Điện - Điện tử - Chương 3: Điều khiển logic khả lập trình

Nội dung text: Điện - Điện tử - Chương 3: Điều khiển logic khả lập trình

1. ChƯơng 3: Điều khiển logic khả LậP TRìNH 3.1. Bộ điều khiển PLC: 3.1.1. Thiết bị điều khiển logic lập trỡnh: PLC đầu tiên xuất hiện vào năm 1969. Ngày nay chúng ta đ−ợc sử dụng rộng rãi. Từ các thiết bị nhỏ, độc lập sử dụng khoảng 20 đầu vào/đầu ra digital đến các hệ thống nối ghép theo mạch module có thể sử dụng rất nhiều đầu vào/đầu ra, xử lý các tín hiệu digital hoặc analog. Ngoài ra, chúng còn thực hiện các chế độ điều khiển tỷ lệ-tích phân- đạo hàm (PID) Thiết bị logic lập trình đ−ợc (PLC- Programmable Logic Controler) là dạng thiết bị điều khiển đặc biệt dựa trên bộ vi xử lý, sử dụng bộ nhớ lập trình đ−ợc để l−u trữ các lệnh và thực hiện các chức năng. Chẳng hạn phép tính logic, định giờ, đếm, thuật toán để điều khiển máy và các quá trình. PLC đ−ợc thiết kế để dễ cài đặt Chuơng trình hoặc thay đổi ch−ơng trình. Thuật ngữ điều khiển logic đ−ợc sử dụng vì việc lập trình chủ yếu liên quan đến các hoạt logic Tín hiệu Tín hiệu thực thi và chuyển mạch. ngõ vào PLC ngõ ra Các thiết bị nhập (bộ cảm biến, các công tắc, ) và các thiết bị xuất Hình 1.1 Thiết điều khiển logic lập trình trong hệ thống đ−ợc điều khiển (các động cơ, các van, ) đ−ợc nối kết với PLC. Thiết bị điều khiển sẽ giám sát các tín hiệu vào và các tín hiệu ra theo ch−ơng trình này và thực hiện các quy tắc điều khiển đã đ−ợc lập trình. Các PLC có −u điểm chính là có thể sử dụng cùng một thiết bị điều khiển cơ bản cho nhiều hệ thống điều khiển. Để sửa đổi hệ thống điều khiễn và các quy tắc đang đ−ợc sử dụng, ng−ời vận hành chỉ cần nhập tập lệnh khác (không cần mắc nối lại dây). Nhờ vậy, hệ thống rất linh hoạt, hiệu quả. Các PLC t−ơng tự máy tính, nh−ng máy tính đ−ợc tối −u hóa cho các tác vụ tính toán và hiển thị; còn PLC đ−ợc chuyên biệt cho các tác vụ điều khiển và môi tr−ờng công nghiệp. Vì vậy, các PLC: - Đ−ợc thiết kế và tăng bền để chịu đựoc rung động, nhiệt, ẩm và tiếng ồn - Có sẵn giao diện cho các thiết bị nhập và xuất - Đ−ợc lập trình đễ dàng với ngôn ngữ lập trình dễ hiểu, chủ yếu giải quyết các phép toán logic và chuyển mạch. 3.1.2. Phần cứng: Hệ thống PLC thông dụng có 5 bộ phận cơ bản: Thiết bị lập trình Bộ nhớ Giao diện Bộ xử lý Giao diện nhập trung tâm xuất Bộ nguồn 46 Hình 1.2 Hệ thống PLC
2. a. Bộ xử lý trung tâm (CPU): Là linhkiện chứa bộ xử lý, biên dịch các tín hiệu nhập và thực hiện các hoạt động điều khiển theo ch−ơng trình đựoc l−u trong bộ nhớ của CPU, Truyền các quyết định d−ới dạng tín hiệu hoạt động đến các thiết bị xuất. Cấu hình CPU tùy thuộc vào bộ vi xử lý. Nói chung, CPU có: - Bộ thuật toán và logic (ALU) chịu trách nhiệm xử lý dữ liệu, thực hiện các phép toán số học (cộng, trừ) và các phép toán logic AND, OR, NOT và EXCLUSIVE-OR. - Bộ nhớ (các thanh ghi) bên trong bộ xử lý, đ−ợc sử dụng để l−u thông tin liên quan đến sự thực thi ch−ơng trình. - Bộ điều khiển đ−ợc sử dụng để điều khiển chuẩn thời gian của các phép toán b. Bộ nguồn: Có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp DC(5V) cần thiết cho bộ xử lý và các mạch điện trong các module giao diện nhập và xuất. c. Thiết bị lập trình: Sử dụng để lập ch−ơng trình cần thiết vào bộ nhớ của bộ xử lý. Ch−ơng trình đ−ợc viết trên thiết bị này, sau đó đ−ợc chuyển đến bộ nhớ của PLC. d. Bộ nhớ: Là nơi l−u ch−ơng trình đ−ợc sử dụng cho các hoạt động điều khiển, d−ới sự kiểm tra của bộ vi xử lý. Trong PLC có nhiều loại bộ nhớ: - Bộ nhớ chỉ đọc (ROM) cung cấp dung l−ợng l−u trữ cho hệ điều hành và dữ liệu cố định đ−ợc CPU sử dụng. - Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM) dành cho ch−ơng trình của ng−ời dùng - Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM) dành cho dữ liệu. Đây là nơi l−u trữ thông tin theo trạng thái của các thiết bị nhập, xuất, các giá trị của đồng hồ thời chuẩn, các bộ đếm và các thiết bị nội vi khác. RAM dữ liệu đôi khi đ−ợc xem là bảng dữ liệu hoặc bảng ghi. Một phần của bộ nhớ này, khối địa chỉ, dành cho các địa chỉ ngõ vào và ngõ ra, cùng với trạng thái của các ngõ vào và ngõ ra đó. Một phần dành cho dữ liệu đ−ợc cài đặt tr−ớc, và một phần khác dành để l−u trữ các giá trị của bộ đếm, các giá trị của đồng hồ thời chuẩn, - Bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và lập trình đ−ợc (EPROM) là các ROM có thể đ−ợc lập trình, sau đó ch−ơng trình này đ−ợc th−ờng trú trong ROM. Ng−ời dùng có thể thay đổi ch−ơng trình và dữ liệu trong RAM. Tất cả các PLC để l−u ch−ơng trình do ng−ời dùng cài đặt và dữ liệu ch−ơng trình. Tuy nhiên, để tránh mất mát ch−ơng trình khi nguồn công suất bị ngắt, PLC sử dụng ắc quy để duy trì nội dung RAM trong một thời gian. Sau khi đựoc cài đặt vào RAM, ch−ong trình có trể đ−ợc tải vào vi mạch của bộ nhớ EPROM, th−ờng là module có khóa đối với PLC, do đó ch−ơng trình trở thành vĩnh cửu. Ngoài ra còn có các bộ đệm tạm thời, l−u trữ các kênh nhập/xuất. Dung l−ợng l−u trữ của bộ nhớ đựoc xác định bằng số l−ợng từ nhị phân có thể l−u trữ đ−ợc. Nh− vậy, nếu dung l−ợng bộ nhớ là 256 từ, bộ nhớ đó có thể l−u trữ 256x8= 2048 bit, nếu sử dụng các từ 8 bit, và 256x16= 4096 bit, nếu các từ đ−ợc sử dụng là 16 bit. Kích cỡ bộ nhớ th−ờng đ−ợc chuyên biệt theo số l−ợng vị trí l−u trữ khả dụng với 1K biểu diễn số 210=1024. Các nhà sản xuất cung cấp vi mạch bộ nhớ với các vị trí l−u trữ theo nhóm 1, 4 và 8 bit. Bộ nhớ 4Kx1x1024 bit vị trí. Bộ nhớ 4Kx8 có 4x8x1024 bit vị trí. Thuật ngữ byte đ−ợc sử dụng cho từ có độ dài 8 bit. Vì vậy, bộ nhớ 4Kx8 có thể l−u trữ 4096 byte. Với bus địa chỉ 16 bit, bạn có thể có 216 địa chỉ khác nhau, và với các từ 8 bit đ−ợc l−u trữ ở mỗi địa chỉ, bạn có thể có 216x8 địa chỉ l−u trữ, và để sử dụng bộ nhớ có dung l−ợng 216x8/210= 64Kx8, bạn có thể có cấu hình gồm bốn vi mạch nhớ 16Kx8. 47
