Công nghệ điều khiển tự động hóa trong xí nghiệp

xí nghiệp ,công nghiệp cũng đóng góp một phần không nhỏ. Ví dụ như :các băng truyền, băng tải, thang máy.....đều áp dụng tự động hoá xí nghiệp để cải tiến và nó đã giúp con người tiết kiệm được sức lao động và có thể thay thế được nhiều công nhân và thuận tiện hơn cho người sử dụng. Các công nghệ đều được điều khiển tự động hóa bằng nhiều phần mềm khác nhau với mục đích chung là giúp con người thuận tiện trong khi làm việc. Trong đợt thực tập này, sinh viên chúng tôi đã tiếp súc được phần nào với các công nghệ tiên tiến từ các linh kiện điện tử đơn giản như :tụ điện, IC, đi ốt..., đén các thiết bị tuej đọng có tính năng cao như :OMRON, LOGO và các linh khiện cần thiết cho việc lắp giáp các mạch điện tử...từ đó thấy được rằng, ngoà việc học lý thuyết trên lớp thì việc được thực tập để được tiếp cận với các thiết bị củ theerlaf rất quan trọng khi nó giúp cho sinh viên có thêr nhận biết một cách trực quan và thực tế hơn rất nhiều. Thời gian thực tập tuy ngắn nhưng thực sự chúng tôi đã có được những kinh nghiệm rất quý báu để làm hành trang cho công việc sau lày. Phần I: điện - điện tử A .Giới thiệu các loại linh kiện điện tử. Điện trở Nhiệt điên trở Điện trở thường Biến trở Quang trở Điện trở công suất Chức năng: Hạn chế dòng điện đi qua các phần tử trong mạch. Các loại điện trở: cách ghi chỉ số điện trở: Ghi chỉ sqoos trực tiếp: Các chỉ số giá trị điện trở được ghi trực tiếp trên thân của điện trở. Khoảng giá trị Chách ghi Ví dụ 0- <100W Chir số +R 27R=27W 100- < 999W Chỉ ghi chỉ số 136=136W 1K- <10KW Chỉ số +K 1K5=1,5KW 10K- <1000KW Chỉ số +K+chỉ số 470K=470KW > 1000KW Chỉ số +M +chỉ số 1M5,2M Ghi chỉ số bằng vạch màu: các chỉ số giá trị điện trở dược thể hiện bằng các vạch mà. có hai loại : loại 4 vạch loại 5 vạch . ý nghĩa các vạch theo thứ tự trên thân điện trở: Vạch Loại 4 vạch Loại 5 vạch Thứ 1 Số thứ nhất Số thứ nhất Thứ 2 Số thứ hai Số thứ hai Thứ 3 Số chữ số 0 tiếp thêo Số thứ ba Thứ 4 Sai số Số chữ số 0 tiếp thêo Thứ 5 Sai số Ví dụ :Màu trên thân điện trở theeo thứ tự là: Nâu đen cam nhũ vàng khi đó giá trị của điện trở là 10 000d + 5% ý nghĩa các màu: Đen 0 Xanh lá cây 5 Nhũ vàng 5% Nâu 1 Xanh ra trời 6 Nhũ bạc 10% Đỏ 2 Tím 7 Không màu 20% Cam 3 Xám 8 Vàng 4 Trắng 9 II. Tụ điện. Chức năng: làm nhiệm vụ lọc các sóng đa hài ghép trong các mạch dao động. Có hai loại tụ điện Kí hiệu: Tụ phân cực dùng trong mạch xoay chiều và một chiều Tụ không phân cực dung trong mạch một chiều Đơn vị : F ,MF ,PF ,NF. Cách đọcgiá trị của tụ : Tụ giấy : Đọc trực tiếp trị số ghi trên vỏ tụ Tụ gốm : Đọc theo chỉ số ghi trên vỏ tụ VD: 103 tương ưng là 10.103 PF Cách kiểm tra tụ : Đẻ thang đo của đông hồ ở thang đo điện trở sau đó đặt hai que đồng hồ vào hai chân cuả tụ nếu thấy kim đồng hồ trở về o rồi tăng dần thì tức là tụ còn tốt . III. Cuộn kháng . Chức năng: Hạn chế dòng ngắn mạch và sự tăng trưởng của dòng điện Có 3 loại cuộn kháng Cuộn kháng lõi không khí Cuộn kháng lõi từ hở Cuộn kháng lõi từ kín. A K A K A K Kí hiệu chung: IV. Đi ốt Chức năng: là van dẫn điện một chiều Các loai đi ốt. Đi ốt ổn áp (zener) dùng trong mạch ổn áp Đi ốt thường: Đi ốt quang (led) dùng lam đèn hiển thị Cách xác định chân đi ốt : Đặt thang đo của đồng hồ ở thang điện trở rồi đặt 2 que đồng hồ vào 2 chân của đi ốt nếu kim đồng hồ trở về gần giá trị 0 thì que đen là chân A chân còn lại là chân K và đặt que của đồng hồ ngược lại nếu thấy kim đồng hồ không dịch chuyển thì đi ốt còn tốt và nếu kim đồng hồ trở về gần giá trị 0 thi đi ốt đã bị hỏng . Điều kiện mở của đi ốt là UAK >0. Ngược lại thì đi ốt sẽ khoá . U2 Ud =const A K G NEC P N P N A K G V. Thyzitor. Chức năng : Là van dẫn một chiều có điều khiển và thương dùng trong mạch chỉnh lưu và nghịch lưu có điều khiển . VD: Cấu tạo gồm 4 lớp P_N_P_N ghép nối tiếp với nhau và có 3 chân A,K,G A là chân vào ,K là chân ra . G là chân điều khiển. Kí hiệu : Cách xác định chân của Thyzitor : Đặt thang đo của đồng hồ ở thang đo điện trở rồi dùng 2 que của đồng hồ đặt vào 2 chân bất kì của Thyzitor nếu thấy 2 chân có điện trở nhỏ thì que đỏ là chân K còn que đen la chân A chân còn lại là chân G. Khi đặt 2 que vao 2 chân A và G nếu thấy điện trở nhỏ thì Thyzitor đó bị hỏng, hoạc đặt que đen vào chân A que đỏ vào chân K rồi kích xung vào chân G neus Thyzitor mở thì Thyzitor vẫn còn tốt và ngược lại thì Thyzitor đã bị hỏng điều kiện đẻ mở Thyzitor là: UAK > 0 và IG > 0 Sau khi Thyzitor đã mở thi việc tồn tại của IG không còn có giá tri, muốn khoá Thyzitor thi phải ngắt UAK , tức là UAK <= 0. VI . Tranzitor. - Có nhiều loại Tranzito, phổ biến là Tranzito thuận ( kí hiệu chữ A) và Tranzito ngược ( kí hiệu chữ C). - Có 3 chân là: B, C và E. - Cách xác định chân của Tranzito: điển hình C828 và A564. Đặt đồng hồ ở thang đo điện trở, tiến hành đo điện trở ở các chân, chân chung đo được điện trở nhỏ là chân B. Nếu chân chung là que đỏ của đồng hồ thì đó là loại ngược C828. N N N P Thuận P N N P N P Ngược B C E B C E A564 C828 Nếu chân chung là que đen của đồng hồ thì đó là loại thuận A564. Đặt que đo vào hai chân còn lại và thử tác động nhiễu vào chân B, khi có được nhiễu tác động lớn nhất, với loại ngược que dương là C, que âm là E,. Với loại thuận que dương la E, que âm là C. VII . IC tuyến tính . Chức năng : duy trì điện áp một chiều ổn định ở đầu ra. Có hai ho IC ổn áo thường gặp là: Họ ổn áp nguồn dương 78xx. 7912 1 2 3 7812 1 2 3 Họ ổn áp nguồn âm 79xx. xx là điện áp một chiều đầu ra. Cấu trúc chân : 78XX 2 GNT 1 IN 3 OUT Họ 78: chân 1 (đầu vào), chân 2 (nối đất), chân 3 (đầu ra). 79XX 1 GNT 3 OUT 2 IN Họ 79: chân 1 (nối đất) , chân 2 (đầu vào) , chân 3 ( đầu ra). 1 2 3........... 16 15 ... 4321 5678 Đối với IC họ 78 và 79 thì chân 1,2,3 theo thứ tự từ trái sang phải Đối với IC nhiều chân thì thứ tự chân đếm ngược chiều kim đồng hồ, chân số 1 được đánh dấu. VIII . Triac . Triac là một linh kiện điện tử thường dùng trong mạch điều áp. 6 KV VD: B . Một số mạch điện ứng dụng . I .Mạch ổn áp 1 chiều Khái niệm: Là 1 mạch tạo ra được điện áp đầu ra luôn không đổi hoặc thay đổi trong giới hạn cho phép khi điện áp đầu vào thay đổi hoặc tải thay đổi. Phân loại: có hai loại - Mạch ổn áp một chiều kiểu tham số Mạch ổn áp kiểu bù:có hai loại: ổn áp bù tuyến tính ổn áp bù kiểu xung. 1.Mạch ổn áp một chiều kiểu tham số. I0 R U1 Id I1 Nguyên lí hoạt động: Khi U1 có giá trị vượt quá điện áp đánh thủng của diot đU1>UĐ ngược. đDòng I0 sẽ đi qua đi ốt và chở về nguồn đdiot được thông ngược. điện áp U2 luôn ở một giá trị xác định không vượt quá giá trị điện áp đánh thủng của diot zener Khi U1 thay đổi dòng điện I qua điện trở R cũng thay đổi tương ứng. Do đó điện áp đầu ra U2 sẽ giữ không đổi. Khi dòng tải It tăng thì dòng qua đi ốt giảm đ dòng I1 luôn luôn không đổi Nếu U1 không đổi thì U2 cũng không đổi. Ưu điểm của mạch ổn áp loại này là:sơ đồ mạch đơn giản, dễ lắp đặt và giá thành rẻ. Nhược điểm: chất lượng điện không tốt, độ tin cậy không cao. 2.Mạch ổn áp kiểu bù. a.Bù tuyến tính song song. R I1 D D Ech U1 U2 Nguyên lí hoạt động: Điện áp đầu ra U2 được so sánh với suất điện động chuẩn Ech. . sai lệch được đưa vào khối so sánh Y và được khối này khuyếch đại sai lệch đó. U2 - Ech = U ( U được đưa vào