Chương 9: CẤU TẠO CHÍNH CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC

Chia sẻ: Chu Văn Thắng Doremon | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Thêm vào BST

Báo xấu

507
lượt xem 211
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đơn vị xứ lý trung tâm được xem như là não bộ của điều khiển PLC. Thông thường, đơn vị xử lý trung tâm là một loại vi điều khiển, như vi điều khiển 8051 có 8 bit và ngày nay chúng lên đến 16 bit hay 32 bit. Đơn vị xử lý trung tâm chú trọng phần truyền thông giữa các bộ phận điều khiển PCL với nhau như việc lập trình, quản lý bộ nhớ, quan sát trạng thái ngõ vào và ngõ ra.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 9: CẤU TẠO CHÍNH CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC

Chương 9: CAÁU TAÏO CHÍNH CUÛA BOÄ ÑIEÀU KHIEÅN PLC Moâ hình moät boä ñieàu khieån laäp trình PLC 1. Ñôn vò xöû lyù trung taâm CPU (Central Processing Unit): _ Ñôn vò xöû lyù trung taâm ñöôïc xem nhö laø naõo cuûa boä ñieàu khieån PLC. Thoâng thöôøng, ñôn vò xöû lyù trung taâm laø moät loaïi vi ñieàu khieån, nhö vi ñieàu khieån 8051 coù 8 bit vaø ngaøy nay chuùng leân ñeán 16 bit hay 32 bit. _ Ñôn vò xöû lyù trung taâm chuù troïng phaàn truyeàn thoâng giöõa caùc boä phaän cuûa boä ñieàu khieån PLC vôùi nhau nhö vieäc laäp trình, quaûn lyù boä nhôù, quan saùt traïng thaùi ngoõ vaøo vaø ngoõ ra. Ñôn vò xöû lyù trung taâm thöôøng thöïc hieän vieäc kieåm tra vuøng nhôù cuûa boä ñieàu khieån PLC ñeå baûo ñaûm raèng boä nhôù khoâng bò loãi, khoâng bò hoûng, nhôø ñoù maø caùc loãi neáu coù seõ sôùm ñöôïc phaùt hieän.
Nguyeân lyù vaän haønh cuûa moät ñôn vò xöû lyù trung taâm CPU ñöôïc moâ taû nhö sau: _ Caùc thoâng tin ñöôïc löu tröõ trong boä nhôù chöông trình ñöôïc goïi leân tuaàn töï vì ñaõ ñöôïc ñieàu khieån vaø kieåm soaùt baèng boä ñeám chöông trình do ñôn vò xöû lyù trung taâm khoáng cheá. Boä xöû lyù lieân keát caùc tín hieäu rieâng leû laïi vôùi nhau vaø töø ñoù cho ra keát quaû ñieàu khieån taïi ngoõ ra. Söï thao taùc tuaàn töï cuûa chöông trình taïo neân moät khoaûng thôøi gian treã goïi laø thôøi gian queùt, vì tính tuaàn töï cuûa noù neân ta coù theå goïi laø chu kyø queùt, chu kyø queùt naøy phuï thuoäc vaøo cuûa chöông trình (soá löôïng ngoõ vaøo, ngoõ ra, vaø nhöõng thoâng tin yeâu caàu khaùc). Chính ñôn vò xöû lyù trung taâm quyeát ñònh thôøi gian queùt, chöùc naêng vaø khaû naêng cuûa moät boä PLC
1. Ñoïc traïng thaùi ngoõ vaøo 2. Thöïc hieän chöông trình 3. Kieåm tra thoâng tin 4. Truyeàn döõ lieäu ôû ngoõ ra Voøng queùt PLC 2. Vuøng nhôù: _ Vuøng nhôù ñöôïc PLC söû duïng cho moät quaù trình ñieàu khieån coâng nghieäp. Ngöôøi ta thöôøng söû duïng boä nhôù EPROM vôùi vieäc laäp trình caàn ñöôïc thöïc hieän treân maùy laäp trình coøn khi muoán xoùa boû döõ lieäu caàn chieáu tia töû ngoaïi vaøo, hoaëc döõ lieäu cuõng coù theå ñöôïc xoùa baèng naêng löôïng ñieän. Neáu muoán phaùt trieån theâm caùc öùng duïng khaùc cuûa chöông trình ñieàu khieån ta chæ caàn thöïc hieän laäp trình laïi cho boä ñieàu khieån thoâng qua sôïi caùp keát noái. _ Boä nhôù thöôøng ñöôïc chia thaønh caùc khoái vôùi nhöõng chöùc naêng ñaëc bieät khaùc nhau. Moät soá vuøng cuûa boä nhôù duøng cho vieäc löu tröõ traïng thaùi ngoõ vaøo vaø ngoõ ra. Traïng thaùi cuûa moät ngoõ vaøo ñöôïc löu tröõ döôùi daïng bit nhôù ñaëc bieät, thöôøng laø ‘1’ hoaëc ‘0’.
