TÀI LIỆU LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC 1

Chia sẻ: Nguyen Van Vinh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

307
lượt xem 142
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Câu 1. Hãy giải thích tại sao PLC lại được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển quá trình (Điều khiển công nghiệp)? điểm Đáp án: Vì PLC có những ưu điểm như sau: -Tính linh hoạt: có thể sử dụng một bộ điều khiển cho nhiều đối tượng khác nhau với các thuật toán điều khiển khác nhau.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: TÀI LIỆU LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC 1

Câu 1. Hãy giải thích tại sao PLC lại được sử dụng r ộng rãi trong các h ệ 3 thống điều khiển quá trình (Điều khiển công nghiệp)? điểm Đáp án: Vì PLC có những ưu điểm như sau: 0.4 -Tính linh hoạt: có thể sử dụng một bộ điều khiển cho nhi ều đối tượng khác nhau với các thuật toán điều khiển khác nhau. - Dễ dàng thiết kế và thay đổi logic điều khiển: với các h ệ th ống đi ều khi ển 0.5 sử dụng rơle, khi thay đổi logic điều khiển cần có nhiều thời gian để nối lại dây cho các thiết bị và panel điều khiển, và đó là một công vi ệc ph ức t ạp. V ới hệ thống điều khiển sử dụng PLC, thay đổi logic điều khiển bằng cách thay đổi chương trình thông qua thiết bị lập trình và ngôn ngữ lập trình chuyên dùng. Điều đó làm giảm đáng kể thời gian thiết kế hệ thống. - Tối ưu logic điều khiển: được sự hỗ trợ của các công cụ mô phỏng và gỡ 0.4 rối trực tuyến và trực quan làm cho hệ thống được thiết kế có tính tối ưu hơn. - Tốc độ thực hiện nhanh. 0.4 - Nhỏ, gọn và giá thành thấp. 0.4 - Khả năng bảo mật hệ thống khi sử dụng mã khóa. 0.4 - Khả năng mở rộng và nâng cấp hệ thống: do được chế tạo dưới dạng các 0.5 modul được chuẩn hóa cho phép ghép nối các thành phần không chỉ của một nhà sản xuất. Đây là một yêu cầu không th ể thiếu trong các h ệ th ống đi ều khiển hiện đại. Câu 2. Hãy trình bày cấu trúc và nguyên lý hoạt động cơ bản của PLC? 3 điểm Đáp án: PLC là thiết bị điều khiển dựa trên bộ vi xử lý, các thành ph ần c ơ 0.7 bản của nó gồm (vẽ hình): - Khối xử lý trung tâm (Central Processing Unit - CPU) : Đây là bộ não của hệ thống, có chức năng điều khiển và giám sát toàn bộ hoạt động của hệ thống bằng cách thực hiện tuần tự các lệnh trong bộ nhớ. Bên trong CPU gồm các mạch điều khiển, khối thuật toán và logic, các thanh ghi chuyên dụng và thanh ghi dữ liệu tạm thời. Hoạt động cơ bản của CPU là: đ ọc l ần l ượt t ừng
lệnh từ bộ nhớ, giải mã lệnh, phát tín hiệu điều khiển các thành ph ần khác và xử lý dữ liệu. Khối nguồn Bộ nhớ trong CPU Bus hệ thống Khối ghép nối ra Khối ghép nối vào -Bộ nhớ trong (Internal Memory): Bộ nhớ trong là loại bộ nhớ bán dẫn, có 0.7 ưu điểm là tương thích về kích thước và mức logic với các thành ph ần khác của hệ thống; tốc độ truy nhập cao; năng lượng tiêu thụ thấp. PLC sử dụng các loại bộ nhớ sau đây: -ROM hệ thống: chứa chương trình hệ thống (hệ điều hành) và dữ liệu cố định được CPU sử dụng. Dữ liệu trong ROM được nhà sản xuất nạp vào và không thay đổi trong suốt quá trình sử dụng sau này. -RAM chứa chương trình và dữ liệu của người sử dụng -RAM làm bộ đệm cho các tín hiệu vào/ra và cho các đối t ượng khác (bộ đếm, định thời...) -EEPROM để lưu cố định chương trình của người sử dụng cũng nh ư những dữ liệu cần thiết mà người dùng lựa chọn. Một phần hoặc toàn bộ RAM có thể được nuôi bằng tụ điện hoặc nguồn pin bên ngoài. Chương trình của người sử dụng được nạp vào RAM, sau đó tự động nạp vào EPPROM để có thể lưu trữ vĩnh cửu. -Bus hệ thống (System Bus): Bus hệ thống phục vụ cho việc truyền thông 0.7 tin giữa các thành phần trong hệ thống. Thông tin đ ược truy ền trong h ệ th ống dưới dạng tín hiệu nhị phân. Bus hệ thống gồm có các bus sau:
-Bus dữ liệu: bus dữ liệu là bus hai chiều, dùng để truy ền tải dữ li ệu giữa các thành phần trong hệ thống. -Bus địa chỉ: bus địa chỉ là bus một chiều, khi CPU muốn truy cập đến một thành phần nào đó thì nó cung cấp địa ch ỉ của thành ph ần đó lên bus này, tín hiệu địa chỉ qua bộ giải mã địa chỉ kích hoạt thành phần tương ứng. -Bus điều khiển: CPU sử dụng bus điều khiển để cung cấp các tín hi ệu điều khiển và nhận các tín hiệu thông báo từ các thành phần. Khối ghép nối vào/ra (Input/Output Interface): 0.7 - Khối ghép nối vào có các chức năng sau: nhận tín hiệu vào từ các thi ết b ị nhập (ví dụ các cảm biến, chuyển mạch...); biến đổi các tín hiệu vào thành mức điện áp một chiều; thực hiện cách ly tĩnh điện bằng bộ ghép nối quang; tạo tín hiệu logic chuẩn đưa đến các mạch trong PLC. - Khối ghép nối ra hoạt động tương tự khối ghép n ối vào: tín hi ệu m ột chi ều chuẩn từ trong PLC qua các mạch biến đổi đến các đầu ra vật lý, cho phép điều khiển trực tiếp các tải một chiều và xoay chiều công suất nh ỏ với các mức điện áp khác nhau. Bộ ghép nối quang cũng được sử dụng để tránh cho các mạch bên trong PLC khỏi ảnh hưởng của các thiết bị bên ngoài. -Khối nguồn (Power Supply): Khối nguồn có chức năng biến đổi nguồn 0.2 điện áp bên ngoài thành các mức điện áp phù hợp cung cấp cho các thành ph ần của PLC. Câu 3. Trình bày cấu trúc và sơ đồ nguyên lý mạch c ơ b ản c ủa các c ổng 3 vào của PLC? điểm Đáp án: Khối ghép nối vào có các chức năng sau: nhận tín hiệu vào từ các 1.5 thiết bị nhập (ví dụ các cảm biến, chuyển mạch...); biến đổi các tín hi ệu vào thành mức điện áp một chiều; thực hiện cách ly tĩnh điện bằng bộ ghép nối quang; tạo tín hiệu logic chuẩn đưa đến các mạch trong PLC. Do đó mạch ghép nối vào có các khối sau:
-Bộ biến đổi -Mạch cách ly tĩnh điện -Mạch logic Sơ đồ mạch ghép nối vào: Đầu vào Mạch cách Đến bộ Bộ biến đổi Mạch logic ly tĩnh điện đệm Khối đầu tiên nhận tín hiệu từ các cảm biến, chuy ển m ạch...Nếu tín 1.5 hiệu vào là điện áp xoay chiều thì bộ biến đổi chỉnh lưu thành đi ện áp m ột chiều có giá trị nhỏ. Đầu ra của bộ biến đổi không được đưa trực ti ếp đ ến các mạch trong PLC nhằm tránh cho nó khỏi ảnh hưởng của mạch ngoài. Ví dụ trong trường hợp bộ biến đổi làm việc không chính xác, thì điện áp xoay chiều lớn được đưa đến PLC và làm hỏng h ệ thống, bởi vì h ầu h ết các m ạch xử lý chỉ làm việc với điện áp 5V một chiều. Do vậy phải có mạch cách ly để bảo vệ các mạch trong PLC. Mạch cách ly thường sử dụng bộ ghép nối quang, Tín hiệu được chuẩn hóa về mức logic để đưa vào hệ thống. Sơ đồ nguyên lý của mạch ghép nối vào: PLC +V Đầu vào Đến bộ + - đệm LED
