Để lập trình cho PLC, điều trước tiên là phải hiểu được các đối tượng mà chúng ta sẽđiều khiển là những gì. Với mỗi đối tượng như các thiết bị, các cơ cấu, ... đều cĩ các thơng số, đặc điểm riêng. Để tính tốn tối ưu các phương pháp, cách thức thiết kế và điều khiển cấp cao, người ta phải khảo sát đối tượng, thu thập các thơng tin liên quan đến đối tượng rồi xây dựng mơ hình ảo trên máy tính. Cơng việc tiếp theo là sử dụng mơ hình ảo đĩ để chạy thử – mơ phỏng và tính tốn. Cuối cùng mới đưa ra các giải pháp tổng thể để chế tạo ra các bộđiều khiển, các thiết bị mà chúng ta
đang sử dụng. Khi đĩ, cơng việc của người điều khiển hệ thống các thiết bịđã được mơ đun hố khơng cịn khĩ khăn, phức tạp nữa.
Việc phân tích đối tượng và hệ thống điều khiển của chúng ta đơn thuần là xem xét đối tượng, lấy thơng sốđối tượng. Trên cơ sở những cơng việc mà bộđiều khiển PLC cĩ thể đảm nhận để tính tốn lựa chọn các thiết bị chấp hành phù hợp với đối tượng đĩ.
Để minh hoạ, ta xét một ví dụđơn giản sau: Dùng PLC điều khiển một bình trộn.
Các bước tiến hành như sau:
1. Bố trí đầu vào/ra cho hệ thống cần mơ phỏng
Bài ví dụ này chỉ sử dụng các đầu vào/ra số, cụ thể chúng được bố trí nhiệm vụ như
sau:
1) I0.0: Đầu vào Sensor báo bình đầy. 2) I0.1: Đầu vào Sensor báo mức dưới. 3) I0.2: Đầu vào Sensor báo bình rỗng.
4) I0.3: Đầu vào Sensor báo cĩ chất lỏng A chảy vào bình. 5) I0.4: Đầu vào Sensor báo cĩ chất lỏng B chảy vào bình. 6) I1.0: Đầu vào cho phép trộn chất lỏng tựđộng.
+ Các đầu ra số: 1) Q1.0: Mởđộng cơ trộn chất lỏng trong bình. 2) Q1.1: Mở van xả chất lỏng đã được trộn ra khỏi bình. 3) Q1.2: Mởđộng cơ bơm chất lỏng A. 4) Q1.3: Mở van bơm chất lỏng A. 5) Q1.4: Mởđộng cơ bơm chất lỏng B. 6) Q1.5: Mở van bơm chất lỏng B. 7) Q1.6: Đèn báo sự cố bơm.
Hình 3.1 mơ tả các địa chỉ của tín hiệu từ sensor, tín hiệu điều khiển đĩng/mở van và bơm:
+ Mơ tả qui trình điều khiển bình trộn:
1) Quá trình trộn chất lỏng tự động chỉ được thực hiện khi cĩ tín hiệu lệnh cho phép: I1.0 = 1.
2) Hai chất lỏng A và B cùng được bơm vào bình để trộn nhờ các động cơ bơm. Các
động cơ bơm chỉđược khởi động (Q1.2 = 1, Q1.4 = 1) sau khi đã mở van (Q1.3 = 1, Q1.5 = 1) được 2 giây.
3) Nếu sau khi đã khởi động động cơ bơm được 5 giây mà vẫn khơng cĩ tín hiệu báo đã cĩ chất lỏng chảy vào bình (I0.3 = 1, I0.4 = 1) thì dừng tất cả các quá trình lại, đồng thời thơng báo sự cố ra ngồi bằng đèn báo sự cố bơm (Q1.6 = 1).
4) Khi bình đã được bơm đầy (I0.0 =1) thì dừng cả hai động cơ bơm. Quá trình dừng bơm được thực hiện theo thứ tự dừng bơm trước (Q1.2 = 0, Q1.4 = 0), sau đĩ 2 giây thì khố các van bơm (Q1.3 = 0, Q1.5 = 0). Chất lỏng trong bình được khuấy
đều bằng động cơ trộn (Q1.0 = 1). Quá trình trộn được bắt đầu khi đã cĩ tín hiệu báo trong bình đủ chất lỏng (I0.1 =1) và kết thúc sau 10 giây khi cĩ tín hiệu báo bình đầy (I0.0 = 1).
