Giới thiệu về PLC

Chia sẻ: Nguyễn Trần Cường | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

375
lượt xem 94
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

PLC (Programmable Logic Control) là thiết bị điều khiển lập trình được hay khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giới thiệu về PLC

I. GIỚI THIỆU PLC 1. Cấu trúc phần cứng PLC (Programmable Logic Control) là thiết bị điều khiển lập trình được hay khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Thực chất nó là một hệ vi xử lý có những ưu điểm mà các hệ vi xử lý khác không có được và được cài đặt sẵn hệ điều hành với chức năng có thể lập trình điều khiển được. a) Hệ điều hành Chứa chương trình hệ thống dùng để xác định các cách thức thực hiện chương trình của người sử dụng, quản lý các đầu vào ra, phân chia bộ nhớ RAM trong và quản lý dữ liệu b) Bộ nhớ chương trình Lưu giữ chương trình điều khiển, khi PLC hoạt động nó sẽ đọc và thực hiện chương trình được nghi trong bộ nhớ này. c) Bộ đệm đầu vào ra(buffer) Là vùng nhớ đệm cho các đầu vào ra, các vùng này chiếm một phần của RAM. d) Bộ định thời(timmer), bộ đếm(counter). Trong CPU có các bộ định thời, các bộ đếm có nhiều chức năng khác nhau. Từ chục đến vài trăm Timer: TON, TOFF, TOR… Counter: CT, CU, CD, CUD e) Vùng nhớ dữ liệu Không giống như vùng nhớ chương trình. Vùng nhớ này được sử dụng lưu kết quả của chương trình người sử dụng.
Vùng nhớ bit hay còn goi là nhớ cờ (Internal Relays) thường được ký hiệu là M được sử dụng lưu dữ liệu logic. Vùng nhớ byte, word các vùng nhớ này có thể đọc/được ngoài ra còn có các vùng nhớ đặc biệt thường thêm ký kiệu S(special). d) Bộ vi xử lý CPU Bộ vi xử lý gọi các lệnh trong bộ nhớ chương trình để thực hiện một cách tuần tự theo chương trình. e) Bus vào ra Trong PLC dữ liệu trao đổi giữa bộ vi xử lý và các Module vào ra thông qua bus vào ra. Hệ thống bus được chia làm 3 loại: Bus địa chỉ, bus dữ liệu và bus điều khiển. 2. Phân loại: a. Micro PLC: Có cấu trúc Onboard và thường sử dụng trong các ứng dụng nhỏ như chiếu sáng, mở cửa, trong một máy phát điện tự động nhưng tuy là nhỏ nhưng Micro PLC được ứng dụng dất nhiều và đa dạng. Ví dụ: Logo, Zen, MicroSmart Relay…
Logo (Siemens) Zen(Omron) b. Mini PLC: Có cấu trúc Onboard nghĩa là trên CPU có thể tích hợp toàn bộ các chức năng như: Module nguồn, module vào/ra, cổng đọc tốc độ cao HSC (Hight Speed Counter), bộ Timer/Counter và các bộ pin nhớ... Ví dụ: Như các loại S5 – 900/950, S7 – 200 hoặc MicroSmart IDEC, CPM1 Omron, FX Mitsubishi… c. Medium: PLC: S7 – 300 Siemens, A1SHCPU Mitsubishi, FA IDEC,…Có cấu trúc module và được sử dụng trong các hệ thống vừa và trung bình. Các module mở rộng cũng bao gồm các module như ở PLC cỡ lớn. d. Great PLC: PLC S7 - 400, PCS, DCS. Có cấu trúc dạng module, có khả năng sử dụng các ngôn ngữ bậc cao trong lập trình máy tính… + Module nguồn.
+ Module vào ra (A/D): AI, AO, DI, DO, DI/DO, AI/AO hoặc AI/DO hoặc DI/AO. + Module truyền thông: Mạng Modbus, AS-I, Profilebus, Devinet, CC- Link… + Các module đặc biệt: PID, điều khiển động cơ Secvor, bước, bộ đếm tốc độ cao… 3. Chế độ làm việc và vòng quét a. Chế độ làm việc - Chế độ nghỉ (Stop mode): Ở chế độ này dừng không sử lý các chương trình điều khiển và người lập trình có thể cài đặt chương trình điều khiển từ máy PC sang PLC hoặc ngược lại. - Chế độ chạy (Run mode): Ở chế độ này PLC thực hiện chế độ điều khiển và làm việc theo chu trình vòng quét: - Chế độ làm việc trung gian giữa chế độ chạy và chế độ nghỉ, khi ở chế độ này (Term) thì ta có thể chuyển sang chế độ RUN hoặc STOP bằng phần mềm (bấm chuột trên thanh công cụ trên màn hình PC). - Lỗi (Erro): là một chế độ làm việc đăc biệt để báo lỗi chương trình, truyền thông hoặc phần cứng vật lý của hệ thống. b.Vòng quét (Scan) PLC thực hiện chương trình theo vòng quét như hình
Start mode Dữ liệu từ DI/AI vào vùng đệm đầu vào Thực hiện chương trình Đưa dữ liệu từ Scan bộ đệm tới đầu Time ra Truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi 4. Các thiết bị phụ trợ. Là các thành phần: phần cứng, phần mềm giúp PLC giao tiếp với con người và đối tượng điều khiển hay với một thiết bị điều khiển khác a. Phần cứng; + Máy tính (PC) + Cáp truyền thông giữa PC và PLC + Card truyền thông + Máy quét (scaner) + Cảm biến (Sensor) ……….. b. Phần mềm: Để lập trình PLC thì chúng ta sử dụng các phần mềm chuyên dụng của các hãng sản xuất và phù hợp với loại PLC chúng ta dùng. Ví dụ: Step 7, GX, WinLDR, SysWin, RSlogix 500… 5. Ngôn ngữ lập trình
Một số phần mềm lập trình hỗ trợ cả 3 ngôn ngữ lập trình STL, LAD, FBD nhưng phần còn lại chỉ thường hỗ trợ 1 hoặc 2 ngôn ngữ LAD và STL. - STL (Statement List): Liệt kê lệnh. - LAD (Ladder Diagram): Ngôn ngữ hình thang. - FBD (Function Block Diagram): Khối chức năng. 6. Cấu trúc chương trình điều khiển a. Chương trình tuyến tính Toàn bộ chương trình điều khiển được viết trong một khối lớn. → tính thời gian thực không cao vì trên một vòng quét PLC phải thực hiện tất cả các lệnh được viết trong chương trình. Phương án viết chương trình tuyến tính thường được lựa trọn khi mới làm quen lập trình. Chỉ nên áp dụng cho các bài toán nhỏ. Main Programme Rung . . . Rung End (Kết thúc của chương trình chính) - Ưu điểm: Quan sát toàn bộ chương trình điều khiển một cách dễ dàng đối với chương trình nhỏ, ngắn. - Nhược điểm: Các thuật toán lặp lại nhiều lần thì sơ đồ cấu trúc tuyến tính không phù hợp với những bài toán phức tạp trở nên khó quan sát được toàn bộ, thực hiện mất nhiều thời gian tín thời gian thực bị ảnh hưởng. b. Chương trình có cấu trúc:
Ngoài chương trình chính (Main Programme) thì có các chương trình con (Subroutine). Chương trình con được gọi bởi các trường trình chính hoặc một chương trình con khác. Mỗi chương trình con thường được viết để thực hiện một chức năng và có thể được chương trình mẹ gọi tới nhiều lần trong một vòng quét. =>Tổ chức chương trình mẹ đơn giản, có thể thời gian của vòng quét được rút gắn. Chương trình rễ hiểu, dễ bảo chì… Subroutine: (Sb) Sub4 Sb2 Sub5 Sb1 Sb3 - Ưu điểm: Giải quyết nhiều bài toán lớn có cấu hình phức tạp tính thời gian thực cao hơn… - Nhược điểm: Khó quan sát và giám sát được hệ thống khi nó đang làm việc. II. HỆ PLC IDEC Hãng IDEC có 5 chủng loại PLC - SmartRelay - Micro - MicroSmart - FA - Open Net Các phiên bản PLC này có cấu trúc phần cứng cũng như câu lệnh gần giống nhau (không bao gồm SmartRelay).
1. Chi tiết kỹ thuật Microsmart. Dßng s¶n phÈm Microsmart cã 2 kiÓu CPU: lo¹i All inOne, Slim Type. a. CPU All in One. Đặc tính kỹ thuật CPU All in One FC4A- C10R2 FC4A- C16R2 FC4A- C24R2 CPU FC4A- C10R2C FC4A- C16R2C FC4A- C24R2C Tổng chương trình 4,8KB 15KB 27KB Số mudule mỏ rộng Không Không 4 modules Đầu vào 6 9 14 64 Đầu ra 4 7 10 Lưu chương trình EEPROM Số từ Cơ bản 35 lệnh Chuyên sâu 38 40 46 Tốc độ xử lý 1.65ms (1000 bước lệnh cơ bản) Rơle nội 256 1024 Thanh ghi dịch 64 128 Thanh ghi dữ liệu 400 1300 Bộ đếm (bộ đếm tiến, đếm lụi, đếm 32 100 tiến lùi) Bộ định thời (1ms, 32 100 10ms, 100ms, 1ms) Bảng đặc tính kỹ thuật CPU All in One Đặc tính kỹ thuật CPU Slim Type CPU FC4A- D20K3 FC4A- D20RK1 FC4A- D40K3
FC4A- D20S3 FC4A- D20RS1 FC4A- D40S3 Tổng chương trình 27Kb 31,2Kb Số mudule mở rộng 7 Đầu vào 12 12 24 128 224 224 Đầu ra 8 8 16 Lưu chương trình EEPROM Số từ Cơ bản 35 35 lệnh Chuyên sâu 53 72 Tốc độ xử lý 1.65ms (1000 bước lệnh cơ bản) Rơle nội 1024 1024+560(AS-I) Thanh ghi dịch 128 Thanh ghi dữ liệu 1300 1300+300(AS-I) Bộ đếm (bộ đếm tiến, đếm lụi, đếm tiến lùi) 100 Bộ định thời (1ms, 10ms, 100ms, 1ms) 100 Bảng đặc tính kỹ thuật CPU Slim Type - Vùng nhớ bit (Internal Relays) ký hiệu là M. Được sử dụng làm cờ chốt , bộ đệm trạng thái…có thể ghi/đọc. - Vùng nhớ bit đặc biệt (Special Internal Relays) ký hiệu là M nhưng bắt đầu từ M8000 trở đi. - Thanh ghi dữ liệu (Data Registers) là vùng lưu trữ dữ liệu 16 hoặc 32 bit. Có thể được ghi/đọc. - Thanh ghi dữ liệu đặc biệt (Special Data Register) là vùng lưu trữ dữ liệu 16 hoặc 32 bit. Lưu trữ các trạng thái đặc biệt của thiết bị. Có thể được ghi/đọc bắt đầu từ địa chỉ D8000. - Thanh ghi dịch (Shift Register): Chủ yếu được dùng trong các lệnh dịch chuyển bit.
- Bộ đếm (Counter): Bộ đếm sử dụng đếm các sự kiện bên trong hoặc bên ngoài PLC hoạt động đếm không bị ảnh hưởng bởi thời gian vòng quét. - Bộ định thời (Timer): hoạt động đếm thời gian, không bị ảnh hưởng bởi thời gian vòng quét PLC. b. Modules mở rộng. - Modules vào số : 8DI, 16DI, 32DI - Modules ra số : 8DO, 16DO, 32 DO - Modules vào/ra số: 4DI/4DO, 16DI/8DO - Modules tương tự: 2AI/1AO, 2AI, 2AO Chú ý: Modules tương tự hỗ trợ nhiều chuẩn truyền tín hiệu tương tự như: tính hiệu áp, dòng (0÷ 10V, 4÷ 20mA), tín hiệu từ nhiệt điện trở K, J, Pt100. Tín hiệu ra 0÷ 10V hoặc 4÷ 20mA 2. Truyền thông a. Cấu trúc kết nối. CÊu tróc Poi t toPoi t : n n C¸c thµnh vi trong m ¹ ªn ng ®î ® Æ t c ë c¸c nót cña m¹ng vµ ®î nèi víi nhau qua c¸c ®êng dÉn theo tõng c cÆ p, m çi nót ® Òu cã tr¸ch nhi lu gi t¹ thê i sau Öm ÷ m ® ã chuyÓ n d÷ li u ® i Ö cho tíi ® Ých th× ®î gäi l c µ m¹ng cã cÊu tróc ®iÓm ®iÓm, cÊu tróc nµy chØ phï hîp khi m¹ng cã Ýt phÇn tö vµ tèc ®é truyÒn tin kh«ng cao. CÊu tróc PointtoMultiPoint : C¸c thµnh viªn g¾n vµo c¸c nót ph©n chia chung mét ®êng truyÒn vËt lý (Data Bus). D÷ liÖu ®îc göi
