Tài liệu đào tạo PLC - Chương 1: Khái niệm cơ bản
Tr-êng §¹i Häc C«ng NghiÖp Hµ Néi
Tµi liÖu ®µo t¹o PLC
Ch-¬ng1
Kh¸i niÖm c¬ b¶n
1.1. Kh¸i niÖm vÒ hÖ thèng ®iÒu khiÓn c«ng nghiÖp
C¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn c«ng nghiÖp ®-îc thiÕt kÕ ®Ó phôc vô cho viÖc ®iÒu khiÓn c¸c
qu¸ tr×nh s¶n xuÊt c«ng nghiÖp. Ngµy nay c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn c«ng nghiÖp th-êng lµ
c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn b¸n tù ®éng hoÆc tù ®éng hoµn toµn. Mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù
®éng cã thÓ kh¸i qu¸t d-íi d¹ng s¬ ®å khèi nh- sau:
TÝn hiÖu
®iÒu khiÓn
vËt lý
TÝn hiÖu
®iÒu khiÓn
24VDC
TÝn hiÖu
®iÒu khiÓn
24VDC
Nguån
c«ng suÊt
lín- 220V,
380V
C¬ n¨ng,
nhiÖt
n¨ng...
C¸c thiÕt
bÞ thu
nhËn vµ
chuyÓn
®æi tÝn
hiÖu ®iÒu
khiÓn
ThiÕt bÞ
xö lý tÝn
hiÖu
ThiÕt bÞ
®iÒu
khiÓn
c«ng suÊt
lín(thiÕt
bÞ ®éng
lùc)
C¬ cÊu
chÊp
hµnh
Qu¸ tr×nh
c«ng nghÖ
Ng-êi vËn
hµnh
-Nót nhÊn
-C¶m biÕn
-C«ng t¾c..
-R¬le
-PLC
-M¸y tÝnh..
C«ng t¾ct¬.
-BiÕn tÇn...
-§éng c¬
-Van ®iÖn
tõ.
§iÖn trë...
TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®-îc ph¸t ra tõ ng-êi ®iÒu khiÓn hoÆc tõ qu¸ tr×nh, sÏ ®-îc c¸c
thiÕt bÞ thu nhËn tÝn hiÖu c¶m nhËn vµ biÕn ®æi c¸c tÝn hiÖu d¹ng vËt lý thµnh c¸c tÝn hiÖu
®iÖn ¸p (th«ng th-êng lµ 24V), tÝn hiÖu nµy sÏ ®-îc thiÕt bÞ xö lý tÝn hiÖu xö lý theo c¸c
luËt logic hoÆc ch-¬ng tr×nh ®Æt s½n. Sau khi xö lý nã ®-a tÝn hiÖu ra ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c
phÇn tö ®ãng/c¾t c«ng suÊt lín ®Ó ®iÒu khiÓn nguån n¨ng l-îng cÊp cho c¬ cÊu chÊp
hµnh.
C¬ cÊu chÊp hµnh cã nhiÖm vô biÕn n¨ng l-îng ®iÖn thµnh c¸c d¹ng n¨ng l-îng kh¸c
®Ó ®iÒu khiÓn m¸y s¶n xuÊt.
1
Tr-êng §¹i Häc C«ng NghiÖp Hµ Néi
Tµi liÖu ®µo t¹o PLC
HÖ thèng nµy kh«ng cã phÇn ph¶n håi nªn cã sai sè lín, do ®ã trong thùc tÕ hÖ thèng
nµy th-êng ®-îc dïng cho c¸c ®iÒu khiÓn ®ãng c¾t th«ng th-êng kh«ng cÇn yªu cÇu cao
vÒ ®é chÝnh x¸c(vÝ dô hÖ thèng ®ãng c¾t cÊp nguån cho ®éng c¬ ®iÖn).