khối Y khuyếch đại ) Tín hiệu sai lẹch đó được đưa vào khối điều chỉnh D để thay đổi dòng Id Trong đó D là khối điều chỉnh, Ech là khối tạo suất điện động chuẩn ,Y là khối so sánh . b.Bù tuyến tính nối tiếp. I1 R D D Ech U1 U2 Trong đó D là khối điều chỉnh, Ech là khối tạo suất điện động chuẩn ,Y là khối so sánh . Nguyên lý hoạt động: Dựa trên sự biến đổi điện trơ trong chủa khối điều chỉnh D theo sai lệch giữa U2 và Ech. Vì một lí do nào đó U1 thay đổi kéo theo U2 thay đổi, qua mạch so sánh và qua bộ khuyếch đại Y tín hiệu sai lệch sẽ tác động vào khối điều chỉnh D làm cho điện trở trong của khối điều chỉnh thay đổi theo hướng điện áp điều chỉnh Udc tren khối sẽ bù lại sự thay đổi của U1 làm điện áp đầu ra U2 trở lại ổn định. Mạch ổn áp một chiều kiểu bù cho điện áp ra có chất lượng cao hơn, có thể thay đổi điện áp đầu ra bằng cách thay đổi Ech. Tuy nhiên mạch điện ổn áp kiểu bù lại có một nhược điểm lớn là phải có bảo vệ quá tải và ngắn mạch khối điều chỉnh D. 3.Bài tập ứng dụng. Mạch dao động đa hài ( tạo ra điện áp ± 12V) C3 24(V) 220(V) C2 7812 C2 C3 C1 C1 7912 R1 R1 +12(v) -12(v) Thông số của các phần tử trong mạch: Biến áp 220/24 V. C1 =1000 F/50V (tụ một chiều) C2=C3= 10nF( tụ xoay chiều) cầu chỉnh lưu loại 5A R=1K IC ổn áp: 7812 và 7912 LED mầu: xanh và đỏ Nguyên lý hoạt động: Ban đầu khi cấp nguồn cho mạch thì cả hai chân Tranzito T1, T2 đều thông nhưng do cấu tạo của các đèn bán dẫn có cấu tạo không giống nhau, do đó sẽ có 1 tranzito thông hơn tranzito kia. Giả sử ban đầu Tranzito T1 thông hơn T2 thì TC(T1)> IC(T2) và UCE(T1)<UCE(T2) đUCE(T1) sẽ giảm dần thông qua tụ C1 , đặt vào cực bazo của T2 làm cho điện áp của UBE(T2) giảm. Do đó dòng IC(T2) giảm, điện thế UC của T2 tăng lên thông qua C2 đặt vào cực bazo của T1 làm cho UBE của T1 tăng dẫn đến Ic của T1 cũng tăng. Sau đó UC(T1) sẽ giảm, thông qua tụ C1 đặt vào cực bazơ của T2 làm cho UBE của T2 giảm, Uc của T2 tăng thông qua C2 đặt vào cực bazơ của T1 làm cho UBE của T1 cũng tăng lên.Quá trình này xảy ra nhanh nhất và tiến tới chế độ xác lập và ổn định. T1 thông và T2 khoá. Khi T1 dẫn hoàn toàn thì C2 được nạp và C1 phóng. Tụ C 2 nạp. Quá trình nạp của tụ C2 như sau: từ dương nguồn qua RC2 đến C2 đến tiếp giáp của BE trở về âm nguồn. Quá trình phóng của tụ C1 như sau: từ cực dương nguồn của T1 qua tiếp giáp CE của T1 trở về nguồn rồi qua RB2. Đối với cực âm của tụ C1 tạo thành 1 vòng kín. Khi tụ C1 phóng hết thì UBE của T2 bắt đầu tăng dần T2 thông, quá trình nạp tương tự. b.Mạch tạo xung vuông. R1 R2 R3 R3 R2 R1 C828 C828 C1 C2 Mạch tạo xung vuông dùng Tranzito. Thông số các phần tử trong mạch: R=RC1=RC2=1k RB1=RB2=10K Tranzito C828 C1=C2=100 /50V Nguyên lý hoạt động: Giả thiết khi đóng nguồn, cả hai tranzito đều thông nhưng do cấu tạo của hai tranzito không hoàn toan giống nhau nên có một chiếc thông hơn. - - Sau một quá trình quá độ xảy ra giữa các cực của hai tranzito, T1 thông và T2 khoá. Khi T1 thông, tụ C2 dược nạp, tụ C1 phóng điện. Tụ C2 được nạp theo đường từ dương nguồn +12VđRC2đ tiếp giáp BE của T1đ đất. Tụ C1 phóng điện theo đường tù cực dươngđ tiếp giáp CE của T1đRi của nguồnđ RB2 về bản cực âm. Khi tụ C1 phóng hết, UBE(T2) tăng dần và T2 dẫn. T1 khoá. Quá trình cứ lặp đi lặp lại như trên Thời gian phóng nạp của tụ: tphóng= RC2 .C1=10.103.100.10-6=1(s) tnạp =RC2 .C2 =103.100.10-6= 0,1(s) Chu kì xung T=1,4 tphóng =1,4.RB2.C =1,4(s) C=10MF 1K 1K 50K 7 8 4 1 2 6 3 IC 555 - + R1 12(V) Mạch tạo xung vuông dung IC555. Chân 1:GND Chân 5: điều khiển. Chân 2 và 6: đầu vào so sánh. Chân 7: Chân 3: đầu ra. Chân 8: nguồn nuôi. Chân 4: reset. FF: Flip-Flop. Nguyên