(NB) Giáo trình PLC cơ bản với mục tiêu giúp các bạn có thể trình bày các khái niệm về điều khiển lập trình chính xác theo nội dung đã học và cấu trúc và phương thức hoạt động của một PLC chính xác theo nội dung đã học;
Giới thiệu chung về PLC và bài toán điều khiển
Giới thiệu chung về PLC
Bài toán điều khiển
2 Bài 2: Đại cương về điều khiển lập trình
2.1.Tổng quát về một PLC 1 1
2.2 Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngoại vi
2.3 Cài đặt và sử dụng phần mềm GX Work2
3 Bài 3: Các phép toán nhị phân của PLC
3.2 Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm
4 Bài 4: Các phép toán số của PLC
4.3 Chức năng chuyển đổi (Converter)
4.5 Đồng hồ thời gian thực
4 Bài 5: Lập trình điều khiển bằng PLC
5.1 Lập trình điều khiển động cơ có đảo chiều quay
5.2 Lập trình điều khiển hệ thống cân và cấp liệu
5.3 Lập trình điều khiển đếm sản phẩm
5.4 Lập trình điều khiển đèn giao thông
5.5 Lập trình điều khiển xe chuyển nhiên liệu
5.6 Lập trình điều khiển trộn liệu
5.7 Lập trình điều khiển cầu trục
5.8 Lập trình điều khiển hệ thống nâng hàng
5.9 Lập trình điều khiển biến tần
Bài 1 Giới thiệu chung về PLC và bài toán điều khiển 1.1 Giới thiệu chung về PLC
Bộ điều khiển logic có thể lập trình được (PLC) là một thiết bị tương tự như máy tính công nghiệp, được thiết kế với cấu trúc đặc biệt bao gồm khối điều khiển trung tâm và mạch giao tiếp với các thiết bị trường PLC thực hiện các chức năng điều khiển bằng cách xử lý các lệnh tuần tự, định thời, đếm, và truyền thông, giúp điều khiển hoạt động của máy gia công công nghiệp và các quá trình sản xuất hiệu quả.
Hình 1.1 Ứng dụng của PLC
1.1.2 Lịch sử phát triển Ý tưởng về bộ điều khiển logic có khả năng lập trình được các kĩ sư của hãng General Motors đưa ra đầu tiên vào năm 1968 với mục đích để giảm giá thành cho các hệ thống điều khiển bằng role Đặc biệt bộ điều khiển logic lập trình được yêu cầu phải nhỏ gọn, có khả năng xử lí linh hoạt như máy tính, có khả năng làm việc lâu dài trong môi trường công nghiệp, có khả năng lập trình và bảo dưỡng bởi các kĩ sư, các kĩ thuật viên của các nhà máy, có khả năng tái sử dụng Hơn nữa hệ thống điều khiển dùng bộ điều khiển logic lập trình được phải giảm được thời gian dừng máy và có khả năng mở rộng hệ thống trong tương lai Một số đặc tính của PLC:
- Hệ thống điều khiển dùng PLC có giá thành có thể so sánh được với hệ thống điều khiển dùng role;
- PLC phải có khả năng làm việc trong môi trường công nghiệp;
- Dễ dàng thay thế các đầu vào/ ra;
- PLC phải được thiết kế dạng Module, dẽ dàng tháo rời thuận tiện cho việc thay thế và sửa chữa;
- Có khả năng tái sử dụng;
- Phương pháp lập trình phải đơn giản;
Ngày nay, sự phát triển công nghệ đã thúc đẩy sự tiến bộ không ngừng của các bộ điều khiển logic lập trình (PLC), với những cải tiến vượt bậc về thiết kế và tính năng cả phần cứng lẫn phần mềm Các đặc điểm nổi bật của PLC hiện đại bao gồm khả năng linh hoạt, hiệu suất cao và tích hợp các công nghệ mới.
- Thời gian chu kì quét nhanh hơn nhờ việc sử dụng công nghệ mới;
- Số lượng đầu vào ra nhiều hơn;
- Giao diện vào ra được mở rộng tiêu biểu như giao diện PID, Network, Canbus, Fieldbus…;
- Nâng cao khả năng truyền thông;
- Cung cấp công cụ lập trình hướng đối tượng với nhiều ngôn ngữ khác nhau;
Ngôn ngữ lập trình bậc cao như Basic và C được sử dụng để viết chương trình cho nhiều loại PLC, giúp tăng tính linh hoạt trong việc lập trình, giao tiếp với các thiết bị ngoại vi và xử lý dữ liệu hiệu quả hơn.
