Thuật ngữ thanh ghi đ−ợc sử dụng đối với các thiết bị điện tử, trong đó dữ liệu có thanh thể đ−ợc l−u trữ. Rơle nội là thiết bị loại này. Thanh ghi dịch chuyển gồm nhiều Rơle nội gộp theo nhóm, thông th−ờng là 8, 16 hoặc 32, cho phép các bit đ−ợc l−u trữ di chuyển rừ Rơ le này đến Rơ le khác. Mỗi Rơ le có thể đ−ợc mở hoặc đóng, các trạng thái này đ−ợc thiết kế d−ới dạng 0 và 1. Thuật ngữ bit đ−ợc sử dụng cho số nhị phân. Vì vậy nếu có 8 Rơ le nội trong thanh ghi, thanh ghi có thể l−u trữ 8 trạng thái 0/1
Mỗi Rơ le nội có thể l−u trữ một trạng thái đóng ngắt. Giả sử trạng thái của thanh ghi ở thời điểm nào đó là:
Nghĩa là Rơ le 1 đóng, Rơ le 2 ngắt, Rơ le 3,4 đóng, Rơ le 5,6 ngắt, Rơ le 7 đóng, Rơ le 8 ngắt. cách sắp xếp này đ−ợc gọi là thanh ghi 8 bit. Các thanh ghi có thể đ−ợc sử dụng để l−u trữ dữ liệu xuất phát từ các nguồn nhập khác ngoài các thiết bị đóng- ngắt, chẳng hạn các công tắc. Thanh ghi dịch chuyển có thể dịch chuyển các bit đ−ợc l−u trữ. Các thanh ghi dịch chuyển cần có ba tín hiệu vào, thứ nhất để tải dữ liệu vào vị trí thứ nhất của thanh ghi, thứ hai là lệnh dịch chuyển dữ liệu theo chiều dọc một vị trí của thanh ghi và thứ ba là cài đặt lại hoặc xoá việc ghi dữ liệu.
Để minh hoạ điều này ta xem tình huống sau: Lúc đầu thanh ghi 8 bit có các trạng thái nh− sau:
Giả sử thanh ghi nhận tín hiệu vào 0. Đây là tín hiệu vào đến Rơ le nội thứ nhất 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 Tín hiệu vào 0 1 0 1 1 0 0 1 0
41
Nếu thanh ghi nhận thêm tín hiệu dịch chuyển, tín hiệu voà này sẽ nhập vào vị trí thứ nhất trên thanh ghi và tất cả các bit sẽ dịch chuyển theo chiều dọc một vị trí. Bit cuối cùng đi ra ngoài và mất đi.
Nh− vậy tập hợp các Rơ le nội lúc đầu là đóng, ngắt, đóng, đóng, ngắt, ngắt, đóng, ngăt. thì bây giờ là: ngắt, đóng,ngắt, đóng, đóng, ngắt, ngắt, đóng, ngắt.
Việc gộp các Rơ le nội thành nhóm để tạo thành thanh ghi dịch chuyển do PLC thực hiện một cách tự động, khi chức năng thanh ghi đ−ợc chọn.
Sau đây ta xét một ví dụ về thanh ghi dịch chuyển cho việc theo dõi các sản phẩm.
Ta sử dụng một bộ cảm biến để theo dõi và phát hiện sản phẩm hỏng di chuyển dọc theo băng truyền, và khi sản phẩm đó đến vị trí thích hợp, cơ cấu loại bỏ sẽ đ−ợc kích hoạt để loại bỏ sản phẩm đó ra khỏi băng truyền.
Hình 3.30 là sơ đồ ch−ơng trình thang đ−ợc viết theo ngôn ngữ của Mitsubshi.