Bit nhôù cuûa moãi traïng thaùi vaøo hoaëc ra cuõng seõ coù traïng thaùi töông töï. _ Nhöõng phaàn khaùc cuûa boä nhôù ñöôïc duøng cho vieäc löu tröõ caùc noäi dung coù giaù trò caàn thieát cho vieäc laäp trình, ví duï nhö giaù trò rôle thôøi gian, giaù trò counter… ñöôïc löu tröõ.trong phaàn naøy. Theá maïnh cuûa boä ñieàu khieån laäp trình PLC ñoù laø coù boä nhôù coù theå thay ñoåi moät caùch nhanh choùng. _ Tuï ñieän ñaëc bieät: ñöôïc goïi laø tuï ñieän ñaëc bieät do noù coù khaû naêng tích tröõ naêng löôïng trong moät thôøi gian daøi, giuùp löu tröõ döõ lieäu trong RAM khi khoâng coù ñieän. Loaïi RAM thoâng thöôøng coù thôøi gian löu döõ lieäu ñeán 50 giôø, cuõng coù theå leân ñeán 72 giôø. _ RAM (Random Access Memory): RAM ñöôïc söû duïng nhö 1 vuøng nhôù taïm thôøi. Vuøng nhôù cuûa RAM khoâng oån ñònh, caùc döõ lieäu löu treân noù seõ bò maát ñi khi bò maát ñieän. Do ñoù, thöôøng coù 1
nguoàn döï tröõ ñeå ñeà phoøng tröôøng hôïp RAM bò maát ñieän trong 1 thôøi gian daøi. _ EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory): Noù ñöôïc thieát keá sao cho döõ lieäu coù theå ñöôïc ñoïc deã daøng, nhöng khoù coù theå thay ñoåi. Ñeå thay ñoåi döõ lieäu cuûa EPROM caàn coù phöông phaùp ñaëc bieät. Ñoái vôùi UVEPROM, döõ lieäu coù theå ñöôïc thay ñoåi baèng caùch chieáu tia cöïc tím (Ultraviolet Light) vaøo. Nhöng ñoái vôùi EPROM thoâng duïng thì coù theå duøng ñieän ñeå xoùa döõ lieäu. _ Firmware: Laø moät phaàm meàm ñaëc bieät ñeå ñöa döõ lieäu vaøo EPROM. Do ñoù EPROM coù theå ñöôïc xem nhö moät boä phaän cuûa phaàn cöùng cuûa PLC, noù cho pheùp PLC söû duïng caùc chöùc naêng cô baûn cuûa noù. 3. Nguoàn ñieän cung caáp:
_ Ñieän caáp vaøo ñöôïc duøng cho ñôn vò xöû lyù trung taâm CPU, ña soá caùc boä ñieàu khieån PLC söû duïng nguoàn ñieän 24 VDC hoaëc 220 VAC. _ Ngöôøi söû duïng caàn naém roõ soá löôïng ñaàu vaøo vaø ñaàu ra ñeå baûo ñaûm thieát bò ñöôïc caáp ñieän moät caùch chính xaùc. Moãi modul khaùc nhau thì khaû naêng söû duïng ñieän khaùc nhau. Nguoàn ñieän cung caáp naøy khoâng ñöôïc duøng ñeå khôûi ñoäng cho caùc thieát bò keát noái phía beân ngoaøi taïi ngoõ vaøo, hoaëc ngoõ ra. Ngöôøi söû duïng phaûi caáp ñieän cho caùc thieát bò taïi ñaàu vaøo hoaëc ñaàu ra phaûi ñöôïc tieán haønh moät caùch rieâng bieät. Coù nhö vaäy môùi baûo ñaûm ñöôïc raèng nhöõng aûnh höôûng cuûa caùc thieát bò maùy moùc duøng trong coâng nghieäp khoâng gaây hö haïi cho boä ñieàu khieån PLC. Ñoái vôùi moät soá boä ñieàu khieån PLC loaïi nhoû, chuùng caáp nguoàn cho caùc thieát bò keát noái taïi ngoõ vaøo baèng ñieän aùp ñöôïc laáy töø moät nguoàn nhoû ñaõ ñöôïc tích hôïp vaøo boä ñieàu khieån PLC. 4. Module ngoõ vaøo: _ Laøm nhieämvuï khoái gheùp, chuyeån ñoåi tín hieäu ñaàu vaøo thaønh tín hieäu soá (digital) beân trong PLC. Keát quaû cuûa vieäc xöû lyù ñöôïc löu tröõ trong vuøng nhôù cuûa ngoõ vaøo.
_ Maïch ñaàu vaøo ñöôïc caùch ly veà ñieän vôùi caùc maïch beân trong PLC nhôø caùc diode quang vaø photo diode (thöôøng gaëp laø diode 4N28) do ñoù moäi hö hoûng ôû maïch ñaàu vaøo ñeàu khoâng aûnh höôûng ñeán hoaït ñoäng cuûa PLC. _ Caùc thieát bò ñaàu vaøo coù theå laø nuùt nhaán, coâng taéc, coâng taéc haønh trình, tieáp ñieåm (thöôøng môû, thöôøng ñoùng), caùc boä caûm bieán…Kyù hieäu: I0.0 laø ngoõ vaøo thöù 1, I0.1 laø ngoõ vaøo thöù 2….. Moät boä PLC coù theå coù nhieàu ngoõ vaøo.
_ Ngoõ vaøo cuõng coù theå ñöôïc ñieàu khieån baèng traïng thaùi cuûa caùc yeâu caàu cuï theå cuûa moät chöông trình ñieàu khieån. Nhö caùc heä thoáng beân döôùi ñaây:
Trong caùc sô ñoà treân, tín hieäu cuûa caùc thieát bò (thieát bò ño möïc nöôùc, caûm bieán xung, baøn caân khoái löôïng) ñeàu ñöôïc keát noái vôùi tín hieäu ngoõ vaøo cuûa boä PLC. 5. Module ngoõ ra: _ Laøm nhieäm vuï bieán ñoåi caùc möùc logic beân trong PLC thaønh caùc tín hieäu ñieàu khieån ñöa ra beân ngoaøi. Töông töï nhö taïi ngoõ vaøo, ngoõ ra cuûa PLC cuõng ñöôïc caùch ly veà ñieän ñoái vôùi caùc thieát bò beân ngoaøi baèng diode quang vaø photo transitor.
_ Ngoõ ra cuûa PLC ñöôïc goïi laø ngoõ ra kyõ thuaät soá, noù keát noái vôùi caùc thieát bò caàn ñieàu khieån nhö van ñieän töø, cuoän daây coângtaéctô (boä khôûi ñoäng töø), boùng ñeøn… _ Kyù hieäu taïi moãi ngoõ ra cuûa PLC la Q0.0, Q0.1, Q0.2 … _ Soá löôïng ngoõ vaøo vaø ngoõ ra cuûa moãi boä PLC laø coù giôùi haïn, nhöng ta coù theå taêng soá löôïng cuûa chuùng leân nhôø boä PLC coù
module môû roäng, töùc laø ta coù theå gheùp noái giöõa caùc boä PLC vôùi nhau. 6. Laäp trình cho boä ñieàu khieån PLC: Caùch thoâng duïng nhaát ñeå laäp trình cho boä ñieàu khieån PLC laø thoâng qua maùy tính ñaõ ñöôïc caøi ñaët phaàn meàm laäp trình, tuy nhieân cuõng coù theå tieán haønh laäp trình baèng tay. Ngaøy nay, vieäc söû duïng maùy tính cho vieäc laäp trình vaø taùi laäp trình cho nhöõng boä PLC duøng trong caùc nhaø maùy raát phoå bieán, noù giöõ vai troø raát quan troïng trong coâng nghieäp.
Sô ñoà keát noái cuûa boä PLC S7-300 7. Ngoaøi nhöõng boä phaän chính noùi treân, boä ñieàu khieån laäp trình PLC cuõng coù theâm moät soá boä phaän phuï sau: _ Caùp noái (PC/PPI): Duøng ñeå keát noái giao dieän maùy tính vôùi giao dieän boä PLC. Treân caùp, coù coâng taéc DIP cho pheùp choïn löïa toác ñoä truyeàn thoâng tin thích hôïp giöõa maùy tính vaø boä PLC
_ Vieäc kieåm tra traïng thaùi cuûa chöông trình laäp trình PLC khoâng caàn thieát phaûi laáp caùc thieát bò ñieàu khieån taïi ñaàu vaøo, ta coù theå tieán haønh kieåm tra baèng boä coâng taéc thay theá cho caùc tieáp ñieåm treân thöïc teá. Boä coâng taéc naøy seõ cung caáp möùc logic 0/1 cho boä PLC.