3. e. Các phần nhập và xuất: Là nơi bộ xử lý nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đến các thiết bị bên ngoài. Tín hiệu nhập có thể từ các công tắc, các bộ cảm biến, các tế bào quang điện trong cơ cấu đếm, các bộ cảm biến nhiệt độ, các bộ cảm biến l−u l−ợng, Các thiết bị xuất có thể đến cuộn dây của bộ khởi động động cơ, các van Solenoid, Các thiết bị nhập xuất có thể đ−ợc phân loại theo kiểu tín hiệu cung cấp, rời rạc, digital hoặc analog. Các tín hiệu cung cấp, rời rạc hoặc digital là các a) thiết bị có tín hiệu ON hoặc OFF. Công Thời gian Điện áp tắc là thiết bị cung cấp tín hiệu rời rạc, b) có hoặc không có điện áp. Về cơ bản, các thiết bik digital có thể đ−ợc xem là các Thời gian thiết bị rời rạc, với chuỗi các tín hiệu c) ON-OFF. Các thiết bị analog cung cấp Thời gian các tín hiệu có độ lớn tỉ lệ với giá trị Điện áp Điện áp của biến đang đ−ợc giám sát.Ví dụ, bộ Hình 1.3 Các loại tín hiệu cẩm biến nhiệt độ có thể cung cấp điện a)rời rạc; b)digital; c)analog áp tỉ lệ với nhiệt độ. - Các thiết bị nhập: + Các bộ cảm biến cung cấp tín hiệu digital/rời rạc (có-không), các ngõ ra có thể đ−ợc nối kết dễ dàng với cổng nhập của PLC. Các bộ cảm biến cung cấp tín hiệu analog phải chuyển thành tín hiệu digital tr−ớc khi nhập vào cổng PLC. Sau đây là một số bộ cảm biến thông dụng: Điện áp nguồn PLC PLC Hình 1.4 Các bộ cảm biến công tắc Đòn bẩy đuợc ấn xuống Con lăn đuợc ấn xuống bằng cách nhấn bằng cách nhấn Nút vận hành Nút vận hành c) công tắc công tắc Nút vận hành công tắc Hình 1.5 Các công tắc giới hạn đuợc vận hành bằng a)đòn bẩy; b)con lăn c) cam (có thể quay với vận tốc không đổi và đóng mở công tắc theo khoảng thời gian nhất định) không đổi Vật thể kim loại + Các công tắc gián tiếp đ−ợc sử dụng để phát hiện sự hiện hữu của vật thể mà không 48 Từ truờng Dòng điện eddy xoay chiều Hình 1.6 Công tắc gián tiếp kiểu
4. tiếp xuác với vật thể đó. Công tắc này có nhiều dạng, một số chỉ phù hợp với các vật thể kim loại. Công tắc gián tiếp kiểu cảm ứng gồm cuộn dây quấn quanh lõi sắt. Khi một đầu của lõi sắt đ−ợc đặt gần vật thể kim loại có chứa sắt, sẽ có sự thay đổi về l−ợng của lõi kim loại kết hợp với cuộn dây, do đó, làm thay đổi độ cảm ứng của lõi kim loại. Sự thay đổi này có thể đ−ợc giám sát bằng mạch cộng h−ởng, sự hiện diện của vật thể kim loại có chứa sắt sẽ làm thay đổi dòng điện trong mạch. Dòng điện này có thể đ−ợc sử dụng để kích hoạt mạch công tắc điện tử, tạo thành thiết bị đóng – ngắt. Vật thể có thể bị phát hiện ở khoảng cách 2 – 15 mm. + Công tắc l−ỡi gà: Công tắc này gồm hai dải sắt từ đàn hồi, xếp chồng nh−ng không tiếp xúc với nhau đ−ợc gắn vào vỏ thủy tinh hoặc chất dẻo. Khi nam châm hoặc cuộn đay mang dòng điện đến gần công tắc, các Nam châm dãi sắt sẽ bị từ hóa và hút nhau, làm các tiếp Các thanh đàn hồi điểm đóng. Nam châm làm đóng các tiếp điểm khi cách công tắc khoảng 1 mm. Vì vậy, công tắc này đ−ợc sử dụng rộng rãi trong các thiết bị chống trộm để phát hiện khi cửa bị mở; nam Vỏ Các tiếp điểm châm gắn lên cửa và công tắc l−ỡi gà gắn lên Hình 1.7 Công tắc luỡi gà khung cửa. Khi cửa mở công tắc sẽ mở. + Công tắc gián tiếp đ−ợc sử dụng với các vật thể kim loại và phi kim loại là công tắc kiểu điện dung. Điện dung của tụ đ−ợc xác định bằng khoảng cách giữa hai bản cực, khoảng cách càng nhỏ điện dung càng cao. Bộ cảm biến của công tắc kiểu điện dung là một trong hai bản cực của tụ điện, bản kia là vật thể kim loại. Sự tiếp cận của vật thể kim loại đ−ợc phát hiện nhờ sự thay đổi điện dung. Bộ cảm biến cũng có thể đ−ợc sử dụng để phát hiện nhờ sự thay đổi điện dung. Bộ cảm biến cũng có thể đ−ợc sử dụng để phát hiện các vật thể kim loại vì điện dung của tụ phụ thuộc vào chất điện môi giữa hai bản. Trong tr−ờng hợp này, các bản cực là bộ cảm biến và Đầu bộ cảm biến dây nối đất, vật thể phi kim loại là chất điện môi. Sự thay đổi điện dung có thể đ−ợc sử dụng để kích hoạt mạch công tắc điện tử và Vật thể tạo thành thiết bị đóng – ngắt. Công tắc kiểu điện dung có thể đ−ợc sử dụng để phát hiện Hai bản cực tụ điện các vật thể khi chúng cách đầu bộ cảm biến Hình 1.8 Công tắc kiểu điện dung khoảng 4-60 mm. + Các thiết bị chuyển mạch quang điện có thể vânh hành theo kiểu truyền phát, vật thể cần phát hiện sẽ chắn chùm sáng (th−ờng là bức xạ hồng ngoại), không cho chúng chiếu tới thiết bị dò (Hình 1.9(a)); hoặc theo kiểu phản xạ, vật thể cần phát hiện sẽ phản chiếu chùm sáng lên thiết bị dò (Hình 1.9(b)). Trong cả hai kiểu, cực phát bức xạ thông th−ờng là diode phát quang (LED). Thiết bị dò bức xạ có thể là transistor quang, th−ờng là hai transistor, đ−ợc gọi là cặp Darlington. Cặp Darlington làm tăng độ nhạy của thiết bị. Tùy theo mạch đ−ợc sử dụng, đầu ra có thể đ−ợc chế tạo để chuyển mạch đến mức cao hoặc mức thấp khi ánh sáng đến transistor. Các bộ cảm biến đ−ợc cung cấp d−ới dạng các hộp cảm nhận sự có mặt của các vật thể ở khoảng cách ngắn, th−ờng nhỏ hơn 5 mm. Hình 1.9(c) minh họa bộ cảm biến chữ U, trong đó vật thể ngăn chặn chùm a) b) c) sáng. Nguồn sáng Diode phát quang 49 Vật thể Vật thể Các chân Thiết bị dò quang học ối kế đi