lý hoạt động: Giả sử ban đầu ở chân 3 của IC có mức logic là ''1'' thì tranzito bị khoá. Khi tụ C được nạp điện qua điện trở RA ,RB, khi điện áp của tụ đặt giá trị bằng 2/3 điện áp của nguồn thì đầu ra của bộ so sánh cao hơn có mức logic là ''0''. Do đó đầu ra của SFFC có mức logic là ''1'' đ đầu chân 3 có mức logic''0''. Dẫn đến tranzito T ngắn mạch. tụ điện C thông qua RB, đầu ra của IC 555 chuyển lên mức logic là ''1'' chuyển sang mức logic ''0''. Nếu đầu vào bộ so sánh lâu hơn, điện áp giảm xuống dưới mức 1/3 điên áp nguồn thì đầu ra của nó có mức logic là ''0''. trạng thái của khối SFFC làm cho đầu ra của khối logic SFFC có mức logic ''0'' dẫn đến tranzito T bị khoá đầu ra chân 3 IC 555 có mức logic ''1''đ quá trình cứ lặp đi lặp lại như thế đ tạo xung vuông. t1 =0,685.( RA+ RB). C t = 0,685.RB.C Mạch tạo nguồn ổn áp 12V có bảo vệ. Thông số các phần tử trong mạch: Cầu chỉnh lưu 1CL loại 5A Ti1= Ti2=2P4M Đ1 và Đ2 loại 1A T3= C828 C1 = 1000 /50V T2= A564 R1 = R2= R5= R6=1KW hoặc (2,2KW) C3= 100 /50V R4= 1KW C2= 4,7 /50v R0= 2W IC 7812 24(v) AC Đ D C3 R1 R1 C1 C2 M R2 R3 R4 R3 R6 R5 R7=50d C1 Ti2 Ti1 Đ2 Đ1 7812 T1 T2 + - R3= 10KW Nguyên lý hoạt động: Khi cấp điện cho máy biến áp thì điện ấp thứ cấp của biến áp được chỉnh lưu thành điện áp một chiều qua bộ chỉnh lưu. Khi đó dòng điện sẽ đi qua R1 qua D1 nạp cho tụ C3 dẫn đến Ti1 được mở, đưa điện áp vào IC7812 sẽ là điện áp ổn định và đèn led xanh sẽ sáng báo hiệu đã có nguồn. ở điều kiện làm việc bbình thường led xanh sáng, led đỏ không sáng dẫn đến T3 và T2 không hoạt động. Khi gặp sự cố ngắn mạch M được đóng thì dòng điện tải đi qua 2 điện trở sánh R3, R4 dẫn đến các tranzito T2, T3 thông. Do đó sẽ mở Ti2 lúc này điện áp đi từ cầu chỉnh lưu qua R1 qua led đỏ qua T2 xuống đất. Vì vậy, Ti1 bị khoá và thông qua dòng điện đặt lên IC7812. Khi Ti1 khoá thì led xanh tắt đồng thời led đỏ sáng báo hiệu là sự cố, ấn nút D mạch lại hoạt động bình thường. Ưng dụng những mạch trên đẻ làm mạch in . các bức làm mạch như sau . Dùng bút viết kính đẻ vẽ mạch lên trên tấm fit đồng sau đó ngâm vào dung dịch FeCL3  để cho tấm đồng bị ăn mòn chỉ còn lại dường mạch vẽ , sau đó tẩy sạch vết mực và đánh giấy giap rồi mạ thiếc lên đường mạch đo ,và khoan chân linh kiện và cuối cùng là cắm kinh kiện vào rồi hàn lại . Sơ đồ mạch in . Phần II PLC I. khái niệm PLC . Là một thiết bị lập trình được, nó được thiết kế chuyên dụng trong công nghiệp để điều khiển đến phức tạp, tuỳ vào người sử dụng mà nó có thể thực hiện hàng loạt các quá trình . II. đặc tính. Độ bền cao. Tính chuyên nghiệp hoá, để thay đổi để sửa chữa chương trình ... Giao tiếp người và máy đơn giản . Nó là thiết bị điều khiển cấu trúc máy tính . Nguồn Bộ nhớ Đầu ra Đầu vào Đầu vào ,ra được tín hiệu hoá. Vị chí của PLCtrong hệ thống . Hệ điều khiển truyền thống. Khối đầu vào Bộ điều khiển Đầu ra Ro le Động cơ Ro le thời gian Bóng đèn Bộ đếm Máy phát Ngày nay nhờ khoa học phát triển thì bộ điều khiển thay bằng bộ PLC và cấu trúc máy tính . Hệ điều khiển bằng PLC . PLC và chương trình . Ưu điểm . Thời gian lắp đặt ngắn . Dễ thay đổi không gây ảnh hưởng đến kinh tế , có thể hoạch toán chính xác được giá thành . Cần ít thời gian huấn luyện . Được ứng dụng trong phạm vi rộng . Độ tin cậy cao . Có thể chuyển hoá dược phần cứng . Có thể thích ứng với mọi môi trường công nghiệp . Ưng dụng của PLC. Trong các nhà máy dầu khí, bánh kẹo, rượu bia ... Trong công nghiệp thực phẩm, đóng gói sản phẩm. Chọn lựa PLC. Đầu vào, ra: Số lượng đầu vào ,ra tuỳ thuộc vào công nghệ ,chon PLC có số lượng đầu vào lớn hơn số lượng đầu vào yêu cầu. Có hai