Khi phát hiện sản phẩm không đạt yêu cầu, tín hiệu xung xuất hiện ở ngõ vào X400. tín hiệu này nhập trạng thái 1 vào thanh ghi dịch chuyển ở Rơ le nội M140.Khi các sản phẩm dịch chuyển, dù có lỗi hay không, đều có xung tín hiệu vào ở X401. tín hiệu này dịch chuyển trạng thái 1 dọc theo thanh ghi. Khi trạng thái 1 đến Rơ le nội M144 sẽ kích hoạt ngõ ra Y430 và cơ cấu loại bỏ sẽ loại sản phẩm hỏng ra khỏi băng truyền. Khi sản phẩm đã bị loại bỏ, tín hiệu vào X403 xuất hiện. Tín hiệu này sẽ cài đặt lại cơ cấu loại bỏ để các sản
Tín hiệu ra 0 1 0 1 0 1 0 0 1 H ì n h 3 .3 0 M 1 4 0 X 4 0 2 M 1 0 0 X 4 0 3 X 4 0 1 Y 4 3 0 M 1 4 4 E N D M 1 0 0 M 1 0 0 M 1 4 4 M 1 4 0 X 4 0 0 M 1 4 0 M 1 4 0 O u t S F T R S T
42
phẩm tiếp theo không bị loại bỏ cho đến khi có tín hiệu loại bỏ đến M144. Để thực hiện điều này, một tín hiệu ra đ−ợc cung cấp cho Rơ le nội M100, Rơ le này khoá chặt ngõ vào X403 và ngắt ngõ ra loại bỏ Y430. ở đây chỉ biểu diễn các thành phần cơ bản của hệ thống. Hệ thống thực tế gồm nhiều Rơ le nội hơn để đảm bảo cơ cấu loại bỏ bị ngắt khi các sản phẩm đạt yêu cầu di chuyển dọc theo băng truyền và không cho phép tín hiệu vào từ X400 khi sản phẩm đang dịch chuyển.
43
Ch−ơng IV
Giới thiệu về PLC OMRON
OMRON là một công ty của Nhật Bản đ−ợc thành lập năm 1933. OMRON đ−ợc coi là một trong những hãng điện tử hàng đầu thế giới về công nghệ tự động hoá. Các thiết bị tự động của OMRON có chất l−ợng cao, đ−ợc sản xuất với công nghệ mới nhất và rất đa dạng: từ công tắc đơn giản, rơle các lọai , bộ định thời, bộ đếm, cảm biến, kiểm soát nhiệt độ…cho tới các thiết bị điều khiển ch−ơng trình hiện đại. Tất cả có gần 20.000 mặt hàng khác nhau, liên tục đ−ợc cải tiến.
4.1 Cấu trúc cơ bản của PLC OMRON
PLC OMRON có bốn thành phần cơ bản sau:
a) Input Area: Các tín hiệu nhận vào từ các thiết bị đầu vào bên ngoài (Input devices) sẽ đ−ợc l−u trong vùng nhớ này.
b) Output Area: Các lệnh điều khiển đầu ra sẽ đ−ợc l−u tạm trong vùng nhớ này. Các mạch điện tử trong PLC sẽ xử lý lệnh và đ−a ra tín hiệu điều khiển thiết bị ngoài ( Output devices).
c) Bộ xử lý trung tâm (CPU): là nơi xử lý mọi hoạt động của PLC, bao gồm việc thực hiện ch−ơng trình
d)Bộ nhớ (Memory): là nơi l−u ch−ơng trình điều khiển và các trạng thái nhớ trung gian trong quá trình thực hiện
44
Mạch đầu vào ( Input Unit)
Là mạch điện tử làm nhiệm vụ phối ghép chuyển đổi giữa tín hiệu điện đầu vào (Input) và tín hiệu số sử dụng bên trong PLC. Kết quả của việc xử lý sẽ đ−ợc l−u ở vùng nhớ Input Area. Mạch đầu vào đ−ợc cách ly về điện với các mạch trong của PLC nhờ các diốt quang. Bởi vậy nếu có h− hỏng mạch đầu vào sẽ không ảnh h−ởng đến hoạt động của CPU.
Mạch đầu ra ( Output Unit)
Mạch điện tử đầu ra sẽ biến đổi các lệnh mức logic bên trong PLC ( trong vùng nhớ Output Area) thành các tín hiệu điều khiển nh− đóng mở rơle.
45 Các thiết bị ra vào th−ờng gặp
Công tắc trên bộ CPM 1 PLC training kit sẽ lấy nguồn tờ đầu ra Power supply output 24 V DC có sẵn của PLC với dòng ra tổng cộng tối đa là 0.3 A. các công tắc này mô phỏng các đầu vào số (là các đầu vào chỉ có hai trạng thái) trong thực tế bằng cách bật tắt bằng tay các công tắc này, do vậy thuận tiện trong viêc thử nghiệm hay đào tạo.
