Trong PLC có nhiều linh kiện đợc sử dụng để lu giữ dữ liệu, và hoạt động nh các Rơle, có khả năng đóng hoặc ngắt mạch để tắt hoặc mở các thiết bị. Đó là các Rơle nội. Các Rơle này không tồn tại dới dạng các thiết bị chuyển mạch mà chỉ là các bit trong bộ nhớ lu trữ hoạt động với chức năng Rơle. Đối với lập trình chúng đợc xem nh là các ngõ vào và các ngõ ra của Rơle ngồi. Do đó ngõ vào đối với các cơng tắc ngồi có thể đợc sử dụng để cung cấp ngõ ra từ Rơle nội. Hệ quả là các tiếp điểm của Rơle nội đợc sử dụng phối hợp với các cơng tắc ngõ vào bên ngồi để tạo thành ngõ ra, ví dụ nh kích hoạt động cơ
Để sử dụng, Rơle nội phải đợc kích hoạt trên một nấc chơng trình sau đó tín hiệu ra của Rơle nội đợc sử dụng để vân hành các tiếp điểm chuyển mạch trên một hoặc nhiều nấc khác của chơng trình đó. Các Rơle nội có thể đợc lập trình với số lợng tập hợp các tiếp điểm kết hợp theo yêu cầu.
Để phân biệt Rơle nội với các Rơle ngoài, ngõ ra của Rơle nội và ngõ ra của Rơle ngoài đợc cấp các địa chỉ khác nhau.
Hiện nay các nhà sản xuất PLC có khuynh hớng sử dụng các thuật ngữ khác nhau cho các Rơle nội và biểu diễn các điại chØ cđa chóng theo c¸c c¸ch kh¸c nhau
VÝ dơ: Mitsubishi sư dụng thuật ngữ Rơle phụ hc bộ đánh dấu và kÝ hiƯu M100, M101,v.v… Siemens sư dng tht ngữ cờ hiu và kí hiu F0.0, F0.1 v.v
Với các chơng trình thang, ngõ ra của Rơle nội cũng đợc biểu diễn bằng các kí hiệu của thiết bị xuất () hoặc O, kèm theo là địa chỉ của chúng. Cho biết đó là Rơle nội khơng phải là Rơle ngoại.
Để minh họa cơng dụng của Rơle nội, ta xét tình huống sau.
Hệ thống đợc kích hoạt khi hai tập hợp các điều kiện nhập khác nhau xuất hiện. Hệ thống này có thể đợc lập trình díi d¹ng hƯ thèng cỉng logic AND tuy nhiên nếu phải kiểm tra nhiều ngõ vào để mỗi trạng thái nhập đều có thể đợc thực hiện, việc sử dụng Rơle nội sẽ đơn giản hơn. các trạng thái của ngõ vào thứ nhất sẽ đợc sử dụng ®Ĩ cung cÊp ngâ ra ®Õn Rơle nội. Rơle này có các tiếp điểm kết hợp sẽ trở thành một phần của các điều kiện nhập đối với ngõ vào thứ hai.
Hình 3.20 minh hoạ chơng trình thang đối với tác vụ trên. Đối với nấc thứ nhất, khi ngõ vào In1 hoặc In3 đợc đóng cùng với ngõ vào In2, Rơle
Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp vào hoặc ra từ một trong hai phía của thanh chắn, ngõ vào In1 đợc kÝch ho¹t tõ mét phÝa cđa thanh chắn và ngõ vào In3 đợc kích hoạt từ phía khác. Ngõ vào In2 là công tắc cho phép hệ thống hạ xuống. Nh vậy, khi ngõ vào In1 hoặc ngõ vào In3 và ngõ vào In2 đợc kích hoạt, Rơle IR1 sÏ cã ngâ ra. §iỊu này sẽ đóng các tiếp điểm của Rơle. Nội nếu ngâ ra In4, cã thĨ lµ cơng tắc giới hạn phát hiện thanh chắn đà đóng, ngõ ra In4 sẽ đợc kích hoạt và đóng mạch. Hệ quả là có ngõ ra từ Out1, động cơ nâng thanh chắn. Nếu cụng tc gii hn phỏt hin thanh chn đà mở sẵn, cã ngêi ®i qua thanh chắn, cơng tắc giới hạn sẽ mở. Do đó, ngõ ra Out1 khơng đợc cấp cơng suất và đối trọng có thể hạ thanh chắn. Rơle nội cho phép liên kết hai bộ phận của chơng trình. Bộ phận thứ nhÊt ph¸t hiƯn sù hiƯn diƯn của ngời và bộ phận thứ hai phát hiện thanh chắn ở vị trí nâng hay hạ.