5) Sau khi đã được trộn đều thì chất lỏng được tháo ra khỏi bình nhờ van xả (Q1.1 = 1). Chất lỏng trong bình được xả ra ngồi cho tới khi cĩ tín hiệu báo đã xả hết chất lỏng trong bình (I0.2 = 0), lúc đĩ đĩng van xả lại (Q1.1= 0).
6) Khi đã xả xong mà vẫn cịn tín hiệu lệnh (I1.0 = 1) thì quay lại bước 2.
Nếu trong quá trình thực hiện việc trộn tựđộng (từ bước 2 đến bước 6) mà tín hiệu lệnh cho phép khơng cịn nữa (I1.0 = 0) thì vẫn thực hiện tiếp cho tới cuối chu kì trộn, tức là xong bước 6, rồi mới dừng máy.
Hình 3.2 biểu diễn giản đồ thời gian các tín hiệu I1.0, Q1.3, Q1.2, I0.3, I0.1, I0.0, I0.2, Q1.0, Q1.1 cho việc điều khiển bơm chất lỏng A, trộn và xả hỗn hợp trong trong một chu kỳ trộn. Giản đồ qui trình điều khiển bơm chất lỏng B cũng cĩ dạng tương tự.
Hình 3.2 Biểu đồ thời gian
2) Chuẩn bị và nối mạch
- Nối cáp truyền thơng (MPI) giữa máy tính (hoặc thiết bị lập trình) với PLC (nếu
đã nối, hãy kiểm tra xem đã chắc chắn chưa).
- Đây là bài thí nghiệm đơn giản. Để mơ phỏng tín hiệu từ các sensor ta sử dụng các cơng tắc được gắn trên các đầu vào số. Trong quá trình mơ phỏng khi một sensor tác động thì ta sẽ bật cơng tắc tương ứng với đầu vào sensor đĩ lên “1”, khi sensor thơi tác động thì ta bật cơng tắc đĩ về “0”. Các đèn LED gắn trên các đầu vào số
tương ứng sẽ sáng khi cơng tắc gắn với đầu vào đĩ được bật lên “1” và tắt khi cơng tắc được bật về “0”. Để biểu thị cho sự hoạt động của các cơ cấu chấp hành (các van, bơm) ta sử dụng các LED được gắn trên các đầu ra tương ứng. Khi một cơ cấu chấp hành được phép hoạt động thì LED trên đầu ra tương ứng với cơ cấu đĩ sẽ
sáng, khi cơ cấu chấp hành khơng được phép hoạt động thì LED trên đầu ra tương
ứng tắt.
- Nối dây cho các đầu vào: Cấp nguồn 24V DC cho các đầu vào. - Nối dây cho các đầu ra: Cấp nguồn 24V DC cho các đầu ra.
- Để tránh xảy ra tình trạng báo lỗi ở các module AI/AO bạn hãy cấp nguồn cho chúng.
- Cấp nguồn 220V cho bộ thí nghiệm.
3) Khai báo phần cứng và viết chương trình cho ví dụ
c) Qui định chếđộ làm việc cho các mơ đun.
- Đây là một ví dụ đơn giản, chỉ cần sử dụng chế độ làm việc mặc định của các module nên ta khơng cần thay đổi các tham số quy định chế độ làm việc của các module.
d) Soạn thảo chương trình (sẽ trình bày ở bài sau). e) Nạp chương trình và cấu hình phần cứng vào CPU.
Sau khi soạn thảo xong chương trình, trở về cửa sổ chính của Step7 chọn thư mục SIMATIC 200 (1). Để Download chương trình và cấu hình phần cứng vào CPU ta chọn PLC→Download hoặc kích chuột tại biểu tượng “Download”.
f) Chạy chương trình.
- Kiểm tra lại tất cả các dây đấu nối xem đã nối đúng chưa, nếu chưa đúng nối lại cho đúng. Bật tất cả các cơng tắc ở các đầu vào số về vị trí “0”.
