Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
d. Điều khiển bằng PLC (Programmable Logic Controller).

d. Điều khiển bằng PLC (Programmable Logic Controller).

Tải bản đầy đủ - 0trang

các bài tốn điều khiển số, PLC còn cần những chức năng đặc biệt như bộ điếm

( Counter), bộ định thời gian ( Timer)… Và những khối hàm chuyên dùng.

2.4.3.1 Đặc điểm của điều khiển logic khả trình của PLC.

Những đặc điểm làm cho PLC có tính năng ưu việt và thích hợp mơi trường cơng

nghiệp.

+ Khả năng kháng nhiễu rất tốt.

+ Cấu trúc dang modul rất thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo

nâng cấp,…

+ Có những modul chuyên dụng để thực hiện những chức năng đặc biệt hay

những modul truyền thông để kết nối PLC với mạng cơng nghiệp hoặc mạng

Internet,…

+ Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng

để xếp hạng 1 hệ thống điều khiển tự động.

+ Yêu cầu của người lập trình khơng cần giỏi về kiến thức điện tử mà chỉ

cần nắm vững công nghệ sản xuất và biết chọn thiết bị thích hợp là có thể lập trình

được.

+ Thuộc vào hệ sản xuất linh hoạt do tính thay đổi được chương trình hoặc

thay đổi trực tiếp các thông số mà không cần thay đổi chương trình.

2.4.3.2 Thành phần bộ điều khiển logic khả trình PLC:

Các thành phần của 1 PLC thường có các modul phần cứng sau:

+ Modul nguồn.

+ Modul đơn vị xử lý trung tâm.

+ Modul bộ nhớ chương trình và dữ liệu.

+ Modul đầu vào.

+ Modul đầu ra.

+ Modul phối ghép ( để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông nội bộ).

+ Modul chức năng (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông mạng).



11



Bộ nhớ chương trình



Timer

Bộ đệm

đầu ra



Khối vi xử lý

trung tâm + Hệ

điều hành



Bộ đếm

Bit cờ



Cổng vào ra

Quản lí ghép nối

Cổng ngắt và

đếm tốc độ cao

Hình 2.7 : Mơ hình PLC S7-200.

2.4.3.3 Bộ nhớ PLC gồm 3 vùng chính.

a. Vùng chứa chương trình ứng dụng.

OBI (organisation block): Miền chứa chương trình tổ chức, chứa chương

trình chính, các lệnh trong khối này ln được qt.

Subroutine (chương trình con): Miền chứa chương trình con được tổ chức

thành hàm và có biến hình để trao đổi dữ liệu, chương trình con này sẽ được thực

thi khi nó được gọi trong chương trình chính.

Interrup (chương trình ngắt) :Miền chứa chương trình ngắt được chứa thành

hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ 1 khối chương trình nào khác.

Chương trình này sẽ được thực hiện khi có chương trình ngắt xảy ra.

b. Vùng chứa tham số của hệ điều hành:

I (process image input): Miền dữ liệu các cổng vào số, trước khi bắt đầu

thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc được các giá trị logic của tất cả các cổng đầu

vào và cất giữ chúng trong vùng nhớ I. Thông thường chương trình ứng dụng

12



khơng đọc trực tiếp trạng thái logic của cổng vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng

vào từ bộ đệm I.

Q (process image output): Miền dữ liệu các cổng ra số.Kết thúc giai đoạn

thực hiện chương trình , PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tới các cổng ra

số. Thơng thường chương trình khơng trực tiếp gán giá trị tới tận cổng ra mà chỉ

chuyển chúng tới bộ đệm Q.

M (Miền các biến cờ ): Chương trình ứng dụng sử dụng các biến này để lưu

trữ các tham số cần thiết và có thể truy nhập nó theo bit (B), byte (MB) từ (MW)

hay từ kép (MD).

T (Timer): Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu trữ giá

trị thời gian đặt trước (PV – preset Value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV –

current Value) cũng như giá trị lọc logic đầu ra của bộ thời gian.

C (Counter): Miền nhớ phục vụ bộ đếm bao gồm việc lưu trữ giá trị đặt

trước (PV preset – Value), giá trị đếm tức thời (CV Current – Value) và giá trị

logic đầu ra của bộ đệm.

c. Vùng chứa các khối dữ liệu:

DB (Data Block): Miền chứa dữ liệu được tổ chức thành khối. Kích thước

cũng như số lượng khối do người sử dụng quy định, phù hợp với từng bài toán

điều khiển. Chương trình có thể truy cập miền này theo từng bit (DBX), byte

(DBB), từ (DBW) hay từ kép (DBD).

L (local data block): Miền dữ liệu địa phương, được các khối chương trình

OBI, chương trình con, chương trình ngắt được tổ chức và sử dụng cho các biện

pháp tức thời và trao đổi dữ liệu của biến hình thức với những chương trình gọi

nó. Nội dung của khối dữ liệu trong miền nhớ này sẽ bị xóa khi kết thúc chương

trình tương ứng trong OBI, chương trình con, chương trình ngắt. Miền này có thể

được truy nhập từ chương trình theo bit (L) ,theo byte (LB) từ (LW) hay từ kép

(LD).

2.4.3.4 Vòng qt chương trình:



13



PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là

vòng qt được bắt đầu từ giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới vùng

đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng qt

chương trình thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB (Block

End). Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dung của

bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn truyền

thông nội bộ và kiểm tra lỗi. Chú ý rằng bộ đệm I và Q không liên quan tới các

cổng vào ra tương tự nên các lệnh truy nhập cổng tương tự được thực hiện trực

tiếp với cổng vật lý chứ không thông qua bộ đệm.

Thời gian cần thiết kế để PLC thực hiện một vòng quét gọi là thời gian

vòng quét (Scan Timer). Thời gian vòng qt khơng cố định, tức là khơng phải

vòng quét nào cũng thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau. Có vòng qt

thực hiện lâu, có vòng quét thực hiện nhanh tùy thuộc vào số lệnh trong chương

trình được thực hiện và khối dữ liệu truyền thơng trong vòng qt đó.

Như vậy giữa việc đọc dữ liệu từ đối tượng để xử lí, tính tốn và việc gửi

tín hiệu điều khiển đến đối tượng có 1 khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gian

quét. Nói cách khác, thời gian vòng qt quyết định tính thời gian thực của

chương trình điều khiển trong PLC. Thời gian vòng qt càng ngắn tính thời gian

thực của chương trình càng cao.

Nếu sử dụng khối chương trình đặc biệt có chế độ ngắt (OB40, OB80 …),

chương trình của khối đó sẽ thực hiện trong vòng qt khi xuất hiện tín hiệu báo

ngắt cùng chủng loại. Các khối chương trình có thể thực hiện tại mọi điểm trong

vùng qt chứ khơng bị gò ép là phải ở trong giai đoạn thực hiện chương trình.

Chẳng hạn nếu 1 chương trình báo ngắt xuất hiện khi PLC đang ở giai đoạn truyền

thông và kiểm tra nội bộ, PLC sẽ ngừng công việc truyền thông, kiểm tra để thực

hiện khối chương trình tương ứng với tín hiệu báo ngắt đó. Với hình thức xử lý tín

hiệu ngắt như vậy, thời gian vòng quét sẽ càng lớn khi càng có nhiều tín hiệu ngắt

xuất hiện trong vòng qt. Do đó để nâng cao tính thời gian thực của chương trình



14



điều khiển, tuyệt đối khơng nên viết chương trình xử lý ngắt quá dài hoặc quá lạm

dụng chương trình ngắt trong quá trình điều khiển.

Tại thời điểm thực hiện lệnh vào ra, thông thường lệnh không làm trực tiếp

với cổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số.

Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 3 do hệ

điều hành CPU quản lý, ở 1 số modul CPU khi gặp lệnh vào ra ngay lập tức hệ

thống sẽ cho dừng mọi công viêc khác ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực

hiện lệnh trực tiếp của cổng vào ra.

2.4.3.5 Cấu trúc chương trình.

Chương trình trong S7-200 được lưu trữ trong bộ nhớ PLC ở vùng giành riêng cho

chương trình và có thể lập trình ở 2 dạng cấu trúc khác nhau.

a. Lập trình tuyến tính.

Tồn bộ chương trình nằm trong một khối trong bộ nhớ. Loại hình cấu

trúc tuyến tính này phù hợp với những bài tốn tự động nhỏ, khơng phức tạp. Khối

được chọn phải là khối OBI, là khối mà PLC ln qt và thực hiện các lệnh trong

đó thường xuyên, từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng và quay lại lệnh đầu tiên.

b. Lập trình có cấu trúc:

Chương trình được chia thành những phần nhỏ và mỗi phần thực thi

những nhiệm vụ chuyên biệt riêng của nó, từng phần này nằm trong những khối

chương trình khác nhau. Loại hình cấu trúc này phù hợp với những bài tốn điều

khiển nhiệm vụ và phức tạp. Trong S7-200 có 3 loại khối cơ bản sau:

Loại khối OBI (Organization Block): Khối tổ chức và quản lý chương

trình điều khiển, khối này luôn luôn được thực thi và luôn được quét trong mỗi

chu kì quét.

Loại khối SBR (khối chương trình con): Khối chương trình với những

chức năng riêng giống như một chương trình con hoặc 1 hàm (chương trình con có

biến hình thức). Một chương trình ứng dụng có thể có nhiều chương trình con và

các khối chương trình con này có thể được phân biệt với nhau bằng tên của

chương trình đó.

15



Loại khối INT (Khối chương trình ngắt): Là loại khối chương trình đặc

biệt có khả năng trao đổi 1 lượng dữ liệu lớn với các khối chương trình

khác.Chương trình này sẽ được thực thi mỗi khi có các chương trình ngắt xảy ra.

2.4.3.6 PLC S7-200.

Trong thực tế hiện nay có rất nhiều loại PLC khác nhau về kích thước, chủng

loại cũng như tính năng của các hãng như: Omron, Mitsubisi, Simems,… Nhưng

do những điều kiện khác nhau nhóm sinh viên lựa chọn PLC S7-200 của Simems.

Hiện PLC S7-200 có rất nhiều loại khác nhau như: PLC214, PLC216,

PLC222, PLC224, PLC226,… với các tính năng và cơng dụng khác nhau. Ở đề tài

này nhóm sinh viên lựa chọn PLC222 làm mục đích nghiên cứu của mình.

a. Giới thiệu về PLC S7-200 (CPU 222).

+ Đặc tính:

Điện áp vào 220V.

Cổng vào DC.

Cổng ra relay.

+ Kích thước vật lý: Rộng x sâu x Cao: 120 x 80 x 60.

+ Kích thước bộ nhớ chương trình cho phép: 12KB.

+ Kích thước bộn nhớ dữ liệu cho phép: 8KB.

+ Khả năng lưu trữ khi cúp điện: 190 giờ.

+ Số bit nội/ counter/ timer: 256/ 256/ 256.

+ Timer trong đó có 3 độ phân giải: 1ms, 10ms, 100ms. Bao gồm timer

đếm có nhớ và khơng có nhớ.

+ Số bộ đếm tốc độ cao: 4 bộ đếm với tần số 20KHz.

+ Số cổng vào ra: 8 cổng vào và 6 cổng ra.

+ Đầu vào:

Tầm ở trạng thái ON: 15-30VDC, dòng nhỏ nhất 4mA.

Trạng thái ON bình thường: 24VDC, 7mA.

Trạng thái OFF lớn nhất: 5VDC, 1mA.

+ Đầu ra:

16



Đầu ra kiểu relay.

Tầm điện áp 5-30VDC/ 250VAC.

Dòng tải tối đa: 2A/ điểm, 8A/ common.

Q dòng: 7A với contact đóng.

Điện trở cách li: nhỏ nhất 100MΩ.

Thời gian chuyển mạch tối đa 10s.

Chế độ bảo vệ ngắn mạch khơng có.

+ Nguồn cung cấp:

Tầm áp/ tần số: 85 đến 264 VAC ở tần số 47 đến 63Hz.

Thời gian quát nhỏ nhất là 20ms ở điện.

b. Kết nối PLC với thiết bị.



Hình 2.8 Sơ đồ kết nối PLC với các thiết bị điều khiển.

c. PLC và các Module chức năng

Hình dưới đây là một loại PLC và module mở rộng trong PLC S7-200.



17



Hình 2.9 PLC S7-200 và một module của nó.

Sơ đồ của một bộ PLC cơ bản được biểu diễn trên Hình 2.10. Ngồi các module

chính này, các PLC còn có các module phụ trợ như module nối mạng, các module

đặc biệt để xử lý tín hiệu như module kết nối với các can nhiệt, module điều khiển

động cơ bước, module kết nối với encoder, module đếm xung vào v.v…



Hình 2.10 Cấu hình cơ bản của PLC.

Các module chức năng rất đa dạng, có thể chia ra làm các loại đặc trưng sau:

–Module vào ra (I/O).

–Module chức năng đặc biệt.

Các loại modul analog

EM231: 4 analog inputs (6ES7 231–0HC22–0XA0)

EM232: 2 analog outputs (6ES7 232–0HB22–0XA0)

EM235: 4 analog inputs, 1 analog output (6ES7 235–0KD22–0XA0)



18



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

d. Điều khiển bằng PLC (Programmable Logic Controller).

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×