Ý nghĩa của “Tuần Tự”
Nếu ta tra nghĩa của từ tuần tự ta sẽ thấy những nghĩa sau đây:
Diễn ra liên tiếp, nối tiếp.
Thứ tự của sự việc.
Sự chuyển tiếp của sự việc
Thuật ngữ "tuần tự" trong máy tính và truyền thông ám chỉ đến việc hoạt động theo một nguyên tắc nhất định "Điều khiển tuần tự" có nghĩa là thực hiện các mục tiêu dựa trên những quy định đã được thiết lập Khái niệm này rất phổ biến và tồn tại trong nhiều khía cạnh của cuộc sống hiện nay.
Các hình thức quen thuộc của điều khiển tuần tự
Hình 1.1 :ví dụ việc rửa xe ô tô tự động
Lợi thế của việc điều khiển tuần tự
Điều khiển tuần tự đóng vai trò quan trọng trong các nhà máy, nơi nhiều công việc và thao tác được tự động hóa Nhờ vào điều khiển tuần tự, những công việc nguy hiểm và phức tạp trước đây do con người thực hiện giờ được máy móc đảm nhiệm, giúp con người tập trung vào các nhiệm vụ an toàn hơn Máy móc không bị mệt mỏi, cho phép sản xuất hàng loạt sản phẩm với chất lượng cao và đồng nhất.
Điều khiển tuần tự cơ bản
Điều khiển tuần tự cơ bản được tạo ra thông qua sự kết hợp của các nội dung sau đây:
Điều khiển theo tuần tự
Điều khiển theo điều kiện
Điều khiển giới hạn thời gian và điều khiển đếm là các phương pháp điều khiển tự động hóa, trong đó điều khiển theo tuần tự cho phép máy móc hoạt động theo trình tự đã được lập trình trước Điều khiển theo điều kiện yêu cầu thiết bị hoạt động khi đáp ứng các tín hiệu trạng thái và tín hiệu kết thúc đã được xác định Phương pháp này tạo ra vòng lặp giữa các thiết bị điều khiển và mục tiêu thông qua các tín hiệu hoàn thành và lệnh Trong khi đó, điều khiển theo giới hạn thời gian xác định thao tác dựa trên thời gian trong ngày và thời gian đã trôi qua Điều khiển đếm tương tự, trong đó các hoạt động ảnh hưởng đến mục tiêu được xác định qua việc đếm, như số lượng sản phẩm hoặc số lần thực hiện thao tác của máy tính.
Các hệ thống có chức năng sử dụng điều khiển tuần tự
Kiến thức cơ bản về các tiếp điểm
Các tiếp điểm có thẻ dừng hoặc cho phép dòng điện đi qua bằng cách đóng hoặc mở.
Các bộ phận điện ví dụ như rơ le, bộ hẹn giờ và bộ đếm được trang bị tiếp điểm.
Các bộ phận hẹn giờ và bộ đếm trong PLC có thể được coi là dạng tiếp điểm, không phải là các bộ phận điện thực tế.
Thường là một tiếp điểm mở sẽ đóng lại khi nhận lệnh.
Tại đây “lệnh” được dùng để chỉ các lệnh vận hành Trong trường hợp ấn nút, hoặc thao tác ấn nút tương đương với một lệnh.
Thuật ngữ tiếp điểm a được xuất hiện từ tiếp điểm arbeit nó cũng được được gọi là tiếp điểm thường mở.
Tiếp điểm b là một loại tiếp điểm bình thường, thường ở trạng thái đóng và sẽ mở ra khi nhận lệnh Thuật ngữ này xuất phát từ cụm từ "tiếp điểm break contact" và còn được gọi là tiếp điểm thường.
Kiến thức cơ bản về rơ le
Bao gồm một cuộn cảm và một tiếp điểm, tiếp điểm này có thể mở hoặc đóng tùy thuộc vào việc cuộn cảm có đang dẫn hay không.
Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của đèn giao thông
Hình 1.2:Hình minh họa đèn giao thông
Hệ thống đèn giao thông, hay còn gọi là đèn điều khiển giao thông, bao gồm hai cột đèn chính được đặt ở hai đầu của các làn đường khác nhau tại ngã tư Mỗi cột đèn có 6 đèn, bao gồm 3 đèn chính: đèn xanh, đèn đỏ và đèn vàng, cùng với 2 đèn phụ.
Hệ thống đèn điều khiển làn đường dành cho người đi bộ bao gồm đèn xanh và đèn đỏ Mỗi hệ thống được trang bị một hộp điều khiển, phát tín hiệu điều khiển đèn từ CPU qua các cổng ra, đến các rơle, và cuối cùng kết nối tới các đèn.
Cơ chế hoạt động của đèn giao thông rất đơn giản: Khi đèn xanh của làn đường 1 (đx1) sáng, đèn đỏ của làn đường 2 (đđ2), đèn đỏ cho người đi bộ ở làn đường 1 (đđn1), và đèn xanh cho người đi bộ làn đường 2 (đxn2) cũng sẽ sáng Sau một thời gian, đx1 tắt và đèn vàng 1 (đv1) bật lên Khi đv1 tắt, đdd2, đđn1 và đxn2 tắt, đồng thời đèn xanh 2 (đx2), đèn đỏ 1 (đđ1), đèn đỏ cho người đi bộ 2 (đđn2), và đèn xanh cho người đi bộ 1 (đxn1) được bật sáng Khi đèn vàng 2 (đv2) bật lên, đx2 tắt và chu kỳ này lặp lại với đdd2 và đx1.
CÔNG CỤ THỰC HIỆN BÀI TOÁN 14
Giới thiệu phần mềm giả lập Gxworks2
Là phần mềm dùng để lập trình, gỡ lỗi và kiểm tra hoạt động của bộ điểu khiển có thể lập trình (PLC)
GX works2 sử dụng ngôn ngữ lập trình tiêu chuẩn hóa, bao gồm sơ đồ chức năng trình tự, danh sách lệnh, logic dạng thang, sơ đồ chức năng và văn bản có cấu trúc.
Các chương trình được chạy và phát triển bằng máy tính cá nhân chạy “ phần mềm kỹ thuật ”, Gx works2 thường được ghi vào bộ điểu khiển khả trình
Mô đun CPU qua cáp USB hoặc cáp nồi tiếp có khả năng lập trình lại nhiều lần, giúp thích ứng linh hoạt với các yêu cầu thay đổi của người dùng.
Hình 2.1:Chu trình hoạt động
Một vài chức năng chính của GX works2:
Quản lý bộ nhớ và tệp tin
Phát triển các chương trình điều khiển lập trình
Quản lý tài liệu chương trình
Đọc ghi dữ liêu từ/ đến mo-đun
Kiểm tra hoạt động chương trình
Thực hiện chức năng bảo trì và khắc phục sự cố
Cấu hình của phần cứng
Hình 2.2: Cấu hình phần cứng
Tạo dự án
Để bắt đầu tạo dự án, hãy thực hiện các bước sau:
Trước khi bắt đầu tạo dự án, cần xác định rõ ràng sản phẩm bộ điều khiển lập trình, tên model và loại dự án sẽ được sử dụng Để tiến hành tạo một dự án mới, hãy chuẩn bị đầy đủ thông tin cần thiết.
Cách 1: ấn vào project => new
Cách 2: ấn vào biểu tượng new trên thanh công cụ.
Cách 3: ấn tổ hợp phím ctrl+N
Chọn type: FX2N/FX2NC
Cuối cùng ấn nút OK
Tạo chương trình
Sau khi tạo được 1 dự án tiếp đến ta sẽ tạo một chương trình.
