Ngôn ngữ lập trình

Ngụn ng lp trỡnh cho phép ng−ời sử dụng trao đổi với thiết bị điều khiển khả lập trình thơng qua thiết bị lập trình Các nhà sản xuất PLC sử dụng ngơn ngữ lập trình khác nhau, nh−ng tất ngơn ngữ sử dụng lệnh để nạp kế hoạch sở điều khiển vào hệ thống

ấn xuống Ch−ơng trình đồng thời lệnh cho thiết bị điều khiển bật đèn tủ điều khiển tiếp điểm phụ trợ khởi động động đ−ợc đóng

Ch−ơng trình đ−ợc viết tổ hợp lệnh theo trình tự xác định Ph−ơng thức tổ hợp lệnh nh− dạng lệnh đ−ợc tuân thủ theo qui định chung Các qui định lệnh tổ hợp với tạo ngôn ngữ lập trình Có bốn dạng ngơn ngữ hay hay sử dụng cho PLC hệ đầu tiên:

1 Bảng lệnh (STT) Sơ đồ thang (LAD)

3 Sơ đồ khối hàm lơ gíc (FBD) Grafcet

Ngôn ngữ Bảng lệnh STT:

õy l ngơn ngữ lập trình sử dụng ký tự thơng th−ờng để mã hoá lệnh Cấu trúc lệnh t−ơng tự nh− ngôn ngữ Assembler dùng cho vi xử lý Các lệnh bao gồm địa bit mà lệnh tác động lên Ngôn ngữ bảng lệnh STT bao gồm dải rộng lệnh dễ hiểu để lập trình ch−ơng trình điều khiển hồn chỉnh Ví dụ PLC Siemens S7 có đến 130 lệnh STT khác dải rộng địa phụ thuộc vào kiểu PLC đ−ợc sử dụng

LÖnh STT có hai cấu trúc :

- Cấu trúc thứ có lệnh đơn thuần, ví dụ NOT - Cấu trúc thứ hai gồm lệnh địa

Địa của lệnh thị vị trí khơng thay đổi nhớ, nơi mà lệnh tìm thấy giá trị thực phép tính

Các lệnh lơ gíc nhị phân lệnh bảng lệnh STT Các lệnh thực phép tính lơ gíc bit đơn độc nhớ PLC Các lệnh lơ gíc bit gồm: AND (A), AND NOT (AN), OR (O), EXCLUSIVE OR (OR), EXCLUSIVE OR NOT (XN) Các lệnh kiểm tra trạng thái tín hiệu bit địa để tạo lơ gíc (bit đ−ợc kích hoạt) lơ gíc (bit khơng đ−ợc kích hoạt) Các lệnh lơ gíc bit cịn đ−ợc gọi lệnh lơ gíc rơ le, chúng thực tác động điều khiển thay cho mạch lơ gíc rơ le Trên hình 1.23 ví dụ phép tính lơ gic AND Ch−ơng trình bảng lệnh STT cột bên trái ch−ơng trình sơ đồ thang cọt bên phải để tiện so sánh cách diễn đạt lệnh Lệnh AND lập trình nối hai tiếp điểm nối tiếp NO Chỉ tín hiệu cảc hai bit địa trạng thái bit đầu Q4.0 1, cuộn hút đ−ợc kích hoạt

STR X1 X1 X2 Y1 AND X2

OUT Y1

a, b, Hình 1.23 Lô gíc AND

Ngôn ngữ bao gồm tập hợp ký hiệu mã hoá t−ơng ứng với lệnh ngôn ngữ máy Ngôn ngữ PLC nhà sản xuất khác khác Ngôn ngữ PLC gần với ngơn ngữ máy thích hợp với ng−ời sử dụng làm quen với kỹ thuật số máy tính Mặt khác ngơn ngữ PLC thứ ngôn ngữ đ−ợc sử dụng lập trình đơn giản với khả hiển thi vài dòng lệnh đồng thời Sau phần giới thiệu ngôn ngữ bảng lệnh cổ điển

1. NhËn dạng biến:

a Bin vo Xn Ký hiệu X biến vào nhị phân số n ký hiệu địa kênh nối với đầu vào

b Biến Yn Ký hiệu Y biến nhị phân n địa kênh nối với đầu

c BiÕn trung gian IRn Ký hiệu IR biến nhị phân trung gian (chØ bé nhí) vµ n lµ chØ sè thø tự tơng ứng

2. Các lệnh:

PLC sử dụng ba loại lệnh khác nhau:

- Lệnh gọi biến vào / lệnh tính toán

- Lệnh đếm lệnh đếm - Lệnh iu khin

Lệnh gọi biến vào/ tính toán:

Các lệnh thực c¸c thao t¸c sau:

+ Chọn biến xác định đ−ợc sử dụng nh− biến gán (Operand), đầu vào đầu

+ Thực lệnh quét đầu vào đầu

+ Thực số phép tính với biến ó cho

Trong nhóm có lệnh sau: STR, STR NOT, OUT, OUT NOT, OR, OR NOT, AND, AND NOT, OR STR, AND STR

Lệnh STR: Lệnh dùng để chọn biến chuỗi lệnh (lệnh gọi) Ví dụ : STR X0 - Chọn u vo X0

STR Y6 - Chọn đầu Y6

STR IR2 - Chän biÕn trung gian IR2

Lệnh STR NOT: lệnh phủ định giá trị biến đ−ợc chọn Đây lệnh gọi bắt đầu cho chuỗi lệnh

Ví dụ : STR NOT X12 - Chọn biến vào X12 phủ định biến (X12) STR NOT Y10 - Chọn biến vào Y10 phủ định biến (Y10) STR NOT IR9 - Chọn biến vào IR9 phủ định biến ny (IR9)

Lệnh OUT: Lệnh chuyển liệu kªnh VÝ dơ: STR X0

OUT Y0 chọ X0 chuyển giá trị kªnh Y0

Lệnh OUT NOT: Lệnh phủ định liệu cần chuyển đến kênh Ví dụ: STR X0

OUT NOT Y0 – Chọn giá trị vào X0, gán cho đầu Y0 giá trị phủ định X0

LÖnh OR: Thùc hiÖn phÐp céng logic gi÷a hai hay nhiỊu biÕn VÝ dơ: STR Y5

OR X3

OUT Y0 Nội dung chuỗi lệnh :

o Chän biÕn Y5

o Thùc hiÖn phÐp tÝnh logic OR Y5 X3

o Thực phép tính logic OR kết phép tính trớc với IR7 o Chuển kết tới kênh Y0

Đây kết phép tính sau: Y0 = Y5 + X3 + IR7

Lệnh OR NOT: Lệnh thực phép cộng logic với hay nhiều biến khác, phủ định kết

VÝ dô: STR IR13

OR NOT X10

OR NOT X14

OUT IR15

Đây thực phép tính logic : IR15=IR13+X10+X14

Lệnh AND : Đây thực tế phép nhân logic hai hay nhiều biến logic Ví dô: STR NOT X0

AND X1 AND IR7

AND Y3

OUT Y10

Chuỗi lệnh thực thao tác sau:

- Gi biến vào X0 phủ định giá trị - Thực phép nhân AND X0và X1

- Thực phép nhân IR7 kết phép tính trớc - Thực phép nhân Y3 víi kÕt qu¶ cđa phÐp tÝnh tr−íc - Chun kÕt kênh Y0

Đây kết cđa phÐp tÝnh: Y10=X0.X1.IR7.Y3

Giữa phép cơng phép nhân logic khơng có khác biệt, lệnh theo trình tự đứng tr−ớc thực tr−ớc

VÝ dô: STR X5 OR X3

AND Y5

OUT Y3

Đây phép tính: Y3=(X5+X3).Y5 STR X5

AND X3 OR Y5

OUT Y3

Đây phép tính: Y3=X5.X3+Y5

Lnh AND NOT: Lệnh thực phép nhân logic hai hay nhiều biến sau phủ định kết

VÝ dô: STR Y6

AND NOT X3

AND NOT IR9

AND NOT X9

Đây chuổi lệnh thực phép tÝnh: IR14=Y6.X3.IR9.X9

Lệnh OR STR: Lệnh thực phép cơng logic hai chuỗi tr−ớc bắt đầu STR hay STR NOT

VÝ dô: STR X7 OR X9

AND NOT Y5

STR NOT IR3

AND X6

OR NOT Y6

OR STR

OUT Y8

Chuỗi lệnh thực thao tác sau: - Gọi biến vào X7

- Thực logic OR X7 X9

- Thực logic AND Y5 X7+X9

3 IR - Bắt đầu chuỗi lệnh míi víi lƯnh gäi biÕn trung gian - Thùc logic AND IR3 X6

6

Y IR3.X6

- Thực logic OR

- Thùc hiƯn phÐp tÝnh OR gi÷a (X7+X9).Y5 IR3++X6+Y6 Kết chuỗi là:

[(X7 X9).Y5] (IR3.X6 Y6)

Y = + + +

LƯnh AND STR: lµ lƯnh thơc hiƯn phÐp nhân logic AND hai chuỗi lệnh bắt đầu lƯnh gäi STR hay STR NOT

VÝ dơ: STR X0

AND NOT X1

STR X2 AND X3

OR NOT Y0

AND STR

OUT Y1

Chuỗi lệnh thực phép tÝnh: Y1=X0.X1.(X2.X3+Y0)

Lệnh đếm thời gian TMR lệnh đếm CTR:

Lệnh thời gian lệnh đếm lệnh để tạo khả đóng ngắt, kéo dài thời gian thực lệnh hay chuỗi lệnh ch−ơng trình Các lệnh hàm thời gian số l−ợng xung đếm tác động lên đầu vào chúng

Lệnh TMR: lệnh sử dụng hai biến để thực chức đếm thời gian Đầu lệnh thời gian biến trung gian đầu

i

X Xj

2 LÖnh gäi biÕn Xj

3 Lệnh TMR n chọn đếm thứ n Lệnh khởi động đếm thời gian n Xi=1 ( Ch−a khởi động lại) Xj trở thành ( đầu vào đ−ợc bật

lªn)

4 Một chơng trình ghi nhớ giá trị thời gian đợc chọn Ví dụ: STR X1

STR X0

TMR

10

OUT Y0

Biễu đồ thời gian biến nh− sau: X1

X0

Y0 t = 10

Lệnh đếm thời gian TMR sử dụng đễ làm trễ thời gian đóng ngắt biến

VÝ dơ: STR X5 STR X5

TMR

10

OUT Y5

Biểu đồ thời gian : X5 Y5

t =10

T−ơng tự nh− vậy, lệnh TMR sử dụng để kéo dài thời gian biến trạng thái đóng tr−ớc ngắt

VÝ dô: STR NOT X4

STR NOT X4

TMR

10

OUT NOT Y9

Nh− biến Y9 đ−ợc ngắt trễ 10s từ lúc biến vào X4 đ−ợc ngắt Biễu đồ thời gian:

Y9

t =10

Lệnh đếm CTR: Lệnh thực chức đếm với hai biến Tr−ờng hợp thứ đếm tăng, biến biến khởi động biến thứ hai biến đếm Tr−ờng hợp thứ hai đếm tăng/giảm, đếm sử dụng ba biến Biến thứ biến thứ ba t−ơng tự nh− đếm tăng Biến thứ hai biến chọn kiểu đếm tăng hay giảm t−ơng ứng với trang thái hay

VÝ dô: STR X1 STR X0 CTR 10

OUT Y2

Biến Y2 trở thành sau có 10 xung đếm đầu vào X0, đồng thời X1 giữ nguyên trạng thái chuyển X1 chuyển

Biểu đồ thời gian: X1

X0 10 Y2

Chuỗi lệnh đếm tăng/giảm gồm : STR X2

STR X1 STR X0 CTR 10

OUT Y3

Biểu đồ thời gian: X2

X1

10 11 12 13 14 15 16

X0

Y3

Trong đếm tăng giảm ví dụ ta thấy đếm đếm đến 10, nh−ng biến X1 thay đổi trạng thái từ sang 1, giá trị l−u đếm đ−ợc đếm giảm X1 quay trạng thái Lúc đếm lại đếm tăng giá trị l−u đạt giá trị 10 Đầu đ−ợc kích hoạt đếm đạt giá trị cho tr−ớc (10) Đầu ngắt biến X2 chuyển trng thỏi

Các lệnh điều khiển:

chơng trình dài cồng kềnh Các PLC thờng sử dụng cặp lệnh: JMP JME, IL - ILC

LƯnh nh¶y JMP – JME:

Hai lệnh gây việc thực tất lệnh nằm chúng phụ thuộc vào kết phép tính logic nằm tr−ớc lệnh JMP Nếu kết phép tính lơ gíc tr−ớc lệnh JMP lệnh nằm JMP JME đ−ợc thực bình th−ờng Nếu có biến biến đ−ợc gán giá trị Nếu kết tr−ớc lệnh JMP lệnh không đ−ợc thực Các biến nằm hai lệnh không thay đổi giá trị

VÝ dô : STR X0

OUT Y0

JMP STR Y0 AND X0

OUT Y1

STR X1

OUT IR2

JME

Nh− lệnh gọi biến vào X0, sau gán Y0 X0 B−ớc lệnh nhảy JMP thực phụ thuộc vào giá trị biến Y0 lệnh tr−ớc Lệnh JME kết thúc lệnh nhảy

LÖnh IL – ILC:

Cặp lệnh gây cho tất biến trung gian biến nằm chúng thay đổi giá trị hay giữ nguyên tuỳ thuộc vào kết logic lệnh nằm tr−ớc lệnh IL

VÝ dô: STR X7

OUT Y10

IL STR X9

OUT Y9

STR X15

OUT Y15

ILC

Đầu tiên lệnh gọi biến vào X7, g¸n nã cho biÕn Y10 NÕu Y10 = 1, lệnh nằm IL ILC đợc thực hiện, ngợic lại lệnh không đợc thực hiện, Y9 Y15 giữ nguyên giá trị cũ

Ngôn ngữ Sơ đồ thang (LAD):

các cuộn hút rơ le Trong thiết kế mạch lơ gíc rơ le, ng−ời ta cố gắng mạch điện cần thiết để thực thao tác hệ thống điều khiển sơ đồ nh− đuợc gọi sơ đồ đấu dây Sơ đồ thể lơ gíc điều khiển vật chất cụ thể để đảm bảo cho dòng điện liên tục qua phần tử kết nôi đầu vào phần tử đầu nh− động cơ, cuộn hút vv Đối với PLC điều khác hẳn chất, sơ đồ thang PLC đảm bảo tính liên tục lơ gíc khơng phải cho dịng điện chạy qua từ đầu vào đến đầu Đầu PLC đ−ợc kích hoạt hay đ−ợc cấp l−ợng biến lơ gíc t−ơng ứng với thiết bị “cứng” đảm bảo tính lơ gíc liên tục từ đầu vào đến đầu Mỗi bậc thang sơ đồ thang PLC so với bậc thang t−ơng ứng sơ đồ đấu điện, sơ đồ đấu “ảo” mà thơi

Trên hình 1.23 ví dụ sơ đồ thang mạch điện hình 1.24 sơ đồ thang PLC cho thao tác đóng bơm mức n−ớc giám mức tối thiểu Các địa bit lơ gíc đ−ợc ký hiệu chữ I O, chữ số thập phân Bắt đầu ch−ơng trình, xử lý kiểm tra trạng thái nút ấn khởi động PB, nút ấn đ−ợc ấn xuống, lơ gíc bit I:010/00 trở thành B−ớc kiểm tra trạng thái bit I:010/01 – trạng thái mực n−ớc trông bể chứa Nếu mực n−ớc thấp, trạng thái bit (OFF), lo gíc bít khởi động bơm chuyển thành (ON) bơm chạy Trạng thái bit khởi động bơm trì tính liên tục mạch lơ gíc bơm tiếp tục chạy trạng thái bit mực n−ớc chuyển sang trạng thái (ON), tức mạch lơ gíc bị gián đoạn Trên bậc thang thứ hai lơ gíc bơm lơ gíc đèn tín hiệu bơm chạy có giá trị 1, đèn sáng

I.1 I.2

Start Mùc nớc thấp Rơ le điều khiển BËc CR1

PB1

LSH

CR1 (1) (Tiếp điểm trì)

Bậc P1 CR1 (2)

Hình 1.23 Sơ đồ thang mạch điều khiển bơm

Chạy bơm

O: 000/00

Chạy bơm Đèn báo bơm ch¹y

O: 000/00 O: 000/01

Hình 1.24 Sơ đồ thang điều khiển bơm PLC

Về mặt lơ gíc hai sơ đồ hình 1.23 hình 1.24 hồn tồn t−ơng tự nh− Chính điều kỹ s− làm việc với sơ đồ thang mạch điện không nhiều việc học cách sử dụng sơ đồ thang PLC

Trong ch−ơng trình sử dụng sơ đồ thang có ba dạng lệnh đ−ợc sử dụng để tạo nên ch−ơng trình là:

- LƯnh th−êng më NO (Normally Open), t−¬ng øng víi tiÕp điểm thờng mở mạch lô gíc rơ le Lệnh NO PLC tơng tự, nhng lệnh yêu cÇu bé xư lý tÝn hiƯu kiĨm tra bit cã ký hiệu tơng ứng với tiếp điểm nhớ Nếu bit (tơng ứng trạng thái bật ON) lệnh đợc thực tính liên tục lô gíc lại truyền tiếp tục bậc thang Nếu bit mang giá trị tức trang thái tắt OFF, lô gíc bị ngắt quÃng, tiếp tục truyền tiếp bậc thang

- Lệnh th−ờng đóng NC (Normally Closed) t−ơng ứng với tiếp điểm th−ờng đóng sơ đồ thang mạch điện Lệnh cịn gọi lệnh ngắt thực ngắt điện mạch điện hay ngắt mạch lơ gíc PLC Nếu bit t−ơng ứng với tiếp điểm th−ờng đóng có trạng thái lơ gíc la 0, t−ơng đ−ơng với lơ gíc OFF, lệnh đ−ợc thực tính liên tục lơ gíc đ−ợc truyền tiếp bậc thang Nếu bit có giá trị tức lơ gíc ON, lệnh th−ờng đống trở thành sai (FALSE), lơ gíc bị ngắt quãng

- Lệnh cuộn hút : t−ơng tự nh− cuộn hút rơ le sơ đồ thang Lệnh yêu cầu xử lý chuyển giá trị lơ gíc vị trí xác định nhớ t−ơng đ−ơng với cuộn hút lên trạng thái hay ON (bật) nh− tính liên tục lơ gíc tr−ớc đ−ợc đảm bảo Nếu khơng có liên tục lơ gíc bậc thang xử lý bật lệnh cuộn hút lên giá trị hay OFF (tắt)

Trong sơ đồ thang tất lệnh đ−ợc thể sơ đồ t−ơng tự nh− mạch điện điều khiển tủ rơ le Mục đích ngơn ngữ :

- đơn giản hoá việc thay hệ thống điều khiển rơ le PLC,

- đơn giản hố việc lập trình PLC cho kỹ s− điều khiển quen với thiết kế hệ điều khiển rơ le

1 Nhận dạng biến: Các biến nhị phân đ−ợc biễu diễn công tắc xác định chữ chữ số xác định từ danh sách lệnh Tuy nhiên việc ký hiệu công tắc khác nhau, phụ thuộc vào tiêu chuẩn n−ớc sn xut

Biến vào Xi đợc ký hiệu nh− sau: Xi

BiÕn NO

Xi

BiÕn NC

BiÕn trung gian IRi biến , đầu trung gian Trờng hợp thứ biến IRi biến trung gian ký hiệu tơng tự nh ký hiệu biến vào Xi

IRi IRi

BiÕn Yi:

Yi / IRi

2 Chuỗi logic : X0 Y0 STR X0

LÖnh gäi biÕn vµo: OUT Y0

Lệnh gọi phủ định biến vào:

X0 Y0 STR NOT X0 OUT Y0

LÖnh céng OR: X2 STR X2

IR7 OR IR1

IR1

OR Y3 Y3

X1 STR NOT X1

Y0 Y3 OR NOT Y0 OR NOT IR12

IR12 OUT Y3

LÖnh AND : X0 Y1 IR3 Y0 STR X0 AND Y1

AND IR3

OUT Y0

X0 Y3 IR6 IR0 STR NOT X0 AND NOT Y3 AND NOT IR6 OUT IR0

Lệnh OR AND : X1 X6 Y2 STR X1 AND NOT X6 AND Y2 Y5 STR IR0 IR0 X7 IR2 AND X7 AND IR2 OR STR OUT Y5 Lệnh đếm thời gian TMR

X0 STR X0

STRX1

TMR Y0 TMR

X1 100 100

Lệnh đếm CTR

STR X0

X0 STR X1

CTR Y5 STR X2

X1 21 CTR

21 OUT Y5 X2

Ngơn ngữ Sơ đồ khối hàm lơ gíc FBD

Sơ đồ khối hàm lơ gíc ngơn ngữ lập trình đồ hoạ Ngơn ngữ cho phép ng−ời lập trình xây dựng qui trình điều khiển phức tạp cách lấy hàm từ th− viện FBD viết chúng vào diện tích đồ hoạ Một khối hàm lơ gíc biểu diễn quan hệ hay hàm biến đầu vào đầu

Ta xây dựng hàm hồn chỉnh thao tác ch−ơng trình FBD với sơ đồ khối hàm sở từ th− viện FBD Mỗi khối hàm sở có số l−ợng đầu vào/ra cố định điểm nối Đầu vào đ−ợc nối vào mặt bên trái khối đầu mặt bên phải Hàm sở thực hàm đơn giản đầu vào đầu Kết hàm lơ gíc đ−ợc chuyển đến đầu Tên khối đ−ợc ký hiệu ký tự la tinh

Sơ đồ khối hàm logic ngơn ngữ ký hiệu, tổ hợp khác biến lơ gíc đ−ợc biễu diễn ký hiệu logic tiêu chuẩn hoá T−ơng tự nh− sơ đồ thang, để lập trình đ−ợc ngơn ngữ ta cần phải có hình để hiển th s

1 Các biến logic: Tơng tự nh ngôn ngữ khác, biến đợc ký hiệu chữ in hoa Các phần tử lô gíc có nhiều dạng ký hiệu khác nhau, tuỳ thuộc vào tiêu chuẩn sử dụng: BS, AFNOR, ISO vv Các ký hiệu phần tử lô gíc theo chuÈn ISO nh− sau:

A

NOT: A X X = A NOR: ≥1 X X = A+B

B

A AND: A

A B

& X X = A.B XOR: =1 X X= A + B

B B

OR: A A

C

B

2 C¸c phÐp tÝnh logic:

Tơng đơng với lệnh sau: STR X0

X0 = Y0 OUT Y0

X0 = Y0 STR NOT X0 OUT Y0

X3 STR X3

≥1 OR Y4

Y4 = Y

0 OR IR0

IR0 OUT Y0

X3 STR NOT X3

≥1 OR Y4

Y4 =

Y0 OR NOT IR0

IR0 OUT Y0

X0 STR X0

AND X1 & = Y0 OUT NOT Y0 X1

Y0 STR NOT Y0

AND NOT X0

X0 & = Y1 AND X1

X1 OUT Y1

Y0 STR NOT Y0

AND NOT X0

X0 & AND X1

X1

IR0 STR IR0

AND NOT X0

X0 & AND X1

X1 OR STR

OUT Y9

Y0 STR NOT Y0

OR NOT X0 X0 ≥1 OR X1

X1

& = Y9

IR0 STR IR0

OR NOT X0 X0 ≥1 OR X1

X1 AND STR

OUT Y9

TMR 0

STR X0

X0 10 STR X1

= Y0 TMR 0

X1 OUT Y0

CTR 5

X3 STR X3

STR X9

10 = Y

7 CTR

X9 10

CTR 7 STR X3

X3 STR X4

10 STR X9

X4 = Y10 CTR

10

X9 OUT Y10

Ngôn ngữ Grafcet

Đây ngôn ngữ đ−ợc phát triển nhà khoa học Pháp vào năm 1982 Ngôn ngữ đ−ợc đặt tên từ chữ viết tất Graphe Fonctionnel de Commande Etapes – Transition (Đồ hoạ chức điều khiển giai đoạn – chuyển tiếp) hai quan khoa học Pháp AFCET ( Liên hiệp Pháp kinh tế kỹ thuật) ADEPA ( Hiệp hội vê phát triển sản xuất tự động) hợp tác soạn thảo Grafcet công cụ đễ biểu diễn hoạt động điều khiển hệ thống tự động Trong hoạt động hệ thống vật lý ta gặp hai dạng hoạt động: hoạt động hoạt động đồng thời Mỗi hoạt động hay trạng thái đ−ợc thể khối hình vng hình chữ nhật Các hoạt động đ−ợc liên kết với đoạn thẳng, giũa đoạn thẳng đ−ợc vạch gạch phân cách để trạng thái chuyển tiếp tức kết thúc hoạt động điều kiện bắt đầu cho hoạt động Đầu vào khối điều kiện để bắt đầu trạng thái hay hoạt động kết thúc hay nhiều hoạt động tr−ớc

Ngơn ngữ Grafcet biểu diễn hàm logic sơ đồ chuỗi nhiệm vụ Ngôn ngữ đơn giản cho ng−ời sử dụng, đặc biệt ng−ời không am hiểu sâu PLC Grafcet công cụ đ−ợc chuẩn hoá theo theo tiêu chuẩn Pháp AFNOR Từ Grafcet chuyển sang ngơn ngữ máy, ngơn ngữ bảng lệnh, sơ đồ thang hay sơ đồ hàm logic

Mỗi trạng thái hệ thống đ−ợc ký hiệu hình vng có số trạng thái Chuyển tiếp từ trạng thái sang trạng thái đ−ợc xác định tác động đ−ợc thực trạng thái đứng tr−ớc

Trạng thái ng ca Grafcet

Bật công tắc

i đèn L1

Sự chuyển tiếp trạng thái hoạt động thứ i sang hoạt động thứ j đ−ợc thể điều kiện chuyển tiếp CT (hình **)

i

CT Dung lợng dịch chuyển

j

Sơ đồ dịch chuyển từ trạng thái i sang trạng thỏi j

Có thể có khả chuyển từ trạng thái sang hai trạng thái khác nhau: I i

CT1

CT1 CT2

Tr−ờng hợp thứ tr−ờng hợp phân nhánh đơn ch−ơng trình, t−ơng ứng với điều kiện CT1 hay điều kiện CT2 Một hai điều kiện đ−ợc đáp ứng, ch−ơng trình tiếp tục thực hoạt động Tr−ờng hợp thứ hai tr−ờng hợp phân nhánh song song Hoạt động nhánh diễn đồng thời trạng thái chuyển tiếp CT1 uc ỏp ng

Ngợc lại có khả từ hai hay nhiều trạng thái chuyển trạng th¸i:

Tr−ờng hợp thứ nhánh kết thúc hoạt động cuối nhánh, ch−ơng trình tiếp tục b−ớc

CTi CTj

CTi

K K

Chơng

Các hệ thống đầu vào ®Çu

Hệ thống đầu vào/ra cung cấp kết nối vật lý thiết bị bên xử lý trung tâm CPU Các mạch giao diện đ−ợc sử dụng để chuyển đổi tín hiệu từ cảm biến hay độ lớn đại l−ợng đo đ−ợc nh− tốc độ chuyển động, cao độ, nhiệt độ, áp suất vị trí, thành tín hiệu lo gíc để PLC sử dụng đ−ợc Dựa sở giá trị cảm nhận đ−ợc hay đo đ−ợc, ch−ơng trình điều khiển PLC sử dụng mạch điện khác mơ đun để kích hoạt thiết bị nh− bơm, van, động cơ, báo động để thực điều khiển máy trình Các mạch vào I (Input) mạch O (Output) mô đun đ−ợc lắp ráp vỏ thiết bị, tr−ờng hợp micro-PLC kênh I/O phần của vỏ PLC Phần lớn vỏ PLC cài mô đun I/O vào giắc cắm I/O Vỏ PLC đ−ợc thiết kế để tháo mô đun I/O mà không cần tắt nguồn xoay chiều AC (Alternative Current) hay tháo dây nối Đa số mô đun I/O sử dụng công nghệ mạch in bảng mạch có giắc nối để cắm vào phích cắm bảng mạch giá đỡ Bảng mạch mạch in có ch−ac cổng giao tiếp song song kênh truyền thông tin đến xử lý Nguồn điện chiều DC (Direct Current) đ−ợc cấp đến để kích hoạt mạch lơ gíc mạch chuyển đổi tín hiu cỏc mụ un I/O

2.1 Các đầu vµo sè

Các kênh vào số thuộc nhóm lớn tín hiệu bên ngồi hệ thống PLC Thiết bị ngoại vi cung cấp tín hiệu vào số với hai giá trị khác hẳn chất, đặc tr−ng cho hai trạng thái đóng/mở, hay bật/tắt

Các thiết bị gián đoạn thờng xuất phần lớn ứng dụng điều khiển trình bao gåm:

+ Công tắc bánh gạt, + Công tắc nhiệt, + Công tắc l−u l−ợng, + Công tắc mức chất lỏng, + Cơng 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,

+ Tip im ng động cơ, + Cảm biến quang điện

Nếu thiết bị gián đoạn đ−ợc đóng, tức điện áp đ−ợc truyền qua thiết bị, mạch vào PLC thu đ−ợc tín hiệu điện áp cấp đến Để thị trạng thái thiết bị chuyển đổi thành tín hiệu lơ gíc, mạch lơ gíc vào biến đổi tín hiệu mức t−ơng đ−ơng với điện áp mà CPU xử lý đ−ợc Giá trị lơ gíc t−ơng ứng với trạng thái bật (ON) hay đóng (CLOSED), lơ gíc t−ơng ứng trạng thỏi tt (OFF) hay ngt (OPENED)

2.2 Các đầu sè

Điều khiển đại l−ợng gián đoạn giới hạn thiết bị có yêu cầu hai trạng thái đ−ợc chọn ON/OFF, OPEN/CLOSED hay kéo /nén Các thiết bị gián đoạn th−ờng gặp trình điều khiển máy trình cơng nghệ gồm:

+ ThiÕt bÞ trun tÝn hiƯu,

+ Báo động tín hiệu ánh sáng, + Rơ le điều khiển điện, + Quạt điện,

+ Đèn thị tín hiệu ánh sáng, + Van ®iƯn,

+ Cịi báo động, + Van tr−ợt,

+ 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 đ−ợc bật (ON) qua ch−ơng trình điều khiển, mạch giao diện điện áp điều khiển kích hoạt thiết bị đầu

2.3 D¹ng tÝn hiƯu vµo/ra

Mỗi tín hiệu vào đ−ợc cấp l−ợng bảng nguồn cấp điện áp: +5 VDC, +24VDC,… Các mạch giao diện cho mức điện áp chiều xoay chiều khác nh−:

+ VDC + 12 VDC + 24 VDC + 48 VDC,

110 VAC hay DC, 220VAC hay DC,

100 VDC tiếp điểm khô

l thiết bị cấp dòng Ng−ợc lại thiết bị đầu vào thiết bị tiêu thụ dịng ta phải sử dụng mạch nguồn Vấn đề trục trặc xảy mô đun vào mô đun tiêu thụ thiết bị đầu vào trừ thiết bị đầu vào cấp nguồn Thiết bị đầu vào tiêu thụ dịng trạng thái bật (ON), nh−ng mơ đun vào khơng thể phát tín hiệu ON, điện áp đo qua đâu kết nối mơ đun vào Đây khả tiềm ẩn thiết bị đầu vào khhông kết nối đ−ợc mạch vào mô đun vào /ra bị hỏng Mạch điện áp vào xoay chiều gián đoạn

Một sơ đồ khối đặc tr−ng nguồn điện áp vào xoay chiều nh− hình 2… Hình 2… Sơ đồ khối mạch điện áp vào xoay chiều

Các mạch vào PLC đa dạng phụ thuộc vào nhà sản xuất, nh−ng nhìn chung mạch vào gián đoạn hoạt động t−ơng tự nh− hình

Mạch điện áp vào cấu tạo hai phần sơ cấp phần nguồn phần lơ gíc Phần nguồn phần lơ gíc mạch th−ờng kết nối với cho phần mạch nguồn vào đ−ợc cách điện với phần mạch lơ gíc Sự cách điện quan trọng đặc biệt môi tr−ờng nhiễu công nghiệp Vấn đề ứng dụng máy tính điều khiển trình thời kỳ ban đầu chỗ mạch vào mạch không đ−ợc thiết kế cho môi tr−ờng tồi tệ nh− môi tr−ờng công nghiệp với độ ẩm cao, rung, ồn bụi, nhiễu điện từ vv

Trên hình

Hỡnh Mch in áp vào gián đoạn đặc tr−ng

Phần nguồn mạch thực chức biến điện áp vào 110 VAC hay 220 VAC từ thiết bị ngoại vi đến mức tín hiệu lơ gíc mà PLC sử dụng đ−ợc Một cầu nắn dịng biến đổi tín hiệu vào thành tín hiệu chiều Tín hiệu mức chiều đ−ợc truyền qua lọc gồm tụ điện dung C trở R2, R3 để giảm thiểu biên độ sóng mạch cầu Mạch RC gây trễ 10 đến 25 mi li giây Mạch sử dụng ốt Zener để phát tín hiệu đến đạt ng−ỡng điện áp điện áp vào Nếu tín hiệu vào vuợt trì mức điện áp ng−ỡng cho thời gian thời gian trễ lọc, tín hiệu đ−ợc chấp nhận nh− tín hiệu vào Khi tín hiệu vào đ−ợc phát hiện, đến mạch cách điện, mạch chuyển hồn tồn cách điện tín hiệu từ điện áp AC hay DC thành điện áp mức lơ gíc Mạch lơ gíc sử dụng tín hiệu mức lơ gíc từ cách điện tín hiệu đ−ợc thực sẵn sàng đ−a đến xử lý thông qua kênh liệu mặt sau giá đỡ PLC Cách điện đạt đến 1500VAC khơng có kết nối thiết bị ngoại vi (nguồn) với thiết bị điều khiển (lơ gíc) Sự cách điện giúp ngăn chặn xung điện áp cao làm hỏng mạch lơ gíc giao diện hay thiết bị điều khiển Một mạch cầu quang điện th−ờng dùng để đảm bảo cầu nối phần nguồn phần lơ gíc Khả cách điện lý PLC giành đ−ợc chấp nhận rộng rãi q trình cơng nghiệp

Trong cách hệ thống PLC nhỏ , vừa lớn, mạch vào gián đoạn đ−ợc lắp ráp bảng mạch lắp đặt mô đun vào Các mơ đun vào có 4, 8, 16 hay 32 mch vo trờn mt mụ un

Các mô đun vào xoay chiều gián đoạn

Hình Sơ đồ đấu dây đặc tr−ng mơ đun vào xoay chiều gián đoạn

Trên hình vẽ dây nóng 110VAC (L1) nối đến thiết bị trung tính 110VAC (L2) nối đến đầu nối trung tính mơ đun vào Ký hiệu ACI110 mơ đun hình số ký hiệu kiểu mơ un m nh sn xut

Các mô đun vµo mét chiỊu (DC)

Các mơ đun điện áp chiều biến đổi trạng thái ON/OFF gián đoạn thành tín hiệu vào chiều mức tín hiệu lơ gíc t−ơng thích với thiết bị điều khiển Các mơ đun th−ờng có ba mức điện áp: 12 VDC, 24 VDC 48 VDC Thiết bị t−ơng thích với mô đun công tắc, công tắc hành trình van, nút ấn, cơng tắc tiệm cận chiều, cảm biến quang điện

Sơ đồ đấu dây cho mô đun vào DC t−ơng 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 đ−ợc thay điện áp chiều đầu nối trung tính mơ đun đ−ợc thay đầu nối mát chiều chung Các mô đun vào dạng TTL (Transistor – Transistor Logic)

Đây mơ đun sử dụng mạch lơ gíc tạo transistor Các mô đun vào TTL cho phép thiết bị điều khiển chấp nhận tín hiệu từ thiết bị TTL t−ơng thích, kể điều khiển trạng thái cứng thiết bị cảm biến Đầu vào TTL đ−ợc 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 lơ gíc TTL đ−ợc thiết kế t−ơng tự nh− mô đun vào chiều DC Mặc dù vậy, thời gian trễ tín hiệu vào gây lọc nhiễu th−ờng ngắn nhiều Các mô đun vào TTL th−ờng yêu cầu nguồn cấp điện áp chiu +5VDC

Các mô đun vào gián đoạn cách ®iƯn

Các mơ đun đầu vào đầu th−ờng có dây trung tính chung nối nhóm đầu vào hay đầu mô đun Mặc dù đơi có nối thiết bị đầu vào có mức tiếp đất khác đến thiết bị điều khiển Trong tr−ờng hợp nh− vậy, mô đun vào cách điện (AC hay DC) với đ−ờng tín hiệu trở tách biệt khỏi mạch vào đ−ợc 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 đ−ợc tách khỏi tiếp đất chung mô đun Kết mô đun vào cách điện yêu cầu số l−ợng đầu đấu dây nhiều gấp đơi Hậu mơ đun vào t−ơng thích với nửa đầu vào với tính chất vật lý (xem hình 2…)

Hình 2… Sơ đồ đấu dây mô đun xoay chiều gián đoạn cỏch in

Số mô đun cách điện với điện áp 110VAC có ký hiệu IACI-110 mô đun cách điện 220 VAC có ký hiệu IACI-220

Mạch gián đoạn xoay chiều AC

Hình Sơ đồ khối mạch xoay chiều gián đoạn

Đầu tiên, xử lý gửi tín hiệu hay đến phần mạch lơ gíc Tín hiệu từ phần lơ gíc sâu qua mạch cách điện Tín hiệu lơ gíc từ mạch cách điện đ−ợc cấp tiếp vào mạch công tắc nguồn lọc Cuối tín hiểua xoay chiều gián đoạn điều khiển thiết bị hoạt động với điện áp xoay chiều AC đ−ợc kết nối với điểm đầu mô đun

Phần công tắc nguồn xoay chiều th−ờng sử dụng Trisistor hay mạch nắn đòng bán dẫn SCR (Silicon Controlled Rectifier) để bật nguồn xoay chiều AC hai trạng thái ON OFF Công tắc AC th−ờng đ−ợc bảo vệ mạch RC hay nhiệt điện trở MOV (Metal Oxide Variator), điều cho phép chống lại tăng áp cao giá trị điện áp cho phép Các mạch bảo vệ hay thiết bị cho phép ngăn nhiễu điện từ các hoạt động mơ đun gây Cỗu chì đ−ợc cung cấp mạch để bảo vệ dòng lớn làm hỏng cơng tắc xoay chiều AC Nếu cầu chì khơng đ−ợc cấp cho mạch mơ đun chúng đ−ợc thêm vào bên ngoi ca cỏc mch

Mô đun xoay chiều gián đoạn AC

i vi cỏc PLC nh, vừa lớn mạch xoay chiều gián đoạn AC đ−ợc lắp chung bảng mạch đơn cài đặt mô đun Các mô đun th−ờng có 4, 8, 16 hay 32 mạch bo mạch Cũng nh− mô đun vào, mơ đun có diode quang LED để báo hiệu trạng thái lơ gíc hoạt động Một sơ đồ kết nối mô đun đ−ợc minh hoạ hình 2…