- Có thể xử lí dữ liệu dạng số thực;
Trong tương lai, sự phát triển của công nghệ thông tin và truyền thông sẽ thúc đẩy việc kết nối giữa các PLC và máy tính qua mạng truyền thông công nghiệp, tạo ra một hệ thống sản xuất tích hợp Kết nối này sẽ nâng cao khả năng tự động hóa trong các hệ thống sản xuất và tạo điều kiện thuận lợi cho việc chia sẻ tài nguyên với các hệ thống điều khiển khác như hệ thống điều khiển số NC, robot, CAD/CAM, máy tính cá nhân và các hệ thống thông tin quản lý.
Các công nghệ mới trong PLC đã cải thiện khả năng hoạt động của hệ thống giao tiếp vào ra, giao diện người dùng đồ họa (GUI) và giao tiếp giữa người và máy (HMI) Sự phát triển này cho phép PLC giao tiếp hiệu quả với các thiết bị thông minh, phần cứng và phần mềm, bao gồm cả hệ thống vào ra logic mờ Việc nâng cao tính năng phần mềm mang lại nhiều khả năng mới cho hệ thống.
Việc kết nối hiệu quả giữa các thiết bị khác nhau thông qua một chuẩn truyền thông thống nhất đã trở nên dễ dàng hơn Các lệnh nâng cao của PLC hiện nay đã giúp cho bộ điều khiển logic lập trình trở nên thông minh hơn, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của toàn bộ hệ thống.
Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing System) sẽ làm thay đổi triết lý điều khiển trong ngành công nghiệp Dù trong tương lai PLC vẫn sẽ là bộ điều khiển chủ yếu tại các nhà máy, phương pháp điều khiển sẽ chuyển từ tập trung sang phân tán một cách thông minh Trong bối cảnh này, PLC "cỡ lớn" sẽ được áp dụng cho các ứng dụng yêu cầu tính toán phức tạp, quản lý mạng truyền thông và giám sát các PLC "nhỏ hơn", những bộ điều khiển trực tiếp các máy gia công.
Tự động hóa trong sản xuất là quá trình thay thế một phần hoặc toàn bộ các thao tác vật lý của công nhân bằng hệ thống điều khiển, giúp nâng cao độ tin cậy và ổn định trong sản xuất mà không cần sự can thiệp nhiều của người vận hành Hệ thống điều khiển này có khả năng khởi động, kiểm soát, xử lý và dừng quá trình sản xuất theo yêu cầu, đồng thời đo đếm các giá trị đã xác định để đạt được kết quả mong muốn cho sản phẩm đầu ra Để thực hiện nhiệm vụ điều khiển, có thể sử dụng hai phương pháp: thông qua Rơle, Khởi động từ hoặc bằng chương trình nhớ.
Hệ điều khiển bằng role và hệ điều khiển lập trình có nhớ khác nhau ở cách xử lý thông tin; thay vì sử dụng role, tiếp điểm và dây nối, hệ thống sử dụng các mạch điện tử Thiết bị PLC đóng vai trò thay thế mạch điều khiển trong việc xử lý số liệu Sơ đồ mạch điều khiển được xác định qua một số bước thực hiện hữu hạn, gọi là "Chương trình", mô tả các bước trong tiến trình điều khiển Tiến trình này được lưu trữ trong bộ nhớ, nên được gọi là "Điều khiển lập trình có nhớ".
Trong kỹ thuật tự động điều khiển, các bộ điều khiển chia làm 2 loại:
- Điều khiển lập trình (PLC)
Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển, cần thay đổi mạch điều khiển bằng cách lắp lại mạch hoặc thay thế phần tử mới trong hệ thống điều khiển sử dụng rơle điện Ngược lại, với hệ điều khiển lập trình có nhớ, chỉ cần điều chỉnh chương trình soạn thảo để thực hiện thay đổi nhiệm vụ điều khiển.
Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị linh hoạt cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển qua nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau Với khả năng thay đổi dễ dàng các thuật toán và số liệu, PLC trở thành giải pháp tối ưu cho việc kiểm soát và tương tác với môi trường xung quanh.
1.2.1 Cơ sở xây dựng một hệ thống điều khiển từ điều khiển nối cứng thành điều khiển lập trình PLC:
Sự khác biệt giữa hệ điều khiển bằng rơle điện và lập trình có nhớ có thể được minh họa qua ví dụ điều khiển 3 máy bơm nước thông qua 3 khởi động từ K1, K2, K3 Trong trình tự điều khiển, các máy bơm hoạt động tuần tự, bắt đầu từ K1, sau đó là K2, và cuối cùng là K3 Để thực hiện nhiệm vụ này, ta cần thiết kế mạch điều khiển phù hợp.
