tải hộ 0984985060 ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 1TÌM HIỂU PLC VÀ ỨNG DỤNG THIẾT KẾ ĐÈN GIAO THÔNG – KẾT HỢP VỚI VIỆC KẾT NỐI MÁY TÍNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
CƠ SỞ THANH HÓA – KHOA CÔNG NGHỆ

ĐỒ ÁN 1

ĐỀ TÀI :
TÌM HIỂU PLC VÀ ỨNG DỤNG THIẾT KẾ ĐÈN GIAO
THÔNG – KẾT HỢP VỚI VIỆC KẾT NỐI MÁY TÍNH
GIÁO VIÊN HD : PHẠM THÁI HÒA
NHÓM SV : NHÓM 02
LỚP : CDDI13BTH
THANH HÓA, THÁNG 03 NĂM 2014.
`
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
DANH SÁCH NHÓM 02
TT HỌ VÀ TÊN MSSV GHI CHÚ
1 Nguyễn Trọng Tuấn 11014043
2 Nguyễn Tuấn Linh 11021153
3 Nguyễn Mạnh Toản 11012623
4 Nguyễn Văn Hoàng 11021073
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Thanh Hóa, ngày … tháng … năm 2014
GIẢNG VIÊN
GVHD : Phạm Thái Hòa
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
MỤC LỤC
GVHD : Phạm Thái Hòa
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
DANH MỤC HINH
GVHD : Phạm Thái Hòa
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
DANH MỤC BẢNG
GVHD : Phạm Thái Hòa
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
LỜI NÓI ĐẦU
Trong sự nghiệp Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa, ở mọi ngành sản xuất,
mục tiêu nâng cao suất lao động, chất lượng sản phẩm và giá trị kinh tế là mục
tiêu quan trong hàng đầu. Để đạt được mục tiêu trên cần phải có nhiều biện pháp
thích hợp với từng giai đoạn phát triển. Hiện nay, với sự phát triển nhanh chóng
của công nghệ cao, việc ứng dụng các công nghệ điều khiển tự động vào các quy
trình sản xuất là hướng đi tất yếu cho sự phát triển kinh tế xã hội. Việc ứng dụng
công nghệ PLC vào điều khiển tự động- Đặc biệt là thiết kế và thi công đèn giao
thông - kết hợp với việc ghép nối máy tính đã đem lại kết quả đầy tính ưu việt.
Các thiết bị, hệ thống đo lường và điều khiển ứng dụng PLC ghép nối với máy
tính có độ chính xác cao, thời gian xử lý dữ liệu ngắn kể cả việc thống kê và in
ra kết quả. Vì vậy việc ứng dụng PLC vào điều khiển tự động là vấn đề rất quan
trọng.
Với đề tài nghiên cứu, thiết kế và thi công đèn giao thông - kết hợp với việc
ghép nối máy tính điều khiển bằng PLC Mitsubishi FX1N, giúp em có thể hiểu

