RealTEQ Academy.

1. M
621.3
T r 121 T
TRẦN DOÃN TIẾN
ĐỘNG
ĐIỀU KHIÊN
CÁC QUÁ TRÌNH CỐNGN6HỆ

2. TRẦN DOÃN TIẾN
T ự ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ
(Tái bản ỉần thứ ì , có sửa chữa)
! 1 ^ jị|£ ÍÌH
Ấ
!kíỉlili1
THisVẸỊ 1
.. ... * 5
b t À & ì) Á
NHÀ XUẤT BÁN GIÁO DỤC - 1999

3. 6T0.1
GD - 9 9
498/324 - 99 Mã số: 7B40 T9

4. LÒI NÓI ĐAU
Cuốn sách T ự ĐỘNG Đ IỀU K H IẾ N CÁC QUÁ T R ÌN H CÔNG
N G H Ệ có hai phần lớn :
- Phần m ột : Điều khiển lôgích khả lập trình PLC.
- Phần hai : Điều khiển số N C và điều khiển số có dừng
m ảy tính CNC.
Sách dược sù dụng làm tài liệu giảng dạy cho sinh viên các
trường dại học kỹ thuật, làm tài liệu tham khảo cho cán bộ kỹ
thuật trong lỉnh vực m ảy và công nghệ của tát cả các ngành
công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, cấc ngành sản
xuất có liên quan dến tự dộng hóa.
Sách dược viết dưới dạng từ tháp đến cao, từ dẻ dén khó.
N hững dộc giả không cần di quá sâu có thề chi dọc các chương
dầu của từng phần là có dược m ột khải niệm tương dối dầy
dù vè công nghệ tự dộng hóa hiện dại. Cuốn sách có viết những
ứng dụng thành tựu của kỹ thuật tin học vào các quả trình
công nghệ tự dộng dièu khiển.
Chúng tôi xin chân thành cấm ơn những ý kiến dóng góp
của dộc giả trong thời gian qua dể cho cuốn sách ngày càng
hoàn thiện hơn. Tuy nhiên, nội dung cuốn sách chác vản còn
nhiều thiếu sót, m ong dộc giả góp ý phê bình. Mọi ý kiến dóng
góp xin gửi vầ N hà xuất bản Giáo dục - 81 Trần H ưng Đạo -
Hà Nội.
Tác giả
3

5. Phan một
ĐIÊU KHIỀN LOGIC KHẢ LẬP TRÌNH PLC

6. Chương 1
ĐẠI CƯONG VÊ ĐIÊU KHIÊN LOGIC KHẨ LẬP TRÌNH PLC
Chương này sẽ cung cấp những kiến thức sau đây :
1 - Khả năng của PLC
2 - Cấu tạo bộ PLC hiện đại.
3 - Phương thức hoạt động của luống liên lạc busline
4 - Sử dụng PLC
5 - Ý nghĩa kinh tế của PLC so với các loại điều khiển khác.
Kỷ thuật điều khiển logic khả lập trình đã phát triển m ạnh và ngày càng chiếm vị
trí quan trọng trong các ngành kinh tế quốc dân ; không những thay thế cho kỹ thuật
điểu khiển bằng cơ cấu cam hoặc kỹ thuật rơle trước kia, mà còn chiếm lĩnh nhiều
chức năng phụ khác nữa, chảng hạn như chức năng chuẩn đoán vv... Kỹ thuật này
điều khiển cd hiệu quả với từng máy làm việc độc lập cũng như với những hệ thống
m á y sản xuất linh hoạt phức tạp hơn.
LL Nhập đê
Sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động hiện đại và công nghệ điều khiển
lògic khả lập trình dựa trên cơ sở phát triển của tin học, cụ th ể là sự phát triển của
kỹ th u ật máy tính.
Năm 1808, Joseph M. Jacquard đã dùng các lỗ đục trên những tấm thẻ kim loại
mỏng, sáp xếp chúng trên máy dệt theo nhiều cách khác nhau để điều khiển máy dệt
thực hiện tự động các mẫu hàng phức tạp. Sự có m ặt hoặc vắng m ặt của một lỗ xác
định việc một mũi kim có hoạt động hay khống. Phương pháp này là tiền thân của
nguyên lý vật m ang tin di động.55 năm sau, M. Fourneaux sáng chế ra người chơi
dương cám tự động cò tên là Pianola nổi tiếng thế giới. Sử dụng nguyên lý không khí
thổi qua một băng giấy đục lỗ, ông ta có thể điều khiển được hoạt động của cơ cấu
bàn phím trên dương cám. Về sau phương pháp này được phát triển để điều khiển
â m lượng, tốc độ cuộn giấy và các đặc tính của âm thanh.
Năm 1642 Pascal đã phát minh ra máy tính cơ khí dùng bánh răng. N ăm 1834,
Babbage đã hoàn thiện máy tính cơ khí "vi sai" co' khả năng tính toán với độ chính
xác tới sáu con số thập phân, ô n g đã thử nghiệm với nhiều bản thiết kế nhằm thực
hiện ý tưởng của ông là mở rộng tầm vo'c và độ phiíc hợp của chiếc máy của ông. Từ
thòi đo' mà ỏng ta đã thiết kê' được một chiếc máy không những co' thể thực hiện
những phép tính số học, mà còn co' thể hoàn thành những chức năng như của những
máy tính hiện đại như lưu trữ, xử lý, nhớ, nhập và xuất dữ liệu.
7

7. Trước năm 1940, ở Hoa Kỳ và ở Đức sử dụng mạch điện rơle để triển khai ciiiêVì
máy tính điện tử đầu tiên trên th ế giới. Năm 1943, Mauchly và Eckert chế tạo c:ái
"máy tính điện tử" đầu tiên gọi là "máy tính và tích phân số điện tử" viết tấr. ìh
ENIAC. Máy co' 18.000 đèn điện tử chân không và gán 500.000 mối h àn thủ cìntg,
nặng 30 tấn, chiếm diện tích m ặt sàn 1613 ft , và có công suất điện 174 kW 7iiệe,
lập trình là cực kỳ khổ khăn, qua 6000 n ú t bấm và khoảng vài trăm phích cám. Ciiiếcì
máy này phức tạp tới mức m à chỉ mới thao tác được vài phút, lỗi và hư hỏng đã zu:ất
hiện và, việc sửa chữa và láp đặt lại các đèn điện tử để chạy lại đã m ất đến cả tuini !
Chỉ tới khi ứng dụng kỹ th u ật bán dẫn, triển khai vào năm 1948, và tới khi chưn
vào thao tác công nghiệp năm 1960, thỉ những máy tính điện tử lập trình lại miới
được sản xuất và thương mại hđa.
Các bóng bán dán co' những ưu điểm quyết định so với bo'ng đèn điện tử chíân
không như sau :
- kích thước nhỏ
- tuổi thọ cao
- độ tin cậy cao
- giá thành hạ
- năng lượng tiêu hao thấp
- tổn th ất nhiệt thấp
P hát triển của máy tính điện tử, và kèm theo no' là p hát triển tin học cùng với sir
phát triển của kỹ th u ật điều khiển tự động, dựa trên cơ sở tin học, gắn liền với làm g
loạt những phát minh liên tiếp như sau :
- mạch tích hợp điện tử - IC - nám 1959
- mạch tích hợp gam rộng - LSI - năm 1965
- bộ vi xử lý - nám 1974
- dữ liệu chương trinh - điều khiển
- kỹ thuật lưu trữ
- v.v...
Những phát minh loại đđ đã đo'ng một vai trò quan trọng và quyết định trong viiệc
phát triển ổ ạt kỹ thuật máy tính và các ứngdụngcủano' như PLC, CNC v.v...
Trong quá trình phát triển của khoa học kỹthuật,trước đây ngay vàokhoảng thiời
gian những năm cách đây chưa phái là xa xôi lắm, người ta mới chỉ phân biệt hiaị
phạm trù kỹ thuật điều khiển bàng cơ khí và điểu khiển bằng điện tử.
Nhưng từ cuối thập kỷ 20 người ta đã phải dùng nhiều chỉ tiêu chi tiếtđể fhỉân
biệt các loại kỹ thuật điểu khiển, bởi vì trong thực tê' sản xuất cán đòi hỏi điểu kiiíển
tổng thể những hệ thống máy chứ không chỉ điểu khiển từng máy đơn lẻ.
Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy
trở nên nhanh nhạy, dễ dàng và tin cậy.
Từ "khả lập trình" - nghĩa là co' thể lập trình được - đã nổi lên một mối liêi }hệ
chặt chẽ với máy tính, trong đo' các ngôn ngừ lập trình như FORTRAN, COIO^L,
PASCAL, ... đã được sử dụng. No' bao hàm cả khả nãng giải các vấn để toán học 'Và
8

8. còng nghệ. Từ "điểu khiển" hàm ý mục tiêu ứng dụng công nghiệp của PLC, nghĩa
lằ tạo lập, gửi đi, và tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đích kiểm soát sự kích
hoạt hoặc đình chỉ những chức năng cụ thể của máy đã được ứng dụng của PLC
trong hệ thống.
Kỹ thuật điều khiển lôgic khả lập trinh phát triển trên cơ sở công nghệ máy tính
tù nám 1968 - 1970 và đã từng bước phát triển tiếp cận theo các nhu cấu của công
nghiệp. Quy trìn h lập trình lúc ban đấu được chuẩn bị để sử dụng trong các xí nghiệp
điện tử, ở đđ tra n g bị kỹ thuật và tay nghề thành thạo đã được kết hợp với nhau.
Đến nay, các thiết bị và kỹ thuật PLC đã phát triển tới mức những người sử dụng
nó không cẩn giỏi những kiến thức điện tử mà chỉ cần nắm vững công nghệ sản xuất
để chọn thiết bị thích hợp là có thể lập trinh được.
'[Vinh độ của khả năng lập trình được, lập trinh dễ dàng hay khó khăn, cũng là
một chỉ tiêu quan trọng để xếp hạng hệ thống điều khiển, ở đây cd sự phân biệt giữa
những bộ điểu khiển mà người dùng có thể thay đổi được quy trình hoạt động so với
cãc bộ điểu khiển không thay đổi được quy trình hoạt động có nghĩa là điều khiển
theo quy trình cứng. Tùy theo kết cấu của hệ thông và cấu tạo của các thành phần
mà mỗi phạm trù điểu khiển trên đây lại chia ra làm nhiều loại điểu khiển khác nhau.
N hững đặc trư n g lập trình của các loại điểu khiển được trình bày trên sơ đổ hỉnh 1.1.
Hình 1.1. Những đặc trưng lập trình của các loại điều khiển
9

9. Rơle không phải l à loại điều khiển duy nhất được coi là theo (ỊUV trình cứng, v à
do đo' không thay đổi được. Nhiều loại điều khiển bằng các thanh phấn rnach đicn tử
cũng nằm trong số các quy trinh cứng này. Nếu chức năng của một hệ điổu khiến đã
được xác định bởi mối liên kết trong theo quy trình cứng của các phấn tử cá thế thi
nd thuộc loại điều khiển không thay đổi được hoặc còn gọi là loại có "chức nàng cố
định". Khi đó sự thay đổi muốn có chỉ cd thể được thực hiện bằng cách nối lại các
đường dây hoặc thay đổi một số thành phán.
Những hệ điều khiển không linh hoạt đd cd chứa các bộ phân phối thanh ngang,
máy đọc băng đục lỗ, hoặc các liên kết phích cắm khác, thi cd thể lập trinh lại được,
nhưng chỉ trong một giới hạn rất hạn hẹp.
Các hệ điều khiển linh hoạt được chia làm hai loại.
a) Điều khiển linh hoạt cd thể lập trình trực tiếp, hoặc còn gọi là "cd thể lập trình
tự do". Loại điều khiển này chứa bộ nhớ tiếp cận ngẫu nhiên (Randonì access memorics
RAM), cho phép nhập dữ liệu, hoặc phát lệnh thay đổi, hoặc thêm vào mà không cán
các thao tác cơ học.
b) Điếu khiển linh hoạt cd bộ nhớ thay được. Loại này dùng bộ nhớ chỉ được ghi
một lần và sau đd chỉ cd th ể đọc ra mà thôi (ROM) và cd thể lập trình lại được bằng
cách thav bộ nhớ. Mỏt số thành phần của nd cd thể được thay khi một chương trinh
được soạn thao hoặc biến đổi. Trái với ROM là loại chỉ dược lập trinh một lần, loại
bộ nhớ chỉ đọc khả lập trình xda được (erasable programmable read only memories
EPROMs) cho phép xda sạch các thông tin từ các chíp (vi linh kiện điện tử) EPROM,
nên cd thể làm lại lập trình mới. Tuy nhiên vì chỉ co' thể làm được điều đo' bầng thiết
bị xda đặc biệt, cho nên EPROMs cũng được coi là những đơn vị nhớ thay được.
Vì cấu trúc của các bộ điều khiển khả lập trình được dựa trên cùng một nguyên
lý với kiến trúc của máy tính, cho nên no' không chỉ co th ể thi hành các nhiệm vụ
chuyển đổi mà còn co' thể thực thi các ứng dụng khác như đếm, tính toán, so sánh
hoặc xừ lý các tín hiệu tương tự cho những mục đích riêng chảng hạn như trong các
quy trình kỹ th u ật cơ khí v.v...
1.2. Các thành phân của một bộ PLC
Phần cứng của các bộ điều khiển khả lập trỉnh PLC được cấu tạo thành những
môđun (hình 1-2) cho thấy sơ đổ các môđun phần cứng của một bộ PLC. Một bộ PLC
thông thường co' những môđun phần cứng như sau :
1. Môđun nguồn
2. Môđun đơn vị xử lý trung tâm (CPU)
3. Môđun bộ nhớ chương trình
4. Môđun đáu vào (thẻ đẩu vào)
5. Môđun đầu ra (thẻ đẩu ra)
6. Môđun phối ghép (thẻ phối ghép)
7. Môđun chức năng phụ
Mỗi môđun đo' được lắp thành một đơn vị riêng, co' phích cắm nhiều chân để cắm
vào rút ra dễ dàng trên một panen cơ khí co' dạng bảng hoặc hộp. Trên panen co' láp :
10