_ Ngoaøi vieäc duøng maùy tính ñeå laäp trình cho boä PLC, ta cuõng coù theå tieán haønh laäp trình hoaëc thay ñoåi chöông trình cuûa boä PLC baèng moät soá thieát bò caàm tay. _ Laép ñaët: Ñeå laép ñaët PLC leân baûng ñieän, ta coù theå duøng thanh ray DIN hoaëc baét vít tröïc tieáp leân baûng ñieän. IV_ PHÖÔNG PHAÙP THIEÁT KEÁ MOÄT HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN BAÈNG PLC TRONG COÂNG NGHIEÄP _ Tröôùc heát, caàn phaûi löïa choïn nhöõng thieát bò hay heä thoáng caàn ñieàu khieån. Heä thoáng töï ñoäng hoùa coù theå chæ coù 1 maùy hoaëc
cuõng coù theå laø caû moät daây chuyeàn goàm nhieàu maùy, nhöng chuùng ñöôïc goïi chung laø heä thoáng ñieàu khieån quy trình coâng nghieäp. Haøm cuûa moät heä thoáng ñieàu khieån quy trình coâng nghieäp ñoù laø quan saùt caùc tín hieäu ngoõ vaøo ñeå cung caáp tín hieäu cho boä ñieàu khieån PLC. Ñaùp laïi, boä ñieàu khieån PLC seõ xuaát tín hieäu ñieàu khieån ra ngoaøi ñeå vaän haønh caùc thieát bò. _ Keá tieáp, caàn phaûi bieát roõ soá ngoõ vaøo vaø ngoõ ra cuûa thieát bò seõ keát noá vôùi boä ñieàu khieån PLC. Ngoõ vaøo coù theå laø caùc tín hieäu khaùc nhau, coâng taéc, caûm bieán… Ngoõ ra seõ ñieàu khieån caùc thieát bò nhö cuoän daây, van ñieän töø, ñoäng cô, rôle, caùc thieát bò taïo aâm thanh vaø aùnh saùng. _ Tieáp theo vieäc xaùc ñònh caùc thieát bò taïi ngoõ vaøo vaø ngoõ ra ñoù laø gaùn cho boä PLC nhöõng thieát bò naøo thuoäc ngoõ vaøo, ngoõ ra. Söï phaân chia traïng thaùi ngoõ vaøo vaø ngoõ ra cho boä ñieàu khieån PLC phaûi töông öùng vôùi heä thoáng ñaõ ñöôïc thieát keá. _ Sau cuøng, taïo sô ñoà hình thang (daïng Ladder) cho chöông trình theo böôùc ñaàu ñaõ neâu. Cuoái cuøng chöông trình seõ ñöôïc taûi vaøo boä ñieàu khieån PLC. Khi vieäc naïp chöông trình keát thuùc, noù seõ kieåm tra vaø phaùt hieän caùc loãi coù trong chöông trình (baèng caùch söû duïng chöùc naêng doø loãi). Neáu coù theå, toaøn boä chöông trình seõ ñöôïc chaïy moâ phoûng. Tröôùc khi chöông trình baét ñaàu, ta caàn phaûi kieåm tra laïi caùc ngoõ vaøo vaø ngoõ ra ñeå baûo ñaûm chuùng ñaõ ñöôïc keát noái ñuùng. Keá tieáp, caáp nguoàn vaø cho heä thoáng hoaït ñoäng. _ Vieäc thöôøng xuyeân kieåm tra döõ lieäu trong boä ñieàu khieån ñeå baûo ñaûm chöông trình trong ñoù khoâng bò thay ñoåi laø heát söùc caàn thieát, noù giuùp traùnh ñöôïc caùc tình traïng nguy hieåm xaûy ra trong saûn xuaát. Do ñoù, moät soá thieát bò töï ñoäng ñöôïc thieát laäp trong maïng löôùi thoâng tin cuûa nhaø maùy nhaèm thöïc hieän vieäc kieåm tra
caùc chöông trình PLC ñeå baûo ñaûm raèng chöông trình cuûa chuùng khoâng maéc loãi. _ Ngöôøi laäp trình coù theå ñaùnh daáu, ñaët teân cho caùc thieát bò ngoõ vaøo vaø ngoõ ra. Ñieàu naøy seõ taïo ñöôïc thuaän lôïi khi xaùc ñònh loãi, hoaëc khi baûo trì cho heä thoáng. Vieäc ñaët teân vaø höôùng daãn khi laäp trình phaûi baûo ñaûm sao cho moïi nhaân vieân kyõ thuaät ñeàu coù theå hieåu, vaän haønh vaø söûa chöõa ñöôïc heä thoáng (ñoái vôùi sô ñoà hình thang), chöù khoâng chæ ñoái vôùi ngöôøi vieát chöông trình cho heä thoáng. Traùnh tình traïng ngöôøi laäp trình giöõ bí maät chöông trình cuûa mình khieán cho nhöõng nhaân vieân kyõ thuaät khaùc khoâng theå hieåu ñeå coù theå vaän haønh vaø söûa chöõa.