CHƯƠNG 3 CẤU TRÚC LẠI CHƯƠNG TRÌNH VÀ XÂY DỰNG BÀI GIẢNG BỔ SUNG NỘI DUNG PLC VÀO MÔ ĐUN TRANG BỊ ĐIỆN 2 TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
3.2. Tổng quan về thiết bị điều khiển PLC
3.2.2 Cấu tạo hệ thống PLC
Cấu trúc một hệ thống PLC có 5 bộ phận cơ bản gồm: bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, cổng giao diện vào/ra và thiết bị lập trình. [6].
50 Hình 3.5 Cấu trúc một hệ thống PLC
- Bộ xử lý còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), là linh kiện chứa bộ vi xử lý. Bộ xử lý biên dịch các tín hiệu vào và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu trong bộ nhớ của CPU, truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các thiết bị ra.
- Bộ nhớ là nơi lưu giữ chương trình sử dụng cho các hoạt động điều khiển. Các dạng bộ nhớ có thể là RAM, ROM, EPROM. Người ta luôn chế tạo nguồn dự phòng cho RAM để duy trì chương trình trong trường hợp mất điện nguồn, thời gian duy trì tuỳ thuộc vào từng PLC cụ thể. Bộ nhớ cũng có thể đƣợc chế tạo thành mô đun cho phép dễ dàng thích nghi với các chức năng điều khiển có kích cỡ khác nhau, khi cần mở rộng có thể cắm thêm.
- Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp cho bộ vi xử lý (thường là 5V) và cho các mạch điện trong các mô đun còn lại (thường là 24V).
- Cổng giao diện vào là nơi bộ xử lý nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đến các thiết bị bên ngoài. Tín hiệu vào có thể từ các công tắc, các bộ cảm biến nhiệt độ, các tế bào quang điện, các nút ấn .... Tín hiệu ra có thể cung cấp cho các cuộn dây công tắc tơ, các rơle, các van điện từ, các động cơ nhỏ... Tín hiệu vào/ra có thể là tín hiệu rời rạc, tín hiệu liên tục, tín hiệu logic...
Các tín hiệu mỗi điểm vào ra có một địa chỉ duy nhất đƣợc PLC sử dụng.
51 - Thiết bị lập trình được sử dụng để lập các chương trình điều khiển cần thiết sau đó đƣợc chuyển cho PLC. Thiết bị lập trình có thể đƣợc chế tạo ngay trên chính các PLC cỡ nhỏ và lập trình bằng nút ấn trên giao diện màn hình nhỏ gắn trên PLC, hoặc có thể là thiết bị lập trình chuyên dụng của các hãng chế tạo và bán kèm theo PLC, có thể là thiết bị lập trình cầm tay gọn nhẹ, có thể là phần mềm đƣợc cài đặt trên máy tính để bàn hoặc máy tính cá nhân sau đó đƣợc kết nối với PLC bằng cáp kết nối đặc biệt thông qua cổng USB.
- Hiện nay, tại trường CĐ nghề Công nghiệp Hà Nội được trang bị bộ điều khiển PLC của hãng Siemen (S7 – 200 và S7 – 300), do đó trong khuôn khổ luận văn này sử dụng loại PLC S7 – 200 của hãng Siemen làm ví dụ minh họa cho luận văn.
Hình 3.6 Cách ghép nối PLC với máy tính + Ngôn ngữ lập trình cho S7-200
Có 3 loại ngôn ngữ lập trình đƣợc dùng trong phần mềm Microwin và có thể đƣợc chuyển đổi cho nhau đơn giản và nhanh chóng [7].
* Ngôn ngữ lập trình LAD (Ladder Logic):
Loại ngôn ngữ này rất thích hợp với người đã quen thiết kế mạch điều khiển logic chương trình được viết dưới dạng liên kết giữa các công tắc, các tiếp điểm rơ le.
52 Mạng LAD là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn chỉnh, theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới. Quá trình quét của PLC cũng theo thứ tự này. Mỗi một nấc thang xác định một số hoạt động của quá trình điều khiển. Một sơ đồ LAD có nhiều nấc thang. Trên mỗi phần tử của biếu đồ hình thang LAD có các tham số xác định tuỳ thuộc vào ký hiệu của từng hãng sản xuất PLC. Hình 3.5 thể hiện 1 đoạn của ngôn ngữ lập trình LAD (còn gọi là giản đồ thang).
Hình 3.7 Ngôn ngữ lập trình dạng LAD
* Ngôn ngữ lập trình FBD (Function Block Diagram):
Loại ngôn ngữ này thích hợp cho những người quen sử dụng và thiết kế mạch điều khiển số. Chương trình được viết dưới dạng liên kết của các hàm logic kỹ thuật số nhƣ AND, NOT….
Hình 3.8 Ngôn ngữ lập trình dạng FBD
53
* Ngôn ngữ lập trình liệt kê lệnh STL (Statement List).
Đây là ngôn ngữ lập trình thông thường của máy tính. Một chương trình đƣợc ghép bởi nhiều lệnh theo một thuật toán nhất định, mỗi lệnh chiếm một hàng và đều có cấu trúc chung là : "tên lệnh" + "toán hạng". Ở phương pháp này các lệnh được liệt kê thứ tự. Tuy nhiên, để phân biệt các đoạn chương trình người ta thường dùng các mã nhớ, mỗi mã nhớ tương ứng với một nấc thang của biểu đồ hình thang. Để khởi đầu mỗi đoạn (tương ứng như khởi đầu một nấc thang) ta sử dụng các lệnh khởi đầu như LD, L, A, O.... Kết thúc mỗi đoạn thường là lệnh gán cho đầu ra, đầu ra có thể là đầu ra cho thiết bị ngoại vi có thể là đầu ra cho các rơle nội.
Hình 3.9 Ngôn ngữ lập trình dạng STL