10. fl) Đường ray nguổn để đưa nguốn điện một chiếu (thương là 24V) từ đấu ra của
n ôđun nguổn ìấy từ môđun nguồn, đưa đi cung cấp cho tất cả các môđun khác.
b) Luống liên lạc để trao đổi thông tin giữa các môđun và với bên ngoài.
Mở rộng được
Hìnhl.2. Các mô đun phán cứng cua một PLC
1. Dơn vị xử lý tru n g tâm - CPU
Trong mỗi thiết bị PLC chỉ co' một đơn vị xử lý trung tâm. Co' hai loại đơn vị
xử lý :
a) . Dơn vị xử lý "m ột - bit", thích hợp cho việc xử lý các thao tác logic, nhưng vì
thời gian xử lý là quá dài đối với một tín hiệu đơn cho nên không thực hiện được các
chức năng phức tạp m à không gặp phải những rác rối vẽ vấn đề thời gian. Loại xử
lý một bít kết cấu đơn giản cho nên giá thành hạ. Vì vậy tuy xử lý co' chậm nhưng
vẫn được dùng cho những trường hợp không cán nhanh lám và bài toán không quá
phức tạp.
b) Đơn vị xử lý bằng "từ ngữ". Loại xử lý này hấp dẫn hơn loại no'i trên, vì loại
dưới này thích hợp hơn nhiều với việc xử lý nhanh các thông tin số. Sở dĩ nó đạt
được tốc độ cao thì rõ ràng là vì no' không xử lý đơn bít mà xử lý từ ngữ bao gồm
nhiều bít và co' thể đạttới 16 bít. Tuy nhiên bộ xử lý từ ngữ co' cấu trúc phức tạp
hơn nhiều và do đo' giá đắt hơn, cho nên no' khồngthể loại bộ xử lý đơn bít ra khỏi
thị trường tin học. Cả hai loại vẫn song song tổn tại và mỗi loại được lựa chọn sử
dụng tùy theo nhu cầu ứng dụng.
11

11. Bộ điều khiển logic khả lập trình với đơn vị xử lý trung tâm bằng từ ngừ đtợc
dùng khi đòi hỏi xử lý văn bản và các thông tin số, các phép tính, đo lường đánh £Ìá,
điều khiển, kiểm tra, ghi nhớ cũng như xử lý các tín hiệu đơn trong mã nhị nguiyên.
Nguyên lý vận hành của một đơn vị xử lý tru n g tâm CPU được mô tả ngắn £ọn
như sau :
Các thông tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự vì đã đtợc
điều khiển và kiểm soát bởi bộ đếm chương trình do đơn vị xử lý tru n g tâm khống
chế. Bộ xử lý liên kết các tín hiệu cá lẻ lại với nhau theo quy định và từ đổ nút ra
kết quả là các lệnh cho đầu ra. Sự thao tác tuán tự của chương trình dẫn đến uột
thời hạn trễ trong khi đđ bộ đếm của chương trình đi qua một chu trinh đầy đìủ rối
sau đó lại bắt đầu từ đẩu. Chu kỳ thời gian này được coi là "thời gian quét" Oscưi)
và phụ thuộc trực tiếp vào tầm vđc của bộ nhớ.
Thông thường đo thời gian quét của một chương trinh 1-kbyte, và lấy con Sỉố đó
làm một chỉ tiêu để so sánh giữa các PLC. Đối với nhiều loại thiết bị, thời hạm trễ
này cổ thể dài tới 20 miligiây hoặc hơn tùy thuộc vào tấm vóc mở rộng của bộ rhớ.
Trong thực tế, nd là một công tắc giới hạn, chỉ có thể được gọi lên sau mỗi 20 milũgây.
Nếu điều đó gây nên trở ngại thì cấn phải dùng những biện pháp đặc biệt, chảngr lạn
như lặp lại những lần gọi đặc biệt trong thời gian m ột lần quét, hoặc là điểu khiển
các thông tin chuyển giao để bỏ đi những lấn gọi ít quan trọng khi thời gian quết
dài tới mức không thể chấp nhận được. Nếu giải pháp như thế không được thỏa năn
thì cần phải dùng một PLC với thời gian quét ngắn hơn. v í dụ như 1 miligiây/ :ho
một Kbyte. Như vậy rõ ràng là chính bộ xử lý quyết định khả năng và chức n ă n g :ủa
PLC. Dưới đây là bảng so sánh các đặc trưng của đơn vị xử lý trung tâm (CPU)) oại
m ột-bít và loại từ ngữ.
Bộ xử ly một-hít Bộ xừ lý từ ngữ
Xù lý trực tiếp các tín hiộu dầu vào và dầu
ra (dịa chỉ dơn)
Các tín hiệu dầu vào và dấu ra chì có thể
dược dịa chỉ hóa thông qua từ ngữ.
Cung cấp những lộnh nhỏ hdn. thông thường
chỉ là một quyết dinh có/khổng .
Viộc cung cấp lệnh lớn hơn dòi hòi những
tri thức vô vi tính
Ngôn ngữ dấu vào ddn giàn, không cấn kiến
thức tinh toán
Ngổn ngữ dầu vào phức tạp dùng cho viộc
cung cấp lệnh lớn.
Khả nAng hạn chế trong víộc xử lý dữ liệu
số (nghĩa là không có các chức nftng toán
hoc và logic)
Thu thập và xử lý dữ liệu số
Chương trình liên tiếp chạy không gián doạn.
thời gian chu trình tương đổi dài.
Các quá trình thời gian - tới hạn địa chỉ
hóa qua các lệnh gián đoạn hoặc chuyền doi
diều khién khẩn cấp.
Chỉ phối ghép vơi máy tính dơn giàn Phổi ghép với máy tính lớn hoặc hệ thống
máy tính
Khả năng xử lý các tín hiệu tương tự hị hạn
chế
Xử lý tín hiệu tương tự ờ cà dầu vào/dấu ra.
12

12. 2. Bộ nh ớ ch ư ơ n g trìn h
Chương trình điều khiển hiện hành được giữ lại trong bộ nhớ chương trỉnh bằng
các bộ phận lưu trữ điện tử như RAM, PROM hoặc EPROM. Chương trình được tạo
ra với sự trợ giúp của một đơn vị lập trình chuyên dùng, rồi được chuyển vào bộ nhớ
chiiơng trình , cắm trên panen của PLC. Một nguồn điện dự phòng là cấn thiết cho
RAM để duy trì chương trình ngay cả trong trường hợp m ất nguổn điện chính. Người
ta đã thiết kế bộ nhớ thành từng môđun để cho phép dễ dàng thích nghi với các chức
n ăn g diều khiển có kích cỡ khác nhau. Và nếu muôn 111Ở rộng bộ nhớ chỉ cần cắm
thêm ¿ác thẻ nhớ điện tử vào panen của PLC,
3. M ôdun dấu vào
Môđun đấu vào cd chức nàng chuẩn bị các tín hiệu bên ngoài để chuyển vào trong
PLC, nó chứa các bộ lọc và bộ thích ứng mức năng lượng. Một mạch phối ghép cố
lựa chọn được dùng để ngàn cách điện giải mạch trong ra khỏi mạch ngoài. Phẩn lớn
các mòđun đầu vào được thiết kế để cố thể nhận nhiẽu đấu vào (8-16-24-32... chẳng
hạn) và nếu cấu thêm đấu vào thỉ cổ thể cắm thêm các thẻ đẩu vào khác. Việc chẩn
đoán các sai sót hư hỏng sẽ được thực hiện rất dễ dàng nếu mỗi đẩu vào được trang
bị một điổt phát sáng (LED), như vậy người ta có bộ chỉ thị ánh sáng báo hiệu cho
sự co' m ặt của điện thế đầu vào.
4. M ôđun dấu ra
Môđun đấu ra co' cấu tạo tương tự như môđun đáu vào. Nd gửi thẳng các thông
tin đấu ra đến các phần tử kích hoạt (cho dẫn động) của các máy làm việc. Vì vậy
ixià nhiều m ôđun đẩu ra thích hợp với hàng loạt mạch phối ghép khác nhau đã được
cung cấp.
‘
Điốt phát quang (LED) củng co' thể giúp quan sát điện th ế đấu ra. Khả năng kiểm
tra bằng m ất lại càng quan trọng hơn đối với những thiết bị sử dụng cấu chì đầu ra
pihụ vã một đi ốt phát quang (LED) trung tâm có thể hỗ trợ thêm rất nhiều. Số lượng
đ au ra co' th ể đổng thời hoạt động, phụ thuộc vào loại thiết bị và co' thể bị hạn chế
vì lý do nhiệt hoặc điện.
5. M ôdun ph ối gh ép
Môdun phối ghép dùng để nối bộ điều khiển khả lập trình PLC với các thiết bị bên
nigoài, như m àn hình, thiết bị lập trình hoặc với panen 111Ở rộng. Thêm vào đo', nhiều
C:hức năng phụ cũng cần thiết hoạt động song song với những chức năng th uần túy
léồgic của bộ PLC cơ bản. Cũng co' khi người ta ghép thêm những thẻ điện tử phụ đặc
b)iệt đế tạo ra các chức năng phụ đó. Trong những trường hợp này đều phải dùng đến
ttnạch phối ghép.
6. Các ch ứ c n ăn g p h ụ
N h ĩn g chức năng phụ điển hình nhất của PLC là :
1) 3ộ nhớ duy trì co' cùng chức năng như rơle duy trì, nghĩa là bảo tồn tín hiệu
tìrong quá trình m ất điện. Khi nguổn điện trở lại thì bộ chuyển đổi của bộ nhớ nằm
ở; tư thế như trước lúc m ất điện.
13

13. 2) Bô thời gian của PLC có chức năng tương tự như các rơle thời gian. Việc đặt
thời gian được lập trình hoặc điều chinh từ bên ngoài.
3) Bộ đém được lập trình bằng các lệnh logic cơ bàn hoặc thông qua các thẻ điện
tử phụ. Việc đật bộ đếm được thực hiện qua lập trình hoặc bằng nút bấm.
4) Bộ ghi tương ứng với cơ cấu nút bấm - bước. Bước tiếp theo được th ả ra bời
bộ phát thời gian hoạc bằng xung của mạch chuyển đổi.
5) Chức nang số học được thiết kế để thực hiện bốn chức năng số học cơ bản :
cộng, trừ, nhân và chia, và các chức năng so sánh : lớn hơn, nhỏ hơn, bàng và không
bằng. Sự co' m ặt của chức năng số học giúp mở rộng đáng kể cơ hội ứng dụng cho PLC.
6) Chức năng điều khiển số (NC) - làm cho PLC co' thể được ứng dụng để điểu
khiển các quá trình công nghệ trên máy công cụ hoặc trên các tay máy người máy
công nghiệp.
Bộ PLC với các chức năng phụ đặc biệt chỉ thích hợp nếu co' chủ định thực hiện
các chức năng khác ngoài sự thay thế việc điểu khiển rơle đơn giản. Nếu các chức
nàng đo' không được sử dụng một cách đấy đủ thì tốt nhất là dùng các bộ PLC khồng
co' các chức nàng đo'.
1.3. Luồng liên lạc - Busline - Bus
Tát cả các môđun của m ột PLC đều được nối với nhau bằng một "luổng liên lạc",
tên là business line, gọi tắt là busline hay gọn hơn nữa là bus. Luồng liên lạc gổm co'
nhiếu mạch nối dẫn đến từng môđun. Sự trao đổi toàn bộ dữ liệu và thông tin giữa
các môđun trong PLC và với các thiết bị bên ngoài đều được thực hiện qua các mạch
đó. Dưới đây dùng hỉnh tượng xa lộ để minh họa sự hoạt động của luồng liên lạc BUS
(hỉnh 1.3). Co' nhiều địa điểm ký hiệu bằng các chữ cái A, B... G, H. H ỉnh 1.3a vẽ
các con đường nhỏ, mỗi đường chỉ nối hai địa điểm với nhau, tương đương các mạch
nối cứng chỉ nối hai địa chỉ với nhau.
Hình 1.3b vẽ một xa lộ co' thể nối nhiều địa điểm, nằm rải rác hai bên xa lộ với
nhau, tương đương với một luồng liên lạc BƯS có th ể giao lưu thông tin giữa tấ t cà
các địa chỉ bố trí dọc theo no'. Các lái xe không thông thuộc vùng này cứ đi dọc xa
lộ là co' thể tìm thấy địa chỉ cán đến. Hành trình trở về cũng theo một quy trình đo'
nhưng theo chiểu ngược lại.
Sự tương tự là như sau :
9
* đường cao tốc tương đương với luồng liên lạc BUS
* các địa điểm tương đương với các "địa chỉ"
* các chiếc xe tương đương với các "dữ liệu".
Trên các con đường nhỏ chỉ nối hai địa điểm, mỗi chiếc xe chỉ co' th ể đi lại giữa
hai địa điểm, không đến được các địa điểm khác. Cũng thế trên mạch nối cứng, các
thông tin chỉ được trao đổi giữa từng cặp địa chỉ, không đến được các địa chỉ khác.
Trên xa lộ, các xe cộ co' th ể đi từ hoặc đến với bất kỳ địa điểm nào. Cũng th ế trên
luống liên lạc BUS thông tin được trao đổi giữa hai địa chỉ bất kỳ. Có th ể thấy rõ
ràng rằng luồng liên lạc kinh tế hơn nhiều so với mạch nối cứng.
14

