ĐỀ CƯƠNG ÔN THI 1. Khái niệm về điều khiển Logic khả trình Có rất nhiều định nghĩa về bộ điều khiển Logic khả trình (Programmable logic controller viế

Bản ghi

1 ĐỀ CƯƠNG ÔN THI 1. Khái niệm về điều khiển Logic khả trình Có rất nhiều định nghĩa về bộ điều khiển Logic khả trình (Programmable logic controller viết tắt là PLC). Đơn giản có thể xem PLC như là máy tính công nghiệp chứa đơn vị xử lý trung tâm (CPU) bên trong và các mạch giao tiếp với các phần tử vào ra bên ngoài (Input/Output). Trong các ứng dụng điều khiển, PLC là một hệ vi xử lý chuyên dụng nhằm mục tiêu điều khiển tự động các quá trình sản xuất hay đối tượng điều khiển trong công nghiệp có khả năng: - Lập trình - Ghép nối đơn giản thuận tiện để lấy tín hiệu đo từ các hệ thống động lực và xuất tín hiệu điều khiển cho hệ thống điều khiển. Ngoài ra PLC còn có các khả năng quan trọng như sau: - Thiết kế, mở rộng, cải tạo nâng cấp,... dễ dàng do PLC cấu trúc dạng modul. Trong đó, có những modul chuyên dụng để thực hiện những chức năng đặc biệt hay những modul truyền thông để kết nối các PLC sử dụng với mạng công nghiệp, Internet,... - Sử dụng trong các hệ thống sản xuất linh hoạt do PLC có khả năng thay đổi thông số mà không cần thay đổi chương trình. - Khả năng kháng nhiễu rất tốt trong môi trường công nghiệp. 2. Giới thiệu các thành phần của PLC Xử lý trung tâm Bộ nhớ Nguồn nuôi

2 Các thành phần chính của PLC gồm: CPU, giao tiếp vào ra, nguồn nuôi, thiết bị lập trình (máy tính), cổng truyền thông và quản lý ghép nối. - CPU gồm ba thành phần chính: Vi xử lý (Processor), Nguồn (Power Suply) và Bộ nhớ (Memory: ROM/RAM/EEPROM) Khi hoạt động, CPU liên tục thực hiện vòng quyét tuần tự ba quá trình cơ bản sau: (1) đọc tín hiệu đo từ cảm biến bên ngoài thông qua giao tiếp ngõ vào, (2) thực thi các lệnh điều khiển từ chương trình lưu trong bộ nhớ, (3) ghi / xuất các tín hiệu điều khiển đến các tải hoặc cơ cấu chấp hành thông qua giao tiếp ngõ ra. 3. So sánh PLC với điều khiển khác - Điều khiển Rờ le: Hệ thống dây dẫn phức tạp, tốn kém, công suất tiêu thụ cao, số lượng tiếp điểm hạn chế, phải thiết kế và thay đổi mạch điều khiển khi yêu cầu điều khiển thay đổi. Vì vậy hệ thống không đảm bảo tính mềm dẻo, độ tin cậy thấp. - PLC: Giảm số lượng dây nối, rờ le, timer, công suất tiêu thụ thấp, không hạn chế số tiếp điểm sử dụng, tăng tính năng mềm dẻo do chỉ cần thay đổi chương trình khi yêu điều khiển thay đổi. Ngoài ra PLC còn có chức năng tự chẩn đoán giúp dễ dàng bảo trì sử chữa. Phạm vi ứng dụng của PLC so với điều khiển bằng máy tính, vi xử lý như sau: - Máy tính Dùng trong những chương trình phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao. Có giao diện thân thiện Tốc độ xử lý cao Có thể lưu trữ với dung lượng lớn - Vi xử lý Dùng trong những chương trình có độ phức tạp không cao Giao diện không thân thiện với người sử dụng Tốc độ tính toán không cao.

3 Không lưu trữ hoặc lưu trữ với dung lượng rất ít - PLC Độ phức tạp và tốc độ xử lý không cao Giao diện không thân thiện với người sử dụng Không lưu trữ hoặc lưu trữ với dung lượng rất ít Môi trường làm việc khắc nghiệt 4. Các ứng dụng của PLC Các ứng dụng của PLC gồm: - Hệ thống nâng vận chuyển. - Dây chuyền đóng gói. - Các ROBOT lắp ráp sản phẩm. - Điều khiển bơm. - Dây chuyền xử lý hoá học. - Công nghệ sản xuất giấy. - Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh. - Sản xuất xi măng. - Công nghệ chế biến thực phẩm. - Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn. - Dây chuyền lắp giáp Tivi. - Điều khiển hệ thống đèn giao thông. - Quản lý tự động bãi đậu xe. - Hệ thống báo động. - Dây truyền may công nghiệp. - Điều khiển thang máy. - Dây chuyền sản xuất xe Ôtô. - Sản xuất vi mạch. - Kiểm tra quá trình sản xuất 5. Mô tả các đèn báo trên S7-200

