Thiêt kế PLC trong hệ tự động hóa

Lịch sử hình thành và phát tri ển PLC Programmable Logic Control - Bộ điều khiển logic khả trình: Được những nhà thiết kế cho ra đời năm 1968 Công ty General Motor – Mỹ, với các tiêu c

Lời mở đầu

Hòa chung với công cuộc xây dựng và phát triển đất nước, sự nghiệp giáo dục của nước ta cũng đang từng bước chuyển mình mạnh mẽ với tốc độ phát triển nhanh chóng Một trong những mục tiêu mà ngành giáo dục đưa ra là giúp Việt Nam có được một đội ngũ kỹ sư nòng cốt, kỹ sư chuyên ngành có đủ năng lực, đủ đức đủ tài phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa Để đạt được mục tiêu đó thế hệ trẻ đặc biệt là những sinh viên chúng em cần phải chủ động tìm hiểu và ứng dụng những thành tựu khoa học xây dựng nền công nghiệp nước nhà ngày một vững mạnh

Xuất phát từ nhu cầu thiết thực của cuộc sống và niềm đam mê khoa học, nhóm sinh viên chúng em đã nghiên cứu đề tài:

Hà Nội, ngày 11 tháng 6 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đình Tân

Chương 1 Giới thiệu về PLC

Mục tiêu:

- Giới thiệu được quá trình phát triển của PLC

- Nêu được cấu trúc phần cứng cơ bản của một PLC

- Trình bày cách thức hoạt động của PLC

1.1.1 Lịch sử hình thành và phát tri ển

PLC (Programmable Logic Control - Bộ điều khiển logic khả trình): Được những nhà

thiết kế cho ra đời năm 1968 (Công ty General Motor – Mỹ), với các tiêu chí kỹ thuật nhằm đáp ứng những yêu cầu điều khiển:

- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ dễ hiểu

- Dễ thay đổi chương trình

- Cấu trúc dạng module mở rộng, dễ dàng bảo trì và sửa chữa

- Đảm bảo độ tin cậy trong môi trường sản xuất

Sự phát triển của hệ thống phần cứng từ năm 1975 cho đến nay đã làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng:

Hình 1.1 Hệ thố ng điều khiển sử dụng PLC

1.1.2 Phân loại

PLC được phân loại theo 2 cách:

- Hãng sản xuất: Gồm các nhãn hiệu như Siemen, Omron, Mitsubishi, Alenbratly…

- Version: PLC Siemen các họ: S7-200, S7-300, S7-400, Logo

Mitsubishi có các họ: Fx, Fxo, Fxon

1.1.3 Các lĩnh vực ứng dụng PLC

PLC được sử dụng khá rộng rãi trong công nghiệp như: hệ thống nâng vận chuyển, dây chuyền đóng gói, sản xuất xi măng, điều khiển đèn giao thông, quản lý bãi đậu xe, điều khiển thang máy, dây chuyền sản xuất xe ô tô…

Ưu điểm của hệ thống khi sử dụng PLC

- Độ tin cậy cao, vỏ làm bằng vật liệu cứng, mạch được thiết kế khả năng chống

nhiễu, rung, chịu được ẩm, dầu, bụi…trong môi trường khắc nghiệt

- Thích ứng với những nhiệm vụ điều khiển khác nhau

- Thay đổi chương trình đơn giản (tính linh hoạt cao)

- Công suất tiêu thụ rất thấp

- Kích thước nhỏ, dễ dành lắp đặt, sửa chữa, bảo quản

- Giảm số lượng dây nối, rơle, timer so với hệ thống cổ điển

- Dễ dàng kết nối với các thiết bị thông minh khác như máy tính, kết nối mạnginternet, các Module mở rộng

- Chức năng lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ hiểu, dễ học

- Thời gian để một chu trình điều khiển hoàn thành chỉ vài micro giây, điều này làm tăng tốc độ và năng suất PLC

