Ch ng 1: B ĐI U KHI N L P TRÌNHươ Ộ Ề Ể Ậ
CH NG 1ƯƠ
B ĐI U KHI N L P TRÌNHỘ Ề Ể Ậ
7. M c tiêu c a h c ph n: ụ ủ ọ ầ
Sau khi hoàn t t h c ph n sinh viên có kh năng k t n i Vào/Ra cho m t hấ ọ ầ ả ế ố ộ ệ
th ng đi u khi n t đ ng dùng PLC, có k năng l p trình và t duy logic, n mố ề ể ự ộ ỹ ậ ư ắ
v ng t p l nh và có kh năng l p trình đi u khi n cho các h th ng đi uữ ậ ệ ả ậ ề ể ệ ố ề
khi n t đ ng trong công nghi p. ể ự ộ ệ
8. Mô t v n t t h c ph n: ả ắ ắ ọ ầ
Môn h c này cho sinh viên có m t cái nhìn t ng quan v đi u khi n h th ngọ ộ ổ ề ề ể ệ ố
dùng PLC, nguyên t c k t n i các ngõ vào ngõ ra, các d ng l p trình và t pắ ế ố ạ ậ ậ
l nh c a PLC. ệ ủ
I. Tông quan vê PLC
1. Gi i thiêu PLCơ
Thiêt bi điêu khiên lâp trinh đâu tiên (programmable controller) đa đ c nh ng ươ ư
nha thiêt kê cho ra đ i năm 1968 (Công ty General Motor - My). Tuy nhiên, hê thông ơ
nay con kha đ n gian va công kênh, ng i s dung găp nhiêu kho khăn trong viêc ơ ươ ư
vân hanh hê thông. Vi vây cac nha thiêt kê t ng b c cai tiên hê thông đ n gian, gon ư ươ ơ
nhe, dê vân hanh, nh ng viêc lâp trinh cho hê thông con kho khăn, do luc nay không ư
co cac thiêt bi lâp trinh ngoai vi hô tr cho công viêc lâp trinh. ơ
Đê đ n gian hoa viêc lâp trinh, hê thông điêu khiên lâp trinh câm tay ơ
(programmable controller handle) đâu tiên đ c ra đ i vao năm 1969. Điêu nay đa ươ ơ
tao ra môt s phat triên thât s cho ky thuât điêu khiên lâp trinh. Trong giai đoan nay ư ư
cac hê thông điêu khiên lâp trinh (PLC) chi đ n gian nhăm thay thê hê thông Relay ơ
va dây nôi trong hê thông điêu khiên cô điên. Qua qua trinh vân hanh, cac nha thiêt
kê đa t ng b c tao ra đ c môt tiêu chuân m i cho hê thông, tiêu chuân đo la: ư ươ ươ ơ
dang lâp trinh dung gian đô hinh thang (The diagroom format). Trong nh ng năm ư
đâu thâp niên 1970, nh ng hê thông PLC con co thêm kha năng vân hanh v i nh ng ư ơ ư
thuât toan hô tr (arithmetic), “vân hanh v i cac d liêu câp nhât” (data ơ ơ ư
manipulation). Do s phat triên cua loai man hinh dung cho may tinh (Cathode Rayư
Tube: CRT), nên viêc giao tiêp gi a ng i điêu khiên đê lâp trinh cho hê thông cang ư ươ
tr nên thuân tiên h n. ơ ơ
S phat triên cua hê thông phân c ng va phân mêm t năm 1975cho đên nay đaư ư ư
lam cho hê thông PLC phat triên manh me h n v i cac ch c năng m rông: hê thông ơ ơ ư ơ
ngo vao/ra co thê tăng lên đên 8.000 công vao/ra, dung l ng bô nh ch ng trinh ươ ơ ươ
tăng lên h n 128.000 t bô nh (word of memory). Ngoai ra cac nha thiêt kê con taoơ ư ơ
ĐI U KHI N L P TRÌNHỀ Ể Ậ
1
Ch ng 1: B ĐI U KHI N L P TRÌNHươ Ộ Ề Ể Ậ
ra ky thuât kêt nôi v i cac hê thông PLC riêng le thanh môt hê thông PLC chung, ơ
tăng kha năng cua t ng hê thông riêng le. Tôc đô x ly cua hê thông đ c cai thiên, ư ư ươ
chu ky quet (scan) nhanh h n lam cho hê thông PLC x ly tôt v i nh ng ch c năng ơ ư ơ ư ư
ph c tap sô l ng công ra/vao l n. ư ươ ơ
Trong t ng lai hê thông PLC không chi giao tiêp v i cac hê thông khac thôngươ ơ
qua CIM Computer Intergrated Manufacturing) đê điêu khiên cac hê thông: Robot,
Cad/Cam… ngoai ra cac nha thiêt kê con đang xây d ng cac loai PLC v i cac ch c ư ơ ư
năng điêu khiên “thông minh” (intelligence) con goi la cac siêu PLC (super PLCS)
