Trang
56
T
TH
HI
IẾ
ẾT
T
K
KẾ
Ế
T
TH
HA
AY
Y
T
TH
HẾ
Ế
H
HỆ
Ệ
T
TH
HỐ
ỐN
NG
G
Đ
ĐI
IỀ
ỀU
U
K
KH
HI
IỂ
ỂN
N
R
RƠ
ƠL
LE
E
C
CO
O
S
SỬ
Ử
D
DỤ
ỤN
NG
G
B
BỘ
Ộ
P
PL
LC
C
I
I
-
-
V
VẤ
ẤN
N
Đ
ĐỀ
Ề
N
NÂ
ÂN
NG
G
C
CẤ
ẤP
P
Đ
ĐI
IỀ
ỀU
U
K
KH
HI
IỂ
ỂN
N
C
CH
HO
O
C
CẦ
ẦU
U
T
TR
RỤ
ỤC
C:
:
Đ
Để
ể
k
kh
hắ
ắc
c
p
ph
hụ
ục
c
c
cá
ác
c
n
nh
hư
ượ
ợc
c
đ
đi
iể
ểm
m
c
củ
ủa
a
h
hệ
ệ
đ
đi
iề
ều
u
k
kh
hi
iể
ển
n
b
bằ
ằn
ng
g
r
rơ
ơl
le
e,
,
n
nâ
ân
ng
g
c
ca
ao
o
m
mứ
ức
c
đ
độ
ộ
a
an
n
t
to
oà
àn
n,
,
đ
độ
ộ
t
ti
in
n
c
cậ
ậy
y,
,
c
ch
hí
ín
nh
h
x
xá
ác
c
k
kh
hi
i
l
la
am
m
v
vi
iệ
ệc
c,
,
t
ta
a
t
th
ha
ay
y
t
th
hế
ế
c
cá
ác
c
t
ti
iế
ếp
p
đ
đi
iể
ểm
m
r
rơ
ơl
le
e
ở
ở
m
mạ
ạc
ch
h
l
lự
ực
c
b
bằ
ằn
ng
g
c
cá
ác
c
v
va
an
n
b
bá
án
n
d
dẫ
ẫn
n
c
cô
ôn
ng
g
s
su
uấ
ất
t
l
lớ
ớn
n
v
và
à
ứ
ứn
ng
g
d
dụ
ụn
ng
g
b
bộ
ộ
k
kh
hả
ả
l
lậ
ập
p
t
tr
rì
ìn
nh
h
P
PL
LC
C
đ
để
ể
đ
đi
iề
ều
u
k
kh
hi
iể
ển
n
h
ho
oạ
ạt
t
đ
độ
ộn
ng
g
c
củ
ủa
a
c
cầ
ầu
u
t
tr
rụ
ục
c.
.
I
I
-
-1
1
L
Lý
ý
d
do
o
s
sử
ử
d
dụ
ụn
ng
g
c
cá
ác
c
p
ph
hầ
ần
n
t
tử
ử
k
kh
hô
ôn
ng
g
t
ti
iế
ếp
p
đ
đi
iể
ểm
m
(
(T
Th
hy
yr
ri
is
st
to
or
r)
)
l
là
à
v
vì
ì
n
nó
ó
c
có
ó
n
nh
hữ
ữn
ng
g
ư
ưu
u
đ
đi
iể
ểm
m
h
hơ
ơn
n
h
hẳ
ẳn
n
s
so
o
v
vớ
ới
i
h
hệ
ệ
đ
đi
iề
ều
u
k
kh
hi
iể
ển
n
r
rơ
ơl
le
e:
:
-
-
H
Hệ
ệ
đ
đơ
ơn
n
g
gi
iả
ản
n
-
-
T
Th
hả
ảo
o
m
mã
ãn
n
y
yê
êu
u
c
cầ
ầu
u
v
về
ề
k
kỹ
ỹ
t
th
hu
uậ
ật
t
-
-
D
Dễ
ễ
v
vậ
ận
n
h
hà
àn
nh
h
-
-
Đ
Độ
ộ
n
nh
hậ
ậy
y
c
ca
ao
o
-
-
K
Kí
íc
ch
h
t
th
hư
ướ
ớc
c
v
và
à
t
tr
rọ
ọn
ng
g
l
lư
ượ
ợn
ng
g
n
nh
hỏ
ỏ
-
-
Đ
Đó
ón
ng
g
m
mở
ở
a
an
n
t
to
oà
àn
n
v
và
à
t
ti
in
n
c
cậ
ậy
y
-
-
K
Kh
hô
ôn
ng
g
p
ph
há
át
t
s
si
in
nh
h
h
hồ
ồ
q
qu
ua
an
ng
g
-
-
C
Ch
hị
ịu
u
đ
đư
ượ
ợc
c
t
tầ
ần
n
s
số
ố
đ
đó
ón
ng
g
c
cắ
ắt
t
l
lớ
ớn
n
-
-
C
Có
ó
t
tu
uổ
ổi
i
t
th
họ
ọ
c
ca
ao
o.
