1. KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI: BÁO CÁO HỌC TẬP VỀ PLC MITSHUBISHI FX3U
GVHD : Nguyễn Thanh Tần
2. NGÀNH: Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa
LỚP : DA16DTH
TRÀ VINH, THÁNG 04 NĂM 2019
Lời Mở Đầu
Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật máy tính
đã cho ra đời các thiết bị điều khiển số như : CNC , PLC ,… Các thiết bị này cho phép
khắc phục được rất nhiều các nhược điểm của hệ thống điều khiển trước đó và đáp ứng
được các yêu cầu kinh tế và kỹ thuật trong sản xuất.
Với sự phát triển của khoa học công nghệ như hiện nay thì việc ứng dụng các thiết bị
logic khả trình PLC để tự động hóa quá trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăng năng suất lao
động, giảm sức người, nâng cao chất lượng sản phẩm đang là một vấn đề cấp thiết và có
tính thời sự cao.
Trong quá trình tiền hành làm báo cáo, em và cả nhóm đã cố gắng tham khảo các
tài liệu, tìm hiểu thực tế và trao đổi kiến thức với nhau, nhưng do thời gian và kinh
nghiệm còn hạn chế nên bản báo cáo này không thể tránh khỏi những thiếu sót. Do đó,
em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp và nhận xét đánh giá quý báu của các
thầy cô để báo cáo của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình và chu đáo của thầy Nguyễn
Thanh Tần đã giúp đỡ em rất nhiều để em sớm hoàn thiện bài báo cáo này.
Em xin chân thành cảm ơn !
3. CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ PLC
I. Giới thiệu chung về PLC
1.1. Định nghĩa
Hình 1.1 : PLC Mitsubishi
1.2. Lịch sử phát triển
- Được phát triển bởi nhóm General Motors vào năm 1968. PLC đáp ứng các tiêu
chí sau:
Lập trình đơn giản
Thay đổi được chương trình mà không can thiệp sâu vào hệ thống
Có kích thước nhỏ, giá thảnh rẻ và dễ điều khiển hơn hệ thống rơle
Đơn giản, chi phí bảo trì thấp
- Sự ra đời của PLC như cuộc cách mạng về công ngiệp điều khiển . Bộ PLC
nhanh chóng phổ biến trong công nghiệp với chức năng ban đầu chỉ là điều khiển on off .
Thay thế hệ thống rơle . Do đó ngôn ngữ lập trình được xây dựng là giản đồ thang
(ladder). Thông qua chương trình được lập trình sẵn trong trong bộ nhớ , PLC thực hiện
nhiệm vụ
1
4. kết nối tín hiệu vào ra tương ứng sau này PLC còn có thể điều khiển tương tự , số
đếm thời gian,..PLC ngày càng phát triển và áp dụng vào các ngành công nghiệp hiện đại
như robot, cad,..không những thế hiện nay PLC còn phát triển liên kết nối các PLC với
nhau thành một hệ thống điều khiển.tuy ngày càng phát triển nhưng PLC vẫn giữ được
đặc tính chung là đơn giản và điều khiển đễ dàng.
Hinh 1.2: Tủ điều khiển thang máy dùng PLC Mitsubishi
1.3. Ứng dụng của PLC
- Mỗi máy móc có một bộ điều khiển thao kèm. Tùy thuộc vào công sử dụng các
bộ điều khiển được chia thành bộ điều khiển khí nén , thủy lực thông thường 1 bộ điều
khiển thường kết hợp với nhiều công nghệ khác... Có sự phân biệt giữa việc điều khiển
2
5. nối dây cứng mà viêc nối dây cứng cần một không gian rộng không bị hạn chế. Tuy nhiên
nếu không gian lắp đặt bị hạn chế hoặc người sử dụng có nhu cầu thay đổi thì PLC thích
hợp nhất.
PLC được thiết kế thay cho rơ - le. Nhưng trong nhiều trường hợp không cần thiết
phải dùng PLC, khi nó không cần các tiêu chí ở trên.
Hình 1.3 : PLC S7 – 300, sử dụng cho các ứng dụng vừa và lớn.
3
6. Hình 1.4 : Ứng dụng của Encoder và bộ đếm tốc độ cao HSC của PLC S7 – 200.
1.4. Cấu trúc cơ bản của PLC
PLC gồm 3 thành phần cơ bản với khối đầu vào , khối xử lí trung tâm và khối đầu
ra . Khối đầu vào có nhiệm vụ chuyển đổi các tín hiệu vào thành các tín hiệu có thể xử lí
bằng PLC rồi đưa chúng đến bộ xử lí trung tâm tại khối đầu ra chuyển đổi tín hiệu từ
PLC sang tín hiệu phù hợp với cơ cấu chấp hành.
1.5. Nguyên tắc hoạt động của PLC
- PLC là mối quan hệ đơn giản giữa các thành phần hệ thống vào ra là sự kết nối
vật lí giữa PLC và các thiết bị được gắn trên các máy sản xuất với các hệ thống điều
khiển . Các thiết bị thường có thể là các thiết bị vào ra tương tự hoặc số , giống như công
tắc hành trình , thiết bị cảm biến áp suất , nhiệt độ,…giao diện vào ra tạo ra sự kết nối
giữa CPU và các thiết bị vào ra , thiết bị cần điều khiển.