Hình 2… Sơ đồ kết nối mô đun gián đoạn xoay chiều

Các ốt LED đ−ợc đặt phía mô đun Hai đầu đ−ợc nối với hai khởi động cho máy gia nhiệt Tiếp điểm rơ le chống tải OL đ−ợc mắc nối tiếp để tắt khởi động dòng tăng cao mạch khởi động Hai đầu điểm đ−ợc nối với van tr−ợt điện từ 110 VAC LV-1 LV-2 Bốn điểm lại đ−ợc mắc nối tiếp với khởi động với rơ le chống tải với cuộn khởi động Ta cần ý điện áp đóng mạch điện áp ngồi cấp đến mơ đun, hay mơ đun thit b cp ngun

Mô đun chiều DC

Mô đun chiều DC đ−ợc sử dụng để cấp nguồn chiều cho thiết bị Chức hoạt động đầu DC t−ơng tự nh− đầu AC Mạch công suất th−ờng đ−ợc sử dụngcác transistor cơng 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 t−ợng ta phải bảo vệ transistor công suất cầu chì Sơ đồ đấu dây cho mơ đun chiều t−ơng tự nh− sô− đồ đấu dây mơ đun xoay chiều, có khác điện áp cung cấp điện áp chiều thay cho điện áp xoay chiều Điểm nối dây nóng xaoy chiều đ−ợc thay điểm nối điện áp d−ơng chiều Điểm nối dây AC trung tính đ−ợc thay tiếp đất hay điểm nối cực điện áp âm

M« ®un tiÕp ®iĨm kh«

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 đ−ợc sử dụng để đóng tải xoay chiều AC hay chiều DC Mặc dù vậy, chúng th−ờng đ−ợc 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 2… mơ đun tiếp điểm khô với bốn tiếp điểm th−ờng mở NO điều khiển khởi động tắt hai điều khiển tốc độ động Trong ứng dụng này, cách in hon ho gia PLC v VSD

Mô đun TTL

Mô đun TTL cho phép thiết bị điều khiển tác động lên thiết bị đầu t−ơng thích với TTL nh− hình số đoạn, mạch tích hợp thiết bị lơ gíc sở khác với điện áp +5VDC Các mô đun th−ờng yêu cầu nguồn điện áp +5 VDC với dịng điện u cầu đặc biệt

M« ®un c¸ch ®iƯn xoay chiỊu

Giao diện cách điện đầu AC đ−ợc minh hoạ hình Hình Sơ đồ đấu dây mơ đun xoay chiều cách điện đặc tr−ng

Ta thấy mơ đun đầu điều khiển ba tải khác ( ba khởi động cho ba bơm khác nhau), chúng đ−ợc nối tới ba nguồn xoay chiều khác −u điểm mô đun khơng phải bận tâm có nguồn điện áp khác nhà máy Điều bất lợi số l−ợng dây đấu tăng lên giảm số đầu vào mô đun số Trong ứng dụng hình ba nguồn điện áp 110 VAC khác đ−ợc sử dụng để bật ba khởi động động ba bơm 1, Đây ứng dụng đặc tr−ng cho mô đun xoay chiu cỏch in AC

Mô đun tơng tự vµo/ra (I/O)

Sự diện mạch tích hợp giá thành rẻ mạch điện tử công nghiệp làm tăng khả mạch t−ơng tự thiết bị điều khiển PLC Khả mở rộng đ−a đến đời mô đun vào/ra t−ơng tự tinh vi

Các mô đun t−ơng tự cho phép đo số l−ợng thu đ−ợc từ cảm biến trình thiết bị cung cấp liệu t−ơng tự Các mô đun đầu t−ơng tự cho phép điều khiển thiết bị với tín hiệu t−ơng tự liên tục Các đầu vào /ra t−ơng tự cho phép theo dõi điều khiển điện áp dòng điện t−ơng tự, t−ơng thích với cảm biến, điều khiển động cơ, thiết bị trình Sử dụng đầu vào/ra t−ơng tự chuyên dụng cho phép đo hay điều khiển phần lớn đại l−ợng q trình cơng nghiệp dài nh− giao diện t−ơng ứng s dng

Thiết bị đầu vào tơng tự: - Cẩm biến lu lợng - Cẩm biến áp suất - CÈm biÕn nhiƯt - CÈm biÕn ph©n tÝch - CÈm biÕn vÞ trÝ - BiÕn trë

- Thiết bị điều khiển động cơ, - Thiết bị đo t−ơng tự,

- Thiệt bị ghi đồ hoạ,

- Thiết bị điều khiển trình

- Dịng điều khiển chuyển đổi khí nén - Van điều khiển điện

- Bộ điều khiển tốc -

Mô đun vào tơng tự

Giao diện mô đun vào t−ơng tự chứa mạch cần thiết để nhận tín hiệu điện áp hay dòng điện t−ơng tự từ thiết bị bên ngồi Đầu vào điện áp hay dịng điện đ−ợc biến đổi từ tín hiệu t−ơng tự thành giá trị số tỉ lệ với tín hiệu t−ơng tự nhờ có chuyển đổi tín hiệu ADC (Analog to Digital Converter) Giá trị chuyển đổi qua kênh liệu thiết bị điều khiển l−u nhớ để sử dụng sau

Giao diện vào t−ơng tự có đặc tr−ng có trở kháng vào cao, điều cho phép chúng giao diện với thiết bị bên ngồi khơng cần tải tín hiệu Đ−ờng vào từ thiết bị t−ơng tự th−ờng đ−ợc bọc chống nhiễu hai lớp dẫn điện Cáp chống nhiễu giảm ảnh h−ởng nhiễu từ nguồn bên nhiều Giao diện tầng đầu vào cung cấp mạch lọc mạch cách điện để bảo vệ mô đun từ tr−ờng nhiễu phụ Một sơ đồ kết nối đặc tr−ng minh hoạ hình 2…, Trong ví dụ này, mô đun vào t−ơng tự cung cấp nguồn điện áp chiều DC yêu cầu thiết bị biến đổi dịng bên ngồi

Phần lớn mô đun đ−ợc thiết kế để thu nhận đến 16 tín hiệu dơn cực hay tín hiệu t−ơng tự l−ỡng cực, thể l−u l−ợng, áp suất, mức t−ơng tự Chúng sau đ−ợc chuyển đổi thành từ tỉ lệ với 10 đến 15 bit nhị phân nhớ Đầu vào đén mô đun riêng biệt nói chung phải tất đơn cực l−ỡng cực Chọn dạng tín hiệu thực phần cứng hay phần mềm Nếu tín hiệu qua chuyển đổi l−u nhớ mô đun đ−ợc gửi đến nhớ vi xử lý nhóm hay khối liệu

Ch−ơng trình điều khiển sử dụng cấu trúc liệu để truền đến mô đun t−ơng tự Thông tin cấu trúc bao gồm lựa chọn miền ví dụ +1 đến +5 VDC, đến 20mA vv Và hệ số tỉ l ca tớn hiu

Hình

Mô đun t−¬ng tù

Mơ đun t−ơng 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 t−ơng tự bên Dữ liệu số qua chuyển đổi tín hiêu DAC gửi d−ới dạng t−ơng tự Cách điẹn mạch mạch lơ gíc đ−ợc đảm bảo cầu quang điện Các mô đun th−ờng cần nguồn cấp ngồi với dịng điện xác định v in ỏp theo yờu cu

Mô đun chuyên dông

Rất nhiều loauị mô đun chuyên dụng đ−ợc sử dụng hệ PLC Một nhà sản xuất PLC có 120 dạng mơ đun vào Chúng ta quan tâm đến hai mô đun là: mơ đun nối vơi encoder đếm mô đun xung vào tốc độ cao

Mô đun cung cấp đếm tốc độ cao từ bên đến xử lý, cho đáp ứng tới xung đầu vào ghi nhận đ−ợc giao diện Bộ đếm th−ờng hoạt động độc lập ngồi ch−ơng trình qt hay qt đầu vào/ra Lý đơn giản đếm phụ thuộc vào ch−ơng trình PLC xung tốc độ cao không đêmd đ−ợc 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 th−ờng sử dụng vơid giao diện cho nhận đ−ợc liệu dạng mã BCD hay mã Gray, thể vị trí góc trục đ−ợc đo

Trong trình hoạt động, mơ đun thu đ−ợc xung vào, xung đ−ợc đếm so sánh với giá trị đ−ợc ng−ời vận hành lựa chọn Bộ đếm mơ đun vào th−ờng có tín hiệu tín hiệu kích hoạt đầu vào giá trị ng−ỡng đếm Mặc dù vậy, điều không cần thiết phần lớn PLC Bởi liệu có CPU, ch−ơng trình sử dụnghàm so sánh để khiển đầu ch−ơng trình điều khiển

Truyền liệu giao diện encoder /bộ đếm với CPU hai chiều Mô đun chấp nhận đặt giá trị ng−ỡng đếm liệu điều khiển khác từ CPU truyền liệu trạng thái đến nhớ PLC Đầu điều khiển cho phép từ ch−ơng trình điều khiển, cho lệnh đến mơ đun phạilàm hoạt động đầu t−ơng ứng với giá trị đếm nhận đ−ợc CPU sử dụng ch−ơng trình điều khiển, fcho phép đặt hoạt động đém

Mô đun đếm xung vào

Bộ đếm xung vào đ−ợc dùng để giao tiếp vơi thiết bị bên mà chúng tạo xung, nh− chuyển độngtheo đo l−u l−ợng chuyển động theo chiều duơng đo l−u l−ợng dạng tua bin Trong ứng dụng đặc tr−ng, đo l−u l−ợng phát xungvới biên độ +5VDC phụ thuộc vào thể tích chất lỏng qua Mỗi xung thể hjiện thể tích cố định, ví dụ xung t−ơng đ−ơng lít chất lỏng Trong ví dụ trên, đếm PLC đếm số xung nhận đ−ợc mơ đun xung vào sau tính tốn thể tích chất lỏngđi qua thời gian chu kỳ cố nh

Mô đun vào/ra thông minh

xử lý tốt số dạng tín hiệu hay liệu, cần có mơ đun cấu tạo từ vi xử lý Các giao diện thông minh xử lý tín hiệu vào giống nh− mơ đun nối với can nhiệt hay tín hiệu khác giao diện đ−ợc mô đun vào /ra tiêu chuẩn Mơ đun thơng minh thực hồn chỉnh chức xử lý tín hiệu, độc lập với CPU chu trình quét ch−ơng trình điều khiển Trong phần ta trình bày hai số mô đun thông minh hay sử dụng nhất: mô đun vào can nhiệt mơ đun với động b−ớc

M« đun vào nối với can nhiệt

Mt mô đun vào can nhiệt đ−ợc thiết kế để nhận trực tiếp đầu vào từ can nhiệt nh trờn hỡnh

Hình Mô đun vào nèi víi can nhiƯt

một mơ đun vào tiêu chuẩn, có khác thu nhận đầu vào có mức tín hiệu thấp cỡ mi li vơn Các tín hiệu vào đ−ợc lọc, khuyếch đại, số hố qua chuyển đổi tín hiệu t−ơng tự – số ADC Các tín hiệu sau đ−ợc gửi đến vi xử lý có mơ đun để tuyến tính hố chuyển thành giá trị nhiệt độ Cuối giá trị nhiệt độ đ−ợc gửi CPU theo lệnh từ ch−ơng trình điều khiển Dữ liệu nhiệt độ đ−ợc sử dụng ch−ơng trình điều khiển PLC để thực trình điều khiển nhiệt hay thị nhiệt độ

Mô đun động b−ớc

Mô đun động b−ớc tạo xung kéo t−ơng thích với điều khiển động b−ớc Các xung đ−ợc gửi đến điều khiển th−ờng thể d−ới dạng khoảng cách, tốc độ, h−ớng để điều khiển động Giao diện động b−ớc nhận tín hiệu điều khiển từ ch−ơng trình điều khiển Vị trí xác định số l−ợng định tr−ớc 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 ch−ơng trình điều khiển giao diện đ−ợc khởi tạo lệnh khởi động, phát xung theo ch−ơng trình PLC Khi chuyển động bắt đầu, mơ đun không tiếp nhận điều khiển từ CPU chuyển động đ−ợc thực xong Một số mơ đun có có lệnh để huỷ lệnh điều khiển đặt lại vị trí tức thời Lệnh phải đ−ợc huỷ bỏ tiếp tục thực lệnh điều khiển chuyển động động Mô đun gửi liệu theo trạng thái xử lý PLC

Hình Sơ đồ nối mô đun điều khiển động b−ớc Mơ đun truyền thơng

Có sáu dạng mô đun truyền thông đ−ợc sử dụng hệ thống PLC để trao đổi phần tử hệ thống Đây mô đun dạng mã ASCII, mô đun nối vào/ra điều khiển từ xa vạn năng, thẻ giao diện PCMCIA, mô đun giao diện Ethernet, mơ đun biến đổi tín hiệu sợi cáp quang

Mô đun truyền thông mà ASCII

Mụ đun truyền thông ASCII đ−ợc sử dụng để truyền thu liệu dạng ký tự số thiết bị ngoại vi thiết bị điều khiển Thiết bị ngoại vi đặc tr−ng máy in, hình số, thiết bị lập trình vv Mơ đun tuỳ thuộc vào nhà sản xuất Mạch giao diện truyền thông th−ờng bao gồm nhớ vi xử lý dành riêng Giao diện thông tin đ−ợc trao đổi th−ờng chiếm chổ qua cổng nối tiếp RS-232C, RS-422 hay RS-485 hay qua đ−ờng truyền mạch vòng với dong 20mA

Mơ đun ASCII có nhớ RAM riêng, để l−u trữ khối thông tin chuẩn bị đ−ợc truyền Khi liệu vào từ thiết bị ngoại vi đ−ợc nhận mơ đun, truyền đến nhớ PLC thông qua lệnh truyền liệu Tất thông số khởi thảo truyền tin nh− bit chẳn (chẳn hay lẻ) hay không chẳn, số bit dừng (stop bit), tốc độ truyền, đ−ợc chọn phần mềm hay phần cứng

Mô đun kết nối vạn I/O

Các hệ vao/ra th−ờng đ−ợc nối vào xử lý thông qua đ−ờng truyền kênh (bus) hay mạng hình Cự ly từ xử lý đến hệ thống vào /ra từ xa thông th−ờng vào khoảng 300m đến vài km, phụ thuộc vào dạng thiết bị điều khiển

Sự bố trí hệ thống vào /ra từ xa tạo khả tiết kiệm lớn dây dẫn, nhân công cho hệ thống điều khiển cỡ lớn, mà thiết bị đ−ợc gộp vào số khu vực xử lý từ xa Nếu xử lý đ−ợc đặt phịng điều khiển hay số vị trí trung tâm khác, cần cáp thông tin chạy xử lý hệ thống từ xa ngồi tr−ờng thay hàng trăm, chí hàng ngàn đ−ờng dây nối từ xử lý đến thiết bị tr−ờng

Bố trí hệ thống vào/ra từ xa cịn có −u điểm cho phép hệ thống lắp đặt thử nghiệm độc lập nh− cho phép bảo d−ỡng khắc phục cố trạm phận khỏc tip tc hot ng

Mô đun truyền th«ng nèi tiÕp

Mơ đun truyền liệu nối tiếp th−ờng đ−ợc sử dụng để truyền thông tin thiết bị điều khiển thiết bị thông minh với đầu nối tiếp nh− cân khối l−ợng với cổng nối tiếp Mô đun truyền thông nối tiếp th−ờng có hai đến bốn cổng nối tiếp để kết nối với cổng giao diện nối tiếp tiêu chuẩn nh− RS-232, RS-422, RS-485

ThỴ giao diÖn PCMCIA

Vào năm 1990, hiệp hội thẻ nhớ quốc tế cho máy tính cá nhân (Personal Computer Memory Card International Association) phát triển tiêu chuẩn cho thẻ tín dụng cỡ thẻ giao diện cho máy tính cá nhân Tiêu chuẩn định nghĩa cấu trúc ph−ơng pháp truyền thông cho thẻ giao diện PC Các thẻ giao diện đ−ợc phát triển theo điều khoản 2.0 tiêu chuẩn đ−ợc sử dụng để l−u trữ liệu trao đổi thông tin vao/ra Các nhà sản xuất PLC phát triển thẻ PCMCIA để máy tính sách tay trao đổi đ−ợc với xử lý PLC hay đ−ờng truyền liệu tốc độ cao để thực phần mềm PLC hay hàm cố

Cac thẻ giao diện PCMCIA giống nh− với phần mềm chuẩn đoán để kiểm tra thẻ hoạt động tốt để kết nối vi mng truyn thụng ca PLC

Mô đun truyền th«ng Ethernet

Mơ đun giao diện Ethernet đ−ợc thiết kế phép số PLC máy tính điều khiển trao đổi thơng tin tốc độ cao mạng thông tin tốc độ cao nhà máy Mạng nội nhà máy LAN (Local Area Network) có khả truyền liệu thông tin điều khiển từ hệ thống đến hệ thống khác với tốc độ truyền tin cao Nh− điều khiển hệ thống cơng nghiệp pân bố thành ssó lớn thiết bị điều khiển PLC, máy tính, thiết bị thơng minh Trong hệ thống nh− vậy, thông tin đ−ợc trao đổi dễ dàng hệ thống điều khiển, nh−ng hệ thống điều khiển độc lập phần nhà máy công nghiệp Điều cải thiện lớn độ tin cậy hệ thống điều khiển nhà máybởi phần nhà máy dừng để thay đổi bảo d−ỡng, phần khác nhà máy tiếp tục hoạt động sản xuất

Mơ đun biến đổi tín hiệu từ cáp quang

Bộ chuyển đổi tín hiệu từ cáp quang biến tín hiệu điên thành tín hiệu ánh sáng truyền tín hiệu qua cáp quang Trên đầu cáp quang, sơi cáp quang thứ hai biến tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện để sử dụng hệ thống PLC

Để thiết kế hệ thống vao/ra đúng, tiêu chí kỹ thuật nhà sản xuất phải đ−ợc quan tâm tuân theo để tránh thao tác sai hay làm hỏng thiết bị Các tiêu chí kỹ thuật đặt giới hạn không mô đun mà thiết bị tr−ờng mà điều khiển Các tiêu chí có ba dạng: tiêu chí điện, c v mụi trng

Các tiêu chí kỹ thuật ®iƯn:

Các tiêu chí kỹ thuật điện bao gồm thông số sau: mức điện áp vào, mức dòng vào, điện áp ng−ỡng,mức điện áp ra, mức dòng ra, mức l−ợng yêu cầu dịng cấp vào phía sau để đảm bảo cho mạch mơ đun hoạt động đ−ợc

Mức điện áp vào (xoay chiều hay chiều) cho ta biên độ dạng tín hiệu vào mà mơ đun vào chấp nhận Trong số tr−ờng hợp, tiêu chí xác định miền điện áp vào thay giá trị cố định Tr−ờng hợp nh− vậy, giá trị max chấp nhận đ−ợc điện áp để tiếp tục hoạt động đ−ợc liệt kê Ví dụ điện áp làm việc 110 VAC cho mô đun vào đ−ợc 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 tr−ờng phải có khả cung cấp để làm hoạt động mạch mô đun vào

Ng−ỡng điện áp vào điện áp mà tín hiệu vào đ−ợc nhận trạng thái bật (ON) hay (TRUE) Một số mơ đun vào có giá trị điện áp trạng thái OFF hay FALSE Ví dụ tín hiệu ON mơ đul TTL đ−ợc 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 khơng có dung sai đ−ợc cơng nhận Ví dụ mơ đun mức +24 VDC, có miền làm việc từ +20 đến +28 VDC

Mức dòng định nghĩa dòng lớn mà mạch mơ đun ta đảm bảo an tồn có tải Mức dịng th−ờng đ−ợc định nh− hàm mạch phần tử điện đặc tính toả nhiệt mơi tr−ờng làm việc khoảng từ 0oC- 6OoC Nếu nhiệt độ mơi tr−ờng tăng, dịng điện bị giảm Dịng lớn q làm đoản mạch hay gây h− hại khác cho mô đun

