GIỚI THIỆU bộ điều KHIỂN lập TRÌNH PLC

Ch¬ng 2: Giíi thiÖu bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC
CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC
2.1. Các bộ điều khiển bằng chương trình
2.1.1. Giới thiệu chung về PLC
PLC là bộ điều khiển lập trình được.
Trong cạnh tranh công nghiệp thì hiệu quả sản xuất nói chung là chìa khoá của sự
thành công. Hiệu quả của sản xuất bao chùm những lĩnh vực như:
- Tốc độ sản xuất của một sản phẩm của thiết bị dây chuyền phải nhanh
- Giá nhân công và vật liệu phải hạ.
- Chất lượng sản phẩm phải đáp ứng được yêu cầu của người tiêu dùng và sản
phẩm phế phẩm là ít nhất
- Thời gian chết của máy móc là ít nhât
- Máy móc sản xuất phải có giá rẻ.
Hầu hết các bộ điều khiển bằng chương trình đều đáp ứng được các yêu cầu trên ngày
càng nâng cao hiệu quả sản xuất.
Bộ điều khiển bằng chương trình ngày càng đa dạng và phong phú như các thiết bị điều
khiển số, các robốt công nghiệp, máy tính, PLC vv
Các bộ điều khiển bằng chương trình ngày nay đã hầu hết thay thế cho các phần tử điều
khiển như: trục cam, công tắc khống chế hình tang trống, rơle điện từ thay thế vào đó là
các vi mạch có chất lượng cao, đáp ứng được yêu cầu đặt ra trong các môi trường khác nhau
và các yêu cầu mà các phần tử khác không có được.
2.1.2. Nhiệm vụ đặt ra cho các bộ điều khiển bằng chương trình.
* Điều khiển chuyên gia, giám sát.
- Thay thế cho điều khiển bằng rơle
- Thời gian đếm
- Thay thế cho các panel điều khiển bằng mạch in
- Điều khiển tự động, bán tự động, bằng tay các máy và các quá trình
* Điều khiển dãy:
- Các phép toán số học
- Cung cấp thông tin

- Điều khiển liên tục (nhiệt độ, áp suất )
- Điều khiển PID
- Điều khiển các thiết bị chấp hành
13
Ch¬ng 2: Giíi thiÖu bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC
- Điều khiển động cơ bước
* Điều khiển liên tục:
- Điều hành các quá trình, báo đông
- Phát hiện lỗi và xử lí
- Ghép nối với các máy tính thông qua cổng RS232
- Mạng tự động hoá xí nghiệp
- Mạng cục bộ
- Mạng mở rộng
2.1.3. Lợi thế của việc dùng PLC trong tự động hoá
- Thời gian lắp đặt các công trình ngắn hơn so với các thiết bị có linh kiện rời.
- Dễ dàng thay đổi chương trình ma không gây tổn thất về tài chính.
- Có thể tính được chính xác giá thành
- Cần ít thời gian hường dẫn xử dụng
- Dễ dàng thay đổi cấu trúc nhờ phần mềm.
- Ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng
- Dễ bảo trì các thiết bị vào ra, giúp xử lí sự cố một cách dễ dàng và nhanh gọn.
- Độ tin cậy cao
- Chuẩn hoá được các phần cứng điều khiển
- Thích ứng các môi trường khắc nhiệt như : nhiệt độ, độ ẩm, điện áp dao động, tiếng
ồn mà các phần tử khác không thích nghi được.
2.2. Cấu trúc của các bộ điều khiển bằng chương trình.
Cấu trúc chung của các bộ điều khiển bằng chương trình hiện nay đã thay thế hầu hết
các bộ điều khiển chương trình cũ, việc thay đôi được minh hoạ như bảng dưới đây.
Các phần tử đầu vào Bộ điều khiển Phần tử chấp hành
Nút ấn

Công tắc hành trình
Bánh xe
Công tắc mức
Rơle
Cuộn dây
Cuộn dây chốt
Đồng hồ
Động cơ
Trục lăn
Bộ sấy
Đèn báo
Bộ điều khiển chương trình hiện nay:
Các phần tử đầu vào Bộ điều khiển bằng chương trình Phần tử chấp hành
Nút ấn
Công tắc hành trình
Bánh xe
PLC
Mạch phần mềm
Giản đồ thang
Động cơ
Trục lăn
Bộ sấy
14
Ch¬ng 2: Giíi thiÖu bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC
Công tắc mức Đèn báo
Cấu trúc của PLC: PLC gồm có 4 thành phần cơ bản
1. Input area: Các tín hiệu nhận vào từ các thiết bị đầu vào bên ngoài sẽ được lưu
trong vùng nhớ này.
2. Output area : Các lệnh điều khiển đầu ra sẽ được lưu tạm trong vùng nhớ này.
Các mạch điện tử trong PLC sẽ xử lí lệnh và đưa ra tính hiệu điều khiển thiết bị

ngoài
3. Bộ xử lí trung tâm CPU : là nơi xử lí mọi hoạt động của PLC, Bao gồm việc thực
hiện chương trình.
4. Bộ nhớ Memory : Là nơi lưu chương trình điều khiển và các trạng thái nhớ trung
gian trong quá trình thực hiện.
- Mạch đầu vào (Input Unit)
Là các mạch điện tử phối ghép chuyển giữa tín hiệu đầu vào và tín xử dụng bên
trong PLC. Kết quả của việc xử lí sẽ được lưu ở vùng nhớ input area. Mạch đầu vào
được cách ly về điện với các mạch bên trong của PLC nhờ các điốt quang. Bởi vậy
hư hỏng mạch đầu vào sẽ không ảnh hưởng đến hoạt động của CPU.
- Mạch đầu ra ( Output Unit)
Mạch điện tử đầu ra sẽ biến đổi các lệnh mức logic bên trong PLC thành các tín
hiệu điều khiển như đóng mở rơle.
15
INPUT
AREA
CPU
OUPUT
AREA
MEMORY
AREA
POWER
SUPLY
INPUT DEVICES
OUTPUT
Ch¬ng 2: Giíi thiÖu bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC
Tuỳ theo dung lượng và tốc độ xử lí của PLC mà các hãng chế tạo phân ra 3 loại
PLC chính.
PLC loại nhỏ
PLC loại trung bình

PLC loại lớn
+ Các PLC loại nhỏ có dung lượng quản lí tối đa là 64 I/O. Cấu trúc thành một
khối gồm 4 phần (xử lí trung tâm, nguồn, đầu ra, đầu vào) nó thường được ứng dụng
trong điều khiển một máy sản xuất hoặc dây chuyền sản xuất cỡ nhỏ.
+ Các PLC loại trung bình thường có dung lượng quản lí 192 I/O. Nó có cấu
trúc thành từng khối riêng biệt (khối nguồn, khối xử lí trung tâm, khối đầu vào và ra).
PLC loại trung bình được xử dụng cho một dây chuyền sản xuất cở nhỏ, hoặc một
công đoạn của một dây chuyền sản xuất cỡ lớn.
+ Các PLC loại lớn có dung lượng quản lí tối đa là 1024 I/O. Có nhiều loại
khối vào ra đặc biệt , nó quản lí cho dây chuyền sản xuất lớn có nhiều công đoạn
khác nhau.
* Các vấn đề chính khi xử dụng PLC
1. Đầu vào:
- Số lượng đầu vào: thông thường một bộ PLC có số lượng đầu vào xác định.
- Các loại đầu vào: đầu vào của PLC là đầu vào tín hiệu một chiều.
2. Đầu ra:
- Số lượng đầu ra được xác định, như đầu ra của PLC hãng Simen (có 8 đầu ra
từ 1000 – 1007)
3. Bộ nhớ:
- RAM : bộ nhớ có thể ghi vào hoặc đọc
- Memory : bộ nhớ có thể lặp lại bằng chương trình bằng thiết bị chuẩn CTR
hoặc bằng tay.
4. Ngoại vi:
- Thiết bị lập trình bằng tay.
- Bộ lập trình PROM EPROM
5. Thời gian quét
Thời gian quét là thười gian mà quá trình các đầu đọc vào qua xử lí các
chương trình định trước, sau đó đưa ra tín hiệu đầu ra. Thời gian quét thực
hiện liên tục và tuần tự các lệnh điều khiển của chương trình để đưa tín hiệu
ra.

16
Ch¬ng 2: Giíi thiÖu bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC
Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian quét : thời gian quét cần thiết cho một lần quét
thay đổi tử 3 – 30 ms. Thời gian quét cần thiết phụ thuộc vào độ dài của chương trình điều
khiển.
* Khối đầu vào ra của PLC
Khối đầu vào ra của PLC có nhiều loại khác nhau
1. Khối vào/ ra logic: bao gồm khối vao/ra rơle, tranristor NPN, PNP.
2. Khối vào/ra tương tự : bao gồm các tín hiệu vào/ra điện áp chuẩn 0 – 10 V, dòng
điện chuẩn từ 4 – 20 mA.
3. Các khối vào/ra đặc biệt: Có rất nhiều loại vào/ra đặc biệt như :
- Khố vào/ra điều khiển nhiệt độ.
- Khối vào/ra cho sensor với các bộ khuếch đại
- Khối vào ra xung
4. Các lệnh cơ bản trong lập trình PLC
* Các phím lệnh:
FUN : Các lệnh ứng dụng đặc biệt gọi là lện chức năng, có thể đưa được
vào khi đóng điện .
LD : Nhập các điểm vào chương trình và cho ta ý nghĩa của điểm phân
nhánh.
OR : Cho phép các điểm được nối vào mạch để hình thành nối song
song.
AND : Cho phép các điểm được ghép nối với nhau để hình thành mạch
nối tiếp
OUT : Các lệnh ra
TIM : Bộ nhớ thời gian - đó là các bộ trễ thời gian.
HR : Thiết lập rơle lưu trữ
TR : Thiết lập các rơle tạm thời
SET : Chỉ thị vận hành của bộ ghi dịch
SHIFT: Dùng cho các chức năng thay đổi bàn phím

END : Dùng để kết thúc một chương trình
* Các lệnh phần mềm.
Trong đồ án này chỉ giới thiệu các lệnh cơ bản ứng dụng trong phần mềm điều khiển
PLC cho mô hình.
+ Bộ định thời gian: TIM
Lệnh TIM dùng để đặt thời gian giống như mạch rơle thời gian. Thời gian đặt được
từ 0000 – 999,9 s
17
Ch¬ng 2: Giíi thiÖu bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC
Đồ thị thời gian
Vào

Ra thường mở Tđặt
Ra thường đóng
Hình 6.1. Giản đồ ON/OFF của bộ định thời gian TIM
+ Rơle chốt – KEEP (11):
Lệnh KEEP dùng làm chốt, nó duy trì trạng thái on/off của một bit cho đến khi một
trong 2 đầu vào của nó tác động đặt hoặc hồi phục nó. Nếu chức năng KEEP được dùng với
rơ le HR thì trạng thái của đầu ra chốt vẫn được giữ lại ngay cả khi mất nguồn.
+ DIFU (13) và DIFD (14) :
DIFU và DIFD kích thích đầu ra lên on sau mỗi lần quét.
DIFU cho đầu ra của nó lên on khi nó phát hiện ra sự chuyển từ off sang on ở đầu
vào tín hiệu của nó.
DIFD cho đầu ra của nó lên on khi nó phát hiện ra sự chuyển từ on sang off ở đầu
vào tín hiệu của nó
INPUT
DIFU
DIFD
Hình 6.2. Giản đồ on/off của lệnh DIFU và DUFD
18

Ch¬ng 2: Giíi thiÖu bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC
19