Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp
1
Chương1: TỔNG QUAN VỀ PLC
1.1 Hệ thống điều khiển là gì ?.
Hình 1.1.a : Một hệ thống điều khiển điển hình dùng PLC
Sự phát triển của kỹ thuật điều khiến tự động hiện đại và công nghệ điều khiển
lôgic lập trình dụa trên cơ sở phát triển của tin học, cụ thể là sự phát triển của kỹ
thuật máy tính.
Sự phát triển của máy tính điện tử và kèm theo nó là phát triển tin học cùng với
sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động, dựa trên cơ sở tin học, gắn liền với
những phát minh liên tiếp sau đó đã đóng một vai trò quan trọng và quyết định
trong việc phát triển ồ ạt kỹ thuật máy tính và các ứng dụng của nó như PLC, CNC
… .
Trong quá trình phát triển của khoa học kỹ thuật trước đây ngay vào khoảng
thời gian những năm cách đây không phải là xa xôi lắm, người ta mới chỉ phân biệt
hai phạm trù kỹ thuật điều khiển bằng cơ khí và điều khiển bằng điện tử.
Nhưng từ cuối thập kỷ 20 người ta đã phải dùng nhiều chỉ tiêu chi tiết để phân
biệt các loại kỹ thuật điều khiển, bởi vì trong thực tế sản xuất cần đòi hỏi điều
khiển tổng thể những hệ thống máy chứ không chỉ điều khiển từng máy đơn lẻ.
Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy
trở lên nhanh nhạy dễ dàng và tin cậy hơn.
Kỹ thuật điều khiển lôgic khả lập trình phát triển dựa trên cơ sở công nghệ máy
tính và đã từng bước phát triển tiếp cận theo các nhu cầu của công nghiệp. Quy
trình lập trình lúc ban đầu được chuẩn bị để sử dụng trong các xí nghiệp công
nghiệp điện tử, ở đó trang bị kỹ thuật và tay nghề thành thạo đã được kết hợp với
Nút ấn
CT giới hạn
CT mức
CT
Hành trình
MODUL PL
C
0000 0001 Tim oo
Tim 00 0001 10000
10001
Mạch phần
mềm
Mô tơ
Cuộn dây
Bộ xấy
Đèn
Heater
Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp
2
nhau. Đến nay, các thiết bị và kỹ thuật PLC đã phát triển tới mức những người sử
dụng nó không cần giỏi những kiến thức về điện tử mà chỉ cần nắm vững công
nghệ sản xuất để chọn thiết bị thích hợp là có thể lập trình được.
Trình độ của khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng hay khó khăn, cũng là
một chỉ tiêu quan trọng để xếp hạng hệ thống điều khiển. ở đây có sự phân biệt
giữa những bộ điều khiển mà người dùng có thể thay đổi được quy trình hoạt động
so với các bộ điều khiển không thay đổi được quy trình hoạt động có nghĩa là điều
khiển theo quy trình cứng. Tuỳ theo kết cấu của hệ thống và cấu tạo của mỗi thành
phần mà mỗi phạm trù điều khiển trên đây lại chia ra làm nhiều loại điều khiển
khác nhau. Những đặc trưng lập trình của các loại điều khiển được trình bày trên sơ
đồ hình 1.1.b:
Hình 1.1.b: Những đặc trưng lập trình của các loại điều khiển
1.2 Vai trò của một bộ điều khiển PLC.
ĐIỀU KHIỂN
Với các chức năng được lưu trữ
ằ
Tiếp xúc vật lý Bộ nhớ khả lập
QUY TRÌNH CỨNG QUY TRÌNH MỀM
Không
tha
y
đổi Thay
đổi đư
ợ
c
Khả lập trình
tự do
Bộ nhớ thay
đổi đư
ợ
c
Liên
k
ết cứn
g
Lên kết
p
hích cắ
m
Ram
eeprom
Rom
eprom
Rơle, linh kiện điện tử,
m
ạ
ch đi
n tử
,
c
ơ
thu
ỷ
khí
PLC xử lý một bít
PLC xử l
ý
từ n
g
ữ
Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp
3
Trong moôt heô thoâng ñieău khieơn töï ñoông, PLC ñöôïc xem nhö laø traùi
tim cụa heô thoâng ñieău khieơn. Vôùi moôt chöông trình öùng dúng (ñaõ ñöôïc
löu tröõ beđn trong boô nhôù cụa PLC) thì PLC lieđn túc kieơm tra tráng thaùi cụa
heô thoâng, bao goăm: kieơm tra tín hieôu phạn hoăi töø caùc thieât bò nhaôp, döïa
vaøo chuông trình logic ñeơ xöû lyù tín hieôu vaø mang caùc tín hieôu ñieău
khieơn ra thieât bò xuaât.
PLC ñöôïc duøng ñeơ ñieău khieơn nhöõng heô thoâng töø ñôn giạn ñeân phöùc
táp. Hoaịc ta coù theơ keât hôïp chuùng vôùi nhau thaønh moôt máng truyeăn
thođng coù theơ ñieău khieơn moôt quaù trình phöùc hôïp.
