Tài liệu Thiết kế hệ PLC Phần I: giới thiệu chung về điều khiển LOGIC và thiết bị PLC doc

Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên Phần I: giới thiệu chung điều khiển logic v thiết bị plc Lê Thnh Sơn http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên Trong phần tìm hiểu khái niệm điều khiển lôgic kiến thức PLC 1.1 Khái niệm điều khiển logic Trong thực tế công nghệ có nhiều đại lợng vật lý cần điêù khiển quan tâm đến giá trị thời điểm lớn hay nhỏ trình điều gọi điều khiển qúa trình Nhng có điều khiển khác trình sản xuất cần quan tâm tới việc đồng trình làm việc toàn hệ thống Khi ta quan tâm đến trạng thái thiết bị làm việc hay nghỉ trình gọi điều khiển lôgic Điều khiển lôgic xuất phát từ thực tế việc thiết bị làm việc nh ngời ta phải quan tâm tới việc cho thiết bị làm việc, cho thiết bị nghỉ để đạt đợc hiệu cao trình điều khiển Vậy điều khiển lôgic ta cần quan tâm tới trạng thái mặt tín hiệu ngời ta quan tâm đến trạng thái: Trạng thái cao(High) trạng thái thấp (low).Thông thờng thiết kế điều khiển logic ngời ta ngầm qui ớc thiết bị làm việc có trạng thái Logic hay trạng thái cao thiết bị nghỉ mức lôgic hay trạng thái thấp Tuy nhiên việc quy ớc tơng đối mà tuỳ theo thiết bị điều khiển mà tơng ứng với điểm nghỉ điều khiển làm việc ngợc lại ngời chủ động áp đặt làm việc chọn thiết bị cho phù hợp đặt ngợc lại Trong điều khiển lôgic ta cần quan tâm đến biến đầu vào để gia công theo hàm logic tạo nên giá trị đầu Quan hệ đầu đầu vào nhờ chơng trình phần mềm hay phần cứng điều khiển Các biến đầu vào đợc tạo nên từ nút ấn, công tắc giá trị phụ thuộc vào ngời vận hành hay trình tự công nghệ Ngoài biến vào khác Sensor logic thiết bị lờng đại lựơng vật lý mà ta cần điều khiển nh tín hiệu công tắc hành trình, Rơle điện áp, Rơle áp lực, Rơle nhiệt Hàm Logic đầu đa tới điều khiển đối tợng nhóm thiết bị nh cuộn hút thiết bị đóng cắt hay động máy sản xuất Lê Thnh Sơn http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên 1.2 Khái niệm chung - øng dơng cđa PLC 1.2.1 Kh¸i niƯm vỊ PLC PLC (Programable Logic Controller) thiết bị điều khiển logic lập trình đợc Thiết bị có đầu vào logic sau trình xử lý theo chơng trình bên cho đầu mức logic có quan hệ với đầu vào thông qua chơng trình bên thiết bị PLC có ứng dụng rộng rÃi dần thiếu đợc dây truyền sản xuất đại Chức điều khiển PLC đa dạng thay cho mảng rơle việc mở rộng PLC giống nh máy tính lập trình đợc Chơng trình PLC thay đổi đơn giản rễ ràng máy lập trình cầm tay hay máy tính cá nhân có phần mềm trợ giúp Khi nhân viên vận hành lập trình đợc Sở dĩ PLC có vai trò quan trọng tới mức thiếu đợc giây truyền sản xuất đại tính mềm dẻo tiện dụng đợc ứng dụng lĩnh vực quy luật điều khiển hoàn toàn thay đổi đợc cách rễ ràng 1.2.2 Cấu tróc chung cđa bé PLC Mét bé PLC cã cấu trúc chung nh sau: Các đầu vào logic độc lập IN0 IN1 Out0 Bộ điều khiển theo chơng trình Out1 Các đầu logic độc lập Outm INK Khi nghiên cứu tới PLC điều số lợng đầu vào đầu (Input, Output) PLC số đầu vào hay nhiều Số