®i tõ m ét nót nµo ® ã sÏ cã thÓ ®î ti p nhËn bëi c Õ tÊ t c¶ nót cßn l¹i gäi l m ¹ µ ng cã cÊu tróc ®iÓm nhiÒu ®iÓm, c¸c nót tiÕp nhËn d÷ liÖu sÏ ph©n tÝch ®Þa chØ göi theo gãi th«ng tin ®Ó x¸c ®Þnh m×nh cã quyÒn nhËn th«ng tin kh«ng. Trªn thùc tÕ c¸c m¹ng cã quy m« t¬ng ®èi lín thêng sö dông hÖ ®êng dÉn chung nµy, bëi kh¶ n¨ng më réng vµ thu hÑp m¹ng trong t¬ng lai kh«ng ¶nh hëng ®Õn ho¹t ®éng cña hÖ thèng m¹ng. b. Khả năng kết nối - Kết nối PLC và máy tính: Khi PLC kết nối với máy tính trạng thái hoạt động và trạng thái đầu vào ra có thể được kiểm tra trên máy tính, có thể cập nhật với chương trình, tất cả các CPU (Không kể CPU FC4A- C10R2/C) đều có có thể kết nối 1:N số PLC tối đa 31 trạm khác. - Kết nối với thiết bị người dùng: tất cả CPU có thể kết nối với thiết bị mở rộng có RS232 ví dụ như máy tính, máy in, đầu đọc mã vạch… - Kết nối với Modem: tất cả CPU (Không kể CPU FC4A-C10R2/C) có thể kết nối với Modem.
- Data Link: Tất cả CPU MicroSmart có thể được kết nối với nhau qua chuẩn RS485, theo kiểu chủ tớ, số trạm tớ tối đa 31. - Kết nối mạng AS-I (Actual Sensor Interface) các CPU Slim Type có khả năng nối mạng AS-I với các thiết bị chấp hành, cảm biến… Qua module mạng AS-I III. HỆ LỆNH TRONG MicroSmart Chú ý khi nhập các thông số vào lệnh khi xuất hiện các ký hiệu sau: Allocation Number: Thực hiện điền rõ địa chỉ của tiếp điểm hay của M.
Normally Open: lựa chọn tiếp điểm thưởng mở Normally Closed: lựa chọn tiếp điểm thường đóng 1. Lệnh cơ bản (Basic Instructions). a. Lệnh tiếp điểm. Ứng dụng: N¹p, n¹p ®¶o, b¾t sên xung l ªn hoÆc sung xuèng lÖnh 2 t iÕp ®iÓm, nèi t iÕp vµ song song 2 t iÕp ®iÓm, nh©n, nh©n ®¶o, céng, céng ®¶o,… LOD, LODN, OR,ORN,OR LOD, AND,AN LOD, ANDN - Lệnh nạp (LOD) , nạp đảo (LODN) - Lệnh đầu ra (OUT), đầu ra đảo(OUTN) - Lệnh Set, Reset - Lệnh AND và ANDN
- Lệnh AND và AND LOD Dùng để nối tiếp điểm song song với 2 hoặc nhiều hơn tiếp điểm nối tiếp bắt đầu bằng lệnh LOD. - Lệnh OR và ORN Dùng nối tiếp điểm song song hay là cộng logic - Lệnh OR LOAD (ORLOD) Được sử dụng để nối 2 nhánh song song bắt đầu bằng LOD - Lệnh nối (BPS, BRD,BPP): Chỉ cần khi lập trình và hiên thị chương trình dưới dạng STL
b. Timer/Counter - Timer (TML, TIM, TMH, TMS) Có 4 loại với 4 độ phân giải như bảng, tuỳ theo mục đích sử dụng và sai số của các phép định thời mà ta chọn loại timer phù hợp. Các timer này thực hiện đếm ngược thời gian. Cài đặt thời gian cho timer - Counter (CNT,CUD, CDP) Có 3 loại đếm tiến hoặc đếm lùi giá trị được đặt bằng hằng số hay từ một thanh ghi. Giá trị đếm được mô tả bằng một thanh nghi 16 bit.