Chính nhờ những ưu thế đó, PLC hiện nay được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động

 STL (liệt kê lệnh) dùng cho người quen với lập trình vi xử lý

Hình 1.4 Câu l ệnh d ạ ng STL

Đây là 3 loại ngôn ngữ cơ bản ngoài ra còn có ngôn ngữ High GRAPH, GRAPH (dạng đồ họa dùng cho những người trong lĩnh vực cơ khí, vốn quen với giản đồ Grafect của khí nén)

1.2 Cấu trúc phần cứng của PLC

Cấu trúc cơ bản của một PLC bao giờ cũng gồm các thành phần cơ bản sau :

 Module xử lý trung tâm (CPU)

 Module vào (tương tự/số)

 Module ra (tương tự/số)

 Module truyền thông, ghép nối mở rộng

1.3 Hoạt động của một PLC

Hình 1.5 Cấu trúc củ a PLC

Bộ vi xử lý sẽ lần lượt quét các trạng thái của đầu vào và các thiết bị phụ trợ, thực hiện logic những điều khiển được đặt ra bởi chương trình ứng dụng, thực hiện các phép tính toán và điều khiển các đầu ra tương ứng của PLC Các thế hệ PLC cuối cho phép thực hiện các phép tính số học và các phép tính logic, bộ nhớ lớn, tốc độ xử lý mạnh mẽ

và có thể kết nối với máy tính, mạng nội bộ.v.v

Hình 1.6 Chu k ỳ quét của PLC

Khi thực hiện quét các đầu vào, PLC kiểm tra tín hiệu từ các thiết bị vào như cảm biến, công tắc…Trạng thái của tín hiệu sẽ vào được lưu tạm vào một mảng nhớ Trong suốt thời gian quét chương trình, bộ xử lý sẽ quét lần lượt các lệnh của chương trình điều khiển, sử dụng các trạng thái của tín hiệu vào trong mảng nhớ để xác định các đầu ra đáp ứng hay không Kết quả cuối cùng là các trạng thái của đầu ra đều được ghi vào mảng nhớ, PLC sẽ cấp hoặc ngắt điện cho các mạch ra để điều khiển các thiết bị ngoại vi Chu

kỳ quét của một PLC có thể từ 1 đến 25 mili giây Thời gian quét giữa đầu vào và đầu ra thường ngắn so với chu kỳ quét của PLC

Chương 2 Thiết kế PLC

Mục tiêu:

- Nêu ra phương án thiết kế

- Các linh kiện sử dụng để thiết kế

PLC được thiết kế với các yêu cầu:

 Module bộ xử lý trung tâm: sử dụng vi điều khiển PIC 16F887 – vi điều khiển 8

bit

 Cổng truyền thông:

- 1 module truyền thông RS232 kết nối trực tiếp với máy tính (sử dụng max232)

- 1 module truyền thông RS485 để có thể kết nối được đi xa (sử dụng max485)

- Sử dụng các Jum đực cái và các cổng COM đực cái

 Có khả năng ghép, mở rộng

- Sử dụng IC74HC165 mở rộng ngõ vào số

- Sử dụng IC74HC595 mở rộng ngõ ra số

 Ngõ vào và ngõ ra được cách ly an toàn với bộ xử lý trung tâm

 Có đầy đủ đèn báo Module đang hoạt động, ngõ vào ngõ ra đang hoạt động

- Hệ thống led báo ngõ vào số (led xanh)

- Hệ thống led báo ngõ ra (led đỏ)

- Hệ thống led báo nguồn, bộ xử lý trung tâm (led đỏ)

Hình 2.1 Vi điều khiển PIC16F887

Đặc điểm thực thi tốc độ cao của CPU là:

Bảng 2-1 Trình bày tóm tắt cấu trúc của 5 loại PIC16F88x

Cấu hình được minh họa như hình sau:

Hình 2.2 Cấu hình của vi điều khiển

Sơ đồ chân

Hình 2.3 Sơ đ ồ chân của PIC16F887

 PIC16Fxxxx là vi điều khiển gồm 35 tập lệnh có độ dài 14bit Tốc độ tối đa hoạt động 20MHz Mạch nạp theo chuẩn ICSP

2.2.2 IC Max232

Hình 2.4 IC MAX232

IC MAX232 là chuẩn giao tiếp nối tiếp dùng định dạng không đồng bộ, kết nối nhiều nhất 2 thiết bị, chiều dài kết nối nằm trong khoảng 12,5m đến 25,4m Ưu điểm có

khả năng chống nhiễu cao.MAX232 sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch giữa một dây dẫn và đất

Hình 2.5 Sơ đ ồ chân củ a IC MAX232

Max232 là IC chuyên dùng cho phép giao tiếp giữa RS232 với thiết bị ngoại vi, Max232 là IC của hãng MAXIM Đây là IC chạy ổn định và được sử dụng phổ biến trong các mạch giao tiếp chuẩn RS232 Dòng tín hiệu được thiết kế cho chuẩn RS232 Mỗi đầu truyền ra và cổng nhận tín hiệu đều được bảo vệ chống lại sự phóng tĩnh điện Ngoài ra MAx232 còn được thiết kế với nguồn +5V cung cấp nguồn công suất nhỏ

2.2.3 IC MAX485

MAX485 là bộ chuyển đổi tín hiệu của chuẩn giao tiếp RS232 sang tín hiệu của chuẩn giao tiếp RS485 để có thể truyền tín hiệu đi trên đường dây RS485 và từ đó có thể truyền tín hiệu đi xa và nhanh được

Tốc độ bit max = 2,5Mbps

Có thể kết nối tối đa 32 thiết bị trên bus 485

Điện áp hoạt động: -7V ~ 12V (ổn định nhất ở 5V)

Bus MAX485 truyền dữ liệu Vi sai bằng 2 dây A,B nên khoảng cách truyền lớn, tốt

Với A-B > 200mV sẽ tạo ra mức logic 1

Với B-A > 200mV sẽ tạo ra mức logic 0

MAX485 gồm bộ lái và bộ thu, tín hiệu vào bộ lái D logic TTL đổi thành 2 tín hiệu A và A, khi tín hiệu điều khiển DE mức thấp thì 2 chân  cách ly với vi mạch Tín hiệu vào bộ thu là A và A, tín hiêu ra R logic TTL tùy thuộc hiệu điện áp giữa A và A, khi RE logic 1 thì R cách ly với mạch

Hình 2.7 Sơ đ ồ chân và sơ đ ồ ghép n ối MAX485

Mạng 485 làm việc ở chế độ master-slave, master cho DE mức 1 để truyền dữ liệu, còn các slave có DE = 0, RE = 0 chờ nhận dữ liệu Khi master muốn nhận dữ liệu thì DE

= 0, RE = 0 còn slave phát sẽ có DE = 1, RE = 1 Điều khiển các đường DE, RE bằng tín hiệu RTS hay mạch định thì

Sơ đồ kết nối:

Hình 2.9 Kết n ối 2 IC74HC165 mở rộng 16 ngõ vào

2.2.5 IC74HC595

Hình 2.10 Sơ đ ồ chân và h ình ả nh th ực tế IC74HC595

IC 74HC595 là IC mở rộng ngõ ra 8 bit, đầu vào nối tiếp đầu ra song song, hay ứng dụng mở rộng ngõ ra cho vi điều khiển để có thể điều khiển độc lập được nhiều thiết bị Các thông số cơ bản:

- Nguồn cung cấp 2 - 6V (ổn định ở 5V)

- Dòng điện vào max 20mA

- Dòng điện ra max 35mA

- Điện áp ra max: 50V (Vce)