- Trong quá trình hoạt động của PLC , CPU thực hiện 3 công việc sau:
Đọc dữ liệu đầu vào: lấy tín hiệu từ các thiết bị thường và lưu vào bộ nhớ
Xử lý và tính toán: thực hiện trương trình được lưu trong bộ nhớ.
Ghi dữ liệu ra đầu ra: xuất các tín hiệu điều khiển ra đầu ra.
4
7. CHƯƠNG 2 : SƠ LƯỢC VỀ PLC MITSUBISHI
II. Phân loại
- PLC của PLC Mitsubishi được chia làm 2 loại chính là :
Modular ( khối chức năng riêng biệt )
Micro ( tích hợp )
- Đối với loại Micro , cấu tạo bên trong tương đối đơn giản , toàn bộ các bộ phận
như CPU , số lượng nhất định các đầu vào/ra , bộ phận xử lý tín hiệu , bộ nguồn,.. được
tích hợp trên một bảng mạch có kích thước nhỏ gọn . Chính vì vậy nên Micro-PLC có ưu
điểm là giá thành rẻ và dễ lắp đặt.
Hình 2.1 : Micro PLC Mitsubishi FX3s
5
8. Hình 2.2 : Modular PLC Mitsubishi
III. Các dòng của PLC Mitsubishi
3.1. Dòng FX
CPU
Bộ vi xử lý:
< Tốc độ xử lý: 0,642 - 100 us / lệnh >
Khối nguồn
- Nguồn nuôi AC : 85 - 264VAC, tần số 50-60 Hz
- Nguồn nuôi DC : 5V DC và 24V DC
- Đối với nguồn 5VDC, nguồn cung cấp năng lượng cho CPU và khối mở rộng. vì
điện thế được tạo ra bị giới hạn nên số khối mở rộng có thể kết nối tới PLC cũng bị giới
hạn.
- Đối với nguồn 24VDC có thể sử dụng cho các cổng I/O mở rộng riêng biệt và
cũng có thể dùng cho các phụ kiện như cảm biến và HMIs nhưng không được sử dụng
quá công suất nguồn cung cấp.
Khối bộ nhớ
6
9. - Dựa vào các loại PLC , chúng ta có 4 loại bộ nhớ: RAM , EPROM , EEPROM
và FLROM.
RAM : là bộ nhớ không duy trì, phải dựa vào bin để giữ chương
trình trong bộ nhớ. Rất dễ để thay đổi chương trình được giữ trong
bộ nhớ RAM.
EPROM : bộ nhớ duy trì, chương trình trong bộ nhớ sẽ không mất đi
nếu không có nguồn nuôi và rất khó để thay đổi chương trình trong
EPROM. Muốn xóa chương trình thì phải có tia tử ngoại.
EEPROM : bộ nhớ duy trì, chương trình trong bộ nhớ cũng không
mất khi không có nguồn nuôi. Dễ dàng để thay đổi đối với
EEPROM vì tín hiệu điện có thể xóa được chương trình trong
EEPROM.
FLROM: là bộ nhớ duy trì. FLROM tương tự như EEPROM , có thể
xóa bằng tín hiệu điện và có thể viết lại chương trình nhiều lần . Chỉ
có FX3U dùng FLROM
PLC Type RAM EPROM EEPROM FLROM
FX1S NO NO 8K w/loader NO
FX1N NO NO 8K w/loader NO
FX2N 8k 8k 4k,8k NO
FX2NC NO NO 4k, 16k, RTC NO
FX3U NO NO NO 16k,64k,
64k w/loader
Bảng 2.1 : Thống kê chi tiết về các loại bộ nhớ mà các PLC có sẵn
Khối vào/ra
Đầu vào
- Có 2 loại đầu vào:
Đầu vào DC
Đọc dữ liệu nhanh
Thường là 24VDC nhưng FX1N sử dụng 12VDC
Sink và source logic
Đầu vào AC
Đọc dữ liệu chậm
7
10. Dễ kết nối với các thiết bị AC
Tất cả các đầu vào AC đều ở 120 VA
SINK và SOURCE Logic đề cập đến điện áp cần cấp cho đầu vào để có thể hoạt động.
SINK logic: đầu vào hoạt động khi chân chung S/S được nối với đất và chân chung nối
với nguồn +24V.
SOURCE logic: đầu vào hoạt động khi nối với nguồn +24VDC và chân chung S/S nối
xuống đất.
Đầu ra :
Có 3 loại đầu ra:
Đầu ra Rely:
Đầu ra đóng ngắt bằng cơ khí, đây là loại đầu ra thông thường nhất được sử dụng.
Điều khiển được dòng điện 2 Amps, điện áp 100VAC~240VAC or 30VDC và
dòng điện tối đa là 8 Amps. Mỗi khối chính và khối mở rộng có 4 đầu ra.