.
*
*
Đ
Đố
ối
i
v
vớ
ới
i
h
hệ
ệ
d
dù
ùn
ng
g
t
ti
iế
ếp
p
đ
đi
iể
ểm
m
t
th
hì
ì
k
kh
hố
ối
i
l
lư
ượ
ợn
ng
g
c
cô
ôn
ng
g
t
tắ
ắc
c
t
tơ
ơ
v
và
à
t
ti
iế
ếp
p
đ
đi
iể
ểm
m
l
là
à
k
kh
há
á
l
lớ
ớn
n
n
nê
ên
n
r
rấ
ất
t
c
cồ
ồn
ng
g
k
kề
ền
nh
h,
,
p
ph
hứ
ức
c
t
tạ
ạp
p:
:
I
I
-
-2
2
L
Lý
ý
d
do
o
s
sử
ử
d
dụ
ụn
ng
g
b
bộ
ộ
đ
đi
iề
ều
u
k
kh
hi
iể
ển
n
k
kh
hả
ả
l
lậ
ập
p
t
tr
rì
ìn
nh
h
P
PL
LC
C
- Chuẩn bị vào hoạt động nhanh: Thiết kế module cho phép thích nghi
đơn giản với bất kỳ mọi chức năng điều khiển. Khi bộ điều khiển và các phụ
kiện đã được lắp ghép thì bộ PLC sẵn sàng vào tư thế làm việc ngay
- Độ tin cậy cao
- Dễ dang thay đổi và soạn thảo chương trình: Những thay đổi cần thiết
cả ở khi bắt đầu khởi động hoặc những lúc tiếp sau đều có thể thực hiện dễ
dàng mà không cần có bất kỳ một thao tác nào ở phần cứng.
- Xử lý dữ liệu tự động
- Tiết kiệm không gian: PLC đòi hỏi ít không gian hơn so với hệ điều
khiển Relay tương đương.
Trang
57
- Sự cải biến thuận lợi: Những bộ điều khiển nếu chỉ muốn cải biến 1 phần
nhỏ trong dãy chức năng, có thể được tái tạo 1 cách đơn giản bằng sao chép,
cải biên hoặc thêm vào những phần mới. Những phần, trong chương trình,
vẫn sẵn sàng sử dụng được thì vẫn được dùng lại không cần thay đổi gì. So
với kỹ thuật Relay, ở đây có thể giảm phần lớn tổng thời gian lắp ráp bởi vì
có thể lập trình các chức năng điều khiển trước hoặc trong khi lắp ráp bảng
điều khiển.
- Khả năng tái tạo
- Nhiều chức năng: Người ta thường dùng PLC cho tự động hoá linh hoạt
bởi vì dễ dàng thuận tiện trong tính toán , so sánh các giá trị tương quan, thay đổi
chương trình và thay đổi các thông số.
- Từ đó ta có thể rút ra ưu điểm của PLC như sau:
+ Thời gian lắp đặt ngắn
+ Dễ dàng thay đổi thiết kế mà không gây tổn thất
+ Dễ dàng thay đổi thiết kế bằng phần mền
+ ứng dụng điều khiển phạm vi rộng
+ Dễ dàng bảo chì bảo hành nhờ khả năng tín hiệu hoá và lưu giữ mã lỗi
+Độ tin cậy cao
+ Chuẩn hoá được phần cứng
+ Thích ứng với môi trường khắc nghiệt
+ Thích ứng với sản xuất linh hoạt
+Kích thước nhỏ
II - THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC
II -1 – Tổng quan về PLC
II.1 - 1- Khái niệm chung:
PLC ( Programmable Logic Controller ) là bộ điều khiển logic khả lập
trình và cũng còn gọi là PC ( Programmable Controller ).
Bản chất: PLC là một máy tính công nghiệp đặt tại nơi sản xuất, chương
trình điều khiển do người lập trình nạp vào bộ nhớ của PLC để thực hiện các
quá trình điều khiển. So với các phần tử logic thông thường thì các phần tử
logic trong PLC được định nghĩa bằng chương trình . PLC thực chất là sự
module hoá của bộ điều khiển bằng vi mạch ( IC - Intergrated Current ) .Về
mặt kiến trúc PLC được thiết kế dựa trên những nguyên tắc của kiến trúc máy
tính .
Trang
58
Đặc điểm của PLC
- Logic các quá trình điều khiển được thực hiện bằng chương trình.
- Độ mềm dẻo cao .
- Tốc độ xử lý của PLC khá cao.
- Năng lượng tổn hao nhỏ.
- Dễ dàng sử dụng , dễ dàng ghép nối .
- Việc lập trình tương đối đơn giản nhờ sự trợ giúp của thiết bị lập trình
hoặc các phần mềm lập trình chuyên dụng .
II.1-2 Thiết bị điều khiển logic khả trình S7-200.
