2.2 Giới thiệu vềPLC
2.2.7 Hoạt động của PLC
Về cơ bản, hoạt động của một PLC cũng khá đơn giản. Đầu tiên, hệ thống các cổng vào/ra dùng để đƣa tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi vào CPU .Sau khi nhận đƣợc tín hiệu ở đầu vào thì CPU sẽ xử lý và đƣa các tín hiệu điều khiển thơng qua modul xuất ra các thiết bị đƣợc điều khiển.
Hình 2.7 Minh họa hoạt động của PLC
Trong suốt quá trình hoạt động, CPU đọc hoặc quét dữ liệu hoặc trạng thái của các thiết bị ngoại vi thơng qua đầu vào, sau đó thực hiện các chƣơng trình trong bộ nhớ nhƣ sau một bộ đệm chƣơng trình sẽ nhận lệnh từ bộ nhớ chƣơng trình đƣa ra thanh ghi lệnh để thi hành. Chƣơng trình ở dạng STL (Statement List-Dạng lệnh liệt kê) hay ở dạng LADDER (dạng hình thang) sẽ đƣợc dịch ra ngôn ngữ máy cất trong bộ nhớ chƣơng trình. Sau khi thực hiện xong chƣơng trình, sau đó là truyền thơng nội bộ và kiễm tra lỗi sau đó CPU sẽ gởi hoặc cập nhật tín hiệu tới các thiết bị, đƣợc điều khiển thơng qua modul xuất. Một chu kì gồm đọc tín hiệu ở đầu vào, thực hiện chƣơng trình, truyền thơng nội và tự kiểm tra lỗi và gởi cập nhật tín hiệu ở đầu ra đƣợc gọi là một chu kì quét.
Nhƣ vậy tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra thì lệnh không xử lý trực tiếp vởi cổng vào ra mà sẽ xử lý thơng qua bộ nhớ đệm. Nếu có sử dụng ngắt thì chƣơng trình con tƣơng ứng với tín hiệu sẽ đƣợc soạn thảo và cài đặt nhƣ một bộ phận chƣơng trình. Chƣơng trình ngắt chỉ thực hiện trong trong vịng qt khi xuất hiện
24
tín hiệu ngắt và có thể xảy ra ở bất kì thời điểm nào trong vịng qt. Chu kì qt một vịng của PLC đƣợc mơ tả nhƣ hình 2.8
Hình 2.8 Chu kì vịng qt của PLC
Thực tế khi PLC thực hiện chƣơng trình ( Program Execution), PLC khi cập nhật tín hiệu ngõ vào (ON/OFF), các tín hiệu này khơng đƣợc truy xuất tức thời để đƣa ra (Update) ở đầu ra mà q trình cập nhật tín hiệu ở đầu vào (ON/OFF) phải theo hai bƣớc khi xử lý thực hiện chƣơng trình, vi xử lý sẽ chuyển đổi các mức logic tƣơng ứng ở đầu ra trong “ chƣơng trình nội ” (đã đƣợc lập trình ), các mức logic này sẽ chuyển đổi ON/OFF. Tuy nhiên lúc này các tín hiệu ở đầu ra “thật” (tức tín hiệu đƣợc đƣa ra tại Module out) vẫn chƣa đƣợc đƣa ra. Khi xử lý kết thúc chƣơng trình xử lý, việc chuyển đổi các mức logic ( của các tếp điểm ) đã hồn thành thì việc cập nhật các tín hiệu ở đầu ra mới thực sự tác động lên ngõ vào để điều khiển các thiết bị ở đầu ra.
Thƣờng việc thực thi một vòng quét xảy ra với thời gian rất ngắn, một vòng quét đơn ( single scan) có thời gian thực hiện một vịng qt từ 1ms tới 100ms. Việc
25
thực hiện một chu kì dài hay ngắn cịn phụ thuộc vào tốc độ xử lý lệnh, độ dài của chƣơng trình và cả mức giao tiếp giữa PLC với các thiết bị ngoại vi (màn hình hiển thị).
Vi xử lý chỉ có đọc tín hiệu ở đầu vào chỉ khi nào tín hiệu này tác động với khoảng thời gian lớn một chu kì quét. Nếu thời gian tác động ở đầu vào nhỏ hơn một chu kì quét thì vi xử lý xem nhƣ khơng có tín hiệu này.
Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, thƣờng các hệ thống chấp hành là các hệ thống cơ khí nên tốc độ quét nhƣ trên có thể đáp ứng đƣợc các chức năng của dây chuyền sản xuất.
Để khắc phục khoảng thời gian quét dài ảnh hƣởng đến chu kì sản xuất, các nhà thiết ké còn thiết kế hệ thống PLC cập nhật tức thời, dùng bộ đếm tốc độ cao (High Speed Counter) các hệ thống này thƣờng đƣợc áp dụng cho các PLC lớn có số lƣợng I/O nhiều, truy cập và xử lý lƣợng thông tin lớn.