cho t ng lai.ươ
PLC viêt tăt cua Programmable Logic Controller , la thiêt bi điêu khiên lâp trinh
đ c (kha trinh) cho phep th c hiên linh hoat cac thuât toan điêu khiên logic thôngươ ư
qua môt ngôn ng lâp trinh. Ng i s dung co thê lâp trinh đê th c hiên môt loat ư ươ ư ư
trinh t cac s kiên. Cac s kiên nay đ c kich hoat b i tac nhân kich thich (ngo ư ư ư ươ ơ
vao) tac đông vao PLC hoăc qua cac hoat đông co trê nh th i gian đinh thi hay cac ư ơ
s kiên đ c đêm. Môt khi s kiên đ c kich hoat thât s , no bât ON hay OFF thiêtư ươ ư ươ ư
bi điêu khiên bên ngoai đ c goi la thiêt bi vât ly. Môt bô điêu khiên lâp trinh se liên ươ
tuc “lăp” trong ch ng trinh do “ng i s dung lâp ra” ch tin hiêu ngo vao va ươ ươ ư ơ ơ
xuât tin hiêu ngo ra tai cac th i điêm đa lâp trinh. ơ ơ
Đê khăc phuc nh ng nh c điêm cua bô điêu khiên dung dây nôi ( bô điêu ư ươ
khiên băng Relay) ng i ta đa chê tao ra bô PLC nhăm thoa man cac yêu câu sau : ươ
♦Lâp trinh dê dang , ngôn ng lâp trinh dê hoc . ư
♦Gon nhe, dê dang bao quan , s a ch a. ư ư
♦Dung l ng bô nh l n đê co thê ch a đ c nh ng ch ng trinh ph c tapươ ơ ơ ư ươ ư ươ ư
.
♦Hoan toan tin cây trog môi tr ng công nghiêp . ươ
♦Giao tiêp đ c v i cac thiêt bi thông minh khac nh : may tinh , nôi mang , ươ ơ ư
cac module m rông. ơ
♦Gia ca ca thê canh tranh đ c. ươ
Trong PLC, phân c ng CPU va ch ng trinh la đ n vi c ban cho qua trinh ư ươ ơ ơ
điêu khiên hoăc x ly hê thông. Ch c năng ma bô điêu khiên cân th c hiên se đ c ư ư ư ươ
xac đinh b i môt ch ng trinh . Ch ng trinh nay đ c nap săn vao bô nh cua ơ ươ ươ ươ ơ
PLC, PLC se th c hiên viêc điêu khiên d a vao ch ng trinh nay. Nh vây nêu ư ư ươ ư
muôn thay đôi hay m rông ch c năng cua qui trinh công nghê , ta chi cân thay đôi ơ ư
ch ng trinh bên trong bô nh cua PLC . Viêc thay đôi hay m rông ch c năng seươ ơ ơ ư
đ c th c hiên môt cach dê dang ma không cân môt s can thiêp vât ly nao so v iươ ư ư ơ
cac bô dây nôi hay Relay.
ĐI U KHI N L P TRÌNHỀ Ể Ậ
2
Ch ng 1: B ĐI U KHI N L P TRÌNHươ Ộ Ề Ể Ậ
Nh ng u đi m k thu t c a b đi u khi n PLC :ữ ư ể ỹ ậ ủ ộ ề ể
Ch tiêu so sánhỉRole M ch sạ ố Máy tính PLC
Giá thành t ngừ
ch c năng.ứKhá th pấTh pấCao Th pấ
Kích th c v tướ ậ
lý
L nớR t g nấ ọ Khá g nọR t g nấ ọ
T c đ đi uố ộ ề
khi nể
Ch mậR t nhanhấKhá nhanh Nhanh
Kh năng ch ngả ố
nhi uễR t t tấ ố T tốKhá t tốT tố
L p đ tắ ặ
M t th i gianấ ờ
thi t k và l pế ế ắ
đ t.ặ
M t th iấ ờ
gian để
thi t k .ế ế
L p trình ph cậ ứ
t p và t n th iạ ố ờ
gian.
L p trình vàậ
l p đ t đ nắ ặ ơ
gi n.ả
Kh năng đi uả ề
khi n các tác vể ụ
ph c t p.ứ ạ
Không có Có Có Có
Thay đ i, nângổ
c p và đi uấ ề
khi n.ể
R t khóấKhó Khá đ n gi nơ ả
R t đ n gi nấ ơ ả
Công tác b o trìảKém Kém Kém T tố
Theo b ng so sánh ta nh n th y đ c b đi u khi n l p trình PLC v i nh ngả ậ ấ ượ ộ ề ể ậ ớ ữ
u đi m v ph n c ng và ph n m m có th đáp ng đ c h u h t các yêu c uư ể ề ầ ứ ầ ề ể ứ ượ ầ ế ầ
ch tiêu trên. M t khác, PLC có kh năng k t n i m ng và k t n i các thi t bỉ ặ ả ế ố ạ ế ố ế ị
ngo i vi r t cao giúp cho vi c đi u khi n đ c d dàng.ạ ấ ệ ề ể ượ ễ
2. Câu truc cua PLC
Tât ca cac PLC đêu co thanh phân chinh la :
Môt bô nh ch ng trinh RAM bên trong ( co thê m rông thêm môt sô bô nh ơ ươ ơ ơ
ngoai EPROM ).
