Chöông 3. MINICOMPUTER, MICROCOMPUTER, Leâ Trung
Thöïc
PROGRAMMABLE CONTROLLER
CAD/CAM 29
CH
CHCH
CHÖÔNG 3
ÖÔNG 3ÖÔNG 3
ÖÔNG 3
MAÙY TÍNH MINI, MICRO
MAÙY TÍNH MINI, MICROMAÙY TÍNH MINI, MICRO
MAÙY TÍNH MINI, MICRO
VAØ CAÙC BOÄ ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TRÌNH ÑÖÔÏC
VAØ CAÙC BOÄ ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TRÌNH ÑÖÔÏCVAØ CAÙC BOÄ ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TRÌNH ÑÖÔÏC
VAØ CAÙC BOÄ ÑIEÀU KHIEÅN LAÄP TRÌNH ÑÖÔÏC
(MINICOMPUTER, MICROCOMPUTER, PROGRAMMMABLE
CONTROLLERS)
3.1 Toång quan
3.1 Toång quan3.1 Toång quan
3.1 Toång quan
Vaøo giöõa nhöõng naêm 1960 nhöõng maùy tính côõ nhoû xuaát hieän, goïi laø
minicomputer
minicomputerminicomputer
minicomputer
ñeå
phaân bieät vôùi maùy tính côõ lôùn. Vieäc xuaát hieän minicomputer phaûn aùnh moät xu höôùng mini
hoùa trong coâng nghieäp maùy tính maø ñeán nay moät CPU cuøng vôùi boä nhôù chính nhoû xíu vaø boä
xuaát nhaäp coù theå chöùa goïn trong moät con chíp LSI (Large-Scale-Integrated) côõ vaøi
milimeùt. Con chíp naøy khi phoái hôïp vôùi caùc thieát bò xuaát - nhaäp ñöôïc goïi laø
microcomputer.
microcomputer. microcomputer.
microcomputer.
Trong chöông naøy chuùng ta seõ noùi veà
minicomputer
minicomputerminicomputer
minicomputer
vaø
microcomputer
microcomputermicrocomputer
microcomputer
laø nhöõng maùy tính thöôøng ñöôïc söû duïng trong CAD/CAM. Chuùng ta cuõng seõ baøn veà PLC
(Programmable Logic Controller) vaø nhöõng thieát bò ñöôïc duøng trong vieäc ñieàu khieån caùc
quùa trình: Tröôùc khi xem xeùt kyõ caùc thieát bò naøy, ta haõy ñònh nghóa chuùng vaø toång quan veà
vieäc öùng duïng chuùng.
Maùy tính coù ba loaïi:
1. Maùy tính lôùn
2. Maùy tính mini
3. Maùy tính micro.
Maùy tính lôùn
Maùy tính lôùnMaùy tính lôùn
Maùy tính lôùn coù giaù thaønh lôùn, khaû naêng lôùn vaø chöùc naêng cuõng lôùn. Giaù moät maùy
tính môùi loaïi lôùn coù theå ñeán haøng trieäu USD. Khaû naêng cuûa boä nhôù lôùn hôn maùy tính mini
vaø micro ñeán vaøi laàn, toác ñoä tính lôùn hôn vaøi laàn.
Chöùc naêng coù hai loaïi (baûng 3.1)
Baûng 3.1
Baûng 3.1Baûng 3.1
Baûng 3.1
. Nhöõng öùng duïng ñieån hình cuûa maùy tính côõ lôùn.
1. Duøng trong kyõ thuaät vaø khoa hoïc ñeå giaûi nhöõng baøi toaùn phöùc taïp trong CAD:
- Truyeàn nhieät
- Ñoäng löïc hoïc doøng chaûy
- Phaân tích caáu truùc thieát keá
2. Xöû lyù soá lieäu coù dung löôïng lôùn trong caùc öùng duïng CAM:
- Keá toaùn
- Laäp bieåu ñoà saûn xuaát
- Tính giaù thaønh saûn phaåm
- Baûo trì caùc hoà sô thoâng tin lôùn
Maùy tính mini
Maùy tính miniMaùy tính mini
Maùy tính mini laø maùy tính loaïi nhoû. Coù hai xu höôùng nhoû hoùa trong coâng nghieäp
maùy tính.
Chöông 3. MINICOMPUTER, MICROCOMPUTER, Leâ Trung
Thöïc
PROGRAMMABLE CONTROLLER
CAD/CAM 30
1. Goùi goïn naêng löïc tính toaùn to lôùn trong maùy coù cuøng kích thöôùc ôû nhöõng maùy tính
theá heä môùi.