- Đầu ra Triac:
Triac là công tắc chuyển mạch trạng thái xoay chiều không tiếp xúc. Khi đầu ra
đang hoạt động thì module kết nối với tải AC source. Tín hiệu đầu ra là 0.3 Amp,
tối đa là 0.8 Amps. Mỗi khối chính và khối mở rộng có 4 đầu ra.
- Đầu ra Transistor:
Đặc điểm chính là đọc dữ liệu nhanh. Transistors là công tắc chuyển trạng thái 1
chiều. Khi đầu ra hoạt động thì module kết nối với tải DC source. Điện áp có thể
đưa ra là 5VDC - 30VDC.
- Trong công nghiệp, các tín hiệu tương tự được chuẩn hóa dưới 2 dạng:
Dòng điện : chuẩn tín hiệu dòng điện : 0mA - 20mA, 4mA-20mA
Điện áp : chuẩn tín hiệu điện áp có thể là điện áp lưỡng cực hoặc
đơn cực và có các giá trị: (-5V,+5V); (-10V,+10V); (0V,+5V); (0V,
+10V).
8
11. Hình 2.5 : SINK, SOURCE outputs
Khối truyền thông:
Dòng PLC FX hỗ trợ 5 kiểu truyền thông:
- N:N network: Parallel link: Truyền dữ liệu với bộ điều khiển lập trình FX2N, FX2NC,
FX1N, FX and FX2C có thể thực hiện trên cơ sở 1:1 với 100 relay phụ với 10 thanh ghi
dữ liệu. Còn việc truyền dữ liệu của FX1S và FX0N được thực hiện với 50 rơ le phụ trợ
và 10 thanh ghi dữ liệu.
- Computer link: Việc truyền dữ liệu với cổng RS-485 (RS-422) có thể thực hiện trên cơ
sở 1:n (16) sử dụng giao thức truyền thông riêng.
- No Protocol cummunication: Giao tiếp dữ liệu với một đơn vị RS-232C đa dạng bao
gồm máy tính cá nhân, máy đọc mã vạch và máy in có thể được thực hiện không sử dụng
giao thức truyền thông. Với FX3U có thể dùng cáp SC90 để kết nối củng RS232 với
RS422.
- Optional programming port: Cổng này có thể hỗ trợ giao thức lập trình nếu kết nối với
FX2N-232-BD, FX0N-232ADP, FX2NC-232ADP, FX1N-232-BD, FX2N-422-BD và
FX1N-422-BD cho FX2N, FX2NC, FX1N.
3.2. Dòng Q
CPU
9
12. - Tốc độ xử lý hoạt động cơ bản: 1,9 ns
- Tốc độ quét chương trình: 100 us
Bộ nhớ
Có thể mở rộng bộ nhớ RAM đến 8MB, có thể dùng đồng thời với thẻ nhớ SD.
Khối vào/ra
Inputs
- Đầu vào DC: 5VDC, 5/12VDC và 24 VDC
- Đầu vào AC: 100-120 VAC
- Đầu vào DC/AC: 48 DC/AC
Outputs
- Contact output : 24VDC, 240VAC
- Triac output : 100-240 VAC
- Transistor output : 5-12 VDC, 5-24 VDC, 12-24 VDC
Khối truyển thông
- Truyền dữ liệu thông qua internet, CC-link IE và CC-link cho phép dễ dàng truy cập
thông tin dù ở đâu trên mạng. Thông qua công nghệ này có thể " khoan" từ lớp
enterprise hoặc IT thông qua nhiều mạng truy cập vào bộ điều khiển chương trình GX
works2 hoặc các phần mềm liên quan khác.
IV. Các ngôn ngữ lập trình cho PLC Mitsubishi
Ngôn ngữ lập trình là môi trường giao tiếp giữa người và máy.
4.1. Ngôn ngữ Ladder
Ngôn ngữ lập trình giản đồ thang Ladder Diagram (LD) được người Mỹ đưa ra từ mấy
thế kỷ trước để thay thế điều khiển rơ le và là ngôn ngữ lập trình PLC phổ biến nhất hiện
nay .Ngôn ngữ này được chấp nhận rộng rãi khắp nơi trên thế giới , hầu hết người lập
trình điều khiển sử dụng PLC đểu có thể hiểu và sử dụng . Các thành phần chính trong
ngôn ngữ gồm có :
10
13. Hai thanh nguồn (Power rails) thẳng đứng bên trái và bên phải , nơi mà nguồn chạy vào
và ra .Trạng thái trong thanh trái được coi là ON tại mọi thời điểm . Riêng thanh bên phải
có thể hiện hoặc ẩn.
Các tiếp điểm (Contacts) đại diện cho các biến logic , có hai loại tiếp điểm thường mở
(Normally Open) vàthường đóng (Normally Closed).
Cuộn dây (Coils) đại diện cho biến đầu ra.