4 - SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu khi hệ thống bị lỗi. - RUN (đèn xanh): Đèn xanh sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ làm việc và chạy chương trình. - STOP (đèn vàng): Đèn vàng sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ dừng. - Ix.x (đèn xanh): chỉ trạng thái logic tức thời của ngõ vào. Đèn sáng tương ứng mức logic 1 (24VDC/7mA); logic mức 0 (đến 5VDC/1mA). - Qx.x (đèn xanh): chỉ trạng thái logic tức thời ngõ vào Qx.x. Đèn sáng tương ứng mức logic 1 (24-28VDC/2A chịu quá dòng đến 7A). 6. Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC Có 3 vị trí cho phép chọn các chế độ làm việc khác nhau cho PLC như sau: - RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ. PLC S7-200 sẽ rời khỏi chế độ RUN và chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cố, hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP. - STOP: Yêu cầu PLC dừng chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ dừng. - TERM: cho phép máy lập trình tự quyết định một trong chế độ làm việc cho PLC ( RUN hoặc STOP sử dụng phần mềm) 7. Thiết bị vào ra kết nối PLC Cảm biến: Là thiết bị chuyển các đại lượng vật lý thành các tín hiệu điện cung cấp cho PLC nhằm tạo trạng thái đầu vào cho bộ điều khiển (chương trình điều khiển). Các cảm biến có thể cho tín hiệu tương tự (Analoge) hoặc tín hiệu số (Digital). Thường gặp các cảm biến thường sau: - Công tắc hành trình - Cảm biến quang, hồng ngoại. - Cảm biến vị trí và dịch chuyển (siêu âm, lazer, ) - Cảm biến đo góc (Encoder) - Cảm biến vận tốc

5 - Cảm biến gia tốc và rung - Cảm biến lực và biến dạng (Tenxo, ) - Cảm biến áp suất - Cảm biến đo mức chất lỏng Cơ cấu chấp hành - Động cơ DC, AC - Xi lanh khí nén - Rơle, đèn, 8. Vòng lặp chương trình Xuất tín hiệu ngõ ra số Đọc tín hiệu ngõ vào số Xử lý truyền thông và kiểm tra lỗi Thực hiện các câu lệnh Trong 1 chu kì vòng quét, các bước sau đây được CPU thực hiện : - Bước 1: Đọc các tín hiệu ngõ vào số và ghi giá trị vào thanh ghi đệm ngõ vào vào (I). - Bước 2: CPU thực hiện chương trình, bắt đầu với câu lệnh đầu tiên cho đến câu lệnh sau cùng. Các lệnh vào, ra trực tiếp cho phép truy xuất đến các ngõ vào một cách trực tiếp; khi gặp chương trình xử lí ngắt, vòng lặp tạm ngưng để phục vụ ngắt cho đến khi được phép tiếp tục. - Bước 3: CPU xử lý các yêu cầu truyền thông và kiểm tra lỗi. Trong giai đoạn này CPU xử lý tất cả các tín hiệu nhận được từ cổng truyền thông; trong chế độ RUN CPU kiểm tra chương trình cơ sở và bộ nhớ chương trình.

6 - Bước 4: Cuối mỗi chu kì vòng quét, CPU xuất các giá trị được lưu trong thanh ghi đệm ngõ ra (Q) tới các ngõ ra số. Chú ý rằng: o Các giá trị ngõ ra tương tự được xuất trực tiếp, không nằm trong bước này của vòng quét. o Khi chế độ hoạt động của CPU thay đổi từ RUN sang STOP, các giá trị ngõ ra số tự động mất đi và giá trị của các ngõ ra tương tự được chốt theo lần xuất cuối cùng. - Lặp lại bước 1 cho đến khi CPU chuyển sang chế độ STOP. 9. Timer TON Txxx: số hiệu Timer. Txxx IN: cho phép Timer( BOOL). PT: giá trị đặt cho timer (VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC, Constant, *VD, *LD, *AC) (Xem phần kiểu dữ liệu). Độ phân giải tùy theo số hiệu Timer. Khi ngõ vào IN từ 0 lên 1 Timer tính giờ, hết thời gian Timer (PT*Độ phân giải), bit Timer (số hiệu timer) lên 1. Chưa hết thời gian nhưng IN xuống 0 Timer hủy bỏ thời gian đếm trước đó và trạng thái 0 được giữ cho bit Timer. 10. Timer TOF Txxx: số hiệu Timer. IN: cho phép Timer( BOOL). Txxx PT: giá trị đặt cho timer (VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC, Constant, *VD, *LD, *AC) (Xem phần kiểu dữ liệu). Độ phân giải tùy theo số hiệu Timer. Khi ngõ vào IN từ 0 lên 1 bit Timer chuyển từ 0 lên 1. Khi IN chuyển từ 1 xuống 0 Timer tính giờ, hết thời gian Timer (PT*Độ phân giải), bit Timer (số

