Khảo sát thiết kế mô hình bãi đỗ xe tự động

Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả trạng thái tín hiệu ở ngõ vào được đưa về từ quá trình điều khiển, thực hiện logic được lập trong chương trình và kích ra tín hiệu điều khiển cho thi

Trang 1

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 thể nói tự động hoá đã trở thành xu hướng tất yếu của bất kỳ quốc gia, lãnh thổ 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 việc chế tạo các thiết bị tự động hoá như CNC là các hãng như :Siemens, Honeywell, Alen Bradley, ABB, Mitsubishi, Omron và các hệ thống mạng kèm theo

là : Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS), hệ thống điều khiển phân tán (DCS) đã tạo nên bước phát triển nhảy vọt trong nền sản xuất công nghiệp

Hiện nay ở nước ta, PLC đã được đưa vào sử dụng trong nhiều nhà máy, xí nghiệp để giám sát chặt chẽ các quy trình công nghê, kỹ thuật hết sức phức tạp, nhằm nâng cao chất lượng 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 tiện giao thông (đặc biệt là ôtô), một nhu cầu về bãi đậu đỗ cho các phương tiện giao thông là yêu cầu cấp bách Một mặt, giảm tắt nghẽn giao thông, nó còn đem lại mặt thẩm mỹ cho một thành phố lớn hiện đại Với lý do đó, nhóm chúng em đã khảo sát thiết kế một mô hình bãi đỗ 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 Th.s Trương Vĩnh Tuấn và các thầy cô trong Khoa Kỹ thuật - Công nghệ Thông tin 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 mong được sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo Chúng em xin chân thành cảm ơn

Trang 2

Trang 3

Trang 4

1.1 Yêu cầu thực tế .1

1.2 Giới thiệu vài nét về bãi đỗ xe tự động chuẩn 2

1.2.1 Hình ảnh một số bãi đỗ xe trên thế giới 10

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC 11

2.1 Đặc điểm bộ lập trình 11

2.2 Những khái niệm cơ bản 12

2.2.1 PC hay PLC 13

2.2.2 So sánh với các hệ thống điều khiển khác 13

2.3 Cấu trúc phần cứng của PLC 13

2.3.1 Bộ xử lý trung tâm 14

2.3.2 Bộ nhớ và bộ phận khác 14

2.4 Lợi ích của việc sử dụng plc 16

2.5 Một vài lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng plc 17

2.6 Khái niệm cơ bản về vấn đề lập trình plc 17

2.6.1 Giải thích chương trình ladder 18

2.6.2 Ngõ vào và ngõ ra 18

2.6.3 Rơ le 18

2.6.4 Thanh ghi (Register) 20

2.6.5 Bộ đếm 20

2.6.6 Bộ định thời gian (Timer) 21

2.6.7 Tập lệnh trong PLC 21

2.7 Cơ chế hoạt động và xử lý tín hiệu trên plc 21

2.7.1 Cơ chế hoạt động 21

2.7.2 Phương pháp xử lý 22

2.7.2.1 Phương pháp cập nhật liên tục 22

2.7.2.2 Phương pháp xử lý 1 khối 22

2.8 Thiết bị điều khiển logic khả trình S7 – 200 24

2.8.1 Cấu hình cứng 24

2.8.1.1 CPU 226 25

2.8.1.2 Cổng truyền thông 25

2.8.1.3 Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC 26

2.8.1.4 Chỉnh định tương tự 26

2.8.1.5 Nguồn nuôi bộ nhớ và nguồn pin 26

2.8.2 Cấu trúc bộ nhớ 27

2.8.2.1 Phân chia bộ nhớ 27

2.8.2.2 Vùng dữ liệu 27

2.8.2.3 Vùng đối tượng 29

Trang 5

2.9.1 Phương pháp lập trình 30

2.9.1.1 Định nghĩa về LAD 31

2.9.1.2 Định nghĩa về STL 31

2.9.2 Tập lệnh của S7-200 32

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC THIẾT BỊ BÃI ĐỖ XE 34

3.1 Giới thiệu bộ cảm biến 34

3.1.1 Định nghĩa 34

3.1.2 Cảm biến quang 34

3.1.2.1 Nguyên tắc hoạt động 34

3.1.2.2 Nguồn sáng 35

3.1.2.2.1 Led hồng ngoại 35

3.2 Phân loại cảm biến 35

3.2.1 Cảm biến phát hiện những chùm tia truyền qua 34

3.2.2 Cảm biến phát hiện những chùm tia phản xạ 35

3.2.3 Cảm biến phản xạ khuếch tán 35

3.2.4 Cảm biến sử dụng sợi dẫn 35

3.2.5 Các ứng dụng của cảm biến quang thường gặp trong thực tế 35

Các thông số kỹ thuật của E3JM-10M4 35

3.3 Công tắc hành trình 38

3.4 Cấu tạo động cơ điện một chiều 38

3.5 Bộ nguồn 39

3.6 Giới thiệu về timer và counter 41

3.6.1 Lệnh điều khiển Timer 41

3.6.2 Lệnh điều khiển Counter 42

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG 45

4.1 Yêu cầu công nghệ của bãi đỗ xe tự động được thiết kế………….………45

4.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bãi đỗ xe được thiết kế… … 45

