Chương 3 Lập trình điều khiển với PLC
3.5. Các phương pháp lập trình điều khiển PLC
Hình 3.39: Ví dụ lập trình tuần tự dùng lệnh OUT
Để lập trình người ta có thể sử dụng một trong các ngô ngữ lập trình sau đây:
+ Ngôn ngữ STL (câu lệnh) + Lưu đồ Grafcet
+ Ngôn ngữ LAD (sơ đồ hình thang) + Ngôn ngữ FBD (sơ đồ khối logic)
Việc lựa chọn ngôn ngữ nào trong các ngôn ngữ trên cho thích hợp là tuỳ thuộc vào loại PLC và điều quan trọng là chọn được loại PLC nào cho phép giao lưu tiện lợi và tránh được chi phí không cần thiết. Đa số các thiết bị lưu hành trên thị trường hiện nay là dùng ngôn ngữ STL hoặc LAD. Những PLC hiện đại cho phép người dùng chuyển từ một phương pháp nhập này sang một phương pháp nhập khác ngay trong quá trình nhập.
Trong thực tế khi sử dụng LAD thì việc lập trình có vẻ đơn giản hơn vì nó có cách thể hiện gần giống như mạch rơle công tắc tơ. Tuy nhiên, với những người đã có sẵn những hiểu biết cơ bản về ngôn ngữ lập trình thì lại cho rằng dùng ngôn ngữ STL dễ dàng hơn, đồng thời với các chương trình cỡ lớn thì dùng ngôn ngữ STL có nhiều ưu điểm hơn.
Qui trình lập trình được mô tả tổng quát theo giản đồ sau:
134 Yêu cầu công nghệ
Phân tích và tóm tắt công nghệ bằng các biểu đồ: biểu đồ thời gian, biểu đồ quy trình, ...
Định hướng
phương pháp điều khiển.
Xây dựng thuật toán điều khiển bằng: lưu đồ thuật toán hoặc bằng sơ đồ khối chức
Lập bảng địa chỉ vào/ra
Chọn ngôn ngữ lập trình
Lập trình trên máy tính
Chạy thử và sửa lỗi
Hình 3.40: Sơ đồ mô tả quy trình lập trình PLC
Sau đây giới thiệu một số phương pháp điều khiển PLC thông dụng.
3.5.1. Phương pháp lập trình điều khiển song song
Bài toán điều khiển song song là bài toán trong đó các tín hiệu đáp ứng ra khác nhau ứng với các tín hiệu vào tác động khác nhau, không có trình tự hoạt động nào xuyên suốt cả bài toán. Bài toán điều khiển song song thường là các bài toán có nội dung yêu cầu điều khiển đơn giản chủ yếu trong các bài điều khiển tự động khống chế truyền động điện.
Để thực hiện phương pháp lập trình này ta ứng dụng các nguyên tắc tự động khống chế, kết hợp là các quy tắc khống chế thuần túy như: liên động khóa chéo, mạch duy trì, mạch... Để lập trình thuận lợi bằng phương pháp này nên sử dụng ngôn ngữ lập trình LAD.
Ví dụ: Lập trình điều khiển đảo chiều quay động cơ
Hình 3.41: Ví dụ lập trình điều khiển đảo chiều quay của PLC S7-200 3.5.2. Phương pháp lập trình điều khiển tuần tự
Bài toán điều khiển tuần tự là bài toán điều khiển có các hoạt động nối tiếp nhau theo trình tự hoặc một quy luật nhất định không được phép thay đổi. Ví dụ điều khiển máy “gắp-đặt”; đèn giao thông; điều khiển máy trộn nhiên liệu ...
Để thực hiện lập trình điều khiển cho bài toán tuần tự có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào tính chất của bài toán ứng dụng.
+ Lập trình dùng các lệnh SET và RESET phối hợp: giống mạch điều khiển tuần tự dùng rơle nhớ.
Tổng quát của phương pháp này là ta dựa vào quy trình tuần tự đã có tiến hành xác định số bước; tiếp đến chọn các ô nhớ rơle phụ để nhớ bước thực hiện.
Sau đó dùng 2 lệnh SET và RESET phối hợp để khống chế thực hiện lần lượt các bước của bài toán. Cụ thể quy tắc lập trình cho bài toán tuần tự như sau:
Hình 3.42: Ví dụ lập trình tuần tự dùng lệnh SET và RESET + Lập trình bằng cách xoay và dịch thanh ghi:
Tương tự như với các lập trình trên nhưng chúng ta xác định bước bằng ô nhớ thanh ghi, đưa vào giá trị logic “1” vào các bít của thanh ghi 16 bit; tiếp đến
Bước 1 Thực hiện CV1 đk1
Bước 2 Thực hiện CV2 đk2
Bước n Thực hiện CVn đkn
đk1
SET B1
B1 SET B2
RESET B1
Bn-1 SET Bn
RESET Bn-1
B1
CV1
đk2
đkn
B2
CV2
Bn
CVn
dùng lệnh dịch thanh ghi, hoặc xoay thanh ghi để di chuyển giá trị logic “1”
chạy lần lượt qua các bit của thanh ghi khi các điều kiện tương ứng được bật;
tương ứng tại mỗi bít ra lệnh thực hiện một công việc tương ứng. Đối với phương pháp này chương trình gọn hơn và dễ quản lý chương trình hơn; đồng thời có thể mở rộng phương pháp này vào trong các bài phân loại sản phẩm tong các dây chuyền sản xuất phức tạp. Tuy nhiên việc điều khiển xoay hay dịch thanh ghi trong một số bài toán khó thực hiện.
+ Lập trình dùng các lệnh tuần tự và vùng nhớ S:
Hầu hết trong các loại PLC đều có các vùng nhớ S dùng cho điều khiển tuần tự, tương ứng kèm theo là các lệnh điều khiển bước lập trình. Với cách dùng này chương trình dễ dàng quản lý.
Các lệnh điều khiển tuần tự trong các loại PLC như sau:
PLC SIEMENS PLC MITSUBISHI PLC LGIS LSCR n; SCRT n;
SCRE n
SET Sx; STL Sx;
RET
SET Sxx.xx OUT Sxx.xx + Lập trình bằng Grafcet (SFC) trên PLC:
Phương pháp lập trình bằng SFC được thực hiện trực tiếp trên phần mềm của một số PLC như MicroWin S7-300 Simantic, GX Develope Mitsubishi, ...
Ví dụ: Chương trình SFC được viết lại từ chương trình LAD
Hình 3.43: Ví dụ lập trình bằng ngôn ngữ Grafcet
Phương pháp lập trình này thuận lợi cho các bài toán đã có sơ đồ khối chức năng (Grafcet) tuy nhiên cách lập trình bằng phương pháp này ít phổ biến do khó xây dựng được chính xác sơ đồ Grafcet đối với các bài toán hỗn hợp phức tạp.
3.5.3. Phương pháp lập trình theo cấu trúc:
Phương pháp lập trình cấu trúc tức là phân chia chương trình điều khiển ra thành các chương trình con thực hiện những nhiệm vụ khác nhau; mỗi chương trình con là một đoạn chương trình hoàn chỉnh; tại chương trình điều khiển chính sẽ thực hiện gọi các chương trình con thực hiện nhiệm vụ tương ứng theo yêu cầu bài toán.