Các điểm chính khi sử dụng PLC, bộ nhớ, ngoại vi, chu kỳ quét

Mục đích yêu cầu  Năm đợc các vấn đề chính cần biết khi sử dụng PLC  Làm quen với thiết bị ngoại vi và ngôn ngữ lập trình.. Bộ nhớ EPROM, EEPROM, là bộ nhớ cứng có thể lập trình lại đợ

Các điểm chính khi sử dụng PLC

bộ nhớ, ngoại vi, Chu kỳ quét

A Mục đích yêu cầu

 Năm đợc các vấn đề chính cần biết khi sử dụng PLC

 Làm quen với thiết bị ngoại vi và ngôn ngữ lập trình

B Chuẩn bi :

 Một số loại PLC hiện có - OMRON, PLC, SIEMENS, DELTA, ABB

 Modul đào tạo PLC tối thiểu, Hoặc modul đầy đủ

 Các mô hình nếu có

 Thết bị lập trình cho PLC, Cáp ghép nối, bộ lập trình cầm tay

 Máy tính và phần mềm lập trình

C Lý thuyết :

I Bộ nhớ của PLC :

1 Bộ nhớ ROM là bộ nhớ cứng ( nhớ vĩnh cửu) dùng để nhớ chơng trình

điều hành cơ bản do nhà sản xuất ghi

2 Bộ nhớ EPROM, EEPROM, là bộ nhớ cứng có thể lập trình lại đợc bằng các công cụ lập trình, dùng để để lu nhớ chơng trình ứng dụng

3 Bộ nhớ RAM là bộ nhớ động dùng để nhớ chơng trình và các kết quả tính trung gian Bộ nhớ này thờng đợc nuôi bằng Pin, nên việc thay pin hoặc không sử dụng tronh thời gian dài phải theo chỉ dẫn của nhà sản xuất

4 Ký hiệu : Dữ liệu trong PLC đợc sử lý dới dạng mã nhị phân "0", "1" hoặc "ON", OFF", và đợc ghi trong các bộ nhớ tổ chức thành các bit, các byte, kênh, Word, Double Word

 Phần tử nhớ đơn vị là một ô nhớ, lu giữ một bit thông tin

 Tám ô nhớ liên tiếp nhau tạo thành một Byte có khả năng ghi giữ 8 bit

 Hai byte liên tiếp nhau tạo thành một Word ; hoặc một kênh

 Hai Word liên tiếp nhau tạo thành một Double Word

 Mỗi ô nhớ lu giữ một bit thông tin đợc ký hiệu bằng chứ số đứng sau dấu chấm

 Phần chữ và số trớc dấu chấm chỉ Byte; Kênh; Word; Double Word

 Ví dụ vùng nhớ vào ra của PLC

27

PLC OMRON :

Ký hiệu:

0.00 chỉ Chanel 0, bit thứ 00 đợc nối tới đầu vào 0 0.01 chỉ Chanel 0, bit thứ 01 đợc nối tới đầu vào 001 10.00 chỉ Chanel 10, bit thứ 00 nối tới đầu ra 1000

10.01 chỉ Chanel 10, bit thứ 01 nối tới đầu ra 1001 PLC S7-200 :

I0.0 chỉ kênh I0, bít thứ 0  nối tới đầu vào I0.0 Q0.1 chỉ kênh Q0, bít thứ 1  nối tới đầu ra Q0.1

5 Phân vùng bộ nhớ : Mỗi loại PLC có ký hiệu và cách phân vùng bộ nhớ cũng nh dung lợng của mỗi vùng là khác nhau Ngay cùng loại PLC

S7-200 với các loại CPU khác nhau thì phân vùng cũng khác nhau Học viên nên sử dụng học liệu 1 và 2 để nắm vững về cấu truc bộ nhớ và cách sử dụng Nói chung vùng nhớ của PLC đợc phân thành các vùng sau:

1 Vùng nhớ vào ra

2 Vùng nhớ trung gian

3 Vùng nhớ giao tiếp

4 Vùng nhớ Timer, Counter

5 Vùng nhớ đặc biệt

II Thiết bị ngoại vi :

1 Bộ lập trình cầm tay Consol

2 Phần mềm lập trình bằng máy tính.

3 Cáp ghép nối máy tính và PLC.

III Ngôn ngũ lập trình:

Để lập trình cho PLC có 3 loại ngôn ngữ lập trình khác nhau, và trong các phần mềm lập trình bằng máy tính thờng có những lệnh chuyển đổi giữa các loại ngôn ngữ đó

1 Ngôn ngữ giản đồ thang LAD -

 ngôn ngữ này gần với mạch Logic điện ví dụ mạch Starstop - hay mạch khởi động và tự duy trì có sơ đồ mạch điều khiển Logic điện và chơng trình điều khiển lập trình bằng PLC nh hình đới:

Start

-001-Stop

1000-K

2 Ngôn ngữ mã lệnh , STL - là danh sách các câu lệnh Ví dụ mạch stastop trên có chơng trình viết bằng STL nh sau :

AND NOT 001

END (01)

