Tài liệu thiết bị lập trình , chương 2 doc

ThiÕt bÞ lËp tr×nh
1
Giíi thiÖu vÒ SFC (Grafcet)

C¸cvÝdôvÒhÖtuÇntù

Nh÷ng kh¸i niÖm vÒ cÊu tróc SFC (Grafcet)

C¸c vÝ dô ¸p dông

C¸cvÝdôvÒhÖtuÇntù

VÝ dô 1
A
B(to)
HC
Tr
HC
d
HC
t
HC
p
M
Pd
C(nho)
Thiết bị lập trình
2

Ví dụ 2
Tay ép

Chi tiết
Phát
hiện
chi tiết
Hớng chuyển động
Kẹp chi tiết
Băng tải

Ví dụ 3
Giới hạn nâng
Giới hạn hạ
Hạ khoan
Nâng khoan
Phần nâng/hạ
Phần khoan
Phần làm mát
Phần kẹp
Nút nhấn
Công tắc cho phần làm mát
Thiết bị lập trình
3

Ví dụ 4
1
2
34
5
nắp đổ nguyên liệu
Phễu
A

B
ống nung
đầu đùn
Đcơ truyền động

Những khái niệm cơ bản về cấu trúc SFC

Hoạt động theo một tuần tự hoặc nhiều tuần
tự.

Trong mỗi tuần tự có nhiều bớc, mỗi một
bớc thể hiện một trạng thái của hệ.

Giữa các bớc là các điều kiện.
Thiết bị lập trình
4

Cácphầntửcơbản

Bớc:
)
Thể hiện những hoạt động của hệ tại trạng
thái đó
)
Bớc đợc đánh theo số thứ tự

Tác động:
)
Thể hiện tác động gắn liền với từng bớc
)

Tác động đợc kí hiệu bằng chữ cái A kèm với
chỉ số (thờng trùng với chỉ số bớc)
1
A
1
1
0
Bớc ban đầu
10
Bớc đồng bộ
hoá

Các điều kiện:
)
Là một tổ hợp các yêu cầu lôgíc, khi thoả mãn đầy
đủ các yêu cầu này, hệ thống có thể chuyển đổi từ
bớc này sang bớc khác
)
Các điều kiện đợc kí hiệu bằng chữ cái T kèm với
chỉ số.
)
Đợc thể hiện bằng nét gạch ngang trên sơ đồ
)
Điều kiện luôn đúng
A
1
1
T2
T1
= 1

Thiết bị lập trình
5
)
Trong ngôn ngữ S7-Graph, thì điều kiện đợc lập
trình bằng ngôn ngữ LAD (FBD).

Các điều kiện có thể xảy ra tại các khu vực sau:
)
Tại các vị trí đặt điều kiện giữa các bớc.
)
Tại vị trí khoá chéo.
)
Tại vị trí giám sát lỗi.
)
Tại vị trí đặt các lệnh toàn cục.

Cácliênhệcóhớng:
)
Đợc thể hiện bằng đờng mũi tên trên sơ đồ,
cho biết mối liên hệ qua lại giữa trạng thái và
điều kiện, ngoài ra chúng cũng cho biết đợc
chiều hớng vận động của hệ thống mạng
1
2
T2
T1
T3
1
2
T2

T1
T3
S1
T3
Thiết bị lập trình
6

Các giai đoạn macro:
)
Đợc xem nh một chơng trình con hoặc
một trình tự con, trong đó bớc ban đầu kí
hiệu là IN, bớc cuối cùng là OUT.
IN
OUT
MACRO

Các bớc đồng bộ hoá:
)
Có nghĩa là một tuần tự muốn thực thi đợc
còn phải phụ thuộc vào điều kiện nào đó của
một tuần tự khác, do vậy cần phải có một
bớc trung gian nhằm mục tiêu đồng bộ hoá
hệ thống.
Thiết bị lập trình
7

Chú ý:
)
Nếukhôngchỉracácliênhệcóhớng thì hệ
thống vận hành từ trên xuống dới

)
Với một hệ thống tại một thời điểm nào đó sẽ
có một hoặc nhiều bớc tích cực và các bớc
khác là không tính cực.
)
Đểthểhiệnsựtíchcựccủabớc ngời ta
dùng dấu chấm đặt bên trong bớc đó.
1
2
T2
T1
T3