14. Hình 1.3. Luồng liên lạc BUS
Cũng cố th ể so sánh luồng liên lạc BUS với một mạng đường sắt cố hệ thống bẻ
ghi cho phép các đoàn tàu giao lưu giữa hai ga bất kỳ trên mạng.
1.4. Chức năng và úng dụng của PLC
Vê cơ bản, chức năng của bộ điều khiển lôgic khả lậpi trinh cũng giống như chức
náng của bộ điều khiển thiết kế trên cơ sở các rơle hoác các thành phần điện tử :
1. Thu nhận các tín hiệu đầu vào và phàn hôi (từ cáccảm biến).
2. Liên kết, ghép nối lại và đống mở mạch phù hợp Víứi chương trình.
3. Tính toán và soạn thảo các lệnh điều khiển trên cơ sở so sánh cácthông tin
thu được.
4. Phân phát các lệnh điều khiển đó đến các địa chỉ thích hợp.
Riêng đối với máy công cụ và người máy công nghiệp thì bộ PLC cố thể liên kết
với bộ điểu khiển số NC hoặc CNC (xem phần hai) hình thành bộ điều khiển thích
nghi. Nó chỉ cho phép chuyển lệnh từ bộ NC sang máy nếu cả người thao tác và máy
hoặc sản phẩm không ở trong trạng thái nguy hiểm. Trong hệ thống trung tâm gia
công, mọi quy trình công nghệ đều được bộ PLC điều khiển tập trung.
Hình 1-4 cho thấy một ví dụ về chức năng điều khiển của bộ PLC. Số lượng đầu
vào — đẩu ra phụ thuộc vào yêu cầu của người dùng. Nhưng nếu số đầu vào - đấu
rn tăn g lên thì cũng yêu cẩu phải tăng khối lượng bộ nhiớ của chương trình và nhất
là chu trinh máy hoặc thời gian quét cũng tăng lên.
15

15. 1.5. Lập trình và tư liệu
Một PLC cổ thể được sử dụng một cách kinh tế hay không chịu ảnh hưởng lớn của
những thuận tiện và dễ dàng sản cd và thưởng trực trên panen lập trình. Trái với
điểu khiển số, chỉ cđ th ể dùng được bộ điều khiển khả lập trình nếu cổ một panen
lập trình luôn luôn sẵn sàng. Như vậy khi trang bị một bộ PLC cũng đồng thời phải
tran g bị một panen lập trình của cùng một nhà chế tạo. Ngay cả khi môđun đẩu vào
được tiêu chuẩn hđa, thì vẫn đòi hỏi bộ PLC phải cđ những bộ đẩu ra khác nhau và
đặc biệt.
Sự khác nhau chính giữa bộ điều khiển khả lập trình và công nghệ rơle hoặc bán
dẫn là ở chỗ kỹ th u ật nhập chương trình vào bộ điểu khiển như th ế nào (hình 1-5);
Trong diễu khiển rơle, bộ điều khiển chuyển đổi bao gồm một cách cơ học những
môđun cá th ể phù hợp với chương trình mạch và dãy điều khiển được kiểm soát bàng
tay thông qua việc nối dây do đố mà có từ kỹ th u ật : - điều khiển "cứng". Trái lại,
việc nhập một dãy điểu khiển vào một PLC được thực hiện thông qua một panen. lập
trình và một ngoại vi chương trình, cd thể chỉ ra mọi phương pháp và qui trình có
thể để nhập lôgic vào các bộ phận lưu trữ điện tử.
16

16. Logic mạch Cling PLO với chức năng lạp trìnhlư u trừ
‘1'ia ghép nòi riêng lò trong bộ nhớ điện tử (RAM, ROM, EPROM,v.v...)
Ilin h Lô. Sụ khác biệt giờii điêu khiôn bang mạch cứng và PLO
kinh 1.5 là sơ đố khôi trình bày sự khác biệt giữa PLC và bộ điều khiển bàng
mạici cứng trên phương diện quá trình hình thành và chuẩn bị.
Eể lập trình người ta có thể sử dụng một trong những mô hình sau đây :
* mô hình khuôn khổ dãy
* mô hình khuôn khổ chức năng
* mô hỉnh biểu đổ nồi dây hoặc biểu đổ mạch công tác
* mô hĩnh khuôn khổ lốgic
Vệe lựa chọn mô hình trong số 4 111Ô hình trên đây cho thích hợp là tùy thuộc vào
loạii PLC và điểu quan trọng đối với người dùng là lựa chọn loại PLC nào cho phép
sự gao lưu tư liệu không gập khd khàn và tránh được những chi phí không cẩn thiết.
£)ai íố các thiết bị lưu hành trên thị trường hiện nay là dùng mô hình khuôn khổ dãy
hoỉật là khuôn khổ biểu đồ nối dây. N hững thiết bị hiện đại nhất cho phép người dùng
chiinển đổi từ một phương pháp nhập này sang một phương pháp nhập khác ngay cả
tro>n£ quá trình nhập, bởi vì độc lập với phương pháp được dùng, khuôn khổ khác được
tạ o ra đổng thời. Kinh nghiệm cho thấy lập trinh với khóa ký hiệu và chức năng sẽ
gâ}y ra một số vấn đề nếu lập trình viên đả quen với điều khiển bằng rơle và nếu
biềĩu đổ mạch công tắc hiện ra trên màn hình trong quá trình lập trình giống hệt như
biểỉu đổ mạch sử dụng trong kỹ thuật rơle. Mặt khác những người dùng đã cđ sẵn
p h ử ig hiểu biết cơ bản vé ngôn ngữ lập trình phát hiện được rằng sẽ dễ dàng hơn
nhiiéu nếu dùng mô hình khuôn khổ dãy.
khừng chữ viết tát giúp trí nhớ được dùng trong kỷ thuật có ưu điểm là chúng
khtỏig thu nhỏ khả nàng của PLC. Do có nhiều đòi hỏi khác nhau m à các thiết bị lập
tri nỉ phải thỏa mãn cho nên đa phẩn các nhà chế tạo đã cung cấp nhiều loại thiết
2 T<Đf<
H / é t ã i
17

17. bị với những khả nàng khác nhau. Những mô hình đơn giản nhất là thích hợp đối với
thiết bị thử nghiệm cho giai đoạn khởi động của lẩn láp đặt, bảo quản và sửa lối
chương trình. Chúng co' những chức năng cơ bản sau đây :
* Lập trinh và soạn thào khuôn khổ dãy.
* Tìm kiếm và hiển thị các bước của chương trinh, các lệnh và các địa chi.
* Biểu thị tín hiệu đầu vào đấu ra và kết quả.
* 'Xóa bỏ, thay đổi và lập trình cho EPROM
Nhiều thiết bị kiểu mới thường được lắp thêm một m àn hỉnh hiển thị và mạch phối
ghép cho bầng ghi catxét, máy in băng và bộ dẫn động đĩa trong và ngoài Những
thiết bị tối tân nhất đã xuất hiện trên thị trường bao gồm m ột trạm lập trinh tiện
nghi, cung cấp cho lập trinh viên những chỉ dẫn, những tư liệu chương trinh có thể
tra cứu tự dộng, cho phép nhập trực tiếp các lệnh và tư liệu m à không cán dùng bát
kỳ một ngôn ngữ lập trinh nào. v ì mục đích đo' còn co' thể dùng máy tính cá nhân
nếu co' trang bị phần mềm cần thiết và sự lựa chọn phán cứng như hướng lặp trinh
EPROM, kho'a chức năng và đáu nối một đường với PLC cho thao tác quan sát và
soạn thảo chương trình nếu RAM được sử dụng.
Một khi chương trinh đã được lập ra thì thiết bị lập trình còn phải thực hiện nhííng
nhiệm vụ khác như :
* In khuôn khổ dãy với những chú giải và tên thiết bị được điều khiển.
* In danh sách đối chiếu chỉ ra những liên hệ của các bộ nhớ phụ, bộ thời gian,
và những bộ điều khiển với các môđun trong và ngoài.
* In danh sách địa chỉ co' kèm theo chi tiết chỉ ra những địa chỉ đổ được gắn vói
đầu vào đáu ra ; bộ nhớ phụ ; bộ thời gian v.v...
* In biểu đổ mạch công tác chỉ ra được hỉnh dạng và mã hiệu của các công tắc ,
cộng thêm một số thông tin phụ.
Mỗi nhà chế tạo co' những thiết kế và phương thức thao tác thiết bị lập trình riêng
của minh. Những nhân viên kỹ th u ậ t chưa co' kinh nghiệm với PLC thường đòi hỏi
hai hoặc ba tuán lễ để làm quen với panen lập trình mới và để hiểu được no'. Ngay
cả những thao tác viên có kinh nghiệm cũng cần khoảng một tu ần lễ huấn luyện mới
co' thể làm việc trên loại PLC mới m ột cách đáng tin cậy.
1.6. Bộ nhớ chưong trình
Chỉ có thông qua chương trình máy tính thi bộ PLC mới trở nên hữu dụng. Da số
các bộ nhớ hiện dùng là những bộ nhớ bán dẫn và bảng dưới đây liệt kê ra những
đặc trưng chính của 4 loại bộ nhớ thường dùng nhất
I.oại hộ nhớ Khả nang thay dổi
dơn - tuyến
Mất lưu trữ
vi mất diện
Bàn vệ chổng
thay chương trình
không mong muốn
RAM Có Có Không
ROM Không Không Có
EEROM Không Không Có
EEPROM Có Không Không
18 -T
X
đ
k

18. Thế mạnh của điếu khiển khả lập trinh sơ với các phương pháp điều khiển mạch
cứng là ở chồ trong bộ PLC dễ dàng thay chương trinh, bỏ chương trinh cũ nạp chương
trinh mới trong một thời gian ngán và ít tôn kém. Tiy thuộc vào việc sự thay đổi
chương trình đó được thực hiện bằng cách thay bộ phận của bộ nhớ hay là bàng cách
trực tiếp lặp trinh lại, người ta phân biệt hai loại bộ nhớ : bộ nhớ thay được và bộ
nhớ lập trình tự do.
Những bộ điếu khiển sử dụng kỹ thuật lập trình loại thứ nhất chủ yếu dùng các
bộ nhớ có thể xóa bảng tia cực tím (EPROM). Sau khi xóa phải đợi khoảng một giờ
mới nhập được các thông tin mới.
Những bộ điều khiển co' thể lập trỉnh tự do thường chứa RAM với một bộ nguổn
điện dự trữ dể bảo vệ chương trình khi mất điện. Gán đây người ta phát triển loại
bộ nhớ dùng bán dẫn oxit kim loại bổ sung (CMOS) có mức tiêu thụ năng lượng nhỏ
tời mức một nguồn pin nhỏ cũng co' thế nuôi bộ nhớ hơn một nám. Nếu nguồn năng
lượng dự trữ sấp cạn thì co' một mạch điện tử báo hiệu và ngàn cản việc mở máy cho
đến khi thay bộ nguốn mới. Kỹ thuật PLC cũng được hưởng lợi ích của việc giảm giá
các thành phán rút ngán chiều dài chương trình không còn quan trọng lắm như trước
dây khi khả nàng lưu trữ của bộ nhớ có tám quan trọng lớn.
Những chi tiêu chương trình khác dược coi quan trọng là :
- Chương trình co' cấu trúc rõ ràng để tránh nhẩm lẫn
- Chương trình dễ thay thế hoặc dễ soạn thào
- Có ưu thế trong việc sử dụng các chương trình con
- Dễ phát hiện lỗi.
Diểm cuối cùng này được coi là co' ý nghĩa đặc biệt giữ thời gian máy ở mức tối
thicu. Ngoài bản thân chương trình điếu khiến, còn phải co' các chương trình chẩn
đoán đặc biệt để :
- Quan sát thời gian chu trình máy
- So sánh các qui trinh hiện hành và sẽ lập
- Tạo biểu đổ phát triển
- Giải mã các thông báo lỗi
- Chỉ ra một số chỉnh lý sửa chữa cấn thiết
- Diều khiển máy công cụ và người máy.
Một trong những đòi hỏi quan trọng đối với các chương trinh chẩn đoán là tác dụng
co' hiệu quả trong việc tránh và khử các lỗi (pari) của các môđun đẩu vào đẩu ra và
các khâu nối của chủng. Những thành phần chẩn đoán đậc biệt của bộ điều khiển
dòng chương trinh đã được phát triển để có thể sử dụng ngay cả khi chưa biết chương
trình điều khiển hoặc dòng thông tin của no'. Chúng có thể tự học, nghĩa là dòng chảy
chuẩn xác của chương trinh làm việc được lưu trữ bàng thiết bị đđ và trong trường
hợp co' sai sdt bước chương trình mà ỏ đo' dòng chuẩn xác bị ngát, được hiện lên màn
hỉnh. Ưu điểm của các chương trỉnh chẩn đoán này là :
- Không cần phải lập trình.
- Chủng không ảnh hưởng đến khả náng bộ nhớ của PLC.
- Tác dụng chẩn đoán có hiệu lực trước khi soạn thảo xong chương trinh, nghĩa là
trong giai đoan thử máy.
19