2. Goùi goïn loaïi coù cuøng naêng löïc tính toaùn trong moät maùy tính coù kích thöôùc nhoû hôn.
Caùc nhaø saûn xuaát maùy tính mini choïn höôùng thöù 2 . Gía thaønh moät maùy tính mini côõ
töø döôùi 1000 ñeán 50.000 USD.
Minicomputer
coù theå duøng cho hai chöùc naêng chung nhö laø maùy tính côõ lôùn
(xem baûng
3.1). Tuy nhieân kích thöôùc cuûa coâng vieäc ñöôïc xöû lyù phaûi nhoû hôn vaø naèm trong khaû naêng
cuûa minicomputer. Caùc maùy tính mini nhoû hôn thöôøng truøng vôùi maùy tính micro veà chöùc
naêng cuûa chuùng. Nhöõng chöùc naêng cuûa maùy tính mini vaø micro coù khaùc so vôùi maùy tính
lôùn. Caùc ñaëc ñieåm cuûa maùy tính mini vaø micro ñöôïc moâ taû trong baûng 3.2
Baûng 3
Baûng 3Baûng 3
Baûng 3-
--
-2
22
2
Ñaëc tính ñieån hình cuûa maùy tính mini vaø micro
1. Laø moät thaønh phaàn cuûa heä thoáng: thí duï duøng trong thieát bò thöû, maùy coâng cuï, chi
nhaùnh ngaân haøng ñeå chuyeån maïch, môû nguoàn ñieän, hoaëc hieän hình. Maùy tính coù theå khoâng
ñöôïc troâng thaáy ôû beân ngoaøi.
2. Maùy tính thöïc hieän moät nhieäm vuï ñaëc bieät trong heä thoáng, khoâng chia seû taøi nguyeân
cho caùc nguoàn khaùc gioáng nhö maùy tính lôùn. Thí duï duøng trong thieát bò y teá, maùy saûn xuaát.
3. Maùy tính coù chöông trình coá ñònh, ít khi phaûi thay ñoåi. Khoâng gioáng nhö maùy tính
lôùn coù theå giaûi nhöõng baøi toaùn lôùn cuûa kyõ thuaät vaø kinh doanh, maùy tính nhoû chæ thöïc hieän
nhöõng nhieäm vuï rieâng bieät. Thí duï, ñieàu khieån heä thoáng an toaøn, hieän hình ñoà hoïa saûn
phaåm, hoaëc uoán taám kim loaïi. Chöông trình thöôøng ñöôïc chöùa trong caùc boä nhôù thöôøng tröïc
hoaëc ROM.
4. Maùy tính thöôøng thöïc hieän nhöõng nhieäm vuï töùc thôøi, töùc laø taïi moät thôøi ñieåm nhaát
ñònh, noù ñaùp öùng nhu caàu cuûa heä thoáng. Thí duï trong maùy coâng cuï, noù laøm nhieäm vuï xoay
duïng cuï taïi ñuùng thôøi ñieåm cho tröôùc hoaëc trong vieäc laùi moät phi ñaïn taïi sao cho taïi moãi
thôøi ñieåm chính xaùc phaûi ñaït ñöôïc quyõ ñaïo caàn thieát
5. Maùy tính thöïc hieän vieäc ñieàu khieån hôn laø vieäc söû lyù soá lieäu vaø tính toaùn. Nhieäm vuï
ñaàu tieân coù theå laø quaûn lyù kho, ñieàu khieån heä thoáng daây chuyeàn hoaëc ñaûm baûo ñieàu kieän
cuûa ngöôøi beänh.
Maùy tính micro
Maùy tính microMaùy tính micro
Maùy tính micro:
::
: Duøng boä vi xöû lyù laøm thieát bò xöû lyù trung taâm. Boä vi xöû lyù coù chöùa
caùc maïch IC trong con chip LSI. Nhöõng con chip LSI coù theå saûn xuaát haøng loaït vaø giaù reû.
Boä vi xöû lyù coù theå thöïc hieän taát caû caùc nhieäm vuï cuûa CPU coå ñieån (Thí duï, thöïc hieän caùc
pheùp tính loâgic, soá hoïc hoaëc truy xuaát döõ lieäu trong boä nhôù). Boä vi xöû lyù coù theå noái vôùi boä
nhôù vaø caùc boä xuaát nhaäp ñeå taïo thaønh maùy tính micro. Ñaëc ñieåm ñieån hình cuûa maùy tính
micro cuõng ñöôïc cho trong baûng 3.2.