- Trong đó các nút ấn S1, S2, S3, S4 là các phần tử nhập tín hiệu
- Các tiếp điểm K1, K2, K3 và các mối liên kết là các phần xử lý
- Các khởi động từ K1, K2, K3 là kết quả xử lý
Hình 1.2 Sơ đồ mạch điều khiển
Nếu ta thay bằng thiết bị điều khiển PLC ta có thể mô tả như sau:
-Tín hiệu vào: S1, S2, S3, S4 vẫn giữ nguyên
-Tín hiệu ra: K1, K2, K3 là các khởi động từ vẫn giữ nguyên
- Phần tử xử lý: được thay thế bằng PLC
Khi thực hiện bằng chương trình điều khiển có nhớ PLC ta chỉ cần thực hiện nối mạch theo sơ đồ sau:
Hình 1.4 Sơ đồ nối dây thực hiện bằng PLC
Khi nhiệm vụ điều khiển thay đổi, ví dụ như chỉ một trong các bơm 1, 2, 3 hoạt động độc lập, việc sử dụng mạch điều khiển bằng Rơle sẽ yêu cầu lắp ráp lại toàn bộ mạch Ngược lại, với mạch điều khiển bằng PLC, chúng ta chỉ cần soạn thảo lại chương trình và nạp vào CPU, giúp tiết kiệm thời gian và công sức mà vẫn đáp ứng được yêu cầu nhiệm vụ mới mà không cần phải nối lại dây trên mạch điều khiển.
Hệ thống điều khiển PLC là tập hợp các thiết bị và linh kiện điện tử đa dạng, với công suất từ nhỏ đến lớn, nhằm đảm bảo tính ổn định, chính xác và an toàn trong sản xuất Để đáp ứng yêu cầu điều khiển phức tạp do sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, hệ thống này cần có mức độ tự động hóa cao Điều này được thực hiện thông qua hệ lập trình PLC có nhớ kết hợp với máy tính, cùng với các thiết bị ngoại vi như bảng điều khiển, động cơ, cảm biến, tiếp điểm và công tắc tơ.
Khả năng truyền dữ liệu trong hệ thống rất rộng thích hợp cho hệ thống xử lý và cũng rất linh động trong các hệ thống phân phối
Ứng dụng của hệ thống điều khiển PLC
Từ các ưu điểm nêu trên, hiện nay PLC đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong công nghiệp như:
- Hệ thống nâng vận chuyển
- Các ROBOT lắp giáp sản phẩm
- Dây chuyền xử lý hoá học
- Công nghệ sản xuất giấy
- Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh
- Công nghệ chế biến thực phẩm
- Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn
- Dây chuyền lắp giáp Tivi
- Điều khiển hệ thống đèn giao thông
- Quản lý tự động bãi đậu xe
- Dây chuyền may công nghiệp
- Dây chuyền sản xuất xe Ôtô
- Kiểm tra quá trình sản xuất
Hình 1.5 Một số hình ảnh về ứng dụng của PLC
Đại cương về điều khiển lập trình
Tổng quát về một PLC
2.2 Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngoại vi
2.3 Cài đặt và sử dụng phần mềm GX Work2
3 Bài 3: Các phép toán nhị phân của PLC
3.2 Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm
4 Bài 4: Các phép toán số của PLC
4.3 Chức năng chuyển đổi (Converter)
4.5 Đồng hồ thời gian thực
4 Bài 5: Lập trình điều khiển bằng PLC
5.1 Lập trình điều khiển động cơ có đảo chiều quay
5.2 Lập trình điều khiển hệ thống cân và cấp liệu
5.3 Lập trình điều khiển đếm sản phẩm
5.4 Lập trình điều khiển đèn giao thông
5.5 Lập trình điều khiển xe chuyển nhiên liệu
5.6 Lập trình điều khiển trộn liệu
5.7 Lập trình điều khiển cầu trục
5.8 Lập trình điều khiển hệ thống nâng hàng
5.9 Lập trình điều khiển biến tần
Bài 1 Giới thiệu chung về PLC và bài toán điều khiển 1.1 Giới thiệu chung về PLC
Bộ điều khiển logic có thể lập trình được (PLC) là một thiết bị giống như máy tính công nghiệp, được thiết kế với cấu trúc đặc biệt bao gồm khối điều khiển trung tâm và mạch giao tiếp với các thiết bị trường trên cùng một module PLC có khả năng thực hiện các lệnh tuần tự, định thời, đếm, xử lý dữ liệu và truyền thông, giúp điều khiển hoạt động của các máy gia công công nghiệp và quản lý các quá trình sản xuất hiệu quả.
