Báo cáo thực tập tại công ty ứng dụng giải pháp công nghệ ASTEC

Báo cáo thực tập tại công ty ứng dụng giải pháp công nghệ ASTEC

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, các thiết bị tự động hóa đang đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong cuộc sống con người nó cũng góp phần lớn vào sự phát triển của nền kinh

tế quốc dân Các thiết bị này giúp đỡ con người rất nhiều trong lao động sản xuất, nó giải phóng được sức lao động, nâng cao sản lượng hàng hóa, tạo ra nhiều của cải vật chất Nhờ có tự động hóa mà cuộc sống chúng ta ngày nay đã được cải thiện rõ rệt, tốt đẹp hơn, dễ dàng hơn, no đủ hơn

Thực tập tốt nghiệp là một cơ hội và một khoảng thời gian quí báu để mỗi sinh viên tự trau rồi kiến thức, kinh nghiệm bản thân và tìm hiểu làm quen với công việc của mình trong tương lai Đợt thực tập không những giúp sinh viên học tập các kiến thức kĩ thuật thực tế mà còn giúp sinh viên hình dung công việc của mình trước khi ra trường Do tầm quan trọng của việc thực tập nên theo chương trình đào tạo kỹ sư tại trường ĐHBKHN trước khi ra trường đã tổ chức cho sinh viên đi thực tập chuyên ngành 5 tuần

Trong quá trình thực tập tại công ty ứng dụng giải pháp công nghệ ASTEC, địa chỉ: Số 172/1/15 Nguyễn Tuân - Thanh Xuân - Hà Nội, em đã rút được nhiều kiến thức về các thiết bị điều khiển hiện đại như LOGO, PLC, biến tần Điều

đó giúp em có một lối suy nghĩ rõ ràng hơn về ứng dụng của chúng trong cuộc sống

Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy Kiệt và thầy Tuấn trong quá trình thực tập, chúng em đã thu được rất nhiều kiến thức kĩ thuật thực tế bổ ích

để hoàn thành được đợt thực tập này Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên bản báo cáo thực tập này không thể tránh khỏi những thiếu xót, em rất mong nhận được sự nhận xét và góp ý của thầy cô để bản đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn

PHẦN I: THIẾT BỊ PLC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PLC

1 Giới thiệu chung:

PLC viết tắt của “Programmable Logic Controller”, là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm PLC dùng để thay thế các mach relay (rơ le) trong thực tế PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens, Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, General Electric, Omron, Honeywell

Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào

và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình

Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau :

Lập trình dể dàng , ngôn ngữ lập trình dễ học

• Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản, sửa chữa

• Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp

• Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

• Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các môi Modul mở rộng

• Giá cả cá thể cạnh tranh được

Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và các Logic thời gian Tuy nhiên ,bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả … Chính điều này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch… sau đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn… Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng I/O nhiều hơn.

Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của qui trình công nghệ, ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dễ dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với sử dụng các bộ dây nối hay Relay

2 Lịch sử phát triển:

• 1968: Richard Morley sáng tạo ý tưởng PLC cho General Motors

• 1969: PLC đầu tiên (Allen Bradley và Bedford), được GM sử dụng trong công nghiệp ô-tô (128 DI/DO, 1kByte bộ nhớ)

• 1971: Ứng dụng PLC đầu tiên ngoài CN ô-tô

• 1973: PLC “thông minh” với khả năng tính toán, điều khiển máy in, xử lý

dữ liệu, giao diện màn hình

• 1975: PLC với bộ điều khiển PID

• 1976: Lần đầu tiên sử dụng trong hệ thống phân cấp điều khiển dây chuyền sản xuất

• 1977: mP-based PLC

• 1980: Các module vào/ra thông minh

• 1981: PLC nối mạng, 16-bit PLC, các màn hình CRT màu

Như đã biết, nước ta hiện nay đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa Vì thế, tự động hóa sản xuất đóng vai trò quan trọng, tự động hóa giúp tăng năng suất, tăng độ chính xác và do đó tăng hiệu quả quá trình sản xuất Để có thể thực hiện tự động hóa sản xuất, bên cạnh các máy móc cơ khí hay điện, các dây chuyền sản xuất…v.v, cũng cần thiết phải có các bộ điều khiển để điều khiển chúng PLC là một trong các bộ điều khiển đáp ứng đươc yêu cầu đó