lợng đầu vào đầu cho biết mức độ quản lý đợc nhiều thiết bị Lê Thnh Sơn http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên Vấn đề đặc biệt quan trọng ứng dụng PLC cho dây truyền sản xuất phức tạp cần gia công nhiều biến đầu vào Các biến đầu vào đợc lấy từ công tắc đóng cắt thông thờng, công tắc vị trí hay Sensor logic để đặt giá trị logic đầu vào Các đầu vào thờng có mức điện áp cao để tăng độ tin cậy cầu truyễn xa Vì bên PLC vi điều khiển với vi điều khiển không làm việc với mức điện áp cao cần mạch chuyển mức điện áp møc chn víi møc logic lµ +5 vµ møc logic 0V Khi PLC (bộ điều khiển bên trong) quét cổng vào để lấy liệu sau trình xử lý bên chơng trình phần mềm sau liệu đầu dạng số với mức logic +5V mức logic 0V qua mạch chuyển mức ta có mức điện áp cao để đáp ứng yêu cầu điều khiển Các đầu nối với cuộn hút đóng cắt rơle, động máy sản xuất, đóng mở van Với PLC vi điều khiển MCU (Micro Controller Unit) hạt nhân hệ Bộ vi điều khiển đảm nhiệm tất công việc từ thu nhập liệu đầu vào, xử lý liệu đa đầu PLC làm việc nh máy tính nhận liệu đầu vào dạng số đa liệu dạng số trình hoạt động hoàn toàn tự động Ngoài đầu vào logic PLC có đầu vào để cấp nguồn thông thờng nguồn nuôi PLC điện áp xoay chiều qua xử lý nguồn tạo điện áp chiều phù hợp để nuôi vi điều khiển mạch điện tử khác 1.2.3 ứng dụng v u nhợc điểm điều khiển logic có khả lập trình (PLC) Sự đời PLC đà đáp ứng đợc yêu cầu cần thiết việc điều khiển dây truyền sản xuất loạt yêu cầu khác mà thiết bị điều khiển logic trớc đáp ứng đáp ứng hạn chế Đơn cử việc ứng dụng PLC để thay cho mảng rơle Trong hệ thống khống chế - điều khiển logic truyền thống qúa trình đợc thực mảng rơle - công tắc tơ sau đợc thay mạch IC Lê Thnh Sơn http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên số rõ ràng thực trình điều khiển hoàn toàn thực phần cứng mà yêu cầu điều khiển lại phải xây dựng phần cứng đáp ứng yêu cầu mà việc xây dựng phần cứng nh khó khăn mặt kü tht, chi phÝ tèn kÐm vỊ mỈt kinh tÕ đặc biệt nhiều thời gian xây dựng nh có yêu cầu thay đổi hay hiệu chỉnh phải cho hệ thống dừng tháo lắp lại hoàn toàn phần cứng mà tổng chi phí cho trình lớn Đặc biệt với dây truyền yêu cầu điều khiển phức tạp mạch chiếm thể tích đáng kể độ tin cậy không cao Việc đa PLC vào để thay cho trình điều khiển logic đem lại u điểm bật Với mét hƯ thèng lín th× chi phÝ cho mét bé PLC lµ rÊt nhá Mét PLC rÊt gän nhĐ mµ mức độ điều khiển vô lớn Các tiếp điểm mạch điều khiển logic cuộn dây rơle đà đợc thay câu lệnh số lợng tiếp điểm không hạn chế Đặc điểm tính mềm dẻo điều khiển mà ta thay luật điều khiển đơn giản nhanh gọn mà hầu nh chi phí tài hệ thống làm việc máy lập trình cầm tay (HPC) hay máy tính cá nhân (PC) ta hoàn toàn gọi chơng trình đế sửa chữa Việc lắp đặt PLC đơn giản nhanh gọn cần xác định đầu vào đầu việc lập trình cho PLC hoàn toàn thực đợc phần mềm nhà sản xuất cung cấp, nhà sản xuất Các nhà sản xuất PLC sản xuất theo phơng pháp sản xuất hàng loạt tuỳ theo ứng dụng mà viết chơng trình tạo quy luật khác