3 Ngôn ngũ khối logic : Gần với mach Logic điện tử

Ví dụ mạch stastop Viết cho PLC SIEMENS :

IV Chu kỳ quét và thời gian quét

Đặc điểm làm việc của PLC có tính chu kỳ và rời rạc

29

>1

&

1

Q0.0

I0.0

Q0.0

0

I0.1

Hình 3-2 Ngôn ngữ khối Logic

Sto p

K

K

trình PLC

Hình 3-1 a- Sơ đồ mạch điều khiển logic điện

b Chơng trình lập trình cho PLC CPM1 c.Chơng trình lập trình PLC S7-200

I0.1

Q0.0

Hình 3-1 c Ch ơng trình PLC

Tính chu kỳ :

Mỗi chu kỳ gồm các bớc làm việc của CPU nh sau :

 Đọc lần lợt các đầu vào

 Tính toán; hoặc sử lý

 Gửi kết quả ra các đầu ra

 Giao tiếp nếu có

Thời gian thực hiện một chu kỳ gọi là Tquét = 10 - 30ms phụ thuộc tốc độ CPU, độ dài chơng trình, thời gian giao tiếp

Tquét thể hiện phản ứng của PLC với các thay đổi của ngoại vi

Tính rời rạc : Mỗi thời điểm CPU chỉ làm một nhiệm vụ

Do hai đặc điểm này nên trong khi sử dụng phải chú ý trong các trờng hợp sau:

 Tín hiệu vào, ra yêu cầu thay đổi nhanh

 Tránh tác động không mong muốn

 Phải tính đến ảnh hởng rời rạc hoá khi sử dụng PLC diều khiển cho hệ

điều khiển liên tục

Mô tả chu kỳ quét của chơng trình giản đồ thang :

V Các b ơc lập trình cho PLC :

Chu kỳ quét

Sai

8 Nối PLC với thiết bị thực

Ch ơng trình đúng ?

9 Kiểm tra nối

Kết thúc

10 Chạy hệ thống

11 L u cất ch ơng trình, bàn

giao

Sửa ch ơng trình

1 Tìm hiểu kỹ yêu cầu công

nghệ

2 Liệt kê các cổng vào ra,

chọn PLC

3 Phân cổng vào ra

4 Dựng l u đồ ch ơng trình

5 Dịch l u đồ sang giản đồ

thang.

6 Lập trình giản đồ thang

vào PLC

Ch ơng trình đúng?

7 Mô phỏng ch ơng trình

kiểm tra phần mềm

Đung

Sai

Hình 3-2 Chu kỳ quét của PLC

Một số l u khi thực hiện các b ớc lập trình cho PLC:

Bớc 1 : Tìm hiểu kỹ yêu cầu công nghệ trong bớc này ngời lập trình phải tìm

hiểu kỹ cấc yêu cầu công nghệ và phải bổ xung đợc các yêu cầu còn thiếu vì trong thực tế khi đặt hàng ngời đặt hàng chỉ quan tâm đến các yêu cầu chính còn các yêu cầu khác để thực hiện đợc nhiệm vụ chính đặt ra thì thờng không đợc nêu lên

Bớc 2: Liệt kê đầy đủ các cổng vào ra, các cổng dự trữ, cần thiết khi phát triển

hệ thống.v.v và chọn PLC có số đầu vào ra lớn hơn hoặc bằng theo yêu cầu

31 Sửa CT

Bớc 3 : Phân cổng vào ra cho PLC về nguyên tắc nên tuân thủ các nguyên tắc để

thuận tiện cho việc lập trình, theo dõi kiểm tra phát hiện lỗi nh sau :

 Phân cổng vào ra theo chức năng yêu cầu: ví dụ đầu vào đếm tốc độ

cao, đầu vào Analog, đầu vào logic, phải đúng với các đầu vào chức năng của PLC

 Phân cổng vào ra có dụng ý: theo tên gọi, hoặc theo trình tự tác động để

tận dụng đợc các khả năng tín hiệu hoá của PLC dễ theo dõi phát hiện lỗi

và dễ lập trình

Bớc 7 : Chạy mô phỏng kiểm tra chơng trình

 Phải tạo ra tập tín hiệu thử tơng tự thực tế đa vào đầu vào PLC

 Xem kết quả đầu ra trên PLC và trên phần mềm mô phỏng So sánh với lý thuyết

Bớc 8,9 : Nối PLC với thiết bị thực, phải kiểm tra chắc chắn phần ghép nối

theo đúng sơ đồ nguyên lý, đảm bảo phần nguồn cấp đợc thực hiện đúng

đảm bảo chắc chắn điện áp nguồn cấp phải đúng với sơ đồ nguyên lý yêu cầu để đảm bảo không gây nguy hiểm cho thiết bị

Bớc 10 : Chạy toàn bộ hệ thống theo các bớc sau :

