Đồ án Lập trình điều khiển cho garage ôtô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH KHOA ĐIỆN ŸŸŸŸŸŸŸ—–ŸŸŸŸŸŸŸ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC Tên đề tài : Lập trình điều khiển cho garage ôtô Giáo viên hướng dẩn: Vũ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Lê Văn Sơn Lớp : Vinh:tháng 12 năm 2009 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Nhận xét của giáo viên phản biện ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Mục lục Nội dung Lời nói đầu ……………………………………………............................. …4 Chương I: Giới thiệu chi tiết nội dung đề .tài I - Đặt vấn đề…………………………………………………………...... …5 II - Khái niệm chung về garage ô tô…………………………………….... …5 III - Yêu cầu chung của garage ô tô……………………………………….. …5 IV -Yêu cầu công nghệ………………………………………………………..5 V - Mô tả hoạt động hệ thống…………………………………………….. …5 VI - Lưu đồ giải thuật điều khiển hệ thống garage ôtô…………………… …6 Chương II: Tổng quan về điều khiển lập trình PLC I -Đặc điểm bộ điều khiển lập trình……………………………………….. …7 II -Những khái niệm cơ bản……………………………………………….. …8 III -Cấu trúc phần cứng của PLC……………………………………………..9 IV -Khái niệm cơ bản về vấn đề lập trình PLC………………………………12 V -Cơ chế hoạt động và xử lý tín hiệu trên PLC………………......................16 Chương III: Tổng quan về bộ điều khiển lập trình OMRON I- Giới thiệu chung ………………………………...………………………21 II - Giới thiệu thiết bị điều khiển lập trình CPM 1A và CPM 2A……………21 III - Tập lệnh cơ bản dùng trong thiết bị điều khiển khả trình PLC OMRO.....36 IV- Giới thiệu về cảm biến……………………………………………………62 V- Sơ đồ kết nối vào ra của thiết bị PLC OMRON …………………………68 Chương IV: Sơ đồ mặt bằng,sơ đồ mạch điều khiển và giản đồ thời gian của gara bằng PLC OMRONI. - Chương trình điều khiển…………………………………………………69 II Sơ đồ mặt bằng…………………………………………………………….75 III Giản đồ thời gian…………………………………………………………..76 Kết luận……………………………………………………………………….77 Tài liệu tham khảo và trích dẫn……………………………………………..77 Lời nói đầu Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp đất nước đặc biệt là sự phát triển của Công nghệ điện tử - tin học. Có thể coi là một cuộc cách mạng công nghệ trên toàn thế giới. Ở nước ta, ngành kĩ thuật điện tử - tin học đã được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển tự động, đặc biệt là kĩ thuật vi xử lí. Hiện nay, người ta đã sản xuất ra những thiết bị có thể lập trình được. Đó chính là thiết bị điều khiển có lập trình Programable Logic Controlle viết tắt là PLC. Ra đời năm 90, PLC có thể coi là một ứng dụng điển hình của mạch vi xử lí, chiếm đến 80% và trở thành xu thế mới trong điều kiện công nghiệp đang phát triển ở Việt Nam. So với quá trình điều khiển bằng mạch điện tử thông thường thì PLC có nhiều ưư điểm hơn hẳn, ví dụ như: Kết nối mạch điện đơn giản, rút ngắn được thời gian lắp đặt công trình, dễ dàng thay đổi công nghệ nhờ việc thay đổi nội dung chương trình điều khiển, ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng, độ tin cậy cao... Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng sản xuất bộ điều khiển lập trình (Omron, Siment, ABB, Misubishi, GE fanus...) với nhiều ứng dụng: Tự động hoá quá trình công nghệ cung cấp vật liệu cho quá trình sản xuất, tự động hoá các máy gia công cơ khí, điều khiển hệ thống trạm bơm, điều khiển các thiết bị thuỷ lực và khí nén, tự động hoá quá trình lắp ráp các linh kiện điện - điện tử, điều khiển thang máy, hệ thống đèn giao thông...Ngày nay có rất nhiều nhà cao tầng, hầm mỏ… xuất hiện làm cho diện tích đất ở ngày càng thu hẹp, xe ngày càng nhiều vì vậy không có diện tích để xe .Để giải quyết vấn đề này người ta xây dựng các ga ra với các hệ thống điều khiển khác nhau.Trong phạm vi đồ án môn học này tái dựng thiết bị lập trình PLC để viết chương trình cho hệ thống điều khiển ga ra. Thiết bị khả trình PLC mà tôi sử dụng để viết chương trình điều khiển trong đồ án này là PLC OMRON của Nhật. Trong quá trình làm đồ án cũng gặp nhiều khó khăn, nhưng được sự hướng dẫn của thầy VŨ ANH TUẤN và các bạn đồng nghiệp hoàn thành đồ tôi đã án này. Mặc dù đã cố gắng nhưng chắn không tránh khỏi sai sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các quý bạn đọc, cũng như các bạn đồng nghiệp để đồ án được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Lê Văn Sơn CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHI TIẾT NỘI DUNG ĐỀ TÀI I. Đặt vấn đề Trong công cuộc hiện đại hoá đất nước thì việc đất ở ngày càng thu hẹp,nên xe cũng ngày càng nhiều,mặt khác các loại xe tụ lại chiếm diện tích khá lớn,mà xe tụ ngày càng nhiều.Vì vậy để có chỗ đậu cho xe ô tô thì người ta thiết kế các ga ra ô tô điều khiển bằng hệ thống PLC.Nó thường được xây dựng ở dưới các nhà cao tầng,khách sạn nhà hàng… II – Khái niệm chung về Ga ra ô tô. § Ga ra: là nơi đậu xe rãi cho ô tô. Trong thực tế ga ra được sử dụng rộng rãi và điều khiển bằng hệ thống PLC. § Các bộ phận chủ yếu: động cơ, 3cảm biến, hệ thống đèn chiếu sáng, hệ thống quạt thông gió,các đèn bào tín hiệu,hệ thống báo cháy. III – Yêu cầu chung của ga ra: - Dễ điều khiển, làm việc tin cậy. - Các thiết bị phải có độ bền cao và tuổi thọ vận hành lớn . - Đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người và thiết bi. - Các cảm biến phải báo chính xác - Vốn đầu tư phù hợp. - Hệ thống quạt thông gió phải làm việc đảm bảo - Hệ thống báo cháy - Chi phí vận hành thấp. IV – Yêu cầu công nghệ Giới thiệu thiết bị:Ga ra bao gồm 40 chỗ được chia làm 4 gara nhỏ .S0 nút ấn dừng , S1 –S4 các nút ấn báo hiệu quá tải của 4 gara nhỏ , S5 nút ấn khởi động , B1 Sensor báo ô tô vào gara , B2 Sensor báo ô tô rời khỏi ga ra ,B3 Sensor báo cháy. RESET khởi tạo lại từ đầu(tương ứng như trong ga ra không có xe nào ) H1-H4 là tín hiệu đèn báo quá tải của gara 1-Ga ra 4 .sáng 3 đèn xanh , đỏ , vàng để báo tín hiệu ở cổng ga ra,S6 là nút dừng hệ thống đèn chiếu sáng, S7 nút mở hệ thống chiếu sáng,S8 nút ấn dừng hệ thống quạt thông gió,S9 Nút mở hệ thống quạt thông gió,S10 Nút ấn dừng hệ thống báo cháy,H5 đèn hệ thống chiếu sáng, H6 hệ thống quạt thông