46
D−ới đây là một ví dụ khi đấu dây đầu vào với các thiết bị có trong thực tế thay cho công tắc mô phỏng:
Cách nối đầu dây vào số của PLC có thể có ba dạng sau: 1) Đầu vào là tiếp điểm Rơle (Relay)
47 3) Đầu vào là Transistor kiểu PNP.
Chú ý
Dòng vào của các đầu vào IN00000-IN00002 = 12mA Dòng vào của các đầu vào khác bằng 5mA
Khi đầu vào của PLC ở mức ON, các đèn t−ơng ứng trong PLC đều sáng
Các địa chỉ bộ nhớ trong PLC.
Tất cả các đầu vào cũng nh− các bộ l−u trữ khác trên PLC khi sử dụng trong ch−ơng trình đều thông qua các địa chỉ nhớ t−ơng ứng. Các địa chỉ bộ nhớ đ−ợc tổ chức thành các nhóm gồm 16 bit gọi là word hay chennal (CH). Mỗi bít có giá trị 0 hoặc 1. Các bit đ−ợc đánh số từ 00 đến 15 từ phải qua trái.
Địa chỉ đầy đủ của mỗi bit sẽ đ−ợc ký hiệu bằng năm chữ số. 3 chữ số đầu từ trái qua là ký hiệu của chennal, hai chữ số tiếp theo là số thứ tự của bit.
Khi tham chiếu đến từng bit này ta phải định địa chỉ của từng chennal (word) và số của bit trong word.
48 Các vùng nhớ ( Memory Area ) trong PLC CPM1.
Các vùng nhớ th−ờng dùng trong bộ CPM1.
CH000 - CH009 Input Area ( Các đầu vào) CH010 - CH019 OutputArea ( Các đầu ra)
CH200 – CH 239 Word Area (Vùng nhớ hỗ trợ tự do) SR240 – SR 255 Speial Registers
TR0 – TR 7 Temporaty Registers (Relays) HR00 – HR19 Holding Registers (Relays) AR00 – AR15 Auxiliary Registers (Relays) LR00 – LR15 Link Registers ( Relays) TIM/CNT00 -TIM/
CNT127
Timer/ Counter ( Địa chỉ dạng bit và word của timer và counter.
DM0000 – MD1023 Data Memory Read/Write- Vùng nhớ cho phép đọc hoặc ghi
DM6144 – DM6599 Data memory Read Only – Vùng nhớ chỉ cho phép đọc
49 nhớ l−u thiết bị lập trình của PLC
Với bộ Training kit các địa chỉ bit trong word CH00 từ bit ô đến bit 11 là cho các đầu vào, còn trong word CH010 các bit 00 đến 7 là cho các đầu ra. Khi viết trong ch−ơng trình, các địa chỉ này th−ờng đ−ợc viết d−ới dạng: Ví dụ 000.01 (có dấu chấm giữa địa chỉ của word và số bit trong word) hoặc 00001 ( không có dấu chấm)
4.2 Lập trình bằng Programming Console
Programming console là một bộ bàn phím lập trình cầm tay cho PLC của OMRON dùng ngôn ngữ lập trình dạng dòng lệnh Mnemonic. Nó cung đ−ợc dùng để đọc ch−ơng trình bộ nhớ và thiết lập các chế độ hoạt động của PLC. Bộ Programming Console đ−ợc nối vào cổng Peripheral Port của PLC dùng cáp đi kèm, qua đây Programming
Console sẽ nhận đ−ợc nguồn nuôi từ PLC, đồng thời có thể ghi đọc ch−ơng trình PLC
50
4.2.1 Khởi đầu với Programming Console.
Khi nối Programming Console với PLC màn hình của Programming Console sẽ hỏi Password
Sau khi nhập nh− trên ta sẽ thấy xuất hiện số 00000; Đây là số thứ tự của b−ớc lập trình đầu tiên của PLC. Nếu bấm tiép phím có hình mũi tên xuống ta sẽ thấy các b−ớc tiếp theo của ch−ơng trình đã có sẵn của PLC.