5. + Bộ mã hóa: Thuật ngữ mã hóa đ−ợc sử dụng cho thiết bị cung cấp tín hiệu ra digital LED Bộ cảm biến theo sự dịch chuyển góc hoặc tuyến tính. Bộ mã ánh sáng hóa gia số tìm các thay đổi chuyển dịch góc hoặc tuyến tính từ vị trí chuẩn cho tr−ớc, còn bộ mã hóa tuyệt đối cung cấp vị trí góc hoặc tuyến tính thực tế. Hình 1.10 Dạng cơ bản của bộ mã hóa gia số + Các bộ cảm biến nhiệt độ: Dạng đơn giản của bộ cảm biến nhiệt độ có thể đ−ợc sử dụng để cung cấp tín hiệu đóng-ngắt khi nhiệt độ đạt đến giá trị xác định, là phần tử l−ỡng kim . Phần tử này gồm hai dải kim loại khác nhau, ví dụ, đồng thau và sắt, đ−ợc gắn với nhau. Hai kim loại này có hệ số dãn nở khác nhau. Khi nhiệt độ tăng, dải l−ỡng kim sẽ uốn cong, do một trong hai kim loại có hệ số dãn nở nhiệt lớn hơn. Kim loại dãn nở cao hơn sẽ ở mặt lồi của phần cong. Khi nguội, hiệu ứng uốn cong xảy ra theo chiều ng−ợc lại. Sự chuyển động này của dải l−ỡng kim có thể đ−ợc sử dụng để ngắt các Đồng thau tiếp xúc điện, từ đó, ở nhiệt độ nhất định, sẽ đóng-ngắt dòng điện trong mạch. Thiết dị này Sắt Các tiếp điểm có độ chính xác cao, nh−ng đ−ợc sử dụng phổ biến trong các bộ điều nhiệt của hệ thống nhiệt Hình 1.11 Dạng cơ bản của bộ mã hóa gia số gia dụng. + Các bộ cảm biến khoảng dịch chuyển: là biến áp vi sai biến thiên tuyến tính (LVDT), thiết bị này cung cáp điện áp ra theo vị trí của thanh sắt. LVDT gồm ba cuộn dây đối xứng suốt hành trình thanh sắt di chuyển. Cuộn thứ cấp1 v1 v1-v2 Cuộn sơ cấp Điện áp ra Điện áp ac Cuộn thứ cấp2 không đổi Điện áp ac v2 Thanh sắt không đổi Khoảng dịch chuyển Khi dòng điện xoay chiều đ−ợc đ−a vào cuộn sơ cấp, điện áp xoay chiều đ−ợc tạo ra trong hai cuộn dây thứ cấp. Khi lõi sắt ở chính giữa hai cuộn dây thứ cấp, điện áp sinh ra trong hai cuộn thứ cấp bằng nhau. Các đầu ra từ hai cuộn dây thứ cấp đ−ợc nối kết sao cho tín hiệu ra kết hợp của chúng khác với điện áp của hai cuộn dây thứ cấp. Khi thanh sắt ở chính giữa, điện áp xoay chiều trên hai cuộn thứ cấp bằng nhau, vì vậy, không có điện áp ra. Khi thanh sắt dịch chuyển ra khỏi vị trí giữa, lệch về phía một trong hai cuộn dây thứ cấp không bằng nhau. Sự chênh lệch điện áp giữa hai cuộn dây thứ cấp phụ thuộc vào vị trí của thanh sắt. Điện áp ra từ LVDT là điện áp xoay chiều. Điện áp này th−ờng đ−ợc chuyển thành điện áp dc. Analog và đ−ợc khuếch đại tr−ớc khi dẫn vào kênh analog của PLC. + Các bộ cảm biến áp suất: 50
6. Các bộ cảm biến áp suất thông dụng cung cấp các đáp ứng liên quan đến áp suất là kiểu màng và kiểu xếp. Kiểu màng gồm một đĩa mỏng bằng kim loại hoặc chất dẻo, đ−ợc định vị theo chu vi. Khi áp suất ở hai phía của màng khác nahu, tâm màng bị lệch. Độ lệch này t−ơng ứng với chênh lệch áp suất ở hai phía, và có thể phát hiện nhờ các đồng hồ biến dạng đ−ợc gắn với màng (Hình 1.13(a)), hoặc sử dụng độ lệch này để nén tính thể áp điện (Hình 1.13(b)). Khi tinh thể điện áp bị nén, sẽ có sự chuyển dịch t−ơng đối các điện tích ds−ơng và âm trong trong tinh thể đó và các bề mặt phía ngoài của tinh thể sẽ tích điện. Do đó hiệu điện thế xuất hiện. Màng áp suất 2 dùng cho biến dạng tâm 2 cho biến dạng bên ngoài 1 2/3 4 áp suất tác dụng Hình 1.13 Bộ cảm biến áp suất Tinh thể a)Bộ cảm biến lực; b)Kiểu áp điện + Bàn phím: Nhiều máy sử dụng bàn phím nhỏ để nhập các lệnh xác lập điều kiện đwocj yêu cầu cho các ngõ ra, nhiệt độ hoặc tốc độ. Các bàn phím này th−ờng có các nút khi đ−ợc nhấn xuống sẽ vận hành các đệm cao su silicon dẫn điện để thực hiện các tiếp xúc. Thay vì nối từng phím riêng lẻ và dùng 12 đầu vào, các phím đ−ợc nối kết thành hàng và cột, việc ấn phím riêng lẻ có thể cung cấp đầu ra theo cột và đầu ra theo hàng duy nhất cho phím đó. Điều này làm giảm đầu vào cần thiết cho PLC. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 NC * 0 # 1 2 3 456 7 8 Hình 1.14 Bàn phím 12 chiều - Các thiết bị xuất: Các cổng ra của PLC có kiểu rơle hoặc bộ cách điện quang với các kiểu transistor hoặc triac tùy theo các thiết bị đ−ợc nối kết với chúng sẽ đ−ợc đóng hoặc mở. Nói chung, tín hiệu digital từ kênh xuất của PLC đ−ợc sử dụng để điều khiển thiết bị kích hoạt, sau đó thiết bị kích hoạt điều khiển quá trình nào đó. Thuật ngữ thiết bị kích hoạt đ−ợc sử dụng cho thiết bị biến đổi tín hiệu điện thành hoạt động có công suất cao hơn, sau đó hoạt động này sẽ điều khiển quá trình. + Công tắc tơ: Các Solenoid quyết định số l−ợng thiết Từ PLC Bị kích hoạt điều khiển ngõ ra. Khi dòng điện đi qua Solenoid, từ tr−ờng đ−ợc sinh ra, từ tr−ờng này có thể hút các bộ phận kim loại sắt trong vùng lân cận. Về bản chất, Contactor là một dạng Kí hiệu Rơle, sự khác nhau là thuật ngữ Rơle đ−ợc sử Solenoid chuyển mạch 51 Hình 1.15 Contactor
7. Dụng cho thiết bị chuyển mạch các dòng điện nhỏ, thấp hơn 10A, còn thuật ngữ contactor đ−ợc sử dụng cho thiết bị chuyển mạch dòng điện lớn, có thể đến hàng trăm ampere. + Các van điều khiển h−ớng: Một ví dụ khác về việc sử dụng Solenoid làm thiết bị kích hoạt là van vận hành bằng Solenoid. Van này có thể đ−ợc sử dụng để điều khiển h−ớng l−u thông của khí nén hoặc dầu ép, và cũng đ−ợc sử dụng để vận hành các thiết bị khác, chẳng hạn, chuyển động của piston trong xilanh. Xilanh tác động đơn Van hai vị trí Solenoid P R Nạp Xả Van 4/2 S0 Nút bấm Xilanh tác động kép P Van 2/2 Vận hành bằng lò xo Nạp/Xả Xả/Nạp P R Van 3/2 Hình 1.16 Các van và xilanh 3.2. Các thiết bị logic chuẩn 3.2.1. Ch−ơng trình: Ch−ơng trình là một chuỗi các lệnh nối tiếp nhau d−ợc viết theo ngôn ngữ mà PC có thể hiểu đ−ợc. Có 3 dạng ch−ơng trình: instruction, ladder và SFC/STL. Không phải tất cả các công cụ lập trình đều có thể làm việc đ−ợc cả 3 dạng trên. Bộ lập trình bằng tay chỉ làm việc đ−ợc với dạng instruction trong khi hầu hết các công cụ lập trình đồ họa sẽ làm việc cả dạng instruction và ladder. Các phần mềm chuyên dụng sẽ cho phép làm việc với dạng SFC. LD X10 OUT Y7 AND M38 SET S5 LD X21 OUT T01 K40 Dạng instruction Dạng ladder Dạng SFC 3.2.2. Các thiết bị cơ bản dùng trong lập trình: Có 6 thiết bị cơ bản “thiết bị bit”, nghĩa là các thiết bị này có hai trạng thái ON hoặc OFF, 1 hoặc 0. 52