4 Cấu trúc của PLC:

Tất cả các PLC đều có thành phần chính là: Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong (có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM) Một bộ vi xử lý

có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC Các Modul vào/ra

Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay, RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẳn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang

bộ nhớ PLC Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, …

Đối với PLC cỡ nhỏ các bộ phận thường được kết hợp thành một khối Cũng có một số hãng thiết kế PLC thành từng mô đun để người sử dụng có thể lựa chọn cấu hình PLC cho phù hợp mà ít tốn kém nhất, đồng thời đáp ứng được yêu cầu ứng dụng Một bộ PLC có thể có nhiều mô đun nhưng thành phần cơ bản nhất của phần cứng trong bộ PLC bao giờ cũng có các khối sau: Khối nguồn, khối vi xử lý – bộ nhớ, khối đầu vào, khối đầu ra Thông thường các tín hiệu xuất nhập đầu ở dạng số (1- 0), còn nếu tín hiệu là dạng liên tục thì ta cần gắn các khối xuất nhập ở dạng liên tục (Analog).

 Mô đun nguồn: (Moudule)

Là khối chức năng dùng để cung cấp nguồn và ổn định điện áp cho PLC hoạt

động Trong công nghiệp người ta thường dùng điện áp 24V một chiều Tuy

nhiên cũng có bộ PLC sử dụng điện áp 220V xoay chiều

 Mô đun CPU (Centrol rocessor Unit module):

Bao gồm bộ vi xử lý và bộ nhớ

 Mô đun nhập: (Input Module)

Tín hiệu vào: Các tín hiệu đầu vào nhận các thông tin điều khiển bên ngoài dạng tín hiệu Logic hoặc tín hiệu tương tự Các tín hiệu Lôgic có thể từ các nút

ấn điều khiển các công tắc hành trình, tín hiệu báo động, các tín hiệu của các quy trình công nghệ,…Các tín hiệu tương tự đưa vào của PLC có thể là tín hiệu điện áp từ các căn nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ cho một lò nào đó hoặc tín hiệu

từ máy phát tốc, cảm biến

 Mô đun xuất (Output Module):

Trong PLC thì Module xuất cũng hết sức quan trọng không kém module nhập Nó có thể có 8 hoặc 16 ngõ ra mà trên một Module xuất, do vậy người sử dụng có thể kết nối nhiều module lại với nhau để được số ngõ ra phù hợp Đối với những ứng dụng nhỏ thì cần 16 ngõ ra Những ứng dụng lớn hơn có thể dùng tới 26 hoặc 256 ngõ ra Cũng giống như Module nhập thì các ngõ ra của Module xuất là các tiếp điểm của rơle, khả năng chịu tải lớn 220V/1A Nếu

muốn khống chế phụ tải công suất lớn thì thông qua các thiết bị trung gian như: CTT Aptomat Triac…

5 Nguyên lý làm việc của PLC:

Trong quá trình thực hiện chương trình CPU luôn làm việc với bảng ảnh ra Tiếp theo của việc quét chương trình là truyền thông nội bộ và tự kiểm tra lỗi Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ bộ đệm ảo ra ngoại

vi Những trường hợp cần thiết phải cập nhật module ra ngay trong quá trình thực hiện chương trình Các PLC hiện đại sẽ có sẵn các lệnh để thực hiện điều này

Tập lệnh của PLC chứa các lệnh ra trực tiếp đặc biệt, lệnh này sẽ tạm thời dừng hoạt động bình thường của chương trình để cập nhật module ra, sau đó sẽ quay lại thực hiện chương trình Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng quét gọi là thời gian vòng quét (Scan time) Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng quét nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau Có vòng quét được thực hiện lâu, có vòng quét được thực hiện nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương trình được thực hiện, vào khối lượng dữ liệu được truyền thông trong vòng quét đó Một vòng quét chiếm thời gian quét ngắn thì chương trình điều khiển được thực hiện càng nhanh

Nguyên lý hoạt động dựa trên các bộ phận sau :

 Đơn vị xử lý trung tâm

CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ

 Hệ thống bus

Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song :

Address Bus : Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau.Data Bus : Bus dùng để truyền dữ liệu

Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC

Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song

Nếu môt modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, nó sẽ chuyển tất cả trạng thái đầu vào của nó vào Data Bus Nếu một địa chỉ byte của