mà làm giảm giá thành PLC Vậy u điểm dùng PLC - Thời gian lắp đạt công trình ngắn - Dễ dàng thay đổi mà không gây tổn thất đến tài - Có thể dễ dàng tính toán xác giá thành - Cần thời gian huấn luyện - Dễ dàng thay đổi phầm mềm Lê Thnh Sơn http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên - Phạm vi ứng dụng rộng - Dễ dàng bảo trì, xử lý cố dễ nhanh - Độ tin cậy cao - Chuẩn hoá đợc phần cứng điều khiển - Thích ứng môi trờng khắc nghiệt Tuy nhiên với mức độ quản lý điều khiển rộng PLC lại không phù hợp với hệ thống nhỏ, đơn giản không tận dụng đợc khả làm việc thiết bị Các ứng dụng PLC Điều khiển giám sát a Thay cho điều khiển rơle b Tạo đếm thời gian c Thay cho Panell điều khiển mạch in d Điều khiển tự động, bán tự động qúa trình §iỊu khiĨn d·y a C¸c phÐp to¸n sè häc b Cung cấp thông tin c Điều khiển liên tục (nhiệt độ, áp suất) d Điều khiển PID e Điều khiển động chấp hành f Điều khiển động bớc Điều khiển mềm dẻo a Điều khiển qúa trình báo động b Phát lỗi điều hành c Ghép nối m¸y tÝnh víi RS 232 / RS 242 d GhÐp nối máy in e Mạng tự động hoá xí nghiệp f M¹ng cơc bé g M¹ng më réng h FA, EMF, CIM Lê Thnh Sơn http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên Nh ứng dụng PLC kỹ thuật vô phong phó rÊt nhiỊu lÜnh vùc tõ ®iỊu khiĨn đến xử lý thông tin thấy vai trò 1.3 Bộ vi điều khiển v ứng dơng cđa bé vi ®iỊu khiĨn hƯ PLC Trong thời đại công nghệ thông tin ứng dụng mạnh mẽ vào đời sống kỹ thuật kiến thức vi điều khiển (Micro Controller) ứng dụng trở nên cần thiết 1.3.1 Giíi thiƯu tỉng quan vỊ bé vi ®iỊu khiĨn 1.3.1.1 Định nghĩa vi điều khiển Bộ vi điều khiển MC (Micro Controller) mạng tích hợp cao chip lập trình đợc dùng để ®iỊu khiĨn hƯ thèng Bé vi ®iỊu khiĨn st hiƯn từ việc đa VXL vào trình điều khiển hiểu vi điều khiển nh bé vi xö lý song song søc xö lý th−êng không lớn nh vi xử lý lớn Khi nghiên cứu vi điều khiển ta quan tâm đến vÊn ®Ị nh− sau: - KÝch th−íc bit xư lý - Tốc độ xử lý - Khả vào - Tơng thích với máy tính cá nhân (PC) - Phân tích ứng dụng - Ngoài quan tâm đến giá thành thiết bị 1.3.1.2 Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động vi điều khiển nh vi xử lý Với vi điều khiển phần tử phụ nh rắc cắm mạch đệm lâng mức điện áp cho phù hợp yêu cầu với hệ vi điều khiển chứa phần tử nh sau: - Chíp vi xử lý diễn trình xử lý thông tin nh phép toán số học logic, thao tác vào liệu trình theo Lê Thnh Sơn http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên chơng trình đà đợc lạp sẵn để tạo quan hệ đầu vào đầu theo yêu cầu - ROM (Read Only Memory) nhớ đọc thờng lu trữ hệ ®iỊu hµnh ®Ĩ gióp chÝp vi xư lý tiÕn hµnh thao tác khởi tạo dừng số trình vào liệu - RAM (Ramdom Access Memory) nhớ vừa có khả khả đọc ghi với nhớ thờng dùng lu trữ liệu trình làm việc dùng RAM nh ROM thao tác chung nhập vào RAM nh việc đọc chơng trình ROM Sơ đồ hệ vi điều khiển với phần tử nh sau: Ngoại vi Xung nhịp d TÝn hiƯu ng¾t RoM VXL Reset a a TXD d d RAM a RXD Cỉng trun nèi tiÕp Ban đầu khối tạo vi xử lý đọc chơng trình ROM chơng