Giáo trình kỹ thuật lập trình PLC

NGO THANH QUYEN (Chu bien) - NGUYEN ANH TUAN

Giao trinh

,,,., -. -. ,,

KY THUAT LAP TRINH

• •

PLC

TRUONG DAI HOC CONG NGHt~P Tf'.HC~

NHA xuAT BAN D~I HQC CONG NGHIE:P

THANH PHO HO CHI MINH

Loi n6idau

Liri n6i d~u

Nh& l?i thoi toi dang hQC d?i hQC va sau khi ra tnrang giai do<;ID nam 2003 trcr

v~ tnr&c, kha nang ung d\mg cua b9 di~u khien logic kha trinh tren th~ gi6i

da phat tri~n rfrt m?nh me. Tuy nhien, 6 Vi~t Nam trong linh vi,rc giao dµc

cung nhu & cac cong ty ben ngoai thi m&i bAt dfru bi~t d~n d~n va ung dµng

b(> di~u khi~n logic kha trinh 6 muc d(> don gian va rfrt h?n ch~.

K~ tu nam 2003 cho d~n nay, b(> di~u khien logic kha trinh dugc su dµng hfru

nhu trong tfrt ca cac linh vi,rc khac nhau 6 d?ng nay hay d?ng khac, d~ dap ung

dugc xu th~ phat tri~n chung, hiu h~t cac truang d?i h9c xem b(> di~u khi~n ·

logic kha trinh la mon h9c cho sinh vien nganh di~n d~c bi~t khong th~ thi~u

cho sinh vien di~u khi~n ti,r d(>ng. D~ phµc vµ cho vi~c dao t?o ben canh trang

thi~t bi phfrn cung, giao trinh la m(>t phfrn khong th€ thi~u trong qua trinh dao

t?O.

Cho d~n nay, rfrt nhi~u giao trinh dugc xufrt ban nhfim cung dp cho nguai

hQC .cai nhin toan di~n v~ ly thuy~t, l~p trinh (mg dµng thi,rc t~ C(J ban va nang

cao. Nhin chung hiu hSt cac giao trinh chu trong cung dp cho nguai d9c cac

ki~n thvc lien quan v~ kSt n6i, l~p trinh di~u khi€n cho· tirng hang PLC khac

nhau chfing h?n nhu Siemens, Mitsubishi, ABB, Schneider, ... V &i each ti~p

c~n nay, uu di€m giup nguoi d9c co th€ d~ dang ung dµng hang PLC da gi&i

thi~u vao ung dµng thi,rc t~. Tuy nhien, v&i each ti~p can nay se khong cung

dp cho nguai d9c co cai nhin toan di~n v~ ly thuy~t, ung dt,mg thvc t~ v~ tfrt

ca cac khia c?nh chung c~a PLC va cac thi~t bi lien quan.

Trong giao trinh nay, chung toi mu6n cung dp cho nguoi dQC co cai nhin

t6ng quan v~ tit ca cac khia c?fih lien quan v~ PLC chfing h?n nhu: t6ng quan,

du true phk cung, S(J d6 k~t n6i giao ti~p ngon ngfr l~p trinh va t~p l~nh cua

PLC theo tieu chu.ln IEC ... Cu6i cung d€ cho nguai dQc hi€u ro them ung

dµng cµ the cua PLC thong qua hai hang thong dµng Mitsubishi va Siemens

thong qua vi dµ va hinh anh minh hQa cv th~.

0€ co giao trinh nay la m(>t trai nghi~m nhi~u nam trong linh vµc giao dµc,

h9c hoi nhfrng tai li~u trong nu6c va nu&c ngoai cua nhfrng nguai tham gia.

Vi vfry chung toi mu6n cam an cac cong ty va cac tac gia da giup cho chung

toi co cu6n giao trinh horn nay: Tai li~u dugc cung cfrp bai PLC hang

Mitsubishi, Siemens, d~c bi~t tac gia Luis Bryan va Eric Bryan da cho phep

chung toi su dµng m(> phin tai nguyen trong Programmable controllers:

theory and implementation

Chung toi hy v9ng rfing cu6n sach nay la m9t cong cµ hQc t~p va tham khao

guy gia. Chung toi da c6 gAng trinh bay m(>t each co th~ d~ hi~u nhfrt, tuy

nhien, v6i sv thay d6i khong gi&i h?n trong M th6ng dieu khi~n, chung toi

chAc chAn khong th~ cung dp diy du cac ung dµng PLC. Chi b?n, dugc trang

bi ki~n thuc thu dugc qua cu6n sach nay, m&i co th~ kham pha gi&i h?n thµc

sv cua b◊ dieu khi€n logic kha trinh.

ii Loi n6idau

Lam th~ nao ll~ sfr d~1ng cufm giao trinh nay

Chao mung b~ d~n v&i B(> dieu khi~n c6 th6 l?p trinh: Ly thuy~t va Tri~n

khai. Tru&c khi b<;1.n bilt dfru d9c, vui long xem 1<;1.i cac chi~n luqc sau d~ su

d\mg cu6n sach nay. Bling each lam theo cac chi~n luqc nghien cuu nay, b<;1.n

se hi~u ky hon thong tin duqc trinh bay trong van ban va do d6, c6 th~ ap

dµng ki~n thuc nay Va!) cac tinh hu6ng th\IC t~ t6t hon.

Khi h~t llAu l19c mii clunrng

Tnr&c khi b<;1.n bilt dfru m(>t chuong, hay d9c do<;1.n tom tilt nhiing n(>i dµng

chifl.h a dfru chuong. Do<;1.n nay se cung dp cho b<;1.n cai nhin t6ng quan v~

nhfrng gi b<;1.n se h9c, ciing nhu giai thich each thong tin duqc trinh bay trong

chuong phu hqp v~i nhfrng gi b<;1.n da h9c va nhfrng gi b<;1.n se h9c.

Khi b<;1.n g?p m(>t bai t?p, hay c6 gilng t\I giai quy~t v.in de tru&c khi xem Joi

giai. Bitng each nay, b<;1.n se xac djnh duqc chu d~ nao b<;1.n hi6u va chu d~ nao

b<;1.n nen nghien cuu them

Khi han k~t tht'1c tirn° ch1nrnu • 1-, 1-,

V ao cu6i m6i chuong, hay xem qua danh sach cac thu?t ngfr chinh d~ dam

bao riing b<;1.n hi~u t.it ca cac chu d~ quan tr9ng duqc trinh bay trong chuong.

N~u b<;1.n kh6ng chilc chiln v~ m(>t thu?t ngfr, hay xem !<;1.i n6 trong van ban.

Xem !<;1.i cac bai t?p d~ dam bao ritng b<;1.n hi~u logic va phuong trinh lien quan

trong m6i bai toan. Ngoai ra, hay xem !<;1.i sach bai t?p va hu&ng d~n h9c t?P,

dam bao ring b~ c6 th6 giai quy~t t.it ca cac v.in de m9t each chinh xac.

Khi b<;1.n chilc chiln rling b~ da hi~u C?n ke thong tin da duqc trinh bay, b<;1.n

da s~n sang chuy6n sang chuong ti~p theo.

Ml,lC 11,JC iii

Ml)C L~JC

Leri n6i dau ... ........ ......... ......................... ....... ..... ..... ...... .. ........ .i

La, m n the~ a'od;. ' d ~ ' h ' .. e su µng cuon sac nay ..... .. ....................... .. .... .... .... _. 11

Chmmg I Gi{ri thi('u ,t, I)(} dii-u khi[-n 1.)p trinh

I. I Khai ni~m .. ....... ............ ................. .. ..... .... ... ...... .............. ..... .... 1

1.2 Lich SU phat tri~n .......... ........................... ...................... .... . ......... I

1.3 B9 di€u khi€n l~p trinh trong tucmg lai .. ....... ....... ...... ..... ... .. .... ... · ....... .4

1.4 Nguyen ly ho?t d(lng .................... .. ............... ............ ....... .... ... .. .. .4

1.5 K~t n6i v&i cac thi~t bi di~u khi€n khac ........ .... .................................. 6

1.6 Cac dong san phfun ung dµng cua PLC ..... ........ ............. .... ........... . ... . 9

1. 7 Sa d6 ladder va PLC ... .. .. ... .. ... .. ... .... .... ... .................... .. ............... 9

1.8 Vu di€m cua PLC ..... ... ................................. ....... .. .... .... .. ... . ... ... 11

Clnnmg 2 II(' tlu"mg s/, , :i m:i

2.1 H~ th6ng s6 .... ................ ........... ..... .. .... ... .. .. .... ........................ 17

2.2 H~ th6ng s6 th~p phan ... .... .... .. ..... ..... ... ....... ............ .. ... ............... 17

2.3 Chuy~n d6i h~ th6ng s6 ...... ...................... ...... .. .. .... .. ................... 22

2.4 D?ng bu m(lt va bu hai .................. ......... ........... ... ... .... ... ..... .. ... .... 24

2.5 Ma nhj phan ........ ................... ....... ... .. ........ ..... .. ..... ... ...... . ....... 25

2.6 Dinh d?ng thanh ghi word ... ...... ... .. . .... .......... ..... ... ..... ...... .. .. .. ...... 29

3.1 Khai ni~m ve so nhi phan ......... ...... ...... .. ... .. ..... ..... .. ......... .......... .. 32

3.2 Cac chuc nang logic ... .. .......... .. ......... ... .... ... ..... .. .. .. . ................. .. 33

~3.3 Mc;i.ch PLC va m6i quan M v&i cac ki hi~u logic ............ ...................... 39

Chmmg -t \'i ,fr I~, nguf,n , :'1 thii-t hi 1.)p trinh

4.1 Gi&i thi~u ...... .. ...... .......... ... ................ .. ..... ..... ... ..... .... .. ... .... ... 48

4.2 89 XU ly .. ............. ............ . ... ......... ... .... .. ....................... ......... 49

4.3 Chu ki quet. ........ ...... ...... ............. ... .. ................... ............ ... ..... 51

4.4 Ki~m tra va chin doan 16i. .. ... ......... ..... ..... .. .... ............. ..... .... ....... 55

4.5 Ngu6n cung c!p ........ ............. .............................. .... ... .............. 60

4.6 Thi~t bi lap trinh .. .... ... .. ... ........ .............. ... .... .. .... . ........ ... ... ... .. ... 65

Chmrng :i Hf th/mg nhc'r, :'1 giao tii-p 1/0

5.1 T6ng quan v~ b9 nh& .. . .. .. .. ........... .. ............................ ..... ............ 69

5.2 Cac loc;i.i b9 nh& ... .. ... .... .. , . ... .. ....... ...... ........ ... . ..... .... ... ... .. ... . ....... 69

5.3 C!u true va dung luqng b(l nh& ... .. ... . ...... ...... .... .. . ....... ....... ..... .... .. .. 72

5.4 T6 chuc b(> nh& va tucmg tac 1/0 ............ ............... ... .. .... ........ . ... .. ... 75

5.5 Cfru hinh b(> nh6 PLC - dja chi 1/0 .... .. .... ... ....... .. .. ... ..... .. .. ... .... .. ..... 8 I

iv Mt,JC lt,JC

5.6 T6ng hgp v~ ho nh6, quet va tuang tac 1/0 .. .. ... . ........ .. ....... ................ 85

' 5.7 0i~uchinhb(>nh6 ......... .. .... ...... ......... ........................ ........... . ... 88

6.1 Gi6i thi~u .v~ h~ thfmg ngo vao - ra s6 .. .............. ...... ............... .......... 89

6.2 Rack I/O va bang SO'd6 ......... ... ................... .. ..... .... ............... .. ..... 90

6.3 H~ th6ng 1/0 di~u khi~n tu xa .......... ............................... ............... 95

6.4 Gi6i thi~u v~ cac ngo vao s6 cua PLC .............................. .... ... .......... 97

6.5 Cac lo~i ngo vao s6 .. ..... ................................. ........ ..... .... ... ...... .100

6.6 T?p l~nh cua PLC cho nhung ngo ra s6 ............ .. .. .......... ... ....... .. .. .. .. I 08

6. 7 Ngo ra s6 ....... ..... .. ......... ...... .............. ........ ... ........................ 110

6.8 Cac thong s6 1/0 ..... .......... .............. ................................... ...... 120

Clunrn° 7 lie th{111° , iwlra lll'O'll" tu ~ . ~ '""' . , . 7 .1 Tong quan ve cac tin hi~u tuong t{! ............................ .. ...... ............. 123

7 .2 Cac l~nh mo-dun ngo vao tuang t\! ..................... ............. ............... 124

7.3 Mo ta dfr li~u ngo vao tuO"ng t\f .. ....... ..................................... ....... 125

7.4 Xu ly dtr li~u ngo vao tucmg 11,f ..•.......... ..... ... •.. .•. ...••. .. .. ... .. . ......•... 131

7.5 Ket noi ngo yao tuO"ng 11,f ........••..•......•••.....•.•........ ....•.....••.... ...... 133

7.6 T6ng quan v~ ngo ra tuO"ng t{! ... ............... ...... ..... ................. . ........ 134

7. 7 Cac l~nh mo - dun ngo ra tuO"ng t\f ............................... ... ....... .. ...... 13 5

7.8 Bi~u di~n dii li~u ngo ra tuO"ng 11,f •.•..............•....•...••.... . ... . .... ... ••..... 136

7.9 Xu ly dfr li~u ngo ra tuong tµ ................................. .. ...... .. : ............ 139

7.10 K~t n6i ngo ra tuang l\f ...................... . ....... : ................................ 144

Uunrng 8 ('hfrc nang 1/0 d:)t hi~t "' tru~·~n thf1ng n«ii tiJp

8.1 Gi6i thi?u cac mo dun J/0 d~c bi~t. .............. ........ .. .. .................... .. 145

8.2 Mo dun s6 d~c bi~t.. ....... ........... .. ......... ............. . .. . ................... 146

8.3 Mo dun tuO"ng 11,f d~c bi~t, c~p nhi~t, PID .... .... .......... ........ .. .............. 150

8.4 Mo dun di~u khi~n chuy~n d(>ng ............................... .. ... ........... ..... 155

8.5 Cac mo dun ACSII, may tinh, k~t n6i m~ng ...... ........... .. .. ................. 161

Chmrng 9 :\g,111 ngfr IJp trinh

9.1 Gi6i thi~u ve ngon ngfr l?p trinh ............................. .... .. .. .. ............. 175

9.2 Ngon ngfr l?p trinh PLC ....... ................................... ... .... .......... .. 176

9.3 ChuO"ng trinh su dt,mg ngon ngfr ladder. .... ........ ... .... .. . . : ...................... 180

9.4 T~p l~nh ti~p di~m ro - le ....... .. ........................ ...... ... ..... . ........... 186

9 .5 L~p trinh ngon ngfr ladder ........................... ................ .. .. ...... . ..... 192

9.6 Cac b() timer va counter. .. .... ...... ..... ........... ........... ......... ..... ..... ... 200

9.7 Cac l~nh Timer. .. .. ......... ........ ....................... .. ... ........ ......... .. ... 20 1

9.8 L~nh b(> d~m ........ . .................................................. .......... ...... 205

9. 9 L~nh di~u khi~n chtrO"ng trinh ... .................................................... 209

V

9.10 T~p l~nh s6 h<,>c .............. ............... : ... ....... .. ... .. .... .. . .. .. ............. 215

9.11 Cac l~nh thao tac du li~u .. ..... .. .... ..... ..... .... .. ..... ...... ......... .. .. .. .. .... 227

9. 12 Cac l~nh di chuy~n du li~u .. .. ........ .. . ... .... .. .. .. .. ............................ 238

Ph1;1 l1;1c

Ph1;1 l1;1c 1 System Programming and Implementation

I Large Batching Control Application ........................ .. ......... ............ 252

II Continuous Bottle-Filling Control .... ...... .. ...... ...... ..... . .... ....... .. ...... 258

Ill Analog Input Comparision and Data Linearization .. .. .... .. ... .... . ...... ...... 260

IV Analog Position Reading From An L VDT ....... .. .... ... ... ... . ........... ...... 266

Ph1;1 l1;1c 2 Chfr vi~t tit va tir vi~t tiit ................................................... ....... 274

vi M1,1c 11,1c

Chuong 1: Gio'i thiiu vJ b(J aiiu khie'n l(tp trinh I

ChtrOTig 1

GIOl THitU VE B(> l>IEU KHIEN L~P TRINH

Chuong nay se gi&i thi?u cho ngum d9c nhung v~n d~ co ban v~ b9 di~u khi€n l?p trinh. Tu

d6, h?n se c6 m(>t cai nhin t6ng th€ v~ b9 di~u khi€n l?p trinh, cung v&i lich su hinh thanh va phat

tri€n cua n6. Chung ta ciing se so sanh b9 di~u khi€n l?p trinh v&i cac b9 di~u khi€n khac d€ lam

n6i b?t nhung uu va nhuqc di€m cua chung. Sau khi h9c xong chuong nay, b?n se hi6u cac nguyen

t~c co ban cua b9 di~u khi6n l?p trinh.

1.1 Khai nifm

Be) di~u khi~n l?p trinh PLC (Programmable Logic Controller) con dugc g9i la b9 di~u khi~n

logic kha trinh ho?c la thi~t bi c6 phfrn cung cung h9 h~ th6ng may tinh, su d1,mg phfrn m€m la

chuong trinh dugc tich hqp boi cac l?nh logic d€ thvc hi?n chuc nang di€u khi€n thay cho cac thi~t

bi ca di?n (Relay, Timer, Counter, ... ). N6 c6 kha nang luu tru, xu ly cac thong tin v€ thoi gian, be)

d~m. tinh toan s6 h9c, thao tac du li~u va truy~n thong, ... d€ ki€m soat cac may m6c va quy trinh

cong nghi?p. Khai ni?m cua b9 dieu khi€n l?p trinh PLC dugc minh h9a nhu hinh 1.1.

Tinh toan Di~u khi~n

B(> dieu khien kha trinh

(PLC)

(a) cAu true tbng quan (b) Hinh anh minh h9a du true thl,TC t€

Hinh 1.1 Khai ni?m b9 dieu khi6n l?p trinh

Be) dieu khi€n l?p trinh c6 nhi~u dinh nghia. Tuy nhien, PLC c6 the dugc coi la cac may tinh

cong nghi?p v&i du true dugc thi~t k~ d?C bi?t giup n6 giao ti~p v&i cac thi~t bi hen ngoai (k~t n6i

v6i cac thi~t bi dfru vao/dftu ra - g9i tic la thi~t bi vao/ra). B<) di€u khi6n l?P trinh la b9 di€u khi~n

cong nghi?p v&i cac thiJt kJ dµa tren cac nguyen t~c don gian va ung d1,mg thvc ti~n.

1.2 Ljch sir phat tri:n

B<) ph?n nghien cuu va phat tri6n cua T6ng cong ty General Motors da dua ra cac tieu chuJn

thi6t k~ cho be) di~u khi~n l?p trinh dfru tien vao nam 1968. M1,1c tieu chinh cua b9 di~u khi6n l~p

trinh la giam chi phi cho cac h? th6ng di~u khi€n ca di?n ho?c ky thu~t s6, tang SIJ linh ho:;it cho

h~ th6ng, l~p trinh va bao tri mc)t each d~ dang. H? th6ng di€u khi€n nhu v~y se lam giam thoi gian

ngung may va c6 kha nang ma r(>ng cho tuong lai. M(>t s6 thong s6 ky thu?t ban dfru duqc dua ra

bao g6m:

• H? th6ng di~u khi€n m&i phai c6 gia ca C?nh tranh v&i h~ th6ng su d1,mg relay.

• H? th6ng phai c6 kha nang lam vi?c trong moi tmang cong nghi?p.

• Giao di~n d~u vao va d~u ra phai d~ dang thay th~.

• Be) dieu khi€n phai dugc thi~t k~ theo d?ng mo-dun, d~ cac b9 ph?n nho c6 th6 dugc thao do

d~ dang d~ thay thJ hO?C sua chua.

2 Chuvng 1: Gi&i thi¢u vi b9 aidu khien l4p trinh

• H~ th6ng diSu khi~n c6 kha nang truySn dfr li~u d~n trung tam.

• H~ th6ng phai dugc tai su d\lllg khi thay d6i yeu du cong ngh~ ho~c mo r◊ng.

• Phuong phap va ngon ngfr su d\lllg d~ l~p trinh cho b◊ di~u khi~n phai don gian, d€ hi~u.

1.2.1 B9 diiu khiin kha trinh di,u tien

Nam 1969, b◊ di~u khi~n l~p trinh diu tien da ra doi. Nhfrng b◊ di~u khi~n ban d!u nay dap

(mg cac yeu du ky thu?t ban dAu va mo ra canh cua cho S\l' phat tri~n cua cong ngh~ di~u khi~n

m&i. Chung da dap (mg dugc cac yeu du v~ mo dun, kha nang mo r9ng, l~p trinh va d€ SU dt,mg

trong moi tmang cong nghi~p. Nhfrng b(> di~u khi~n nay dugc lAp d~t d€ dang, su dµng it khong

gian hon va c6 th~ tai su d\lllg l?i duqc. Chuong trinh di~u khi~n su dµng ngon ngfr hinh thang

(Ladder). Trong m(>t khoang thoi gian ngAn, vi~c su dµng b(> diSu khi~n l~p trinh bAt dfru Ian truySn

sang cac nganh khac. D~n nam 1971, b◊ diSu khi~rt l~p trinh da dugc su d\lllg trong hfru h~t cac

nganh cong nghi~p khac nhu: th\l'c phfun va nu&c giai khat, kim lo?i, san xu~t b◊t gi~y va gi~y.

1.2.2 Y tuimg thiit ki cua b9 di2u khiin kha trinh

Cac b◊ diSu khi~n l?p trinh dAu tien dugc thi~t k~ chu y~u la d?ng relay. Chuc nang chinh

cua chung la th\l'c hi?n cac thao tac tuin t\J. Cac ho?t d9ng nay bao g6m di~u khi~n ON/OFF va

guy trinh cong ngh? cho cac ho?t dc;mg l~p di l~p l?i, ch~ng h?n nhu truySn dc)ng cho may nghi~n,

may khoan. Chung duqc IAp d~t d~ dang, su d\lllg it khong gian va nang luqng hon, c6 cac chi sf>

chftn doan giup khic phµc S\l' cf> va dugc tai su dµng khi d\l' an bi lo?i bo ho~c ma r9ng.

M~c du cac chuc nang cua PLC nhu: t6c d◊ ho?t d9ng, giao ti~p va kha nang xu ly dfr li?u

da dugc cai ti~n trong nhiSu nam, nhung cac y~u t6 ky thu~t co ban cua PLC v~n dm;rc gifr nguyen

nhu ban dAu, d6 la: d~ SU dµng, lAp d~t, bao duong va v~n hanh . .

1.2.3 B9 diiu khiin kha trinh ngay nay

Nhi~u ti~n b◊ cong ngh? trong nganh cong nghi?p di~u khi~n l~p trinh duqc 'ti~p tµc phat

tri~n cho t&i ngay nay. Nhfrng ti~n b9 nay khong chi cai ti~n thi~t k~ b◊ diSu khi~n l~p trinh, ma

con la each ti~p c~n m&i d~ ki~m soat du true h~ th6ng. Thay d&i bao g6m ca ph!n cung ( cac

thanh phfrn v~t ly) va phfrn m~m (chuong trinh diSu khi~n). Sau day la m◊t s6 cai ti~n phfrn cung

gfrn day cua PLC:

• Thai gian quet nhanh hon bAng each su d\lllg vi xii ly m&i, tien ti~n hon va ung dµ!}g cac

cong ngh? di~n tu.

• Ca~ PLC nho, chi phi th~p dugc minh hQa a hinh 1.2, c6 th~ thay th~ 4 d~n 10 role, c6 nhi~u

kha nang hon so vm tm6c day.

• Cac Mo-dun· ngo vao/ra (1/0 - Input/Output) (xem hinh 1.3) cung dp cac giai phap hi~u qua

vm chi phi thip ( cac mo-dun 1/0 nho lam giam di~n tich).

• Cac mo-dun I/0 thong minh, su d\lllg b9 vi xu ly mm. Cac tinh nang di~n hinh bao g6m PIO

(ti l~ - tich phan - vi phan), M?Ug, CANbus, fieldbus, giao ti~p ASCII, dinh vi, may tfnh luu

trfr va cac mo-dun ngon ngfr (vi dµ Basic, Pascal).

• Cai ti~n thi~t k~ co khi bao g6m vo b9c I/0, cac module mo rc)ng.

• Giao ti~p d~c bi~t cho phep cac thi~t bi khac k~t n6i tf\l'c ti~p v6i b◊ di~u khi~n. Cac thi~t bi

di~n hinh bao g6m cac c~p nhi~t di~n, b◊ do l\l'C va dAu vao dap ung nhanh cua b◊ d~m t6c

d◊ cao (Hight speed counter).

• Phin cung va giao di~n di~u hanh.

Chucrng 1: Giai thi¢u vi bQ aiiu khiin l(jp trinh 3

Tit ca nhfrng cai ti€n phful cung da dfui t&i sµ phat tri~n da d~g cua cac 69 dieu khi~n l~p

trinh nhu th~ hi?n trong hinh 1.4. Sµ da d:,mg nay bao g6m m9t dong san ph§.m tu cac PLC rit nho,

chi v&i 10 ngo 1/0, d€n nh 16-n, PLC phuc t?P co t6i 8.000 ngo 1/0 va 69 nh6 co 128.000 (Word).

Gi6ng nhu cac cai ti€n phfrn cung, nhfrng cai ti€n phfrn mem du6i day da lam cac PLC tr&

nen m?nh me hem:

Hinh 1.3. PLC loai 16-n t6c do xu ly' 1/0 nhanh . t .

1 •

' ... . t ~ I ! C

: , . ~ I ! ,

1 I f II : : - . ; ,. ..

Hinh 1.2. PLC loai nho v6i 1/0 c6 dinh ' . . -------

MELSEC/.

Hinh 1.4. Anh minh h9a cac dong PLC cua hang Mitsubishi

• Cac PLC da kSt hqp cac cong cv l~p trinh huong d6i tm;mg (Object Oriented Programming

- OOP) va nhi~u ngon ngfr dµa tren tieu chuful IEC 1131-3.

• Cac PLC nho cilng da su dvng cac phful m~m, ngon ngfr m?nh me, ma r9ng ph?m vi ung

dvng.

■ Cac ngon ngfr b~c cao, nhu Basic va C, da duqc thµc hi?n trong m9t s6 mo-dun cua 69 di~u

khi~n d~ cung dp sµ linh ho?t hem khi giao tiSp v6i cac thiSt bj ngo?i vi va thao tac dfr li?u.

■ Nang dp cac kh6i l?nh cho ngon ngfr d?ng Ladder d~ tang cuang kha nang l~p trinh.

• Chful doan va phat hi?n 16i da dugc ma r9ng tu ch.in doan h? th6ng, ch.in doan sµ c6 cua 69

dieu khi~n, bao g6m ch.in doan may, ch.in doan hong hoc cua may ho~c M th6ng dieu khi~n.

Cac I?nh toan h9c co th~ dugc ung dvng d~ thµc hi?n cac phep tinh toan phuc t?p trong cac

bai toan dieu khi~n doi hoi sµ tinh toan, can bing va th6ng ke phuc t,;ip.

■ Cac I?nh xu ly dfr Ii?u va dieu khi~n chuemg trinh da dugc cai ti€n va dem gian h6a d~ dap

ung cho cac ung dvng xu ly dfr Ii?u va di~u khi~n phuc t,;ip nhu: luu trfr, theo doi va truy

xu~t dfr li?u. B9 dieu khi~n l~p trinh hi?n nay la M th6ng dieu khien m,;inh me, cung dp

nhi~u kha nang hem so v&i tru&c day. N6 co kha nang giao ti€p v&i cac h? th6ng dieu khi~n

khac, chuc nang bao cao san xuit, !en k€ ho?ch san xu~t va chful doan 16i cua chinh no va

cua may m6c ho~c h? th6ng. Nhfrng cai ti€n nay da lam cho 69 di~u khi~n l~p trinh dong

gop quan tr9ng trong vi?c dap ung nhu du ngay cang cao v~ chit lugng va nang suit. M~c

4 Chuong 1: Giai thi?u vi h9 ,Mu khiin /(jp trinh

du cac bQ dieu khi~n l?p trinh da tr& nen phuc t?p hon nhi~u, nhung chung vfui gifr duqc sv

don gian va d~ V?fl hanh nhu trong thi@t k@ ban d~u.

1.3 Bq di~u khi~n l~p trinh trong hrong lai

Tuong lai cua b9 di~u khi~n l~p trinh khong chi dva tren sv phat tri~n cua cac dong san phftm

m&i, ma con dµa tren vi~c tich hgp PLC v&i cac thi@t bi di~u khi~n, cac h~ th6ng giam sat. PLC

duqc k@t hgp thong qua m?ng, cac M th6ng san xuftt tich hgp (Computer Intergrated

Manufacturing), k@t hgp v&i cac di~u khi~n s6, robot, h~ th6ng CAD (Computer Aided Design)

/CAM (Computer Aided Manufacturing), h~ th6ng quan ly thong tin va cac h~ th6ng dµa tren may

tinh. Cac bQ dieu khi~n l~p trinh se dong vai tro quan tn;mg trong nha may & tuong lai.

Nhfrng ti@n b9 m&i trong cong ngh~ PLC bao g6m cac tinh nang nhu giao ti@p v&i nguoi

dung, giao di~n d6 h9a (Graphical User Interface) va nhi~u giao di~n nguoi/may (nhu sli d1,mg mo￾dun nh~n d?Dg gi9ng n6i). Chung bao g6m ca vi~c phat tri~n cac giao di~n cho phep truyen thong

v&i thi~t bi, ph~ri cung va ph~ m~m dm;rc h6 trq tri thong minh nhan t?O, chAng h?n nhu cac mo￾dun 1/0 logic mo.

Cac cai ti~n ve ph~n m~m h6 trq cho vi~c giao ti~p gifra cac loi,ii thi~t bi khac nhau, sli di,mg

cac tieu chu§n truyen thong thong qua cac M th6ng mi,ing. Cac dong PLC m&i duqc phat tri~n

them tri thong minh vao bQ di~u khi~n.

Khai ni~m ve h~ th6ng san xuftt linh hoi,it (Flexible Manufacturing Systems) se la tri~t ly

di~u khi~n cua tuong lai. Cac bQ di~u khi~n l~p trinh tuong lai. se la mQt thanh ph~n quan tr9ng

trong nha may. Cac chi~n luqc dieu khi~n se duqc phan ph6i v&i "tri thong minh" thay vi t?p trung.

Cac sieu PLC se duqc sli d\lllg trong cac ung di,mg doi hoi tinh toan phuc ti,ip, truy~n thong m?ng

va giam sat cac PLC nho hon trong cac quy trinh cong ngh~.

1.4 Nguyen ly ho~t dqng

Mt)t bQ dieu khi~n l?p trinh, nhu minh h9a trong hinh 1.6 bao g6m hai ph~n co ban:

■ BQ ph~n xu ly trung tam,

■ Cac ngo vao/ra.

B<) xu ly trung tam (CPU) dieu khi~n tftt ca cac hoi,it d9ng PLC. B6n thanh ph~n sau ti,io

thanh CPU, th~ hi~n trong hinh 1.8:

■ B<) vi xu ly,

■ B<) nh&,

■ Ngu6n cung dp,

■ Truy~n thong.

Hoi,it d(mg cua b<) di~u khi~n kha trinh la tuong d6i don gian. H~ th6ng d~u vao/ra (I/O) duqc

k~t n6i v~t ly v&i cac thi~t bi truong thuong th~y trong may ho~c duqc su di,mg trong di~u khiJn

qua trinh. Cac thi~t bi truong nay la tin hi~u vao/ra s6 ho~c vao/ra tuong tv, ch~ng h?n nhu cong

t~c gi&i hi,in, b<) chuy~n d6i ap suAt, nut ftn, bQ kh&i d9ng d9ng ca, solenoids ... Giao ti~p I/O cung

dp k~t n6i gifra CPU va cung dp thong tin (d~u vao) va thi~t bi c6 th~ dieu khi~n (d~u ra).

Trong qua trinh ho?t d<)ng, CPU hoan thanh guy trinh g6m ba nhi~m v1,1: ( 1) d9c du li~u tir

cac thi~t bi d~u vao thong qua cac ngo vao (Input), (2) thvc thi chuong trinh di~u khi~n trong b<)

nh&, (3) xuAt tin hi~u di~u khi~n d~n cac thi~t bi d~u ra thong qua cac ngo ra (Output). M6i quy

trinh nay g9i la chu ky quet duqc minh h9a & hinh 1.7.

Chirung l: Gi<Yi thi¢u vi b(J aidu khiin !(Ip trinh 5

Mo-dun ngo vao/ra k~t n6i thi~t bi d!u vao/ra v&i b<} di~u khiSn duqc minh h9a a hinh 1.5.

Nhi~m vµ chinh cua mo-dun nay la nh~ tin hi~u tu cac thi~t bi d!u vao dua vao CPU dS xfr ly va

xufrt tin hi~u di~u khi~n tu CPU t&i cac thi€t bi d!u ra. Cac thi€t bi dAu vao cung dp tin hi~u vao

d~g s6 (digital) ho~c tucmg tµ (analog), ch~ng h~n nhu: nut nh~n, cong tiic, cong t~c gi&i h,;m,

cam bi€n quang, cam bi~n tu, cam bi~n dung, cam bib nhi~t, cam bi~n luu luqng, cam bi~n ap

su~t, ... duc;rc n6i t&i dAu cu6i tren mo - dun ngo vao. Cac thi€t d!u ra, ch~g h~n nhu: be;, khai

d<)ng d<}ng co, van di~n tu, den bao ... duqc k~t n6i v&i cac d!u cu6i cua mo-dun ngo ra. Ngu6n

di~n cua h~ th6ng cung dp tfrt ca cac muc di~n ap dn thi~t cho ho~t d<}ng cua cac b<} pMn trong

PLC.

:-.----------- :-~® Cu◊ndAyrelay ,. :

I ~ w Cam bi~n ap su§t I 3 ~..--< Den di~u khi~n , , I

I

I '

1

1

4

s ° CuoA. n daAy du' ng chung t_-,- _.t:..-~-.,- II itk- C<>ng !Ac hanh trinh ,;:.:·-

! · c· b. ,. · ·

0 6

1 I I 1

6 0

c· · b' d' 1- 1

..,,,i,.., am 1en muc nuac~ 01 ao 9ng ~ I I ':T: - : :· o llllliiiiiiii....,. I -- ~ -..

_____ _If ___ ~rh_l-~Giaoti~png~~olra_ -~-___ _

. . I · I 1

Nut nhan-o___l_ N I Cu9n day relay I ., G I I I

Den di€u khiJn 6 I I

Cu9n day dung chung I

Cam bii n ap su§t~

I C' . h' h ' h I 9ng tac an tnn ~

I Cam biin muc nlf<)"C

L ________ _

----------]

I

I D9c du li~u ngo vao (I) :

I ..----____.____ I

I Th1,rc hi~n chuang trinh (2) I

I

I Xu§t tin hi~u ra ngo ra (3) :

I _______ _ __ )

Hinh 1.7. Minh h9a chu ky quet

( - .. ---- - -----,

Cai bao d9ng

-------- Hinh 1.6. SO' d6 kh&i cua bq diiu khi~n kha trinh

I

I

(-----------!

I - '~=====.:;::-~ I

. ...... _ , .....

r$1:'!,~1: Truy~n thong . "'II~""',-.._ I ·;~~..ll~ •••_.. I Ji•lf'l.,V\'l"f- Jat ..

'-- - - - - - - - - - - - _) Hinh 1.8. S~6 kh&i cua cac thanh phAn chinh CP~

M~c du k.hong duqc xem la m<}t be;, ph?n cua b<} di~u khi8n, nhung thi~t bi dung d8 l?P trinh

thong thucmg la may tinh ca nhan ho~c thi€t bi l?p trinh dm tay mini duqc SU dµng dS nh~p chuong

6 ChU011g 1: Giai thiiu vi b9 aiiu khien /(jp trinh

trinh diSu khi~n vao be} nho duqc minh h9a & hinh 1.9 la r~t quan tr9ng. Thi€t bi dung d~ l?p trinh

phai duqc k6t n6i voi bQ diSu khi~n khi nh?p ho~c giam sat chuong trinh di~u khi~n .

-----------·

(a) (b)

•

.. ]1

· fl

~J

Hinh 1.9. (a) May tinh ca nhan duqc su d\lng nhu mQt thi€t bi l?p trinh,

(b) Thi€t bi l?P trinh mini

1.5 K~t nAi voi cac thi~t bi di~u khi~n khac

1.5.J Kit n8i PLC vui Relay

Trong nhi~u nam, cau hoi cua nhi€u ky su, giam d6c nha may va cac nha san xu~t la: "Toi

c6 nen su di,mg be} di~u khi~n l?p trinh khong?" Ph.in Ion thoi gian cua ky su h? th6ng da bo ra d~

xac dinh tinh hi?u qua va chi phi cua m(>t PLC trong h? th6ng diSu khi~n. Ngay ca ngay nay, nhi~u

nha thi€t k6 h? th6ng di~u khi~n v!n nghi rAng hQ dang phai d6i m~t v6i v~n d€ nay. Tuy nhien,

m(>t di€u ch~c chin vfrn d~ chfrt luqng va nang sufrt cao kh6 c6 th~ duqc dap ung n€u khong c6

thi€t bi di€u khi~n PLC. Voi SI! phat tri~n nhanh cua cong ngh? va sµ c~h tranh ngay cang tang, .

chi phi b(> di~u khiSn l?P trinh da giam xu6ng d€n muc ngang bAng v6i relay. Cac ung d\lng b(>

diSu khiSn l?P trinh bay gio c6 th~ duqc danh gia dµa tren hi?u qua cua chung.

Khi quy€t dinh su di,mg m(>t M th6ng PLC hay h? th6ng m1;1ch relay, nguoi thi€t k6 phai d~t

m(>t s6 cau hoi. M(>t s6 d6 la:

■ Co dn sµ linh ho1;1t trong thay d6i logic di~u khiSn?

• C6 nhu du v~ d(> tin C?Y cao khong?

■ Cac yeu du v~ khong gian co quan tr9ng khong?

■ Co dn tang s6 luqng d.iu vao va d.iu ra khong?

■ Co yeu du thu th?p du li?u khong?

■ Se c6 sµ thay d6i logic diSu khiSn thu@g xuyen?

■ Li~u c6 dn sua d6i nhanh khong?

■ Phai su d\lng logic di~u khi~n tuong tµ tren cac may khac nhau?

■ C6 nhu du phat tri~n trong tuong lai?

• Chi phi t6ng th~ la gi?

Cac thanh tl!ll cua h~ th6ng PLC lam cho chung d~c bi~t phu hqp voi cac ung d\lng trong

m(>t h? th6ng san xu~t n,r d(>ng. M(>t h~ th6ng PLC th~ hi~n trong hinh 1.10 cho thfry SIJ nho g<;m,

don gian trong thi6t k6 cua n6. N6u M th6ng di~u khi~n nay su d\lng cac relay va timer se lam cho

bang di~u khi~n tr& thanh M th6ng day n6i phuc t1;1p va khong gian li p d~t Ian.

N6u cac yeu d u cua h~ th6ng doi hoi tinh linh ho1;1t ho~c m& r(>ng trong tuong lai, b(> di€u

khi~n l?p trinh se mang l1;1i !qi nhu?n cao hon h~ th6ng dieu khi~n relay. Ngay ca trong tru@g hqp

khong c6 SIJ linh ho?t ho~c m& r(mg trong tuong lai, m(>t h? th6ng 16n c6 th~ c6 rfrt nhi~u !qi th€

tir vi~c SU' di,mg cac cong C\l khAc ph\lC S1,1' c6 va trq giup do PLC cung dp. Thai gian va chu ky

quet q.rc ngAn cua PLC cha phep nang su~t tang !en dang k~. Ngoai ra, m~c du m?ch di~u khi~n

Chuang I: Giai thiefu vJ b(j aiiu kkiin !(Ip trinh 7

bing relay c6 th~ it t6n kem ban d~u, nhung lqi th& nay se bi m:lt do thai gian khAc ph1,1c 16i trong

san xu§t vi ti I~ l6i cao cua h~ th6ng.

Hinh 1.10. Tu di@u khi~n k&t hgp v6i PLC

1.5.2 Kit n6i PLC voi may tinh diJu khiin

C§u true CPU cua m9t PLC v@ ccr ban gi6ng v6i may tinh tieu chuftn. Tuy nhien, m9t s6 d~c

di~m quan tr9ng da tach chung ra khoi nhau. Thu nh:lt, khong gi6ng nhu may tinh, PLC duqc thi~t

k& d~c bi~t d~ t6n t{li trong di@u ki~n khAc nghi~t cua moi tnrang cong nghi~p. M9t PLC duqc thi~t

k& t6t c6 th~ duqc d~t trong m9t khu V\J'C c6 nhi@u ti~ng 6n, nhi~u di~n tu, rung d9ng va d9 ftm.

Hinh 1.11 Hinh minh h9a h~ thf>ng PLC Siemen da xu ly

S\l' khac bi~t thu hai cua PLC la phfrn cung va phfrn m~m cua chung dugc thi~t k& d~ su d\mg

d~ dang. Cac giao di~n phfrn cung d~ kSt n6i cac thi&t bi truang la m◊t ph!n cua PLC. Cac mo-dun

t\l' chftn doan c6 th~ xac dinh l6i, va hem th& nua, c6 th~ d~ dang thao go va th~y th&. Ngoai ra,

chucrng trinh phk m~m su d1,1ng cac kf hi~u Ladder truy@n th6ng ho~c cac ngon ngu d~ h9c khac,

quen thu9c v&i ky thu~t vien nha may.