Chương trình thiết kế cho ví dụ cho hình 2.1:
Chương trình được viết lại trên GX works2:
Hình 2.4: Trương trình trên gx works2
Làm cho chương trình dễ hiểu
Hiện tại, bản trực quan của chương trình chỉ hiển thị các thiết bị, lệnh, đường và số bước Điều này khiến việc hiểu rõ chức năng của một chương trình phức tạp trở nên khó khăn.
Khó tìm được lỗi lập trình như số thiết bị không chính xác hoặc các lệnh.
Nhìn chung sẽ khó thực hiện việc phân tích chương trình, gỡ lỗi và mở rộn thêm chương trình.
Nếu nhà phát triển ban đầu không thể duy trì chương trình, việc tìm hiểu cách thức hoạt động của chương trình đối với người khác sẽ trở nên khó khăn và gần như không thể thực hiện.
Bao gồm tài liệu hướng dẫn, cho phép bất kỳ ai cũng có thể nhanh chóng hiểu được cách thức chương trình hoạt động
Theo quy định chuẩn, mọi lập trình viên cần chú thích chi tiết trong chương trình của mình để giúp cả bản thân và người khác dễ dàng hiểu rõ hơn về chức năng và cấu trúc của chương trình.
GX works2 sử dụng 3 loại chú thích khác nhau
Sau đó chương trình sẽ được chú thích để cho người xem có thể dễ hiêu hơn như sau:
Hình 2.5: Chương trình sau khi làm dễ hiểu
Chuyển đổi chương trình thành dạng thực thi
Sau khi hoàn tất chương trình, bạn cần chuyển đổi nó thành dạng thực thi trong mô-đun CPU Nếu chương trình không được đảo ngược, bạn sẽ không thể thực thi hoặc lưu trữ nó.
Màu nền của chương trình không thể đảo ngược có màu xám như sau:
Sau khi chuyển đổi màu nền sẽ có màu trắng như dưới đây:
Việc chuyển đổi này thực chất là việc kiểm tra lại chương trình để xem chương trình mình vừa viết có lỗi sai gì không.
Dưới đây là hình ảnh của chương trình khi đã thực thi:
Hình 2.6: Chương trình đã thực thi
Gỡ lỗi
Sau khi đã viết xong một chương trình hay đoạn chương trình, bạn cần phải kiểm tra mã để chương trình hoạt động đúng như mong đợi.
Các lỗi phần mềm, hay còn gọi là "BUGS", xảy ra khi mã đã viết không hoạt động đúng như mong muốn Quá trình tìm kiếm nguyên nhân của những hành vi không mong muốn và điều chỉnh chúng được gọi là "DEBUGGING".
Kiểm tra và gỡ lỗi là bước quan trọng trong quá trình lập trình, đặc biệt đối với các bộ điều khiển Việc này giúp phát hiện và khắc phục lỗi, ngăn chặn hệ thống ngừng hoạt động, bảo vệ thiết bị khỏi hư hỏng và giảm thiểu nguy cơ xảy ra tai nạn.
Bảng dưới đây là một vài chức năng trong GX works2 có thể sửa lỗi:
Các chức năng này sẽ giải thích chi tiết hơn liên quan đến suốt quá trình gỡ lỗi phần còn lại.
Ghi chú về gỡ lỗi
Không được thực hiện các tác vụ gỡ lỗi trong khi bộ điều khiển có thể lập trình kết nối với các thiệt bị I/O vật lý.
Các lỗi trong chương trình, thiết bị I/O không ổn định, hoặc sự thay đổi giá trị word có thể gây ra hư hỏng cho thiết bị bên ngoài, thậm chí nghiêm trọng hơn.
Nếu một hệ thống PLC bị ngắt kết nối hoặc không hoạt động được thì dùng chắc năng giả lập.
Nếu không có mô-đun gỡ lỗi sẵn có, bạn có thể sử dụng chức năng bộ giả lập Chương trình có thể hoạt động trên mô-đun CPU ảo do phần mềm cung cấp mà không cần sử dụng mô-đun vật lý thực tế.