1.2. Kh¸i niÖm vÒ bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC
1.2.1. LÞch sö ra ®êi
Bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC ®-îc s¸ng t¹o ra nhê ý t-ëng ban ®Çu cña nhãm kü s-
thuéc h·ng General Motor cña Mü vµo n¨m 1968. Nh÷ng n¨m gÇn ®©y bé ®iÒu khiÓn lËp
tr×nh PLC ngµy cµng ®-îc sö dông réng r·i trong ®iÒu khiÓn c«ng nghiÖp, nã lµ mét gi¶i
ph¸p lý t-ëng cho viÖc tù ®éng ho¸ c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. PLC lµ mét thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn
cã nh÷ng -u ®iÓm h¬n h¼n c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn kh¸c tõ tr-íc ®Õn nay nh-:
+ DÔ dµng trong viÖc lËp tr×nh vµ lËp tr×nh l¹i.
+ Cho phÐp nhanh chãng thay ®æi ch-¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn.
+ Cã nhiÒu module chøc n¨ng cho phÐp thùc hiÖn c¸c ®iÒu khiÓn phøc t¹p.
+ Cã kh¶ n¨ng truyÒn th«ng cho phÐp nèi m¹ng ë nhiÒu cÊp ®é.
+ §¬n gi¶n trong b¶o d-ìng vµ söa ch÷a.
+ Lµm viÖc tin cËy trong m«i tr-êng c«ng nghiÖp.
+ CÊu tróc nhá gän vµ gi¸ thµnh ngµy cµng thÊp.
HiÖn nay trªn thÕ giíi cã rÊt nhiÒu c¸c tËp ®oµn c«ng nghiÖp chÕ t¹o bé ®iÒu khiÓn
PLC. ë ViÖt Nam bé ®iÒu khiÓn PLC xuÊt hiÖn ®Çu tiªn vµo kho¶ng n¨m 1990 trong mét
sè nhµ m¸y s¶n xuÊt xi m¨ng(vÝ dô nhµ m¸y xi m¨ng Hoµng Th¹ch sö dông bé ®iÒu khiÓn
S5 cña h·ng Siemens). HiÖn nay ë n-íc ta cã rÊt nhiÒu bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC cña
nhiÒu h·ng kh¸c nhau vÝ dô: PLC cña h·ng OMRON (NhËt B¶n), PLC cña h·ng
SIEMENS (§øc), PLC cña h·ng MITSUBITSI (NhËt), PLC cña FUJISU (NhËt), PLC cña
LG (Hµn Quèc) ...
1.2.2. PLC lµ g×?
PLC lµ ch÷ viÕt t¾t cña côm tõ tiÕng Anh: Programable Logic Controller, nghÜa lµ bé
®iÒu khiÓn logic lËp tr×nh ®-îc. Ngµy nay PLC ngoµi c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn logic
2
Tr-êng §¹i Häc C«ng NghiÖp Hµ Néi
Tµi liÖu ®µo t¹o PLC
th«ng th-êng nã cßn cã rÊt nhiÒu c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn cao cÊp kh¸c do ®ã cã thÓ coi
PLC nh- mét m¸y tÝnh c«ng nghiÖp.
1.2.3. CÊu tróc
- Nót nhÊn
- C¶m biÕn
Bé nhí d÷
liÖu
Cæng vµo
Cæng ra
CPU
ThiÕt bÞ
lËp tr×nh
- R¬ le
- §Ìn b¸o
Bé nhí
ch-¬ng tr×nh
Nguån nu«i
H×nh 1.1: CÊu tróc cña PLC
a. CPU (Central Processcing Unit)
Lµ bé xö lý trung t©m nã cã nhiÖm vô ®iÒu khiÓn vµ qu¶n lý mäi ho¹t ®éng bªn trong
PLC. ViÖc trao ®æi th«ng tin gi÷a CPU, bé nhí vµ cæng vµo/ra ®-îc thùc hiÖn th«ng qua
hÖ thèng c¸c bus nèi d-íi sù ®iÒu khiÓn cña CPU.
b. Bé nhí
TÊt c¶ c¸c lo¹i PLC ®Òu sö dông 3 lo¹i bé nhí sau:
- Bé nhí ROM (Read Only Memory)
Lµ bé nhí chØ ®äc, trong PLC bé nhí nµy dïng ®Ó l-u gi÷ ch-¬ng tr×nh ®iÒu hµnh
do nhµ s¶n xuÊt n¹p vµ chØ n¹p mét lÇn.