loại đầu vào : +số +tương tự . Đầu ra : Chọn PLC có số lượng đầu ra lớn hơn công nghệ yêu cầu. +Đâu ra tiếp điểm +Đầu ra Tranzitor. k 220V AC 220V AC - + L N coM 00 01 02 03 04 05 1000 1002 1003 1004 III . Sơ đồ lắp giáp PLC: - + Tổ chức bộ nhớ. Bộ nhớ của PLC chia làm hai phần: bộ nhớ chương trình ( Program Memory) và bộ nhớ dữ liệu ( Data Memory). Quản lý bộ nhớ PLC do hệ điều hành đảm nhiệm. ROM: bộ nhớ cứng dùng để nhớ hệ điều hành điều khiển PLC do nhà sản xuất viết, có hai loại là: EPROM, EEPROM. RAM: bộ nhớ động dùng nhớ chương trình ứng dụng được nuôi băng pin. Bộ nhớ chương trình: Chỉ lưu giữ một chương trình. Người sủ dụng chỉ có thể truy nhập vào bộ nhớ chương trình từ phần mềm lập trình chuyên dụng vì bộ nhớ này do hệ điều hành quản lý. Người sử dụng truy nhập bộ nhớ chương trình ở hai mức: Nạp chương trình từ bộ lập trình vào PLC ( Dowload). Nạp chương trình từ PLC vào bộ lập trình ( Upload). Người sử dụng có thể vảo vệ chương trình trong bộ nhớ chương trình nhờ password. Bộ nhớ dữ liệu: Người dùng có thể truy nhập bộ nhớ dữ liệu ở nhiều mức khác nhau như theo bit, byte, word, double có thể thao tác ghi, đọc, xoá và có thể chỉ đọc. Chia làm các vùng, mỗi vùng lưu giữ một kiểu dữ liệu xác định tạo thành một cấu trúc dữ liệu của một họ PLC cụ thể. Tổ chức bộ nhớ dũ liệu: Bộ nhớ dữ liệu được chia lam các vùng, mỗi vùng có một tên riêng để lưu giữ một kiểu dữ liệu xác định. Người dùng truy nhập tới các vùng dữ liệu thông qua tên. Các vùng dữ liệu: Vùng ảnh đầu vào: là vùng lưu giữ dữ liệu đọc từ các module vào. Kích thước của vùng ảnh đầu vào quy định số lượng đầu vào cực đại. Truy nhập dạng bit, byte, word. Vùng ảnh đầu ra: lưu giữ dữ liệu được gửi ra tại module đầu ra. Truy nhập dạng bit, byte. word. Vùng lưu giữ các kết quả tính toán:lưu giữ các kết quả tính toán trung gian hay còn gọi là các vùng nhớ dữ liệu bên trong. Truy nhập dạng bit, byte, word. Vùng nhớ duy trì: lưu giữ các kết quả tính toán, trạng thái dữ liệu cần được duy trì khhi mất nguồn. Các vùng nhớ phụ: gồm vùng nhớ đệm để lưu giữ tạm thời các kết quả và vùng nhớ để phục vụ cho việc truyền thông. Vùng này có thể truy nhập ở dạng bit, byte, word. Vùng nhớ đặc biệt:gồm các vùng nhớ cờ và vùng nhớ cấu hình hệ thống. Có vùng nhớ đặc biệt chỉ có thể đọc, có vùng nhớ đặc biệt có thể đọc, ghi.Truy nhập dạng bit, byte, word. Vùng nhớ dữ liệu: dùng để lưu giữ dữ liệu, lưu giữ liệu trong quá trình tính toán, đặt cấu hình tính toán. Vùng nhớ này chỉ có thể truy cập ở dạng byte, word. Vùng lưu giữ dữ liệu các thiết bị ( Object). Các thiết bị gồm: Bộ định thời: Timer Bộ đếm: Counter Các modul vào ra: analog Các modul vào ra đặc biệt Các thiết bị ngoại vi. Bộ lập trình bằng tay (console): Các phím chức năng: - Phím FUN: Dùng để gọi các hàm, các lệnh đặc biệt. VD: END= FUN01 END= FUN21 END =FUN64 - Phím LD: Có chức năng nhập các điểm phụ vào chương trình và cho ta ý nghĩa của các điểm phân nhánh. - Phím AND: Có chức năng cho phép các điểm phụ được nối với nhau để hình thành một mạch nối tiếp. - Phím OR: Cho phép các điểm được nối vào mạch để hình thành một mạch Nối song song. Phím OUT: Dùng cho các lệnh đầu ra. Phím TIME: Dùng để điều khiển thời gian. Phím COUNTER: (CNT) Dùng để điều khiển bộ đếm Phím NOT: Được kết hợp với OR, AND, LD để tạo thành các điểm thường kín. Phím HR: Dùng để thiết lập các Rơle lưu trữ hoặc duy trì. Phím TR:Dùng để thiết lập các khối Rơle trung gian. Phím SET: Dùng để chỉ thị, vận hành, bộ ghi dịch. Phím SHIFT: Dùng để kết hợp với các phím nhiều chức năng. Các phím 0 đến 9 : Là các phím số dùng để nhập địa chỉ của các kênh. Nhận dạng