8. Có nhiều ngôn ngữ lập trình nh−ng mục đích việc ssử dụng nhắm đến ng−ời không đòi hỏi kiến thức cao về lập trình. Do đó, việc lập trình kiểu bậc thang đ−ợc nghiên cứu và ứng dụng. Đây là ph−ơng pháp viết ch−ơng trình có thể chuyển thành mã máy nhờ phần mềm chuyên dùng cho bộ vi xử lý của PLC. - X hoặc I: dùng để chỉ ngõ vào vật lý gắn trực tiếp vào PC - Y hoặc Q hoặc O: dùng để chỉ ngõ ra nối trực tiếp từ PC - T: dùng để xác định giờ có trong PC - C: dùng để xác định thiết bị đếm có trong PC - M và S: dùng nh− là các Pơle hoạt động trong PC Để vẽ sơ đồ thang, cần tuân thủ các quy −ớc sau: • Các đ−ờng dọc trên sơ đồ biểu diễn đ−ờng Nấc 1 công suất, các mạch đ−ợc nối kết giữa các đ−ờng Nấc 2 này. Nấc 3 • Mỗi nấc thang xác định một hoạt động trong Nấc 4 quá trình điều khiển. END Nấc cuối • Sơ đồ thang đ−ợc đọc từ trái sang phải và Hình 1.17 Quét chuơng trình thang Từ trên xuống. Nấc ở đỉnh thang đ−ợc đọc từ trái sang phải. Tiếp theo, nấc thứ hai tính từ trên xuống đ−ợc đọc từ trái sang phải, Khi ở chế độ hoạt động, PLC sẽ đi từ đầu đến cuối ch−ơng trình thang, nấc cuối của ch−ơng trình thang đ−ợc ghi chú rõ ràng, sau đó lặp lại nh− đầu. Qúa trình lần l−ợt đi qua tất cả các nấc của ch−ơng trình đ−ợc gọi là chu trình. • Mỗi nấc bắt đầu với một hoặc nhiều ngõ vào và kết thúc với ít nhất một ngõ ra. Thuật ngữ ngõ vào đ−ợc dùng cho hoạt động điều khiển, chẳng hạn đóng các tiếp điểm công tắc , đ−ợc dùng làm ngõ vào PLC. Thuật ngữ ngõ ra đ−ợc sử dụng cho thiết bị đ−ợc nối kết với ngõ ra của PLC. • Các thiết bị điện đ−ợc trình bày ở điều kiện chuẩn của chúng. Vì vậy, công tắc th−ờng mở đ−ợc trình bày trên sơ đồ thang ở trạng thái mở. Công tắc th−ờng đóng đ−ợc trình bày ở trạng thái đóng. • Thiết bị bất kỳ có thể xuất hiện trên nhiều các nấc thang. Ví dụ, có thể có rơle đóng mạch một hoặc nhiều thiết bị. Các mẫu tự và/hoặc các số giống nhau đ−ợc sử dụng để ghi nhãn cho thiết bị trong từng tr−ờng hợp. • Các ngõ vào và ra đ−ợc nhận biết theo địa chỉ của chúng, ký hiệu tùy theo nhà sản xuất PLC. Đó là địa chỉ ngõ vào hoặc ngõ ra trong bộ nhớ PLC. Các PLC Mitsubishi series F sử dụng mẫu tự X đứng tr−ớc các phần tử nhập, Y đứng tr−ớc các phần tử xuất, và sử dụng các số theo sau: Các ngõ vào: X400-407, 500-507, 510-513 (24 ngõ vào khả dĩ) Các ngõ ra: Y-437, 530-537 (16 ngõ ra khả dĩ) Toshiba cuãng sử dụng mẫu tự X và Y với các ngõ vào, chẳng hạn, X000 và X001, cà các ngõ ra Y000 và Y001. Siemens sử dụng mẫu tự I cho ngõ vào và Q cho ngõ ra, ví dụ, I0.1 và Q2.0. Sprecher+Schuh đánh số ngõ vào bằng X và ngõ ra bằng Y, ví dụ, X001 và Y001. Allen Bradley sử dụng I và O, ví dụ, I:21/01 và O:22/01. Các ký hiệu tiêu chuẩn đ−ợc sử dụng cho thiết bị nhập và xuất: Các tiếp điểm ngõ vào thừơng mở Các tiếp điểm ngõ vào thừơng đóng Lệnh đặc biệt 53 hoặc Thiết bị xuất
9. 3.2.3. Các lệnh cơ bản: Ph−ơng pháp này ssử dụng mã nhớ, mỗi mã t−ơng ứng với một thành phần của thang. Các mã đ−ợc sử dụng khác nhau tùy theo nhà sản xuất, mặc dù tiêu chuẩn IEC 1131-3 đã đwocj đề sản xuất. Đối với nắc khởi đầu, luôn luôn phải sử dụng mã nấc khởi đầu. Mã này có thể là LD, A, L hoặc STL, để biểu thị nấc thang khởi đầu với các tiếp điểm mở; hoặc LDI, LND, LD NOT, AN, LN hoặc STR NOT, để cho biết nấc khởi đầu với các tiếp điểm đóng. Tất cả các nấc phải kết thúc bằng ngõ ra. Mã ngõ ra có thể là OUT hoặc =. a. Load, Load Inverse: Lệnh Số bứơc Chức năng Dạng mẫu Thiết bị gợi nhớ chuơng trình Tác vụ logic LD X, Y, M, khởi tạo-loại 1 (LoaD) S, T, C contact NO LD Tác vụ logic X, Y, M, (LoaD khởi tạo-loại S, T, C 1 Inverse) contact NC Các đặc điểm cơ bản cần nhớ: - Lệnh LD và LDI nối trực tiếp đầu bên trái - Lệnh LD và LDI cũng đ−ợc dùng để xavs định một khối ch−ơng trình khi dùng lệnh ORB và ANB. Ví dụ: X0 LD X 0 Y0 OUT Y 0 X1 M100 LDI X 1 OUT M 100 SPK 19 T0 LD T 0 T0 OUT Y 1 Y1 b. Out: Lệnh Số bứơc Chức năng Dạng mẫu Thiết bị gợi nhớ chuơng trình 54 Y, M: 1 Tác vụ logic S, cuộn M OUT cuối- loại Y, M,S, chuyên dùng:2
10. Các điểm cơ bản cần nhớ: - Lệnh OUT nối trực tiếp với đầu bên phải - Lệnh OUT không thể dùng để điều khiển thiết bị ngõ vào loại X - Nhiều lệnh OUT có thể đ−ợc nối song song c. And, And Inverse: Lệnh Số bứơc Chức năng Dạng mẫu Thiết bị gợi nhớ chuơng trình Nối tiếp các AND X, Y, M, contact NO 1 (AND) S, T, C (thừơng mở) ANI Nối tiếp các X, Y, M, (And contact NC S, T, C 1 Inverse) (thừơng đóng) Ví dụ: X2 X0 LD X 2 Y3 AND X 0 Y3 X3 M101 OUT Y 3 ANI X 3 OUT M 101 Y4 AND T 1 OUT Y 1 Các điểm cơ bản cần nhớ: - Lệnh AND và ANI đ−ợc dùng để nối tiếp thêm một contact. Có thể nối nhiều contact thành một chuỗi nối tiếp nếu cần. - Việc sử lý thêm một cuộn dây qua một contact, lệnh OUT đầu tiên đ−ợc gọi là ngõ ra “follow-on”. Các ngõ ra follow-on cho phép xử lý ngõ ra theo đúng trình tự đã nghi. d. Or, Or Inverse: Lệnh Số bứơc Chức năng Dạng mẫu Thiết bị gợi nhớ chuơng trình Nối song song OR X, Y, M, các contact NO 1 (OR) 55 S, T, C (thừơng mở) Nối
11. Các đặc điểm cần nhớ: - Lệnh OR và ORI đ−ợc dùng để nối song song một contact. Để nối một khối có nhiều contact nối tiếp, song song với khối khác, ta dùng lệnh ORB. - Một bên của lệnh OR/ORI luôn nối với đầu bên trái Giới hạn ngoại vi: Mặc dù không giới hạn số contact mắc song song, nh−ng một số bảng điều khiển lập trình, màn hình và máy in sẽ không thể nào hiển thị hoặc in ch−ơng trình nếu nó v−ợt giới hạn của phần cứng. Mỗi dòng hoặc mỗi nhánh của ch−ơng trình ladder nên chứa tối đa 10 contact và 1 cuộn dây. Số ngõ ra follow-on nên giới hạn tối đa là 24. Ví dụ: X4 LD X 4 Y5 OR X 6 X6 ORI M 102 OUT Y 5 M102 LD X 5 AND X 7 X5 X7 M103 OR M 103 OUT M 103 M103 e. Or Block: Lệnh Số bứơc Chức năng Dạng mẫu Thiết bị gợi nhớ chuơng trình ORB Nối song song X, Y, M, (OR nhiều mạch S, T, C 1 Block) contact Các điểm cơ bản cần nhớ: - Lệnh ORB là độc lập và không kết hợp với bất kỳ thiết bị hay con số nào - Lệnh ORB đ−ợc dùng để nối song song nhiều mạch contact (th−ờng là các khối nối tiếp) với khối phía tr−ớc. Các khối nối tiếp là các khối có nhiều contact nối tiếp nhau hay dùng trong lệnh ANB. - Để khai báo điểm đầu của một khối dùng lệnh LD hay LDI. Sau một khối nối tiếp, nối nó vào khối tr−ớc bằng lệnh ORB. Ví dụ: X0 X1 LD X 0 Y6 56 AND X 1 X2 X3 LD X 2 AND X 3