Hình 1.1 Ứng dụng của PLC
1.1.2 Lịch sử phát triển Ý tưởng về bộ điều khiển logic có khả năng lập trình được các kĩ sư của hãng General Motors đưa ra đầu tiên vào năm 1968 với mục đích để giảm giá thành cho các hệ thống điều khiển bằng role Đặc biệt bộ điều khiển logic lập trình được yêu cầu phải nhỏ gọn, có khả năng xử lí linh hoạt như máy tính, có khả năng làm việc lâu dài trong môi trường công nghiệp, có khả năng lập trình và bảo dưỡng bởi các kĩ sư, các kĩ thuật viên của các nhà máy, có khả năng tái sử dụng Hơn nữa hệ thống điều khiển dùng bộ điều khiển logic lập trình được phải giảm được thời gian dừng máy và có khả năng mở rộng hệ thống trong tương lai Một số đặc tính của PLC:
- Hệ thống điều khiển dùng PLC có giá thành có thể so sánh được với hệ thống điều khiển dùng role;
- PLC phải có khả năng làm việc trong môi trường công nghiệp;
- Dễ dàng thay thế các đầu vào/ ra;
- PLC phải được thiết kế dạng Module, dẽ dàng tháo rời thuận tiện cho việc thay thế và sửa chữa;
- Có khả năng tái sử dụng;
- Phương pháp lập trình phải đơn giản;
Hiện nay, với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ, các bộ điều khiển logic lập trình (PLC) đã được nâng cấp về thiết kế và tính năng, cả phần cứng lẫn phần mềm Các đặc điểm hiện đại của PLC bao gồm khả năng xử lý nhanh, linh hoạt trong lập trình và tích hợp dễ dàng với các hệ thống tự động hóa khác.
- Thời gian chu kì quét nhanh hơn nhờ việc sử dụng công nghệ mới;
- Số lượng đầu vào ra nhiều hơn;
- Giao diện vào ra được mở rộng tiêu biểu như giao diện PID, Network, Canbus, Fieldbus…;
- Nâng cao khả năng truyền thông;
- Cung cấp công cụ lập trình hướng đối tượng với nhiều ngôn ngữ khác nhau;
Ngôn ngữ lập trình bậc cao như Basic và C được sử dụng để viết chương trình cho một số loại PLC, giúp tăng cường tính linh hoạt trong việc lập trình, truyền thông với các thiết bị ngoại vi và xử lý dữ liệu hiệu quả hơn.
- Có thể xử lí dữ liệu dạng số thực;
Trong tương lai, sự phát triển của công nghệ thông tin và truyền thông sẽ tạo ra một hệ thống sản xuất tích hợp thông qua mạng truyền thông công nghiệp, cho phép PLC kết nối với nhau và với máy tính Sự kết nối này không chỉ nâng cao khả năng tự động hóa trong các hệ thống sản xuất mà còn dễ dàng chia sẻ tài nguyên với các hệ thống điều khiển khác như hệ thống điều khiển số NC, Robots, CAD/CAM, máy tính cá nhân và các hệ thống thông tin quản lý.
Các công nghệ mới trong PLC đã cải thiện đáng kể khả năng hoạt động của hệ thống giao tiếp vào ra, giao diện người dùng đồ họa (GUI) và giao tiếp giữa người và máy (HMI) Sự phát triển này cho phép PLC truyền thông hiệu quả với các thiết bị và phần mềm thông minh, bao gồm cả hệ thống vào ra logic mờ Việc nâng cao tính năng phần mềm không chỉ tăng cường hiệu suất mà còn mở rộng khả năng tương tác trong các ứng dụng công nghiệp.
Kết nối giữa các thiết bị khác nhau được cải thiện nhờ việc sử dụng cùng một chuẩn truyền thông trong hệ thống mạng Các lệnh nâng cao của PLC hiện nay đã làm cho các bộ điều khiển logic lập trình trở nên thông minh hơn, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của toàn bộ hệ thống.
Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS) sẽ thay đổi triết lý điều khiển trong ngành công nghiệp Mặc dù PLC vẫn sẽ là bộ điều khiển chủ yếu trong các nhà máy trong tương lai, phương pháp điều khiển sẽ chuyển từ tập trung sang phân tán một cách thông minh Trong bối cảnh này, PLC "cỡ lớn" sẽ được áp dụng cho các ứng dụng yêu cầu tính toán phức tạp, quản lý mạng truyền thông và giám sát các PLC "nhỏ hơn", những bộ điều khiển trực tiếp cho các máy gia công.
