BT 6.1 Điều khiển bồn sấy
11.2 Điều khiển trình tự
Trong cụng nghiệp, hầu hết cỏc dự ỏn ủiều khiển xảy ra một cỏch trỡnh tự, khõu xử lý sau chậm hơn khõu xử lý trước một khoảng thời gian xỏc ủịnh.
Vớ dụ như quỏ trỡnh chuyển ủộng mới bắt ủầu nếu như một quỏ trỡnh khỏc ủược kết thỳc.
Vấn ủề này cú thể ủược giải quyết bằng ủiều khiển liờn kết, với việc kết nối cứng cỏc ủiều kiện trong chương trỡnh. Nhưng ở ủõy chỉ ra rằng từ một khuụn khổ ủiều khiển ủó biết thỡ việc giải quyết vấn ủề bằng ủiều khiển liờn kết là rất khú ủọc chương trỡnh và việc tỡm lỗi phải mất nhiều thời gian.
Nếu một dự ỏn ủược thực hiện theo phương phỏp ủiều khiển trỡnh tự thỡ cấu trúc chương trình có thể nhận biết một cách dễ dàng và dự án có thể ủược biểu diễn bằng hỡnh ảnh. Điều khiển trỡnh tự giỳp cho người ủọc ủọc chương trỡnh một cỏch dễ dàng, chương trỡnh ủiều khiển ủược trỡnh bày theo cấu trỳc, ưu ủiểm của nú là giỳp cho việc lập trỡnh, thay ủổi và tỡm lỗi cỏc dự án một cách có hiệu quả.
Để dễ hiểu ta xột Một hệ thống nõng hàng hoạt ủộng như sau :
Bàn nõng ở vị trớ dưới và hàng hoỏ sẽ ủược ủưa vào bàn nõng. Nếu nỳt khởi ủộng ủược ấn thỡ bàn nõng ủược hệ thống nõng ủưa lờn cao, khi lờn ủến giới hạn trờn thỡ hệ thống nõng ngừng lại và băng tải trờn bàn nõng hoạt ủộng kộo hàng hoỏ ủưa sang bộ phận khỏc. Sau khi hàng hoỏ ủược lấy xong thỡ băng tải dừng, lỳc này bàn sẽ ủược hạ xuống khi ủến vị trớ dưới thỡ dừng lại,và một quỏ trỡnh mới lại bắt ủầu. Từ yờu cầu cụng nghệ của hệ thống nõng hàng này ta cú thể biểu diễn theo phương phỏp ủiều khiển trỡnh tự như ở hình 11.1.
Châu Chí Đức 11 Điều khiển trình tự
Hỡnh 11.1: Vớ dụ hệ thống nõng hàng ủược biểu diễn theo sơ ủồ chức năng trong ủiều khiển trỡnh tự.
Ưu ủiểm của phương phỏp ủiều khiển trỡnh tự là:
- Thiết kế, lập trỡnh nhanh và ủơn giản.
- Cấu trúc chương trình rõ ràng.
- Thay ủổi dễ dàng trỡnh tự thực hiện.
- Nhận biết nhanh chóng các nguyên gây ra lỗi.
- Nhiều kiểu hoạt ủộng khỏc nhau cú thể thực hiện ủược.
Từ cỏc ưu ủiểm này mà trong thực tế rất nhiều bài toỏn ủiều khiển ủược giải quyết bằng phương phỏp ủiều khiển trỡnh tự. Điều khiển trỡnh tự cú thể chia làm hai loại:
- Điều khiển trình tự theo thời gian .
NS Hệ thống nõng hoạt ủộng 1
Nâng
Bàn nâng ở vị trí dưới Hàng húa ủược ủưa vào bàn Khởi ủộng
NS Băng tải hoạt ủộng 2
Lấy hàng
Khởi ủộng
NS Hệ thống hạ hoạt ủộng 3
Hạ
Hàng húa ủó ủược lấy
4 Hoàn tất
Giới hạn dưới
11 Điều khiển trình tự Châu Chí Đức
184
- Điều khiển trình tự theo quá trình .
Điều khiển trình tự theo thời gian :
Ở ủiều khiển trỡnh tự theo thời gian thỡ ủiều kiện chuyển tiếp chỉ phụ thuộc vào thời gian. Cỏc khõu ủịnh thời, bộ ủếm thời gian…ủể tạo ra ủiều kiện chuyển tiếp.
Điều khiển trình tự theo quá trình :
Ở ủiều khiển trỡnh tự theo quỏ trỡnh thỡ ủiều kiện chuyển tiếp phụ thuộc vào cỏc tớn hiệu của thiết bị ủược ủiều khiển. Cỏc thụng bỏo về từ cỏc sự kiện của xử lý cú thể là vị trớ van cỏc bộ giỏm sỏt hoạt ủộng, lưu lượng ỏp suất, nhiệt ủộ, ủộ dẫn, ủộ nhờn …Trong nhiều trường hợp cỏc thụng bỏo về từ việc xử lý phải ủược biến ủổi thành tớn hiệu nhị phõn .
Một dạng của ủiều khiển trỡnh tự phụ thuộc vào quỏ trỡnh xử lý của ủiều khiển theo hành trỡnh, ủiều kiện chuyển tiếp của nú chỉ phụ thuộc vào cỏc tớn hiệu hành trỡnh của thiết bị ủược ủiều khiển .
11.2.2 Phương phỏp lập trỡnh ủiều khiển trỡnh tự
Các bước thiết kế chương trình trình tự cho PLC như sau : - Quỏ trỡnh ủiều khiển ủược diễn ủạt bằng lời.
- Sự mụ tả ủú ủược chuyển sang dạng lưu ủồ hay sơ ủồ chức năng.
- Đến giai ủoạn này, cỏc ủiều kiện logic dễ dàng ủược xỏc ủịnh, sau ủú ủược chuyển sang biểu thức boolean biểu diễn từng trạng thỏi của quá trình trình tự.
- Cuối cựng biểu thức boolean ủược chuyển ủổi sang chương trỡnh trong PLC.
Sự diễn ủạt bằng lời hay ghi ra giấy mụ tả quỏ trỡnh ủiều khiển thường dài, khú theo dừi và khụng chớnh xỏc. Như ủó ủề cặp, toàn bộ quỏ trỡnh ủiều khiển sẽ dễ hiểu hơn khi nú chia thành những ủơn vị con (sub-units) hay xử lý con (sub- processor). Mỗi ủơn vị con sau ủú cú thể ủược xõy dựng theo dạng trỡnh tự và khúa lẫn ủể thực hiện một chức năng nào ủú theo yờu cầu. Cần cú cỏc phương phỏp ủể mụ tả hệ thống trỡnh tự như trờn sao cho rừ ràng và dễ theo dừi quỏ trỡnh hoạt ủộng.
Cỏc phương phỏp diển ủạt cú thể tuỳ chọn: logic relay (relay logic diagram), cổng logic (logic schematics), lưu ủồ (flowcharts) và sơ ủồ chức năng (function charts) như hình 11.2. Các phương pháp này không thay thế cho bước diển ủạt bằng lời mà nú hỗ trợ rất nhiều cho bước này. Việc ỏp dụng phương pháp nào tuỳ thuộc chủ yếu vào kinh nghiệm về phương pháp ủú. Người phõn tớch thiết kế hệ thống cú kiến thức tốt về kỹ thuật số hay về máy tính thì thường dùng 3 phương pháp sau, còn phương pháp logic relay ủược dựng ủối với những người quen với thiết kế mạch relay.
Châu Chí Đức 11 Điều khiển trình tự
(a) (b)
Hỡnh 11.2 : Cỏc phương phỏp mụ tả hệ thống ủiều khiển logic:
(a) logic relay; (b) cổng logic; (c) lưu ủồ; (d) sơ ủồ chức năng
• W X7:Y ZpX hp[\ Z]^_e [ `acd^VY Z[\ Z]^
Cả hai phương phỏp cú liờn hệ trực tiếp ủến mạch vật lý, nờn việc dựng PLC ủể thay thế hệ thống relay truyền thống là lý tưởng. Cỏc phương phỏp này thường dựng cho hệ thống ủiều khiển dựng tổ hợp cỏc ngừ vào hay cỏc hệ thống trỡnh tự qui mụ nhỏ vỡ sơ ủồ biểu diển cho trỡnh tự qui mụ lớn phức tạp và khó theo dõi.
• Ph7:Y ZpX hpf]*jl]*YmXe \[7jủ/
Phương pháp này thường dùng khi thiết kế phần mềm cho máy tính, nhưng lại phổ biến ủể biểu diển trỡnh tự hoạt ủộng của hệ thống ủiều khiển.
Lưu ủồ cú quan hệ trực tiếp ủến sự mụ tả bằng lời hệ thống ủiều khiển, chỉ ra Bước 1
Bước 2
Xử lý 1
Xử lý 2 Xử lý 3 Điều kiện khởi ủộng
Điều kiện chuyển bước Bắt ủầu
Kiểm tra ủiều kiện 1
Yes
No
Xử lý
No
Yes (c) Tiếp tục… (d)
Kiểm tra
ủiều kiện 2 Điều kiện
chuyển bước
Tiếp tục…
11 Điều khiển trình tự Châu Chí Đức
186
từng ủiều kiện cần kiểm tra từng bước và cỏc xử lý trong cỏc bước ủú theo chuỗi trỡnh tự. Cỏc xử lý trong lưu ủồ ủược ghi trong 1 ụ chữ nhật, trong khi cỏc ủiều kiện ủược ghi vào ụ hỡnh thoi. Tuy nhiờn, phương phỏp này chiếm nhiều khụng gian khi biểu diễn hệ thống ủiều khiển lớn và trở nờn nặng nề.
• q s7:v wys zy{: ủ/ chN|văvg
Phương phỏp này ngày càng trở nờn phổ biến ủể biểu diễn cỏc hoạt ủộng trỡnh tự, cho phộp thể hiện chi tiết về cỏc xử lý cũng như trỡnh tự cỏc hoạt ủộng trong quỏ trỡnh ủiều khiển. Với với cỏch dựng cỏc ký hiệu gọn và cụ ủọng, phương phỏp này cú ủược ưu ủiểm của cỏc phương phỏp trờn, việc biểu diển bước tiến trỡnh hoạt ủộng mạch lạc và rừ ràng. Trong từng bước ta cú thể ghi ra cỏc ủiều kiện set và reset, ủiều kiện chuyển trạng thỏi và cỏc tớn hiệu ủiều khiển khỏc. Sơ ủồ chức năng cũn thể hiện ủắc lực khi kiểm tra và thử hệ thống.
• ĐE}{,~ v
Cho dự dựng phương phỏp nào ủi nữa, một khi cỏc chức năng ủó ủược ủặc tả rừ ràng thỡ chỳng phải ủược chuyển ủổi sang dạng mà từ ủú cú thể chuyển thành chương trỡnh PLC. Quỏ trỡnh này ủược thực hiện bằng cỏch chuyển ủổi cỏc chức năng thành 1 chuỗi liờn tiếp biểu thức boolean, và từ ủú chuyển thành ngôn ngữ PLC. Một khi quen với kỹ thuật này, ta có thể dễ dàng chuyển ủổi sự ủặc tả chức năng thành biểu thức boolean bất kể là nú ủược ủặc tả bằng phương phỏp nào.
Ta cũng cú thể ủặc tả toàn bộ hệ thống ủiều khiển logic bằng biểu thức boolean, mặc dù việc dùng biểu thức Boolean thường kém hiệu quả về mặt thời gian thiết kế và khụng dể hiểu ủối với những người chưa cú kinh nghiệm về cỏc hệ thống ủiều khiển. Giải phỏp dựng Boolean dự sao ủi nữa cũng tiết kiệm ủược khụng gian biểu diển trờn giấy khi thiết kế.
Trong cỏc phương phỏp lập trỡnh cho ủiều khiển trỡnh tự trờn thỡ phương phỏp sơ ủồ chức năng cú ưu ủiểm hơn cỏc phương phỏp khỏc. Cho nờn chương này chọn phương phỏp sơ ủồ chức năng ủể làm cơ sở chớnh cho việc thiết kế ủiều khiển trỡnh tự.