Hình 3.1 : ngôn ngữ
ladder
Ngôn ngữ Ladder
giống như mạch điện
rơle :
- Các tiếp điểm nằm nối tiếp theo các nhánh đại diện cho pháp toán logic VÀ.
- Các nhánh rẽ xuống đại diện cho phép toán logic HOẶC.
- Trong ngôn ngữ LD cũng có thể tạo ra mạch phản hồi nhờ cách để tên biến tiếp
điểm trùng với tên biến đầu ra.
Hình 3.2 : Tạo ra tín hiệu phản hồi trong ngôn ngữ LD
Một số qui định cách vẽ và ký hiệu của các tiếp điểm và cuộn dây trong ngôn ngữ LD
STT Tên Ký hiệu Ý nghĩa
1 Tiếp
điểm
thường
hở
Khi biến có giá trị bằng 1 thì tiếp điểm sẽ đóng
lại.
2 Tiếp
điểm
Khi biến có giá trị bằng 0 thì tiếp điểm này sẽ
đóng lại
11
14. thường
kín
Khi biến có giá trị bằng 1 thì tiếp điểm này sẽ mở
ra
3 Tiếp
điểm
sườn lên
Phát hiện trạng thái của biến thay đổi từ 0 lên 1 và
sẽ cho giá trị 1 tại thời điểm đó. Còn các thời
điểm khác là 0.
4 Tiếp
điểm
sườn
xuống
Phát hiện trạng thái của biến thay đổi từ 1 xuống
0 và sẽ cho giá trị 1 tại thời điểm đó. Còn các
thười điểm khác là 0.
5 Cuộn
dây
Trạng thái của biến tương ứng với trạng thái bên
trái cuộn dây.
6 Cuộn
dây đảo
Trạng thái của biến tương ứng với nghịch đảo
trạng thái bên trái cuộn dây
7 Cuộn
dây SET
Trạng thái của biến tương ứng được set lên ON
khhi trạng thái ON ở phía trước và duy trì trạng
thái này cho đến khi được reset bằng cuộn
RESET.
8 Cuộn
dây
RESET
Trạng thái của biến tương ứng được reset xuống
OFF khi có trạng thái ON phía trước
Ưu điểm và nhược điểm của ngôn ngữ Ladder:
Ưu điểm:
Dễ lập trình, diễn đạt bằng hình ảnh,
Đơn giản, dễ hiểu, giống sơ đồ mạch điện rơle.
Dễ bảo dưỡng, dễ dàng phát hiện ra lỗi, có khả năng chuẩn đoán lỗi online,
từ đó định vị lỗi logic hoặc lỗi thiết bị.
Nhược điểm:
Ít sử dụng trong các hệ thống lớn do bộc lộ nhiều mặt hạn chế về mặt cấu
trúc và tính sử dụng lại.
Không có khả năng module hóa, không thể phân chia nhiều người lập trình.
Hạn chế với những kiểu dữ liệu có cấu trúc.
Trong ứng dụng có chuỗi trạng thái, cồng kềnh khó hiểu, khó bảo dưỡng.
12
15. 4.2. Ngôn ngữ Function Block Diagram ( FBD )
Ngôn ngữ lập trình biểu đồ khối chức năng Funcition Block Diagram (FBD) được
ứng dụng rộng rãi và cũng có dạng đồ họa . Các khối chức năng được nối với nhau thành
một chuỗi rất dễ dàng theo dõi giống như mạch điện tử tương tự.
a. Các khối chức năng trong ngôn ngữ FBD
Các khối chức năng Function Block (FB) là phần tử cơ sở của ngôn ngữ FBD . Một
khối chức năng có thể chưa các phép logic đơngiản, các Timer, Counter, R_Trig… hay
cũng có thể cung cấp một chức năng điều khiển phức tạp có một quá trình như các bộ
PID. Tất cả các FB đều có một thuật toán riêng , tính toán các giá trị đầu ra , dựa trên
trạng thái đầu vào.
Hình 3.3 : Các khối chức năng của FB
Dòng tín hiệu trong ngôn ngữ FBD
Trong ngôn ngữ FBD các tín hiệu “ chạy ” từ đầu ra của khối chức năng này
đến đầu vào của các khối chức năng khác. Đầu ra của các FB được cập nhật kết quả từ
13
16. các tính toán của FB do đó dựa trên các tham số vào. Mọi thay đổi trạng thái tín hiệu và
các giá trị được truyền từ trái qua phải hay dòng tín hiệu trong FBD chạy từ trái qua phải.
Ưu điểm và nhược điểm của ngôn ngữ FBD
Ưu điểm :
FBD cóthể so sánh với các mạch IC trong các thiết bị máy tính và điện tử.
Giống như IC , các FB có thể cung cấp giải pháp chuẩn cho các chức năng
điều khiển chung.
Ưu thế trong các ứng dụng các chức năng logic và điều khiển phản hồi.
Dễ dàng sử dụng các Timer , counter hơn các ngôn ngữ còn lại.
Phù hợp với các hệ thống điều khiển tương tự có phản hồi như các vòng điều
chỉnh dùng các bộ điều khiển PID.