8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC

Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế

Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O Bên cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 118 MHZ Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống

 Bộ nhớ

PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp :

Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O

Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay

Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ.Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong

bộ vi xử lý Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo Với một địa chỉ mới, nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đấu

ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc

Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bỡi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này

có khả năng chứa 2000 ÷ 16000 dòng lệnh, tùy theo loại vi mạch Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng

RAM (Random Access Memory) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa

bỏ nội dung bất kỳ lúc nào Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi

bị mất Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn

EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn, nó được gắn sẵn trong máy,

đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC Trên PG (Programer) có sẵn chổ ghi và xóa EPROM

Môi trường ghi dữ liệu thứ ba là đĩa cứng hoạc đĩa mềm, được sử dụng trong máy lập trình Đĩa cứng hoăc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng

để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài

Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/O được cung cấp bỡi các đèn LED trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dể dàng và đơn giản.

Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra

6 Các hoạt động xử lý bên trong PLC

a Xử lý chương trình

Khi một chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của PLC, các lệnh sẽ được trong một vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ

PLC có bộ đếm địa chỉ ở bên trong vi xử lý, vì vậy chương trình ở bên trong

bộ nhớ sẽ được bộ vi xử lý thực hiện một cách tuần tự từng lệnh một, từ đầu cho đến cuối chương trình Mỗi lần thực hiện chương trình từ đầu đến cuối được gọi

là một chu kỳ thực hiện Thời gian thực hiện một chu kỳ tùy thuộc vào tốc độ xử

lý của PLC và độ lớn của chương trình Một chu lỳ thực hiện bao gồm ba giai đoạn nối tiếp nhau :

• Đầu tiên, bộ xử lý đọc trạng thái của tất cả đầu vào Phần chương trình phục

vụ công việc này có sẵn trong PLC và được gọi là hệ điều hành

• Tiếp theo, bộ xử lý sẽ đọc và xử lý tuần tự lệnh một trong chương trình Trong ghi đọc và xử lý các lệnh, bộ vi xử lý sẽ đọc tín hiệu các đầu vào, thực hiện các phép toán logic và kết quả sau đó sẽ xác định trạng thái của các đầu ra

• Cuối cùng, bộ vi xử lý sẽ gán các trạng thái mới cho các đầu ra tại các modul đầu ra

lệnh ngỏ ra được lấy trực tiếp tới các thiết bị Theo hoạt động logic của chương trình, khi lệnh OUT được thực hiện thì các ngỏ ra cài lại vào đơn vị I/O, vì thế nên chúng vẫn giữ được trạng thái cho tới khi lần cập nhật kế tiếp.

 Chụp ảnh quá trình xuất nhập

Hầu hết các PLC loại lơn có thể có vài trăm I / O, vì thế CPU chỉ có thể xử

lý một lệnh ở một thời điểm Trong suốt quá trình thực thi, trạng thái mỗi ngõ nhập phải được xét đến riêng lẻ nhằm dò tìm các tác động của nó trong chương trình Do chúng ta yêu cầu relay 3ms cho mỗi ngõ vào, nên tổng thời gian cho hệ thống lấy mẫu liên tục trở nên rất dài và tăng theo số ngõ vào

Để làm tăng tốc độ thực thi chương trình, các ngõ I / O được cập nhật tới một vùng đặc biệt trong chương trình Ở đây, vùng RAM đặc biệt này được dùng như một bộ đệm lưu trạng thái các logic điều khiển và các đơn vị I / O Mỗi ngõ vào ra đều có một địa chỉ I / O RAM này Suốt quá trình copy tất cả các trạng thái vào trong I / O RAM Quá trình này xảy ra ở một chu kỳ chương trình (từ Start đến End)

Thời gian cập nhật tất cả các ngõ vào ra phụ thuộc vào tổng số I/O được copy tiêu biểu là vài ms Thời gian thực thi chương trình phụ thuộc vào chiều dài chương trình điều khiển tương ứng mỗi lệnh mất khoảng từ 1÷10 µs

