Dec 13, 2014

1.      Khái niệm hệ thống điều khiển logic
Hệ thống điều khiển logic là một hệ thống tập hợp rất nhiều phần tử logic kết nối với bộ điều khiển. Trong hệ thống điều khiển logic thông tin (tín hiệu) được xử lí dưới dạng tín hiệu số  (hai giá trị 0 và 1). Các thông tin này được biểu thị dưới dạng các mã
Trong các hệ thống điều khiển liên tục có sự tham gia của các hệ thống điều khiển logic
2.      Các phần tử logic
a) Các công tắc
Kí hiệu:

Tín hiệu bằng “0”  tiếp điểm động chưa tác động
Tín hiệu bằng “1” tiếp điểm động tác động.
Công tắc thường được sử dụng để làm công tắc nguồn hoặc để điều khiển bật/tắt thiết bị.
b) Các nút ấn
Kí hiệu:            
                                   NC
Thường được dùng làm nút STOP
                                                               

                                 NO


Thường được dùng làm nút START khởi động
Chú ý: Nút ấn dạng tiếp điểm tự phục hồi thường được dùng để khởi động và kết thúc cho hệ thống
Nút ấn không tự phục hồi sẽ được dùng để điều khiển cho từng thiết bị trong hệ thống điều khiển.
3.      Rơ-le
Rơ-le là một phần tử logic được sử dụng trong mạch điều khiển làm nhiệm vụ
 chuyển mạch thông qua hệ thống các tiếp điểm và cuộn hút.
Có rất nhiều loại Rơ-le, để đáp ứng với từng mục tiêu điều khiển sẽ có những loại rơ-le tương ứng:
+ Rơ-le thời gian: Dùng để dặt thời gian thực hiện một hoạt động
+Rơ-le mức: Dùng để đo mức nhiên liệu.
+Rơ-le nhiệt độ: Dùng để đo nhiệt độ của hệ thống cần điều khiển.
+Rơ-le áp suất: Dùng để đo áp suất.
+Rơ-le trung gian: Dùng để chuyển mạch trung gian giữa mạch động lực và mạch điều khiển. Trong Rơ-le trung gian cũng chứa cuộn hút và các loại tiếp điểm.
Chú ý: Rơ-le trung gian làm nhiệm vụ trung gian đóng cắt giữa mạch điều khiển và mạch động lực vì mạch động lực có công suất lớn, dòng điện cao do đó dễ phát ra tia lửa điện vì vậy cần phải có một thiết bị trung gian để thiết bị điều khiển không tiếp xúc trực tiếp với mạch động lực
Nguyên tắc hoạt động: Khi cuộn hút được hút thì các tiếp điểm thường đóng sẽ nhả, còn tiếp điểm thường mở sẽ đóng lại.
+Rơ-le dòng/áp: Dùng để cảm nhận (đo) sự biến đổi dòng điện hoặc điện áp trên lưới điện để có thể truyển tới bộ điều khiển thực hiện các tác động điều khiển.
4.      Các phần tử trong mạch động lực.
a)     Attomat/Cầu dao/Cầu chì 3 pha (380VAC-410VAC)
                                               


                1 Pha (180VAC-240VAC)
           
                                                                         
b)    Khởi động từ.
Cấu tạo: Khởi động từ gồm một cuộn hút và các tiếp điểm trong đó cuộn hút chịụ
điện áp là 220-380VAC còn các tiếp điểm chỉ chịu điện áp là 380VAC.
Kí hiệu:         

Công dụng: Khởi động từ dùng để đóng/cắt mạch điện cấp nguồn cho một thiết bị động lực
Nguyên lí làm việc: Khi cuộn hút của khởi động từ được cấp nguồn phù hợp thì tiếp điểm thường đóng sẽ mở còn tiếp điểm thường mở sẽ đóng lại
Chú ý: Cuộn hút của khởi động từ không được phép nối trực tiếp đến bộ điều khiển mà phải thông qua Rơ-le trung gian để đóng/cắt mạch điện theo nguyên tắc: Output của bộ điều khiển được nối với cuộn hút của Rơ-le trung gian
c)  Rơ-le nhiệt

Dùng để bảo về quá tải cho động cơ

Sep 3, 2014

Trang web hỗ trợ,giải đáp các thắc mắc về phần mềm,chương trình,cài đặt phần cứng,driver...của Siemens
+Để tìm kiếm,gõ từ cần tìm kiếm và chọn search
Sau đó có 1 danh mục khá chi tiết về các sản phẩm để lựa chọn,chọn và bấm Next
Link
https://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll?func=cslib.csinfo&lang=en&objid=38718979&caller=view

Aug 25, 2014

Các thiết bị lập trình

Thiết bị lập trình được sử dụng để nhập chương trình cần thiết vào bộ nhớ của bộ xử lý. Chương trình được viết trên thiết bị này, sau đó được chuyển đến bộ nhớ của PLC.
Thiết bị này không kết nối cố định với PLC và có thể chuyển từ thiết bị điều khiển này sang thiết bị điều khiển khác. PLC vận hành mà không cần kết nối với thiết bị lập trình
Có hai loại thiết bị lập trình là thiết bị lập trình PG và thiết bị lập trình PC
Thiết bị lập trình PG: Đây là loại thiết bị lập trình cầm tay, có bàn phím nhỏ và màn hình tinh thể lỏng.
Các thiết bị lập trình cầm tay thường có bộ nhớ đủ để lưu giữ chương trình trong khi chuyển từ vị trí này sang vị trí khác.
Thiết bị lập trình PC: Là các máy tính cá nhân có cài đặt phần mềm và được thiết lập cấu hình như các trạm của PLC.Ưu điểm chính khi sử dụng máy tính là các chương trình có thể lưu trên đĩa cứng hoặc đĩa mềm dễ dàng, nhược điểm là việc lập trình khó thực hiện. Chương trình chỉ được chuyển vào bộ nhớ của PLC khi đã được viết hoàn chỉnh trên thiết bị lập trình.