gió và H7 chuông báo cháy và hệ thống bảo vệ sự cố, cấp nguồn dự phòng khi mất điện… V - Mô tả hoạt động hệ thống Nguyên tắc điều khiển:khi có tín hiệu xe vào thì cảm biến B1 ghi nhận và tác động lên bộ đếm COUNTER ,bộ đếm đêm lên 1.Khi xe thứ 40 vào gara thì đèn xanh tắt,đèn đỏ sáng.khi trong gara dã đủ 40 xe mà có tín hiệu xe ra thì đèn đỏ tắt,đèn vàng sáng(báo hiệu có chuẩn bị có chổ trống trong gara ).trong trường hợp trong gara chưa đủ 40 xe thì đèn xanh sáng ( báo còn chổ đậu xe trong gara). Hệ thống quạt thông gió và hệ thống đèn chiếu sáng luôn thay nhau làm việc để đảm bảo sự thoáng mát cho xe và người.hệ thống báo cháy luôn làm việc để đảm bảo an toàn cho thiết bị trong gara và người. Reset hệ thống, kiểm tra lỗi VI -LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GARAGE S CB VÀO =1 Đ Tăng 1 đơn vị S Bđ= 12 Đ Đèn xanh Đèn đỏ Đ S Cb ra=11 Đèn vàng Giảm 1 đơn vị Đ S Cb ra= 12 Đèn xanh CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC I - Đặc điểm bộ điều khiển lập trình. Hiện nay nhu cầu về một bộ điều khiển linh hoạt và có giá thành thấp đã thúc đẩy sự phát triển những hệ thống điều khiển lập trình (programmable logic control ).Hệ thống sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy móc hay quá trình hoạt động.Trong hoàn cảnh đó bộ điều khiển lập trình (PLC) đã được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơle và thiết bị cồng kềnh,nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dể dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình các lệnh logic cơ bản,ngoài ra PLC còn có thể thực hiện được những tác vụ khác như làm tăng khả năng cho những hoạt động phức tạp . Bộ nhớ chương trình Đơn vị điều khiển Khối ngỏ vào Mạch giao tiếp cảm biến Panel lập trình Bộ nhớ dữ liệu . Khối ngỏ ra Mạch công suất & cơ cấu tác động Sơ đồ khối bên trong PLC . - Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả trạng thái tín hiệu ở ngõ vào được đưa về từ quá trình điều khiển,thực hiện logic được lập trong chương trình và kích ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài tương ứng.Với các mạch giao tiếp chuẩn ở khối vào và khối ra của PLC cho phép nó kết nối trực tiếp đến những cơ cấu tác động (actuators) có công suất nhỏ ở ngõ ra và những mạch chuyển đổi tín hiệu (transducers) ở ngõ vào ,mà không cần có các mạch giao tiếp hay rơle trung gian.Tuy nhiên,cần phải có mạch điện tử công suất trung gian khi PLC điều khiển những thiết bị có công suất lớn . - Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống mà không cần có sự thay đổi nào về mặt kết nối dây;sự thay đổi chỉ là thay đổi chương trình điều khiển trong bộ nhớ thông qua thiết bị lập trình chuyên dùng.Hơn nữa ,chúng còn có ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động nhanh hơn so với hệ thống điều khiển truyền thống mà đòi hỏi cần phải thực hiện việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời . - Về phần cứng,PLC tương tự như máy tính truyền thống và chúng có các đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển trong công nghiệp . Khả năng chống nhiễu tốt . Cấu trúc dạng modul do đó dễ dàng thay thế,tăng khả năng (nối thêm modul mở rộng vào / ra ) và thêm chức năng (nối thêm modul chuyên dùng). Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngỏ vào và ngỏ ra được chuẩn hoá . Ngôn ngữ lập trình chuyên dùng:Ladder,Intruction,Functionchat dể hiểu và dể sử dụng . Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng . Những đặc điểm trên làm cho PLC được sử dụng nhiều trong việc điều khiển các máy móc công nghiệp và trong điều khiển quá trình . II- Những khái niệm cơ bản . Bộ điều khiển lập trình là ý tưởng của một nhóm kĩ sư hãng General Motors. Vào năm 1968 họ đã đề ra các chỉ tiêu kĩ thuật nhằm đáp ứng những yêu cầu điều khiển trong công nghiệp : Dễ lập trình và thay đổi chương trình điều khiển , sử dụng thích hợp trong nhà máy Cấu trúc dạng modul để dễ dàng bảo trì và sửa chữa. Tin cậy hơn trong môi trường sản xuất của nhà máy công nghiệp . Dùng linh kiện bán dẫn nên có kích thước nhỏ hơn mạch rơ-le chức năng tương đương. - Những chỉ tiêu này tạo sự quan tâm của các kĩ sư thuộc nhiều ngành nghiên cứu về khả năng ứng dụng của PLC trong công nghiệp . Các kết quả nghiên cứu đã đưa ra thêm một số yêu cầu cần phải có trong chức năng của PLC: tập lệnh từ các lệnh logic đơn giản được hỗ trợ thêm các lệnh về tác vụ định thời, tác vụ đếm , sau đó là các lệnh xử lý toán học , xử lý bảng dữ liệu , xử lý xung tốc độ cao , tính toán số liệu số thực 32 bit , xử lý thời gian thực đọc mã mạch , vv... - Đồng thời sự phát triển về phần cứng cũng đạt được nhiều kết quả như bộ nhớ lớn hơn ,số lượng ngõ vào / ra nhiều hơn , nhiều modul chuyên dùng hơn . Vào những năm 1976 PLC có khả năng điều khiển các ngõ vào / ra bằng kĩ thuật truyền thông , khoảng 200 mét . - Các họ PLC của các hãng sản xuất phát triển từ loại hoạt động độc lập chỉ với 20 ngõvào/ra và dung lượng bộ nhớ chương trình 500 bước đến các PLC có cấu trúc modul nhằm dễ dàng mở rộng thêm khả năng và các chức năng chuyên dùng khác . Xử lý tín hiệu liên tục (analog) . Điều khiển động cơ servo,động cơ bước . Truyền thông . Số lượng ngõ vào/ra. Bộ nhớ mở rộng . - Với cấu trúc modul cho phép chúng ta mở rộng hay nâng cấp một hệ thống điều khiển dùng PLC với chi phí và công sức ít nhất Bảng1.1: So sánh đặc tính kỹ thuật giữa những hệ thống điều khiển . Chỉ tiêu so sánh Rơ - le Mạch số Máy tính PLC Giá thành từng Chức năng Khá thấp Thấp Cao Thấp Kích thước vật ly Lớn Rất gọn Khá gọn Rất gọn Tốc độ điều khiển Chậm Rất nhanh Khá nhanh Nhanh Khả năng chống nhiễu Xuất sắc Tốt Khá tốt Tốt Lắp đặt Mất thời gia thiết kế lắp đặt Mất thời gian thiết kế Mất nhiều thời gian lập trình Lập trình và lắp đặt đơn giản Khả năng điều khiển tác vụ phức tạp Không Có Có Có Để thay đổi điều khiển Rất khó Khó Khá đơn giản Rất đơn giản Công tác bảo trì Kém -có rất nhiều công tắc Kém-nếu IC được hàn Kém -có nhiều mạch điện tử chuyên dùng Tốt-các modul được tiêu chuẩn hóa - Theo bảng so sánh ,PLC có những đặc điểm về phần cứng và