Tài liệu Chương 1 : TỔNG QUÁT VỀ PLC pdf

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ
Khảo sát, ứng dụng PLC S7-200. Thiết kế thi công lắp ráp mô hình đóng mở cửa tự động
===============================================================
PHẦN II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Chương 1 : TỔNG QUÁT VỀ PLC
1.1 GIỚI THIỆU VỀ PLC (Programable Logic Control – Bộ điều khiển
loaic khả trình)
Hình thành từ các nhóm các kỹ sư hãng General Motors năm 1968 với ý tưởng ban đầu là
thiết kế môt bộ điều khiển thỏa mãn các yêu cầu sau:
Lập trình dễ dàng ,ngôn ngữ lập trình dễ hiểu.
Dễ dàng sửa chữa thay thế

Ổn định trong môi trường công nghiệp
Giá cả cạnh tranh
Thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC : programmable Logic Control) (hình 1.1 ) 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 thể hiện thuật toán đó bằng mạch số.

Hình 1.1


Hình 1.2


Như vậy ,với chương trình điều khiển trong mình ,PLC trở thành 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
PLC dưới dạng các khối chương trình (khối OB ,FC hoặc FB) và thực hiện lặp theo chu kỳ của
vòng quét .
===============================================================
GVHD: BÙI THU HÀ SVTH : Nguyễn Tiên Hải

Bùi Thi Đào
Trần Đình Hà
Bùi Thi Dung
Nguyễn Văn Cảnh
1
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ
Khảo sát, ứng dụng PLC S7-200. Thiết kế thi công lắp ráp mô hình đóng mở cửa tự động
===============================================================
Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển , tất nhiên PLC phải có tính 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 các cổng vào/ra để giao tiếp với đối tượng điều khiển và
trao đổi thông tin với môi trường xung quanh. Bên cạnh đó ,nhằm phục vụ bài toán điều khiển
số ,PLC còn cần phải có thêm các khối chức năng đặc biệt khác nhu bộ đếm (Counter), bộ định
thì (Timer)... và những khối hàm chuyên dụng.


Hình 1.3
===============================================================
GVHD: BÙI THU HÀ SVTH : Nguyễn Tiên Hải
Bùi Thi Đào
Trần Đình Hà
Bùi Thi Dung
Nguyễn Văn Cảnh
2
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ
Khảo sát, ứng dụng PLC S7-200. Thiết kế thi công lắp ráp mô hình đóng mở cửa tự động
===============================================================

Hình 1.4 Hệ thống điều khiển dùng PLC
1.2 PHÂN LOẠI

Căn cứ vào số lượng các đầu vào/ra,ta có thể phân PLC thành bốn loại sau:
- Micro PLC là loại có dưới 32 kênh vào/ra
- PLC nhỏ có đến 256 kênh vào/ra
- PLC trung bình có đến 1024 kênh vào/ra
- PLC cỡ lớn có trên 1024 kênh vào/ra.
Các micro –PLC thường có ít hơn 32 đầu vào/ra . Trên hình 1.2 là ví dụ về micro PLC họ
T100MD – 1616 do hãng Triangle Research International sản xuất. Cấu tạo tương đối đơn
giản và toàn bộ các bộ phận được tích hợp trên một bảng mạch có kích thước nhỏ gọn. Micro-
PLC có cấu tạo gồm tất cả các bộ phận như bộ xử lý tín hiệu ,bộ nguồn ,các kênh vào/ra trong
một khối. Các Micro – PLC có ưu điểm hơn các PLC nhỏ là giá thành rẻ dễ lắp đặt .
1.3 CẤU TRÚC CỦA PLC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
===============================================================
GVHD: BÙI THU HÀ SVTH : Nguyễn Tiên Hải
Bùi Thi Đào
Trần Đình Hà
Bùi Thi Dung
Nguyễn Văn Cảnh
3
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ
Khảo sát, ứng dụng PLC S7-200. Thiết kế thi công lắp ráp mô hình đóng mở cửa tự động
===============================================================
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 I/O.
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 thương
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 viết, đọc và kiểm tra chương trình. Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng
RS232, RS422, RS458...
1.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC
1.4.1 Đơn vị trung tâm:
CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được
chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện 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 để thực thi và toàn bộ các hoạt
động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ .
1.4.2 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 tới các module khác nhau
-Data bus: bus dùng để truyền dữ liệu.
-Control bus: bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điều khiển đồng bộ các
hoạt động trong PLC.
Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa các bộ vi xử lý và các module vào ra thông qua
data bus. Address bus và data bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của
một byte một cách đồng thời hay song song.
Nếu một module đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address bus, nó sẽ chuyển tất cả các
trạng thái đầu vào của nó vào data bus. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên
===============================================================
GVHD: BÙI THU HÀ SVTH : Nguyễn Tiên Hải
Bùi Thi Đào
Trần Đình Hà
Bùi Thi Dung
Nguyễn Văn Cảnh
4
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ
Khảo sát, ứng dụng PLC S7-200. Thiết kế thi công lắp ráp mô hình đóng mở cửa tự động
===============================================================
Address bus. Module đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ data bus. Control bus sẽ

chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC. Các địa chỉ và số liệu
được truyền 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.
1.4.3Bộ nhớ :
Tất cả PLC đều dùng các bộ nhớ sau : ROM , RAM, EPROM ... Với sự tiến bộ của công nghệ
chế tạo bộ nhớ nên hầu như các PLC đều dùng bộ nhớ EPROM. Trường hợp ứng dụng cần bộ
nhớ lớn có thể lựa chọn bộ nhớ RAM có nguồn nuôi và bộ nhớ EPROM ngoài ra PLC cần
thêm bộ nhớ RAM cho các chức năng sau :
- Bộ đếm để lưu giữ trạng thái của các ngõ vào/ra.
- Bộ nhớ tạm thời cho tác vụ định thời gian, đếm, truy xuất cờ.
PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp: Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái
I/O. Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, gọi các Relay.
Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả các 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 bộ đếm địa chỉ nằm bên trong bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này
thêm 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 gọi là quá trình đọc.
Bộ nhớ bên trong của 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 và EPROM
đều được sử dụng
- RAM 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 đều được trang bị
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 khởi tạo và kiểm tra chương trình. Khuynh hướng hiện nay dùng
CMOSRAM do khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ cao.
- EPROM (Electrically Programable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người sử dụng bình
===============================================================
GVHD: BÙI THU HÀ SVTH : Nguyễn Tiên Hải

Bùi Thi Đào
Trần Đình Hà
Bùi Thi Dung
Nguyễn Văn Cảnh
5