Mức lợng mức lợng 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

Cỏc yờu cu dòng cấp vào mặt sau dòng yêu cầu để mạch bên mô đun vào/ra hoạt động đảm bảo, đặt sau giá đỡ nguồn điện Nhà thiết kế hệ thống phải thêm yêu cầu dòng mặt sau tất mô đun đ−ợc cài đặt vào kh−ng giá đỡ vào /ra so sánh giá trị tính tốn với dịng cực đại mà hệ thống cơng suất nguồn cấp để xác định cơng suất đ−ợc cấp đủ hay không Nếu mức công suất thấp yêu cầu, hệ thống hoạt động chập chờn Dòng yêu cầu th−ờng phải nhỏ dũng cp bi ngun cụng sut

Tiêu chí häc

Tiêu chí xác định số l−ợng điểm hiẹn tr−òng đ−ợc điều khiển hay đ−ợctheo dõi mơ đun Các mơ đun th−ờng có 2,4,8,16 hay 32 điểm vao/ra Các mô đun mật độ cao, yêu cầu dòng hoạt động cao hơn, phải kiểm tra cẩn thận dòng Mặt khác số l−ợng dây cỡ dây vấn đề phải tính tốn để tránh gõy on mch

Tiêu chí môi trờng

Nhiệt độ môi tr−ờng cao gây nguy hiểm các mạch bên mơ đun hoạt động tin cậy giảm tuổi thọ mô đun

Độ ẩm th−ờng từ 5% đến 95% khoảng ch−a ng−ng tụ n−ớc Ng−ời thiết kế hệ thống phải đảm bảo độ ẩm đ−ợc điều khiển chuẩn xác bàn điều khiển nơi mà hệ thống vào đ−ợc lắp đặt

Ch−ơng Hoạt đông nhớ cách ghi địa Mở đầu

Các hệ thống điều khiển PLC l−u trữ thơng tin ch−ơng trình điều khiển nhớ Thông tin đ−ợc l−u trữ xác định PLC xử lý liệu vào nh− Trong ch−ơng này, trình bày thành phần cấu trúc nhớ, dạng nhớ, tổ chức nhớ, cách ghi địa nhớ địa đầu vào/ra Cuối ta tập trung vào giao diện từ phần cứng đến phần mềm PLC

3.1 Các thành phần cấu trúc nhí

Bộ nhớ PLC đ−ợc hiển thị moọt mảng hai chiều tế bào nhớ, mà tế bào chứa bit đơn thông tin d−ới dạng giá trị hay Số nhị phân đơn hay “bit” đ−ợc lấy từ hai chữ đầu từ Binary chữ cuối digit. Bit đơn vị nhỏ nhớ chứa đ−ợc thông tin dạng Mỗi tế bào nhớ có điện áp thể đầu mạch điện tử thị giá trị “1’ điện áp giá trị “0”

Bit đ−ợc bật lên trạng thái ON giá trị l−u OFF l−u giá trị Trong nhiều tr−ờng hợp, điều quan trọng xử lý giữ đ−ợc nhiều liệu bit đơn Ví dụ xử lý truyền liệu nhớ, l−u trữ số, mã ch−ơng trình, cần nhóm bit gọi “byte” hay từ (word) Một byte đ−ợc định nghĩa nhóm nhỏ bit mà CPU xử lý đ−ợc đồng thời lần Trong thiết bị điều khiển PLC byte có cỡ thơng th−ờng bit từ có cỡ hai byte hay 16 bit Mặc dù vậy, từ có độ lớn lớn hay nhỏ hơn, phụ thuộc vào đặc tính vi xử lý đ−ợc sử dụng

L−ợng nhớ đ−ợc tính hàng 1000 hay K “K=kilo”, với K 1024 từ ( tức 210=1024) không gian nhớ.Dung l−ợng nhớ PLC thay đổi từ nhỏ 1K

Hình Từ mời sáu bit

Một số PLC sử dụng hệ đếm 16 để nhận dạng bit, nh− hình 3… Bit có trọng l−ợng lớn bit 17 bit nhẹ bit 00

Một mảng nhớ đơn 64 bit đ−ợc minh hoạ hình

Mảng gồm hàng tám cột Mảng 64 bit cần có bit địa cấp cho tế bào Một tế bào th−ờng mạch điện tử đ−ợc gọi mạch flip-flop, mạch có giá trị +5VDC hay VDC Để lấy liệu từ mảng nhớ, giải mã địa dòng cột chọn tế bào yêu cầu

Các mảng nhớ th−ờng đ−ợc tạo mạch tích hợp (IC) Một đơn vị đặc tr−ng mạch tích hợp chứa nhiều ngàn tế bào nhớ sấp xếp theo cách khác Một mạch tích hợp 8K-bit (8096 bit) bố trí thành 8K tế bào nhớ với bit tế bào, hay 1K byte với tế bào byte Số nhóm (bit, byte hay từ) đ−ợc ghi địa hàm 2n,

vÝ dô 1K=210, 4K=212, 8K=213 tơng tự Giá trị n số bit dịa cần chọn cho

nhãm riªng biƯt

Hình Mảng nhớ đặc tr−ng

các bit liệu đ−ợc ghi vào nhớ hay đ−ợc đọc từ nhớ Bit liệu đ−ợc ghi vào nhớ tín hiệu điều khiển (R/W) mức điện áp thấp dừ liệu đ−ợc truyền từ nhớ tín hiệu điều khiển (R/W) mức điện áp cao Một chíp phát tín hiệu điều khiển đ−ợc dùng để chọn hoạt động chip riêng biệt nhóm mạch tích hợp đ−ợc sử dụng để tạo nhớ lớn khả tạo chíp

Hình Một chíp nhớ 1K-byte R/Ư đặc tr−ng Dạng nhớ

Ta nói dạng nhớ hay đ−ợc sử dụng PLC nh− ứng dụng chúng cho dạng liệu hay thông tin đ−ợc l−u trữ Trong việc lựa chon bô nhớ để sử dụng, kỹ s− thiết kế hệ thống phải ý khả xoá khả lập trình dễ dàng Kỹ s− thiết chịu trách nhiệm việc thông tin nhớ, nhớ giữ ch−ơng trình điều khiển trình, ch−ơng trình bị xố tồn hệ thống sản xuất bị ngừng Từ nhớ lơi ý có vị trí quan trọng giũa ng−ời sử dụng PLC, dễ dàng thay đổi Sự t−ơng tác bắt đầu lập trình cho hệ thống, sửa lỗi tiếp tục với thay đổi trực tuyến, nh− thay đổi giá trị đếm thời gian đếm th−ờng

Bộ nhớ đọc/ghi (R/W)

Hình Sơ đồ khối nhớ R/W

Đối với phần lớn PLC, sử dụng nhớ R/W với pin hồi l−u cho ứng dụng nhớ Bộ nhớ R/W tạo biện pháp tuyệt vời để tạo dễ dàng thay đổi chuy−n−g trình điều khiểncũng tốt nh− cho phép nhập liệu So sánh với số dạng nhớ khác, nhớ R/W hoạt động nhanh Chỉ có bất lợi pin hỗ trợ nhớ hỏng theo thời gian Mặc dù vậy, phần lớn PLC có tín hiệu ánh sáng báo pin cạn để báo cho ng−ời vận hành thay nguồn pin hồi l−u cho nhớ

Bộ nhớ dùng để đọc ROM

Bộ nhớ ROM đ−ợc thiết kế để l−u th−ờng xuyên ch−ơng trình cố định mà bình th−ờng khơng thể hay khơng bị thay đổi Tên nhớ loại xuất phát từ thực tế nội dung ghi đ−ợc đọc ghi hay thay đổi đ−ợc, liệu hay ch−ơng trình đ−ợc l−u Dữ liệu sử dụng ph−ơng thức đọc Cũng nh− nhớ R/W, nhớ ROM có địa đầu vào, nơi vị trí xác định liệu đ−ợc đọc Nhờ thiết kế nó, nhớ ROM khơng cần bị ảnh h−ởng nhiễu điện hay nguồn Ch−ơng trình thực hay ch−ơng trình hệ thống điều hành th−ờng đ−ợc chứa nhớ ROM

PLC sử dụng nhớ ROM cho nhớ ch−ơng trình điều khiển ứng dụng Mặc dù vậy, ứng dụng mà có yêu cầu liệu cố định, ROM có lợi tốc độ, giá thành độ tin cậy Th−ờng ch−ơng trình PLC sở ROM đ−ợc sản xuất nhà máy nhà sản xuất thiết bị Một lệnh gốc đ−ợc lập trình, ng−ời sử dụng khơng thay đổi đ−ợc Nhà sản xuất ghi sữa lỗi ch−ơng trình nhờ thiết bị điều khiển đọc/ghi hay máy tính ch−ơng trình hồn thiện đ−ợc đ−a vào nhớ R/W hay ROM ROM đ−ợc tìm thấy nhớ ứng dụng hệ thống PLC chuên dụng nh− lị vi sóng, máy bán hàng, máy giặt t−ơng tự

Bộ nhớ dùng để đọc có khả lập trình PROM

nh− nhớ ROM khơng bị thông tin nguồn hay bị ảnh h−ởng nhiễu Bất lợi lập trình cho PROM cần có thiết bị đặc biệt Một lập trình khơng thể xố thay đổi đ−ợc Một thay đổi ch−ơng trình cần phải có chíp PROM Bộ nhớ PROM thích hợp cho l−u trữ ch−ơng trình đ−ợc kiểm tra nhớ nhớ RAM khơng cần thay đổi có liệu vào trực tuyến

Bộ nhơ ROM có khả xoá điện EEPROM

EEPROM loại PROM đặc biệt lập trình lại sau xố hồn tồn điện ểPOM xem nh− thiết bị nhớ tạm thời, chứa ch−ơng trình đén sãn sàng đ−ợc thay đổi EEPROM tạo ph−ơng tiện l−u trữ tuyệt vời cho ch−ơng trình điều khiển có u cầu khơng bị xố khơng thay đổi ch−ơng trình Phần lớn nhà sản xuất PLC chế tạo PLC với nhớ EEPROM để tạo nhớ cố định ch−ơng trình máy sau đá phát triển, sửa lỗi hoạt động tốt

Một ch−ơng trình điều khiển gồm chir EEPROM không thuận tiện có yêu cầu thay đổi trực tuyến hay cần liệu vào Mặc dù vậy, nhiều PLC đ−a nhớ ch−ơng trình EEPROM nh− yêu cầu thêm thay cho nhớ RAM có pin hở trợ EEPROM tạo hệ thống nhớ thích hợp kết hợp đ−ợc khả l−u trữ khả thay đổi dễ dàng nhớ R/W

Tỉ chøc cđa bé nhí

Bộ nhớ PLC đặc tr−ng có hai phần chính: nhớ hệ thống nhớ ứng dụng Bộ nhớ hệ thống nơi chứa tập hợp ch−ơng trình ghi tạo thành ch−ơng trình điều hành hệ thống, phần mềm chẩn đoán cố, ghi trạng thái hệ thống Hệ thống điều hành h−ớng hoạt động nh− thực ch−ơng trình điều khiển, trao đổi thông tin với thiệt bị ngoại vi, hay chức bảo vệ hệ thống

Bộ nhớ ứng dụng gồm miền vào, miền ra, ghi liệu hay thông tin, miền bit l−u trữ bên ch−ơng trình điều khiển Bộ nhớ hệ thống nhớ ứng dụng có cách l−u trữ cách lấy thông tin khác Bộ nhớ hệ thông chứa lệnh để làm CPU hoạt động, chứa ch−ơng trình chuẩn đốn ghi trạng thái Bộ nhớ ứng dụng chứa miền ảnh vào, miền ảnh ra, ch−ơng trình điều khiển, ghi liệu Chúng sử dụng loại nhớ khác Phần hệ thống điều hành cần có nhớ cố định để l−u thơng tin hay liệu đ−ợc l−u không bị thay đổi vơ tình hay cố ý nguồn hay ng−ời sử dụng cần đến số loại nhớ ROM Mặt khac ng−ời sử dụng cần thay đổi ch−ơng trình điều khiển hay liệu vào/ra cho ứng dụng cho tr−ớc, dùng nhớ R/W thích hợp

Một tệp nhớ đ−ợc định nghĩa nhóm từ nhớ mà chúng có chức chuyên dụng Các tệp vào tệp tệp chung giống PLC Các tệp từ nhớ xếp cạnh đầu vào từ bên bit đầu đ−ợc gán cho điểm vào/ra PLC Cấu trúc tệp PLC Allen – Bradley PLC5 đ−ợc kê bảng

B¶ng CÊu tróc tƯp nhí cđa PLC S5 Allen Bradley

B¶ng CÊu tróc tƯp nhí cđa PLC S7 Siemens Simatic Bit nhí

Phần lớn PLC gán miền để nhớ bit Các bit nhớ đ−ợc gọi bit đầu bên , bit cuộn hút bên hay gọi bit điều khiển Đầu hoạt động giống nh− đầu nào, khác đ−ợc điều khiển lơ gíc ch−ơng trình Mặc dù vậy, đầu đ−ợc sử dụng hạn chế cho lập trình lơ gíc bên khơng điều khiển trực tiếp đầu tới trình Các đầu đ−ợc dùng để khố lơ gíc trung gian ch−ơng trình điều khiển Đây biến trung gian, chúng vừa biến vừa biến vào

Đầu bao gồm bit thực đếm đếm thời gian nh− bit lơ gíc dạng khác Mỗi bit đ−ợc so sánh địa ch−ơng trình điều khiển có bit l−u trữ địa Khi lô gic điều khiển “TRUE”, bit đầu bật lên giá trị hay ON

Miền nhớ chơng trình ứng dụng

khiển bit bảng liệu, tơng ứng với bit thức hay bit vào /ra Chơng trình điều khiển đợc dịch xử lý thực chơng trình điều khiển

Giỏ tr cực đại nhớ ch−ơng trình ứng dụng khả đảm bảo hoạt động bình th−ờng ch−ơng trình điều khiển tuỳ thuộc cỡ hệ thống điều khiển Hệ thống PLC hạng trung hay hạng lớn, độ lớn ch−ơng trình sử dụng th−ờng linh hoạt Nó đ−ợc thay đổi thay đổi kích th−ớc bảng liệu cho tìm thấy yêu cầu l−u trữ liệu nhỏ Trong PLC nhỏ, độ lớn ch−ơng trình ứng dụng th−ờng cố định

KÝch cì cđa bé nhí øng dông

Cỡ nhớ ứng dụng thông số quan trong thiết kế hệ thống điều khiển sở PLC Xác định cỡ nhớ có htể giảm giá thành tránh nhiều thời gian sau Nếu tính tốn cỡ nhớ xác ta khơng cần mua PLC với dung l−ợng thấp hay v−ợt

Cỡ nhớ ứng dụng có htể mở rộng đến điểm cực đại số thiết bị điều khiển, nh−ng mở rộng số PLC nhỏ Các PLC nhỏ xác định PLC điều khiển từ 10 đên 64 thiết bị vào/ra Thiết bị điều khiển có sáu m−ơi t− hay nhiều thiết bị vào th−ờng mở rộng nhớ với dung l−ợng 1K, 2K, 4K hay t−ơng tự Mỗi K t−ơng đ−ơng với 1024 từ Trong PLC cỡ lớn dung l−ợng nhớ th−ờng từ 64K trở lên

Cỡ nhớ đ−ợc thông báo PLC đ−a số thô khơng gian nhớ có sẵn cho ng−ời sử dụng, phần nhớ phải dùng cho chức bên thiết bị điều khiển

Cản trở việc xác định cỡ nhớ cho ứng dụng tính phức tạp ch−ơng trình điều khiển ch−a đ−ợc xác định mua thiết bị Nh− vậy, th−ờng ta biết số đầu vào/ra hệ thống tr−ớc phần cứng đ−ợc mua Kỹ s− thiết kế hệ thống dự trù cỡ nhớ ứng dụng nhân với số đầu vào/ra với hai m−ơi từ nhớ ví dụ hệ thống có khoảng trăn điểm vào/ra, ch−ơng trình th−ờng cần nói chung cỡ 2K từ Cần ý cỡ ch−ơng trình bị ảnh h−ởng mức độ tinh vi ch−ơng trình điều khiển Nếu ứng dụng yêu cầu thu thập liệu hay thuật toán điều khiển phức tạp, nh− điều khiển PID, việc bổ xung thêm nhớ cần thiết

Sau kỹ s− thiết kế xác định nhớ tối thiểu yêu cầu cho ứng dụng, cần phải tính thêm 25% đến 50% cho tr−ờng hợp thay đổi ch−ơng trình hay mở rộng ch−ơng trình

Ghi địa vao/ra

Từ mục tiêu điều khiển đầu vào đầu thiết bị tr−ờng , đầu vào/ra phải chiếm chổ nhớ xử lý tín hiệu, nơi mà chúng đ−ợc gán địa ch−ơng trình điều khiển PLC Mỗi điểm đấu mơ đun vào/ra đ−ợc nối dây đến thiết bị tr−ờng chiếm bit nhơ PLC Phần nhớ chứa địa vào/ra đ−ợc gọi bảng ảnh vào bảng ảnh

Bảng nhớ ảnh vào

xố hay chuyển sang trạng thái “OFF” hay lơ gíc Bảng đầu vào tiếp tục đ−ợc thay đổi phản ánh trạng thái dòng điện thiết bị đầu vào đ−ợc kết nối Ch−ơng trình điều khiển sử dụng thông tin trạng thái để xác định trạng thái “TRUE” hay “FALSE” lệnh ch−ơng trình

Bảng ví dụ đặc tr−ng bit vào đơn bảng ảnh vào Điềm vào I:007/12 đ−ợc nhận dạng đồ nhớ

B¶ng nhí ¶nh

H×nh Bit b¶ng nhí ¶nh cđa PLC s5 Allen – Bradley Giao diện phần cứng phần mềm

Có lẽ thứ quan trọng để hiểu thiết bị điều khiển xử lý sử dụng đầu vào trình nh− nào, thứ mà mạch vào cảm nhận đ−ợc, để kích hoạt thiết bị đầu theo yêu cầu điều khiển q trình cơng nghệ Đây giao diện phần cứng phần mềm Địa lệnh thứ nối ch−ơng trình điều khiển phần mềm với phần cứng điềm vào/ra

Địa đầu vào đầu PLC nối vị trí vật lý mơ đun đầu cuối đến vị trí bit nhớ Cấu trúc hay mật độ mơ đun vao/ra: 8, 16 hay 32 điểm, có quan hệ trực tiếp đến bit mà mô đun chiếm nhớ PLC Ví dụ mơ đun điểm vào nh− hình tám bit 00 đến 07 chiếm vị trí bảng nhớ vào nhớ xử lý tín hiệu

Hình Mô đun vào chiều điểm đặc tr−ng

Ta giới thiệu số cách ghi địa hệ thống PLC Cách ghi địa vào/ra Allen Bradley PLCS5

Ph−ơng pháp ghi địa vào gián đoạn Allen – Bradley PLC S5 sử dụng mã vị trí (a:bbc/dd) để đối chiếu với địa nhớ vào/ra vị trí vật lý phần cứng Trong hệ thống này, vị trí phía trái chữ I cho đầu vào gián đoạn chữ O cho đầu gián đoạn Hai chữ (bb) số hiệu mô đun, chữ số (c) số nhóm vào/ra ( từ đến 7) Hai chữ số lại thể bit vào hay bit hay số điểm cuối: 00 đén 07 hay 10 đến 17

Hình Sơ đồ ghi địa vào/ra gián đoạn Allen Bradley PLC S5

Một giao diện phần cứng đến phần mền ứng dụng Allen Bradley PLC S5 đ−ợc minh hoạ hình

Hình Sơ đồ giao diện phần cứng tới phần mềm PLC S5

ứng dụng quan hệ hoạt động thiết bị tr−ờng, bit nhớ vào/ra gián đoạn ch−ơng trình lơ gíc thang ứng dụng