- Điện áp vào max: 30V (Vin)

- Dòng điện đầu ra liên tục: Ic = 500mA

- Dòng điện đầu vào liên tục: Iin = 25mA

- Công suất tiêu tán trên mỗi cặp darlington: 1W

- Nhiệt độ làm việc: -55 ~ 150oC

ULN2803 là một vi mạch đệm, bản chất cấu tạo là các mảng darlington chịu được dòng điện lớn và điện áp cao, trong đó có chứa 8 cặp transistor NPN ghép darlington cực góp hở với cực phát chung Mỗi kênh của ULN2803 có một diode chặn có thể sử dụng trong trường hợp tải có tính cảm, ví dụ như các relay

Hìn h 2.13 Sơ đ ồ chân củ a IC ULN2803

Hình 2.14 Sơ đ ồ kêt n ối chân của ULN2803

- Cách ly đầu vào và đầu ra 7500V

- Công suất phát max của led bên phát là 120mW

- Dòng điện qua led max là 60mA

- Điện áp đầu ra của 4N35 max 30V

- Dòng điện max 150mA

2.2.8 Cách ly quang PC817

Hình 2.16 Sơ đ ồ chân và hình ảnh th ực tế PC817

Chức năng

Là loại cách ly quang 4 chân, cũng giống như 4N35 nó có tác dụng cách ly mạch bên trái và mạch bên phải, có thể dùng làm mạch khuyếch đại Một số thông số

- Cách ly giữa đầu vào và đầu ra 5000V

- Dòng vào max 50mA

- Điện áp ra lên đến 80V

- Dòng ra max 50mA

2.2.9 Các linh kiện khác (Jack cấp nguồn, Led báo, công tắc nguồn,

nút ấn, thạch anh, điện trở, tụ điện, cổng com, jump, header, relay…)

 Jack DC5.5 cấp nguồn vào mạch

Hình 2.17 Jack ngu ồn DC5.5

 Jump kết nối các phần mạch, Header kết nối ngõ vào ra cho PLC

Hình 2.18 Jump đ ực, Jump cái, header

 Công tắc giữ (làm công tắc nguồn) và nút ấn làm nút ấn ngõ vào PLC, nút ấn reset

Hình 2.19 Công tắc giữ (ngu ồn) và nút ấn

 Thạch anh, điện trở, tụ điện các linh kiện điện tử thụ động

Hình 2.20 Th ạ ch anh, đi ện trở, tụ điện

 Led báo, báo trạng thái các ngõ vào ra, báo nguồn, rơ le

Hình 2.2 1 ed báo, rơ le

 Cổng COM kết nối truyền thông, mở rộng ngõ ra

Hình 2.22 Cổ ng COM th ẳ ng và cong

Hình 3.1 Sơ đ ồ nguyên lý kh ối vi x ử lý

 Để PIC có thể hoạt động cần cấp đầy đủ nguồn vào các chân VDD-5V (chân 11, 32) và VSS-GND (chân 12, 31)

 Do bộ tạo dao động nội của PIC16F887 hoạt động không chính xác nên sử dụng

bộ tạo dao động ngoại nối vào chân 13 và 14

 Một mạch Reset khi cần thiết nối vào chân RST

 Một mạch nạp chương trình với các chân RST, VCC, GND, PGD, PGC, NC

 PIC16F887 có nhiệm vụ tiếp nhận thông tin dữ liệu

Tính toán lựa chọn các linh kiện:

- Vi điều khiển PIC16F887

- Để PIC làm việc ở tần số tối đa chọn Thạch anh 20MHz

- Vì mạch Reset của PIC hoạt động khi tín hiệu Reset ở mức thấp nên kéo nút Reset bằng điện trở kéo 10k lên nguồn

- Một Jump 6 chân làm mạch nạp cho chip, sử dụng 1 đi ốt, nối cực A của đi ốt với nguồn để bảo vệ mạch nạp cho PIC Chọn đi ốt SS14 với sụt áp 0,7V