phần mềm làm cho nó trở thành bộ điều khiển công nghiệp được sử dụng rộng rãi . III- Cấu trúc phần cứng của PLC. - PLC gồm ba khối chức năng cơ bản : Bộ vi xử lý , bộ nhớ , bộ vào/ra. Trạng thái ngõ vào của PLC được phát hiện và lưu vào bộ nhớ đệm PLC thực hiện các lệnh logic trên các trạng thái của chúng và thông qua chương trình trạng thái ngỏ ra được cập nhật và lưu trữ vào bộ nhớ đệm sau đó trạng thái ngỏ ra trong bộ nhớ đệm được dùng để đóng mở các tiếp điểm kích hoạt các thiết bị tương ứng , như vậy sự hoạt động của các thiết bị được điều khiển hoàn toàn tự động theo chương trình trong -bộ nhớ , chương trình được nạp vào PLC thông qua thiết bị lập trình chuyên dùng . Bộ nhớ chương trình EEPROM tuỳ chọn Bộ nhớ chương trình EPROM Nguồn pin CPU bộ vi xử lý Clock Bộ nhớ hệ thống ROM Bộ nhớ dữ liệu RAM Khối vào ra Mạch cách ly Bộ đệm Bus Địa chỉ Bus Điều khiển Bộ đệm Bộ đệm Mạch chốt Bộ đệm Bộ lọc Pannsel lập trình Bus Dữ Liệu Bus hệ thống (Vào/Ra) Mạch giao tiếp Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC 3.1 Bộ xử lý trung tâm (CPU - Center - Processing - Unit). Bộ xử lý trung tâm điều khiển và quản lý tất cả hoạt động bên trong của PLC.Việc trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và khối vào ra được thực hiện thông qua hệ thống bus dưới sự điều khiển của CPU. Một mạch dao động thạch anh cung cấp xung clock tần số chuẩn cho CPU thường là 1 hay 8 MHz, tùy thuộc vào bộ xử lý được sử dụng.Tần số xung clock xác định tốc độ hoạt động của PLC và được dùng để thực hiện sự đồng bộ cho tất cả các phần tử trong hệ thống . 3.2 Bộ nhớ và bộ phận khác : Tất cả các PLC đều dùng các loại bộ nhớ sau : ROM ( Read Only Memory ) : đây là bộ nhớ đơn giản nhất (loại chỉ đọc) nó gồm các thanh ghi, mỗi thanh ghi lưu trữ một từ với một tín hiệu điều khiển, ta có thể đọc một từ ở bất kỳ vị trí nào. ROM là bộ nhớ không thay đổi được mà chỉ được nạp chương trình một lần duy nhất . RAM ( Random Access Memory) : là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên, đây là bộ nhớ thông dụng nhớ để cất giữ chương trình và dữ liệu của người sử dụng. Dữ liệu trong RAM sẽ bị mất khi mất điện. Do đó điều này được giải quyết bằng cách luôn nuôi RAM bằng một nguồn pin riêng. EEPROM : Đây là loại bộ nhớ ma nó kết hợp sự truy xuất linh hoạt của RAM và bộ nhớ chỉ đọc không thay đổi ROM trên cùng một khối , nội dung của nó có thể xoá hoặc ghi lại bằng điện tuy nhiên cũng chỉ được vài lần . Bộ nguồn cung cấp : Bộ nguồn cung cấp của PLC sử dụng hai loại điện áp AC hoặc DC , thông thường nguồn dùng cấp điện áp 100 đến 240 V:50/60 Hz , những nguồn DC thì có các giá trị :5V,24V DC Nguồn nuôi bộ nhớ :Thông thường là pin để mở rộng thời gian lưu giữ cho các dữ liệu có trong bộ nhớ , nó tự chuyển sang trạng thái tích cực nếu dung lượng tụ cạn kiệt và nó phải thay vào vị trí đó để dữ liệu trong bộ nhớ không bị mất đi . Cổng truyền thông : PLC luôn dùng cổng truyền thông để trao đổi dữ liệu chương trình , các loại cổng truyền thông thường dùng là : RS232,RS432,RS 485.Tốc độ truyền thông tiêu chuẩn : 9600 baud . Dung lượng bộ nhớ : Đối với PLC loại nhỏ thì bộ nhớ có dung lượng cố định ( thường là 2K) dung lượng chỉ đủ đáp ứng cho khoảng 80% hoạt động điều khiển công nghiệp do giá thành bộ nhớ giảm liên tục do đó các nhà sản suất PLC trang bị bộ nhớ ngày càng lớn hơn cho các sản phẩm của họ . 