Bậc thang lơ gíc đáy hình cho thấy ví dụ hai bit đầu vào từ bên ngồi đ−ợc sử dụng để bật bit bên

Cách ghi địa vào/ra PLC Siemens Simatic S7-300

Trên hình thiết bị có 11 khe cài cho PLC S7 -300 Siemens Simatic Số khe cài giá ảnh h−ởng đến sơ đồ địa S7-300 Địa vào /ra đ−ợc xác định vị trí giá đoã Khe cắm đ−ợc dành cho giá nguồn, tất nhiên địa vào/ không cần cho nguồn Mơ đun CPU đ−ợc bố trí khe số Không cần địa vào/ra gán cho mô đun CPU Khe số chứa mô đun giao diện (CIM: Communication Interface Module) Mô đun đ−ợc dùng để nối CPU giá đỡ vào/ra với mô đun vào /ra giá mở rộng Không có địa vào/ra đ−ợc gán cho mơ đun giao diện khe cắm số Mặc dù khe số khơng có mơ đun giao diện, khơng mơ đun đ−ợc cắm vào Khe số khe cắm cho cho mô đun vào/ra

Quan hệ giá đỡ vật lý vị trí khe cắm vị trí mơ đun vào/ra đ−ợc hình 3… Địa gián đoạn cho đầu vào đầu bắt đầu địa từ số địa bit (0.0) khe só giá đỡ số Chúng tiếp tục tới từ 95 bit khe cắm 11 giá đỡ số Mỗi mô đun vào/ra gián đoạn đ−ợc dành byte (32 bit) địa từ nhớ, không cần quan tâm đến số l−ợng điểm vào/ra thực mô đun

Ch−ơng Lập trình sơ đồ thang tiêu chuẩn nâng cao 4.1 Mở u

Ngôn ngữ lập trình phơng tiện cho phÐp ng−êi sư dơng giao tiÕp víi thiÕ bÞ điều khiển PLC thông qua thiết bị lập trình Các nhà sản xuất PLC sử dụng bốn ngôn ngữ lập trình :

1- S thang 2- Bảng lệnh

3- Sơ đồ khối hàm lơ gíc 4- Grafcet

Ch−ơng trình điều khiển tổ hợp lệnh đ−ợc viết trật tự định Có qui tắc điều khiển ph−ơng pháp tổ hợp lệnh vễnác định dạng lệnh Các qui tắc lệnh tạo nên ngôn ngữ lập trình

4.2 Các lệnh sơ đồ thang

Sơ đồ thang viết tắt tiếng anh LAD, tập hợn lệnh dạng ký hiệu đ−ợc sử dụng để tạo ch−ơng trình điều khiển cho PLC Các lệnh có sáu loại lệnh: lệnh dạng rơ le, lệnh đếm thời gian lệnh đếm, lệnh trao đổi liệu, lệnh số học, lệnh truyền liệu, lệnh điều khiển ch−ơng trình

Chức ch−ơng trình LAD điều khiển đầu sở điều kiện đầu vào Sự điều khiển đ−ợc hồn thành thơng qua sử dụng tính lơ gíc liên tục bậc sơ đồ thang Một bậc thang lơ gíc gồm tập hợp điều kiện vào đ−ợc thể lệnh dạng tiếp điểm rơ le kết thúc bậc lệnh thể ký hiệu cuộn hút rơ le

Cuộn hút tiếp điểm ký hiệu tập hợp lệnh sơ đồ thang Các ký hiệu tiếp điểm đ−ợc lập trình bậc thang thể điều kiện cần thiết phải đ−ợc đánh giá để xác định đầu đ−ợc điều khiển nh− Tất đầu gián đoạn đ−ợc thể ký hiệu cuộn hút

Hình thức tiếp điểm bậc thang phụ thuộc vào lơ gíc điều khiển u cầu Các tiếp điểm đ−ợc bố trí nối tiếp, song song hay vừa nối tiếp vừa song song, theo yêu cầu điều khiển đầu Để đầu đ−ợc kích hoạt (tức cấp l−ợng) tiếp điểm vị trí cuối phía bên phải phải đ−ợc đóng (CLOSE) Một đ−ờng truyền đ−ợc đóng hồn tồn điều kiện để đảm bảo tính lơ gíc liên tục Khi tính lơ gíc đ−ợc đảm bảo liên tục đ−ờng truyền, ta nói điều kiện bậc thang (TRUE hay ON), ng−ợc lại điều kiện không đúng( FALSE hay OFF) Trong thời gian đầu, lệnh sơ đồ thang tiêu chuẩn có khả hạn chế, thực đ−ợc hàm lơ gíc t−ơng đ−ơng với lơ gíc rơ le cứng sử dụng ký hiệu tiếp điểm cuộn hút Sự cần thiết tính linh hoạt với phát triển nhanh chóng cơng nghệ vi điện tử, đ−a đến mở rộng lệnh sơ đồ thang, cho phép thực phép tính số học, thực di chuyển liệu điều khiển luồng l−ồng ch−ơng trình

Hình 3… Các lệnh sơ đồ thang Các lệnh dạng rơ le

Các lệnh dạng rơ le lệnh nhấuatrong lệnh PLC Các lệnh tạo khả nh− lơ gíc rơ le ‘cứng’, nh−ng có tính linh hoạt cao nhiều Các lệnh tạo khả kiểm tra trạng thái ON hay OFF bit có địa xác định nhớ điều khiển trạng thái bit hay bit

LÖnh th−êng më

Lệnh th−ờng mở NO đ−ợc lập trình diện của tín hiệu vào cần để bật đầu lểntạng thái ON Khi đ−ợc đánh giá, địa tham chiếu đ−ợc xem xét điều khiện ON (lơ gíc 1) hay OFF (Lơ gíc 0) Địa tham chiếu thể trạng thái tín hiệu vào ngồi hay tín hiệu ngồi Nếu kiểm tra bit địa tham chiếu ON hay lơ gíc 1, lệnh th−ờng mở cho dịng lơ gíc qua nh− hình 4…

Nếu lệnh th−ờng mở NO OFF hay lơ gíc 0, tính liên tục lơ gíc bị đứt dịng lơ gíc bị ngăn lại Để trợ giứp xử lý cố ch−ơng trình điều khiển, phần lớn phần mềm lập trình PLC sáng bit lơ gíc thị trạng thai ON bit đầu vào bit đầu Một số phần mềm bật sáng bậc thang tính liên tục lơ gíc hay dịng lơ gíc tồn bậc thang đ−ợc kích hoạt hay trạng thái ON

Lệnh th−ờng đóng

Lệnh th−ờng đóng NC đ−ợc sử dụng khơng có tín hiệu tham chiếu để bật đầu lên trạng thái ON Khi kiểm tra giá trị lệnh NC, bit địa t−ơng ứng lệnh đ−ợc kiểm tra xem có điều kiện lơ gíc ON (1) hay OFF (0) Địa tham chiếu lệnh NC thể trạng thái tín hiệu vào bên ngồi hay tín hiệu bên Nếu kiểm tra địa bit tham chiếu có giá trị OFF hay lơ gíc 0, tiếp điểm th−ờng đóng tiếp tục giữ trạng thái đóng, cho phép tính lơ gíc đ−ợc liên tục Nếu bit địa tham chiếu có giá trị ON hay lơ gíc 1, tiếp điểm th−ờng đóng NC bị ngắt làm gián đoạn dịng lơ gíc

Hình Dịng lơ gíc qua lệnh th−ờng đóng NC Lệnh cuộn hút

Lệnh cuộn hút hay lệnh kích hoạt cuộn hút đ−ợc lập trình để điều khiển đầu kkét nơí với thiết bị điều khiển hay bit đầu bên (đầu trung gian) Bit lệnh đầu cuộn hút th−ờng đ−ợc ký hiệu chữ O hay chữ Q hầu hết hệ thống điều khiển PLC Nếu bậc có tính liên tục lơ gíc đầu t−ơng ứng đ−ợc kích hoạt hay bật lên trạng thái TRUE ( lơ gíc = 1) Bit đầu chuyển trạng thái OFF dịng lơ gíc đến đầu cuộn hút bị gián đoạn

Khi đầu đ−ợc bật ON, lệnh th−ờng mở địa chuyển sang đóng th−ờng đóng chuyển sang mở Trên hình lệnh O:0/01 đ−ợc kích hoạt hay TRUE đầu vào A hay B TRUE hai TRUE

Ví dụ : Viết ch−ơng trình LAD để khởi động dừng bơm Trong ứng dụng này, công tắc th−ờng mở nút khởi động hột điều khiển đ−ợc nối tới địa bit vào I: 1/1, tiếp điểm th−ờng đóng NC nút dừng đ−ợc nối đến bit vào địa I: 1/0 Rơ le khởi động bơm đ−ợc nối đến đầu PLC O:3/1, tiếp điểm khởi động phụ NO đ−ợc nối đến đầu vào PLC I:1/2

Lời giải nh hình

Khi nỳt bấm khởi động NO đ−ợc ấn, đầu vào I:1/1 có giá trị TRUE Khi nút bấm dừng NC ch−a ấn, đầu vào I:1/0 TRUE Kết tính liên tục lơ gíc đ−ợc đảm bảo bậc 0, bit đầu O:3/0 kích hoạt hay bật lên giá trị Đầu O:3/1 kích hoạt rơ le khởi động bơm, gây cơng tắc phụ đóng lại Lần này, bit vào I:1/2 trì bit nút khởi động giữ cho bơm trạng thái bật nút bám dừng đ−ợc ấn Khi nút dừng đ−ợc ấn, bit dừng I:1/0 đ−ợc bật không, bit để chạy bơm đ−ợc ngắt l−ợng bật Kết bơm tắt tiếp điểm phụ khởi động bơm mở bật bit đầu vào I:1/2

Điều quan trọng cần ghi nhớ tiếp điểm th−ờng đóng NC nút bấm dừng ln đ−ợc sử dụng để đảm bảo thiết bị chuyển động hoạt động an toàn Các tiếp điểm NC đ−ợc sử dụng mạch dừng, nh− dây từ nút bấm dừng tới PLC bị cắt hay tháo ra, thiết bị chuyển động dừng khởi động lại đ−ợc Mặt khác giả thiết tiếp điểm th−ờng mở nút bấm dừng đ−ợc sử dụng dây điều khiển từ nút bấm đến PLC đ−ợc cắt hay tháo ra, thiết bị chuyển độngdang hoạt động Trong tr−ờng hợp này, ấn nút bấm dừng dừng đ−ợc thiết bị

Hình Ch−ơng trình sơ đồ thang LAD đèn nháy báo động

Cũng cung ch−ơng trình trênh hình , nút bấn điều khiển đèn nháy đ−ợc ấn lần thứ nhất, bit đầu O:3/0 đ−ợc kích hoạt bật đèn nháy ON Bit điều khiển đầu có bit trì Nếu nút bấm đ−ợc ấn tiếp, đèn nhấy tắt (OFF) Bậc thang thứ hai (bậc số 1) ch−ơng trình phát nút bấm lần thứ đ−ợc ấn, bậc thứ (bậc số 0) cảm nhận nút ấn đ−ợc ấn lần thứ hai Trên bậc cuối cung (bậc số 2) đ−ợc dùng để điều khiển bit số (b3/3) Tiếp điểm th−ờng đóng NC hay bit số đ−ợc sử dụng bậc để giúp thực chức ấn để khởi động ấn để dừng ch−ơng trình sơ đồ thang

LƯnh tr× - Latch Coil

Lệnh đ−ợc lập trình cần để đảm bảo đầu trì hoạt động trạng thái bit vào gây kích hoạt thay đổi Nếu đ−ờng dẫn bậc có tính liên tục lơ gíc thìđâud bật lên ON giữ trnạh thái ON tính liên tục lơ gíc khơng cịn hay nguồn hệ thống bị ngắt Đầu trì giữ trạng thái ON đ−ợc có lệnh ngừng trì đầu Lệnh ngừng trì đầu đ−ợc lập trình tự động cách bật lại lệnh rì Mặc dù phần lớn thiết bị điều khiển cho phép đầu hay đầu ngồi đ−ợc trì, số khác lại hạn chế trì tín hiệu bên mà thơi

LƯnh ngõng tr× Unlatch Coil

H×nh Chơng trình LAD sử dụng lệnh trì lệnh ngõng tr×

Ví dụ tiếp điểm th−ờng mở nút ấn khởi động tiếp điểm th−ờng đóng nút bấm dừng đ−ợc nối vào đầu vào gián đoạn PLC Tiếp điểm NC nút dừng đ−ợc nối vào bit đầu vào I:001/00, tiếp điểm NO nút khởi động đ−ợc nối đến đầu vào I:001/01 Nếu nút khởi động đ−ợc ấn, đầu O:003/01 giá trị ON trì Khi bit khởi động I:001/01 chuyển sang FALSE, lệnh đầu bơm trì ON bit dừng I:001/00 đ−ợc ấn để ngừng trì đầu Chú ý lệnh ngừng trì đầu có cung địa nh− địa bit trì Ch−ơng trình LAD hình ph−ơng pơháp đơn giản để tạo chức khởi động dừng mà sau ch−ơng trình LAD khởi động/dừng hìng

LƯnh nh¶y One shot (ONS)

Lệnh nhảy ONS lệnh đầu vào lấy giá trị TRUE cho chu trình quét PLC, có chuyển tiếỉctạng thái từ FALSE sang TRUE điều kiện tr−ớc bậc Lệnh nói chung đ−ợc sử dụng để khởi động thao tác đ−ợc khởi động đồng thời với hoạt động nút bấm, nh− khiPLC đạt đ−ợc giá trị từ công tắc ăn khớp hay hiển thị nhânh liêu LED Trong Alên Bradley S5 PLC, địa bit phải tệp nhị phân (B3) hay tệp nguyên INTERGER (N7) Lệnh đặc trung minh hoạ hình 4… Trong ứng dụng này, liệu nút ấn đ−ợc ấn, bật bit đầu vào I:001/02 lên 1, điều kiện bit ONS (B3/04) bậc mà đầu (B3/05) bật ON cho lần quét Đầu bật OFF để quet liên tục đầu vào chuyển từ FALSE sang TRUE lần

H×nh Ung dơng cđa lƯnh ONS

Lệnh đếm thời gian lệnh đếm

Bộ đếm đếm hoạt động hoàn toàn t−ơng đếm đếm Bộ đếm dùng để đém khoảng thời gian cố định Còn đếm để đếm xuất kiện

CÊu tróc tõ cđa bé nhí thêi gian

Các lệnh đếm thời gian yêu cầu ba ghi nhớ hay ba từ: từ điều khiển hay ghi, từ ắc qui để chứa khoảng thời gian trôi qua, từ bật lại nhớ để chứa giá trị đặt tr−ớc đếm thời gian Giá trị đặt tr−ớc xác định số khoảng thời gian đ−ợc đếm Khi giá trị tích luỹ giá trị đặt tr−ớc, bit trạng thái đ−ợc bật lên ON đ−ợc sử dụng để bật bit đầu

Tren hình ví dụ đặc tr−ng cấu trúc từ nhớ thời gian hệ thống điều khiển PLC S5 Allen Bradley Ba bit bên trái (14,15,16) từ điều khiển đếm thời gian đ−ợc sử dụng nh− bit trạng thái Bit 15 bit cho phép đếm thời gian hoạt động (EN), đ−ợc bật lơ gíc đếm thời gian hay TRUE Bit 14 bit thời gian đếm thời gian (TT), đ−ợc bật bậc đếm trở thành TRUE Điều thị thời gian hoạt động gia tăng Bit 13 bit thời gian qua (DN), có giá trị TRUE giá trị tích luỹ giá trị thời gian đặt tr−ớc

Hình Cấu trúc từ đếm thời gian allen Bradley PLC s5 Bộ đếm thời gian trễ TON (Time On Delay)

Hình Sơ đồ thang sử dụng lênh TON

Trong ví dụ ứng dụng hình cơng tắc khởi động bơm trnạg thái ON, bit I:000/01 đ−ợc bật lên 1, đếm thời gian (T4:0) bắt đầu đếm đơn vị thời gian Thời gian mà công tắc giữ giá trị CLOSE hay ON, đếm thời gian làm tăng giá trị từ tích luỹ cho khoảng thời gian Khi giá trị tích luỹ giá trị đặt tr−ớc giây, đếm thời gian ngừng đếm bật bit thời gian qua (DN) lên ON Bit thực xong (T4:0/DN) đ−ợc sử dụng sau bậc thang để kích hoạt bit đầu bơm (O:001/01)

Bộ đếm sớm TOF (Time Off Delay)

Bộ đếm TOF lệnh đầu ra, tạo dạng khác hoạt động đếm thời gian Nếu tính liên tục lơ gíc bị mất, đếm thời gian bắt đầu đếm khoảng thời gian thời gian tích luỹ thời gian đ−ợc lập trình tr−ớc Khi thời gian tích luỹ thời gian đặt tr−ớc, đếm ngừng đếm bit đếm xong (bit 13) đ−ợc bật Bit thời gian hồn thành (DN) đ−ợc sử dụng nh− lệnh tiếp điểm th−ờng mở NO hay th−ờng đóng NC Nếu tính liên tục lơ gíc lại có tr−ớc đếm thời gian đém xong, từ tích luỹ đ−ợc bật khơng bit hồn thành đ−ợc bật lên lơ gíc

Trên hình ví dụ ch−ơng trình lệnh TOF với giá trị đặt tr−ớc giây Trên bậc 0, đầu vào I:000/01 TRUE, bit DN đ−ợc bật lên 1, bật bit đầu O:001/01 lên ON Nếu công tắc đầu vào I:000/01 OPEN cho giây hay nhiều đếm thời gian đếm tăng đến giây Khi giá trị đặt tr−ớc giá trị tích luỹ bit hồn thành (T4:1/DN) đ−ợc bật bit đầu O:001/01 bậc thang số đ−ợc bật OFF

Hình Lệnh TOF sơ đồ thang

Bộ đém thời gian trì RTO (Retentive Timer On)

(T4:2/RES) bậc thang số bật lên giá trị lơ gíc 1, bit I:000/03 đ−ợc bật lên Điều bật lại ăca qui đếm T4:2 bật lại bit DN

H×nh LƯnh RTO

ỉng dụng đặc tr−ng cho đếm thời gian để tạo xung thay đổi cho đèn nháy, đèn báo động

Ví dụ 3: Thiết kế mạch thời gian cho mạch đ−ợc sử dụng để tạo tín hiệu thay đổi nh− đèn báo động nối đến đầu đèn nháy với vị trí bit O:3/1 Chọn chu kỳ thời gian 0.5 giây tắt (OFF) 0.5 giây bật (ON)

Giải: ch−ơng trình LAD gồm ba bậc thang với đếm 0.5 giây bậc thứ nhât thứ hai, bit đếm xong điều khiển đèn báo động bậc thang thứ

Bộ đếm tăng CTU

Khi điều kiện bậc phải từ TRUE sang FALSE ng−ợc lại TRUE tr−ớc b−ớc đếm đ−ợc ghi nhận

Khi giá trị tích luỹ đạt giá trị cho tr−ớc, bit đếm xong bật lên Không nh− lệnh đếm thời gian, lệnh đếm tiếp tục đếm để tăng giá trị tích luỹ sau đạt giá trị cho tr−ớc Nếu giá trị tích luỹ v−ợt miền đêm cao nhất, bit tràn OV (overflow) đ−ợc bật lên

Bộ đếm giảm CTD (counter down)

Lệnh đếm giảm tính lùi đơn vị lần có trạng thái chuyển tiếp từ FALSE sang TRUE lơ gíc đầu vào đếm Trong số ứng dụng, đếm giảm đ−ợc sử dụng chung với đếm tăng, tạo đếm tăng/giảm Ví dụ hình đếm tăng /giảm Allen Bradley PLC S5 Cùng địa C5:0 đ−ợc sử dụng cho hai đếm