Nhược điểm :
Hỗ trợ kém khi có một hay nhiều hành động lặp lại trong một khoảng thời
gian định trước hay một điều kiện nhất định thỏa mãn.
4.3. Ngôn ngữ Instruction List (IL)
Ngôn ngữ lập trình Instruction List (IL) giống ngôn ngữ Assembler lập trình cho
vi xử lý, với nhiều hàng câu lệnh mà mỗi câu lệnh thể hiện cho một hoạt động.
Nếu viết theo chuẩn IEC hoàn toàn thì việc chuyển phần mềm dùng cho các phần
cứng khác dễ dàng. Do là ngôn ngữ bậc thấp gần ngôn ngữ máy nên chương trình
viết bằng IL sẽ giúp bộ điều khiển thực thi nhanh hơn , hơn nữa chương trình gọn
nhẹ chiếm ít bộ nhớ . Tuy nhiên với dung lượng bộ nhớ hiện nay cũng như tốc độ
xử lí thiết bị khả tình lớn nên ưu điểm trên cũng không bù lại nhược điểm của nó
là gây khó khăn cho người lập trình vì xét vế mặt trực quan nó rất khó hiểu so với
các ngôn ngữ đồ họa . Bên cạnh đó lập trình với IL là một công việc nhàm chán
đối với một số người.
Một chương trình viết bằng ngôn ngữ IL gồm các chuỗi câu lệnh, mỗi câu lệnh
trên 1 dòng. Mỗi câu lệnh gồm : 1 toán tử (operator) và một hay nhiều toán hạng
14
17. (operand). Toán hạng là đối tượng của toán tử và đại diện cho các biến hoặc hằng.
Các chú thích của từng câu lệnh được đặt trong (..*) và không ảnh hưởng đến
chương trình. Khi sử dụng hàm và khối chức năng trong IL phải dùng các từ khóa
tương ứng của chúng.
Hình 3.4 : Đoạn chương trình viết bằng ngôn ngữ IL
Ưu điểm của ngôn ngữ IL:
IL thích hợp cho các ứng dụng nhỏ. Với những người lập trình có kinh
nghiệm, đây là công cụ hiệu quả để tạo ra những ứng dụng tối ưu về tốc độ
thực thi.
IL là công cụ ngôn ngữ tối ưu cho chất lượng vận hành hệ thống.
Các chương trình viết bằng ngôn ngữ IL có thể được modul hóa và tái sử
dụng.
Nhược điểm của ngôn ngữ IL:
Ngôn ngữ có cấu trúc kém
Là ngôn ngữ bậc thấp, khó theo dõi, khó bảo dưỡng. Cần rất chú ý khi thiết
kế cấu trúc chương trình, đặc biệt là việc chú thích cho các lệnh nhảy.
Thanh ghi chỉ có duy nhất một giá trị tại một thời điểm, rât khó làm việc với
các dữ liệu có cấu trúc.
Hầu hết các trình biên dịch đều không có các hàm tự động kiểm tra giá trị
trên thanh ghi có phù hợp với câu lệnh thực thì không.
15
18. Phụ thuộc nhiều vào hoạt động của phần cứng dẫn đến khó chuẩn hóa: các
hệ thống khác nhau có đáp ứng khác nhau khi người lập trình sử dụng kiểu
dữ liệu không phù hợp, lỗi thường được phát hiện chỉ khi chạy ứng dụng.
Dưới đây là một số ký hiệu thường gặp trong ngôn ngữ ngữ Ladder sử dụng cho
Mitsubitshi
Thứ tự Toán tử Ý nghĩa
1 LD Đặt giá trị hiện tại cho toán hạng , nghịch đảo là
LDN
2 ST Đưa giá trị hiện tại tới địa chỉ toán hạng
3 S Đặt toán hạng loại logic lên 1
4 R Đặt lại logic 0 cho toán hạng
5 AND Logic AND, nghịch đảo là ANDN
6 & Logic AND
7 OR Logic OR, nghịch đảo là ORN
8 XOR Hoặc loại trừ
9 NOT Logic nghịch đảo
10 ADD Cộng
11 SUB Trừ
12 MUL Nhân
13 DIV Chia
14 MOD Phép chia lấy dư
15 GT So sánh lớn hơn
16 GE So sánh lớn hơn hoặc bằng
17 EQ So sánh bằng
18 NE So sánh khác nhau
19 LE So sánh nhỏ hơn hoặc bằng
20 LT So sánh nhỏ hơn
21 JMP Nhảy tới nhãn
22 CAL Gọi khối chức năng
23 RET Trở về từ gọi hàm , khối chức năng hay chương
trình
4.4. Ngôn ngữ Structure Text (ST)
- Structure Text là ngôn ngữ bậc cao tương tự Pascal hay C+ đặc trưng của ngôn
ngữ ST là các câu lệnh, các câu lệnh được ngăn cách với nhau bỏi dấu chấm phẩy “;”
16
19. còn các toán tử và các toán hạng được ngăn cách với nhau bởi dấu cách “ “. Theo
chuẩn IEC61131-3 thì ngôn ngữ ST cung cấp 5 loại câu lệnh chính:
Lệnh gán: biến := giá trị
Kiểu lệnh lựa chọn: IF, THEN, CASE, ELSE
Lệnh vòng lặp: WHILE, REPEAT, FOR
Hàm và các khối hàm: function và function block
Các lệnh điều khiển: RETURN, EXIT
Lệnh gán
Được sử dụng để gán giá trị cho biến hoặc biểu thức.
Cấu trúc:
X :=Y (*X và Y có cùng kiểu dữ liệu*)
Ví dụ:
Rate := 13.1; (*Gán giá trị hằng số cho biến*)
Count := Count +1; (*Gán giá trị cho biến bằng một biểu thức*)
AL := LOG(Rate); (*Gán giá trị cho biến bằng một hàm chức năng*)
Alarm1.Time := RTC.CDT; (*Giá trị được gán lấy từ đầu ra một hàm*)
Lệnh điều kiện IF... THEN
Trên cơ sở giá trị trả về của biểu thức điều kiện, các câu lệnh bên trong biểu thức IF…
THEN sẽ được thực hiện.
Cấu trúc :
Dạng 1:
IF<biểu thức điều kiện> THEN <Các câu lệnh>
END_IF;
Dạng 2:
IF <biểu thức điều kiện> THEN <Các câu lệnh>
ELSE
17
20. <Các câu lệnh>
END_IF;
Lệnh điều kiện CASE…OF
Câu lệnh CASE được sử dụng khi các điều kiện có tính chất liệt kê, ví dụ:
Case speed of:
Stop: rate:= 0.0; (*Nếu speed bằng stop sẽ gán rate bằng 0*)
Slow: rate:= 20.4; (*Nếu speed bằng stop sẽ gán rate bằng 20.4*)
Else
Rate:= 0; (*Các trường hợp còn lại rate bằng 0*)
End_case;
Lệnh vòng lặp FOR
Lệnh For được sử dụng khi số vòng lặp là hữu hạn. Cấu trúc lệnh For như sau:
FOR <giá trị bắt đầu>
TO <giá trị kết thúc>
BY <bước nhảy> DO
<Các câu lệnh>
END_FOR;
Ví dụ:
Count:= 0;
FOR i:=1 TO 10 DO (*cho i chạy từ 1 đến 10*)
Count:= count + i; (*gán count= count +1*)
END_FOR;
Lệnh vòng lặp WHILE
Lệnh While được sử dụng khi số vòng lặp không xác định trước, nhưng điều kiện
kết thúc thì xác định.
Cấu trúc:
WHILE <điều kiện> DO
18
21. <các câu lệnh>
END_WHILE;
Ví dụ:
WHILE switch1 OR switch3 DO
pump:= FALSE
alarm:= TRUE
END_WHILE;
Lệnh REPEAT
Lệnh này sử dụng tương tự như lệnh while chỉ khác một điều là trong lệnh while vòng
lặp dừng lại khi điều kiện không còn thỏa mãn (kiểm tra điều kiện trước) còn trong lệnh
repeat kiểm tra điều kiện sau và khi sử dụng repeat luôn có ít nhất một vòng lặp được
thực hiện.
Cấu trúc: REPEAT
<statements…>
UNTIL <boolean expression>
END_REPEAT;
Ví dụ:
REPEAT
B:= B+1;
UNTIL B>10
END_REPEAT;
a. 4.4.6: Lệnh EXIT và RETURN
Lệnh EXIT được sử dụng trong vòng lặp dùng để thoát khỏi vòng lặp đó.
Ví dụ:
Fault:= FALSE;
FOR I:=1 TO 10 DO
FOR J:= 0 TO 9 DO
19
22. IF FaultList [I,J] THEN
FaultNo:= I*10+J;
Fault:= TRUE; EXIT;
END_IF;
END_FOR;
IF Fault THEN EXIT;
END_IF;
END_FOR;
Lệnh RETURN : được dùng trong một hàm hay khối hàm để trở về đoạn mã hàm
hay khối hàm đó.
Ví dụ:
IF VOLTS1*CURRENT>100 THEN
OVERVOLTS := TRUE; RETURN;
END_IF;
IF VOLTS2*(CURRENT + 10.0) >100 THEN
OVERVOLTS:= TRUE; RETURN;
END_IF;
IF VOLTS3*(CURRENT + 20.0) >100 THEN
OVERVOLTS:= TRUE; RETURN;
END_IF;
END_FUNCTION_BLOCK;
Ưu điểm của ngôn ngữ ST
- Thích hợp trong tính toán phức tạp và trong các vòng lặp.
- Ngôn ngữ ST cho phép gán giá trị cho biến, gọi các function block và tạo các
biểu thức điều kiện, phù hợp trong thực hiện các thuật toán phức tạp, chủ yếu
trong các ứng dụng điều khiển tương tự.
- Điểm xuất phát của các nhà lập trình:
- ST là sự lựa chọn tự nhiên của những người có kinh nghiệm trong lập trình
máy tính.
20
23. - Là công cụ hiệu quả để phát triển các ứng dụng với các kiểu dữ liệu khác nhau.
- Các PLC hỗ trợ SFC thường sử dụng ST một cách mặc định để miêu tả các
bước trong chuỗi hành động.
Nhược điểm: Người lập trình phải có kiến thức về lập trình.
4.5. Ngôn ngữ lập trình SFC
Ngôn ngữ lập trình biểu đồ hàm tuần tự (Sequential Function Chart – SFC) là
loại công cụ rất mạnh trong miêu tả cấu trúc của hệ thống điều khiển tuần tự. Tuy
nhiên SFC không phải là ngôn ngữ độc lập, nó phải được xây dựng trên cơ sở các
ngôn ngữ ST, FBD, IL, LD để tạo thành một chương trình ứng dụng hoàn chỉnh.
SFC được phát triển từ ngôn ngữ Grafcet, một công cụ đồ họa để miêu tả chuỗi
hành động.
Các thành phần của ngôn ngữ SFC :
Các thành phần và kỹ hiệu của ngôn ngữ SFC được mô tả trong bảng sau :
TT Tên thành
phần
Kí hiệu Mô tả
1 Trạng thái
(step)
Một chương trình điều khiển tuần tự gồm nhiều
trạng thái, mỗi trạng thái (step) đại diện cho một
trạng thái vật lý của quá trình thực.
2 Trạng thái
ban đầu
(initinal
step)
Mỗi trạng thái có một tên duy nhất và xuất hiện
một lần trong chuỗi, được ký hiệu bởi một ô
hình chữ nhật (hoặc hình vuông), trạng thái ban
đầu gồm hai ô lồng vào nhau
3 Chuyển
tiếp
(transition)
Chuyển tiếp nối giữa hai trạng thái và điều kiện
chuyển tiếp ***. Điều kiện này đúng, hành động
của bước trước dừng và kích hoạt hành động sau
đó.
Điều kiện chuyển tiếp có thể là một biểu thức có
21
24. số kết quả trả về kiểu Boolean
4 Hành động
(action)
Trong mỗi trạng thái, các tác động điều khiển tới
đối tượng vật lý được mô tả thông qua một hay
nhiều khối hành động (action). Khối hành động
chứa các hành độngchỉ thị cho từng trạng thái
- Loại hành động (không nhớ, có nhớ,
trễ…)
- Tên của hành động.
- Biến phản hồi.
- Nội dung của hành động, được lập trình
sử dụng một trong 4 ngôn ngữ: IL, ST,
LD, FBD.
CHƯƠNG 3 : PLC MITSUBISHI FX3U
I. Giới thiệu
1. Ngôn ngữ lập trình
a. Các ngôn ngữ lập trình
PLC Fx-3U hỗ trợ 3 ngôn ngữ lập trình :
Lập trình danh sách
Lập trình sơ đồ mạch ( Ladder )
Lập trình SFC ( STL < Step Ladder > )
Chi tiết 3 ngôn ngữ này xem ở mục IV “ Các ngôn ngữ lập trình PLC ’’
b. Tính tương thích giữa các chương trình
Tất cả các chương trình tuần tự được tạo ra bởi 3 dạng trên được lưu theo dạng từ khóa
lệnh trong bộ nhớ chương trình bên trong PLC.
Các chương trình được tạo ra theo ba phương pháp nhập vào này có thể được chuyển đổi
qua lại và sau đó được hiển thị , hiệu chỉnh như hình bên dưới.
22
25. II. Tổng quan
2.1. Các chức năng tiện ích
a. Chức năng tiện ích cho việc xử lý ngõ vào
- Chức năng " High speed counter" của các ngõ vào đếm tốc độ cao một pha hay hai pha.
- Chức năng " I/O refresh" để nhận được thông tin ngõ vào mới nhất
- Chức năng " Input filter adjustment" để thay đổi hằng số thời gian của các relay ngõ
vào.
- Chức năng " Pulse catch”
- Ba dạng của chức năng " ngắt " cho việc nhận các xung ngắn và xử lý ưu tiên.
b. Chức năng tiện ích cho việc xử lý ngõ ra
- Chức năng " I/O refresh" cho việc xuất ra thông tin ngõ vào gần nhất
- Chức năng “Pulse output” cho việc điều khiển ngõ ra xung
- Chức năng "Positioning" cho việc điều khiển vị trí
c. Chức năng hỗ trợ điều khiển tuần tự
Chế độ "Constant scan" tạo chu kỳ họat động cố định của PLC
Chế độ "All outputs disable" bật OFF tất cả các tín hiệu ngõ ra
Chức năng " Memory hold stop" duy trì trạng thái ngõ ra trong suốt chế độ RUN thậm
chí cả chế độ STOP
Đăng ký " entry code" để bảo vệ chương trình
Thêm "comments" cho chương trình tuần tự
Ghi chương trình trong chế độ RUN
2.2. Kết nối và giao tiếp
- CC-Link
- CC-Link / LT
- Kết nối MELSEC I/O
- Hệ thống AS-i
- Kết nối đơn giản N:N
- Kết nối song song
- Kết nối máy tính
- Giao tiếp không giao thức
- Giao tiếp Inverter
2.3. Thông số kĩ thuật
23
26. - Điện áp nguồn cung cấp: 24VDC hoặc 100/240VAC
- Bộ nhớ chương trình: 64000 bước
- Kết nối truyền thông: hỗ trợ kết nối RS232, RS485, USB, Ethernet, profibus, CAN,
CClink
- Bộ đếm tốc độ cao: max. 100kHz, lên tới 200kHz với module chức năng.