3.3 Khối vào ra . Mọi hoạt động xử lý tin hiệu bên trong PLC có mức điện áp 5V DC ;15V DC ( điện áp cho TTL, CMOS ) trong khi tín hiệu điều khiển bên ngoài có thể lớn hơn nhiều , thường là 24V DC đến 240V DC với dòng lớn . Như vậy khối vào ra có vai trò là mạch giao tiếp giữa mạch vi điện tử của PLC với các mạch công suất bên ngoài , kích hoạt các cơ cấu tác động : Nó thực hiện sự chuyển đổi các mức điện áp tín hiệu và cách ly .Tuy nhiên khối vào ra cho phép PLC kết nối trực tiếp với các cơ cấu tác động có công suất nhỏ (<= 2 A) nên không cần các mạch công suất trung gian hay rơle trung gian . Có thể lựa chọn các thông số cho các ngõ ra ,vào với các yêu cầu điều khiển cụ thể : - Ngõ vào : 24 V DC ; 110 V AC hoặc 220v AC - Ngõ ra : Dạng rơle, transistor hay triac . + Loại ngõ ra dùng rơle: có thể nối với cơ cấu tác động làm việc với điện áp AC hay DC , cách ly dạng cơ nên đáp ứng chậm . + Loại ngõ ra dùng Triac : Kết nối được giữa cơ cấu tác động làm việc với điện áp AC hoặc DC có giá trị từ 5 v đến 242v ,chiu được dòng nhỏ hơn so với dùng rơle nhưng tuổi thọ cao và tần số đóng mở nhanh . + Loại ngõ ra dùng transistor : Chỉ nối cơ cấu tác động làm việc với điện áp từ 5 đến 30v DC , tuổi thọ cao và tần số đóng mở nhanh . Tất cả các ngõ vào/ra đều được cách ly quang trên các khối vào ra .Mạch cách ly quang dùng một điốt phát quang và một transistor quang .Mạch này cho phép tín hiệu nhỏ đi qua và ghim các tín hiệu điện áp cao xuống mức tín hiệu chuẩn hơn nữa mạch này có tác động chống nhiễu khi chuyển công tắc và bảo vệ quá áp từ nguồn điện cung cấp ( có thể tới 1500 v) . 3.4 Thiết bị lập trình : Trên các PLC loại lớn kết họp với máy tính thường lập trình với sự hổ trợ của phần mềm VDU (Visua Display Unit) ở đây bàn phím, màn hình được nối với PLC thông qua cổng nối tiếp, thường là RS485, các VDU hổ trợ rất tốt cho việc lập trình dạng ngôn ngữ ladder kể các chú thích trong chương trình để dễ đọc hơn. IV- khái niệm cơ bản về vấn đề lập trình PLC . Yêu cầu chính của ngôn ngữ lập trình là phải dễ hiểu, dễ sử dụng trong việc lập trình điều khiển, điều này ý muốn nói rằng cần phải có ngôn ngữ cấp cao với đặc điểm là các lệnh và cấu trúc chương trình thể hiện được các tác vụ điều khiển, không phức tạp và không mất nhiều thời gian để nắm bắt ngôn ngữ so với các ngôn ngữ cấp cao khác hiện được sử dụng trên máy tính Sơ đồ mạch điều khiển dạng bậc thang là phương pháp phổ biến nhất để mô tả mạch rơle logic . Ngôn ngữ lập trình ladder có dạng giống như sơ đồ mạch điện bậc thang, gọi là ngôn ngữ ladder, rất phù hợp để tạo các chương trình điều khiển logic; đối với những người thiết kế máy đã quen thuộc với các hệ thống điều khiển rơle truyền thống. 