19. 1.7. Lý do sử dụng PLC
Trước kia bộ PLC giá rất đát, khả nãng hoạt động bị hạn chế và quy trình lăp
trình rất phức tạp. Vi những lý do đó mà nó chi được dùng cho những máy và thiết
bị đặc biệt có sự thay đổi thiết kế cấn phải tiến hành ngay cả trong giai đoạn lạp.
bảng nhiệm vụ và lập luận chứng. Do giảm giá liên tục, kèm theo tàng khả nang của
PLC dẫn đến kết quả là sự phát triển rộng rãi của việc áp dụng kỹ th u ật PLC. BAy
giờ nó thích hợp cho m ột phạm vi rộng các loại thiết, bị máy móc.
Các bộ PLC đơn khối với 24 kênh đáu vào và 16 kênh đáu ra là thích hợp vớỉ
nhửng máv tiêu chuẩn đơn, hệ thống gia tải - bỏ tài và những trang thiết bị liên hep
Xử lý tự liệu tự động là không cán thiết phải dùng PLC trên các máy tiêu chuẩn hởỉ
vi ít co' khả năng phải chịu một sự thay đổi. Hơn nữa các biểu đô mạch tiêu chuẩn
dã đủ cho việc xử lý tư liệu. Sự hấp dẫn của PLC trên thị trường được khảng định
cho những ứng dụng đơn giản nói trên là bời vi nó có độ tin cậy cao, chiếm ít chồ
và loại bỏ được nhu cáu nối dây, ghép các rơle và các bộ thời gian.
Những bộ PLC với nhiều khả náng ứng dụng và lựa chọn được dùng cho những;
nhiệm vụ phức tạp hơn, cho nên người ta mong muốn có cả một loạt PLC có thế ctuỢơ
lập trinh qua một panen kích cỡ chung và dùng một quy trình lập trình chung.
Hỉnh 1.6 dưới đây cho thấy các nhu cấu điểu khiến diện tử và phạm vi điếu khiển
các loại máy móc thiết bị
Những ưu điếm của việc ứng dụng kỹ thuật PLC là :
*Chuán bị vào hoạt dộng nhanh. Thiết kế môđun cho phép thích nghi đơn giản với
bất kỳ mọi chức náng điều khiển. Khi bộ điều khiến và các phụ kiện đã được lắp ghép
thi bộ PLC vào tư thế sản sàng làm việc ngav. Ngoài ra, nó còn co' th ể được sử dụng
lại cho những ứng dụng khác.
* Độ tin cậy cao và ngày càng tàng. Các thành phán điện tử co' tuổi thọ dài hơn
các thiết bị cơ - điện tử. Độ tin cậy cúa PLC ngày càng cao và tuổi thọ ngày càng
tang. Còn việc bảo dường định kỳ thường là cán thiết đôi với điểu khiển rơle nhưng
được loại bỏ đỏi với PLC.
* Dẻ dàng thay dổi hoặc soạn thảo chương trinh. Những thay đổi cần thiết cả ở
khi bắt đấu khởi động hoặc những lúc tiếp sau đều co' thể được thực hiện dễ dàng
mà không cấn co' bất kỳ một thao tác nào ở phẩn cứng.
* Sự dành giá các nhu càu là dơn giản. Nếu biết con sô đúng của đáu vào và đáu
ra cán thiết, thi co' thể đánh giá kích cỡ yêu cáu của bộ nhớ (độ dài chương trinh)
tối đa là bao nhiêu. Do đo' có th ể dễ dàng và nhanh chóng lựa chọn loại PLC phu
hợp với yêu cầu để ra.
* Xù lý tư liệu tự dộng. Trong nhiều bộ PLC, việc xử lý tư liệu được tiến hành tự
động, làm cho việc thiết kê' điện tử trở nên đơn giàn hơn.
* Tiết kiện không gian. PLC đòi hỏi ít không gian hơn so với bộ điều khiển rơle
tương đương, trong nhiều trường hợp không gian được thu hẹp vì co' nhiều bộ phận
được giảm bớt.
20

20. - -
Dơn khôi Cỏ nhỏ ( ’ờ 1rung bmh
1
___ 1
('<
■
>I(in
« May 1ính quá ỉrinh 1
u <
Điều khiến hằn í.
vi xứ lý đãr biét
('ông nghệ hán dẫn
Logic Ròle «
K Độ phức tạ Ị) tăng
Máy thủ còng
M.ív conu cu tiêu ch11an
!<
Máy quan sát và có mục đích dặc hiệt
Hệ Ihỏng gia tái/hỏ tái
ihièl l)ị nang chuyên vật tư
May cóng cụ
Ilộ thông gia công tự dông linh hoạt va liõn họp
Ịlinh 1.(). Ư11Í»(lụm* vã nhỉi IÙ
M(lióii khiên ỉliộtì tư !*!,(
* Khờ năng tái tạo. Nếu dùng nhiêu máy LLC với nhúng quy cách kỹ thuật của
hộ đi ều khiên giông hệt nhau thì làm chi phí lao động sẽrất thấp so với bộ điểu khiến
rctle. Diếu đo' là do giảm phán lớn lao động láp ráp. Hơn nửa, người ta ưa dùng PLC
hơn cac loại điếu khiển khác không chỉ vì no' có thể sử dụng thuận lợi cho các máy
đá làun việc ổn định m à còn vì no' còn co' thể đáp ứng nhu cẩu của các thiết bị mẫu
đấu tiền mà người ta co' thể thay đổi cải tiến trong quá trinh vận hành.
* Sự cải biến thuận tiện. Những bộ điểu khiển, nếu chỉ muốn cải biến một phán
nhỏ trong dãy chức năng, co' thể đươc tái tạo một cách đơn giản bàng sao chép, cải
biên và hoặc thêm vào những phần mới. Những phán, trong chương trình, vẫn sản
21

21. sàng sử dụng được thì vần được dùng lại không cần thay dổi gi. So với kỹ th u ậ t Tơie,
ỏ đây có thế giám phần lớn tổng thời gian láp ráp hởi vi có thể lập trinh các ehưo
nang điếu khiển trước hoạc trong khi lap ráp hảng dieu khiến.
* N hiêu chức nùng. Người ta thường hay dùng PLC cho tự dộng linh hoạt hoi Vị
dễ dàng thuận tiện trong tinh toán, so sánh các giá trị tương quan, thay dõi chương
trinh và thay đổi các thông số. Một lý do nữa là nó da dược nổi sản với một may
tính manh.
1.8. Giá trị kinh tê của PLC
Láp đật hộ PLC đơn giản nhiều so với láp dật hệ rơle. Sừ dụng bộ PLC r ấ t kinh tẽ.
Giá của nó giảm do hạ giá hàng điện tử, do sự phát triển của các bản t.hiẻt. kế ngay
càng rẻ hơn và táng số lượng của PLC ứng dụng trong mọi lỉnh vực. Hơn n ữ akhi so
sánh giá cả thi phải tính đến cả giá hán của các bộ phận phụ không thể thiêu dv.Ợó
như panen lạp trình, máy in, hãng ghi v.v. .. và cả việc dào tạo nhân viên kỷthuạt.
Hình 1.7 dưới dây đưa ra một sự so sánh giá cả giữa PLC và hộ rơle
Ilình 1.7. So sánh giá ca giữa hộ rôle va PLG
Một dieu rát quan trọng ỉà phải dùng đội ngu nhân viên kỷ th u ật lành nghề có
kinh nghiệm có hiểu biết tốt vế phấn mém dế thiết kế lập trinh và thao táíC bộ PLG
V
I phấn mém dùng cho những mục dich đặc biệt là cực kỳ dát giá. Tuy nhiên, nhiêu
cái dã trở nên khả thi nhờ phán mém ré đi. Nhiều nhà chế tạo PLC cung cấp trọn
bộ dóng gói phán mém dã dược thử nghiệm, nhưng việc thay thế và hoặc thêm các
phán mém cho các nhu cầu riêng là không thể tránh khỏi và khi đó đòi hỏi kỷ năng
phấn mém. Nếu không phải tự mình tạo ra phán mém, chảng hạn do mộtt cóng ty
phán mém sàn xuất, thi diếu tồi quan trọng là mọi yêu cáu phải dược xác dịnh chính
xác, tỉ mỉ và viết rõ ràng ra trước lúc bát đáu.
22

22. p h ân bố điển hình giá cả cho việc láp đạt một PLC mẫu như sau :
* 50r
/r cho phán cứng của PLC
:| 107( cho thiết kế khuôn khổ chương trinh
1 207 cho lặp trinh và soạn thảo
157 cho thừ nghiệm
* 57t cho tư liệu.
Viòc láp đạt. một bộ PLC tiếp theo chỉ trị giá bàng khoảng một nửa giá cho bộ mẫu
đ;íu tiên, nghỉa là chi CÒ11 phải chi cho phán cứng mà thòi. Bộ thứ hai trở đi giá tiền
chi cho một bộ PLC sẽ rẻ hơn rấ t nhiều so với bộ điếu khiển bằng rơle.
'Puy nhiên, chi nên láp đặt bộ điều khiển khả lập trình PLC khi có một sô lượng
đù lớn lán điểu khiển cán phải lập trinh hàng' nam để đủ bù lại chi phí tương đôi
CHO của những panen lập trinh tốt và của việc huấn luyện đội ngủ nhản viên kỹ thuật
Cỉin thiết. Không nên nìáy móc sử dụng PLC với bất kỳ giá nào mà phải tính toán
11ước khi dặt hàng. Việc lắp đặt PLC làm tăng đáng kế giá thành của thiết bị gia
cóng và do đó tâng giá thành của sản phẩm. Mặt khác ta có thể thuê thiết bị lập
tìinh chứ khổng mua nếu như mua về mà không sử dụng hết năng suât.
Dưới đây nêu ưu khuyết điểm để so sánh hai loại diều khiển : diều khiển bàng
rơle và PLC dể tham khảo.
D ie u k h iể n hang rơ lc D iê u k h iê n khù lậ p trin h
.
ư u d i r m ư u ( f i r m
• N a m h ict dư ợ c v ;i tm cạy dư ơ c ch o m ộ i • D ọ tin c ậ c a o I|ii;i SỪ d ụ n g c á c p h ần lừ
thơi g ian li.li Mép Xl.lt
• N ăm hiòt dươ e m ứ c ilộ tin cậy • T h a v d ôi de d an g t|Lia cô nu n ghê p h íc h căm
• N h iề u h ộ p h ú n dù liê u c h u ẩ n ht». 1 • l.ã p d ai dơ n g ià n
• Kfit ít n h ậ y cù m vơ i n h iề u • T h a y d õi n h a n h lịiiy trin h d iề u k lìie n m a
• K in h ti- n h à i d b i với hộ thô ng nhò không cán thay d ô i p h â n cứ ng.
• K íc h Ihươ c nht
X h ư t u ( t i r / n • C o the nói m an g vơ i máy tin h .
• T h ờ i g ia n lá p d ụ i lâu (n o i d ây. noi m ạch )
• T h .lV d o i k h o k h á n (th a y d ô i m ạn g no i d âv) X h u ự t d i r tu
• K h o th eo d õ i vũ k iê m tra có c hệ thống • ( iiá thanh la o d ự n g ca o
lờ n. p lu íc tọp. • Itộ Ih ict hị lá p trin h thư ơ ng g iá d a l
• C o lu i h a o tro n g SỪ d ụn g , d o d o ca n hào
lịU.àn thư ớ ng xuyê n .
• K íc h thư ớ c lơ n
Số hãng cung cáp PLC thi nhiều nhưng chỉ có một ít các hảng dưa ra được cả một
dãy day đủ các loại PLC từ cái rát dơn giản cho đến những thiết bị hiện dại nhất,
phức tạp nhất có một vùng khả nang và chức nang rộng. Những người dùng PLC còn
ít kinh nghiệm. Như vậy có thể thử và chọn dược sản phẩm thích hợp nhất với các
doi hỏi của công việc mà có thể hạ xuống mức thấp nhát giá m ua bộ lập trình và
giảm chi phí huấn luyện dội ngu nhân viên kỹ thuật.
23

23. Chương 2
CÁC HỆ THỐNG Tự ĐỘNG PHỤC v ụ SẢN XUẤT
Mực tiêu của chương này là cung cấp những kiến thức sau đây :
1 - Mục đích, cấu trúc và sự hoạt động của các hệ thống tự động.
2 - So sánh những khác biệt giữa công nghệ lập tuyến và công nghệ lập trình
’
* - N hưng kiến thức về các thành phán và sự cấu thành của các bộ phận điện tử
cua hô thống tự động.
4 - Sự tiến hóa của nhừng nhu cấu vế tự động hóa sản xuất.
Trong nhi011 linh vực, một bên là sự phát triển của các nhu cáu của sản xuát, nuột
hcn là các tiên bộ của công nghệ đã làm nảy sinh những vân đê xứng đáng IưíỢc
nghiôn cứu một cách nghiêm túc. Với nhửng kiến thức đđ có thể ctề cập đến nlừ ng
bài toan tế nhị của việc lựa chọn công nghệ và các thành phán tự động hóa trong Cĩác
chương sau
2.1. Hệ thống sản xuất công nghiệp và tự động hóa
1. Hệ th ố n g sản xư át cô n g n gh iệp
Mục tiêu của một hệ thông sán xuất là m ang lại một giá trị tăng thêm hoặc là c ho
nguyên liệu, cho bán thành phẩm hoặc cho một tổ hợp thành phấm... để tạo ra n lữ n g
sán phẩm có giá trị cao hơn. đó có thế là :
* N hững thành phẩm cuối cùng đã có thể trực tiếp tung ra thị trường.
* N hửng thành phẩm tru n g gian dùng để tạo ra những thành phẩm cuối Cim g.
Muốn cho hệ thống sản xuất hoạt động được phải cung cáp cho nđ nguồn nguyên liỉệu
chinh, phôi, bán thành phẩm cùng các nguyên liệu phụ can thiết.. Đổng thời phái uung
cấp nguồn năng lượng (điện, khí nén, chát đốt...) cùng với nước sạch, chất bồi* rcơỉi
v.v... Hệ thõng sản xuát còn thái ra các phế liệu, các chất cạn bà, nước bẩn v.v .
Dế cho hệ thống sản xuất hoạt động được binh thường cán nhiều loại nhân vfèni :
* Nhân viên khai thác, vận hành, phải có mạt thường xuvên bén máy trong thiờị
gian máy hoạt động và can thiệp nhiểu hay ít tùy thuộc vào trinh độ tự động cỉu hô
thống sản xuát
- Giám sát các máy tự động
- Nạp liệu, phôi, kiểm tra và tháo dờ sản phẩm đối với các máy bán tự động
- Tham gia vào quá trình sản xuất trong trường hợp máy không tự động.
24