Ví dụ 4: Lập trình LAD sử dụng lệnh đếm để đếm số chi tiết sản xuất chuyển lắp ráp Giả thiết đầu vào I:000/12 PLC đ−ợc kích hoạt chi tiết rời khỏi dây chuyền lắp ráp, đầu vào I:000/13 đ−ợc kích hoạt chi tiết bị loại phế phẩm sau kiểm tra công đoạn cuối, đầu vào I:000/00 đ−ợc cấp l−ợng cuối hành trình sản xuất

Hình LAD cho đếm sản phẩm Các thao tác truyền liệu

Lệnh truyền dứ liệu gây truyền nội dung ghi sang ghi khác Lệnh truyền liệu ghi địa vị trí bảng nhớ liệu, với cá biệt miền hạn chế cho ứng dụng Các giá trị l−u tr−ớc đ−ợc tự động lấy cho vào vị trí Vị trí ghi đ−ợc đặt tr−ớc đo thời gian hay đếm hay hai ghi đầu điều khiển hình số đoạn

Hệ lập trình Allen Bradley PLC S5 sử dụng lệnh truyền bit liệu từ : Bit phân phối BTD, chuyển dịch MOV, chuyển động giấu MVM Các lệnh truyền liệu đ−ợc sử dụng phần lớn nhà sản xuất PLC

Bit ph©n phèi BTD

Lệnh BTD lệnh ra, mà dịch chuyển lên 16 bit liệu hay từ Nguồn liệu đ−ợc giữ khơng thay đổi Trên hình ví dụ lệnh BTD dịch chuyển bit từ Lệnh ghi chồng lên đích với bit đặc biệt Nếu chiều dài tr−ờng bit v−ợt qua từ đích, xử lý không ghi nhớ phần bit tràn Bởi chúng khơng đ−ợc bọc vào từ chúng bị

Hinh Lênh BTD

Lệnh MOVE MASKED MOVE

Lệnh chuyển MOV lệnh mà cốp pi liệu địa nguồn đến địa đích Bậc thang trì đ−ợc giá trị TRUE lệnh MOV dịch chuểncác nội dung chu kỳ quet PLC đến địa đích Nguồn lập trình khơng đổi hay địa liệu lệnh đọc đ−ợc ảnh giá trị Đích liệulà địa liệu đ−ợc ghi vào nh− kết phép tính Lệnh viết chồng lên liệu đ−ợc l−u đích Ví dụ bậc 0, đầu vào I:000/02 TRUE, dứ liệu l−u địa N7:10 đ−ợc copy ghi vào vị trí N7:12

Lệnh MVM lệnh mà cốp pi nguồn gửi đến đích cho phép phần liệu bị che (cản lại, không cho qua) Bậc thang giữ đ−ợc TRUE lâu lệnh dịch chuyển liệu lần quét

Lệnh MVM đ−ợc sử dụng để cốp pi bảng ảnh vào/ra, giá trị nhị phân hay số ngun Ví dụ đ−ợc sử dụng để tách liệu bit, nh− bit trạng thái hay bit điều khiển, từ địa chứa bit liệu hay từ liệu Nguồn thơng tin ch−ơng trình không thay đổi hay địa liệu từ nơi mà lệnh đọc giá trị ảng Nguồn thông tin đ−ợc giữ không thay đổi

Mặt nạ hay chắn có địa hay giá trị hệ số 16 để rõ bit bị chắn lại hay cho qua Ng−ời lập trình phải bật bit bị che lên giá trị liệu đến đích Dữ liệu đ−ợc di chuyển ghi chồng lên liệu đích Đích địa liệu để lệnh ghi kết phép tính Lệnh ghi chồng lên liệu l−u đích đến

C¸c phÐp tÝnh sè häc

Các phép tính lơ gíc gồm bốn phép tính là: cộng, trừ, nhân chia Các lệnh sử dụng nội dung vị trí hai từ để thực chức yêu cầu Các lệnh số học lệnh ra, mà chúng hay khơng lệnh vào lơ gíc Các lệnh sử dụng hay hai từ liệu để l−u kết Lệnh cộng hay trừ sử dụng từ Lệnh nhân hay chia cần hai từ để tính kết Chúng ta nói lệnh mục

PhÐp céng (ADD)

Lệnh công thực phép cộng hai giá trị l−u hai vị trí khác nhớ, nguồn A nguồn B Kết đ−ợc l−u trữ ghi đích đến Nguồn A nguồn B giá trị hay địa có chứa giá trị Trong ví dụ hình ,nếu đầu vào bit I:000/01 TRUE, lệnh cộng giá trị l−u địa N7:0 vào giá trị l−u N7:1 l−u kết lên địa N7:2

Lệnh trừ thực phép tính trừ hai số hai địa điểm nguồn A nguồn B Nh− phép công, điều kiện cho phép thực phép trừ bật lên 1, kết đ−ợc đ−a đến ghi đích đến Quan sát bậc hình , bit vào địa I:000/02 đ−ợc bật lên 1, số địa N7:4 đ−ợc trừ số địa N7:3 kết đ−a vào ghi N7:5

PhÐp nh©n MUL

Lệnh nhân đ−ợc sử dụng để nhân giá trị (nguồn A) với giá trị khác (nguồn B) kết đ−a vào đích đến Nguồn A nguồn B giá trị hay địa Lệnh nhân đặc trung MUL đ−ợc minh hoạ hình , bit vào I:000/03 bậc TRUE, xử lý nhân giá trị N7:3 với giá trị N7:4 l−u kết N7:20

PhÐp chia DIV

Lệnh chia đ−ợc sử dụng để chia giá trị (nguồn A) giá trị khác (nguồn B) l−u kết đích đến Nguồn A nguồn B giá trị hay địa Trong lệnh chia nh− ví dụ , bit vào I:000/02 bậc TRUE, xử lý chia giá trị N7:0 cho giá trị N7:1 kết l−u N7:21

H×ng

Các phép so sánh liệu

Nói chung việc di chuyển liệu sử dụng lệnh sơ đồ thang gây sử dụng ghi đơn để so sánh nội dung hai ghi Trong ngôn ngữ sơ đồ thang, chúng óc ba lệnh so sánh bằng, nhỏ hay lớn Phụ thuộc vào kết phép so sánh lớn hơn, nhỏ hay bằng, đầu đ−ợc bật lên (ON) hay tắt đị (OFF) hay phép tính khác đ−ợc thực

So s¸nh b»ng EQU

Lệnh đ−ợc dùng để kiểm tra hai gái trị hay khơng Nguồn A nguồn B giá trị hay địa chứa giá trị Ví dụ bậc hình , TRUE, đầu đ−ợc kích hoạt

Giống nh− lệnh EQU, lệnh LES kiểm tra nội dung giá trị vị trí (nguồn A) để xem nhở giá trị l−u vị trí thứ hai (nguồn B) Nếu điều kiện kiểm tra TRUE, đầu cuộn hút bậc thang đ−ợc kích hoạt

So s¸nh lín h¬n GRT

Lệnh so sánh lớn hoạt động nh− lệnh LES, với cá biệt kiểm tra đ−ợc thực cho giá trị lớn điều kiện TRUE, đầu cuộn hút bậc thang s c kớch hot

Các lệnh điều khiển

Các hàm ch−ơng trình điều khiển để thực chuổi lệnh nhảy có điều kiện hay khơng có điều kiện lệnh Các lệnh cho phép ch−ơng trình để thực số đoạn lơ gíc điều khiển tập hợp cố định điều kiện đ−ợc đảm bảo Các lệnh diễn tả trêm phần

LÖnh ®iỊu khiĨn r¬ le chđ MCR

Lệnh rơ le chủ đ−ợc dùng theo cặp để kích hoạt hay dừng thực nhóm hay vùng bậc thang Lệnh điều kiện MCR đ−ợc dùng với lệnh cuộn hút MCR không điều kiện để đ−a hàng rào xung quanh nhóm bậc Ví dụ, hình , đầu vào I:000/03 (TRUE), cuộn hút MCR có điều kiện bậc đ−ợc kích hoạt lơ gíc bên vùng đ−ợc thực t−ơng ứng với lơ gíc bậc vùng MCR Nếu lệnh MCR có điều kiện tắt (OFF), tất đầu không l−u bên vùng bị tắt

Lệnh nhảy JMP lệnh nhÃn LBL

Lệnh nhảy JMP lênh nhãn LBL lệnh đ−ợc sử dụng theo cặp để bỏ qua đoạn ch−ơng trình lơ gíc thang Lệnh nhảy cho phép thực bình th−ờng đ−ợc thay đổi để CPU nahỷ đến vị trí ch−ơng trình thang Nếu lơ gíc nhảy TRUE, cuộn hút nhảy JMP lệnh cho CPU nhảy đến thực bậc đ−ợc gán địa nh− địa cuộn nhảy Điều cho phép ch−ơng trình thực bậc mà đầu dịng bình th−ờng ch−ơng trình sơ đồ thang tiêu chuẩn Mục đích của nhãn để nhận dạng bậc thang mà địa đích lệnh nhảy Nhãn tham chiếu phải khớp với nơi mà lệnh nhảy đ−ợc sử dụng Lệnh nhãn không đóng góp cho tính liên tục lơ gíc, ln lơ gíc TRUE Lệnh đ−ợc bố trí nh− điều kiện lơ gíc bậc Lệnh nhẫn tham chiếu địa nhất, địa đ−ợc định nghĩa lần ch−ơng trình

Lệnh nhảy đến ch−ơng trình JST

Các ch−ơng trình đ−ợc sử dụng lập trình để sản xuất ch−ơng trình có cấu trúc cao để giảm số l−ợng nhớ đ−ợc dùng cho ch−ơng trình Các ch−ơng trình đ−ợc sử dụng để l−u hàm lơ gíc đ−ợc tái xuất mà truy cập vào từ phần khác ch−ơng trình lơ gíc sơ đồ thang Điều tiết kiệm khơng gian nhớ hàm đ−ợc lập trình đ−ợc sử dụng nhiều lần ch−ơng trình điều khiển

PLC S5 Allen – Bradley có ba lệnh ch−ơng trình con: lệnh nhảy đến ch−ơng trình JSR, ch−ơng trình SBR RET Các lệnh h−ớng xử lý đến tệp ch−ơng trình riêng biệt ch−ơng trình lơ gíc thang, qt tệp ch−ơng trình lần, quay trở lại điểm xuất phát

Tài liệu chơng trình điều khiển PLC

Một phần quan trọng lập trình PLC tài liệu ch−ơng trình điều khiển phải hoàn chỉnh Phần lớn nhà sản xuất PLC làm cho khả in ch−ơng trình cốp pi “cứng” ch−ơng trình điều khiển từ nhớ PLC L−u sơ đồ thang hay ngôn ngữ khác, cốp pi “cứng” đ−ợc xem nh− xác ch−ơng trình điều khiển l−u nhớ

Lập trình sơ đồ thang nâng cao Giới thiệu

Các lệnh sơ đồ thang nâng cao đ−ợc yêu cầu để thực chức mạnh điều khiển ON/OFF, đếm thời gian, đếm di chuyển liệu Các lệnh nâng cao đ−ợc sử dụng để điều khiển t−ơng tự, để tính tốn tệp liệu, phép tính kế tiếp, báo cáo liệu, hàm lơ gíc phức tạp, chức khác mà lệnh LAD thực hin c

Các lệnh LAD nâng cao

Các lệnh LAD nâng cao cho phép ngời sử dụng lập trình hàm điều khiển PLC phức tạp Ta nói lệnh nâng cao chung nh− tƯp, bé ghi cao h¬n, sù kÕ tiÕp, sù trun khèi cđa PLC Allen Bradley S5

C¸c lƯnh tƯp (file)

Một tệp nhóm các từ bảng liệu liên tiếp đ−ợc sử dụng để chứa thông tin PLC Lệnh tệp đ−ợc sử dụng để thực phép tính nh− số học, lơ gíc, tìm kiếm, cốp pi, so sánh Các lệnh tệp PLC Allen Bradley gồm tệp số học lơ gíc FAL, tệp tìm kiếm so sánh FSC, tệp cốp pi COP, tệp điền đầy FLL

Trên hình 4… minh hoạ cấu trúc lệnh FAL đặc tr−ng với tham số điều khiển, chiều dài, vị trí, chế độ, đích đến, thể

Bộ xử lý dùng thông tin để thực lệnh Điều khiển địa cấu trúc điều khiển tệp điều khiển kiểu R Độ dài số từ (0 đến 999) khối liệu mà lệnh tệp hoạt động Vị trí phần tử tức thời với khối liệu mag sử lý truy cập Chế độ số phần tử tệp hoạt động mõi lần bậc đ−ợc qt ch−ơng trình Có ba chế độ :

- Chế độ toàn bộ, - Chế độ số, - Chế độ gia tăng

địa chỉ, số ch−ơng trình, phép tính mà xác định nguồn liệu phép tính đ−ợc thực

Lệnh đầu cuộn hút bên phải lệnh tệp bit cho phép (EN – enable), bit thực xong (DN – done), bit lỗi (ER – error) Các bit có địa từ nh− lệnh điều khiển Bộ xử lý tự động bật địa bit trạng thái ng−ời lập trình nạp địa điều khiển Bit cho phép EN đ−ợc bật từ FALSE lên TRUE để chuyển bậc, thị lệnh đ−ợc cho phép Trong chế độ gia tăng, bit EN theo dõi điều kiện bậc thang Trong chế độ số chế độ toàn bộ, bit EN giữ trạng thái đặt lệnh hồn tất phép tính nó, khơng cần quan tâm đến điều kiện bậc Bit cho phép đ−ợc đặt lại bậc chuyển sang trạng thái FALSE, lệnh sau hồn tất phép tính

Bit thực xong DN đ−ợc dặt sau lệnh hoạt động nhóm cuối từ Trong chế độ gia tăng, lệnh FALSE lúc hồn thành, lệnh có đ−ợc xử lý bật lại bit DN để quét ch−ơng trình sau hồn thánh phép tính Nếu lệnh TRUE lúc hoàn thành, bit hoàn thành đ−ợc đặt lại lệnh chuyển sang trạng thái FALSE

Bỉ lỗi ER đ−ợc đặt phép tính gây trạng thái tràn Lệnh dừng đến ch−ơng trình sơ đồ thang đặt lai bit lỗi Khi xử lý phát lỗi, vị trí l−u số l−ợng từ bị lỗi

TÖp sè häc lô gic

minh hoạ lệnh FAL hoạt động nh− nào, ta thực mọtt lệnh cốp pi nh− hình Trong ví dụ này, bậc chuyển sang trạng thái TRUE (bit I:000/02 bật lên 1), xử lý đọc liệu l−u từ tệp số nguyên N71, bắt đầu từ số Sau ghi liệu lên tệp số nguyên N70 bắt đầu từ Nó ghi chồng lên liệu tệp ớch n

Tệp tìm so s¸nh FSC

Lệnh tìm kiếm so sánh lệnh đầu mà so sánh giá trị tệp nguồn, từ với từ, để thực phép tính xác định hình thức thể Khi xử lý tìm so sánh TRUE, bật bit tìm thấy FD (found) vàghi nhận vị trí, nơi mà so sánh đ−ợc tìm thấy Bit ngăn IN (inhibit) đ−ợc tạo để ngăn tìm kiếm tệp t−ơng lai

Lệnh FSC đ−ợc sử dụng để thực phép tính nh− đặt chế độ báo động mức cao mức thấp cho q trình cơng nghệ với nhiều đầu vào t−ơng tự so sánh khối biến với tệp tham chiếu tr−ớc bắt đầu phép tính khối Lệnh FSC thực phép so sánh liệt kê bảng têndữ liệu tệp t−ơng ứng với ph−ơng trình đ−ợc kê phần hình thức thể lệnh Bộ xử lý so sánh tệp dạng liệu khác biến đổi liệu bên thành liệu nhi phân t−ơng đ−ơng tr−ớc so sánh

Trong tìm tệp, bậc thang điều kiện TRUE, so sánh yêu cầu đ−ợc thực liệu đ−ợc địa hố hình thức thể Từ đ−ợc so sánh thứ tự theo chiều tăng lức bắt đầu Tốc độ đ−ợc xác định chế độ phép tính xác định lệnh FSC Bit hoàn thành DN đ−ợc bật sau xử lý so sánh cặp cuối Nếu bậc TRUE hoàn thành, bit hoàn thành đ−ợc tắt bậc thang không trạng thái TRUE lâu Trong chế độ số, bậc khơng phải TRUE lúc hồn thành, bit DN đ−ợc giữ vong quét ch−ơng trình sau phép tính hàon thành

Để minh hoạ lệnh FSC hoạt động nh− nào, ta thực lệnh FSC “tìm khơng bằng”, nh− hình Khi bit I:000/03 trở thành TRUE, xử lý thực phép so sánh “không bằng” từ, bắt đầu B3:0 B15:0 Số từ đ−ợc so sánh vịng qt ch−ơng trình 10 ví dụ trên, chế độ đ−ợc bật 10

Ví dụ : Viết ch−ơng trinh LAD PLC để tìm liệu tệp số nguyên N40, từ số đến 99, so sánh cho điều kiện với liệu tệp N50 bắt đầu cúng từ số 0, bit u vo I:000/03 l TRUE

Giải: Chơng trình LAD cđợc thể hình

Lệnh cốp pi tÖp COP

Lệnh lệnh đầu mà cốp pi giá trị tệp nguồn vào tệp đích Tệp nguồn giữ khơng thay đổi Lệnh COP khốngử dụng bit trạng thái Lệnh COP không ghi chồng lên ranh giới tệp, nh− liệu tràn bị Cũng vậy, khơng có chuyển đổi liệu nên tệp nguồn tệp đích sử dụng dùng dạng liệu

LƯnh ®iỊn tÖp FLL

Lệnh FLL lệnh mà điền từ tệp với giá trị nguồn Tệp nguồn giữ không thay đổi Giống nh− lệnh COP, lệnh FLL không dung bit trạng thái Lệnh FLL không ghi lên lề, nh− liệu tràn bị Cũng nh− vậy, khơng có chuyển đổi liệu, dũ liệu nguồn liệu đích dạng

Trên hinhg lag minh hoạ lệnh FLL Khi bit vào I:000/03 TRUE, xử lý copy 10 từ tệp N50:0 đến 10 từ tệp N60:0

C¸c lƯnh chun bé ghi

Các lệnh chuyển ghi đ−ợc sử dụng theo dõi chuyển động hay dịng phần thơng tin ứng dụng công nghiệp Các lệnh gồm: bit chuyển trái BSL, bit chuyển phải BSR, nạp vào FFL, xoá vào FFU

Lệnh dịch chuyển bit BSR BSL đ−ợc sử dụng để nạp bit vào, bit dịch chuyển qua bit xoá từ mảng bit với bit bị xoá lần Một ứng dụng dùng theo dõi chai dây chuyền đóng chai, bit thể chai Lệnh dịch chuyển ghi xoá FFL FFU đ−ợc dùng để ghi xoácác giá trị thứ tự T−ơng tự nh− ứng dụng để theo dõi chi tiết dây chuyền lắp ráp, nơi mà chi tiết đ−ợc thể giá trị xác định số chi tiết mã lắp ráp

Các lệnh dịch chuyển bit

Lnh dch chuyn dịch tất bit địa xác định vị trí bit sau lần bậc thang chuyển trạng thái từ FALSE sang TRUE Có hai lệnh dịch chuyển dịch chuyển bit sang trái BSL dịch chuyển bit sang phải BSR Trên hình cấu trúc lệnh dịch chuyển bit sang trái BSL với tham số tệp, điều khiển, bit địa độ dài

Tham sốđiều khiển địa cấu trúc điều khiển (bốn m−ơi tám bit hay ba từ m−ời sáu bit) điều khiển dạng tệp (R) đ−ợc chứa bit trạng thái thái lệnh, kích cỡ mảng (số l−ợng bit), bit trỏ Bộ xử lý sử dụng thông tin để thực lệnh Bit địa chỉ địa bit nguồn Lệnh dịch chuyển bit chèn giá trị hay bit vào bit khác vị trí bit thấp cho BSL hay từ bit có vị trí cao mảng cho lệnh BSR