3.2 Khối truyền thông

Hình 3.2 Sơ đ ồ nguyên lý kh ố i truy ền thông

 Mạch truyền thông RS232

Việc truyền dữ liệu được thực hiện nhờ 3 dây: TxD, RxD và mass Tín hiệu được truyền đi bằng cách: tín hiệu được so sánh với mass để phát hiện sự sai lệch Điều này khiến cho dữ liệu khó có thể khôi phục lại ở trạm phát Một điều nữa là chuẩn truyền RS232 chỉ được sử dụng để truyền tín hiệu giữa 2 trạm được kết nối trực tiếp, việc mở rộng số lượng trạm sử dụng chuẩn truyền RS232 là không khả thi

Ưu điểm của RS232:

- Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao

- Thiết bị ngoại vi có thể tháo lắp ngay cả khi máy tính đang được cấp điện

- Các mạch điện đơn giản có thể nhận được điện áp nguồn nuôi qua cổng nối tiếp

 Mạch truyền thông RS485

RS485 là chuẩn truyền thông cân bằng với hai dây A, B được xoắn với nhau, Mức logic TTL được xác định bằng sự chênh áp giữa A và B Chuẩn RS485 có thể tối đa 256 trạm và số trạm do IC hỗ trợ quyết định nhiều hay ít trạm Ví dụ MAX 485 có thể cho tối

đa max 32 trạm, MAX487, MAX1487, MAX3463 hỗ trợ 128 trạm, MAX13082 hỗ trợ

256 trạm

Ưu điểm của RS485:

- Do RS485 sử dụng chênh lệch điện áp giữa 2 dây A và B để phân biệt logic 0 và

1, chứ không so với đất Khi truyền tín hiệu đi xa, nếu có sụt áp thì đồng thời sụt trên cả 2 dây nên tín hiệu vẫn đảm bảo Do vậy RS485 cho phép truyền tín hiệu đi

xa hơn và tốc độ truyền cho phép cũng cao hơn RS232

- RS485 cho phép liên kết đa điểm, gồm nhiều đối tác truyền thông trong 1 mạng, RS232 chỉ đấu ghép điểm – điểm, trực tiếp giữa 2 đối tác truyền thông

Tính toán lựa chọn linh kiện:

- IC MAX232 chuyển đổi TTL sang RS232

- Tụ mắc vào MAX232 là 1uF

- Cổng COM DP9 để nối với máy tính

- IC MAX485 chuyển đổi TTL sang RS485

- Điện trở đầu cuối R=120 Ω để đảm bảo tín hiệu truyền đi đúng

3.3 hối ngõ vào

Hình 3.3 Nguyên lý kh ố i ngõ vào

Yêu cầu:

- Xác định được tín hiệu vào, truyền được tín hiệu vào tới vi điều khiển

- Cách ly mạch vào điện áp 24V với bộ vi xử lý điện áp 5V

- Có led báo đầu vào

- Có thể mở rộng đầu vào dễ dàng

Hình 3.4 Sơ đ ồ mộ t ngõ vào

Tính toán thông số (tính toán các thông cho sơ đồ một ngõ vào):

- Điện áp ngõ vào từ 0-30VDC (các ngõ vào CT0 đến CT7)

- Nút ấn BT1 có nhiệm vụ kiểm tra tín hiệu và thay thế nút bấm khi cần thiết, khi ấn nút thì transistor ở bên thu của 4N35 sẽ dẫn, chọn điện trở hạn dòng R1=1kΩ, tụ C1 có chức khử độ rung của nút nhấn, chọn C1 = 100nF

- Tính toán mạch cách ly sử dụng OPTO 4N35 Ta đi xác định các ngưỡng điện áp ngõ vào CT0 để có được mức logic 1 và 0 đưa vào vi điều khiển