24. Nhân viên hiệu chinh làm những thao tác diếu chinh đố đạt được chất lượng vận
hanh theo vôu cáu vào lúc khởi đáu một đợt sản xuất, nhất là lúc bát đáu một loạt
sấn phấm mới.
* Nhân viên bảo dưỡng định kv, sửa chữa khi có sự rỏ hòng hóc, báo dưỡng dư phòng.
chỉnh
Hình 2-1. Sodn iu» ihonu >
.ỈC
. u;it
2. M ục tiêu c ủ a tự đ ộn g h ó a sản x u ấ t
Nen sân xuất cổng nghiệp dược tự đông hóa ngày càng nhiêu. Nhiêu tiến bộ da đạt
dưực trên các phương diện :
Tự động hóa những thao tác trước kia hoàn toàn thủ công, vi dụ như láp ráp,
kiếm tra do lường v.v...
* Tự dộng hóa ở mức độ cao hơn, dáy dù hơn các thao tác trước đây dã dược tự
dộng hóa từng phán ít hoặc nhiều, ví dụ như :
- (’huyen nhưng máy bán tự dộng sang tự dỏng hoàn toàn
- (’huyên những máy tư động cứng (chi cho tạo dược một loại sán phấm) sang
nhưng mav tự dộng linhhoạt có thô lân lượt chò tạo các loại sán phẩm Sư chuyển
dối từ sán phám này sang sản phấm kháo dược thực Ilion một cách nhanh chóng và
thuận lợi và không phái thay những phan cứng cùa may.
Việc tự dộng hóa có thể nham vào nhiếu mục tiêu da dạng. Có thể kể ra một sò
nụic tiêu sau dây làm vi dụ :
* Tim kiếm những giá thcành sán xuãt tháp hơn hàng cách :
- Giảm số lượng nhân công
- Giảm tiêu hao vật tư, năng lượng, v.v...
* Loại bỏ cho người những công việc nạng nhoc, nguv hiểm dộc hại và cải thiện
diếu kiện làm việc bàng cách làm cho công việc trở nên ván minh hơn...
* Làm cho chất lương sản phcấm tốt hơn bang cách dưa vào dây chuyến sản xuất
nhưng thao tác mà chỉ có tư dộng hóa mới thực hiện nổi trẽn bình diện cồng nghiệp.
' Làm cho chát lượng sản phấm dòng dếu hơn, ổn định hơn do loại bó yếu tố con
người (do ngẫu nhiên, đãng trí, tinh trạng, sức khỏe v.v...) và bàng cách tang cường
kiếm tra tự động. Điếu này đạc biệt quan trọng đối với khả nãng chiếm lĩnh thị trường,
4‘‘10 uy tín cho sản phẩm đối với khách hàng.
25

25. * Thực hiện những thao tác mà con người không thể làm được dù bàng thủ 'ông
hay trí óc, ví dụ như chế tạo hoặc láp ráp những bộ phận cực nhỏ, những t.hac tát'
cực nhanh, phôi hợp phức tạp các động tác v.v...
3. T ự d ộ n g h ó a n â n g cao sức c ạ n h tr a n h c ủ a s ả n p h ẩ m .
Trong nền kinh tế thị trường, mọi động thái tư động hda đều có mục đích nhàm tảng
cao sức cạnh tranh của sản phẩm một cách trực tiếp (giá thành hạ, chát lượng cao VV..I
hoặc là gián tiếp (cải thiện điều kiện làm việc, giảm thời gian chuẩn bị V.V...Ì.
Sức cạnh tranh của sàn phẩm được xác định ở khả năng tiêu thụ tốt, bán manh
nhiều trên thị trường. Sức cạnh tranh là kết quả tất yếu của hiệu quả thu được trên
bốn yếu tố sau đây : giá thành, chất lượng, dổi mới và sản xuất nhanh.
* Giá thành bao gồm :
- Giá công nhản được giảm nhiều do áp dụng tự động hóa
- Giá vật tư và nàng lượng củng được giảm do tự động hóa đem lại phương án
tối ưu tiêu hao vật tư và nâng lượng
* Chát lượng bao gồm độ tin cậy và tuổi thọ của sản phẩm dược nâng cao và tổng
đểu nhờ kết quả của tự động hda.
* Đổi mới bao gốm
- Hoàn thiện sản phẩm
- N âng cao tính mỹ thuật của sản phẩm
- Tối ưu hóa kết cấu của sản phẩm
Kinh nghiệm cho thấy việc đầu tư vào tự động hóa thường dẫn đến việc nghiên cứu
lại quy trinh sản xuất do đó dẫn đến viộc nghiên cứu lại sản phẩm. Việc thiết kv lại
đống thời sản phẩm và các phương tiện chế tạo sẽ cho những kết quả tốt hơn vế sức
cạnh tranh. Giữa quá trình thiết kế lại sản phẩm, việc lựa chọn quy trình sản xuất
cùng với việc chọn và tự động hóa trang thiết bị cd quan hệ tác dộng qua lại nhu
sau 'hình 2.2) :4
Hình 2-2. Tác (lộng qua lại giữa thiết kê và sàn xuất
4. T in h h iệ u q u ả c ủ a việc d â u tư v ào tự d ộ n g h ó a.
Củng như mọi việc đầu tư khác, khi dáu tư vào tự động hóa phải xét đến tính hiệu
quả kinh tế. Hiệu quả của đáu tư vào tự động hóa dược đánh giá bàng thời gian loàn
vón, tính theo công thức sau đây :
vốn đấu tư
— — :-------—------------- = số năm hoàn vốn
lợi nhuận hàng nám
Nếu thời gian hoàn vốn đạt dưới 3 nam, thi dự án đấu tư cho tự động hóa tược
coi là khả thi, sản phẩm bền và tốt hơn trước.
26

26. 2.2. Câu trúc của hệ thống tự động
Mỗi hệ thông tự động đều phải gốm hai khỏi : Khối chấp hành (CH) và khối điểu
khiển (ĐK).
/. Khối chấp hành (CH), gốm có bộ phận động cơ dán động, các bộ phận làm việc
chế biến vật liệu thành sản phẩm hoặc bán sàn phẩm. Khối này gốm cđ:
- Thiết bị gia công : bàn giao, trục chính và mâm cặp máy tiện, mỏhàn v.v. .
- Thiết bị dẫn động : Động cơđiện, xi ỉanh thủy lực v.v ..
i: Các thiết bị hay cơ cấu truyền động làm trung gian giữa thiết bị dẫn động và
tliiốt bị gia công. Chúng truyền chuyển động từ thiết bị dẫn động đến thiết bị gia công
đong thời biến đổi các chuyển động đo' cho thích hợp với yêu cáu của cõng nghệ.
Ỷ
1 (Yic 1)6 phan diều khiênkhác 1
I_______ _ •__ _ _ _ _ _ _ _ _ ________I
Hình 2-3. Chu trúc khối cứa hệ thông tự động2
2. Khối (ỉi'êĩt khiển (DK). chuẩn bị các lệnh từ các thông tin nhận được và phát
cúc lệnh dó cho khỏi cháp hành, rồi lại từ khối này nhận các tín hiệu trở về để điếu
phới hiệu chỉnh các hoạt động của nó. Khối điều khiển là đối tượng nghiên cứu chính
cùa mòn học này.
0 trung tâm khối điều khiển này, bộ phận xử lý lả nơi hội tụ của 3 đối thoại mà
nó chi phổi :
<1) Dối ỉhoại giữa khối diều khiển uờ khối chóp hành :
* Điều khiển các thiết bị dẫn động (động cơ, xy lanh) thòng qua các phán tử trước
dần động (nút, van phân phối v.v...)
* Tiếp nhận các tín hiệu trở về từ các cảm biến bô tri rải rác trên máy ở những
vị trí then chốt để theo dõi các hoạt dộng của máy và điều chỉnh các lệnh phát di
cho phù hợp với thực tế.
(2) Đối thoại giữa người và máy : Để khai thác, hiệu chinh, sửa chữa, tháo gỡ các
vướng mác, người điều hành máy phải ra lệnh (bàng các nút bấm, cần gạt...) và nhận
cúc thông tin trở về bàng nghe (tín hiệu âm thanh) nhìn (bộ phận hiển thị : màn
hình, đèn tín hiệu...).
27

27. (3) Đổi thoại với các máy khác : Cđ thể phổi hợp nhiều máy trong việc gia :ông
cung một sản phẩm. Việc điều phối chúng được thực hiện qua đổi thoại giừa các khối
điều khiển.
Hình 2-3 cho thấy cấu trúc khối của hệ thống tự động và mối quan hệ hai chiều giử'<
các khối của hệ thống với nhau, với người, với nguốn năng lượng và với các máy Hiac.
U"1IÕU d i m tinh (lộng
■
' pho động co' diộh
n) I);m (lộng diộn
Dnn dọng
xy ỉnnh
VM
M |»ĨI .ông
h) Dnn dộng 1huy khi
Minh 2- 1
. I)nn dộng diọn vũ 1huV khi cung vui lim dnn dộng.
2.3. Các phân từ cấu thành hệ thống điêu khiển
1. D ấn d ộ n g .
Có ba loại dẩn động bổ sung cho nhau để đáp ứng những nhu cáu đa dạng của cáo
máy tự động. Mỗi loại dẫn động cổ những tiền dẫn động tương ứng.
O/ Dán dộng diện :
Đó là các loại động cơ điện một chiều và xoay chiều cổ vặn tốc không đổi 10ặc
thay đổi được, các van điện điểu tiết lưu lượng, điện trở gia nhiệt, đáu điện từ. mỏ
hàn, mỏ cát v.v... Trong tự động còn hay dùng các loại động cơ bước điều khiển bàng
xung điện
Các tiền dản động liên kết với các dẫn động điện là các công tắc, nút bám, bộ iiẽu
tốc. cùng các thiết bị bảo hiểm cấn thiết.
b ) Dản dộng kh í nén :
Kỹ thuật này dùng nguổn khí nén sản cd trong các nhà máy. Các xy lanh khi nén
được dùng vào nhiều công việc : Truyền động, gá láp, xiết chạt., đánh dấu, lắp giép,
thay phôi v.v...
Các van phân phối là các tiền dẫn động tương ứng. Chúng cổ th ể nhận tín ìi<ệu
điều khiển khí nén hoặc điện (van điện).
C) Dẫn dộng thủy lực : Dùng cho các trường hợp lực lớn hoặc chuyển động Ciậ.iĩi
phải được điều khiển chính xác, và chỉ được dùng khi dẫn động điện và khí nén klôing
thỏa mãn yêu cấu.
Các tiền dẫn động tương tự như ở dẫn động khí nén.
28

28. 2. Các cảm biên
Hàng rách theo dõi chuyển động của các dán dộng hoac ỉà các kết quả của các dộng
tác. các cảm hiến cung cấp những tin tức trờ VP cân thict cho viộc diếu khiên các
quá trinh. Các cảm biến có thô xác định các vị tri. áp lực, nhiệt độ, ứng suất, kích
thước, lực, vận tốc, gia tỏc v.v...
Trong kỹ thuật tự dộng hóa, các cám biến vị trí được sử dụng nhiều nhát vớinhiều
chủng loại : Cảm biến vị trí có the cung cáp 2 nhóm lớn tín hiệunhư sau :
(í) T in hiệu có hoặc không : chia làm 2 loại như sau :
- Ngát m ạch vị trí qua tiếp xúc cơ khi, còn gọi là công tác vị tríhoạc côngtắ
hanh trinh
- Cảm biên tín hiệu gán không tiếp xúc. sử dụng hiện tượng câm ứng từ trong
không gian ở lân cận cảm biến
hỉ T in hiệu tương tự hoặc số : Cảm biến chuyến vị các loại sẽ được trinh bày ở
cnc phán sau.
.‘h Bộ p h ậ n dối th o ạ i người - m áy
Các bộ phận này cho phép con người can thiệp vào quá trình khai thác, hiệu chinh
và duy tri báo quản máy. Đò là các nút bám. bàn phím, nút xoay, đèn chỉ thị, tín
hiệu, hộp nhan tin v.v... thường dược láp trôn bàn điều khiển.
4. Bộ p h ận xử lý
bà đối tượng chính của môn học này, các kỹ thuật xử lý thồng tin trong tự động
Hóa công nghiệp đã dạt được những tiến bộ nhanh chóng trong những nám gấn đâv.
Từ cách xử lý cứng nay đã chuyến sang khả nang chương trinh hóa. Việc thay thế
hoàn toàn hoặc thay dổi từ ng phấn chương trinh diếu khiến (phấn mềm) có thế dáp
Ưng dược cac nhu cấu vế sản xuất linh hoạt mà không phải thay dối khó khăn, phức
tạp và tốn kém các bộ phận của phan cứng.
2.4. cỏng cụ mô tả hành vi của một
phan tử tự động
Muôn thiết, kế thi công và khai thác một phan
tử tự dộng, cán phải 11ÌÔ tả dược hành vi của
nó. Các công cụ hoặc ngôn ngữ để 111Ồ tả có thê
là lời van, ký hiệu hoặc biểu đổ.
1. Mỏ tà b ằn g lời vần
Hàng lời vãn thông thường, ta liệt kê những
cỏng việc m à phán tử tự động phải làm dế mỏ
tà mỏi giai đoạn làm việc và xác dịnh các điểu
kiện cán thỏa mãn ở mỗi thời điểm. Ví dụ dưới
đày cho thấy khả nàng và hạn chế của phương
pháp mô tả này (hỉnh 2.5).
Vi dụ : C án kẹp chặt m ột chi tiết và khoan
một lỗ trên đó : Người điều khiển ấn lên các
nút c và d dể khởi động chu trinh còng nghệ
bát. đầu bảng giai đoạn 1 :
B B
-»
ạ s
e íl
Hình 2.5. Kẹp chặt và khoan lỗ