7 Đánh giá ưu nhược điểm của PLC

Trước đây, bộ PLC thường rất đắt, khả năng hoạt động bị hạn chế và quy trình lập trình phức tạp Vì những lý do đó mà PLC chỉ được dùng trong những nhà máy và các thiết bị đặc biệt Ngày nay do giảm giá liên tục, kèm theo tăng khả năng của PLC dẫn đến kết quả là ngày càng được áp dụng rộng rãi cho các thiết bị máy móc Các bộ PLC đơn khối với 24 kênh đầu vào và 16 kênh đầu ra thích hợp với các máy tiêu chuẩn đơn, các trang thiết bị liên hợp Còn các bộ PLC với nhiều khả năng ứng dụng và lựa chọn được dùng cho những nhiệm vụ phức tạp hơn

Có thể kể ra các ưu nhược điểm của PLC như sau:

+ Chuẩn bị vào hoạt động nhanh: Thiết kế kiểu module cho phép thích nghi nhanh với mọi chức năng điều khiển Khi đã được lắp ghép thì PLC sẵn sàng làm việc ngay, ngoài ra nó còn được sử dụng lại cho các ứng dụng khác dễ dàng.+ Độ tin cậy cao: Các linh kiện điện tử có tuổi thọ dài hơn các thiết bị cơ điện Độ tin cậy của PLC ngày càng tăng, bảo dưỡng định kỳ thường không cần thiết còn với mạch rơ le công tắc tơ thì việc bảo dưỡng định kỳ là cần thiết.+ Dễ dàng thay đổi chương trình: Những thay đổi chương trình được tiến hành đơn giản Để sửa đổi hệ thống điều khiển và các quy tắc điều khiển đang được sử dụng, người vận hành chỉ cần nhập tập lệnh khác, gần như không cần mắc nối lại dây(tuy nhiên, có thể vẫn phải nối lại nếu cần thiết) Nhờ đó hệ thống rất linh hoạt và hiệu quả.

+ Đánh giá nhu cầu đơn giản: Khi biết các đầu vào và các đầu ra thì có thể đánh giá được kích cỡ yêu cầu của bộ nhớ hay độ dài chương trình Do đó, có thể dễ dàng và nhanh chóng lựa chọn PLC phù hợp với các yêu cầu công nghệ đặt ra

+ Khả năng tái tạo: Nếu dùng nhiều PLC với quy cách kỹ thuật giống nhau thì chi phí lao động sẽ giảm thấp hơn nhiều so với bộ điều khiển rơle, đó là do giảm phần lớn lao động lắp ráp

+ Tiết kiệm không gian: PLC đòi hỏi ít không gian hơn so với bộ điều khiển rơle tương đương

+ Có tính chất nhiều chức năng: PLC có ưu điểm chính là có thể sử dụng cùng một thiết bị điều khiển cơ bản cho nhiều hệ thống điều khiển Người ta thường dung PLC cho các quá trình tự động linh hoạt vì dễ dàng thuận tiện trong tính toán, so sánh các giá trị tương quan, thay đổi chương trình và thay đổi các thông số

Khi tính đến giá cả của PLC thì không thể không kể đến giá của các bộ phận phụ không thể thiếu như thiết bị lập trình, máy in, băng ghi cả việc đào tạo nhân viên kỹ thuật Nói chung những phần mềm để thiết kế lập trình cho các mục đích đặc biệt là khá đắt Ngày nay nhiều hãng chế tạo PLC đã cung cấp trọn

bộ đóng gói phần mềm đã được thử nghiệm, nhưng việc thay thế, sửa đổi các phần mềm là nhu cầu không thể tránh khỏi, do đó, vẫn cần thiết phải có kỹ năng phần mềm.

Phân bố giá cả cho việc lắp đặt một PLC thường như sau:

- 50% cho phần cứng của PLC

- 10% cho thiết kế khuôn khổ chương trình

- 20% cho soạn thảo và lập trình

- 15% cho chạy thử nghiệm

- 5% cho tài liệu

Việc lắp đặt một PLC tiếp theo chỉ bằng khoảng 1/2 giá thành của bộ đầu tiên, nghĩa là hầu như chỉ còn chi phí phần cứng

Có thể so sánh hệ điều khiển rơle và hệ điều khiển PLC như sau:

• Hệ rơle:

+ Nhiều bộ phận đã được chuẩn hoá

+ Ít nhạy cảm với nhiễu

+Kinh tế với các hệ thống nhỏ

- Thời gian lắp đặt lâu

- Thayđổi khó khăn

- Khó theo dõi và kiểm tra các hệ thống lớn, phức tạp

- Cần bảo quản thường xuyên

Lệnh LDN nạp giá trị logic của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên của

ngăn xếp, các giá trị còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bit

Tiếp điểm thường đóng sẽ mở khi ngõ vào PLC có địa chỉ là 1

LDN I0.0

= Q0.0

Các dạng

của lệnh LD,LDN:

hạng

LD n

Cuộn dây đầu ra ở trạng thái kích thích khi có dòng điều khiển đi qua

n: I, Q, M,

SM, T, C(bit)n

dòng điều khiển đến các cuộn dây thì các cuôn dây đóng hoặc mở các tiếp điểm Trong STL, lệnh truyền trạng thái bit đầu tiên của ngăn xếp đến các điểm thiết

kế Nếu bit này có giá trị bằng 1, các lệnh S hoặc R sẽ đóng ngắt tiếp điểm hoặc một dãy các tiếp điểm (giới hạn từ 1 đến 255) Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi bởi các lệnh này

VD: Khi tiếp điểm I0.0 đóng lệnh Set hoặc Reset sẽ đóng (ngắt) một mảng gồm n (5) tiếp điểm kể từ Q0.0

Mô tả lệnh S (Set) và R (Reset) :

S S-bit

n

S bit n

──( S )

Đóng một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ địa chỉ S-bit

S-bit: I, Q,

M, SM, T, C,V(bit)

n (byte):

IB, QB, MB, SMB, VB, AC

R S-bit

n

──( R )

Ngắt một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ S-bit

Nếu S-bit lại chỉ vào Timer hoặc Counter thì lệnh sẽ xoá bit đầu ra của

Timer/Counter đó

SI S-bit

n

S bit n

──( SI )

Đóng tức thời một mảng gồm n các tiếp điểm

kể từ địa chỉ S-bit

S-bit: Q (bit)

n(byte): IB,

QB, MB, SMB, VB, AC

RI

S-bit n

S bit n

──( RI )

Ngắt tức thời một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ địa chỉ S-bit

c Các lệnh logic đại số Boolean:

Các lệnh tiếp điểm đại số Boolean cho phép tạo lập các mạch logic (không có nhớ) Trong LAD các lệnh này được biểu diễn thông qua cấu trúc mạch, mắc nối tiếp hay song song các tiếp điểm thường đóng hay các tiếp điểm thường mở Trong STL có thể sử dụng lệnh A (And) và O (Or) cho các hàm hở hoặc các lệnh

AN (And Not), ON (Or Not) cho các hàm kín Giá trị của ngăn xếp thay đổi phụ thuộc vào từng lệnh

• AND NOT (AN)

Tín hiệu ra sẽ là nghịch đảo của tín hiệu vào

• Tiếp điểm nào tác động cạnh xuống, tác động cạnh lên:

Có thể dùng các lệnh tiếp điểm đặc biệt để phát hiện sự chuyển tiếp trạng thái của xung (sườn xung) và đảo lại trạng thái của dòng cung cấp (giá trị đỉnh của ngăn xếp) LAD sử dụng các tiếp điểm đặc biệt này để tác động vào dòng cung cấp Các tiếp điểm đặc biệt này không có toán hạng riêng của chúng vì thế phải đặt chúng phía trước cuộn dây hoặc hộp đầu ra Tiếp điểm chuyển tiếp dương/âm (các lệnh trước và sườn sau) có nhu cầu về bộ nhớ, bởi vậy đối với CPU 224 có thể sử dụng nhiều nhất là 256 lệnh

LD I0.0EU

= Q0.0

LD I0.0ED

= Q0.1

LD I0.0NOT

= Q0.2

Biểu đồ thời gian

Hình 7 - Giản đồ thời gian các tiếp điểm đặc biệt

• Tiếp điểm trong vùng nhớ đặc biệt:

- SM0.0: Vòng quét đầu tiên thì mở nhưng từ vòng quét thứ 2 trở đi thì đóng.