trình điều hành quét kiểm tra toàn hệ thống đa trạng thái hệ trạng thái sẵn sàng chạy chơng trình có trình quét lấy tín hiệu vào theo yêu cầu chơng trình tiến hành xử lý, gia công để đa điều khiển thiết bị theo yêu cầu Các tín hiệu điều khiển dạng số đợc lu trữ vi mạch đệm chốt chuyển mức điều khiển theo yêu cầu Nếu đối tợng điều khiển tín hiệu tơng tự từ tín hiệu số qua chuyển đổi D/A tạo tín hiệu tơng tự làm tín hiệu điều khiển Lê Thnh Sơn http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên Tơng tự nh đầu ra, đầu vào chuyển mức chuẩn thờng tín hiệu số lấy từ Sensor logic yêu cầu truyền xa nên có mức điện áp không phù hợp với yêu cầu làm việc vi xử lý đầu vào tín hiệu tơng tự cần biến đổi A/D để đa tín hiệu số vào vi xử lý Nh vi điều khiển nh máy tính mà ứng dụng tạo tín hiệu điều khiển hệ thống chơng trình phần mềm 1.3.1.3 ứng dụng vi điều khiển Sự lớn mạnh không ngừng thiết bị vi điều khiển (chip xử lý trung tâm) phần nói lên vai trò quan trọng hệ vi điều khiển thực tế Vào năm 1970 phát triển kỹ thuật vi điện tử dựa kü tht MOS (Metal Oxire Semicon Ductor) víi ®é tÝch hợp ngày cao Vi mạch MSI (Mundium Size Integration) có độ tích hợp cỡ 103 Tranzito chíp, vi mạch LSI (Large Size Integretion) có độ tích hợp cỡ 104 Trangito chíp vi mạch VLSI (Verry LSI) có độ tích hợp 105 Tranzito chíp nhng số bit xử lý nhỏ Năm 1971 vi xử lý Intel 4004 loại bit đời có chứa 2250 Tranzito đến năm 1975 hÃng Intel có đời chíp xử lý bit 8080 8085 Năm 1978 hÃng Intel cho đời vi xử lý 16bit 8086 cã 29.000 Tranzito vµ h·ng Motorola cho đơì vi xử lý 68.000 với 70.000 Tranzito vi xư lý 32bit cđa Henlet packand cã 40.000 Tranzito VËy từ năm 1947 đến năm 1984 số Tranzito tích hợp chíp đà tăng 100 lần Đến năm 1983 h·ng Intel cho vi xö lý 8286 dïng cho máy tính AT (Advaned Tecchnology) dùng đờng I/0 16bit có 24 đờng địa không gian nhớ địa thực 16MB năm 1987 vi xử lý 80386 xử lý 32bit năm 1989 hÃng Intel cho đời chip xử lý 80486 phát triển sở 80386 có thêm nhớ ấn mạch tính toán dấu phẩy động Năm 1992 Intel cho 80586 gọi Pentium 64bit có triệu Tranzito Các vi xử lý phát triển theo hớng ngày tăng chức độ tích hợp Từ số ta thấy đợc phát triển mạnh mẽ lĩnh vực vi điều khiển, riêng chip vi điều khiển 8051 năm bán thị trờng cỡ 1,5 tỷ Lê Thnh Sơn http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên øng dơng cđa bé vi ®iỊu khiĨn rÊt réng r·i thiết bị thông minh việc lập trình tạo chơng trình điều khiển mà tính mềm dẻo cao, thay đổi chơng trình điều khiển đơn giản đặc biệt với đếm thời gian lập trình đợc tăng tính ứng dụng Trong công nghiệp dùng hệ vi điều khiển cánh tay robôt, hệ thống điều khiển dây truyền hay tổng hợp thống kê thông tin trình sản xuất nhà máy hay dùng việc bảo vệ tự động điều khiển Camera quan sát Việc kết hợp hệ vi điều khiển cảm biến tạo nên hệ điều khiển thông minh đợc ứng dụng máy giặt, quạt gió, điều hoà nhiệt dộ, đầu đĩa, ti vi, điện thoại di động Đặc biệt tiêu chuẩn hoá phần cứng mà ứng dụng công nghiệp sản xuất hàng loạt Vậy ứng dụng