(NB) Giáo trình được trình bày với 4 bài, đi từ lý thuyết cơ sở đến thực hành những kiến thức cơ bản. Đặc biệt trong nội dung giáo trình đã giới thiệu được những nội dung thực hành cơ bản của lĩnh vực Lập trình PLC, đi từ các kiến thức cơ bản của mô đun lập trình PLC.
Điều khiển nối cứng và điều khển lập trình
Thiết bị điều khiển lập trình
Cài đặt và sử dụng phần mềm
3 Bài 2:Các tập lệnh của dữ liệu
2.2.Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm
4 Bài 3:Các phép toán số của
3.3.Đồng hồ thời gian thực
5 Bài 4: Lắp đặt mô hình điều khiển bằng PLC
4.3 Các mô hình và bài tập ứng dụng
4.3.1.Điều khiển van điện từ hai cuộn dây
4.3.2.Điều khiển hệ thống cung cấp khí nén
4.3.3.Điều khiển hệ thống cung cấp thủy lực
4.3.4.Điều khiển hệ thống thông gió
4.3.5.Điều khiển động cơ thuận nghịch
Bài mở đầu Mục tiêu:
Nhận biết các loại điều khiển: Rơ le, PLC
Trình bày được ưu nhược điểm cuả điều khiển PLC
Tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập
1 Khái quát chung về PLC
Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên (Programmable Controller) được ra đời vào năm 1968 bởi công ty General Motors, nhưng hệ thống này còn đơn giản và cồng kềnh, gây khó khăn cho người sử dụng Để cải thiện, các nhà thiết kế đã dần dần làm cho hệ thống trở nên gọn nhẹ và dễ vận hành Tuy nhiên, việc lập trình vẫn gặp nhiều khó khăn do thiếu thiết bị hỗ trợ chuyên dụng Năm 1969, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (Programmable Controller Handle) ra đời, đánh dấu bước tiến quan trọng trong kỹ thuật điều khiển lập trình Các nhà thiết kế đã chuẩn hóa ngôn ngữ lập trình, sử dụng giản đồ hình thang (Ladder Diagram), và các nhà sản xuất liên tục phát triển công cụ hỗ trợ lập trình, giám sát và gỡ rối.
Bộ điều khiển lập trình (PLC) được phát triển bởi nhóm kỹ sư của General Motors vào năm 1968 nhằm đáp ứng nhu cầu điều khiển trong công nghiệp, ban đầu chỉ thay thế cho hệ thống điều khiển bằng rơle Thiết bị này khởi đầu đơn giản, với đầu vào kết nối từ công tắc và cảm biến số, thực hiện các phép tính logic để điều khiển đầu ra mở hoặc đóng thiết bị Mặc dù không tương thích với các hệ thống điều khiển phức tạp như nhiệt độ, vị trí và áp suất lúc mới ra mắt, nhưng PLC đã được cải tiến liên tục trong những năm sau đó.
Hiện nay, nhiều hãng sản xuất PLC nổi tiếng như Siemens, Omron, Mitsubishi, Festo, Alan Bradley, Schneider và Hitachi Dựa trên xu hướng chuẩn hóa và mô-đun hóa, cấu trúc phần cứng và tập lệnh của PLC từ các nhà sản xuất khác nhau ngày càng trở nên tương đồng.
2 Các bước thiết lập hệ điều khiển bằng rơ le và lập trình nhớ
Khi xây dựng hệ thống điều khiển dựa trên PLC, việc xác định quy trình thực hiện là rất quan trọng, đặc biệt đối với các hệ thống phức tạp Một quy trình thiết kế hợp lý giúp người thiết kế kiểm soát hiệu quả từ việc mô tả chức năng và yêu cầu của hệ thống đến lập trình điều khiển cho PLC Chương này sẽ trình bày mô hình hệ thống điều khiển trình tự, phương pháp mô tả chức năng và kỹ thuật lập trình điều khiển trình tự ứng dụng PLC.
3 Sự khác nhau giữa hệ điều khiển bằng rơ le điện và hệ điều khiển theo lập trình nhớ
Một hệ thống điều khiển tự động bao gồm các thành phần chính sau:
Phần điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các lệnh điều khiển cần thiết dựa trên thông tin nhận được Thông tin này có thể đến từ người điều khiển hoặc từ phản hồi của phần chấp hành thông qua các cảm biến.
Phần chấp hành, còn được biết đến là phần công suất, có nhiệm vụ nhận lệnh từ phần điều khiển để thực hiện các thao tác điều khiển đối tượng Các thiết bị trong phần chấp hành có thể bao gồm động cơ điện, cuộn dây điện từ và rơle.
