Plc s7 200 Th.s Chau Chi Duc

8/20/2019 Plc s7 200 Th.s Chau Chi Duc

1/286

Th.S Châu Chí "c

K thu #t ' i (u khi *n

Thành ph, H / Chí Minh

10-2008


2/286

L0 I NÓI 35U

T #$ng hoá công nghi ' p và dân d )ng ngày càng pháttri +n. B$ não trong các h' th-ng t #$ng hoá là các b$ # i /u khi +nl 1 p trình. Vi 'c h3c và tìm hi +u v / các b$ khi +n l 1 p trình c 4ng nh! v 1n hành nó cho th1t t -t # ang là nhu c 6u c 7 p thi 8t #-i v 9 i h3csinh, sinh viên các ngành k ng d @y và tham kh>o v / k ng d @y và t h3c v / k quan tâm v / PLC h3 SIMATIC S7-200 c Ca côngty Siemens.

Tài li 'u #!A c chia thành 2 t 1 p. T 1 p 1 bao g Dm các ph6n c : b>n phù hA p v 9 i các b@n m9 i bEt #6u làm quen v 9 i PLC, tuy

nhiên nó c 4ng có th+ là tài li 'u tham kh>o cho các b@n # ã có ki 8nthG c c : b>n v / PLC. T 1 p 2 là ph6n nâng cao t 1 p trung v / cácv 7n #/ # i /u khi +n s-, truy /n thông và màn hình # i /u khi +n. C 7utrúc chung c Ca các t 1 p sách là H mIi ch!: ng trong các ph6n #/ucó ví d ) minh h3a cho các m)c, ngoài ra cu-i mIi ch!: ng cóthêm m$t s- câu hBi và bài t 1 p #+ #3c gi > rèn luy 'n thêm.

Dù có m$t thK i gian dài làm vi 'c và gi >ng d @y v / k #+ giúp tài li 'u #!A c hoàn thi 'nh: n. Th7 t 8 góp ý xin g 9 i v ( ' : [email protected]. Xin cám : n.

mailto:[email protected]:[email protected]


3/286

L0 I TÂM S @

T 1 p 1 ''k o #+ làm phong phú thêmki 8n thG c v / t #$ng hóa là vi 'c nên làm. Vì v 1y tác gi > ch3n ph!: ng án phát hành qua m@ng và truy /n tay d !9 i d @ng t 1 p tin

v 9 i ph!: ng châm '' sách hQ u ích thì m9 i có nhu1n bút''.Các b@n thân m8n!

Vi 'c biên so@n tài li 'u v / k bPng cách chuy +n ti /n vào tài khoBn s, 49809449 choCHÂU CHÍ 3C C, ngân hàng Th7: ng mEi Á Châu (ACB) chinhánh Châu v Fn Liêm v 9 i s- ti /n tùy theo ý c Ca các b@n.

N 8u các b@n có nhQ ng ý #$ng viên khác xin g H i thông tincho tác gi > qua #U a chW mail [email protected].

Cám : n s #$ng viên c Ca #3c gi >.

mailto:[email protected]:[email protected]


4/286

M )c l )c

I

M%c l%c

1 T(ng quan v, /i,u khi0n .......................................................................1

1.1 Khái nim chung v$ &i$u khi'n ......................................................... 11.2 C)u trúc m,t qui trình &i$u khi'n ..................................................... 21.3 Các lo.i &i$u khi'n ........................................................................... 31.4 H th/ng s/ ...................................................................................... 41.5 Các khái nim x0 lý thông tin ........................................................... 5

1.5.1 Bit ........................................................................................... 51.5.2 Byte ........................................................................................ 51.5.3 Word ...................................................................................... 61.5.4 DoubleWord .......................................................................... 6

2 B1 /i,u khi0n l2p trình PLC – C4u trúc và ph#6ng th"c ho7t /1ng 72.1 Gi3i thiu ......................................................................................... 72.2 S6 khác nhau gi7a h &i$u khi'n b9ng relay và h

&i$u khi'n b9ng PLC ..................................................................... 82.3 C)u trúc c;a m,t PLC .................................................................. 112.4 Các kh/i c;a PLC ......................................................................... 13

2.4.1 Kh/i ngu=n cung c)p ......................................................... 132.4.2 B, nh3 ch14ng trình .......................................................... 142.4.3 Kh/i trung tâm (CPU) ......................................................... 152.4.4 Kh/i vào ............................................................................. 152.4.5 Kh/i ra ................................................................................ 162.4.6 Các kh/i &>c bit ................................................................ 16

2.5 Ph14ng th?c th6c hin ch14ng trình trong PLC ......................... 16

3 C8m bi:n và c6 c4u ch4p hành trong /i,u khi0n logic ................. 193.1 C@m biAn ..................................................................................... 19

3.1.1 Gi3i thiu ........................................................................... 193.1.2 N/i dây cho c@m biAn ........................................................ 19

3.1.2.1 Switch ................................................................ 203.1.2.2 Ngõ ra TTL ......................................................... 203.1.2.3 Ngõ ra Sinking/Sourcing .................................... 203.1.2.4 Ngõ ra Solid state relay ...................................... 23

3.1.3 Phát hin &/i t1Bng .......................................................... 233.1.3.1 Chuy'n m.ch tiAp xúc ....................................... 233.1.3.2 Reed Switches ................................................... 233.1.3.3 C@m biAn quang (Optical Sensor) ...................... 233.1.3.4 C@m biAn &in dung (Capacitive Sensor) ........... 253.1.3.5 C@m biAn &in c@m (Inductive Sensor) .............. 263.1.3.6 C@m biAn siêu âm (Ultrasonic sensor) ............... 28

3.1.3.7 Hiu ?ng Hall (Hall Effect) ................................. 283.1.3.8 L1u l1Bng (Fluid Flow) ...................................... 283.1.4 Tóm tCt .............................................................................. 29

3.2 C4 c)u ch)p hành ....................................................................... 293.2.1 Gi3i thiu ........................................................................... 29


5/286

M )c l )c

II

3.2.2 Solenoid ............................................................................ 293.2.3 Van &i$u khi'n (VALVE) .................................................... 303.2.4 Xy lanh (CYLINDER) ......................................................... 323.2.5 D,ng c4 ............................................................................ 33

3.2.6 Các c4 c)u ch)p hành khác................................................ 344 B1 /i,u khi0n l2p trình PLC Simatic S7-200 ................................... 35

4.1 C)u hình c?ng ............................................................................. 354.1.1 Kh/i x0 lý trung tâm .......................................................... 354.1.2 Kh/i mE r ,ng .................................................................... 39

4.1.2.1 Digital module ....................................................... 394.1.2.2 Analog module ...................................................... 404.1.2.3 Intelligent module ................................................. 414.1.2.4 Function module ................................................... 41

4.2 Màn hình &i$u khi'n .................................................................... 424.3 Các vùng nh3 .............................................................................. 434.4 Qui 13c &Fa chH trong PLC S7-200 .............................................. 46

4.4.1 Truy xu)t theo bit .............................................................. 464.4.2 Truy xu)t theo byte (8 bit) ................................................. 464.4.3 Truy xu)t theo word (16 bit) .............................................. 464.4.4 Truy xu)t theo 2 word (Double word = 32 bit) ................... 47

4.5 X0 lý ch14ng trình ...................................................................... 48

5 K:t n;i dây gi ngo7i vi ....................................... 51

5.1 KAt n/i dây gi7a PLC và các thiAt bF ngo.i vi .............................. 515.1.1 Gi3i thiu CPU 224 và cách kAt n/i v3i thiAt bF ngo.i vi .... 515.1.2 KAt n/i v3i máy tính .......................................................... 525.1.3 N/i ngu=n cung c)p cho CPU .......................................... 545.1.4 KAt n/i vào/ra s/ v3i ngo.i vi ............................................ 54

5.1.4.1 KAt n/i các ngõ vào s/ v3i ngo.i vi .................... 555.1.4.2 KAt n/i các ngõ ra s/ v3i ngo.i vi ...................... 57

5.2 Ki'm tra vic kAt n/i dây b9ng phJn m$m .................................. 605.2.1 Status Chart ...................................................................... 605.2.2 Giám sát và thay &Ki biAn v3i Status Chart ....................... 605.2.3 C1Lng b?c biAn v3i Status Chart ..................................... 625.2.4 Mng dOng Status Chart trong vic ki'm tra kAt n/i dây

trong S7-200 ......................................................................................... 635.3 Câu hPi và bài tQp ....................................................................... 64

6 Ph@n m,m Micro/Win và ngôn ngt phJn m$m STEP 7-Micro/WIN ........................................ 65

6.1.1 Yêu cJu h &i$u hành và phJn c?ng ................................ 656.1.2 Cài &>t phJn m$m ............................................................. 65

6.2 Các phJn t0 c4 b@n trong ch14ng trình PLC S7-200 ................. 666.2.1 Ch14ng trình chính OB1 (main program) ......................... 666.2.2 Ch14ng trình con SUB (subroutine) ................................. 666.2.3 Ch14ng trình ngCt INT(interrupt routine) .......................... 676.2.4 Kh/i h th/ng (system block) ............................................ 67


6/286

M )c l )c

III

6.2.5 Kh/i d7 liu (data block) ................................................... 67 6.3 Ngôn ng7 lQp trình ...................................................................... 67

6.3.1 D.ng hình thang: LAD (Ladder logic) ................................ 686.3.2 D.ng kh/i ch?c nRng: FBD (Function Block Diagram) ...... 68

6.3.3 D.ng lit kê lnh: STL (StaTement List) ........................... 696.4 So.n th@o ch14ng trình v3i phJn m$mSTEP7-Micro/Win V4.0 SP6 ........................................................ 696.4.1 ME màn hình so.n th@o ch14ng trình .............................. 69

6.4.1.1 Vùng so.n th@o ch14ng trình ............................ 706.4.1.2 Cây lnh ............................................................. 706.4.1.3 Thanh ch?c nRng ............................................... 70

6.4.2 Thanh công cO (Toolbar) trong STEP7-Micro/WIN ........... 756.4.3 T.o m,t d6 án STEP 7-Micro/WIN ................................... 77

6.4.3.1 T.o d6 án m3i ................................................... 77

6.4.3.2 L1u d6 án .......................................................... 776.4.3.3 ME m,t d6 án .................................................... 786.4.4 Th1 vin ........................................................................... 786.4.5 H th/ng tr B giúp trong STEP 7-Micro/WIN ...................... 796.4.6 Xóa b, nh3 CPU ............................................................... 806.4.7 ME m,t d6 án &ang t=n t.i sSn ......................................... 806.4.8 KAt n/i truy$n thông S7-200 v3i thiAt bF lQp trình .............. 816.4.9 T@i d6 án tU PLC .............................................................. 82

6.4.9.1 T@i m,t kh/i ho>c ba kh/i .................................. 826.4.9.2 T@i vào m,t d6 án m3i ho>c d6 án r Wng ........... 82

6.4.9.3 T@i vào m,t d6 án t=n t.i ................................... 826.4.9.4 Th; tOc t@i d6 án tU PLC v$ thiAt bF lQp trình ..... 826.4.10 N.p (download) m,t d6 án vào PLC .............................. 836.4.11 ThiAt lQp c)u hình chung cho phJn

m$m (menu option và customize) ................................... 856.4.11.1 Menu Option ....................................................... 856.4.11.2 Menu Custommize ............................................. 86

6.4.12 So.n th@o ch14ng trình .................................................. 88

7 Các phép toán logic .......................................................................... 95

7.1 NgRn xAp (logic stack) trong S7-200 ........................................... 957.2 Các phép toán logic c4 b@n ........................................................ 96

7.2.1 Phép toán AND ................................................................. 967.2.2 Phép toán OR ................................................................... 977.2.3 TK hBp các cKng AND và OR ............................................ 98

7.2.3.1 AND tr 13c OR ................................................... 987.2.3.2 OR tr 13c AND ................................................... 98

7.2.4 Phép toán XOR ................................................................. 997.3 X0 lý các tiAp &i'm, c@m biAn &1Bc n/i v3i ngõ vào PLC .......... 1007.4 Ví dO ?ng dOng các liên kAt logic ................................................ 102