thiết bị vi điều khiển phong phú lĩnh vực nhờ khả lập trình cao thiết bị 1.3.2 ứng dụng vi ®iỊu khiĨn PLC Vi ®iỊu khiĨn bé PLC hạt nhân điều hành kiểm soát thao tác từ đọc liệu đầu vào xử lý điều hành trình đa liệu Thiết bị PLC đợc tạo lên từ hệ vi điều khiển mạch điện chốt, chuyển mức điện áp cổng truyền RS232 để đọc đa vào chơng trình điều khiển Nh vi điều khiển PLC định hoạt động PLC Kết luận: phần I đà tìm hiểu số khái niệm chung số kiến thức có liên quan tới PLC vi điều khiển Để tìm hiểu xây dựng cụ thể vi điều khiển thiết bị PLC đợc đề cập phần sau Lê Thnh Sơn 10 http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên BIOS điều hầnh tối đa tíi cỉng nèi tiÕp cđa m¸y tÝnh tõ COM1 ®Õn COM4 víi cÊc ®Þa chØ : Khèi ghÐp nèi Địa sở Ngắt cứng IRQ COM1 3F8 IRQ4 COM2 2F8 IRQ3 COM3 3E8 IRQ4 ( hay hái vßng ) COM4 2E8 IRQ3 ( hay hái vßng) ë møc độ chơng trình, ta chọn khối ghép nối nối tiếp cổng nối tiếp cách gán mà tơng ứng vào ghi với giá trÞ: 00H cho COM1 01H cho COM2 02H cho COM3 03H cho COM *Phơc vơ 00h: Khëi ph¸t khèi ghÐp nối nối tiếp Phục vụ 00h ấn định thông sè kh¸c cđa khèi ghÐp nèi cđa cỉng nèi tiếp RS232 Đó thông số: Tốc độ Baud: Tức tốc độ trao đổi tin Tính chẵn lẻ Số bit Stop KÝch th−íc ký tù hay sè bit tin nối tiếp Những thông số đợc tổ hợp mà bit đợc đặt vào ghi khối ghÐp nèi cđa cỉng nèi tiÕp theo thø tù c¸c bit nh− sau: D7, D6 , D5: M· cña vËn tèc (tÝnh b»ng Baud ) D4, D3: M· cña tÝnh chẵn tính chẵn lẻ D2: Mà bit Stop D1,D0: Mà kích thứơc ký tự Lê Thnh Sơn 80 http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên Các mà nh sau: D7 D6 D5 VËn tèc(bit/s) 0 110 0 150 300 1 600 0 1200 1 2400 1 4800 1 9600 D4 D3 Tính chẵn lẻ D1 D0 KÝch th−íc ký tù 0 Kh«ng cã 0 Không dùng Tính lẻ Kh«ng dïng Kh«ng cã bit 1 TÝnh ch½n 1 bit D2 = 0: Bit stop , D2 = : Hai bit stop *Phơc vơ 01h: Gưi mét ký tù Hµm gửi ký tự thiết bị nối víi khèi ghÐp nèi nèi tiÕp cđa cỉng nèi tiÕp Muốn ta làm nh sau: Đặt số liệu khối ghép nối vào ghi liệu Gửi m· ký tù vµo ghi tỉng (nưa cao) Gưi 01h vµo ghi tỉng (nưa thÊp) Gäi INT14 h *Phơc vơ 02h: NhËn mét ký tù tr×nh tù thùc nh : Đặt số liệu khối ghép nối vào ghi liệu Đặt giá trị 02h vào ghi tổng Gọi INT14 H Kết chơng trình ký tự đợc gửi vào khèi ghÐp nèi nèi tiÕp vµ ë ghi tỉng, ghi tỉng cịng chøa kÕt qu¶ cđa viƯc thực chơng trình Lê Thnh Sơn 81 http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên *Phục vụ 03h: Đọc trạng thái khối ghép nối nối tiếp.Trình tự nh trên: Đặt số liệu khối ghép nối vào ghi liệu Đặt 03h vào ghi tổng Gọi INT14H Kết chơng trình trạng thái khối ghép nối nối tiếp Bit7 - Vợt độ trễ 0: Không có sai sè 1: Cã sai sè Bit – Thanh ghi dÞch chun : Thanh ghi bËn 1: Thanh ghi rỗi Bit Thanh ghi đợi : Thanh ghi bận 1: Thanh ghi rỗi Bit Ngắt tín hiệu Breack (đứt) 0: Không biết 1: Cã tÝn hiÖu Breack Bit – Giao thøc 0: Không có lỗi 1: Có lỗi Bit Tính chẵn lẻ 0: ông có lỗi 1: Có lỗi Bit 1- Số liệu 0: tràn 1: Bị tràn Bit - Số liệu đà sẵn sàng 0: Không có số liệu sẵn sàng 1: Số liệu sẵn sàng Lê Thnh