4.4.1. Tổng quan về PLC
PLC viết tắt của programmable logic controller, là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự
51
kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm. PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế. PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo. Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic. Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens, Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, General Electric, Omron, Honeywell...
Các khối chức năng chính của PLC S7-1200 gồm:
a. Khối CPU
Khối CPU là loại khối có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông ... và có thể còn có một vài cổng vào ra số. Các cổng vào ra số có trên CPU được gọi là cổng vào/ra onboard.
b. Khối vào (INPUT)
Các ngõ vào của khối này sẽ được kết nối với các bộ chuyển đổi tín hiệu và biến đổi các tín hiệu này thành tín hiệu phù hợp với tín hiệu xử lý của CPU. Dựa vào loại tín hiệu vào sẽ có các khối ngõ vào tương ứng. Gồm có hai loại khối vào cơ bản sau: Khối vào số (Digital Input) và khối vào tương tự (Analog Input).
c. Khối ra (OUTPUT)
Khối này có nhiệm vụ khuếch đại các tín hiệu sau xử lý của CPU (được gửi đến vùng đệm ra) cung cấp cho đối tượng điều khiển là cuộn dây, đèn báo, van từ ... Tùy thuộc vào đối tượng điều khiển nhận tín hiệu dạng nào mà sẽ có các khối ra tương ứng. Gồm có hai loại khối ra tiêu biểu: Khối ra số (DO: Digital Output), khối ra tương tự (AO: Analog Output).
d. Timer
Bộ định thời được sử dụng trong các yêu cầu điều khiển cần trì hoãn về thời gian. Đây là phần tử chức năng cơ bản của các bộ PLC và rất thường được sử dụng trong các chương trình điều khiển. Chẳng hạn như một băng tải khi có tín hiệu hoạt động sẽ chạy trong 10s rồi dừng lại, một van khí nén cần có điện trong 5s, nguyên liệu cần trộn trong thời gian 10 phút...Các PLC S7-200 có 256 Timer có địa chỉ từ T0 đến T255, chia làm 3 loại (xem them chương 4 Bộ điều khiển lập trình PLC S7-200):
+ Timer đóng mạch chậm TON (On-delay Timer).
52
+ Timer đóng mạch chậm có nhớ TONR (Retentive On-delay Timer).
+ Timer ngắt mạch chậm TOF (Off-delay Timer).
e. Counter
Trong nhiều trường hợp, việc kiểm tra một số lượng xác định phải thông qua tổng các xung.
Có thể thực hiện đếm các xung này bằng các bộ đếm. Sử dụng bộ đếm có thể giải quyết được một số vấn đề sau:
+Đếm số lượng
+So sánh với một giá trị đặt trước ở các trường hợp bằng nhau, nhỏ hơn, lớn hơn.
+Kiểm tra sự khác biệt về số lượng. Các PLC thường có 3 loại bộ đếm: bộ đếm lên, bộ đếm xuống, bộ đếm lên-xuống.
+Bộ đếm lên CTU (Up Counter).
+Bộ đếm xuống CTD (Down Counter).
+Bộ đếm lên-xuống (Up/Down Counter).
4.4.2. Truyền thông giữa máy tính và PLC
Việc giao tiếp giữa phần mềm điều khiển trên máy tính với các PLC, trong trường hợp này máy tính đóng vai trò là Master điều khiển và giám sát hoạt động của PLC
Hệ điều khiển các trục của Robot gồm 1 PLC Siemen S7-1200 dùng để điều khiển 4 động cơ AC Servo Delta thông qua 4 Driver Delta, mỗi PLC điều khiển 2 Driver và nhận tín hiệu từ cảm biến.
Nhiệm vụ của hệ thống như sau:
-Điều khiển vận tốc và vị trí của các trục thông qua điều khiển số xung xuất ra và tần số xung xuất.
-Nhận tín hiệu hồi tiếp từ Encoder gửi lên máy tính để theo dõi quá trình điều khiển.
-Nhận tín hiệu trả về từ các cảm biến để thiết lập vị trí ban đầu.
Điều khiển vị trí và vận tốc:
-Vị trí của động cơ được điều khiển bằng cách cấp đúng số xung vuông cần thiết để trục động cơ đạt vị trí mong muốn.
53
-Vận tốc của động cơ được điều khiển kết hợp với vị trí, theo đó với số xung cần cấp, vận tốc cấp xung nhanh hay chậm, hay còn gọi là tần số phát xung nhanh hay chậm sẽ tỉ lệ thuận với vận tốc của trục động cơ.
-Khi gửi dữ liệu xuống PLC, ta cần phải truy cập và thanh ghi điều khiển vị trí hoặc vận tốc được quy định trên PLC thông qua các thư viện được viết trên Visual Studio.
54