Tự động hóa trong sản xuất thay thế một phần hoặc toàn bộ các thao tác của công nhân thông qua hệ thống điều khiển Những hệ thống này điều khiển quá trình sản xuất với độ tin cậy và ổn định cao, giảm thiểu sự can thiệp của người vận hành Hệ thống điều khiển cần có khả năng khởi động, kiểm soát, xử lý và dừng quá trình sản xuất, đồng thời đo đếm các giá trị đã được xác định để đạt được kết quả mong muốn Có hai phương pháp thực hiện điều khiển: sử dụng Rơle, Khởi động từ hoặc thông qua chương trình nhớ.
Hệ điều khiển bằng role và hệ điều khiển lập trình có nhớ khác nhau ở cách xử lý, trong đó thay vì sử dụng role và dây nối, ta sử dụng các mạch điện tử Thiết bị PLC thay thế mạch điều khiển trong quá trình xử lý dữ liệu, với nhiệm vụ được xác định qua một số bước thực hiện hữu hạn gọi là "Chương trình" Chương trình này mô tả tiến trình điều khiển và được lưu trữ trong bộ nhớ, do đó được gọi là "Điều khiển lập trình có nhớ".
Trong kỹ thuật tự động điều khiển, các bộ điều khiển chia làm 2 loại:
- Điều khiển lập trình (PLC)
Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển, cần điều chỉnh mạch điều khiển bằng cách lắp lại hoặc thay thế phần tử mới trong hệ thống điều khiển sử dụng rơle điện Ngược lại, với hệ điều khiển lập trình có nhớ, chỉ cần thay đổi chương trình soạn thảo để thực hiện nhiệm vụ điều khiển mới.
Bộ điều khiển lập trình PLC (bộ điều khiển logic khả trình) là thiết bị linh hoạt cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển qua ngôn ngữ lập trình Với khả năng thay đổi chương trình điều khiển, PLC trở thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ dàng điều chỉnh thuật toán, số liệu và giao tiếp với môi trường xung quanh.
1.2.1 Cơ sở xây dựng một hệ thống điều khiển từ điều khiển nối cứng thành điều khiển lập trình PLC:
Sự khác biệt giữa hệ điều khiển bằng Rơle điện và lập trình có nhớ có thể được minh họa qua ví dụ điều khiển ba máy bơm nước thông qua ba khởi động từ K1, K2 và K3 Trong trình tự điều khiển, các máy bơm hoạt động tuần tự, bắt đầu từ K1, sau đó là K2 và cuối cùng là K3 Để thực hiện nhiệm vụ này trên mạch điều khiển, ta cần thiết kế một hệ thống phù hợp.
- Trong đó các nút ấn S1, S2, S3, S4 là các phần tử nhập tín hiệu
- Các tiếp điểm K1, K2, K3 và các mối liên kết là các phần xử lý
- Các khởi động từ K1, K2, K3 là kết quả xử lý
Hình 1.2 Sơ đồ mạch điều khiển
Nếu ta thay bằng thiết bị điều khiển PLC ta có thể mô tả như sau:
-Tín hiệu vào: S1, S2, S3, S4 vẫn giữ nguyên
-Tín hiệu ra: K1, K2, K3 là các khởi động từ vẫn giữ nguyên
- Phần tử xử lý: được thay thế bằng PLC
Khi thực hiện bằng chương trình điều khiển có nhớ PLC ta chỉ cần thực hiện nối mạch theo sơ đồ sau:
Hình 1.4 Sơ đồ nối dây thực hiện bằng PLC
Nếu nhiệm vụ điều khiển thay đổi, ví dụ như chỉ một trong ba bơm 1, 2, 3 hoạt động độc lập, việc lắp ráp lại toàn bộ mạch điều khiển bằng Rơle sẽ rất phức tạp Ngược lại, với mạch điều khiển sử dụng PLC, chỉ cần soạn thảo lại chương trình và nạp vào CPU là có thể tạo ra sơ đồ điều khiển mới mà không cần thay đổi kết nối dây.
Hệ thống điều khiển PLC là tập hợp các thiết bị và linh kiện điện tử đa dạng về chủng loại và công suất, nhằm đảm bảo tính ổn định, chính xác và an toàn trong quá trình sản xuất Để đáp ứng yêu cầu điều khiển phức tạp trong bối cảnh công nghệ phát triển nhanh chóng, hệ thống này cần có khả năng tự động hóa cao thông qua việc sử dụng lập trình có nhớ PLC kết hợp với máy tính Ngoài ra, các thiết bị ngoại vi như bảng điều khiển, động cơ, cảm biến, tiếp điểm và công tắc tơ cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống.