Sơn 82 http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên 4.3.3 Khởi tạo thiết lập cổng nối tiếp máy tính chơng trình Để dùng cổng nối tiếp máy tính trao đổi thông tin với hệ vi xử lý ta phải lập trình cho cổng nối tiếp máy tính.Trong cổng nối tiếp đợc trao đổi hầu hết theo cách lập trình trực tiếp cho ghi thu phát không đồng UART 8250 UART có 10 ghi để điều khiển tất chức việc nhập vào xuất liệu theo cách nối tiếp Lập trình cho cổng nèi tiÕp cđa m¸y tÝnh ta cã thĨ dïng nhiỊu loại ngôn ngữ lập trình khác Trớc tiên việc thiết lập cấu hình cho cổng nối tiếp luôn đợc tiến hành trớc có nhu cầu cần truyền Khi có nhu cầu cần truyền kiểm tra trạng thấi đờng truyền, đờng truyền rỗi vùng đệm đợc kiểm tra liệu đợc truyền từ vùng đệm này, vùng đệm lu trữ liệu theo nguyên tắc hàng đợi, liệu có yêu cầu gửi trớc đợc gửi hàng đơị trớc ngợc lại Nếu kiểm tra đờng truyền bận tín hiệu không đợc phép truyền không xảy tranh chấp đờng truyền Lê Thnh Sơn 83 http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên Phần V: thiết kế phần mềm lập trình cho plc Lê Thnh Sơn 84 http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên 5.1 Cơ sở thiết kế phần mềm Một hệ xử lí muốn hoạt động đợc phải có phần mềm điều khiển Phần cứng phần mềm hai yếu tố hình thành nên hệ xử lí hoàn chỉnh Nếu thiÕu mét hai u tè th× hƯ vi xư lí không hoạt động đợc Thiết kế phần mềm thùc chÊt lµ ta viÕt mét tËp lƯnh cho vi xử lí làm việc với lệnh Với hƯ vi xư lÝ 8031 øng dơng ®iỊu khiĨn hƯ PLC có phần mềm điều khiển nh sau: - ThiÕt kÕ phÇn mỊm hƯ thèng - ThiÕt kÕ phÇn mỊm øng dơng - ThiÕt kÕ phÇn mỊm truyền tin máy tính PC hệ vi xử lÝ Trong hƯ PLC nhiƯm vơ cđa vi xư lÝ thu thập liệu từ đầu vào Logic sau xử lí theo chơng trình đa điều khiển Tín hiệu điều khiển đầu dùng để đóng, cắt thiết bị: Động máy sản xuất, van điện từ Các trạng thái đầu ứng với mức cắt ứng với mức đóng, đầu vào tích cực mức Địa cổng logic, nhớ, sơ đồ nhớ giá trị liệu bàn phím, giá trị liệu trạng thái đà đợc tính thuyết minh nguyên lí Lê Thnh Sơn 85 http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên 5.2 Thuật toán số chơng trình điều khiển START - Kiểm tra, tính toán tham số làm việc - Định chế độ, giá trị đếm cho Timer1 (tốc độ Baud) - Xử lý kiện vùng Event_Buffer - Kiểm tra lỗi, chế độ làm việc System_Data - Kiểm tra trạng thái chuyển mạch ®iỊu khiĨn STOP ? True RUN ? TERM ? True Chuyển điều khiển đến vùng Code_Buffer True Đọc byte trạng thái nối tiếp Serial_Status vùng Para_Buffer Đọc kênh số liệu đầu vào lu kết vào vùng Input_Data True Status =1 ? - Xư lý sè liƯu đầu vào tính toán điều khiển đầu - Lu giữ kết tính toán vào vùng Output_Data - Quét số liệu kênh đầu tơng ứng từ vùng Output_Data False Lu đồ thuật toán chơng trình điều khiển PLC Lê Thnh Sơn 86 http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên Nối tiếp Đọc byte trạng thái (STB) STB = STB = Đọc byte đa vào vùng Code_Buffer Đọc byte đa vào vùng Para_Buffer Tăng trỏ vùng Code_Buffer lên đơn vị Tăng trỏ vùng Para_Buffer lên