29. Giai đoạn 1) - Pittông A chuyển động theo chiều A + để kẹp chặt chi tiết c
Khi lực kẹp đạt giá trị yêu cầu được bảo đảm bàng cảm biến áp m ất.
SLị, thì chuyển sang giai đoạn 2
Giai đoạn 2) - Đầu khoan B đi xuống theo chiếu B+ và mũi khoan R quay thi chiyiến
sang giai đoạn 3
Giai đoạn 3) - Khi nút bj kết thút động tác khoan, B đi lên theo chiều B - và R
ngừng quay.
- Khi nút b } ngừng chuyển động B-, mũi khoan trở về vị trí B(). th ị
chuyển sang giai đoạn 4
Giai đoạn 4) - Pittông A trở về theo chiều A- và nới lỏng chi tiết.
- Khi n ú t a^ ngừng chuyển động A - và pitt.ông ở vị trí ban đáu An. kvết
thức m ột chu kỳ gia công.
Đối với những trường hợp nhiệm vụ điều
khiển dài và phức tạp thì các mô tả bằng lời
văn trên đây trở nên quá dài và nặng nề
không thích hợp cho việc khai thác. Tuy nhiên
việc mô tả bằng lời văn vẫn là cần thiết và
được sử dụng trong khi lập sổ tay nhiệm vụ,
chuẩn bị cho các giai đoạn sau : mô tả bàng
biểu đổ và lập trỉnh với các phương pháp
ngán gọn, súc tích và rõ ràng hơn.
2. Mô tả b ằn g ký h iệu .
Các quá trình tự động hda trong sản xuất
ngày càng phức tạp, nếu dùng lời văn để 111Ô
tả thì sẽ quá dài dòng khổ thực hiện, vì vậy
cần phải dùng các công cụ ký hiệu hoặc biểu
đổ. Có nhiều cách ký hiệu tùy thuộc công cụ
sử dụng như sau :
a) Các biến số "có hoặc không"" :
Các phẩn tử tự động "CO io>ặc
KHÔNG" co' thể thỏa mãn được miiều
ứng dụng thực tế. H ành vi của clúing
được mô tả dễ dàng bàng các )i(ến
số boole, chỉ co' hai giá trị 0 Vì 1.
Các cảm biến làm việc với các )i(ê'n
số loại này được gọi là cảm biếi có
hoặc không.
Loại cảm biến này chỉ có hai t?ạmg
thái : nghỉ hoặc hoạt động. Mỗi tìạing
thái tương ứng một tín hiệu ra (ciệìn,
thủy, khí...) ở mức xác định là 1 loíặc
0 theo quy ước.
30

30. Nếu dại lượng đo được là tương tự nghĩa là có những giá trị liên tục (ví dụ áp
suất, trong xi lanh) thì một cảm biến có ngưỡng sẽ dịch giá trị đó sang tín hiệu "CO
hoậc KHÔNG" theo cái ngưỡng đạt được.
Với biến số boole dùng cho các cảm biến, sự mỏ tả của vi dụ trên trở thành rõ nét
Và có đọng hơn như sau :
Giai đoạn mở đáu : Nếu c và d = 1 (thỉ dộng tác) A+ (được thực thi và chuyển sang)
Giai đoạn 1
Giai đoạn 2
Giai đoạn 3
Giai đoạn 4
Khi aj = 1 (thỉ động tác) B+ và R (được thực thi và chuyển sang)
Khi bj = 1 (thì động tác) B- và R (được thực thi và chuyển sang)
Khi b = 1 (thỉ dộng tác) A- (được thực thi và chuyển sang)
Khi a = 1 (thỉ dộng tác) A (dược thực thi và kết thúc chu kỳ
gia công) "
Các chữ ghi trong ngoặc đơn độc giả phải hiểu ngấm, thường không được ghi trong
báng ký hiệu.
b) Các hàm logic : Đại số boole cho phép dịch và thao tác các tổ hợp các biến số
"CÓ hoặc KHÔNG". Các hàm cơ bản là hàm VÀ. hàm HOẶC và hàm "ĐẢO" (phủ định).
1là 111 giao: VA
T
T
...
& —> s = ab; nêu a và b = 1 thì s = 1
1làm họp: HOÁC
1
)►
---
>
nêu a hoặc lì^
—► s = a + h: > = 1 thì s = 1
hoăc ca hai 1
1lam phụ: ĐAO «► c
1 11Ỏ
U a - 0 t.hi s = 1
s = ã: <
_w 1 mui a = 1thì s = 0
Hình 2.8. Các hàm lôgic cô han
Đại sổ boole cho phép diễn tả một cách chính xác
và gọn hành vi của phần tử tự động. Trong ví dụ
trang bên, điều khiển khởi động được 111Ô tả bàng
phương trình s = cd, nghĩa là s = 1 nếu c và d = 1.
Mạch điều khiển hinh bên được mô tả bằng
phương trình lôgic (hỉnh 2.9) s = a.b.e (c + d).
c) H àm tổ hợp và hàm ciăy :
xông tác thường mớ
xông tac thường đóng
Hình 2.9. Mạch lôgic
Như ta đã biết khối điều khiển của hê thống tự động :
- Nhận các tín hiệu (từ bàn điểu khiển, từ các cảm biến, ...) đó là những biến VÀO.
- Phát các tín hiệu (đến máy, đến người điều hành, ...), đổ là những biến RA.
31

31. * Nếu với mỗi tổ hợp của những biến VAO chi tương ứng một trạn g thái duy nhát
của bien RA. thì hệ thức được gọi là "Tổ hop" và có thế được biếu thị một cách đ-tn
giản dưới dạng logic. Vi dụ : s = a.b.e (c + d).
* Nếu ngược lại trạng thái của biến RA còn phụ thuộc các biến cố ở phía trưdc,
thi bài toán được gọi là "dãy". Trong bài toán này phải đưa vào khái niệm nhớ. Khái
niệm này được mô tả và thực hiện bảng nhiều cách : hàm nhớ mạch duy tri, sơ Ắ
C
)
chuỗi v.v... chứ không biểu thị bang hàm lôgic được.
Ví dụ hàm biểu thị bàng sơ đổ ký hiệu hình bẽn
(Hình 2.10) : cà 2 tín hiệu a và b đều bàng 1, nhưng s có
thế 0 hay là 1.
s = 1 nếu tín hiệu a = 1 đến sau
s = 0 nêu tín hiêu b = 1 đến sau
mil Su (lò hám (là
di Bien dưới dọng số :
Nếu cán xác định nhiều giá trị của một đại lượng tương tự (áp suất, nhiệt độ,
chuyển vị ...) ta cđ thể sử dụng m ột trong hai lof
ại kỹ th u ật sau đây :
* Hocậc là xử lý các tín hiệu dưới dạng tương tự của chúng, với những thành phán
thích ứng.
* Hoặc là chuyển đổi các đại lượng tương tự thành các tín hiệu số với một khoảng
chia bậc nào đd (Hình 2.11) rói xử lý như những biến dưới dạng số. Các biến duới
dạng sô nảy được mã hđa bàng m ột tập hợp các biến nhị phân gọi là bít. Vi dụ một
bien 8 bít (‘ó thố mà hóa 2S = 256 giá trị Khoáng chia càng nhỏ, sô bít càng lớn
Ghi chú : Để độc giả dẻ dàng hiếu dược
sự khác nhau giữa hai khái niệm : biến tương
tự và biến dưới dạng số, xin nêu ra một vi
dụ như sau :
Khi ta cân một vật nặng bàng một cái càn
lò xo (Hình 2.12a) thì ta xem trọng lượng p
của vật nặng đó tương tự như độ dãn dài /
của cái lò xo, nghĩa là trọng lượng dược biếu
thị bàng một đại lượng vật lý biến đổi liên
tục. Ta đã dùng một biến tương tư
1lình 2.1 1. Đại lượng tương tựsô hoá theo bậc
Khi ta cân vật nặng bảng một cái cân hai
đỉa, trên một đĩa cân ta đ ặt vật nặng còn
trên đỉa kia ta đặt các quả cản khác nhau
có ghi sô trọng lượng, để cân bằng vật nặng. Trọng lượng vật n ặng được tính bàng
tổng sô trọng lượng các quả cân đặt trên đĩa. Con số này biến đổi gián đcạn chứ
khỏng liên tục. Bước nhảy của con sô này bằng trọng lượng ghi trên quả cân nhỏ nhất
đặt trên đỉa. Ta đả dùng một biến dưới dạng số.

32. b) 0
Hình 2.J2. Phân biệt biến tương tự vù biến dưới dạng số
3. Mô tả b ằn g b iểu đồ - sơ đổ
Các công cụ mô tả bằng biểu đổ được xác lập bởi vì :
- Chúng tiếp cận với một số công nghệ thực hiện : các n út bấm điện cơ, các
môđun logic.
- Hoặc ngược lại bởi vì không khái quát cống nghệ sẽ được thực hiện, cho phép
mỏ tả hàm chức năng các bài toán dãy.
cuồn dâv
Nút bấm mắc nôi tiếp: Hàm VA —
> cần có
a VÀ b hoạt động dê câp điện cho cuộn dây
Nút bấm láp song song:
Hàm HOẠC — > phải tác dộng
a HOẠC b đẻ làm sáng đèn báo.
Nút đóng, F(Đ), thường mỏ
Nút mở O(M), thường đóng: đó là
Hàm ĐAO —
> động tác mỏ' nút b
ngắt mạch trong cuộn dây.
Tự nối nguồn, hàm NHỎ: đóng nút a cấp
diện cho cuộn dây M, cuộn M đóng nút m
bao đảm cấp diện cho M (cả khi a mở).
a
Hh
m
HH
b) Biểu đổ bậc thang
Nguyên lý trình bày cũng giống như ở các
sơ đồ nút bấm. Chỉ khác ở các kỉ hiệu cơ
bản. Đcây là một loại sơ đồ chuyển dạng của
Mỹ nhàm vào các hệ tự động khả lập trình,
và gọi là biêu đồ bặc thang.
Hình 2.13. Sơ đổ nút bấm và sơ dổ bậc thang
3 TOOK 33

33. a) Sơ dò nứt bấm - biếu dô bậc thong.
Ngồn ngừ biểu đổ mô tả các hệ tự động ra đời từ thời m à chỉ có công nghệ nút
bấm được dùng để giải bài toán điểu khiển.
Các sơ đổ dưới đây cho thấy cách lắp các nút bấm, thành chuỗi hoặc nhánh, mở htOậc
đóng, cò th ể tái tạo các hàm lôgic cơ bàn VÀ, HOẶC, DẤO và NHỚ bàng tự naô>i.
Cách 111Ô tả này sẽ đơn giản đói với những biểu thức tổ hợp. Trái lại, đối với th ững
bài toán dãy thì cần phải xây dựng một chuỗi liên tiếp các m ạch tự nuôi. Các mtạch
đó vừa khd thiết lập lại vừa khđ đọc.
Các biểu đổ nút bấm đã được tiêu chuẩn hóa và rấ t là quen thuộc trong ngành
điện. Chúng thường được dùng để biểu thị và m inh họa những hệ thống tự động đỉược
lập trình. Để làm việc đó người ta thường dùng m ột phiên dạng Mỹ gọi là biểu dò
bậc thang.
b) Biểu dò lôgic.
Đây là cách mô tả bằng biểu đồ các hệ
thức lốgic của các hàm cơ sở VÀ, HOẶC,
ĐAO, NHƠ. Cách mô tả này đã được tiêu
chuẩn hda quốc tế và cho những kết quả rõ
nét và cô đọng. Xem ví dụ hỉnh 2.14.
N hưng biểu đổ lôgic hoặc sơ đố nút bấm
đểu không thể mô tả rõ ràng sự hoạt động
dãy của các quá trình sản xuất, vì vậy nhiểu
ngôn ngữ biểu đổ khác nhau đã được phát
triển với mục đích chủ yếu là mô tả rõ ràng
các bài toán dãy.
Hình 2.14. Biểu dồ lỏgic của hệ thức tô ÌỢỊP
s = a.b.e(c + d)
c) Ngôn ngữ GRAFCET.
Cd nhiéu ngôn ngữ biếu đổ sử dụng trong tự động hóa như : biểu đố thời gíian
biểu đỗ pha, m ạng lưới PETRI, pha kết cấu v.v... các ngồn ngữ đd đã đóng góp kúnh
nghiệm để tổng kết thành GRAFCET.
I) Cấu trúc cùa GRAFCET đã được tiêu
chuẩn hda và được công nhận là một ngôn
ngừ thích hợp cho việc mô tả hoạt động dãy
của tự động hda trong sản xuất.
GRAFCET trình bày sự nối tiếp thành chuỗi
của các giai đoạn trong chu trình. Sự chuyển
hda của chu trình từ giai đoạn này sang giai
đoạn khác được khống chế bằng m ột "chuyển
tiếp" bố trí giữa hai giai đoạn (Hình 2.15).
Giai đoạn
'bắt đẩu
Chuyên tiếp 1
Giai đoạn 1
[0] Liên hệ định hí(ớijg
- - X Các khà tióp <
I I Ị Cííc hành độn[
1”^ của giai đoạn
Chuyển tiếp 2 —> - - Y Các kha tiêp T
B Các hành độn»
của giai doạnl
z Các khá tiếp ’
Giai đoạn 1
Chuyến tiếp 3
—
>
Hình 2.15. Câu trúc của GRAPCK"
34 -TTOqk