Một ứng dụng khác của Rơle nội là cài đặt lại mạch khố. Hình 3.21 minh họa chơng trình thang thực hiện tác vụ trên.
Khi các tiếp điểm của ngõ vào In1 đợc đóng tạm thời ngõ ra ở Out1 xuất hiện. Điều này làm đóng các tiếp điểm của Out1, nhờ đó duy trì ngõ ra này, ngay cả khi ngõ vào In1 mở. Khi đóng ngõ vào In2, Rơle nội IR1 đợc cấp công suất và làm mở các tiếp điểm của IR1, đây là các tiếp điểm thờng ®ãng. Do
®ã, ngâ ra Out1 bị ngắt mạch và khơng cịn bị khố.
3.4.1 Rơle điều khiển chính:
Khi điều khiển q nhiều ngõ ra, đơi khi cần đóng hoặc mở tồn bộ một hoặc nhiều phần trong chơng trình thang. Điều này có thể đạt đợc bằng cách ghép các tiếp điểm của cùng một Rơle nội trong mỗi nấc sao cho sự vận hành của Rơle nội đó sẽ ảnh hởng đến tất cả các tiếp điểm, hoặc sử dụng Rơle điều khiển chính.
Hình 3.22 minh họa việc sử dụng Rơle chính để điều khiển một phần của chơng trình thang.
Khi kh«ng cã tÝn hiệu vào ngõ vào In1, Rơle nội MC1 trên ngõ ra khơng đợc cấp năng lợng, vì vậy các tiếp điểm của Rơle này mở. Điều đó có nghĩa là tất cả các nấc giữa vị trí đợc thiết kế
H×nh 3.20 IR1 Out 1 In 2 In 1 In 3 IR1 IN4 H×nh 3.21 In 1 In2 Out 1 IR1 Out 1 IR1
để vân hành và nÊc bè trÝ MCR cµi đặt lại của MC1 hoặc Rơle điều khiển chính bị ngắt mạch. Giả sử MC1 đợc thiết kế để vËn hµnh tõ nÊc chøa MC1, cã thể hình dung MC1 phải đợc bố trí trên đờng cơng suất, vì vậy các nÊc 2 vµ 3 lµ më. Khi các tiếp điểm của ngõ vào 1 đóng, Rơle chính MC1 đợc
cấp cơng suất. Khi đó tất cả các nấc giữa MC1 và nấc có MCR cài đặt lại MC1 đợc đóng mạch. Các ngõ vào 2 và 3 khơng thể đóng mạch các ngõ ra 1 và 2 nếu Rơle điều khiển chính 1 chỉ tác động trong phạm vi giữa nấc đợc thiết kế để vận hành Rơle này và nấc bố trí MCR1.
3.4.2 Đi tắt.
Chức năng thờng đợc áp dụng trong PLC là đi tắt có điều kiện. Nếu các điều kiện thích hợp đợc đáp ứng, chức năng này cho phép bỏ qua mơt phần của chơng trình thang. Hình 3.23 minh hoạ chức năng đi tắt một c¸ch kh¸i qu¸t.
Khi cã tÝn hiệu vào In1, tiếp điểm của ngõ vào này đóng và có tín hiệu ra đến Rơle đi tắt, cho phép chơng trình đi tắt ®Õn nÊc kÕt thóc t¾t, bá qua các nấc chơng trình trung gian. Do đó trong trờng hợp này khi có tín hiệu vào In1, chơng trình đi tắt đến nấc 4 và tiếp tục với các nấc 5,6.v.v…
Khi kh«ng cã tín hiệu vào In1, Rơle đi tắt khơng đợc cấp năng lợng và chơng trình tiếp tơc víi c¸c nÊc 2,3.v.v…
TÝnh năng này cho phép thiết kế các chơng trình đáp ứng một điều kiện xác định cho tríc.
Cơ thĨ ta cã thể xây dụng một chơng trình đáp ứng điều kiện x¸c lËp cho tríc nh sau:
Nếu nhiệt độ trên 600C qu¹t sẽ mở cịn nếu nhiệt độ dới 600C qu¹t sÏ khơng hoạt động.
Hình 3.24 minh hoạ chơng trình thang của hệ thèng nªu trªn theo chn cđa Mitsubishi.
Lệnh đi tắt đợc ký hiệu bằng CJP (đi tắt có điều kiện )và vị trí đến của đi tắt đợc kí hiệu là EJP (kết
H×nh 3.22 In 1 In2 MC1 Out 1 In3 Out 2 MCR1 MC1 Kết thúc đi tắt H×nh 3.23 In3 In2 In 1 NÊc 1 NÊc 2 NÊc 3 Nấc 4 Đi tắt X401 X400 CJP 700 Y430
Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp chơng trình tiếp tục với các nấc (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
sau lệnh kết thúc đi tắt có địa chỉ phù hợp với lệnh khởi đầu đi tắt. Trong trờng hợp này là EJP700.