Ghi chú về việc sử dụng chức năng bộ giả lập:
Gỡ lỗi bằng chức năng giả lập không đảm bảo rằng chương trình PLC sẽ vận hành và hoạt động một cách chính xác.
Chức năng bộ giả lập thực hiện việc xử lý đầu vào/đầu ra của dữ liệu thông qua mô-đun I/O sử dụng bộ nhớ giả lập Tuy nhiên, chức năng này không hỗ trợ một số lệnh, hàm và bộ nhớ thiết bị, dẫn đến kết quả vận hành của bộ giả lập có thể khác biệt so với mô-đun thực thi.
Thay đổi trạng thái thiết bị I/O
Khi gỡ lỗi chương trình PLC trên mô-đun CPU mà không cần thiết bị I/O kết nối, hãy sử dụng chức năng Forced Input Output để mô phỏng.
Registration/Cancellation (Đăng ký/hủy bỏ đầu ra theo đầu vào cưỡng bức) để thay đổi trạng thái ON/OFF của thiết bị I/O.
Trạng thái của các thiết bị I/O đã được đăng ký có thể cưỡng bức thay đổi băng ON/OFF băng phần mềm.
Để thay đổi thiết bị hiện tại của một thiết bị word hoặc trạng thái ON/OFF của rơ-le gắn trong, hãy sử dụng chức năng thay đổi giá trị hiện tại (current value change function).
Giám sát trạng thái thiết bị
Khi khởi động giả lập, giám sát tự động sẽ bắt đầu Để vào chế độ giám sát với một bộ điều khiển lập trình thực sự, bạn chỉ cần nhấp vào Online, sau đó chọn Monitor và cuối cùng là Start monitoring, hoặc sử dụng phím F3 trên bàn phím.
Trong chế độ giám sát, người dùng có thể quan sát các giá trị và trạng thái của tất cả thiết bị trong chương trình, được hiển thị trực tiếp trên mã Điều này cho phép theo dõi sự thay đổi của các giá trị, bao gồm cả ảnh hưởng từ chức năng "Đăng ký/hủy bỏ đầu ra theo đầu vào cưỡng bức".
Ngoài ra, thanh trạng thái trình giám sát sẽ suất hiện và bao gồm những thông tin cơ bản để xác định tình trạng CPU hoặc CPU ảo.
Trong chế độ giám sát, trạng thái hiện tại của tất cả các thiết bị trong chương trình đều nhìn thấy được.
Hiển thị trạng thái thiết bị bit (ON/OFF)
Trạng thái ON/OFF được hiển thị trong quá trình giám sát như sau:
Hiển thị giá trị hiện tại của word(hiển thị số thập phân)
Chỉ giám sát các thiết bị cụ thể
Khi giám sát một chương trình lớn và phức tạp, việc tập trung theo dõi một số thiết bị quan trọng sẽ mang lại hiệu quả cao hơn.
GX workd2 cung cấp các cửa sổ theo dõi, giúp người dùng dễ dàng thêm thiết bị mà họ quan tâm, theo dõi trạng thái hiện tại và điều chỉnh các giá trị của thiết bị trong quá trình giám sát.
Trước khi tiến hành sửa lỗi bằng mô-đun CPU, hãy chuyển CPU vào chế độ STOP, đảm bảo kết nối với CPU đã được thiết lập và ghi các chương trình vào bộ nhớ chương trình.
Cửa sổ Write to PLC cho phép người dùng chọn tệp tin cần ghi, xác định vị trí lưu trữ và kiểm tra dung lượng bộ nhớ của CPU Ba nút trong danh sách tệp tin giúp người dùng dễ dàng chọn lựa tệp mong muốn Tính năng này thường được sử dụng trong các ứng dụng giả lập.
Hình 2.8: Sau đây là hình ảnh ghi sang mo-đun CPU bằng cách sử dụng giả lập:
Kích hoạt chương trình đã ghi
Sau khi ghi chương trình vào mo-đun CPU, hãy thiết lập lại mo- đun CPU.