12. f. And Block: Lệnh Số bứơc Chức năng Dạng mẫu Thiết bị gợi nhớ chuơng trình ANB Nối tiếp các X, Y, M, (And mạch song S, T, C 1 Block) song Các điểm cơ bản cần nhớ: - Lệnh ANB là độc lập và không kết hợp với bất kỳ thiết bị hay con số nào - Lệnh ANB đ−ợc dùng để nối tiếp nhiều mạch contact (th−ờng là các khối song song), với khối phía tr−ớc. Các khối song song là các khối có nhiều contact nối song song nhau hay dùng trong lệnh ORB. - Để khai báo điểm bắt đầu của một khối dùng lệnh LD hay LDI. Sau một khối nối tiếp, nối nó vào khối tr−ớc bằng lệnh ANB. g. MPS, MRD và MPP: Lệnh Số bứơc Chức năng Dạng mẫu Thiết bị gợi nhớ chuơng trình Luu kết quả MPS hiện hành của Không 1 (Point các tác vụ trong có Store) PC MPS Đọc kết quả MRD hiện hành của Không (Read) 1 các tác vụ trong có PC MRD Lấy ra(gọi ra MPP và loại bỏ) kết Không 1 (PoP) quả đã luu có MPP Các điểm cơ bản cần nhớ: 57
13. - Các lệnh này cần để nối các cuộn dây ngõ ra vào bên trái của bất kỳ contact nào. Nếu không có thì lệnh này chỉ có thể nối vào bên phải của contact cuối cùng. - MPS l−u điểm nối của mạch ladder, vì vậy nó có thể đ−ợc gọi lại nhiều lần để nối nhiều nhánh cuộn dây hơn. - MRD gọi lại hoặc đọc dữ liệu của điểm nối đã đ−ợc l−u tr−ớc đó và nối nó với contact tiếp theo. - MPP lấy ra (gọi ra và loại bỏ) điểm nối đã l−u từ vùng l−u tạm sau khi contact kế bị buộc nối vào điểm này. - Đối với mỗi lệnh MPS phải có một lệnh MPP t−ơng ứng. - Lệnh MPP phải đ−ợc dùng để nối mạch contact/cuộn dây cuối cùng. - ở bất kỳ b−ớc lập trình nào, số cặp lệnh MPS-MPP hoạt động phải không đ−ợc quá 11. Cách dùng MPS, MRD và MPP: - Khi ch−ơng trình đ−ợc viết ở dạng ladder thì tất cả các lệnh MPS, MRD, MPP sẽ tự động đ−ợc thêm vào khi thực hiện chuyển ch−ơng trình (program conversion) sang dạng intruction. Nừu xem ch−ơng trình dạng intruction sau khi chuyển se có các lệnh MPS, MRD, MPP. - Khi ch−ơng trình đ−ợc viết ở dạng intruction, ng−ời sử dụng phải nhập vào toàn bộ tất cả các lệnh MPS, MRD và MPP cần thiết. h. Master Control và Master Control Reset: Lệnh Số bứơc Chức năng Dạng mẫu Thiết bị gợi nhớ chuơng trình Chỉ ra điểm Y, M (cho MC đầu của một phép thêm (Master khối điều khiển MC N cuộn M 1 Control) chính (master chuyên dùng control block) loại NO) MCR Chỉ ra điểm kết thúc của (Master MC N N đuợc đặt 1 Control một khối điều lại Reset) khiển chính Các điểm cơ bản cần nhớ: - Khi ngõ vào X0=ON thì tất cả các lệnh giữa MC và MCP đ−ợc thi hành. Khi X0=OFF, tất cả các thiết bị đ−ợc đặt lại (reset) trừ các bộ định thì, bộ đếm và các thiết bị đ−ợc điều khiển bằng lệnh SET/RST. - Sau khi thực hiện lệnh MC, đ−ờng bus (tại điểm LD, LDI) dịch chuyển đến điểm sau lệnh MC. Lệnh MCR đ−a điểm này vào đ−ờng bus ban đầu. Sau khi lệnh MC đ−ợc thiết lập, cần phải thêm một con trỏ lồng mức N, số mức lồng có thể chọn từ khoảng N0 tới N7. Mức lồng cao nhất là “0” và thấp nhất là “7”. Mỗi mức lồng có thể đ−ợc đặt lại (reset) bằng cách chỉ định mức trong lệnh MCR. Khi mức lồng bị đặt lại thì tất cả các mức thấp hơn nó cũng đặt lại. 58
14. - Lệnh MC cũng có thể dùng nhiều lần nếu cần thiết, bằng cách thay đổi con số nhận dạng của thiết bị Y và M. Nếu dùng cùng một số nhận dạng thì nó xử lý nh− là cuộn dây kép. Các mức lồng có thể đ−ợc gấp đôi lên nh−ng khi chúng bị reset thì tất cả các mức trong đó đều bị reset chứ không phải chỉ một mức ghi trong lệnh MC. i. Set và Reset: Lệnh Số bứơc Chức năng Dạng mẫu Thiết bị gợi nhớ chuơng trình Đặt một thiết bị Y, M: 1 SET bit lên ON (vĩnh SET N Y, M, S S, cuộn chuyên (SET) viễn) dùng: 2 Đặt một thiết bị D, thanh ghi D RST bit xuống OFF RST N Y, M, S chuyên dùng, (ReSet) D, V, Z (vĩnh viễn) V và Z: 3 Các điểm cơ bản cần nhớ: - Một khi X0 bật on, Y0 hoạt động và duy trì ON ngay cả sau khi X1 tắt OFF. Khi X1 bật ON, Y0 tắt OFF và duy trì OFF ngay cả sau khi X1 tự nó chuyển thành OFF (điều này cũng đúng đối với M0 và S0 trong ví dụ) - SET và RST có thể đ−ợc dùng cho cùng một thiết bị bao nhiều lần tùy ý. Tuy nhiên, trạng thái của lệnh cuối cùng đ−ợc kích hoạt mới là trạng thái có ảnh h−ởng. - Lệnh RST cúng có thể đ−ợc dùng để reset nội dung của các dữ liệu nh− yhanh ghi dữ liệu (dât register), thanh ghi chỉ mục (index register) Hiệu quả t−ơng đ−ơng với việc chuyển “KO” vào thiết bị dữ liệu. Ví dụ: X0 LD X 0 SET Y0 SET Y 0 X1 LD X 1 RST Y0 RST Y 0 X2 LD X 2 SET M0 SET M 0 X3 LD X 3 RST M0 RST M 0 X4 SET S0 LD X 4 SET S 0 X5 59 RST S0 LD X 5 X6 RST S 0 RST D0 LD X 6
15. j. Bộ định thì và bộ đếm (Out and Reset) Lệnh Số bứơc Chức năng Dạng mẫu Thiết bị gợi nhớ chuơng trình Điều khiển một cuộn dây bộ Bộ đếm OUT T, C (OUT) định thì hoặc 32 bit: 5 bộ đếm Khác: 3 Đặt lại bộ định D, thanh ghi D RST thì và bộ đếm, Y, M, S chuyên dùng, (ReSet) cuộn dây, RST D, V, Z contact và các V và Z: 3 giá trị hiện hành k. Xung cạnh lên và xung cạnh xuống: Lệnh Số bứơc Chức năng Dạng mẫu Thiết bị gợi nhớ chuơng trình Y, M Kích xung (không cho PLS PLS khi có phép dùng 2 (PuLSe) cuộn M chuyên cạnh lên dùng) Y, M PLF Kích xung (không cho PLF (PuLSe khi có phép dùng 2 Failling) cạnh lên cuộn M chuyên dùng) Các điểm cơ bản cần nhớ: - Khi lệnh PLS đ−ợc thi hành, các thiết bị Y và M hoạt động trong khoảng thời gian một chu kỳ sau khi tín hiệu ngõ vào đã bật ON. - Khi lệnh PLF đ−ợc thi hành, Y và M HOạT Đẫng trong khoảng thời gian một chu kỳ sau khi tín hiệu ngõ vào đã tắt OFF. 60
16. - Khi trạng thái của PC thay đổi từ RUN sang STOP và trở lại RUN với tín hiệu ngõ vào vẫn là ON, thì PLS M0 hoạt động trở lại. Tuy nhiên nếu dùng cuộn dây M có nguồn pin nuôi (đ−ợc chốt) thay cho M0 thì nó sẽ không hoạt động lại. Đối với thiết bị đ−ợc chốt để có thể hoạt động lại thì ngõ vào điều khiển phải tắt OFF trong quá trình chuyển trạng thái RUN/STOP/RUN tr−ớc khi nó đ−ợc kích một lần nữa. k. No Operation và End: Các điểm cơ bản cần nhớ: - Thêm lệnh NOP trong ch−ơng trình để giảm tối thiểu sự thay đổi số b−ớc ch−ơng trình khi thay đổi hay soạn thảo ch−ơng trình. - Có thể hoạt động của một mạch bằng cách thay lệnh đã lập trình bằng lệnh NOP. - Thay lệnh LD, LDI, ANB hoặc ORB bằng lệnh NOP sẽ làm cho mạch thay đổi đáng kể, có thể gây ra lỗi ở nhiều nơi trong ch−ơng trình. - Sau khi thực hiện chức năng “All clear operation” thì tất cả các lệnh hiện hành trong ch−ơng trình sẽ đ−ợc ghi chồng bằng lệnh NOP. - Khi đặt lệnh END trong ch−ơng trình có tác dụng buộc kết thúc quá trình quét ch−ơng trình hiện hành và tiến hành cập nhật các ngõ vào và ngõ ra. - Chèn lệnh END vào giữa ch−ơng trình giúp tìm lỗi cho ch−ơng trình vì phần sau lệnh END bị vô hiệu và cách ly khỏi vùng kiểm lỗi. Nhớ xóa các lệnh END khỏi những khối đã kiểm tra rồi. - Khi lệnh END đ−ợc thi hành thì bộ định thì watchdog tự động đ−ợc làm t−ơi. 3.2.4. Các lệnh ứng dụng: Các hàm từ FNC 0 ữ FNC 9 - CJ (Condition Jump): Nhảy đến con trỏ đích đã định - CALL (Call Subroutine): Gọi ch−ơng trình con hoạt động - SRET (Subroutine Return): Trở về từ trình con - IRET (Interrupt Return): Trở về từ ch−ơng trình ngắt - EI (Enable Interupt): Cho phép các ngõ vào ngắt - DI (Disable Interupt): Vô hiệu việc xử lý ch−ơng trình ngắt - I (Interupt Pointer): Chỉ định điểm bắt đầu của một ch−ơng trình ngắt - FEND (First End): Dùng để chỉ cuối khối ch−ơng trình chính - WDT (Watchdog Timer reset): Dùng để làm t−ơi bộ định thì watchdog trong suốt thời gian quét ch−ơng trình - FOR (Start of a For/Next Loop): Xác định vị trí bắt đầu và số lần lặp của vòng lặp - NEXT (End a For/Next Loop): Xác định vị trí cuối của vòng lặp 3.2.5. Nhóm lệnh về dịch chuyển và so sánh: Các hàm từ FNC 10 ữ FNC 19 - CMP (Compare): So sángh hai giá trị dữ liệu, cho biết kết quả 61
17. - ZCP (Zone Compare): So sánh dữ liệu với một giá trị của dữ liệu, cho biết kết quả - MOV (Move): Di chuyển dữ liệu từ vùng nhớ đến vùng nhớ khác - SMOV (Shift Move): Di chuyển dữ liệu từ vùng nhớ này đến vùng nhớ khác - CML (Compliment): Sao chép và nghịch đảo chuỗi bit nguồn sang đích - BMOV (Block Move): Sao chép một khối nhiều phần tử dữ liệu đến đích mới - FMOV (Fill Move): Sao chép một dữ liệu đơn đến dãy đích mới - XCH (Exchange): Hoán đổi dữ liệu trong thiết bị xác định - BCD (Binary Coded Decimal): Chuyển đổi số nhị phân sang BCD hay chuyển đổi dữ liệu đấu chấm động sang dạng khoa học - BIN (Binary): Chuyển đổi các số BCD sang nhị phân t−ơng ứng hay chuyển đổi dữ liệu dạng khoa học sang thập phân 3.2.6. Nhóm lệnh về xử lý số học: Các hàm từ FNC 20 ữ FNC 29 - ADD (Addition): Cộng hai dữ liệu nguồn, kết quả l−u ở thiết bị đích - SUB (Subtraction): Trừ hai dữ liệu nguồn, kết quả l−u ở thiết bị đích - MUL (Multipcation): Nhân hai dữ liệu nguồn, kết quả l−u ở thiết bị đích - DIV (Divation): Chia dữ liệu nguồn cho dữ liệu nguồn khác, kết quả l−u ở thiết bị đích - INC (Increment): Thiết bị đích đ−ợc tăng lên 1 mỗi khi dùng lệnh này - DEC (Decrement): Thiết bị đích đ−ợc giảm xuống 1 mỗi khi dùng lệnh này - WAND (Word AND): Thực hiện logic AND trên hai thiết bị nguồn, kết quả l−u trong thiết bị đích - WOR (Word OR): Thực hiện logic OR trên hai thiết bị nguồn, kết quả l−u trong thiết bị đích - WXOR (Word Exclusive): Thực hiện logic XOR trên hai thiết bị nguồn, kết quả l−u trong thiết bị đích - NEG (Negation): Thực hiện đổi dấu nội dung thiết bị đích 3.2.7. Nhóm lệnh về quay và dịch chuyển chuỗi bit: Các hàm từ FNC 30 ữ FNC 39 - ROR (Rotation Right): Chuỗi bit của thiết bị đích đ−ợc quay phải ‘n’ vị trí mỗi lần thi hành lệnh này - ROL (Rotation Left): Chuỗi bit của thiết bị đích đ−ợc quay trái ‘n’ vị trí mỗi lần thi hành lệnh này - RCR (Rotation Right with Carry): Chuỗi bit của thiết bị đích đ−ợc quay phải với 1 bit đ−ợc trích qua cờ nhớ - RCL (Rotation Left with Carry): Chuỗi bit của thiết bị đích đ−ợc quay trái với 1 bit đ−ợc trích qua cờ nhớ - SFTR (Shift Right): Trạng thái của thiết bị nguồn đ−ợc sao chép vào ngăn xếp bit và di chuyển qua phải - SFTL (Shift Left): Trạng thái của thiết bị nguồn đ−ợc sao chép vào ngăn xếp bit và di chuyển qua trái - WSFR (Word Shift Right): Trạng thái của thiết bị nguồn đ−ợc sao chép vào ngăn xếp bit và di chuyển qua phải - WSFL (Word Shift Left): Trạng thái của thiết bị nguồn đ−ợc sao chép vào ngăn xếp bit và di chuyển qua trái - SFWR (Shift Register Right): Lệnh này tạo một ngăn xếp FIFO có độ dài n, phải dùng kèm với lệnh SFRD 62
18. - SFRD (Shift Register Left): Đọc và loại bỏ ngăn xếp FIFO. Phải dùng với lệnh SFWR 3.2.8. Nhóm lệnh về xử lý dữ liệu: Các hàm từ FNC 40 ữ FNC 49 - ZRST (Zone Reset): Thực hiện reset dãy thiết bị - DECO (Decode): Gía trị dữ liệu nguồn Q sẽ set bit thứ n của thiết bị bit - ENCO (Encode): Vị trí bit hoạt động của thiết bị nguồn xác định giá trị của thiết bị đích - SUM (The Sum Of Active Bits): Số l−ợng các bit bằng một trong các dãy chỉ định đ−ợc l−u trong thiết bị đích - BON (Check Specified Bit Status): Trạng thái thiết bị của bit xác định đ−ợc biểu thị bằng cách kích hoạt bit cờ đ−ợc chọn - MEAN (Mean): Tính giá trị trung bình - ANS (Annunciator Set): Lệnh này khởi động một bộ định thì. Khi v−ợt quá thời gian định thì sẽ kích hoạt cờ trạng thái t−ơng ứng - ANR (Annunciator Reset): Reset cờ trạng thái mức thấp nhất - SQR (Square Root): Thực hiện phép toán căn số - FLT (Float (Floating Point)): Dùng chuyển đổi dữ liệu sang dạng dấu chấm động và ng−ợc lại 3.2.9. Nhóm lệnh về xử lý tốc độ cao: Các hàm từ FNC 50 ữ FNC 59 - REF (Refresh): Trạng thái hiện hành của các ngõ vào/ra chỉ định đwocj đọc lại vào PC - REFF (Refresh and Filler Adjust): Các ngõ vào X0 đến X7 đ−ợc làm t−ơi và các bộ lọc ngõ vào của chúng đ−ợc gán trị mới - MTR (Input Matrix): Đa hợp n bằng ngõ vào trong một tập các thiết bị và chỉ có thể dùng một lần - HSCS (High Speed Counter Set): Khi giá trị của bộ đếm bằng giá trị định tr−ớc thì set ngõ ra đã định - HSCR (High Speed Counter Reset): Khi giá trị của bộ đếm bằng giá trị định tr−ớc thì reset ngõ ra đã định - HSZ (High Speed Counter Zone Compare): Hoạt động 1: Gía trị hiện hành của bộ đếm tốc độ cao đ−ợc kiểm tra với khoảng giá trị xác định Hoạt động 2: Khoảng giá trị xác định đ−ợc giữ trong một bảng dữ liệu điều khiển trực tiếp các ngõ ra Hoạt động 3: Khoảng giá trị xác định đ−ợc giữ trong một bảng dữ liệu điều khiển trực tiếp tần số của PLSY bằng khoảng cách dùng D8132 - SPD (Speed Detect): Đếm số xung của encoder trong một khoảng thời gian cho phép. Kết quả có thể dùng để tính tốc độ - PLSY (Pulse Y Output): Phát xung với tần số xác định - PWM (Pulse Width Modulation): Tạo một chuỗi xung có độ rộng thay đổi 3.2.10. Nhóm các lệnh khác: Các hàm từ FNC 60 ữ FNC 69 - IST (Initial Stale): Thiết lập hệ thống điều khiển - SER (Search): Tạo một danh sách thống kê về các giá trị đwocj tìm thấy trong một stack dữ liệu - ABSD (Absolute Drum): Kích hoạt nhiều kiểu ra tùy thuộc giá trị của bộ đếm - INCD (Incremental Drum): Kích tuần tự từng ngõ ra tùy thuộc giá trị bộ đếm 63
19. - TTMR (Teachinh Timer): Giám át khoảng thời gian của tín hiệu và đặt dữ liệu thời gian đó vào thanh ghi dữ liệu - STMR (Special Timer-Definable): Cung cấp bộ định thì loại off-delay, one shot và bộ định thì nhấp nháy - ALT (Alternate State): Thiết bị đích tuần tự thay đổi trạng thái mỗi khi lệnh này hoạt động - RAMP (Ramp-Variable Value): Tạo một giá trị trên đ−ờng dốc giữa hai giá trị dữ liệu cố định - ROTC (Rotary Table Control): Điều khiển sự di chuyển của bàn quay - SORT (Sort Data): Sắp thứ tự dữ liệu trong một bảng theo vùng đ−ợc chọn trong khi vẫn duy trì toàn vẹn mẫu tin 3.2.11. Nhóm lệnh về nhập xuất dữ liệu: Các hàm từ FNC 70 ữ FNC 79 - TKY (Ten Key Input): Đọc 10 phím thập phân và kết hợp các giá trị thập phân đọc đ−ợc thành một số đơn - HKY (Hexadecimal Input): Đọc 16 phím và kết hợp các giá trị thập phân đọc đ−ợc thành một số đơn - DSW (Digital Switch-Thumbwheel Input): Cho phép đọc n bộ chọn nhấn nhập số BCD - SEGD (Seven Segmant Decoder): Dữ liệu thập lục phân đ−ợc giải mã thành dạng dữ liệu điều khiển đèn 7 đoạn - SEGL (Seven Segment with Latch): Dùng để ghi dữ liệu ra bộ hiển thị 4 chữ số, tối đa hai bộ - ARWS (Arrow Switch): Tạo bảng (panel) nhập dữ liệu số - ASC (ASCII Code): Một chuỗi chữ số chuyển thành mã ASCII - PR (Print to a Display): Xuất dữ liệu ASCII cho bộ hiển thị - FROM (Read From a Special-Function Block): Dữ liệu đ−ợc đọc từ bộ nhớ đệm của các khối chức năng chuyên dùng gắn vào - TO (To): Dữ liệu đ−ợc ghi vào các bộ nhớ đệm của các khối chức năng chuyên dùng gắn vào 3.3. Thiết kế ch−ơng trình 3.3.1. Các b−ớc lập trình: Ngôn ngữ lập trình, sự tiếp cận vấn đề có hệ thống có thể cải thiện khả năng tạo ra các ch−ơng trình chất l−ợng cao trong thời gian ngắn. Kỹ thuật thiết kế có hệ thống gồm các b−ớc sau: - Xác định yêu càu đối với ngõ vào và ngõ ra - Xác định thuật toán sẽ đ−ợc sử dụng. Thuật toán là thứ tự các b−ớc xác định ph−ơng pháp giải quyết vấn đề. Điều này th−ờng đ−ợc thực hiện bằng l−u đồ hoặc viết bằng thuật giải mã (pseudocode), kể cả sử dụng các từ BEGIN, DO, END, IF- THEN-ELSE, WHILE-DO, - Thuật toán đuệoc diễn dịch thành các lệnh để có thể nhập vào PLC. - Kiểm tra và gỡ rối ch−ơng trình - Ch−ơng trình đ−ợc lập thành tài liệu để mọi ng−ời sử dụng hoặc sửa đổi sau này đều hiểu sự hoạt động của ch−ơng trình đó. Ngõ ra A 3.3.2. Các l−u đồ thuật giải mã: Ngõ vào A a. Chuỗi thứ tự hoạt động: Ngõ vào B Ngõ ra B Khi có tín hiệu vào khởi động, ngõ ra A hoạt động. Khi A hoàn tất, A vận hành ngõ 64 END
20. vào B và ngõ ra B xuất hiện. Ngõ ra A b. Điều kiện: động X Khi xuất hiện tín hiệu vào khởi động, Ngõ ra A Ngõ ra là A khi có tín hiệu vào đến X, ng−ợc Khởi động X Lại ngõ ra là B. END Hình 1.20 Điều kiện c. Vòng lặp: Bộ đếm có thể đ−ợc sử dụng ở vị trí vòng lặp đ−ợc lặp lại với số lần xác định, nhận xung tín hiệu vào mỗi lần vòng lặp xảy ra và dừng chuỗi vòng lặp khi hoàn tất số vòng lặp đ−ợc yêu cầu 3.3.3. Một số hoạt động của ch−ơng trình mẫu: a. Ví dụ 1: Xét tác vụ gồm ba xilanh A, B và C lần l−ợt hoạt động theo thứ tự A tiến về bên phải, A tiến về bên trái, B tiến về bên phải, B tiến về bên trái, C tiến về bên phải, C tiến về bên trái (chuỗi này th−ờng đ−ợc viết là A+, A-, B+, B-, C+, C-) Chu trình: Xilanh A Xilanh B Xilanh C Xilanh A Xilanh B Xilanh C A+ A- B+ B- C+ C- Y430 Y431 Y432 Y433 Y434 Y435 R P RP R P Hình 1.21 Các van điều khiển X400 Piston A di chuyển qua phải Y430 Y430 K4 T450 T451 T450 Piston A di chuyển qua trái Y431 Y431 K4 T451 T452 T451 Piston B di chuyển qua phải Y432 Y432 K4 T452 T453 T452 Piston B di chuyển qua trái Y433 65 Y433 K4 T453 T454 T453 Piston C di chuyển qua phải Y434 Y434
21. Thứ tự lệnh của ch−ơng trình nêu trên của Mitsubushi: LD X400 Khởi động công tắc OR Y430 ANI T450 ANI Y431 ANI Y432 ANI Y433 ANI Y434 ANI Y435 OUT Y430 Piston A di chuyển sang phải OUT T450 Đồng hồ định giờ T450 khởi động LD T450 OR Y431 ANI T451 OUT Y431 Piston A chuyển sang trái OUT T451 Đồng hồ định giờ T451 khởi động LD T451 OR Y432 ANI T452 OUT Y432 Piston B chuyển sang phải OUT T452 Đồng hồ định giờ T452 khởi động LD T452 OR Y433 ANI T453 OUT Y433 Piston B chuyển sang trái OUT T453 Đồng hồ định giờ T453 khởi động LD T453 OR Y434 ANI T454 OUT Y434 Piston C chuyển sang phải OUT T454 Đồng hồ định giờ T454 khởi động LD T454 OR Y435 ANI T455 OUT Y435 Piston C chuyển sang trái OUT T455 Đồng hồ định giờ T455 khởi động END 66
22. X400 là công tắc khởi động, khi đóng sẽ có tín hiệu ra từ Y430 và đồng hồ định giờ T450 khởi động. Công tắc khởi động bị xác lập, K=4, các tiếp điểm th−ờng đóng của đồng hồ định giờ T450 mở, ngắt mạch Y430, cấp nguồn cho Y431 và khởi động đồng hồ định giờ T451. Piston A di chuyển về bên trái. Trên nấc 2, các tiếp điểm T450 bị khóa, do đó, tín hiệu ra của các linh kiện này vẫn tiếp tục cho đến hết thời gian xác lập. Khi đó, các tiếp điểm th−ờng đóng của đồng hồ định giờ T451 mở và các tiếp điểm th−ờng mở của đồng hồ định giờ T451 đóng. Điều này làm ngắt mạch Y431 và cấp nguồn cho Y432, khởi động đồng hồ định giờ T452. Piston B di chuyển sang phải. Mỗi nấc tiếp theo sẽ khích hoạt Solenoid kế tiếp. Do đó, tuần tự từng ngõ ra đ−ợc cấp năng l−ợng. b. Ví dụ 2: Xét hoạt động của các van khí nén vận hành các thanh chắn ở bãi đậu xe. Thanh chắn vào sẽ mở khi nạp đúng số tiền vào hộp thu, thanh chắn ra sẽ mở khi phát hiện xe đến gần thanh chắn. X402 X405 Cửa vào Cửa ra X401 X404 A Xilanh A+ A- B+ B- Y430 Y431 Y432 Y433 P R RP Hình 1.23 Hệ thống Van - Piston X400 X400 là công tắc đựơc vận hành bằng đồng xu Y430 Y430 Y430 là ngõ ra đến Solenoid 1 X401 Đồng hồ định giờ T450 cung cấp thời gian thanh chắn vào 10s K10 T450 T450 M100 là rơle nội X401 là ngõ vào báo hiệu thanh chắn nâng lên X402 Y430M100 M100 Hạ thanh chắn vào Y431 Y431 Y431 là ngõ ra đến Solenoid 2 X403 M101 Y433 X402 là ngõ vào báo hiệu thanh chắn hạ xuống Nâng thanh chắn ra Y432 Y432 Y432 là ngõ ra đến Solenoid 3 X404 X403 là ngõ vào khi xe đến gần thanh chắn ra T451 Thời gian duy trì thanh chắn ra, 10s T451 M101 là rơle nội M101 X405 Y432M101 X404 báo hiệu thanh chắn nâng lên Y433 Y433 Hạ thanh chắn ra Y433 là ngõ ra đến Solenoid 4 X405 báo hiệu thanh chắn ra hạ xuống END Hình 1.24 Chuơng trình thanh chắn xe Ngõ vào: X400 Công tắc vận hành bằng đồng xu X401 Ngõ vào khi thanh chắn vào nâng lên X402 Ngõ vào khi thanh chắn vào hạ xuống 67
23. X403 Ngõ vào khi xe đến gần thanh chắn ra X404 Ngõ vào khi thanh chắn ra nâng lên X405 Ngõ vào khi thanh chắn ra hạ xuống Ngổ ra: Y430 Van A, solenoid 1 Y431 Van B, solenoid 2 Y432 Van C, solenoid 3 Y433 Van D, solenoid 4 Thứ tự lệnh của ch−ơng trình nêu trên của Mitsubishi: LD X400 OR Y430 ANI M100 ANI Y431 OUT Y430 LD X401 OUT T450 K 10 LD T450 OUT M100 LD M100 OR Y431 ANI X402 ANI Y430 OUT Y431 LD X403 OR Y432 ANI M101 ANI Y433 OUT Y432 LD X404 OUT T451 K 10 LD T451 OUT M101 LD M101 OR Y433 ANI X405 ANI Y433 OUT Y433 END Ngõ ra Y430 đến solenoid 1 nâng thanh chắn vào khi tín hiệu ra từ bộ cảm biến ở hộp đựng tiền cung cấp ngõ vào X400. Y430 bị khóa và duy trì trạng thái hoạt động cho đến khi rơle nội M100 mở. Tuy nhiên, ngõ ra này sẽ không xuất hiện nếu thanh chắn đang hạ xuống và có ngõ ra Y431 đến solenoid 2. Đồng hồ định giờ T450 dùng để giữ thanh chắn trên cao trong 10s, khởi động bằng ngõ vào X402 từ bộ cảm biến cho biết thanh chắn trên cao. Khi hết thời gian này, ngõ ra Y431 đ−ợc mở, kích hoạt solenoid 2 và hạ thanh chắn xuống. Thanh chắn ra đ−ợc nâng lên do ngõ ra Y432 đến solenoid 3 khi bộ cảm biến phát hiện xe và cấp ngõ vào X401. Khi thanh chắn lên cao, đồng hồ 68
24. định giờ T451 đ−ợc sử dụng để giữ thanh chắn trên cao trong 10s, khởi động nhờ ngõ vào X404 từ bộ cảm biến cho biết thanh chắn trên cao. Khi hết thời gian này, ngõ ra Y433 đ−ợc mở, kích hoạt solenoid 4 và thanh chắn hạ xuống. c. Ví dụ 3: Xét bài toán dây chuyền sản xuất gồm băng tải chuyển các chai đến thiết bị đóng gói, các chai đựoc tải trên băng chuyền, đ−ợc kiểm tra để bảo đảm đầy, đã đóng nắp và số l−ợng chai (4) đang đ−ợc đóng gói vào thùng là đúng. Các hoạt động điều khiển đ−ợc yêu cầu là: nếu chai không đầy sẽ dừng băng chuyền; kích hoạt máy đóng nắp khi chai vào đúng vị trí, trong thời gian này băng chuyền dừng; đếm bốn chai và kích hoạt máy đóng gói, băng chuyền dừng nếu có chai khấc đến điểm đóng gói trong thời gian này; phát âm thanh cảnh báo khi dừng băng chuyền. X400X401 M100 X404Y430 Y430 là ngõ ra đến băng chuyền. X400 là nút khởi động, X401 là nút dừng. Băng chuyền dừng khi Y430 Y432 Y432, M100, X404 hoặc X405 đựơc kích hoạt Y430 X405 Y431 Y431 là ngõ ra đến thiết bị cảnh báo, mở khi băng chuyền dừng X402 M100 M100 là rơle nội đựơc kích hoạt khi X402 đóng do chai không M100 đầy. Sau đó M100 dừng băng chuyền T450 T450 X403 T450 là đồng hồ định giờ, dừng băng chuyền trong thời gian Y432 Y432 đã chọn để đóng nắp chai, Y432 cấp năng lựơng cho máy đóng nắp và dừng băng chuyền X405 C460 RST Cài đặt lại bộ đếm khi máy đóng gói có đủ 4 chai X404 X405 C460K4 Ngõ vào X404 khi chai đựơc phát hiện. X405 mở khi đang C460 Y433 đóng gói. 4 chai đã đếm Y433 cấp năng lựơng cho máy đóng gói khi C460 đếm đựơc 4 END chai Hình 1.25 Chuơng trình điều khiển Mitsubishi Thứ tự lệnh của ch−ơng trình nêu trên của Mitsubishi: LD X400 Nấc thứ 1 OR Y430 ANI X401 ANI Y432 ANI M100 LDI X404 ORI X405 ANB OUT Y430 LDI Y430 Nấc thứ 2 OUT Y431 LD X402 Nấc thứ 3 OR M100 OUT M100 LD X403 Nấc thứ 4 OR Y431 ANI T450 OUT T450 K 2 2 giây để đóng nắp 69
25. OUT T450 LD X405 Nấc thứ 5 RST C460 LD X404 Nấc thứ 6 ANI X405 OUT C460 K 4 4 chai đ−ợc đếm LD C460 Nấc thứ 7 OUT Y433 END Kết thúc chu kỳ Việc phát hiện chai đầy hay không có thể đ−ợc thực hiện bằng bộ cảm biến quang điện, sau đó bộ cảm biến này có thể đ−ợc dùng để kích hoạt công tắc ngõ vào X402. Sự hiện diện của chai ở máy đóng nắp cũng có thể đ−ợc nhận biết bằng bộ cảm biến quang điện ngõ vào X403. Tín hiệu vào bộ đếm chai cũng có thể xuất phát từ bộ cảm biến quang điện ngõ vào X404. Các ngõ vào khác có thể là các công tắc khởi động ngõ vào X400 và dừng ngõ vào X401 đối với băng chuyền và tín hiệu ngõ vào X405 từ máy đóng gói khi máy đang vận hành, đã nhận đủ 4 chai và ch−a nhận thêm chai khác. 70