4.3 Mặt bằng thiết kế……….…………48

CHƯƠNG V CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG 50

KẾT LUẬN 96

Trang 6

dễ gây ra ùn tắc giao thông, tai nạn giao thông và mất vẻ mỹ quan của thành phố, gây

ra nhiều hệ lụy như trộm cắp, mất an ninh, gây bức xúc cho người dân Bên cạnh đó, tình trạng này càng gia tăng khi số lượng phương tiện giao thông đang mỗi ngày một tăng lên

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

Theo số liệu thống kê của phòng cảnh sát giao thông - Công an TP.Hà Nội cho biết cơ quan này hiện đang quản lý 630.710 xe ô tô, trung bình một ngày có khoảng

200 xe ô tô mới được đăng ký mới

Còn theo Phòng Cảnh sát trật tự - Công an thành phố Hà Nội, hiện nay trên địa bàn thành phố có tới 939 điểm trông giữ xe, trong đó chỉ có khoảng hơn 200 điểm giữ

xe có phép, số còn lại đều là các bãi giữ xe trái phép sử dụng lấn chiếm lòng lề đường

để giữ xe, tập trung ở các khu vực đông đúc như các cơ quan, trường học, bệnh viện… gây cản trở giao thông, mất trật tự công cộng

Do các bãi đỗ xe ô tô trái phép không được cơ quan chức năng nào quản lý cũng như không có cơ sở hạ tầng để quản lý xe ô tô được gửi, sự thiếu hụt trầm trọng chỗ đậu xe dẫn đến tình trạng giá gửi xe liên tục tăng cao trong khi vẫn xảy ra tình trạng mất trộm như: cạy cốp xe, mất gương, mất nắp bình xăng hay mất luôn cả xe…

Như vậy nhu cầu để có bãi đỗ xe là nhu cầu cấp thiết hiện nay

Trang 7

SVTH: Dương Quang Phú 2

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

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

Một bãi đỗ xe cạnh tranh phải có không khí thân thiện cho khách hàng, tiện lợi

về vị trí và đội ngũ lao động làm việc đặc biệt hiệu quả Các công ty hiện đại tập trung đội ngũ nhân viên, 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 tự động, kỹ thuật âm thanh (audio) và hình ảnh (video) kỹ thuật trong nước (domestic)và truyền thông tin số Kỹ thuật này tạo điều kiện tốt nhất cho các khách hàng quan tâm đến giao tiếp bằng thính giác và thị giác, giữa các khách hàng và trung tâm điều khiển giám sát có quyền trợ giúp từ xa các vấn đề đang diễn ra, hay các sự kiện bất thường Các hoạt động vệ sinh và bảo trì được thực hiện xung quanh khu vực đậu xe phải cần có kế hoạch và cần thiết

Các công ty điều hành bãi đỗ 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 cả khu vực đậu xe với số lượng nhân viên hạn chế để thực hiện hàng loạt chức năng quản lý bằng kỹ thuật tốt và hữu ích.Cho đến bây giờ, ở các nơi này, các bãi đỗ xe được kết nối một cách dễ dàng, nó có thể phải dùng nhiều đường dữ liệu, hình ảnh giọng nói mà không thay đổi 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 tiêu chuẩn quốc tế và do đó giá thành truyền thông sẽ nhỏ nhất

Trang 8

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 thông báo 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, kỹ thuật nâng và hệ thống hướng dẫn giao thông,

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 định lượng,

hệ thống kỹ thuật gia dụng (kỹ thuật chiếu sáng, kỹ thuật thông gió, thang máy, hệ thống cung cấp nguồn điện, hệ thống báo cháy ) Các dịch vụ (cho chăm sóc, 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 ở mức 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 giống nhau

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

Trang 9

 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 trong trường 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

tự động và các điểm nhạy cảm khác bằng tiếp xúc hình ảnh, giọng nói

 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 mạng không 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 Nếu mọi người tự do quyết định, họ sẽ bị lôi cuốn vào nơi mà họ cảm thấy

an toàn.Việc quản lý hiện đai và thu hút ở khu vực đậu xe là ấn tượng tốt để mọi ngưòi cảm thấy an toàn trong khu vực 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 hàng loạt các thiết bị kỹ thuật kèm theo

Vấn đễ an toàn được xem xét trước hết khi thiểt kế bãi đỗ xe Sạch sẽ, sáng sủa , màu thân 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 bị trượt, 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 đỗ xe

Trang 10

Ngoài ra, hệ thống hướng dẫn giao thông cho tài xế hoặc khách đi bộ là đặc điểm chính 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 sàng can thiệp là những điều mà làm yên khách hàng và làm cho họ có cảm giác là an toàn Điều này được nâng cao bởi hệ thống camera, các loại đèn cao áp và nhiều nút ấn khẩn cấp đặt khắp nơi

An toàn cho người và thiết bị trong hệ thống đỗ 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 số lượng 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 camera đang 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 cầu thang 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 cảnh báo tự động

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

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

 Chương trình trong tình trạng khẩn cấp ngăn cản các barier ở lối vào, các barier ở lối thoát, 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 đúng hay không