Chương trình đã ghi sẽ không được kích hoạt trừ khi mo-đun CPU được thiết lập lại.
Thiết lập lại mo-đun CPU như sau:
Sau khi thiết lập hoàn tất hãy chạy chương trình Đưa mo-đun về trạng thái RUN để chạy chương trình:
Gỡ lỗi chương trình
Sau khi chạy mô-đun CPU, hãy sử dụng chức năng đăng ký hoặc hủy bỏ đầu ra theo đầu vào cương bức để thay đổi trạng thái của từng thiết bị Đồng thời, theo dõi kết quả đầu ra trên lập trình PLC dạng thang (Ladder).
Hình 2.9: Chương trình sau khi gỡ lỗi
Kiểm tra vận hành của hệ thống PLC
Sau khi hoàn tất gỡ lỗi chương trình, hãy ghi chương trình vào hệ thống PLC thực sự để kiểm tra vận hành lần cuối
Vận hành thiết bị I/O thực tế để xác nhận rằng nó hoạt động như thiết kế
Ngay cả khi vận hành thiết bị I/O, có thể kiểm tra trạng thái của mỗi thiết bị bằng chức năng trình giám sát của GX works2.
CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG 34
Bài toán
Thiết kế chương trình điều khiển đèn giao thông tại một ngã tư với 6 đèn hoạt động ở 2 chế độ:
Xanh 1 : 25s Vàng 1: 5s Đỏ 1: 25s Đỏ 2: 30s Xanh 2: 20s Vàng 2: 5s
Chế độ 2: ban đêm Đèn vàng nhấp nháy
chương trình khi chạy mô phỏng trên GX works2
Hình 4.1: đèn xanh 1 và đỏ 2 sáng
Hình 4.2 : đèn vàng 1 và đỏ 2
Hình 4.5: vàng 1 vàng 2 nhấp nháy
Kết luận, đồ án đã tìm hiểu về phần mềm GX Works2 và ứng dụng của nó trong việc điều khiển đèn giao thông Chúng tôi đã tập trung vào một số chức năng quan trọng của GX Works2 để có thể áp dụng vào hệ thống điều khiển đèn giao thông đơn giản Do điều kiện hạn chế, chúng tôi không thể nghiên cứu sâu hơn về phần mềm, nhưng hy vọng có thể phát triển nhiều chương trình điều khiển đèn giao thông trong tương lai.
Trong bài viết này, chúng ta đã khám phá cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và phần cứng của đèn giao thông, cũng như cách viết chương trình điều khiển trên GX Works2 Tuy nhiên, việc thiết kế một chương trình cho đèn giao thông là một nhiệm vụ phức tạp, và mặc dù đã nỗ lực, đồ án vẫn còn nhiều thiếu sót và chưa hoàn thiện.
Phần mềm GX Works2 cung cấp nhiều chức năng và kiến thức quan trọng cho việc tạo dự án, vận hành và sửa lỗi Mặc dù báo cáo này chỉ khái quát những kiến thức cơ bản cần thiết để lập trình điều khiển đèn giao thông, nhưng vẫn còn nhiều tính năng khác của phần mềm chưa được khai thác Việc tìm hiểu toàn bộ khả năng của GX Works2 trong khoảng thời gian ngắn là một thách thức lớn.
Bài báo cáo này nhằm mục đích tìm hiểu về PLC và ứng dụng của nó, đồng thời chưa so sánh với các công nghệ khác như vi điều khiển, do đó chưa thể nêu rõ ưu và nhược điểm của từng công nghệ.
Trong quá trình thực hiện, do hạn chế về thiết bị và kiến thức, chúng tôi chưa thể xây dựng mô hình cụ thể mà chỉ có thể mô phỏng trên phần mềm GX Works2 Đây là bước phát triển mong muốn tiếp theo của báo cáo này Chúng tôi nhận thấy đồ án còn nhiều thiếu sót và rất mong cô thông cảm, hỗ trợ để chúng tôi có thể hoàn thiện hơn.