đơn vị Lu đồ thuật toán chơng trình xử lý ngắt nối tiếp Lê Thnh Sơn 87 http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên INT TIMER Đọc trạng thái phím đa vào vùng Event Buffer Phát tốc độ Baud cho cổng nối tiếp END END INT TIMER Ngắt dùng cho trờng hợp xử lý đặc biệt Mạch phát xung tốc độ cao END END Lu đồ thuật toán chơng trình xử lý ngắt ngắt đếm Lê Thnh Sơn 88 http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên Phần VI: thuyết minh chung Lê Thnh Sơn 89 http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên Sơ dồ nguyên lý đà vẽ Lê Thnh Sơn 90 http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kü Tht H−ng yªn HƯ PLC øng dơng bé vi ®iỊu khiĨn Mäi thao t¸c PLC ®Ịu vi điều khiển kiểm soát Đầu tiên cấp nguần cho PLC PLC khởi tạo thao tác kiểm tra ROM, RAM ghi đặt trạng thái cho đầu mức logic thấp sau VXL hệ trạng thái sẵn sàng làm việc Để đa trạng thái đầu xuống mức thấp VXL phải đa liệu lên Bus với giá trị 00h giá trị địa 8003h Bus địa Khi ta chuyển công tắc vị trí Giả sử vị trí Stop VXL làm việc hết chu kỳ đọc chơng trình đọc bàn phím từ ROM xẩy thao tác - VXL đa lên Bus địa giá trị địa vi mạch 74LS245 mạch bàn phím 8001h đọc liệu từ bàn phím qua IC đa lên Bus liệu đặt vào VXL - VXL nhận giá trị bàn phím FEh VXL biết với giá trị bàn phím Stop đợc ấn Sau VXL đa trạng thái Stop ta đèn báo thao tác + Đa địa cho vi mạch 74LS373 mạch báo trạng thái với địa 8000h đồng thời đa lên Bus liệu giá trị 01h đa trạng thái dừng sẵn sàng cho lệnh vào khác Giả sử ta ấn phím Run Khi có tín hiệu ngắt thao tác đọc phím, đọc chơng trình điều hành báo trạng thái với phím Run giống nh thao tác VXL làm phím Stop đợc ấn khác giá trị phím Run là: FDh giá tri đèn báo Run Bus liệu 02h Sau thao tác VXL chạy chơng trình RAM để đọc chơng trình RAM VXL phải tiến hành thao tác: - Đa chân PSEN xuống mức thấp đa giá trị địa để đọc RAM với đoạn địa 2000h 3FFFh Vì RAM đợc chia ta phần vùng địa thấp dùng lu trữ chơng trình Khi ghi chơng trình RAM tín hiệu địa 2000h 2FFFh cần xung WR mức thấp Lê Thnh Sơn 91 http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên Trong trình làm việc có tập hợp VXL phải lu trữ hay đọc liệu từ ROM Khi vùng cho liệu RAM vùng địa cao 3000h 3FFFh đọc cần thêm xun RD ghi cần xung tích cực mức thấp Khi chạy chơng trình chơng trình yêu cầu VXL đọc giá trị cổng vào VXL đa giá trị địa để chọn vi mạch 74LS245 cổng đầu vào với thao tác đa địa Bus địa có địa sau giá trị đầu vào đợc đa lên Bus liệu VXL lấy vào Sau kết thúc trình xử lý VXL đa giá trị đầu giá trị đầu Thao tác đợc tiến hành việc VXL đa giá trị địa vi mạch đệm chốt cổng với giá trị sau đa liệu lên Bus liệu Khi liệu đợc đa đầu vi mạch Khi tín hiệu chọn từ giải mà địa lên mức cao vi mạch đệm chốt chốt liệu sau mạch đệm chốt mạch đóng cắt Rơle báo mức đóng cắt thiết bị qua tiếp điểm Rơle Điốt phát quang báo cho ngời vận hành biết trạng thái Logic ë cỉng V× VXL8031 cã cỉng P0 dïng kiĨm dồn kênh vừa mang giá trị địa giá trị liệu lên làm việc cần có mạch đệm chốt liệu