Khả năng truyền dữ liệu trong hệ thống rất rộng thích hợp cho hệ thống xử lý và cũng rất linh động trong các hệ thống phân phối
PLC Q03UDV của hãng Mitsubishi
PLC của hãng Mitsubitshi có thể chia thành 02 loại chính:
- Loại compact: CPU và các I/O module được tích hợp trên trong cùng một hộp chứa, ví dụ dòng FX
The separated module type (Figure 2.18) features a CPU and various functional modules (such as I/O and Intelligent modules) mounted on a main base board This PLC design allows users to customize the quantity and types of functional modules according to their specific needs Notable examples of this type include the A-series and Q-Series PLCs.
Hình 2.18 Cấu trúc của PLC dòng A, Q
Hình 2.20 mô tả các thành phần bên ngoài của Q03UDV
Hình 2.20 Cấu trúc bên ngoài PLC Q03UDE
2 Đèn MODE: Cho biết chế độ của Module CPU
Flash: Đang thực hiện device test, chức năng On/Off của input/output
3 Đèn RUN: Cho biết trạng thái hoạt động của CPU
- On: Công tắc RUN/STOP/RESET để ở vị trí "RUN"
- Off: Công tắc RUN/STOP/ RESET để ở vị trí "STOP" Khi có lỗi, CPU dừng hoạt động, đèn RUN sẽ tắt
- Nhấp nháy: Khi đang ghi địa chỉ hoặc chương trình hoặc khi Công tắc RUN/STOP/ RESET chuyển từ STOP sang RUN
4 Đèn ERR.: Đèn báo lỗi
Off: CPU hoạt động bình thường
On: Khi các bit cờ (F) được bật (bằng lệnh)
6 Đèn BAT.: Báo trạng thái lỗi Pin
On (màu vàng): lỗi Pin (điện áp của thẻ nhớ giảm)
Flash (màu vàng): lỗi Pin (do điện áp của CPU giảm)
Bật trong 5 giây sau khi khôi phục và lưu dữ liệu vào ROM (sao lưu dữ liệu được hoàn tất)
Flash (màu xanh lá cây):
Nhấp nháy khi sao lưu dữ liệu vào ROM (sao lưu dữ liệu được hoàn tất) Off: Bình thường
On: Bắt đầu hoạt động khởi động
Off: Không thực hiện các hoạt động khởi động
9 EJECT: Nút đẩy thẻ nhớ
10 Vị trí cài thẻ nhớ
13 Công tắc RUN/STOP/RESET
14 Lỗ vít cố định Module
15 Nút cố định Module CPU trên Base main
On: Kết nối ở tốc độ 100Mbps
Off: Kết nối 10Mbps Hoặc bị ngắt kết nối
On: Dữ liệu được gửi / nhận
Off: Không có dữ liệu được gửi / nhận
Thông số kỹ thuật của Q03UDE:
Kích thước chương trình: 30K steps (tương ứng 120K bytes)
Bộ nhớ chương trình (drive 0): 120K bytes lưu trữ 124 chương trình
Memory card (RAM) (drive 1): Cài đặt thẻ nhớ (8M bytes max.)
Lưu trữ 319 chương trình (Khi sử dụng Q3MEM-8MBS)
Cài đặt thẻ nhớ (Flash card: 4M bytes max., lưu trữ 288 chương trình ATA card: 32M bytes max lưu trữ 288 chương trình)
RAM tiêu chuẩn (drive 3): 192K bytes
ROM tiêu chuẩn (drive 4): 1024K bytes
Bộ nhớ CPU được chia sẻ với dung lượng 32K bytes cho phép truyền tốc độ cao Địa cài đặt ban đầu lớn nhất của Module chức năng Intelligent là 4096, trong khi địa chỉ cài đặt lớn nhất Refresh (Ánh xạ) của Module này là 2048.
