1. THÔNG BÁO TUYỂN ADMIN DIỄN ĐÀN 2013
    Tìm kiếm nhà trọ - Ở ghép
    THÔNG BÁO BÁN ÁO SPKT.NET CHO THÀNH VIÊN DIỄN ĐÀN


    HÃY TÌM KIẾM Ở ĐÂY TRƯỚC KHI ĐẶT CÂU HỎI
    {xen:phrase loading}

PLC trung tâm trong hệ thống điều khiển tự động

Thảo luận trong 'PLC - Biến tần - Truyền thông CN' bắt đầu bởi superman, 16 Tháng tám 2006.

  1. superman Guest

    Số bài viết: 0
    Đã được thích: 0
    Điểm thành tích: 0
    <span style="font-size:18pt;line-height:100%"><span style="color:red">PLC: Phần trung tâm trong các hệ thống điều khiển tự động </span></span>


    [IMG]

    <span style="color:blue">PLC S7-300 của SIEMENS</span>

    Trong những năm cận cuối thập niên 60, khái niệm NC ( Number Control) đã được biết đến như một cứu cánh khi nâng cấp các hệ thống điều khiển bán tự động, các hệ thống điều khiển lúc bấy giờ dùng rất nhiều relay ghép lại để tạo ra các tác vụ điều khiển, các hệ thống này tiêu tốn nhiều điện năng, khả năng đáp ứng tác vụ chậm chạp, thao tác vận hành bằng tay trong sự tin cậy thấp, phức tạp và rõ ràng những hệ thống này đòi hỏi nhiều công sức và thời gian khi muốn thay thế hay sửa chữa một tác vụ nào đó, các quy trình chuẩn đoán lỗi hay lập trình mới với cơ sở của Đại số Boolean cho các hệ thống này là một cánh cửa bí ẩn đối với những kỹ sư công nghệ lúc bấy giờ. Từ những năm đầu của thập niên 70, ứng dụng các IC số trong các PLC được biết đến như một thiết bị điều khiển tự dộng quá trình cao cấp và xa xỉ, các hệ thống điều khiển có dùng PLC chỉ dành riêng cho các công ty lớn có năng lực tài chính mạnh thuộc cấp quốc gia quản lý như trong các lĩnh vực tài chính, quân sự, hàng không và lĩnh vực điều khiển trong không gian.


    Sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ chế tạo linh kiện điện tử, vật lý chất rắn, vật lý bán dẫn và các phát minh thuộc về lĩnh vực này đã thúc đẩy tạo ra thặng dư sản phẩm và đáp ứng gần như tức thời các đơn đặt hàng lớn trong ngành chế tạo các sản phẩm linh kiện điện tử. Thị trường này luôn tăng trưởng theo cấp số nhân. Các ngành khoa học kỹ thuật và các ngành khác có nền tảng sản phẩm phát triển dựa trên các linh kiện điện tử cơ bản luôn được thừa hưởng những thành quả kỹ thuật cao và linh kiện ưu việt nhất do công nghệ này mang lại.

    Gần đây xuất hiện những câu hỏi như: Các website hay các phần mềm ứng dụng A và B đã gần như tuân thủ các quy chế hỗ trợ trên nền unicode, chúng tạo ra một trang MicroSoft Word hay nhiều ứng dụng khác thuần ngôn ngữ Việt Namvới nhiều bộ Font và bộ gõ khác nhau? Vậy trong các software hay các công cụ khác, tại sao chưa có các giao diện hỗ trợ Unicode để lập trình PLC?

    Vấn đề này có thật sự cần thiết cho người ứng dụng phần mềm hay không? Hay chỉ là vướng mắc ở rào cản đầu tiên của các ngành kỹ thuật nói chung là kỹ năng ngoại ngữ ở đội ngũ nhân sự khi nắm bắt và quản lý kỹ thuật. Thưa các bạn, có thể có câu trả lời ngay rằng các giao diện của các software dùng để lập trình các tác vụ cho PLC có thể hoàn toàn được thiết kế thuần ngôn ngữ Việt, tuy nhiên trong các PLC và các thiết bị liên quan đến tự động hoá, bản thân nó không thể hiểu rằng khi nào cần dùng dấu ngã hay dấu hỏi, nó chỉ làm việc cần mẫn ở chế độ Bít hay còn gọi là Binary, việc có ứng dụng nền unicode trong nội tại PLC có lẽ thừa và là điều chưa thể.

    Sự làm việc tin cậy trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt không có tính mỏi mệt, đáp ứng gần như tức thời các sự thay đổi vào/ra của PLC sau một chu kỳ quét của chương trình tính bằng miligiây, khả năng sửa chữa và cập nhật các dòng lệnh rất dễ dàng, khả năng mở rộng các thiết bị ngoại vi liên quan khi nâng cấp hệ thống đều có thể đáp ứng rất nhanh, luôn luôn sẵn sàng cho sự nâng cấp, các vấn đề đó đã làm cho các PLC có chỗ đứng rất vững chắc trong các ngành chế tạo máy, trong các dự án điều khiển tự động vừa và nhỏ, hay những hệ thống nhiều PLC nối mạng để đáp ứng yêu cầu công nghệ của một nhà máy lớn, liên hợp các nhà máy một dự án lớn có tính tự động hoá cao bao hàm nhiều thiết bị đo đếm và dàn trải ở những vùng địa lý phức tạp trong các dự án có tính phục vụ cộng đồng.

    Một số bạn sinh viên hay kỹ sư đã và đang hoạt động trong lĩnh khu vực có ứng dụng công nghệ tự động và các kỹ thuật lập trình tự động còn nhiều chi tiết chưa thể hiểu một cách thấu đáo, vẫn chưa thể tự tin thật sự khi bắt tay vào công việc tối ưu hoá hệ thống bằng các sửa chữa chương trình vận hành trong PLC hay nâng cấp hệ thông sản xuất và thay thế công nghệ relay bằng hệ thống PLC. Hy vọng các bạn sẽ tìm thấy ở đây những thông tin thiết thực nhất, bổ sung cho kiến thức và cho công việc của mình.

    Rào cản kế tiếp của các bạn sinh viên, kỹ sư muốn làm chủ các thiết bị PLC hay các kỹ sư ngại ngần thiếu tự tin khi chuyển đổi hệ thống từ một hệ thống chạy tay qua hệ thống bán tự động và tự động, lập trình mới cho PLC khi sử dụng là bộ công cụ dùng để triển khai phục vụ cho yêu cầu này như: Software, PC, Cable lập trình, thiết bị và phương pháp Selftest và các phương tiện hỗ trợ chuẩn đoán lỗi khác…

    Khi còn trong các trường đại học chúng ta được làm quen với một vài dòng sản phẩm PLC của hãng sản xuất PLC nào đó. Nhưng khi làm việc chúng ta sẽ đối mặt trong hệ thống là dòng PLC có Seri khác rất lạ, của một hãng khác ít thông tin liên quan. Quá trình lập trình cho các hệ thống đó sẽ có các thao tác ngoài ý muốn có thể gây ra sự cố đáng tiếc nào đó gây hư hỏng hệ thống, sự cố này rất phiền phức và sẽ ảnh hưởng đến nhiều vấn đề tế nhị khác. Nếu tính ỳ của tâm lý thắng thế, chúng ta dừng lại gọi hãng chuyên nghiệp hỗ trợ hay mua một hệ thống mới tích hợp sẵn PLC là đơn giản nhất.

    Những người đang làm việc trong các khu vực sản xuất hay đang sử dụng một hệ thống có thiết kế PLC đang vận hành mang tính tự động, khi có sự cố hay cầu viện đến những sự hỗ trợ từ phía các nhà cung cấp, tuy nhiên vấn đề sẽ bắt đầu phức tạp như: Hệ PLC quá cũ, thế hệ lạc hậu, không còn sản xuất nữa, hay không có tài liệu và thiết bị hỗ trợ để phục hồi hệ thống. Vấn đề sẽ đi đến chỗ bế tắc và hàng loạt các hệ luỵ của nó sẽ bắt đầu phát sinh.

    Mục đích các bài viết này sẽ đưa ra những kỹ thuật lập trình cơ bản theo hướng tư duy của các kỹ sư bảo trì, các nhà thiết kế hệ thống PLC trong điều khiển tự động, các lệnh cơ bản của nhiều hãng của nhiều dòng sản phẩm. Tác giả sẽ chọn ngẫu nhiên các dòng PLC đã có mặt trên thị trường Việt Nam từ nhiều năm qua, được nhiều sinh viên, kỹ sư lập trình biết đến và tương đối có thị phần và uy tín kỹ thuật trên thị trường Việt Nam.

    <span style="color:red">PLC hay bộ điều khiển lập trình là gì?</span>

    PLC (Programmable Logic Controller hay Programmable Controller) là một cụm từ chỉ đến tất cả các linh kiện, thiết bị, hay một nhóm sản phẩm nào đó kết hợp lại, những thiết bị này được lập trình tuân thủ các tác vụ logic để tạo nên một hệ thống điều khiển bán tự động hoặc thuần tự động.

    Cấu trúc của bộ điều khiển lập trình được rất gần gũi với PC (Personal Computer) thành phần của PLC bao gồm CPU (Central Proccesing Unit), Ram (Random-Access Memory) các bộ xử lý vào/ra, các bộ xử lý toán học và các thành phần khác tương tự như PC nhưng được chế tạo đặc thù thích ghi khi sử dụng trong vận hành của môi trường công nghiệp. Ngõ vào của PLC bào gồm các thiết bị nhập logic (S/w Contact, Sensor Digital, Sensor Analog, Contact, bộ nhập Panel số, HMI) đưa ra đồng thời một loại các tác vụ ra lệnh cho PLC thi hành, có thể là một đoạn chương trình thông qua đường truyền thông và được lưu giữ trong bộ nhớ nội của PLC, các lệnh logic được lập trình sẽ xử lý và thực thi các yêu cầu từ ngõ vào, sau đó, kết quả xử lý trả về qua đường output (ngõ ra) có thể là các tiếp điểm Relay, Transistor, Triac, kiểu điện áp thay đổi được hay vòng dòng điện (4-20A), một nhóm bit đơn hoặc thậm chí là cả một loạt các dòng lệnh có dung lượng lớn xuất ra một cổng (Port) truyền thông khác.

    Như vậy PLC rất gần gũi và tương tự với PC, PC có các thiết bị nhập như bàn phím Mouse, CD hay FDD, USB sau khi tác vụ đã được thi hành do người sử dụng định nghĩa, kết quả sẽ trả về thông qua Monitor, CD ghi được, máy in hay thậm chí gởi một tập tin qua máy trong mạng nội bộ và cả trên đường truyền Internet.

    Đặc trưng của PLC là khả năng có thể lập trình được, chỉ số IP ở dải quy định cho phép PLC hoạt động trong môi trường khắc nghiệt công nghiệp, yếu tố bền vững thích nghi, độ tin cậy, tỉ lệ hư hỏng rất thấp, thay thế và hiệu chỉnh chương trình dễ dàng, khả năng nâng cấp các thiết bị ngoại vi hay mở rộng số lượng đầu vào nhập và đầu ra xuất được đáp ứng tuỳ nghi trong khả năng trên có thể xem là các tiêu chí đầu tiên cho chúng ta khi nghĩ đến thiết kế phần điều khiển trung tâm cho một hệ thống hoạt động tự động.

    Các bạn làm việc ở những hệ thống relay cũ đều hiểu rằng để điều khiển đóng ngắt một thiết bị sau khi thực thi tác vụ theo một khoảng thời gian xác định, chúng ta hay dùng các bộ Timer Controller, khi đếm các sự kiện, sản phẩm… chúng ta dùng các bộ Counter Controller có thể là bằng số cơ khí hay hiển thị bằng Led 7 đoạn, LCD… các giá trị cài đặt được thao tác trên các bộ controller này, nhưng vấn đề sẽ bắt đầu phức tạp dần khi trong hệ thống cần nhiều bộ timer hay counter riêng lẻ nhưng phải phối hợp có hệ thống trong một tác vụ liên tục và không có tính lặp lại, lúc này tủ điều khiển của ta bắt đầu quá tải về số lượng controller, dây nối điều khiển, cable nguồn bắt đầu tăng lên và khi hệ thống cần sự thay đổi các tham số trong quá trình điều khiển chúng ta sẽ tốn rất nhiều công sức để lần lượt thiết lập từng bộ timer hay counter. Quá phức tạp. Chúng ta chưa tính đến khả năng lão hoá các thiết bị, tính chính xác sẽ từ từ kém đi theo thời gian, chưa tính đến khả năng hư hỏng tức thời của số lượng thiết bị này sẽ tiều tốn của chúng ta khá nhiều tiền chi cho việc chuẩn đoán và thay thế và chúng ta còn chưa tính đến số thời gian vô ích khi ngừng hệ thống không vận hành sản xuất được, có lẽ các sự kiện nêu trên hoàn toàn đúng với công thức: “Xác suất của số lần hỏng hóc sẽ tăng tỷ lệ thuận với tổng số các thiết bị có tham gia trong quá trình điều khiển”.

    Đơn cử vài ví dụ trên cho thấy tính cấp thiết và tối ưu hoá các quá trình sản xuất của hệ thống khi chúng ta áp dụng PLC trong các hệ thống vận hành yêu cầu tính tự động hoá cao.

    Trong các bài viết về PLC sau, chúng ta thống nhất dùng InputDigital và OutputDigital là trạng thái ở đầu vào và đầu ra của PLC là đơn vị thành phần nhỏ nhất của hệ thống số nhị phân (bit), tương đương bit cao là bit on, hay đầu vào cao sẽ phản ánh trạng thái bit input = 1, và bit thấp, bit off, hay đầu vào thấp sẽ phản ánh trạng thái bit input = 0, tương tự như vậy cho ngõ ra OutputDigital, các ngõ vào và ra do đếm các tín hiệu analog hay còn gọi là tín hiệu tuyến tính với các chuẩn cơ bản như 0-10V, 0-5V, -20-20mA, 4-20mA… chúng ta tạm thống nhất là các ngõ InputAnalog và OutputAnalog.

    PLC thực hiện lệnh logic bên trong CPU của mình và trả kết quả ở nhóm đầu ra OutputDigital bằng bit on hay off tuỳ theo ý đồ thiết kế trong quá trình vận hành của hệ thống.

    Tuỳ từng hãng chế tạo PLC và đặc thù ngôn ngữ của nhiều quốc gia khác nhau, các nhà thiết kế các phần mềm lập trình logic cho PLC sao cho thật gần gũi, dễ nhớ, dọc logic chương trình để nắm bắt được hệ thống vận hành các tác vụ sao cho thật đơn giản, phân tích được các quá trình tác vụ đã và đang thực thi. Các ngôn ngữ lập trình PLC có thể được xây dựng bằng nhiều công cụ mạnh khác nhau, tất cả đều giúp cho các nhà thiết kế hệ thống cũng như lập trình PLC khai thác triệt để các tính năng nâng cao hệ số vận hành trong hệ thống. Công nghệ phần mềm đã có những chuyển biến tích cực rõ rệt trong vài năm trở lại đây, trên thị trường xuất hiện các phần mềm vận hành trên nền phần cứng ở bus 64Bit với tần số 3GB hoặc cao hơn. Điều này sẽ kích thích sự phát triển PLC cả phần cứng lẫn phần mềm trong tương lai. Có thể dự đoán rất lạc quan rằng trên nền tảng tiến bộ của công nghệ, vài năm tới, chắc chắn chúng ta sẽ được sử dụng các PLC thế hệ mới có tốc độ xử lý tác vụ lón hơn gấp nhiều lần các dòng sản phẩm PLC hiện tại. Tuy nhiên, sự nâng cấp các hệ thống sản xuất lớn cho thế hệ này để vận hành tối ưu hơn chưa phải là tính cấp thiết, ngoài ra còn liên quan đến sự tương thích thiết bị giữa cái đã cũ và mới.

    Các bạn từng làm việc với ngôn ngữ lập trình C đều hiểu rằng C có những tập lệnh khai thác và điều khiển đến từng Bit trong thanh ghi đệm, bất kỳ địa chỉ bit nào của cổng LPT (Printer), RS232, thường thâm nhập đến cả bảng FatRecord của HDD. Bit là đơn vị cơ bản và nhỏ nhất trong nền tảng lập trình với ngôn ngữ máy các mã máy được lập trình bằng ngôn ngữ Assembler khi thực thi, chương trình chạy rất nhanh trong cả những thế hệ PC dòng X486, điều này rất dễ hiểu, Assembler chạy rất gần với mã của máy, ngôn ngữ cấp thấp trong các ngôn ngữ lập trình… Chúng ta đều ngầm hiểu PLC chạy với ngôn ngữ của mã máy, tuy nhiên đặc thù của ngôn ngữ máy không phải ai cũng dễ dàng tiếp cận và tổ chức thiết kế chương trình tốt được, điều này phát sinh một công cụ trung gian giữa ngôn ngữ loài người và ngôn ngữ của mã máy, cao hơn mã máy một cấp các ngôn ngữ lập trình hay được sử dụng như Dephi, Pascal, VB… Khi PC vận hành nó sẽ chạy để thực thi những mã nó hiểu, còn chúng ta cứ ung dung dùng ngôn ngữ gần gũi với ngôn ngữ loài người nhất để viết chương trình, công cụ trung gian cho 2 thái cực này chúng ta gọi đó là trình biên dịch.

    PLC gần giống như vậy, PLC thực chất chạy bằng mã máy với hệ thống số nhị phân, do đó tốc độ quét vòng chương trình có thể đạt đến vài phần ngàn giây, các software đùng để lập trình PLC tích hợp cả phần biên dịch. Các dòng lệnh khi lập trình chúng ta đưa từ chương trình vào thì trình biên dịch sẽ chuyển đổi sang mã máy và ghi từng bit 0 hay bit 1 lên đúng vào vị trí có địa chỉ đã được quy ước trước trong PLC lên PC được thực thi xảy ra ngược lại và trình biên dịch đã làm xong nhiệm vụ của mình trước khi trả chương trình lên Monitor.

    Vấn đề này được giải thích sẽ rất hữu ích cho các bạn sinh viên đang lập trình vi xử lý, giúp các bạn có một cái nhìn toàn cục hơn khi chuyển sang lập trình Logic cho PLC.

    Những tham số cơ bản trong PLC và quy ước định nghĩa tên

    Chúng ta bắt đầu vào vấn đề quy ước tên gọi cho các ngõ vào/ra các thiết bị logic phụ trợ trong PLC, các quy định điện áp cung cấp ở ngõ vào/ra. Người viết ngẫu nhiên chọn 4 hãng tiêu biểu để giới thiệu, các hãng PLC khác các bạn có thể tham khảo trên Internet.

    4 hãng này người viết gọi là đại diện cho hai trường phái lập trình PLC, hai hãng của châu á và hai hãng của châu Âu. Chúng ta chọn 4 hãng tiêu biểu gồm: Mitsubishi, Omron, Siemens, Telemecanique.

    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.

    [IMG]

    <span style="color:blue">ZEN của Omron</span>


    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 512I/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 ngõ 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…

    Telemecanique : (software mô tả TwidoSoft V3.2 có thể dùng thương hiệu Telemecanique để mô tả sản phẩm thuộc tập đoàn Schneider).

    Các dòng sản phẩm PLC loại nhỏ của Schneider có thể ứng dụng cho nhiều phương án điều khiển tự động ở ngõ vào/ra trên dưới 40-128 I/O tương tự dòng Fx-xx của Mitsubishi hay S7-200 của Siemens. Các thiết bị logic trong nội tại PLC cơ bản gần như đáp ứng hầu hết các yêu cầu điều khiển cỡ nhỏ, InputDigital được gán ký hiệu “I.01” (hệ thập phân) tương tự ngõ ra OutputDigital “Q0.1”, cách gán địa chỉ theo số thứ tự thập phân tương tự dòng S7-200 của Siemens. Các đòng sản phẩm của các hãng chế tạo khác, bạn đọc tham khảo trên các software tương ứng và tự rút ra kết luận cho riêng mình.
  2. mythuansv Guest

    Số bài viết: 0
    Đã được thích: 0
    Điểm thành tích: 0
    Chao tat ca cac thanh vien.
    Minh co mua duoc 1 PLC Tóhiba d kem theo may Secondhand. Mih muon tim hieu ve no nhung ko co tai lieu va khong co phan men luon.
    Neu ai co thong tin cho minh xin voi.
    Cam on moi nguoi
  3. nguyentrunghoa Guest

    Số bài viết: 0
    Đã được thích: 0
    Điểm thành tích: 0
    <div class='quotetop'>QUOTE (mythuansv @ Mar 3 2007, 03:34 PM) <{POST_SNAPBACK}></div><div class='quotemain'>Chao tat ca cac thanh vien.
    Minh co mua duoc 1 PLC Tóhiba d kem theo may Secondhand. Mih muon tim hieu ve no nhung ko co tai lieu va khong co phan men luon.
    Neu ai co thong tin cho minh xin voi.
    Cam on moi nguoi[/b][/quote]

    Để giải quyết được vấn đề của bạn thì trước hết bạn cần phải đưa ra các thông số PLC của bạn là gì thì mọi người mới giúp đỡ được bạn!

Chia sẻ trang này