Điều Khiển Giám Sát Bồn Trộn Hóa Chất Và Lò Nhiệt Thông Qua Mạng Melsecnet

Trang 1

LỜI NĨI ĐẦU
Với tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ vi điện tử, kỹ thuật truyền thông
và công nghệ phần mềm trong những năm gần đây đã tạo ra sự chuyển biến rõ rệt cho các
giải pháp tự động hóa cơng nghiệp. Với u cầu sử dụng tự động hóa ngày càng cao vào
trong đời sống sinh hoặt, sản xuất và với tính linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ. Mặt khác nhờ
vào công nghệ thông tin, công nghệ điện tử phát triển mạnh mẽ đã giúp cho việc ra đời
một thiết bị điều khiển khả trình PLC như một điều tất yếu.
Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt được số lượng sản phẩm lớn,
nhanh, đạt được yêu cầu kĩ thuật đặt ra mà lại hiệu quả về mặt kinh tế. Từ đó, khái niệm
về hệ thống Scada( hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu) ra đời. Nó giúp con người có
thể quản lý, giám sát và thu thập dữ liệu tốt hơn nhờ vào các các cảm biến và các cơ cấu
chấp hành. Một hệ thống Scada cơ bản gồm có các thành phần như: trạm điều khiển giám
sát trung tâm, trạm thu thập dữ liệu trung gian, hệ thống truyền thông, giao diện người –
máy HMI. Hiện nay, trên thế giới có nhiều các phần mềm Scada như Wonderware, Win
CC,…
Để đúc kết lại những kiến thức đã học trong suốt những năm ngồi trên ghế giảng
đường đại học. Em áp dụng những kiến thức đã học vào thực tế và làm quen với việc làm
việc độc lập của kĩ sư trong tương lai thông qua một công việc cụ thể. Vì thế, em chọn đề
tài “Điều Khiển Giám Sát Bồn Trộn Hóa Chất Và Lị Nhiệt Thơng Qua Mạng
Melsecnet” .


Trang 2

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được sự
quan tâm giúp đỡ rất nhiều từ phía nhà trường, Thầy Cơ, bạn bè và gia đình. Với lịng
kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi lời cảm ơn tới tồn thể q Thầy Cơ trong
khoa Cơng Nghệ Điện – Trường ĐH Cơng Nghiệp TP Hồ Chí Minh. Với tâm huyết và tri

thức của mình Thầy Cơ đã nuôi dưỡng ước mơ của em, truyền đạt cho em những kiến
thức như những hành tranh để bước vào cuộc sống.
Đặc biệt trong học kì cuối này, Thầy Cơ đã hết sức tạo điều kiện giúp đỡ để em
hoàn thành tốt nhất luận văn tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Th.S Lê Long Hồ, người đã tận tâm hướng dẫn em
trong suốt q trình hồn thiện luận văn. Thật sự, nếu khơng có thầy thì em khó có thể
hồn thiện được bài luận văn như thế này. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy.
Do hoàn thiện trong thời gian ngắn, bước đầu đi vào thực tế, làm quen với các quy
trình sản xuất nên khơng tránh khỏi những bỡ ngỡ và thiếu sót. Em rất mong nhận được
sự đóng góp của q Thầy Cơ để hoàn thiện hơn về kĩ năng làm việc và kiến thức.
Một lần nữa em xin gửi lời cảm ơn và lời chúc sức khỏe tới toàn thể quý Thầy Cô.


Trang 3

MỤC LỤC
Lời nói đầu ......................................................................................................................... 3
Lời cảm ơn ......................................................................................................................... 4
Danh mục hình ảnh ............................................................................................................ 7
Phần 1 Cơ sở lý thuyết....................................................................................................... 10
Chương 1: Hệ thống Scada ........................................................................................... 10
1.1 Khái niệm ................................................................................................... 10
1.2 Phân loại ..................................................................................................... 10
1.3 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống scada .................................................... 11
Chương 2: Phần mềm Intouch Wonderware ................................................................. 12
2.1 Giới thiệu ................................................................................................... 12
2.2 Giới thiệu về tập lệnh ................................................................................. 14
2.3 Script triggers và ngôn ngữ lập trình ......................................................... 16
Chương 3: Tổng quan về PLC ...................................................................................... 25
3.1 Giới thiệu ................................................................................................... 25

3.2 Cấu trúc của một hệ PLC ........................................................................... 26
3.3 PLC Mitshubishi (họ q).............................................................................. 28
Chương 4: Mạng truyền thông ...................................................................................... 42
4.1 Khái niệm ................................................................................................... 42
4.2 Cơ sở kĩ thuật ............................................................................................. 45
4.3 Cấu trúc mạng – Topology......................................................................... 50
Chương 5: Thiết bị chấp hành ....................................................................................... 57


Trang 4

5.1 Biến tần ...................................................................................................... 57
5.2 Cảm biến siêu âm ....................................................................................... 59
5.3 Đồng hồ đo ME110NST - MB................................................................... 60
5.4 Van điện từ ................................................................................................. 61
5.5 Cảm biến nhiệt độ ...................................................................................... 62
Phần 2: Thi công phần cứng .............................................................................................. 66
Chương 6: Ứng dụng và nguyên lý hoạt động .............................................................. 66
6.1 Ứng dụng ................................................................................................... 66
6.2 Lưu đồ giải thuật ....................................................................................... 71
6.3 Nguyên lý hoạt động ................................................................................. 75
Chương 7 Chương trình ................................................................................................ 77
7.1 Giao diện phần mềm.................................................................................. 77
7.2 Chương trình .............................................................................................. 81
Phần 3 Tổng kết ................................................................................................................ 98
Tài liệu tham khảo ............................................................................................................. 99