được một số ứng dụng và phương pháp lập trình điều khiển của PLC hãng
Mitsubishi. Đây chỉ là một mô hình nhỏ và là hệ thống ứng dụng ngoài thực tế.
Tuy nhiên, PLC là một lĩnh vực mới đối với sinh viên đang ngồi trên ghế
nhà trường, cũng như thời gian nghiên cứu tương đối ngắn, nên mặc dù được
thầy giáo hướng dẫn tận tình và sự nỗ lực của nhómnhưng không tránh khỏi
những sai sót.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Thái Hòa đã tận tình giúp đỡ chúng
em trong thời gian qua.
Thanh Hóa , ngày … tháng …. năm 2014
Nhóm sinh viên thực hiện:
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 6
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay, cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật ngành tự
động hóa đã phát triển nhanh chóng cùng với các ngành công nghệ khác, nhằm đáp
ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Tự động hóa đóng vai trò cốt lõi trong hệ
thống của các công ty, nhà máy sản xuất, giao thông
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế là tốc độ gia tăng không ngừng về các
loại phương tiện giao thông. Sự phát triển nhanh chóng của các phương tiện giao
thông đã dẫn đến tình trạng tắc nghẽn giao thông xảy ra rất thường xuyên.Vấn đề
đặt ra ở đây là làm sao để đảm bảo giao thông thông suốt và sử dụng đèn điều
khiển giao thông ở những ngã tư, những nơi giao nhau của các làn đường là một
giải pháp. Để viết chương trình điều khiển đèn giao thông ta có thể viết trên nhiều
hệ ngôn ngữ khác nhau. Nhưng với những ưu điểm vượt trội của PLC FX 1N như:
Có thể ghép nối mở rộng, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng làm việc ổn định linh
hoạt. Nên ở đây tôi đã tìm hiểu hệ thống điều khiển có thể lập trình được PLC
(Programmble Logic Control) với ngôn ngữ lập trình của FX 1Nđể viết chương
trình điều khiển đèn giao thông. Xuất phát từ những nhu cầu thực tế, tình trạng ách
tắc thường xảy ra vào những thời gian cao điểm.Với ham muốn hiểu biết về về lĩnh

vực này, tôi xin chọn đề tài : “tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông
- kết hợp với việc ghép nối máy tính” làm đồ án nôn học. Mục đích của đề tài này
là hiểu biết về các thiết bị tự động hoá, các giải pháp tự động hoá tích hợp toàn diện
thông qua PLC FX 1N và quan trọng nhất là những giải pháp giao thông tại các ngã
tư và cụm ngã tư nhằm tiết kiệm thời gian và ách tắc giao thông (Điều khiển Trong
những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền kinh tế là tốc độ gia tăng không
ngừng về các loại phương tiện giao thông. Sự phát triển nhanh chóng của các
phương tiện giao thông đã dẫn đến tình trạng tắc nghẽn giao thông xảy ra rất
thường xuyên.Vấn đề đặt ra ở đây là làm sao để đảm bảo giao thông thông suốt và
sử dụng đèn điều khiển giao thông ở những ngã tư, những nơi giao nhau của các
làn đường là một giải pháp. Với suy nghĩ là ứng dụng kiến thức đã học ở trường và
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 7
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
tìm hiểu thêm ở thực tế và sách vở, chúng em đã chọn đề tài “tìm hiểu về PLC và
ứng dụng thiết kế đèn giao thông - kết hợp với việc ghép nối máy tính” với mong
muốn sau khi thực hiện xong đề tài này chúng em có thể làm việc thành thạo hơn ở
các nhà máy sản xuất và các công ty chuyên về tự động hóa.
1.2. Mục đích và yêu cầu đề tài
Nhằm phục vụ cho công nghệ dây chuyền sản xuất tự động hiện đại nhanh
chóng, chính xác và hiệu quả cho các xí nghiệp, nhà máy sản xuất công nghiệp,
những nơi có dây chuyền sản xuất tự động.
Từ mục đích đề tài “tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông -
kết hợp với việc ghép nối máy tính” phải đảm bảo các yêu cầu:
Sử dụng tiện lợi, hiệu quả và rộng rãi trên khắp cả nước.
Tự động mà không cần đến sự can thiệp tại chỗ của người vận hành.
1.3. Giới hạn của đồ án
Hệ thống PLC nói chung là thiết bị sử dụng linh kiện điện tử hiện đại,
cho nên đòi hỏi phải có một khoảng thời gian dài tìm hiểu. Có rất nhiều khó
khăn trong lúc thực hiện đề tài “Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn
giao thông - kết hợp với việc ghép nối máy tính”. Với thời gian ngắn nhưng lại

có nhiều vấn đề cần giải quyết, hơn nữa kiến thức người tìm hiểu đề tài có hạn,
sinh viên thực hiện đề tài chỉ tập trung giải quyết những vấn đề sau:
Tìm hiểu và phân tích nguyên lý làm việc của hệ thống PLC .
Ứng dụng của hệ thống PLC để thiết kế và thi công đèn giao thông - kết
hợp với việc ghép nối máy tính.
1.4. Thực hiện đề tài
Nghiên cứu mô hình “tìm hiểu về PLC và đèn giao thông - kết hợp với việc
ghép nối máy tính” sử dụng PLC FX1N của hãng tìm hiểu về PLC và đèn giao
thông - kết hợp với việc ghép Mitshumishi.
Thông qua PLC thực hiện đóng mở hệ thống relay, bộ đếm, thanh ghi …
Lập trình điều khiển PLC .
Thiết kế hệ thống đèn giao thông - kết hợp với việc ghép nối máy tính.
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 8
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
2.1. Sơ đồ khối
Hình 2.1 : Sơ đồ khối của hệ thống
Hệ thống được điều khiển bởi bộ điều khiển lập trình Programmable Logic
Controller viết tắc là PLC , cụ thể là PLC MITSUBISHI FX1N và một số thiết
bị khác như, rơ le, nút bấm, Aptomat, đèn
2.2. Phân tích các khối ứng dụng
2.2.1. Khối nguồn
Trong hệ thống ta dùng bộ nguồn có điện áp ổn định gồm cả nguồn AC và
DC
Nguồn AC dùng để cung cấp cho bộ nguồn biến đổi AC- DC 24V, PLC ,
biến tần, đèn báo
Nguồn DC dùng để cung cấp cho rơle và nguồn điều khiển PLC
Hình 2.2 :Hình khối nguồn cung cấp cho PLC
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 9
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính

2.2.2. Khối nhận tín hiệu điều khiển
2.2.2.1. Nút nhấn
Là thiết bị dùng để tiếp nhận các tín hiệu điều khiển như:
- Nhận tín hiệu để khởi động hệ thống.
- Nhận tín hiệu để khởi động chức năng.
- Nhận tín hiệu để dừng hệ thống.
- Nhận tín hiệu để dừng chức năng.
Hình 2.3: Hình dạng một số nút nhấn trong công nghiệp
2.2.2.2. Khối xử lý
PLC là thiết bị điều khiển lập trình được thực hiện linh hoạt các thuật toán
điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Các chương trình (hay sự
kiện) khi ta viết song nạp vào hệ thống bên trong PLC thì các chương trình này
được khích hoạt bởi các tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc
qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện đếm.
Hình 2.4: Hình dạng PLC
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 10
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
2.2.3. Giao tiếp công suất
2.2.3.1. Aptomat
CB bảo vệ là khí cụ điện dùng để đóng mạch điện động lực và các thiết bị
phụ tải có công suất lớn, trong mô hình này dùng để đóng ngắt hệ thống hoạt
động.
 Thông số kỹ thuật :
- Điện áp cung cấp 220VAC /50Hz
- Cường độ dòng điện định mức: 16A
2.2.3.2. Rơ le trung gian
Relay trung gian là một khí cụ điện được dùng trong lĩnh vực điều khiển tự
động. Đây là một loại relay điện áp, nguyên lý hoạt động tương tự như
contactor, nhưng điểm khác biệt giữa contactor và relay trung gian là:
Relay trung gian chỉ có một loại tiếp điểm cho các dòng điện có cường độ

nhỏ đi qua, không có tiếp điểm chính.
Trong relay trung gian có những tiếp điểm thường đóng và tiếp điểm
thường mở nhưng không có bộ phận dập hồ quang.
Nhằm bảo vệ cho CPU tránh những rủi ro từ nguồn điện xoay chiều
220VAC làm hư hỏng PLC , nên tránh cấp nguồn 220VAC trực tiếp vào tiếp
điểm PLC , vì thế phải dùng relay trung gian loại 24 VDC để đóng ngắt các tiếp
điểm của van.
 Thông số kỹ thuật:
- Loại 02 tiếp điểm thường đóng 02 tiếp điểm thường hở
- Điện áp cuộn dây: 24VDC /5A
- Cường độ dòng điện định mức: 28VDC/ 5A hoặc 220VAC
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 11
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
Hình 2.5: Hình dạng một số loại rờ le trung gian sử dụng trong điện
công nghiệp
2.2.4. Khối hiển thị
2.2.4.1. Đèn báo
Dùng để báo hiệu hệ thống đang ở trạng thái nào. Trong mô hình này đèn
báo được cấp điện áp 220V
- Đèn START báo hiệu hệ thống được cấp nguồn đầy đủ để người điều khiển
biết hệ thống đã thực hiện chương trình chưa.
- Đèn STOP báo hiệu hệ thống đã ngừng hoạt động.
- Đèn RUN báo hiệu hệ thống đang hoạt động .
Hình 2.10: Hình dạng đèn báo trong hệ thống
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 12
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ PLC
3.1. Cấu trúc PLC
Tất cả PLC đều có thành phần chính là:
Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong ( có thể mở rộng thêm một số bộ

nhớ ngoài EPROM ).
Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC .
Các Module vào/ra.
Hình 3.1: Sơ đồ khối của hệ thống
Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình
bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ
RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung. Nếu đơn vị
lập trình là đơn vị xách tay, RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi
nào chương trình đã được kiểm tra và sẵn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang
bộ nhớ PLC . Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hỗ trợ
cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình. Các đơn vị lập trình nối với PLC
qua cổng RS232, RS422, RS458,…
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 13
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
Khối xử lý trung tâm (CPU) gồm ba phần: bộ xử lý, hệ thống bộ nhớ và hệ
thống nguồn cung
Hình 3.2: Sơ đồ khối tổng quát của CPU
3.1.1. Đơn vị xử lý trung tâm
CPU điều kiển các hoạt động bên trong PLC . Bộ xử lý đọc và kiểm tra
chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong
chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới
các thiết bị liên kết được thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó điều phụ
thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.
3.1.2. Hệ thống bus
Hệ thống bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường
tín hiệu song song:
Address Bus : Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Module khác
nhau.
Data Bus : Bus dùng để truyền dữ liệu.
Control Bus: Bus điều kiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điều

kiển đồng bộ các hoạt động trong PLC .
Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và module vào ra
thông qua Data Bus gồm 8 đường truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời
hay song song.
Nếu một module đầu vào nhận được địa chỉ cuả nó trên Address Bus, nó sẽ
chuyển tất cả trạng thái đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của
8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, module đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 14
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
liệu từ Data bus. Contol bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu
trình hoạt động của PLC .
Các địa chỉ vào số liệu được chuyển lên các bus tương ứng trong một
thời gian hạn chế.
Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và
I/O. Bên cạnh đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1 – 8 MHZ.
Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định
thời, đồng hồ của hệ thống.
3.1.3. Bộ nhớ
PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp :
Làm bộ nhớ định thời cho các kênh trạng thái I/O.
Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi
các Relay.
Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bô nhớ, tất cả mọi vị trí
trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ.
Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một đếm địa chỉ ở bên trong bộ
vi xử lý. Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp
theo. Với một địa chỉ mới, nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đầu ra,
quá trình này được gọi là quá trình đọc.
Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bởi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này
có khả năng chứa 2000 ÷ 16000 dòng lệnh, tùy theo loại vi mạch. Trong PLC

các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng.
RAM (Random Access Memory) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa
bỏ nội dung bất kỳ lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi
bị mất. Để tránh tình trạng này các PLC được trang bị một pin khô, có khả năng
cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm. Trong thực tế
RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình. Khuynh hướng hiện nay
dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn.
EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 15
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được.
Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn, nó được gắn sẵn trong máy,
đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn. Nếu người sử dụng không
muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC . Trên PG
(Programer) có sẵn chỗ ghi và xóa EPROM.
Môi trường ghi dữ liệu thứ ba là đĩa cứng hoặc đĩa mềm, được sử dụng
trong máy lập trình. Đĩa cứng hoặc đĩa mềm có dung lượng lớn
Kích thước bộ nhớ:
- Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 ÷ 1000 dòng lệnh tùy vào công nghệ
chế tạo.
- Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K ÷ 16K, có khả năng chứa từ 2000 ÷
16000 dòng lệnh.
3.1.4. Các ngõ vào ra I/O.
Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối với các module vào (các đầu
vào của PLC ), các cơ cấu chấp hành được nối với module ra (các đầu ra của
PLC ).
Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu xử lý là
12/24VDC hoặc 100/240VAC.
Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh
I/O được cung cấp bởi các đèn LED trên PLC , điều này làm cho việc kiểm tra

hoạt động nhập xuất trở nên dễ dàng và đơn giản.
Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện
việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra.
3.2. Các hoạt động xử lý bên trong PLC
3.2.1. Xử lý chương trình.
Khi một chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của PLC , các lệnh sẽ được
viết trong một vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ.
PLC có bộ đếm địa chỉ bên trong vi xử lý, vì vậy chương trình ở bên trong
bộ nhớ sẽ được bộ vi xử lý thực hiện một cách từng tự từng lệnh một, từ đầu đầu
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 16
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
cho đến cuối chương trình. Một chu kỳ thực hiện bao gồm ba giai đoạn nối tiếp
nhau:
- Đọc trạng thái tất cả đầu vào: PLC thực hiện lưu các trạng thái vật lý của
ngõ vào. Phần chương trình phục vụ công việc này có sẵn trong PLC và được
gọi là hệ điều hành.
- Thực hiện chương trình: Bộ xử lý sẽ đọc và xử lý tuần tự lệnh một trong
chương trình. Trong khi đọc và xử lý các lệnh, bộ vi xử lý sẽ đọc tín hiệu các
đầu vào, thực hiện các phép toán logic kết quả sau đó sẽ xác định trạng thái
của các đầu ra.
- Xử lý những yêu cầu truyền thông: Suốt thời gian CPU xử lý thông tin
trong chu trình quét. PLC xử lý tất cả thông tin nhận được từ cổng truyền
thông hay các module mở rộng.
- Thực hiện tự kiểm tra: Trong 1 chu kỳ quét, PLC kiểm tra hoạt động của
CPU và trạng thái của các module mở rộng.
- Xuất tín hiệu ngõ vào: Bộ vi xử lý sẽ gắn các trạng thái mới cho các đầu ra
tại các module đầu ra.
Hình 3.3: Sơ đồ khối hoạt động PLC
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 17
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính

3.2.2. Xử lý xuất nhập
Gồm hai phương pháp khác nhau dùng cho việc xử lý I/O trong PLC :
- Cập nhật liên tục: Trong phương pháp này, CPU phải mất một khoảng thời gian
để đọc trạng thái của các ngõ vào sẽ được xử lý. Khoảng thời gian trên, thường
là 3ms, nhằm tránh tác động xung nhiễu gây bởi contact ngõ vào. Các ngõ ra
được kích trực tiếp (nếu có) theo sau tác vụ kiểm tra logic. Trạng thái các ngõ ra
được chốt trong khối ngõ ra nên trạng thái của chúng được duy trì cho đến lần
cập nhật kế tiếp.
- Lưu ảnh quá trình xuất nhập: Hầu hết các PLC loại lớn có thể có vài trăm I/O, vì
thế CPU chỉ có thể xử lý một lệnh ở một thời điểm. Trong suốt quá trình thực
thi, trạng thái mỗi ngõ nhận phải được xét đến riêng lẻ nhằm dò tìm các tác động
của nó trong chương trình. Do chúng ta yêu cầu relay 3ms cho mỗi ngõ vào, nên
tổng thời gian cho hệ thống lấy mẫu liên tục, gọi là chu kỳ quét hay thời gian
quét, trở nên rất dài và tăng theo số ngõ vào.
Để làm tăng tốc độ thực thi chương trình, các ngõ I/O được cập nhật tới
một vùng đặc biệt trong chương trình. Ở đây, vùng RAM đặc biệt này được
dùng như một bộ đếm lưu trạng thái các logic điều khiển và các đơn vị I/O.
Từng ngõ vào và ngõ ra được cấp phát một ô nhớ trong vùng RAM này. Trong
khi lưu trạng thái các ngõ vào/ra vào RAM. CPU quét khối ngõ vào và lưu trạng
thái chúng vào RAM. Quá trình này xảy ra ở một chu kỳ chương trình.Khi
chương trình được thực hiện, trạng thái của các ngõ vào đã lưu trong RAM được
đọc ra. Các tác vụ được thực hiện theo các trạng thái trên và kết quả trạng thái
của các ngõ ra được lưu vào RAM ngõ ra. Sau đó vào cuối chu kỳ quét, quá
trình cập nhật trạng thái vào/ra chuyển tất cả tín hiệu ngõ ra từ RAM vào khối
ngõ ra tương ứng, kích các ngõ ra trên khối vào ra. Khối ngõ ra được chốt nên
chúng vẫn duy trì trạng thái cho đến khi chúng được cập nhật ở chu kỳ quét kế
tiếp.
Tác vụ cập nhật trạng thái vào/ra trên được tự động thực hiện bởi CPU
bằng một đoạn chương trình con được lập trình sẵn bởi nhà sản xuất. Như vậy,
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 18

Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
chương trình con sẽ được thực hiện tự động vào cuối chu kỳ quét hiện hành và
đầu chu kỳ kế tiếp. Do đó, trạng thái của các ngõ vào/ra được cập nhật.
Lưu ý rằng, do chương trình con cập nhật trạng thái được thực hiện tại một
thời điểm xác định của chu kỳ quét, trạng thái của các ngõ vào và ngõ ra không
thay đổi trong chu kỳ quét hiện hành. Nếu một ngõ vào có trạng thái thay đổi
sau sự thực thi chương trình con hệ thống, trạng thái đó sẽ không được nhận biết
cho đến quá trình cập nhật kế tiếp xảy ra.
Thời gian cập nhật tất cả các ngõ vào ra phụ thuộc vào tổng số I/O được sử
dụng, thường là vài ms. Thời gian thực thi chương trình (chu kỳ quét) phụ thuộc
vào độ lớn chương trình điều khiển. Thời gian thi hành một lệnh cơ bản (một
bước) là 0,08 µs đến 0,1µs tùy loại PLC , nên chương trình có độ lớn 1K bước
(1000 bước) có chu kỳ quét là 0,8ms đến 1ms. Tuy nhiên, chương trình điều
khiển thường ít hơn 1000 bước, khoảng 500 bước trở lại.
3.3. Ngôn ngữ lập trình
Có 5 loại ngôn ngữ lập trình cho PLC :
 Ngôn ngữ lập trình ST (Structure text) hoặc (Statement List)
 Ngôn ngữ lập trình IL (Instruction List)
 Ngôn ngữ lập trình FBD (Function Block Diagrams)
 Ngôn ngữ lập trìnhSFC (Sequence Function Charts)
 Ngôn ngữ lập trình LD (Ladder Diagram)
3.4. Giới thiệu tổng quan về PLC MITSUBISHI FX1N
FX1N PLC thích hợp với các bài toán điều khiển với số lượng đầu vào ra
trong khoảng 14-60 I/O. Tuy nhiên, khi sử dụng các module vào ra mở rộng,
FX1N có thể tăng cường số lượng I/O lên tới 128 I/O. FX1N được tăng cường
khả năng truyền thông, nối mạng, cho phép tham gia trong nhiều cấu trúc mạng
khác nhau như Ethernet, ProfileBus, CC-Link, CanOpen, DeviceNet,… FX1N
có thể làm việc với các module analog, các bộ điều khiển nhiệt độ. Đặc biệt,
FX1N PLC được tăng cường chức năng điều khiển vị trí với 6 bộ đếm tốc độ
cao (tần số tối đa 60kHz), hai bộ phát xung đầu ra với tần số điều khiển tối đa là

GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 19
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
100kHz.
Điều này cho phép các bộ điều khiển lập trình thuộc dòng FX1N PLC có
thể cùng một lúc điều khiển một cách độc lập hai động cơ servo hay tham gia
các bài toán điều khiển vị trí(điều khiển hai toạ độ độc lập).
3.4.1. Đặc điểm kỹ thuật củaPLC MITSUBISHI FX1N
Bảng 3.1:Đặc tính kỹ thuật của PLC FX1N.
MỤC ĐẶC ĐIỂM GHI CHÚ
Xử lý chương trình Thực hiện quét chương trình tuần hoàn
Phương pháp xử lý vào/ra
(I/O)
Cập nhật ở đầu và cuối
chu kì quét (khi lệnh
END thi hành)
Có lệnh làm tươi ngõ ra
Thời gian xử lý lệnh Đối với các lệnh cơ bản: 0,08μs
Đối với các lệnh ứng dụng: 1,52 ÷ khoảng 100 μs
Ngôn ngữ lập trình Ngôn ngữ Ladder và
Instruction
Có thể tạo chương trình
loại SFC bằng
Stepladder
Dung lượng chương trình 8000 bước RAM: tối đa
16000 bước
Có thể chọn bộ nhớ
RAM/EPROM/EEPROM
Số lệnh Số lệnh cơ bản: 27
Số lệnh Ladder: 2
Số lệnh ứng dụng: 128

Có tối đa 298 lệnh ứng
dụng được thi hành
Cấu hình Vào/Ra (I/O) Phần cứng có tối đa 256 ngõ Vào/Ra, tùy thuộc
vào người sử dụng chọn (Phần mềm có tối đa 256
đầu vào, 256 đầu ra)
Rơ le phụ
trợ (M)
Thông
thường
Số lượng: 500 Từ M0 ÷ M499
Chốt Số lượng: 2572 Từ M500 ÷ M3071
Đặc biệt Số lượng: 256 Từ M8000 ÷ M8255
Rơ le trạng
thái (S)
Thông
thường
Số lượng: 490 Từ S10 ÷ S499
Chốt Số lượng: 400 Từ S500 ÷ S899
Khởi tạo Số lượng: 10 (tập con) Từ S0 ÷ S9
Khai báo Số lượng: 100 Từ S900 ÷ S999
Bộ định thì 100 mili giây Khoảng định thì: 0 ÷ Từ T0 ÷ T199
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 20
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
Timer (T)
3276,7 giây
Số lượng: 200
10 mili giây Khoảng định thì: 0 ÷
327,67 giây
Số lượng: 46
Từ T200 ÷ T245

1 mili giây
duy
Trì
Khoảng định thì: 0 ÷
32,767 giây
Số lượng: 4
T246 ÷ T249
100 mili giây
duy trì
Khoảng định thì: 0 ÷
3276,7 giây
Số lượng: 6
T250 ÷ T255
Bộ đếm
(C)
Thông
thường
16 bit
Khoảng đếm: 1 đến
32767
Số lượng: 16
Từ C0 ÷ C15
Loại: bộ đếm lên 16 bit
Chốt 16 C16 Số lượng: 184 Từ C16 ÷ C199
Loại: bộ đếm lên 16 bit
Thông
thường
32 bit
Khoảng đếm:
-2.147.483.648

đến 2.147.483.647
Số lượng: 20
Từ C200 ÷ C219
Loại: bộ đếm lên/xuống
32 bit
Chốt 32 bit Khoảng đếm:
-2.147.483.648 đến
2.147.483.647
Số lượng: 15
Từ C220 ÷ C234
Loại: bộ đếm lên/xuống
32 bit
Bộ đếm tốc
độ cao
(HSC)
1 pha
Khoảng đếm:
-2.147.483.648 đến
2.147.483.647
Từ C235 ÷ C240
1 pha hoạt
động
bằng ngõ vào
1 pha:
* Tối đa 60kHz cho
phần cứng của HSC
Từ C241 ÷ C245
2 pha Từ C246 ÷ C250
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 21
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính

(C235, C236,C246)
* Tối đa 10kHz cho
phần
mềm của HSC (C237 ÷
C245, C247 ÷ C250)
2 pha:
*Tối đa 30kHz cho
phần cứng của HSC
(C251)
* Tối đa 5kHz cho phần
mềm của HSC (C252 ÷
C255
Pha A/B Từ C251 ÷ C255
Thanh ghi
dữ liệu
(D)
Thông
thường
Số lượng: 128 Từ D0 ÷ D127
Loại: cặp thanh ghi lưu
trữ dữ liệu 16 bit dùng
cho thiết bị 32 bit
Chốt Số lượng: 7872 Từ D128 ÷ D7999
Loại: cặp thanh ghi lưu
trữ dữ liệu 16 bit dùng
cho thiết bị 32 bit
Tập tin Số lượng: 7000 Từ D1000 ÷ D7999
Loại: thanh ghi lưu trữ
dữ liệu 16 bit
Được điều

chỉnh bên
ngoài
Trong khoảng: 0 ÷ 255
Số lượng: 2
Dữ liệu chuyển từ biến
trở điều chỉnh điện áp
đặt ngoài vào thanh ghi
D8030 và D8031
Đặc biệt Số lượng: 256 (kể cả
D8030,
D8031)
Từ D8000 ÷ D8255
Loại: thanh ghi lưu trữ
dữ liệu 16 bit
Chỉ mục Số lượng: 16 Từ V0 ÷ V7 và Z0 ÷ Z7
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 22
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
Loại: thanh ghi dữ liệu
16 bit
Con trỏ
(P)
Dùng với lệnh
CALL
Số lượng: 128 Từ P0 ÷ P127
Dùng với các
ngắt
Số lượng: 6 100* đến 150* (kích
cạnh lên *=1, kích cạnh
xuống *=0)
Số mức

lồng nhau(N)
Dùng với lệnh
MC/MCR
Số lượng: 8 Từ N0 ÷ N7
MELSEC FC có nhiều loại phiên bản khác nhau tùy thuộc vào bộ nguồn
hay công nghệ của ngõ ra. Ta có thể lựa chọn bộ nguồn cung cấp 100-200V AC,
24V DC hay 12-24V DC, ngõ ra là relay hoặc transistor.
Bảng 3.2:Số lượng ngõ vào/ra của PLC FX1N.
FX1N
I/O Loại Số ngõ vào Số ngõ ra Nguồn Loại ngõ ra
14 FX1N-14MR 8 6
24 VDC
hay 100-
240VAC
Transistor
hay Relay
24 FX1N-24MR 14 10
40 FX1N-40MR 24 16
60 FX1N-60MR 36 24
3.4.2. Bố trí I/O củaPLC MITSUBISHI FX1N
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 23
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
Hình 3.4:Hình dạng PLC Mitsubishi
 Cấu trúc PLC FX1N-40MR
Hình 3.5: Cấu tạo bên ngoài của PLC FX1N-40MR
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 24
Tìm hiểu về PLC và ứng dụng thiết kế đèn giao thông, kết hợp với việc ghép nối máy tính
Hình 3.6: Cấu tạo các ngõ kết nối của PLC FX1N-40MR
Trong đó :
1. Bộ nhớ RAM/EEPROM cho chương trình PLC

2. Vít định vị PLC
3. Vít định vị ngõ vào ra của PLC
4. Ngõ vào của PLC
5. Đèn báo trạng thái ngõ vào
6. Nắp bảo vệ bus mở rộng
7. Đèn báo trạng thái hoạt động của PLC
8. Đèn báo trạng thái ngõ ra
9. Chốt gài cố định PLC
10. Ngõ ra của PLC
11. Mở rộng kết nối với adapter
12. Bus mở rộng
13. Công tắc Run/Stop
14. Kết nối thiết bị lập trình
15. Biến trở điều chỉnh
GVHD : Phạm Thái Hòa Trang 25