Giáo trình PLC - Trường Cao đẳng Công nghiệp Hải Phòng

hương trình viết trong LAD: Từ sơ đồ phần cứng, ta thấy rằng: nút nhấn thường đóng được kết nối với ngõ vào I0.0 và nút nhấn thường hở được kết nối với ngõ vào I0.1. Điều đó có nghĩa là khi chưa nhấn thì ngõ vào nút Stop đã có điện và ngõ vào nút Start chưa có điện. Khi nhấn nút Start, luồng năng lượng từ nhánh trái, qua I0.1 (Start được nhấn), qua I0.0 (do thường đóng và chưa nhấn) cấp nguồn cho M0.0. M0.0 có điện, tiếp tục duy trì cho M0.0 ngay cả khi ta buông nút Start. Khi nhấn nút Stop, luồng năng lượng bị ngắt do I0.1 = 0 (nút thường đóng bị nhấn nên hở ra). Câu hỏi bài tập ôn tập chương II Câu 1: Khi PLC vận hành tốt thì đèn nào chưa sáng trong các đèn sau: 1. Run ; 2. Err; 3. Mode Trang số 30 Câu 2: Khi PLC chưa cấp điện thì đèn nào chưa sáng trong các đèn sau: 1. Run ; 2. Err; 3. Mode Câu 3: Khi PLC vẫn tốt nhưng chưa vận hành thì đèn nào chưa sáng trong các đèn sau: 1. Run ; 2. Err; 3. Mode Câu 4: Thứ tự các đèn trên PLC thế nào là đúng? 1. Mode; run; err; 2. Mode; err; run; 3. Err; mode; run; Câu 5: Trong PLC, xử lý ngõ vào thực hiện: A. Chạy chương trình và cập nhật từng ngõ vào khi cần. B. Quét tất cả các ngõ vào và copy trạng thái của chúng vào RAM. C. Không cần đọc dữ liệu ngõ vào, PLC tự hiểu. D. Cập nhật từng nhóm theo yêu cầu của người dùng. Một số bài tập cơ bản Bài 1 Nhấn nút ON thì đèn A sáng Buông tay thì đèn A tắt Bài 2 Nhấn nút ON thì đèn B sáng Buông tay thì đèn B vẫn sáng Bài 3 Nhấn nút ON thì đèn C sáng Buông tay thì đèn C vẫn sáng Nhấn OFF thì đèn C tắt Bài 4 (Command AND) Nhấn nút ON1 và ON2 thì đèn A sáng Buông tay ON1 thì đèn A tắt Buông tay ON2 thì đèn A cũng tắt Buông tay cả ON1 và ON2 thì đèn A cũng tắt Bài 5 Nhấn nút ON1 và ON2 thì đèn A sáng Buông tay ON1 thì đèn A vẫn sáng Buông tay ON2 thì đèn A cũng vẫn sáng Buông tay cả ON1 và ON2 thì đèn A cũng vẫn sáng Bài 6 Nhấn nút ON1 và ON2 thì đèn A sáng Buông tay ON1 thì đèn A vẫn sáng Buông tay ON2 thì đèn A cũng vẫn sáng Buông tay cả ON1 và ON2 thì đèn A cũng vẫn sáng Nhấn OFF thì đèn tắt Bài 7 (Command OR) Nhấn nút ON1 thì đèn A sáng Trang số 31 Hoặc nhấn nút ON2 thì đèn A cũng sáng Hoặc nhấn cả 2 nút ON1 và ON2 thì đèn A cũng sáng Buông tay ON1 thì đèn A tắt Buông tay ON2 thì đèn A cũng tắt Buông tay cả ON1 và ON2 thì đèn A cũng tắt Bài 8 Nhấn nút ON1 thì đèn A sáng Hoặc nhấn nút ON2 thì đèn A cũng sáng Hoặc nhấn cả 2 nút ON1 và ON2 thì đèn A cũng sáng Buông tay ON1 thì đèn A vẫn sáng Buông tay ON2 thì đèn A cũng vẫn sáng Buông tay cả ON1 và ON2 thì đèn A cũng vẫn sáng Nhấn OFF thì đèn tắt Bài 9 (Command SET) Sử dụng lệnh SET thực hiện yêu cầu sau Nhấn nút ON thì đèn A sáng Bài 9 (Command SET và RST) Sử dụng lệnh RESET thực hiện yêu cầu sau Nhấn nút ON thì đèn A sáng Nhấn nút OFF thì đèn A tắt Trang số 32 BÀI 3: CÀI ĐẶT VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM PLC MITSUBISHI Q02U GX WORKS2 1.Cài đặt phần mềm GX Works2 Để hệ thống hoạt động cần nạp cho phần cứng một chương trình lập trình, công việc như vậy được thực hiện bằng phần mềm GX Works2; hôm nay chúng ta học về cài đặt phần mềm. Cấu hình máy tính tương thích để cài phần mềm Cấu hình khuyến nghị cài đặt GX Works2 là: + Vi xử lý: 1 Ghz hoặc hơn. + Ram: 1 GB. + HDD (ổ cứng): trống 3GB. Phần mềm GX Works2 là một phần mềm lập trình cho PLC Mitsubishi dòng Q dưới dạng LAD (Ladder Diagram), STL (Statement List Programming) và FBD (Function Block Diagram). Phần mềm này rất tiện ích, có hỗ trợ mô phỏng và mình có thể quan sát được từng bước hoạt độngchương trình, có thể thay đổi giá trị của các đầu vào mà không cần kết nối trực tiếp với PLC. - Bước 1. Chọn đường dẫn chứa phần mềm trong máy tính - Bước 2: chọn autorun - Bước 3: chọn Yes - Bước 4: chọn GX Works2 Trang số 33 Sau đó hiện bảng hội thoại - Chọn OK - Bước 6: Điền thông tin người sử dụng và và mã ID sản phẩm Để lấy mã ID sản phẩm, quay lại nơi chứa file cài, vào mục key Nguyễn Văn Cảnh Trang số 34 Copy hai dãy số và past vào hay ô chữa ID sản phẩm và chọn next Chọn Next Chọn next Nguyễn Văn Cảnh Trang số 35 Đợi phần mềm cài đặt Hiện ra bảng hội thoại, chọn Don’t Install (nếu máy tính nối với CPU của PLC thì chọn Install) Chọn OK Chọn Yes Trang số 36 2.Sử dụng phần mềm GX Works2 Nhấn và chọn Start / MELSOFT Application / GX Works2 và nháy chuột trái. Hiển thị bảng hội thoại như sau: Chờ một lát hiện ra giao diện người dùng như sau: Trang số 37 Để tạo Project mới ta thực hiện như sau: Cách 1: chọn Project / New Cách 2: chọn chuột trái vào biểu tượng trắng Hiện ra bảng hội thoại sau: Ta chọn Type là Q02U và các lựa chọn khác như dưới đây: Rồi nhấn OK ta được giao diện như sau: Trang số 38 Viết tiếp điểm thường mở như sau: Cách 1: chọn bằng chuột trái như sau: Cách 2: Nhấn F5 trên bàn phím. Ta nhập địa chỉ ngõ vào (ví dụ X0) rồi chọn OK là xong. Ta được kết quả là: Tương tự để nhập tiếp điểm thường đóng ta nhấn F6. Để viết ngõ ra ta nhấn F7. Trang số 39 BÀI 4: CÁC PHÉP TOÁN NHỊ PHÂN CỦA PLC Chương này trình bày các lệnh cơ bản thường gặp của PLC Mitsubishi. Chương này gồm các phần: - Các liên kết logic - Các lệnh ghi / xóa giá trị cho tiếp điểm - Các lệnh về Timer - Các lệnh về Counter - Các bài tập ứng dụng Định nghĩa Chương Trình Chương trình là một chuỗi các lệnh nối tiếp nhau được viết theo một ngôn ngữ mà PLC có thể hiểu được. Có ba dạng chương trình: Instruction, Ladder và SFC/STL. Không phải tất cả các công cụ lập trình đề có thể làm việc được cả ba dạng trên. Nói chung bộ lập trình cầm tay chỉ làm việc được với dạng Instruction trong khi hầu hết các công cụ lập trìnhđồ họa sẽ làm việc được ở cả dạng Instruction và Ladder. Các phần mềm chuyên dùng sẽ cho phép làm việc ở dạng SFC Hình 4.1. Các dạng ngôn ngữ l p trình của PLC Các thiết bị cơ bản dùng trong lập trình: Có 6 thiết bị lập trình cơ bản. Mỗi thiết bị có công dụng riêng. Để dể dàng xác định thì mỗi thiết bị được gán cho một kí tự:  X: dùng để chỉ ngõ vào vât lý gắn trực tiếp vào PLC  Y: dùng để chỉ ngõ ra nối trực tiếp từ PLC  T: dùng để xác định thiết bị định thì có trong PLC  C: dùng để xác định thiết bị đếm có trong PLC  M và SM: dùng như là các cờ hoạt động bên trong PLC Tất cả các thiết bị trên được gọi là “Thiết bị bit”, nghĩa là các thiết bị này có 2 trạng thái: ON hoặc OFF, 1 hoặc 0. Ngôn ngữ Instruction, ngôn ngữ dòng lệnh, được xem như là ngôn ngữ lập trình cơ bản dễ học, dễ dùng, nhưng phải mất nhiều thời gian kiểm tra đối chiếu để tìm ra mối quan hệ giữa một giai đoạn chương trình lớn với chức năng nó thể hiện. Hơn nữa, ngôn ngữ instruction của từng nhà chế tạo PLC có cấu trúc khác nhau. (đây là trường hợp phổ biến) thì việc sử dụng lẫn lộn như vậy có thể dẫn đến kết quả là phải làm việc trên tập lệnh ngôn ngữ instruction không đồng nhất. Một ngôn ngữ khác được ưa chuộng hơn là Ladder, ngôn ngữ bậc thang. Ngôn ngữ này có dạng đồ họa cho phép nhập chương trình có dạng như một sơ đồ mạch điện logic, dùng các ký hiệu điện để biểu diễn các công tác logic ngõ vào và Rơle logic ngõ ra. Ngôn ngữ này gần với chúng ta hơn hơn ngôn ngữ Instruction và được xem như là một ngôn ngữ cấp cao. Phần mềm lập trình sẽ biên dịch các ký hiệu logic trên thành mã máy và lưu vào bộ nhớ của PLC. Sau đó, PLC sẽ thực hiện các tác vụ điều khiển theo logic thể hiện trong chương trình. Cách đọc logic của chương trình LADDER Logic Ladder rất gần với logic role cơ bản. Các công tắc và cuộn dây được kết nối và điều khiển theo nhiều dạng mạch khác nhau, tuy vậy, nguyên tắc cơ bản không có gì khác. Trang số 40 Cuộn dây có thể được dùng để điều khiển trực tiếp ngõ ra từ PC (ví dụ thiết bị Y), hoặc nó có thể điều khiển bộ định thì, bộ đếm, hoặc cờ (như là thiết bị T, C, M, S). Mỗi cuộn dây gắn với các công tắc hoặc tiếp điểm, các công tắc hoặc tiếp điểm này có thể là thường mở (NO – normal open) hoặc thường đóng (NC – normal close). Thuật ngữ “thường” nói đến trạng thái các công tắc khi cuộn dây không có điện. Nếu role được dùng và cuộn dây giả sử là OFF, một công tắc NO sẽ không có điện, nghĩa là tải được nối với công tắc NO sẽ không hoạt động, còn công tắc NC thì có dòng điện đi qua, vì vậy tải được nối với công tắc sẽ hoạt động. Khi cuộn dây được kích hoạt thì trạng thái của công tắc bị đảo ngược, nghĩa là có dòng trong công tắc NO và công tắc NC lại ngăn không cho dòng điện đi qua. Các ngõ vào vật lý nối đến bộ điều khiển lập trình (thiết bị X) không có cuộn dây có thể lập trình. Các thiết bị này chỉ có thể được dùng ở dạng công tắc (nhận tín hiệu) mà thôi loại tiếp điểmNO và NC 4.1. Các liên kết logic 4.1.1 Các lệnh vào/ra và các lệnh tiếp điểm đặc biệt a. Các lệnh vào/ra Lệnh gợi nhớ Chức năng Dạng mẫu Thiết bị LD (Load) (F5) Có nhiệm vụ logic khởi tạo loại công tắc NO. Nối trực tiếp đầu bên trái của mạch. X,Y,M,S,T,C LDI(Load Inverse) (F6) Có nhiệm vụ logic khởi tạo loại công tắc NC. Nối trực tiếp đầu bên trái của mạch. X,Y,M,S,T,C OUT Điều khiển cuộn dây. Nối trực tiếp đầu bên phải của mạch. Nhiều lệnh OUT có thể được nối song song. Không thể điều khiển thiết bị ngõ vào loại X. Y,M,S,T,C Lệnh LD (Load) dùng để đặt một công tắc logic thường mở vào chương trình. Trong chương trình dạng Instruction, lệnh LD lươn luôn xuất hiện ở vị trí đầu tiên của một dòng chương trình hoặc mở đầu cho một khối logic (sẽ được trình bày ở phần lệnh về khối). Trong chương trình dạng ladder, lệnh LD thể hiện công tắc logic thường mở đầu tiên nối trực tiếp với đường bus bên trái của một nhánh chương trình hay công tắc thường mở đầu tiên của một khối logic. Ví dụ H nh 4 2 ệnh đặt m t công tắc thường mở vào đường us trái Ngõ ra Y000 đóng khi công tắc X000 đóng, hay ngõ vào X000 = 1. Lệnh LDI (Load Inverse) dùng để đặt một công tắc logic thường đóng vào chương trình. Trongchương trình Instruction, lệnh LDI luôn luôn xuất hiện ở vị trí đầu tiên của một dòngchương trình hoặc mở đầu cho một khối logic (sẽ được trình bày sau ở phần lệnh về khối).Trong chương trình ladder lệnh LD thể hiện công tắc logic thường đóng đầu tiên nối trựctiếp với đường bus bên trái của một nhánh logic hoặc công tắc thường đóng đẩu tiên củamột khối logic.Ví dụ: H nh 4 3 ệnh đặt m t công tắc thường đóng vào đường us trái Lệnh OUT dùng để đặt một rơle logic vào chương trình. Trong chương trìnhdạng ladder, lệnh OUT ký hiệu bằng “( )” (F7) được nối trực tiếp với đường bus phải. LệnhOUT sẽ được thực hiện khi điều khiển phía bên trái của nó thỏa mãn. Tham số (toán hạngbit) của lệnh OUT không duy trì được trạng thái (không chốt); trạng thái của nó giống vớitrạng thái của nhánh công tắc điều khiển. Ví dụ Trang số 41 H nh 4 4 ệnh OUT đặt m t rơ e ogic vào đường us phải Ngõ ra Y21 = ON khi công tắc logic thường đóng X1 đóng (X1 = 0); ngõ raY21 = OFF khi công tắc logic thường đóng X1 hở (X1 = ON). b. Các lệnh tiếp điểm đặc biệt Có thể dùng các lệnh tiếp điểm đặc biệt để phát hiện sự chuyển tiếp trạng thái cuả xung (sườn xung) và đảo lại trạng thái dòng điện cung cấp. LD sử dụng các tiếp điểm đặc biệt để tác động vào dòng cung cấp. Các tiếp điểm đặc biệt không có toán hạng riêng của chúng và vì thế phải đặt chúng vào vị trí phía trước của cuộn dây hoặc hộp đầu ra. Lệnh LD tiếp điểm SM400 thì đầu ra luôn ON (Y20 luôn ON). Tương tự như vậy, khi LD tiếp điểm SM401 thì đầu ra luôn OFF. LD tiếp điểm SM402 thì sau khi chương trình chạy, đầu ra chỉ ON trong 1 chu kỳ đầu tiên. Ngược lại, LD tiếp điểm SM 403, sau khi chạy, đầu ra chỉ OFF trong 1 chu kỳ đầu ra. Lệnh LD tiếp điểm SM409, chuỗi xung có chu kỳ 0,01 giây Tương tự, khi LD các tiếp điểm SM410, SM 411, SM412, SM413 đầu ra sẽ là chuỗi xung có chu kỳ tương ứng là: 0,1 giây, 0,2 giây, 1 giây, 2 giây. 4.1.2 Các lệnh liên kết logic cơ bản a. Lệnh AND,lệnh ANI (AND Inverse) Lệnh gợi nhớ Chức năng Dạng mẫu Thiết bị AND (AnD) Nối tiếp các công tắc NO (thường mở), có thể nối nhiều công tắc cùng một lúc. X,Y,M,S,T,C ANI (And Inverse) Nối tiếp các công tắc NC (thường đóng), có thể nối nhiều công tắc cùng một lúc. X,Y,M,S,T,C Ví dụ về lệnh AND và lệnh ANI H nh 4 5 ví dụ về ệnh AND và lệnh ANI b. Lệnh OR, lệnh ORI (OR Inverse) Lệnh gợi nhớ Chức năng Dạng mẫu Thiết bị Trang số 42 OR Nối song song các công tắc NO (thường mở), Tối đa là 10 nhánh song song cho một cuộn dây. X,Y,M,S,T,C ORI (OR Inverse) Nối song song các công tắc NC (thường mở), Tối đa là 10 nhánh song song cho một cuộn dây. X,Y,M,S,T,C Ví dụ về lệnh OR và lệnh ORI H nh 4 5 ví dụ về ệnh AND và lệnh ANI c. Lệnh logic EXCLUSIVE-OR (EX-OR) Cổng logic EXCLUSIVE-OR này khác với cổng OR ở chỗ là nó cho logic 1 khi một trong hai ngõ vàocó logic 1, nhưng khi cả hai ngõ vào đều có logic 1 thì nó cho logic 0. logic này có thểđược thực hiện bằng hai nhánh song song, mỗi nhánh là mạch nối tiếp của một ngõ vào vàđảo của ngõ còn lại. Vì không có lệnh thể hiện cho logic này nên nó được biểu diện bằngtổ hợp các logic cơ bản như trên. H nh 4 6 Ví dụ về ệnh EX-OR d. Lệnh ANB Lệnh ANB (AND block) không có tham số. Lệnh ANB được dùng đề tạo ra các nhánhnối liên tiếp phức tạp gồm nhiều nhánh nối tiếp với nhau. Lệnh ANB được mô tả rõ nhấtkhi thực hiện nối tiếp nhiều khối có nhiều công tắc mác song song. Hình 4.6. Ví dụ về phép toán ANB với 2 khối đơn giản. Thứ tự lập trình là quan trọng. Công tắc thường mở X000 được nhập đầu tiên, sau đó làcông tắc thường đóng X001. Hai công tắc này thường mắc song song theo lệnh ORI tạo hành một khối có hai công tắc song song. Hai công tắc X002 và X003 cũng được lập trình tương tự tạo thành một khối khác. Hai khối mới hình thành trên cũng được nối tiếp lại với nhau bằng lệnh ANB và kết quả được nối qua ngõ ra Y000. 4.2. Các lệnh ghi / xóa giá trị cho tiếp điểm a. Lệnh SET (F8) Trang số 43 Lệnh SET dùng để đặt trạng thái của tham số lệnh (chỉ cho phép toán hạng bit) lênlogic 1 vĩnh viễn (chốt trạng thái 1). Trong chương trình dạng Ladder, lệnh SET luôn luôn xuất hiện ở cuối nhánh , phía bên phải của công tắc cuối cùng trong nhánh, và được thi hành khi điều kiện logic của tổ hợp các công tắc bên trái được thoả mãn. Hình 4.2.1. Dùng ệnh SET để chốt trạng thái Y20 Khi ngõ vào X0 có logic 1 thì ngõ ra Y20 được chốt ở trạng thái 1 và được duy trì ở trạng thái đó. Như vậy, ngõ ra Y20 được kích lên logic 1 và duy trì đó dù ngõ vào X0 đã chuyển sang trạng thái logic 0. Khi ngõ vào X0 có logic 1 thì cờ M0 được chốt ở trạng thái 1 và được duy trì ở trạng thái đó, M0 sau đó được dùng để kích thích ngõ ra Y20. Như vậy, ngõ ra Y20 được kích lên logic 1 và duy trì đó dù ngõ vào X0 đã chuyển sang trạng thái logic 0. b. Lệnh RST (ReSet) Lệnh RST dùng để đặt trạng thái của tham số lệnh (chỉ co phép toán hạng bit) về logic 0 vĩnh viễn (chốt trạng thái 0). Trong chương trình dạng Ladder, lệnh RST luôn luôn xuất hiện ở cuối nhánh , phía bên phải của công tắc cuối cùng trong nhánh, và được thi hành khi điều kiện logic của tổ hợp các công tắc bên trái được thỏa mãn. Tác dụng của lệnh RST hoàn toàn ngược với lệnh SET. H nh 4 8 So sánh tác dụng giữa ệnh SET và RST Ngõ ra Y000 có logic 1 khi X000 có logic 1, trạng thái Y000 là 0 khi X001 có logic 1. Công tắc thường đóng X000 và X001 có tác dụng khóa lẫn tránh trường hợp cả hai công tắc X000 và X001 đều ON, nghĩa là cả lệnh SET và RST đều được thực hiện. Giả sử trường hợp này xảy ra (không có mạch khoá lẫn) thì trạng thái của Y000 là 0 vì PLC thực hiện trạng thái ngõ ra ở cuối chu kì quét. Ví dụ Thực hiện lập trình như sau: Nhấn nút X0, đèn 1 sáng, nhấn nút x1 đèn 1 tắt, đèn 2 sáng. c. Lệnh PLS (Pulse - lệnh bắt sườn lên) và PLF (PuLse Falling – lệnh bắt sườn xuống) Trong trong hợp một tác vụ được thực hiện khi có cạnh lên của tín hiệu ngõ vào, không hoạt động theo mức thì lệnh PLS là một lệnh rất hữu dụng. Trang số 44 Hình 4.9. Kích hoạt lệnh bằng cạnh lên của xung vào Nếu ngõ vào X0 kích trực tiếp lệnh PLS thì M0 = 1 chỉ trong chu kỳ quét. M0 được gọi là rơle logic phụ trợ. Hình dưới lập trình mạch phát hiện cạnh xuống. Mạch này xuất ra một xung M0 có độ rộng xác định bằng với chu kì quét của chương trình . Một xung M0 xuất hiện tương ứng với trường hợp có cạnh xuốngcủa ngõ vào X0. Sử dụng các công tắc logic trong chương trình PLC. Hình 4.10. L p trình mạch phát hiện cạnh xuống Trang số 45 BÀI 5. CÁC LỆNH VỀ EDGE PULSE VÀ ỨNG DỤNG Mục tiêu: Thời gian: 6 giờ - Kiến thức: Trình bày được các lệnh xung sườn lên, lệnh xung sườn xuống. - Kỹ năng Phân tích đúng cách sử dụng các lệnh xung sườn lên, lệnh xung sườn xuống. - Thái đ : + Tích cực xây dựng bài và áp dụng các kiến thức đã học vào thực tiễn; + Hình thành thói quen làm việc nhóm; + Tuân thủ nội quy phòng học và thực hiện 5S thường xuyên; + Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp. 5.1. Tập lệnh xung sườn lên, xung sườn xuống a. Cách viết tập lệnh b. Ví dụ Trang số 46 5.2. Lệnh nối tiếp xung sườn lên, xun suờn xuống a. Cách viết tập lệnh b. ví dụ 5.3. Lệnh nối song song xung sườn lên và xung sườn xuống a. Cách viết câu lệnh Trang số 47 b. Ví dụ BÀI 6. Các lệnh ghi / xóa giá trị cho tiếp điểm Mục tiêu: Thời gian: 6 giờ - Kiến thức: Trình bày được các lệnh ghi / xóa giá trị cho tiếp điểm - Kỹ năng Phân tích đúng cách sử dụng các lệnh ghi / xóa giá trị cho tiếp điểm - Thái đ : + Tích cực xây dựng bài và áp dụng các kiến thức đã học vào thực tiễn; + Hình thành thói quen làm việc nhóm; + Tuân thủ nội quy phòng học và thực hiện 5S thường xuyên; + Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp. 6.1. Tập lệnh xung sườn lên, xung sườn xuống a. Cách viết tập lệnh Trang số 48 Mô tả: - Lệnh Set: Lệnh ghi giá trị logic 1 cho toán hạng n (tiếp điểm n) khi đầu vào của nó được thoả mãn. - Lệnh RST: Lệnh ghi giá trị logic 0 cho toán hạng n (tiếp điểm n) khi đầu vào của nó được thoả mãn. - ZRST: Lệnh ghi giá trị logic 0 cho một dãy bit liên tiếp nhau bắt đầu từ n1 đến n2 khi đầu vào của nó được thỏa mãn. b. Ví dụ Ví dụ 1 Trang số 49 Ví dụ 2: Yêu cầu công nghệ Đây là hệ thống băng tải liên tục sử dụng trong các nhà máy công nghiệp để tiết kiệm năng lượng các băng chỉ hoạt động khi trên băng có sản phẩm. Sản phẩm trên băng được phát hiện bởi các cảm biến Sensor 1 => Sensor 4. Để kéo các băng tải người ta dùng 3 động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc SM1, SM2, SM3. Nhấn vào nút Run hệ thống bắt đầu được đặt vào chế độ làm việc. Khi có sản phẩm nằm ở vùng kiểm soát của Sensor 1 thí ra lệnh khởi động SM1. Khi sản phẩm được chuyền tới cuối băng tải 1- tức là bắt đầu vào vùng kiểm soát của Sensor2, lúc đó ra lệnh khởi động SM2. Khi sản phẩm được chuyền sang băng tải 2 tức là vượt khỏi vùng kiểm soát của Sensor 2, thí ra lệnh dừng SM1. Khi sản phẩm bắt đầu vào vùng kiểm soát của Sensor 3 ra lệnh khởi động SM3, khi sản phẩm vượt ra khỏi vùng kiểm soát của Sensor 3 ra lệnh dừng SM2. Khi sản phẩm vượt ra khỏi Sensor 4 ra lệnh dừng SM3. Muốn dừng toàn bộ hệ thống ta nhấn vào nút Stop. Phân công bảng địa chỉ vào/ra Kết nối PLC Trang số 50 Lập trình Trang số 51 Trang số 52 BÀI 7. Các lệnh về Timer và ứng dụng 7.1.Khái niệm Timer Bộ định thì về bản chất là một bộ đếm xung có chu kỳ xác định . Khi được kích hoạt, bộ định thì thực hiện việc đếm xung cho đến khi đủ số xungtương ứng với thời gian cần định thì. Trong PLC có lệnh kích hoạt bộ định thì rất đơngiản về lập trình và sử dụng. 7.2. Cú pháp câu lệnh Timer Bộ định thì được ký hiệu T và được đánh số thập phân. Ví dụ: T0, T32, T63 Cơ chế hoạt động của bộ định thì như sau: (giả sử dùng bộ định thì T0) Khi T0 chưa được kích hoạt thì T0 có logic 0; khi T0 được kích hoạt thì T0 vẫn có logic0 cho đến khi hoàn tất thời gian định thì thì T0 có logic 1. Chú ý: Điều kiện kích hoạt bộ định thì phải được duy trì trong suốt thời gian định thì. Nếu điều kiện này không được thỏa mãn thì bộ định thì ngưng được kích hoạt, nghĩa là không định thì. Phương pháp lập trình cho bộ định thì thường là xác định khoảng thời gian và các điều kiện để kích hoạt hay dừng bộ định thì. Trong hình 4.11 điều kiện kích hoạt bộ định thì có thể là các tín hiệu bên trong hoặc bên ngoài PLC. Trong ví dụ này bộ định thì T0 được kích hoạt bởi công tắc Y000. vì vậy, T0 chỉ bắt đầu định thì khi Y000 có logic 1. trong khi đó, Y000 được kích hoạt bởi công tắc thường mở X000 và thường đóng X001. khi bị kích hoạt, bộ định thì đếm xuống từ giá trị định trước (trong trường hợp này là 3 giây), đến khi bằng 0: khi đó các công tắc kết hợp với bộ định thì đó sẽ hoạt động. Như với mọi công tắc khác trong PLC, công tắc được điều khiển bởi bộ định thì cũng được sử dụng ở vị trí nào trong chương trình ladder. Trong trường hợp này công tắc T0 điều khiển ngỏ ra Y001. mạch logic dùng để kích hoạt bộ định thì củng là mạch logic dùng để dừng bộ định thì. Đây là trường hợp thường sử dụng trên các PLC loại nhỏ. Mạch kích hoạt bộ định thì có thể nhiều công tắc có liên hệ với nhau hoặc chỉ một công tắc. 7.3. Ví dụ câu lệnh Timer Hình 4.14. Mạch cơ ản về b định thì Thông số giá trị định thì thay đổi tuỳ thuộc loại PLC của từng hãng, thường ta nhập vào hằng số (K) với đơn vị là10 miligiây hay 100 miligiây. Thời gian định thì không cố định vì tuỳ thuộc vào độ phân giải của bộ định thì sử dụng, độ phân giải thấp thì thời gian định thì lớn nhưng cấp chính xác nhỏ, độ phân giải cao thì thời gian định thì nhỏ, cấp chính xác cao. (đối với dòng Q, muốn độ phân giải 10 miligiây) ta dùng lệnh H space T space Kx Do thời gian định thì có giới hạn nên để có thể định thì được thời gian lớn hơn ta có thểsử dụng nhiều bộ định thì nối tiếp. Bộ định thì T0 được đặt giá trị định thì 19 giây. Khi X000 là 1 (nhấn nút) thì Y001=1thực hiện việc duy trì cho công tắc X000. trong khi đó, công tắc thường đóng X000 hở vìX000 vẫn là 1, không cho phép bộ định thì hoạt động cho đến khi không tác động vào nútnhấn nữa. X000 = 0. Trang số 53 bộ định thì T0 sẽ định thì 19 giây. Khi hết đến thời gian định thì, công tắc T0 ở nhánh đầu tiên hở, ngắt đường hoạt động cho Y000 và T0 Hình 4.15. Mạch định thì loại Off – delay (a ) Mạch ladder ( b ).Giản đồ thời gian. - Mạch định thì Long – time Dùng hai bộ định thì nối tiếp để định thì thời gian lớn hơn. Trong ví dụ hình 4.16, độ phân giải của T0 và T1 là 100 mili giây. Như vậy, tổng thời gian định thì là: 3200 + 3200 = 6400 giây = 106,67 phút. Hình 4.16. Mạch định thì long – time - Mạch Flicker Trong hình 4.17, mạch định thì dƣợc kích và đóng mở liên tục cho đến khi X000= 0 làmhở mạch. Hoạt động được giải thích: khi X000 = 1 làm đóng công tắc thường mở X000,nó kích bộ định thì T0 (1 giây). Khi đạt đến thời gian định thì, công tắc T0 đóng làm kích hoạt bộ định thì T1 (1.5 giây) ở nhánh kế. Sau 1.5 giây, T1 = 1, công tắc thường làm khởi động lại T1. Công tắc T1 đóng làm kích hoạt lại T0. Quá trình trên lặp liên tục cho đến khi công tắc X000 hở, tức X000 = 0. Hình 4.17. Mạch Ficker phát chuỗi xung dùng hai b định thì. Hoạt động của mạch trên có thể được thấy rõ hơn từ sơ đồ thời gian bên dưới. Sơ đồ nàycho thấy mạch trên thực hiện việc phát xung 1.5 giây ON/1 giây OFF nhận được ở nhánhT1 hay nhánh song song Y000. 7.4. Bài tập ứng dụng Timer Mạch One – shot mức cao Khi X000 = 1, ngõ ra Y0 =1; 8 giây sau thì ngõ ra Y0 = 0. Trang số 54 Hình 4.18 Mạch One-shot mức cao 7.5. Counter 7.5.1. Khái niệm Counter Trong lập trình PLC có sẵn lệnh để kích hoạt bộ đếm. Về cách thức hoạt động, bộđếm được lập trình tương tự như bộ định thì, nhưng thêm vào mạch nhận tín hiệu đếm sựkiện. Hầu hết bộ đếm trên PLC là bộ đếm xuống hoặc đếm lên tùy vào điều khiển chiều đếm. 7.5.2. Sử dụng bộ đếm Counter Trong hình 4.19, bộ đếm C0 được khởi động lại (reset) khi công tắc X002 đóng. Bộ đếm đếm xung từ ngõ vào X003. Trạng thái của bộ đếm C0 là 1 sau khi nhận được 8 xung từ ngõ vào X003, khi đó công tắc bộ đếm C0 đóng làm ngõ ra Y00 đóng. Nếu công tắc X002 đóng trong trạng khi đang đếm thì bộ đếm sẽ bị khởi động lại. Hình 4.19. L p tr nh cơ ản b đếm Như vậy cú pháp: --------(Cx Ky) Trong đó: Cx:Là tên chỉ số của Counter (x=0÷255) Ky:Là giá trị đếm đặt trước Trường hợp mất nguồn cung cấp điện, ta thường phải dùng bộ đếm có khả năng nhớ (được nuôi bằng pin) nhắm tránh trường hợp mất dữ liệu quan trọng. Các mạch ứng dụng của bộ đếm trình bày trong các hình 4.20 và 4.21. Trong hình 4.20cờ M100 và M101 được kích bởi cùng ngõ X000, và cờ M001 được kích sau M100. Dođó, tác dụng M101 là làm cho M100 = 1 chỉ trong một chu kỳ quét hiện hành mà thôi khiX000 =1. Tín hiệu M100 được dùng làm tín hiệu đếm cho C0. như vậy, mỗi lần công tắcX0 đóng; bộ đệm sẽ tăng 1. Bộ đếm C0 được đặt giá trị 5, và khi đếm đủ số xung M100 thì sẽ tác động các công tắckết hợp với bộ đếm này. Trong hình 4.21, có hai công tắc kết hợp với C0: một công tắc C0 đặt ở mạch điều khiển Y0 và mạch song song với nó gồm công tắc Y0 và công tắc thường đóng M100 có tác dụng duy trì ngõ ra Y0 khi bộ đếm C0 bị khởi động lại và ngõ ra Y0 = 1 cho đến khi lại có một xung M100 do công tắc X0 đóng, và một công tắc thứ hai mắc song song với công tắc X1 trong mạch khởi động lại bộ đếm C0.X1 hoạt động như một công tắc khởi động lại cho bộ đếm và X1 hoạt động như là mộtcông tắc cho phép việc kích ngõ ra Y0. Ứng dụng b đếm tạo mạch định thì Long –time Mạch trong hình 4.21 đếm số lần time –out (đạt đến thời gian định thì là 3276.7 giây) củabộ định thì T0. Bộ đếm C0 được đặt giá trị 3, và như vậy sẽ đếm 3 lần của 3276.7 giây tức 9830.1 giây = 2.73 giờ. Cờ M56 reset bộ định thì T0 sau khi mỗi lần time-out. Ngõ ra Trang số 55 Y0 được dùng để reset bộ định T0 với điều kiện X1=1. Một quá trình định thì mới sẽ được thực hiện khi X1 là OFF và được bật ON trở lại. Hình 4.20. Mạch ứng dụng b đếm Hình 4.21.Dùng b đếm tạo mạch định thì Long-time Hoạt đ ng mạch đếm sau khi m t nguồn. Trong các ứng dụng thực tế ta cần bộ đếm có khả năng lưu lại trong bộ nhớ các thông tinđếm được khi mất nguồn cấp điện cho PLC để việc điều khiển có thể hoạt động tiếp tục theo đúng trình tự mong muốn khi được cấp điện trở lại. Cách giải quyết là đúng theo bộ đếm và bộ định thì có nguồn pin nuôi (nếu có) gọi là bộ đếm chốt. Để xác định bộ đếmnào là bộ đếm chốt ta xem trong bảng chỉ tiêu kỹ thuật của từng loại PLC sử dụng tươngứng. 7.5.3 Các bài tập ứng dụng 1. Điều khiển dãy đèn a. Yêu cầu công nghệ - Điều khiển hệ thống đèn nhấp nháy gồm 8 đèn: - Mỗi công tắt (CT1 CT8) điều khiển 1 đèn tương ứng (D1 D8). Trang số 56 - Tại một thời điểm chỉ có 1 đèn sáng. b. Yêu cầu thực hành - Vẽ giản đồ thời gian - Vẽ mạch động lực và sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi - Viết chương trình điều khiển - Chạy mô phỏng chương trình 2. Điều khiển đèn giao thông a. Yêu cầu công nghệ: Điều khiển đèn giao thông ngã tư giao lộ Tuyến 1: đèn xánh sáng 15s, sau đó chuyển sang đèn vàng sáng 5s trong khi đó tuyến 2 đèn đỏ sáng. Tuyến 2: khi đèn đỏ tuyến 1 sáng thì đèn xanh tuyền 2 sáng 15s, sau đó chuyển sang đèn vàng sáng 5s. b. Yêu cầu thực hành:. - Vẽ giản đồ thời gian - Vẽ mạch động lực và sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi - Viết chương trình điều khiển Chạy mô phỏng chương trình 3. Điều khiển dây chuyền đếm sản phẩm a. Yêu cầu công nghệ Điều khiển một dây chuyền đóng gói sản phẩm hoạt động như sau: + Băng tải hoạt động đưa sản phẩm tới vị trí đóng gói. + Sensor đếm sản phẩm tác động khi có một sản phẩm ngang qua, khi đếm được 8 sản phẩm thì băng tải dừng lại để đóng gói. Sau 5 giây thì hệ thống hoạt động trở lại. + Khi bị sự cố: nhấn nút dừng khẩn toàn bộ hệ thống mất điện. b. Vẽ giản đồ thời gian c. Quy định địa chỉ ngõ vào/ra: Ngõ vào Ngõ ra Địa chỉ Mô tả Địa chỉ Mô tả X0 Nút nhấn start Y20 Động cơ kéo băng tải X1 Nút nhấn stop Y21 Đèn hiển thị có SP qua X2 Sensor đếm sản phẩm C. Viết chương trình điều khiển: 4. Điều khiển tuần tự 2 động cơ điện a. Yêu cầu công nghệ - Điều khiển 2 động cơ làm việc theo chế độ như sau: Trang số 57 - Động cơ 1 chạy 5 giây rồi ngừng, sau đó đến động cơ 2 chạy 5 giây rồi ngừng 5 giây, động cơ 2 lặp lại 5 lần như vậy, kế đến chu kỳ làm việc của 2 động cơ lặp lại 10 lần rồi nghỉ. Muốn hệ thống làm việc nữa thì khởi động lại. b. Yêu cầu thực hành - Vẽ giản đồ thời gian - Vẽ mạch động lực và sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi - Viết chương trình điều khiển - Chạy mô phỏng chương trình Một số bài tập cơ bản Bài 10 (Command PLS và PLF - Lệnh PLS (Pulse - lệnh bắt sườn lên) và PLF (PuLse Falling – lệnh bắt sườn xuống)) Sử dụng lệnh PLS hoặc PLF thực hiện yêu cầu sau Nhấn nút ON thì đèn A sáng (nhấn ON thì sáng ngay) Nhấn nút OFF thì đèn A tắt Bài 11 Sử dụng lệnh PLS hoặc PLF thực hiện yêu cầu sau Sử dụng lệnh PLS thực hiện yêu cầu sau Nhấn nút ON thì đèn A sáng Nhấn nút OFF thì đèn A tắt (nhấn OFF thì tắt ngay) Bài 12 Sử dụng lệnh PLS hoặc PLF thực hiện yêu cầu sau Sử dụng lệnh PLF thực hiện yêu cầu sau Nhấn nút ON thì đèn A sáng (sau khi nhấn ON thì đèn chưa sáng ngay, buông tay thì đèn mới sáng) Nhấn nút OFF thì đèn A tắt Bài 13 Sử dụng lệnh PLS hoặc PLF thực hiện yêu cầu sau Sử dụng lệnh PLF thực hiện yêu cầu sau Nhấn nút ON thì đèn A sáng Nhấn nút OFF thì đèn A tắt (sau khi nhấn OFF thì đèn chưa tắt ngay, buông tay thì đèn mới tắt) Bài 14A Nhấn nút Open thì đèn A sáng, đồng thời cửa mở Gặp công tắc hành trình GH1 thì đèn A tắt và cửa dừng. Nhấn nút Close thì A sáng, đồng thời cửa đóng, Gặp công tắc hành trình GH2 thì đèn A và cửa dừng. Cửa đang hoạt động nhấn nút Stop thì cửa dừng Bài 14B (Command TIMER) Nhấn nút ON và sau thời gian 10 giây thì đèn A sáng Bài 15A Nhấn nút ON và sau thời gian 15 giây thì đèn A sáng Nhấn nút OFF thì đèn A tắt Bài 15B Nhấn nút ON đèn A sáng, sau 10 giây đèn A tự tắt. Nhấn nút OFF đèn A tắt. Trang số 58 Bài 16 Nhấn nút ON thì đèn A sáng Nhấn nút OFF và sau thời gian 20 giây thì đèn A tắt Bài 17 Nhấn nút ON và sau thời gian 10 giây thì đèn A sáng Nhấn nút OFF và sau thời gian 5 giây thì đèn A tắt Bài 18 Nhấn nút ON thì đèn A sáng tắt với chu kì là 2 giây (nghĩa à sáng 2 giây và tắt 2 giây) Bài 19 Nhấn nút ON thì đèn A sáng tắt với chu kì là 2 giây Nhấn nút OFF và sau thời gian 5 giây thì đèn A tắt Bài 20A Nhấn nút On1 thì đèn A sáng tắt với chu kì là 1 giây Nhấn nút On2 thì đèn A sáng tắt với chu kì là 2 giây Nhấn nút OFF thì đèn A tắt Bài 20B Nhấn nút On1 thì đèn A sáng tắt với chu kì là 10 giây Nhấn nút On2 thì đèn A sáng tắt với chu kì là 20 giây Nhấn nút OFF và sau thời gian 5 giây thì đèn A tắt Bài 20C Điều khiển đèn giao thông ngã tư 3 đèn: đèn xánh sáng 15s (s nghĩa à second nghĩa à giây), sau đó chuyển sang đèn vàng sáng 5s. Lặp đi lặp lại như vậy Khởi động bằng nút On Dừng bằng nút Off Bài 20D Điều khiển đèn giao thông ngã tư 3 đèn: đèn xánh sáng 15s, sau đó chuyển sang đèn vàng sáng 5s, đèn đỏ sáng T = 15 + 5 = 20s. Lặp đi lặp lại như vậy Khởi động bằng nút On Dừng bằng nút Off Trang số 59 Trang số 60 BÀI 8. CÁC PHÉP TOÁN SỐ CỦA PLC Chương này trình bày các lệnh cơ bản về các phép toán số thường gặp của PLC Mitsubishi. Chương này gồm các phần: - Chức năng truyền dẫn - Chức năng so sánh - Chức năng dịch chuyển - Chức năng chuyển đổi - Chức năng toán học 8.1. Chức năng truyền dẫn Các hoạt động về sao chép dùng nhớ cũng được dùng để tăng cường các chức năngsẵn có, ví dụ cho phép thay đổi các giá trị xác lập cho bộ định thì hay bộ đếm. Các loại ứngdụng này rất bổ biến, cho phép người điều khiển nhập các giá trị tham số khác nhau trướckhi hoặc trong lúc PLC hoạt động.Nội dung toán hạng nguồn S được gắn vào thiết bị đích D khi lệnh được khích hoạt. 8.1.1. Chức năng truyền dẫn số nhị phân Giá trị của từng bít nhớ vẫn là giá trị nhị phân. H nh 5 C u tr c ệnh truyền dẫn số nhị phân Phép truyền Move Word(16 bít) sẽ thực hiện copy dữ liệu Word tại vùng nhớ này và truyền tới Word tại vùng nhớ khác. Dữ liệu trước và sau khi thực hiện lệnh MOV Phép truyền Move DoubleWord(32 bít) sẽ thực hiện copy dữ liệu doubleword tại vùng nhớ này và truyền tới doubleWord tại vùng nhớ khác. Cấu trúc lệnh tương tự như lệnh MOV, ta chỉ thêm D vào trước lệnh MOV là DMOV. Giá trị dữ liệu cũ tại vùng nhớ được chuyển đến (D) sẽ bị mất và giá trị mới sẽ là giá trị dữ liệu của vùng nhớ bị chuyển tới (S). Trang số 61 Ngoài lệnh MOV và lệnh DMOV, người ta còn sử dụng lệnh bắt theo sườn lên: MOVP và DMOVP. H nh 5 2 Ví dụ về ệnh di chuyển dữ iệu (MOV) -----[ MOV S1 S2 ] Ý nghĩa cụ thể như sau: Dấu MOV là phép dịch chuyển, đôi khi người ta còn gọi là sao chép. S1: giá trị được dịch chuyển, còn được gọi là giá trị nguồn Source; S1 nhận giá trị là giá trị của Timer T0;T1;T2; nhận giá trị là giá trị của Counter C0;C1;C2; nhận giá trị là giá trị của thanh ghi 16 bit D0;D1;D2; K1Y20; K2 Y20; S2: giá trị đích target và tương tự như S1. 8.1.2. Chức năng truyền dẫn số thực Ngoài dịch chuyển giá trị là số hệ nhị phân, trong thực tế chúng ta làm việc với các số thực hệthập phân là chủ yếu. PLC hỗ trợ lệnh dịch chuyển số thực bằng lệnh: EMOV, EMOVP. Lệnh này thực hiện trên vùng nhớ nhỏ nhất là 32 bít Cấu trúc lệnh: H nh 5 3 C u tr c ệnh truyền dẫn số thực H nh 5 4 Các dạng dữ iệu của vùng nhớ của ệnh EMOV, EMOV H nh 5 5 Cách thức thực hiện ệnh EMOV, EMOV 8.1.2. Chức năng truyền dẫn đảo Trang số 62 Trong PLC còn hỗ trợ lệnh truyền dẫn dữ liệu kiểu nhị phân đảo, nghĩa là chuyển 1 vùng nhớ này sang vùng nhớ khác và toàn bộ dữ liệu trong từng bít nhớ sẽ bị đảo. Cấu trúc lệnh: H nh 5 6 C u tr c ệnh truyền dẫn số nhị phân đảo H nh 5 7 Cách thức thực hiện ệnh truyền dẫn số nhị phân đảo 8.2. Chức năng so sánh Các lệnh so sánh thường được dùng để so sánh giá trị số được nhập từ bên ngoài cho bộ định thì hay bộ đếm với giá trị lưu trong thanh ghi dữ liệu. Tuỳ thuộc vào các lệnh so sánh sử dụng: so sánh bằng, không bằng (khác), lớn hơn, nhỏ hơn bằng, nhỏ hơn và lớn hơn bằng, các lệnh này sẽ trả về kết quả so sánh. Ví dụ nhiệt độ dò được trong lò nấu thủy tinh được đưa về dưới dạng điện áp analog biểu diễn nhiệt độ trong lò. Giá trị điện áp này được chuyển sang dạng digital bằng môdul A/D (Analog – Digital Coverter) gắn với PLC. Ở đó, nó được đọc vào bằng lệnh đọc dữ liệu đã được lập trình từ trước và lưu vào thanh ghi D10. quá trình xử lý số liệu đọc vào như sau: - Nếu nhiệt độ nhỏ hơn 200oC thì lò nung phải không hoạt động vì không đủ nhiệt. - Nếu nhiệt độ lớn hơn 200oC và nhỏ hơn 250oC thì lò hoạt động với tốc độ bình thường (nghĩa là mỗi mẻ nung trong 5 phút). - Nếu nhiệt độ giữa 250oC - 280oC thì thời gian nấu một mẻ giảm xuống còn 3 phút 25 giây. - Nếu nhiệt độ quá 280oC thì lò tạm dừng hoạt động. Ngoài ra các ứng dụng khác như kiểm tra giá trị của bộ đếm và bộ định đối với hoạt động cần xử lý khi bộ đếm đạt giá trị giữa chừng nào đó. Chú ý: trạng thái logic của thanh ghi D sẽ được duy trì ngay cả khi lệnh không còn được thực hiện. Ngoài ra, phép so sánh trên áp dụng được cho số có dấu, ví dụ – 10 nhỏ hơn +2 Chương trình thể hiện rằng sau khi nhấn nút, với thời gian 1 giây thì đèn xanh Y20 bắt đầu sáng. 8.2.1. Chức năng so sánh số nhị phân a. Chức năng so sánh số nhị phân 16 bít Cấu trúc lệnh Trang số 63 H nh 5 8 C u tr c ệnh so sánh số nhị phân Kết quả của phép so sánh số nhị phân 16 bít: `` H nh 5 9 Kết quả của phép so sánh nhị phân 6 ít Ví dụ về lệnh so sánh: b. Chức năng so sánh số nhị phân 32 bít Tương tự như so sánh số nhị phân 16 bít, khi so sánh số nhị phân 32 bít ta có cấu trúc lệnhlà thêm chữ D vào trước điều kiện so sánh. Ví dụ: Kiểm tra điều kiện xem số -80000 dạng nhị phân có lớn hơn giá trị trong biến thanh ghi dữ liệu D3 không? Từ đó có lệnh điều khiển đầu ra. 8.2.2. Chức năng so sánh số thập phân kiểu số thực Cũng giống nhưso sánh số nhị phân 16 bít và 32 bít, khi so sánh số thập phân dạng số thực 32 bít ra có cấu trúc lệnh là thêm chữ E vào trước điều kiện so sánh. Ví dụ: So sánh số thực 64 bít, ta thêm chữ ED vào trước điều kiện. 8.3. Chức năng dịch chuyển Lệnh quay và dịch chuyển chuỗi bít được sử dụng để xử lý một số ứng dụng: điều khiển dãy đèn theo yêu cầu mong muốn. 8.3.1. Lệnh ROR (dịch phải), ROL (dịch trái) dữ liệu 16 bít Trang số 64 Hình 5.10. C u trúc lệnh ROR, ROL Chuỗi dữ liệu 16 bít của toán hạng đích D được dịch chuyển sang phải n bit khi lệnh này đượckích hoạt. Hình 5.11. Mô tả hoạt đ ng của lệnh ROR Chuỗi dữ liệu 16 bít của toán hạng đích D được dịch chuyển sang trái n bit khi lệnh này đượckích hoạt. Trang số 65 Hình 5.12. Mô tả hoạt đ ng của lệnh ROL 8.3.2. Lệnh ROR (dịch phải), ROL (dịch trái) dữ liệu 32 bít Tương tự lệnh dịch phải và dịch trái dữ liệu 16 bít, đối với dữ liệu 32 bít ta chỉ cần thêm chữ D vào trước các lệnh ROR và ROL (DROR, DROL). 8.4. Chức năng chuyển đổi Toàn bộ hoạt động tính toán của CPU trong PLC đều dựa vào số nhị phân, trong khi PLC giao tiếp với người dùng thì cần nhập xuất dữ liệu dạng thập phân. Do đó, số BCD là dạng trung gian trong việc chuyển đổi này và hỗ trợ thông qua các lệnh chuyển đổi trên PLC lệnh BCD dùng để chuyển đổi số dạng nhị phân sang dạng BCD và lệnh BIN dùng để chuyển đổi số dạng BCD sang dạng nhị phân. Đối với các dữ liệu sẵn ở dạng nhị phân như các giá trị analog. Được thông qua các mô-đun chuyên dùng A/D hay D/A, các giá trị này được đọc trực tiếp vào thanh ghi và có thể xử lý ngay. 8.4.1. Chuyển đổi từ mã nhị phân sang mã BCD Cấu trúc lệnh: H nh 5 3 C u tr c ệnh chuyển đổi từ mã nhị phân sang mã BCD 6 và 32 ít Trong đó: + S là dữ liệu mã nhị phân cần chuyển đổi sang mã BCD. + D là địa chỉ ô nhớ chứa mã BCD BCD là lệnh chuyển đổi 16 bít, DBCD là lệnh chuyển đổi dữ liệu 32 bít. Ngoài ra còn lệnh bắt theo sường xung lên (BCDP, DBCDP). Hình 5.14 . Hoạt đ ng của lệnh BCD 8.4.2. Chuyển đổi từ mã BCD sang mã nhị phân Trang số 66 Cấu trúc lệnh: H nh 5 5 C u tr c ệnh chuyển đổi từ mã BCD sang mã nhị phân Trong đó: + S là dữ liệu mã BCD cần chuyển đổi (nguồn) sang mã nhị phân. Mã BCD 4 số (0-9990). + D là địa chỉ ô nhớ chứa mã nhị phân (đích) Chuyển dữ liệu mã BCD 32 bít (0-99999999)thì thêm chữ D vào lệnh Bin (DBIN). Ngoài ra còn lệnh bắt theo sườn lên BINP, DBINP. Hình 5.16 . Hoạt đ ng của lệnh BIN 8.4.3. Chuyển đổi từ mã nhị phân sang mã thập phân Cấu trúc lệnh: H nh 5 7 C u tr c ệnh chuyển đổi từ mã nhị phân sang mã th p phân Trong đó: + S là dữ liệu mã nhị phân cần chuyển đổi sang mã thập phân. + D là địa chỉ ô nhớ chứa mã thập phân Chuyển dữ liệu mã nhị phân 32 bít thì thêm chữ D vào lệnh Bin (DFLT). Ngoài ra còn lệnh bắt theo sườn lên FLTP, DFLTP. a b Hình 5.18 . Hoạt đ ng của lệnh FLT và DFLT a-Lệnh FLT (16 bít nhị phân thành 32 bít số thực th p phân) b-Lệnh DFLT (32 bít nhị phân thành 32 bít số thực th p phân) 8.4.4. Chuyển đổi từ mã thập phân sang mã nhị phân Cấu trúc lệnh: H nh 5 9 C u tr c ệnh chuyển đổi từ số thực mã th p phân sang mã nhị phân Trong đó: + S là dữ liệu mã thập phân cần chuyển đổi sang mã nhị phân. Trang số 67 + D là địa chỉ ô nhớ chứa mã nhị phân a) b) Hình 5.20 . Hoạt đ ng của lệnh INT và DINT a-Lệnh INT (32 bít th p phân thành 16 bít số nhị phân) b-Lệnh DINT (32 bít th p phân thành 32 bít số nhị phân) Ví dụ: Sau khi thực hiện lệnh 8.5. Chức năng toán học 8.5.1. Lệnh cộng, trừ số nhị phân 16 bít Cấu trúc lệnh Hình 5.21. C u trúc lệnh c ng, trừ số nhị phân 16 bít Dữ liệu trong S cộng hoặc trừ với dữ liệu trong D, kết quả lưu lại trong D. Quá trình thực hiện lệnh cộng Giá trị trong vùng nhớ S và D trong khoảng từ - 32768 đến 32767 Quá trình thực hiện lệnh trừ Trang số 68 Giá trị trong vùng nhớ S và D trong khoảng từ - 32768 đến 32767 8.5.2. Lệnh cộng, trừ số nhị phân 32 bít Tương tự như lệnh cộng trừ số nhị phân 16 bít, ta chỉ cần thêm D trước dấu cộng hoặc trừ. Hình 5.22. C u trúc lệnh c ng, trừ số nhị phân 32 bít Giá trị trong vùng nhớ S và D trong khoảng từ -2147483648 đến 2147483647 8.5.3. Lệnh nhân, chia số nhị phân 16 bít Cấu trúc lệnh Hình 5.23. C u trúc lệnh nhân chia số nhị phân 16 bít S1, S2 là dữ liệu nhị phân 16 bít, kết quả là dữ liệu nhị phân 32 bít. Đối với phép chia, khí S2 =0 máy sẽ báo lỗi. Giá trị trong vùng nhớ S1 và S2 trong khoảng từ - 32768 đến 32767 Ví dụ: Nhân 2 số 5678 và 1234, kết quả lưu vào địa chỉ D3. 8.5.4. Lệnh nhân, chia số nhị phân 32 bít Tương tự như lệnh nhân và chia số nhị phân 16 bít, ta chỉ cần thêm D trước phép nhân hoặc chia. Hình 5.24. C u trúc lệnh nhân chia số nhị phân 32 bít Trang số 69 Giá trị trong vùng nhớ S1 và S2 trong khoảng từ -2147483648 đến 2147483647. Vùng chứa kết quả gồm 64 bít. Một số bài tập cơ bản Bài 21 Một ngã tư đèn giao thông ( gồm 6 đèn ) hoạt động theo chế độ sau: Nhấn Start1 hệ thống hoạt động như sau Đèn xanh: 25s; Đèn đỏ: 30s; Đèn vàng: 5s. Lặp đi lặp lại như vậy. Nhấn Stop1 hệ thống ngừng. Bài 22 Một ngã tư đèn giao thông ( gồm 6 đèn ) hoạt động theo chế độ sau: Nhấn Start1 hệ thống hoạt động như sau Đèn xanh: 25s; Đèn đỏ: 30s; Đèn vàng: 5s. Lặp đi lặp lại như vậy. Nhấn Stop hệ thống hoạt động thêm 10s sau mới ngừng hoạt động. Bài 23 Một ngã tư đèn giao thông (gồm 6 đèn ) hoạt động theo chế độ sau: Nhấn Start1 hệ thống hoạt động như sau Đèn xanh sáng 10s; Đèn đỏ: 15s; Đèn vàng: 5s. Lặp đi lặp lại như vậy. Nhấn Stop1 đèn vàng nhấp nháy chu kỳ 4s ( sáng 2s tắt 2s). Bài 24A Nhấn start1 hệ thống hoạt động như sau: Nhấn on1: Đèn 1 sáng 1s tắt 1s, đèn 2 tắt 2s sáng 2s. Nhấn on2: Đèn 1 sáng 5s tắt 5s, đèn 2 tắt 2s sáng 2s. Bài 24B Nhấn start1 hệ thống hoạt động như sau: Nhấn on1: Đèn 1 sáng 1s tắt 1s, đèn 2 tắt 2s sáng 2s. Nhấn Stop1. Đèn 1 sáng 10s, đèn 2 sáng 2s rồi dừng hoạt động Bài 25 Mô tả hoạt động của hệ thống điều khiển tuần tự 3 động cơ - Sơ đồ nguyên lý được mô tả trên bản vẽ - n ON1 Công tắc tơ K1 có điện cấp điện cho động cơ KĐB 3 pha MOTOR 1 chạy trước. Sau 10 giây, Công tắc tơ K2 có điện cấp điện cho động cơ KĐB 3 pha MOTOR 2 chạy sau. Sau 05 giây tiếp theo, Công tắc tơ K3 có điện cấp điện cho động cơ KĐB 3 pha MOTOR 3 chạy sau cùng. - n OFF Công tắc tơ K3 mất điện, động cơ KĐB 3 pha MOTOR 3 dừng trước. Sau 05 giây, Công tắc tơ K2 mất điện, động cơ KĐB 3 pha MOTOR 2 dừng sau. Sau 10 giây tiếp theo, Công tắc tơ K1 mất điện, động cơ KĐB 3 pha MOTOR 1 dừng sau cùng. Trang số 70 - Trong lúc hệ thống đang hoạt động mà có bất kỳ sự cố nào xảy ra thì dừng ngay và đưa tín hiệu nháy đèn với thời gian trong 1 chu kỳ là 7 giây. Bài 26 (special bit SM) Khi chuyển chế độ hoạt động từ STOP sang RUN thì đèn A sáng. Nhấn nút RESET thì đèn A tắt. Bài 27 Nhấn nút ON thì đèn A sáng tắt với chu kì là 1 giây Nhấn nút OFF thì đèn A tắt Bài 28 Nhấn nút ON thì đèn A sáng tắt với chu kì là 0.5 giây Nhấn nút OFF thì đèn A tắt Bài 29 A (Command COUNTER) Nhấn nút Start thì đèn A sáng, buông tay đèn tắt. Đếm số lần sáng = 8 thì đèn A tắt Nhấn nút OFF tại bất cứ thời điểm nào thì đèn A tắt . Bài 29 B (Command COUNTER) Nhấn nút ON thì đèn A sáng tắt với chu kì là 2 giây Trang số 71 Đếm số lần sáng = 5 thì đèn A tắt Nhấn nút OFF tại bất cứ thời điểm nào thì đèn A tắt Bài 30 A Trong phòng thực hành PLC chỉ chứa được 10 sinh viên Trong ngày thi kết thúc môn PLC, những sinh viên đến dự thi sớm sẽ được cộng thêm 2 điểm vào bài thi và được thông báo trước cho cả lớp ngay từ đầu kỳ. Viết chương trình điều khiển như sau: Khi chưa đủ 10 sinh viên cửa mở, đèn xanh sáng Khi đủ 10 sinh viên cửa đóng và đèn đỏ sáng Nhấn stop thì cửa mở, đèn đỏ tắt Bài 30 B Trong phòng thực hành PLC chỉ chứa được 10 sinh viên Trong ngày thi kết thúc môn PLC, những sinh viên đến dự thi sớm sẽ được cộng thêm 2 điểm vào bài thi và được thông báo trước cho cả lớp ngay từ đầu kỳ. Viết chương trình điều khiển như sau: Khi số sinh viên đến <= 7 đèn xanh sáng Khi số sinh viên đến =8 đèn vàng sáng Khi số sinh viên đến =9 đèn đỏ sáng Bài 31 Viết chương trình điều khiển như sau: Ở nhà gửi xe của trường Bình thường khi chưa đủ 100 xe thì đèn xanh sáng, đèn đỏ tắt. Trang số 72 Khi đếm đủ 100 xe thì đèn xanh tắt và đèn đỏ sáng. Cảm biến S1 báo có xe vào Bài 32 Viết chương trình điều khiển như sau: Ở nhà gửi xe của trường Bình thường khi chưa đủ 10 xe thì đèn xanh sáng, đèn đỏ tắt. Khi đếm đủ 10 xe thì đèn xanh tắt và đèn đỏ sáng. Cảm biến S1 báo có xe ở ngõ vào, Cảm biến S2 báo có xe ở ngõ ra. Bài 32 Nhấn nút Start động cơ khởi động ở chế độ sao, Sau 3 giây chuyển sang chế độ tam giác. Nhấn nút Stop động cơ dừng. Trang số 73 BÀI 9: XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG Chương này giới thiệu khái niệm về và xử lý tín hiệu Analog và bao gồm các phần chính sau: - Tín hiệu analog - Biểu diễn các giá trị analog - Kết nối các ngõ vào / ra analog - Hiệu chỉnh tín hiệu analog - 9Giới thiệu về module analog PLC Mitsubishi dòng Q 9.1. Tín hiệu analog Trong quá trình điều khiển một hệ thống tự động hoá có thể có các yêu cầu điều khiển liên quan đến việc xử lý các tín hiệu Analog. Các đại lượng vật lý như: nhiệt độ, áp suất, tốc độ, dòng chảy, độ PH... cần phải được các bộ Transducer chuẩn hoá tín hiệu trong phạm vi định mức cho phép trước khi nối tín hiệu vào ngõ vào Analog . Ví dụ: chuẩn của tín hiệu điện áp là từ 0 đến 10 VDC hoặc chuẩn của tín hiệu Analog là dòng điện từ 4 đến 20 mA. Các Modul ngõ vào Analog (AI) bên trong có các bộ chuyển đổi ADC (Analog Digital Converter) để chuyển đổi các tín hiệu Analog nhận được thành các tín hiệu số đưa về CPU qua Bus dữ liệu. Các Modul ngõ ra Analog (AO) bên trong có bộ chuyển đổi DAC (Digiatal-Analog Converter) chuyển các tín hiệu số nhận được từ CPU ra các giá trị Analog có thể là áp hoặc dòng. Hình 6.1. Mô tả hoạt đ ng của modul analog 9.2. Biểu diễn các giá trị analog Trang số 74 Trong bảng trên ta thấy giá trị điện áp từ 0 tới 5 Vôn, được biểu diễn bằng số từ 0 tới 4000 Ví dụ: giá trị đo được là 0.00125 V thì trong PLC được biểu diễn bằng số là = 0.00125*4000 5 = 1 Ví dụ giá trị đo được là 0.0075 V thì trong PLC được biểu diễn bằng số là = 0.0075*4000 5 = 6 Từ những ví dụ trên ta thấy: ở phương pháp biểu diễn này PLC chỉ phát hiện mức điện áp chính xác tới 0.00125 V, nếu bé hơn thì không thể biểu diễn được, lúc đó ta phải dùng các biểu diễn khác để có thể thu được độ chính xác cao hơn. Ta cũng làm tương tự với tín hiệu là dòng điện. Ta cũng có thể hiểu một cách đơn giản hơn khi biểu diễn dạng giản đồ như sau: 9.3. Kết nối các ngõ vào / ra analog Để đảm bảo tín hiệu Analog có được độ chính xác cao và ổn định cần tuân thủ các điều kiện sau: + Đảm bảo rằng điện áp 24 VDC cấp nguồn cho Sensor không bị ảnh hưởng bởi nhiễu và ổn định. + Định tỷ lệ cho module (được mô tả bên dưới). + Dây nối cho Sensor cần để ngắn nhất tới mức có thể. + Sử dụng cáp đôi dây xoắn cho sensor. + Tất cả các ngõ vào không sử dụng phải được nối tắt. + Tránh bẻ cong dây dẫn thành những góc nhọn. + Sử dụng máng đi dây hay các ống đi dây cho tuyến dây. + Tránh đặt các đường dây tín hiệu Analog gần với các đường dây có điện áp cao, nếu 2 đường dây này cắt nhau phải đặt chúng vuông góc với nhau. Tùy thuộc từng loại CPUvà modul mà ta có thể nối dây khác nhau. Việc thực hiện nối dây cho CPU phải tra cứu sổ tay kèm theo của hãng sản xuất. PLC Mitsubishi dòng Q (Q64AD2DA) được kết nối với các thiết bị ngoại vi (input và output) như sau. 0 5V 0V 4000 Trang số 75 H nh 6 2 Sơ đồ kết nối modu vào ra tương tự Q64AD2DA 9.4. Hiệu chỉnh tín hiệu analog Để hiệu chỉnh tín hiệu analog ta cần cài đặt các thông số theo các bước sau : - Bước 1: Kết nối phần cứng với thiết bị ngoại vi (modul analog với cảm biến analog). - Bước 2: Vào mục Parameter Setting/ Device I/O Assignment để khai báo cấu hình với phần mềm. Trang số 76 - Bước 3: Ta cấu hình các modul vào ra số như trên hình vẽ sau (đã học ở các bài học trước): - Bước 4: Ta cấu hình modul vào ra tương tự Q64AD2DA. Trang số 77 - Bước 5: Ta cấu hình modul vào ra tương tự Q64AD2DA. Ta lựa chọn New Module/Analog Module/ Chọn Q64AD2DA. - Bước 6: Ta được kết quả như sau. - Bước 7: Trong mục Parameter chọn Intelligent Function Module/ chọn Q64AD2DA/ chọn Switch setting. Trang số 78 - Bước 8: Chọn Switch setting, hiển thị một cửa sổ. Cửa số này có các kênh vào ra tương tự của modul Q64AD2DA. Ta sẽ lựa chọn kênh đầu vào và kiểu tín hiệu của đầu vào (phụ thuộc vào đầu vào của tín hiệu cảm biến analog). Tại mục Resolution Mode Setting ta lựa chọn Hight Resolution Mode Trang số 79 - Bước 9: Chọn mục Parameter_(A/D_Conversion) Sẽ xuất hiện một cửa sổ để lựa chọn các kênh của đầu vào và chọn dải điều chỉnh. Kích chuột vào lựa chọn Basic setting Xuất hiện cửa sổ Trang số 80 Chọn A/D conversion enable/disable setting/ trong mục Set the A/D conversion system chuyển sang enable. - Bước 10: tương tự bước 9, ta nhọn mục Parameter_(D/A_Conversion) để thiết lập đầu ra. - Bước 11: Chọn chuột phải vào Q64AD2DA xuất hiện lựa chọn. Ta chọn Register to Intelligent Function Module Monitor Trang số 81 Và ta viết một chương trình xử lý tín hiệu như sau: Ở đây, U4\G102 chính là địa chỉ của kênh CH1 U4\G302 chính là địa chỉ của kênh CH2 Và lưu giá trị kênh CH1 vào D100 Và lưu giá trị kênh CH2 vào D101 Network trên hoàn thành việc chuyển đổi (đọc) tín hiệu Analog từ bên ngoài vào CPU Network 17 thực hiện việc chuyển đổi tín hiệu sau khi xử lý đưa ra kênh CH5 và CH6 Trang số 82