Hình 3.29 C460 C461 X400 Y430 X401 C460 K6 Reset Out X401 C461 X400 Reset Out C461 K12 C460
Thuật ngữ thanh ghi đợc sử dụng đối với các thiết bị điện tử, trong đó dữ liệu có thanh thể đợc lu trữ. Rơle nội là thiết bị loại này. Thanh ghi dịch chuyển gồm nhiều Rơle nội gộp theo nhóm, thơng thờng là 8, 16 hoặc 32, cho phép các bit đợc lu trữ di chuyển rừ Rơ le này đến Rơ le khác. Mỗi Rơ le có thể đợc mở hoặc đóng, các trạng thái này đợc thiết kế dới dạng 0 và 1. Thuật ngữ bit đợc sử dụng cho số nhị phân. Vì vậy nếu có 8 Rơ le nội trong thanh ghi, thanh ghi có thể lu trữ 8 trạng thái 0/1
Mỗi Rơ le nội có thể lu 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 đợc gọi là thanh ghi 8 bit. Các thanh ghi có thể đợc sử dụng để lu trữ dữ liệu xuất phát từ các nguồn nhập khác ngồi các thiết bị đóng- ngắt, chẳng hạn các cơng tắc.
Thanh ghi dịch chuyển có thể dịch chuyển các bit đợc lu 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
Nếu thanh ghi nhận thêm tín hiệu dịch chuyển, tín hiệu vồ 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 ngồi 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,
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 Tín hiệu ra 0 1 0 1 0 1 0 0 1
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 đợc kích hoạt để loại bỏ sản phẩm đó ra khỏi băng truyền.
Hình 3.30 là sơ đồ chơng trình thang đợc 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 khơng, 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
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 đợc 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 khơng cho phép tín hiệu vào từ X400 khi sản phẩm đang dịch chuyển.
Hình 3.30 M140 X402 M100 X403 X401 Y430 M144 END M100 M100 M144 M140 X400 M140 M140 Out SFT RST
Ch
ơng IV
Giới thiệu về PLC OMRON
OMRON là một công ty của Nhật Bản đợc thành lập năm 1933. OMRON đợc coi là một trong những hãng điện tử hàng đầu thế giới về cơng nghệ tự động hố. Các thiết bị tự động của OMRON có chất lợng cao, đợc 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 chơng trình hiện đại. Tất cả có gần 20.000 mặt hàng khác nhau, liên tục đợc 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 đợc lu trong vùng nhớ này.
b) Output Area: Các lệnh điều khiển đầu ra sẽ đợc lu tạm trong vùng
nhớ này. Các mạch điện tử trong PLC sẽ xử lý lệnh và đa 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 chơng trình
d)Bộ nhớ (Memory): là nơi lu chơng trình điều khiển và các trạng thái
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 đợc lu ở vùng nhớ Input Area. Mạch đầu vào đợc cách ly về điện với các mạch trong của PLC nhờ các diốt quang. Bởi vậy nếu có h hỏng mạch đầu vào sẽ khơng ảnh hởng 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.
Các thiết bị ra vào thờng 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.
Dới đây là một ví dụ khi đấu dây đầu vào với các thiết bị có trong thực tế thay cho cơng 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)
2) Đầu vào là Transistor kiểu NPN.
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 tơng ứng trong PLC đều sáng Các địa chỉ bộ nhớ trong PLC.
Tất cả các đầu vào cũng nh các bộ lu trữ khác trên PLC khi sử dụng trong chơng trình đều thơng qua các địa chỉ nhớ tơng ứng. Các địa chỉ bộ nhớ đợc tổ chức thành các nhóm gồm 16 bit gọi là word hay chennal (CH). Mỗi bít có giá trị 0 hoặc 1. Các bit đợc đánh số từ 00 đến 15 từ phải qua trái.
Địa chỉ đầy đủ của mỗi bit sẽ đợc 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.
Các vùng nhớ ( Memory Area ) trong PLC CPM1.
Các vùng nhớ thờng 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 vàword 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
DM6600 – DM6655 Data memory PLC Setup– Vùng
nhớ lu 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 chơng trình, các địa chỉ này thờng đợc viết dới
dạng: Ví dụ 000.01 (có dấu chấm giữa địa chỉ của word và số bit trong word) hoặc 00001 ( khơng 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 ngơn ngữ lập trình dạng dịng lệnh Mnemonic. Nó cung đợc dùng để đọc chơng trình bộ nhớ và thiết lập các chế độ hoạt động của PLC. Bộ Programming Console đợc nối vào cổng Peripheral Port của PLC dùng cáp đi kèm, qua đây Programming
Console sẽ nhận đợc nguồn ni từ PLC, đồng thời có thể ghi đọc ch- ơng trình PLC
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 bớc lập trình đầu tiên của PLC. Nếu bấm tiép phím có hình mũi tên xuống ta sẽ thấy các bớc tiếp theo của chơng 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 khố trên bàn phím
• Chế độ Program.
Là chế độ để lập và sửa chơng trình cho PLC. Chơng trình của PLC sẽ khơng đợc thực hiện trong bớc này.
• Chế độ theo dõi Monitor.
Là chế độ trong đó chơng trình của PLC sẽ đợc 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 chơng trình điều khiển trong PLC đợc thực hiện ( chạy ) và nội dung bên trong PLC chỉ có thể theo dõi chứ khơng thể sửa đổi từ bên ngoài. Đây là chế độ nên đặt sau khi chơng trình đã đợc nhập và kiểm tra đúng đắn.