bộ console: MONITOR RUN PROGRAM PR001 Programming console OMRON FUN AND LD 7 E 4 B 1 A 0 SFT MOT SHIFT OR OUT 8 F 5 C 2 D 3 RESET INS 6 9 TIM CNT TR EM LR AR HR CONT # SRCH MONTR EM DM EXT SET DEL CHG CH *DM CLR VER WRITE Các bước lập trình PLC: Tìm hiểu công nghệ Chọ lựa PLC Lập lưu đồ thuật toán thực hiện công nghệ yêu cầu Chuyển từ sơ đồ mạch logic sang giản đồ thang Lập trình bằng thiêt bị cầm tay hoặc máy tính Kiểm tra thực nghiệm Kết luận, hiệu chỉnh nếu sai thì quay lại từ đầu Thử nghiệm với hệ thống thực và hoàn chỉnh tài liệu Các lệnh cơ bản: LD: Bắt đầu cho một đường dẫn END: Dùng để nối tiếp cho hai đầu vào trở lên OR: Dùng để nối song song các điều khiểm trong vùng một dây lệnh NOT: Đảo đầu vào thường dùng tập lệnh vào/ra kín. TIMER: Đếm thời gian COUNTER: Đếm các sự kiện AND: Kết thúc chương trinh(FUN 01) OR LD: Dùng để nối hai khối logic song song với nhau AND LD: Dùng để nối hai khối nối tiếp với nhau Các lệnh và hàm chức năng: Timer ABC: Chỉ số (số thứ tự của Timer) có giá trị từ 000 đến 511. Sau dấu # là giá trị đặt : 0000 đến 9999 với đơn vị 0,1 s. Timer sẽ bắt đầu đếm lùi từ giá trị đặt khi điều kiện vào của nó là ON và bị xoá trở về giá trtị đặt khi điều kiện vào làOFF. Nếu điều kiện vào vẫn là ON khi Timer đếm đến 0 thì bit ra của Timer sẽ là ON . Giá trị đặt và bít ra đều Reset khi điều kiện vào là OFF. Counter - Được dùng để đếm các sự kiện. - Counter sẽ đểm giảm dần từ giá trị đặt khi đầu vào Reset là OFF và có xung vào CP chuyển từ OFF sang ON.Bít ra của Counter sẽ là ON khi- đầu vào Reset là On giá trị đếm của Counter ngay lập tức được đưa về giá trị đặt và Counter sẽ không đếm nếu Reset vẫn là ON.Đặc biệt gía trị đếm của Counter không bị mất khi PLC bị mất nguồn. Chú ý: Khi sử dụng cả Timer/Counter số thứ tự ABC dùng chung.Nếu Timer dùng thì Counter thôi và ngược lại. KEEP(11) Được dùng để duy trì trạng thái của một bít, xác định bằng hai điều kiện S và R(SET và RESET). Khi S chuyển từ OFF sang ON đầu ra sẽ được lập khi R chuyển từ OFF sang On nó sẽ xoá Bộ ghi dịch SFT(10) SFT ghi giữ số liệu đếm và đẩy số liệu từ ô nhớ này đến ô nhớ kế cận, hoặc từ kênh này đến kênh khác mỗi khi có một xung CLOCK xuất hiện. DIFU(13),DIFD(14) Các hàm DIFU(13), DIFD(14) được dùng để bắt các sườn lên và sườn xuống DIFD của một tín hiệu vào và tạo ra một biến trung giancó độ dài ON bằng một vòng quét. Lệnh chuuyển số liệu từ một kênh nguồn (hoăc một hằng số đến một kênh đích) Lệnh so sánh CMP(20) So sánh số liệu giữa hai klênh hoặc một kênh với một hằng số kết quả điều khiển ba tín hiệu. Bộ cộng ADD(30) Cộng số liệu giữa hai kênh với một hằng số kết quả cgo ra một kênh thứ ba. Bộ trừ SUB(31) Trừ số liệu giữa hai kệnh hoặc một kênh với một hằng số kết quả cho ra một kênh thứ ba SHIFT SFT(10) Thanh ghi dịch là một hàm đặc biệt được điều khiển bởi ba tín hiệu vào. I là đầu vào dữ liệu. P là đầu vào nhịp. R là đầu vào Reset. Khi R là OFF mỗi lần đầu vào P chuyển từ OFF sang ON thì điều kiện I sẽ được chuyển vào bít cuối cùng bên phải của thanh ghi dịch.Nếu I là ON thì bít 1 đựợc chuyển vào nếu I là OFF thì bít o được chuyển vào . Các bít con lại được sang trái một vị trí và bít cuối cùng bên trái bị mất. Thanh ghi dịch có thể ghép từ nhiều thnah ghi trong cùng một miền nhớ cửa CPU độ dài tối đa của thanh ghi dịch là 192bít(tương ứng với 12 thanh ghi). TiM 00 #010 TiM 01 #010 1000 TiM 00 TiM 01 TiM 01 TiM 00 END VD: lập trình đèn nhấp nháy sáng 1 giây và tối 1 giây dùng bộ Timer. Giản đồ thang . Mã lệnh Địa chỉ write LD NOT TIM 01 write OUT TIM 00 #010 write LD TIM 00 write OUT TIM 01 #010 write LD TIM 00 write AND TIM 01 write OUT 1000 write END write VD:lập trình chương trình đóng gói sản phẩm . Nguyên lý ; khi ấn start băng hộp chạy gặp cảm biến làm hộp dừng băng táo chạy đếm 10 quả thì băng táo dừng băng hộp chạy . 