- Bé nhí RAM(Random Acess Memory)
Lµ bé nhí truy cËp ngÉu nhiªn, trong PLC bé nhí nµy dïng ®Ó l-u gi÷ d÷ liÖu hoÆc
kÕt qu¶ t¹m thêi cña c¸c phÐp to¸n. D÷ liÖu l-u trong RAM sÏ bÞ xo¸ khi x¶y ra mÊt
nguån nu«i. §Ó h¹n chÕ mÊt d÷ liÖu khi x¶y ra mÊt nguån nu«i bé nhí RAM cña PLC
th-êng cã mét nguån nu«i phô cho RAM cã thÓ lµ nguån tô ®iÖn hoÆc nguån pin. Nguån
tô ®iÖn cã thÓ cÊp ®iÖn nu«i RAM kho¶ng vµi giê sau khi mÊt nguån nu«i. Nguån pin cã
thÓ cÊp ®iÖn cho RAM tõ vµi ngµy tíi vµi th¸ng sau khi x¶y ra mÊt nguån nu«i, song ®èi
víi nguån pin sau mét thêi gian sö dông nhÊt ®Þnh th× ph¶i thay pin míi. Muèn kh«ng
lµm mÊt d÷ liÖu trong RAM khi thay pin, ta ph¶i thay pin khi PLC ®ang cã nguån.
- Bé nhí EEPROM(Electrical Erasable Programable ROM)
3
Tr-êng §¹i Häc C«ng NghiÖp Hµ Néi
Tµi liÖu ®µo t¹o PLC
Lµ bé nhí ROM cã thÓ xo¸ vµ n¹p l¹i b»ng tÝn hiÖu ®iÖn, tuú thuéc tõng lo¹i mµ
EEPROM cho phÐp xo¸ ®i n¹p l¹i tõ vµi ngh×n tíi vµi chôc ngh×n lÇn. Bé nhí EEPROM
®-îc dïng ®Ó l-u gi÷ ch-¬ng tr×nh øng dông trong PLC.
c. Cæng vµo/ra
Mäi ho¹t ®éng bªn trong PLC ®Òu cã møc ®iÖn ¸p 5Vdc hoÆc 15Vdc (møc ®iÖn
¸p cÊp cho c¸c IC TTL hoÆc CMOS) trong khi ®ã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ë bªn ngoµi theo
chuÈn c«ng nghiÖp lµ 24VDC hoÆc 240 VAC. Khèi cæng vµo/ra ®ãng vai trß lµ m¹ch
giao tiÕp gi÷a c¸c vi m¹ch ®iÖn tö bªn trong PLC víi c¸c m¹ch c«ng suÊt bªn ngoµi, nã
thùc hiÖn chuyÓn ®æi møc tÝn hiÖu vµ c¸ch ly.
- Cæng ra dïng r¬le
+ CÊu tróc
Lamp
Y000
M¹ch
trong
PLC
24VDC
240VAC
COM
H×nh 1.2: CÊu tróc cña cæng ra r¬le
+ §Æc ®iÓm
Cã thÓ ®ãng c¾t ®-îc c¶ dßng ®iÖn mét chiÒu lÉn xoay chiÒu, khi nèi víi c¸c thiÕt
bÞ ngoµi kh«ng cÇn ph©n biÖt cùc tÝnh.
§¸p øng chËm, kh«ng chÞu ®-îc tÇn sè ®ãng c¾t cao.
§ãng c¾t ®-îc dßng t¶i kho¶ng 2A5A tuú thuéc tõng h·ng chÕ t¹o.
Tuæi thä thÊp (tiÕp ®iÓm r¬le chØ cho phÐp ®ãng c¾t vµi chôc ngh×n lÇn).
- Cæng ra dïng tranzitor
+ CÊu tróc
Lamp
Y000
4
M¹ch
trong
PLC
24VDC
Tr-êng §¹i Häc C«ng NghiÖp Hµ Néi
Tµi liÖu ®µo t¹o PLC
+ §Æc ®iÓm
ChØ ®ãng c¾t ®-îc dßng ®iÖn mét chiÒu, khi nèi víi c¸c thiÕt bÞ ngoµi ph¶i ph©n
biÖt cùc tÝnh.
