Tài liệu điều khiển hệ thống đèn giao thông tại ngã tữ sử dụng plc s7 200

Mục lục Mở đầu Chương 1 Giới thiệu về đèn giao thông 1.1 Định nghĩa và phân loại đèn giao thông 1.2 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động 1.3 Quy trình điều khiển đèn giao thông 1.4 Làn xanh 1.5 Bài toán điều khiển đèn 1.6 Thời gian thực Chương 2 Công cụ thực hiện bài toán 2.1 Kỹ thuật số và logic cơ bản 2.2 Tổng quan về PLC 2.3 Hệ thống điều khiển logic khả trình PLC S7-200 2.4 Phần mềm Step 7 Micro / Win Chương 3 : Mô hình hệ thống điều khiển đèn giao thông 3.1 Thiết bị phần cứng 3.2 Bảng kết nối vào ra và sơ đồ đấu dây 3.3 Sơ đồ thuật toán và quá trình hoạt động 3.4 Chương trình dạng Ladder và STL 3.5 Giới thiệu về mô hình và hướng phát triển của đồ án Kết luận Tài liệu tham khảo Page 1 of 56 Mở đầu Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền kinh tế là tốc độ ra tăng không ngừng về các loại phương tiện giao thông. Sự phát triển nhanh chóng của các phương tiện giao thông đã dẫn đến tình trạng tắc nghẽn giao thông xảy ra rất thường xuyên .Vấn đề đặt ra ở đây là làm sao để đảm bảo giao thông thông suốt và sử dụng đèn điều khiển giao thông ở những ngã tư ,những nơi giao nhau của các làn đường là một giải pháp . Để viết chương trình điều khiển đèn giao thông ta có thể viết trên nhiều hệ ngôn ngữ khác nhau . Nhưng với những ưu điểm vượt trội của PLC S7- 200 như : giá thành hạ , dễ thi công , sửa chữa , chất lượng làm việc ổn định linh hoạt ….nên ở đây tôi đã chọn hệ thống điều khiển có thể lập trình được PLC (Programmble Logic Control) với ngôn ngữ lập trình của S7 – 200 để viết chương trình điều khiển đèn giao thông . Xuất phát từ những nhu cầu thực tế và những ham muốn hiểu biết về về lĩnh vực này , tôi đã chọn đồ án: ‘’ Điều khiển hệ thống đèn giao thông tại ngã tữ sử dụng PLC S7-200 ‘’ . Mục đích của đồ án này là tạo ra một mô hình mang tính thực tế sử dụng khả năng của PLC S7 – 200 và quan trọng nhất là từng bước phát triển những ứng dụng của PLC trong cuộc sống ( Điều khiển đèn giao thông , tự động hoá trong mọi lĩnh vực của ngành sản xuất . . .) Page 2 of 56 Chương 1 Giới thiệu về đèn giao thông 1.1 Định nghĩa và phân loại đèn giao thông 1.1.1 Định nghĩa Đèn giao thông (còn được gọi tên khác là đèn tín hiệu giao thông hay đèn điều khiển giao thông) là một thiết bị được dùng để điều khiển giao thông ở những giao lộ có lượng phương tiện lưu thông lớn (thường là ngã ba, ngã tư đông xe qua lại). Đây là một thiết bị quan trọng không những an toàn cho các phương tiện mà còn giúp giảm ùn tắc giao thông vào giờ cao điểm. Nó được lắp ở tâm giao lộ hoặc trên vỉa hè. Đèn tín hiệu có thể hoạt động tự động hay cảnh sát giao thông điều khiển. Hình 1 . Đèn giao thông 1.1.2 Phân loại Dành cho xe cộ Loại 3 màu có 3 kiểu: xanh, vàng, đỏ. Tác dụng như sau: Đỏ: Khi gặp đèn đỏ, tất cả các phương tiện đang lưu thông phải dừng lại ở phía trước vạch dừng, người đi bộ được sang đường. Xanh: Khi gặp đèn xanh, tất cả các phương tiện được phép đi và phải chú ý. Người