Môt bô vi x ly co công giao tiêp dung cho viêc ghep nôi v i PLC . ư ơ
Cac Module vao /ra.
ĐI U KHI N L P TRÌNHỀ Ể Ậ
3
Ch ng 1: B ĐI U KHI N L P TRÌNHươ Ộ Ề Ể Ậ
Hinh 1.1: S đ khôi cua hê thông điêu khiên ơ ồ
Bên canh đo, môt bô PLC hoan chinh con đi kem thêm môt đ n vi lâp trinh ơ
băng tay hay băng may tinh. Hâu hêt cac đ n vi lâp trinh đ n gian đêu co đu RAM ơ ơ
đê ch a đ ng ch ng trinh d i dang hoan thiên hay bô sung . Nêu đ n vi lâp trinh ư ư ươ ươ ơ
la đ n vi xach tay , RAM th ng la loai CMOS co pin d phong, chi khi nao ơ ươ ư
ch ng trinh đa đ c kiêm tra va săn sang s dung thi no m i truyên sang bô nhươ ươ ư ơ ơ
PLC . Đôi v i cac PLC l n th ng lâp trinh trên may tinh nhăm hô tr cho viêc ơ ơ ươ ơ
viêt, đoc va kiêm tra ch ng trinh . Cac đ n vi lâp trinh nôi v i PLC qua công ươ ơ ơ
RS232, RS422, RS458, …
Khôi điêu khiên trung tâm (CPU) gôm ba phân: bô x ly, hê thông bô nh va hê ư ơ
thông nguôn cung câp.
ĐI U KHI N L P TRÌNHỀ Ể Ậ
4
Ch ng 1: B ĐI U KHI N L P TRÌNHươ Ộ Ề Ể Ậ
Hinh 1.2: S đô khôi tông quat cua CPU ơ
a. Đ n vi x ly trung tâmơ ư
CPU điêu khiên cac hoat đông bên trong PLC. Bô x ly se đoc va kiêm tra ư
ch ng trinh đ c ch a trong bô nh , sau đo se th c hiên th t t ng lênh trongươ ươ ư ơ ư ư ư ư
ch ng trinh , se đong hay ngăt cac đâu ra. Cac trang thai ngo ra ây đ c phat t iươ ươ ơ
cac thiêt bi liên kêt đê th c thi. Va toan bô cac hoat đông th c thi đo đêu phu thuôc ư ư
vao ch ng trinh điêu khiên đ c gi trong bô nh . ươ ươ ư ơ
b. Hê thông bus
Hê thông Bus la tuyên dung đê truyên tin hiêu, hê thông gôm nhiêu đ ng ươ
tin hiêu song song :
Address Bus : Bus đia chi dung đê truyên đia chi đên cac Module khac
nhau.
Data Bus : Bus dung đê truyên d liêu. ư
Control Bus : Bus điêu khiên dung đê truyên cac tin hiêu đinh thi va điêu
khiên đông bô cac hoat đông trong PLC .
Trong PLC cac sô liêu đ c trao đôi gi a bô vi x ly va cac module vao ra ươ ư ư
thông qua Data Bus. Address Bus va Data Bus gôm 8 đ ng, cung th i điêm cho ươ ơ ơ
phep truyên 8 bit cua 1 byte môt cach đông th i hay song song. ơ
Nêu môt module đâu vao nhân đ c đia chi cua no trên Address Bus , no se ươ
chuyên tât ca tranh thai đâu vao cua no vao Data Bus. Nêu môt đia chi byte cua 8 đâu
ra xuât hiên trên Address Bus, module đâu ra t ng ng se nhân đ c d liêu t ươ ư ươ ư ư
Data bus. Control Bus se chuyên cac tin hiêu điêu khiên vao theo doi chu trinh hoat
đông cua PLC .
Cac đia chi va sô liêu đ c chuyên lên cac Bus t ng ng trong môt th i ươ ươ ư ơ
gian han chê.
Hê thông Bus se lam nhiêm vu trao đôi thông tin gi a CPU, bô nh va I/O ư ơ
. Bên cach đo, CPU đ c cung câp môt xung Clock co tân sô t 1 ươ ư ÷8 MHZ. Xung
nay quyêt đinh tôc đô hoat đông cua PLC va cung câp cac yêu tô vê đinh th i, đông ơ
hô cua hê thông.
c.Bô nh ơ
PLC th ng yêu câu bô nh trong cac tr ng h p :ươ ơ ươ ơ
Lam bô đinh th i cho cac kênh trang thai I/O. ơ
Lam bô đêm trang thai cac ch c năng trong PLC nh đinh th i, đêm, ghi ư ư ơ
cac Relay.
ĐI U KHI N L P TRÌNHỀ Ể Ậ
5