1
1
-
-
C
Cấ
ấu
u
h
hì
ìn
nh
h
c
cứ
ứn
ng
g
S7-200 là thiết bị điều khiển logic lập trình được loại nhỏ của hãng
Siemens (CHLB Đức ) có cấu trúc theo kiểu module và có các module mở
rộng. Các module này được sử dụng cho những ứng dụng lập trình khác nhau.
Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý CPU212 hoặc CPU214. Về
hình thức bên ngoài , sự khác nhau của 2 loại CPU này nhận biết được nhờ số
đầu vào/ra và nguồn cung cấp.
• CPU 212 có 8 cổng vào và 6 cổng ra có khả năng mở rộng bằng 2 module
mở rộng
• CPU 214 có 14 cổng vào và 10 cổng ra có khả năng mở rộng thêm 7
module mở rộng.
H
Hì
ìn
nh
h
4
4.
.1
1
-
-
M
Mô
ô
h
hì
ìn
nh
h
c
cấ
ấu
u
h
hì
ìn
nh
h
c
cứ
ứn
ng
g
CPU212 bao gồm :
Trang
59
+ 512 từ đơn (word) tức là 1K byte để lưu chương trình thuộc miền bộ nhớ
đọc\ghi được và không mất dữ liệu nhờ có giao diện với EEPROM. Vùng nhớ
với tính chất như vậy được gọi là non-rolatile.
+ 512 từ đơn để lưu dữ liệu trong đó có 100 từ nhớ đọc\ghi thuộc miền
non-rolatile.
+ 8 cổng vào logic và 6 cổng ra logic.
+ Có thể ghép nối thêm 2 module mở rộng số cổng vào\ ra bao gồm cả
module tương tự (analog)
+Tổng số cổng logic vào\ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra.
+ 64 bộ tạo thời gian trễ (timer) trong đó 2 Timer có độ phân giải 1 ms và 8
Timer có độ phân giải 10 ms và 54 Timer có độ phân giải 100 ms
+64 bộ đếm (couter)chia làm 2 loại: loại bộ đếm chỉ đếm tiến loại bộ đếm
vừa đếm tiến vừa đếm lùi
+ 368 bit nhớ đặc biệt, sử dụng làm các bít trạng thái hoặc các bit đặt chế độ
làm việc
+ Có các chế độ ngắt và sử lý tín hiệu ngắt khác nhau bao gồm: ngắt truyền
thông, ngắt sườn lên hoặc sườn xuống, ngắt theo thời gian và ngắt báo hiệu
của bộ đếm tốc độ cao
+ Bộ đếm không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 50 giờ khi PLC mất
nguồn nuôi.
CPU214 bao gồm :
+ CPU-214 bao gồm 14 ngõ vào và 10 ngõ ra, có khả năng thêm 7 modul
mở rộng.
+ 2.048 từ đơn (4 Kbyte) thuộc miền nhớ đọc / ghi non-volatile để lưu
chương trình (vùng nhớ có giao diện với EEPROM).
+ 2.048 từ đơn (4 Kbyte) thuộc kiểu đọc ghi để lưu dữ liệu, trong đó 512 từ
đầu thuộc miền non-volatile.
+ Tổng số ngõ vào / ra cực đại là 64 ngõ vào và 64 ngõ ra.
+ 128 Timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 4 Timer 1ms, 16
Timer 10ms và 108 Timer 100ms.
+ 128 bộ đếm chia làm 2 loại: chỉ đếm tiến và vừa đếm tiến vừa đếm lùi.
Trang
60
+ 688 bít nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc.
+ Các chế độ xử lý ngắt gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên hoặc
xuống, ngắt thời gian, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung.
+ Bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2Khz và 7 Khz.
+ Bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM.
bộ điều chỉnh tương tự
+ Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ
kể từ khi PLC bị mất nguồn cung cấp.
Cấu hình cứng của PLC S7-200 bao gồm:
Trong đó:
• Nguồn cung cấp ( Power Supply ) Tạo ra nguồn 5VDC hoặc 24VDC tuỳ
theo các họ PLC, thường là 24VDC (120mA tối đa)
• Bộ xử lý trung tâm CPU ( Central Proccessing Unit ) CPU thực hiện các
nhiệm vụ điều khiển trung tâm, các thành phần của nó bao gồm :
lập trình chuyên dụng
• Module vào/ra ( I/O ): Tuỳ theo các loại PLC mà số lượng đầu vào ra
khác nhau Giao tiếp với module vào/ra có thể là dạng: Digital , Analog hoặc
giao tiếp đặc biệt...
• Module giao diện : ghép nối thêm với PLC .
• Các module mở rộng : Tuỳ theo các hệ điều khiển yêu cầu mà ta ghép
thêm các module mở rộng ( module vào/ra , EPROM module...)
Tất cảt hệ thống này chuyển vào các giá đỡ để gá lắp các module cùng hệ
thống BUS địa chỉ , BUS số liệu , BUS điều khiển và BUS nguồn cung cấp .
KHỐI VÀO
CPU
KHỐI RA
NGUỒN
Tín hiệu vào Tín hiệu ra