§¸p øng rÊt nhanh, chÞu ®-îc tÇn sè ®ãng c¾t cao.
§ãng c¾t ®-îc dßng t¶i kho¶ng 50mA.
Tuæi thä cao.
- Cæng ra dïng diac
+ CÊu tróc
Lamp
Y000
M¹ch
trong
PLC
24VDC
240VAC
COM
H×nh 1.4: CÊu tróc cña ®Çu ra tranzitor
+ §Æc ®iÓm
§ãng c¾t ®-îc c¶ dßng ®iÖn mét chiÒu lÉn xoay chiÒu, khi nèi víi c¸c thiÕt bÞ
ngoµi kh«ng cÇn ph©n biÖt cùc tÝnh.
§¸p øng rÊt nhanh, chÞu ®-îc tÇn sè ®ãng c¾t cao.
§ãng c¾t ®-îc dßng t¶i kho¶ng 400mA.
Tuæi thä cao.
- Cæng vµo mét chiÒu
5
Tr-êng §¹i Häc C«ng NghiÖp Hµ Néi
+ CÊu tróc
Tµi liÖu ®µo t¹o PLC
M¹ch vi
xö lý bªn
trong.
X000
24VDC
COM
H×nh 1.5: CÊu tróc cña ®Çu ra vµo
+ §Æc ®iÓm
§©y lµ ®Çu vµo tÝn hiÖu sè: Møc logic 1 lµ 18VDC24VDC, møc logic 0 lµ nhá h¬n
18VDC.
1.2.3. Nguyªn lý lµm viÖc
PLC lµm viÖc theo nguyªn lý chu kú quÐt.
Thùc hiÖn
ch-¬ng tr×nh
§äc ®Çu vµo
Chu kú quÐt
CËp nhËt ®Çu
ra
KiÓm tra néi
Qu¸ tr×nh lµm viÖc cña PLC lµ thùc hiÖn c¸c chu kú quÐt liªn tiÕp nhau. Ho¹t ®éng
cña PLC trong mét chu kú quÐt lµ kiÓm tra tr¹ng th¸i tÝn hiÖu ë cæng vµo vµ ghi tr¹ng th¸i
tÝn hiÖu ë tÊt c¶ c¸c cæng vµo vµo bé ®Öm. Tõ c¸c tÝn hiÖu ë cæng vµo l-u trong bé ®Öm
CPU sÏ thùc hiÖn logic ch-¬ng tr×nh ®· ®-îc lËp tr×nh s½n vµ ®-a ra kÕt qu¶ vµo bé ®Öm
cæng ra ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c thiÕt bÞ bªn ngoµi.
Thêi gian cÇn thiÕt cho mét vßng quÐt thay ®æi kho¶ng tõ 1ms30ms. Thêi gian cho
mét vßng quÐt phô thuéc vµo ®é dµi cña ch-¬ng tr×nh øng dông, viÖc sö dông c¸c ®Çu
vµo/ra tõ xa vµ phô thuéc vµo tèc ®é xö lý cña PLC.
1.2.4. Ng«n ng÷ lËp tr×nh, thiÕt bÞ lËp tr×nh
a. Ng«n ng÷ lËp tr×nh
6
Tr-êng §¹i Häc C«ng NghiÖp Hµ Néi
Tµi liÖu ®µo t¹o PLC
Nh×n chung PLC cña tÊt c¶ c¸c h·ng ®Òu sö dông 3 ng«n ng÷ lËp tr×nh c¬ b¶n: Ng«n
ng÷ h×nh thang, ng«n ng÷ liÖt kª c©u lÖnh vµ ng«n ng÷ biÓu ®å chøc n¨ng
- Ng«n ng÷ h×nh thang (LADDER)
Ng«n ng÷ h×nh thang lµ ng«n ng÷ ®å ho¹, nã sö dông c¸c ký hiÖu ®å ho¹ ®Ó m« t¶
logic ch-¬ng tr×nh. Ng«n ng÷ h×nh thang rÊt thuËn tiÖn cho nh÷ng ng-êi lËp tr×nh kh«ng
chuyªn hoÆc nh÷ng ng-êi quen thiÕt kÕ m¹ch r¬le.