Soạn thảo trên các khối chương trình

Tất cả các khối Logic (OB, FC, FB, DB) chứa chương trình ứng dụng sẽ nằm trong thư mục Block.

Soạn thảo chương trình cho khối OB1:

Chức năng chương trình soạn thảo của Step7 về cơ bản cũng giống như các chương trình soạn thảo khác, tức là cũng có các phím nóng để gõ nhanh, có chế độ cắt và dán, có chế độ kiểm tra lỗi cú pháp lệnh.


Để khai báo và soạn thảo chương trình cho các khối OB khác hoặc cho các khối FC, FB hoặc DB, ta có thể tạo một khối mới ngay trực tiếp từ chương trình soạn thảo.
Các bước soạn thảo một khối logic cho chương trình ứng dụng được tóm tắt như sau:
- Tạo khối logic hoặc từ cửa sổ màn hình chính của Step7 bằng cách chọn Einfuegen (Insert) trên thanh công cụ rồi vào S7 Block dể chọn loại khối logic mong muốn ( OB, FB, FC ) hoặc vào chương trình soạn thảo rồi từ đó kích biểu tượng New.
- Thiết kế local block cho khối logic vừa tạo.
Với tất cả các khối để hoàn thành công việc thiết kế Local Block ta cần phải chú ý việc khai báo theo bảng sau:


Soạn thảo chương trình: chương trình có thể được soạn thảo theo rất nhiều ngôn ngữ khác nhau ví dụ: FBD, LAD, STL....

Soạn thảo một chương trình trong khối logic FC1:

Ta thực hiện các bước như sau:

Tạo khối:



Tạo một khối logic mới
Sau khi chọn thư mục như hình vẽ trên trên màn hình sẽ hiện ra một cửa sổ sau:


Đặt tên và chọn chế độ làm việc cho khối logic mới
Trong hộp hội thoại cho phép ta chọn tên của FC ví dụ FC2. Trong thực tế Step7 luôn mặc định thứ tự của các FC và ta chỉ cần OK nếu ta chấp nhận tên như đã mặc định, ngoài ra ta còn có thể chọn chế độ viết chương trình trong khối hàm FC2 dưới dạng FBD, LAD hay STL. Cuối cùng ta nhấn nút OK. Trên màn hình sẽ xuất hiện cửa sổ chính của Step7 như sau:


Gọi màn hình soạn thảo
Để soạn thảo chương trình trong FC2 ta chỉ cần nhấy đúp chuột trái vào biểu tượng của FC2 và lập tức sẽ hiện ra cửa sổ soạn thảo chương trình cho FC2:


Xây dựng Local block:

Trong cửa sổ màn hình soạn thảo ta xây dựng local block cho khối FC2 như sau:


Nhập dữ liệu vào khối Lokal block của khối FC

Soạn thảo chương trình:

Toàn bộ chương trình có thể viết trong khối logic FC2 như sau:


Soạn thảo chương trình trong khối logic FC1

Soạn thảo chương trình cho khối FB.

Tạo khối FB:

Ta có thể tạo khối FB bằng cách từ cửa sổ màn hình chính của Step7 ta dùng chuột phải và chọn các đối tượng như hình sau:


Sau khi chọn thư mục Funktionsblock trên màn hình xuất hiện một cửa sổ: Trong cửa sổ đó ta cần phải đặt tên cho khối FB mà ta mới chọn ví dụ FB1 (thông thường S7 tự gán cho một tên theo thứ tự mà người lập trình đã chọn khi đó nếu đồng ý ta chỉ cần nhấn nút OK). Ngoài ra ta còn có thể đặt tên cho khối FB; ví dụ: test_1, chọn cách viết chương trình STL, LAD, FBD hay S7-GRAPH,..... Sau khi đã điền đủ các thông tin vào cửa sổ màn hình ta nhấn nút OK.
Muốn soạn thảo chương trình trong khối FB ta chỉ cần nhấn đúp chuột trái vào biểu tượng FB trên màn hình chính. Sau khi thực hiện xong bước này ta sẽ có cửa sổ soạn thảo chương trình cho khối FB1 và công việc tiếp theo cũng được thực hiện giống như ta đã thực hiện đối với khối FC ở trên, đó là các bước như xây dựng Local block, soạn thảo chương trình.