Trang 11

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

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

dữ liệu an toàn Toàn bộ khái niệm hệ thống quản lý khu vực đỗ xe phải được thiết kế

và bố trí phù hợp, thậm chí ngay trong trường hợp báo động,việc đánh mất dữ liệu

Trang 12

an ninh dữ liệu dựa trên 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 số

- 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 cần bất cứ module bổ sung, bằng cách sử dụng các thiết bị lưu trữ tin cậy và hệ thống máy tính

có liên kết với mạng

Trang 13

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 đỗ xe hiện đại Sự tiện lợi chính của nó là trực tiếp sử dụng phương pháp trả tiền không qua ngân hàng tại các lối vào và lối thoát Các nhà quản lý hiện đại cũng ngãy càng quan 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, các máy đọc mã vạch cho đến điện thoại di động

Trang 14

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 hình thức Nói cách khác, các thẻ tín dụng cổ điển với sự phổ biến toàn cầu của

nó và được rất nhiều 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 dụng của họ

Trang 15

1.2.1 Hình ảnh một số bãi đỗ xe trên thế giới

Hình ảnh bãi giữ xe Daibutsumae ở TOKYO

Hình ảnh bãi giữ xe Noborioji ở Nawasaki

Trang 16

cơ bản, ngoài ra PLC còn có thể thực hiện được những tác vụ khác như làm tăng khả năng cho những hoạt động phức tạp

Hình 2.1 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 quá trình điều khiển, thực hiện logic được lập trong chương trình và kích ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài tương ứng Với các mạch giao tiếp chuẩn ở khối vào

và khối ra của PLC cho phép nó kết nối trực tiếp đến những cơ cấu tác động (actuators) có công suất nhỏ ở ngõ ra và những mạch chuyển đổi tín hiệu (transducers)

ở ngõ vào, mà không cần có các mạch giao tiếp hay rơle trung gian.Tuy nhiên, cần phải có mạch điện tử công suất trung gian khi 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 đổi nào về mặt kết nối dây; sự thay đổi chỉ là thay đổi chương trình điều khiển trong bộ nhớ thông 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 phải thực 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 điểm thích hợp cho mục đích điều khiển trong công nghiệp

 Khả năng chống nhiễu tốt

Bộ nhớ chương

điều khiển

Khối ngỏ vào

Mạch giao tiếp cảm biến

Mạch công suất

& cơ cấu tác động

Nguồn cấp điện

Trang 17

 Cấu trúc dạng modul do đó dễ dàng thay thế , tăng khả năng (nối thêm modul mở rộng vào/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 sử dụng

 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 móc công nghiệp và trong điều khiển quá trình

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 công nghiệp:

 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 khả năng 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 thực đọc mã mạch, vv

Đồng thời sự phát triển về phần cứng cũng đạt được nhiều kết quả như bộ nhớ lớn hơn, số lượng ngõ vào/ra nhiều hơn, nhiều modul chuyên dùng hơn Vào những năm 1976 PLC 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 dễ dàng 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

 Truyền thông

 Số lượng ngõ vào/ra

 Bộ nhớ mở rộng

Trang 18

Với cấu trúc modul cho phép chúng ta mở rộng hay nâng cấp một hệ thống điều khiển dùng PLC với chi phí và công sức ít nhất

2.2.1 PC hay PLC

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 nhưng thuật 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

Mất nhiều thời gian lập trình

Lập trình và lắp đặt 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 trở thành 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 ngõ vào của PLC được phát hiện và lưu vào bộ nhớ đệm, PLC thực hiện các lệnh logic trên các trạng thái của chúng và thông qua chương trình trạng thái ngõ ra được

Trang 19

hệ thống ROM

Bộ nhớ

dữ liệu RAM

Khối vào

Sơ đồ cấu trúc trong PLC

Trang 20

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.Việc trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và khối vào ra được thực hiện thông qua hệ thống bus dưới sự điều khiển của CPU Một mạch dao động thạch anh cung cấp xung clock tần số chuẩn cho 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 duy nhất

 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 mất khi mất điện Do đó điều này được giải quyết bằng cách luôn nuôi RAM bằng một nguồn pin riêng

 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 lại bằng 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 các giá 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 phải thay 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 tiêu chuẩn: 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 giá thành bộ nhớ giảm liên tục do đó các nhà sản suất PLC trang bị bộ nhớ ngày càng lớn hơn cho các sản phẩm của họ

Trang 21

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 cho TTL, CMOS) trong khi tín hiệu điều khiển bên ngoài có thể lớn hơn nhiều, thường là 24V DC đến 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 suất bên ngoài, kích hoạt các cơ cấu tác động: Nó thực hiện sự chuyển đổi các mức điện áp tín hiệu 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 đóng tiếp 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 thọ cao 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 Mạch này cho phép tín hiệu nhỏ đi qua và ghim các tín hiệu điện áp cao xuống mức tín hiệu chuẩn hơn nữa mạch này có tác động chống nhiễu khi chuyển công tắc 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 các tính năng cũng như lợi ích của PLC trong hoạt động công nghiệp Kích thước của PLC hiện nay được thu nhỏ lại để bộ nhớ và số lượng I/O càng nhiều hơn, các ứng dụng của PLC càng mạnh hơn giúp người sử dụng giải quyết được nhiều vấn đề phức

tạp trong điều khiển hệ thống

Lợi ích đầu tiên của PLC là hệ thống điều khiển chỉ cần lắp đặt một lần (đối với

sơ đồ hệ thống, 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 giao tiếp giữa các PLC để truyền dữ liệu điều khiển lẫn nhau),

hệ thống được điều khiển linh hoạt hơn

Trang 22

Không như các hệ thống cũ, PLC có thể dể dàng lắp đặc do chiếm một khoảng không gian nhỏ hơn nhưng điều khiển nhanh, nhiều hơn các hệ thống khác Điều này càng tỏ ra thuận lợi hơn đối với các hệ thống điều khiển lớn, phức tạp, và quá trình lắp đặt hệ thống PLC ít tốn thời 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 diện qua màn hình máy tính (một số PLC thế hệ sau có khả năng nhận biết các hỏng hóc (trouble shoding) của hệ thống và báo cho người sử dụng), điều này làm cho việc sửa chữa thuận lợi hơn

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 công nghiệp và dân dụng Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn giản, chỉ có chức năng đóng mở (ON/OFF) thông thường đến các ứng dụng cho các lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong quá trình

sản xuất Các lĩnh vực tiêu biểu ứng 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 lập trình PLC

 Yêu cầu chính của ngôn ngữ lập trình là phải dễ hiểu, dễ sử dụng trong việc lập trình điều khiển, điều này ý muốn nói rằng cần phải có ngôn ngữ cấp cao với đặc điểm

là các lệnh và cấu trúc chương trình thể hiện được các tác vụ điều khiển, không phức tạp và không mất nhiều thời gian để nắm bắt ngôn ngữ so với các ngôn ngữ cấp cao khác hiện được sử dụng trên máy tính

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

Trang 23

 Ngôn ngữ lập trình ladder có dạng giống như sơ đồ mạch điện bậc thang, gọi là ngôn ngữ ladder, rất phù hợp để tạo các chương trình điều khiển logic; đối với những người thiết kế máy đã quen thuộc với các hệ thống điều 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 xét mạch 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 với các 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 thường đóng 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 hệ thống và mô tả hoạt động của chúng một cách nhanh chóng và đúng đắn

2.6.2 Ngõ vào và ngõ ra:

Ngõ vào và ngõ ra là các bộ nhớ một bít, các bit có ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái ngõ ra/vào vật lý, ngõ vào nhận trực tiếp tín hiệu cảm biến và ngõ ra là các rơle, transistor, triac

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

Trang 24

Rơle còn được 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 cấp điện bị hỏng khi PLC đang ở trạng thái hoạt động thì tất cả các ngõ ra đều tắt (Off), trạng thái off vẫn được duy trì trừ trường hợp chúng được kích hoạt khi PLC được cấp điện trở lại để thực hiện được trạng thái đó trong chương trình thì ta không kích trực tiếp các ngõ ra mà phải dùng 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 số thập 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 RUN sang 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 các thanh ghi này có thể sử dụng trong chương trình Ladder, ngoài ra các trạng thái hoạt động của hệ thống PLC hoàn toàn có thể xác định được

Trang 25

 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 trình điều 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 nội dung 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 đếm logic vì nó là bộ nhớ, trong PLC được tổ chức có tác dụng như là bộ đếm vật lý số lượng bộ đếm 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 cho phép 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 của hai 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 xuống tùy thuộc số lượng, bộ đếm loại này được sử dụng đồng thời Bộ đếm loại này còn được chế tạo riêng trên modul chuyên dùng; khi đó tần số đếm có thể đạt đến 50KHz

 Bộ đếm chốt: bộ đếm có đặc tính này có khả năng duy trì nội dung đếm, ngay

cả khi PLC không được cấp điện; có nghĩa là, khi PLC được cấp điện trở lại, bộ đếm này có thể tiếp tục thực hiện chức năng đếm tại con số đếm trước đó

Trang 26

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 thời logic vì nó là bộ nhớ trong của PLC được tổ chức có tác dụng như là bộ định thời vật lý, số lượng 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 độ phân 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 là vẽ sơ đồ Ladder thể hiện mạch logic (logic Ladder) sau đó chuyển đổi sang chương trình dòng lệnh (Instructions) Những lệnh có thể được nhập từ thiết bị chuyên dùng lập trình nối với PLC qua cổng lập trình (Programming port) Các lệnh này có dạng tương tự như lệnh của ngôn ngữ assemply, nhưng tham số có liên quan đến ngõ vào, ngõ ra, thanh ghi, bộ đếm, bộ định thời và các tác vụ khác

Tập lệnh bao gồm lệnh cơ bản (Basic Instructions) và lệnh ứng dụng Lệnh ứng dụng được lập trình từ các lệnh cơ bản thực hiện những tác vụ cấp cao hơn (24 bộ lệnh) và được cập nhật thường xuyên Tập lệnh của các hãng khác nhau thì không giống nhau về từ khoá (tên lệnh) nhưng tương tự nhau về hoạt động

Lệnh được tạo bởi 2 phần: Tên lệnh và tham số lệnh

Lệnh cơ bản chỉ có thể chỉ có tên lệnh, thực hiện chức năng rẽ nhánh, hợp nhánh Ngoài tên lệnh còn có thêm một hoặc hai tham số thực hiện các chức năng cơ bản

Lệnh ứng dụng có ít nhất một tham số gồm tham số nguồn và tham số đích + Tham số nguồn nhận tác động của lệnh

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

2.7 Cơ chế hoạt động và xử lý tín hiệu trên PLC

Trang 27

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 thi hành lệnh, trường hợp này là LDx000 Bộ vi xử lý kiểm tra phần tử đầu tiên của mạch logic, công tắc thường mở và ngõ vào x000 Trạng thái của ngõ vào được giữ trong cổng đệm của ngõ vào Vì vậy CPU sẽ quét bộ nhớ RAM và ghi trạng thái x000 vào bộ nhớ tạm Sau đó bộ đếm chương trình sẽ tự động tăng giá trị lên 1 để chỉ đếm lệnh kế tiếp ANDx001 và thực thi lệnh này Bộ xử lý lại tiếp tục quét Ram ngõ vào để biết trạng thái x001 thực hiện lệnh logic AND cho x000 và x001 và lưu kết quả tạm thời Kế tiếp bộ đếm chương trình tăng lên đến giá trị x003, lệnh OUT y000 được thi hành và CPU chuyển kết quả logic của tác vụ trước đó, tác vụ x000 và x001 vào Ram cho ngõ ra y000 Hoạt động này cứ tiếp tục như thế cho đến khi toàn bộ chương trình được đặc lại giá trị 0000, chương trình 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 lập trình bằng lệnh nhảy (lệnh JMP) vì thế đoạn chương trình sẽ không được xử lý

RAM ngõ ra

Ngõ logic Y0 0 Y1 0 Y2 1

X00o

X001Khối ngõ vào

y000

y001

y002 Khối ngõí ra

Chương trình điều khiển Ram hay EEPROM Bước Lệnh

Hệ thống bus

Trạng thái ngõ vào được lưu vào Ram

Trạng thái ngõ ra được lưu vào khối ngõ ra

CPU

ALU Thanh Ghi

Thanh ghi lệnh

LD X000

Bộ đệm lệnh 000

Ngõ vào

Ngõ ra

Xử lý tín hiệu trong CPU

Trang 28

2.7.2.1 Phương pháp cập nhật liên tục:

Trong phương pháp này, CPU phải mất 1 khoảng thời gian để đọc trạng thái của các ngõ vào sẽ được xử lý Khoảng thời gian trên thường là 3ms, nhằm tránh tác động xung nhiễu gây ra bởi công tắc ngõ vào Các ngõ ra được kích trực tiếp (nếu có) theo sau tác vụ kiểm tra logic Trạng thái các ngõ ra được chốt trong khối ngõ ra, nên trạng thái của chúng được duy trì đến lần cập nhật kế tiếp

Chuyển Sang Lệnh

Kế Tiếp

Kiểm Tra Trạng Thái Ngõ

Ra

Chuyển Sang Lệnh

Kế Tiếp

Cập Nhật

2 Kích Hoạt Ngõ

Vào độ lớn toàn bộ chương trình

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

Thời gian quét ngõ vào đáp ứng

Trang 29

chương trình Ở đây 1 vùng nhớ RAM được dùng như vùng nhớ đệm giữa CPU với khối ngõ vào ra Từng ngõ vào và ra được cấp phát 1 ô nhớ trong vùng RAM này Trong khi lưu trạng thái các ngõ vào/ra vào RAM, CPU quét khối ngõ vào và lưu trạng thái của chúng vào RAM, tác vụ này được 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 ra được lưu vào RAM ngõ ra Sau đó vào cuối chu kì quét, quá trình cập nhật trạng thái vào/ra chuyển tất cả tín hiệu ngõ ra từ RAM vào khối ngõ ra tương ứng, kích các ngõ ra trên khối vào/ra Khối ngõ ra được chốt, nên chúng vẫn duy trì trạng thái cho đến khi chúng được cập nhật ở chu kì quét kế tiếp

Tác vụ cập nhật trạng thái vào ra trên được thực hiện bởi CPU bằng một đoạn chương trình con được lập sẵn bởi nhà sản suất Như vậy chương trình con sẽ được thực hiện vào cuối chu kì quét hiện hành và đầu chu kì quét kế tiếp Lúc đó trạng thái của các ngõ vào/ra được cập 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 của chương 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 trình được, hay khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình

2.8.1.1 CPU 226:

* Hình ảnh thực tế

Trang 30

- Số đầu vào/ra có sẵn: 24 DI / 16DO

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

DI/DO/MAX: 128 / 120 / 248

-Số đầu vào / ra tương tự ( nhờ lắp ghép thêm Modul Analog mở rộng:

AI/AO/MAX: 28 / 7/ 35 hoặc 0 / 14 / 14

-Kích thước: Rộng x Cao x sâu : 196 x 80 x 62

* Mô tả các đèn báo trên S7 - 200, CPU226:

 SF (đèn đỏ ): Báo hiệu hệ thống bị hỏng Đèn SF sáng lên khi PLC có hỏng hóc

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

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

của cổng

2.8.1.2 Cổng truyền thông

S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục

vụ cho việc ghép nối thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do

là từ 300 đến 38.400

Trang 31

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 chuyển đổi 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 vị trí 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 chuyển sang 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

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

5 4 3 2 1

    

   

9 8 7 6

Trang 32

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

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

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

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

 Hai vùng nhớ cuối có ý nghĩa quan trọng trong việc thực hiện chương trình, do vậy

sẽ được trình bày chi tiết tiếp theo sau đây

2.8.2.2 Vùng dữ liệu:

 Vùng dữ liệu là 1 miền nhớ động Nó có thể truy nhập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn (word) hoặc theo từng từ kép Được sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu cho các thuật toán, hàm truyền thông, lập bảng

 Ghi các dữ liệu kiểu bảng bị hạn chế rất nhiều vì dữ liệu kiểu bảng thường chỉ sử dụng theo những mục đích riêng

Chương trình Tham số

Dữ liệu

Vùng đối tượng

Tụ

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

Trang 33

 Vùng dữ liệu được chia thành những vùng nhớ nhỏ, được ký hiệu như sau:

 V - Variable memory {miền nhớ có thể thay đổi(đọc/ghi) được}

 I - Input image register (vùng đệm cổng vào)

 O - Ouput image register (vùng đệm cổng ra)

 M - Internal memory bits (vùng nhớ nội)

 SM - Special memory bits.(vùng nhớ đặc biệt(đọc/ghi)}

Tất cả các miền này đều được truy nhập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn, từng

I7.x (x= 07) I7.x (x= 07)

Q0.x(x= 07) Q0.x(x= 07) : :

Q7.x (x= 07) Q7.x (x= 07)

M0.x(x= 07) M0.x(x= 07) : :

M115.x (x= 07) M31.x (x= 07)

SM0.x(x= 07) SM0.x(x= 07) : :

SM29.x (x= 07) SM29.x (x= 07)

SM130.x(x= 07) SM30.x(x= 07)

: : V1023 V4095

Trang 34

SM45.x (x= 07) SM85.x(x= 07)

Địa chỉ truy nhập được quy ước theo công thức :

 Truy nhập theo bít :Tên miền + địa chỉ byte + + chỉ số bít

Vd :V150.4 chỉ bit 4 của byte 150 thuộc miền V

 Truy nhập theo byte : Tên miền + B + địa chỉ của byte trong miền

Vd : VB150 chỉ byte 150 thuộc miền V

 Truy nhập theo từ Tên miền + W + địa chỉ của bytecao của từ trong miền

Vd: VW150 chỉ từ đơn gồm hai byte 150 va 151 thuộc miền V Trong đó byte 150

đóng vai trò la byte cao trong từ

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

VW150

Truy cập theo từ kép : Tên miền + D + địa chỉ byte cao của từ trong miền

Vd:VD150 chỉ từ kép gồm 4 byte 150,151,152 và 153 thuộc miền V

được định nghĩa trong miền V hoặc của thanh ghi AC1, AC2, AC3 Mỗi con trỏ chỉ

địa chỉ gồm 4 byte

Phép gán địa chỉ và sử dụng con trỏ như trên cũng có tác dụng với những thanh ghi 16

bit của timer, bộ đếm thuộc vùng đối tượng sẽ được trình bày dưới đây

2.8.2.3 Vùng đối tượng:

Vùng đối tượng được sử dụng để lưu trữ dữ liệu cho các đối tượng lập trình Dữ

liệu kiểu đối tượng bao gồm các thanh ghi, timer, bộ đệm, các bộ đệm tốc độ cao, bộ

đệm vào/ra tương tự và các thanh ghi Accumulator (AC)

Kiểu dữ liệu đối tượng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu đối tượng chỉ được ghi

theo mục đích cần sử dụng đối tượng đó

2.8.3 Thực hiện chương trình:

PLC thực hiện chương trình theo trình tự lặp Mỗi vòng lặp được gọi là vòng

quét (Scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào

vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét

VB150 (byte cao) VB151 ( byte thấp )

VD150

Trang 35

chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh kết thúc (MEND) sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm

ảo tới các cổng ra

Hình 2.8.3 Vòng quét (scan) trong S7-200

Như vậy, tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc trực tiếp 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 4 do CPU quản lý Khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ dừng mọi công việc khác ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này 1 cách trực tiếp với cổng vào/ra

Nếu sử dụng các chế độ ngắt, chương trình con tương ứng với từng tín hiệu ngắt được soạn thảo và cài đặt như 1 bộ phận cuả chương trình, chương trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thể xảy

ra ở bất cứ điểm nào trong vòng quét

2.9 Ngôn ngữ lập trình của S7-200

2.9.1 Phương pháp lập trình:

- S7-200 biểu diễn một mạch lôgic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình

Chương trình bao gồm một tập dãy các lệnh S7-200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lệnh lập trình cuối trong một vòng Một vòng như vậy được gọi là vòng quét (scan)