Câu 4. Thế nào là vòng quét? Hãy trình bày chi ti ết các giai đo ạn làm vi ệc 3 của PLC thông qua vòng quét? điểm Đáp án: Chức năng của CPU là thực hiện lặp đi lặp lại một chuỗi công 1.5 việc. Sự thực hiện các công việc có tính tuần hoàn này g ọi là vòng quét (Scan cycle). Trong mỗi vòng quét, CPU thực hiện hầu hết hoặc toàn bộ các công việc sau: - Đọc các đầu vào - Thực hiện chương trình - Xử lý các yêu cầu truyền thông - Thực hiện tự chẩn đoán - Viết các đầu ra Có thể biểu diễn vòng quét của CPU như sau: Viết các đầu Đọc các đầu vào ra Thực hiện chương trình Tự chẩn đoán Xử lý các yêu cầu truyền thông Đọc các đầu vào số. Mỗi vòng quét bắt đầu bằng việc đọc giá trị hiện 0.5 thời của các đầu vào số và lưu các giá trị này ở bộ đệm vào. CPU qu ản lý b ộ đệm dành cho các đầu vào số theo từng byte. Nếu CPU ho ặc module m ở r ộng không có đủ một đầu vào vật lý cho mỗi bit của byte nào đó, thì không thể gán lại các bit này cho các module tiếp theo cũng như không th ể sử dụng chúng trong chương trình. Tại thời điểm bắt đầu mỗi vòng quét, CPU gán các bit không sử dụng này bằng 0. Trong trường hợp các module mở rộng không được lắp đặt, thì có thể sử dụng các bit đầu vào mở rộng này trong chương
trình như các bit nhớ thông thường. Thực hiện chương trình. Trong giai đoạn thực hiện chương trình, các 0.4 lệnh được thực hiện lần lượt từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng. Các lệnh vào/ra trực tiếp cho phép truy nhập trực tiếp đến các đầu vào/ra vật lý trong khi thực hiện chương trình hoặc trình xử lý ngắt. Nếu chương trình có sử dụng ngắt, thì trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện khi sự kiện ngắt tương ứng xuất hiện (sự kiện ngắt có thể xuất hiện tại bất kỳ th ời đi ểm nào trong vòng quét). Xử lý các yêu cầu truyền thông. Trong giai đoạn này, CPU sẽ xử lý bất kỳ 0.2 yêu cầu nào nhận được từ cổng truyền thông. Thực hiện tự chẩn đoán. Trong giai đoạn này, CPU thực hiện kiểm tra ph ần 0.2 lõi của nó (chương trình hệ thống), các module vào/ra, bộ nh ớ chương trình người dùng (chỉ ở chế độ RUN). Ghi các đầu ra số. Tại thời điểm kết thúc mỗi vòng quét, CPU ghi dữ liệu 0.2 lưu trong bộ đệm tới các đầu ra vật lý. Câu 5. Trình bày cấu trúc và sơ đồ nguyên lý mạch c ơ b ản c ủa các c ổng 3 điểm ra của PLC? Đáp án: Khối ghép nối ra hoạt động tương tự khối ghép nối vào: tín hiệu một 1.5 chiều chuẩn từ trong PLC qua các mạch biến đổi đến các đầu ra vật lý, cho phép điều khiển trực tiếp các tải một chiều và xoay chiều công suất nh ỏ với các mức điện áp khác nhau. Bộ ghép nối quang cũng được sử dụng để tránh cho các mạch bên trong PLC khỏi ảnh hưởng của các thiết bị bên ngoài. Từ bộ đệm Đầu ra Mạch cách Mạch giao Mạch logic ly tĩnh điện tiếp Mạch giao tiếp sử dụng rơle, tranzitor, triac cho phép nối trực ti ếp PLC v ới tải công suất nhỏ. Khi nối đầu ra với tải công suất lớn cần có mạch công suất
bên ngoài. Mạch giao tiếp kiểu rơle: tín hiệu từ PLC được sử dụng để đi ều khi ển 1.5 rơle, có khả năng chuyển mạch dòng điện lớn trong mạch tải. Ngoài ra rơle còn có chức năng cách ly PLC với mạch ngoài. Rơle có kh ả năng ch ịu quá t ải trong thời gian ngắn. Tuy nhiên, nhược điểm của rơle là t ốc độ chuy ển m ạch chậm. Mạch rơle được sử dụng cho cả tải một chiều và xoay chiều. +V PLC Từ mạch logic Đầu ra LED Mạch giao tiếp kiểu tranzitor: tín hiệu từ PLC điều khiển tranzitor làm việc ở chế độ khóa. Ưu điểm của tranzitor là tốc độ chuyển mạch nhanh. Nhưng dễ bị hư hỏng do quá tải hoặc khi chuy ển t ừ trạng thái thông sang khóa. Do đó phải sử dụng các mạch bảo vệ. Mạch tranzitor ch ỉ dùng cho đi ện áp một chiều. +V LED Từ mạch Đầu ra logic PLC Mạch giao tiếp kiểu triac: chuyên dùng với mạch điện xoay chiều, có tốc độ chuyển mạch nhanh. Nhưng dễ bị hư hỏng do quá tải, nên ph ải có mạch bảo vệ. Như vậy, mặc dù các mạch bên trong PLC làm việc với tín hi ệu chu ẩn 5V
một chiều, nhưng nhờ có mạch ghép nối ra nên có thể nối trực tiếp PLC với phụ tải một chiều hoặc xoay chiều có các mức điện áp khác nhau. Câu 6. Hãy trình bày các vùng nhớ cơ bản của PLC S7-200? 3 điểm Đáp án: Các vùng nhớ cơ bản của PLC S7 như sau: 0.3 -Vùng nhớ đệm vào I: CPU lấy mẫu các đầu vào vật lý tại th ời điểm bắt đầu của mỗi vòng quét và ghi các giá trị này ở vùng đệm vào. Ch ương trình có thể truy nhập vùng đệm vào theo bit, byte, từ, hoặc từ kép. -Vùng nhớ đệm ra Q: Tại thời điểm kết thúc mỗi vòng quét, CPU sao chép 0.3 các giá trị được lưu trong vùng đệm ra đến các đầu ra vật lý. Ch ương trình có thể truy nhập vùng đệm ra theo bit, byte, từ, hoặc từ kép. -Vùng nhớ V: Có thể sử dụng vùng nhớ V để lưu các kết quả trung gian c ủa 0.3 các thao tác đang được thực hiện trong chương trình. Cũng có th ể s ử d ụng vùng nhớ V để lưu các dữ liệu khác có liên quan đến quá trình đi ều khi ển. Có thể truy nhập vùng nhớ V theo bit, byte, từ, hoặc từ kép. -Vùng nhớ bit M: Có thể sử dụng vùng nhớ bit M như các rơle điều khiển 0.2 bên trong. Mặc dù có tên là vùng nhớ bit nhưng có thể truy nh ập theo bit, byte, từ, hoặc từ kép. -Vùng nhớ S (Sequence Control Relay - SCR): Các bit thuộc vùng nhớ S đ ược 0.3 sử dụng để tổ chức các hoạt động theo một trình tự nào đó của máy móc thành các đoạn chương trình tương đương. Các bit nhớ S được gọi là các rơle điều khiển trình tự. Nó cho phép phân đoạn ch ương trình về m ặt logic. Có th ể truy nhập vùng nhớ S theo bit, byte, từ, hoặc từ kép. -Vùng nhớ đặc biệt SM: Các bit nhớ đặc biệt SM được sử dụng để giao tiếp 0.3 giữa CPU và chương trình của người sử dụng. Chương trình có thể sử dụng các bit này để lựa chọn và điều khiển một số chức năng đặc biệt của CPU S7- 200. Có thể truy nhập dữ liệu trong vùng nhớ này theo bit, byte, từ, hoặc từ kép. -Vùng nhớ của các bộ định thời T: Trong CPU S7-200, các bộ định thời có 0.2
chức năng đếm thời gian. Các bộ định thời S7-200 có các độ phân giải 1ms, 10ms, 100ms. -Vùng nhớ của các bộ đếm C : Trong CPU S7-200, các bộ đếm có chức năng 0.2 đếm theo sườn dương của xung ở các đầu vào đếm. CPU cung cấp ba lo ại bộ đếm: đếm tiến, đếm lùi, đếm cả tiến và lùi. -Địa chỉ các đầu vào tương tự AI : PLC S7 biến đổi một giá trị tương tự 0.3 (như nhiệt độ hoặc điện áp) thành một giá trị số có độ dài 16 bit. Việc đọc các giá trị này bằng cách sử dụng địa chỉ gồm nhận dạng vùng nhớ (AI), kích thước dữ liệu (W), địa chỉ byte đầu tiên. Bởi vì các đầu vào tương t ự là các t ừ và luôn bắt đầu bằng các byte số chẵn, nên địa chỉ byte là các số chẵn. Các giá trị đầu vào tương tự là các giá trị chỉ đọc được (read-only). -Địa chỉ các đầu ra tương tự AQ: S7-200 biến đổi một giá trị số 16 bit thành 0.3 tín hiệu điện tỷ lệ với giá trị số. Việc ghi các giá trị này bằng cách sử dụng địa chỉ gồm nhận dạng vùng nhớ (AQ), kích thước dữ liệu (W), địa ch ỉ byte đầu tiên. Bởi vì các đầu ra tương tự là các từ và luôn bắt đầu bằng các byte số chẵn, nên địa chỉ byte là các số chẵn. Các giá trị đầu ra tương t ự là các giá tr ị chỉ ghi được (write-only). - Địa chỉ các bộ đếm tốc độ cao HC: Các bộ đếm tốc độ cao được thiết kế 0.3 để đếm các sự kiện có tốc độ rất cao không ph ụ thuộc vào vòng quét c ủa CPU. Bộ đếm tốc độ cao có một giá trị hiện thời là số nguyên không dấu 32 bit. Truy nhập giá trị này bằng cách sử dụng địa chỉ như sau: Câu 7. Hãy trình bày việc xác định các đ ầu vào/ra môdun CPU và mô đun 3 mở rộng của PLC S7-200? điểm Các đầu vào/ra tích hợp trên module CPU có các địa chỉ cố định. Có th ể thêm 1.5 các đầu vào/ra bằng cách kết nối các module mở rộng về bên phải của CPU để tạo thành một dãy các đầu vào/ra. Địa chỉ của các vị trí trên module được
xác định bằng kiểu vào/ra và vị trí của module trong dãy, và có liên h ệ v ới đ ịa chỉ các module cùng kiểu trước đó. Các module mở rộng số sử dụng bộ đệm vào/ra theo từng byte. Điều này có nghĩa là nếu một module không có đủ 8 đầu vào hoặc ra cho một byte trong bộ đệm, thì các bit ch ưa s ử dụng trong byte đó không thể gán cho các module tiếp theo trong dãy, cũng như không thể dùng chúng trong chương trình. Đối với module vào, các bit chưa dùng này được xóa về 0 khi CPU cập nhật đầu vào. 1.5 CPU 224 4 I / 4Q 4 AI/ 1 AQ 8Q 4AI/ 1 AQ 8I I0.0 I2.0 I3.0 AIW0 AQW0 Q3.0 AIW8 AQW4 Q0.0 Q2.0 AIW2 AIW10 I0.1 I2.1 I3.1 AIW4 Q3.1 AIW12 Q0.1 Q2.1 AIW6 AIW14 I0.2 I2.2 I3.2 Q3.2 Q0.2 Q2.2 I0.3 I2.3 I3.3 Q3.3 Q0.3 Q2.3 I0.4 I3.4 Q3.4 Q0.4 I0.5 I3.5 Q3.5 Q0.5 I0.6 I3.6 Q3.6 Q0.6 I0.7 I3.7 Q3.7 Q0.7 I1.0 Q1.0 I1.1 Câu 8. Hãy trình bày các phương pháp lập trình và nêu ưu nh ược đi ểm Q1.1 3 I1.2 I1.3 của từng phương pháp trên? điểm I1.4 I1.5 Cách lập trình cho S7 dựa trên ba phương pháp chính: 0.5 - Phương pháp liệt kê lệnh (Statement List - viết tắt là STL), - Phương pháp hình thang (Ladder Logic - viết tắt là LAD), - Phương pháp biểu đồ khối chức năng (Function Block Diagram - viết tắt là FBD). -Phương pháp liệt kê lệnh: 1.0 Phương pháp liệt kê lệnh cho phép tạo ra các chương trình điều khiển bằng cách nhập mã gợi nhớ của lệnh. Nhìn chung, phương pháp liệt kê lệnh phù hợp cho những nhà lập trình chuyên nghiệp. Phương pháp STL cho phép tạo ra các chương trình mà đôi khi không thể viết được bằng các phương pháp
LAD hoặc FBD, bởi vì đó là các phương pháp đồ h ọa nên ph ải có m ột s ố quy tắc để vẽ và nối các phần tử cho đúng. Để lập trình bằng phương pháp STL cần phải hiểu rõ phương thức sử dụng ngăn xếp logic, bởi vì các lệnh này can thiệp vào các bit của ngăn xếp. Các thao tác can thiệp vào ngăn xếp tác động đến bit đầu tiên hoặc bit đầu tiên và bit thứ hai của ngăn xếp. Giá trị m ới có thể ghi đè hoặc chèn vào bit đầu tiên của ngăn xếp. Khi giá trị mới chèn vào v ị trí bit đầu tiên thì các bit bị đẩy xuống một vị trí và bit cu ối cùng s ẽ b ị m ất. Thao tác với hai bit đầu tiên sẽ kéo các bit tiếp theo lên một vị trí. Ngăn xếp logic là một vùng nhớ gồm có 9 bit liền nhau. Các l ệnh ch ỉ can thiệp đến bit đầu tiên và bit thứ hai của ngăn xếp. S0 Bit đầu tiên của ngăn xếp S1 Bit thứ hai của ngăn xếp S2 Bit thứ ba của ngăn xếp S3 Bit thứ tư của ngăn xếp S4 Bit thứ năm của ngăn xếp S5 Bit thứ sáu của ngăn xếp S6 Bit thứ bảy của ngăn xếp S7 Bit thứ tám của ngăn xếp S8 Bit thứ chín của ngăn xếp -Phương pháp hình thang: 1.0 Phương pháp hình thang được sử dụng rộng rãi vì có tính trực quan, đơn gi ản. Các phần tử trong LAD tương ứng với các phần tử của hệ thống điều khiển rơle, đó là tiếp điểm, cuộn dây, hộp chức năng và mạng LAD. Tiếp điểm --| |--: tượng trưng cho tiếp điểm của rơle. Các ti ếp đi ểm có thể là thường mở hoặc thường đóng Cuộn dây --( )--: tượng trưng cho cuộn dây của rơle Hộp (box): tượng trưng cho các hàm, làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp. Mạng LAD: là đường nối các phần tử thành mạch hoàn thiện từ đường nguồn bên trái, qua các tiếp điểm đến cuộn dây hoặc các hộp và v ề đ ường ngu ồn bên phải.
-Phương pháp biểu đồ khối chức năng: 0.5 Phương pháp này sử dụng các khối hộp để biểu diễn các cổng logic (AND, OR, NOT) và các hàm thực hiện các chức năng (định thời, đếm, toán học...). Có các đường nối giữa các hộp để tạo thành mạch logic theo yêu c ầu. Vì v ậy, phương pháp này tương tự như việc thiết kế mạch số. Câu 9. Hãy trình bày ưng dụng PLC xây d ựng h ệ th ống đi ều khi ển t ự 3 động? trình bày kỹ hệ thống điều khiển trình tự? điểm Khi bắt đầu xây dựng một hệ thống điều khiển trên cơ sở ứng dụng PLC, 1.0 một câu hỏi đặt ra là phải thực hiện những công việc theo m ột quy trình nh ư thế nào?. Có thể đó không phải là một vấn đề lớn khi xây d ựng m ột h ệ th ống đơn giản. Nhưng đối với những hệ thống phức tạp thì cần phải có một quy trình thiết kế phù hợp. Nó giúp cho người thiết kế kiểm soát được quá trình thực hiện công việc của mình, từ sự mô tả chức năng và yêu cầu của hệ thống cho đến việc lập chương trình điều khiển cho PLC. Trong chương này sẽ đưa ra mô hình hệ thống điều khiển trình tự, đề cập đ ến ph ương pháp mô tả chức năng hệ thống điều khiển trình tự và kỹ thuật lập trình đi ều khi ển trình tự ứng dụng PLC. Một hệ thống điều khiển tự động bao gồm các thành phần chính sau: 1.0 - Phần điều khiển: phần điều khiển có chức năng tạo ra các lệnh điều khiển cần thiết tùy thuộc vào thông tin mà nó nh ận được. Các thông tin này có thể nhận được từ người điều khiển hoặc thông tin phản h ồi từ ph ần ch ấp hành thông qua các cảm biến. - Phần chấp hành: đôi khi còn gọi là phần công suất, nhận lệnh từ phần điều khiển để thực hiện điều khiển đối tượng. Phần chấp hành có th ể là các động cơ điện, cuộn dây điện từ, rơle... Mô hình tổng quát của hệ thống điều khiển tự động như sau:
Tác động Báo hiệu Hiệu Thông Phần điều chỉnh báo trạng khiển bằng tay thái Lệnh điều Phản hồi khiển Phần chấp hành Hệ thống điều khiển logic là hệ thống điều khiển thực hiện các chức năng logic chuyển mạch. Ta có thể mô tả hệ thống điều khiển logic d ưới dạng một mạch logic gồm các đầu vào và đầu ra như sau: Các đầu vào Hệ thống điều Các đầu ra khiển Dựa theo mô hình này, có thể chia hệ thống điều khiển thành hai loại: 1.0 -Hệ thống điều khiển tổ hợp: là hệ thống điều khiển mà trạng thái của các đầu ra chỉ phụ thuộc vào trạng thái của các đầu vào tại th ời điểm đang xét. Có thể biểu diễn hệ thống dưới dạng hàm logic: Đầu ra = f(đầu vào) -Hệ thống điều khiển trình tự: là hệ thống điều khiển mà trạng thái của các đầu ra không chỉ phụ thuộc vào trạng thái của các đầu vào tại thời điểm đang xét mà còn phụ thuộc vào trạng thái trước đó của h ệ th ống. Bi ểu di ễn hệ thống bằng hàm logic: Đầu ra = f(đầu vào, trạng thái hệ thống) Hệ điều khiển tổ hợp là trường hợp riêng của hệ điều khiển trình tự, khi số trạng thái của hệ thống bằng 1. Hệ thống điều khiển trình tự là h ệ thống phổ biến trong thực tế. Đặc trưng của hệ thống điều khiển trình tự là
sự thực hiện lặp đi lặp lại một chuỗi các thao tác, tương ứng với một trạng thái hoạt động của hệ thống. Câu 10. Hãy trình bày kỹ qui trình thi ết k ế h ệ th ống đi ều khi ển tu ần 3 tự? điểm Thiết kế hệ thống điều khiển trình tự ứng dụng PLC gồm có hai nhi ệm v ụ là 1.0 thiết kế phần cứng và thiết kế chương trình điều khiển. Thiết k ế ch ương trình điều khiển chỉ là một phần trong toàn bộ quá trình thiết kế, nhưng là yếu tố quan trọng vì nó tạo ra các tài liệu cần thiết giúp cho việc lập trình và gỡ rối cũng như lập tài liệu hệ thống để lưu trữ sau này. Đi ều này đ ặc bi ệt có ý nghĩa khi bảo trì và nâng cấp hệ thống. Hình dưới đây biểu diễn quy trình tổng quát khi thiết kế hệ thống đi ều khi ển 1.0 trình tự ứng dụng PLC. Phương pháp này cho phép triển khai, l ắp đ ặt ph ần cứng và thiết kế chương trình điều khiển được tiến hành độc lập và song song. Nó cũng cho phép trao đổi thông tin bổ xung giữa các quá trình thiết kế nhằm hoàn thiện hệ thống theo hướng tối ưu nhất. Đối với h ệ thống đi ều khiển đơn giản thì ít khi đòi hỏi sự hoạch định và thiết kế chương trình, bởi vì không có nhiều sự liên kết logic giữa các phần trong chương trình. Đối với các hệ thống phức tạp, cần thiết kế chương trình có cấu trúc và theo m ột quy trình xác định, điều đó làm cho quá trình được kiểm soát, tránh nhầm lẫn và thiếu sót khi thiết kế chương trình, chương trình dễ đọc, hiệu ch ỉnh, b ổ xung, và lập tài liệu thiết kế.Trong quy trình thiết kế hệ th ống đi ều khi ển, một v ấn đề quan trọng là phải mô tả hệ thống điều khiển một cách chính xác, khoa học, và được chuẩn hóa. Ngoài ra, cách mô tả hệ th ống phải tạo đi ều ki ện thuận lợi cho việc thiết kế chương trình điều khiển.
1.0 Xác định yêu cầu và chức năng của hệ thống Xác định yêu cầu về bộ Thiết kế Thiết kế xử lý, bộ nhớ, vào/ra và phần cứng chương trình các chức năng chuyên dùng Yêu cầu đối với quá trình điều khiển Lựa chọn và lắp đặt phần cứng Chia quá trình điều khiển thành các khối chức năng Lập tài liệu kỹ Mô tả chức thuật năng các khối Lập trình cho các khối chức năng Liên kết chương trình, mô phỏng và hiệu chỉnh Lập tài liệu Chạy thử trên thiết bị, hiệu chỉnh và hoàn thiện hệ thống Câu 11. Hãy trình bày các phương pháp mô tả hệ thống điều khi ển? 3
Trình bày chi tiết phương pháp lưu đồ? điểm Sự mô tả hệ thống điều khiển một cách chi tiết bằng lời thường dài, khó theo 1.5 dõi, không trong sáng và không chính xác. Nó chỉ được sử d ụng đ ể mô t ả m ột cách khái quát nhất các chức năng và yêu cầu của h ệ th ống. Đ ể mô t ả h ệ thống điều khiển đáp ứng được các yêu cầu đã nêu thì trước hết cần phải chia quá trình điều khiển thành các khối chức năng nhỏ, mỗi kh ối này ngoài các đầu vào/ra vật lý còn có các đầu vào/ra logic để liên kết các kh ối lại v ới nhau. Mỗi khối chức năng là những hệ thống điều khiển dạng tổ hợp hay trình tự. Như vậy, ta đã làm đơn giản hóa hệ thống bởi vì hệ thống đi ều khi ển trình t ự ban đầu đã được chia thành các hệ thống điều khiển trình t ự nh ỏ và c ả h ệ thống tổ hợp - là hệ thống đơn giản hơn trong việc thiết kế. Các phương pháp mô tả hệ thống điều khiển gồm: - Phương pháp logic rơle và cổng logic - Phương pháp lưu đồ - Phương pháp sơ đồ chức năng -Phương pháp lưu đồ: 1.5 Phương pháp này thường dùng khi thiết kế chương trình cho máy tính, cũng là phương pháp phổ biến để mô tả trình tự hoạt động của một hệ thống điều khiển. Lưu đồ có quan hệ trực tiếp đến sự mô tả bằng lời hệ thống điều khiển, chỉ ra điều kiện cần kiểm tra ở từng bước và các thao tác xử lý trong bước đó. Phương pháp này có nhược điểm là chiếm nhiều không gian khi mô tả hệ thống lớn.
Bắt đầu Sai Điều kiện 1 Đúng Xử lý 1 Sai Điều kiện 2 Đúng Câu 12. Hãy trình bày các phương pháp mô tả hệ thống điều khi ển? 3 Trình bày chi tiết phương pháp sơ đồ chức năng? điểm Sự mô tả hệ thống điều khiển một cách chi tiết bằng lời thường dài, khó theo 1.5 dõi, không trong sáng và không chính xác. Nó chỉ được sử d ụng đ ể mô t ả m ột cách khái quát nhất các chức năng và yêu cầu của h ệ th ống. Đ ể mô t ả h ệ thống điều khiển đáp ứng được các yêu cầu đã nêu thì trước hết cần phải chia quá trình điều khiển thành các khối chức năng nhỏ, mỗi kh ối này ngoài các đầu vào/ra vật lý còn có các đầu vào/ra logic để liên kết các kh ối lại v ới nhau. Mỗi khối chức năng là những hệ thống điều khiển dạng tổ hợp hay trình tự. Như vậy, ta đã làm đơn giản hóa hệ thống bởi vì hệ thống đi ều khi ển trình t ự ban đầu đã được chia thành các hệ thống điều khiển trình t ự nh ỏ và c ả h ệ thống tổ hợp - là hệ thống đơn giản hơn trong việc thiết kế. Các phương pháp mô tả hệ thống điều khiển gồm: - Phương pháp logic rơle và cổng logic - Phương pháp lưu đồ Phương pháp sơ đồ chức năng
-Phương pháp sơ đồ chức năng: 1.5 Phương pháp này ngày càng trở nên phổ biến để mô tả các hoạt động trình tự, cho phép thể hiện một cách chi tiết các thao tác xử lý ở một trạng thái (hay bước) cũng như trình tự hoạt động của quá trình điều khi ển.V ới cách dùng các ký hiệu gọn và cô đọng cho phép mô tả hệ th ống m ạch l ạc và rõ ràng, mô tả được các chức năng chuyên dùng của các máy móc và quá trình, không những gần gũi với các hoạt động của các cơ cấu máy hay quá trình mà còn là công cụ hỗ trợ đắc lực khi kiểm tra và chạy thử hệ thống. Điều kiện khởi động Bước Xử lý 1 1 Điều kiện chuyển bước Bước Xử lý 2 2 Điều kiện chuyển bước Câu 13. Hãy trình bày các cách truy cập của PLC S7-200? 3 điểm CPU S7-200 lưu trữ dữ liệu ở các vị trí khác nhau trong b ộ nh ớ, m ỗi v ị 2.0 trí nhớ có một địa chỉ duy nhất. Chương trình có th ể sử dụng địa ch ỉ c ủa v ị trí nhớ để truy nhập dữ liệu trong bộ nhớ. Cách truy nhập này gọi là đ ịnh đ ịa ch ỉ trực tiếp. Để truy nhập đến một bit trong một vùng nhớ nào đó, chương trình phải chỉ rõ địa chỉ gồm tên vùng nhớ, địa chỉ byte, và địa chỉ bit. Đ ịa ch ỉ byte và đ ịa chỉ bit ngăn cách nhau bởi dấu (.). Chế độ địa chỉ này gọi là ch ế độ định địa
chỉ bit. Định dạng địa chỉ: [Tên vùng nhớ][Địa chỉ byte].[Địa chỉ bit] 76543210 Ví dụ: I3.4 I 0 I 1 Trong đó: I 2 I 3 I 4 I: tên vùng nhớ (vùng nhớ đệm vào) I 5 I 6 I 7 3: địa chỉ byte I 8 I 9 I 10 4: địa chỉ bit I 11 I 12 Chương trình có thể truy nhập dữ liệu trong các vùng nhớ theo byte, từ (word), 1.0 hoặc từ kép (double word) bằng cách chỉ rõ địa chỉ gồm tên vùng nh ớ, kích thước dữ liệu (byte - B, từ - W, hoặc từ kép - DW), và địa chỉ byte đầu tiên. Chế độ địa chỉ này gọi là chế độ định địa chỉ byte. Định dạng địa chỉ: [Tên vùng nhớ][Kích thước][Địa chỉ byte đầu tiên] Ví dụ: VB100, VW100, VD100 7 0 VB100 VB100 15 8 7 0 VW100 VB100 VB101 15 8 7 0 31 24 23 16 VB102 VB103 VD100 VB100 VB101