1003 CNT 100 #10 000 001 1003 1003 1001 002 003 CNT 00 1003 003 1001 1000 END Sơ đồ thang : Mã lệnh Địa chỉ write LD 000 write LD 1003 write OR LD write AND NOT 001 write OUT 1003 write LD 1003 write AND NOT 1001 write OUT 1000 write LD 002 write LD NOT 003 write CNT 00 #10 write LD CNT00 write LD 003 write OR LD write AND 1003 write OUT 1001 write END write Bộ ghi dịch SFT(01): SFT ghi dữ số liệu đếm và đẩy dữ liệu từ ô nhớ này sang ô nhớ kế cận hoặc kênh này sang kênh khác .mỗi khi có một xung CK. SFT(10) HR 00.01 HR00 02 000 001 002 HR 00.00 HR 00.01 HR 00.02 1000 1001 1002 END Giản đồ thang: Mã lệnh Địa chỉ write LD 000 write LD 001 write LD 002 write FUN 01 write HR00 write LD HR00.00 write OUT 1000 write LD HR00.01 write OUT 1001 write END write Phần . III Vi xử lý A/ Giới thiệu về họ vi xử lý 8051 I.Các đặc trưng cơ bản của họ vi xử lý 8051 Điển hình họ vi xử lý 8051 là 89C51. - Vi điều khiển 8051 được tích hợp 128byte Internal RAM có hai Time và Counter, 1 cổng nối tiếp và 4 cổn song song và 5 nguồn ngắt - Ngoài ra 8051 còn có một mảng các thanh ghi đặc biệt dùng để điều khiển các tính năng con chíp và xử lý dữ liệu. - Một số vi điều khiển trong họ 8051 được tích hợp ROM trong(4KB)để làm bộ nhớ chương trình II.Cấu hình chân III.Các cổng vào ra - Vi mạch 8051 chuẩn có 4 cổng vào ra song song(P0 ,P1 ,P2 ,P3) 8 bít. Mỗi cổng có một thanh ghi chốt có đệm vào và đệm ra. +Cổng P0 (chân số 32 tới chân số 39) Giữ 8bít phần thấp của bus địa chỉ và 8 bít giữ liệu. +Cổng P1 (chân số 1 tới chân số 8 ) Chỉ đơn thuần đóng vai trò là cổng vào ra +Cổng P2 (chân số 21 tới chân số 28 ) Giữ 8 bít phần cao của bít địa chỉ trường hợp không dùng hết cả 8 bít của cổng P2 thì các bít còn lại vẫn có thể dùng như các cổng vào ra hai chiều. +Cổng P3 (từ chân số 10 đến chân số 17) :Là cổng đa năng Mỗi bít ứng với mỗi chân của các cổng, có một mạch lật D làm mạch chốt. Khi đọc cổng hoặc mức tín hiệu tại cổng được đặt lên Bus trong hoặc tín hiệu tại đầu ra của mạch lật được đặt trong Bus trong. Tuỳ theo các lệnh CPU sẽ tạo tín hiệu đọc tại chốt hoặc là đọc tại chân - Cổng o và 2 ngoài chức năng vào ra còn có chức năng thứ 2 là tạo thành hệ thống Bus địa chỉ và dữ liệu để truy cập bộ nhớ ngoài. - Các cổng 0 và 2 được chuyển từ chế độ vào ra sang chế độ địa chỉ dữ liệu bằng tín hiệu điều khiển bên trong khi vi diều khiển truy cập bộ nhớ ngoài. Các cổng 1, 2, 3 có điện trở treo trong riêng cổng 0 không có điện trở treo trong. - Khi sử dụng để nhận tín hiệu vào tất cả các chốt phải được đặt ở mức logic 1 để tắt Transistor FET lái đầu ra.Khi đó các thiết bị bên ngoài sẽ điều khiển mức điện áp tại chân ngoài của vi điều khiển để tạo tín hiệu vào. - ở trạng thái khởi động cả 4 thanh ghi chốt của 4 cổng song song đều tự động lập mức logic 1. Như vậy cả 4 cổng được đặt sẵn ở chế độ cổng vào. IV.Bộ nhớ chương trình trong/ngoài: - Đối với các vi điều khiển 8051 có ROM trong chương trình có thể nạp vào ROM trong hoặc hoàn toàn sử dụng ROM ngoài. - Nếu chân EA: External Access(truy cập ngoài) được nối với nguồn tức là ở mức cao thì vùng địa chỉ từ 0000H đến OFFFH (4K) của bộ nhớ chương trình sẽ thuộc vùng ROM trong phần còn lại sẽ nhận từ ROM ngoài hay bộ nhớ ngoài. - Trường hợp chân EA nối đất tức là ở mức thấp thì bộ nhớ chương trình hoàn toàn sử dụng ROM ngoài . Như vậy trong trường hợp dùng 8051 có bộ nhớ ROM trong và chương trình ứng dụng có độ dài nhỏ hơn dung lượng của ROM trong thì chỉ cần dùng phần ROM trong đó làm bộ nhớ chương trình mà không cần sử dụng thêm vi mạch ROM ngoài. - Trường hợp chương trình lớn hơn dung lượng ROM trong thì có thể dùng cả ROM trong lần ROM ngoài hoặc hoàn toàn dùng ROM ngoài làm bộ nhớ chương trình. V.Lập trình cho ngắt - Muốn lập trình cho ngắt thì trước tiên phải tác động thanh ghi IE (Interub Enable) thanh ghi điều khiển mọi hoạt động về ngắt của 89C51. Thanh ghi này có thể truy nhập tới từng bít riêng rẽ. EA _ ET2 ES ET1 EX1 EX0 ET0 Trong đó : EA Cho phép ngắt ET2 Ngắt cho Timer 2 ES Ngắt nối tiếp ET1 Ngắt cho Timer 1 ET0 Ngắt cho Timer 0 EX1 và EX0 Ngắt ngoài 1 và 0 - Hai bít EX0 và EX1 nhận giá trị từ hai chân /INT0 và /INT1. - Muốn thực hiện lập trình điều khiển ngắt ngoài, giả sử muốn ngoài o, phải cho EA=1 và EX0=1. Nếu dùng cả hai ngắt thì phải cho cả EX1=1. Tuy nhiên, trong một số trường hợp điều khiển quan trọng, khi dùng hai ngắt thì phải xác định mức độ ưu tiên cho hai ngắt đó. Muốn vậy, phải tác động vào thanh ghi IP(Interub Priority). Thanh ghi này cũng có thể truy cập theo bít. _ _ PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0 - ý nghĩa các bít tuơng tự như ở thanh ghi IE. Tuy nhiên , quyền ưu tiên được phân ra hai mức “1” là mức ưu tiên cao, “0” là mức ưu tiên thấp. N Giả sử, cho ngắt ngoài 0 có mức ưu tiên cao hơn ngắt ngoài 1, phải cho PX0=1, PX1=0. Sau khi đã thiết lập quyền ưu tiên của hai ngắt, nếu vi điều khiển đang hoạt động theo chương trình bình thường , khi có INT1 tác động, vi điều khiển sẽ dừng chương trình đang thực hiện mà sẽ nhảy vào thực hiện chương trình tương ứng với ngắt ngoài 1 đã được lập trình. - Khi đang có INT1 mà lại có INT0 thì vi điều khiển sẽ thực hiện chương trình tương ứng với INT0 đã được lập trình. Lúc này ngắt ngoài 1 không con tác dụng. VI. Lập trình cho Timer/Counter. - 89C51 có hai bộ timer/Counter 16 bít. Bình thường, hai bộ này sẽ hoạt động ở chếđộ Timer. Timer 0 TL0 TH0 Timer 1 TL1 TH1 - Tuy nhiên, người sử dụng có thể hoàn toàn thay đổi chế độ hoạt động của hai bộ này bất kì khi nào cần thiết bằng cách thiết lập thanh ghi TMOD. Gate C/T M1 M0 Gate C/T M1 M0 Timer 1 Timer 0 - C/T là tín hiệu điều khiển chế độ của bộ Timer/ Cuonter. Nếu là “1” thì sẽ là Counter. Nếu là “0” thì sẽ là Timer lấy xung của hệ thống đưa vào. - Hai đầu vào T0 và T1 dùng để đưa dữ liệu vào Timer/ Counter. Hai bít M1 và M0 dùng để xác định chế độ hoạt động của Timer/ Counter. M1 M0 0 0 Chế độ đếm 13 bit ( dùng 5 bit đầu của TL và 8 bit của TH). 0 1 Chế độ đếm 16 bit ( dùng toàn bộ 8 bit cua TL và TH). 1 0 Chế độ tự nạp lại 8 bit ( ứng dụng tạo xung hay tốc độ baud cho giao tiếp nối tiếp). 1 1 Chế độ chia sẻ, vừa là Timer vừa la Counter. - Như vậy, giả sử muốn dùng bộ đếm 16 bit thì giá trị của thanh ghi sẽ là: 01010101 hay 0x55. - Ngoài ra, để điều khiển Timer/ Counter cần tác động vào thanh ghi TCON. TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 - TR1 và TR0 khi có giá trị “1” thì cho phép Timer/ Counter tương ứng hoạt động, khi có giá trị “0” thì dừng Timer tương ứng. - TF1 và TF0 lập cờ khi Timer/ Counter vượt qua một giá trị nào đó do người lập trình quy định hoặc quá 216. Giá trị của hai bit này chỉ có thể đưa về “0” bằng phần mềm. Cò thể ngắt bằng phần mềm hay phần cứng. IE va IT điều khiển ngắt ngoài theo sườn. B/ Một số chương trình ví dụ. I. Thiết bị cần sử dụng: - Vi điều khiển 89C51. - Tinh thể thạch anh f= 1,0592 MHz. - Tụ điện, điện trở, dây dẫn. - Đèn led mầu. - Nút ấn. II. Thực hành. 1/ Thiết kế bộ Counter ( bộ đếm). COUNTER C R O a/ Mô tả hoạt động: Khi tín hiệu đầu._.