Các quy tắc vận động của SFC (Grafcet)

Chuyển bớc
)
Hệthốngchuyểntừbớc này sang bớc khác
phải thoả mãn đồng thời 2 yếu tố
Bớc trớc đó đang tích cực
Điềukiệnphảitíchcực
)
Khi xảy ra chuyển bớc thì bớc mới đợc xác lập
và bớc cũ bị xoá bỏ.
)
Khi điều kiện trớc và sau của bớc cùng tích cực
thì bớc bị vô hiệu hoá.
ThiÕt bÞ lËp tr×nh
8


Kh¶o s¸t vÝ dô sau:
)
B−íc 1 tÝch cùc (t¸c ®éng ®−îc thùc thi). Khi
x¶y ra ®iÒu kiÖn T1 (ON). B−íc 2 chuyÓn
sang tÝch cùc. B−íc 2 cßn tÝch cùc cho ®Õn
khi x¶y ra ®iÒu kiÖn T2. §iÒu kiÖn cã thÓ d−íi
d¹ng xung.
T1
T2
1
2
T2
1
T1
2
T2
1
T1
2
bac
0
1
0
0
0
1
1
1
S1
T1

S2
T2

§iÒu kiÖn:
)
§iÒu kiÖn d¹ng xung
)
§iÒu kiÖn d¹ng s−ên xung
T1
T2
2
T2
T1
2
T2
T1
2
Tr−íc khi b−íc
2 tÝch cùc
b−íc 2
tÝch cùc
Sau khi b−íc 2
tÝch cùc
0
0
0
1
1
1
T1

S2
T2
T1
T2
2
T2
T1
2
T2
T1
2
↑
A and B
C and D
↑
↑
A and B
C and D
↑
↑
A and B
C and D
↑
0
0
0
1
1
1
T1

S2
T2
0
1
0
1
A
B
1
0
1
0
D
C
Thiết bị lập trình
9
)
Điều kiện thời gian
)
Điều kiện thời gian kết hợp
T1
T2
2
0
0
0
1
1
1
T1

S2
T2 100
giây

T/S2/100s
T1
T2
2
0
0
0
1
1
1
T1
S2
ấn nút
100
giây

T/S2/100s and
ấn nút
0
1
0
1
T2

Khoá chéo:
)

Là tổ hợp các tín hiệu lôgíc nhằm mục đích khoá chéo
một bớc nào đó có ảnh hởng tới việc thực thi các tác
động riêng lẻ (Ví dụ dừng chơng trình và đa ra báo lỗi).
)
Kí hiệu khoá chéo là: Interlock.
)
Nếu biểu thức lôgíc của điều kiện đợc thoả mãn, thì các
tác động kết hợp với khoá chéo đợc thực hiện.
)
Nếu biểu thức lôgíc của điều kiện không đợc thoả mãn,
thì đó là nhiễu:
Các tác động kết hợp với khoá chéo không đợc thực hiện.
Một lỗi về khoá chéo đợc tạo ra (sự kiện L1)
Chú ý: Nếu bi toán có lập trình cho khoá chéo, thì khoá
chéo có tác dụng khi lệnh sử dụng có thêm kí tự C đằng
sau.
Nếu khoá chéo không gắn với bất kì điều kiện
no thì xem nh khoá chéo luôn thoả mãn
ThiÕt bÞ lËp tr×nh
10

Khi sö dông tiÕp ®iÓm NC lμm ®iÒu kiÖn chuyÓn
tiÕp:
)
Kh¶o s¸t vÝ dô:
T9
S10
T10
S11
T9

S10
T10
S11
)
Kh¶o s¸t vÝ dô 2:
)
§C M1 = 1 (ho¹t ®éng) khi Stop = 1, Start = 1
)
M1 = Stop and ↓Start
Thiết bị lập trình
11
)
Trong lập trình bằng SFC (Grafcet), không cần tự
giữ cho nút Start.
)
Khi chuyển đổi sang S7-200 ta cần dùng lệnh tự
giữ
)
Khảo sát ví dụ 3:
Thiết bị lập trình
12

Các kiểu tác động đi kèm các bớc:
)
Tác động chuẩn có hoặc không có khoá chéo:
Tất cả các tác động chuẩn đều có khả năng kết hợp
với khoá chéo.
Những tác động chuẩn không có khoá chéo đợc
thực thi khi bớc trở nên tích cực
Chú ý: D l địa chỉ khối dữ liệu DB (DI)

Khi bớc tích cực (khoá chéo tác động) thì
nội dung vùng nhớ có giá trị 1 (có nhớ)
Q,I, M, DR[C]
Khi bớc tích cực (khoá chéo tác động) thì
nội dung vùng nhớ có giá trị 1 (có nhớ)
Q,I, M, DS[C]
Khi bớc tích cực (khoá chéo tác động) thì
nội dung vùng nhớ có giá trị 1
Q,I, M, DN[C]
ý nghĩaVùng nhớLệnh
Lệnh gọi khối, khi bớc trở nên tích cực
(khoá chéo tác động)
FB, FC,
SFC, SFB
CALL[C]
Giá trị thời gian cần đặtT#<const>
Tích cực dạng xung, khi bớc tích cực
(khoá chéo tác động), thì nội dung
vùng nhớ đợc kích lên 1 trong khoảng
thời gian đặt trớc.
Q,I, M, DL[C]
Giá trị thời gian cần đặtT#<const>
Khi bớc tích cực (khoá chéo tác động)
thì sau khoảng thời gian đặt trớc nội
dung vùng nhớ có giá trị 1. Nếu thời
gian bớc tích cực nhỏ hơn thời gian
đặt trớc thì nội dung vùng nhớ không
thay đổi.
Q,I, M, DD[C]
ý nghĩaVùng nhớLệnh

ThiÕt bÞ lËp tr×nh
13
<const>: nD (ngμy), nH (giê), nM (phót), nS
(gi©y), nMS (miligi©y).
VÝ dô: T#3D2H (3 ngµy, 2 giê)
Q
Q
S4
Q1.0
Q1.1
1M20S
)
Kh¶o s¸t vÝ dô:
Start
Reset
§Ìn 1
§Ìn 2
1 gi©y 1 gi©y
§Ìn 2
§Ìn Enable
§Ìn 1
Thiết bị lập trình
14

Tác động phụ thuộc vo sự kiện:
)
Sự kiện l gì:
Sự kiện là sự thay đổi trạng thái của bớc (S), của tín hiệu
giám sát (V), của tín hiệu khoá chéo (L), của một cảnh báo
(A), của một xác nhận (R) (sờn lên hoặc sờn xuống)

)
Sự kiện của bớc:
)
Sự kiện giám sát:
)
Sự kiện tín hiệu khoá chéo:
)
Sự kiện của tín hiệu cảnh báo, một xác nhận:
)
Các tác động chuẩn (ngoại trừ tác động có gắn với
lệnh D hoặc L) đều có khả năng kết hợp với một sự
kiện.
Khi bớc tích cực (khoá chéo tác
động) thì nội dung vùng nhớ có giá trị
1 (có nhớ)
Q,I, M, DR[C]
Sau khi xuất hiện sự kiện (và khoá
chéo tác động) thì các lệnh tơng ứng
đợc thực hiện.
N, R, S,
CALL
S0, V0, L0,
L1
Sau khi xuất hiện sự kiện (và khoá
chéo tác động) thì các lệnh tơng ứng
đợc thực hiện.
N[C],R[C],
S[C]
CALL[C]
S1, V1, A1,

R1
ý nghĩaLệnh Sự kiện
Thiết bị lập trình
15

Tác động phụ thuộc vo sự kiện (để kích hoạt
hoặc vô hiệu hoá bớc):
Vô hiệu hoá tất cả các bớc
tuỳ thuộc vào sự kiện, trừ bớc
đang gắn với tác động
OFFS_ALLL1
S
S_ALL
S
Vùng
nhớ
Kích hoạt hoặc vô hiệu hoá
bớc tuỳ thuộc vào sự kiện
ON,
OFF
S0, V0,
L0, L1
Vô hiệu hoá tất cả các bớc
tuỳ thuộc vào sự kiện (và khoá
chéo), trừ bớc đang gắn với
tác động
OFF[C]S1, V1
Kích hoạt hoặc vô hiệu hoá
bớc tuỳ thuộc vào sự kiện (và
khoá chéo)

ON[C],
OFF[C]
S1, V1,
A1,R1
ý nghĩaLệnh Sự kiện

Ví dụ:
)
(1): Ngay khi xuất hiện sờn lên của bớc 4, đồng
thời khoá chéo thoả mãn, thì Q1.0 bị xoá về 0.
)
(2): Ngay khi xuất hiện giám sát lỗi thì tất cả các
bớc bị vô hiệu hoá, ngoại trừ bớc 4.
)
(3): Ngay khi điều kiện khoá chéo thoả mãn thì
khối FC10 đợc gọi.
Q
Thiết bị lập trình
16

Sử dụng bộ đếm lm yếu tố tác động:
Khi xảy ra sự kiện (khoá chéo
thoả mãn) thì giá trị đếm nội
đợc giảm đi 1.
CD[C]C
S1,S0,L1
L0,V1,V0
A1, R1
C
Giá trị

đặt
C
Vùng
nhớ
Khi xảy ra sự kiện (khoá chéo
thoả mãn) thì giá trị đếm nội
đợc tăng lên 1.
CU[C]
S1,S0,L1
L0,V1,V0
A1, R1
Khi xảy ra sự kiện (khoá chéo
thoả mãn) thì giá trị đặt đợc
ghi vào bộ đếm
CS[C]S1,S0,L1
L0,V1,V0
A1, R1
ý nghĩaLệnh Sự kiện
Giá trị đặt: IWy, QWy, MWy, LWy, DBWy, DIWy; biến có
kiểu dữ liệu l word; C#0 C#999
y = 0 65534
C
Vùng
nhớ
Khi xảy ra sự kiện (khoá chéo
thoả mãn) thì giá trị đếm nội và
bộ đếm bị reset về 0.
CR[C]
S1,S0,L1
L0,V1,V0

A1, R1
ý nghĩaLệnh Sự kiện
Thiết bị lập trình
17

Sử dụng bộ trễ (timer) lm yếu tố tác động:
Giá trị
đặt
T
Giá trị
đặt
T
Vùng
nhớ
Kích hoạt bộ trễ theo sờn lên
(SD)
TD[C]
S1,S0,L1
L0,V1,V0
A1, R1
Kích hoạt bộ trễ tạo xung kéo
dài (SE)
TL[C]S1,S0,L1
L0,V1,V0
A1, R1
ý nghĩaLệnh Sự kiện
Giá trị đặt: IWy, QWy, MWy, LWy, DBWy, DIWy,WORD;
S5T#time_cnstant
y = 0 65534
T

Vùng
nhớ
Khi sự kiện xảy ra (khoá chéo
tác động) thì giá trị đếm nội và
timer bit bị xoá về 0.
TR[C]S1,S0,L1
L0,V1,V0
A1, R1
ý nghĩaLệnh Sự kiện
Thiết bị lập trình
18

Sử dụng biểu thức toán lm yếu tố tác động:
N[C]
N[C]
Lệnh
Khi xảy ra sự kiện (và
khoá chéo tác động) thì
biểu thức đợc thực
hiện.
A:=B
A:=func(B)
A:=B<operator>C
S1,S0,L1
L0,V1,V0
A1, R1
Khi bớc tích cực (và
khoá chéo tác động) thì
biểu thức đợc thực
hiện.

A:=B
A:=func(B)
A:=B<operator>C

ý nghĩaBiểu thứcSự kiện
Các dữ liệu sau đợc phép gán trực tiếp:
8 bits: BYTE, CHAR
16 bits: WORD, INT, DATE, S5TIME
32 bits: DWORD, DINT, REAL, TIME, TIME_OF_DAY
ThiÕt bÞ lËp tr×nh
19

Sö dông hµm: A:=func(B) víi danh s¸ch hµm cho
d−íi ®©y:
Thiết bị lập trình
20

Ví dụ:
)
(1): Ngay khi xuất hiện sờn lên của bớc 4 bộ
đếm C23 sẽ đếm lên 1, điều này có nghĩa bộ đếm
sẽ thực hiện việc đếm số lần bớc đợc tích cực.
)
(2): Ngay khi xuất hiện sờn lên của bớc 4 biến A
sẽ đợc tăng lên 1, điều này có nghĩa bộ đếm sẽ
thực hiện việc đếm số lần bớc đợc tích cực
C
Thiết bị lập trình
21

Cấu trúc hệ SFC (Grafcet) rẽ nhánh

CấutrúcphânkỳOR v hộitụOR (an alternative):
Phân kì OR
Điều kiện nào đến trớc (1
hoặc 2) thì tuần tự đó đợc
thực hiện
Hội tụ OR
Thực hiện hội tụ tuần tự đang
đợc thực hiện

Cấu trúc phân kỳ AND hoặc hội tụ AND (simultaneous):
Phân kì and
Điều kiện T1 đến thì cả hai
bớc S40 và S50 cùng tích
cực
Hội tụ and
Điều kiện T2 đến thì hệ hội tụ
từ S41 và S51 về S10
Thiết bị lập trình
22
Giới hạn nâng
Giới hạn hạ
Hạ khoan
Nâng khoan
Phần nâng/hạ
ĐC khoan
ĐC làm mát
Phần kẹp
Nút nhấn

Công tắc cho phần làm mát.

Bi toán điều khiển khoan cần

Các ví dụ áp dụng

Bố trí thiết bị truyền động v cảm biến:
)
Truyền động
)
Khoan dùng ĐC KĐB (Chạy khoan)
)
Nâng hạ khoan dùng ĐC KĐB
)
Bơm nớc dùng ĐC KĐB
)
cảm biến
)
Nút ấn khởi động (M) (NO)
)
Nút ấn dừng (D) (NC)
)
Giới hạn nâng (GHN)
)
Giới hạn hạ (GHH)
)
Công tắc chạy động cơ bơm
Thiết bị lập trình
23

Phân tích bài toán:

Giai đoạn đầu:
)
Động cơ khoan và động cơ làm mát nghỉ
)
Phần nâng/hạ khoan ở vị trí trên cùng
)
Không có vật liệu trong phần kẹp

Trình tự khoan:
)
Đa đối tợng vào phần kẹp (bằng tay)
)
Bật công tắc cho phần làm mát (Nếu cần)
)
ấn nút start để chạy ĐC khoan.
)
Vật liệu đợc kẹp với một áp lực đặt trớc
)
Hạ khoan tới vị trí thấp (Khoan)
)
Chờ 0,5s ở vị trí thấp (Khoan)
)
Nâng khoan tới vị trí cao (Dừng khoan, dừng
bơm nớc)
)
Tháo vật liệu (bằng tay)

Lựa chọn các giai đoạn của hệ thống

Chia nhỏ hệ thống thành các bớc, xác định
cụ thể thứ tự các bớc.

Với mỗi bớc ta xác định hành động cụ thể
gắn với mỗi bớc.

Xác định các điều kiện chuyển tiếp các bớc
liền kề nhau
Thiết bị lập trình
24

Xây dựng hệ SFC
Nâng khoan
=1
/Hạ khoan
Chạy bơm
Chạy khoan
Hạ khoan
Sẵn sng khoan (bớc đầu)
GHN

t/S2/0.5s
M.Kẹp vật
4
3
2
1
0
GHH

5
6
Công tắc
/D
/Chạy khoan
/Chạy bơm
7
S0
=1

Các ví dụ áp dụng

Bi toán điều khiển cánh tay máy trờng hợp 1
A
B
HC
Tr
HC
d
HC
t
HC
p
M
Pd
Thiết bị lập trình
25

Bố trí thiết bị chuyển động v cảm biến:
)

Tay máy nâng lên hạ xuống do ĐC điện kéo
)
Tay máy sang phải sang trái do ĐC điện kéo
)
Kẹp và nhả vật thể do đóng mở kích khí nén
)
Hạn chế lên xuống dùng hạn chế hành trình
)
Hạn chế trái phải dùng hạn chế hành trình.
)
Nhận biết đối tơng dùng cảm biến quang

Lựa chọn
)
Công tắc tơ hạ tay máy (Hạ tay máy).
)
Công tắc tơ nâng tay máy (Nâng tay máy).
)
Công tắc tơ chạy phải (Chạy phải).
)
Công tắc tơ chạy trái (Chạy trái).
)
Nút nhấn khởi động (M)
)
Nhận biết đối tợng ở vị trí A (Nhận biết vật)
)
Kích khí nén kẹp và nhả vật (Kẹp vật)
)
Hạn chế hành trình hạ (HC
d

)
)
Hạn chế hành trình nâng (HC
Tr
)
)
Hạn chế hành trình chạy phải (HC
p
)
)
Hạn chế hành trình chạy trái (HC
t
)