4.1 Giải thích chương trình ladder : Đ a) X001 X002 X003 X004 ( Y001) b) Ở đây ta giải thích mối quan hệ giữa mạch điện vật lý và chương trình Ladder, ta xét mạch điều khiển động cơ theo hình vẽ sau : Mạch điện ladder điều khiển động cơ Chương trình ladder điều khiển Như vậy ta thấy chương trình Ladder gồm 2 cột dọc biểu diễn nguồn điện logic cùng với các ký hiệu công tăc logic và rơle logic tạo thành một nhánh mạch điện lôgic nằm ngang. Ở đây logic đều được biểu diễn bằng 3 công tắc thường mở, một công tắc logic thường đóng và một rơle logic ( ngõ ra logic động cơ). Điều cần thiết cho công việc thiết kế cho chương trình Ladder là phải lập tài liệu về hệ thống và mô tả hoạt động của chúng một cách nhanh chóng và đúng đắn. 4.2 Ngõ vào và ngõ ra : Ngõ vào và ngõ ra là các bộ nhớ một bít , các bit có ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái ngõ ra/vào vật lý , ngõ vào nhận trực tiếp tín hiệu cảm biến và ngõ ra là các rơle , transistor , triac . PLC X17 y17 X0 Y0 Ngõ vào Ngõ ra Xn Yn Các ngõ vào ra cần được ký hiệu và đánh số để có địa chỉ xác định và duy nhất mỗi hãng sản xuất có cách đánh số riêng nhưng về ý nghĩa thì cơ bản là giống nhau. . 4.3 Rơ le (-----( )-----) : Thực chất là một bộ nhớ 1 bit và có tác dụng như rơle phụ trợ vật lý trong mạch điều khiển dùng rơle truyền thống nên được gọi là rơle lôgic .Theo thuật ngữ máy tính Rơle còn được gọi là cờ , được ký hiệu là M và được đánh số thập phân( M0 ; M500 ; .....M800 Phân loại rơle logic : Rơle chốt (Latched Relay) : rơle được chốt là rơle duy trì được trạng thái khi không cấp điện cho PLC . Rơle trạng thái (State Relay) : được sử dụng chuyên dùng trong điều khiển trình tự và thường được gọi là trạng thái STL ( Step Ladder) cờ trạng thái ký hiệu là S và được đánh số thập phân S0 ; S10 ; S22. Rơle chuyên dùng (Special Relay) : Rơle dùng để điều khiển và quan sát trạng thái hoạt động bên trong PLC và được gọi là cờ chuyên dùng . + Cờ chuyên dùng giám sát M8000 : M8000 = 1Û PLC đang ở trạng thái chạy (Run) . M8002 : M8002 = 1Û PLCđang chuyển trạng thái từ Stop đến Run. M8013 .Xung clock 1 giây nghĩa là trạng thái chuyển đổi tuần tự với chu kỳ một giây. + Cờ chuyên dùng điều khiển . M 8003 : lên 1 thì tất cả các trạng thái ngõ ra được duy trì khi PLC dừng hoạt động M 8200 : Dùng để điều khiển bộ đếm lên xuống . 4.4 Thanh ghi (Register) : Thực chất là bộ nhớ 16 bit và được dùng để lưu trữ số liệu , thanh ghi được kí hiệu là D và được đánh số thập phân: D0;D200; D800 ;D 8002 Phân loại : Thanh ghi dữ liệu (Data Register ) :Thanh ghi loại này được dùng để lưu trữ dữ liệu thông thường trong khi tính toán dữ liệu trên PLC . Thanh ghi chốt (Latched Register ) : Thanh ghi này có khả năng duy trì nội dung (chốt) cho đến khi nó được ghi chồng bằng một nội dung mới , khi PLC chuyển từ trạng thái RUN sang STOP thì dữ liệu trong các thanh ghi vẫn được duy trì . Thanh ghi chuyên dùng (Special Register) : Dùng để lưu trữ kết quả dữ liệu điều khiển và giám sát trạng thái