4.2.2 Các chế độ hoạt động của PLC
Ta có thể chuyển đổi chế độ hoạt động của PLC một cách dễ dàng bằng cách xoay chìa khoá trên bàn phím
• Chế độ Program.
Là chế độ để lập và sửa ch−ơng trình cho PLC. Ch−ơng trình của PLC sẽ không đ−ợc thực hiện trong b−ớc này.
• Chế độ theo dõi Monitor.
Là chế độ trong đó ch−ơng trình của PLC sẽ đ−ợc thực hiện, đồng thời các địa chỉ của bộ nhớ trong PLC có thể đặt lại trực tiếp từ bộ lập trình nh− các bit vào ra ( I/O Bits ), Các timer, Counter, và vùng nhớ DM.
• Chế độ RUN
Là chế độ mà ch−ơng trình điều khiển trong PLC đ−ợc thực hiện ( chạy ) và nội dung bên trong PLC chỉ có thể theo dõi chứ không thể sửa đổi từ bên ngoài. Đây là chế độ nên đặt sau khi ch−ơng trình đã đ−ợc nhập và kiểm tra đúng đắn.
51
4.2.3 Xóa ch−ơng trình trong PLC.
Để xóa ch−ơng trình trong PLC ta làm nh− sau: a) Chuyển sang chế độ Program mode.
b) bấm nút CLR để màn hình hiển thị 00000
c) Bấm lần l−ợt các nút sau để xoá ch−ơng trình trong bộ nhớ của PLC
Ví dụ về cách lập một ch−ơng trình Địa chỉ Lệnh và tham số 00000 LD 00000 00001 AND 00001 00002 OUT 01000 00003 LD 00002 00004 AND 00001 00005 OUT 01001 00006 END ( 01)
52
Thao tác cuối cùng vừa rổi là để nạp lệnh END ( kết thúc ). Tất cả các ch−ơng trình đều phải kết thúc bằng lệnh này, nếu không có PLC sẽ báo lỗi.
Sau khi nhập xong, bấm các mũi tên xuống và lên để kiểm tra ch−ơng trinh vừa nhập. Để chạy ch−ơng trình, chuyển khoá trên Programming console sang Run hoặc Monitor.
4.2.4 Tìm kiếm trong ch−ơng trình.
Ch−ớc năng tìm kiếm (Search) đ−ợc dùng để tìm kiếm nhanh một lệnh hoặc một địa chỉ trong ch−ơng trình. Sau đó ta có thể thực hiện các thao tác nh− xoá lệnh, sửa lệnh hay địa chỉ.
Ví dụ: Trong ch−ơng trình sau có hai lệnh AND 00001 ở hai dịa chỉ khác nhau Địa chỉ Lệnh và tham số 00000 LD 00000 00001 AND 00001 00002 OUT 01000 00003 LD 00002 00004 AND 00001 00005 OUT 01001 00006 END ( 01)
Để tìm đến địa chỉ lệnh AND 00001 ta làm nh− sau:
Mỗi lần ấn phím SRCH sẽ đ−a ta đến nơi gặp lệnh cần tìm kế tiếp.
4.2.5 Xóa lệnh ( Delete ).
Để xóa lệnh đang đ−ợc hiển thị trên Display của Programming console, ta bấm các phím nh− sau:
Chú ý: Khoá chuyển trên Programming console phải đ−ợc đặt về vị trí Program mode.
53 Ví dụ cần xóa lệnh d−ới đây.
Địa chỉ Lệnh và tham số 00000 LD 00000 00001 AND 00001 00002 OUT 01000 00003 LD 00002 00004 AND 00001 00005 OUT 01001 06 END ( 01)
Bấm mũi tên xuống cho đến khi gặp lệnh LD 00002
Bấm lần l−ợt DEL sau đó là mũi tên lên để xóa lệnh này.
Sau khi LD 00002 đ−ợc xóa, lệnh bên d−ới này là AND 00001 sẽ đ−ợc dịch lên địa chỉ 00003 và ch−ơng trình mới sẽ là:
Địa chỉ Lệnh và tham số 00000 LD 00000 00001 AND 00001 00002 OUT 01000 00003 AND 00001 00004 OUT 01001 00005 END ( 01) 4.2.6 Chèn lệnh ( Insert )
Các lệnh mới có thể đ−ợc chèn vào lệnh đang đ−ợc hiển thị trong ch−ơng trình hiện hành.