Tham số độ dài số thập phân số l−ợng bit đ−ợc dịch chuyển Trong Allen Bradley PLC5, bit tệp vào/ra đ−ợc đánh số số từ 00 đến 07 10 đến 17, nh−ng tất tệp khác đ−ợc đánh số thập phân từ đến 15

Các đầu cuộn hút lệnh tệp bit cho phép EN bit hoàn thành DN Các bit có địa từ nh− phần tử điều khiển lệnh Các địa bit trạng thái đ−ợc bật tự động xử lý ng−ời lập trình nhập vào địa điều khiển Bit cho phép EN đ−ợc bật trạng thái bậc thang chuyển từ FALSE sang TRUE thị lệnh đ−ợc cho phép Bit hoàn thành DN đ−ợc bật để thị mảng bit đ−ợc dịch chuyển sang phải hay sang trái bit

Phần tử điều khiển chứa hai bit trạng thái: bit báo lỗi ER bit 11 xoá UL bit 12 Bit báo lỗi ER đ−ợc bật để thị lệnh phát lỗi, nh− lỗi vào với độ dài tệp âm Bit chuyển UL đầu lệnh Bit UL l−u trạng thái bit đ−ợc di chuyển từ mảng lệnh dịch chuyển đ−ợc cho phép

Trong ch−ơng trình LAD hình bậc thang có chứa lệnh BSL từ trạng thái FALSE sang TRUE, xử lý bật bit EN Bộ xử lý sau dịch chuyển 16 bit tệp bit B3, bắt đầu với bit 16, sang bên trái( bit có trọng l−ợng cao hơn) vị trí Bit cuối dịch chuyển bit vị trí bit 31, bit đ−ợc chuyển đến ghi điều khiển UL, bit UL (R6:0/10) Bit nguồn đến từ địa I:000/10 dịch chuyển đến vị trí B3:1 Sau xử lý hoàn tất việc dịch chuyển chu kỳ quét, bit điều khiển bậc thang I:000/03 trở thành FALSE, lệnh bật lại bit trạng thái EN, ER (nếu đ−ợc bật) DN

Để đóng gói phép tính, địa nguồn đ−ợc gán địa nh− địa bit cao (nằm ngoài)

chứa lệnh BSR từ FALSE sang TRUE, xử lý bật bit EN Sau dịch chuyển m−ời sáu bit tệp bit B3 sang phải (đến số bit thấp hơn) vị trí, bit 31 Bit cuối bit 16 bị dịch vào ghi điều khiển UL, bit (R6:0/10) Bit nguồn đến từ I:000/10 dịch chuển vào vị trí bit cao nhất, bit 31 tệp B3

Sau xử lý hoàn tất phép dịch chuyển vịng qt ch−ơng trình, bậc thang bit điều khiển I:000/03 trở thành FALSE, lệnh bật lại tất các bit trạng thái: bit EN, bit ER (nếu đ−ợc bật) bit DN Để đóng gói phép tính, địa nguồn đ−ợc gán địa nh− địa bit cao nht (nm ngoi)

Các lệnh vào FIFO

Cú hai lệnh thuộc nhóm lệnh nạp FIFO dùng nhớ FFL lệnh di chuyển FIFO có sử dụng nhớ FFL Hai lệnh đ−ợc sử dụng theo cặp để l−u lấy liệu theo trật tự cho tr−ớc Khi sử dụng theo cặp, chúng tạo ghi dịch chuyển không đồng hay ghi dồn

Hai lệnh phải sử dụng tệp địa điều khiển, độ dài, giá trị vị trí nh− hình

Dữ liệu đ−ợc nạp bắt đầu từ số tăng dần từ số n Dữ liệu đ−ợc bỏ từ từ số 0, tất các từ đ−ợc dịch chuyển lên vị trí h−ớng vào từ số

Tham số nguồn địa mà l−u giá trị vào ghi dồn Lệnh FIFO-FFL lấy giá trị từ địa nguồn nạp vào từ ghi dồn Tham số đích đến địa mà l−u giá trị có ghi dồn

FIFO địa đ−ợc đánh số ghi dồn Cùng địa FIFO đ−ợc sử dụng cho lệnh FFL FFU Tham số điều khiển địa cấu trúc điều khiển (bốn m−ơi tám bit hay ba từ m−ời sáu bit) miền điều khiển nhớ Cấu trúc điều khiển l−u bit trạng thái lệnh, độ dài ghi dồn, vị trí sẵn sàng (con trỏ) ghi dồn

Tham số vị trí thị vị trí sẳn sàng lệnh nạp liệu vào ghi dồn Vị trí đ−ợc ghi địa cách thêm từ POS vào địa điều khiển (bộ ghi R) Thơng th−ờng giá trị vị trí 0, ng−ời lập trình khơng muốn lệnh điểm mốc khởi động

Ví dụ 3: Một chuyền lắp ráp có trăm chi tiết máy vòng chạy Số xê ri chi tiết đ−ợc l−u từ N40:1 Viết ch−ơng trình LAD để đ−a số xê ri vào tệp N50:3 Hãy tải số xê ri đến từ N40:2

C¸c lƯnh kÕ tiÕp

Các lệnh lệnh đ−ợc sử dụng để điều khiển tự động máy lắp ráp, mà máy có thao tác khơng đổi lặp lại Có ba lệnh chung là: đầu vào kế tiếp, đầu nạp

Các lệnh nói chung đ−ợc sử dụng để chuyển liệu từ nhớ đến mô đun gián đoạn để điều khiển thao tác trình gián đoạn hay thao tác lô ( đầu gián đoạn) Các lệnh đ−ợc sử dụng để so sánh liệu từ vào/ra với liệu l−u bảng nhớ mà điều kiện hoạt động q trình đ−ợc kiểm tra để điều khiển hay để chẩn đoán (đầu vào kế tiếp) Lệnh đ−ợc sử dụng để chuyển liệu từ vào/ra vào nhớ (nạp kế tiếp)

Các lệnh chiếm nhớ ch−ơng trình chúng hiển thị điều khiển nhiều đầu số m−ời sáu đầu gián đoạn, bậc thang lơ gíc đơn Lệnh vào SQI lệnh SQO đ−ợc sử dụng theo cặp, để hiển thị điều khiển thao tác t−ơng ứng Trên hình minh hoạ ba lệnh Alên Bradley PLC5 Các tham số dùng cho lệnh gồm tệp, mặt nạ, nguồn, đích đến, điều khiển, độ dài vị trí. Tệp tên địa đ−ợc đánh số cuat tệp kế tiếp, nơi mà lệnh chuyển liệu vào từ nhớ Mục đích phụ thuộc vào thân lệnh Mặt nạ đói với SQI SQO mã m−ời sáu hay địa phần tử mặt nạ hay tệp qua lệnh dịch chuyển liệu Bật bit mặt nạ lên cho liệu qua; bật bit mặt nạ để ngăn lệnh điều hành t−ơng ứng bit đích Ng−ời lập trình xác định giá trị hệ số m−ời sáu để có giá trị mặt nạ khơng đổi Ng−ời lập trình l−u mạt nạ phần tử hay tệp muốn thay đổi mặt nạ phù hợp cho yêu cầu ứng dụng điều khiển Nguồn SQI SQO địa phần tử đầu vào hay tệp từ lệnh có đ−ợc liệu cho tệp

Ng−ời lập trình sử dụng địa điều khiển với khả nhớ để ghi địa thông số độ dài (LEN) vị trí POS Độ dài tệp kế tiếp, vị trí vị trí tức thời từ trongtrong tệp để xử lý sử dụng Độ dài số b−ớc tệp vị trí Vị trí vị trí khởi động Lệnh bật lại vị trí lần thực xong Chú ý địa gán cho tệp b−ớc Các lệnh sử dụng từ liệu (độ dài +1) cho tệp tham chiếu lệnh Điều áp dụng cho nguồn, mặt nạ, giá trị đích chúng đ−ợc ghi địa nh− tệp

Vị trí vị trí từ tệp Giá trị đ−ợc tăng nội hàm lệnh SQO SQI Để minh hoạ lệnh hoạt động nh− nào, ta xem ví dụ lệnh SQO nh− hình

Lệnh SQO chuyển liệu b−ớc thực (1) qua mặt nạ đến từ đầu nối đến

này tăng lên b−ớc (từ tiếp theo) tệp kế tiếp: #N7:1 Từ 7:1 vị trí “home” hay b−ớc 0, N7:2 từ cho b−ớc Khi chuổi kết thúc, lại bắt đầu lặp lại từ b−ớc Dữ liệu tệp đ−ợc dịch chuyển qua mặt nạ cố định (F0F0,HEX) để tới địa đích O:014 Dữ liệu tức thời đ−ợc ghi đến phần tử dích cho chu kỳ quét lúc bậc thang trì giá trị TRUE

LƯnh chun khèi

Trong hệ PLC cỡ lớn, khối liệu lớn phải đợc truyền Bộ xử lý PLC giám sát xử lý từ xa mạng trun th«ng cao tèc Trong PLC5 cđa Allen Bradley, sù di chuyển khối liệu đợc thực sư dơng lƯnh khèi ghi dÞch chun BTW (Block Transfer Write) vµ lƯnh khèi BTR (Block Transfer Read)

Bộ xử lý sở PLC Allen Bradley chế độ quét truyền tới sáu m−ơi t− từ lần đến hay từ mô đun truyền khối (BT) giá đỡ chỗ hay hay từ xa Mô đun BT đặc tr−ng mô đun đầu vào nối với can nhiệt, mô đun vào/ra, mô đun vào BCD, đếm xung Sơ đồ khối lệnh BT đ−ợc minh hoạ hình Các khối liệu đ−ợc truyền từ mô đun BT gá giá đỡ từ xa PLC giám sát chế độ quét Các mơ đun từ xa Allen Bradley PLC5 có mơ đun kết nối t−ơng thích ABS -17, mà mơ đun trao đổi với mơ đun kênh truyền liệu giá đỡ

PLC Allen Bradley truyền tới sáu m−ơi t− từ lần truyền trình đ−ợc giám sát với xử lý thông qua chế độ quét mô đun ABS Trong ứng dụng, hai xử lý thực hiẹn đồng thời lệnh truyền khối nh−ng ng−ợc

Chơng Lập trình ngôn ngữ tiêu chuẩn Giíi thiƯu

Theo tiêu chuẩn quốc tế, ngơn ngữ lập trình PLC có năm ngơn ngữ sơ đồ thang LAD, sơ đồ hàm lơ gíc FBD, Sơ đồ hàm nhiệm vụ gián đoạn Grafcet, bảng lệnh STL ngơn ngữ lập trình bậc cao: soạn thảo cấu trúc ST (Structured Text) Bốn ngôn ngữ ta giới thiệu phần đầu

Tiªu chuẩn quốc tế cho ngôn ngữ PLC

Có nhiều tiêu chuẩn lập trình cho PLC đ−ợc đ−a Uỷ ban quốc gia quốc tế để phát triển giao diện chung cho thiết bị điều khiển khả lập trình Từ 1979 nhóm chuyên gia lập trình quốc tế d−ợc tập hợp từ số Uỷ ban quốc gia để soạn thảo sơ hoạ tiêu chuẩn dễ hiểu PLC Uỷ ban phác hoạ tiêu chuẩn đời năm 1982 Sau Uỷ ban đệ trình tài liệu phác thảo hiệu chỉnh ban đầu, họ cho tiêu chuẩn phức tạp để xử lý nh− tài liệu đơn giản Kết quả, nhóm làm việc phải tách làm năm nhóm với nhiệm vụ khác t−ơng ứng với phần tiêu chuẩn Phần thực thông tin chung, phần hai thiết bị thử nghiệm, phần ba ngơn ngữ lập trình, phần bốn h−ớng dẫn sử dụng phần năm truyền thơng

Mỗi nhóm có vài chun gia qc tế có trợ giúp nhóm chun gia quốc gia Tiêu chuẩn IEC 61131-3 ngôn ngữ lập trình cho PLC đ−ợc đời năm 1993 Uỷ ban kỹ thuật điện quốc tế (International Electrotechnical Commision) Theo tiêu chuẩn có ba ngơn ngữ lập trình đồ hoạ cho PLC sơ đồ thang LAD, Sơ đồ hàm lơ gíc FBD GRAFCET hai ngôn ngữ sở bảng lệnh STL cấu trúc soạn thảo ST Tiêu chuẩn ngôn ngữ lập trình PLC cho phép lập trình phần khác ứng dụng ngôn ngữ khác ttổ hợp lại thành ch−ơng trình thực đơn giản

Ngôn ngữ LAD ngôn ngữ sử dụng rộng rãi PLC Ngôn ngữ bao gồm tập hợp lệnh để thực phần lớn chức điều khiển nh−: lơ gíc dạng rơ le, lệnh đếm thời gian đếm, phép toán Mặc dù vậy, tuỳ thuộc vào mơ đen PLC, ng−ời lập trình mở rộng hay nâng cao tập hợp lệnh để thực phép tính khác Các chức tăng c−ờng đ−ợc sử dụng cho điều khiển t−ơng tự, thao tác với liệu, báo cáo, điều khiển lơ gíc phức howpj chức khác

Ngôn ngữ sơ đồ hàm chức FDB ngôn ngữ đồ hoạ Ngôn ngữ sử dụng sơ đồ phần tử lơ gíc t−ơng tự nh− đại số Bool để thể hàm lô gíc Ng−ời ta sử dụng sơ đồ khối phức hợp để th−ợc phép tính nh− đếm thời gian, đếm, phép tính số học, nạp, so sánh truyền liệu Ng−ời lập trình sử dụng ngơn ngữ để lập ch−ơng trình điều khiển phức tạp, nhờ th− viện sơ đồ hàm chức có kết nối với sơ đồ khối

Ngơn ngữ bảng lệnh ngơn ngữ lập trình cấp thấp Ngôn ngữ đơn giản dễ lập trình cho ứng dụng nhỏ hay để tối −u hố phần ứng dụng Các lệnh ln gắn với kết tức thời Kết phép tính thực giữ ghi đ−ợc l−u vào ghi kết quả, thay cho giá trị tr−ớc

ngôn ngữ diễn tả hoạt động bên b−ớc điều kiện gắn với trạng thái độ t−ơng tự nh− ngôn ngữ GRAFCET

GRAFCET ngôn ngữ đồ hoạ dùng để diễn tả hoạt động Quá trình điều khiển đ−ợc thể hiển nh− tập hợp b−ớc hoạt động liên kết trạng thái chuyển tiếp q độ Điều kiện lơ gíc hoạt động b−ớc trạng thái chuyển tiếp gắn với b−ớc Các hoạt động b−ớc điều kiện chuyển tiếp trạng thái chúng thực lệnh từ ngôn ngữ tiêu chuẩn khác Ngôn ngữ Grafcet

Ngôn ngữ diễn tả hoạt động giống nh− thực tế hệ thống Các b−ớc hoạt động đ−ợc thể các sơ đồ khối, với liên kết điều kiện bắt đầu kết thúc b−ớc Các điều kiện trạng thái chuyển tiếp b−ớc Ch−ơng trình bắt đầu bao giỡ b−ớc khởi động, nơi mà PLC bắt đầu thực chức điều khiển đồng thời nơi quay trở ch−ơng trình sau thực đến lệnh cuối hay sau thực lệnh điều kiện buộc hệ thống phải hoạt động lại từ đầu Mỗi sơ đồ khối b−ớc hoạt động đơn vị ngơn ngữ GRAFCET, chứa đựng bên lơ gíc hoạt động cho b−ớc độc lập trình công nghệ hay máy thiết bị Trong khối đ−ợc đánh số qui −ớc thứ tự thực ch−ơng trình đ−ợc ghi sang bên phải khối Các điều kiện chuyển tiếp trạng thái độ b−ớc đ−ợc ghi sang bên phải để tiện theo dõi hoạt động ch−ơng trình Điều kiện chuyển tiếp có giá trị lơ gíc hay TRUE, b−ớc hay b−ớc hoạt động tr−ớc b−ớc kết thúc, điều kiện để bắt đầu hoạt động kề sau Kết thúc lệnh cuối hay lệnh điều kiện th−ờng điều kiện để bắt đầu lại b−ớc ch−ơng trình

Trên hình 4… ví dụ ch−ơng trình điều khiển động với nhiều trạng thái chuyển tiếp

Trong Grafcet có điều kiện chuyển tiếp đơn điều kiện chuyển tiếp kép để diễn tả tr−ờng hợp hoạt động diễn hay tr−ờng hợp tất hoạt động diễn đồng thời (song song) Điều kiện chuyển tiếp đơn điều kiện phân nhánh hoạt động, t−ơng ứng với điều kiện lơ gíc OR, điều kiện hội tụ đơn, b−ớc hoạt động diễn nhánh kết thúc hoạt động bên

Để diễn tả điều kiện bắt đầu hay kết thúc hoạt động diễn đồng thời nhánh song song, ng−ời ta sử dụng ký hiệu chuyển tiếp kép, t−ơng ứng với lơ gíc AND Điều kiện chuyển tiếp kép điều kiện bắt đầu điều kiện để nhiều hoạt động đồng thời xảy thời điểm Điều kiện chuyển tiếp kép điều khiện kết thúc hay điều kiện bắt đầu b−ớc hay hoạt động tất b−ớc hoạt động kề tr−ớc nhánh song song kết thúc tai thời điểm Nếu có nhánh nhánh song song, ch−a kết thúc xong hoạt động b−ớc hoạt động b−ớc ch−a thể xảy

Trong GRAFCET có ba nguyên tắc Nguyên tắc thứ b−ớc khởi động ln đ−ợc kích hoạt đầu ch−ơng trình Ch−ơng trình kết thúc lệnh cuối điều kiện để bắt đầu lại lệnh khởi động cho chu kỳ Nguyên tắc thứ hai trạng thái chuyển tiếp đ−ợc kiểm tra sau kết hợp với b−ớc nh− phép tính qua từ b−ớc sang b−ớc trạng thái chuyển tiếp có giá trị lơ gíc (TRUE) Ngun tắc thứ ba sau trạng thái chuyển tiếp có lơ gíc 1, xử lý quét b−ớc lần để bật lại toàn lệnh đếm thời gian sau thực b−ớc Lần quét đ−ợc gọi quét hậu Nh−ng quét hậu dùng cho b−ớc thông th−ờng Trong tệp chuyển tiếp, khơng cần có đếm thời gian, xử lý không cần thực quét hậu

Khi có nhánh ch−ơng trình song song với điều kiện đơn OR xử lý quét ch−ơng trình lần l−ợt từ trái qua phải từ xuống d−ới nhánh Nếu nhánh điều kiện kép AND xử lý tiến hành quét từ bên trái qua bên phải từ x−ớng d−ới đồng thời nhánh

úng dụng Grafcet thuận tiện ngơn ngữ khác, chổ thể tứng b−ớc hoạt động máy hay trình công nghệ với điều kiện bắt đầu kết thúc b−ớc Ngôn ngữ đơn giản t−ơng tự nh− thuật toán dùng lập trình, nên dễ sử dụng Ví dụ ta có máy dập bán tự động điều khiển trình dập sản phẩm khí Khi ng−ời thao tác ấn nút điều khiển, máy từ vị trí bắt đầu (vị trí cao) xuống dập vào tơn Khi đầu dập đạt đến vị trí thấp tức chi tiết dập xong, đầu dập chuyển động ng−ợc lai Các hành trình lên xuống đ−ợc giới hạn cơng tắc hành trình Trong hành trình dập, có cố đầu dập dừng lại, khắc phục xong cố tự động quay vị trí xuất phát