hoạt động bên trong PLC thường dùng kết hợp với các cờ chuyên dùng các thanh ghi này có thể sử dụng trong chương trình Ladder , ngoài ra các trạng thái hoạt động của hệ thống PLC hoàn toàn có thể xác định được . Thanh ghi tập tin (Thanh ghi bộ nhớ chương trình Program Memory Register) :Chiếm từng khối 500 bước bộ nhớ chương trình được sử dụng đối với các ứng dụng mà chương trình điều khiển cần xử lý nhiều số liệu ( các thanh ghi RAM có sẵn không đủ đáp ứng ) Thanh ghi điều chỉnh được từ biến trở bên ngoài (External Adjusting Register) : trên các PLC có sẵn các biến trở dùng để điều chỉnh nội dung của một số thanh ghi dành riêng nội dung các thanh ghi này có giá trị từ 0 ® 255 tương ứng với vị trí biến trở tối thiểu và tối đa . Thanh ghi chỉ mục (Idex Register ) : Thanh ghi này dùng để hiệu chỉnh chỉ số của các toán hạng logic (Thanh ghi , cờ , bộ đếm bộ định thì...) một cách tuỳ động .Kí hiệu là V , Z . Dl : Thanh ghi đã được đánh số cố định . D lv : Thanh ghi được đánh số tuỳ động nghĩa là : D lv = D (l + v) 4.5 Bộ đếm : Bộ đếm ( counters ): Được dùng để đếm các sự kiện , bộ đếm trên PLC được gọi là bộ đếm logic vì nó là bộ nhớ , trong PLC được tổ chức có tác dụng như là bộ đếm vật lý số lượng bộ đếm có thể sử dụng tùy thuộc loại PLC . Kí hiệu là C và cũng được đánh số thập phân C 0 ; C 128 ; C 225 ... Phân loại: + Bộ đếm lên :nội dung của bộ đếm tăng 1khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm + Bộ đếm xuống :nội dung bộ đếm giảm 1 khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm + Bộ đếm lên -xuống :nội dung bộ đếm tăng 1 hay giảm 1 ,tùy thuộc cờ chuyên dùng cho phép chiều đếm ,khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm + Bộ đếm pha :bộ đếm loại này thực hiện đếm lên hay xuống tùy thuộc vào sự lệch pha của hai tín hiệu xung kích bộ đếm ,thường dùng với encoder + Bộ đếm tộc độ cao :bộ đếm này đếm được xung kích có tần số cao20 KHz trở xuống tùy thuộc số lượng, bộ đếm loại này được sử dụng đồng thời . Các loại bộ đếm trên có thể là : + Bộ đếm 16 bít :bộ đếm 16 bít thường là bộ đếm chuẩn bộ đếm này có thể đếm được khoảng giá trị từ -32.768 đến +32.767 + Bộ đếm 32 bít bộ đếm 32 bít có thể là bộ đếm chuẩn ,nhưng nó thường là bộ đếm tốc độ cao và bộ đếm tốc độ cao trên modul chuyên dùng + Bộ đếm chốt :bộ đếm có đặc tính này có khả năng duy trì nội dung đếm ,ngay cả khi PLC không được cấp điện ;có nghĩa là ,khi PLC được cấp điện trở lại,bộ đếm này có thể tiếp tục thực hiện chức năng đếm tại con số đếm trước đó . 4.6 Bộ định thời gian ( Timer ) : Được dùng để định thời các sự kiện , bộ định thời trên PLC được gọi là bộ định thời logic vì nó là bộ nhớ trong của PLC được tổ chức có tác dụng như là bộ định thời vật lý , số lượng bộ định thời tuỳ thuộc vào PLC . Thực chất nó là bộ đếm xung với chu kì thay đổi , chu kì xung kích bằng đơn vị ms (mili giây) hoặc ms và được gọi là độ phân giải . Ý nghĩa của độ phân giải là bộ định thời có độ phân giải càng cao thì sẽ định thời được thời gian lớn . Kí hiệu là T và cũng