PLC điều khiển thang máy 3 tầng chương tổng quang PLC

Đồ Án Tốt Nghiệp 19
GVHD: Võ Xuân Nam

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN PLC

PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 3 TẦNG


n Tt Nghip 20
GVHD: Vừ Xuõn Nam

2.1 PLC:
Thiết bị điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Control), viết tắt
thành PLC, là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số
thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng
mạch số.
Bộ điều khiển logic khả trình là ý tưởng của một nhóm kỹ sư hãng General
Motors vào năm 1968 và họ đã đề ra các chỉ tiêu kỹ thuật nhằm đáp ứng những
yêu cầu điều khiển trong công nghiệp:
Dễ lập trình và dễ thay đổi chương trình điều khiển, sử dụng thích
hợp trong nhà máy.
Cấu trúc dạng module để dễ dàng bảo trì và sửa chữa.
Tin cậy hơn trong môi trường sản xuất của nhà máy công nghiệp.
Dùng linh kiện bán dẫn nên có kích thước nhỏ gọn hơn mạch role
chức năng tương đương.
Giá thành có khả năng cạnh tranh cao.
Đặc trưng của kỹ thuật PLC là việc sử dụng vi mạch để xử lý thông tin. Các
ghép nối logic cần thiết trong quá trình điều khiển được xử lý bằng phần mềm do
người sử dụng lập nên và cài đặt vào. Chính do đặc tính này mà người sử dụng có
thể giải quyết nhiều bài toán về tự động hóa khác nhau trên cùng một bộ điều
khiển và hầu như không phải biến đổi gì ngoài việc nạp những chương trình khác

nhau. Như vậy, với chương trình điều khiển trong mình, PLC trở thành một bộ điều
khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi
trường xung quanh (với các PLC khác hoặc với máy tính). Toàn bộ chương trình
điều khiển được lưu nhớ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương trình
(khối OB, FC hoặc FB) và được thực hiện lặp theo chu kỳ của vòng quét (scan).
Để thực hiện một chương trình điều khiển tất nhiên PLC phải có chức năng như
một máy tính nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, bộ nhớ để
lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và phải có các cổng vào ra để giao tiếp được
với đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh. Bên
cạnh đó để phục vụ bài toán điều khiển số, PLC còn cần phải có thêm các khối

PLC IU KHIN THANG MY 3 TNG


n Tt Nghip 21
GVHD: Vừ Xuõn Nam

chức năng đặc biệt khác như là bộ đếm (Counter), bộ thời gian (Timer) và các khối
hàm chuyên dụng.
Sự ra tăng những ứng dụng PLC trong công nghiệp đã thúc đẩy các nhà sản
xuất trên thế giới hoàn chỉnh các họ PLC với mức độ khác nhau về khả năng, tốc
độ xử lý và hiệu xuất. Các họ PLC phát triển từ loại làm việc độc lập, chỉ với 20
ngõ vào/ra và dung lượng bộ nhớ chương trình 500 bước đến các module nhằm dễ
dàng mở rộng thêm khả năng và chức năng chuyên dùng:
Xử lý tín hiệu liên tục (Module Analog).
Điều khiển động cơ Servo, động cơ bước.
Truyền thông.
Cùng với sự phát triển của kỹ thuật vi mạch, kỹ thuật PLC đã có những
bước tiến bộ vượt bậc. Có thể nói nếu không có kỹ thuật PLC thì không có tự động
hóa trong các ngành công nghiệp.

2.2 Sơ đồ tổng quát của PLC:
Hầu hết các họ PLC của các hãng sản xuất trên thế giới đều có các module
chính như sau:
-

Bộ xử lý trung tâm CPU: là bộ não của PLC, xử lý chương trình điều khiển.

-

Bộ vào/ra (Input/Output Module): nhận tín hiệu vào và gửi tín hiệu ra.

-

Bộ nhớ (Memory Module): dùng để chứa chương trình điều khiển dữ liệu.

PLC IU KHIN THANG MY 3 TNG


Đồ Án Tốt Nghiệp 22
GVHD: Võ Xn Nam

Th«ng th­êng ®Ĩ t¨ng tÝnh mỊm dỴo trong øng dơng thùc tÕ mµ ë ®ã phÇn
lín c¸c ®èi t­ỵng ®iỊu khiĨn cã sè tÝn hiƯu ®Çu vµo, ®Çu ra còng nh­ chđng lo¹i tÝn
hiƯu vµo/ra kh¸c nhau mµ c¸c bé ®iỊu khiĨn PLC ®­ỵc thiÕt kÕ kh«ng bÞ cøng ho¸
vỊ cÊu h×nh. Chóng ®­ỵc chia nhá thµnh c¸c module. Sè module ®­ỵc sư dơng
nhiỊu hay Ýt t theo tõng bµi to¸n, song tèi thiĨu bao giê còng ph¶i cã mét module
chÝnh lµ module CPU. C¸c module cßn l¹i lµ nh÷ng module nhËn/trun tÝn hiƯu
víi ®èi t­ỵng ®iỊu khiĨn, c¸c module chøc n¨ng chuyªn dơng nh­ PID, ®iỊu khiĨn
®éng c¬. Chóng ®­ỵc gäi chung lµ module më réng. TÊt c¶ c¸c module ®­ỵc g¸

trªn nh÷ng thanh Rail.

2.3 Lợi ích của việc sử dụng PLC:
Cùng với sự phát triển của phần cứng lẫn phần mềm, PLC ngày càng
tăng được tính năng cũng như lợi ích của PLC trong hoạt động công nghiệp.
Kích thước của PLC hiện nay được thu nhỏ lại để bộ nhớ và số lưïng I/O càng
nhiều hơn, các ứng dụng của PLC càng mạnh hơn giúp người sử dụng giải
quyết được nhiều vấn đề phức tạp trong điều khiển hệ thống. Lợi ích đầu tiên
của PLC là hệ thống điều khiển chỉ cần lắp đặt một lần ( đối với sơ đồ hệ
thống, các đường nối dây, các tin hiệu ở ngõ vào/ra…), mà không phải thay đổi
kết cấu của hệ thống sau này, giảm được sự tốn kém khi phải thay đổi lắp đặt
khi đổi thứ tự điều khiển (đối với hệ thống điều khiển relay) khả năng chuyển
đổi hệ điều khiển cao hơn (như giao tiếp giữa các PLC để truyền dữ liệu điều
khiển lẫn nhau), hệ thống được điều khiển linh hoạt hơn. Không như các hệ
thống cũ, PLC có thể dễ dàng lắp đặt do chiếm một khoảng không gian nhỏ
hơn nhưng điều khiển nhanh, nhiều hơn các hệ thống khác. Điều này càng tỏ
ra thuận lợi hơn đối với các hệ thống điều khiển lớn, phức tạp, và quá trình lắp
đặt hệ thống PLC ít tốn thời gian hơn các hệ thống khác.
Cuối cùng là người sử dụng có thể nhận biết được các trục trặc hệ thống của
PLC nhờ giao diện qua màn hình máy tính (một số PLC thế hệ sau này có khả

PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 3 TẦNG


Đồ Án Tốt Nghiệp 23
GVHD: Võ Xn Nam

năng nhận biết được các hỏng hóc (trouble shoding) của hệ thống và báo lại
cho người sử dụng). Điều này làm cho việc sửa chữa thuận lợi hơn.

2.4 Một vài lónh vực tiêu biểu ứng dụng PLC:
Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lónh vực sản
xuất cả trong công nghiệp và dân dụng. Từ những ứng dụng để điều khiển các
hệ thống đơn giản, chỉ có chức năng đóng mở (on/off) thông thường đến các
ứng dụng cho các lónh vực phức tạp, đòi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các
thuật toán trong quá trình sản xuất. Các lónh vực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện
nay bao gồm:
 Hóa học và dầu khí: đònh áp suất dầu, bơm dầu, điều khiển hệ
thống ống dẫn, cân đong trong hàng hóa.
 Chế tạo máy và sản xuất: tự động hóa trong chế tạo máy, cân
đong, quá trình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại…
 Bột giấy, giấy, xử lý giấy. Điều khiển máy băm, quá trình ủ
bột, quá trình căng gia nhiệt…
 Thủy tinh và phim ảnh: quá trình đóng gói, thử nghiệm vật liệu,
cân đong, các khâu hoàn tất sản phẩm, đo cắt giấy…
 Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản
phẩm, kiểm soát quá trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây…) cân đong,
đóng gói, hòa trộn…
 Kim loại: điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), qui trình sản
xuất, kiểm tra chất lượng..
 Năng lượng: điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý
trong các turbin…) các trạm cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một
cách tự động (than, gỗ, dầu mỏ…).

PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 3 TẦNG


Đồ Án Tốt Nghiệp 24
GVHD: Võ Xuân Nam

2.5 PLC OMRON (CP1L M40DR - A):



Tối đa 160 I/O, RS-232 / 485 / 422



Kết nối với module mở rộng tương tự như cho loại CPM1 (tối đa 3 module
cho CPU 30,40, 60 I/O và 1 cho CPU 14, 20 I/O))



Đầu vào analog 0-10V (256)



Đầu vào / ra xung 100kHz



Bộ nhớ 5/10Kstep, có bộ nhớ ngoài,



Bộ hiển thị LCD gắn ngoài (CP1W-DAM01) giúp theo dõi, điều chỉnh thông
số tại chỗ



Lập trình cổng USB bằng CX-Programmer



Chạy mô phỏng bằng CX-Simulator

Địa chỉ bộ nhớ vào ra của các loại PLC họ CP1L/1H (14,20,30,40,60 I/O)
Số lượng dầu vào
trên module PLC
14

20

30

40

Đầu nối trên module PLC
Input

Output

8 đầu:

6 đầu

000.00 đến 000.07

100.00 đến 100.05

12 đầu:
000.00 đến 000.11

8 đầu:
100.00 đến 100.07

18 đầu:

12 đầu:

000.00 đến 000.11 và

100.00 đến 100.07 và

001.00 đến 001.05

101.00 đến 101.03

24 đầu:

16 đầu:

000.00 đến 000.11 và

100.00 đến 100.07và

PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 3 TẦNG


Đồ Án Tốt Nghiệp 25

GVHD: Võ Xuân Nam

001.00 đến 001.11
36 đầu:
60

101.00 đến 101.07
24 đầu:

000.00 đến 000.11,

100.00 đến 100.07,

001.00 đến 001.11 và

101.00 đến 101.07 và

002.00 đến 002.11

102.00 đến 102.07

Các vùng nhớ trong CP1L/1H
Bộ nhớ trong PLC được chia thành các vùng (area) khác nhau với các chức
năng riêng biệt như sau:

Tính năng chính của PLC CP1L:
 Module CP1L chính cung cấp 6 loại với số lượng I/O khác nhau : 10, 14, 20,
30, 40 và 60 I/O. Tất cả đều có sẵn cổng USB.
 Có thể lắp thêm tối đa là 1 (với loại 14 & 20 I/O) hoặc 3 module mở rộng (với
loại 30, 40 & 60 I/O) (xem bảng 3)

 Input time constant : để giảm ảnh hưởng do nhiễu hay do tín hiệu vào lập bập
không ổn định, đầu vào của CP1L/1H có thể được đặt một hằng số thời gian
trễ là 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 hay 128 ms.
 Lập trình bằng ngôn ngữ bậc thang (ladder), dòng lệnh (statement list), lệnh
có cấu trúc (Structured text), Khối lệnh (Function Block) hoặc lưu đồ (SFC)
bằng phần mềm chạy trong Windows với CX-Programmer. Không hỗ trợ bộ
lập trình cầm tay.
 Có 2 chiết áp chỉnh độ lớn thanh ghi bên trong PLC (Analog Volume

PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 3 TẦNG


Đồ Án Tốt Nghiệp 26
GVHD: Võ Xuân Nam

Adjustment) với khoảng thay đổi giá trị từ 0-250 (BCD) thích hợp cho việc
chỉnh định timer hoặc counter bằng tay.
 Có thể nhận xung vào từ Encoder với 2 chế độ chính :
- Incremental mode . . . 100 KHz
- UP/DOWN mode . . . 50 KHz
 Có Interval Timer tốc độ cao với thời gian đặt từ 0.5 ms - 319.968 ms. Timer
có thể được đặt để kích hoạt ngắt đơn (One-shot Interrupt) hoặc lặp đi lặp lại
ngắt theo định kỳ (scheduled interrupt).
 Có đầu vào tốc độ cao để phát hiện các tín hiệu với độ rộng xung ngắn (tới
50 microsec) không phụ thuộc vào thời gian quét chương trình.
 Truyền thông theo chuẩn Host Link/NT Link hoặc 1:1 Data Link qua cổng RS232C/RS422/485 trên board cắm thêm trên CPU Unit.
1. Analog Setting Function
Bộ CP1L/1H có sẵn 1 chiết áp đầu vào & 1 đầu nối chiết áp ngòai để chỉnh giá
trị thanh ghi bên trong PLC (Analog Adjuster) với độ phân giải 8 bit và khoảng
giá trị thay đổi từ 0-255 (BCD).

Chiết áp Analog Adjuster -> Word A642
Đầu nối chiết áp Analog ngòai -> Word A643

PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 3 TẦNG


Đồ Án Tốt Nghiệp 27
GVHD: Võ Xuân Nam

2. Giao tiếp truyền thông (Communications)
3. Giao tiếp dùng Host Link
Giao tiếp dùng giao thức Host Link của Omron cho phép tới 32 bộ PLC
có thể được kết nối với 1 máy tính chủ (Host Computer). Host Link có thể
dùng trên đường truyền RS-232C hoặc RS-422C. Khi dùng RS-232C chỉ
cho phép kết nối 1:1 giữa 1 PLC với 1 computer trong khi kết nối dùng RS-

PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 3 TẦNG


Đồ Án Tốt Nghiệp 28
GVHD: Võ Xuân Nam

422 cho phép kết nối tới 32 PLC trên mạng với 1 máy tính (1:n). Có thể
dùng cổng RS-232C hoặc cổng RS-422C.
 Kết nối 1:1

 Kết nối 1:n
Sơ đồ sau đây cho phép kết nối tới 32 PLC với 1 máy tính dùng cáp truyền
RS-422.

• Khoảng cách tối đa khi dùng cáp RS-422 là 500m.
Loại adapter dùng cho kết nối 1:

Chi tiết về các bộ lệnh Host Link cho lập trình phần mềm kết nối giữa PLC với
máy tính, xin tham khảo cuốn “Programming Manual” và “Operation Manual”
của CP1L/1H.

PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 3 TẦNG


Đồ Án Tốt Nghiệp 29
GVHD: Võ Xuân Nam

4. Liên kết dữ liệu 1: 1 giữa 2 PLC (1:1 PC Link)
Có thể thiết lập một liên kết dữ liệu (data link) của bộ nhớ giữa 1 bộ CP1L/1H
với 1 bộ PLC loại CPM1/2(A), CP1L/1H, CQM1, C200HS, C200HE/G/X hay
SRM1. Để thực hiện liên kết cần có cáp RS-232C. Sau khi liên kết dữ liệu giữa 2
PLC đã được tạo lập, dữ liệu trong vùng liên kết của 2 PLC này sẽ được tự động
trao đổi giữa 2 PLC mà không cần lập trình.

Kết nối 1:1 PLC Link dùng cổng Peripheral Port (hình trên) và cổng RS-232C
(hình dưới)

 Ví dụ về liên kết 1:1 giữa 2 bộ CP1L/1H

Trong mỗi bộ CP1L/1H, có một vùng bộ nhớ đặc biệt gọi là "1:1 Link Area"
làm nhiệm vụ trao đổi dữ liệu giữa 2 PLC đã được thiết lập kết nối dữ liệu kiểu
1:1. Đây là các thanh ghi 16 bit có địa chỉ từ CIO 3000 đến CIO 3015 (tổng cộng
16 word/128 bit), trong đó 8 word cho việc ghi, 8 word cho việc đọc (Lưu ý: các
series PLC loại C

Series dùng vùng nhớ LR cho 1:1 Link Area). Khi kết nối, một PLC phải được
đặt là master, còn PLC kia là slave.

PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 3 TẦNG


Đồ Án Tốt Nghiệp 30
GVHD: Võ Xuân Nam

5. Truyền thông dùng NT Link

NT Link cung cấp phương tiện trao đổi dữ liệu nhanh bằng phương thức truy
cập trực tiếp giữa bộ CP1L/1H với màn hình Programmable Terminal-PT trực
tiếp với cổng RS-232C hoặc RS-422/485 (cần có card RS232 hoặc RS-422/485
cắm trên CP1L/1H).

PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 3 TẦNG