Boä ñieàu khieån logic laäp trình ñöôïc:
Boä ñieàu khieån logic laäp trình ñöôïc: Boä ñieàu khieån logic laäp trình ñöôïc:
Boä ñieàu khieån logic laäp trình ñöôïc: Ñöôïc ñöa vaøo söû duïng vaøo nhöõng naêm 1960
ñeå thay theá cho caùc heä thoáng loâgic söû duïng rôle ñieän - cô. Nhöôïc ñieåm cuûa vieäc duøng rôle
ñieän - cô laø kích thöôùc lôùn vaø khoâng meàm deûo trong vieäc laäp trình . Nhöõng boä ñieàu khieån
laäp trình ñöôïc (Programmable Logic Controller) loaïi boû ñöôïc nhöôïc ñieåm treân. Boä ñieàu
Chöông 3. MINICOMPUTER, MICROCOMPUTER, Leâ Trung
Thöïc
PROGRAMMABLE CONTROLLER
CAD/CAM 31
khieån laäp trình ñöôïc (PLC) coù theå ñöôïc ñònh nghóa nhö moät thieát bò loâgic tuaàn töï coù theå
xuaát ra tín hieäu tuøy theo caùc pheùp toaùn loâgic cuûa tín hieäu vaøo.
Tröôùc kia trong nhieàu naêm khi duøng heä thoáng rôle, phaûi coù sô ñoà goïi laø sô ñoà baäc
thang ñeå boä phaän kyõ thuaät laép ñaët. Phaàn lôùn caùc boä phaän PLC ñöôïc laäp trình vôùi vieäc söû
duïng cuøng kieåu sô ñoà baäc thang. Ñieàu thuaän lôïi laø moïi ngöôøi coù theå thích öùng deã daøng vôùi
thieát bò ñieàu khieån môùi. Nhöõng naêm gaàn ñaây vôùi coâng ngheä LSI, söï khaùc bieät giöõa PLC vaø
maùy tính mini, micro ñöôïc giaûm xuoáng. Caùc boä PLC coù giao dieän vôùi maùy tính ôû trong saûn
xuaát. Caùc boä PLC ñöôïc duøng ñeå tröïc tieáp thöïc hieän nhöõng nhieäm vuï cuï theå coøn maùy tính
ñöôïc duøng ñeå theo doõi, ñieàu khieån vaø xöû lyù döõ lieäu.
Boû qua vieäc tìm hieåu saâu veà minicomputer vaø microcomputer vì phaàn lôùn nhöõng vaàn
ñeà lieân quan laø töông töï nhö ñoái vôùi maùy tính noùi chung maø ta ñaõ tìm hieåu trong chöông 2,
ta haõy tìm hieåu saâu veà Programmable Logic Controller.
3.2. Programmable Logic Controller
3.2. Programmable Logic Controller3.2. Programmable Logic Controller
3.2. Programmable Logic Controller-
--
-PLC
PLCPLC
PLC
Laø moät thieát bò ñieän hoaït ñoäng theo kieåu soá hoùa duøng boä nhôù laäp trình ñöôïc ñeå löu tröõ
chöông trình ôû beân trong ñeå thöïc hieän caùc chöùc naêng chuyeân duøng nhö logic, tuaàn töï, thôøi
gian, ñeám, vaø soá hoïc ñeå ñieàu khieån maùy moùc vaø quùa trình khaùc nhau qua caùc moâdun xuaát
nhaäp töông töï hoaëc soá. PC ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong coâng nghieäp, thí duï ñieàu khieån
baêng taûi, maùy ñuøn nhöïa, maùy maøi, maùy haøn, caùc quùa trình saûn xuaát Ximaêng, thöïc phaåm,
quaûn lyù naêng löôïng, thieát bò thöû saûn phaåm.
Caùc thaønh phaàn cuûa PL
Caùc thaønh phaàn cuûa PLCaùc thaønh phaàn cuûa PL
Caùc thaønh phaàn cuûa PLC
CC
C
Goàm coù:
- Input/Output interfaces
- Processor,
- Memory
- Programming device
- Power supply
Caùc thaønh phaàn naøy ñöôïc giöõ trong hoäp kín vaø chaéc chaén ñeå coù theå chòu ñöïng ñöôïc
trong moâi tröôøng saûn xuaát. Caáu hình cuûa heä thoáng PLC ñöôïc veõ treân hình 3.5
Hình 3.5. Caáu hình ñieån hình cuûa heä thoáng PLC
Boä xöû lyù (Processor)
Boä xöû lyù (Processor)Boä xöû lyù (Processor)
Boä xöû lyù (Processor)
laø thaønh phaàn trung taâm cuûa PLC vaø ñoâi khi ñöôïc nhaéc ñeán nhö
CPU. Noù thöïc hieän nhieàu chöùc naêng logic khaùc nhau, thöïc hieän caùc pheùp toaùn töø döõ lieäu
nhaäp vaø xaùc ñònh döõ lieäu ra caàn thieát. Do coâng ngheä vi xöû lyù phaùt trieån neân noù ñöôïc goùi
goïn beân trong thieát keá cuûa PLC ñeå taêng khaû naêng tính toaùn vaø ra quyeát ñònh.
