Chương 2: GIỚI THIỆU BỘ PLC CỦA SIMATIC S7-200 I Tổng quát PLC Giới thiệu PLC PLC viết tắt Programmable Logic Controller , thiết bò điều khiển lập trình (khả trình) cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển logic thông qua ngôn ngữ lập trình Người sử dụng lập trình để thực loạt trình tự kiện Các kiện kích hoạt tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC qua hoạt động có trễ thời gian đònh hay kiện đếm Một kiện kích hoạt thật sự, bật ON hay OFF thiết bò điều khiển bên gọi thiết bò vật lý Một điều khiển lập trình liên tục “lặp” chương trình “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ngõ vào xuất tín hiệu ngõ thời điểm lập trình Để khắc phục nhược điểm điều khiển dùng dây nối ( điều khiển Relay) người ta chế tạo PLC nhằm thỏa mãn yêu cầu sau :  học  Lập trình dể dàng , ngôn ngữ lập trình dể Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa  Dung lượng nhớ lớn để chứa chương trình phức tạp  nghiệp Hoàn toàn tin cậy trog môi trường công  Giao tiếp với thiết bò thông minh khác : máy tính , nối mạng , môi Modul mở rộng  Giá cá thể cạnh tranh Các thiết kế nhằm thay cho phần cứng Relay dây nối Logic thời gian Tuy nhiên ,bên cạnh việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ tính dể dàng cho PLC mà bảo đảm tốc độ xử lý giá … Chính điều gây quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC công nghiệp Các tập lệnh nhanh chóng từ lệnh logic đơn giản đến lệnh đếm , đònh thời , ghi dòch … sau chức làm toán máy lớùn … Sự phát triển máy tính dẫn đến PLC có dung lượng lớn , số lượng I / O nhiều Trong PLC, phần cứng CPU chương trình đơn vò cho trình điều khiển xử lý hệ thống Chức mà điều khiển cần thực xác đònh chương trình Chương trình nạp sẵn vào nhớ PLC, PLC thực viêïc điều khiểûn dựa vào chương trình Như muốn thay đổi hay mở rộng chức qui trình công nghệ , ta cần thay đổi chương trình bên nhớ PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức thực cách dể dàng mà không cần can thiệp vật lý so với dây nối hay Relay Cấu trúc , nguyên lý hoạt động PLC a Cấu trúc Tất PLC có thành phần : Một nhớ chương trình RAM bên ( mở rộng thêm số nhớ EPROM ) Một vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC Các Modul vào /ra Bên cạnh đó, PLC hoàn chỉnh kèm thêm môït đơn vò lập trình tay hay máy tính Hầu hết đơn vò lập trình đơn giản có đủ RAM để chứa đựng chương trình dạng hoàn thiện hay bổ sung Nếu đơn vò lập trình đơn vò xách tay , RAM thường loại CMOS có pin dự phòng, chương trình kiểm tra sẳn sàng sử dụng truyền sang nhớ PLC Đối với PLC lớn thường lập trình máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc kiểm tra chương trình Các đơn vò lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, … b Nguyên lý hoạt động PLC  Đơn vò xử lý trung tâm CPU điều khiển hoạt động bên PLC Bộ xử lý đọc kiểm tra chương trình chứa nhớ, sau thực thứ tự lệnh chương trình , đóng hay ngắt đầu Các trạng thái ngõ phát tới thiết bò liên kết để thực thi Và toàn hoạt động thực thi phụ thuộc vào chương trình điều khiển giữ nhớ  Hệ thống bus Hệ thống Bus tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song : Address Bus : Bus đòa dùng để truyền đòa đến Modul khác Data Bus : Bus dùng để truyền liệu Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền tín hiệu đònh điểu khiển đồng hoạt động PLC Trong PLC số liệu trao đổi vi xử lý modul vào thông qua Data Bus Address Bus Data Bus gồm đường, thời điểm cho phép truyền bit byte cách đồng thời hay song song Nếu môït modul đầu vào nhận đòa Address Bus , chuyển tất trạnh thái đầu vào vào Data Bus Nếu đòa byte đầu xuất Address Bus, modul đầu tương ứng nhận liệu từ Data bus Control Bus chuyển tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động PLC Các đòa số liệu chuyển lên Bus tương ứng thời gian hạn chế Hêï thống Bus làm nhiệm vụ trao đổi thông tin CPU, nhớ I/O Bên cạch đó, CPU cung cấp xung Clock có tần số từ 18 MHZ Xung đònh tốc độ hoạt động PLC cung cấp yếu tố đònh thời, đồng hồ hệ thống  Bộ nhớ PLC thường yêu cầu nhớ trường hợp : Làm đònh thời cho kênh trạng thái I/O Làm đệm trạng thái chức PLC đònh thời, đếm, ghi Relay Mỗi lệnh chương trình có vò trí riêng nhớ, tất vò trí nhớ đánh số, số đòa nhớ Đòa ô nhớ trỏ đến đếm đòa bên vi xử lý Bộ vi xử lý giá trò đếm lên trước xử lý lệnh Với đòa , nội dung ô nhớ tương ứng xuất đấu ra, trình gọi trình đọc Bộ nhớ bên PLC tạo bỡi vi mạch bán dẫn, vi mạch có khả chứa 2000 ÷ 16000 dòng lệnh , tùy theo loại vi mạch Trong PLC nhớ RAM, EPROM sử dụng RAM (Random Access Memory ) nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung lúc Nội dung RAM bò nguồn điện nuôi bò Để tránh tình trạng PLC trang bò pin khô, có khả cung cấp lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực tế RAM dùng để khởi tạo kiểm tra chương trình Khuynh hướng dùng CMOSRAM nhờ khả tiêu thụ thấp tuổi thọ lớn EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) nhớ mà người sử dụng bình thường đọc không ghi nội dung vào Nội dung EPROM không bò mất nguồn , gắn sẵn máy , nhà sản xuất nạp chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng không muốn mở rộng nhớ dùng thêm EPROM gắn bên PLC Trên PG (Programer) có sẵn chổ ghi xóa EPROM Môi trường ghi liệu thứ ba đóa cứng hoạc đóa mềm, sử dụng máy lập trình Đóa cứng hoăïc đóa mềm có dung lượng lớn nên thường dùng để lưu chương trình lớn thời gian dài Kích thước nhớ :  Các PLC loại nhỏ chứa từ 300 ÷1000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo  Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K ÷ 16K, có khả chứa từ 2000 ÷16000 dòng lệnh Ngoài cho phép gắn thêm nhớ mở rộng RAM , EPROM  Các ngỏ vào I / O Các đường tín hiệu từ cảm biến nối vào modul ( đầu vào PLC ) , cấu chấp hành nối với modul ( đầu PLC ) Hầu hết PLC có điện áp hoạt động bên 5V , tín hiêïu xử lý 12/24VDC 100/240VAC Mỗi đơn vò I / O có đòa chỉ, hiển thò trạng thái kênh I / O cung cấp bỡi đèn LED PLC , điều làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dể dàng đơn giản Bộ xử lý đọc xác đònh trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực việc đóng hay ngắt mạch đầu ... chương trình Chương trình nạp sẵn vào nhớ PLC, PLC thực viêïc điều khiểûn dựa vào chương trình Như muốn thay đổi hay mở rộng chức qui trình công nghệ , ta cần thay đổi chương trình bên nhớ PLC. .. cổng RS2 32, RS 422 , RS458, … b Nguyên lý hoạt động PLC  Đơn vò xử lý trung tâm CPU điều khiển hoạt động bên PLC Bộ xử lý đọc kiểm tra chương trình chứa nhớ, sau thực thứ tự lệnh chương trình ,... phòng, chương trình kiểm tra sẳn sàng sử dụng truyền sang nhớ PLC Đối với PLC lớn thường lập trình máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc kiểm tra chương trình Các đơn vò lập trình nối với PLC