Ng«n ng÷ h×nh thang ký hiÖu tr¹ng th¸i 0 cña mét bit trung gian hoÆc mét bit ®Çu vµo
lµ:
T-¬ng øng víi tr¹ng th¸i më cña tiÕp ®iÓm r¬le
Ký hiÖu tr¹ng th¸i 1 cña mét bit lµ:
T-¬ng øng víi tiÕp ®iÓm th-êng ®ãng cña r¬le.
Ký hiÖu bit ®Çu ra cña PLC lµ:
Gièng nh- cuén d©y cña r¬le:
Ký hiÖu c¸c hµm cao cÊp nh- trÔ thêi gian, ®Õm, c¸c hµm to¸n häc d-íi d¹ng khèi
hép ch÷ nhËt:
VÝ dô: Ng«n ng÷ h×nh thang cña phÇn mÒm GX – Developer (h·ng Mitsubishi).
Tr-êng §¹i Häc C«ng NghiÖp Hµ Néi
Tµi liÖu ®µo t¹o PLC
- Ng«n ng÷ liÖt kª c©u lÖnh (Instruction)
Ng«n ng÷ liÖt kª c©u lÖnh sö dông mét tËp lÖnh gièng nh- tËp lÖnh cña vi xö lý, dïng
c¸c phÐp to¸n ®¹i sè logic kÕt nèi c¸c lÖnh nµy l¹i ta sÏ ®-îc ch-¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn.
Ng«n ng÷ liÖt kª c©u lÖnh lµ ng«n ng÷ phøc t¹p yªu cÇu ng-êi sö dông ph¶i nhí ®-îc c©u
lÖnh, do ®ã ng«n ng÷ nµy th«ng th-êng dµng cho nh÷ng ng-êi lËp tr×nh chuyªn nghiÖp
hoÆc nh÷ng ng-êi quen lËp tr×nh cho vi xö lý.
VÝ dô: Ng«n ng÷ liÖt kª c©u lÖnh cña phÇn mÒm GX – Developer (h·ng Mitsubishi).
Tr-êng §¹i Häc C«ng NghiÖp Hµ Néi
Tµi liÖu ®µo t¹o PLC
b- ThiÕt bÞ lËp tr×nh
§Ó n¹p ch-¬ng tr×nh cho PLC ng-êi ta cã thÓ sö dông mét trong c¸c thiÕt bÞ sau:
- Bµn phÝm lËp tr×nh cÇm tay: (HPP- Mitsubishi)
ThiÕt bÞ nµy cã kÝch th-íc rÊt nhá gän, rÊt thuËn tiÖn cho viÖc mang ®i xa. Tuy
nhiªn HPP chØ lËp tr×nh ®-îc ng«n ng÷ Instruction
H×nh 1.6: ThiÕt bÞ lËp tr×nh cÇm tay HPP
- ThiÕt bÞ lËp tr×nh chuyªn dông.
§-îc thiÕt kÕ chuyªn dïng ®Ó lËp tr×nh cho c¸c lo¹i PLC, thiÕt bÞ nµy cã h×nh d¸ng
gièng m¸y tÝnh x¸ch tay vµ cã thÓ lËp tr×nh ®-îc tÊt c¶ c¸c ng«n ng÷
- M¸y tÝnh c¸ nh©n + phÇn mÒm lËp tr×nh chuyªn dông.
9
Tr-êng §¹i Häc C«ng NghiÖp Hµ Néi
Tµi liÖu ®µo t¹o PLC
PLC ®-îc kÕt nèi víi m¸y tÝnh th«ng qua c¸p lËp tr×nh, mét phÇn mÒm lËp tr×nh
chuyªn dông sÏ ®-îc cµi ®Æt trªn m¸y tÝnh. §©y lµ c¸ch lËp tr×nh hay dïng hiÖn nay ë
ViÖt Nam. Tuy nhiªn c¸ch thøc lËp tr×nh nµy kh«ng thuËn lîi cho viÖc mang thiÕt bÞ ®i xa.
10
10 trang
25640
Free
Bạn đang xem tài liệu "Tài liệu đào tạo PLC - Chương 1: Khái niệm cơ bản", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- tai_lieu_dao_tao_plc_chuong_1_khai_niem_co_ban.doc