Thieát bò laäp
trình
Nguoàn ñieän
Boä xöû lyù
Boä nhôù
Noái vôùi thieát bò
coâng nghieäp
Giao dieän
vaøo ra
Chöông 3. MINICOMPUTER, MICROCOMPUTER, Leâ Trung
Thöïc
PROGRAMMABLE CONTROLLER
CAD/CAM 32
Boä nhôù (PLC memory)
Boä nhôù (PLC memory)Boä nhôù (PLC memory)
Boä nhôù (PLC memory)
ñöôïc duøng ñeå löu chöông trình chæ ñònh hoaït ñoäng logic cuûa
quaù trình xuaát/nhaäp. Khaû naêng nhôù cuûa PLC memory vaøo khoaûng 1Kb ñeán 4Kb
Chöông trình ñöôïc naïp vaøo boä nhôù cuûa PLC qua
thieát bò laäp chöông trình
thieát bò laäp chöông trìnhthieát bò laäp chöông trình
thieát bò laäp chöông trình
. Vieäc laäp
trình coù theå ñöôïc thöïc hieän baèng
maøn hình CRT (Cathode Ray Tube) hoaëc töø baøn phím
maøn hình CRT (Cathode Ray Tube) hoaëc töø baøn phímmaøn hình CRT (Cathode Ray Tube) hoaëc töø baøn phím
maøn hình CRT (Cathode Ray Tube) hoaëc töø baøn phím
.
Maøn hình
Maøn hìnhMaøn hình
Maøn hình
CRT cho pheùp ngöôøi laäp trình söû duïng hoaëc sô ñoà baäc thang rôle hoaëc moät
ngoân ngöõ laäp trình khaùc ñeå nhaäp chöông trình logic ñieàu khieån vaøo boä nhôù.
Baøn phím
Baøn phímBaøn phím
Baøn phím
cho pheùp ngöôøi laäp trình nhaäp chöông trình logic ñieàu khieån vaø caùc döõ lieäu
khaùc baèng caùc nuùt chöùc naêng vaø nuùm xoay. Caùch naøy reû hôn vaø linh hoaït hôn, nhöng maøn
hình CRT thì laïi thích hôïp hôn cho vieäc laäp trình.
Boä nguoàn
Boä nguoànBoä nguoàn
Boä nguoàn
(power supply) laøm cho PLC hoaït ñoäng vaø laø nguoàn naêng löôïng cho caùc tín
hieäu ra. Noù cuõng ñöôïc duøng ñeå baûo veä PLC choáng laïi nhieãu trong caùc ñöôøng daây daãn ñieän.
Laäp trình cho PLC
Laäp trình cho PLCLaäp trình cho PLC
Laäp trình cho PLC
Moät trong nhöõng ñaëc ñieåm haáp daãn cuûa PLC laø deã laäp trình. Coù 3 ngoân ngöõ laäp trình
cho PC:
• Sô ñoà baäc thang
• Bieåu thöùc ñaïi soá Boole
• Ngoân ngöõ töôïng tröng gioáng nhö ngoân ngöõ assembly.
Ba kieåu laäp trình naøy ñöôïc theå hieän treân hình 3.6
Sô ñoà baäc thang
Sô ñoà baäc thangSô ñoà baäc thang
Sô ñoà baäc thang
laø thoâng duïng nhaát vì quen thuoäc ñoái vôùi caùc thôï ñieän, kyõ sö ñieàu
khieån vaø ñoäi nguõ baûo trì. Nhö hình 3.6 cho thaáy sô ñoà maïch goàm caùc kyù hieäu thöôøng môû vaø
thöôøng ñoùng vaø caùc thaønh phaàn khaùc ñeå ñieàu khieån thieát bò ñieän.