- Chuyển chếđộ CPU từ Stop→?Run. Và quá trình mơ phỏng sẽ diễn ra như sau: 1. Lúc này các LED trên các đầu ra Q1.0, Q1.1, Q1.2, Q1.3, Q1.4, Q1.5, Q1.6 đều tắt, chứng tỏ các động cơ bơm và các van đều chưa được mở. Bật cơng tắc tương
ứng với đầu vào I1.0 lên “1” để cho phép “Bình trộn” bắt đầu hoạt động.
2. Lúc này các LED tương ứng với các đầu ra Q1.3 và Q1.5 sáng lên chứng tỏ hệ điều khiển đã tác động mở các van bơm chất lỏng A và B.
3. Sau 2 giây kể từ khi các LED Q1.3 và Q1.5 sáng thì các LED tương ứng với các
đầu ra Q1.2 và Q1.4 sáng chứng tỏ hệđiều khiển đã tác động mở các động cơ bơm chất lỏng A, B.
4. Sau một khoảng thời gian nhỏ hơn 5giây kể từ khi LED Q1.2 và Q1.4 sáng ta bật cơng tắc tương ứng với các đầu vào I0.3 và I0.4 lên “1” để mơ phỏng các sensor báo các chất lỏng A,B chảy vào bình đã tác động.
5. Bật cơng tắc tương ứng với đầu vào I0.2 lên “1” để mơ phỏng sensor báo bình rỗng đã tác động (lúc này bình khơng rỗng nữa).
6. Bật cơng tắc tương ứng với đầu vào I0.1 để mơ phỏng sonsor báo mức dưới đã tác động (chất lỏng chảy vào bình đã đến mức dưới). Khi đĩ LED tương ứng với
đầu ra Q1.0 sáng lên, chứng tỏ hệ điều khiển đã tác động mở động cơ trộn chất lỏng.
7. Sau một khoảng thời gian nào đĩ ta bật cơng tắc tương ứng với đầu vào I0.0 lên “1” để mơ phỏng sonsor báo bình đầy tác động (chất lỏng trong bình đã dâng lên
đến mức trên). Khi đĩ các LED Q1.2 và Q1.4 đang sáng sẽ tắt đi, chứng tỏ hệ điều khiển đã tác động tắt các động cơ bơm chất lỏng A, B.
8. Sau 2 giây kể từ khi các LED Q1.2 và Q1.4 tắt thì các LED Q1.3 và Q1.5 cũng bị
tắt theo chứng tỏ hệđiều khiển đã tác động đĩng các van bơm chất lỏng A và B sau giây kể từ khi ngừng bơm.
9. Bật các cơng tắc I0.3, I0.4 xuống mức “0” để mơ phỏng các sensor báo cĩ chất lỏng A, B chảy vào bình ngừng tác động.
10. Sau thời gian 10 giây kể từ khi bật I0.0 lên “1”, LED Q1.0 đang sáng sẽ bị tắt đi chứng tỏ hệ điều khiển đã tác động tắt động cơ trộn. Đồng thời LED Q1.1 sáng lên chứng tỏ hệđiều khiển đã tác động mở van xả chất lỏng đã được trộn ra khỏi bình. 11. Bật cơng tắc I0.0 xuống “0” để mơ phỏng sensor báo bình đầy ngừng tác động (chất lỏng trong bình đã được xả xuống dưới mức trên).
12. Bật cơng tắc I0.1 xuống “0” để mơ phỏng sensor báo mức dưới ngừng tác động (chất lỏng trong bình đã được xả xuống dưới mức dưới).
13. Bật cơng tắc I0.2 xuống “0” để mơ phỏng sensor báo bình rỗng ngừng tác động (chất lỏng trong bình đã được xả hết ra ngồi). Khi đĩ LED Q1.1 đang sáng sẽ tắt chứng tỏ hệ điều khiển đã tác động đĩng van xả, kết thúc một chu kỳ trộn. Đồng thời các LED Q1.3 và Q1.5 sáng lên tiếp tục một chu kỳ trộn mới (từ bước 2 đến bước 13).
- Nếu trong quá trình thực hiện việc trộn tự động (từ bước 2 đến bước 13) mà tín hiệu lệnh cho phép khơng cịn nữa (bật cơng tắc I1.0 xuống “0”) thì khi thực hiện
đến bước 13 hệ thống sẽ dừng ởđĩ (các LED Q1.3 và Q1.5 sẽ khơng sáng khi bật cơng tắc I0.2 xuống “0”).