đi bộ không được sang đường. Vàng: Đèn vàng là dấu hiệu của sự chuyển đổi tín hiệu. Khi đèn vàng bật sau đèn xanh nghĩa là chuẩn bị dừng, khi đó các phương tiện phải dừng lại trước vạch dừng vì tiếp đó đèn đỏ sẽ sáng, trường hợp đã vượt quá vạch dừng thì phải nhanh chóng cho xe rời khỏi Page 3 of 56 giao lộ. Nếu đèn vàng bật sau đèn đỏ có nghĩa là chuẩn bị đi, người lái xe có thể đi trước vì tiếp đó đèn xanh sẽ sáng. Khi đèn vàng nhấp nháy ở tất cả các hướng nghĩa là được đi nhưng người lái xe vẫn phải chú ý. Ba loại đèn này lắp theo thứ tự: Nếu lắp chiều dọc thì đèn đỏ ở trên, vàng ở giữa, xanh ở dưới. Nếu lắp chiều ngang thì theo thứ tự đỏ ở bên trái, vàng ở giữa, xanh ở bên phải hay ngược lại. Dành cho người đi bộ Loại 2 màu có hai màu xanh, đỏ. Tác dụng như sau: Đỏ: Đèn đỏ có nghĩa là "không được sang đường". Nó có hình ảnh người màu đỏ đang đứng yên hoặc chữ "dừng lại". Khi gặp đèn đỏ, người đi bộ phải đứng yên trên vỉa hè. Khi người đỏ nhấp nháy nghĩa là sắp được sang đường, người đi bộ phải chuẩn bị sang phía bên kia đường. Xanh: Đèn xanh có nghĩa là "được phép sang đường". Nó có hình ảnh người màu xanh đang bước đi hoặc chữ "sang đường". Khi gặp đèn xanh, người đi bộ được phép sang đường. Khi đèn xanh nhấp nháy, người đi bộ phải khẩn trương sang nốt quãng đường còn lại. Loại đèn này lắp theo thứ tự: Nếu lắp chiều dọc thì đèn đỏ ở trên, đèn xanh ở dưới. Nếu lắp chiều ngang thì đèn đỏ ở bên trái, đèn xanh ở bên phải hoặc ngược lại. Loại này đôi khi được lắp kèm với đèn đếm lùi để người đi bộ có khả năng ước lượng thời gian sang đường là bao lâu . Đèn đếm lùi Đèn đếm lùi là loại đèn lắp đặt bổ sung bên cạnh đèn tín hiệu chính. Đèn đếm lùi được hiển thị bằng một con số đếm ngược với những màu sắc khác nhau. Khi đèn đếm đến "0" là lập tức chuyển màu đèn chính. Page 4 of 56 1.2 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động 1.2.1 Cấu tạo Hình 2 Mô hình đèn giao thông Hệ thống đèn giao thông hay là đèn điều khiển giao thông gồm hai cột đèn chính được lắp đặt tại hai đầu của hai làn đường khác nhau ở ngã tư. Mỗi một cột đèn gồm 6 đèn đó là 3 đèn chính gồm: đèn xanh, đèn đỏ và đèn đỏ; 2 đèn phụ là 2 đèn dùng điều khiển làn đường dành cho người đi bộ: đèn xanh người đi bộ và đèn đỏ người đi bộ . 1.2.2 Nguyên tắc hoạt động Đèn giao thông thường hoạt động cả ngày, đến 0 giờ (12 giờ đêm) thì chuyển sang trạng thái nháy vàng hoặc ngừng hoạt động. Khi nháy vàng, xe cộ được đi và phải chú ý, người đi bộ được phép sang đường. Đến 6 giờ sáng ngày hôm sau đèn lại hoạt động bình thường trở lại. Đôi khi ở một vài ngã tư đông đúc, đèn tín hiệu có thể hoạt động 24/24 mà không nháy vàng. Khi hoạt động, đèn thường sáng màu xanh, sau đó đến vàng và đỏ. Sau một thời gian hoạt động, đèn lại chuyển xuống màu xanh. Đôi khi ở một số giao động, đèn vàng bật sau đèn đỏ. Page 5 of 56 1.3 Quy trình điêu khiển đèn giao thông Đèn giao thông phải bật từng màu riêng biệt, đèn này tắt mới được bật đèn kia lên, không được bật nhiều màu cùng một lúc. Giữa 2 chiều