Chọn ngôn ngữ viết chương trình trong khối FB1

Thủ tục gọi khối FB:

Vì khối FB bao giờ cũng làm việc với khối dữ liệu DB dùng để lưu giữ nội dung các biến kiểu STAT của Local block. Vì vậy để thực hiện việc gọi khối FB ta phải đặt tên cho khối dữ liệu DB tương ứng. Lệnh gọi khối hàm FB như sau:


Tuỳ theo nhu cầu sử dụng mà ta sử dụng một , hai hay nhiều khối DB ta phải đặt tên cho khối DB mà ta vừa chọn ví dụ DB1, DB2,... Sau khi đã chọn xong bước trên ta có thể soạn thảo chương trình cho khối DB1 và DB2 như sau:


Màn hình soạn thảo trong khối FBs

Sử dụng biến hình thức:

Step7 cung cấp một khả năng sử dụng tên hình thức trong lập trình thay vì các ký hiệu địa chỉ , chữ số khối FB, FC,...khó nhớ. Các tên hình thức được thay bởi một địa chỉ hay một tên khối tuỳ ý theo người lập trình tự đặt. Để làm được điều này, người lập trình cần phải khai báo trước trong một bảng có tên là Symbols.
Kích chuột vào thư mục mẹ của Block, ở đây là thư mục với tên mặc định là S7 Program(1), sau đó nháy phím chuột trái tại biểu tượng Symbole như hình vẽ ta sẽ có màn hình soạn thảo bằng các tên hình thức sau:


Sử dụng biến hình thức


Ghi các ký hiệu biến hình thức vào bảng Symbol
Sau khi điền đày đủ tên hình thức, địa chỉ ô nhớ mà nó thay thế ( hầu hết kiểu dữ liệu đều được S7 tự xác định căn cứ vào địa chỉ ô nhớ) và cất vào Project, ta sẽ quay trở lại màn hình chính của S7. Mở một khối chương trình, ví dụ OB1 và chọn biểu tượng dùng biến hình thức ta sẽ chuyển sang dạng soạn thảo với những biến hình thức như đẫ đặt sẵn trong bảng Symbole.


Màn hình soạn thảo với các tên biến hình thức
Muốn quay trở về để sử dụng lại các ký hiệu địa chỉ tuyệt đối ta nhấn lại nút đã chọn ban đầu là biểu tượng này nằm trên thanh công cụ .

Các phương pháp lập trình

Lập trình tuyến tính
Phần bộ nhớ của CPU dành cho chương trình ứng dụng có tên gọi là logic Block. Như vậy logic block là tên chung để gọi tất cả các khối bao gồm những khối chương trình tổ chức OB, khối chương trình FC, khối hàm FB.
Trong các loại khối chương trình đó thì chỉ có khối duy nhất khối OB1 được thực hiện trực tiếp theo vòng quét. Nó được hệ điều hành gọi theo chu kỳ lặp với khảng thời gian không cách đều nhau mà phụ thuộc vào độ dài của chương trình. Các loại khối chương trình khác không tham gia vào vòng quét.
Với tổ chức chương trình như vậy thì phần chương trình trong khối OB1 có đầy đủ điều kiện của một chương trình điều khiển thời gian thực và toàn bộ chương trình ứng dụng có thể chỉ cần viết trong OB1 là đủ như hình vẽ sau.
Cách tổ chức chương trình với chỉ một khối OB1 duy nhất như vậy được gọi là lập trình tuyến tính.


Khối OB1 được hệ thống gọi xoay vòng liên tục theo vòng quét.
Các khối OB khác không tham gia vào vòng quét được gọi bằng những tín hiệu báo ngắt. S7-300 có nhiều tín hiệu báo ngắt như tín hiệu báo ngắt khi có sự cố nguồn nuôi, có sự cố chập mạch ở các modul mở rộng, tín hiệu báo ngắt theo chu kỳ thời gian, và mỗi loại tín hiệu báo ngắt như vậy cũng chỉ có khả năng gọi một khối OB nhất định. Ví dụ tín hiệu báo ngắt sự cố nguồn nuôi chỉ gọi khối OB81, tín hiệu báo ngắt truyền thông chỉ gọi khối OB87.
Mỗi khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt hệ thống sẽ dừng công việc đang thực hiện lại, chẳng hạn như tạm dừng việc thực hiện chương trình trong OB1, và chuyển sang thực hiện chương trình xử lý ngắt tong các khối OB tương ứng. Ví dụ khi đang thực hiện chương trình trong khối OB1 mà xuất hiện ngắt báo sự cố truyền thông, hệ thống sẽ tạm dừng việc thực hiện chương trình trong OB1 lại để gọi chương trình trong khối truyền thông OB87. Chỉ sau khi đã thực hiện xong chương trình trong khối OB87 thì hệ thống mới quay trở về thực hiện tiếp tục phần chương trình còn lại trong OB1.

Lập trình cấu trúc

Với kiểu lập trình có cấu trúc thì khác vì toàn bộ chương trình điều khiển được chia nhỏ thành các khối FC và FB mang một nhiệm vụ cụ thể riêng và được quản lý chung bởi những khối OB. Kiểu lập trình này rất phù hợp cho những bài toán phức tạp, nhiều nhiệm vụ và lại rất thuận lợi cho việc sửa chữa sau này.