34. - Mỗi giai (Joan tương ứng với một hoặc nhiéu hành động của quy trỉnh gia công
- Mỗi chuyến tiếp tương ứng với m ột "khả tiếp” là điều kiện phải được thỏa m ãn
đế có thể vượt qua chuyển tiếp mà chuyến hóa sang giai đoạn sau.
Chu trìn h được trien khai từ giai đoạn này sang giai đoạn kia : từ giai đoạn bát đấu
(giai đoạn 0), chu trình được khởi động và sẽ vượt qua được chuyển tiếp 1 nếu khả
tiếp X được thỏa m ãn, qua đó giai đoạn 0 ngừng hoạt động và giai đoạn 1 khởi động
cho đến khi khả tiếp y được thỏa mãn. Cứ th ế tiếp tục cho đến khi hết chu trỉnh.
2) Cúc bước xây dựng GRAFCET. Lấy quá trình tự động kẹp chật và khoan lỗ nói
trên (Hình 2.16 - tran g 36) làm ví dụ để 111Ô tả việc xảy dựng GRAFCET qua 3 bước
nhu sau :
Bươc 1 : Lập sổ tay nhiệm vụ, ở mức độ này GRAFCET chưa cd sự lựa chọn khối
chấp hành và khối điều khiển. Ta cd GRAFCET sổ tay nhiệm uụ, trong đo' mọi hành
ví tự dộng, bao gốm các giai đoạn và các khả tiếp được mô tả bằng lời văn.
Bước, 2 : Chọn dẫn động và cảm biến, đến đáy GRAFCET đã xác định các dẫn động
và chuyển tiếp. Ta co' GRAFCET các động tác, trong đó các lời văn mô tả các động
tác được thay th ế bằng các ký hiệu chữ hoa và các câu văn mô tả các khả tiếp được
thay thế bàng các tín hiệu chữ thường.
Bước 3 : Chọn các tiền dẫn động, ta có GRAFCET điều khiển cơ quan phát các tín
hiệu trao đổi giữa hai bộ phận chấp hành và điều khiến. Ta co' G RAFC ET diêu kh iển ,
trong đó các tín hiệu chữ : hoa biểu thị dộng tác (trong GRAFCET các dộng tác )
được thay th ế bàng các tín hiệu chữ thường biểu thị các tiền dẫn động.
Ba bước xây dựng GRAFCET được mô tả trên hình vẽ 2.16 dưới đây.
Chủ thích :
Quy ước thường dùng cho dản động thủy khí là :
- Chừ hoa biểu thị các chuyến động (A, B ..j do dẫn động gây ra
- Chữ thường biểu thị các tín hiệu diều khiển tác dộng trên tiển dẫn động để tạo
ra các chuyển động tương ứng (a )5 bj...)
2.5. cỏng nghệ điêu khiển : Lập tuyến và lập trình
Phấn này trin h bày các công cụ thực hiện tự động hóa và phân biệt hai họ lớn các
cỏng nghệ tự động hóa :
- Công nghệ điểu khiển bằng đường dây : Lặp tuyến.
- Công nghệ điều khiển theo chương trình : Lập trình.
1. So sá n h v ế n g u y ên lý.
a) Công nghệ diều khiển bàng lập tuyến được thực hiện bởi các phần tử tự động
nối với nhau bằng các đường dây. H oạt động của hệ thống máy hoàn toàn phụ thuộc
vào việc lựa chọn các phấn tử và cách nổi chúng với nhau bằng các đường dây. N ghỉa
lít hoàn toàn phụ thuộc vào cơ sở vật chất của hệ thống.
35

36. b) Công nghệ điều khiển theo lập trinh được thực hiện bằng cách lập trình các bước
hoạt động dự kiến trước. Hoạt động của hệ thóng không chỉ phụ thuộc vào việc lựa
chọn các phẩn tử tự động mà còn phụ thuộc vào việc lập trình.
Biểu đổ dưới đây (H ình 2.17) so sánh về nguyên lý việc thực hiện tự động hổa bằng
ktp tuyến và lập trỉn h theo ba phương thức mô tả đã nối ở trên :
LẬP TUYẾN LẬP TRÌNH
m
Ỉ1 M
ni
Biêu thức
Sò (tô Sơ đổ tuyến cho rơle công tác: việc dóng công
tho b, tác dộng cuộn M dô dóng công tho m,
bảo dâm việc tự cáp diện cho cuộn dây M
Biếu dồ lặp trình bậc thang: Cũng giông Iihư
sơ dồ bên cạnh nhưng dùng tiêu chuẩn Mỹ
dung trong lập trình
Biêu thức
lôgio
Biổu do lỏgic có thô dược lập tuyên với các
phan tủ t.huy khí hoạc diện: các hàm
HOẢC. VÀ . ĐẢO
Lập trinh cho biếu dỏ lôgic bên cạnh :
Các ký hiệu sử dụng ỏ dây
xuất phát từ tiếng Anh
L —► Lond (nạp tải)
o — ► O R ( H O Ặ C )
A — AND (VA)
AN—►ANDNOT (VÀ ĐẢO)
L 202
o 203
A 204
AN 201
A 200
= 230
Bèn thức
g^afcet
1 n+
- a i
5 h+ a -
6 c+
r
*
5 b+ a-
V 1
b, . a,
GRAKCLT duục thực hiện hang
các phấn tử dày
(ÌRAFCET lậị) trình và hiện rõ ờ
trôn màn hình cua hộ lặp trình
Hình 2.17. So sánh nguyên lý điều khiển lập tuyên và lập trình
2. C ông n g h ệ lập tu yến
Cò ba loại công nghệ lập tuyến cho các hệ thống tự động : Rơle điện từ, mô đun
lôjic, thẻ hoặc m ôđun điện tử.
37

37. a) Role diện từ gốm những công tắc hoạt động
dưới tác động điện từ của một cuộn cảm. Rơle
là m ôđun cơ sở để lập tuyến. Các rơle cd thể
phụ thuộc lẫn nhau. Trong một sơ đổ bao gồm
các công tác của những cảm biến và những cuộn
dây tiền dẫn động (H ình 2.18).
b) M odun logic k h í dộng : khí nén được dùng
để tác động lên nắp van chuyển đổi thông qua
màng. Đđ là những môđun logic (VÀ, HOẶC,
ĐẤO, NHỚ) được nối với nhau bằng những
ống m ém , được lắp thành tuyến để thực hiện
GRAFCET (H ình 2.19).
c) Thè hoặc m ôdun diện tử là các môđun cơ
sở được cấu tạo bởi các thành phần điện tử (điốt,
bán dẫn, mạch tổ hợp) cấy trên các mạch in hoặc
các thẻ. Chúng được nối với nhau bàng các dây
dẫn (H ình 2.20).
3. C ông n gh ệ lập trình
cuộn ( ¡1111 cong m
<
11inh 2 .1s. Róle diọn tII
C uap van ni.ins'
t • i i
ta
ỉ linh 2.19. Môihm logic khùi liỌm-
Chỉ cd những công nghệ điện tử cd độ tích
hợp cao mới cho phép tập trung các thành phần
và đạt được thời gian trả lời cắn thiết cho việc
thực hiện các phần tử lập trình được dưới các
dạng như sau :
- Thẻ điện tử tiêu chuẩn và không tiêu chuẩn
- Máy vi tính và m áy tính nhỏ
- Phẩn tử tự động lập trình được (khả lập
trình) (H ình 2.21).
Các ngôn ngữ lập trinh cd mức độ khả cập
khác nhau tùy theo loại phẩn tử được lựa chọn.
2.6. Các thành phần (tiện tử lập trình
được và các phân tử tự động hóa
Trong phần này giới thiệu những bài toán đặt
ra bởi việc thực hiện các hệ thống điều khiển
lập trình được từ các thành phần điện tử m à
m ột số là lập trình được.
1. Ký th u ậ t tạo d ự n g các th àn h ph ẩn khả
lập trìn h (H ình 2.22)
Kỹ th u ật tích hợp các công nghệ điện tử gồm
cd bốn giai đoạn cụ th ể như sau :
I ỉrnlì 2.21. Tự (lộng (ỈHMI khiên lập t.riiuh iluọc
38

38. CỌN r ệp
ỈI á I Um rua
ỉhanh phan
kha lạp trinh
Iỉt mọt vión
silirium diện tíc
clìí vai mm
MẠCH TÍCH HƠI
gom một con
rỌp gan trôn
nìộl lóp hác»
vộ và toa nhiệt,
có nhừngdiọn
cực (lô nòi niach
THÊ ĐIỆN TỤ
Tập hộp các chức
nang trèn
nì.•.»ch in: mạ ch
tích hộp, ca(
Ịmh kiện
cliộn tli truyún thòng
à các cliộn cực
PANHN Đ1ẸN Tư
Tập ho p rác
thó (liộn t i ự
hang chch ị
cá m t i v n I
panon hus
các mạch va các hán dẫn in
khac trôn con rệpíphóng dại)
CAC CHỨC NÂNG CỬA THÀNH
PHẬN TU ĐONG :
1. Chức nang kha lập trình
2. ('hức nang "có va không"
3. Chức nàng tương tụ
Điện cực và dường nòi
mạch phỏng dại
CHƯU NĂNG CƯA.BỤs
-Truyền thông tin giữa rác
ra ngoai tho diện tử và với hên ngoài
-Cung cáp nguồn diện cho các
thê diện tử
Hình 2.22. Kỹ thuật tạo dựng thành phồn khá lập trình
39

39. a) Trái tim của thành phần điện tử (hoặc puce hoặc chip - con rệp) dược tạo niên
bằng m ột viên silicium trên đo' được khắc các mạch và các lớp bán dẫn cẩn thiết đ ể
thực hiện các chức năng mong muốn trong một phạm vi rộng từ các hàm logic điơn
giản đến các hệ hàm tương tự phức tạp nhất bao gồm nhiều hàm ở m ật độrất catO :
- Các tổng lôgic, bộ ghi, bộ đếm, các hàm tính toán, bộ điếu biến cộng, nhân, clhia
tần số, đồng hổ v.v...
- Các vi m ạch khả lập trình có khả năng xử lý những lượng thông tin lớn, céc bộ
giải biến v.v...
- Các bộ nhớ khả lập trình cổ khá năng lưu giữ hàng nghìn bít (Kbit)
- Các phần tử tự động khả lập trình đã được phát triển trên cơ sở cácvi nạich
và bộ nhớ khả lập trình này.
b) Con rệp dược gắn trên m ột cải giá có hình một hộp nhỏ để bảo vệ và tỏa nhitệt,
cđ những cái chân là những điện cực để nối mạch với các bộ phận khác. Như vậy ta
co m ột m ạch tích hợp IC.
c) Thè diện tử tập hợp, trên m ột mạch in, các thành phần cản thiết :
- Các m ạch tích hợp IC.
- Các thành phấn rời rạc truyền thống : tụ, trở kháng, biến thế, bán dẫn các loại r.yv...
- Cực nối với ngoài.
- Việc thiết kế và chế tạo các thẻ điện tử được tự động hốa bằng máy tím và
rôbốt.
d) Panen diện tử là m ột bộ khung cơ diện dể tạo nên m ột m ôdun cho phép :
- Cấy các thẻ điện tử m ột cách linh hoạt (tháo lắp dễ dàng)
- Liên kết bằng luồng liên lạc và cấp điện (Bus)
“ Truyén đến cho chúng những tín hiệu đổng bộ hda dùng cho việc lập trim và
vận hành.
Ngoài việc tự tạo các thẻ điện tử chuyên dùng, người ta cd thể m ua các thẻ titêu
chuẩn theo catalô (bản chào hàng) và liên kết chúng lại. H ình 2.23 trình bày sự litên
kết của bốn loại thẻ :
- thẻ nguồn
- thẻ đơn vị trung tâm
- thẻ nhớ
- thẻ vào ra
liên kết với nhau nhờ luồng
liên lạc (bus) hay còn gọi là
luồng làm việc. Trong công
nghiệp, việc liên kết các thẻ
tiêu chuẩn đòi hỏi người dùng
phải giải quyết các vấn đé
như sau :
Luông liêu lạc hay luồng lam việc ( lmsmess - line = bin)
Thẻ Thè dơn vị
nguồn trung tám
ĩ
ngunn rông nghiệp
Thẻ
nhớ
T
pb
_gh
lẽ
tôi
ép
Thẻ
vào
rỉh^
a
].
Bộ lập trình và các
bộ diếu khiên khác
Hình 2.23. Liên kết thó điện tư
40