Mức logic 1 của 74HC165 từ 3,5 đến 5V, mức logic 0 từ 0 đến 1,5V (khi 74HC165 có mức 1 tương đương vi điều khiển có mức 1, khi 74HC165 ở mức 0 cũng tương đương vi điều khiển có mức 0)

Xác định giá trị điện trở R2, R3 khi sử dụng với điện áp cực đại và dòng cực đại để mạch luôn ổn định k bị hỏng hoặc ảnh hưởng từ công suất

Với điện áp CT1=30V, dòng điện max ngõ vào của 4N35 là 60mA thì

IR3 = (3,5 - 2)/220 = 0,0068 A

Hình 3.5 Đường đ ặc tính mối liên h ệ I CE và I F củ a 4N35

Tra bảng với IR3 = 0,0068A ta có IF (IR2) lúc này bằng 8mA Vậy 8mA là dòng tối thiểu ngõ vào để có điện áp U4 bằng 3.5V

Điện áp tối thiểu CT1 để ngõ ra có mức 1 là:

UCT 1 = 0,008.470 + 1.5 = 5,26 V

Vậy mức logic 1 của ngõ vào (UCT 1) là 5,26 đến 30VDC

Mức 0 của đầu vào 74HC165 từ 0-1,5V, giới hạn dưới ngõ vào là 0V

Đi xác định khoảng điện áp đưa tới ngõ vào để vi điều khiển nhận mức 0

Đặt đầu ra U4 = 1,5V lúc này dòng điện là

IR3 = (1,5 - 0,7)/220 = 0,00364

Tra bảng IR2 = 0,004A

Vậy điện áp đầu vào là

UCT 1 = 0,004.470 + 1.5 = 3.38V

Vậy mức logic 0 của ngõ vào (UCT 1) là trong khoảng 0 đến 3,38

Điện áp ngõ vào từ 3,38 đến 5,26 là trạng thái không xác định của vi điều khiển

3.4 Khối ngõ ra

Hình 3.6 Sơ đ ồ nguyên lý kh ối ngõ ra

Yêu cầu:

- Đầu ra dạng rơ le, có thể dùng được điện AC và DC

- Có hệ thống LED báo đầu ra

- Có thể mở rộng ngõ ra

- Cách ly điện áp từ vi điều khiển đến ngõ ra hoàn toàn

- Có bảo vệ nguồn và các linh kiện

Hình 3.7 Sơ đ ồ một ngõ ra

Tính toán các thông số cho một ngõ ra:

- Điện áp ngõ ra có thể sử dụng từ 0 đến 220VAC hoặc có thể sử dụng nguồn DC

- Đi ốt D1 có tác dụng chống dòng ngược gây ảnh hưởng đến nguồn, Đi ốt D2 có tác dụng khép mạch khi đóng cắt rơ le gây ra dòng dội ngược lại mạch làm hỏng các linh kiện Chọn D1, D2 là đi ốt loại SS14 với điện áp sụt 0,5V đến 0,7V, dòng chịu được 1A, điện áp 40V

- Chọn rơ le loại rơ le 5V, 10A

Điện áp xoay chiều 220V, 10A

Điện áp một chiều 30V, 10A

- Mạch được thiết kế với Jump chốt để chọn nguồn, khi cắm Jump chốt JC1, JC2 thì

sử dụng nguồn 24V Khi sử dụng nguồn AC thì không cắm Jump chốt

3.5 Ghép nối mở rộng

Hình 3.8 Nguyên lý ghép n ối mở rộng

Chức năng: Mở rộng ngõ vào ra cho PLC

Nguyên lý: Ghép nối các chân điều khiển và dữ liệu của IC 74HC165 và IC 74HC595 đồng thời ghép nối nguồn điện cung cấp cho board mạch

Lựa chọn cách ghép nối: Ghép nối bởi 2 cổng COM và 2 thanh Jump cong với nhau

3.6 Khối nguồn

Chức năng:

- Cấp nguồn cho CPU, và có thể sử dụng cấp nguồn cho các ngõ vào và ngõ ra

Yêu cầu:

- Bộ nguồn thiết kế cho ra điện áp 24VDC và 5VDC, chất lượng điện áp tốt 24V cung cấp nguồn cho các ngõ vào, ra 5V cung cấp nguồn cho khối vi điều khiển

- Dòng cực đại là 3A Có bảo vệ quá dòng khi vượt quá 2A Có hệ thống led báo

nh 3.9 Sơ đ ồ nguyên lý mạch nguồn

Bảo vệ quá dòng Nguyên lý điện áp cực B (U2) của T1 lớn hơn điện áp cực E (U3) của T1 nên T1 dẫn Điều chỉnh biến trở sao cho sụt áp tại U4 so với U3 là = 2V Chọn R2

= 1Ω Ở chế độ làm việc bình thường U5 lớn hơn U4 nên T2 không dẫn, mạch hoạt động bình thường Khi dòng tải lớn hơn 2A thì U5 nhỏ hơn U4 nên T2 dẫn Lúc này sẽ có điện

áp đặt vào cực G của TH1 làm cho TH1 dẫn Lúc này điện áp đi theo chiều U1 - U2 - GND làm ngắt mạch tải khỏi nguồn bảo vệ mạch Muốn mạch hoạt động lại thì khởi động lại, ngắt nguồn, reset mạch

Tính toán chọn thông số các linh kiện:

- Biến áp loại 30V-3A

- Đi ốt chỉnh lưu phải chịu được dòng 3A chọn 4 đi ốt loại 1N5408-5A, 1000V

Một số hình ảnh mạch in và board mạch:

nh 3.10 Sơ đ ồ mạch in đi dây 2 lớp

Hình 3.11 Board mạch P C cơ b ản và module mở rộng v ới 8 ngõ vào - 8 ngõ

ra

Việc mô tả sự phụ thuộc biến ra bởi các biến vào dựa trên các phép ^ (AND), v (OR),

- (NOT), và các phép logic so sánh biến đếm, biến thời gian timer Ngõ ra sẽ là kết quả của phép toán logic các đầu vào

Bảng 4.1 Các phép logic cơ bản

Phương án thiết kế:

Bước 1: Export chương trình viết ở STEP7

Bước 2: Xử lí file đã được export

Bước 3: Tạo ra file.c

Bước 4: Nạp file.c vào PIC

Một số quy tắc khi xử lý file:

- Các lệnh LD, LDN, A, AN, O, ON, ALD, OLD, NOT, EU, ED … (các lệnh khai báo tiếp điểm thường đóng hoặc mở) không dùng để kết thúc chương trình hoặc một network

- Ngõ ra M, SM, Q, TON, TOF, CTU, CTUD … phải ở cuối chương trình, thường ngăn cách ngõ vào và ngõ ra bởi dấu “ = ”

- Trong một Network các nhánh nhỏ bắt đầu bằng LD Thực hiện ghép các nhánh nhỏ bằng ALD, OLD

4.2 Các lệnh cơ bản trong PLC

a Load (LD)

Lệnh LD thực hiện khai báo một biến vào (ở dạng thường hở)

Bảng 4.2 Bảng chân lý, lệnh ở dạng Ladder và STL đối với lệnh Load

Bảng 4.3 Bảng chân lý, lệnh ở dạng Ladder, STL đối với lệnh AND

Bảng 4.4 Bảng chân lý, lệnh ở dạng Ladder, STL đối với lệnh OR

OUTIN2

IN1OUT1

Lệnh LDN thực hiện khai báo biến (biến ở trạng thái thường đóng)

