• Cần giúp đỡ? Hãy gọi:   0938.788.458
Tất cả danh mục
Tự động

BỘ ĐIỂU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER- PLC)

image(211).pngBộ điều khiển logic khả trình được (PLC) là bộ điều khiển trên cơ sở một bộ vi xử lí (hình 3.19 ), sử dụng bộ nhớ khả trình để lưu các chỉ lệnh và thực hiện các chức năng như : logic, sắp thứ tự, đặt thời gian, đếm và thực hiện các phép tính số học để điều khiển thiết bị và quá trình. Thuật ngữ logic được sử dụng vì việc lập trình liên quan trước hết đến thực hiện logic và chuyển mạch các hoạt động. Các thiết bị đầu vào (ví dụ, các công tắc) và các thiết bị đầu ra (ví dụ, động cơ) trong hệ thống được nối với PLC. Người vận hành đưa tuần tự các chỉ lệnh của chương trình vào bộ nhớ của PLC. Bộ điều khiển giám sát các đầu xuất/nhập theo chương trình, qua đó điều khiển thiết bị hoặc quá trình.

PLC dược thiết kế xuất phát từ ý muốn thay thế hệ thống rơ le dây cứng và hệ thống điều khiển logic bấm giờ. Lợi thế của PLC là có khả nãng thay đổi cả hệ thống điều khiển không cần phải đi lại dây cho thiết bị xuất/nhập mà chỉ cần nâng cấp bằng một bộ lệnh khác. Kết quả là một hệ thống linh hoạt có thể được sử dụng để điều khiển hệ thống, làm thay đổi trạng thái và tính phức tạp của hệ.

Lâp trình PLC (Hiểu rõ về PLC trước khi học) | Technicalvn

PLC tương tự như máy vi tính nhưng có những đặc điểm sử dụng sau:

  1. Khoẻ và được thiết kế cho môi trường rung, nhiệt, ẩm và ổn.
  2. Giao diện đầu nhập và đầu xuất nằm trong bộ điều khiển.
  3. Dễ lập trình và trình ngôn ngữ dễ hiểu. Lập trình liên quan chủ yếu tới các hoạt động lôgic và chuyển mạch.

1 Kết cấu cơ sở của PLCs

Hình 3.20 thể hiện kết cấu cơ sở phía trong của một bộ PLC, chủ yếu gồm một hệ xủ lí trung tâm (CPU), bộ nhớ và mạch xuất/nhập.

image(212).png

Hình 3.20: cấu trúc của bộ điều khiển khả trình (PLC)

CPU điều khiển và xử lí tất cả các hoạt động trong PLC, được cấp với một đồng hồ tần số thường trong khoảng 1^8 MHz. Tần số này quyết định tốc độ hoạt động của PLC, định thời gian và đồng bộ hóa (synchronisation) tất cả các thành phần trong hệ thống. Một hệ thống buyt chuyển thông tin và dữ liệu tới và từ CPU, bộ nhá và khối xuất /nhập.

Bộ nhớ của PLC:                                              

+ ROM để lưu vĩnh cửu hệ thống vận hành và dữ liệu cố định.

+ RAM để lưu chương trình người sử dụng và lưu đệm tạm thời những thông tin từ các kênh nhập/xuất. Các chương trình trong RAM có thể thay đổi bởi người sử dụng, tuy nhiên để tránh mất các chương trình này khi ngắt điện, một nguồn pin được sử dụng trong PLC để giữ nội dung của RAM trong một thời gian. Sau khi một chương trình được phát triển trong RAM, nó có thể được tải vào một chip nhớ EPROM và để luôn ở đó. Đặc tính kĩ thuật của những bộ PLCs cỡ nhỏ là dung tích bộ nhớ theo giới hạn số bước chương trình lập có thể được lưu. Bước của chương trình là một chỉ lệnh cho một số sự kiện xảy ra. Một thao tác của chương trình có thể bao gồm một số các bước.

Bộ xuất/nhập cung cấp giao diện giữa hệ thống và thế giới bên ngoài. Chương trình được đưa vào bộ xuất/nhập từ một panen như bàn phím với màn hình tinh the lỏng hay khỏi hiển thị trực quan (VDU). Chương trình cũng có thể đưa vào hệ thống thông qua máy tính PC trung gian có phần mềm thích hợp. Các kênh xuất /nhập cung cấp cả các chức nãng điều hòa tín hiệu và bảo vệ, như vậy các cảm biến và cơ cấu chấp hành có thể nối trực tiếp vào chúng mà không cần thiết qua các mạch trung gian khác. Thường diện áp đầu vào là 5V và 24V, diện áp dàu ra là 24V và 240V. Các đầu ra thường được định cụ thể là loại rơle, tranzito hoặc triac. Vói loại rơle, tín hiệu ra của PLC được sử dụng để vận hành rơle, có khả năng chuyển dòng chỉ vài ampe trong một mạch ngoài . Rơlc cách ly PLC khỏi mạch ngoài, tuy nhiên chúng lại thường thao tác chậm. Đầu ra loại tranzito sử dụng một tranzito để chuyển dòng thông mạch ngoài, cho khả năng chuyển mạch nhanh hơn. Các khoảng cách li (optoi sola tor) được sử dụng với các bộ chuyển mạch tranzito dể tạo cách li giữa mạch ngoài và PLC. Các đầu ra triac có thể được sử dụng để điều khiển tải ngoài, loại được nối với nguồn cấp AC . Trong trường hợp này, optoisolator cũng dược sử dụng làm bộ cách li.

2 Xử lí đầu xuất/nhập:

PLC thực hiện một chương trình theo thứ tự tóm tắt sau :

  1. Quét các dữ liệu nhập kết hợp lại với một nấc của thang chương trình.
  2. Giải quyết hoạt động logic liên quan đến các dữ liệu nhập đó.
  3. Thiết lập/ thiết lập lại các dữ liệu xuất cho nác thang đó.
  4. Chuyển sang nấc tiếp theo và  lặp lại bước 1,2,3.
  5. Chuyển sang nấc tiếp theo và  lặp lại bước 1,2,3.
  6. Chuyển sang nấc tiếp theo và  lặp lại bước 1,2,3.

Cứ như vậy cho đến nấc cuối của thang, kết thúc chương trình.

Có hai phương pháp để xử lí đầu xuất/nhập: cập nhật liên tục và sao chép lượng lớn tín hiệu xuất nhập.

Cập nhật liên tục:

CPU quét các kênh nhập khi chúng xuất hiện trong chi lệnh chương trình. Mỗi điểm vào được phân tích riêng và tác động của chúng thuộc chương trình được xác định. Một trì hoãn (thường khoảng 3 ms) sẽ được cài khi thực hiện phân tích mỗi đầu vào để đảm bảo rằng chỉ các tín hiệu vào hợp lệ được bộ vi xử lí đọc. Sự trễ này cho phép bộ vi xủ lí tránh đếm một tín hiệu hai lần. Một lượng các tín hiệu vào phải được quét, mỗi tín hiệu vào với 3 ms trề, trước khi chương trình có chỉ lệnh cho thực hiện một hoạt động logic và xuất một tín hiệu ra. Các đầu ra bị chốt như vậy, giữ trạng thái của chúng cho đến lần cập nhật tiếp theo.

Sao chép lượng tín hiệu xuất/nhập:

Vì xử lí cập nhật liên tục cớ 3 ms trễ đổi với mồi đẩu vào nên thời gian để phàn tích cho hàng nghìn điểm nhập/xuất có thể trở nên khá dài. Dể thực hiện một chương trình nhanh hơn, một vùng đặc biệt của RAM được sử đụng làm vùng lưu đệm (buffer store) giữa điều khiển logic và thiết bị xuất/nhập. Mỗi một đầu vào /ra, có một địa chỉ ưong bộ nhớ này. Tại bắt đẩu mỗi chu kì chương trình , CPU quét toàn bộ tín hiệu vào và chép trạng thái của chúng vào các địa chỉ nhập/xuất trong RAM. Khi thực hiện chương trình, dữ liệu nhập đã lưu được đọc từ RAM theo yêu cầu và các thao tác logic được thực hiện. Kết quả, các tín hiệu xuất được lưu lại vùng nhập/xuất của RAM. Tại cuối môi chu kì chương trình, tất cả các tín hiệu xuất được chuyển từ RAM tới các kênh xuất thích hợp. Các đầu xuất bị chốt như vậy, chúng giữ trạng thái của mình cho tới lần cập nhật tiếp theo.

3 Các loại PLC

PLC nhỏ

  • PLC gọn, độc lập, có thể có các môđun I/O mở rộng (trong một giói hạn).
  • Các điểm nhập/xuất max: 40/40.
  • Bộ nhớ dành cho người sử dụng: max Ik (lượng chỉ lệnh).
  • Bộ xử lí đơn.

Ví dụ, PLC nhỏ loại Misubishi F2-20MR-ES, có cấc dặc điểm kỹ thuật sau:

image(213).png

PLC loại trung:                                          

  • Kết cấu môdun với các mođun cắm thêm vào gá lắp ráp, được sử dụng cho lượng I/O phức tạp hoặc cho các hệ thống diều khiển liên tục
  • Điểm nhập/xuất max. > 128/128
  • Bộ nhớ người sử dụng > 4K (lượng chỉ lệnh)
  • Các bộ điều khiển giám sát trong một hệ thống điều khiển phân quyền PLC lớn

PLC là gì ? Ứng dụng và cách chọn cấu hình plc -abientan.com

4 Lập trình

PLC là gì? Các loại và Ứng dụng của bộ điều khiển lập trình PLC

Chương trình của PLC là một bộ chỉ thị kết hựp theo một thứ tự dể cung cấp chức nãng diều khiển hoặc các hoạt dộng trong một quá trình hoặc trong 1 thiết bị.

Loại ngôn ngữ lập trình sử dụng trong PLC dược chia ra làm hai bậc: bậc cơ sở và bậc cao.

  • Bậc cơ sở:
    • Thuật nhớ logic (bolean mnemonics).
    • Biểu đồ thang (ladder diagram).
  • Bậc cao:
    • Khối chức nãng (function blocks).
    • Biểu đổ tuần tự chúc nâng (sequential function chart), dùng chỉ cho một
      số PLC nhất định.

Ngôn ngữ thường có sẩn trong một PLC gồm:

  • Thuật nhớ logic
  • Biểu đồ thang
  • Biểu đổ thang & khối chức năng
  • Bolean, Biểu đồ thang & khối chức nâng
  • Biểu đổ thang & biểu đổ tuần tự chức nãng

Kí hiệu của mạch cơ bản

Trong biểu đồ thang thường dùng 3 mạch cơ bản là;

  • Tiếp điểm mở image(214).png
  • Tiếp điểm đóngimage(215).png
  • Đầu xuấtimage(216).png

Ngôn ngữ lập trình PLC - VNPLC.COM - Mua bán PLC, HMI, Biến tần, Thiết bị  điều khiển

4.1 Biểu đồ thang

image(217).pngLập trình PLC dựa vào việc sử dụng các biểu đồ thang, viết một chương trình tương đương với vẽ một mạch chuyển. Biểu đổ thang (hình 3.2 Ib) được dọc từ trái sang phải, từtrẽn  xuống dưới, bao gồm hai dường thảng đứng thể hiện rào cấp năng lượng. Các mạch được nối là những dường ngang tựa như các nấc của cát thang, Hình 3.21a thể hiện các kí hiệu chuẩn sử đụng trong một biểu đồ thang. Các đẩu nhập luôn đứng trước các đầu xuất và mỗi đường ít nhất phải có một đầu xuất. Mỗi nấc thang phải bắt đầu với một hoặc một loạt các đầu nhập và kết thúc với một đầu xuất . Các đầu nhập/ xuất được đánh địa chỉ theo nhà sản xuất PLC. Ví dụ, ở PLC của Hãng Misubishi loạt F thì các PLCs được đánh chữ X cho các thành phần đầu nhập và Y cho các thành phần đầu xuất. Địa chỉ hệ thống cho Matshushita PLC: Xn là đầu nhập, Yn là đầu xuất, Rn là rơle trong, Cn là counter, Tn là timer với n là địa chỉ bít.

Các chức năng logic cơ bản.

Mối quan hệ giữ giữa tín hiệu vào/ra được điều khiển bởi cổng logic (qua bảng chân lí- hình 3.22a). Các cổng này có thể là cổng AND đầu ra = 1 khi tất cả các tín hiệu vào =1; OR đầu ra= ỉ khi một đầu vào =1; NOT chỉ có một đầu vào và một đầu ra, đầu ra =1 khi đầu vào =1 và ngược lại; NAND (kết hợp cổng NOT tiếp theo cống AND: NOR (kết hựp cổng NOT tiếp theo cổng OR); EXCLUSIVE-OR (XOR) là một cổng OR với một cổng NO I’ áp lén một trong các đầu vào, đảo ngược chúng trước khi các dầu vào đến cổng OR, hoặc là một cổng AND với một cổng NOT tác động vào một trong các đầu vào dể đảo ngược nó trước khi các đầu vào cổng AND, hoặc các cong kết hợp. Trong biểu đổ thang, các hàm logic đê thực hiện các nhiệm vụ được nối mạch liên tục hoặc song song. Hình 3.22a hệ hiện các mạch logic (cổng locgic) cơ bản như: AND, OR, NOR, NAND, XOR bèn cạnh các bảng chân lí của nó, 3.22a .

image(218).png

image(219).pngMạch nhớ (latch) là một mạch được sử dụng để chuyển tín hiệu đầu ra thành một tín hiệu liên tục nhờ hoạt dộng khởi xướng các tiếp điểm. Mạch nhớ đạt được khi lập trình tiếp điểm kết hợp với cuộn dầu ra song song với các dấu vào bằng cách lưu năng lượng cho một cuộn khi nguồn vào đã ngắt. Mạch này tự duy trì giữ trạng thái năng lượng như được nạp cho đến khi mạch nhận được đầu nhập khác( hình 3.23).

4.2 Nhập chương trình

Mỗi dường ngang (nấc của thang) thể hiện một dòng trong chương trình và toàn bộ thang có thể chuyển thành một chương trình. Chương trình có thế nạp thủ công, hoặc nạp vào bằng bàn phím có các kí hiệu dành cho các thành phần thang và bảng chương trình, sau dó các kí hiệu này dược chuyến thành ngôn ngữ máy và lưu lại trong bộ nhớ của PLC.

Đối với một PLC nhỏ dể nhập một chương trình thang vào trong PLC người ta sử dụng các mã gựi trí nhớ, mỗi mã tương ứng với một thành phần thang. Ví dụ: với các PLCs loạt F của Misubishi các mã này là:

LD: Bắt dầu một nấc với một tiếp diểm mở.

OUT: Một dầu ra.

AND: Một thành phần nô'ĩ tiếp/ chỉ lệnh logic AND.
OR: Các thành phần song song/ chỉ lệnh logic OR.

I: Chỉ lệnh logic NOT, I dược sử dụng trong liên kết với các chỉ lệnh

khác dế hiển thị sự ngược lại.

ORI: Chức năng logic OR NOT.

AN1: Chức nâng logic AND NOT.

LDI: Khởi dẩu một nấc thang với tiếp điểm đóng.

ANB: AND được sử dụng với hai mạch nhỏ.

ORB: OR dược sử dụng với hai mạch nhỏ.
RST: Đặt lại thanh ghi dịch chuyển /bộ đếm.
SHF: Chuyển địch
K: Chèn một hàng số

END: Kết thúc thang.

Mã thuật nhớ của các nhà sản xuất khấc nhau là khác nhau nhưng không khác nhiều. Ngày nay các bộ điểu khiến PLC được cấp kèm theo thiết bị lạp trình (lập trình thủ công, thiết bị lập trình cóng nghiệp, lập trình trên cơ sở máy tính)

Các mạch bám thời gian, đánh dấu, đếm (timer, marker and counter): Nhiểu công việc cần đến trì hoãn thời gian hoặc đếm sự kiện, Những yèu cẩu này có the thoả mãn được bởi các mạch bấm thời gian (timer), đếm (counter), hoặc đánh dấu (marker), Những mạch này tạo nên đặc trưng của PLC. Chúng có the được diều khiển bởi các chì lệnh logic và thể hiện trên biểu đồ thang. Hệ thống đánh số sử đụng cho các chức năng này khác nhau tuỳ theo các nhà sản xuất. Ví dụ, Timer/T, Marker/M, Countcr/C.

Thuật ngQ điểm (point) được sử đụng cho một điểm dữ liệu là thành phần đếm, ghi hoặc trì hoãn thời gian. Như vậy 16 điểm (points) cho timer có nghĩa là có 16 mạch úmer.Thuật ngữ trì hoãn (đelay-on) được sử dụng đế thể hiện kiểu mạch bấm giờ chờ cho đến một thời gian trễ cụ thể trước khi được mở.

Mạch bấm thời gian (timer)

Mạch bấm thời gian (timer) là các chỉ thị đầu ra. được sư dụng để kích hoạt hoặc huỷ kích hoạt một thiết bị sau một khoảng thời gian hết hiệu lực. Mạch timer được coi là mạch đầu ra bên trong PLC, được định bằng khoảng được tính thời gian và các điều kiện khởi động và/hoặc dừng chức nãng timer. Ví dụ, mạch bấm giờ được yêu cầu đóng một số đầu xuất sau 5 phút kể từ khi nhận được tín hiệu bắt đầu (start sign). Đa sô' các timer là loại tính thời gian giảm dẩn (lính thời gian giảm đần đến giá trị đặt). Hình 3.24 thể hiện một mạch thang 3 bậc cho timer và các dòng lệnh của chương trình tương ứng. Khi tiếp điểm X400 đóng, đầu ra Y430 được cấp nàng lượng; khi đóng kêì hợp tiếp điểm Y430, khởi động bộ bấm thời gian (timer) T450, nó sẽ đóng tiếp điểm T450 (bình thường ở trạng thái mở) chậm 5 giây (k=50). Khi mở tiếp điểm của timer, Y431 được đóng mạch.

image(220).png

Mạch đánh dấu (marker):

Maker có thể coi như một cờ (flag) hoặc một rơlc trong (internal relay) PLC. Các mạch maker được sử đụng để xác định logic điều khiển, bổ sung để thực hiện tuần tự đóng mạch và đơn giản hoá những mạch logic phức tạp. Một số maker được cấp pin nuôi (bacttery back-up) để khởi động hoặc đóng an toàn thiết bị trong trường hợp khẩn cấp (lỗi nguồn cấp). Hình 3.25 thể hiện sơ đồ thang sử đụng maker và các khối lệnh chương trình tương ứng: khi tiếp điểm X400 đóng, cuộn đây rơle trong M300 (địa chỉ của một rơle nuôi pin M300) được cấp năng lượng. Như vậy tiếp điểm M300 được đóng và ngay cả khi X400 mở đo có sự cố nguồn, tiếp điểm M300 vẫn được cấp năng lượng. Điều này có nghĩa rằng, đầu ra được điều khiển bởi M300 được cấp nàng lượng cho dù có sự cố nguồn.

image(221).png

Mạch (bộ) đếm (Counter)

Counter được sử dụng khi có yêu cầu đếm một số lượng cụ thể các hoạt động tiếp xúc (ví dụ , thường hoạt dộng theo kiểu đếm thuận (down counter), tức đốm từ giá trị thiết lập trước đến 0. tức các kết quả được trừ dân khỏi giá trị đột Khi đạt giá trị 0, tiếp điểm counter thay đổi trạng thái. Hình 3.26 thể hiện sơ đồ thang sử dụng counter và và các khối lệnh chương trình tương ứng. Ngay tức khi tiếp điểm X430 đóng, counter được đặt một giá trị. bộ đếm sẽ đếm số xung lừ tiếp diềm X401. Khi đạt được giá trị dật (trường hợp này là 10). tiếp điểm của counter đóng. Đầu ra Y430 được bật sau khi X401 đã đạt 10 xung . Nếu ngay khi tiếp điểm X400 đóng khi bộ đếm đang đếm. counter sẽ dật lại vẽ 10.

Các thanh ghi dịch chuyển shift registers

image(222).pngMột số các rơle hỗ trợ có thể nhóm cùng nhau để hình thành thanh ghi, cấp vùng lưu các bít đơn. Như vậy thanh ghi 8 bít thì sử dụng 8 thanh ghi phụ. Thanh ghi dịch chuyến được sử dụng vì các bít có thể dịch chuyển dọc theo từng bít một vế bên trái khi có một tín hiệu thích hợp nhập vào thanh ghi. Một thanh ghi dịch chuyến thường có 3 đường điều khiển sau (hình 3.27):

  • Đường nhập dữ liệu (data input line-l) cho phép bít dữ liệu theo tuần tự vào thanh ghi.
  • Đường dịch chuyến (shift line-P) dịch chuyến dữ liệu dọc theo thanh ghi.
  • Đường đặt lại dữ liệu (reset line-R) đặt lại tất cả dữ liệu trong thanh dịch chuyển trong lúc hoạt động.

Trong đổ thị thang, thanh ghi dịch chuyển được lập trình với lệnh SFT (Shift). Sự tiện ích của thanh ghi dịch chuyển là nó có khả năng kiểm soát các mạch hoặc các thiết bị khác thông qua các tiếp điểm thanh ghi dịch chuyến được kết hợp. tác động bởi dịch chuyền dữ liệu qua thanh.

Cơ điện tử, các thành phần cơ bản,TS.Trương Hữu Trí, TS.Võ Thị Ry