7.4.1 M.ch t6 duy trì 1u tiên mE máy ........................................ 1027.4.2 M.ch t6 duy trì 1u tiên dUng máy ..................................... 1037.4.3 Di$u khi'n ON/OFF &,ng c4 có chH báo ........................... 1047.4.4 Di$u khi'n &@o chi$u quay &,ng c4 .................................. 106

7.5 Bit nh3 M (bit memory) ................................................................ 109


7/286

M )c l )c

IV

7.6 Các lnh SET, RESET và m.ch nh3 RS ..................................... 1117.6.1 Lnh SET .......................................................................... 1117.6.2 Lnh RESET (R) ............................................................... 1127.6.3 M.ch nh3 R-S ................................................................... 112

7.6.3.1 Nu tiên SET (khâu SR) ...................................... 1127.6.3.2 Nu tiên RESET (khâu RS) ................................. 1137.6.4 Các qui tCc khi s0 dOng Set và Reset ............................... 1147.6.5 Ví dO ?ng dOng m.ch nh3 R-S ......................................... 114

7.7 Các lnh nhQn biAt c.nh tín hiu và lnh NOT ............................ 1187.7.1 Lnh NOT .......................................................................... 1187.7.1 Các lnh nhQn biAt c.nh tín hiu ....................................... 118

7.8 Các Bit nh3 &>c bit (Special Memory bits) ................................ 1207.9 Câu hPi và bài tQp ....................................................................... 121

8 Thi:t k: theo logic Bool & bi0u /A Karnaugh .......................................... 1258.1 Gi3i thiu ..................................................................................... 1258.2 D.i s/ BOOL ............................................................................... 1258.3 ThiAt kA Logic .............................................................................. 127

8.3.1 Các kX thuQt &.i s/ Bool .................................................... 1318.4 Các d.ng logic chung .................................................................. 132

8.4.1 D.ng cKng ph?c ................................................................ 1328.4.2 Multiplexers ....................................................................... 132

8.5 M,t s/ ví dO thiAt kA &4n gi@n v3i &.i s/ bool ............................. 1338.5.1 Các ch?c nRng logic c4 b@n ............................................. 133

8.5.2 H th/ng an toàn xe h4i .................................................... 1348.5.3 Quay ph@i/trái &,ng c4 ...................................................... 1348.5.4 C@nh báo tr ,m .................................................................. 135

8.6 Bi'u &= Karnaugh ........................................................................ 1368.6.1 Gi3i thiu ........................................................................... 136

8.7 Câu hPi và bài tQp ....................................................................... 139

9 B1 />nh thBi (Timer) ........................................................................ 1479.1 Gi3i thiu ..................................................................................... 1479.2 Timer &óng m.ch chQm TON ...................................................... 148

9.3 Timer &óng m.ch chQm có nh3 TONR ....................................... 1499.4 Timer mE m.ch chQm TOF ......................................................... 1509.5 Mng dOng Timer .......................................................................... 152

9.5.1 T.o xung có tJn s/ theo mong mu/n ................................ 1529.5.2 T.o Timer xung và timer xung có nh3 ............................... 152

9.5.2.1 Timer xung (Pulse timer) .................................... 1529.5.2.2 Timer xung có nh3 (Extended Pulse timer) ........ 153

9.5.3 D@o chi$u quay &,ng c4 có kh/ng chA thZi gian .............. 1549.5.4 ChiAu sáng Garage ........................................................... 1559.5.5 ThiAt bF rót ch)t lPng vào thùng ch?a ................................ 156

9.6 Câu hPi và bài tQp ....................................................................... 161

10 B1 /:m (Counter) ............................................................................. 17010.1 Gi3i thiu .................................................................................. 17010.2 B, &Am lên CTU (Count Up) ..................................................... 171


8/286

M )c l )c

V

10.3 B, &Am xu/ng CTD (Count Down) ........................................... 17210.4 B, &Am lên-xu/ng CTUD (Count Up/Down) ............................. 17310.5 Mng dOng b, &Am ..................................................................... 174

10.5.1 DAm s@n ph[m &1Bc &óng gói ..................................... 174

10.5.2 Ki'm soát chW cho Garage ngJm ................................. 17510.6 Câu hPi và bài tQp ..................................................................... 178

11 i,u khi0n trình tD ............................................................................ 18111.1 C)u trúc chung c;a m,t ch14ng trình &i$u khi'n .................... 18111.2 Di$u khi'n trình t6 ................................................................... 182

11.2.1 Gi3i thiu ..................................................................... 18211.2.2 Ph14ng pháp lQp trình &i$u khi'n trình t6 .................. 184

11.3 Các th; tOc tKng quát &' thiAt kA bài toán trình t6 .................... 18611.4 C)u trúc c;a bài toán &i$u khi'n trình t6 .................................. 188

11.4.1 ChuWi trình t6 .............................................................. 18811.4.2 Ki'u ho.t &,ng ............................................................. 18811.4.3 Các thông báo .............................................................. 19011.4.4 Kích ho.t ngõ ra ........................................................... 190

11.5 Các ký hiu ............................................................................... 19011.6 B13c trình t6 ............................................................................ 19111.7 Các lnh bi'u di\n trong s4 &= ch?c nRng ............................... 19311.8 Các chA &, ho.t &,ng, c@nh báo và xu)t lnh .......................... 197

11.8.1 B@ng &i$u khi'n ........................................................... 19811.8.2 Các khâu chA &, ho.t &,ng có c@nh báo ..................... 199

11.8.3 Hi'n thF b13c trình t6 ................................................... 20111.8.4 Xu)t lnh ...................................................................... 20111.9 Các ví dO ?ng dOng .................................................................. 201

11.9.1 Máy phay &4n gi@n ...................................................... 20111.9.2 BRng chuy$n &Am táo .................................................. 20511.10 Câu hPi và bài tQp ........................................................ 210

12 An toàn trong PLC ............................................................................ 21812.1 Khái nim và mOc &ích ............................................................. 21812.2 H1 hPng E PLC ........................................................................ 218

12.3 Các quan &i'm v$ kX thuQt an toàn E PLC ............................... 21912.3.1 Các lWi nguy hi'm và không nguy hi'm ........................ 21912.3.2 Các cách gi@i quyAt cho ho.t &,ng an toàn c;a

thiAt bF &i$u khi'n PLC ............................................................... 22012.4 B@o v các ngõ ra PLC ............................................................. 223

12.4.1 B@o v ngõ ra dùng Transistor ..................................... 22412.4.2 B@o v ngõ ra R4le có ngu=n &i$u khi'n DC ............... 22412.4.3 B@o v ngõ ra R4le và ngõ ra AC có ngu=n

&i$u khi'n AC ................................................................ 22412.5 Câu hPi và bài tQp ..................................................................... 225

13 Chuy0n /i,u khi0n k:t n;i c"ng sang /i,u khi0n bEng PLC ........ 22613.1 KAt n/i ngõ vào/ ra c;a PLC tU m,t s4 &= &i$u khi'n

có tiAp &i'm ............................................................................... 22613.2 Chuy'n &Ki &i$u khi'n tU contactor thành PLC ......................... 228


9/286

M )c l )c

VI

13.2.1 Di$u khi'n thiAt bF bù công su)t ph@n kháng ................ 23013.2.2 ThiAt bF nghi$n .............................................................. 237

13.3 Di$u khi'n khí nén .................................................................... 24113.3.1 Máy u/n thanh kim lo.i ................................................ 242

13.3.2 Máy doa ming /ng kim lo.i ......................................... 24613.4 Câu hPi và bài tQp ..................................................................... 253

14 Các phép toán c6 b8n trong /i,u khi0n s; .................................... 25714.1 Các d.ng s/ trong PLC ............................................................ 257

14.1.1 Ki'u d7 liu Integer (INT) ............................................. 25714.1.2 Ki'u d7 liu Double Integer (DINT) .............................. 25814.1.3 Ki'u d7 liu s/ th6c (REAL) ........................................ 25914.1.4 Ki'u d7 liu s/ BCD (Binary Coded Decimal) .............. 260

14.2 Ch?c nRng sao chép ................................................................ 261

14.2.1 Các lnh sao chép, trao &Ki n,i dung ........................... 26114.2.2 Các lnh sao chép m,t m@ng l3n d7 liu .................... 26314.3 Phép toán so sánh .................................................................... 26414.4 Phép toán s/ h]c ...................................................................... 266

14.4.1 C,ng và tr U .................................................................. 26614.4.2 Nhân và chia ................................................................ 26714.4.3 Ví dO phép toán s/ h]c ................................................ 268

14.5 TRng và gi@m thanh ghi ........................................................... 26914.6 Các phép tóan logic s/ ............................................................. 271

14.6.1 Các logic s/ trong S7-200 ............................................ 271

14.6.2 Mng dOng ..................................................................... 27214.6.2.1 Che vF trí các bit ............................................ 27214.6.2.2 Chèn thêm bit ................................................ 273

14.7 Ch?c nRng dFch/quay thanh ghi ................................................ 27314.7.1 Ch?c nRng dFch chuy'n thanh ghi ................................ 273

14.7.1.1 DFch trái ......................................................... 27314.7.1.2 DFch ph@i ....................................................... 274

14.7.2 Ch?c nRng quay thanh ghi ........................................... 27514.7.2.1 Quay trái ....................................................... 27614.7.2.2 Quay ph@i ..................................................... 277


10/286

Châu Chí YG c 1 T Zng quan v / # i /u khi +n

1

1 T(ng quan v, /i,u khi0n

1.1 Khái niGm chung v, /i,u khi0n

Di$u khi'n có nhim vO th6c hin các ch?c nRng riêng c;a m,t máy móchay thiAt bF theo m,t trình t6 ho.t &,ng &Fnh tr 13c phO thu,c vào tr .ng tháic;a máy hay b, phát tín hiu.

S6 &i$u khi'n &1Bc phân bit theo các &>c &i'm khác nhau:

* Theo loEi bi *u di H n thông tin

- Yi /u khi +n nh U phân: X0 lý tín hiu &Ju vào nhF phân (tín hiu 1-0) thành cáctín hiu ra nhF phân.

- Yi /u khi +n s-: X0 lý các thông tin s/, có ngh ^ a các thông tin &1Bc bi'u di\n

d13i d.ng s/.* Theo loEi x J lý tín hi Ku

- Yi /u khi +n liên k 8t: Các tr .ng thái tín hiu xác &Fnh c;a ngõ ra &1Bc &i$ukhi'n bEi các tr .ng thái tín hiu c;a ngõ vào tu` thu,c vào các ch?c nRng liênkAt (AND, OR, NOT).

- Yi /u khi +n trình t : Di$u khi'n v3i trình t6 theo tUng b13c, s6 &óng m.chc;a m,t b13c sau x@y ra phO thu,c vào &i$u kin &óng m.ch tiAp theo. Di$ukin &óng m.ch tiAp theo có th' phO thu,c vào qui trình hay thZi gian.

- Yi /u khi +n không #Dng b$: Vic &i$u khi'n &1Bc x0 lý E s6 thay &Ki tr 6c tiApc;a tín hiu ngõ vào không cJn tín hiu xung phO (&i$u khi'n chQm).

- Yi /u khi +n #Dng b$ xung: Vic &i$u khi'n &1Bc x0 lý E các tín hiu chH &=ngb, v3i m,t tín hiu xung (&i$u khi'n nhanh).

* Theo loEi thL c hi Kn ch7: ng trình

- Yi /u khi +n theo ch!: ng trình k 8t n-i c G ng: Lo.i &i$u khi'n này có th' &1BclQp trình c/ &Fnh, có ngh ^ a không th' thay &Ki &1Bc ví dO nh1 lCp &>t dây n/ic/ &Fnh hay có th' thay &Ki ch14ng trình thông qua các &Ju n/i (ma tr Qn

diode).- Yi /u khi +n kh> trình: Ch?c nRng &i$u khi'n &1Bc l1u gi7 trong m,t b, nh3 ch14ng trình. NAu s0 dOng b, nh3 &]c/ghi (RAM), thì có th' thay &Ki ch14ngtrình mà không cJn can thip &An phJn c4 khí (&i$u khi'n có th' lQp trình t6 do). NAu ng1Bc l.i là m,t b, nh3 chH &]c (ROM), thì ch14ng trình có th'


11/286

1 T Zng quan v / # i /u khi +n Châu Chí YG c

2

&1Bc thay &Ki b9ng cách thay &Ki b, nh3 (&i$u khi'n có th' thay &Ki ch14ngtrình).

Hình 1.1: S: #D các lo@i # i /u khi +n

1.2 C4u trúc m1t qui trình /i,u khi0nMWi s6 &i$u khi'n &1Bc chia ra làm 3 b, phQn hBp thành: Ngõ vào d7

liu (ngõ vào tín hiu), X0 lý d7 liu (x0 lý tín hiu cang nh1 các liên kAt) vàngõ ra d7 liu ( ngõ ra tín hiu). Dòng d7 liu trong m,t s6 &i$u khi'n x@y ratU &Ju vào d7 liu qua phJn x0 lý d7 liu &An ngõ ra d7 liu.

Verarbeitung

Datenverarbeitung

Stromversorgung

AnpassungSignaleingabe

Dateneingabe

Datenfluß

Ausgabe

Datenausgabe

Verstärkung

Hình 1.2: C 7u trúc chung c Ca m$t qui trình # i /u khi +n

+ Ngõ vào tín hi Ku : Bao g=m các lo.i tín hiu c;a các b, phát tín hiu nh1 nút nh)n, công tCc hành trình, c@m biAn &in dung,c@m biAn &in c@m .v.v..

Doøng döõ lieäu

Ngoõ vaøo döõ lieäu

Ngoõ vaøo tínhieäu

Giao tiAp Xöû lyù Khueách ñaïi Ngoõ ra

Xöû lyù döõ lieäu Ngoõ ra döõ lieäu

Ngu=n cung c)p


12/286


3

Tu` thu,c vào lo.i &i$u khi'n, các tín hiu có th' lànhF phân, s/ hay tín hiu t14ng t6.

+ Giao ti M p: PhJn này cJn thiAt, nAu tín hiu c;a m,t h th/ng l. cJn ph@i &1Bc x0 lý. M,t b, phQn chuy'n &Ki tU tín

hiu ngõ vào thành tín hiu phù hBp v3i m?c c;a tínhiu x0 lý &1Bc &>t E phJn giao tiAp.

+ X J lý: Toàn b, các liên kAt, trình t6 thZi gian, các ch?c nRngnh3, &Am .v.v.. &1Bc th6c hin trong phJn này.

PhJn x0 lý là phJn chính c;a t)t c@ các h th/ng &i$ukhi'n. Các kX thuQt &i$u khi'n có tiAp &i'm nh1 khEi&,ng tU phO, relay thZi gian, kX thuQt &i$u khi'n b9ngm.ch &in t0 (nh1 AND, OR, NOT ...) &1Bc PLC haymáy tính &i$u khi'n quá trình tKng hBp t.i &ây.

+ Khu M ch 'Ei: Các tín hiu tU phJn x0 lý có m?c &, công su)t bé&1Bc khuAch &.i l3n lên nhi$u lJn E &ây &' có th' &i$u khi'n các khEi &,ng tU, van tU hay các &/i t1Bng&i$u khi'n khác và các &èn báo.

+ Ngõ ra: PhJn này &1Bc kAt n/i v3i &/i t1Bng &i$u khi'n mà có@nh h1Eng tr 6c tiAp &An quá trình &i$u khi'n (ví dO:KhEi &,ng tU, van tU, thyristor, v.v..)

1.3 Các lo7i /i,u khi0n

Trong kX thuQt &i$u khi'n cang nh1 t6 &,ng hóa, ng1Zi ta chia ra làm hailo.i &i$u khi'n: &i$u khi'n kAt n/i c?ng và &i$u khi'n kh@ trình.

* 3i (u khi *n k M t n,i c N ng

Di$u khi'n kAt n/i c?ng là lo.i &i$u khi'n mà các ch?c nRng c;a nó &1Bc&>t c/ &Fnh (n/i dây). NAu mu/n thay &Ki ch?c nRng &i$u &ó có ngh ^ a là thay&Ki kAt n/i dây. Di$u khi'n kAt n/i c?ng có th' th6c hin v3i các tiAp &i'm

(Relay, khEi &,ng tU, v.v.) hay &in t0 (m.ch &in t0).* 3i (u khi *n khB trình (PLC)

Di$u khi'n kh@ trình là lo.i &i$u khi'n mà ch?c nRng c;a nó &1Bc &>t c/ &Fnh thông qua m,t ch14ng trình còn g]i là b, nh3 ch14ng trình. S6 &i$ukhi'n bao g=m m,t thiAt bF &i$u khi'n mà E &ó t)t c@ các b, phát tín hiu cJnthiAt và &/i t1Bng &i$u khi'n &1Bc kAt n/i cho m,t ch?c nRng cO th'. NAuch?c nRng &i$u khi'n cJn &1Bc thay &Ki, thì chH ph@i thay &Ki ch14ng trìnhb9ng thiAt bF lQp trình E &/i t1Bng &i$u khi'n t14ng ?ng hay cCm m,t b, nh3 ch14ng trình &ã lQp trình khác vào trong &i$u khi'n.


13/286


4

Elektrische Steuerungen

verbindungsprogrammiert speicherprogrammiert

AUTOMATISIERUNGSGERÄT

ProgrammSpeicher

Programm

Hình 1.3: Hai lo@i # i /u khi +n trong s>n xu7t

1.4 HG th;ng s; Trong x0 lý các phJn t0 nh3, các ngõ vào, các ngõ ra, thZi gian, các ô

nh3 v.v... b9ng PLC thì h thQp phân không &1Bc s0 dOng mà là h th/ng s/ nhF phân (h hai tr F).

* H K nh


14/286


5

Ví d ): 1 1 0 1

1Ÿ23 + 1Ÿ22 + 0Ÿ21 + 1Ÿ20

8 + 4 + 0 + 1 = 13D

- H ' th1 p l )c phân: ch7 s/: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E;F

Giá tr F &Fnh vF = S/ ma c;a c4 s/ 16

163 162 161 160

4096 256 16 1

Ví d ): 2 A B

2Ÿ162 + AŸ161 + BŸ160

512 + 160 + 11 = 683D

1.5 Các khái niGm xH lý thông tin

Trong PLC, hJu hAt các khái nim trong x0 lý thông tin cang nh1 d7 liu&$u &1Bc s0 dOng nh1 Bit, Byte, Word và doubleword.

1.5.1 Bit

Bit là &4n vF thông tin nhF phân nhP nh)t, có có th' có giá tr F 0 ho>c 1.

Hình 1.4: M $t bit có th+ có tr @ng thái tín hi 'u “1“ hoTc “0“

1.5.2 Byte

24 V

0 V“0“ không có&in áp

“1“ có&in áp


15/286


6

1 Byte g=m có 8 Bit

1.5.3 Word

1 Word goàm coù 2 Byte hay 16 Bit. Vôùi Word coù theå bieåu dieãn ôû caùcdaïng: soá nhò phaân, kyù töï hay caâu leänh ñieàu khieån.

1.5.4 DoubleWord

1 DoubleWord goàm coù 4 Byte hay 32 Bit. Vôùi DoubleWord coù theå bieåudieãn ôû caùc daïng: soá nhò phaân, kyù töï hay caâu leänh ñieàu khieån.

Toùm taét:

0 1 0 1 1 0 0 1

Tr .ng thái tín hiu

BYTE

0 1 0 1 1 0 0 1

Tr .ng thái tín hiu

WORD 0 1 0 1 1 0 0 1

1 Byte 1 Byte

0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1

1 Word 1 Word

Giá tr F “0“ ho>c “1“

1 Word 1 Word

1 Word

1 doubleWord

1 Byte

1 Bit

1 Byte 1 Byte


16/286

Châu Chí YG c 2 B$ # i /u khi +n l 1 p trình PLC

7

2 B1 /i,u khi0n l2p trình PLC – C4u trúcvà ph#6ng th"c ho7t /1ng

2.1 GiIi thiGu

Các thành phJn c;a kX thuQt &i$u khi'n &in và &in t0 ngày càng &óngm,t vai trò vô cùng to l3n trong l ^ nh v6c t6 &,ng hóa ngày càng cao. Trongnh7ng nRm gJn &ây, bên c.nh vic &i$u khi'n b9ng Relay và khEi &,ng tU thìvic &i$u khi'n có th' lQp trình &1Bc càng phát tri'n v3i h th/ng &óng m.ch

&in t0 và th6c hin lQp trình b9ng máy tính. Trong nhi$u l ^ nh v6c, các lo.i&i$u khi'n ca &ã &1Bc thay &Ki bEi các b, &i$u khi'n có th' lQp trình &1Bc, cóth' g]i là các b, &i$u khi'n logic kh@ trình, viAt tCt trong tiAng Anh là PLC (Programmable Logic Controller).

S6 khác bit c4 b@n gi7a &i$u khi'n logic kh@ trình ( thay &Ki &1Bc quitrình ho.t &,ng) và &i$u khi'n theo kAt n/i c?ng (không thay &Ki &1Bc quitrình ho.t &,ng) là: S k 8t n-i dây không còn nQ a, thay vào # ó là ch!: ng trình.

Có th' lQp trình cho PLC nhZ vào các ngôn ng7 lQp trình &4n gi@n. D>cbit &/i v3i ng1Zi s0 dOng không cJn nhZ vào các ngôn ng7 lQp trình khókhRn, cang có th' lQp trình PLC &1Bc nhZ vào các liên kAt logic c4 b@n.

Nh1 vQy thiAt bF PLC làm nhim vO thay thA phJn m.ch &in &i$u khi'ntrong khâu x0 lý s/ liu. Nhim vO c;a s4 &= m.ch &i$u khi'n sj &1Bc xác&Fnh bEi m,t s/ h7u h.n các b13c th6c hin xác &Fnh g]i là ch7: ng trình.Ch14ng trình này mô t@ các b13c th6c hin g]i m,t tiAn trình &i$u khi'n, tiAntrình này &1Bc l1u vào b, nh3 nên &1Bc g]i là ' i (u khi *n theo l # p trìnhnhQ hay ' i (u khi *n khB trình. Trên c4 sE khác nhau E khâu x0 lý s/ liu cóth' bi'u di\n hai h &i$u khi'n nh1 sau:


17/286

2 B$ # i /u khi +n l 1 p trình PLC Châu Chí YG c

8

Các b7Q c thi M t l # p hK Các b7Q c thi M t l # p hK

' i (u khi *n bRng relay ' i Kn ' i (u khi *n bRng PLC

Khi thay &Ki nhim vO &i$u khi'n thì ng1Zi ta thay &Ki m.ch &i$u khi'n:LCp l.i m.ch, thay &Ki các phJn t0 m3i E h &i$u khi'n b9ng relay &in. Trongkhi &ó khi thay &Ki nhim vO &i$u khi'n E h &i$u khi'n logic kh@ trình (PLC)thì ng1Zi ta chH thay &Ki ch14ng trình so.n th@o.

2.2 SD khác nhau gi


18/286


9

KhEi &,ng tU K2 sj &óng khi công tCc S3 &óng v3i &i$u kin là khEi &,ngtU K1 &ã &óng tr 13c &ó. Ph14ng th?c &i$u khi'n nh1 vQy &1Bc g]i là &i$ukhi'n trình t6. TiAn trình &i$u khi'n này &1Bc th6c hin m,t cách c1Lng b?c.

- B/n nút nh)n S1, S2, S3, S4: Các phJn t0 nhQp tín hiu.

- Các tiAp &i'm K1, K2, K3 và các m/i n/i liên kAt là các phJn t0 x0 lý.

- Các khEi &,ng tU K1, K2, K3 là kAt qu@ x0 lý.

NAu thay &Ki m.ch &in &i$u khi'n E phJn x0 lý b9ng h PLC ta có th' bi'u di\n h th/ng nh1 sau:

- Ph6n t [ vào: Các nút nh)n S1, S2, S3, S4 vkn gi7 nguyên.

- Ph6n t [ ra: Ba khEi &,ng tU K1, K2, K3, &' &óng và mE ba máy b4m vkn gi7 nguyên.

- Ph6n t [ x [ lý: D1Bc thay thA b9ng PLC.

S4 &= kAt n/i v3i PLC &1Bc cho nh1 E hình 2.3. Trình t6 &óng mE theoyêu cJu &$ ra sj &1Bc lQp trình, ch14ng trình sj &1Bc n.p vào b, nh3.

Bây giZ gi@ thiAt r 9ng nhim vO &i$u khi'n sj thay &Ki. H th/ng ba máyb4m vkn gi7 nguyên, nh1ng trình t6 &1Bc th6c hin nh1 sau: chH &óng &1Bchai trong ba máy b4m ho>c mWi máy b4m có th' ho.t &,ng m,t cách &,c lQp.Nh1 vQy theo yêu cJu m3i &/i v3i h th/ng &i$u khi'n b9ng relay &in ph@ithiAt kA l.i m.ch &i$u khi'n, s4 &= lCp ráp ph@i th6c hin l.i hoàn toàn m3i.

S4 &= m.ch &i$u khi'n bi\u di\n nh1 hình 2.4.Nh1 vQy m.ch &i$u khi'n sj thay &Ki r )t nhi$u nh1ng phJn t0 &1a tín

hiu vào và ra vkn gi7 nguyên, chi phí cho nhim vO m3i sj cao h4n.

NAu ta thay &Ki h &i$u khi'n trên b9ng h &i$u khi'n lQp trình PLC, khinhim vO &i$u khi'n thay &Ki thì th6c hin sj nhanh h4n và &4n gi@n h4nb9ng cách thay &Ki l.i ch14ng trình.

Hình 2.2: S: #D m@ch #!A c chuy +n thành ch!: ng trình trong PLC


19/286


10

S1 S2 S4S3

0V

24V

K1 K2 K3

0V

24V

in1 in2 in3 in4

out1 out2 out3

Hình 2.3: S: #D k 8t n-i v 9 i PLC

Hình 2.4: S: #D m@ch # i /u khi +n 3 #$ng c : # ã #!A c thay #Zi

H &i$u khi'n lQp trình PLC có nh7ng 1u &i'm sau:

- Thích ?ng v3i nh7ng nhim vO &i$u khi'n khác nhau.

- Kh@ nRng thay &Ki &4n gi@n trong quá trình &1a thiAt bF vào s0 dOng.

- TiAt kim không gian lCp &>t.

- TiAt kim thZi gian trong quá trình mE r ,ng và phát tri'n nhim vO &i$ukhi'n b9ng cách copy các ch14ng trình.

- Các thiAt bF &i$u khi'n theo chu[n.

- Không cJn các tiAp &i'm.

- v.v…

H th/ng &i$u khi'n lQp trình PLC &1Bc s0 r ,ng r )t r ,ng rãi trong cácngành khác nhau:

- Di$u khi'n thang máy.

- Di$u khi'n các quá trình s@n xu)t khác nhau: s@n su)t bia, s@n xu)t ximRng v.v ....


20/286


11

- H th/ng r 0a ô tô t6 &,ng.

- ThiAt bF khai thác .

- ThiAt bF &óng gói bao bì, t6 &,ng m. và tráng kjm v.v ...

- ThiAt bF s)y.- …

2.3 C4u trúc cJa m1t PLC

Các b, &i$u khi'n PLC &1Bc s@n xu)t theo dòng s@n ph[m. Khi m3i xu)tx1Eng, chúng ch1a có m,t ch14ng trình cho m,t ?ng dOng nào c@. T)t c@ các cKng logic c4 b@n, ch?c nRng nh3, timer, counter .v.v... &1Bc nhà chA t.o

tích hBp trong chúng và &1Bc kAt n/i v3i nhau b9ng ch14ng trình &1Bc viAtbEi ng1Zi dùng cho m,t nhim vO &i$u khi'n cO th' nào &ó. B, &i$u khi'nPLC có nhi$u lo.i khác nhau và &1Bc phân bit v3i nhau qua các thành phJnsau:

- Các ngõ vào và ra

- Dung l1Bng nh3

- B, &Am (counter)

- B, &Fnh thZi (timer)

- Bit nh3

- Các ch?c nRng &>c bit

- T/c &, x0 lý

- Lo.i x0 lý ch14ng trình.

- Kh@ nRng truy$n thông.

Các b, &i$u khi'n l3n thì các thành phJn trên &1Bc lCp thành các modulriêng. D/i v3i các b, &i$u khi'n nhP, chúng &1Bc tích hBp trong b, &i$u

khi'n. Các b, &i$u khi'n nhP này có s/ l1Bng ngõ vào/ra cho tr 13c c/ &Fnh.B, &i$u khi'n &1Bc cung c)p tín hiu bEi các tín hiu tU các c@m biAn E

ngõ vào c;a nó. Tín hiu này &1Bc x0 lý tiAp tOc thông qua ch14ng trình &i$ukhi'n &>t trong b, nh3 ch14ng trình. KAt qu@ x0 lý &1Bc &1a ra ngõ ra &' &An &/i t1Bng &i$u khi'n hay khâu &i$u khi'n E d.ng tín hiu.

C)u trúc c;a m,t PLC có th' &1Bc mô t@ nh1 hình vj sau:


21/286


12

Hình 2.5: C 7u trúc chung c Ca b$ # i /u khi +n l 1 p trình PLC

* BS nhQ ch7: ng trình

B, nh3 ch14ng trình trong PLC là m,t b, nh3 &in t0 &>c bit có th' &]c&1Bc. NAu s0 dOng b, nh3 &]c-ghi &1Bc (RAM), thì n,i dung c;a nó luônluôn &1Bc thay &Ki ví dO nh1 trong tr 1Zng hBp vQn hành &i$u khi'n. Trongtr 1Zng hBp &in áp ngu=n bF m)t thì n,i dung trong RAM có th' vkn &1Bc gi7 l.i nAu nh1 có s0 dOng Pin d6 phòng.

NAu ch14ng trình &i$u khi'n làm vic Kn &Fnh, hBp lý, nó có th' &1Bcn.p vào m,t b, nh3 c/ &Fnh, ví dO nh1 EPROM, EEPROM. N,i dung ch14ngtrình E EPROM có th' bF xóa b9ng tia c6c tím.

* H K ' i (u hành

Sau khi bQt ngu=n cung c)p cho b, &i$u khi'n, h &i$u hành c;a nó sj &>t các counter, timer, d7 liu và bit nh3 v3i thu,c tính non-retentive (không&1Bc nh3 bEi Pin d6 phòng) cang nh1 ACCU v$ 0.

D' x0 lý ch14ng trình, h &i$u hành &]c tUng dòng ch14ng trình tU &Ju&An cu/i. T14ng ?ng h &i$u hành th6c hin ch14ng trình theo các câu lnh.

* Bit nhQ (Bit memoryt)

Các bit memory là các phJn t0 nh3, mà h &i$u hành ghi nh3 tr .ng tháitín hiu.

* BS 'Km (Proccess Image)

B, &m là m,t vùng nh3, mà h &i$u hành ghi nh3 các tr .ng thái tín hiuE các ngõ vào ra nhF phân.


22/286


13

* Accumulator

Accumulator là m,t b, nh3 trung gian mà qua nó timer hay counter &1Bcn.p vào hay th6c hin các phép toán s/ h]c.

* Counter, Timer Timer và counter cang là các vùng nh3, h &i$u hành ghi nh3 các giá tr F

&Am trong nó.

* H K th,ng Bus

B, nh3 ch14ng trình, h &i$u hành và các modul ngo.i vi (các ngõ vàovà ngõ ra) &1Bc kAt n/i v3i PLC thông qua Bus n/i. M,t Bus bao g=m các dâydkn mà các d7 liu &1Bc trao &Ki. H &i$u hành tK ch?c vic truy$n d7 liutrên các dây dkn này.

2.4 Các kh;i cJa PLC

Các kh/i khác nhau c;a m,t PLC &1Bc cho nh1 hình 2.6.

2.4.1 Kh;i nguAn cung c4p

Kh/i ngu=n có nhim vO biAn &Ki &in áp l13i (110V hay 220V ) thành&in áp th)p h4n cung c)p cho các kh/i c;a thiAt bF t6 &,ng. Din áp này là

24VDC. Các &in áp cho c@m biAn, thiAt bF &i$u chH nh và các &èn báo n9mtrong kho@ng (24...220V) có th' &1Bc cung c)p thêm tU các ngu=n phO ví dO nh1 biAn áp.

Hình 2.6:Các kh-i trong m$t PLC


23/286


14

2.4.2 B1 nhI ch#6ng trình

Các phJn t0 nh3 là các linh kin mà thông tin có th' &1Bc l1u tr 7 (&1Bcnh3) trong nó E d.ng tín hiu nhF phân. Trong PLC các b, nh3 bán dkn &1Bcs0 dOng làm b, nh3 ch14ng trình. M,t b, nh3 bao g=m 512, 1024, 2048 . .

.phJn t0 nh3, các phJn t0 nh3 này sCp &>t theo các &Fa chH tU 0 t3i 511, 1023ho>c 2047 . . .. Thông th1Zng s/ l1Bng c;a các phJn t0 nh3 trong m,t b, nh3 cho biAt dung l1Bng c;a nó là bao nhiêu kilobyte (1kB = 1024 byte).Trong mWi ô nh3 có th' mô t@ m,t câu lnh &i$u khi'n nhZ thiAt bF lQp trình.MWi phJn t0 nhF phân c;a m,t ô nh3 có th' có tr .ng thái tín hiu "0" ho>c "1".S4 &= c;a m,t b, nh3 ch14ng trình &1Bc cho nh1 hình 2.7.

* BS nhQ 'Tc-ghi RAM (random-access memory)

B, nh3 ghi-&]c có 1 s/ l1Bng các ô nh3 xác &Fnh. MWi ô nh3 có 1 dung

l1Bng nh3 c/ &Fnh và nó chH tiAp nhQn 1 l1Bng thông tin nh)t &Fnh. Các ô nh3 &1Bc ký hiu b9ng các &Fa chH riêng c;a nó. B, nh3 này ch?a các ch14ngtrình còn s0a &Ki ho>c các d7 liu, kAt qu@ t.m thZi trong quá trình tính toán,lQp trình. D>c &i'm c;a lo.i này là d7 liu sj m)t &i khi h th/ng m)t &in.RAM &1Bc hình dung nh1 m,t t; ch?a có nhi$u ngRn kéo. MWi ngRn kéo&1Bc &ánh s/ m,t &Fa chH và ng1Zi ta có th' c)t vào ho>c l)y các d7 liu ra.

Hình 2.7: S: #D m$t b$ nh9 ch!: ng trình

* BS nhQ c , '


24/286


15

M,t ROM có th' so sánh v3i m,t quy'n sách. Trong &ó nó ch?a cácthông tin c/ &Fnh, không th' thay &Ki &1Bc và ta chH &]c các thông tin &ó màthôi. D>c &i'm c;a lo.i này là d7 liu vkn t=n t.i khi m)t &in.

* EPROM (eraseable read-only memory) EPROM là m,t b, nh3 c/ &Fnh có th' lQp trình và xóa &1Bc. N,i dung

c;a EPROM có th' xóa b9ng tia c6c tím và có th' lQp trình l.i.

* EEPROM (electrically eraseable read-only memory)

EEPROM là b, nh3 c/ &Fnh có th' lQp trình và xóa b9ng &in. MWi ô nh3 trong EEPROM cho phép lQp trình và xóa b9ng &in.

2.4.3 Kh;i trung tâm (CPU)

Kh/i CPU là lo.i kh/i có ch?a b, vi x0 lý, h &i$u hành, b, nh3, các b, thZi gian, b, &Am, cKng truy$n thông ... và có th' còn có m,t vài cKng vào ras/. Các cKng vào ra s/ có trên CPU &1Bc g]i là cKng vào/ra onboard.

2.4.4 Kh;i vào

Các ngõ vào c;a kh/i này sj &1Bc kAt n/i v3i các b, chuy'n &Ki tín hiuvà biAn &Ki các tín hiu này thành tín hiu phù hBp v3i tín hiu x0 lý c;a CPU.D6a vào lo.i tín hiu vào sj có các kh/i ngõ vào t14ng ?ng. G=m có hai lo.ikh/i vào c4 b@n sau:

· Kh,i vào s, (DI: Digital Input):

Các ngõ vào c;a kh/i này &1Bc kAt n/i v3i các b, chuy'n &Ki t.o ratín hiu nhF phân nh1 nút nh)n, công tCc, c@m biAn t.o tín hiu nhF phân.v.v... Do tín hiu t.i ngõ vào có th' có m?c logic t14ng ?ng v3i các &ináp khác nhau, do &ó khi s0 dOng cJn ph@i chú ý &An &in áp cJn thiAt cungc)p cho kh/i vào ph@i phù hBp v3i &in áp t14ng ?ng mà b, chuy'n &Kitín hiu nhF phân t.o ra.

Ví d ): Các nút nh)n, công tCc &1Bc n/i v3i ngu=n 24VDC thì yêu cJuph@i s0 dOng kh/i vào có ngu=n cung c)p cho nó là 24VDC.

· Kh,i vào t 7: ng t L (AI: Analog Input):

Kh/i này có nhim vO biAn &Ki tín hiu t14ng t6 (hay còn g]i là tínhiu analog) thành tín hiu s/. Các ngõ vào c;a kh/i này &1Bc kAt n/i v3icác b, chuy'n &Ki t.o ra tín hiu analog nh1 c@m biAn nhit &, (Thermocouple), c@m biAn l1u l1Bng, ngõ ra analog c;a biAn tJn .v.v...Khis0 dOng các kh/i vào analog cJn ph@i chú ý &An lo.i tín hiu analog &1Bct.o ra tU các b, chuy'n &Ki (c@m biAn)

Ví d ): Các c@m biAn t.o ra tín hiu analog là dòng &in (4..20 mA) thìph@i s0 dOng ngõ vào analog là lo.i nhQn tín hiu dòng &in (4..20 mA).NAu c@m biAn t.o ra tín hiu analog là &in áp (0..5V) thì ph@i s0 dOng ngõvào analog nhQn tín hiu là &in áp (0..5V).


25/286


16

2.4.5 Kh;i ra

Kh/i này có nhim vO khuAch &.i các tín hiu sau x0 lý c;a CPU (&1BcgEi &An vùng &m ra) cung c)p cho &/i t1Bng &i$u khi'n là cu,n dây, &ènbáo, van tU .v.v.. Tùy thu,c vào &/i t1Bng &i$u khi'n nhQn tín hiu d.ng nào

mà sj có các kh/i ra t14ng ?ng. G=m có hai lo.i kh/i ra tiêu bi'u:

· Kh,i ra s, (DO: Digital Output):

Các ngõ ra c;a kh/i này &1Bc kAt n/i v3i các &/i t1Bng &i$u khi'nnhQn tín hiu nhF phân nh1 &èn báo, cu,n dây relay .v.v...Vì &/i t1Bng &i$ukhi'n nhQn tín hiu nhF phân s0 dOng nhi$u c)p &in áp khác nhau nên khis0 dOng các kh/i ra s/ cJn ph@i chú ý &An &in áp cung c)p cho nó có phùhBp v3i &in áp cung c)p cho &/i t1Bng &i$u khi'n hay không. Theo lo.i&in áp s0 dOng, ngõ ra s/ &1Bc phân thành hai lo.i:

- Yi 'n áp m$t chi /u (DC: Direct Current): G=m có hai lo.i ngõ ra làTransistor và relay. Thông th1Zng trong công nghip &in áp m,t chi$u&1Bc s0 dOng là 24V.

- Yi 'n áp xoay chi /u (AC: Alternative Current): G=m có hai lo.i ngõ ra làrelay và TRIAC.

· Kh,i ra t 7: ng t L (AO: Analog Output):

Kh/i này có nhim vO biAn &Ki tín hiu s/ &1Bc gEi tU CPU &An &/i

t1Bng &i$u khi'n thành tín hiu t14ng t6. Các ngõ ra c;a kh/i này &1BckAt n/i v3i các &/i t1Bng &i$u khi'n nhQn tín hiu t14ng t6 nh1 ngõ vàoanalog c;a biAn tJn, van tl l, .v.v... Khi s0 dOng các ngõ ra t14ng t6 cJnchú ý &An lo.i tín hiu t14ng t6 cung c)p cho &/i t1Bng &i$u khi'n có phùhBp v3i tín hiu t14ng t6 mà &/i t1Bng &i$u khi'n cJn nhQn hay không.

Ví d ): Ngõ vào analog c;a biAn tJn nhQn tín hiu là &in áp (0..10V)thì nh)t thiAt ph@i s0 dOng ngõ ra t14ng t6 t.o ra tín hiu analog là &in áp(0..10V).

2.4.6 Các kh;i /Kc biGtNgoài ra còn có m,t s/ kh/i khác &@m nhQn các ch?c nRng &>c bit nh1

x0 lý truy$n thông, th6c hin các ch?c nRng &>c bit nh1: &i$u khi'n vF trí,&i$u khi'n vòng kín, &Am t/c &, cao .v.v...

Tùy thu,c vào tUng lo.i PLC mà các kh/i trên có th' E các d.ng moduleriêng ho>c &1Bc tích hBp chung trong kh/i x0 lý trung tâm (CPU).

2.5 Ph#6ng th"c thDc hiGn ch#6ng trình trong PLC

Hình vj minh h]a vic x0 lý ch14ng trình trong CPU &1Bc cho nh1 hình 2.8


26/286


17

Hình 2.8: Chu k S quét trong PLC

PLC th6c hin ch14ng trình cheo chu trình l>p. MWi vòng l>p &1Bc g]i làvòng quét (scan). MWi vòng quét &1Bc bCt &Ju b9ng giai &o.n chuy'n d7 liutU các cKng vào s/ t3i vùng b, &m @o ngõ vào (I), tiAp theo là giai &o.n th6chin ch14ng trình. Trong tUng dòng quét, ch14ng trình &1Bc th6c hin tU lnh &Ju tiên &An lnh kAt thúc. Sau giai &o.n th6c hin ch14ng trình là giai&o.n chuy'n các n,i dung c;a b, &m @o ngõ ra (Q) t3i các cKng ra s/. Vòngquét &1Bc kAt thúc b9ng giai &o.n truy$n thông n,i b, và ki'm tra lWi.

ThZi gian cJn thiAt &' PLC th6c hin &1Bc m,t vòng quét g]i là thZi gianvòng quét (Scan time). ThZi gian vòng quét không c/ &Fnh, t?c là không ph@ivòng quét nào cang &1Bc th6c hin trong m,t kho@ng thZi gian nh1 nhau. Cóvòng quét th6c hin lâu, có vòng quét th6c hin nhanh tùy thu,c vào s/ lnhtrong ch14ng trình &1Bc th6c hin, vào kh/i l1Bng d7 liu truy$n thông ...trong vòng quét &ó.

Nh1 vQy gi7a vic &]c d7 liu tU &/i t1Bng &' x0 lý, tính toán và vic g0itín hiu &i$u khi'n t3i &/i t1Bng có m,t kho@ng thZi gian tr \ &úng b9ng thZigian vòng quét. Nói cách khác, thZi gian vòng quét quyAt &Fnh tính thZi gianth6c c;a ch14ng trình &i$u khi'n trong PLC. ThZi gian quét càng ngCn, tínhthZi gian th6c c;a ch14ng trình càng cao.

T.i thZi &i'm th6c hin lnh vào/ra, thông th1Zng lnh không làm victr 6c tiAp v3i cKng vào/ra mà chH thông qua b, &m @o c;a cKng trong vùng

N õ vào

PIQ = Process-image output table (vùng &m ra)

PII = Process-image input table (vùng &m vào)

Ch14ng trình:- Bit memory- Timer- Counter- . . . .

Network 1 Motor on/off

Network 2 Dao chieu quay

I0.0 Q0.0

I0.1 Q0.1

N õ ra

KAt thúc chu k`

BCt &Ju chu k`


27/286


18

nh3 tham s/. Vic truy$n thông gi7a b, &m @o v3i ngo.i vi do h &i$u hànhCPU qu@n lý. m m,t s/ module CPU, khi g>p lnh vào/ra ngay lQp t?c, h th/ng sj cho dUng m]i công vic khác, ngay c@ ch14ng trình x0 lý ngCt, &' th6c hin lnh tr 6c tiAp v3i cKng vào/ra.


28/286

Châu Chí YG c 3 C >m bi 8n và c : c 7u ch7 p hành trong # i /u khi +n logic

19

3 C8m bi:n và c6 c4u ch4p hành trong/i,u khi0n logic.

Ch14ng này nh9m giúp cho b.n &]c tìm hi'u s4 l1Bc v$ m,t s/ các thiAtbF ngo.i vi sj &1Bc kAt n/i v3i các ngõ vào ra s/ c;a PLC và m,t s/ ký hiu

v$ các thiAt bF ngo.i vi.

3.1 C8m bi:n

3.1.1 GiIi thiGu

C@m biAn (sensor) cho phép PLC phát hin tr .ng thái c;a m,t quá trình.Các c@m biAn logic chH có th' phát hin tr .ng thái &úng ho>c sai. Các hint1Bng vQt lý tiêu bi'u cJn &1Bc phát hin là:

- TiAp cQn c@m: cho biAt m,t &/i t1Bng là kim lo.i có &An gJn vF trí cJnnhQn biAt ch1a?

- TiAp cQn dung: cho biAt m,t &/i t1Bng là không kim lo.i có &An gJn vF trí cJn nhQn biAt ch1a?

- S6 xu)t hin ánh sáng: Cho biAt m,t &/i t1Bng có làm ngCt chùm tiasáng hay ánh sáng ph@n x.?

- TiAp xúc c4 h]c: D/i t1Bng có ch.m vào công tCc?

Giá thành c;a c@m biAn ngày càng gi@m th)p và tr E nên thông dOng.

Chúng có nhi$u hình dáng khác nhau &1Bc s@n xu)t bEi nhi$u công ty khácnhau nh1 Siemens, Omron, Pepperl+Fuch,… Trong các ?ng dOng, các c@mbiAn &1Bc kAt n/i v3i PLC c;a nhi$u hãng khác nhau, nh1ng mWi c@m biAn sj có các yêu cJu giao tiAp riêng. PhJn này sj trình bày cách th?c n/i dây chocác c@m biAn và m,t s/ tính ch)t c4 b@n c;a nó.

3.1.2 N;i dây cho c8m bi:n

Khi m,t c@m biAn phát hin m,t s6 thay &Ki tr .ng thái logic thì nó ph@itruy$n tr .ng thái thay &Ki này &An PLC. Tiêu bi'u là vic &óng ho>c ngCt dòng&in hay &in áp. Trong m,t vài tr 1Zng hBp, ngõ ra c;a c@m biAn s0 dOng &'

&óng m.ch tr 6c tiAp cho t@i mà không thông qua PLC. Các ngõ ra tiêu bi'uc;a c@m biAn là:

- Sinking/Sourcing: Dóng ho>c ngCt dòng &in

- Switches: Dóng ho>c ngCt &in áp


29/286

3 C >m bi 8n và c : c 7u ch7 p hành trong # i /u khi +n logic Châu Chí YG c

20

- Solid State Relays: Chuy'n m.ch AC

- TTL (Transistor Transistor Logic): S0 dOng &in áp 0V và 5V &' chH thF m?c logic.

3.1.2.1 Switch

M,t ví dO &4n gi@n nh)t c;a các ngõ ra c@m biAn switch và relay &1Bccho nh1 hình 3.1.

Hình 3.1: C >m bi 8n có ngõ ra là relay s[ d )ng nguDn DC và AC .

3.1.2.2 Ngõ ra TTL

Ngõ ra TTL có hai m?c &in áp: 0V t14ng ?ng là m?c th)p, 5V t14ng?ng m?c cao. Din áp th6c tA có th' l3n h4n 0V ho>c nhP h4n 5V m,t chútvkn có th' phát hin &úng. Ph14ng pháp này r )t d\ bF nhi\u trong môi tr 1Zngnhà máy cho nên nó chH &1Bc s0 dOng khi cJn thiAt. Các ngõ ra TTL th1Zngdùng trong các thiAt bF &in t0 và máy tính. Khi kAt n/i v3i các thiAt bF khác thìm,t m.ch Schmitt trigger th1Zng &1Bc s0 dOng &' c@i thin tín hiu (hình3.2).

Hình 3.2: M @ch Schmitt trigger

M.ch Schmitt trigger sj nhQn &in áp ngõ vào gi7a 0-5V và chuy'n &Kinó thành 0V ho>c 5V. NAu &in áp n9m trong kho@ng 1.5-3.5V thì không ch)pnhQn. NAu m,t c@m biAn có ngõ ra TTL thì PLC ph@i s0 dOng các ngõ vào làTTL &' &]c các giá tr F này. NAu các c@m biAn TTL &1Bc s0 dOng cho các ?ngdOng khác thì nên chú ý dòng ngõ ra c6c &.i c;a c@m biAn (th1Zng kho@ng20mA).

3.1.2.3 Ngõ ra Sinking/Sourcing

Các c@m biAn có ngõ ra Sinking (rút dòng) cho phép dòng &in ch.y vàoc@m biAn. Còn các c@m biAn có ngõ ra sourcing (ngu=n dòng) cho phép dòng

&in ch@y tU c@m biAn ra &/i t1Bng &1Bc kAt n/i. m hai ngõ ra này cJn chú ýlà dòng &in ch? không ph@i &in áp. B9ng cách s0 dOng dòng &in thì nhi\u&1Bc lo.i tr U b3t.


30/286


21

Khi gi@i thích v$ v)n &$ sinking hay sourcing thì ta nên quy các ngõ rac;a c@m biAn tác &,ng nh1 công tCc. Trong th6c tA, các ngõ ra c;a c@m biAnth1Zng là m,t transistor chuy'n m.ch. Transistor PNP &1Bc s0 dOng cho ngõra sourcing, và transistor NPN &1Bc s0 dOng cho ngõ vào sinking. Khi gi@i

thích các c@m biAn này thì khái nim “ngu=n dòng” th1Zng &1Bc dùng choPNP, và “rút dòng” v3i NPN. Ví dO c@m biAn ngõ ra sinking &1Bc cho E hình3.3.

Hình 3.3: C >m bi 8n NPN (c >m bi 8n “rút dòng”).

Hình 3.4: C >m bi 8n PNP (c >m bi 8n “sourcing”)

D' c@m biAn ho.t &,ng cJn ph@i có ngu=n cung c)p (chân L+ và L-). Khic@m biAn phát hin &/i t1Bng thì có &in áp t.i c6c B c;a transistor NPN,transistor chuy'n sang tr .ng thái dkn và cho phép dòng ch@y vào c@m biAnxu/ng mass (chân L-).

Khi không phát hin &/i t1Bng thì &in áp t.i c6c B c;a transistor E m?cth)p (0V), transistor không dkn. Di$u này có ngh ^ a ngõ ra NPN sj không códòng vào/ra.

Các c@m biAn “sourcing” thì ng1Bc v3i các c@m biAn “sinking”. Nó s0 dOng transistor PNP (hình 3.4). Khi c@m biAn không &1Bc kích ho.t thì c6c Bc;a transistor E giá tr F L+, và transistor E tr .ng thái ng1ng dkn. Khi c@m biAn&1Bc kích ho.t thì c6c B transistor sj &1Bc &>t E 0V, và transistor cho phépdòng &in ch@y tU c@m biAn ra ngoài thiAt bF &1Bc kAt n/i.

HJu hAt các c@m biAn NPN/PNP có kh@ nRng dòng &An vài ampere, và chúngcó th' &1Bc s0 dOng &' n/i tr 6c tiAp v3i t@i (luôn luôn ki'm tra sK tay &' biAtchính xác dòng &in và &in áp &Fnh m?c).

Chú ý: CJn ph@i nh3 ki'm tra dòng &in và &in áp &Fnh m?c &/i v3i các c@mbiAn. Khi n/i dây các c@m biAn cJn chú ý &An các chân ngu=n. Th1Zng các


31/286


22

chân ngu=n có ký hiu là L+ và COM(chân chung), nh1ng &ôi khi không cóchân COM mà có chân L-. Trong tr 1Zng hBp này L- là chân chung.

Khi kAt n/i các c@m biAn “sourcing” v3i các ngõ PLC, thì cJn chú ý ph@is0 dOng các modul ngõ vào lo.i “sinking”. Thông th1Zng các ngõ vào PLC

th1Zng là lo.i “sinking”.

Trong ?ng dOng v3i PLC, &' gi@m l1Bng dây n/i, thì các c@m biAn haidây th1Zng &1Bc s0 dOng. Ví dO v$ s4 &= n/i dây các c@m biAn s0 dOngngu=n 24VDC v3i PLC &1Bc chH nh1 hình 3.5. C@m biAn hai dây có th' &1Bcs0 dOng cho c@ hai lo.i ngõ vào sourcing ho>c ngõ vào sinking c;a PLC.

a. Ngõ vào PLC lo@i sourcing b. Ngõ vào PLC lo@i sinking

Hình 3.5: K 8t n-i c >m bi 8n 2 dây v 9 i ngõ vào PLC.

HJu hAt các c@m biAn hin &.i có c@ hai ngõ ra PNP và NPN. Thôngth1Zng c@m biAn lo.i PNP th1Zng &1Bc s0 dOng cho các ngõ vào PLC.

Trong các b@n vj thì các chân c;a các c@m biAn NPN và PNP có ký hiuv$ màu sCc nh1 sau: dây màu nâu là L+, dây màu xanh d14ng là L- và ngõ rathì màu tr Cng &/i v3i sinking và màu &en &/i v3i sourcing.

CJn l1u ý là khi tiAp &i'm trong c@m biAn “sinking” &óng thì ngõ ra &1Bcn/i v3i COM ho>c L-, tiAp &i'm trong sourcing &óng thì ngõ ra n/i v3i L+.

a. Ngõ vào PLC lo@i sourcing b. Ngõ vào PLC lo@i sinkingHình 3.6: K 8t n-i c >m bi 8n NPN và PNP dây v 9 i ngõ vào PLC.


32/286


23

3.1.2.4 Ngõ ra Solid state relay

Các ngõ ra Solid state relays &óng m.ch dòng &in AC. Các c@m biAnnày &1Bc s0 dOng v3i t@i l3n.

3.1.3 Phát hiGn /;i t#LngCó hai cách c4 b@n &' phát hin &/i t1Bng: tiAp xúc và tiAp cQn

(proximity).

TiAp xúc có ngh ^ a là tiAp &i'm c4 khí cJn m,t l6c tác &,ng gi7a c@m biAnvà &/i t1Bng.

TiAp cQn &' chH báo r 9ng m,t &/i t1Bng &ang E gJn nh1ng không yêucJu tiAp xúc.

Các phJn sau &ây sj minh h]a các ki'u khác nhau c;a các c@m biAn &'

phát hin s6 hin din c;a các &/i t1Bng. PhJn này không &i sâu vào các c@mbiAn mà chH mô t@ các nguyên lý trong l ^ nh v6c ?ng dOng.

3.1.3.1 Chuy0n m7ch ti:p xúc

Chuy'n m.ch tiAp xúc (contact switch ) th1Zng có hai d.ng là th1Zng hE (normally open) và th1Zng &óng (normally closed). VP c;a chúng &1Bc gia c/ &' có th' chFu &1Bc l6c c4 tác &,ng nhi$u lJn.

3.1.3.2 Reed Switches

Reed switches thì r )t gi/ng relay, ngo.i tr U m,t nam châm v ^ nh c0u

&1Bc s0 dOng thay thA cu,n dây. Khi nam châm E xa thì tiAp &i'm mE, nh1ngkhi nam châm &An gJn thì tiAp &i'm &óng l.i (hình 3.7). Các c@m biAn này r o ti$n và chúng th1Zng &1Bc s0 dOng cho các màn chCn và c0a an toàn.

Hình 3.7: Read switch

3.1.3.3 C8m bi:n quang (Optical Sensor)

C@m biAn ánh sáng &1Bc s0 dOng gJn m,t thA kl qua. Nguyên th;y là tA bào quang &1Bc s0 dOng cho các ?ng dOng nh1 &]c các track âm thanh trêncác hình @nh chuy'n &,ng. Nh1ng các c@m biAn quang hin &.i thì ph?c t.ph4n nhi$u.

Các c@m biAn quang yêu cJu có c@ hai b, phQn là ngu=n sáng (phát) và

&Ju thu (detector). Các &Ju phát (emitter) sj phát ra các tia sáng trong vùngphK nhìn th)y và không nhìn th)y &1Bc s0 dOng LED và diode laser. DJu thucó c)u t.o là các diode quang (photodidode) ho>c transistor quang(phototransistor). DJu phát và &Ju thu &1Bc &>t vào vF trí &' &/i t1Bng khi


33/286


24

xu)t hin sj cCt ngang ho>c ph@n x. l.i tia sáng. C@m biAn quang &4n gi@ncho E hình 3.8.

Trong hình, chùm sáng &1Bc t.o ra n9m E bên trái, &1Bc h,i tO qua m,tth)u kính. D/i din là &Ju thu, chùm tia &1Bc h,i tO b9ng m,t th)u kính th? hai. NAu chùm tia bF ngCt, thì &Ju thu sj chH báo m,t &/i t1Bng xu)t hin. Ánhsáng &1Bc t.o ra d13i d.ng xung &' c@m biAn có th' l]c &1Bc ánh sáng bìnhth1Zng trong phòng. Ánh sáng tU &Ju phát &1Bc tCt và mE t.i m,t tJn s/ &>t.Khi &Ju thu nhQn ánh sáng, nó ki'm tra &' &@m b@o chCc chCn r 9ng nó cócùng tJn s/. NAu ánh sáng &ang nhQn &1Bc t.i tJn s/ &úng thì chùm tiakhông bF ngCt. TJn s/ dao &,ng n9m trong ph.m vi KHz. Ngoài ra v3i ph14ngpháp tJn s/ thì các c@m biAn có th' &1Bc s0 dOng v3i công su)t th)p h4n và

kho@ng cách dài h4n. DJu phát có th' bCt &Ju tU m,t &i'm tr 6c tiAp t.i &Juthu, &ây còn g]i là chA &, t6 ph@n x.. Khi tia sáng bF ngCt, thì &/i t1Bng &1Bcphát hin. C@m biAn này cJn hai b, phQn riêng (hình 3.9a). S6 xAp &>t nàylàm vic t/t v3i các &/i t1Bng chCn sáng và ph@n x. v3i &Ju phát và &Ju thu&1Bc tách riêng v3i kho@ng cách lên &An c@ tr Rm mét.

G14ngph@n x.

Ánh sáng &1Bc truy$n

D/i t1Bng nhQn biAt

Ánh sáng ph@n x.

b. Y-i t !A ng nh1n bi 8t ng Et ánh sáng

PhJnt0 phát

PhJnt0 thu

Sensor


34/286


25

Hình 13.9: Các lo@i c >m bi 8n quang khác nhau

DJu thu và &Ju phát tách riêng làm tRng v)n &$ v$ b@o trì và yêu cJu v$ s6 thpng hàng. M,t gi@i pháp khác là &Ju phát và &Ju thu &1Bc &>t chungtrên m,t vP. Nh1ng &i$u này yêu cJu ánh sáng t6 ph@n x. tr E v$ (hình3.9b,c). Các c@m biAn này chH t/t cho các &/i t1Bng l3n v3i kho@ng cách m,tvài met.

Trong hình, &Ju phát phát m,t chùm tia sáng. NAu ánh sáng bF d,i tr E v$ tU g14ng ph@n x. thì hJu hAt sj tr E v$ &Ju thu. Khi m,t &/i t1Bng ngCt chùmtia gi7a &Ju phát và g14ng ph@n x. thì chùm tia sj không t6 ph@n x. tr E v$ &Ju thu và c@m biAn &1Bc tác &,ng. M,t v)n &$ r ;i ro cho các c@m biAn này làcác &/i t1Bng t6 ph@n x. l.i chùm tia sáng t/t. D' gi@i quyAt thì s0 dOng binpháp phân c6c ánh sáng t.i &Ju phát (b9ng b, l]c), và sau &ó sau &ó s0 dOngm,t b, l]c phân c6c t.i &Ju thu.

3.1.3.4 C8m bi:n /iGn dung (Capacitive Sensor)

Các c@m biAn &in dung có th' phát hin hJu hAt các vQt liu v3i kho@ngcách vài cm.

Công th?c bi'u di\n m/i quan h &in dung:

d

AC

.e = v3i C: Din dung (Farads)

e : H9ng s/ &in môi

A: Din tích b@n c6c

D: Kho@ng cách gi7a các b@n c6c.Trong c@m biAn, din tích các b@n c6c và kho@ng cách gi7a chúng là c/

&Fnh. Nh1ng h9ng s/ &in môi c;a không gian xung quanh chúng sj thay &Kikhi các vQt liu &1Bc mang &An gJn c@m biAn. Minh h]a E hình 3.10.

B$ m>t c;a c@m biAn &in dung &1Bc hình thành bEi hai &in c6c kimlo.i &=ng tâm c;a m,t tO &in. Khi m,t &/i t1Bng &An gJn b$ m>t nhQn biAt nó&i vào vùng &in tr 1Zng c;a các &in c6c và thay &Ki &in dung trong m.chdao &,ng. KAt qu@ là b, t.o dao &,ng bCt &Ju dao &,ng. M.ch trigger &]cbiên &, c;a b, dao &,ng và khi &.t &An m?c xác &Fnh thì tr .ng thái ngõ ra sj

thay &Ki. Khi &/i t1Bng r Zi khPi c@m biAn thì biên &, c;a b, dao &,ng gi@m,c@m biAn chuy'n v$ tr .ng thái bình th1Zng.


35/286


26

Hình 3.10: C >m bi 8n # i 'n dung

Các c@m biAn này làm vic t/t &/i v3i ch)t cách &in (nh1 ch)t doo) có h9ngs/ &in môi cao (làm tRng &in dung). H9ng s/ &in môi càng l3n thì kho@ngcách ho.t &,ng càng cao. Ví dO khi hiu chH nh &úng thì ch)t lPng trong thùngch?a có th' &1Bc phát hin &1Bc d\ dàng. Tuy nhiên, chúng cang làm vict/t &/i v3i kim lo.i.

Các c@m biAn th1Zng &1Bc chA t.o v3i các vòng (không ph@i b@nc6c) theo hình 3.11. Trong hình, hai vòng kim lo.i n9m bên trong là các &inc6c c;a tO &in, nh1ng vòng ngoài th? ba &1Bc thêm vào &' bù s6 thay &Ki.NAu không có vòng bù này thì c@m biAn sj r )t nh.y c@m v3i bOi b>m, dJu và

các ch)t khác dính trên c@m biAn.

Hình 3.11: B/ mTt nh1n bi 8t c Ca c >m bi 8n # i 'n dung

Ph.m vi và &, chính xác c;a các c@m biAn &1Bc xác &Fnh bEi kíchth13c c;a chúng. Các c@m biAn l3n có th' có &1Zng kính vài centimeter. CáinhP có &1Zng kính nhP h4n m,t centimeter và có ph.m vi nhP h4n nh1ngchính xác h4n.

3.1.3.5 C8m bi:n /iGn c8m (Inductive Sensor)

Các c@m biAn &in c@m s0 dOng dòng &in c@m ?ng &' phát hin &/it1Bng là kim lo.i. C@m biAn &in c@m s0 dOng m,t cu,n dây &' t.o m,t tU tr 1Zng tJn s/ cao &1Bc cho E hình 3.12. NAu có m,t &/i t1Bng là kim lo.i &AngJn làm thay &Ki tU tr 1Zng, thì sj có dòng ch@y vào &/i t1Bng. Dòng ch@y nàyt.o ra m,t tU tr 1Zng m3i ng1Bc v3i tU tr 1Zng ban &Ju. KAt qu@ là nó làm thay

Din c6c

Din c6c bù

Không có Có &/i t1Bng Không có&/i t1Bng &/i t1Bng


36/286


27

&Ki &, t6 c@m c;a cu,n dây trong c@m biAn. B9ng cách &o &, t6 c@m, c@mbiAn có th' xác &Fnh m,t &/i t1Bng kim lo.i &An gJn.

Các c@m biAn này sj phát hin b)t k` kim lo.i nào, khi cJn phát hin cáclo.i kim lo.i thì các c@m biAn &a kim lo.i th1Zng &1Bc s0 dOng.

Hình 3.12: C >m bi 8n ti 8 p c 1n # i 'n c >m

Khi &/i t1Bng kim lo.i &i vào vùng &in tU tr 1Zng, thì dòng &in xoáytruy$n vào &/i t1Bng. Di$u này làm tRng t@i trong c@m biAn, làm gi@m biên &,

c;a &in tU tr 1Zng. M.ch trigger giám sát biên &, dao &,ng khi &.t &An m?c&Fnh tr 13c thì nó chuy'n &Ki tr .ng thái ngõ ra c;a c@m biAn. Khi &/i t1Bng dichuy'n khPi c@m biAn, thì biên &, dao &,ng tRng lên. Khi &An giá tr F &Fnh tr 13cthì m.ch trigger chuy'n &Ki tr .ng thái ngõ ra tr E v$ &i$u kin bình th1Zng.

Hình 3.13: C >m bi 8n ti 8 p c 1n # i 'n c >m

Các c@m biAn có th' phát hin các &/i t1Bng cách xa vài centimeter.Nh1ng h13ng c;a &/i t1Bng có th' là b)t k` nh1 hình 3.14. TU tr 1Zng c;a

các c@m biAn không b]c bao ph; xung quanh &Ju c;a cu,n dây l3n h4n.B9ng cách lCp thêm vP b]c kim lo.i thì tU tr 1Zng sj nhP h4n, nh1ng h13ngc;a &/i t1Bng nhQn biAt &1Bc c@i thin h4n.

Không có Có &/i t1Bng Không có&/i t1Bng &/i t1Bng


37/286


28

Hình 3.14: C >m bi 8n b3c và không b3c v B kim lo@i

3.1.3.6 C8m bi:n siêu âm (Ultrasonic sensor)

C@m biAn siêu âm phát ra âm thanh trên ng1Lng nghe bình th1Zng16kHz. ThZi gian &1Bc yêu cJu &' âm thanh di chuy'n &An mOc tiêu và ph@nh=i tr E v$ tl l v3i kho@ng cách mOc tiêu. Có hai lo.i c@m biAn là:

- T ^ nh &in (electrostatic): S0 dOng hiu ?ng &in dung. Ph.m vi l3n vàbRng thông r ,ng h4n nh1ng &, nh.y cao h4n v3i &/i t1Bng [m 13t.

- Áp &in (piezoelectric): D6a vào phJn t0 áp &in th.ch anh.

Các c@m biAn này có th' r )t hiu qu@ cho các ?ng dOng nh1 &o m?cch)t lPng trong thùng ch?a.

3.1.3.7 HiGu "ng Hall (Hall Effect)

Các công tCc hiu ?ng Hall c4 b@n là các transistor có th' chuy'n m.chbEi tU tr 1Zng. Các ?ng dOng c;a chúng thì r )t gi/ng v3i reed switch, nh1ng vìchúng chH là ch)t bán dkn nên chúng phù hBp v3i các chuy'n &,ng. Các máymóc t6 &,ng hóa th1Zng s0 dOng chúng &' th6c hin khEi &,ng và phát hinvF trí dUng.

3.1.3.8 L#u l#Lng (Fluid Flow)

Hình 3.15: xác #U nh l ! u l !A ng dòng ch>y v 9 i c >m bi 8n ti 8 p c 1n c >m


38/286


29

Chúng ta có th' thay thA các c@m biAn ph?c t.p b9ng các c@m biAn &4ngi@n. Hình 3.15 cho th)y m,t phao kim lo.i trong m,t kênh hình nón. T/c &, dòng ch@y tRng áp l6c &[y phao lên trên. D.ng hình nón c;a phao &@m b@o vF trí c;a ch)t lPng tl l v3i t/c &, dòng ch@y. M,t c@m biAn tiAp cQn &in c@m có

th' &1Bc &Fnh vF &' nó phát hin khi phao &.t &An &, cao nào &ó, và h th/ng&.t &An t/c &, dòng ch@y &ã &Fnh.

3.1.4 Tóm tMt

• C@m biAn Sourcing cho phép dòng &in ch@y tU c6c L+ c;a ngu=n.

• C@m biAn Sinking cho phép dòng &in ch@y tU c6c L- c;a ngu=n..

• C@m biAn quang có th' s0 dOng chùm tia ph@n x., &Ju phát và &Ju thu vàánh sáng ph@n x. &' phát hin &/i t1Bng.

• C@m biAn &in dung có th' phát hin kim lo.i và các vQt liu khác.

• C@m biAn &in c@m phát hin &1Bc kim lo.i.

• C@m biAn hiu ?ng Hall và reed switch có th' phát hin &1Bc nam châm.

• C@m biAn siêu âm s0 dOng sóng âm &' phát hin các phJn t0 cách xa nhi$umeter.

3.2 C6 c4u ch4p hành

3.2.1 GiIi thiGu

C4 c)u ch)p hành &1Bc s0 dOng &' biAn &Ki nRng l1Bng &in thànhchuy'n &,ng c4 h]c.

3.2.2 Solenoid

Solenoid là c4 c)u ch)p hành thông dOng nh)t. Nguyên lý ho.t &,ng c4 b@n là s6 di chuy'n lõi sCt (piston) trong cu,n dây (hình 3.16). Bình th1Zngpiston &1Bc gi7 bên ngoài cu,n dây. Khi cu,n dây &1Bc c)p &in, cu,n dâysinh ra tU tr 1Zng hút piston và kéo nó vào trung tâm c;a cu,n dây. Mng dOngquan tr ]ng nh)t c;a solenoid là &i$u khi'n các van khí nén, th;y l6c và khóa

c0a xe.

Không có &in có &in

Hình 3.16: Solenoid

CJn chú ý là các cu,n c@m có th' t.o ra &in áp gai nh]n và có th' cJncác b, gi@m s/c. M>c dù vQy hJu hAt trong các ?ng dOng công nghip có &ináp th)p và dòng &in &Fnh m?c, chúng có th' &1Bc kAt n/i tr 6c tiAp v3i cácngõ ra c;a PLC. HJu hAt các solenoid công nghip s0 dOng ngu=n cung c)p24Vdc và dòng &Fnh m?c m,t vài tr Rm mA.


39/286


30

3.2.3 Van /i,u khi0n (VALVE)

Dòng ch)t lPng và khí có th' &1Bc &i$u khi'n b9ng các van &i$u khi'nsolenoid. Ví dO van &i$u khi'n solenoid &1Bc cho E hình 3.17.

solenoid

solenoid

Khí ra Khí vào

Khí vào Khí ra

Hình 3.17: M $t solenoid # i /u khi +n van 5 c [ a 2 v U trí

Các lo.i van &1Bc lit kê d13i &ây. Theo tiêu chu[n, thuQt ng7 ‘n-c0a’(n-c0a) &' chH &Fnh s/ l1Bng kAt n/i các ngõ vào và ra c;a van. Trong m,t vàitr 1Zng hBp có c0a &' x@ khí ra. Vic thiAt kA th1Zng &óng/th1Zng mE chobiAt &i$u kin van khi m)t ngu=n c)p.

· Van 2 c [ a, 2 v U trí th!K ng # óng (van 2/2): Các van này có 1 c0a vào vàm,t c0a ra. Khi m)t ngu=n cung c)p thì E vF trí th1Zng &óng. Khi cóngu=n cung c)p, thì van mE cho phép dòng khí hay ch)t lPng ch@y qua.Các van này &1Bc s0 dOng &' cho phép dòng ch@y.

· Van 2 c [ a, 2 v U trí th!K ng mH (van 2/2): Các van này có m,t c0a vào vàm,t c0a ra. Khi m)t ngu=n thì mE cho phép dòng ch@y. Khi có ngu=n,van &óng. Các van này &1Bc s0 dOng &' ngCt dòng ch@y.

· Van 3 c [ a, 2 v U trí th!K ng # óng (van 3/2): Các van này có c0a vào, c0ara và c0a x@ khí. Khi m)t ngu=n thì c0a ra &1Bc n/i v3i c0a x@ khí. Khicó ngu=n thì c0a vào &1Bc n/i v3i c0a ra. Các van này &1Bc s0 dOngcho các cylinder tác &,ng &4n.

· Van 3 c [ a, 2 v U trí th!K ng mH (van 3/2): Các van này có c0a vào, c0ara và c0a x@ khí. Khi m)t ngu=n thì c0a vào &1Bc n/i v3i c0a ra. Khi có

ngu=n thì van n/i c0a ra v3i c0a x@ khí. Các van này &1Bc s0 dOngcho các cylinder tác &,ng &4n.

· Van 3 c [ a, 2 v U trí # a n\ng (van 3/2): Các van này có 3 c0a. M,t trongcác c0a ho.t &,ng nh1 là c0a vào ho>c c0a ra, và &1Bc n/i &An m,ttrong hai c0a khác khi m)t ngu=n ho>c có ngu=n. Các van này có th'


40/286


31

&1Bc s0 dOng &' làm chuy'n h13ng dòng ch@y, ho>c ch]n ngu=n qual.i.

· Van 4 c [ a, 2 v U trí (van 4/2): Các van này có 4 c0a, 1 vào, 2 ra và 1 c0ax@ khí. Khi có ngu=n van n/i các c0a vào v3i các c0a ra và ng1Bc l.i.

Các van này &1Bc s0 dOng v3i các cylinder tác &,ng kép.

· Van 5 c [ a, 2 v U trí (van 5/2): Các van này có 5 c0a, 1 vào, 2 ra và 2 c0ax@ khí.

· Van 4 c [ a, 3 v U trí (van 4/3): Các van này có 4 c0a, 1 vào, 2 ra và 1 [email protected] tr .ng thái bình th1Zng (không có ngu=n nRng l1Bng) thì các c0avào/ra &$u bF ch>n. Van này &1Bc s0 dOng &' &i$u khi'n vF trí cáccylinder.

· Van 5 c [ a, 3 v U trí (van 5/3): Van này có 5 c0a, 1 vào, 2 ra và 2 c0a x@.

T14ng t6 nh1 van 4/3, van này &1Bc s0 dOng &' &i$u khi'n vF trí cáccylinder.

Ký hiu c;a các van &1Bc cho E hình 3.18. Khi s0 dOng trong các b@n vj thì vj E tr .ng thái không &1Bc c)p ngu=n nRng l1Bng. Mai tên chH &1Zng dkndòng ch@y &An các vF trí khác. Bi'u t1Bng tam giác nhP &' chH c0a x@ khí.

Ký hiGuLo7i van

i,u khi0n bEng khí nén i,u khi0n bEng solenoid

Van 2 c0a, 2 vF tríTh1Zng &óng

Th1Zng mE

Th1Zng &óng

Th1Zng mE

Van 3 c0a, 2 vF tríTh1Zng &óng

Th1Zng mE

Th1Zng &óng

Th1Zng mE


41/286


32

Van 4 c0a, 2 vF trí Ho>c

Van 5 c0a, 2 vF trí Ho>c

Van 4 c0a, 3 vF trí

Van 5 c0a, 3 vF trí

Hình 3.18 Ký hi 'u các van # i /u khi +n bPng khí và solenoidKhi ch]n l6a van, cJn chú ý m,t s/ chi tiAt sau:

- Kích th13c /ng: C0a vào và ra theo tiêu chu[n NPT (national pipe thread).

- T/c &, dòng ch@y: T/c &, dòng ch@y c6c &.i th1Zng &1Bc cung c)pcho các van th;y l6c.

- Áp su)t ho.t &,ng: Áp su)t ho.t &,ng c6c &.i ph@i &1Bc chH báo. M,tvài van có yêu cJu áp su)t t/i thi'u &' ho.t &,ng.

- Ngu=n &in: Các cu,n dây solenoid yêu cJu &1Bc cung c)p m,t &ináp và dòng &in c/ &Fnh (AC ho>c DC).

- ThZi gian &áp ?ng: Dây là thZi gian &' van &óng/mE hoàn toàn. ThZigian tiêu bi'u cho các van n9m trong ph.m vi tU 5ms &An 150ms.

- VP b]c: VP b]c cho các van &1Bc xAp theo lo.i:

Lo.i 1 ho>c 2: S0 dOng trong nhà, yêu cJu b@o v ch/ng n13c.

Lo.i 3: S0 dOng ngoài tr Zi, ch/ng bOi b>m và m1a gió.

Lo.i 3R ho>c 3S ho>c 4: Ch/ng n13c và bOi.

Lo.i 4X: Ch/ng n13c, bOi và s6 Rn mòn.

3.2.4 Xy lanh (CYLINDER)


42/286


33

Cylinder s0 dOng áp l6c khí ho>c ch)t lPng &' t.o l6c/chuy'n &,ng tuyAntính (hình 3.19). Trong hình, dòng ch)t lPng &1Bc b4m vào m,t phía c;acylinder làm dFch chuy'n piston v$ phía còn l.i. Ch)t lPng E phía này &1Bcthoát t6 do. L6c tác dOng lên cylinder tl l v3i din tích b$ m>t c;a piston.

Công th?c tính l6c:

F= P.A A

F P = V3i P: Áp su)t th;y l6c

F: L6c &[y piston

A: Din tích piston

Hình 3.19 M Tt c Et c Ca m$t cylinder thCy l c

Cylinder tác &,ng &4n yêu cJu cung c)p l6c khi duWi ra và s0 dOng lò xo&' co v$. Còn cylinder tác &,ng kép thì cung c)p l6c E c@ hai phía.

Hình 3.20 cylinder tác #$ng #: n và cylinder tác #$ng kép

Các cylinder tU th1Zng &1Bc s0 dOng trong &i$u khi'n khí nén. Trên &Juc;a piston có m,t m@nh nam châm. Khi nó di chuy'n &An vF trí gi3i h.n thì cáccông tCc reed switch sj phát hin ra.

3.2.5 1ng c6

D,ng c4 là c4 c)u ch)p hành thông th1Zng, nh1ng &/i v3i ?ng dOngcho &i$u khi'n nhF phân thì &>c &i'm c;a nó không quan tr ]ng. Di$u khi'nlogic tiêu bi'u c;a các &,ng c4 là &óng cCt &in cho nó. Các &,ng c4 có dòng


43/286


34

&in nhP có th' &)u tr 6c tiAp vào các ngõ ra c;a PLC, còn &/i v3i các &,ngc4 công su)t l3n thì s0 dOng relay hay contactor ho>c b, khEi &,ng &,ng c4.Các &,ng c4 sj &1Bc kh@o sát chi tiAt h4n E ch!: ng các c >m bi 8n và c : c 7uch7 p hành analog (t 1 p 2).

3.2.6 Các c6 c4u ch4p hành khác

Ngoài các c4 c)u ch)p hành k' trên còn có nhi$u lo.i c4 c)u ch)p hànhkhác nhau trong &i$u khi'n logic. M,t s/ c4 c)u ch)p hành th1Zng &1Bc s0 dOng relay và contactor.

Ngoài ra có m,t s/ c4 c)u ch)p hành khác:

- Lò nhi 't: Th1Zng &1Bc &i$u khi'n b9ng relay, &óng và cCt &in &' gi7 nhit &, n9m trong m,t ph.m vi nào &ó.

- Yèn báo: Dèn báo &1Bc s0 dOng cho hJu hAt các máy móc &' chH báo tr .ng thái máy và cung c)p thông tin cho ng1Zi vQn hành. HJuhAt các &èn báo có dòng &in th)p và &1Bc kAt n/i tr 6c tiAp &AnPLC.

- Còi/chuông báo: Còi hay chuông báo có th' &1Bc s0 dOng cho cácmáy móc không &1Bc giám sát ho>c &ang bF nguy hi'm. Chúngth1Zng &1Bc n/i tr 6c tiAp v3i các ngõ ra c;a PLC.


44/286

Châu Chí YG c 4 B$ # i /u khi +n l 1 p trình PLC Simatic S7-200

35

4 B1 /i,u khi0n l2p trình PLC Simatic S7-200

4.1 C4u hình c"ng

4.1.1 Kh;i xH lý trung tâm

PLC S7-200 là thiAt bF &i$u khi'n lQp trình lo.i nhP (micro PLC) c;a hãngSiemens (CHLB D?c) có c)u trúc theo ki'u modul và có các modul mE r ,ng.Thành phJn c4 b@n c;a S7 - 200 là kh/i x0 lý trung tâm (CPU: CentralProcessing Unit) bao g=m hai ch;ng lo.i: CPU 21x và CPU 22x. MWi ch;nglo.i có nhi$u CPU. Lo.i CPU 21x ngày nay không còn s@n xu)t n7a, tuy nhiên

hin vkn còn s0 dOng r )t nhi$u trong các tr 1Zng h]c và trong s@n xu)t. Tiêubi'u cho lo.i này là CPU 214. CPU 214 có các &>c tính nh1 sau:

- B, nh3 ch14ng trình (ch?a trong EEPROM): 4096 Byte (4 kByte)

- B, nh3 d7 liu (Vùng nh3 V): 4096 Byte (trong &ó 512 Byte ch?atrong EEPROM)

- S/ l1Bng ngõ vào:14 , và

- S/ l1Bng ngõ ra: 10 ngõ ra digital tích hBp trong CPU

- S/ module mE r ,ng: 7 g=m c@ module analog- S/ l1Bng vào/ra s/ c6c &.i: 64

- S/ l1Bng Timer :128 Timer chia làm 3 lo.i theo &, phân gi@i khácnhau: 4 Timer 1ms, 16 Timer 10 ms và 108 Timer có &, phân gi@i100ms.

- S/ l1Bng Counter: 128 b, &Am chia làm hai lo.i: 96 Counter Up và 32Counter Up/Down.

- Bit memory (Vùng nh3 M): 256 bit

- Special memory (SM) : 688 bit dùng &' thông báo tr .ng thái và &>tchA &, làm vic.

- Có phép tính s/ h]c


45/286

4 B$ # i /u khi +n l 1 p trình PLC Simatic S7-200 Châu Chí YG c

36

- B, &Am t/c &, cao (High-speed counters): 2 counter 2 KHz và 1counter 7 KHz

- Ngõ vào analog tích hBp sSn (biAn tr E): 2.

- Các chA &, ngCt và x0 lý ngCt g=m: ngCt truy$n thông, ngCt theo s1Znlên ho>c xu/ng, ngCt thZi gian, ngCt c;a b, &Am t/c &, cao và ngCttruy$n xung.

Toàn b, vùng nh3 không bF m)t d7 liu trong kho@ng thZi gian 190 giZ khi PLC bF m)t ngu=n nuôi.

S4 &= b$ m>t c;a b, &i$u khi'n logic kh@ trình S7-200 CPU 214 &1Bccho nh1 hình 4.1.

SIEMENS

SIMATIC

S7-200

CPU 214SF

RUN

STOP

I1.0

I1.1

I1.2

I1.3

I1.4

I1.5

I0.0

I0.1

I0.2

I0.3

I0.4

I0.5

I0.6

I0.7

Q1.0

Q1.1

Q0.0

Q0.1

Q0.2

Q0.3

Q0.4

Q0.5

Q0.6

Q0.7

Hình 4.1: B$ # i /u khi +n l 1 p trình S7-200 CPU 214

* Mô t B các ' èn báo trên CPU 214: - SF ( Yèn #B ): Dèn &P SF báo hiu h th/ng bF lWi. Dèn SF sáng

lên khi PLC có lWi.

-

Documents

Plc s7 200 Th.s Chau Chi Duc