Bảng 4.5 Bảng chân lý, lệnh ở dạng Ladder, STL đối với lệnh Load Not

Lệnh AN thực hiện phép logic AND hai biến, biến trước AN và biến mà AN khai báo (biến này ở dạng thường đóng)

Bảng 4.6 Bảng chân lý, lệnh ở dạng Ladder, STL đối với lệnh AND Not

Bảng 4.7 Bảng chân lý, lệnh ở dạng Ladder, STL đối với lệnh ON

OUT IN2

Lệnh NOT thực hiện nghịch đảo giá trị trước NOT

Bảng 4.8 Bảng chân lý, lệnh ở dạng Ladder, STL đối với lệnh NOT

NOT

1 1 1 OLD

k AND LOAD (ALD)

Lệnh ALD thực hiện phép logic AND hai chuỗi lệnh trước lệnh ALD

Bảng 4.12 Bảng chân lý, lệnh ở dạng Ladder, STL đối với lệnh ALD

OUT1 OUT2 OUT

IN4

OUT2 OUT1

OUT

LD IN1

A IN2

LD IN3

O IN4 ALD

Bảng 4.11 Bảng chân lý, lệnh ở dạng Ladder, STL đối với lệnh „ = ‟

OUT1 OUT2 OUT

OUTOUT2

A IN2 = OUT

Bảng 4.14 Bảng chân lý, lệnh Ladder, STL đối với lệnh S

OUT0 IN1

Lệnh R thực hiện reset đầu ra xuống mức logic 0

Bảng 4.15 Bảng chân lý, lệnh Ladder, STL đối với lệnh R

Khi có 1 lệnh S cho đối tượng thì luôn luôn phải có 1 lệnh R cho đối tượng đó

Khi sử dụng R và S thì không cần sử dụng tiếp điểm tự duy trì

o TIMER

Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu điều khiển và tín hiệu tác động, có ngõ vào

IN là điều kiện để đóng tiếp điểm Timer, và ngõ thiết lập thời gian trễ PT

Có 3 loại TIMER

- Timer đóng mạch chậm TON

- Timer đóng mạch chậm có nhớ TONR

- Timer ngắt mạch chậm TOF

Độ phân giải của TIMER (R): 1ms, 10ms, 100ms

Thời gian trễ của Timer = R.PT

TIMER đóng mạch chậm TON (TON)

Chức năng:

Khi ngõ vào = 1, sau một khoảng thời gian trễ thì đầu ra của timer = 1, khi ngõ vào =

0 thì đầu ra của timer = 0

Trong thời gian trễ, mà ngõ vào chuyển từ 1 xuống 0, thì sẽ reset thời gian trễ về 0

Có 192 Timer ON (Timer OFF cũng cùng địa chỉ tên gọi nên khi sử dụng phải chú ý không được 2 địa chỉ ON, OFF giống nhau)

- T32 đến T96 độ phân giải 1ms (thời gian trễ tối đa 32,767)

- T33 đến T36, T97 đến T100 độ phân giải 10ms (thời gian trễ tối đa 327,67)

- T37 đến T63, T101 đến T255 độ phân giải 100ms (thời gian trễ tối đa 3276,7)

Cú pháp STL:

TON T, R // T địa chỉ Timer, R là giá trị tính toán trễ

Bảng 4.16 Ví dụ TON với lệnh Ladder tương ứng STL

Network 1: Timer TON sử dụng T41

LD I0.0 // ngõ vào điều khiển TON T41, 10 // T41, trễ 10.100ms = 1s Network 2: Ngõ ra dùng T điều khiển

LD T41 // ngõ ra timer

= Q0.0 // ngõ ra cần điều khiển

TIMER đóng mạch chậm có nhớ TONR

Chức năng:

Khi tổng thời gian, ngõ vào của Timer là 1 bằng với thời gian trễ Thì ngõ ra Timer =

1 Chỉ có thể reset Timer bằng lệnh RESET Timer

Có 64 Timer TONR ở các địa chỉ sau: