đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.đề cương PLC đại học hàng hải.
Trang 1ĐỀ CƯƠNG PLC 2018 Câu 1: Trình bày sơ đồ phân cấp chức năng của hệ thống tự động hóa trong nhà máy?
1 Sơ đồ:
2 Giải thích:
- Cấp quản lý công ty: : Tương đương với công ty, nhà máy, tổng giảm đốc
- Cấp điều hành sản xuất: Tương đương với giám đốc điều hành công ty nhà máy
- Cấp điều khiển, giám sát:
+ Điều khiển và hiển thị quá trình qua màn hình đồ họa trên PC
+ Điều khiển và quản lý, in báo cáo
+ Quản trị và điều hành hệ thống
+ Truyền thông với các hệ thống khác
+ Thu thập dữ liệu
- Cấp điều khiển, xử lý:
+ Vận hành quá trình hoạt động của máy móc và thiết bị
+ Hiển thị tham số của quá trình
+ Hệ thống an toàn
+ Hệ thống sự cố với dây nối song song
- Cấp hiện trường (chấp hành):
+ Thu thập dữ liệu qua các modul (Modul Input )
+ Đầu ra dữ liệu của các modul (Modul Output )
Trang 2+ Trạm xử lý khả trình
+ Trạm xử lý thông tin
+ Xử lý dữ liệu
+ Điều khiển quá trình
5 cấp ở trên được liên kết với nhau qua 4 hệ thống mạng:
- Điều khiển tự động: gồm các bộ điều khiển khả trình ( PLC, VĐK, các bộ điều khiển
đa năng ), các thiết bị này có cổng vào ra nối trực tiếp với cảm biến và cơ cấu chấp hành, có cổng NI để nối mạng với hệ thống điều khiển giám sát hoặc cổng NI nối trực tiếp với cảm biến và chấp hành
- Cảm biến và chấp hành: gồm các phần tử thực hiện và các cảm biến thu thập dữ liệu của quá trình kỹ thuật, các cảm biến và cơ cấu chấp hành này nối trực tiếp với thiết bị điều khiển tự động thông qua cổng vào ra I/O
- Quá trình kỹ thuật: nó mô tả và thực hiện quá trình hoạt động của hệ thống
Trang 3+ Nối dây phức tạp, số lượng cáp lớn, giá thành cao
+ Mở rộng hệ thống gặp nhiều khó khăn, độ linh hoạt không cao
+ Độ tin cậy kém, sai số lớn
+ Phạm vi ứng dụng hạn hẹp
b SCADA phân tán
- Ưu điểm:
+ Thay đổi cách nối điểm – điểm bằng mạng truyền thông
+ Thời gian lắp đặt nhanh
+ Độ tin cậy, tính linh hoạt và năng suất được nâng cao nhờ xử lý phân tán
+ Cấu trúc đơn giản dễ dàng chuẩn đoán, bảo trì, bảo dưỡng hệ thống
+ Việc sử dụng các giao diện chuẩn nâng cao khả năng tương tác giữa các thành phần
+ Có thể tích hợp các hệ thống mới và cũ, dễ dàng mở rộng hệ thống và kết nối với hệ thống thông tin ở cấp trên
Câu 3: PLC là gì? Cấu trúc phần cứng của khối xử lý trung tâm CPU của PLC ?
1 Khái niệm:
- PLC là thiết bị điều khiển logic khả trình viết tắt là PLC
- Là thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển sẽ thông qua một ngôn ngữ lập trình
2 Cấu trúc phần cứng của khối xử lý trung tâm CPU: gồm 4 vùng
- Bộ nhớ chương trình: Là 1 bộ nhớ điện tử có thể đọc được
- Hệ điều hành: Khi có nguồn cấp cho bộ điều khiển thì hệ điều hành sẽ đặt các Couter, timer, dữ liệu, bít nhớ về 0
Trang 4- Bit nhớ: là các phần tử nthớ, mà hệ điều hành ghi nhớ trạng thái tín hiệu
- Bộ đệm: là 1 vùng nhớ, mà hệ điều hành ghi nhớ các trạng thái tín hiệu ở các ngõ vào
Trang 5Câu 5: Nguyên lý hoạt động và cách thực hiện chương trình của PLC ?
- Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc
- Tiếp đến là giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đếm ảo Q tới các cổng ra số Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi
- Chú ý: bộ đếm I và Q không liên quan tới các cổng vào/ra tương tự nên các lệnh truy nhập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý chứ không thông qua bộ đệm
- Như vậy, tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc 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 cho dừng mọi công việc khác, ngay
cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào/ra
- Nếu sử dụng các chế độ xử lý ngắt ( do người lập trình lập) 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
Trang 6- Thời gian cần thiết để PLC thực hiện một vòng quét gọi là thời gian vòng quét (Scan time) )
- Thời gian vòng quét không cố định tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương trình được thực hiện, vào khối lượng dữ liệu được truyền thông trong vòng quét đó
Câu 6: Trình bày các loại module mở rộng của PLC Semens, Delta ?
1 Các loại module mở rộng của semens:
a PS: Module nguồn nuôi
- Module nguồn nuôi, có 3 loại 2A, 5A, 10A
- Nguồn cung cấp là 120/220V xoay chiều hoặc 24V một chiều
Trang 7 AI: Module mở rộng các cổng vào tương tự Số các cổng có thể là 2,4,8 tùy thuộc vào từng loại module
AO: Module mở rộng các cổng ra tương tự Số các cổng có thể là 2,4 tùy thuộc vào từng loại module
AI/AO: Module mở rộng các cổng vào/ra tương tự Số các cổng có thể là 4vào/2ra hoặc 4vào/4ra tùy thuộc vào từng loại module
+ Mở rộng đặc biệt:
c IM: Module ghép nối
Có nhiệm vụ nối từng các module mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản
lý bởi module CPU
d FM:Module điều khiển riêng
Nó xử lý các quá trình phức tạp hoặc có yêu cầu ngặt nghèo về thời gian, một cách độc lập với CPU
e CP: Module phục vụ truyền thông
Nó phục vụ truyền thông trong mạng giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính
2 Các loại module mở rộng của delta:
- Module mở rộng ngõ vào số
- Module mở rộng ngõ ra số
- Module mở rộng cả ngõ vào/ ra số
- Module mở rộng ngõ vào ra tương tự
- Các module mở rộng đăc biệt
Trang 8Câu 7: Trình bày các miền nhớ của PLC ?
1 Miền nhớ PLC S7-200 :
S7-200 chia làm 4 vùng: Vùng chương trình; vùng tham số; vùng dữ liệu, vùng đối tượng
- Vùng dữ liệu chia làm 9 miền:
+ I: Miền đầu vào số
+ AI: Miền đầu vào tương tự
+ AQ: Miền đầu vào số
+ PI: Miền địa chỉ cổng vào tương tự
+ PQ: Miền địa chỉ cổng ra tương tự
3 Miền nhớ Delta
Delta chia làm 6 miền
+ X: Miền đầu vào số
Trang 9Câu 8: Sơ đồ cấu trúc chân đầu vào/ra (tương tự, số) của PLC ?
1 Sơ đồ đầu vào số
2 Sơ đồ đầu ra số
Trang 103 Sơ đồ đầu vào tương tự
Câu 9: Chương trình xử lý ngắt là gì ? Tại sao phải sử dụng chương trình xử lý ngắt ?
1 Khái niệm:
Là quá trình khi PLC đang làm việc ở một giai đoạn khác mà xuất hiện dữ liệu cần xử
lý tức thời thì PLC sẽ dừng chương trình chính lại để xử lý dữ liệu tức thời đó
2 Tại sao phải sử dụng chương trình xử lý ngắt
- Trong một số trường hợp cần xử lý tức thời: như đếm sự kiện, trao đổi dữ liệu qua mạng
- Nếu chúng ta mà không sử dụng ngắt mà tín hiệu đó xảy ra trong khi quá trình đang
làm việc ở 1 giai đoạn khác khi đó dẫn đến mất hoặc sai dữ liệu
Trang 11Câu 10: Trình bày các bộ đếm ? Ví dụ ?
Hãng siemens:
1 Bộ đếm lên: CTU
Trong đó:
- Cxxx: Ký hiệu và số thứ tự của counter (xxx: 000-255)
- CTU: Ký hiệu nhận biết bộ đếm lên
- CU: Xung đầu vào của bộ đếm lên
- R: Chân reset bộ đếm
- PV: giá trị đặt của bộ đếm
Nguyên lý: Mỗi khi tín hiệu tại CU từ mức “0” lên “1” thì giá trị hiện hành (Cxxx) tăng lên 1 đơn vị Khi giá trị hiện hành (Cxxx) PV (giá trị đặt) thì ngõ ra bit của counter sẽ lên mức “1” Bộ đếm sẽ xóa về ‘0’ khi tín hiệu vào R lên mức ‘1’
VD: Mỗi khi có xung từ ‘0’ –‘1’ tại ngõ vào I0.0 bộ đếm sẽ tăng lên 1 đơn vị
Từ xung thứ 5 trở đi ngõ ra Q0.0 sẽ lên ‘1’ Nếu có xung vào I0.1 thì Q0.0 xuống ‘0’
Trang 122 Bộ đếm xuống: CTD
- Trong đó:
+ Cxxx: Ký hiệu và số thứ tự của counter (xxx: 000-255)
+ CTD: ký hiệu nhận biết bộ đếm xuống
+ CD: Xung đầu vào của bộ đếm xuống
+ LD: Chân reset bộ đếm
+ PV: Giá trị đặt của bộ đếm
- Nguyên lý: Mỗi khi tín hiệu tại CD từ mức “0” lên “1” thì giá trị hiện hành (Cxxx) giảm xuống 1 đơn vị Khi giá trị hiện hành (Cxxx) thì ngõ ra bit của counter sẽ lên mức “1”
- VD: Mỗi khi có xung từ ‘0’ –‘1’ tại ngõ vào I0.0 bộ đếm sẽ giảm xuống 1 đơn vị
Khi bộ đếm giảm xuống =0 thì ngõ ra Q0.0 sẽ lên ‘1’ Nếu có xung vào I0.1 thì bộ đếm trở về giá trị đặt là 3
Trang 133 Bộ đếm lên xuống: CTUD
- Trong đó:
+ Cxxx: Ký hiệu và số thứ tự của counter (xxx: 000-255)
+ CTUD: ký hiệu nhận biết bộ đếm lên - xuống
+ CU: Xung đầu vào của bộ đếm lên
+ CD: Xung đầu vào của bộ đếm xuống
+ R: Chân reset bộ đếm
+ PV: Giá trị đặt của bộ đếm
- Nguyên lý: Mỗi khi tín hiệu tại CD từ mức “0” lên “1” thì giá trị hiện hành (Cxxx) giảm xuống 1 đơn vị Khi giá trị hiện hành (Cxxx) thì ngõ ra bit của counter sẽ lên mức “1”
- VD: Ngõ vào đếm lên là I0.0 Ngõ vào đếm xuống là I0.1 Khi bộ đếm có giá trị hiện hành 4 thì ngõ ra Q0.0 lên ‘1’ Nếu có xung vào I0.2 thì bộ đếm trở về giá trị đặt là 4
Trang 15Câu 11: Trình bày các bộ timer ? Ví dụ ?
ra bộ timer chuyển về logic ‘0’
- VD: Khi I0.0 đóng thì sau 5s ngõ ra Q0.0 lên mức 1
Trang 162 Đóng mạch chậm có nhớ: T ONR
- Trong đó:
+ Txxx: Ký hiệu và số thứ tự của timer
+ TONR: Loại timer
+ ms: Độ phân giải ( timer trễ = time đặt độ phân giải )
+ IN: Ngõ vào
+ PT: time đặt
- Nguyên lý: Giống Ton nhưng khác ở chỗ khi tín hiệu đầu vào IN chuyển trạng từ logic
‘1’ –‘0’ thì bộ timer cho phép nhớ thời gian đã thực hiện
Trang 17- Nguyên lý: Khi đầu vào IN chuyển từ Logic 0-1 thì đầu ra bộ timer cũng đồng thời lên logic ‘1” Khi đầu vào chuyển trạng thái từ 1-0 thì sau khoảng time trễ đầu ra bộ timer
Trang 18Câu 12: Khái niệm mạng truyền thông công nghiệp ? Phân loại mạng truyền thông công nghiệp ?
- Mạng xí nghiệp: là 1 mạng LAN bình thường, có chức năng kết nối các máy tính văn phòng thuộc cấp điều hành với cấp điều khiển giám sát
- Bus quá trình: phân phối các máy tính điều khiển để hoạt động, cung cấp dữ liệu quá trình cho các trạm kĩ thuật và trạm quan sát cũng như nhận mệnh lệnh tham số điều khiển từ các trạm trên
- Bus trường: là hệ thống bus nối tiếp để kết nối các thiết bị thuộc cấp điều khiển ( PC, PLC) với các thiết bị ở cấp chấp hành, hay các thiết bị trường
Trang 19Câu 13: Trình bày về mô hình OSI ?
Kiến trúc OSI gồm 7 tầng:
1 Tầng ứng dụng
- Chức năng cung cấp các dịch vụ cao cấp cho người dùng và các chương trình ứng dụng
- Các dịch vụ thuộc tầng ứng dụng hầu hết được thực hiện bằng phần mềm
- Các giao thức truyền file FTP, email, HTTP (cho web), truy nhập dữ liệu
2 Tầng trình diễn
- Chức năng là chuyển đổi các dạng biểu diễn dữ liệu khác nhau về cú pháp thành một dạng chuẩn, nhằm tạo điều kiện cho các đối tác truyền thông có thể hiểu được nhau mặc dù chúng sử dụng các kiểu dữ liệu khác nhau
- Ngoài ra, tầng này còn có thể cung cấp một dịch vụ bảo mật dữ liệu
3 Tầng phiên
- Chức năng kiểm soát mối liên kết truyền thông giữa các chương trình ứng dụng, bao gồm các việc tạo lập, quản lý và kết thúc các đường nối giữa các ứng dụng đối tác
4 Tầng giao vận
- Chức năng của tầng vận chuyển là cung cấp các dịch vụ cho việc thực hiện vận
chuyển dữ liệu giữa các chương trình ứng dụng một cách tin cậy, bao gồm cả trách nhiệm khắc phục lỗi và điều khiển lưu thông
5 Tầng mạng
- Tầng mạng có trách nhiệm tìm đường đi tối ưu cho việc vận chuyển dữ liệu,
- Giải phóng sự phụ thuộc của các tầng bên trên vào phương thức chuyển giao dữ liệu
và công nghệ chuyển mạch dùng để kết nối các hệ thống khác nhau
Trang 20Câu 14: Các kiểu cấu trúc mạng ? Ưu,nhược điểm của từng loại ?
1 Cấu trúc dạng bus
- Ưu điểm:
+ Cấu trúc đơn giản, dễ thực hiện, tiết kiệm dây dẫn
+ Cấu trúc này phổ biến trong MTTCN
+ Trường hợp 1 trạm không làm việc ( do sự cố) thì không ảnh hưởng đến các trạm khác
+ Một số hệ thống cho phép tách các trạm khác ra khỏi hệ thống
- Nhược điểm:
+ Phương pháp truy nhập Bus phức tạp
+ Chiều dài dây dẫn dài
+ Trường hợp bị đứt hoặc ngắn mạch sẽ ảnh hưởng tới hệ thống
2 Cấu trúc dạng mạch vòng (tích cực)
Trang 21- Ưu điểm:
+ Khoảng cách các trạm có thể rất lớn
+ Mỗi trạm vừa có khả năng phát hoặc nhận tín hiệu
+ Với kiểu không có trạm trung tâm, các trạm có quyền bình đẳng như nhau trong việc truyền/nhận tín hiệu
+ Với kiểu có trạm trung tâm trạm chủ có vai trò kiểm soát đường truyền
+ Có khả năng phát hiện lỗi và khắc phục lỗi
+ Trạm trung tâm bị sự cố thì toàn bộ hệ thống sẽ bị tê liệt
+ Trạm trung tâm phải có độ tin cậy cao
+ Tốn kém dây dẫn kết nối
4 Cấu trúc hình cây
Trang 22- Ưu điểm:
+ Cấu trúc hình cây áp dụng cho những hệ thống lớn
+ Số lượng trạm tham gia nhiều
- Nhược điểm:
+ Cấu trúc phức tạp dẫn đến quyền truy nhập bus phức tạp
Câu 15: Phân biệt các khái niệm truyền động bộ và không đồng bộ: truyền một chiều