 Đảm bảo chắc chắn hệ thống nối đúng

 Đảm bảo chắc chắn hệ thống cơ khí, thuỷ lực khí nén chạy đợc

 Chạy nhắp

 Chạy bán tự động

 Chạy tự động toàn hệ thống

Bớc 11: Bàn giao, Lu cất chơng trình,:

 Thực hiện bàn giao theo đúng các thủ tục cần thiệt nh chạy kiểm tra, chạy thử nghiệm, chuyển giao công nghệ, các thủ tục bảo trì, bảo hành thành phần các bên tham gia bàn giao theo yêu cầu

 Lu cất chơng trình, dới dạng File, thẻ nhớ EFROM, Tài liệu

1 Sơ đồ lắp ráp PLC với các thiết bị của hệ điều khiển :

CPM1A 20CDR

CH0 COM + 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

0 +24

CH10 00 01 02 03 04 05 06 07

Com Com Com Com Com Com Com Com

+24V

Nut ấn N1 N2 HT1 HT2 HT3 CB1 CB2 CT1 CT2 CT3

Ung

4 Sơ đồ lắp ráp Modul dạy học PLC tối thiểu bằng PLC CPM1A:

33

Sơ đồ ghép nối PLC CP M1A 20 CDR với các thiết bị của hệ thống điều

khiển trong đó :

Đầu vào gồm các Phần tử :

 Nút ấn điều khiển

 Công tắc hành trình HT1, HT2

 Cảm biến NPN

 Công tắc CT1, CT2, CT3

Đầu ra gồm các phần tử :

 Contactor K1, K2

 Rele : R1, R2

 Đèn báo D1,D2

CPM1A 20CDR

CH0 COM 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11

0 +24

CH10 00 01 02 03 04 05 06 07 Com Com Com Com Com Com Com Com

+24V

0V

6 Sơ đồ lắp ráp Modul dạy học tối thiểu bằng PLC - S7-200-CPU215:

Sơ đồ lắp ráp Modul dạy hoc tối thiểu bằng PLC - CPM1A - 20CDR:

Đầu vào gồm các Phần tử :

 Công tắc CT0, CT1, CT2, CT3, CT4, CT5, CT6, CT7

Đầu ra gồm các phần tử hoặc là rele hoặc là đèn báo:

 Rele : R0, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7

 Đèn báo : D0, D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7

D Các bớc thực hành

1 Tìm hiểu các đầu cấp nguồn cho PLC, điện áp, dòng điện ?

2 Tìm hiểu cách ghép nối đầu vào PLC với các thiết bị điều khiển khác, vẽ chiều dòng điện chay qua tiếp điểm trong trờng hợp khi nối đầu COM chung với dơng pin +24V, và khi nối với âm pin

3 Tìm hiểu cách ghép nối đầu ra PLC với các thiết bị điều khiển khác, vẽ chiều dòng điện chay qua tiếp điểm trong trờng hợp khi nối đầu COM chung với dơng pin +24V, và khi nối với âm pin

4 Trờng hợp cảm biến có đầu ra ghép Trasitor PNP và NPN thì đầu vào phải nối nh thế nào?

5 Giải thích tại sao thờng hay nối đầu vào COM chung với dơng pin, u điểm gì ?

6 Nối dây PLC vào nguồn và các thiết bị điều khiển khác Phải đảm bảo chắc chắn điện áp nguồn cấp phải đúng với sơ đồ thí nghiệm yêu cầu để

đảm bảo không gây nguy hiểm cho thiết bị

7 Cấp nguồn cho PLC và hệ thống

8 Đặt PLC ở chế độ RUN

9 Đa tín hiệu vào PLC bằng cách bật tắt các công tắc đầu vào và xem đèn báo tín hiệu hoá trên các đầu vào PLC

10.Trờng hợp đầu vào PLC đợc nối với các nut ấn, hoặc các công tắc hành trình thì tác động vào các nút ấn hoặc cảm biển hành trình

11.Trờng hợp đầu vào PLC đợc nối với các cảm biến tiif đa tín hiệu vào đầu cảm biến và xem đèn báo tín hiệu hoá trên các đầu vào PLC

12.Kết thúc thực hành, Tăt nguồn, rỡ bỏ các thiết bị, viết báo cáo thu hoạch

E Câu hỏi cuối bài học

1 Phân tích sự khác nhau giữa cảm biến đầu ra ghép Transitor PNP và NPN, cách nối với PLC

2 Cách bảo vệ đầu ra cho PLC nh thế nào?

3 Lu ý gì trong lắp đặt PLC

35

Sơ đồ ghép nối modul dạy học tối thiểu PLC S7-200 :

Đầu vào gồm các Phần tử :

 Công tắc: CT0, CT1, CT2, CT3, CT4, CT5, CT6, CT7

CT10, CT11, CT12, CT13, CT14, CT15

Đầu ra gồm các phần tử hoặc là rele, hoặc là đèn báo:

 Rele : R0, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7

 Đèn báo : D0, D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7

4 Thiết bị lập trình cầm tay dùng để làm gì?

5 Thiết bị ghép nối PLC với máy tính dùng đẻ làm gì?