4.2.3 Xóa chơng trình trong PLC.
Để xóa chơng 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 lợt các nút sau để xố chơng trình trong bộ nhớ của PLC
Ví dụ về cách lập một chơng trình
Địa chỉ Lệnh và tham số
00000 LD 00000
00001 AND 00001
00003 LD 00002
00004 AND 00001
00005 OUT 01001
00006 END ( 01)
Thao tác cuối cùng vừa rổi là để nạp lệnh END ( kết thúc ). Tất cả các chơng trình đều phải kết thúc bằng lệnh này, nếu khơng có PLC sẽ báo lỗi.
Sau khi nhập xong, bấm các mũi tên xuống và lên để kiểm tra chơng trinh vừa nhập. Để chạy chơng trình, chuyển khố trên Programming console sang Run hoặc Monitor.
4.2.4 Tìm kiếm trong chơng trình.
Chớc năng tìm kiếm (Search) đợc dùng để tìm kiếm nhanh một lệnh hoặc một địa chỉ trong chơng trình. Sau đó ta có thể thực hiện các thao tác nh xố lệnh, sửa lệnh hay địa chỉ.
Ví dụ: Trong chơng 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
Mỗi lần ấn phím SRCH sẽ đa ta đến nơi gặp lệnh cần tìm kế tiếp.
4.2.5 Xóa lệnh ( Delete ).
Để xóa lệnh đang đợc hiển thị trên Display của Programming console, ta bấm các phím nh sau:
Chú ý: Khoá chuyển trên Programming console phải đợc đặt về vị trí
Program mode.
Ví dụ cần xóa lệnh dới 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 6 END ( 01)
Bấm mũi tên xuống cho đến khi gặp lệnh LD 00002
Bấm lần lợt DEL sau đó là mũi tên lên để xóa lệnh này.
Sau khi LD 00002 đợc xóa, lệnh bên dới này là AND 00001 sẽ đợc dịch lên địa chỉ 00003 và chơng 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 đợc chèn vào lệnh đang đợc hiển thị trong chơng trình hiện hành.
Ví dụ:
Ta muốn chèn lệnh OR 00002 vào giữa lệnh AND 00001 và OUT 01000 của chơng trình sau:
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 cỡng bức các bit (Forced Set / Reset )
Sau khi hiển thị và theo dõi trạng thái bit CH 010.00 ở bớc trên, để c- ỡng bức bật bit này lên trạng thái ON ta bấm nút SET.
để cỡng bức bật bit này về trạng thái OFF ta bấm nút RESET. c- theo dõi gía trị một word ( Channel)
Trạng thái từng bit trong word CH000 có thể đợc theo dõi khi bấm tiếp phím SHIFT và MONTR
Các bit trong Channel 000 ở hình trên đợc biểu thị từ phải qua trái, bit bên phải ngoài cùng là bit 0. Trạng thái bật (ON) của bit đợc biểu thị bằng số 1 còn trạng thái tắt đợc biểu thị bằng số 0.
Nếu bật các công tắc đầu vào số 1 và 2 ta sẽ thấy các bit tơng ứng đ- ợc bật trên Programming Console nh dới đây.
d- Ghi giá trị mới vào word.
Giá trị hiện hành của word có thể đợc ghi đè vào từ Programming Console nh ví dụ sau: Channel 010 sẽ đợc ghi đè giá trị mới là 000F không phụ thuộc vào chơng trình hiện hành trong bộ nhớ của PLC.
Nói chung các địa chỉ bộ nhớ đầu ra (IR) không nên đợc ghi đè trừ khi đang thử nghiệm .
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 ln ln 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 thơng số lệnh.
Chơng trình trên kết quả logic của lệnh LD00000 (tiép điểm đóng mở) sẽ điều khiển đầu ra là tiếp điểm 01000.
Khi nhập đoạn chơng trình trên vào PLC, phải đảm bảo đang ở chế độ Program mode và cuối chơng trình phải có lệnh END.
Sau đó chuyển sang chế độ Monitor hay Run để chạy. Bật thử công tắc 00000 sẽ khiến đầu ra 01000 cũng bật sáng
Chơng trình sau, khi bật cơng tắc 00000 ( cơng tắc thứ nhất trên bộ Training CPM1 ), đầu ra CH010.00 sẽ đợc bật lên ON.
4.3.4 Lệnh AND.
Lệnh AND sẽ tạo ra một logic giống nhơ hình dới đây.
Ví dụ trên, việc nối hai điều kiện logic A và B sẽ địi hỏi cả A và B đều tác dộng ( đóng) thì đèn C đầu ra mới sáng.
Dới đây là một Ladder Daigram có dùng lệnh AND.
Lúc này khi bật cơng tắc CH 000.00 đồng thời bật cơng tắc CH 000.01 thì đèn đầu ra Output 010.00 mới sáng.
4.3.5 Lệnh OR.
Lệnh OR sẽ tạo ra một logic giống nh hình dới đây.
Trong ví dụ trên, việc nối song song hai điều kiện logic A và B sẽ đòi hỏi hoặc A hoặc B tác động ( đóng ) thì đèn C đầu ra sẽ sáng. Dới đây là một Ladder Daigram có dùng lệnh OR
Lúc này khi bật cơng tắc CH 000.00 thì đèn đầu ra Output 010.00 sẽ sáng.
4.3.6 Lệnh AND LD
Lệnh AND LD đợc dùng để xây dựng các khối logic phức tạp hơn bằng cách ghép chúng nối tiếp với nhau.
Giả sử có một đoạn chơng trình nh dới đây, trong đó đầu ra 01000 sẽ bật khi đầu vào 00000 hoặc 00001 và 000002 bật.
Nếu bây giờ điều kiện trên có thêm đầu vào 00003 nh dới đây:
Việc nhập vào đoạn chơng trình này địi hỏi phải chia nó ra làm hai