Trang 5

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Giao diện màn hình Application Manager ........................................................ 12
Hình 2.2: Giao diện màn hình WindownMaker ................................................................ 13
Hình 2.3: Giao diện màn hình WindownViewer ............................................................... 13
Hình 2.4: Cửa sổ soạn thảo chương trình của Application Script ..................................... 15
Hình 3.1: Hệ thống Melsec họ Q ....................................................................................... 28
Hình 3.2: Main base Q38B ................................................................................................ 29
Hình 3.3: Module nguồn Q61P-A2 ................................................................................... 29
Hình 3.4: Q02HCPU ......................................................................................................... 30
Hình 3.5: Sơ đồ chân của Module QX42 .......................................................................... 32
Hình 3.6: Sơ đồ chân của Module QY42P ........................................................................ 34
Hình 3.7: Đặc tính I/O và độ phân giải của Module Q64AD ............................................ 35
Hình 3.8: Sơ đồ chân của Module Q64AD ....................................................................... 35
Hình 3.9: Cách đấu nối dây của Module Q64AD ............................................................. 36
Hình 3.10: Module QJ71LP21 – 25 .................................................................................. 37
Hình 3.11: Hệ thống mạng đơn ......................................................................................... 40
Hình 4.1: Mơ hình phân cấp các hệ thống mạng trong cơng nghiệp................................. 44
Hình 4.2: Ngun tắc cơ bản của truyền thơng ................................................................. 48
Hình 4.3: Ngun tắc làm việc của cáp quang .................................................................. 50
Hình 4.4: Cấu trúc dạng Bus ............................................................................................. 52
Hình 4.5: Cấu trúc mạch vịng(tích cực) ........................................................................... 54
Hình 4.6: Cấu trúc hình sao ............................................................................................... 54


Trang 6

Hình 4.7: Cấu trúc cây ....................................................................................................... 56
Hình 5.1: Biến tần HC1 – A .............................................................................................. 57
Hình 5.2: Sơ đồ chân và cách đấu nối biến tần ................................................................. 58
Hình 5.3: Cảm biến siêu âm UA18CLD20AGTR ............................................................ 59

Hình 5.4: Đồng hồ đo ME110NSR ................................................................................... 60
Hình 5.5: Sơ đồ chân và cách đâu nối đồng hồ ................................................................. 60
Hình 5.6: Van điện từ ........................................................................................................ 61
Hình 5.7: Đầu dị PT100 .................................................................................................... 62
Hình 5.8: Bảng thơng số điện trở của PT100 ứng với nhiệt độ đo (0 –

C). ............. 63

Hình 5.9 IC XTR105P ....................................................................................................... 63
Hình 5.10: Sơ đồ đấu nối IC .............................................................................................. 64
Hình 6.1: Quy trình sản xuất ............................................................................................. 66
Hình 6.2: Mơ hình bồn trộn ............................................................................................... 68
Hình 6.3: Mơ hình lị nhiệt ................................................................................................ 69
Hình 7.1: Màn hình đăng nhập .......................................................................................... 77
Hình 7.2: Màn hình chủ ..................................................................................................... 77
Hình 7.3 : Màn hình giao diện bồn trộn hóa chất .............................................................. 78
Hình 7.4: Màn hình giao diện lị nhiệt ............................................................................... 78
Hình 7.5: Màn hình giao diện cài đặt ................................................................................ 79
Hình 7.6: Màn hình AlarmDbView Control ..................................................................... 79
Hình 7.7: Màn hình kết nối với máy chủ ........................................................................... 81
Hình 7.8: Thiết lập cấu hình trong Alarm Db Manager .................................................... 81


Trang 7

Hình 7.9: Test Connection ................................................................................................. 81
Hình 7.10: Application Script............................................................................................ 82
Hình 7.11: Giao diện phần mềm DeviveXPlorer .............................................................. 94
Hình 7.12: Giao diện cấu hình trạm chủ trên GX ............................................................. 95
Hình 7.13: Setup common and station inherent parameters .............................................. 95

Hình 7.14: Refresh Parameters .......................................................................................... 96
Hình 7.15: Giao diện cấu hình trạm tớ trên GX ................................................................ 96


Trang 8

PHẦN 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƢƠNG 1: HỆ THỐNG SCADA MẠNG
1.1 Khái niệm:
SCADA viết tắt của Supervisory Control And Data Acquisition là một hệ thống
điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu. Để có thể điều khiển và giám sát từ xa thì hệ
SCADA phải có hệ thống truy cập, truyền tải dữ liệu cũng như hệ giao diện người - máy
(HMI- Human Machine Interface).
Trong hệ thống điều khiển giám sát thì HMI là một phần quan trọng không chỉ ở
cấp điều khiển giám sát mà ở các cấp thấp hơn người ta cũng cần HMI để phục vụ cho
việc quan sát thao tác vận hành ở cấp điều khiển cục bộ. Vì lí do giá thành, đặc điểm kỹ
thuật nên các màn hình vận hành (OP- Operation Panel), màn hình cảm ứng (TP-Touch
Panel), multi panel chuyên dụng được sử dụng nhiều và chiếm vai trò quan trọng hơn.

1.2 Phân loại:
Hệ Scada được phân thành bốn nhóm chính với các chức năng:
- Hệ thống SCADA mờ (Blind): Đây là hệ thống đơn giản, nó khơng có bộ phận
giám sát. Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống này là thu thập và xử lý dử liệu bằng đồ thị. Do
tính đơn giản nên giá thành thấp.
- Hệ thống SCADA xử lý đồ họa thông tin thời gian thực: Đây là hệ thống SCADA
có khả năng giám sát và thu thập dữ liệu. Nhờ tập tin cấu hình của máy khai báo trước đó
mà hệ thống có khả năng mơ phỏng tiến trình hoạt động của hệ thống sản xuất. Tập tin
cấu hình ghi lại trạng thái hoạt động của hệ thống. Khi xảy ra sự cố thì hệ thống có thể
báo cho người vận hành để xử lý kịp thời. Cũng có thể hệ sẽ phát ra tín hiệu dừng tất cả
hoạt động của máy móc.

- Hệ thống SCADA độc lập: Đây là hệ thống SCADA có khả năng giám sát và thu
thập dữ liệu với một bộ xử lý. Hệ này chỉ có thể điều khiển được một hoặc hai máy móc.
Vì vậy hệ này chỉ phù hợp với những mơ hình sản xuất nhị, sàn xuất chi tiết.
-

Hệ thống SCADA mạng: Đây là hệ có khả năng giám sát và thu thập dữ liệu với

nhiều bộ xử lý. Các máy tính giám sát được nối mạng với nhau. Hệ này có khả năng điều


Trang 9

khiền được nhiều nhóm máy móc tạo nên dây chuyền sàn xuất. Qua mạng truyền thông
hệ thống được kết nối với phịng quản lý , phịng điều khiển, có thể nhận quyết định điều
khiển trực tiếp từ phòng quản lý hoặc từ phòng thiết kế. Từ phòng điều khiển có thể điều
khiển hoạt động của các thiết bị ở xa.

1.3 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống scada:
Trong hệ thống điều khiển giám sát, các cảm biến và cơ cấu chấp hành đóng vai trị
là giao diện giữa thiết bị điều khiển với q trình kỹ thuật. Cịn hệ thống điều khiển giám
sát đóng vai trị là giao diện người - máy. Các thiết bị và bộ phận của hệ thống được ghép
nối với nhau theo kiểu điểm - điểm hoặc qua mạng truyền thơng. Tín hiệu thu được từ
cảm biến có thề là tín hiệu nhị phân, tín hiệu số hoặc tương tự. Khi xử lý trong máy tính,
chúng phải được chuyển đổi cho phù hợp với các chuẩn giao diện vào/ra của máy tính.
Các thành phần cơ bản trong hệ thống:
-

Trạm điều khiển giám sát trung tâm: là một hay nhiều máy chủ trung tâm (central

host computer server).

-

Trạm thu thập dữ liệu trung gian: Là các khối thiết bị vào ra đầu cuối từ xa RTU

(Remote Terminal Units) hoặc là các khối điều khiển logic khả trình PLC (Programmale
Logic Controllers) có chức năng giao tiếp với các thiết bị chấp hành (cảm biến cấp
trường, các hộp điều khiển đóng cắt và các van chấp hành…).
-

Hệ thống truyền thông: bao gồm các mạng truyền thông công nghiệp, các thiết bị

viễn thông và các thiết bị chuyển đổi dồn kênh có chức năng truyền dữ liệu cấp trường
đến các khối điều khiển và máy chủ.
-

Giao diện người - máy HMI (Human - Machine Interface): Là các thiết bị hiển thị

q trình xử lí dữ liệu để người vận hành điều khiển các quá trình hoạt động của hệ
thống.


T r a n g 10

CHƢƠNG 2: PHẦN MỀM INTOUCH WONDERWARE
(Version 10.1)

2.1 Giới thiệu:
Wonderware là một phần mềm của hãng Invensys plc, có trụ sở tại London, United
Kingdom, InTouch Wonderware là một phần trong đó. InTouch Wonderware là một phần
mềm giao tiếp người - máy (HMI), với khả năng sử dụng dễ dàng, luôn đổi mới dẫn đầu

thị trường, bảo vệ tuyệt đối các giá trị đầu tư, đồ họa tươi sáng, kết nối vượt trội, hỗ trợ
tốt nhất cho các ngành công nghiệp với một hệ sinh thái rộng mở.
Nó tạo ra các giao diện người và máy (HMI) trong mơi trường WINDOWS một
cách dễ dàng và nhanh chóng. InTouch có 3 thành phần chính InTouch Application
Manager, WindowMaker và WindowViewer.

Hình 2.1: Giao diện màn hình Application Manager
-

InTouch Application Manager: sắp xếp các ứng dụng mà chúng ta đã tạo ra.

InTouch Application Manager cũng được dùng để đặt cấu hình cho WindowViewer như
một NT Service. Mở các tiện ích DBump databases và DBLoad databases.


T r a n g 11

Hình 2.2: Giao diện màn hình WindowMaker
-

WindowMaker: là mơi trường tạo và phát triển các ứng dụng. Các đối tượng đồ

họa được tạo ra rất linh hoạt, các cửa sổ hiển thị có thể kết nối với các hệ thống I/O công
nghiệp và các ứng dụng khác của Windows.

Hình 2.3: Giao diện màn hình WindowViewer
-

WindowViewer: là môi trường thời gian thực dùng để hiển thị các cửa sổ đồ họa

đã được tạo ra trong WindowMaker và WindowViewer sẽ thực hiện hiệu ứng InTouch


T r a n g 12

QuickScript hồn tất q trình ghi nhận và báo cáo dữ liệu trong quá khứ, xử lý quá trình
ghi nhận và báo cáo các báo động.

2.2 Giới thiệu về tập lệnh:
Có bẩy loại loại tập lệnh được xác định bởi những gì mà chúng có thể thực hiện. Ví
dụ, các tập lệnh sẽ thực thi khi một ứng dụng chạy, dừng lại hoặc tiếp tục chạy. Dữ liệu
các tập lệnh thực hiện thay đổi khi một mục đã biết hoặc dữ liệu thay đổi. Tập lệnh thực
thi khi một cửa sổ mở ra, đóng lại hoặc vẫn đang mở.
Các chức năng được xây dựng trong tập lệnh bao gồm chức năng toán học, hàm
lượng giác, chức năng chuỗi và các chức năng khác. Sử dụng những chức năng này giúp
tiết kiệm thời gian trong việc viết ứng dụng.
Tập lệnh trong Intouch có thể bao gồm: gắn và liên kết các đối tượng (OLE) và điều
khiển hoạt động X. Có thể sử dụng câu điều kiện, vịng lặp, và các biến địa phương trong
ngơn ngữ lập trình để tạo các hiệu ứng phức tạp trong ứng dụng.
Các loại tập lệnh:
-

Application script: tiếp tục chạy trong khi WindowViewer đang chạy hoặc một

khoảng thời gian khi WindowViewer được bắt đầu hoặc đóng lại.
-

Window script: sẽ qt tuần hồn khi cửa sổ Intouch mở hoặc một lần khi cửa sổ

Intouch đóng hoặc mở.

-

Key script: chạy một lần hoặc theo chu kì khi một số phím hoặc một tổ hợp phím

được nhấn hoặc nhả.
-

Condition script: thực thi một lần hoặc theo chu kì khi một điều kiện biết trước

thỏa mãn hoặc không thỏa mãn.
-

Data change script: thực hiện một lần khi giá trị của một tag biết trước hoặc biểu

thức thay đổi.
-

Action script: thực hiện một lần hoặc theo chu kì khi người vận hành nhấp chuột

lên đối tượng đồ họa trên giao diện Intouch.
-

ActiveX event scripts: thực hiện một lần khi một sự kiện hoạt động X xảy ra, như

cách nhấp chuột điều khiển đối tượng X.
Tạo và soạn thảo mới một tập lệnh:


T r a n g 13

Sử dụng Intouch HMI Script Editor để tạo và chỉnh sửa tập lệnh trong Intouch
Window-Maker.

Hình 2.4: Cửa sổ soạn thảo chương trình của Application Script
-

Đây là ví dụ cho một application script. Mỗi loại script có một giao diện hộp thoại

soạn thảo riêng, với tùy chọn và sự lựa chọn riêng cho mỗi loại.
-

Thanh tiêu đề của trình soạn thảo cho biết loại tập lệnh đang làm việc.

-

Có những lệnh tương đương và các phép tốn nằm ở dưới cùng của trình soạn thảo

QuickScript, có thể nhấp chuột để chèn từ khóa, chức năng hoặc biểu tượng vào chương
trình tại vị trí con trỏ.
-

Mục điều kiện bao gồm điều kiện thực thi có sẵn cho loại câu lệnh đang viết.

-

Nút MEM OLE ở dưới cùng bên phải chỉ hiện ra nếu Manufacturing Engineering

Module (MEM) được cài đặt cùng với Intouch HMI. Click vào nút này cho phép soạn
thảo với MEM.

2.3 Script Triggers và ngôn ngữ lập trình:
2.3.1 Script Triggers:
Trong InTouch HMI, script được chia thành bẩy loại. Mỗi loại script có một hoặc
nhiều cách khởi động.
-

Application script có ba trạng thái: khi khởi động, khi tắt và trong khi chạy. Mỗi

lần khởi động có thể thực hiện một script khác nhau.


T r a n g 14

Window script có ba trạng thái: lúc hiện, lúc ẩn và trong khi hiển thị. Mỗi lần khởi

-

động có thể thực hiện một script khác nhau.
-

Key script có ba trạng thái: phím lên, phím xuống hoặc trong khi xuống. Mỗi lần

khởi động có thể thực hiện một script khác nhau.
Condition script có bốn trạng thái: đúng, trong lúc đúng, sai, trong khi sai. Mỗi lần

-

khởi động có thể thực hiện một script khác nhau.
Data change script: thực hiện khi giá trị của một tag đã biết hoặc biểu thức thay

đổi.

Action script: thực hiện một lần hoặc có chu kì khi người điều khiển kích chuột

-

lên biểu tượng đồ họa của InTouch HMI.
ActiveX event script thực hiện một lần khi một sự kiện Active đã biết xảy ra,

-

chẳng hạn như kích chuột lên điều khiển đối tượng X.
2.3.2 Các quy tắc, cú pháp cơ bản:
Chương trình con: khơng có khái niệm riêng về trương trình con trong cùng một tập
lệnh, ví dụ như thủ tục “Sub” trong Visual Basic. Cấu trúc một tập lệnh trong nhiều
chương trình con, phải tạo một tùy chỉnh QuickFunction cho mỗi chương trình con.
Câu lệnh :
-

Một câu lệnh có thể là một giá trị gán, gọi một hàm hoặc là một cấu trúc điều

khiển.
-

Mỗi câu lệnh trong một tập lệnh phải được kết thúc bằng dấu chấm phẩy (;).

-

Có nhiều câu lệnh trong cùng một dòng, cứ mỗi lệnh kết thúc bằng dấu chấm

phẩy.
-

Có thể tản một lệnh ra nhiều dịng bằng các sử dụng ngắt dòng (nhấn Enter).

Thụt đầu dòng: có thể thụt lệnh vào trong bằng bất cứ cách nào. Thụt đầu dịng khơng
ảnh hưởng đến chức năng của lệnh.
Chú thích: các chú thích được viết trong dấu ngoặc {}. Chú thích có thể kéo dài qua
nhiều dịng.
Các dữ liệu bằng chữ :


T r a n g 15

Bạn có thể xác định các giá trị số nguyên trong ký hiệu thập phân và thập lục

-

phân. Ví dụ, 0.001 hoặc 1E-3.
-

Để xác định giá trị Boolean, sử dụng giá trị số không cho FALSE và 1 cho TRUE.

-

Để xác định một giá trị chuỗi, kết thúc nó trong dấu ngoặc kép. Ví dụ, “this is a

string”.
Giá trị biểu thức: Giá trị biểu thức có thể bao gồm các giá trị chữ, tag tham khảo và
hàm gọi, tất cả được liên kết với nhau bằng các tốn tử phù hợp.

Kiểm tra tính hợp lệ của cú pháp: Khi bạn lưu một tập lệnh, Script Editor sẽ tự động
kiểm tra nó cho đúng cú pháp. Có thể xác nhận thủ cơng bằng cách click nút nhấn
Validate.
2.3.3 Các phép toán cơ bản:
Dưới đây là các phép toán cơ bản thường được sử dụng trong khi lập trình.
Chức năng

Tốn tử
+

Phép cộng hoặc ghép nối
Phép trừ hoặc phủ định

*

Phép nhân

/

Phép chia

**

Lũy thừa

MOD

Phép chia lấy phần dư

~

Lấy bù

SHL

Dịch trái

SHR

Dịch phải

&

Phép toán AND

|

Phép toán OR

^

Phép toán XOR

AND

Logic kết hợp

OR

Logic phân ly

NOT

Logic phủ định

<

So sánh nhỏ hơn


T r a n g 16

>

So sánh lớn hơn

<=

So sánh nhỏ hơn hoặc bằng

>=

So sánh lớn hơn hoặc bằng

==

So sánh bằng

<>

So sánh khơng bằng

Chú ý: để tính tốn số, ln ln lựa chọn tốn hạng sao cho kết quả phép tính nó vẫn
nằm trong phạm vi giá trị của số thực. Mặt khác, kết quả sẽ khơng chính xác.
Trong bất cứ biểu thức nào, có thể sử dụng dấu ngoặc đơn để buộc các toán tử đánh
giá theo một thứ tự nhất định. Điều này cũng giống như trong bất kỳ biểu thức tốn học
nào. Nếu khơng sử dụng dấu ngoặc đơn, biểu thức được đánh giá dựa trên quy mặc định
các quy tắc thứ tự của các toán tử. Hoạt động với cấp độ thứ tự cao nhất nó thực hiện đầu
tiên, dưới đây hoạt động với cấp độ thứ tự cao thứ hai và …Bảng dưới đây cho thấy cấp
độ thứ tự của mỗi toán tử. Các toán tử trên cùng một hàng có cùng một cấp độ thứ tự.
Toán tử

Thứ hạng ưu tiên

-,NOT,~

Thứ tự cao nhất

**
*,/,MOD
+,SHL,SHR
<,>,<=,>=,
==,<>
&
^
|
AND
OR
=

Thứ tự thấp nhất


T r a n g 17

2.3.4 Sử dụng câu điều kiện có cấu trúc phân nhánh:
Cú pháp:
IF Condition THEN
… statement and/or aother IF-THEN-ELSE structure
[ELSE
… statement and/or another IF-THEN-ELSE
Structure]
ENDIF;
Các quy ước khi sử dụng câu điều kiện:
-

Cấu trúc IF-THEN-ELSE có thể lồng nhau, cả hai phần trong THEN và trong

ELSE.
-

Mỗi lệnh IF, phải có một lệnh kết thúc ENDIF. Một lệnh ENDIF luôn luôn áp

dụng cho lệnh IF đứng trước gần nhất trên cùng một cấp độ lồng.
-

Condition: phải là một biểu thức giá trị rời rạc. Phần THEN được thực thi nếu

điều kiện đó đúng (True). Phần ELSE được thực hiện nếu điều kiện đó sai (False).
-

Phần ELSE khơng bắt buộc.

-

Một vài ngơn ngữ chương trình khác cho phép bạn kiểm tra nhiều điều kiện trên

cùng cấp độ phân cấp của một cấu trúc IF-THEN-ELSE và có một phần ELSE chung đó
là thực thi nếu tất cả điều kiện đánh giá sai (False). Ví dụ như cấu trúc IF-ELSEIF-ELSE
trong Visual Basic là một ví dụ của điều này. Nó khơng thể trong InTouch HMI. Mỗi
điều kiện kiểm tra cần mở một cấu trúc IF-THEN-ELSE mới.
2.3.5 Sử dụng chƣơng trình vịng lặp:
InTouch HMI chỉ hỗ trợ vòng lặp FOR. Một vòng lặp FOR làm việc bằng sự kiểm
tra giá trị của một biến vịng lặp số đó nó tăng hoặc giảm với mỗi vòng lặp đi lặp lại.
Vòng lặp thực thi đến khi giá trị của biến vòng lặp đạt đến một giới hạn cố định.
Cú pháp:


T r a n g 18

FOR LoopTag = StarExpression To End Expression [STEP
ChangeExpression]
… statements or another FOR loop…
NEXT;
-

StarExpression, EndExpression và ChangeExpression định nghĩa với nhau số lần

lặp đi lặp lại.
-

StarExpression cài đặt giá trị bắt đầu của phạm vi vòng lặp. EndExpression cài đặt

giá trị kết thúc của phạm vi vòng lặp.
-

Change Expression lựa chọn cài đặt giá trị mà theo tag vịng lặp nó tăng hoặc giảm

trong mỗi vịng lặp.
Khi bạn thực thi một vòng lặp FOR, InTouch HMI:
-

Cài đặt LoopTag giá trị của StartExpression.

-

Kiểm tra xem LoopTag nếu lớn hơn EndExpression. Nếu như vậy, InTouch HMI

thốt khỏi vịng lặp. (Nếu ChangeExpression nó phủ định, InTouch HMI kiểm tra xem
LoopTag nó nhỏ hơn EndExpression).
-

Thực thi các câu lệnh trong vòng lặp .

-

Tăng LoopTag bằng giá trị của ChangeExpression (1 trừ khi có quy định khác).

-

Lặp lại các bước 2 đến 4.
Có các quy tắc cần chú ý khi sử dụng vịng lặp FOR:

-

Vịng lặp FOR có thể lồng nhau. Số tối đa của các cấp độ lồng phụ thuộc trên bộ

nhớ có sẵn và hệ thống.
-

Mội câu lệnh FOR, phải có một câu lệnh kết thúc NEXT. Một câu lệnh NEXT

luôn luôn ứng dụng đến câu lệnh FOR gần nhất trước đó trên cùng một cấp độ lồng.
-

LoopTag phải là một tag number (hoặc biến địa phương).

-

StartExpression phải là hàm hợp lệ đánh giá đến một kết quả số.

-

Nếu ChangeExpression nó xác thực (tăng), EndExpression phải lớn hơn

StartExpression; nếu ChangeExpression nó phủ định (giảm), StartExpression phải lớn
hơn EndExpression. Nếu sai cú pháp thì vịng lặp khơng bắt đầu.


T r a n g 19

-

Thốt một vịng lặp, sử dụng câu lệnh EXIT LOOP.

-

Có một thời gian giới hạn của các vịng lặp.

Kết thúc vịng lặp:
-

Có thể kết thúc một vòng lặp bất cứ lúc nào bằn việc gọi câu lệnh dưới đây:
EXIT LOOP;

Câu lệnh này thực thi để tiếp tục tại câu lệnh ngay sau câu lệnh vòng lặp NEXT.
Ảnh hưởng của vịng lặp đến các q trình chạy khác: trong một vòng lặp FOR
đang thực thi, tất cả các quá trình chạy khác trong WindowView đều tạm dừng. Bao gồm
các khu vực sau:
-

Cập nhật màn hình ( hình ảnh động liên kết, giá trị các màn hình, các xu hướng ,

các hình ảnh động. Bởi vì nó không di chuyển, xuất hiện cho đến khi sau khi hồn thành
vịng lặp.
-

Các cổng I/O. Ví dụ, nếu bạn thay đổi giá trị của một tag I/O trong một vòng lặp

FOR, nó chỉ có giá trị sau vịng lặp cuối cùng nó ghi đến thiết vị I/O.

-

Các tập lệnh khác, bao gồm khơng đồng bộ QuickFunctions.
Có thể gọi tạm dừng các q trình chạy khác bằng đặt vịng lặp LOOP trong một tập

lệnh không đồng bộ QuickFunction.
Thời gian giới hạn thực thi vịng lặp: để tránh các vịng lặp vơ hạn, nên các vịng lặp
FOR có giới hạn về thời gian. Nếu một vịng lặp khơng hồn thành thực hiện sau khoảng
thời gian này. WindowViewier tự động kết thúc nó và hiển thị ra một tin nhắn về việc kết
thúc đến Log Viewer.
Thời gian giới hạn mặc định là 5 giây. Cũng có thể tùy chỉnh nó bằng việc thêm
dịng dười đây đến file Intouch.ini vào trong thư mục cài đặt.
LoopTimeout = x
Với x là thời gian giới hạn (s).


T r a n g 20

Chú ý: thời gian giới hạn được kiểm tra tại lệnh NEXT của vòng lặp. Do đó, trong lần
đầu tiên của vịng lặp ln ln được thực thi, ngay cả khi nó thực thi dài hơn thời gian
giới hạn.
2.3.6 Sử dụng các biến đặc trƣng:
Có thể khai báo các biến đặc trưng trong một tập lệnh đến lưu trữ tạm thời hoặc các
kết quả trung gian. Điều này tăng hiệu suất và giúp giữ tag của bạn đếm chậm lại. Bạn có
thể sử dụng các biến địa phương giống như tagnames trong tập lệnh của bạn. Tuy nhiên,
có các sự khác nhau đơi chút.
Các biến địa phương chỉ tồn tại trong phạm vi của tập lệnh trong đó họ khai báo.

-

Họ bỏ giá trị của họ khi tập lệnh thực thi hồn thành. Chúng khơng thể tham chiếu bằng
bất cứ tập lệnh khác trong ứng dụng của bạn.
-

Các giá trị địa phương khơng có dotfields.

-

Các biến địa phương không đếm tới tag.
Trước khi sử dụng một biến địa phương trong một tập lệnh, cần phải khai báo nó,

mặt khác, xem xét nó tham chiếu mơt tagname. Có thể khai báo các biến địa phương đó
có cùng tên như các tag.
Khai báo cho biến đặc trưng: có thể khai báo các biến đặc trưng ở bất cứ đâu trong
tập lệnh, nhưng cần khai báo chúng trước lần sử dụng đầu tiên của chúng. Để khai báo
một biến địa phương, sử dụng lệnh dưới đây:
DIM LocVarName [As DataType];
LocVarName nó là tên của biến địa phương. Tên phải theo quy ước của tagnames.
DataType nó là loại dữ liệu của biến địa phương. Các giá trị hợp lệ là Discrete,
Integer, Real và Message. Nếu bạn không chỉ rõ tùy chọn, Integer nó sử dụng như mặc
định.
Có thể sử dụng lệnh DIM riêng biệt của mỗi biến địa phương để khai báo.
Có thể khai báo bất cứ số của các biến địa phương, giới hạn bởi bộ nhớ sẵn có.
Ví dụ:


T r a n g 21

Để khai báo một giá trị số nguyên:
DIM MyLocalIntVar As Integer;

Để khai báo nhiều các giá trị số thực:
DIM MylocalRealVar1 As Real;
DIM MylocalRealVar2 As Real;
Lệnh dưới đây không hợp lệ:
DIM MylocalRealVar1, MyLocalRealVar2 As Real;
Xung đột tên giữa giá trị địa phương và các tag: có thể khai báo một biến đia
phương với cùng tên như một tag đang tổn tại. Tuy nhiên, khi tham chiếu đến tên đó
trong một tập lệnh, biến địa phương ln ln được ưu tiên hơn tag. Ví dụ, có một tag số
nguyên đang tồn tại gọi “iTag” và bạn chạy tập lệnh dưới đây:
DIM iTag as Integer;
iTag = 20;
Trong tình huống này, giá trị gán ghi một giá trị chỉ đến biến địa phương. Giá trị
của tag có cùng tên vẫn khơng thay đổi.
2.3.7 Một số hàm có sẵn trong hệ thống:
-

Sử dụng $Year để trả về năm hiện hành.

-

Sử dụng $Month để trả về tháng hiện hành của năm.

-

Sử dụng $Day để trả về ngày hiện thời của tháng.

-

Sử dụng $Hour để trả về giờ hiện thời của ngày.

-

Sử dụng $Minute để trả về phút hiện thời của giờ.

-

Sử dụng $Second để trả về giây hiện thời của phút.

-

Sử dụng $Mses để trả về mili giây hiện thời.

-

Sử dụng $Time để trả về thời gian trong mili giây đã qua kể từ nửa đêm theo múi

giờ địa phương.


T r a n g 22

-

Sử dụng $Date để trả về toàn bộ số ngày đã qua kể từ 1-1-1970 theo múi giờ địa

phương.
-

Sử dụng DateTime để trả về số của ngày ( bao gồm một số phần của một ngày) đã

trôi qua kể từ ngày 1-1-1970 theo giờ địa phương.
-

Sử dụng DateTimeGMT() để trả về số của ngày( bao gồm một số phần của ngày)

đã trôi qua kể từ 1-1-1970 trên Coordinated Universal Time (UTC).


T r a n g 23

CHƢƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ PLC
3.1 Giới Thiệu:
PLC (Programmable Logic Control) là thiết bị có thể lập trình được thiết kế chun
dùng trong cơng nghiệp để điều khiển các tiến trình xử lí từ đơn giản đến phức tạp, tuỳ
thuộc vào người điều khiển mà có thể thực hiện một loạt các chương trình hoặc sự kiện
này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay cịn gọi là ngõ vào) tác động vào
PLC hoặc qua các bộ định thời (Timer) hay các sự kiện được đếm qua bộ đếm. Khi một
sự kiện được kích hoạt nó sẽ bật ON, OFF hoặc phát ra một chuỗi xung ra các thiết bị bên
ngoài được gắn vào ngõ ra của PLC. Như vậy nếu ta thay đổi các chương trình được cài
đặt trong PLC là ta có thể thực hiện các chức năng khác nhau trong các môi trường điều
khiển khác nhau. Hiện nay PLC đã được nhiều hãng khác nhan sản xuất như: Siemens,
Omron, Mitsubishi, Pesto, Alan Bradley, Shneider. Hitachi, …. Mặt khác ngoài PLC
cũng đã bổ cung them các thiết bị mở rộng khác như: các cổng mở rộng AI (Analog
Input), DI(Digital Input), các thiết bị hiện thị, các bộ vào.
PLC cho phép thực hiện linh họat các thuật tốn điều khiển logic thơng qua ngơn
ngữ lập trình. PLC được sử dụng trong nhiều lập trình ứng dụng khác nhau và có những
lợi ích như:
-

PLC dễ dàng thay thay đổi chương trình điều khiển để thích ứng một u cầu mới

mà vẫn có thể giữ nguyên thiết kế phần cứng, đầu nối dây…
-

PLC có thể điều khiển nhiều chức năng khác nhau từ những thao tác đơn giản, lặp

lại, liên tục đến những thao tác địi hỏi chính xác, phức tạp.
-

PLC dễ dàng hiệu chỉnh chính xác cơng việc điều khiển và xử lý nhanh chóng các

lệnh, từ lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm (Counter), định thời (Timer), chương trình
con (SBS) v.v…
-

Giao tiếp dễ dàng với các thiết bị ngoại vi, các module và các thiết bị phụ trợ như

màn hình hiển thị.
-

Có khả năng chống nhiễu trong cơng nghiệp.
Bên cạnh những ưu điểm vượt trội đó thì PLC vẫn cịn những hạn chế và cái hạn

chế lớn nhất là chưa tiêu chuẩn hố nên mỗi cơng ty sản xuất ra PLC đều đưa ra các ngơn
ngữ lập trình khác nhau, dẫn đến thiếu tính thống nhất tồn cục về hợp thức hoá. Thứ hai


T r a n g 24

là trong các mạch điều khiển với quy mô nhỏ, giá của một bộ PLC đắt hơn khi sử dụng

bằng phương pháp rơle.

3.2 Cấu trúc của một hệ PLC:
Một hệ thống PLC thông dụng gồm có năm phần cơ bản: bộ xử lý, bộ nhớ, bộ
nguồn, các thành phần xuất nhập và thiết bị lập trình.
-

Bộ xử lý của PLC :
Bộ xử lý cịn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), là linh kiện chứa bộ vi xử lý, biên

dịch các tín hiệu nhập và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu
động trong bộ nhớ của CPU, truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các
thiết bị xuất.
-

Bộ nguồn:

Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp DC (5V) cần thiết
cho bộ xử lý và các mạch điện có trong các module giao diện nhập và xuất.
-

Bộ nhớ:
Bộ nhớ là nơi lưu chương trình được sử dụng cho các hoạt động điều khiển, dưới

sự kiểm tra của bộ vi xử lý. Trong hệ thống PLC có nhiều loại bộ nhớ :
Bộ nhớ chỉ để đọc ROM (Read Only Memory) cung cấp dung lượng lưu trữ cho hệ
điều hành và dữ liệu cố định được CPU sử dụng. Tùy thuộc vào cách tạo nội dung, cách
xóa nội dung, cách lập nội dung mới vào nó mà ta có các loại bộ nhớ Rom khác nhau
như: PROM, EPROM, RPROM, EEPROM, EAROM. Ở đây ta tìm hiểu hai loại Rom mà
được sử dụng rộng rãi trong các PLC là EPROM và EEPROM.

 EPROM (Erasable Programmable Read – Only Memory): Bộ nhớ Rom có
thể xóa nội dung chương trình. Nó được xóa bằng tia cực tím, sau khi nội dung cũ đã xóa
thì người ta dung một thiết bị đặc biệt để ghi nội dung chương trình mới vào Rom.
 EEPROM (Elwctrically Erasable Programmable Read – Only Memory): Bộ
nhớ loại này cũng giống như bộ nhớ EPROM nhưng phương thức xóa nội dung chương
trình đơn giản hơn. Tức là nó được xóa bằng điện và việc nạp một chương trình mới cho
nó cũng đơn giản hơn. Ngồi hai loại trên người ta cịn thường sử dụng FLASH EROM.
Đối với những bộ điều khiển logic theo chương trình thuộc loại lớn có thể có nhiều
Module CPU nhằm tăng tốc độ xử lý.


T r a n g 25

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM ( Ramden Accept Memory): đây là nơi lưu trữ
thông tin theo trạng thái của các thiết bị nhập, xuất, các giá trị của đồng hồ thời chuẩn các
bộ đếm và các thiết bị nội vi khác. RAM dữ liệu đôi khi được xem là bảng dữ liệu hoặc
bảng ghi. Một phần của bộ nhớ này, khối địa chỉ, dành cho các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra,
cùng với trạng thái của ngõ vào và ngõ ra đó. Một phần dành cho dữ liệu được cài đặt
trước, và một phần khác dành để lưu trữ các giá trị của bộ đếm, các giá trị của đồng hồ
thời chuẩn, vv… Bộ nhớ chỉ đọc có thể xố và lập trình được

( EPROM ). Là các ROM

có thể được lập trình, sau đó các chương trình này được thường trú trong ROM.
Người dùng có thể thay đổi chương trình và dữ liệu trong RAM. Tất cả các PLC
đều có một lượng RAM nhất định để lưu chương trình do người dùng cài đặt và dữ liệu
chương trình. Tuy nhiên để tránh mất mát chương trình khi mất nguồn, PLC sử dụng ắc
quy để duy trì nội dung RAM trong một thời gian. Sau khi được cài đặt vào RAM
chương trình có thể được tải vào vi mạch của bộ nhớ EPROM, thường là module có khố
nối với PLC, do đó chương trình trở thành vĩnh cửu.

Ngồi ra cịn có các bộ đệm tạm

thời lưu trữ các kênh nhập/xuất ( I/O). Dung lượng lưu trữ của bộ nhớ được xác định
bằng số lượng từ nhị phân có thể lưu trữ được. Như vậy nếu dung lượng bộ nhớ là 256 từ,
bộ nhớ có thể lưu trữ 256x8 = 2048 bit, nếu sử dụng các từ 8 bit và 256x16 = 4096 bit
nếu sử dụng các từ 16 bit.
-

Thiếp bị lập trình.
Thiết bị lập trình được sử dụng để nhập chương trình vào bộ nhớ của bộ xử lý.

Chương trình được viết trên thiết bị này sau đó được chuyển đến bộ nhớ của PLC.
-

Các thành phần nhập và xuất.
Là nơi bộ xử lý nhận các thông tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền thơng tin đến

các thiết bị bên ngồi. Tín hiệu nhập có thể đến từ các cơng tắc hoặc từ các bộ cảm biến...
Các thiết bị xuất có thể đến các cuộn dây của bộ khởi động động cơ, các van solenoid…

3.3 PLC Mitshubishi ( họ Q):
Phần chính của PLC bao gồm phần khung, module nguồn và CPU thực hiện các
lệnh. Tùy thuộc vào các ứng dụng mà có nhiều module được ghép nối thêm vào hệ thống
, ví dụ như module input/output và một số module chức năng. Điện áp cài đặt được cấp
bởi module nguồn.