Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - Đề tài: "Thiết kế mô hình bãi đậu xe tự động" - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ pptx

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt NamTRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Khoa Điện --- *** --- KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPTên: Đỗ Văn Mẫn Lớp: 08Đ2 Khoa:

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

Khoa Điện - *** -

KHOA ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPTên: Đỗ Văn Mẫn

Lớp: 08Đ2

Khoa: Điện

Nghành: Kỹ thuật điện

Đề tài: Thiết kế mô hình bãi đậu xe tự động

Số liệu: Khoa điện trường cao đẳng công nghệ

Nội dung thiết kế:

Chương I: TỔNG QUAN VỀ BÃI ĐẬU XE TỰ ĐỘNG

Chương II: GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Chương III: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC THIẾT BỊ BÃI ĐẬU XE

Chương IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO BÃI ĐẬU XE TỰ ĐỘNG Chương V: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO BÃI ĐẬU XE TỰ ĐỘNG

Các bảng vẽ được mô phỏng trên máy vi tính

Cán bộ hướng dẫn: TS NGUYỄN ANH DUY

Ngày giao đề tài: Ngày 22 tháng 2 năm 2011

Ngày nộp đề tài: Ngày 28 tháng 5 năm 2011

Ngày tháng năm 2011 Ngày tháng năm 2011

Cán bộ duyệt Cán bộ hướng dẫn

Ngày tháng năm 2011 Ngày tháng năm 2011

Chủ nhiệm khoa Chủ tịch hội đồng

Ngày tháng năm 2011

Tổ trưởng bộ môn

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BÃI ĐẬU XE TỰ ĐỘNG 1.1 Yêu cầu thực tế 7

1.2 Giới thiệu vài nét về bãi đậu xe tự động chuẩn 8

1.2.1 Hình ảnh một số bãi đậu xe trên thế giới 17

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC 2.1 Đặc điểm bộ lập trình 19

2.2 Những khái niệm cơ bản 20

2.2.1 PC hay PLC 21

2.2.2 So sánh với các hệ thống điều khiển khác 21

2.3 Cấu trúc phần cứng của PLC 22

2.3.1 Bộ xử lý trung tâm 23

2.3.2 Bộ nhớ và bộ phận khác 24

2.4 Lợi ích của việc sử dụng plc 25

2.5 Một vài lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng plc 25

2.6 Khái niệm cơ bản về vấn đề lập trình plc 26

2.6.1 Giải thích chương trình ladder 27

2.6.2 Ngõ vào và ngõ ra 27

2.6.3 Rơ le ( -( ) -) 28

2.6.4 Thanh ghi (Register) 28

2.6.5 Bộ đếm 29

2.6.6 Bộ định thời gian (Timer) 29

2.6.7 Tập lệnh trong PLC 30

2.7 Cơ chế hoạt động và xử lý tín hiệu trên plc 30

2.7.1 Cơ chế hoạt động 31

2.7.2 Phương pháp xử lý 31

2.7.2.1 Phương pháp cập nhật liên tục 33

2.7.2.2 Phương pháp xử lý 1 khối 33

2.8 Thiết bị điều khiển logic khả trình S7 - 200 33

2.8.1 Cấu hình cứng 35

2.8.1.1 CPU 226 35

2.8.1.2 Cổng truyền thông 35

2.8.1.3 Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC 37

2.8.1.4 Chỉnh định tương tự 37

2.8.1.5 Nguồn nuôi bộ nhớ và nguồn pin 37

2.8.2 Cấu trúc bộ nhớ 37

2.8.2.1 Phân chia bộ nhớ 37

2.8.2.2 Vùng dữ liệu 38

2.8.2.3 Vùng đối tượng 40

2.8.3 Thực hiện chương trình 40

2.9 Ngôn ngữ lập trình của S7-200 41

2.9.1 Phương pháp lập trình 41

2.9.1.1 Định nghĩa về LAD 42

2.9.1.2 Định nghĩa về STL 42

2.9.2 Tập lệnh của S7-200 43

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC THIẾT BỊ BÃI ĐẬU XE

3.1 Giới thiệu bộ cảm biến 44

3.1.1 Định nghĩa 44

3.1.2 Cảm biến quang 44

3.1.2.1 Nguyên tắc hoạt động 44

3.1.2.2 Nguồn sáng 45

3.1.2.2.1 Led hồng ngoại 45

3.2 Phân loại cảm biến 47

3.2.1 Cảm biến phát hiện những chùm tia truyền qua 47

3.2.2 Cảm biến phát hiện những chùm tia phản xạ 47

3.2.3 Cảm biến phản xạ khuếch tán 47

3.2.4 Cảm biến sử dụng sợi dẫn 48

3.3 Các ứng dụng của cảm biến quang thường gặp trong thực tế 48

3.4 Các thông số kỹ thuật của E3JM-10M4 49

3.5 Giới thiệu về timer và counter 49

3.5.1 Lệnh điều khiển Timer 49

3.5.2 Lệnh điều khiển Counter 51

3.6 Cấu tạo động cơ điện một chiều 53

3.7 Bộ nguồn 53

3.8 Mô hình bãi đậu xe thực tế 54

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ CẤU HÌNH MẠNG CHO BÃI ĐẬU XE TỰ ĐỘNG 4.1 Yêu cầu công nghệ của bãi đậu xe được thiết kế 55

4.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bãi đậu xe được thiết kế 55

4.3 Giao diện chính bãi giữ xe của đề tài thiết kế 56

CHƯƠNG 5 : CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO BÃI ĐẬU XE TỰ ĐỘNG 5.1 Lưu đồ thuật toán .57

5.1.1 Lưu đồ thuật toán ở mỗi cổng khi có xe vào 57

5.1.2 Lưu đồ thuật toán ở mỗi cổng khi có xe ra 58

5.2 Giản đồ thời gian 59

5.2.1 Giản đồ thời gian khi có xe vào 59

5.2.2 Giản đồ thời gian khi có xe ra 60

5.3 Bảng phân công đầu vào đầu ra 61

5.4 Chương trình điều khiển 62

Lời nói đầu

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo thiết bị tự động

hóa, kết hợp với những thành tựu trong công nghệ vi điện tử và công nghệ thông tin,

đã cho phép tạo nên một giải pháp tự động hoá hoàn toàn trong mọi lĩnh vực Có thểnói tự động hoá đã trở thành xu hướng tất yếu của bất kỳ quốc gia, lãnh thỗ nào

Ngôn ngữ lập trình PLC đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như:Chế biến thực phẩm, sản xuất xi măng, gạch gắn liền với các tên tuổi hàng đầu trong việcchế tạo các thiết bị tự động hoá như CNC là các hãng như :Siemens, Honeywell, AlenBradley, ABB, Mitsubishi, Omron và các hệ thống mạng kèm theo là : Hệ thống sản xuấtlinh hoạt(FMS), hệ thống điều khiển phân tán (DCS) đã tạo nên bước phát triển nhảy vọttrong nền sản xuất công nghiệp

Hiện nay ở nước ta, PLC đã được đưa vào sử dụng trong nhiều nhà máy, xí nghiệp đểgiám sát chặt chẽ các quy trình công nghê, kỹ thuật hết sức phức tạp, nhằm nâng cao chấtlượng sản phẩm, giảm giá thành, đáp ứng kịp thời yêu cầu ngày càng cao của xã hội

Xuất phát từ thực trạng giao thông ở các thành phố lớn ở nước ta (như Hà Nội, Tp

Hồ Chí Minh) và các nước trên thế giới, với sự gia tăng ngày càng lớn của các phương tiệngiao thông (đặc biệt là ôtô), một nhu cầu về bãi đậu đỗ cho các phương tiện giao thông là yêucầu cấp bách Một mặt, giảm tắt nghẽn giao thông, nó còn đem lại mặt thẩm mỹ cho mộtthành phố lớn hiện đại Với lý do đó, nhóm chúng em đã khảo sát thiết kế một mô hình bãiđậu xe tự động Qua một thời gian hơn 3 tháng tìm hiểu và thực hiện đề tài nhờ được sự

hướng dẫn tận tình của thầy giáo: TS Nguyễn Anh Duy và các thầy cô trong Bộ môn tự động

hoá -Đo lường, chúng em đã hoàn thành đề tài

Mặc dù đã hết sức cố gắng song chắc chắn đề tài còn có nhiều thiếu sót Kính mongđược sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo Chúng em xin chân thành cảm ơn

Đà nẵng, ngày 10 tháng 5 năm 2011 Sinh viên thực hiện

Đỗ Văn Mẫn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÃI ĐẬU XE TỰ ĐỘNG

1.1 Yêu cầu thực tế.

Từ thực trạng thiếu các bãi đỗ xe cho các phương tiện giao thông , khiến các phươngtiện này phải chiếm lòng, lề đường để tạm thời làm nơi đậu đỗ Tình hình đó dễ gây ra ùn tắtgiao thông, tai nạn giao thông và mất vẻ mỹ quang của thành phố Bên cạnh đó, tình trạng nàycàng gia tăng khi số lượng phương tiện giao thông đang mỗi ngãy một tăng lên

Hình 1.1: Thực trạng giao thông ở thành phố lớn hiện nay

Theo báo Thanh niên (ra ngày Thứ Năm, 02/06/2005), thì đây là thực trạng đang diễn

ra hằng ngày ở TP HCM Theo thống kê sơ bộ của Sở Giao thông- Công chínhTP.HCM(GTCC), cuối năm 2004, tại các quận trung tâm thành phố chỉ có thể bố trí khoảng

3500 chỗ đậu xe, kể cả chỗ đậu được phép trên lề đường và trong các bãi đậu xe công cộng.Trong khi đó hằng ngày có hơn 5800 xe có nhu cầu về chỗ đậu, điều này dẫn đến tình trạngcác tài xế có thể tìm bất cứ chỗ nào để đậu, kể cả lòng lề đường gây cản trở giao thông Chỉtính riêng khu vực trung tâm Q1, nhu cầu đậu đỗ xe trung bình là 1200 xe/ngày, nhưng cácbãi đậu xe công cộng chỉ đáp ứng khoảng 350 xe, các bãi đậu xe của khách sạn, trung tâmthương mại, cao ốc văn phòng là 500 xe Ông Trần Quang Phượng- Phó giám đốc Sở GTCCTP.HCM cho biết toàn thành phố có khoảng 2.6 triệu phương tiện giao thông, trong đó trên

200000 xe 4 bánh Mức tăng trưởng phương tiện giao thông, đặc biệt là xe tư nhân đã tăng từ12% năm 2003 lên 20%năm 2004 Như vậy nhu cầu để có bãi đỗ xe là nhu cầu cấp thiết hiệnnay

1.2 Giới thiệu vài nét về một bãi đậu xe tự động chuẩn

Hình 1.2.1: Phòng điều khiển trung của một bãi đậu xe

Một bãi đậu xe cạnh tranh phải có không khí thân thiện cho khách hàng, tiện lợi về vị trí vàđội ngũ lao động làm việc đặc biệt hiệu quả Các công ty hiện đại tập trung đội ngũ nhânviên, nếu có thể, tại vị trí trung tâm mà các nhân viên có thể thuận lợi về không gian quản lý

Để làm điều này, nó phải phối hợp một cách thông minh các kỹ thuật mới trong quản lý tựđộng, kỹ thuật âm thanh(audio) và hình ảnh (video) kỹ thuật trong nước (domestic)và truyềnthông tin số Kỹ thuật này tạo điều kiện tốt nhất cho các khách hàng quan tâm đến giao tiếpbằng thính giác và thị giác, giữa các khách hàng và trung tâm điều khiển giám sát có quyềntrợ giúp từ xa các vấn đề đang diễn ra, hay các sự kiện bất thường Các hoạt động vệ sinh vàbảo trì được thực hiện xung quanh khu vực đậu xe phải cần có kế hoạch và cần thiết

Các công ty điều hành bãi đậu xe chuyên nghiệp tại các sân bay quốc tế là một ví dụ

về việc quản lý không gian đậu xe hiệu quả và chuyên nghiệp Thực sự cách đây nhiều năm,

nó đã chính thức thực hiện việc kết nối với trung tâm điều khiển để quản lý điều hành tất cảkhu vực đậu xe với số lượng nhân viên hạn chế để thực hiện hàng loạt chức năng quản lýbằng kỹ thuật tốt và hữu ích.Cho đến bây giờ, ở các nơi này, các bãi đậu xe được kết nối mộtcách dễ dàng, nó có thể phải dùng nhiều đường dữ liệu, hình ảnh giọng nói mà không thayđổi kết nối Nói cách khác, trạm trung tâm ở địa phương và của cả nước có thể kết nối đồng

bộ với nhau dựa vào kỹ thuật truyền dữ liệu, hình ảnh, giọng nói mà sử dụng các mạng tiêuchuẩn quốc tế và do đó giá thành truyền thông sẽ nhỏ nhất

Trung tâm điều khiển của bãi đỗ xe với số lượng nhân sự thấp gồm có các đặc điểm như sau:

Hệ thống đầy đủ là một hệ thống điều khiển tin cậy và dễ hiểu

Hệ thống điều khiển tự động hổ trợ cho các nhà vận hành và tránh bị căng thẳng

Hệ thống truyền thông và thông tin đề cao tính lưu động và tốc độ phản hồi nhanh Công nghệ sử dụng phải kinh tế và có khả năng mở rộng

Hệ thống giám sát và chuẩn đoán lỗi phản ứng nhanh chóng, tin cậy và liên tục thôngbáo tình trạng của hệ thống

Tạo môi trường làm việc thân thiện và khả năng thực hiện cao

Công ty Scheidt & Bachmann(một công ty hoạt động lâu năm trong lĩnh vực thiết

kế bãi đỗ xe tự động) đặt ra một chuẩn mới cho một bãi đỗ xe ít nhân sự tại trung tâm điều khiển là:

Hình 1.2.2: Cơ cấu nâng, hạ xe

 Phối hợp kỹ thuật quản lý bãi đỗ xe, ky î thuật nâng và hệ thống hướng dẫn giaothông, kỹ thuật an ninh, kỹ thuật khoá (locking mechanisms), truyền thông trực quan,

hệ thống trình tự, hệ thống điều khiển video, kỹ thuật nhận dạng và kỹ thuật địnhlượng, hệ thống kỹ thuật gia dụng (kỹ thuật chiếu sáng, kỹ thuật thông gió, thangmáy, hệ thống cung cấp nguồn điện, hệ thống báo cháy ) Các dịch vụ (cho chămsóc, vệ sinh, bảo trì ) và nhiều hơn nữa

 Các thiết bị kỹ thuật ở hệ thống đậu xe tại địa phương với khả năng truyền thông ởmức cao giữa khách hàng và trung tâm điều khiển

 Hệ thống gồm nhiều máy tính chủ đặt tại nhiều nơi, làm việc thì hoàn toàn giốngnhau và có cùng quyền điều hành

 Màn hình tiếp xúc(touch screen) tại nơi làm việc, điều hành nhanh chóng và rõ ràng

 Có sự phân chia điều hành và quản lý ở mức điều khiển, cũng như ở khoảng cách xa

 Thiết bị mạng kỹ thuật số thông thường cho dữ liệu hình ảnh và âm thanh

 Chức năng vượt qua hệ thống (Cross-system ), như là chương trình điều khiển trongtrường hợp nguy hiểm

 Quản lý báo động thông thường với hệ thống báo động phân tán

 Giám sát và điều khiển thông thường thông qua hệ thống

 Quản lý thông qua dịch vụ( Cross-service ) kết nối với trung tâm đường dây nóng

 Trợ giúp khách hàng trong trường hợp có vấn đề ở lối vào và lối thoát ở, trạm trả tiền

 Tận dụng các phương thức trả tiền và phương thức nhận dạng.

 Điều khiển rõ ràng và tin cậy

 Hỗ trợ toàn diện khách hàng với các công cụ cần thiết.

 Bao gồm cả” đậu xe trên đường” (on-street parking ) thông qua kỹ thuật nối mạngkhông dây

 Mở rộng cho các ý tưởng đổi mới và mở rộng

 Tăng khả năng di động cho đôi ngũ nhân viên với các thiết bị di động nhỏ như (PDA,Pocket-PC, Handheld)

An toàn cho người và thiết bị trong việc quản lý khu vục đậu xe

An ninh là một yêu cầu quan trọng đầu tiên với cảm giác an toàn, tin cậy và thoải mái Nếumọi người tự do quyết định, họ sẽ bị lôi cuốn vào nơi mà họ cảm thấy an toàn.Việc quản lýhiện đai và thu hút ở khu vực đậu xe là ấn tượng tốt để mọi ngưòi cảm thấy an toàn trong khuvực quản lý Kỹ thuật an toàn không được gây khó chịu và tạo ấn tượng như là bị giám sát,nhưng phải tin cậy trong trường hợp nguy hiểm Khái niệm an toàn hiện đại bao gồm hàngloạt các thiết bị kỹ thuật kèm theo

Vấn đễ an toàn được xem xét trước hết khi thiểt kế bãi đậu xe Sạch sẽ, sáng sủa , màuthân thiện là tất cả các đặc điểm chính của bãi đỗ xe Vấn đễ này đạt được bằng cách sắp xếp

rõ ràng, lối đi phải phẳng, chiếu sáng và màu đèn dễ chịu, nền khô và sạch sẽ chống lại việc bịtrượt, lối đi bộ, cầu thang và cẩu trục phải được sắp xếp sao cho sạch sẽ

Hình 1.2.3:Hình ảnh khách hàng đi vào đậu xe.

Ngoài ra, hệ thống hướng dẫn giao thông cho tài xế hoặc khách đi bộ là đặc điểmchính của sự an toàn và yên tĩnh Các cài này cũng bao gồm hệ thống hướng dẫn có màu Sự

bố trí màu sáng của các thông tin về vị trí và số xe cũng cần thiết

Tuy nhiên, cảm giác gần gũi với nhân viên giám sát trong trường hợp khẩn cấp và sẵn sàngcan thiệp là những điều mà làm yên khách hàng và làm cho họ có cảm giác là an toàn Điềunày được nâng cao bởi hệ thống camera, các loại đèn cao áp và nhiều nút ấn khẩn cấp đặtkhắp nơi

An toàn cho ngưòi và thiết bị trong hệ thống đậu xe cần rất nhiều hệ thống an toàn

tự động, hệ thống điều khiễn, cảnh báo tại chỗ và nhanh chóng bởi đội ngũ nhân viên trợ giúp điều khiển từ xa rất tin cậy với các thiết bị hỗ trợ bên dưới:

 Camera giám sát kỹ thuật số bao quát tất cả các phần được quản lý

 Lưu giữ hình ảnh kỹ thuật số trong các bộ nhớ sẽ lưu giữ ngày tháng, thời gian và sốlượng camera.

 Cảm biến chuyển động như là các đơn vị dò riêng rẽ

 Các cảm biến chuyển động bằng phân tích hình ảnh kỹ thuật số khi hình ảnh camerađang di chuyển

 Nút ấn trong trường hợp khẩn cấp nhiều dãy với truy xuất hình ảnh tự động

 Các loa cho việc thông báo

 Bộ kết nối âm thanh và video với trung tâm giám sát tại tất cả lối đi và lối thoát, tại tẩt

cả trạm trả tiền tự động động, tất cả các hành lang (chẳng hạn ở cửa chính), trong cầuthang và thang máy và tại các điểm nhạy cảm khác

 Hệ thống đèn chiếu, đèn thông báo và còi, được điều khiển từ xa bằng tay hay cảnhbáo tự động

 Đồng hồ chỉ dẫn để xác định chắc chắn đường đi hoặc hướng dẫn lái xe trong trườnghợp nguy hiểm

 Việc ghi lại và báo cáo tình trạng trộm cắp, bairier bị hư và giám sát trạng thái của cửathoát

 Chương trình trong tình trạng khẩn cấp ngăn cản các barier ở lối vào, các barier ở lốithoát, cửa và cổng và điều khiển giải quyết sự cố

 Hệ thống nguồn điện và đèn trong tình trạng khẩn cấp

 Các thiết bị báo cháy và lọc không khí

 Trung tâm giám sát lưu động và hệ thống điều khiển để dò tìm hư hỏng nhanh chóng

và trực tiếp

An toàn cho người và thiểt bị được gia tăng thêm bằng các chức năng bên dưới:

 Hệ thống camera quay và lưu giữ toàn mặt đất

 So sánh hình ảnh mọi thiết bị rời đi với các hình ảnh được lưu giữ khi đi vào có đúnghay không

 Hệ thống tự động công nhận các biển báo xe LPR (License Plate Recognition) củamọi thiết bị khi rời đi, mà được lưu giữ khi đi vào lối vào(thu thập đồng thời dữ liệuhình ảnh có thể trong trường hợp này )

 Giám sát sinh trắc học (Biometric supervision) ví dụ như bằng dấu vân tay hoặc hệthống theo dõi tình trạng của khuôn mặt (face contours )của tài xế, kết hợp với môitrường nhận dạng

hẩn cấp phải được tài liệu hoá một cách dễ hiễu và nên được xem xét trong thời gian xácđịnh

Điều đầu tiên, tiên quyết cho an ninh dữ liệu là sự hoàn hảo về cấu trúc phần cứng

và phần mềm được sử dụng và có sự hiểu biết về các kiến thức cơ bản của các quy định antoàn, khả năng linh hoạt lớn nhất gắn liền với độ ổn định cao Khái niệm an ninh dữ liệu dựatrên hệ thống chủ đạo này với các thủ tục bên dưới:

Thu thập

 Đảm bảo dữ liệu xác thực của dự án

 Các chức năng đảm bảo hoạt động đúng

 Kiểm tra đô tin cậy và cung cấp khả năng dự phòng

 Bổ sung dữ liệu xử lý (như kiểu dữ liệu, ID của người xử dụng, dãy số,

thời gian chính xác đến giây, vị trí chính xác, các khoá ID, và chữ ký).

Hình 1.2.5: An toàn dữ liệu cho kinh doanh.

Quản lý

 Đảm bảo các vùng nhớ dữ liệu không gây lỗi

 Cung cấp và kiểm tra tính độc lập các vùng nhớ dự phòng

 Mặc định đo lường việc hư hỏng của bộ dự phòng

 Thẩm tra lưu giữ đúng bằng các kiến thức tin cậy

Xử lý

 Các chương trình xử lý được xác nhận

 Kiểm tra độ đảm bảo và sự tin cậy của các dữ liệu xử lý chính

Truyền dữ liệu qua mạng

 Đảm bảo an toàn dữ liệu thông qua dãy sô.ú

 Bảo vệ dữ liệu chống bị hư hỏng bằng cách xác minh lại dữ liệu

 Độ tin cậy của các bộ nhớ dự phòng phần nào được đảm bảo mà không cầnbất cứ module bổ sung, bằng cách sử dụng các thiết bị lưu trữ tin cậy và hệthống máy tính có liên kết với mạng

Thu thập, quản lý và truyền dữ liệu kinh doanh một cách an toàn thông qua mạng

và lưu giữ ở nơi tin cậy, hợp lý bằng nhiều cách, các kiểu tiêu chuẩn là :

 Xuất vào hệ thống kế toán, tài chính được yêu cầu

Hình 1.2.6: Lưu trữ dữ liệu trên hệ thống máy tính.

 Giải quyết các dịch vụ ngân hàng

 Giải quyết phương tiện giao dịch không thông qua qua ngân hàng

 Lập hoá đơn, thoả thuận hợp đồng với khách hàng

 Các hoạt động thống kê

 Đánh dấu thẻ của khách hàng

Hình 1.2.7: Các hình thức đánh dấu thẻ.

Chấp nhận phương pháp trả không thông qua ngân hàng với các thủ tục thân thiện và hiệu

quả Phương thức trả không thông qua ngân hàng ngày càng là phương thức chi trả tiêu biểu

ở các bãi đậu xe hiện đại Sự tiện lợi chính của nó là trực tiếp sử dụng phương pháp trả tiềnkhông qua ngân hàng tại các lối vào và lối thoát Các nhà quản lý hiện đại cũng ngãy càngquan tâm đến nhiều lợi ích của phường thức trả đó Ngày nay, phương thức nhận dạng được

sử dụng ở rất nhiều thiết bị ví dụ như thẻ từ thông qua một con chíp, một bộ tách sóng, cácmáy đọc mã vạch cho đến điện thoại di động

Hình 1.2.8: Cách hình thức trả tiền.

phương thức trả không thông qua ngân hàng là phương thức trả được thiết kế với nhiều hìnhthức Nói cách khác, các thẻ tín dụng cổ điển với sự phổ biến toàn cầu của nó và được rấtnhiều vùng, miền đều sử dụng, ngoài ra còn có các dạng khác của nó như thẻ ghi nợ, thẻ ngân

quỹ.

Khái niệm ứng dụng môi trường thanh toán không thông qua ngân hàng rất khác nhau,bên dưới là một vài loại:

 Trả tiền tự động bằng phuơng thức với ngân hàng hoặc không ngân hàng

 Trạm trả tiền tự động không qua ngân hàng

 Không chấp nhận phương thức trả không ngân hàng tại lối thoát

Vài nhà điều hành liên kết nhiều đặc điểm để tìm hướng giải quyết phù hợp cho các ứng dụngcủa họ

Hình ảnh bãi giữ xe Daibutsumae ở TOKYO

Hình ảnh bãi giữ xe Noborioji ở Nawasaki

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

2.1 ĐẶC ĐIỂM BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH :

Hiện nay nhu cầu về một bộ điều khiển linh hoạt và có giá thành thấp đã thúc đẩy sựphát triển những hệ thống điều khiển lập trình (programmable logic control) Hệ thống sửdụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy móc hay quá trình hoạt động Trong hoàn cảnh đó bộđiều khiển lập trình (PLC) đã được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển truyềnthống dùng rơle và thiết bị cồng kềnh, nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dể dàng vàlinh hoạt dựa trên việc lập trình các lệnh logic cơ bản, ngoài ra PLC còn có thể thực hiệnđược những tác vụ khác như làm tăng khả năng cho những hoạt động phức tạp

Sơ đồ khối bên trong PLC.

Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả trạng thái tín hiệu ở ngõ vào được đưa về từ quátrình điều khiển, thực hiện logic được lập trong chương trình và kích ra tín hiệu điều khiểncho thiết bị bên ngoài tương ứng Với các mạch giao tiếp chuẩn ở khối vào và khối ra củaPLC cho phép nó kết nối trực tiếp đến những cơ cấu tác động (actuators) có công suất nhỏ ởngõ ra và những mạch chuyển đổi tín hiệu (transducers) ở ngõ vào, mà không cần có cácmạch giao tiếp hay rơle trung gian.Tuy nhiên, cần phải có mạch điện tử công suất trung giankhi PLC điều khiển những thiết bị có công suất lớn

Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống mà không cần có sự thay đổinào về mặt kết nối dây; sự thay đổi chỉ là thay đổi chương trình điều khiển trong bộ nhớthông qua thiết bị lập trình chuyên dùng Hơn nữa, chúng còn có ưu điểm là thời gian lắp đặt

và đưa vào hoạt động nhanh hơn so với hệ thống điều khiển truyền thống mà đòi hỏi cần phảithực hiện việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời

Về phần cứng, PLC tương tự như máy tính truyền thống và chúng có các đặc điểmthích hợp cho mục đích điều khiển trong công nghiệp

 Khả năng chống nhiễu tốt

 Cấu trúc dạng modul do đó dễ dàng thay thế , tăng khả năng (nối thêm modul mở rộngvào/ra) và thêm chức năng (nối thêm modul chuyên dùng)

 Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngõ vào và ngõ ra được chuẩn hoá

 Ngôn ngữ lập trình chuyên dùng: Ladder, Intruction, Functionchat dể hiểu và dể sửdụng

 Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng

Những đặc điểm trên làm cho PLC được sử dụng nhiều trong việc điều khiển các máy móccông nghiệp và trong điều khiển quá trình

Bộ nhớ chương

điều khiển

Khối ngỏ vào

Mạch giao tiếp cảm biến

Mạch công suất

& cơ cấu tác động

Nguồn cấp điện

2.2 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN.

Bộ điều khiển lập trình là ý tưởng của một nhóm kĩ sư hãng General Motors Vào năm

1968 họ đã đề ra các chỉ tiêu kĩ thuật nhằm đáp ứng những yêu cầu điều khiển trong côngnghiệp:

 Dễ lập trình và thay đổi chương trình điều khiển, sử dụng thích hợp trong nhà máy

 Cấu trúc dạng modul để dễ dàng bảo trì và sửa chữa

 Tin cậy hơn trong môi trường sản xuất của nhà máy công nghiệp

 Dùng linh kiện bán dẫn nên có kích thước nhỏ hơn mạch rơ-le chức năng tương đương

 Giá thành cạnh tranh

Những chỉ tiêu này tạo sự quan tâm của các kĩ sư thuộc nhiều ngành nghiên cứu về khảnăng ứng dụng của PLC trong công nghiệp Các kết quả nghiên cứu đã đưa ra thêm một

số yêu cầu cần phải có trong chức năng của PLC: tập lệnh từ các lệnh logic đơn giản được

hỗ trợ thêm các lệnh về tác vụ định thời, tác vụ đếm, sau đó là các lệnh xử lý toán học, xử

lý bảng dữ liệu, xử lý xung tốc độ cao, tính toán số liệu số thực 32 bit, xử lý thời gian thựcđọc mã mạch, vv

Đồng thời sự phát triển về phần cứng cũng đạt được nhiều kết quả như bộ nhớ lớnhơn, số lượng ngõ vào/ra nhiều hơn, nhiều modul chuyên dùng hơn Vào những năm 1976PLC có khả năng điều khiển các ngõ vào/ra bằng kĩ thuật truyền thông, khoảng 200 mét Các họ PLC của các hãng sản xuất phát triển từ loại hoạt động độc lập chỉ với 20 ngõ vào/

ra và dung lượng bộ nhớ chương trình 500 bước đến các PLC có cấu trúc modul nhằm dễdàng mở rộng thêm khả năng và các chức năng chuyên dùng khác

 Xử lý tín hiệu liên tục (analog)

 Điều khiển động cơ servo, động cơ bước

Một số thuật ngữ dùng để mô tả bộ điều khiển lập trình

+ PC Programmable Controller (Anh )+ PLC Programmable Logic Controller (Mỹ) + PBS Programmable Binary System (Thuỵ Điển) Thuật ngữ PC thể hiện ý nghĩa tổng quát nhất về bộ điều khiển lập trình nhưngthuật ngữ PLC để phân biệt với máy tính cá nhân

2.2.2 So sánh với các hệ thống điều khiển khác

Bảng 2.1: So sánh đặc tính kỹ thuật giữa những hệ thống điều khiển.

Chỉ tiêu so sánh Rơ - le Mạch số Máy tính PLC

Lắp đặt Mất thời gia

thiết kế lắp đặt

Mất thời gian thiết kế

Mất nhiều thời gian lập trình Lập trình và lắpđặt đơn giản Khả năng điều

khiển tác vụ

phức tạp

Để thay đổi điều

Công tác bảo trì Kém -có rất

nhiều công tắc

Kém-nếu

IC được hàn

Kém -có nhiều mạch điện tử chuyên dùng

Tốt -các modul được tiêu chuẩn hóa

Theo bảng so sánh, PLC có những đặc điểm vào phần cứng và phần mềm làm cho nó trởthành bộ điều khiển công nghiệp đươc sử dụng rộng rãi

2.3 Cấu trúc phần cứng của PLC:

PLC gồm ba khối chức năng cơ bản: Bộ vi xử lý, bộ nhớ, bộ vào/ra Trạng thái ngõvào của PLC được phát hiện và lưu vào bộ nhớ đệm, PLC thực hiện các lệnh logic trên cáctrạng thái của chúng và thông qua chương trình trạng thái ngõ ra được cập nhập và lưu vào bộnhớ đệm Sau đó, trạng thái ngõ ra trong bộ nhớ đệm được dùng để đóng mở các tiếp điểmkích hoặt các thiết bị tương ứng

hệ thống

ROM

Bộ nhớ

dữ liệu

RAM

Khối vào ra

Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC

2.3.1 Bộ xử lý trung tâm CPU (Center Processing Unit).

Bộ xử lý trung tâm để điều khiển và quản lý tất cả hoạt động bên trong của PLC.Việctrao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và khối vào ra được thực hiện thông qua hệ thống busdưới sự điều khiển của CPU Một mạch dao động thạch anh cung cấp xung clock tần số chuẩncho CPU thường là 1 hay 8 MHz, tùy thuộc vào bộ xử lý được sử dụng

Tần số xung clock xác định tốc độ hoạt động của PLC và được dùng để thực hiện sự đồng

bộ cho tất cả các phần tử trong hệ thống

2.3.2 Bộ nhớ và bộ phận khác:

Tất cả các PLC đều dùng các loại bộ nhớ sau :

 ROM (Read Only Memory): đây là bộ nhớ đơn giản nhất (loại chỉ đọc) nó gồm các

thanh ghi, mỗi thanh ghi lưu trữ một từ với một tín hiệu điều khiển, ta có thể đọc một từ ở bất

kỳ vị trí nào ROM là bộ nhớ không thay đổi được mà chỉ được nạp chương trình một lần duynhất

 RAM (Random Access Memory): là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên, đây là bộ nhớ thông

dụng nhớ để cất giữ chương trình và dữ liệu của người sử dụng Dữ liệu trong RAM sẽ bị mấtkhi mất điện Do đó điều này được giải quyết bằng cách luôn nuôi RAM bằng một nguồn pinriêng

 EEPROM: Đây là loại bộ nhớ maö nó kết hợp sự truy xuất linh hoạt của RAM và bộ

nhớ chỉ đọc không thay đổi ROM trên cùng một khối, nội dung của nó có thể xoá hoặc ghi lạibằng điện tuy nhiên cũng chỉ được vài lần

 Bộ nguồn cung cấp: Bộ nguồn cung cấp của PLC sử dụng hai loại điện áp AC hoặc DC,

thông thường nguồn dùng cấp điện áp 100 đến 240V; 50/60Hz, những nguồn DC thì có cácgiá trị :5V, 24V DC

 Nguồn nuôi bộ nhớ: Thông thường là pin để mở rộng thời gian lưu giữ cho các dữ liệu

có trong bộ nhớ, nó tự chuyển sang trạng thái tích cực nếu dung lượng tụ cạn kiệt và nó phảithay vào vị trí đó để dữ liệu trong bộ nhớ không bị mất

 Cổng truyền thông: PLC luôn dùng cổng truyền thông để trao đổi dữ liệu chương trình,

các loại cổng truyền thông thường dùng là: RS232, RS432, RS485 Tốc độ truyền thông tiêuchuẩn: 9600 baud

 Dung lượng bộ nhớ: Đối với PLC loại nhỏ thì bộ nhớ có dung lượng cố định (thường là

2K) dung lượng chỉ đủ đáp ứng cho khoảng 80% hoạt động điều khiển công nghiệp do giáthành bộ nhớ giảm liên tục do đó các nhà sản suất PLC trang bị bộ nhớ ngày càng lớn hơncho các sản phẩm của họ

2.3.3 Khối vào ra:

Mọi hoạt động xử lý tín hiệu bên trong PLC có mức điện áp 5V DC;15V DC (điện áp choTTL, CMOS) trong khi tín hiệu điều khiển bên ngoài có thể lớn hơn nhiều, thường là 24V DCđến 240V DC với dòng lớn

Khối vào/ra có vai trò là mạch giao tiếp giữa mạch vi điện tử PLC với các mạch công suấtbên ngoài, kích hoạt các cơ cấu tác động: Nó thực hiện sự chuyển đổi các mức điện áp tínhiệu và cách ly Tuy nhiên khối vào ra cho phép PLC kết nối trực tiếp với các cơ cấu tác động

có công suất nhỏ (<= 2 A) nên không cần các mạch công suất trung gian hay rơle trung gian

Có thể lựa chọn các thông số cho các ngõ ra ,vào với các yêu cầu điều khiển cụ thể :

- Ngõ vào: 24 V DC; 110 V AC hoặc 220V AC

- Ngõ ra: Dạng rơle, transistor hay triac

+ Loại ngõ ra dùng rơle: có thể nối với cơ cấu tác động làm việc với điện áp AC hay

DC, cách ly dạng cơ nên đáp ứng chậm, tuổi thọ phụ thuộc dòng tải qua rơle và tần số đóngtiếp điểm

+ Loại ngõ ra dùng Triac: Kết nối được giữa cơ cấu tác động làm việc với điện áp AC

hoặc DC có giá trị từ 5 v đến 242v, chịu được dòng nhỏ hơn so với dùng rơle nhưng tuổi thọcao và tần số đóng mở nhanh

+ Loại ngõ ra dùng transistor: Chỉ nối cơ cấu tác động làm việc với điện áp từ 5 đến

30v DC, tuổi thọ cao và tần số đóng mở nhanh

Tất cả các ngõ vào/ra đều được cách ly quang trên các khối vào ra.Mạch cách ly quang dùng một điốt phát quang và một transistor quang Mạchnày cho phép tín hiệu nhỏ đi qua và ghim các tín hiệu điện áp cao xuống mứctín hiệu chuẩn hơn nữa mạch này có tác động chống nhiễu khi chuyển côngtắc và bảo vệ quá áp từ nguồn điện cung cấp (có thể tới 1500V)

2.4 LỢI ÍCH CỦA VIỆC SỬ DỤNG PLC.

Cùng với sự phát triển của phần cứng lẫn phần mềm, PLC ngày càng tăng được cáctính năng cũng như lợi ích của PLC trong hoạt động công nghiệp Kích thước của PLC hiệnnay được thu nhỏ lại để bộ nhớ và số lượng I/O càng nhiều hơn, các ứng dụng của PLC càngmạnh hơn giúp người sử dụng giải quyết được nhiều vấn đề phức tạp trong điều khiển hệthống

Lợi ích đầu tiên của PLC là hệ thống điều khiển chỉ cần lắp đặt một lần (đối với sơ đồ hệthống, các đường nối dây, các tính hiệu ở ngõ vào/ra …), mà không phải thay đổi kết cấu của

hệ thống sau này, giảm được sự tốn kém khi phải thay đổi lắp đặt khi đổi thứ tự điều khiển(đối với hệ thống điều khiển relay …) khả năng chuyển đổi hệ điều khiển cao hơn (như giaotiếp giữa các PLC để truyền dữ liệu điều khiển lẫn nhau), hệ thống được điều khiển linh hoạthơn

Không như các hệ thống cũ, PLC có thể dể dàng lắp đặc do chiếm một khoảng không giannhỏ hơn nhưng điều khiển nhanh, nhiều hơn các hệ thống khác Điều này càng tỏ ra thuận lợihơn đối với các hệ thống điều khiển lớn, phức tạp, và quá trình lắp đặt hệ thống PLC ít tốnthời gian hơn các hệ thống khác

Cuối cùng là người sử dụng có thể nhận biết các trục trặc hệ thống của PLC nhờ giao diệnqua màn hình máy tính (một số PLC thế hệ sau có khả năng nhận biết các hỏng hóc (troubleshoding) của hệ thống và báo cho người sử dụng), điều này làm cho việc sửa chữa thuận lợihơn

2.5 MỘT VÀI LĨNH VỰC TIÊU BIỂU ỨNG DỤNG PLC.

Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất cả trong côngnghiệp và dân dụng Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn giản, chỉ có chứcnăng đóng mở (ON/OFF) thông thường đến các ứng dụng cho các lĩnh vực phức tạp, đòi hỏitính chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong quá trình sản xuất Các lĩnh vực tiêu biểuứng dụng PLC hiện nay bao gồm:

 Hóa học và dầu khí: định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn, cân

đông trong nghành hóa …

 Chế tạo máy và sản xuất: Tự động hoá trong chế tạo máy, cân đông, quá trình lắp đặt

máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại…

 Bột giấy, giấy, xử lý giấy: Điều khiển máy băm, quá trình cán, gia nhiệt …

 Thủy tinh và phim ảnh: quá trình đóng gói, thu nghiệm vật liệu, cân đong, các khâu

hoàn tất sản phẩm, đo cắt giấy

 Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm soát quá trình

sản xuất, cân đông, đóng gói, hòa trộn …

 Kim loại: Điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), qui trình sản xuất, kiểm tra chất lượng.

 Năng lượng: Điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý trong các turbin …) các

trạm cần hoạt động tuầu tự khai thác vật liệu một cách tự động (than, gỗ, dầu mỏ)

2.6 KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VẤN ĐỀ LẬP TRÌNH PLC.

 Yêu cầu chính của ngôn ngữ lập trình là phải dễ hiểu, dễ sửdụng trong việc lập trình điều khiển, điều này ý muốn nói rằng cần phải cóngôn ngữ cấp cao với đặc điểm là các lệnh và cấu trúc chương trình thể hiệnđược các tác vụ điều khiển, không phức tạp và không mất nhiều thời gian đểnắm bắt ngôn ngữ so với các ngôn ngữ cấp cao khác hiện được sử dụng trênmáy tính

 Sơ đồ mạch điều khiển dạng bậc thang là phương pháp phổ biếnnhất để mô tả mạch rơle logic

 Ngôn ngữ lập trình ladder có dạng giống như sơ đồ mạch điệnbậc thang, gọi là ngôn ngữ ladder, rất phù hợp để tạo các chương trình điềukhiển logic; đối với những người thiết kế máy đã quen thuộc với các hệ thốngđiều khiển rơle truyền thống



2.6.1 Giải thích chương trình ladder:

Ở đây ta giải thích mối quan hệ giữa mạch điện vật lý và chương trình Ladder, ta xétmạch điều khiển động cơ theo hình vẽ sau :

a) Mạch điện ladder điều khiển động cơ

b) Chương trình ladder điều khiển

Như vậy ta thấy chương trình Ladder gồm 2 cột dọc biểu diễn nguồn điện logic cùng vớicác ký hiệu công tăcõ logic và rơle logic tạo thành một nhánh mạch điện lôgic nằm ngang

Ở đây logic đều được biểu diễn bằng 3 công tắc thường mở, một công tắc logic thườngđóng và một rơle logic (ngõ ra logic động cơ)

Điều cần thiết cho công việc thiết kế cho chương trình Ladder là phải lập tài liệu về hệthống và mô tả hoạt động của chúng một cách nhanh chóng và đúng đắn

X001 X002 X003 X004 a)

b)

Các ngõ vào ra cần được ký hiệu và đánh số để có địa chỉ xác định và duy nhất mỗihãng sản xuất có cách đánh số riêng nhưng về ý nghĩa thì cơ bản là giống nhau.

2.6.3 Rơ le ( -( ) -):

Thực chất là một bộ nhớ 1 bit và có tác dụng như rơle phụ trợ vật lý trong mạch điềukhiển dùng rơle truyền thống nên được gọi là rơle logic Theo thuật ngữ máy tính Rơle cònđược gọi là cờ, được ký hiệu là M và được đánh số thập phân M0 ; M500 ; M800)

 Phân loại rơle logic:

Rơle chốt (Latched Relay): rơle được chốt là rơle duy trì được trạng thái khi không

cấp điện cho PLC Loại rơle này được ứng dụng trong trường hợp sau: Nếu nguồn cung cấpđiện bị hỏng khi PLC đang ở trạng thái hoạt động thì tất cả các ngõ ra đều tắt (Off), trạng tháioff vẫn được duy trì trừ trường hợp chúng được kích hoạt khi PLC được cấp điện trở lại đểthực hiện được trạng thái đó trong chương trình thì ta không kích trực tiếp các ngõ ra mà phảidùng rơle đựơc chốt làm trạng thái trung gian kích các ngõ ra

Rơle trạng thái (State Relay): được sử dụng chuyên dùng trong điều khiển trình tự và

thường được gọi là trạng thái STL ( Step Ladder) cờ trạng thái ký hiệu là S và được đánh sốthập phân S0; S10; S22

Rơle chuyên dùng (Special Relay): Rơle dùng để điều khiển và quan sát trạng thái hoạt

động bên trong PLC và được gọi là cờ chuyên dùng

+ Cờ chuyên dùng giám sát

M8000 : M8000 = 1 PLC đang ở trạng thái chạy (Run)

M8002 : M8002 = 1 PLCđang chuyển trạng thái từ Stop đến Run

M8013 .Xung clock 1 giây nghĩa là trạng thái chuyển đổi tuần tự với chu kỳ một giây + Cờ chuyên dùng điều khiển

M 8003: lên 1 thì tất cả các trạng thái ngõ ra được duy trì khi PLC dừng hoạt động

M 8200: Dùng để điều khiển bộ đếm lên xuống

2.6.4 Thanh ghi (Register):

Thực chất là bộ nhớ 16 bit và được dùng để lưu trữ số liệu, thanh ghi được kí hiệu là

D và được đánh số thập phân: D0;D200; D800 ;D 8002

Phân loại:

 Thanh ghi dữ liệu (Data Register): Thanh ghi loại này được dùng để lưu trữ dữ liệu

thông thường trong khi tính toán dữ liệu trên PLC

 Thanh ghi chốt (Latched Register): Thanh ghi này có khả năng duy trì nội dung (chốt)

cho đến khi nó được ghi chồng bằng một nội dung mới, khi PLC chuyển từ trạng thái RUNsang STOP thì dữ liệu trong các thanh ghi vẫn được duy trì

 Thanh ghi chuyên dùng (Special Register): Dùng để lưu trữ kết quả dữ liệu điều khiển

và giám sát trạng thái hoạt động bên trong PLC thường dùng kết hợp với các cờ chuyên dùng

PLC

các thanh ghi này có thể sử dụng trong chương trình Ladder, ngoài ra các trạng thái hoạt độngcủa hệ thống PLC hoàn toàn có thể xác định được

 Thanh ghi tập tin (Thanh ghi bộ nhớ chương trình Program Memory Register): Chiếm

từng khối 500 bước bộ nhớ chương trình được sử dụng đối với các ứng dụng mà chương trìnhđiều khiển cần xử lý nhiều số liệu (các thanh ghi RAM có sẵn không đủ đáp ứng)

 Thanh ghi điều chỉnh được từ biến trở bên ngoài (External Adjusting Register): trên các

PLC có sẵn các biến trở dùng để điều chỉnh nội dung của một số thanh ghi dành riêng nộidung các thanh ghi này có giá trị từ 0  255 tương ứng với vị trí biến trở tối thiểu và tối đa

 Thanh ghi chỉ mục ( Idex Register ): Thanh ghi này dùng để hiệu chỉnh chỉ số của các

toán hạng logic (Thanh ghi, cờ, bộ đếm, bộ định thì ) một cách tuỳ động Kí hiệu là V, Z

 Dl : Thanh ghi đã được đánh số cố định

 D lv : Thanh ghi được đánh số tuỳ động nghĩa là : D lv = D (l + v)

2.6.5 Bộ đếm:

Bộ đếm (counters): Được dùng để đếm các sự kiện, bộ đếm trên PLC được gọi là bộ đếmlogic vì nó là bộ nhớ, trong PLC được tổ chức có tác dụng như là bộ đếm vật lý số lượng bộđếm có thể sử dụng tùy thuộc loại PLC

Kí hiệu là C và cũng được đánh số thập phân C0; C 128 ; C225

Phân loại:

 Bộ đếm lên: nội dung của bộ đếm tăng 1khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm

 Bộ đếm xuống: nội dung bộ đếm giảm1 khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm

 Bộ đếm lên-xuống: nội dung bộ đếm tăng 1 hay giảm1, tùy thuộc cờ chuyên dùng chophép chiều đếm, khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm

 Bộ đếm pha: bộ đếm loại này thực hiện đếm lên hay xuống tùy thuộc vào sự lệch pha củahai tín hiệu xung kích bộ đếm, thường dùng với encoder

 Bộ đếm tộc độ cao: bộ đếm này đếm được xung kích có tần số cao, 20 KHz trở xuốngtùy thuộc số lượng, bộ đếm loại này được sử dụng đồng thời Bộ đếm loại này còn được chếtạo riêng trên modul chuyên dùng; khi đó tần số đếm có thể đạt đến 50KHz

2.6.6 Bộ định thời gian (Timer):

Được dùng để định thời các sự kiện, bộ định thời trên PLC được gọi là bộ định thờilogic vì nó là bộ nhớ trong của PLC được tổ chức có tác dụng như là bộ định thời vật lý, sốlượng bộ định thời tuỳ thuộc vào PLC Thực chất nó là bộ đếm xung với chu kì thay đổi, chu

kì xung kích bằng đơn vị ms (mili giây) hoặc s và được gọi là độ phân giải Ý nghĩa của độphân giải là bộ định thời có độ phân giải càng cao thì sẽ định thời được thời gian lớn

Kí hiệu là T và cũng được đánh số thập phân: T0; T 200 ; T246

Phân loại: Người ta phân loại theo độ phân giải

 Độ phân giải 100 ms  khoản thời gian định thì từ 0,1  3276,7s

2.6.7 Tập lệnh trong PLC.

Kỹ thuật lập trình cho PLC phổ biến nhất lă vẽ sơ đồ Ladder thể hiện mạch logic(logic Ladder) sau đó chuyển đổi sang chương trình dòng lệnh (Instructions) Những lệnh cóthể được nhập từ thiết bị chuyín dùng lập trình nối với PLC qua cổng lập trình (Programmingport) Câc lệnh năy có dạng tương tự như lệnh của ngôn ngữ assemply, nhưng tham số cóliín quan đến ngõ văo, ngõ ra, thanh ghi, bộ đếm, bộ định thời vă câc tâc vụ khâc

Tập lệnh bao gồm lệnh cơ bản (Basic Instructions) vă lệnh ứng dụng Lệnh ứng dụngđược lập trình từ câc lệnh cơ bản thực hiện những tâc vụ cấp cao hơn (24 bộ lệnh) vă đượccập nhật thường xuyín Tập lệnh của câc hêng khâc nhau thì không giống nhau về từ khoâ(tín lệnh) nhưng tương tự nhau về hoạt động

Lệnh được tạo bởi 2 phần: Tín lệnh vă tham số lệnh

Lệnh cơ bản chỉ có thể chỉ có tín lệnh, thực hiện chức năng rẽ nhânh, hợp nhânh.Ngoăi tín lệnh còn có thím một hoặc hai tham số thực hiện câc chức năng cơ bản

Lệnh ứng dụng có ít nhất một tham số gồm tham số nguồn vă tham số đích

+ Tham số nguồn nhận tâc động của lệnh

+ Tham số đích dùng để lưu kết quả tâc động của lệnh tương ứng

2.7 CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG VĂ XỬ LÝ TÍN HIỆU TRÍN PLC.

Ram ngõ Văo

NgõlogicX00X 10X21 RAM ngõ ra

NgõlogicY00Y 10Y21

X00o

X001Khối ngõ văo

y000

y001

y002Khối ngõí ra

Chương trình điều khiển Ram hay EEPROM BướcLệnh 000LDX000001A NDX001002OUT Y000 N END Thực hiện sao chĩp và trở về đầu chương trình

Hệ thống bus

Trạng thâi ngõ văo được lưu văo Ram

Trạng thâi ngõ ra được lưu văo khối ngõ ra

CPU

ALU Thanh Ghi

Thanh ghi lệnh

LD X000 Bộ đệm lệnh 000

Ngõ văo

Ngõ ra

Xử lý tín hiệu trong CPU

Khi PLC được sử dụng đặt sang chế độ chạy chương trình (Run model) thì bộ đếm lệnh chỉ đến 0000, vị trí lệnh đầu tiên như hình vẽ trên Bộ vi xử lý lấy lệnh ra giải mã và thihành lệnh, trường hợp này là LDx000 Bộ vi xử lý kiểm tra phần tử đầu tiên của mạchlogic, công tắc thường mở và ngõ vào x000 Trạng thái của ngõ vào được giữ trong cổngđệm của ngõ vào Vì vậy CPU sẽ quét bộ nhớ RAM và ghi trạng thái x000 vào bộ nhớtạm Sau đó bộ đếm chương trình sẽ tự động tăng giá trị lên 1 để chỉ đếm lệnh kế tiếpANDx001 và thực thi lệnh này Bộ xử lý lại tiếp tục quét Ram ngõ vào để biết trạng tháix001 thực hiện lệnh logic AND cho x000 và x001 và lưu kết quả tạm thời Kế tiếp bộ đếmchương trình tăng lên đến giá trị x003, lệnh OUT y000 được thi hành và CPU chuyển kếtquả logic của tác vụ trước đó, tác vụ x000 và x001 vào Ram cho ngõ ra y000 Hoạt độngnày cứ tiếp tục như thế cho đến khi toàn bộ chương trình được đặc lại giá trị 0000, chươngtrình được thi hành tức là gặp lệnh END và bộ đếm chương trình đặt lại giá trị 0000,chương trình được thi hành (quét) lại từ đầu, nghĩa là theo chu kì liên tục.

Bộ đếm chương trình có thể tăng 1 khoảng giá trị (không tăng lên 1 như thường lệ) do lậptrình bằng lệnh nhảy (lệnh JMP) vì thế đoạn chương trình sẽ không được xử lý

ChuyểnSang Lệnh

Kế Tiếp

Kiểm Tra TrạngThái Ngõ Ra

ChuyểnSang Lệnh

Kế Tiếp

Cập Nhật

2 KíchHoạt NgõRa

3ms và tổng thời gian quét toàn bộ chương trình gọi là chu kì quét hay thời gian quét sẽtăng tỉ lệ thuận khi số ngõ vào tăng

Lưu tất cả các trạng Thái ngõ vào trong

bộ Nhớ RAM vào khối Ngõ ra và trạng thái các ngõ vào trong bộ nhớ RAM

Thời gian phụ thuộc Vào độ lớn toàn bộ chương trình (1 bước mất khoảng 5ms)

Mất khoảng thời gian

cố định 5ms

Thời gian quét ngõ vào và đáp ứng

Để sự thực thi chương trình được nhanh hơn, việc cập nhật trạng thái ngõ vào và ngõ ra

có thể được thực hiện tại 1 thời điểm đặc biệt nào đó trong quá trình xử lý chương trình Ởđây 1 vùng nhớ RAM được dùng như vùng nhớ đệm giữa CPU với khối ngõ vào ra Từngngõ vào và ra được cấp phát 1 ô nhớ trong vùng RAM này Trong khi lưu trạng thái các ngõvào/ra vào RAM, CPU quét khối ngõ vào và lưu trạng thái của chúng vào RAM, tác vụ nàyđược thực hiện vào đầu và cuối chu kì quét chương trình

Khi chương trình được thực hiện, trạng thái của các ngõ vào đã lưu trong RAM được đọc

ra các tác vụ logic được thực hiện theo các trạng thái trên, và kết quả trạng thái của các ngõ rađược lưu vào RAM ngõ ra Sau đó vào cuối chu kì quét, quá trình cập nhật trạng thái vào/rachuyển tất cả tín hiệu ngõ ra từ RAM vào khối ngõ ra tương ứng, kích các ngõ ra trên khốivào/ra Khối ngõ ra được chốt, nên chúng vẫn duy trì trạng thái cho đến khi chúng được cậpnhật ở chu kì quét kế tiếp

Tác vụ cập nhật trạng thái vào ra trên được thực hiện bởi CPU bằng một đoạn chươngtrình con được lập sẵn bởi nhà sản suất Như vậy chương trình con sẽ được thực hiện vào cuốichu kì quét hiện hành và đầu chu kì quét kế tiếp Lúc đó trạng thái của các ngõ vào/ra đượccập nhật

Thời gian cập nhật tất cả các ngõ vào ra phụ thuộc vào tổng số ngõ vào/ra sử dụng nhưng

nó thường là vài ms Thời gian thực thi chương trình chu kì quét phụ thuộc vào độ lớn củachương trình điều khiển

2.8 THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH S7 - 200.

2.8.1 Cấu hình cứng.

Như trên đã nói PLC (Programmable Logic Control), là thiết bị điều khiển logic lập trìnhđược, hay khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thôngqua một ngôn ngữ lập trình

- Số đầu vào/ra có sẵn: 24 DI / 16DO.

- Số đầu vào / ra số cực đại ( nhờ lắp ghép thêm Modul số mở rộng:

 RUN ( đèn xanh): Chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình đượcnạp vào trong máy.

 STOP (đèn vàng ): Chỉ định PLC đang ở chế độ dừng Dừng chương trình đang thựchiện lại

 Ix.x (Đèn xanh) :Đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của cổng Ix.x (x.x

=0.0 đến 1.5).Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị lôgic của cổng

 Qy.y (Đèn xanh ): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng

 Qy.y (y.y = 0.0 đến 0.1 ) Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic củacổng

2.8.1.2 Cổng truyền thông.

S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục vụcho việc ghép nối thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác Tốc độ truyền cho máy lậptrình kiểu PPI là 9600 baud Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là từ 300 đến38.400

Hình 2.8.1: Sơ đồ chân của cổng truyền thông

Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG702 hoặc với các loại máy lập trình thuộc họ

PG7xx có thể sử dụng 1 cáp nối thẳng qua MPI Cáp này đi kèm theo máy lập trình

Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyểnđổi RS232/485

2.8.1.3 Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC.

Công tắc chọn chế độ làm việc nằm phía trên bên cạnh các cổng ra của S7- 200 Có 3 vịtrí cho phép chọn

RUN cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ PLC S7 - 200 sẽ rời khỏi chế

độ RUN sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cố hoặc chương trình gặp lệnh STOP

STOP cưỡng bức PLC dừng công việc thực hiện chương trình đang chạy và chuyểnsang chế độ STOP Ở chế độ STOP, PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp

1 chương trình mới

TERM cho phép máy lập trình tự quyết định 1 trong các chế độ làm việc của PLC(RUN/STOP)

2.8.1.4 Chỉnh định tương tự.

Điều chỉnh tương tự: cho phép điều chỉnh các biến cần phải thay đổi trong chương trình

2.8.1.5 Nguồn nuôi bộ nhớ và nguồn pin

Nguồn nuôi dùng để ghi trong chương trình hoặc nạp 1 chương trình mới

5 4 3 2 1

    

   

9 8 7 6

Nguồn pin có thể sử dụng để mở rộng thời gian lưu trữ cho các dữ liệu trong bộ nhớ.Nguồn pin tự động chuyển trạng thái tích cực nếu như tụ nhớ cạn kiệt và nó phải thay thế vào

vị trí đó để dữ liệu trong bộ không bị mất đi

và ghi trong toàn vùng nhớ

_ Vùng chương trình: là miền nhớ được sử dụng để lưu trữ các lệnh chương trình (có thểđọc/ghi được)

 Vùng tham số: là miền lưu giữ các tham số như từ khoá, địa chỉ trạm (cũng có thể đọcghi/được)

 Vùng dữ liệu: được dùng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm các kết quả phéptính, bộ đệm truyền thông

 Vùng đối tượng :timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra Vùng này khôngthuộc kiểu đọc/ghi được

 Hai vùng nhớ cuối có ý nghĩa quan trọng trong việc thực hiện chương trình, do vậy sẽđược trình bày chi tiết tiếp theo sau đây

Tụ

Hình 2.4: Bộ nhớ trong và ngoài của S7-200