40. - Việc lựa chọn các thẻ thích hợp và thỏa mãn đầy đủ các đòi hỏi của việc ứng
dụng là không dễ dàng.
- Việc lập trình sẽ dài và khố vì phải sừ dụng loại ngôn ngữ lắp ráp (ngôn ngữ máy).
- Việc hiệu chỉnh là khổ đối với sản phẩm đáu tiên.
Những kho khăn đđ nâng cao giá thành và kéo dài thời gian chuẩn bị. Người ta
cho rằng chỉ nên dùng các thẻ tiêu chuẩn liên kết khi loạt sản phẩm vượt quá 50 hệ
thống giống hệt nhau. Trường hợp này ít khi xảy ra trong tự động hda sản xuất. Vì
vậy, người ta cđ xu hướng sử dụng các phấn tử công nghiệp lập trình được.
2. Các phẩn tử cô n g n gh iệp lập trình được
Do các đòi hỏi đối với các máy tự động ngày càng cao m à chỉ cđ các phần tử công
nghiệp khả lập trình mới đáp ứng được. Các phần tử đố là :
- Các máy vi tính và máy tính nhỏ
- Các bộ tự động khả lập trình
So với các thẻ điện tử, các phần tử tự động khả lập trình sử dụng những ngôn ngữ
gẩn với ứng dụng hơn. Đặc biệt các hệ tự động khà lập trình cho phép dùng trực tiếp
ngôn ngữ GRAFCET rấ t dễ học đối với người dùng.
a) Các đòi hỏi mới dối vói hệ tụ dộng khả lập trình
So với các máy tự động các hệ tự động khả lập trình thỏa m ãn được các đòi hỏi
như sau :
- Sự mềm mại : sản xuất bao gồm một lượng lớn các dạng sản phẩm.
- C hất lượng cao : kiểm tra nhiêu thông số hơn và nghiêm khắc hơn, chặt chẽ hơn.
- Điều tiết cấn thiết với các máy trước và sau trong quá trình sản xuất.
- Các quy trình sản xuất phức tạp hơn và khđ thực hiện hơn đổi với máy tự động.
- An toàn hơn đối với người và máy, rõ ràng hơn, đẩy đủ hơn và nhanh chống hơn.
- Hệ tự động cung cấp được các thông tin cấn thiết cho đầu tư.
Các đòi hỏi đố hình thành m ột phức hợp cấn phải được khống chế tốt.
b) Tổ chức cùa bộ tự dộng khả lập trình
Thiết bị tự động khả lập trình phải bảo
đảm ba chức năng như sau :
- Lập trình từ lẩn hiệu chỉnh đấu tiên
- Điều khiển tự động bộ phận máy
sản xuất
- Hỗ trợ khai thác : Đẩu vào cho hiệu
chỉnh và sửa chữa cđ ba mức trang bị cho
hệ thống khả lập trìn h như sau :
1) Trang bị đơn khối (Hình 2.24).
Mọi điểm vào ra đểu láp đặt trên một khối
duy nhất nằm trong tủ (hay hộp), đổng
Hình 2.24. Trang bị đơn khối
41

41. thời làm các chức nàng điều khiển
tự động, lập trinh và hỗ trợ khai thác.
Như vậy sẽ khó đạt tới đầu vào hỗ trợ
khai thác.
2) Trang bị bàn phím lập trình
tách riêng.
Trang bị cổ điển có m ột bàn phím
lập trình di động và tháo rời được. Như
vậy co' thể lập trình trong điều kiện
thuận lợi và cổ thể ghép bàn phím với
nhiều máy khác nhau. Các bàn phím cải
tiến co' thể nhận chương trình m à không
cán ghép với bộ tự động (Hình 2.25).
Như vậy co' th ể lập trình trong phòng
kỹ thuật, thời gian làm việc trên máy
được rú t ngấn :
ỉlình 2.25. Trang-bị phim lập trình tách riêng
3) Trang bị hợp lý nhất co' các phán tử riêng rẽ dùng cho từng chức nãng mổt.
(Hình 2.26).
Hình 2.26. Trang l)ị các phán tii rìông rc
- Bộ điểu khiển tự động khả lập trinh lắp trong tủ hay hộp
- Bộ lặp trình trên bàn phím di động tháo rời được
- Bộ hỗ trợ khai thác láp trên m ột bàn phím cám tay và m ột bàn phím cố định
luôn sẵn sàng cho hiệu chỉnh.
Các bộ lập trình và hỗ trợ khai thác đều co' thể được tra n g bị m àn hiện sô tinh
thể lỏng hoặc m àn hình điện tử. Mỗi bộ phận của phần tử tự độngđéu đượcchế tạo
thành gam đấy đủ.
c) Phạm vi ứng dụng của các loại thiết bị tự dộng khá lập trinh.
- Với các thiết bị sản xuẩt hàng loạt lớn người ta thường dùng các thẻ điện tử :
Các thiết bị phục vụ đại chúng : bán vé, giải khát v.v...
- Với sản xuất hàng loạt nhỏ và m ặt hàng thay đổi luôn thi dùng bộ tự động khả
lập trỉnh.
42

42. 3. N gôn n gữ lập trìn h
Phấn kết cấu kỹ th u ật sau khi hợp thành rồi muốn vận hành được phải lập trình theo
m ột ngôn ngừ nào đo'. Bảng dưới đây phân loại ngôn ngữ theo trình độ (Hình 2.27) :
Ngôn ngừ
Boolo. Basic
công nghiệp
- Biêu dồ lôgic
- GRAPCET
- B i ê u dồ
bậc thang
- Dãy lệnh
/ Hộ thòng
tụ dộng
Ngôn ngừ
1hực hành nhị
ngu>(‘11 gom
có nhung l)it.
ngôn ngừ duy
nhnl cho các
1hanh phan
riòng rò
Ngôn ngừ
kíp ghép,
loni ngôn
ngu l ậ p trinh
muc 1húp nhót
ASSI.MBỈT.R
Ngôn ngữ vạn
nang d mức cao
-Pascal
- Portran
- Basic
Ngôn ngừ
thích h ợ p
cho một
miền úng
(lụng
Ngôn ngữ
thiết kê
cho một
phạm trù
ứng dụng
Trình độ
và mức
chuvên
món hoa
cùa ngôn
ngừ
Thanh phán
riông rò
Thó dién tử ..............—------- ------------ '
May vi tinh va may tính nho
úng dụng
H ệ t ụ d ộ n g k h á l ậ p t r ì n h
H ì n h '2.27. N g ó n n g ừ l ậ p t r i n h
a) Ỏ trình độ các thành phần riêng rẽ chi dùng ngổn ngữ chấp hành nhị nguyên
gổm các bít dưới dạng các tín hiệu cơ bản : "CO hoạc KHONG".
b) Ỏ p h ía đối diện, gần trình độ các ứng dụng, người ta dùng các ngôn ngữ chuyên
luôn ho'a (trình độ cao) : ví dụ ngôn ngữ GRAFCET dùng cho lĩnh vực các hệ thống
tự động.
Ngôn ngữ sử dụng càng gẩn với ứng dụng, thỉ việc lập trình càng dễ và nhanh. Ta
cũng co' thể phân loại theo trình độ dễ của việc lập trình :
- Thẻ điện tử : khđ n hất
- Máy vi tính : tru n g bình
- Các hệ thống tự động lập trình được : dễ nhất
Ngày nay, các thiết bị tự động điểu khiển khả lập trình (PLC) đã được phát triển
nhanh cho'ng, được cải tiến rấ t nhiéu so với trước được thương mại ho'a ở mức cao và
phổ biến rấ t rộng rãi. H iện nay rấ t nhiễu hãng trên thế giới đã bán các sản phẩm
PLC với giá ngày càng hạ.
2.7. Bổ sung về ngôn ngứ GRAFCET
GRAFCET là từ viết tá t của dòng chữ tiếng Pháp : Graphe Fonctionel de Commande
Etapes - T ransition (chuỗi chức năng điều khiển giai đoạn - chuyển tiếp) do hai cơ
quan AFCET (Liên hiệp Pháp vễ tin học kinh tế và kỹ thuật) và ADEPA (Tổ chức
nhà nước về phát triển nén sản xuất tự động ho'a) hợp tác soạn thảo ra và tháng
11/1982 được đăng ký ở tổ chức tiêu chuẩn ho'a Pháp dưới m ã hiệu NFCO3190.
Dựa trên tiêu chuẩn của Pháp, m ột tiêu chuẩn quốc tế CEI cũng đã được soạn thảo.
43

43. 1. Dáy đơn và dáy kép.
Các sơ đổ GRAFCET
được chia ra dãy đơn và
dãy kép (Hình 2.28)
a) Dáy đơn : Trong đo'
các giai đoạn nối tiếp nhau
theo m ột tuyến duy n hất
như đã trình bày ở phần
2.4 chương này, dùng để
mô tả các quy trình đơn
giản.
b) Dãy kép : Lại được
chia làm 2 loại.
- Dãy rẽ nhánh : trong
ví dụ trên hình 2.28, giai
đoạn 11 được chuyển sang
giai đoạn 12 hoặc 22 nếu khả tiếp hoặc R{ được thỏa m ãn. Quy trỉnh chỉ được phát
triển theo m ột trong hai nhánh : Nếu 12 thì thôi 22 hoặc ngược lại. Dãy rẽ nhánh
được biểu thị bằng m ột đường gạch đơn.
- Dãy song song, biểu thị bằng một đường kép, ví dụ trên hình, nếu b được thỏa
m ãn thi các giai đoạn 23 và 33 đồng thời được kích hoạt.
Nếu khả tiếp Q2 được thỏa mãn thì hai giai đoạn 24 và 34 được quy tụ lại chuyển
về giai đoạn 11. Sự quy tụ cũng được biểu thị bàng đường vạch kép.
2. Lệnh và hành dộng.
Để mô tả chức năng của một hệ thống thiết bị, trước hết phải biểu thị GRAFCET
qua những hành động gắn liền với các giai đoạn. Khi đã chọn được các phương tiện
cỏng nghệ của bộ phận chấp hành, ta có thể thay thế các hành động bằng các lệnh
do bộ phận điều khiển phát ra.
Trong các loại lệnh, hãy xem xét ba loại lệnh điển hình n hất :
a) Lệnh liên tục.
Lệnh này được phát đi liên tục trong toàn bộ
thời gian được kích hoạt của giai đoạn tương ứng
với lệnh đó.
Ví dụ biến sổ boole X12 phản ánh sự kích hoạt
của giai đoạn 12 (Hình 2.29).
- Khi được kích hoạt ta co' X12 = 1 và a+ = 1
đồng thời
- Khi ngừng hoạt động X I2 = 0 và a+ = 0 đổng thời
X12 J L »
,ệnh a+ __1 1
H ình 2.29. Lệnh liên tục
Hình 2.28. Dày đơn và dày kép
44

44. b) Lệnh có diêu kiện.
Lệnh này được phát ra khi, ngoài việc
giai đoạn tương ứng được kích hoạt, một
(tiểu kiện lôgic đặc biệt được thỏa m ãn
(H ình 2.30).
Lệnh a+ chỉ = 1 khi ta đồng thời
co' X12 = 1 và điều kiện lôgic đặc biệt
c = 1.
c) Lệnh dược nhớ (duy tri)
Lệnh được nhớ p = 1 được duy trì qua
các giai đoạn tiếp theo sau đđ cho đến giai
(loạn có ghi lệnh p = 0 thì mới bị ngưng.
c
JL_
n+
XI2---- í
I 1
1
_____I
;t+ ----------------------------- --------------
Hình 2.30. Lệnh có điêu kiện
Ví dụ : H ành động X8 co' kèm lệnh p
= 1 được duy trì qua các giai đoạn X9,
X10 cho đến giai đoạn X I1 cố lệnh ngưng
p = 0 mới bị đình chỉ. Thông thường nếu
không cd lệnh p = 1 thì hành động X8
l)ị ngưng trước khi hành động X9 bắt đẩu
(H ình 2.31).
3. Đ ại d iện vĩ mô.
Đại diện vĩ mô là giai đoạn đáp ứng
nhu cẩu tiếp cận từng bước và có cấu
trúc đến những ứng dụng công nghiệp
phức tạp.
H ai ví dụ dưới đây cho thấy một bộ
phận của GRAFCET, m à chi tiết chưa cán
th iết ở một thời điểm nào đo', co' thể được
mồ tả theo 2 cách :
a) Hoặc là nhờ m ột giai doạn vi mô,
giai doạn M 30 chàng hạn (H ình 2.32a)
X8
X
í)
X10
XU
p
■
>
■
>
lỉìuh 2.31. Lệnh được nhó (duy trì)
bj Hoặc là thông qua những nhiệm vụ dại diện bời m ột số giai doạn nào dó, ví
dụ các giai doạn 13 và 15 (H ình 2.32b).
4. C ướng b ứ c p h ân cấp.
Lệnh cưỡng bức phân cấp cho phép m ột dãy trên GCH cưỡng bức trạn g thái của
một dãy cấp dưới (GCL) nghĩa là kích thích và duy trì hoạt động của m ột số giai đoạn
và ngừng hoạt động của m ột giai đoạn khác của dãy cấp dưới.
45