1.3 Các thành phần của một bộ PLC.
Phần cứng của các bộ khả lập trình PLC được cấu tạo thành những môđun
(hình 1.3) cho thấy sơ đồ các môđun phần cứng của một bộ PLC. Một bộ PLC
thông thường có những môđun phần cứng như sau.
+ Môđun nguồn
+ Môđun bộ nhớ trương trình
+ Môđun đầu vào (thẻ đầu vào)
+ Môđun đầu ra (thẻ đầu ra)
+ Môđun phối ghép (thẻ phối ghép)
+ Môđun chức năng phụ
Mỗi môđun đó được lắp thành những đơn vị riêng, có phích cắm nhiều chân để
cắm vào rút ra dễ dàng trên một panen cơ khí có dạng bảng hoặc hộp. Trên panen
có nắp:
+ Đường ray nguồn để đưa nguồn điện một chiều (thường là 24v) từ đầu ra của
môđun nguồn lấy từ môđun nguồn, đưa đi cung cấp cho tất cả các môđun khác.
+ Luồng liên lạc để trao đổi thông tin giữa các môđun và với bên ngoài.
Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp
4
Mở rộng được
Đơn vị xử lý Bộ nhớ Đ ầu vào Đầu ra Mạch phối Chức năng
trung tâm CPU chương trình có lọc khuyếch đại ghép phụ
24v
Bus
220v
Nguồn năng
lượng chính
Hình 1.3: Các môđun phần cứng của một PLC.
1.3.1. Đơn vị xử lý trung tâm CPU.
Trong mỗi thiết bị PLC chỉ có một đơn vị trung tâm. Có hai loại đơn vị xử lý:
+ Đơn vị xử lý “ một – bít”, thích hợp cho việc xử lý các thao tác lôgic, nhưng vì
thời gian xử lý là quá dài đối với một tín hiệu đơn cho nên không thực hiện được
các chức năng phức tạp mà không gặp phải những rắc rốivầ vấn đề thời gian. Loại
xử lý một bít kết cấu đơn giản cho nên giá thành hạ. Vì vậy tuy xử lý có chậm
nhưng vẫn được dùng cho những trường hợp không cần nhanh lắm và bài toán
không quá phức tạp.
+ Đơn vị xử lý bằng “ từ ngữ “. Loại xử lý này hấp dẫn hơn loại nói trên, vì loại
này thích hợp hơn nhiều với việc xử lý nhanh các thônh tin số. Sở dĩ nó đạt được
tốc độ cao là vì nó không xử lý đơn bít mà xử lý từ ngữ bao gồm nhiều bít. Tuy
Màn
h
ì
nh
Máy in
Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp
5
nhiên bộ xử lý từ ngữ có cấu trúc phức tạp hơn nhiều và do đó giá đắt hơn, cho nên
nó không thể loại bộ xử lý đơn bít ra khỏi thị trường tin học. Cả hai loại vẫn song
song tồn tại và mỗi laọi được lựa chọn tuỳ theo nhu cầu ứng dụng.
Bộ điều khiển lôgic khả lập trình với đơn vị xử lý trung tâm bằng từ ngữ được
dùng khi đòi hỏi xử lý văn bản và các thông tin số, các phép tính, đo lường đánh
giá, điều khiển, kiểm tra,ghi nhớ cũng như xử lý các tín hiệuđơn trong mã nhị
nguyên.
. Như vậy rõ ràng là chính bộ xử lý quyết định khả năng và chức năng của PLC.
Dưới đây là bảng so sánh các đặc trưng của đơn vị xử lý trung tâm (CPU) loại 1 bít
và loại từ ngữ:
Bộ xử lý 1 bít Bộ xử lý từ ngữ
Xử lý trực tiếp các tín hiệu đầu vào
và đầu ra (địa chỉ đơn)
Các tín hiệu đầu vào và đầu ra chỉ có
thể được địa chỉ hoá thông qua từ ngữ
Cung cấp những lệnh nhỏ hơn, thông
thường chỉ là một quyết định có/
không
Việc cung cấp những lệnh lớn hơn
đòi hỏi những tri thức về máy tính
Ngôn ngữ đầu vào đơn giản, không
cần kiến thức tính toán
Ngôn ngữ đầu vào phức tạp dùng cho
việc cung cấp lệnh lớn
Khả năng hạn chế trong việc xử lý
dử liệu số (nghĩa là không có khả năng
toán học và lôgic)
Thu thập và xử lý dữ liệu số
Chương tình liên tiếp chạy không
gián đoạn, thời gian chu trình tương
đối dài
Các quá trình thời gian – tới hạn địa
chỉ hoá qua các lệnh gián đoạn hoặc
chuyển đổi điều khiển khẩn cấp
Chỉ phối ghép với máy tính đơn giản Phối ghép với máy tính lớn hoặc hệ
thống máy tính
Khả năng xử lý các tín hiệu tương tự
bị hạn chế
Xử lý tín hiệu tương tự ở cả đầu vào
và đầu ra
1.3.2 Boô nhôù (Memory).
Coù nhieău loái boô nhôù khaùc nhau. Ñađy laø nôi löu giöõ tráng thaùi hoát
ñoông cụa heô thoâng vaø boô nhôù cụa ngöôøi söû dúng. Ñeơ ñạm bạo cho PLC