- Một vòng quét (scan cycle) được bắt đầu bằng việc đọc trạng thái của đầu vào, và sau đó thực hiện chương trình Scan cycle kết thúc bằng việc thay đổi trạng thái đầu ra Trước khi bắt đầu một vòng quét tiếp theo S7 - 200 thực thi các nhiệm vụ

bên trong và nhiệm vụ truyền thông

4)Chuyển dữ liệu

từ bộ đệm ảo ra

ngoại vi

1) Nhập dữ liệu từ ngoại vi vào bộ đệm ảo

2) Thực hiện chương trình

3)Truyền

thông và tự

kiểm tra lỗi

Trang 36

- Cách lập trình cho S7 - 200 nói riêng và cho các PLC của Siemens nói chung dựa trên hai phương pháp cơ bản: Phương pháp hình thang (Ladder Logic viết tắt thành LAD) và phương pháp liệt kê lệnh (Statement List viết tắt thành STL)

2.9.1.1 Định nghĩa về LAD:

LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ hoạ Những thành phầìn cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơle Trong chương trình LAD các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh lôgic như sau:

- Cuộn dây (coil): Là biểu tượng ( ) mô tả rơle được mắc theo chiều dòng điện cùng cấp cho rơle

- Hộp (box): Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau nó làm việc khi dòng điện chạy đến hộp Những dạng hàm thường biểu diễn bằng hộp là các bộ thời gian (Timer) , bộ đếm (Counter) và các hàm toán học Cuộn dây và các hộp phải mắc đúng chiều dòng điện

- Mạng LAD: Là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ đường nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải Đường nguồn bên trái là dây nóng, đường nguồn bên phải là dây trung hoà hay là đường trở về nguồn cung cấp Dòng điện chạy

từ trái qua các tiếp điểm đống đến các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn

2.9.1.2 Định nghĩa về STL:

Phương pháp liệt kê lệnh (STL) là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh Mỗi câu lệnh trong chương trình, kể cả những câu lệnh hình thức biểu diển một chức năng của PLC

Để tạo ra một chương trình dạng STL, người lập trình cần phải hiểu rõ phương thức sử dụng 9 Bít ngăn xếp logic của S7-200, ngăn xếp logic là một khối gồm 9 bít chồng lên nhau như hình vẽ sau:

Stack 0- bit đầu tiên hay bit trên cùng của ngăn xếp Stack 1- bit thứ hai của ngăn xếp

Stack 2- bit thứ ba của ngăn xếp

Stack 3- bit thứ bốn của ngăn xếp

Stack 4- bit thứ năm của ngăn xếp

Stack 5- bit thứ sáu của ngăn xếp

Stack 6- bit thứ bảy của ngăn xếp

Stack 7- bit thứ tám của ngăn xếp

Stack 8- bit thứ chín của ngăn xếp

Tất cả các thuật toán liên quan đến ngăn xếp đều chỉ làm việc với bít đầu tiên hoặc với bít đầu và bít thứ hai của ngăn xếp Khi phối hợp hai bít đầu tiên của ngăn xếp, thì ngăn xếp sẽ được kéo lên một bít

Trang 37

2.9.2 Tập lệnh của S7-200

Tập lệnh của S7-200 được chia làm ba nhóm:

- Các lệnh mà khi thực hiện thì làm việc độc lập không phụ thuộc vào giá trị logic của ngăn xếp (lệnh vô điều kiện)

- Các lệnh chỉ thực hiện được khi bit đầu tiên của ngăn xếp có giá tri logic bằng 1 (lệnh có điều kiện)

- Các nhãn lệnh đánh dấu vị trí trong tập lệnh

Cả hai phương pháp LAD và STL sử dụng ký hiệu I để chỉ định việc thực hiện tức thời (immediately), tức là giá trị được chỉ định trong lệnh vừa được chuyển vào thanh ghi ảo đồng thời được chuyển tới tiếp điểm được chỉ dẫn trong lệnh ngay khi lệnh được thực hiện chứ không phải chờ tới giai đoạn trao đổi tới ngoại vi của vòng quét Điều đó khác với lệnh không tức thời là giá trị được chỉ định trong lệnh chỉ được chuyển vào thanh ghi ảo khi thực hiện lệnh

