giới thiệu về bộ lập trình plc 4.1 Giới thiệu chung về các bộ điều khiển khả trình PLC
4.1.3 Cấu trúc phần cứng của PLC
PLC gồm ba khối chức năng cơ bản : bộ xử lý trung tâm, bộ nhớ và khối vào ra. Trạng thái ngõ vào của PLC đ−ợc phát hiện và l−u vào bộ nhớ đệm, PLC thực hiện các lệnh logic trên các trạng thái của chúng và thông qua ch−ơng trình trạng thái ngõ ra đ−ợc cập nhật và l−u vào bộ nhớ đệm sau đó trạng thái ngõ ra trong bộ nhớ đệm đ−ợc dùng để đóng/mở các "tiếp điểm" để kích hoạt các thiết bị t−ơng ứng. Nh− vậy, sự hoạt động của các thiết bị đ−ợc điều khiển hoàn toàn tự động theo ch−ơng trình bộ nhớ. Ch−ơng trình đ−ợc nạp vào PLC thông qua các thiết bị lập trình chuyên dụng hoặc bằng máy tính với các phần mềm chuyên dụng.
Bộ nhớ ch−ơng trình EFROM tuỳ chọn Bộ nhớ ch−ơng trình EFROM Nguồn pin B bộ xử lý trung tâm lock bộ nhớ hệ thống ROM Bộ nhớ dữ liệu RAM khối vào ra Bộ đệm bộ đệm bộ đệm Mạch chốt Mạch chốt Bộ đệm Bộ lọc Mạch cách ly Panel Lập trình khối mở rộng Bus địa chỉ
*Bộ xử lý trung tâm
Bô xử lý trung tâm (CPU - Central Processing Unit) điều khiển và quản lý toàn bộ tất cả các hoạt động bên trong PLC. Việc trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và khối ra thực hiện thông qua hệ thống bus d−ới sự điều khiển của CPU. Một mạch dao động thạch anh cung cấp xung clock tần số chuẩn cho CPU, th−ờng là 1 MHZ hay 8 MHZ tuỳ thuộc vào bộ vi xử lý đ−ợc dùng. Tần số xung clock xác định hoạt động của PLC và đ−ợc dùng để thực hiện sự đồng bộ cho tất cả các phần tử trong hệ thống.
* Bộ nhớ
Tất cả các loại PLC đều sử dụng các loại bộ nhớ sau :
ROM (Read only memory) bộ nhới chỉ đọc dùng để l−u giữ ch−ơng trình điều hành.
RAM (Randon access memory) bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên dùng để l−u giữ tạm thời các giá trị logic khi ch−ơng trình thực hiện.
EEROM (Electronic earsable programmable read only memory) bộ nhớ này th−ờng dùng để l−u giữ các ch−ơng trình công nghệ.
Với sự tiến bộ của công nghệ chế tạo bộ nhớ nên hầu nh− các PLC đều dùng bộ nhới EEROM. Tr−ờng hợp ứng dụng cầm bộ nhớ dung l−ợng lớn có thể lựa chọn giữa bộ nhớ RAM có nguồn pin nuôi với bộ nhớ EEEOM.
Ngoài ra PLC còn cần thêm bộ nhớ RAM cho các chức năng khác nh− : Bộ đệm để l−u trạng thái ngõ vào, ngõ ra.
Bộ nhớ tạm thời cho các tác vụ đếm, định thời gian, truy xuất cờ. Dung l−ợng bộ nhớ.
Đối với PLC loại nhỏ thông th−ờng bộ nhớ có dung l−ợng cố định, th−ờng khoảng 2k byte. Dung l−ợng này là đủ đáp ứng cho khoảng 80% hoạt động điều khiển trong công nghiệp. Do giá thành các bộ đếm liên tục giảm, các nhà sản
*Khối vào/ra
Mọi hoạt động xử lý tín hiệu bên trong PLC có mức điện áp 5VDC và 15VDC (điện áp cho TTL và CMOS) trong khi tín hiệu điều khiển bên ngoài có thể lớn hơn nhiều th−ờng là 24VDC đến 240 VDC với dòng lớn.
Khối vào/ra có vai trò là mạch giao tiếp giữa các vi mạch điện tử của PLC với các mạch công suất lớn bên ngoài kích hoạt các cơ cấu tác động, nó thực hiện sự chuyển đổi các mức điện áp tín hiệu và cách lý. Tuy nhiên khối vào/ra cho phép PLC kết nối trực tiếp với các cơ cấu tác động có công suất nhỏ, dòng nhỏ cỡ 2Ampe trở xuống, không cần các mạch công suất trung gian, hay các rơle trung gian.
Có các loại ngõ vào ra nh− sau : Loại ngõ ra dùng rơle
Đặc điểm:
⇒ Có thể nối với các cơ cấu làm việc với điện áp AC hoặc đ−ợc cách ly dạng rơ-le nên đáp ứng chậm.
⇒ Tuổi thọ phụ thuộc vào dòng tải qua rơ-le và tần số đóng cắt tiếp điểm. Mạch trong
Rơle
2A – 250VAC 2A – 24 VDC com
Loại ngõ ra dùng transitor
Hình IV . 3 Ngõ ra dùng transitor Đặc điểm:
⇒ Chỉ nối với cơ cấu tác động làm việc với điện áp một chiều từ 5 – 30V ⇒ Tuổi thọ cao, đáp ứng nhanh, chịu đ−ợc tần số đóng cắt nhanh.
Loại ngõ ra dùng Triac (SSR – Solid state relay)
Hình IV .4 Ngõ ra dùng triac Đặc điểm:
⇒ Kết nối đ−ợc với cơ cấu tác động làm việc với điện áp một chiều hoặc xoay chiều từ 5 – 242V Mạch trong Rơle 50mA- 4,5V 300mA-24,6V com Mạch trong Rơle 0,4A 100ữ240VAC com
⇒ chịu đ−ợc dòng nhỏ hơn loại ngõ ra dùng rơ-le nh−ng tuổi thọ cao, chịu đ−ợc tần số đóng mở nhanh, đáp ứng đầu vào nhanh.
Ngõ vào một chiều
Hình IV.5 Ngõ vào một chiều Ngõ vào xoay chiều
Hình IV . 6 Ngõ vào xoay chiều
Tất cả các loại ngõ vào đều đ−ợc cách ly với các tín hiệu điều khiển bên ngoài bằng mạch cách ly quang (opto - isolator). Mạch cách ly quang dùng một diode phát quang và một tranzitor gọi là bộ opot - coupler. Mạch này cho phép các tín hiệu nhỏ đi qua, và ghim các tín hiệu điện áp xuống mức điện áp chuẩn. Mạch này có tác dụng chống nhiễu khi chuyển công tắc và bảo vệ quá áp từ
in R 24VDC R 10% com Mạch trong in R R 100-120VAC C R +10%, -15% 100-120VAC +10%, -15% com Mạch trong