7 hiệu timer) xuống 0. Chưa hết thời gian nhưng IN lên 1 Timer hủy bỏ thời gian đếm trước đó và bit Timer giữ nguyên trạng thái Bộ đếm lên - Cx: số hiệu counter với x là số nguyên có giá trị từ Cx Cx có giá trị bool nếu được truy xuất theo bit hoặc số nguyên 16 bit có giá trị từ 0 đến nếu được truy xuất theo giá trị hiện tại (current). - CU: Cạnh lên kích cho giá trị hiện tại counter tăng lên 1. Counter ngưng đếm khi giá trị hiện tại đạt cực đại. - R: Tín hiệu có giá trị 1 sẽ reset counter về 0. - PV: giá trị đặt cho counter (VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC, Constant, *VD, *LD, *AC) (Xem phần kiểu dữ liệu). Nếu giá trị hiện tại của counter lớn hơn hoặc bằng giá trị này bit Cx sẽ lên Bộ đếm xuống - Cx: số hiệu counter với x là số nguyên có giá trị từ Cx Cx có giá trị bool nếu được truy xuất theo bit hoặc số nguyên 16 bit có giá trị từ 0 đến nếu được truy xuất theo giá trị hiện tại. - CD: Cạnh lên kích cho giá trị hiện tại counter giảm xuống 1 (giá trị khởi động ở PV). Counter ngưng đếm khi giá trị hiện tại của counter=0 khi đó Cx=1. - LD: Tín hiệu có giá trị =1 cho phép counter nhận giá trị từ PV. - PV: giá trị ban đầu đặt cho counter (VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC, Constant, *VD, *LD, *AC) (Xem phần kiểu dữ liệu).

8 13. Sử dụng lệnh timer viết chương trình sau: Khi I0.0=1 kích cho timer chạy. Khi hết 30s đèn Q0.0 sẽ sáng. 14. Sử dụng bộ đếm lên, viết chương trình khi cảm biến (I0.0) đếm đủ 10 sản phẩm đèn (Q0.0) sẽ sáng. 15. Sử dụng bộ đếm xuống, viết chương trình khi cảm biến (I0.0) đếm đủ 10 sản phẩm đèn (Q0.0) sẽ sáng. 16. Lệnh di chuyển dữ liệu Khi có tín hiệu ở ngõ vào cho phép EN, lệnh sẽ chuyển nội dung chứa trong vùng nhớ IN sang vùng nhớ OUT. Kiểu dữ liệu IN, OUT phụ thuộc vào kiểu X. Với X đại diện các kiểu sau: B, W, DW, R. EN MOV_X EN: Ngõ vào cho phép IN: VX, IX, QX, MX, SX, SMX, LB, AC, Constant, *VD, *LD, *AC. OUT: VX, IX, QX, MX, SX, SMX, LB, AC, *VD, *LD, *AC. 17. Lệnh so sánh bằng N1 = = X N2 Ngõ ra tích cực khi N1 = N2 X có các ký hiệu sau: B = Byte I = Integer (số nguyên 16 bit) DI = Double Integer (số nguyên 32 bit) R = Real (số thực 32 bit) N1, N2 là biến hoặc hằng chứa giá trị có các kiểu dữ liệu tương ứng

9 Ngõ ra tích cực khi N1 <> N2 B = Byte 18. Lệnh so sánh nhỏ hơn hoặc bằng I = Integer (số nguyên 16 bit) DI = Double Integer (số nguyên 32 bit) R = Real (số thực 32 bit) N1, N2 là biến hoặc hằng chứa giá trị có các kiểu dữ liệu tương ứng. N1 < =X N2 Ngõ ra tích cực khi N1 >= N2 B = Byte I = Integer (số nguyên 16 bit) DI = Double Integer (số nguyên 32 bit) R = Real (số thực 32 bit) N1, N2 là biến hoặc hằng chứa giá trị có các kiểu dữ liệu tương ứng. 19. Lệnh so sánh lớn hơn hoặc bằng N1 > = X N2 Ngõ ra tích cực khi N1 >= N2 X có các ký hiệu sau: B = Byte I = Integer (số nguyên 16 bit) DI = Double Integer (số nguyên 32 bit) R = Real (số thực 32 bit) N1, N2 là biến hoặc hằng chứa giá trị có các kiểu dữ liệu tương ứng. 20. Sử dụng bộ đếm xuống, lệnh so sánh viết chương trình khi cảm biến (I0.0) đếm đủ 10 sản phẩm đèn (Q0.0) sẽ sáng và đủ 20 sản phẩm đèn (Q0.1) sẽ sáng. 21. Sử dụng bộ đếm xuống, lệnh so sánh viết chương trình khi cảm biến (I0.0) đếm lớn 10 hoặc bằng sản phẩm và nhỏ hoặc bằng 20 sản phẩm đèn (Q0.0) sẽ sáng.