- SM0.1: Ngược lại với SM0.0, vòng quét đầu tiên tiếp điểm này đóng, kể từ vòng quét thứ 2 thì mở ra và giữ nguyên trong suốt quá trình hoạt động

- SM0.4: Tiếp điểm tạo xung với nhịp xung với chu kì là 1 phút

- SM0.5: Tiếp điểm tạo xung với nhịp xung với chu kì là 1 giây

• Các lệnh điều khiển thời gian Timer :

Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển vẫn thường gọi là khâu trễ Nếu kí hiệu tín hiệu (logic) vào là x(t) và thời

gian trễ tạo ra bằng Timer là τ thì tín hiệu đầu ra của Timer đó sẽ là x (t – τ)

S7-200 có 64 bộ Timer (với CPU 212) hoặc 128 Timer (với CPU 214) được chia

làm 2 loại khác nhau:

- Timer tạo thời gian trễ không có nhớ (On-Delay Timer), kí hiệu là TON

- Timer tạo thời gian trễ có nhớ (Retentive On-Delay Timer), kí hiệu TONR

- Hai kiểu Timer của S7-200 (TON và TONR) phân biệt với nhau ở phản ứng của nó đối với trạng thái ngõ vào

Cả hai Timer kiểu TON và TONR cùng bắt đầu tạo thời gian trễ tín hiệu kể từ thời điểm có sườn lên ở tín hiệu đầu vào, tức là khi tín hiệu đầu vào chuyển trạng thái logic từ 0 lên 1, được gọi là thời điểm Timer được kích, và không tính khoảng thời gian khi đầu vào có giá trị logic 0 vào thời gian trễ tín hiệu đặt trước

Khi đầu vào có giá trị logic bằng 0, TON tự động Reset còn TONR thì không Timer TON được dùng để tạo thời gian trễ trong một khoảng thời gian (miền liên thông), còn với TONR thời gian trễ sẽ được tạo ra trong nhiều khoảng thời gian khác nhau

Timer TON và TONR bao gồm 3 loại với 3 độ phân giải khác nhau, độ phân giải 1ms, 10ms và 100ms Thời gian trễ τ được tạo ra chính là tích của độ phân giải của bộ Timer được chọn và giá trị đặt trước cho Timer Ví dụ có độ phân giải 10ms và giá trị đặt trước 50 thì thời gian trễ là 500ms

• Cú pháp khai báo sử dụng Timer như sau:

Khai báo Timer số hiệu xx kiểu TON để tạo thời gian trễ tính từ khi đầu vào IN được kích Nếu như giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước PT thì T-bit có giá trị logic bằng1 Có thể Reset Timer kiểu TON bằng lệnh R hoặc bằng giá trị logic 0 tại đầu vào IN

Txx (Word)CPU 214: 32-

63, 96-127PT: VW, T, (Word) C, IW, QW,

MW, SMW, C, hằng số

Khai báo Timer số hiệu xx kiểu TONR để tạo thời gian trễ tính từ khi đầu vào IN được kích Nếu như giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước PT thì T-bit có giá trị logic bằng1 Chỉ có thể Reset Timer kiểu TONR bằng lệnh R cho T-bit

Txx (Word)CPU 214: 0-31,64-95

PT: VW, TR, (Word) C, IW, QW,

MW, SMW, AC, AIW, hằng số

Khi sử dụng Timer TONR, giá trị đếm tức thời được lưu lại và không bị thay đổi trong khoảng thời gian khi tín hiệu đầu vào có logic 0 Giá trị của T-bit không được nhớ mà hoàn toàn phụ thuộc vào số kết quả so sánh giữa giá trị đếm tức thời và giá trị đặt trước

Khi Reset một Timer, T-word và T-bit của nó đồng thời được xóa và có giá trị bằng 0, như vậy giá trị đếm tức thời được đặt về 0 và tín hiệu đầu ra cũng có trạng thái logic 0

- Timer kiểu TON(hình 4.3)

LAD STL FBD

LD I0.0TON T33, 50

- Timer kiểu TONR(hình 4.4)

LD I0.0TONR T33, 10

Hình 8 Giản đồ thời gian Timer của TON

Hình 9 Giản đồ thời gian Timer của TONR

Nội dung của thanh ghi C- word, gọi là giá trị đếm tức thời của bộ đếm, luôn được so sánh với giá trị đặt trước của bộ đếm, được kí hiệu PV Khi giá trị đếm tức thời bằng hoặc lớn hơn giá trị đặt trước này thì bộ đếm báo ra ngoài bằng cách đặt giá trị logic 1 vào 1 bit đặc biệt của nó gọi là C-bit Trường hợp giá trị đếm tức thời nhỏ hơn giá trị đặt trước thì C-bit có giá trị logic là 0