Bieåu thöùc Boole
Bieåu thöùc BooleBieåu thöùc Boole
Bieåu thöùc Boole
thieát laäp quan heä giöõa ñaàu vaøo vaø ñaàu ra cuûa PC. Bieåu thöùc Boole coù
theå bao goàm caùc pheùp toaùn logic AND (daáu . ), OR (daáu +) , EQUAL (daáu =).
Daïng ngoân ngöõ laäp trình
Daïng ngoân ngöõ laäp trìnhDaïng ngoân ngöõ laäp trình
Daïng ngoân ngöõ laäp trình
PLC thöù 3 hoaøn toaøn gioáng vôùi ngoân ngöõ assembly. Ngoân
ngöõ thöôøng goàm caùc caâu leänh nhö LOAD, AND, OR vaø STORE nhö ñöôïc minh hoïa treân
hình. Ñòa chæ trong caâu leänh thöôøng laø chæ tín hieäu vaøo/ra. Vieäc laäp trình cho PLC baèng
ngoân ngöõ töôïng tröng trong nhaø maùy thöôøng phaûi nhôø tôùi moät chuyeân gia laäp trình maùy tính
vì ñoäi nguõ thôï trong nhaø maùy khoâng quen. Tuy nhieân trong töông lai thì vieäc laäp trình baèng
ngoân ngöõ töôïng tröông cho PLC nhaát ñònh seõ taêng leân vì seõ coù nhieàu ngöôøi hieåu bieát veà
maùy tính hôn.
Caùc chöùc naêng cuûa PLC
Caùc chöùc naêng cuûa PLCCaùc chöùc naêng cuûa PLC
Caùc chöùc naêng cuûa PLC
1.
Caùc chöùc naêng ñieàu khieån rôle
: taïo tín hieäu theo quy taéc logic chöùa trong PLC
memory
2.
Chöùc naêng thôøi gian
: phaùt tín hieäu sau thôøi gian cho tröôùc
3.
Chöùc naêng ñeám:
phaùt tín hieäu sau khi ñaït ñöôïc soá ñeám nhaát dònh.
4.
Chöùc naêng soá hoïc
: coäng, tröø, nhaân, chia
5.
Chöùc naêng ñieàu khieån töông töï:
thöïc hieän caùc chöùc naêng ñieàu khieån tæ leä, tích
phaân, ñaïo haøm.
Ba chöùc naêng ñaàu laø thoâng duïng trong PLC. Hai chöùc naêng sau chæ toàn taïi trong caùc
PLC maïnh.
Öu ñieåm
Öu ñieåmÖu ñieåm
Öu ñieåm
cuûa PLC
• Deã laäp trình hôn so vôùi panel ñieàu khieån rôle
Chöông 3. MINICOMPUTER, MICROCOMPUTER, Leâ Trung
Thöïc
PROGRAMMABLE CONTROLLER
CAD/CAM 33
• Coù theå laäp trình laïi
• Tieát kieäm khoâng gian hôn
• Baûo trì PLC deã hôn , tin caäy hôn
• PLC coù theå giao dieän vôùi heä thoáng maùy tính trong nhaø maùy deã hôn so vôùi
heä rôle.
Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, vieäc söû duïng caùc boä vò xöû lyù ñaõ laøm taêng khaû naêng cuûa
PLC vaø coù xu höôùng giaûm söï caùch bieät giöõa PLC vaø minicomputer/microcomputer.
Sô ñoà baäc thang thoâng duïng
• Laäp trình kieåu sô ñoà PLC töông ñöông daïng töï do
• Laäp trình kieåu bieåu thöùc Boole:
((1PB.2CR)+3LS).4CR.5CR=SOL A
• Laäp trình kieåu maõ hoaù hoaëc ngoân ngöõ töôïng tröng:
LOAD 1PB
AND 2CR
OR 3LS
AND 4CR
NAND 5CR
STORE SOL A
Hình 3.6 Ba daïng ngoân ngöõ laäp trình PC
-
So saùnh söï khaùc nhau giöõ
So saùnh söï khaùc nhau giöõSo saùnh söï khaùc nhau giöõ
So saùnh söï khaùc nhau giöõa maùy tính vaø PLC
a maùy tính vaø PLC a maùy tính vaø PLC
a maùy tính vaø PLC
- Coâng ngheä : Nhö nhau
- ÖÙùng duïng : Khaùc nhau
PLC coù theå xem nhö moät maùy tính chuyeân duøng. Söï khaùc bieät giöõa PLC vaø maùy tính
ñöôïc theå hieän ôû nhöõng khía caïnh sau:
1PB
2CR
4CR
5CR
SOL A
3LS
1PB 2CR
B
4CR
5CR
SOL A
3LS