đường, khi chiều A bật đèn đỏ thì lập tức chiều B phải bật ngay đèn xanh và ngược lại. Khi chuyển từ xanh-đỏ và đỏ-xanh bắt buộc phải bật qua màu vàng, vì màu vàng đệm giữa 2 màu xanh đỏ. Khi bật đèn vàng thì phải bật sáng ở cả 2 chiều đường A và B 1.4 Làn xanh Khái niệm làn xanh được đề cập đến ở đây chính là làm thế nào để phương tiện tham gia giao thông có thể gặp hai đèn xanh liên tiếp ở hai ngã tư liền nhau. Muốn được như vậy chúng ta phải làm sao cho chu kỳ của đèn ở ngã tư tiếp theo phù hợp với tốc độ của phương tiện và khoảng cách giữa hai ngã tư. Và giải pháp tôi đề cập ở đây là ở ngã tư thứ hai ta lắp đặt một Timer có tác dụng tạo thời gian trễ của chu kỳ đèn thứ hai so với đèn thứ nhất phù hợp. “Làn xanh” giúp cho người tham gia giao thông lưu thông trên đường với tốc độ phù hợp được nhanh chóng và thuân tiện hơn . Đây là mô hình phát triển trong tương lai . Bài toán đèn giao thông trong đồ án này chưa đề cập đến ‘’ làn xanh ‘’ mà chỉ là chương trình cho điều khiển cho một ngã tư đơn thuần . Page 6 of 56 1.5 Bài toán điều khiển đèn Lập trình điều khiển đèn giao thông ở ngã tư gồm 2 đoạn đường khác nhau ở 2 chế độ theo thời gian : Từ 5h đến 23h hàng ngày : Hệ thống đèn hoạt động tự động với chu kỳ 60s theo sơ đồ : Thời gian đèn Xanh , Đỏ , Vàng lần lượt là 27s , 30s , 3s . Từ 23h đến 5h sáng : Hệ thống đèn vàng nhấp nháy với chu kỳ 2s : Page 7 of 56 1.6 Thời gian thực Khái niệm thời gian thực ở đây được dùng với ý nghĩa thời gian tuyệt đối mà con người đang sử dụng, tình bằng giây, phút, giờ .Trong yêu cầu bài toán đặt ra, thời gian có ý nghĩa to lớn , nó quyết định khi nào thì chế độ bình thường chạy , và khi nào thì chế độ ban đêm chạy . Thời gian chạy trong bài toán chính là thời gian sinh hoạt của con người . Chính vì vậy , sử dụng thời gian thực không những điều khiển hệ thống vận hành một cách hợp lý mà còn thể hiện sự thông minh của máy móc . Page 8 of 56 Chương 2 Công cụ thực hiện bài toán Dựa trên nền tảng toán học là đại số boole , việc giải quyết bài toán đặt ra là dùng ngôn ngữ lập trình để tạo ra chương trình điều khiển hệ thống đèn theo thời gian thực và nạp vào thiết bị có khả năng hiểu và thực hiện chương trình đó . Trong chương này tôi sẽ trình bày về “Kỹ thuật số và logic cơ bản” , dùng phần mềm “Step7 Micro/Win” để viết chương trình , nạp vào “PLC S7-200” để thực hiện . 2.1 Kỹ thuật số và logic cơ bản 2.1.1 Biến và hàm số 2 giá trị Biến hai giá trị, hay còn gọi biến Boole là loại hàm số mà miền giá trị của nó chỉ có hai phần tử. Ta sẽ ký hiệu chúng bằng những chữ nhỏ in nghiêng như x, y, u, v,… và phần tử của chúng là 0 và 1. Ví dụ : Công tắt là một biến Boole với 2 giá trị: đóng (ký hiệu là 1) và mở (ký hiệu là 0). Đèn hiệu cũng là một biến Boole với hai trạng thái: Sáng (ký hiệu là 1) và tắt (ký hiệu là 0). Hai biến Boole được gọi là độc lập nhau nếu sự thay đổi giá trị của biến số này không ảnh hưởng đến giá trị của biến số kia. Ví dụ 2 công tắt trong hình 3.1 là 2 biến Boole độc lập với nhau. Hình 3 Sơ đồ công tắc đèn Page 9 of 56 Ngược lại, nếu giá trị của một biến số y phụ thuộc vào giá trị của biến số x thì biến y được gọi là biến phụ thuộc của biến x . Ví dụ trong hình 3.1 thì đèn là 2 biến phụ thuộc vào biến công tắc. Đèn sẽ sáng nếu cả 2 biến công tắc có giá trị 1 và sẽ tắt nếu một trong hai biến có giá trị 0. Hàm hai trị là mô hình toán học mô tả sự phụ thuộc của một biến Boole vào các biến Boole khác. Chẳng hạn như để biểu diễn sự phụ thuộc của đèn, ký hiệu là z, vào 2 biến công tắc, ký hiệu là x và y, ta viết z = f(x,y) Một cách tổng quát hàm hai trị mô tả sự phụ thuộc của biến số y vào n biến x1, x2,…, xn có dạng y = f(x1, x2, …, xn). Việc mô tả sự phụ thuộc của một biến Boole này vào các biến Boole khác thành hàm hai trị dựa vào ba phép tính cơ bản. Đó là phép tính và (ký hiệu là ^), hoặc (ký hiệu là v), phủ định (ký hiệu là ) được định nghĩa như sau: Ví dụ, hàm f(x,y) biểu diễn biến đèn z phụ thuộc vào hai biến công tắc x, y sẽ là: z = f(x,y) = x^y = x.y 2.1.2 Tính chất x^1 = 1^x = x với x thuộc B ->1 là phần tử đơn vị của phép toán ^ xv0 = 0vx = x với x thuộc B ->0 là phần tử đơn vị của phép toán v xvy = yvx ( Tính chất giao hoán ) Page 10 of 56 xv(y^z) = (xvy)^z (Tính chất kết hợp ) 2.1.3 Xác định công thức từ bảng chân lý Ta sẽ xét bài toán ngược là tìm công thức biểu diễn hàm f(x) từ bảng giá trị chân lý đã biết của hàm đó. Công việc này là cần thiết vì trong thực tế nhiều bài toán tổng hợp bộ điều khiển được bắt đầu từ bảng chân lý. Trước hết hãy làm quen với hai khái niệm mới là biểu thức nguyên tố tổng và biểu thức nguyên tố tích nếu trong T(x): Có mặt tất cả các biến số xk, k=1, 2,…, n và mỗi biến chỉ xuất hiện một lần, Chỉ cấu thành bởi hai phép tính ^, hoặc v, . Ví dụ: T1(x1, x2, x3) = x1.x2.x3 (tạo bởi 2 phép toán ^, ), T2(x1, x2, x3) = x1 v x2 v x3 (tạo bởi 2 phép toán), ) Là các biểu thức nguyên tố. Biểu thức nguyên tố với 2 phép tính ^, được gọi là biểu thức nguyên tố tích còn biểu thức nguyên tố với 2 phép tính v, gọi là biểu thức nguyên tố tổng. Trong ví dụ trên T1 là biểu thức nguyên tố tích còn T2 gọi là biểu thức nguyên tố tổng. Để tiện cho việc trình bày ta quy ước: x-k = xk0 và xk = xk1 Từ định nghĩa ta thấy các biểu thức nguyên tố có các đặc điểm: Biểu thức nguyên tố tích TN(x) có giá trị 1 khi và chỉ khi tất cả các thừa số cùng có giá trị 1. Như vậy nếu xk xuất hiện trong biểu thức dạng phủ định (qk=0) thì xk phải có giá trị 0 và ngược lại nếu qk =1 thì xk phải có giá trị 1. Biểu thức nguyên tố tổng TC(x) có giá trị 0 khi và chỉ khi tất cả các thương số cùng có giá trị 0. Như vậy nếu xk xuất hiện trong biểu thức dạng phủ định (qk=0) thì xk phải có giá trị 1 và ngược lại nếu qk =1 thì xk phải có giá trị 0. Bây giờ ta xác định biểu thức hàm hai trị từ bảng chân lý của nó. Page 11 of 56 Xác định nhờ biểu thức nguyên tố tích Biểu thức hàm hai trị f(x) sẽ tương đương với kết quả phép HOẶC của tất cả các biểu thức nguyên tố tích của các hàng có giá trị 1 trong bảng chân lý. Xác định nhờ biểu thức nguyên tố tổng Biểu thức hàm hai trị f(x) sẽ tương đương với kết quả phép AND của tất cả các biểu thức nguyên tố tổng của các hàng có giá trị 0 trong bảng chân lý. Ta sẽ minh hoạ nguyên tắt bằng ví dụ trên. Page 12 of 56 2.1.4 Biểu diễn số nguyên dương Một số nguyên dương uk bất kỳ, trong hệ cơ số 10 bao giờ cũng được biểu diễn đầy đủ bằng dãy các con số nguyên từ 0 đến 9. Ví dụ uk = 259 được biểu diễn bằng 3 con số: 2, 5 và 9 và cách biểu diễn đó được hiểu là Uk = 2.102+ 5.101 + 9.100 Một cách tổng quát khi biểu diễn trong hệ cơ số 10 uk có dạng Uk = an .10n + an-1 .10n-1 +…+ a1 .101 + a0 .100 (3.1) với 0<=ai<=9 Như vậy việc biểu diễn uk trong hệ cơ số 10 là sự biến đổi uk thành tập hữu hạn n+1 số nguyên ai, i=0, 1, …, n thoả 0<=ai <=9. Số các giá trị mà ai có được do hệ cơ số biểu diễn uk quyết định. Trong trường hợp này uk được biểu diễn trong hệ cơ số 10 nên ai có 10 giá trị. Biểu diễn trong hệ cơ số 2 Cách biểu diễn uk trong hệ cơ số 10 chưa phù hợp với nguyên tắc mạch điện của bộ điều khiển số vì uk có các phần tử đa trị 0<=ai<=9. Ta biến đổi biểu thức (3.1) về dạng sau Uk = xn .2n + xn-1 .2n-1+…+ x1 .21+ x0 .20 với ai =0,1 (3.2) Với việc thay đổi này các tham số xi, i=0,1,…,n sẽ trở thành những đại lượng hai trị 0 hoặc 1. Nếu sử dụng vector hàng để biểu diễn ta sẽ có Uk → Xn Xn-1 … X1 X0 Ta sẽ đi đến dạng biểu diễn thông dụng bằng mạch điện cho tín hiệu số. Mỗi ô vuông trong cách biểu diễn trên gọi là một bit và mỗi bit là một biến hai trị. Số các bit của vector x quyết định miền giá trị cho uk. Với n+1 bit trong (3.2)thì miền giá trị của uk sẽ là tập các số nguyên dương trong khỏang 0<=uk<=2n+1-1 Page 13 of 56 Một dãy 8 bit được gọi là 1 byte. Hai byte gọi là 1 từ (word) và 2 từ gọi là từkép (double word). Trong kỹ thuật PLC nói riêng và điều khiển số nói chung ngườita thường biểu diễn uk bằng một byte, 1 từ hoặc 1 từ kép. Biểu diễn uk=205 thành một byte: 1 1 0 0 1 1 0 1 Một từ : 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 Cách biểu diễn trong hệ cơ số 2 như vậy không ảnh hưởng tới thói quen tính toán của ta trong hệ thập phân như cộng trư. Tuy nhiên vẫn phải để ý rằng do xi chỉ bằng 0 hoặc 1 nên khi cộng có tổng lớn hơn 1 ta phải viết xi = 0 và nhớ 1 sang hàng sau. Ví dụ khi cộng 53 và 27 trong hệ cơ số 2 sẽ có : Giống như cách biểu diễn uk trong hệ cơ số 10 và 2, trong hệ cơ số 16, số nguyên uk có dạng Uk = hn .16n + hn-1 .16n-1+…+ h1 .161+ h0 .160 với 0<=hi <=15(3.3) và tham số hi là những biến 16 trị. Các số của hi ký hiệu là 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F trong đó các ký tự khi chuyển sang hệ thập phân sẽ tương đương với A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15 Page 14 of 56 Để bộ điều khiển số hiểu được dạng biểu diễn của uk, người ta đã chuyển các tham số hi sang hệ cơ số 2. Do mỗi tham số có 16 giá trị nên người ta cũng chỉ cần 4 bit là đủ để biểu diễn chúng. Một mảng 4 bit có tên gọi là một Nipple Ví dụ, số nguyên dương uk = 7723 trong hệ cơ số 10, khi chuyển sang cơ số 16 sẽ là 1E2B vì 7723 = 1.163+14.162+2.16+11 1 E 2 B Mã BCD của số nguyên dương Ta đã biết mã Hexadecimal là kiểu sử dụng biến hai trị để thể hiện các chữ số hi, khi uk được biểu diễn trong hệ cơ số 16. Hoàn toàn tương tự, mã BCD là dạng dùng biến hai trị thể hiện những chữ số 0 uk = 11011001 Page 15 of 56 BCD ↔ Nhị phân VD: Chuyển số Nhị phân 0010 0111 0101 thành số BCD 0010 = 2 0111 = 0 + 4 + 2 + 1 = 7 0101 = 0 + 4 + 0 + 1 = 5 → uk = 275 VD: Chuyển số BCD 275 thành số Nhị phân 2 = 0010 7 = 4+2+1 = 0111 5 = 4+1 = 0101 → uk = 0010 0111 0101 Page 16 of 56 2.2 Tổng quan về PLC Trong công nghiệp sản xuất , để điều khiển một dây chuyền , một thiết bị máy móc công nghiệp … người ta thực hiện kết nối các linh kiện điều khiển rời (rơle, timer,contactor …) lại với nhau tuỳ theo mức độ yêu cầu thành một hệ thống điện điều khiển. Công việc này khá phức tạp trong thi công, sửa chữa bảo trì do đó giá thành cao. Khó khăn nhất là khi cần thay đổi một hoạt động nào đó . Một hệ thống điều khiển ưu việt mà chúng ta phải chọn được điều khiển cho một máy sản xuất cần phải hội đủ các yêu cầu sau: giá thành hạ, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng làm việc ổn định linh hoạt … Từ đó hệ thống điều khiển có thể lập trình được PLC (Programable Logic Control) ra đời đã giải quyết được vấn đề trên. Thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC: Programmable Logic Control) là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc thể hiện thuật toán đó bằng mạch số. Page 17 of 56 Quá trình thực thi của PLC bao gồm 3 giai đoạn: giám sát các đầu vào, tính toán trên cơ sở chương trình của nó và điều khiển các đầu ra để tự động hóa các quá trình hay công cụ. Tất cả các hệ thống PLC đều gồm có các thành phần cơ bản cần thiết để thao tác với các dữ liệu vào, xử lý dữ liệu và điều khiển đầu ra. Các khối cơ bản của một PLC bao gồm bộ xử lý trung tâm (CPU), bộ nhớ, bộ giao tiếp đầu vào và bộ giao tiếp đầu ra. Ngoài ra, PLC có thể tích hợp các khối nguồn, xung đồng hồ và giao tiếp truyền thông để nạp chương trình, giám sát trạng thái của PLC hay nối mạng các PLC với nhau. Đầu vào của PLC có thể đưa vào các tín hiệu số hay tương tự từ các thiết bị khác nhau (cảm biến) và biến đổi thành tín hiệu logic để CPU sử dụng. Bộ xử lý trung tâm CPU tính toán và thực thi các phép tính điều khiển dựa trên các lệnh điều khiển trong bộ nhớ. Bộ giao tiếp đầu ra biến đổi các lệnh điều khiển từ CPU thành tín hiệu số hay tương tự để có thể dùng điều khiển các thiết bị chấp hành khác nhau (actuator). Một thiết bị lập trình được dùng để nhập các lệnh mong muốn, những lệnh này quyết định PLC sẽ làm gì khi tác động các đầu vào cụ thể. Một thiết bị giao tiếp (operator interface) cho phép thông tin quá trình được hiển thị và để nhập các thông số điều khiển mới. Bộ nhớ của PLC nói chung được chia thành 3 phần: bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu và vùng nhớ lưu các thông số cấu hình hệ thống. Bộ nhớ chương trình lưu trữ các lệnh sơ đồ lập trình LAD hay STL. Vùng nhớ này sẽ điều khiển cách thức sử dụng vùng nhớ dữ liệu và các I/O. Các lệnh LAD hay STL được viết bằng các thiết bị lập trình (PC) và được nạp (tải) vào vùng nhớ chương trình của PLC. Bộ nhớ dữ liệu được dùng như một vùng làm việc bao gồm vùng nhớ cho các phép tính,vùng lưu trữ tạm thời cho các kết quả tạm và các hằng số. Vùng nhớ dữ liệu bao gồm cácvùng nhớ cho các thiết bị như: vùng nhớ timer (T) (word và bit), counter (C) (word vàbit), bộ đếm tốc độ cao (HC), và vùng nhớ đầu vào (I), vùngnhớ đầu ra (Q), đầu vào Page 18 of 56 tương tự (AI), đầu ra tương tự (AQ), vùng nhớ biến(V),vùng nhớ bên trong (M), vùng nhớ đặc biệt (SM) ,… Bộ nhớ thông số gồm các ô nhớ lưu trữ các thông số cài đặt, mật khẩu, địa chỉ thiết bị điều khiển và các thông tin về các không gian nhớ có thể sử dụng PLC hoạt động theo một cách thức đơn giản bằng việc lặp lại quá trình sau. Dữ liệu vào từ bên ngoài được chuyển đổi qua bộ giao tiếp đầu vào thành dạng mà CPU có thể dùng. CPU tính toán dựa trên các dữ liệu vào theo chương trình người dùng được lưu trữ trong bộ nhớ. Các kết quả của quá trình tính toán này được đưa tới bộ giao tiếp đầu ra để chuyển đổi thành dạng mà các thiết bị kết nối với PLC có thể sử dụng. Cấu trúc chung của hệ thống điều khiển dùng PLC PLC được nhiều hãng chế tạo, và mỗi hãng có nhiều họ khác nhau, và có nhiều phiên bản (version) trong mỗi họ, chúng khác nhau về tính năng và giá thành, phù hợp với mức độ bài toán đơn giản hay phức tạp. Ngoài ra còn có các bộ ghép nối mở rộng cho phép liên kết nhiều bộ PLC nhỏ (thành mạng PLC) để thực hiện các chức năng phức tạp, hay giao tiếp với máy tính để tạo thành một mạng tích hợp, thực hiện việc theo dõi, kiểm tra, điều khiển một quá trình công nghệ phức tạp hay toàn bộ một phân xưởng sản xuất. Mặc dù vậy, một hệ thống điều khiển dùng bất kỳ loại PLC nào cũng đều có cấu trúc sau : Hình 4: Cấu trúc chung hệ thống điều khiển dùng PLC. Page 19 of 56 Trong đó: ● Đầu vào dạng số: gồm hai trạng thái ON và OFF. Khi ở trạng thái ON thì đầu vào số được coi như ở mức logic 1 hay mức logic cao. Khi ở trạng thái OFF thì đầu vào số có thể được coi như ở mức logic 0 hay mức logic thấp. Các kênh vào số thường nối với các cảm biến hai trạng thái dạng đóng/ ngắt (On/Of) như: - Cảm biến quang điện, - Cảm biến tiệm cận - Cảm biến xung điện - Các công tắc ● Đầu vào tương tự: tín hiệu vào là tín hiệu tương tự , thường đầu vào tương tự có tầm 0 – 20 mA, 4 – 20 mA hay 0 – 10VDC. - Cảm biến lưu lượng - Cảm biến độ ẩm - Cảm biến áp xuất - Cảm biến nhiệt độ - Cảm biến áp xuất - Cảm biến vị trí / tốc độ / gia tốc - Cảm biến lực ● Đầu ra số: gồm 2 trạng thái ON và OFF. Các đầu ra này thường được nối ra để điều khiển các van solenoid, cuộn dây contactor, đèn hiệu. Các kênh ra số có thể nối với các thiết bị như: - Các cuộn hút cho van điện từ - Các động cơ bước - Các cơ cấu đóng ngắt vv. ● Đầu ra tương tự: tín hiệu ra là tín hiệu tương tự, thường có tầm từ 0 – 10 VDC. Các kênh ra tương tự thường được nối với các cơ cấu chấp hành tương tự: - Các động cơ DC và AC Page 20 of 56