Khác với các bộ Timer, các bộ đếm CTU và CTUD đều có chân nối với tín hiệu điều khiển xóa để thực hiện việc đặt lại chế độ khởi phát ban đầu (Reset) cho bộ đếm, được kí hiệu bằng chữ cái R trong LAD, hay được qui định là trạng thái logic của bit đầu tiên của ngăn xếp trong STL Bộ đếm được Reset khi tín hiệu xóa này có mức logic là 1 hoặc khi lệnh R (Reset) được thực hiện với C-bit

Bộ đếm được Reset cả C-word, C-bit đều nhận giá trị 0

Bảng lệnh đếm lên, đếm xuống :

LAD Mô tả Toán hạng

Khai báo bộ đếm tiến theo sườn lên của CU Khi giá trị đếm tức thời C-word, Cxx lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước PV, C-bit (Cxx) có giá trị logic bằng 1 Bộ đếm ngừng đếm khi C-word Cxx đạt được giá trị cực đại

Cxx: (Word)CPU 214 : 0-

47, 80-127Pv(Word):

VW, T, C, IW,

QW, MW, SMW,

AC, AIW, hằng

số, *VD, *ACKhai báo bộ đếm tiến/lùi,

đếm tiến theo sườn lên của

CU, đếm lùi theo sườn lên của CD Khi giá trị đếm tức thời của C-word Cxx lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước

PV, C-bit (Cxx) có giá trị logic bằng 1 Bộ đếm ngừng đếm tiến khi C-word Cxx đạt được giá trị cực đại 32.767 và ngừng đếm lùi khi C-word Cxx đạt được giá trị cực đại -32.768 CTUD Reset khi đầu vào R có giá trị logic bằng 1

Cxx: (Word)CPU 214 : 48-79

PV (Word) :

VW, T, C, IW,

QW, MW, SMW, hằng số, *VD,

*AC

• Sử dụng bộ đếm CTU:

LAD STL

LD I0.0

LD I0.1CTU C40, +5Giản đồ thời gian:

Hình 10 Giản đồ thời gian bộ đếm CTU.

• Sử dụng bộ đếm CTUD:

LD I0.0

LD I0.1

LD I0.2CTUD C48, +5Giản đồ thời gian:

Hình 11 Giản đồ thời gian lệnh CTUD

2 Các lệnh nâng cao

Khi lập trình, nếu các quyết định về điều khiển được thực hiện dựa trên kết quả của việc so sánh thì có thể sử dụng lệnh so sánh theo byte, Word hay Dword của S7-200

Những lệnh so sánh thường là: so sánh nhỏ hơn hoặc bằng (<=); so sánh bằng (= =) và so sánh lớn hơn hoặc bằng (>=)

Khi so sánh giá trị của byte thì không cần thiết phải để ý đến dấu của toán

hạng, ngược lại khi so sánh các từ hay từ kép với nhau thì phải để ý đến dấu của toán hạng là bit cao nhất trong từ hoặc từ kép.

Trong STL những lệnh so sánh thực hiện phép so sánh byte, Word hay Dword Căn cứ vào kiểu so sánh (<=, = =, >=), kết quả của phép so sánh có giá trị bằng 0 (nếu đúng) hoặc bằng 1 (nếu sai) nên nó có thể được kết hợp cùng các lệnh LD, A, O Để tạo ra được các phép so sánh mà S7-200 không có lệnh so sánh tương ứng (như so sánh không bằng nhau <>, so sánh nhỏ hơn <, hoặc so

sánh lớn hơn >) ta có thể kết hợp lệnh NOT với các lệnh đã có (= =, >=, <=).

Nhóm lệnh so sánh :

Tiếp điểm đóng khi n1= n2

*AC

Tiếp điểm đóng khi n1>= n2

số, *VD, *AC

Ngoài những lệnh ghép nối tiếp, song song và tổng hợp các tiếp điểm thì tập lệnh của S7-200 còn cung cấp các cổng logic AND, OR, EXOR thực hiện đối với byte (8 bit hay 8 tiếp điểm), Word (16 bit hay 16 tiếp điểm) và Double Word (32 bit hay 32 tiếp điểm) Sau đây là chi tiết của từng cổng:

• Lệnh AND byte :