- Loại ngõ ra: relay, transistor
- Phát xung tốc độ cao: max 100kHz, lên tới 200kHz hoặc 1Mhz với module chức năng.
- Tổng I/O: 16/32/48/64/80/128
- Có thể mở rộng lên tới 256 I/Os thông qua module hoặc 384 I/O thông qua mạng CC-
Link
III. Một số dòng sản phẩm FX thông dụng
PLC Mitsubishi FX1N
- Điện áp nguồn cung cấp: 12-24VDC hoặc 100/230VAC
- Bộ nhớ chương trình: 8000 bước
- Kết nối truyền thông: cung cấp chuẩn kết nối RS485/RS422/RS232 thông qua board mở
rộng.
- Bộ đếm tốc độ cao: 1 phase: 6 đầu vào max. 60KHZ, 2 phases: 2 đầu vào max. 30KHZ
- Loại ngõ ra: relay, transistor
- Phát xung tốc độ cao: 2 chân phát xung max.100khz
- Tổng I/O: 14,24,40,60 I/O
- Có thể mở rộng lên tới 132 I/O thông qua module
- Có thể mở rộng tối đa lên tới 2 module chức năng
24
27. PLC Mitsubishi FX2N
- Điện áp nguồn cung cấp: 24VDC hoặc 100/230VAC
- Bộ nhớ chương trình: 16000 bước
- Kết nối truyền thông: cung cấp chuẩn kết nối RS485/RS422/RS232 thông qua board mở
rộng.
- Bộ đếm tốc độ cao: max. 60KHZ, 2 phases: 2 đầu vào max. 30KHZ
- Loại ngõ ra: relay, transistor
25
28. - Phát xung tốc độ cao: 2 chân phát xung max.20khz
- Tổng I/O: 16,32,48,64,80,128 I/O
- Có thể mở rộng lên tới 256 I/O thông qua module
- Có thể mở rộng tối đa lên tới 8 module chức năng
IV. Ứng dụng
Plc mitsubishi họ FX3U, đây là dòng sản phẩm điều khiển khả trình mới nhất của
Mitsubishi đang được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy công nghiệp tại Việt Nam,
các khóa học này có thể khai thác trên bộ thực hành bao gồm lập trình cơ bản và nâng
cao plc mitsubishi, điều khiển analog, kết nối truyền thông và tạo các giao diện ứng dụng
cho các giải pháp điều khiển tự động.
Một số ứng dụng khác của plc mitsubishi trong nhành công nghiệp điện:
26
29. – Hệ thống nâng vận chuyển.
– Dây chuyền đóng gói.
– Các robot lắp giáp sản phẩm .
– Điều khiển bơm.
– Dây chuyền xử lý hoá học.
– Công nghệ sản xuất giấy .
– Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh.
– Sản xuất xi măng.
– Công nghệ chế biến thực phẩm.
– Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn.
– Dây chuyền lắp ráp Tivi.
– Điều khiển hệ thống đèn giao thông.
– Quản lý tự động bãi đậu xe.
– Hệ thống báo động.
– Dây chuyền may công nghiệp.
– Điều khiển thang máy.
– Dây chuyền sản xuất xe ôtô.
– Sản xuất vi mạch.
– Kiểm tra quá trình sản xuất….
V. Các thông số cấu tạo , bộ nhớ chương trình và thiết bị của PLC FX-3U
PLC FX3U/FX3UC có nhiều relay, bộ định thì và bộ đếm với nhiều tiếp điểm NO
(thường mở) và NC (thường đóng). Nhiều tiếp điểm và cuộn dây được kết nối để tạo
ra mạch tuần tự. Một PLC cũng được trang bị với các thanh ghi dữ liệu (D) và
thanh ghi dữ liệu mở rộng (R) có chức năng như các thiết bị để lưu trữ các giá trị dữ
liệu số.
27
32. Bảng 3.1 : Các thông số cấu của của PLC FX-3U
Bộ nhớ chương trình và thiết bị
a. Cấu trúc bộ nhớ
PLC Fx-3U sử dụng bộ nhớ RAM có thể thay đổi
1. Khi sử dụng bộ nhớ có sẵn :
2. Khi sử dụng bộ nhớ tùy chọn :
30
33. b. Hoạt động bộ nhớ và chốt
1. Hoạt động sao lưu
a. Dạng bộ nhớ chương trình
b. Dạng bộ nhớ word
31