3.5 Bộ định thời.
Trong nhiều tác vụ điều khiển có u cầu điều khiển theo thời gian, ví dụ động cơ hoặc bơm có thể đợc điều khiển để vận hành trong khoảng thời gian xác định, hoặc đợc đa vào vận hành sau một khoảng thời gian. Do đó, các PLC đều có các bộ định thời đếm từng phần dõy hoc dõy bng cỏch s dng cỏc đồng hồ bên trong CPU .
Các nhà sản xuất PLC không thống nhất về cách lập trình các đồng hồ định giờ và vai trò của chúng. Điểm chung là xem các đồng hồ định giờ nh là các Rơle với các cuộn dây. khi đợc cấp cơng suất sẽ đóng hoặc mở các tiếp điểm sau một khoảng thời gian xác lập trớc. Vì vậy đồng hồ định giờ đợc coi là ngõ ra đối với nấc có sự điều khiển đợc thực hiện qua cặp tiếp điểm ở vị trí khác.
Một số nhà sản xuất khác lại xem bộ định thời là khối trì hoÃn, khi đợc chèn vào nấc sẽ làm trễ các tÝn hiƯu trong nÊc ®ã ®Õn ngâ ra.
3.5.1 Các loại đồng hồ định giờ.
Trong các PLC có nhiều loại đồng hồ định giờ nhng có thể chia chúng thành các loại nh sau:
Đồng hồ định giờ hoạt động trễ. Đây là loại đồng hồ định giờ hoạt động sau khoảng thời gian trễ nhất định.
Đồng hồ định giờ ngng trễ. Loại đồng hồ này tiếp tục cho phép các tín hiệu tiếp tục hoạt động trong khoảng thời gian xác định trớc khi dừng. Đồng hồ định giờ xung. Loại đồng hồ này hoạt động hoặc ngừng trong khoảng thời gian xung xác định.
Trong các bộ PLC cỡ nhỏ thì hai loại đồng hồ định giờ hoạt động trễ và đồng hồ ngng trễ đợc dùng rộng rÃi.
3.5.2 Lập trình đồng hồ định giờ.
Đồng hồ định giờ hoạt động trễ.
Hình 3.25 minh hoạ sơ đồ thang có đồng hồ định giờ hoạt động trễ.
Đồng hồ này tơng tự Rơle có cuộn dây đợc cấp cơng st khi ngâ vµo
In1 xuất hiện (nấc 1). Sau thời gian trễ đợc cài đặt trớc, đồng hồ này đóng các tiếp điểm trên nấc 2 nhờ đó Out2 xuất hiện sau thời gian cài đặt tríc tÝnh tõ khi In1 xt hiƯn.
Để hiểu rõ cơng dụng của đồng hồ định giờ, có thể khảo sát chơng trình thang đợc trình bày trên hình 3.26.
Khi ngõ vào In1 hoạt động, ngõ ra
In1 Out 1 §ång hồ định giờ Đồng hồ định giê H×nh 3.25 Thêi gian Thêi gian Thêi gian trƠ
In1
Out 1
Đồng
Out1 đóng mạch. Các tiếp điểm kết hợp với ngõ ra này sẽ khởi động đồng hồ định giờ. Cỏc tip đim ca đồng hồ định gi s úng sau khoảng thời gian trễ cài đặt trớc. Khi điều đó xảy ra ngõ ra Out2 đóng mạch.
Đồng hồ ngừng trễ.
Hình 3.27 minh hoạ cách sử dụng đồng hồ khëi ®éng trƠ.
Víi cách bố trí nh trên khi có tín hiệu vào tức thời đến In1, ngõ ra Out1 và đồng hồ định thời đều đợc kích hoạt, do đó ngõ vào bị khố bằng tiếp điểm
cđa Out1, nªn ngâ ra này vẫn tiếp tục hoạt động.Sau khoảng thời gian xác lập trớc các tiếp điểm thờng đóng của đồng hồ định giờ mở và ngắt ngâ ra Out1.
Nh vậy ngõ ra khởi động và duy trì hoạtđộng cho đến khi hết thời gian trễ.