  • Khối OB (Organization Block): Khối tổ chức và quản lý chương trình điều khiển. Có nhiều loại khối OB với những chức năng khác nhau ,chúng được phân biệt với nhau bằng một số nguyên đi sau nhóm kí tự OB.
Ví dụ: OB10, OB85, ...
  • Khối FC (Program Block): Khối chương trình với những chức năng riêng giống như 1 chương trình con hoặc một hàm ( chương trình con có biến hình thức). Một chương trình ứng dụng có thể có nhiều khối FC và các khối FC này được phân biệt với nhau bằng một số nguyên sau nhóm kí tự FC.
Ví dụ: FC1,FC2….
  • Khối FB (Function Block): Là loại khối FC đặc biệt có khả năng trao đổi 1 lượng dữ liệu lớn với các khối chương trình khác .Các dữ liệu này phhải được tổ chức thành khối dữ liệu riêng có tên gọi là Data block.Một chương trình ứng dụng có thể có nhiều khối FB và các khối Fb này được phân biệt với nhau bằng một số nguyên sau nhóm kí tự FB. Chẳng hạn như FB1,FB2…
  • Khối DB (Data Block): Khối chứa các dữ liệu cần thiết để thực hiện chương trình. Các tham số của khối do người dùng tự đặt .Một chương trình ứng dụng có thể có nhiều khối DB và các khối DB này được phân biệt với nhau bằng một số nguyên sau nhóm kí tự DB. Ví dụ: DB1,DB2,...
Chương trình trong các khối được liên kết với nhau bằng các lệnh gọi khối, chuyển khối. Xem những phần chương trình trong các khối như là các chương trình con thì S7_300 cho phép gọi chương trình con lồng nhau ,tức là chương trình con này gọi một chương trình con khác và từ một chương trình con được gọi lại gọi tới một chương trình con thứ 3,… Số các lệnh gọi lồng nhau phụ thuộc vào từng chủng loại module CPU mà ta đang sử dụng. Ví dụ đối với module CPU 314 thì số lệnh gọi lồng nhau nhiều nhất có thể cho phép là 8.Nếu số lần gọi khối lồng nhau mà vượt quá con số giới hạn cho phép ,PLC sẽ tự chuyển qua chế độ Stop và đặt cờ báo lỗi.

Các khối OB đặc biệt

Trong khi khối OB được thực hiện đều đặn ở từng vòng quét trong giai đoạn thực hiện chương trình thì các khối OB khác chỉ được thực hiện khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt
tương ứng ,nói cách khác chương trình viết cho các khối OB này chính là chương trình xử lí tín hiệu ngắt (event).Chúng bao gồm:
  • OB10 ( Time of Day Interrupt):Chương trình trong khối sẽ được thực hiện khi giá trị của đồng hồ thời gian thực nằm trong một khoảng thời gian đã được quy định. OB10 có thể gọi một lần ,nhiều lần cách đều nhau từng phút, từng giơ,từng ngày ….Việc quy định khoảng thời gian hay số lần gọi OB10 được thực hiện nhờ chương trình hệ thống SFC28 hoặc trong bảng tham số của module CPU nhờ phần mềm Step 7.
  • OB20 ( Time Day Interrupt): Chương trình trong khối sẽ được thực hiện sau một khoảng thời gian trễ đặt trước kể từ khi gọi chương trình hệ thống SFC32 để đặt thời gian trễ.
  • OB35 (Cyclic Interrupt): Chương trình trong OB35 sẽ được thực hiện cách đều nhau 1 khoảng thời gian cố định.Mặc định khoảng thời gian này sẽ là 100ms,xong ta có thể thay đổi nó trong bảng tham số của module CPU ,nhờ phần mềm Step7.
  • OB40 (Hardware Interrupt) : Chương trình trong OB sẽ được thực hiện khi xuất hiện 1 tín hiệu báo ngắt từ ngoại vi đưa vào module CPU thông qua các cổng vào ra số onboard đặc biệt,hoặc thông qua các module SM,CP,FM OB80 (Cycle Time Fault): Chương trình trong khối OB80 sẽ được thực hiện khi thời gian vòng quét(Scan time) vượt quá khoảng thời gian cực đại đã được quy định hoặc khi có một tín hiệu ngắt gọi một khối OB nào đó mà khối OB này chưa kết thúc ở lần gọi trước.Mặc định thời gian Scan time cực đại là 150ms ,nhưng có thể thay đổi nó thông qua bảng tham số của module CPU nhờ phần mềm Step 7.
  • OB81 (Power Supply fault): CPU sẽ gọi chương trình trong khối OB81 khi phát hiện thấy có lỗi về nguồn nuôi.
  • OB82( Diagnostic Interrupt):Chương trình trong OB82 được gọi khi CPU phát hiện sự cố từ các Modul vào ra
  • OB85( Not Load fault):Chương trình trong OB82 được gọi khi CPU phát hiện thấy chương trình ứng dụng có sử dụng chế độ ngắt nhưng chương trình sử lí tín hiệu ngắt lại không có trong khối OB tương ứng.
  • OB87 ( Communication fault):Khối OB87 sẽ được gọi khi CPU phát hiện thấy lỗi trong truyền thông ví dụ như không có tín hiệu trả lời từ các đối tác.
  • OB100 ( Start Up Information):Khối OB100 sẽ được thực hiện 1 lần khi CPU chuyển trạng thái Stop sang Run.
  • OB121 ( Synchronous error):Khối OB121 sẽ được gọi khi CPU phát hiện thấy lỗi logic trong chương trình như đổi sai kiểu dữ liệu hoặc lỗi truy nhập khối DB ,FC,FB không có trong bộ nhớ CPU.
  • OB122 ( Synchronous error):Khối OB122 sẽ được gọi khi CPU phát hiện thấy lỗi truy cập module trong chương trình,ví dụ chương trình có lệnh truy nhập module vào ra mở rộng nhưng lại không tìm thấy module này.
SFB: System Function block
SFC: System function
SDB: System Data Block
Chú ý: FB luôn sử dụng chung với DB

Chu trình làm việc

PLC thực hiện chương trình theo một chu trình kín được lặp lại liên tục cho đến khi nào có lệnh dừng. Mỗi vòng lặp hay còn gọi là vòng quét được bắt đầu bằng việc quét các số liệu từ các kênh vào/ra, chuyển các số liệu này đến vùng nhớ đệm đầu vào/ra, tiếp theo là bước thực hiện các lệnh tiếp theo của chương trình như thực hiện các phép tính logic, các phép tính số học để xác định các tác động điều khiển, bước kế tiếp là chuyển dữ liệu từ bộ nhớ đệm đầu ra đến các kênh ra. Khi có một lệnh dừng nào đó xuất hiện thì PLC sẽ dừng các hoạt động xử lý thông tin và truyền tin để kiểm tra khối chương trình tương ứng với lệnh ngắt.


Vòng quét càng ít lệnh dừng thì thực hiện càng nhanh. Nếu chương trình hoạt động bình thường thì chu kỳ của mỗi vòng quét có độ dài như nhau. Tốc độ quét càng cao thì có thể cho phép nhập được nhiều số liệu gần như đồng thời trong thời gian quét, và như vậy khả năng điều khiển được đồng thời nhiều đại lượng là hoàn toàn có thể thực hiện được. Khả năng xử lý tín hiệu trong một chu trình điều khiển không có hiện tượng trễ còn được gọi là điều khiển trong thời gian thực. Các PLC và các PC ngày nay có tốc độ xử lý rất cao nên chất lượng của các hệ thống điều khiển số không kém chất lượng của các hệ thống điều khiển tương tự. Chu kỳ quét của PLC thường vào khoảng từ 1 đến 25 mi li giây. Thời gian quét đầu vào và đầu ra tương đối ngắn so với chu kỳ quét của PLC. Phần lớn thời gian dùng cho việc tính toán các hàm điều khiển.
Thông thường chương trình được nạp vào PLC bởi bộ lập trình cầm tay, thiết bị lập trình chuyên dụng hay máy tính cá nhân. Bộ lập trình cầm tay thường dùng cho các PLC rẻ tiền, đơn giản. Bộ lập trình chuyên dụng được trang bị màn hình và các phím tương ứng với các phần tử của sơ đồ thang để tiện cho việc lập trình. Các thiết bị này cho phép kiểm tra việc thực hiện các lệnh của chương trình trong thời gian thực. Ngày nay ta thưòng sử dụng các phần mềm lập trình cho PLC trên máy tính và sau khi chay thử mô phỏng có thể nạp vào PLC thông qua cổng RS232.
Bộ nạp EPROM cho phép nạp chương trình ghi trên EPROM vào bộ nhớ của PLC. Thiết bị mô phỏng thường gắn với các đi ốt quang điện LED hoặc các côang tắc để thử nghiệm các bước của chương trình logic.
Bộ xử lý đồ hoạ thường dùng để làm giao diện giữa hệ thống mô phỏng và hệ thống hiển thị bằng màn hình.
Các PLC hoạt động liên tục từ lúc được bật lên. Khác với máy tính thông thường, PLC không cần có hệ điều hành, không cần có phần mềm nào ngoài phần mềm của người sử dụng và riêng đối với các máy CNC hoặc rô bốt có thể có thêm phần mềm đồ hoạ dùng cho mô phỏng các quá trình gia công hay các hoạt động của rô bốt . PLC lần lượt đọc các đầu vào, thực hiện tính toán, xác định các tác động điều khiển, truền các tác đông điều khiển đến đầu ra và lặp lại. Kết nối với mô đun vào là các đại lượng vật lý. Các đại lượng vào này có thể là có hai dạng:
- Các đại lượng tương tự (analog): là các đại lượng đến từ các cảm biến tương tự.
- Các đại lượng lô gíc: là các đại lượng thể hiện các trạng thái hay các điều kiện để thực hiện một hàm lô gíc hay chính là các quyết định lô gíc. Các đại lượng này đên từ các công tắc, cảm biến số.
Các mô đun ra kết nối các đầu ra với các động cơ, các cuộn hút, các đèn tín hiệu vv. Tác động của chương trình điều khiển là các thao tác khởi động động cơ, dừng động cơ, bật/tắt đèn, kích hoạt một cơ cấu nào đó vv.
Tất cả các PLC đều thực hiện các chức năng điều khiển về mặt bản chất là giống nhau. Tuy nhiên về cách thể bằng lập trình có thể khác nhau, phụ thuộc vào nhà sản xuất PLC.
Mỗi đầu vào của PLC được nối với một hay nhiều thiết bị mà qua đó dòng điện bị chặn lại hay được cho đi qua. Nếu có điện áp trên đầu vào thì đầu vào đó được được xem như đang ở trạng thái bật. Ngược lại nếu không có điện áp trên đầu vào, có nghĩa là đầu vào đang ở trạng thái tắt.
PLC kiểm tra trạng thái các đầu vào và so sánh với chương trình lô gíc để đóng hay ngắt tín hiệu điện áp trên đầu ra. Các PLC không cần biết đến các các thiết bị có được kết nối vào nó qua mô đun vào hay mô đun ra hay không, mà chúng chỉ đơn giản là kiểm tra các trạng thái của các đầu vào và bật hay tắt các đầu ra tương ứng với lô gíc của chương trình điều khiển.
Mỗi vòng điều khiển hoàn thành được gọi là một chu kỳ quét. Thời gian của một chu kỳ là rất quan trọng, vì nó liên quan đến số lượng các đầy ra có thể điều khiển được của PLC. Thời gian chu kỳ càng nhỏ PLC càng hoath động nhanh, càng có thể điều khiển được nhiều đại lượng vật lý khác nhau. Chính vì vậy PLC trở nên thiết bị điều khiển lý tưởng cho các máy và thiết bị công nghiệp.
Khi chưa có chương trình điều khiển PLC không thể hoạt động được. PLC chỉ hoạt động khi đã có chương trình điều khiển nạp vào bộ nhớ của nó. Chương trình điều khiển có thể nạp vào PLC bằng 3 phương pháp khác nhau:
- Lập trình nhờ các phần mềm lập trình trên máy tính và nạp chương trình lên PLC qua cổng RS232 hay qua cổng kết nối với mạng LAN hay mạng Internet. Máy tính cá nhân là phương tiện lập trình tốt nhất cho PLC, bởi vì chứng ta có thể quan sát được nhiều dòng lệnh trên màn hình, soạn thảo và truy cập vào chương trình dễ dàng. Điều bất tiện là máy tính cá nhân không thích hợp lắm với môi trường công nghiệp và khả năng di chuyển kém.
- Lập trình bằng thiết bị lập trình sách tay: lập trình trực tiếp vào bộ nhớ của PLC. Thiết bị này không dễ sử dụng như máy tính, những lại tiện cho việc mang đi theo người. Lập trình được thực hiện từng dòng lệnh tương ứng với từng bậc của sơ đồ thang.
- Lập trình trên máy tính, nạp lên thẻ nhớ và sau đó nạp từ thẻ nhớ vào PLC qua cổng tiêu chuẩn. Các thẻ nhớ EEPROM là các bộ nhớ ROM có thể xoá và lập trình lại được bằng điện. Ưu điểm của EEPROM là nó có thể thay đổi chương trình của PLC bằng cách cắm vào cổng của PLC.
Khi nạp chương trình điều khiển từ PC đến PLC, để chương trình có thể chạy được, nó phải được nạp vào bộ nhớ của bộ xử lý. Khi nạp chương trình trực tiếp từ PC cần phảI chú ý các thao tác sau:
1. Tất cả các phần tử có liên quan đến PLC phải được ngắt điện.
2. Nối PC với PLC
3. Chuyển công tắc trên bộ xử lý sang chế độ điều khiển từ xa.
4. Bật công tắc nguồn để cấp điện vào PLC và các bộ phận của nó.
5. Thực hiện bước tải chương trình điều khiển từ PC về PLC.
6. Khi việc tải chương trình đã hoàn tất, chuyển sang chế độ gián tiếp, ngừng kết nối với PC (stay offline). Lúc này PLC có thể chạy chương trình mới nạp về.

Về hình dạng

Có hai kiểu cơ cấu thông dụng với các hệ thống PLC là kiểu hộp đơn và kiểu modul nối ghép. Kiểu hộp đơn thường được sử dụng cho các thiết bị điều khiển lập trình cỡ nhỏ và được cung cấp dưới dạng nguyên chiếc hoàn chỉnh.
Kiểu modul ghép nối: gồm nhiều modul riêng cho bộ nguồn, CPU, cổng vào/ra.... được lắp trên thanh ray. Kiểu này có thể sử dụng cho các thiết bị lập trình ở mọi kích cỡ.

Về số lượng các đầu vào/ra

Căn cứ vào số lượng các đầu vào/ ra, ta có thể phân PLC thành bốn loại sau:
- Micro PLC là loại có dưới 32 kênh vào/ ra
- PLC nhỏ có đến 256 kênh vào/ ra
- PLC trung bình có đến 1024 kênh vào/ ra
- PLC cỡ lớn có trên 1024 kênh vào/ra.
Các micro – PLC thường có ít hơn 32 đầu vào/ra. Trên hình 1.2 là ví dụ về micro PLC họ T100MD-1616 do hãng Triangle Research International sản xuất. Cấu tạo tương đối đơn giản và toàn bộ các bộ phận được tích hợp trên một bảng mạch có kích thước nhỏ gọn. Micro – PLC có cấu tạo gồm tất cả các bộ phận như bộ xử lý tín hiệu, bộ nguồn, các kênh vào/ra trong một khối. Các Micro – PLC có ưu điểm hơn các PLC nhỏ là giá thành rẻ, dễ lắp đặt.
Một loại micro PLC khác là DL05 của hãng Koyo, loại này có 30 kênh vào/ ra
Một loại micro-PLC khác là loại xê ri 90 của Fanuc. Loại này có 8 kênh vào và 8 kênh ra.
PLC loại nhỏ có thể có đến 256 đầu vào/ra. Trên hình 1.5 là PLC của hãng OMRON loại ZEN – 10C. Loại PLC này có 34 kênh vào/ ra gồm: 6 kênh vào và 4 kênh ra trên mô đun CPU, còn lại 3 mô đun vào/ ra, với 4 kênh vào và 4 kênh ra cho mỗi mô đun.
Hãng Siemens có các PLC loại nhỏ như S5-90U, S5-95U, S5-100U (hình 1.6), S7 – 200 là các loại PLC loại nhỏ, có số lượng kênh vào/ ra nhỏ hơn 256. Cấu tạo của các PLC loại nhỏ cũng tương tự như cấu tạo của các PLC loại trung bình, vì đều là dạng mô đun. Điểm khác biệt là dung lượng bộ nhớ, số lượng kênh vào/ ra của các mô đun khác nhau về độlớn và tốc độ xử lý thông tin cũng khác nhau. PLC của Siemens được dùng rộng rãi ở trong hầu hết các nước có nền công nghiệp phát triển.
Các PLC trung bình có thể có dến 1024 đầu vào/ra. Loại CJ1M của Omron trên hình 1.8 có 320 kênh vào/ ra.
Loại PLC CQM1 hay CQMIH của Omron trên hình có 512 kênh vào ra
Hãng Siemens có một số xê ri S7-200 là cácloại PLC hạng trung bình. Số lượng kênh vào/ra của S-300 có thể trong khoảng từ 256 đến 1024.
Các PLC loại lớn có nhiều hơn 1024 đầu vào/ra. Loại này có tốc độ xử lý rất cao, dung lượng bộ nhớ lớn và thường được dùng trong điều khiển các hệ thống thiết bị công nghệ phức tạp. Hãng Omron có PLC loai CJ1 trên hình 1.10, là loại có tới 1280 kênh vào/ ra và loại CJ1H có tới 2560 kênh vào/ra.
Hãng Omron còn có loai CS1 trên hình, là loại PLC cỡ lớn với 5120 kênh vào/ ra
Các PLC loại lớn của Siemens là các loại xê ri S7-300, S7-400. Các loại này có số lượng kênh vào/ ra rất lớn. Các kênh này không thể đấu trực tiếp lên PLC mà phải thông qua các bộ dồn kênh và tách kênh ( demultiplexeur và multiplexeur). Trên hình 1.12 là PLC S7ư400 của Siemens. Đây là loại PLC mạnh nhất của Siemens hiện nay. Cấu hình của PLC này được biểu diễn bằng hình. Các PLC trung bình và lớn có các mô đun vào/ra có thể lắp ráp với nhau trên cùng một giá đỡ tiêu chuẩn, cho phép lắp thêm hoặc tháo bớt ra mà không cần tắt nguồn. Các PLC được kết nối với nhau thông qua mạng ETHERNET công nghiệp
Hình 1.13a.Cấu trúc của S7-400
Hình 1.14. Sơ đồ kết nối mạng của S7-400 trong công nghiệp
Các PLC loại lớn thường dùng để điều khiển ở mức cao. ở mức thấp thường là các thiết bị điều khiển tương tự, hay thiết bị điều khiển số với các PLC loại nhỏ, hay loại trung bình. ở mức thấp, chủ yếu là các thiết bị điều khiển trực tiếp các thiết bị công nghệ, các cơ cấu chấp hành, các động cơ, bơm, van, cuộn hút, đèn hiệu vv. Điều khiển ở mức cao bao gồm các điều khiển liên quan đến phần quản lý hệ thống và quản lý dữ liệu của hệ thống điều khiển. ở mức này, các dữ liệu có thể được thu thập từ các các thiết bị điều khiển mức thấp hoặc từ bên ngoài hệ thống thông qua mạng nội bộ và mạng Internet. Các dữ liệu từ các PLC được truyền về các máy tính trung tâm để lưu trữ và xử lý. Trường hợp các hệ thống sản xuất tự động có điều khiển bằng thống kê, đây chính là điều khiển ở mức cao, tương ứng với cấu trúc quản lý của hệ thống. Hoạt động của hệ thống điều khiển được điều chỉnh dựa theo kết quả phân tích, đánh giá từ các dữ liệu thống kê, như vậy giúp cho việc sản xuất luôn ở dạng tối ưu nhất và hiệu quả nhất. PLC S7-400 của Siemens là một trong những loại PLC lớn và rất mạnh trong các hệ thống điều khiển sản xuất qui mô như các nhà máy công nghiệp. Loại PLC này có thể kết nối trực tiếp qua mạng Ethernet công nghiệp với các thiết bị điều khiển mức cao hơn để trao đổi dữ liệu hoặc thông các các các kênh giao diện khác như MPI , PROFIBUS, EIB hay giao diện AS để thu thập dữ liệu và điều khiển như hình 1.14.

Về hãng sản xuất và sản phẩm

Có nhiều hãng sản xuất PLC. Chúng ta chọn 4 hãng tiêu biểu gồm: Mitsubishi, Omron, Siemens, Telemecanique.
CP1L - Thế hệ Micro PLC mới cho tương lai
Tối đa 160 I/O, RS-232 / 485 / 422
- Kết nối với môđun mở rộng CPM1
- Bộ nhớ 5/10Kstep, có memory unit ngoài
- Lập trình cổng USB bằng CX-P V7.1
- Chạy mô phỏng bằng CX-Simulator
CPM1A, CPM2A - Loại Micro PLC thông dụng
CP1H - Loại Compact PLC cao cấp (All-In-One)
PLC cỡ vừa – CJ1M
Cách thể hiện các dòng lệnh và nguyên tắc gọi và thực thi chương trình cũng như các công cụ dùng để gỡ rối khi thảo chương rất giống nhau ở cú pháp và cách thể hiện.
Trên nền tảng phù hợp các ứng dụng, tính kinh tế, tính cạnh tranh, các nhà sản xuất PLC đã giới thiệu khá nhiều dòng sản phẩm phù hợp trong dãy sản phẩm của mình, các sản phẩm có ứng dụng đơn giản như (Logo-Siemens, Alpha-Mitsubishi, Zen-Omron, Smart-Telemecanique).
Chúng ta sẽ quan tâm tới các họ PLC có điạ chỉ vào/ra trên dưới 512 I/O (512 input/output) bộ nhớ chương trình tăng đến 32KB hoặc 64KB Step và các thành phần ngoại vi kết nối thêm có thể điều khiển trong các hệ thống tự động vừa và nhỏ, đơn lẻ, gần như đáp ứng hầu hết các yêu cầu điều khiển theo ý đồ của các nhà thiết kế.
Mitsubishi: (Software mô tả GX-Developer V8.0Up) họ Fx-xx của hãng tuân thủ quy ước gán địa chỉ mang tính kế thừa và phát triển trong tương lai (chỉ nói về các địa chỉ cho các cổng vào/ra, và các ngõ vào và ra này sẽ được nối trực tiếp với các thiết bị ra lệnh và chấp hành bên ngoài).
Ví dụ: Ở dòng Fx-xx có địa chỉ ngõ vào InputDigital được gán theo nhóm từng byte, bắt đầu là byte 0 tương ứng chúng ta có các địa chỉ: X000 đến X007 (8 bit = 1 byte) hay còn gọi là hệ cơ số 8.
Như vậy, ở nhóm byte thứ 2 tiếp theo quy ước gán địa chỉ sẽ bắt đầu bằng X010 đến X017 địa chỉ ngõ ra được gán ký hiệu Y và bắt đầu từ Y000 đến Y007 tuân thủ tương tự như cách gán ngõ vào X
Các địa chỉ được gán theo quy ước trên chỉ bao gồm trong dòng sản phẩm PLC có seri FX, các dòng sau từ seri A, Q-A đã được nâng cấp lên nhóm 2 byte như vậy địa chỉ
được gán lúc này sẽ bắt đầu bằng X000 cho đến X007, tuân theo thứ tự đếm của hệ cơ số 16…
Trải qua hơn 25 năm, từ khi Mitsubishi Electric giới thiệu PLC gọn đầu tiên trên thị trường châu Au. Từ đó Mitsubishi đã trở nên hãng dẫn đầu thế giới trong khu vực này, với hơn 6 triệu trong số những sự cài đặt bộ điều khiển.
Với những kích thước gọn của họ và chi phí thấp những bộ điều khiển được mở ra viễn cảnh mới trong kỹ thuật tự động công nghiệp. Nhiều ứng dụng cho tự động hóa .
Loạt FX3U mà bây giờ đang được giới thiệu là họ PLCs gọn vô cùng thành công của Mitsubishi Electric thế hệ thứ ba.
Tính tương thích - nhờ phạm vi bộ cấp điện (tiếp điện) rộng của họ những bộ điều khiển FX có thể được sử dụng khắp thế giới.
Tính Toàn cầu - Những bộ điều khiển MELSEC FX phù hợp với tất cả các tiêu chuẩn công nghiệp quốc tế chính.
FX1N kết hợp những lợi ích của một bộ điều khiển gọn không đắt với những khả năng mở rộng linh hoạt của một hệ điều khiển mô đun. Nó có thể được mở rộng cho tới 128 đầu vào và những đầu ra và với một phạm vi toàn diện của những mô đun chức năng đặc biệt. FX1N cũng làm nổi bật một bộ điều khiển định vị tổng hợp mạnh.
Thẻ truyền thông của FX1N và những khả năng nối dữ liệu làm cho nó trở nên lý tưởng cho những ứng dụng nơi kích thước phần cứng bộ điều khiển, những đặc tính truyền thông, những chức năng và tốc độ xử lý đặc biệt là mọi thứ phê bình.
Những ưu điểm của loạt FX1N:
- 14 tới 128 đầu vào và những đầu ra
- Tốc độ xử lý cao
- Ample lập trình dung lượng nhớ (những bước 8,000) và những phạm vi thiết bị
- Hợp nhất bộ điều khiển định vị
- Toàn diện phạm vi của chức năng và những mô đun mở rộng đặc biệt cho những yêu cầu riêng lẻ
- Tích hợp bộ điều khiển PID
- Cung cấp kết nối để mở những mạng
- Tích hợp đồng hồ thời gian thực
- Giao diện lập trình thân thiện với đơn vị lập trình bộ phần mềm ứng dụng hay cầm tay lập trình trên nền Windows MS
Sự xử lý tín hiệu tương tự với những bộ tiếp hợp mở rộng để chọn
The FX2N đã đặt những tiêu chuẩn trong khu vực kỹ thuật tự động công nghiệp và là một trong những bộ điều khiển tiêu thụ- lớn nhất worldwide. Nó có nhiều đặc tính bình thường được tìm thấy trong những bộ điều khiển lớn hơn Chỉ dẫn FX2N lôgíc là một trong những hệ thống PLC gọn nhanh nhất sẵn có. Nó có những khả năng truyền thông và một phạm vi rộng của sự mở rộng rộng lớn và những mô đun chức năng đặc biệt sẵn có cho cấu hình của những hệ thống chính xác.
Hãng Siemens (Đức)
PAC Sản phẩm tích hợp giữa PLC và WinCC lập trình điều khiển và mô phỏng hệ thống điều khiển tự động
                                                                                                                                   Nguồn: http://voer.edu.vn