Ch−¬ng

Ngôn ngữ dạng soạn thảo cấu trúc ST ngôn ngữ bảng lệnh stl

õy ngơn ngữ lập trình bậc cao thiết kế cho tự động hố q trình phức tạp Ngơn ngữ chủ yếu dùng để thực trình phức tạp mà ngôn ngữ đồ hoạ nh− LAD, FBD, hay ngôn ngữ đơn giản kiểu bảng lệnh STT khó diễn đạt đ−ợc Ngơn ngữ soạn thảo cấu trúc ST đ−ợc sử dụng để thực b−ớc trình điều kiện chuyển tiếp hàm nhiệm vụ Một ch−ơng trình ST danh lệnh lập trình Mỗi lệnh kết thúc dấu cách (;) Các tên đ−ợc dùng mã nguồn, nh− các biến nhận dạng, số, từ khố ngơn ngữ, đ−ợc tách dấu cách thụ động nh− dấu cách trống, dấu hết dòng, dấu chấm Các lệnh th−ờng đ−ợc tách riêng dấu cách tác động ví dụ dấu “<” hay dấu “>” Ng−ời lập trình chèn ghi ng−ời đọc hiểu đ−ợc Phần thích phải bắt đầu hai ký tự (* kết thúc hai ký tự *) Mỗi lệnh kết thúc dấu ; (dấu cách)

Các lệnh chơng trình ST là: Lệnh gán tên biến (Assignment)

variable:=expression (biến:=hàm diễn tả)

2 Lệnh gọi hàm hay chơng tr×nh : Subprogram or functions call LƯnh gäi hµm khèi: “C” function block call

4 LƯnh chän ®iỊu kiƯn: Selection statement (IF, THEN, ELSE, CASE, ) LƯnh lỈp : Iteration statement (FOR, WHILE, REPEAT,…)

6 Lệnh điều khiển: Control statement (RETURN, EXIT,…) Các lệnh đặc biệt để liên kết với ngơn ngữ khác

Ng−ời lập trình chèn tuỳ ý dấu cách thụ động dấu cách tác động, diễn tả số, biến nhận dạng để giúp cải thiện khả đọc cho ch−ơng trình Các dấu cách thụ động ngơn ngữ ST dấu trắng, dấu tabs, dấu hết dòng Khơng giống nh− ngơn ngữ hình thức nh− bảng lệnh STL, kết thúc dịng có đ−ợc nhập vào ch−ơng trình Điều nâng cao khả đọc ch−ơng trình sử dụng dấu cách thụ động Một số qui tắc cần nhớ lp trỡnh l:

1 Không viết lệnh dài mét dßng

2 Sử dụng dấu cách tabs để làm lệnh phức hợp lùi vào Chèn thích để đọc đ−ợc dịng lệnh

VÝ dụ đoạn chơng trình ngôn ngữ ST: (*imax: số vòng lặp*)

(*i: số lệnh vòng FOR*)

(*cond: biến điều khiển từ trình c«ng nghƯ*) imax:=max_ite;

cond:=X12

if not(cond(*báo động*))

then return;

end_if

(* Vòng lặp trình công nghệ*) for i (*chỉ sè*):=1 to max_ite if 1<>2 then

End_if; End_for;

Ngôn ngữ soạn thảo cấu trúc ST hay ngôn ngữ lập trình bậc cao PLC không khác nhiều so với ngôn ngữ lập trình cho máy tính

Ngôn ngữ bảng lệnh tiêu chuÈn

Đối với PLC hãng Siemens ng−ời ta hay dùng ngôn ngữ bảng lệnh STL cho hệ PLC PLC S7-300 S7-400 Ngơn ngữ ngơn ngữ ngữ lập trình câu lệnh có cấu trúc t−ơng tự nh− ngôn ngữ máy ASSEMBLER Các lệnh th−ờng với địa chỉ, để nơi mà lệnh thực Ngôn ngữ bảng lệnh STL chứa mảng lệnh dễ hiểu để tạo ch−ơng trình điều khiển hồn chỉnh Các PLC S7 Siemens sử dụng 130 lệnh STL với miền rộng địa sẳn có phụ thuộc vào kiểu PLC Phần lớn nhà sản xuất PLC sử dụng thể hệ t−ơng tự ngôn ngữ STL

CÊu tróc cđa lƯnh STL

Lệnh STL có hai cấu trúc Cấu trúc thứ lệnh khơng cần địa chỉ, ví dụ nh− lệnh phủ định NOT Cấu trúc thứ hai lệnh có kèm theo địa Đây loại lệnh dùng nhiều

Địa lệnh thị số hay vị trí nhớ mà lệnh tìm đ−ợc giá trị để thực phép tính Địa có tên ký hiệu hay vị trí nhớ cố định Địa đến số phần tử nh− số, bit trạng thái, tên ký hiệu, khối liệu nhớ vv

Các PLC S7 Siemens sử dụng từ 32 bit, ký hiệu từ o đến 31

C¸ch biĨu diƠn lệnh dấu ngoặc Lập trình ngôn ngữ b¶ng lƯnh Cêu tróc cđa b¶ng lƯnh

LƯnh bit l« gÝc

LƯnh AND

LÖnh OR

LÖnh EXCLUSIVE OR

LÖnh AND NOT

LÖnh OR NOT LÖnh thêi gian

Cấu trúc từ đếm thời gian

Lập trình ngơn ngữ lệnh cho đếm

ứng dụng lập trình đếm

Lệnh đếm

Cấu trúc từ đếm

ứng dụng lập trình đếm

Phép trừ số nguyên Phép nhân số nguyên Phép chia số nguyên Các lệnh toán cã dÊu phÈy

LÖnh céng sè thùc

LƯnh trõ

LƯnh nh©n

LƯnh chia

C¸c lƯnh so s¸nh

So sánh số nguyên đơn So sánh số nguyên kép So sánh số thực

Ch−¬ng

Phần tử cấu trúc hộp Các lệnh bit lô gic

Lệnh AND

LÖnh OR

Lệnh EXCLUSIVE OR Phủ định bit vào

LƯnh g¸n LƯnh

LƯnh tr× lƯnh øng dơng cđa c¸c lƯnh bit C¸c lƯnh thêi gian

CÊu tróc tõ cđa bé nhí thêi gian

Cấu hình Sơ đồ khối đếm thời gian Bộ đếm xung thời gian S5

Bộ đếm xung mở rộng S5 Bộ đếm thời gian trễ S5 Bộ đém trễ có nhớ Bộ đếm sớm S5 Các lệnh đếm

Cấu trúc từ đếm

Cấu hình Sơ đồ khối đếm Bộ đếm tăng/giảm

Bộ đếm tăng Bộ đếm giảm Các lệnh tính số nguyên Các lệnh tính với số thực Các lệnh so sỏnh

So sánh số nguyên So sánh sè thùc

Truyền thông đơn h−ớng Truyền thông bán hai chiều Truyền thông hai chiều Ph−ơng pháp truyền tin

TruyÒn song song Trun nèi tiÕp Bé dån tÝn hiƯu Bộ dồn kênh tần số Dồn kênh thời gian Dồn kênh thống kê Lỗi điều khiĨn vµ kiĨm tra KiĨm tra ån

KiĨm tra møc l−ỵng d− däc KiĨm tra l−äng d ngang Kiểm tra lợng d trụ Các qui chn trun th«ng

Truyền nối tiếp đồng

Qui phạm truỳen nối tiếp đồng Qui phạm truyên nhị phân đồng

Qui ph¹m HDLC

M¹ng néi bé LAN Cấu hình mạng LAN Qui phạm mạng LAN Cấu trúc mạng tiêu chuẩn Tiêu chuẩn phần cøng nèi tiÕp

Tiªu chuÈn RS-422 Tiêu chuẩn RS-485

Tiêu chuẩn mạch vòng dong 20-mA

Chơng Các ứng dụng công nghiệp 1 Điều khiển băng tải:

Vớ dụ 9.1 Trong công nghiệp ta hay gặp vấn đề cần điều khiển xe cấp phôi điều

khiển tự động AGV (Automated Guided Vehicle) phân x−ởng Một ví dụ đơn giản ta cần điều khiển Xe C hai điểm A B Các điểm đ−ợc thị bới các công tắc mini M1 M2 Xe đ−ợc điều khiển hai nút ấn P1 P2 Ban đầu xe dừng điểm A, công tắc mini M1 đ−ợc bật xe đứng yên nút P1 đ−ợc ấn Khi đầu Z1 đ−ợc kích hoạt động xe đ−ợc bật lên, xe bắt đầu chuyển động h−ớng đến điểm B Chuyển động tiếp tục P1 hay P2 đ−ợc ấn Khi xe đạt đến điểm B, làm bật cơng tắc mini M2 Công tắc M2 bật làm cho đầu Z2 đ−ợc kích hoạt ngắt đầu Z1 Xe bắt đầu chuyển động theo chiều ng−ợc lại từ B đến A Trong trình chuyển động ta ấn nút P2, xe đảo chiều chuyển động lại chuyển động theo h−ớng đến B Nh− đầu Z2 đ−ợc ngắt đầu Z1 đ−ợc kích hoạt Nếu P2 không đ−ợc bấm, xe tiếp tục vế đến điểm A dừng công tắc mini M1 đ−ợc bật

Z1 Z2 C

M1 M2

P1 P2

PLC

H×nh 1***

xe quay đến A, Z2 tắt Z1 đ−ợc kích hoạt, xe quay lại điểm B lắp lại hành trình t B v A

Nếu thể chức hệ thống điều khiển hàm lô gíc th× ta sÏ cã: 2 1

1 M P M M Z P

Z = + +

1 2

2 (M M ).P.Z

Z = +

Chơng trình điều khiển hệ thống viết ngôn ngữ bảng lệnh có dạng: STR M1

AND P1

STR NOT M1

AND M2 OR STR

STR NOT Z2

AND P2 OR STR

OUT Z1

STR M2

OR NOT M1

AND NOT P2

AND NOT Z1

OUT Z2

Chơng trình điều khiển viết ngôn ngữ LAD:

M1 IR2 IR0

IR0

P1 M2 IR0 Z1

IR1

P2 M2 IR1

IR1

M2 IR2

IR2

Chơng trình thể ngôn ngữ Grafcet:

Khi ng hệ thống & M1=1 P1 =1

Chuyển động đến B : Z1 =1, Z2=0 M2 =

Chuyển động A: Z2 = 1, Z1=0

P2 = M1 =

Nguån s¸ng

Sản phẩm Cửa xả

Băng t¶i

C¶m biÕn quang

X1 X2

M

X2 PLC Z X1

H×nh ** HƯ thèng phân loại sản phẩm

Nh vy ta thy rng khởi động hệ thống X1=0 X2=0 Nếu sản phẩm qua cảm biến X1=1, sau X2=1 Nếu X1=1 X2 chuyển từ thành 1, sản phẩm dài yờu cu ng c dng X2=0

Chơng trình ngôn ngữ bảng lệnh có dạng: STR X1

AND X2 OUT Z

Chơng trình ngôn ngữ Grafcet:

Khi động hệ thống phân loại

X1.X2=1

Më cưa x¶: Z=1

1. Điều khiển cấp phôi tự động cho máy CNC

4.1 ứng dụng PLC điều khiển hệ thống cấp phơi cho máy cơng cụ Ta có hệ thống tự động cấp phôi cho máy công cụ phục vụ rơ bốt cơng nghiệp nh− hình vẽ

Cảm biến mà vạch C1/R1

Tấm chắn R4

Phôi Băng tải

C¶m biÕn tiÕp xóc MS1

Rô bốt

C2, R2, R3 Máy CNC C3, C4

Rô bốt cấp phôi vào máy CNC lấy chi tiết từ máy CNC băng tải Khi phôi chạy băng tải, chạm vào cảm biến tiếp xúc MS1, cảm biến mã vạch quét để nhận dạng phôi Nếu chi tiết yêu cầu, chắn đ−ợc đẩy để dừng phôi lại Rô bốt kẹp phôi gá vào máy máy trạng thái không làm việc Ng−ợc lại, rô bốt phải chờ để tháo chi tiết gia công xong từ máy CNC băng tải Các thành phần hệ thống điều khiển gồm:

TT Ký hiÖu

Mô tả Trạn

g thái

Chó thÝch

1 MS1 Cảm biến tiếp xúc Phôi đến R1 Đầu cảm biến mã vạch Quét mã vạch C1 Đầu vào cảm biến mã vạch Đúng loại phôi R2 Đầu rô bốt Gá lắp phôi R3 Đầu rô bốt Tháo chi tiết C2 Đầu vào rô bốt Rô bốt bận R4 Đầu cu y tm

chặn

1 Đẩy chắn C3 Đầu vào từ máy CNC Máy CNC bận C4 Đầu vào từ máy CNC Gia công xong

2. Điều khiển thang máy

3. Điều khiển máy rửa xe

Hệ thống cấp dầu cho lò nhà máy nhiệt điện hoạt động theo nguyên tắc sau:

1 Dầu thùng chứa đ−ợc sấy đến nhiệt độ định sấy điện ( n−ớc) Cảm biến nhiệt TSL thị mức nhiệt độ cần sấy (TSL=1)

2 Trong thùng chứa dầu cịn có cảm biến mực dầu LSL Nếu cảm biến báo mức dầu thấp mức cho phép, phải dừng bơm P (LSL=1, PP=1), van điện từ XV3 mở để dầu trở thùng chứa đồng thời đèn đỏ RL đ−ợc bật lên để báo hiệu hệ thống đạng bị dừng (XV3=1, RL=1)

3 Nếu áp suất dầu tổn thất qua lọc F, làm tăng áp trên đầu bơm (cảm biến cao áp DPSH = 1) hay áp suất dầu đầu lọc giảm (cảm biến áp thấp PSL=1), nh− hoạt động thứ hai đ−ợc lặp lại Nếu áp suất dầu đầu của lọc v−ợt mức cho phép

(c¶m biÕn PSH=1), van điện từ XV3 phải đợc mở (XV3=1)

5 Nu súng bơm dầu bị tắt lửa (BS1 = hay BS2 = 1) van điện từ t−ơng ứng XV1 hay XV2 phải đ−ợc đóng (XV1=0 hay XV2=0) XV3 phải đ−ợc mở (XV3=1)

6 Nếu khơng có súng phun hoạt động (BS1=1 BS2=1), hệ thống phải dừng hoạt động nh− b−ớc

7 Trong điều kiện hoạt động bình th−ờng đèn xanh GL đ−ợc bật (GL=1) Với hoạt động nh− vậy, điều kiện để bơm ngừng hoạt động biểu diễn hàm lơ gíc sau:

2 1BS BS PSL DPSH TSL LSL

PP= + + + +

PP GL PP RL = = 1 BS XV = 2 BS XV =

3 LSL TSL DPSH PSL BS BS

XV = + + + + +

Qui −íc biến vào/ra đợc thể bảng sau:

STT Tªn biÕn Ký hiƯu biÕn cho PLC

1 LSL X0

2 TSL X1

3 DPSH X2

4 PSL X3

5 PSH X4

6 BS1 X5

7 BS2 X6

8 PP Y1

9 XV1 Y2

10 XV2 Y3

11 XV3 Y4

12 GL Y5

Chơng trình thể ngôn ngữ b¶ng lƯnh: STR X0

OR X1 OR X2 OR X3 STR X5 AND X6 OR STR OUT Y1

STR NOT X5

OUT Y2 STR NOT X6 OUT Y3

STR Y1

OR X4

OUT Y4

STR NOT Y1

OUT Y5

STR Y1

OUT Y6

Ngôn ngữ LAD:

X0 Y1

X1 X2 X3

X5 X6

X5 Y2

X6 Y3

Y1 Y4

X4

Y1 Y5

5. Điều khiển ga tự động

Có ga tự động điều khiển PLC Ga có dung l−ợng chứa 10 xe Trên đầu vào đầu ga có hai ba ri ê điều khiển hai động M1 M2 Mỗi ba ri ê đầu có hai cảm biến đặt phía tr−ớc phía sau ba ri ê để báo có xe phía tr−ớc hay xe qua ba ri ê (S1, S2, S3 S4) Không đồng thời S1 S2 S3 S4 đ−ợc bật đồng thời Trên đầu có cảm biến S5 để kiểm sốt vé Hệ thống điều khiển ga điều khiển hoạt động sau:

1 Đóng mở ba ri ê tự động Ba ri ê vào mở ga có 10 xe cảm biến S1 = 1, báo có xe vào tr−ớc ba ri ê Khi xe qua ba ri ê đóng lại cảm biến S2 chuyển trạng thái từ sang Ba ri ê mở S5 bật S3 chuyển trạng thái từ sang Và ba ri ê đóng lại S4 chuyển từ trạng thái sang 0, báo xe qua

2 Trên đầu vào ga đèn xanh bật, báo hiệu ga cịn chỗ Nếu đầu vào có đèn đỏ, báo hiệu ga đầy

HÖ thèng điều khiển có đầu vào sau:

- Nỳt khởi động M: từ nguồn đ−ợc cấp vào PLC, khơng có xe đ−ợc vào hay ch−a ấn nút

- Nút dừng P: nút đ−ợc bật, không xe đ−ợc vào hay ch−a ấn lại nút M Tr−ờng hợp hai nút P M ấn đồng thời, nút P đ−ợc −u tiên - Nút ấn R: để đặt lại số đếm xe PLC đ−ợc bật lên

C¶m biÕn S4

M2 Ba ri ª

C¶m biÕn S3 Ra

P Cảm biến S5

M R Vào

C¶m biÕn S2 RL

M1 Ba ri ê vào

GL

Cảm biÕn S1

Để xác định đ−ợc ch−ơng trình điều khiển hệ thống này, tr−ớc hết ta phải qui −ớc biến vào/ra:

BiÕn ngoµi BiÕn PLC

S1 X0

S2 X1

S3 X2

S4 X3

S5 X4

M X5

P X6

R X7

M1 Y0

M2 Y1

GL Y2

RL Y3

Các hàm lô gíc tơng ứng với chức hệ thống điều khiển gồm:

0 X X Y

Y =

2 X X X

Y =

CTR X Y2 =

CTR X

Y3 =

Do cần sử dụng đếm, ta phải sử dụng biến trung gian để tạo xung tạo mạch trì trạng thái biến vào Trong ch−ơng trình sử dụng biến trung gian từ IR0 n IR6

Chơng trình PLC ngôn ngữ bảng lệnh hệ thống điều khiển đợc thể hiÖn nh− sau:

STR X5

OR IRO ( Tạo mạch trì)

AND NOT X6

OUT IR0

STR X0

OR Y0

AND NOT IR2 (Gán mạch trì cho đầu Y0)

AND IR0 AND NOT Y3 OUT Y0

STR X1

OR IR1

AND NOT IR2 (Tạo xung đếm xe vào ga cho đếm

AND Y0 hạ ba ri ê )

OUT IR1

AND IR1 OUT IR2

STR X4

OR IR3

AND NOT IR5 (Tạo mạch trì cho trạng thái soát vÐ ra) AND IR0

OUT IR3

STR IR3

AND X2

OR Y1 ( T¹o m¹ch trì cho đầu Y1)

AND NOT IR5

OUT Y1

STR X3

AND Y1

OR IR4

AND NOT IR5 (Tạo xung đếm cho xe ) AND IR0

OUT IR4

STR NOT X3

AND IR4 OUT IR5

STR X7

AND Y1

STR IR5

STR IR2 ( Đếm xe bật đèn đỏ số xe 10)

OR IR5

CTR 45 10

OUT Y3

STR IR0

AND NOT Y3 ( Tạo tín hiệu đèn xanh)

OUT Y2

END

X5 X6 IR0

IR0

X0 IR2 IR0 Y3 Y0 Y0

X1 IR2 Y0 IR1 IR1

X1 IR1 IR2 X4 IR5 IR0 IR3 IR3

IR3 X2 IR5 Y1 Y1

X3 Y1 IR5 IR0 IR4 IR4

X3 IR4 IR5

X7 IR0

CTR 45 IR5

10

IR2 Y3

IR5

CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt