6.3.L1. Phép toán AND
Phép toán AND được thực hiện bằng cách bố trí các tiếp điểm nối tiếp nhau. Tín hiệu ra có giá trị logic “ 1” khi các tín hiệu vào đều có giá trị logic ،، Ị ١٠.
Ví dụ: đèn HI sẽ sáng nếu đồng thời cả hai công tắc SI và S2 ở trạng thái đóng mạch. Đèn tắt khi một trong hai công tắc hở mạch.
T hSI I S2 I ٧ v r 24V- 51 K^· 52 l١ -٧ỹ HI 10.0 10.1 !0 2 I0.3 M # PLC QO.O Q0.1 Q0.2 Q0.3 L HI 24 V
Hình 6.12: Ví dụ phép toán logic AND Bảng chân lý SI S2 HI 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Biểu thức Boolean HI =S1 AND S2 S1 S2 H1
Hình 6.13: Lập trình sử dụng phép toán logic AND 6.3.1.2. Phép toán OR
Phép toán OR được thực hiện bằng cách bố trí các tiếp điểm song song nhau. Tín hiệu ra có giá trị logic “ 1” khi có một trong số các tín hiệu vào có giá trị logic “1”.
Ví đụ: đèn H2 sẽ sáng nếu công tắc S3 hoặc S4 ở trạng thái đóng mạch. Đèn tắt khi cả hai công tắc hở mạch.
S1 I S2 HI Hình 6.14: Ví dụ phép toán logic OR 24 V 10.0 10.1 I0.2 10.3 M z : : i PLC QO.O Q0.1 Q0.2 Q0.3 L 24 V Bảng chân lý SI 0 0 S2 0 0 HI 0 Biểu thức Boolean HI =S1 OR S2 SI S2 HI
Hinh 6.15: Lập trình sử dụng phép toán logic OR
6.3.1.3. Phép toán XOR
Phép toán XOR là phép toán mà tín hiệu ra sẽ có giá trị logic “ 1” khi hai tín hiệu vào có giá trị logic khác nhau (ngược nhau).
Ví dụ: đèn HI sẽ sáng nếu chỉ một trong công tắc SI hoặc S2 ở trạng thái đóng mạch. Đèn tắt khi cả hai công tắc đóng mạch.
Bảng chân lý SI 0 0 S2 0 0 HI 0 0 Biểu thức Boolean HI - SI XOR S2 S1 / S2 H1 S1 S 2 I
Hình 6.17: Lập trình sử dụng phép toán logic XOR 6.3.1.4. Phép toán logic kết hợp
Trong thực tế chúng ta có thể dùng kết họp các phép toán AND và OR tuỳ thuộc yào qui luật điều khiển cần thiết kế. Ví dụ sau trình bày chuông trình điều kliiển sử dụng kết họp phép toán OR và AND.
Ví dụ: đèn H2 sẽ sáng nếu một trong hai công tắc (Sl, S3) và một trong hai công tắc (S2, S4) ở trạng thái đóng mạch.
S1 I S2 Ĩ S3, Ĩ S4. Ĩ kA 24\r=^ 10.0 10.1 I0.2 10.3 M PLC QO.O Q0.1 Q0.2 Q0.3 L H2i 24V٢ Hình 6.18: Vi dụ kết hợp các phép toán logic S1 S 2 HI S3 S 4 Hình 6.19: Lập trình kết họp các phép toán logic 6.3.2. Lệnh SET và RESET
Lệnh SET đặt trạng thái của một ngõ ra Q, T, c hoặc bit nhớ M lên mức logic " 1" và duy trì ở trạng thái này cho đến khi được xóa bằng một lệnh khác.
Lệnh RESET ngược lại với lệnkSET, sẽ đặt trạng thái của một ngõ ra Q, T, c hoặc bit nhớ M xuống mức logic "0".
ứng dụng lệnh SET và RESET được trình bày ở hình 6.20.
1.0 B2 1.1 4(A) Y 1CZ x\ .V 5(R) 2(B) ”\AA 3(S)
a) Sơ đô phác thảo máy ép bánh
۵ 1(P)
S1 B2 Y1 / is Y 1 R
c) Mạch đẩu nối PLC d) Chương trình PLC Hình 6.20: ửng dụng lệnh SET và RESET
Khi nhấn nút ấn SI (hình 6.20d), ngõ ra Y1 được đặt lên trạng thái logic “ 1” (SET), van khí nén 5/2 tác động đcm được cuộn dây Y1 đảo chiều và duy trì để cấp khí cho pít-tông thực hiện hành trình ép bánh. Khi pít.tông đến vị trí cảm biến B2, tiếp điểm B2 đóng đặt ngõ ra Y1 về trạng thái logic “0” (RESET), cuộn dây Y1 mất nguồn sẽ thôi sẽ đảo chiều van khí nén 5/2, hệ thống trở về trạng thái ban đầu.
6.3.3. Bộ định thì (Timer)
Bộ định thì được sử dụng trong các yêu cầu điều khiển cần trì hoãn về thời gian. Đây là phần tử chức năng cơ bản của PLC và rất thưòmg được sử dụng trong các chương trình điều khiển. PLC thường có các bộ định thì sau:
- Bộ định thì đóng mạch chậm TON (ON-Delay Timer)
- Bộ định thì đóng mạch chậm có nhớ TONR {Retentive On-Delay Timer)
٠ Bộ định thì ngắt mạch chậm-TOE {OFF-delay Timer) 6.3.3.1. Bộ định thì đóng mạch chậm TON
Bộ định thì đóng mạch chậm TON {ON-Delay Timer) được sử dụng khi có các yêu cầu trì hoãn một khoảng thời gian. TON thực hiện đếm thời gian khi ngõ vào IN ở mức logic “ 1” và khi giá trị thời gian hiện hành ET
{Estimated Time) lớn hơn hoặc bàng thời gian đặt trước PT {Preset Time)
(TON vẫn tiếp tục đếm dù đã đạt đến giá trị đặt PT) thì ngõ ra Q của sẽ ở logic “1”. Giá trị thời gian hiện hành của TON bị xóa (trở về 0) và ngõ ra Q trở về mức logic “0” khi ngõ vào IN ở logic “0”. Trong hình 6.21 cho thấy, nếu thời gian định thì chưa đủ thì ngõ ra Q không chuyển trạng thái logic (vùng ®). Hình 6.21 trình bày cách biểu diễn bộ định thì TON ở dạng LADDER và giản đồ thời gian của nó.
IN
PT
FT
Q
Hììtìt 6.21: Kỷ hiệu hộ định thi TON và gian đồ thời gian
63.3.2. Bộ địnlt thi đỏng mạch chậm cỏ nhO TONR
Bộ đ ịỂ thỉ dóng mạch chậm có nhớ TONR {Retentive On-Delay Timer) dược sử dụng kh؛ c ^ tích lũy một số khoảng thờỉ g in rời rạc. TONR thực hiện dếm thờỉ gian khi ngõ vào IN ở mức logic “ 1” và khi giá trị thời gian hiện hành ET {Estimated Time) lớn hon hoặc b n g thời gian dặt trước PT
{Preset Time) thi ngO ra Q của sẽ ở logic Ngõ ra Q vẫn được giữ ở mức logic “1" khi ngõ vào IN ở logic “0”. Dể xoá giá trl thời gian hiện hành và dặt ngỗ ra Ọ ở mức logic “0” ta sử dụng lệnh RESET. Hình 6.22 trinh bày cách biểư diễn bộ định thỉ TONR ở dạng LADDER và giản dồ thời gian.
IN TONR BOOL — IN Q TIME — PT ET P T ' BOOL TIME ET Q
Hình 6.22: Ký hiệu hộ định thi TONR vỏ giản đồ thời gian
6.3.3.3. Bộ định thi ngẳt mạch chậm TOF
Bộ định thi ngắt mạch chậm TOE {OFF-delay Timer) dược sử dụng khi c n tri hoẫn một khoảng thời gian rồi mới tắt ngõ ra Q khi ngO vào IN từ mức logic “ 1” xuống “0” (TOE chỉ thực hiện dếm thời gian khi ngõ vào IN chuyển từ mức logic “1” xuống “0”).
Rhi ngỗ vào IN ở mức logic “ 1” thi ngO ra Q dược dặt lên mức logic “ 1” và giá trị thời gian hiện hành dược xoá về 0. Khi ngõ vào IN xuống mức logic “0”, TOE bắt dầu dếm thời gian và khi giá trị thời gian hiện hành ET
Để xoá giá trị thời gian hiện hành và đặt ngõ ra Q ở mức logic “0” ta có thể sử dụng lệnh RESET.
{Estimated Time) bằng thời gian đặt trước PT {Preset Time) thì ngõ ra Q của sẽ được đưa về ở mức logic “0” và đồng thời dừng đếm.
ﺍN PT- ET Q / ( ! ) Á / ﺍ
. ﻭ - Thời gian định thi đủ - Thờì gian định thi không dù Hinh 6.23:Ký hiệu bộ drnh thi TOE ١ﺭ ﺓ gian dồ thời gtan
6.3.4. Bộ ٥ếm (Counter)
Bộ dếm dược sử dụng dể dếm số lượng, sự kiện thông qua dếm các xung tin hiệu vào. Bộ dếm là phần tử chức năng dược sử dụng thường xuyên trong các chương trinh diều khiển. PTC thường có các loại bộ dinh thi sau:
- Bộ đếm lên CTU {Up Counter)
- Bộ đếm xuống CTD {Down Counter)
- Bộ dếm lên xuống CTUD (U p/.ou'n Cow«ếr)
Ngoài ra, PLC'cUng có bộ dếm tốc độ cao, dược sử dụng dể dếm những sự kiện xảy ra với tần số lớn mà các bộ dếm thông thưỉmg trong PLC không dếm dược.
6.3.4.1.BỘ đếm 1ﺝ ﺍ ﺃ CTU
Bộ dếm lên CTU dược biểu diễn ở d n g LADDER như sau: CU NgO vào xung dếm lên R Xoá bộ dếm về 0 {reset)
PV Giá trị dặt trước cho bộ dếm Q Ngõ ra của bộ dếm
c v Giá trị dếm hiện hành
Mỗi khi có xung tin hiệu tại c u {Count Up) thỉ bộ dếm sẽ tăng giá trị dếm hiện hành c v {Current Value) lên 1 dơn vị. Khi giá trị dếm hiện hành
BOOL BOOL —
BOOL
Bộ đếm sẽ bị xóa về 0 khi ngõ vào R (Reset) có tín hiệu logic “ 1” hoặc khi ta sừdụng lệnh RESET để xóa bộ đếm.
6.3.4.2. Bộ đếm xuống CTD
Bộ đếm lên CTD được biểu diễn ờ dạng LADDER như sau:
CD Ngõ vào xung đếm xuống LD Ngõ vào đặt trước giá trị đếm PV Giá trị đặt trước cho bộ đếm Q Ngõ ra của bộ đếm
cv Giá trị đếm hiện hành
Mỗi khi có xung tín hiệu tại CD (Count Down) thì bộ đếm sẽ giảm giá trị đếm hiện hành cv (Current Value) xuống 1 đơn vị. Khi giá trị đếm hiện hành của bộ đếm bằng 0 thì ngõ ra Q của bộ đếm sẽ được đặt lên mức logic “ 1” và bộ đếm dừng đếm. Giá trị đặt trước cho bộ đếm cần được đưa vào ngõ LD.
Khi xoá bộ đếm bằng lệnh RESET, ngõ ra sẽ trở về mức logic “0” và giá trị đếm hiện hành cv = 0.
6.3.4.3. Bộ đếm lên xuống CTUD
Bộ đếm lên CTUD được biểu diễn ở dạng LADDER như sau: CU Ngõ vào xung đếm lên
bằng hoặc lớn hơn giá trị đặt trước PV {Preset Value) thì ngõ ra Q của bộ đếm sẽ được đặt lên mức logic “ 1
CTUD BOOL — >CU QU BOOL — >CD QD BOOL — R BOOL — LD PV c v BOOL BOOL CD Ngõ vào xung đếm R Xoá bộ đếm về 0 (reset)
PV Giá trị đặt trước cho bộ đếm QU Ngõ ra khi đếm lên
QD Ngõ ra khi đếm xuống cv Giá trị đếm hiện hành
Mỗi khi có xung tín hiệu tại cu (Count Up) thì bộ đếm sẽ tăng giá trị đếm hiện hành cv (Current Value) lên 1 đơn vị và bộ đếm sẽ giảm giá trị đếm hiện hành cv xuống 1 đơn vị khi có xung tín hiệu tại CD (Count Down). Khi giá trị đếm hiện hành của bộ đếm bằng hoặc lớn hơn giá trị đặt trước PV (Preset Value) thì ngõ ra QU sẽ được đặt lên mức logic “ T١. Ngõ ra QD sẽ chỉ được đặt lên mức logic “ 1” khi giá trị đếm hiện hành bằng 0 và trước đó giá trị đặt trước cho bộ đếm đã được đưa vào qua ngõ LD.
Khi xoá bộ đếm bằng lệnh RESET, các ngõ ra sẽ trở về mức logic “0” và giá trị đếm hiện hành c v = 0.
Một số PLC như họ PLC S7-200 của Siemens chỉ có 1 ngõ ra Q và ngõ ra Q chỉ sẽ đặt lên mức logic “ 1” khi giá trị hiện hànli bàng hoặc lớn hơn giá trị đặt trước PV.
6.4. ỬNG DỤNG PLC TRONG ĐIÊU KHIẺN
Trong phần này, ta sẽ khảo sát một số ứng dụng của PLC trong điều khiển các thiết bị công nghiệp. Các chương trình điều khiển ứng dụng này được viết cho họ PLC Siemens S7-200.
Trong phần này, ta sẽ khảo sát một số chương trình điều khiển ứng dụng được viết cho họ PLC Siemens S7-200.
6.4.1. Điều khiển khỏi động, dừng động cơ
Một nút ấn thường mở Start được đấu nối với ngõ vào 10.0, nút ấn thường đóng Stop đấu nối với ngõ vào 10.1, và tiếp điểm rơle chống quá tải của khởi động từ OL thì được nối với ngõ vào 10.3.
CPU
Ngõ ra QO.O được đấu nối đến động cơ qua bộ khởi động từ, đèn chỉ báo động cơ đang hoạt động RUN đấu nối với ngõ ra QO.l, và đèn chỉ báo dừng STOP được đấu nối với ngõ ra Q0.2.
Khi nhấn nút ấn Start, khởi độn،i từ được kích hoạt để khởi động động cơ, đèn RUN sáng để chỉ báo động cơ đang hoạt động, đèn STOP tắt. Khi nhấn nút ấn Stop hoặc khi xảy ra quá tải (tiếp điểm thường đóng OL mờ ra) mạch sẽ bị ngắt, động cơ dừng hoạt động, đèn RUN tắt và đèn STOP được bật sáng lên.