Chu kỳ ghi dữ liệu vào bộ nhớ chương trình: lớn nhất là 100000 chu kỳ Chu kỳ ghi dữ liệu vào bộ nhớ ROM: lớn nhất là 100000 chu kỳ
+ Tổng số điểm có thể sử dụng trên chương trình là 8192 điểm (từ X/Y 0 tới 1FFF)
+ Tổng số điểm truy cập thực tế là 4096 điểm (từ X/Y 0 tới FFF)
Relay bên trong [M]: từ M0 đến M8191
Relay liên kết [B]: từ B0 đến B1FFF
Timer: có 2048 Timer ( từ T0 đến T2047)
Counter: có 1024 Bộ đếm (từ C0 đến C1023)
Thanh ghi dữ liệu [D]: từ D0 đến D12287
Thanh ghi liên kết [W]: từ W0 đến W1FFF
Bộ hiển thị [F]: từ F0 đến F2047
Thanh ghi đặc biệt [SB]: từ SB0 đến SB7FF
Thanh ghi đặc biệt [SW]: từ SW0 đến SW7FF
Tốc độ truyền dữ liệu: 100/10Mbps
Khoảng cách kết nối giữa cái mối nối và các nút đối với cổng Ethernet tối đa là 100m
2.2.3 Base main Q38B a Các thành phần trên Q38B
Base main được sử dụng để liên kết giữa các module trên hệ thống với nhau Hình 2.21 mô tả các thành phần trên mặt của Base main Q38B
1 Khe cắm cáp mở rộng: Dùng để kết nối một cáp mở rộng (truyền tín hiệu với các Base main mở rộng)
2 Vỏ bảo vệ của cáp nối mở rộng:
Trước khi kết nối cáp mở rộng, cần tháo gỡ vùng xung quanh các đường rãnh dưới chữ "OUT" bằng tuốc nơ vít đầu phẳng.
Dùng để kết nối Module nguồn, Module CPU và các Module chức năng
Khe cắm không sử dụng thì phải gắn nắp nối cung cấp hoặc các mô-đun bìa trắng (QG60) để ngăn chặn xâm nhập của bụi bẩn
4 Lỗ vít cố định Module: Dùng để cố định Module Base main
5 Lỗ vít Base main: Để gắn cố định Base main vào bảng điều khiển
Base main (Q38B) hỗ trợ một khe cắm cho 01 Module nguồn, cho phép lắp đặt tối đa 04 Module CPU, cùng với các Module I/O và Module chức năng Intelligent Trên các Base main mở rộng, người dùng có thể gắn trực tiếp các Module I/O và Module chức năng Intelligent.
Hình 2.22 Các khe cắm trên Base main (Q38B)
Ví dụ: Ghép các Module: Module nguồn (Q61P), Module CPU
(Q03UDECPU) Module Melsec (QJ71PR11), Module CC-Link (QJ61BT11N), Module I/O (QX40), Module I/O (QY10) vào Base main theo hình 2.23 và hình 2.24
Hình 2.23 Ghép các Module trên Base main
Khi ghép các module vào Base main, địa chỉ của Module sẽ phụ thuộc vào cấu hình của từng module cũng như vị trí ghép trên Base main Nếu vị trí ghép Module trên Base main không được sử dụng, địa chỉ mặc định sẽ là 16 điểm.
Ví dụ 1: Các Module I/O được ghép trên Base main có cấu trúc 16 điểm thì địa chỉ các Module được xác định như hình 2.25
Hình 2.25 Địa các Module I/O khi ghép Base main
Ví dụ 2 minh họa cách ghép các Module có cấu hình khác nhau, bao gồm Module chức năng Intelligent (32 điểm) và Module I/O (16 điểm) trên Base main Địa chỉ của các Module này được xác định như trong hình 2.26.
Hình 2.26 Địa chỉ các Module khi ghép Base main
Ghép các Module như Module nguồn (Q61P), Module CPU (Q03UDVCPU), Module Melsec (QJ71PR11), Module CC-Link (QJ61BT11N), và các Module I/O (QX40, QY10) vào Base main, với địa chỉ của các Module được xác định theo hình 2.27.
Hình 2.27 Địa chỉ các Module (QJ71PR11, QJ61BT11N, QX40, QY10) khi ghép Base main
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của mô đun QX40
Thông tin Thông số kỹ thuật
Phương pháp cách ly Opto-Coupler Điện áp đầu vào 24 VDC ( +20/-15%, Phạm vi tỉ lệ gợn sóng
Dòng điện đầu vào 4mA
Dòng điện giảm tải Lớn nhất 200mA cho 1 ms ( tại 132 VAC) Điện áp / dòng điện cho đầu vào
19VDC hoặc cao hơn/ 3mA hoặc cao hơn Điện áp / dòng điện cho đầu vào
11VDC hoặc thấp hơn/ 1,7mA hoặc thấp hơn Điện trở đầu vào 5,6KΩ
Thời gian đáp ứng OFF → ON 1, 5, 10, 20, 70 ms ( Cài đặt tham số CPU, cài đặt ban đầu: 10ms)
ON → OFF Điện áp chịu được của chất điện môi
560 VAC rms/ 3 chu kỳ ( cao: 2000m) Điện trở cách điện 10 MΩ hoặc lớn hơn ( bởi người thử điện trở cách điện)
Nhiễu giả định của điện áp 500 Vp-p, độ rộng nhiễu 1μS và nhiễu tần số từ 25Hz đến 60Hz Nhiễu đầu tiên trong thời gian ngắn
Nhóm đầu vào 1 nhóm với 16 đầu vào ( chân COM và chân
18) Hiển thị hoạt động 1 đèn LED cho mỗi đầu vào
Kết nối bên ngoài gồm 18 điểm với 6 vít M3, phù hợp với kích thước dây từ 0,3 đến 0,75 mm² và đầu cốt lớn nhất là 2,8 mm Dòng điện tiêu thụ là 50mA (5VDC) khi tất cả các điểm đầu vào đều ở chế độ ON.
* Thời gian đáp ứng cho OFF → ON và ON → OFF không thể thiết lập riêng
Ví dụ cho một mô đun đầu ra Rơ le
Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của mô đun QY10
Thông tin Thông số kỹ thuật
Phương pháp cách ly Rơ le Đánh giá Điện áp / dòng điện chuyển mạch
24 VDC, 2A ( tải thuần trở) cho mỗi đầu ra
240 VAC, 2A ( cosφ = 1) cho mỗi đầu ra, lớn nhất là 8A cho mỗi nhóm
Tải chuyển mạch nhỏ nhất 5VDC, 1mA Điện áp chuyển mạch lớn nhất 125VDC/264 VAC
OFF → ON 10 ms hoặc ít hơn
ON → OFF 12 ms hoặc ít hơn Tuổi thọ Cơ khí 20 triệu lần hoặc nhiều hơn Điện 100000 lần hoặc nhiều hơn với tải điện áp/ dòng điện chuyển mạch
100000 lần hoặc nhiều hơn tại 200VAC, 1.5A ; 240VAC,1A ( cosφ = 0.7)
300000 lần hoặc nhiều hơn tại 200VAC, 0.4A ; 240VAC, 0.3A ( cosφ = 0.7)
100000 lần hoặc nhiều hơn tại 200VAC, 1A ; 240VAC,0.5A ( cosφ = 0.35)
300000 lần hoặc nhiều hơn tại 200VAC, 0.3A ; 240VAC, 0.15A ( cosφ = 0.35)
100000 lần hoặc nhiều hơn tại 24VDC, 1A ; 100VDC,0.1A ( L/R = 0.7 ms)
300000 lần hoặc nhiều hơn tại 24VDC, 0.3A ; 100VDC,0.03A ( L/R = 0.7 ms) Tần số chuyển mạch lớn nhất 3600 lần/giờ
38 Điện áp chịu được của chất điện môi 1780 VAC rms/ 3 chu kỳ ( cao: 2000m) Điện trở cách điện 10 MΩ hoặc lớn hơn
Nhiễu giả định của điện áp 1500 Vp-p, độ rộng nhiễu 1μS và nhiễu tần số từ 25Hz đến 60Hz
Nhiễu đầu tiên trong thời gian ngắn IEC61000-4-4: 1KV
Nhóm đầu ra 1 nhóm với 16 đầu ra ( chân COM: chân 17) Hiển thị hoạt động 1 đèn LED cho mỗi đầu ra
Kết nối bên ngoài 18 điểm (M3 x 6 Vít) Áp dụng kích thước dây 0,3 đến 0,75 mm 2 , đầu cốt lớn nhất 2,8 mm Dòng điện tiêu thụ (5VDC) 430mA
2.2.5 Hoạt động của PLC a Vòng quét chương trình:
Hình 2.28 Vòng quét chương trình
Ngôn ngữ lập trình là phương pháp sử dụng lệnh để lập trình cho PLC Đối với dòng PLC Q và các PLC của Mitsubishi, hai ngôn ngữ lập trình phổ biến thường được sử dụng là Ladder và Instruction.
Ngôn ngữ LAD là một ngôn ngữ lập trình đồ họa, trong đó các thành phần cơ bản tương ứng với các phần tử của bảng điều khiển rơle, bao gồm các ký hiệu giống như tiếp điểm và cuộn dây.
LAD phù hợp với các đối tượng thiết kế mạch điều khiển logic Phù hợp với người mới bắt đầu
Ngôn ngữ Instruction là một loại ngôn ngữ lập trình thể hiện chương trình thông qua các câu lệnh Mỗi câu lệnh trong ngôn ngữ này, bao gồm cả những câu lệnh hình thức, đều biểu diễn một chức năng cụ thể của PLC.
STL phù hợp với đối tượng có kinh nghiệm lập trình
Ladder Instruction Vùng nhớ Bước lập trình
Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngoại vi
Hình ảnh Sơ đồ mạch điện Số Chân Tín hiệu
Hình ảnh Sơ đồ mạch điện Số Chân Tín hiệu