* Các lệnh vào ra của chương trình

LAD Tiếp điểm thường đóng sẽ đóng khi có giá trị logic bit bằng

0, và sẽ mở khi có giá trị logic bằng 1

Toán hạng : n : I,Q,M, SM, T,C,V (bit) STL LDN n

LAD Tiếp điểm thường hở sẽ được đóng nếu giá trị logic bằng 1

và sẽ hở nếu giá trị logic bằng 0

Toán hạng : Bit : I, Q, M, SM, T, C, V(n) STL LD n

LAD Tiếp điểm đảo trạng thái của dòng cung cấp Nếu dòng

cung cấp có tiếp điểm đảo thì nó ngắt mạch, và ngược lại

LAD Lệnh nhận biết trạng thái chuyển từ 0 lên 1 trong một chu

kì quét Khi chuyển từ 0 lên 1 thì sẽ cho thông mạch

LAD Lệnh nhận biết sự chuyển trạng thái từ 1 xuống 0 trong một

chu kì quét Khi chuyển từ 1 xuống 0 thì thông mạch

Toán hạng : Bit : I, Q, M, SM, T, C, V, IB, QB, MB,

SMB, VB, AC, *VD, *AC, Const

STL S S_bit n

n

Trang 38

LAD

Dùng để ngắt một mảng gồm n tiếp điểm kể từ giá trị ban đầu bit

Toán hạng : Bit : I, Q, M, SM, T, C, V, IB, QB, MB,

SMB,VB, AC, *VD, *AC, Const

STL R S_bit n

Bảng 2.4 Các lệnh dịch chuyển nội dung ô nhớ

L

A

D

Sao chép nội dung của byte IN sang OUT

Toán hạng :IN:VB, IB, QB,MB, SMB, SB, AC,Cons,

Sao chép nội dung của Word IN sang OUT

Toán hạng :IN:VW,T,C,IW,QW, MW, SMW, SW AC,

IN: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, HC, *VD, *AC, &VB,

&IB, &QB, &MB, &T, &C, &SB, Const

OUT: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, AC, *VD, *AC STL MOVD IN OUT

L

A

D

Sao chép nội dung của Real (số thực) IN sang OUT

Toán hạng : IN: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, AC, Cons,

Trang 39

CHƯƠNG III GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC THIẾT BỊ BÃI ĐỖ XE 3.1 Giới thiệu các bộ cảm biến:

3.1.1 Định nghĩa:

Cảm biến được định nghĩa như một thiết bị dùng để biến đổi các đại lượng vật

lý và các đại lượng không điện cần đo thành các đại lượng có thể đo được (như dòng điện, điện thế, điện dung, trở kháng ) Nó là thành phần quan trọng nhất trong một thiết bị đo hay trong một hệ điều khiển tự động Cúng có mặt trong các hệ thống phức tạp, người máy, kiểm tra chất lượng sản phẩm, tiết kiệm năng lượng chống ô nhiễm môi trường và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực giao thông vận tải, hàng tiêu dùng,

bảo quản thực phẩm, ôtô, trò chơi điện tử, v.v

Vùng cấm

W

G

WP = h.f (Năng lượng của ánh ánh sáng)

WP = WL + WĐ (Năng lượng để phá vở liên kết đồng hoá trị)

WL + WĐ = WB =>WP  WB

Trang 40

3.1.2.2 Nguồn sáng:

- Tia hồng ngoại là một loại ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng mắt thường

Nó là dạng khác của bức xạ điện từ, tồn tại ngay dưới vùng ánh sáng đỏ có thể nhìn thấy trong dải phổ ánh sáng của bức xạ diện từ

- Ngoài hồng ngoại và ánh sáng có thể nhìn thấy được còn có loại ánh sáng thứ ba gọi là tia tử ngoại tồn tại phía trên vùng ánh sáng tím của ánh sáng có thể nhìn thấy trong dải phổ ánh sáng

- Giống như ánh sáng có thể nhìn thấy, tia hồng ngoại có thể truyền qua không khí, nước, các ống thuỷ tinh, ống nhựa

- Các thiết bị dùng để phát ra tia hồng ngoại là một Led dặc biệt gọi là Led hồng ngoại

3.1.2.2.1 Led hồng ngoại:

- Khi được phân cực thuận cho tiếp giáp P-N thì năng lượng giải phóng do tái hợp điện tử - lỗ trống ở gần P-N của led sẽ phát sinh phôton hồng ngoại

- Led hồng ngoại dùng để phát sáng hồng ngoại

- Vật liệu chế tạo nó là GaAs với vùng cấm có độ rộng 1,43eV tương ứng với bức xạ khoảng 950nm Led hồng ngoại có hiệu suất lượng tử cao hơn so với loại led phát ra ánh sáng thấy được, vì vật liệu bán dẫn “trong suốt” đối với sóng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu đi khi nó vượt qua các lớp bấn dẫn để đi ra ngoài

- Led hồng ngoại không phát sóng cho lợi điểm trong các thiết bị kiểm soátvì không gây sự chú ý

- Thời gian đáp ứng nhỏ cở ns, phổ ánh sáng hoàn toàn xác định, độ tin cậy cao và

độ bền tốt

- Thông lượng tương đối nhỏ (102mw) và nhạy với nhiệt độ là nhược điểm hạn chế phạm vi sử của đèn

3.2 Phân loại cảm biến:

Các loại cảm biến được chia thành những phương pháp sau:

3.2.1 Cảm biến phát hiện những chùm tia truyền qua:

- Gồm một cặp cảm biến (Một đầu thu một đầu phát) đặt đối xứng nhau Thông thường đầu ra của cảm biến thu giống tín hiệu vào của cảm biến phát Khi có vật chắn ngang qua chùm tia của đầu phát không sẽ không tới được đầu thu lúc đó tín hiệu của đầu thu thay đổi so với tín hiệu của đầu phát

- Đặc điểm và ứng dụng:

+ Đo được khoảng cánh xa

+ Hoạt động tốt với mọi địa hình

+ Hoạt động ổn định, an toàn

Định dạng
Số trang	96
Dung lượng	4,71 MB