3.6 Các bộ đếm (counter).
Bé ®Õm cho phÐp ®Õm tần xuất tín hiệu vào. Bộ đếm có thể đợc sử dụng trong trờng hợp đếm các sản phẩn di chuyển trên băng truyền, và số sản phẩm cần chuyển vào thùng. Bộ đếm có thể đếm số vịng quay của trục, hoặc số ngời đi qua cửav.v
Bộ đếm đợc cài đặt theo giá trị số cho trớc, khi nhận đợc số xung vào bằng giá trị này, bộ đếm sẽ vận hành các tiếp điểm tơng ứng, các tiÕp ®iĨm thêng më (NO) sÏ đóng, cịn các tiếp điểm thờng đóng (NC) sẽ më. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.6.1 C¸c dạng bộ đếm
Các nhà sản xuất PLC sử dụng các bộ đếm theo những cách khác nhau. Một số chọn bộ đếm lùi (CTD) hoặc đếm tới (CTU) và cài đặt lại. Xem bộ đếm nh cuộn dây Rơle và là ngõ ra trên nấc sơ đồ thang.
Nh vậy trong PLC có hai loại bộ đếm cơ bản. Đó là bộ đếm ngợc và bộ đếm xi.
Bộ đếm ngợc đếm từ giá trị xác lập trớc đến zero. Nghĩa là sự kiện đợc trừ dần đi từ giá trị cài đặt khi đạt đến giá trị zero các tiếp điểm của bộ đếm thay đổi trạng thái.
Bộ đếm xuôi. Bộ đếm này đếm từ giá trị zero đến giá trị cài đặt trớc. Nghĩa là các sự kiện đợc cộng dồn cho đến giá trị cài đặt trớc. Các tiếp điểm ca b m thay i trng thỏi.
Hình 3.27 Đồng h nh giê Out 1 In1 Out 1 Đồng hồ định giờ
Trờng đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp lại. Khi có tín hiệu vào đến In2,
mạch đếm bắt đầu hoạt động. Giả sử mạch đếm đợc xác lập là 10 xung, khi In 2 nhận đợc 10 xung tín hiệu vào, các tiếp
điểm của mạch đếm sẽ đóng và có tÝn hiƯu ra tõ Out1.
NÕu ở thời điểm bất kì trong q trình đếm, có tín hiệu vào đến In1 thì bộ đếm đợc cài đặt lại và bắt đầu đếm lại từ đầu với giá trị đếm 10 xung.
§Ĩ hiĨu râ cơng dụng của bộ đếm ta khảo sát ví dụ sau: Điều khiển máy chuyển tải 6 lon
®å hép theo ®êng dÉn ®Õn n¬i ®ãngthïng, sau ®ã chun 12 lon theo đờng dẫn đến nơi đóng thùng khác.
Tấm đổi hớng có thể đợc điều khiển bằng bộ cảm biến tế bào quang, cung cấp tín hiệu ra mỗi khi cã lon ®å hộp đi qua. Vì vậy số xung từ b cm bin ny c đếm và s dng đ điu khin bé chun híng.
H×nh 3.29 trình bày chơng trình thang đợc lập trình theo chuẩn cđa Mitsubishi.
Khi cã tÝn hiệu vào đến X400, cả hai bộ đếm đều đợc cài đặt lại. Tín hiệu vào X400 có thể do cơng tắc nút bấm để khởi động băng truyền. Tín hiệu vào cần đếm là X401. Tín hiệu này có thể xuất phát từ bộ cảm biến tế bào quang, khi phát hiện có lon đồ hộp đi dọc theo băng truyền. Bộ đếm C460 bắt đầu đếm sau khi đóng X400. Khi bộ ®Õm C460 ®Õm ®ỵc 6 lon, các tiếp điểm của bộ đếm C460 sẽ đóng và cung cÊp tÝn hiƯu ra ë Y430. Đây có thể là cuộn Solenoid đợc sử dụng ®Ĩ kÝch ho¹t bé chun híng nhằm chuyển hớng các lon vào thùng này hoặc thùng kh¸c. nh vËy bé chun híng có thể ở vị trí chuyển hớng 6 lon đầu di chuyển trên băng truyền vào thùng 6 lon sau đó tấm chuyển hớng dịch chuyển để cho các lon tiếp theo ®Õn thïng 12 lon. Khi ngõng ®Õm, bé đếm C460 đóng các tiếp điểm tơng ứng cho phép bộ đếm C461 bắt đầu đếm. Khi bộ đếm C461 đếm đợc 12 xung ®Õn X401 các tiếp đim ca C461 s úng. iu ny n n việc cài đặt lại toàn bộ cả hai bộ đếm và quỏ trỡnh t lp li.
3.7 Thanh ghi dịch chun.
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 R¬ le néi trong thanh ghi, thanh ghi cã thĨ 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 dÞch chun cã thĨ dÞch 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 thø nhÊt cđa thanh ghi, thø hai là lệnh dịch chuyển dữ liệu theo chiều däc mét vÞ trÝ cđa thanh ghi và thứ ba là cài đặt lại hoặc xố việc ghi d÷ liƯu.
Để minh hoạ điều này ta xem tình huống sau: