nghiên cứu tổng quan cần cẩu kone. xây dựng chương trình điều khiển hệ thống cấp nguồn và cơ cấu quay

Để sử dụng cần trục Kone một cáchhiệu quả nhất , tiện lợi nhất ta phải hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động trongtừng cơ cấu của nó.Trong đồ án này em xin phép được trình bày tổng quan

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta là một nước ở Đông Nam Á với nhiều mặt giáp biển và sôngngòi.Vận tải biển là một trong những ngành đem lại hiệu quả kinh tế cao mà nước

ta đang chú trọng phát triển.Cần trục Kone là một trong những phương tiện quantrọng giúp cho hoạt động vận tải Nó có thể linh hoạt trong công tác bốc xếp hànghóa thay cho con người nhằm giảm sức lao động và tăng tính an toàn trong côngviệc.Vì vậy hiện nay hầu hết các cảng biển ở nước ta cũng như các nước khác trênthế giới đã và đang sử dụng cần trục Kone Để sử dụng cần trục Kone một cáchhiệu quả nhất , tiện lợi nhất ta phải hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động trongtừng cơ cấu của nó.Trong đồ án này em xin phép được trình bày tổng quan về cầntrục Kone và đi sâu hơn về xây dựng chương trình điều khiển cấp nguồn cà cơ cấuquay trong cần trục Kone Là một sinh viên nên kinh nghiệm thiết kế cũng nhưđiều khiển của em chưa nhiều nên không thể tránh khỏi sai sót Em mong thầy côchỉ bảo cho em để em ngày càng hoàn thiện mình hơn.Em xin chân thành cảm ơn

và kinh chúc sức khỏe thầy, cô

1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ CẦN TRỤC KONE

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ

Kone lịch sử bắt đầu từ năm 1910 khi các động cơ điện, sửa chữa cửa hàngKONE Tổng công ty được thành lập Kone đã phát triển trong những năm qua chủyếu là hữu cơ nhưng có một hồ sơ theo dõi việc mua lại mạnh mẽ là tốt Năm 1933KONE Tổng công ty bắt đầu xây dựng khá lớn trên cao Electric Du lịch Cầncẩu Các khách hàng chính là lúc đầu chủ yếu từ bột giấy và giấy và ngành côngnghiệp điện

Năm 1994 cần trục chân đế Kone được hang KRANNEFF của Phần Lanthiết kế.Nhóm cần trục này được ứng dụng rộng rãi trên thế giới Đối với nước tahầu hết các cảng biển đều sử dụng cần trục Kone Cần trục Kone đặc tính tốc độphù hợp bốc xếp hang hóa cho cảng biển và nâng chuyển trong công nghiệp bốcmáy cho ngành đóng sửa chữa tàu biển

Các cơ cấu chính của cần trục Kone:

- Cơ cấu nâng hạ hàng

- Cơ cấu nâng hạ cần

- Cơ cấu quay mâm

- Cơ cấu di chuyển chân đế

Cấu trúc cơ khí của cần trục Kone:

- Tháp cần trục làm bằng thép , có gắn tay cần trục , cabin điều khiển , buồng đặtthiết bị điều khiển

- Tay cần của cần trục được chế tạo bằng những thanh thép được ghép thành dầmứng lực , một đầu được gắn bằng khớp với tháp cẩu, một đầu được treo bằng thápthông qua hệ thống ròng rọc và có thể quay xung quanh khớp gắn vơi tháp cẩu

- Cabin điều khiển là buồng điều khiển tập trung của cần trục, trong đó trang bịnhững tay điều khiển để điều khiển cơ cấu

Trong đồ án này em xin phép đi sâu về xây dựng điều khiển cấp nguồn và cơcấu quay cho cần trục Kone.

1.2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN

- Chiều rộng của đường ray 10,5m

- Chiều dài tâm bánh xe trước đến tâm bánh xe sau là 5,4m

- Chiều cao đỉnh tháp là 37,3m

- Chiều cao đỉnh cần là 45m

- Nguồn điện 3 pha điện áp Udm=380V, f=50Hz

1.3 CÁC QUY ƯỚC CHUNG KHI ĐỌC BẢN VẼ KỸ THUẬT CẦN TRỤC KONE

Để thuyết minh các bản vẽ trong quá trình nghiên cứu , trong công tác vận hànhthuận lợi cần hiểu rõ một số quy định về ký hiệu , để làm ngắn gọn cho phần thuyếtminh nhưng vẫn đầy đủ chính xác

Các quy định đó là:

3

- Các cuộn hút của công tắc tơ – rơ le được kí hiệu bằng chính tên của nó.Khi đượccấp điện có giá trị logic 1 con không cấp điện giá trị logic là 0.

- Các tiếp điểm của công tắc tơ – rơ le được ký hiệu bằng tên của nó kèm theo sốcột trong ngoặc đơn Tiếp điểm đóng có giá trị 1 logic, mở có giá trị 0 logic

- Trường hợp tiếp điểm của công tắc tơ – rơ le nằm ở bản vẽ khác ma công tăc tơ –

rơ le được biểu diễn thì trước hàng số biểu diễn cột của tiếp điểm sẽ có số hoặcchữ biểu diễn bản vẽ mà ở đó tiếp điểm của công tắc tơ – rơ le được sử dụng

- Khi tiếp điểm hoặc công tắc tơ – rơ le đã được biểu diễn ở bản vẽ khác khi xemxét hoạt động được biểu diễn trong bản vẽ đang xét thì trước ký hiệu công tắc tơ –

rơ le hoặc tiếp điểm sẽ có chữ hoặc số biểu diễn

Các ký hiệu trên bản vẽ của sơ đồ:

Các bản vẽ nguyên lý của các cơ cấu Kone được ký hiệu như sau:

- OP1 : biểu diễn sơ đồ điện nguyên lý mạch cấp nguồn

- OP2 : bản vẽ biểu diễn sơ đồ điện nguyên lý điều khiển cơ cấu nâng hạ hàngchính móc 25 tấn

- OP3 : bản vẽ biểu diễn sơ đồ điện nguyên lý điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng móc

8 tấn

- OP4 : bản vẽ biểu diễn sơ đồ điện nguyên lý điều khiển cơ cấu nâng hạ cần

- OP5 : bản vẽ biễu diễn sơ đồ điện nguyên lý điều khiển cơ cấu quay mâm

- OP6 : bản vẽ biễu diễn sơ đồ điện nguyên lý điều khiển cơ cấu điều khiển mạchđộng lực cơ cấu di chuyển xe

- OP6 : bản vẽ biểu diễn sơ đồ điện nguyên lý mạch điều khiển của cơ cấu dichuyển

- OP7 : Bản vẽ biểu diễn sơ đồ điện nguyên lý mạch điều khiển của cơ cấu dichuyển xe

- Bản vẽ OP28 tới OP 35 là bản vẽ sơ đồ đấu dây

- Các ký hiệu trên bản vẽ

+ Bản vẽ cho ký hiệu chữ A ở đầu là bản vẽ cho sơ đồ điện nguyên lý của cơ cấunâng hạ hàng móc 25 tấn

+ Bản vẽ cho ký hiệu chữ B ở đầu là bản vẽ cho sơ đồ điện nguyên lý cơ cấu nâng

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG CẤP NGUỒN CHO CẦN TRỤC KONE

2.1 SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN CẤP NGUỒN CHO CẦN TRỤC KONE

2.2 THỨ TỰ CẤP NGUỒN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CẤP NGUỒN CHO CẦN TRỤC KONE

Nguồn điện cung cấp cho các cơ cấu của cần cẩu KONE được điều khiển bằng cáccông tắc tơ –rơ le, cầu dao Sơ đồ nguyên lý điều khiển cấp nguồn cho cần trụcKONE được biểu diễn trên hình 2.2

Điện áp cung cấp cho các động cơ 3 pha, Udm= 380V, tần số f =50Hz

Điện áp cung cấp cho mạch điều khiển UDK = 220V, tÇn sè f = 50Hz.

Điện áp cung cấp cho mạch điều khiển dïng r¬ le thêi gian ®iÖn tõ 1 chiÒu

UMC = 220V

Cung cấp nguồn cho các cơ cấu chính thông qua hệ thống vành trượt trêntrục của ru lô và đưa đến cầu dao chính Oa1 đặt trên đầu trục.Từ cầu dao Oa1, cápnguồn được nối với vành trượt thứ 2 bố trí trong trụ quay cần trục để cấp cho cầudao Oa2 lắp đặt trong cabin điều khiển

Thứ tự cấp nguồn cho cần trục :

Khi cầu dao chính được đóng Oa1 = 1 cấp điện tới cầu dao Ta1 và Ta2 cho

hệ thống chiếu sang báo hiệu, chiếu sang, sấy các động cơ , đồng thời cấp điện chocầu dao Oa2

Khi cầu dao Oa2 = 1 thì nguồn điện được cấp tới công tắc xoay Oa3 và côngtắc xoay Ob2 sẵn sang cấp cho công tắc tơ Oc1 sẵn sàng cấp nguồn cho các cơ cấuchính của cần trục

Để tiến hành cung cấp nguồn điện cho mạch động lực của cơ cấu nâng hạhàng , nâng hạ cần , cơ cấu quay mâm và cơ cấu di chuyển xe cần tiến hành cácbước sau :

1.Đưa tất cả các tay điều khiển của các cơ cấu chính về vị trí 0, lúc này ta có Ab3 =1,Bb3 = 1,Pb3 = 1, Rb3 = 1, Kb3 = 1

2 Đóng áptômát Oa4 và Oa5 về vị trí ON, lúc này Oa4 = 1 , Oa5 = 1

3 Ấn nút khởi động nguồn Ob4

7

Ob4 = 1 cấp điện cho rơle trung gian Od1

Od1 = 1 làm cho Od1 (15) = 1

Nguồn điện được đưa tới cuộn hút của côngtắctơ chính Oc1 = 1 đóng cáctiếp điểm chính của nó lại như Oc1(3) = 1, Oc1(7) = 1

Tín hiệu hóa việc cấp nguồn bằng đèn Oh1 sáng , báo hiệu côngtắctơ Oc1 đãđóng mạch cấp điện đến các cơ cấu của cần trục

Trường hợp công tắc tơ chính Oc1 không làm việc, đèn tín hiệu không sáng, mạchđiều khiển cấp nguồn bảo vệ sự cố các cơ cấu điều khiển chính như hệ thống quạtgió cho buồng máy , thông gió cho các điện trở phụ, bảo vệ quá tải cho các động

cơ truyền động, các tay điều khiển không ở vị trí 0

Thứ tự ngừng cấp nguồn cho cần trục thực hiện theo các bước sau đây:

1 Đưa tay điều khiển các cơ cấu chính về vị trí “ 0 ”

2 Ấn nút stop ( Ob3 ) = 0, công tắc tơ chính Oc1 =0, đèn báo Oh1 tắt khicông tắc tơ chính mất điện

3 Ngắt cầu dao Oa2 ( đưa tay cầu dao về vị trí OFF ) ; an toàn cho mạchđộng lực cũng như mạch điều khiển của các cơ cấu Nhưng mạch điềukhiển cho mạch sấy và chiếu sáng vẫn có điện

4 Ngắt cầu dao Oa1 ( đưa tay cầu dao về vị trí OFF ); bảo đảm an toàn cho

hệ thống

2.3 Các bảo vệ cần có khi cấp nguồn cho cần trục kone

Các bảo vệ cần có trong sơ đồ điện điều khiển cấp nguồn cho cần trục :Bảo vệ “ 0 ” là bảo vệ mất điện trong lúc cần trục đang hoạt động , khôngcho phép hoạt động trở lại khi chưa thực hiện thứ tự cấp nguồn

Bảo vệ ngắn mạch : Khi trên cần trục xẩy ra ngắn mạch cấp nguồn cho mạchđiện động lực của các cơ cấu hệ thống thì hệ thống cấp nguồn phải bảo vệ nhằmmục đích bảo vệ hệ thống cung cấp điện

Bảo vệ ngừng cấp nguồn khi một trong các cơ cấu chính quá tải

2.4 SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN CHO HỆ THỐNG CẤP NGUỒN CẦN TRỤC KONE

9

Od1=0 Oh1=0 Oh2=1

Om11=1

Đ S

Đ Ob4=1

S Re1=0

Đ S

Đ Pe1=0 2

OP3=1 OP2=1 OP5=1 OP4=1 OP6=1 Oh1=1

Od1=1

Oc1=1

CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU QUAY CHO

11

CẦN TRỤC KONE

3.1 ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG CHO CƠ CẤU QUAY MÂM

Hai động cơ truyền động cho cơ cấu quay là động cơ không đồng bộ rôt dây quấn.Loại động cơ 16LTS2F – 9584 có các thông số như sau:

Sơ đồ điều khiển cơ cấu quay mâm

Sơ đồ nguyên lý điều khiển cơ cấu quay mâm của cần trục KONE K4961 đượcbiểu diễn trên hình trên và chức năng các phần tử trong sơ đồ :

K2m1, K2m2 : Các động cơ không đồng bộ roto dây quấn truyên động cho

cơ cấu quay mâm

Kc1, Kc2 : các công tắc tơ điều khiển cấp nguồn cho cuộn dây stato để động

cơ quay thuận và quay ngược

K1c40 ÷ K1c43; K2c40 ÷ K2c43 : các công tắc tơ điều khiển điện trở phụtrong mạch roto của động cơ

K1e1 và K2e1 : Các rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho các động cơ

Ke1 : Cầu chì bảo vệ ngắn mạch

này các rơ le Kd43 =1, Kd44 =1 làm cho Kd43(16) =0, Kd44(16) = 0, bảo vệ antoàn cho cơ cấu quay mâm đồng thời Kd43(9) =1, Kd44(9) = 1 cấp điện cho mạchđiều khiển và cấp nguồn cho Kd42 = 1, Kd41 = 1 làm cho Kd41(15) = 1, Kd42(14)

= 1 sẵn sang đưa các công tắc tơ K1c41 và K2c41 vào làm việc

Tốc độ 1 quay phải Kd43 và Kd44 là các rơle thời gian để khống chếquá trình tăng, giảm tốc độ khi điều khiển

3.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU QUAY

Thứ tự cung cấp nguồn cho cần trục đã được thực hiện Sơ đồ điện nguyên lý điềukhiển cơ cấu quay mâm biểu diễn trên hình Tay điều khiển Kb3 ở vị trí “0” , lúc

Khi đưa tay điều khiển Kb3 về vị trí số 1, Kb3 = 1, ta có : Kd1 =1 làm choKd1(14) =1 sẵn sang cấp điện cho K1c41 và K2c41, đồng thời Kd1(7) =1 dẫn đếnKc1 = 1

Kc1(4) = 1 cấp nguồn stato cho 2 động cơ truyền động K2m1 và K2m2 quaytheo chiều phải

Mạch roto của 2 động cơ điều hở 1 pha nên động cơ làm việc ở chế độ điệntrở roto không đối xứng nên mômem động cơ tạo ra đủ nhỏ, tốc độ chậm.

Tốc độ 2 quay phải

Khi đưa tay điều khiển Kb3 về vị trí số 2 chiều quay phải Kb3 =1

Mạch điện stato được cấp điện giống vị trí số 1 Ở mạch roto lúc này cóthem K1c40 = 1 và K2c40 = 1 làm cho K1c40(7) = 0 và K240(9) = 0 bảo vệ động

cơ khi có

Các công tắc tơ K1c41(1) và K2c41(3) = 1 loại điện trở phụ U0U1 , V0V1 ,

W0W1 ,ra khỏi mạch ro to, tốc độ động cơ tiếp tục tăng lên

Tốc độ 4 quay phải

Khi đưa tay điều khiển Kb3 về vị trí số 4 chiều quay phải Kb3 = 1

Mạch điện stato của các động sự cố đồng thời K1c40(1) = 1 và K2c40(3) = 1lúc này điện trở mạch roto được nối đối xứng U0U1 = V0V1 = W0W1 , tốc độ động

cơ tăng lên

Tốc độ 3 quay phải

Khi đưa tay điều khiển Kb3 về vị trí số 3 chiều quay phải Kb3 = 1

Mạch điện stato của 2 động cơ giống vị trí số 2, K1c41 = 1 , K2c41 = 1 làmcho K1c41(23) = 0 và K2c41(23) = 0 dẫn đến Kd43 = 0 duy trì thời gian saukhoảng 2(s) thì Kd43(16) =1 cơ giống vị trí số 3, mạch điện roto lúc này K1c42 =

1 và K2c42 = 1 làm cho K1c42(24) = 0 làm cho rơle thời gian Kd44 = 0 saukhoảng thời gian duy trì 1,5(s) thì Kd44(17) = 1; K1c42(1) = 1, K2c42(3) = 1 loạitiếp điện trở U1U2, V1V2 , W1W2 ra khỏi mạch điện roto tốc độ động cơ tăng lên

Sau thời gian duy trì 1,5(s) thì Kd44(18) = 1 làm cho K1c43 = 1 và K2c43 =

1 tiếp tục loại nấc điện trở phụ U2U3 , V2V3 , W2W3 ra khoải mạch ro to tốc độđộng cơ tiếp tục tăng lên

Khi điều khiển cơ cấu quay mâm quay trái các bước thực hiện tương tự nhưđiều khiển cơ cấu quay phải, cần chú ý rằng công tắc tơ cấp nguồn cho mạch stato

15

lúc này là Kc2 = 1 , đổi chiều quay bằng cách đổi thứ tự pha điện áp mạch stato.Mạch điện roto thứ tự loại trừ điện trở phụ hoàn toàn giống chiều quay phải.

Khi chuyển nhanh tay điều khiển từ vị trí 1 đến vị trí 4 và từ vị trí 4 về vị trí

1, nhờ sự duy trì của các rơle thời gian Kd43 và Kd44 mà tốc độ không tăng độtngột

Cơ cấu phanh dừng ( hình 2.3.b ) được thực hiện khi đạp chân phanh( K6=1 ) Trước khi thực hiên chế độ phanh thì người điều khiển phải đưa tay điềukhiển Kb3 về vị trí 0 Đồng thời đóng các cầu dao K2, K1 ( tùy vào từng tốc độcủa động cơ mà ta đóng cầu dao K3, K4, K5 để điều chỉnh dòng hãm ) đưa dòngđiện 1 chiều vào stato của 2 động cơ tạo ra chế độ hãm

3.4 CÁC BẢO VỆ CẦN CÓ CHO CƠ CẤU QUAY

1 Bảo vệ quá tải cho các động cơ thực hiện bằng các rơle nhiệt K1e1 và K2e1

2 Bảo vệ ngắn mạch bằng các cầu chì Ke1

3 Bảo vệ “không” được thực hiện trong sơ đồ cấp nguồn

4 Bảo vệ góc quay ( thường góc quay làm việc trong giới hạn 600 ÷ 1200 )

3.5 SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU QUAY

T0=2s Đ S

K2c41=1 K1c41=1

Kc1=0

S S

Đ

Đ K2c40=1 K1c40=1 Kb3.3=1Kb3.2=1

S

Đ OP5=1

Kc1=1

Kd1=1

Kb3.1P=1

17

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG PLC ĐỂ ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU QUAY MÂM VÀ

HỆ THỐNG CẤP NGUỒN CỦA CẦN TRỤC KONE

4.1 GIỚI THIỆU VỀ S7-300

PLC là chữ viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bị điều khiểnlogic lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logicthông qua một ngôn ngữ lập trình Như vậy, với chương trình điều khiển trongmình, PLC trở thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặcbiệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh( với các PLC khác hoặc vớimáy tính ) Toàn bộ chương trình điều khiển được lưu nhớ trong bộ nhớ của PLCdưới dạng các khối chương trình và được thực hiện lặp theo chu kỳ của vòng quét

Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có tínhnăng như một máy tính, nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU), một hệ điềuhành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và tất nhiên phải có cổngvào/ra để giao tiếp được với đối tượng điều khiển và để trao đổi với môi trường Thông thường, để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đó phầnlớn các đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào, đầu ra cũng như chủng loạitín hiệu vào/ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không bị cứnghoá về cấu hình Chúng được chia nhỏ thành các module Số các số module được

sử dụng nhiều hay ít tuỳ theo từng bài toán, song tối thiểu bao giờ cũng phải cómột module chính là module CPU Các module còn lại là các module nhận/truyền

tín hiệu với đối tượng điều khiển, các module chức năng chuyên dụng như PID,điều khiển động cơ Chúng được gọi chung là module mở rộng Tất cả các moduleđược gá trên thanh ray (Rack) Module CPU xung quanh Bên cạnh đó, nhằmphục vụ bài toán điều khiển số, PLC cần phải có các khối chức năng đặc biệt khácnhư bộ đếm (Counter), Bộ thời gian (Timer) và những khối hàm chuyên dụng

4.1.1 Các module của PLC S7-300

Module CPU là loại module có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các

bộ thời gian, bộ đếm cổng truyền thông (RS485) và có thể có một vài cổng vào ra

số Các cổng vào ra số có trên module CPU được gọi là cổng vào ra onboard

Trong họ PLC S7-300 có nhiều loại module CPU khác nhau Nói chungchúng được đặt tên theo bộ xử lý có trong nó như module CPU312, moduleCPU314, module CPU315…

Những module cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau vềcổng vào/ra onboard cũng như các khối làm việc đặc biệt được tích hợp sẵn trongthư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng cổng vào/ra onboard này sẽ đượcphân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ cái IFM

Ngoài ra còn có các loại module CPU với hai loại cổng truyền thông, trong

đó cổng truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phântán Tất nhiên kèm theo cổng truyền thông thứ hai này là những phần mềm thôngdụng thích hợp cũng đã được cài sẵn trong hệ điều hành Các loại module CPUđược phân biệt với những module CPU khác bằng thêm cụm từ DP trong tên gọi

4.1.2 Vòng quét chương trình

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp được gọi làvòng quét Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ cáccổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình

19

Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kếtthúc của khối OB1 (Block End) Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạnthực chuyển các nội dung của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số.

Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi

Vòng quét chương trìnhChú ý rằng bộ đệm I và Q không liên quan đến cổng vào/ra tương tự nên cáclệnh truy cập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý chứ khôngthông qua bộ đếm

Thời gian cần thiết để PLC thực hiện một vòng quét gọi là thời gian vòngquét Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng quét nào cũngđược thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau Có vòng quét được thựchiện lâu, có vòng quét được thực hiện nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh trong chươngtrình được thực hiện, vào số lượng dữ liệu được truyền thông trong vòng quét đó Như vậy giữa việc đọc dữ liệu từ đối tượng để xử lý, tính toán và việc gửitín hiệu điều khiển tới đối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gianvòng quét Nói cách khác, thời gian vòng quét quyết định tính thời gian thực củachương trình điều khiển trong PLC Thời gian vòng quét càng ngắn, tính thờigian thực hiện chương trình càng cao

Nếu sử dụng các khối chương trình đặc biệt có chế độ ngắt, ví dụ như khốiOB40,OB80, chương trình của các khối đó sẽ được thực hiện trong vòng quét khi

xuất hiện tín hiệu báo ngắt cùng chủng loại Các khối chương trình này có thểđược thực hiện tại mọi điểm trong vòng quét chứ không bị gò ép là phải ở tronggiai đoạn thực hiện chương trình Chẳng hạn nếu một tín hiệu báo ngắt xuất hiệnkhi PLC đang ở giai đoạn truyền thông và kiểm tra nội bộ, PLC sẽ tạm dừng côngviệc truyền thông, kiểm tra, để thực hiện khối chương trình tương ứng với tín hiệubáo ngắt đó Với hình thức xử lý tín hiệu ngắt như vậy, thời gian vòng quét cànglớn khi càng có nhiều tín hiệu ngắt xuất hiện trong vòng quét Do đó, để nâng caotính thời gian thực cho chương trình điều khiển, tuyệt đối không được viết chươngtrình xử lý ngắt quá dài hoặc quá lạm dụng việc sử dụng chế độ ngắt trong chươngtrình điều khiển.

Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc trựctiếp với cổng vào/ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham

số Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 3 do

hệ điều hành CPU quản lý Ở một số module CPU, khi gặp lệnh vào/ra ngay lậptức, hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình ngắt, để thựchiện lệnh trực tiếp với cổng vào/ra

21

Vòng quét

Lệnh 1 Lệnh 2 Lệnh cuối cùng

OB1

+ Lập trình có cấu trúc:

Chương trình được chia thành những phần nhỏ với từng nhiệm vụ riêng vànhững phần này nằm trong những khối chương trình khác nhau Loại hình cấutrúc này phù hợp với những bài toán điều khiển nhiệm vụ và phức tạp Mỗi khixuất hiện một tín hiệu báo ngắt hệ thống sẽ tạm dừng công việc đang thực hiệnlại, chẳng hạn tạm dừng việc thực hiện chương trình trong OB1, và chuyển sangthực hiện chương trình xử lý trong ngắt trong các khối OB tương ứng Ví dụ khiđang thực hiện OB1 mà xuất hiện tín hiệu ngắt báo sự cố truyền thông, hệ thống

sẽ tạm dừng việc thực hiện OB1 lại để gọi và thực hiện chương trình trong khốiOB87 Chỉ sau khi đã thực hiện xong chương trình trong OB87, hệ thống sẽ quaytrở về tiếp tục phần chương trình còn lại trong OB1

Cấu trúc một chương trình (có cấu trúc)

OB = Organization Block

FC = Function

FB = Function Block

OB

Organization Block

SFB = System Function Block

4.1.4 Trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mở rộng

Trong trạm PLC luôn có sự trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mởrộng thông qua bus nội bộ Ngay tại đầu vòng quét, các dữ kiện tại cổng vào củacác module số (DI) đã được CPU chuyển tới bộ đệm vào số Cuối mỗi vòng quétnội dung của bộ đệm ra số lại được CPU chuyển đến cổng ra của các module ra số(DO) Việc thay đổi nội dung hai bộ đệm này được thực hiện bởi chương trìnhứng dụng Điều này cho thấy nếu trong chương trình ứng dụng có nhiều lệnh đọcgiá trị cổng vào số thì cho dù giá trị logic thực có của cổng vào này có thể đã bịthay đổi trong quá trình thực hiện vòng quét, chương trình sẽ vẫn luôn đọc đượccùng một giá trị từ I và giá đó chính là giá trị của cổng vào có tại thời điểm đầuvòng quét Cũng như vậy , nếu chương trình ứng dụng nhiều lần thay đổi giá trịcho một cổng ra số thì do nó chỉ thay đổi cuối cùng mới thực hiện được đưa tớicổng ra vật lý của module DO

Khác hẳn với việc đọc /ghi cổng số, việc truy nhập cổng vào/ra tương tự lạiđược CPU thực hiện trực tiếp với module mở rộng (AI/AO) Như vậy mỗi lệnh

23