và hai chiều, toàn phần, gián đoạn, tốc độ truyền
1 Truyền đồng bộ:
- Là kiểu truyền dẫn mà toàn bộ khung truyền được gửi đi một cách liên tục
- Để đồng bộ tín hiệu giữa bên gửi và bên nhận sử dụng dây dẫn đồng bộ clock
- Trong chế độ này các đối tác truyền thông làm việc theo cùng một nhịp tức là với cùng tần số và độ lệch pha cố định
2 Truyền không đồng bộ:
- Toàn bộ khung truyền được chia làm các byte để gửi đi và thời gian truyền giữa các byte là không cố định
3 Truyền 1 chiều, 2 chiều, toàn phần, gián đoạn
- Giả sử có 2 đối tác truyền thông A& B thì các khái niệm trên gắn liền với mỗi dây dẫn
cụ thể giữa 2 đối tác
- Nếu cặp dây dẫn (X,Y) chỉ cho phép truyền từ A đến B hoặc từ B đến A gọi là truyền 1 chiều
- Nếu cặp dây dẫn có thể vừa truyền vừa nhận gọi là truyền 2 chiều
- Nếu tại một thời điểm cặp dây dẫn vừa cho truyền,vừa cho nhận gọi là truyền toàn phần
Trang 23Câu 16: Mã hóa bit là gì ? Phân tích phương pháp mã hóa bit theo kiểu NRZ và RZ ?
- Thực chất đây là phương pháp điều chế biên độ xung
- Bit 0 và 1 được mã hoá với 2 mức biên độ tín hiệu khác nhau mức tín hiệu này không thay đổi trong suốt chu kỳ bit T
3 Mã hóa bít kiểu: RZ, VD
- Phương pháp RZ ( Return to Zero) cũng mã hoá bit 0 và 1 với 2 mức khác nhau nhưng mức tín hiệu cao chỉ tồn tại trong nửa chu kỳ bit T sau đó quay trở lại 0
4 Mã hóa bít kiểu: manchester, VD
- Thực chất đây là phương pháp điều chế pha xung, tham số thông tin được thể hiện qua các sườn xung
- Mã hoá Manchester có 2 loại: 1 và 2
Trang 24- Đối với mã hoá Manchester 1 thì: Bít 1 được mã hoá bằng sườn lên, bit 0 được mã hoá bằng sườn xuống còn đối với mã hoá Manchester 2 thì ngược lại
Câu 17: Thế nào là truy nhập Bus ? Tại sao phải phân chia quyền truy nhập Bus Trình bày phương pháp truy nhập Bus theo kiểu Master/Slave, TDMA, CSMACD và CSMACA
1 Khái niệm:
Là cách thức phân chia quyền làm chủ mạng (được phép gửi dữ liệu)
2 Tại sao phân chia quyền truy nhậm Bus:
- Lý do phải phân chia vì do trên Bus hoặc mạng tại một thời điểm chỉ có duy nhất một trạm được gửi thông tin
3 Truy nhập Bus kiểu : Master/Slave
Trang 25- Theo phương pháp chủ/tớ: một trạm chủ (master) có trách nhiệm chủ động phân chia quyền truy nhập bus cho các trạm tớ (slave)
- Các trạm tớ đóng vai trò bị động, chỉ có quyền truy nhập bus và gửi tín hiệu đi khi có yêu cầu
- Trạm chủ có thể dùng phương pháp hỏi tuần tự (polling) theo chu kì để kiểm soát giao tiếp của cả hệ thống Nhờ vậy, các trạm tớ có thể gửi các dữ liệu quá trình tới trạm chủ
và nhận thông tin điều khiển từ trạm chủ
- Trong một số hệ thống, thậm chí các trạm tớ không có quyền giao tiếp trực tiếp với nhau, mà bất cứ dữ liệu cần trao đổi nào cũng phải qua trạm chủ
- Ưu điểm:
+ Kết nối mạng các trạm tớ đơn giản,
+ Đỡ tốn kém bởi gần như toàn bộ hoạt động của hệ thống đều do trạm chủ điều hành
4 Truy nhập Bus kiểu : Token passing
- Token là một bức điện ngắn (thẻ bài) không mang dữ liệu, có cấu trúc đặc biệt để phân biệt với các bức điện mang thông tin nguồn, được dùng tương tự như một chìa khóa