Ví dụ:
Ta muốn chèn lệnh OR 00002 vào giữa lệnh AND 00001 và OUT 01000 của ch−ơng trình sau:
54
4.2.7 Theo dõi các hoạt động của PLC
a- Theo dõi trạng thái một tiếp điểm ( 1 bit)
Ví dụ: theo dõi trạng thái của Channel 000 bit 01.
b- Bật tắt c−ỡng bức các bit (Forced Set / Reset )
Sau khi hiển thị và theo dõi trạng thái bit CH 010.00 ở b−ớc trên, để c−ỡng bức bật bit này lên trạng thái ON ta bấm nút SET.
để c−ỡng bức bật bit này về trạng thái OFF ta bấm nút RESET. c- theo dõi gía trị một word ( Channel)
55
Trạng thái từng bit trong word CH000 có thể đ−ợc theo dõi khi bấm tiếp phím SHIFT và MONTR
Các bit trong Channel 000 ở hình trên đ−ợc biểu thị từ phải qua trái, bit bên phải ngoài cùng là bit 0. Trạng thái bật (ON) của bit đ−ợc biểu thị bằng số 1 còn trạng thái tắt đ−ợc biểu thị bằng số 0.
Nếu bật các công tắc đầu vào số 1 và 2 ta sẽ thấy các bit t−ơng ứng đ−ợc bật trên Programming Console nh− d−ới đây.
56 d- Ghi giá trị mới vào word.
Giá trị hiện hành của word có thể đ−ợc ghi đè vào từ Programming Console nh− ví dụ sau: Channel 010 sẽ đ−ợc ghi đè giá trị mới là 000F không phụ thuộc vào ch−ơng trình hiện hành trong bộ nhớ của PLC.
Nói chung các địa chỉ bộ nhớ đầu ra (IR) không nên đ−ợc ghi đè trừ khi đang thử nghiệm .
57
4.3 Lập trình bằng LADDER DAIGRAM
4.3.1 Lập trình bằng sơ đồ thang Ladder Daigram.
Các lệnh cơ bản của sơ đồ bậc thang (Ladder Daigram ).
Thành phần luôn luôn phải có trong sơ đồ gọi là Power bus. Là nơi dẫn nguồn điện đi vào và đi ra sơ đồ.
4.3.2 Lệnh LD
Lệnh LD nối với Power bus trái sẽ khởi đầu một netword của sơ đồ Ladder
Daigram. Số ghi phía trên ký hiệu lệnh là địa chỉ của thông số lệnh.
4.3.3 Lệnh OUT.
Lệnh Out giống nh− một rơle chấp hành đ−a ra kết quả logic của các lệnh đi tr−ớc vào một tiếp điểm (bit) OUTPUT.
Ch−ơng trình trên kết quả logic của lệnh LD00000 (tiép điểm đóng mở) sẽ điều khiển đầu ra là tiếp điểm 01000.
Khi nhập đoạn ch−ơng trình trên vào PLC, phải đảm bảo đang ở chế độ Program mode và cuối ch−ơng trình phải có lệnh END.
58
Sau đó chuyển sang chế độ Monitor hay Run để chạy. Bật thử công tắc 00000 sẽ khiến đầu ra 01000 cũng bật sáng
Ch−ơng trình sau, khi bật công tắc 00000 ( công tắc thứ nhất trên bộ Training CPM1 ), đầu ra CH010.00 sẽ đ−ợc bật lên ON.
4.3.4 Lệnh AND.
Lệnh AND sẽ tạo ra một logic giống nhơ hình d−ới đây.
Ví dụ trên, việc nối hai điều kiện logic A và B sẽ đòi hỏi cả A và B đều tác dộng ( đóng) thì đèn C đầu ra mới sáng.
D−ới đây là một Ladder Daigram có dùng lệnh AND.
Lúc này khi bật công tắc CH 000.00 đồng thời bật công tắc CH 000.01 thì đèn đầu ra Output 010.00 mới sáng.
59
4.3.5 Lệnh OR.
Lệnh OR sẽ tạo ra một logic giống nh− hình d−ới đây.
Trong ví dụ trên, việc nối song song hai điều kiện logic A và B sẽ đòi