6.4.2. Điều khiển đảo chiều quay động CO'
Hệ thống điều khiển đảo chiều trực tiếp động cơ ba pha gồm các thành phần:
- Nút ấn Start cho phép động cơ quay thuận; - Nút Rev cho phép động cơ quay nghịch; - Nút Stop để dừng động cơ;
- Khởi động từ KI điều khiển động cơ quay thuận; - Khởi động từ K2 điều khiển động cơ quay nghịch; - Đèn HI chỉ báo động cơ quay thuận;
- Đèn H2 chỉ báo động cơ quay nghịch; - Đèn H3 chỉ báo động cơ dừng. 1 2 3 4 5 6 m ---- TTT LI !-2- PE' r٠r١ V٠ll v 3 5 CD ١١ 2 ١4 '١6
bìop ^íart Kev
l·""/ h-\ h-\ / 24V- [] [] [] cc ؛ IC.C 10.1 10.2 10.3 M ^ PLC QO.O QO.I QD.2 Q 0.3 QO 4 . . . L K 2 / KI 7 1 K2 & H1 H2 H3 ٧ 7à\J-
a) Mạch động lực b) Sơ đỏ đấu nối PLC Hình 6.25: Sơ đồ mạch động lực và đấu nối PLC
Network 1
RN
H l·
OW/OFF quay phai
STOP STAR K1 K2 / K1 < )
Netw ork 2 OK٠'OFF quay trai
RN STOP REV K2 K1 ' h K2 < )
N e tw o rk 3 Bao dong CO quay phai
K1 H1
— I I---( )
Network 4 6ao dong CO quay Ifai
K2 H2
--- c )
N e tw o rk s Bao donq CO dung K1
/
K2 H3
I--- 1 ' I--- ( )
Hình 6.26: Chương trình điều khiển đảo chiều quay động cơ
6.4.3. Điều khiển khỏi động động CO’ đổi nối sao - tam giác
Hệ thống điều khiển khởi động động cơ ba pha bắng cách đổi nổi sao - tam giác gồm các thành phần:
- Nút ấn Start để khởi động động cơ ở chế độ đổi nối sao - tam giác, sau khoảng 10 giây động cơ làm việc ở chế độ bình thường;
- Nút Stop để dừng động cơ;
- Công.tắc.tơ KI cấp nguồn cho động cơ;
- Khởi động từ KS điều khiển động cơ hoạt động ở chế độ sao; - Khởi động từ KT điều khiển động cơ hoạt động ở chế độ tam giác.
1 2 3 4 5 6 L I L 2 - L 3 - N . PE r٠T١ V1 ٥ 5 cc [][][] K1 ١١Ly .١١ ١ ١٤ 4 RNf ^ 3. 5 6 V * V٥١ ١
a) Mach dong luc b) Sa do ddu noi PLC Hinh 6.27: Sa do mgch dong luc vd ddu noi PLC
start Stop Kt H M / h < 5 Network 1 Network 2 K1 KS C O Network 3 KS SD H 1— s Q S5T#10S--- TV Bl R BCD KS C O KT
١ Network 4 Stop K1 < ) KS { R ) KT L - C Ó
Hlnh 6.28: Chương trlnh điềư khlen khởi động động cơ sao - lan giác
6.4.4. ٥ ếm lưọTig xe ra/vào garage ngầm
Hệ thống dếm ١ượng xe ra/vào garage ngầm gồm các thành phần: - Cảm biến ■SI nhận biết xe vào/ra;
- Cảm biến S2 nhận biết xe ra/vào؛ - D èn O ỏ b á o h ếtch ỗ áậ u x e؛ - Dèn Xanh báo còn chỗ dậu xe.
Khi có xe vào thi cảm b؛ến SI sẽ nhận biết trước và sau dó dến lucrt cảm biến S2 nhận biết. Khi có xe ra thi cảm biến S2 nhận biết trước và sau dó dến lượt cảm biến SI nhận biết. Quá trinh nhận biết xe vào/ra khi sử dụng phối hợp hai cảm biến S1,S2 dược trinh bày ở hình 6.29.
SI
S2 í í
Giàn đồ thờĩ gian X© vào
S2
SI !
Giản đồ thời gian xe ٢a
Hìitli 6.29: Gian dồ xung xác định xe vào/ra
VI số lượng xe chứa trong garage thay dổi khi có xe vào và ra nên dề xác dinh số lượng xe 'ta sử dụng bộ dếm lên và xuống. Ngoài ra,, dể dơn giản khi khOi dộng lại PLC thi bộ dếm xóa về 0, ta có thông tin cho các ngõ vào của bộ dếm như sau:
- Tin hiệu vào ngõ vào đếm lên c u áếm số xe vào - Tin hiệu vào ngO vào dếm xuống CD dếm số xe ra - Ngõ vào giá tri áặt trước, PV= 20
- Ngõ vào xóa bộ dếm, R= SMO.1