Thiết kế hệ thống điều khiển trình tự ứng dụng PLC bao gồm hai nhiệm vụ chính: thiết kế phần cứng và thiết kế chương trình điều khiển Mặc dù thiết kế chương trình chỉ là một phần trong toàn bộ quá trình, nhưng nó đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra tài liệu cần thiết cho lập trình, gỡ rối và lưu trữ hệ thống Phương pháp tổng quát trong thiết kế hệ thống cho phép triển khai phần cứng và thiết kế chương trình độc lập và song song, đồng thời tạo điều kiện cho việc trao đổi thông tin giữa các quá trình thiết kế nhằm tối ưu hóa hệ thống Đối với hệ thống điều khiển đơn giản, việc hoạch định và thiết kế chương trình thường không phức tạp, nhưng đối với các hệ thống phức tạp, cần có cấu trúc rõ ràng và quy trình xác định để kiểm soát tốt hơn, tránh nhầm lẫn và thiếu sót, đồng thời giúp chương trình dễ đọc, hiệu chỉnh và lập tài liệu thiết kế Trong quy trình thiết kế, việc mô tả hệ thống điều khiển là một vấn đề quan trọng cần được chú trọng.
Có 8 phương pháp chính xác, khoa học và được chuẩn hóa để mô tả hệ thống Những cách này không chỉ đảm bảo tính chính xác mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế chương trình điều khiển hiệu quả.
4 Hệ điều khiển lập trình nhớ PLC có những ưu điểm
Có thể nêu ra một số ưu điểm chính khi sử dụng PLC như sau:
- Tính linh hoạt: có thể sử dụng một bộ điều khiển cho nhiều đối tượng khác nhau với các thuật toán điều khiển khác nhau
Việc thiết kế và thay đổi logic điều khiển trở nên dễ dàng hơn với hệ thống điều khiển sử dụng PLC Khác với các hệ thống điều khiển sử dụng rơle, nơi cần nhiều thời gian để nối lại dây cho các thiết bị và bảng điều khiển, hệ thống PLC cho phép thay đổi logic điều khiển nhanh chóng thông qua việc điều chỉnh chương trình bằng thiết bị lập trình và ngôn ngữ lập trình chuyên dụng Điều này giúp giảm đáng kể thời gian thiết kế hệ thống.
Tối ưu hóa logic điều khiển là quá trình cải thiện hiệu suất của hệ thống thông qua việc sử dụng các công cụ mô phỏng và gỡ lỗi trực tuyến, giúp thiết kế trở nên hiệu quả và tối ưu hơn.
- Tốc độ thực hiện nhanh
- Nhỏ, gọn và giá thành thấp
- Khả năng bảo mật hệ thống khi sử dụng mã khóa
Khả năng mở rộng và nâng cấp hệ thống là yếu tố quan trọng trong các hệ thống điều khiển hiện đại, nhờ vào việc chế tạo dưới dạng các modul chuẩn hóa Điều này cho phép ghép nối linh hoạt các thành phần từ nhiều nhà sản xuất khác nhau.
Bài 1 Tập lệnh cơ bản của PLC Mục tiêu:
Phát biểu được khái niệm về điều khiển lập trình theo nội dung đã học
So sánh ưu nhược điểm của điều khiển lập trình với các hình thưc điều khiển khác theo nội dung đã học
Trình bày được các ứng dụng của PLC trong thực tế theo nội dung đã học
Rèn luyện tính tư duy, tác phong công nghiệp
1.1 Tổng quát về điều khiển lập trình
Trong bối cảnh ứng dụng công nghệ khoa học vào sản xuất công nghiệp, nhu cầu tự động hóa ngày càng gia tăng, yêu cầu kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng hiệu quả Mục tiêu chính là nâng cao năng suất lao động thông qua việc tăng cường mức độ tự động hóa các quy trình và thiết bị sản xuất, từ đó cải thiện sản lượng, chất lượng và độ chính xác của sản phẩm.
Tự động hóa trong sản xuất thay thế một phần hoặc toàn bộ thao tác của công nhân thông qua hệ thống điều khiển Các hệ thống này hoạt động với độ tin cậy cao và ổn định, giảm thiểu sự can thiệp của người vận hành Để đạt được kết quả mong muốn, hệ thống điều khiển cần có khả năng khởi động, kiểm soát, xử lý và dừng quá trình sản xuất, cũng như đo đếm các giá trị xác định.
Trong kỹ thuật tự động điều khiển, các bộ điều khiển chia làm 2 loại: + Điều khiển nối cứng
+ Điều khiển logic khả trình ( PLC)
Một hệ thống điều khiển bất kỳ được tạo thành từ các thành phần:
+ Khối xử lý – điều khiển
* Sơ đồ tổng quát của điều khiển lập trình như sau ( hình 1.1):
Giao tiếp ngõ vào, hay còn gọi là input communication, có vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi các đại lượng vật lý đầu vào từ cảm biến, nút nhấn, hay điện trở đo sức căng thành tín hiệu số ON/OFF (digital) hoặc tín hiệu liên tục (analog), tùy thuộc vào bộ chuyển đổi ngõ vào Các tín hiệu này sau đó được cung cấp cho khối xử lý trung tâm (CPU) để thực hiện các tác vụ cần thiết.
Bộ chuyển đổi Đại lượng đo Đại lượng ra
Công tắc (Switch) Sự dịch chuyển/ vị trí Điện áp nhị phân (ON/OFF)
Công tắc hành trình (Limit switch)
Sự dịch chuyển/ vị trí Điện áp nhị phân (ON/OFF)
Nhiệt độ Điện áp nhị phân
Nhiệt độ Điện áp thay đổi
Nhiệt trở (Thermister) Nhiệt độ Trở kháng thay đổi
Tế bào quang điện (Photo cell) Ánh sáng Điện áp thay đổi
Tế bào tiệm cận (Proximity cell)
Sự hiện diện của đối tượng
Trở kháng thay đổi Điện trở đo sức căng
(Strain gage) Áp suất/ sự dịch chuyển
Lưu trữ chương trình điều khiển do người dùng lập trình cùng với các dữ liệu như cờ, thanh ghi tạm, trạng thái đầu vào và lệnh điều khiển đầu ra Nội dung của các bộ nhớ này được mã hóa dưới dạng mã nhị phân Khối xử lý và điều khiển đảm nhận vai trò quan trọng trong việc quản lý và thực thi các lệnh này.
Các liên kết logic
Các lệnh ghi / xóa giá trị cho tiếp điểm
4 Bài 3:Các phép toán số của
3.3.Đồng hồ thời gian thực
5 Bài 4: Lắp đặt mô hình điều khiển bằng PLC
4.3 Các mô hình và bài tập ứng dụng
4.3.1.Điều khiển van điện từ hai cuộn dây
4.3.2.Điều khiển hệ thống cung cấp khí nén
4.3.3.Điều khiển hệ thống cung cấp thủy lực
4.3.4.Điều khiển hệ thống thông gió
4.3.5.Điều khiển động cơ thuận nghịch
Bài mở đầu Mục tiêu:
Nhận biết các loại điều khiển: Rơ le, PLC
Trình bày được ưu nhược điểm cuả điều khiển PLC
Tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập
1 Khái quát chung về PLC
Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên (Programmable Controller) được ra đời vào năm 1968 bởi công ty General Motors, Mỹ, nhưng còn đơn giản và cồng kềnh, gây khó khăn cho người sử dụng Để khắc phục, các nhà thiết kế đã cải tiến hệ thống trở nên gọn nhẹ và dễ vận hành hơn Tuy nhiên, việc lập trình vẫn gặp khó khăn do thiếu thiết bị chuyên dụng Năm 1969, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (Programmable Controller Handle) ra đời, đánh dấu bước tiến quan trọng trong kỹ thuật điều khiển lập trình Ngôn ngữ lập trình đã được chuẩn hóa thành ngôn ngữ dùng giản đồ hình thang (Ladder Diagram) Các nhà sản xuất tiếp tục phát triển các công cụ phần mềm và thiết bị hỗ trợ cho lập trình, giám sát và gỡ rối.
Bộ điều khiển lập trình (PLC) được phát triển bởi nhóm kỹ sư của General Motors vào năm 1968 để đáp ứng nhu cầu điều khiển trong công nghiệp, ban đầu chỉ nhằm thay thế hệ thống điều khiển bằng rơle Thiết bị này có cấu trúc đơn giản, với đầu vào kết nối với công tắc và cảm biến, và sử dụng các phép tính logic để điều khiển đầu ra, mở hoặc đóng thiết bị Mặc dù lúc đầu không tương thích với các hệ thống điều khiển phức tạp như nhiệt độ, vị trí hay áp suất, nhưng các nhà sản xuất đã liên tục cải tiến PLC trong những năm sau đó.
Hiện nay, nhiều hãng sản xuất PLC nổi tiếng như Siemens, Omron, Mitsubishi, Festo, Allen Bradley, Schneider và Hitachi Theo xu hướng chuẩn hóa và mô-đun hóa, cấu trúc phần cứng và tập lệnh của PLC từ các hãng này ngày càng trở nên tương đồng.
2 Các bước thiết lập hệ điều khiển bằng rơ le và lập trình nhớ
Khi xây dựng hệ thống điều khiển dựa trên PLC, việc tuân thủ quy trình thiết kế là rất quan trọng, đặc biệt đối với các hệ thống phức tạp Quy trình này giúp người thiết kế kiểm soát các bước thực hiện, từ việc mô tả chức năng và yêu cầu hệ thống cho đến lập trình điều khiển cho PLC Chương này sẽ trình bày mô hình hệ thống điều khiển trình tự, phương pháp mô tả chức năng và kỹ thuật lập trình điều khiển trình tự ứng dụng PLC.
3 Sự khác nhau giữa hệ điều khiển bằng rơ le điện và hệ điều khiển theo lập trình nhớ
Một hệ thống điều khiển tự động bao gồm các thành phần chính sau:
Phần điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các lệnh điều khiển cần thiết dựa trên thông tin nhận được Thông tin này có thể đến từ người điều khiển hoặc từ phản hồi của phần chấp hành thông qua các cảm biến.
Phần chấp hành, hay còn gọi là phần công suất, đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điều khiển bằng cách nhận lệnh từ phần điều khiển để thực hiện các tác vụ cần thiết Các thiết bị trong phần chấp hành bao gồm động cơ điện, cuộn dây điện từ và rơle, giúp điều khiển và tác động đến đối tượng một cách hiệu quả.
Thiết kế hệ thống điều khiển trình tự ứng dụng PLC bao gồm hai nhiệm vụ chính: thiết kế phần cứng và thiết kế chương trình điều khiển Mặc dù thiết kế chương trình chỉ là một phần trong quá trình tổng thể, nhưng nó đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra tài liệu cần thiết cho lập trình, gỡ rối và lưu trữ hệ thống Phương pháp tổng quát trong thiết kế cho phép triển khai phần cứng và thiết kế chương trình một cách độc lập và song song, đồng thời tạo điều kiện cho việc trao đổi thông tin giữa các quá trình thiết kế nhằm tối ưu hóa hệ thống Đối với hệ thống điều khiển đơn giản, yêu cầu thiết kế chương trình thường thấp do ít liên kết logic, trong khi hệ thống phức tạp cần có cấu trúc rõ ràng và quy trình xác định để kiểm soát và tránh nhầm lẫn Việc này giúp chương trình dễ đọc, sửa đổi và lập tài liệu thiết kế hiệu quả.
Có 8 phương pháp chính xác, khoa học và được chuẩn hóa để mô tả hệ thống Những phương pháp này cần được thiết kế sao cho thuận lợi cho việc phát triển chương trình điều khiển.
4 Hệ điều khiển lập trình nhớ PLC có những ưu điểm
Có thể nêu ra một số ưu điểm chính khi sử dụng PLC như sau:
- Tính linh hoạt: có thể sử dụng một bộ điều khiển cho nhiều đối tượng khác nhau với các thuật toán điều khiển khác nhau
Hệ thống điều khiển sử dụng PLC cho phép thiết kế và thay đổi logic điều khiển một cách dễ dàng và nhanh chóng Trong khi việc thay đổi logic trên các hệ thống điều khiển bằng rơle đòi hỏi nhiều thời gian để nối lại dây cho thiết bị và bảng điều khiển, thì với PLC, người dùng chỉ cần điều chỉnh chương trình thông qua thiết bị lập trình và ngôn ngữ lập trình chuyên dụng Điều này giúp giảm đáng kể thời gian thiết kế hệ thống.
Tối ưu hóa logic điều khiển là quá trình quan trọng giúp nâng cao hiệu suất của hệ thống Sự hỗ trợ từ các công cụ mô phỏng và gỡ lỗi trực tuyến, cũng như giao diện trực quan, cho phép thiết kế hệ thống trở nên tối ưu hơn.
- Tốc độ thực hiện nhanh
- Nhỏ, gọn và giá thành thấp
- Khả năng bảo mật hệ thống khi sử dụng mã khóa
Khả năng mở rộng và nâng cấp hệ thống là yếu tố quan trọng trong các hệ thống điều khiển hiện đại, nhờ vào việc thiết kế các modul chuẩn hóa cho phép kết nối linh hoạt giữa các thành phần từ nhiều nhà sản xuất khác nhau.
Bài 1 Tập lệnh cơ bản của PLC Mục tiêu:
Phát biểu được khái niệm về điều khiển lập trình theo nội dung đã học
So sánh ưu nhược điểm của điều khiển lập trình với các hình thưc điều khiển khác theo nội dung đã học
Trình bày được các ứng dụng của PLC trong thực tế theo nội dung đã học
Rèn luyện tính tư duy, tác phong công nghiệp
1.1 Tổng quát về điều khiển lập trình
Trong bối cảnh ứng dụng công nghệ khoa học vào sản xuất công nghiệp, nhu cầu tự động hóa ngày càng gia tăng, đòi hỏi kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng hiệu quả Mục tiêu chính là nâng cao năng suất lao động thông qua việc tăng cường mức độ tự động hóa trong các quy trình và thiết bị sản xuất, từ đó cải thiện sản lượng, chất lượng và độ chính xác của sản phẩm.
Tự động hóa trong sản xuất thay thế các thao tác vật lý của công nhân bằng hệ thống điều khiển, giúp điều khiển quá trình sản xuất với độ tin cậy cao và ổn định Hệ thống điều khiển này có khả năng khởi động, kiểm soát, xử lý và dừng quá trình theo yêu cầu, đồng thời đo đếm các giá trị đã được xác định để đạt được sản phẩm đầu ra mong muốn.
Trong kỹ thuật tự động điều khiển, các bộ điều khiển chia làm 2 loại: + Điều khiển nối cứng
+ Điều khiển logic khả trình ( PLC)
Một hệ thống điều khiển bất kỳ được tạo thành từ các thành phần:
+ Khối xử lý – điều khiển
* Sơ đồ tổng quát của điều khiển lập trình như sau ( hình 1.1):
Giao tiếp ngõ vào, hay còn gọi là input communication, có chức năng chuyển đổi các đại lượng vật lý đầu vào từ cảm biến, nút nhấn, hoặc điện trở đo sức căng thành tín hiệu số ON/OFF (digital) hoặc tín hiệu liên tục (analog) Tín hiệu này sau đó được cung cấp cho khối xử lý trung tâm (CPU) để thực hiện các tác vụ tiếp theo.
Bộ chuyển đổi Đại lượng đo Đại lượng ra
Công tắc (Switch) Sự dịch chuyển/ vị trí Điện áp nhị phân (ON/OFF)
Công tắc hành trình (Limit switch)
Sự dịch chuyển/ vị trí Điện áp nhị phân (ON/OFF)
Nhiệt độ Điện áp nhị phân
Nhiệt độ Điện áp thay đổi
Nhiệt trở (Thermister) Nhiệt độ Trở kháng thay đổi
Tế bào quang điện (Photo cell) Ánh sáng Điện áp thay đổi
Tế bào tiệm cận (Proximity cell)
Sự hiện diện của đối tượng
Trở kháng thay đổi Điện trở đo sức căng
(Strain gage) Áp suất/ sự dịch chuyển
Lưu trữ chương trình điều khiển do người dùng lập trình cùng với các dữ liệu như cờ, thanh ghi tạm, trạng thái đầu vào và lệnh điều khiển đầu ra Nội dung trong các bộ nhớ này được mã hóa dưới dạng mã nhị phân Khối xử lý và điều khiển đảm nhận vai trò quan trọng trong hệ thống.
Timer
Các lệnh Timer đều nằm trong tập lệnh Timer hoặc nhóm khối Dưới đây là một số lệnh tiêu biểu
- Vùng chứa lệnh: vào Timer, lấy lệnh TON
* Chức năng của TON là tạo ra một thời gian trễ của tín hiệu ra so với tín hiệu cấp cho TON
IN: là cổng vào nhận tín hiệu dạng BOOL cho phép TON hoạt động
PT: là cổng nhận giá trị tạo thời gian trễ đặt trước cho TON, toán hạng là:
IW, VW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, *VD, *LD, Constant Giá trị đặt phải là một số nguyên dương, có giá trị max là 32.767
???ms: là độ phân giải của TON
Txxx: là số hiệu của TON
Tùy theo số hiệu của TON ta có bảng phân bổ độ phân giải sau:
Lệnh Độ phân giải Giá trị cực đại Địa chỉ
* Nguyên tắc làm việc của rơ le thời gian TON:
Khi tín hiệu được cấp vào cổng IN, TON bắt đầu đếm từ 0 và tăng dần cho đến khi đạt giá trị đặt ở PT, lúc này TON sẽ tác động, khiến bit tiếp điểm thường đóng mở ra và thường mở đóng lại Nếu tín hiệu vào IN bị cắt, quá trình đếm sẽ dừng lại, giá trị đếm được sẽ reset về 0 và TON ngừng tác động Khi tín hiệu được cấp trở lại, TON sẽ bắt đầu đếm lại từ đầu Nếu tín hiệu IN được duy trì, TON có thể đếm đến giá trị tối đa 32767 và giữ giá trị này, đồng thời vẫn tiếp tục tác động.
2.3.2 Retentive On - Delay Timer (TONR)
Retentive On - Delay Timer (TONR) là bộ thời gian trễ có nhớ Trong ngôn ngữ LAD, TONR được viết như sau:
IN: là cổng vào nhận tín hiệu dạng BOOL cho phép TONR hoạt động
PT: là cổng nhận giá trị tạo thời gian trễ đặt trước cho TONR, toán hạng là: IW, VW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, *VD, *LD, Constant
???ms: là độ phân giải của TONR
Txxx là mã hiệu của bộ đếm thời gian TONR Để tạo ra thời gian trễ, đầu vào IN cần được kích hoạt; nếu giá trị đếm tức thời đạt hoặc vượt quá giá trị thiết lập PT, TONR sẽ có giá trị 1 Chỉ có thể xóa TONR thông qua lệnh R Khi đầu vào IN chuyển từ 1 về 0, giá trị của TONR sẽ trở về 0, nhưng giá trị đếm tức thời vẫn được giữ nguyên.
- TOF là viết tắt của OFF – delay – Timer
Là bộ tạo thời gian trễ cắt đầu ra output với thời gian cố định sau khi đầu vào input = 0 ( off )
Khi input = 1 ( ON ) , đầu ra output = 1 tức thì Khi input = 0 thời gian bắt đầu được đếm vầ khi giá trị đếm bằng giá trị đặt thì đầu ra output = 0
Ký hiệu trong LAD là :
IN: là cổng vào nhận tín hiệu dạng BOOL cho phép TOF hoạt động
PT: là cổng nhận giá trị tạo thời gian trễ đặt trước cho TOF, toán hạng là:
IW, VW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, *VD, *LD, Constant
???ms: là độ phân giải của TOF
Txxx: là số hiệu của TOF
Tùy theo số hiệu của TOF ta có bảng phân bổ độ phân giải sau:
Lệnh Độ phân giải Giá trị cực đại Địa chỉ
2.3.4 Bài tập ứng dụng Timer
Trong sản xuất công nghiệp, nhiều cơ cấu máy móc trong hệ thống hoặc các thiết bị khác nhau trong một máy sản xuất cần hoạt động tuần tự theo thời gian Dưới đây là một số ứng dụng cụ thể cho quy trình này.
Động cơ có công suất lớn khi khởi động cần sử dụng chế độ sao/tam giác, trong đó chế độ sao phải hoạt động trước chế độ tam giác trong một khoảng thời gian nhất định để đảm bảo hiệu suất và an toàn.
- Trong máy cắt gọt kim loại, động cơ bơm dầu thường làm việc trước động cơ chính để bôi trơn
* BÀI TẬP ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG THỜI GIAN TRỄ
Yêu cầu: Viết chương trình điều khiển hai động cơ làm việc tuần tự theo thời gian, có đèn báo trạng thái làm việc của hai động cơ
* Bước 1: Phân tích yêu cầu công nghệ
- Ấn M→ động cơ 1 làm việc, đồng thời đèn báo RUN sáng báo có động cơ đang làm việc
- Sau thời gian đặt→ động cơ 2 làm việc
- Ấn D→ hai động cơ ngừng làm việc, đồng thời đèn báo STOP sáng báo có động cơ đang làm việc
Bước 2: Qui định địa chỉ vào/ra
* Bước 3: Viết chương trình điều khiển
Counter
2.4.1 Bộ đếm lên (Counter up)
* Vùng chứa lệnh: vào Counters
- Chân CU: Khai báo tín hiệu đếm tiến theo sườn lên Dạng dữ liệu BOOL
- PV: Khai bóa giá trị đặt trước cho bộ đếm Dạng dữ liệu WORD Giá trị đặt là số nguyên dương, có giá trị max là 32.767
- R: Khai báo tín hiệu xóa hay tín hiệu Reset bộ đếm Dạng dữ liệu BOOL
- Cxxx: Khai báo địa chỉ cho bộ đếm Dạng dữ liệu WORD Địa chỉ của bộ đếm nằm trong dải từ 0 đến 255
Bộ đếm lên (CTU) hoạt động bằng cách đếm số lần tín hiệu logic đầu vào (CU) thay đổi trạng thái từ 0 đến 1 Mỗi lần tín hiệu có sườn xung, giá trị trong thanh ghi 2 byte của bộ đếm, gọi là C-word, sẽ tăng lên 1 Giá trị này có thể tiếp tục tăng cho đến khi đạt mức tối đa là +32767, tại đó bộ đếm sẽ dừng lại.
Giá trị đếm tức thời của bộ đếm, được gọi là C-word, được so sánh với giá trị đặt trước (PV - Preset value) Khi giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước, bộ đếm sẽ báo hiệu bằng cách đặt giá trị logic 1 vào C-bit, một bit đặc biệt Ngược lại, nếu giá trị đếm tức thời nhỏ hơn giá trị đặt trước, giá trị logic sẽ là 0.
Bộ đếm sẽ được đặt lại về 0 khi ngõ vào R được kích hoạt (bằng 1) hoặc khi lệnh reset (R) được thực hiện với C-bit Khi bộ đếm được reset, cả C-word và C-bit sẽ có giá trị 0.
Vùng địa chỉ của bộ đếm được trong CPU 214 là từ C0 đến C47 và C80 đến C127
Giá trị tới hạn giới hạn đếm tại ngõ vào PV có thể là một hằng số hoặc là các ký hiệu như VW, T, C, IW, MW, SMW, SW, AC, AIW, Constant, *VD, *AC.
2.4.2 Bộ đếm xuống (Counter down)
- Khai báo tín hiệu đếm lùi theo sườn lên tại chân CD Dạng dữ liệu BOOL
- Khai báo giá trị đặt trước cho bộ đếm PV Dạng dữ liệu WORD Giá trị đặt là số nguyên dương, có giá trị max là 32.767
- Cxxx: Khai báo địa chỉ cho bộ đếm Dạng dữ liệu WORD Địa chỉ của bộ đếm nằm trong dải từ 0 đến 255
- Khai báo tín hiệu đặt hay tín hiệu Set bộ đếm tại LD Dạng dữ liệu BOOL
Bộ đếm xuống (CTD) hoạt động bằng cách thiết lập giá trị đếm bằng giá trị đặt khi nhận được sườn xung lên tại ngõ vào LD Khi gặp sườn lên của xung tại cổng đếm lùi (CD trong LAD), bộ đếm sẽ bắt đầu đếm lùi, giảm giá trị đếm xuống 1 cho mỗi sườn xung lên Quá trình này tiếp tục cho đến khi giá trị đếm đạt đến mức tối thiểu là +0, tại đó bộ đếm sẽ dừng lại.
Nếu giá trị đếm tức thời = 0, thì C-bit có giá trị bằng 1 Còn các trường hợp khác C-bit có giá trị bằng 0
Giá trị tới hạn giới hạn đếm tại ngõ vào PV có thể được xác định là một hằng số hoặc các từ khóa như VW, T, C, IW, MW, SMW, SW, AC, AIW, Constant, *VD, và *AC.
2.4.3 Bộ đếm lên/ xuống (Counter up - down)
- Khai báo tín hiệu đếm tiến theo sườn lên tại chân CU Dạng dữ liệu BOOL
- Khai báo tín hiệu đếm lùi theo sườn lên tại chân CD Dạng dữ liệu BOOL
- Khai báo giá trị đặt trước cho bộ đếm PV Dạng dữ liệu WORD Giá trị đặt là số nguyên dương, có giá trị max là 32.767
- Cxxx: Khai báo địa chỉ cho bộ đếm Dạng dữ liệu WORD Địa chỉ của bộ đếm nằm trong dải từ 0 đến 255
- Khai báo tín hiệu xóa hay tín hiệu Reset bộ đếm tại R Dạng dữ liệu BOOL
Bộ đếm lên/xuống (CTUD) hoạt động bằng cách đếm lên khi nhận tín hiệu sườn lên từ xung vào cổng đếm lên (CU trong LAD) Mỗi sườn xung lên tại ngõ vào sẽ làm tăng giá trị đếm của bộ đếm thêm 1, cho phép giá trị này tăng lên tối đa là +32767 Bộ đếm sẽ ngừng hoạt động khi đạt đến giá trị cao nhất này.
Bộ đếm CTUD hoạt động theo cơ chế đếm xuống khi nhận được sườn lên của xung tại cổng CD, ký hiệu trong LAD Mỗi khi có sườn xung lên tại ngõ vào CD, giá trị đếm sẽ giảm đi 1 Bộ đếm chỉ dừng lại khi giá trị đạt đến -32767.
Nếu giá trị đếm tức thời >= giá trị đặt trước ở ngõ vào PV, thì C-bit có giá trị bằng 1 Còn các trường hợp khác C-bit có giá trị bằng 0
Giống như bộ đếm CTU, bộ đếm CTUD cũng có thể được đưa về trạng thái khởi phát ban đầu bằng 2 cách:
- Khi ngõ vào R có giá trị logic bằng 1
- Dùng lệnh R (reset) để reset C-bit bộ đếm
Giá trị tới hạn giới hạn đếm tại ngõ vào PV có thể được xác định là hằng số hoặc là các từ khóa như VW, T, C, IW, MW, SMW, SW, AC, AIW, Constant, *VD, và *AC.
Yêu cầu: Viết chương trình điều khiển hai băng tải vận chuyển hàng hóa
* Bước 1: Phân tích yêu cầu công nghệ
- Ấn M→ động cơ 1 làm việc, đồng thời đèn báo RUN sáng báo có động cơ đang làm việc
- Sau thời gian đặt→ động cơ 2 làm việc
- Nếu số sản phẩm đóng gói vào thùng đã đủ, hai băng tải tạm dừng, chờ lệnh làm việc tiếp theo
- Sau thời gian đặt trước, nếu số sản phẩm đóng gói vẫn không đủ, hai băng tải cũng tạm dừng chờ sản phẩm
- Ấn D→ hai động cơ ngừng làm việc, đồng thời đèn báo STOP sáng báo có động cơ đang làm việc
Bước 2: Qui định địa chỉ vào/ra
Bước 3: Viết chương trình điều khiển
Bước 4: Mô phỏng, chạy thử
BÀI TẬP SỐ 2: Đề bài: Viết chương trình điều khiển các động cơ khởi động và dừng theo trình tự
Bước 1 Phân tích quy trình làm việc
* Xác định yêu cầu bài toán:
Lập trình PLC điều khiển khởi động trực tiếp và dừng 3 động cơ KĐB 3 pha ro to lồng sóc theo đúng tuần tự sau:
- Ấn nút "khởi động ", động cơ 1Đ chạy ngay, sau 5’’ động cơ 2Đ chạy, sau 5’’ nữa động cơ 3Đ chạy
- Ấn nút "dừng ", động cơ 3Đ dừng ngay, sau 3’’ động cơ 2Đ dừng, sau 3’’ nữa động cơ 1Đ dừng
- Các động cơ được bảo vệ quá tải bằng rơ le nhiệt, khi có 1 động cơ quá tải cả 3 động cơ cùng dừng
- Các nút ấn "dừng" dùng tiếp điểm thường đóng, nút “ khởi động” là dùng tiếp điểm thường mở
Mạch điện được trang bị nút “dừng khẩn cấp”, cho phép tất cả các động cơ ngừng hoạt động ngay lập tức khi được ấn Để điều khiển các động cơ, sử dụng công tắc tơ K1, K2, K3 Aptomat AT đảm nhận chức năng đóng cắt điện và bảo vệ ngắn mạch, trong khi rơ le nhiệt RN1, RN2, RN3 được sử dụng để bảo vệ quá tải.
* Xác định mối quan hệ logic của tín hiệu đầu vào và đầu ra
- Lựa chọn thiết bị điều khiển và chấp hành:
Nút ấn "khởi động" M: thường mở
Nút ấn "dừng" D1: thường đóng
Nút ấn "dừng khẩn cấp" D: thường đóng
Tiếp điểm rơ le nhiệt RN: thường đóng
Công tắc tơ K1, K2, K3 điều khiển 3 động cơ
Bước 2: Thiết kế mạch điều khiển bằng phần tử logic:
* Khai báo địa chỉ đầu vào- đầu ra:
Tín hiệu vào Địa chỉ Chức năng
M I0.0 Nút ấn "khoi dong", thường mở
D I0.2 Nút "dung khan cap", thường đóng
RN I0.3 Tiếp điểm thường đóng của rơle nhiệt để bảo vệ quá tải động cơ Địa chỉ đầu ra:
Tín hiệu ra Địa chỉ Chức năng
K1 Q0.0 Cuộn dây của công tắc tơ K1
K2 Q0.1 Cuộn dây của công tắc tơ K2
K3 Q0.2 Cuộn dây của công tắc tơ K3
* Bước 3: Viết chương trình điều khiển
Trên cơ sở quy trình làm việc và địa chỉ vào/ra ta tiến hành viết chương trình trên phần mềm Step 7 Micro/win như sau:
Bước 4: Mô phỏng, chạy thử
BÀI TẬP SỐ 3: Đề bài: Lập trình PLC điều khiển động cơ KĐB 3 pha roto lồng sóc khởi động trực tiếp, quay hai chiều có hãm dừng
BÀI TẬP SỐ 3: Đề bài: Viết chương trình điều khiển băng tải đếm sản phẩm theo yêu cầu công nghệ
Bước 1 Phân tích quy trình làm việc
* Xác định yêu cầu bài toán:
Lập trình PLC điều khiển một hệ thống băng tải đếm sản phẩm như sau:
- Băng tải 1 có 1 cảm biến: Khi có sản phẩm chạy qua cảm biến phát tín hiệu bằng 1
- Băng tải 2 có 1 cảm biến tương tự băng tải 1
- Ấn nút khởi động băng tải 2 chạy
Khi băng tải 1 có đủ 12 sản phẩm, sau 3 giây, băng tải 1 sẽ tạm dừng và băng tải 2 sẽ bắt đầu chạy Khi cảm biến của băng tải 2 phát hiện sản phẩm, sau 3 giây, băng tải 2 cũng sẽ tạm dừng, trong khi băng tải 1 tiếp tục hoạt động và bộ đếm của băng tải 1 sẽ bắt đầu đếm lại từ đầu Quá trình này sẽ lặp lại liên tục.
- Ấn nút dừng, cả hai băng tải cùng dừng
Các băng tải được trang bị rơ le nhiệt để bảo vệ, đảm bảo rằng khi một băng tải bị quá tải, cả hai băng tải sẽ tự động dừng lại Để điều khiển hoạt động của các băng tải, chúng ta sử dụng công tắc tơ K Ngoài ra, để thực hiện việc đóng cắt điện và bảo vệ khỏi hiện tượng ngắn mạch, Aptomat AT được sử dụng.