Bộ đếm tiến: bộ đếm tiến có hai tín hiệu vào (sơ đồ thang). Tín hiệu đầu dùng để Reset Counter về không khi tín hiệu này được kích lên ON. Tín hiệu thứ 2 là tín hiệu xung vào đếm khi tín hiệu này ON nội dung bộ đếm tăng lên 1. Cờ bộ đếm lên ON khi nội dung bộ đếm bằng nội dung đặt Bộ đếm tiến Bộ đếm tiến lùi: Có ba tín hiệu vào Tín hiệu thứ nhất dùng để cài đặt giá trị đặt cho bộ đếm khi tín hiệu này được kích lên ON. Vd cài đặt giá trị ban đầu là 500 khi có tín hiệu ON nội dung bộ đếm là 500. Tín hiệu thứ hai là tín hiệu đếm tiến. Khi có sườn lên tín hiệu này nội dung bộ đếm tăng lên 1 Tín hiệu thứ 3 là tín hiệu đếm lùi. Khi có sườn lên tín hiệu này nội dung bộ đếm giảm xuống 1. Khi giá trị bộ đếm giảm xuống 0 thì cờ C của bộ đếm bật lên ON, OFF khi nội dung bộ đếm khác không.
Bộ đếm tiến lùi Bộ đếm lùi hoặc tiến: Có 3 tín hiệu vào Tín hiệu thứ nhất dùng để cài đặt giá trị ban đầu cho bộ đếm. Khi tín hiệu này ON nội dung bộ đếm được được cài đặt Tín hiệu thứ hai là xung đếm. Khi tín hiệu ON nội dung bộ đếm tăng hoặc giảm nội dung đi 1 tùy thuộc vào sự lựa trọn của tín hiêu thứ 3 Tính hiệu thứ 3. Dùng để lựa trọn bộ đếm thực hiện đếm tiến hay đếm lùi. Khi tín hiệu này ON bộ đếm hoạt động đếm tiến, khi tín hiệu này OFF bộ đếm thực hiện đếm lùi. Cờ của bộ đếm bật lên ON khi nội dung bộ đếm giảm xuống 0.
Bộ đếm tiến lùi có xung chọn - Lệnh so sánh Counter (CC=, CC>=) Thực hiệp phép so sánh giá trị của một hằng số hay một thanh ghi với giá trị đếm hiện thời của một bộ đếm. Khi nào thoả mãn thì đầu ra được bật lên ON. - Lệnh so sánh thanh ghi (DC=, DC>=) Thực hiệp phép so sánh giá trị của một hằng số hay một thanh ghi với một thanh ghi. Khi nào thoả mãn thì đầu ra được bật lên ON.
c. Lệnh dịch bit thuận và ngược (SFR, SFRN) - Dịch bít thuận (SFR): lệnh thực hiện lệnh dịch bit theo chiều thuận thanh ghi dịch (R) lệnh không tác dụng với thanh nghi D hay bit M. Bít dữ liệu mới được đưa vào bít có thự thấp nhất của thanh ghi dịch và bít ở thứ tự cao nhất được chọn bị đẩy nội dung ra ngoài. Cài đặt lệnh (5) Chọn bít thấp nhất cho thanh nghi dịch Số lượng bít tham gia dịch Tín hiệu thứ nhất dùng để Reset Nội dung các bit dịch xuống OFF
Tín hiệu thứ 2 dùng làm xung dịch bit. Khi có sườn lên các bit được dịch lên 1 bit theo chiều tăng thứ tự bít. Và một bít mới được được đưa vào nội dung thanh nghi dịch. Giá trị nội dung bít mới này phục thuộc vào tín thứ 3 Tín hiệu thứ 3 là tín hiệu giá trị bít nhập vào thanh ghi dịch nếu tín hiệu này ON thì khi có tín hiệu dịch bít thì nội dung bit mới nhập vào là ON (1). Chú ý thời gian của xung dữ liệu phải tồn tại chước khi có xung dịch. Tín hiệu thứ nhất dùng để Set - Lệnh dịch bít ngược (SFRN): lệnh thực hiện dịch bit theo chiều ngược thanh nghi dịch Lệnh thực hiện tương tự như lệnh dịch bít thuận nhưng các bít được dịch từ bít thứ tự cao đến bít thứ tự thấp. Nội bít dữ liệu mới được nhập vào bít có thứ tự cao nhất được chọn. Nội dung Bít ở thứ tự thấp nhất bị đẩy ra ngoài. Các lệnh này hay được ứng dụng trong băng truyền phân loại sản phẩm theo dõi sản phẩm. e. Lệnh bắt sườn xung lên (STU), bắt sường xung xuống (STOD) Dùng để phát hiện tính hiệu đầu vào ở sườn lên hoắc xuống. Khi phát hiện thì đầu ra bật lên OFF lên ON và từ ON xuống OFF.