sau VXl đa giá trị địa bit thấp VXL dùng cổng cho vào liệu nên cần nhớ trung gian lu giữ giá trị địa Vi mạch 74LS373 dây đệm xung ALE (Address Latch Enable) xuống chốt lại giá trị xung lên mức Ngoài vi mạch vào chiều phục vụ cho trình vào liệu giúp cho việc mở rộng Modul sở với giá trị địa cha đợc sử dụng vi mạch làm việc với ngoại vi (Modul phụ) Khi phím Term đợc ấn trình đọc bàn phím thị trạng thái hoàn toàn giống nh với phím Stop Run nhng giá trị phím Term FBh giá trị LED báo Term sáng giá trị Bus liệu 04h Sau báo sáng trạng thái VXL chạy chơng trình nhận trun nèi tiÕp tõ cỉng nèi tiÕp qua Max 232 đa liệu vào ghi VXL ROM chuyển chơng trình vào RAM Lê Thnh Sơn 92 http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên Sau nhận song chơng trình tiến hành chạy thử nh thao tác chạy phím Run Đó nguyên lý hoạt động toàn sơ đồ nguyên lý hệ PLC Kết luận: Trong hệ PLC nghiên cứu đồ án đợc thiết kế làm việc với tín hiệu số Tuy nhiên không gian nhớ vùng địa nh khả làm việc vi xử lý rÊt nhiỊu nªn chóng ta cã thĨ tËn dơng hÕt khả thiết bị tránh gây lÃng phí đầu t Trong lĩnh vực điều khiển ta lắp thêm Modul phụ phục vụ cho xử lý điều khiển tín hiệu tơng tự Các tín hiệu tơng tự đợc lấy từ Sensor tơng tự sau chuyển đổi A/D để vi xử lý xử lý Các đối tợng cần điều khiển tơng tự nh thiết bị chỉnh lu, thiết bị ổn định nhiệt độ mà từ đầu số ta cần Modul phụ chuyển đổi D/A để tạo tín hiệu tơng tự từ tín hiệu số đầu PLC Để đáp ứng më réng cho PLC ta cã thĨ thiÕt kÕ c¸c Modul phụ kết hợp với PLC nh sơ đồ sau: Cổng mở rộng A/D PLC Đầu vào tơng tự D/A Đầu tơng tự Modul mở rộng Khi chơng trình đa vào PLC qua cổng nối tiếp Modul Phụ làm việc không gian địa laị hệ PLC không làm việc điều khiển Logic mà có khả xử lý tín hiệu tơng tự đà đợc số hoá đa tín hiệu điều khiển tơng tự Lê Thnh Sơn 93 http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên Ti liệu tham khảo Bài giảng vi xử lý Nguyễn Tiến Hng Vi xử lý đo lờng điều khiển Ngô Diên Tập Kỹ thuật điện tử Đỗ Xuân Thụ Kỹ thuật điện tử số Đặng Văn Chuyết Kỹ thuật ghép nối máy tính H Mạnh Giang Kỹ thuật ghép nối máy tính Ngô Duyên Tập Điều khiển logic kỹ thuật PLC Nguyễn Văn Liễu Kỹ thuật vi điều khiển Lê Văn Doanh - Phạm Khắc Chơng Vũ Đức Thọ Thiết bị đầu cuối th«ng tin 10 MCS 51 MicroController Family User’s Manual Intel 11 Micro System SIMATIC S7-200 Lê Thnh Sơn SIEMENS 94 http://www.ebook.edu.vn ... http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên Phần II: GIớI thiệu họ vi điều khiển mcs-51 Lê Thnh Sơn 11 http://www.ebook.edu.vn Thiết kế hệ PLC Đại Học S Phạm Kỹ Thuật Hng yên Vi điều khiển. .. vào xử lý điều hành trình đa liệu Thiết bị PLC đợc tạo lên từ hệ vi điều khiển mạch điện chốt, chuyển mức điện áp cổng truyền RS232 để đọc đa vào chơng trình điều khiển Nh vi điều khiển PLC định... (Programable Logic Controller) thiết bị điều khiển logic lập trình đợc Thiết bị có đầu vào logic sau trình xử lý theo chơng trình bên cho đầu mức logic có quan hệ với đầu vào thông qua chơng trình bên thiết