Đồ án Logic đèn giao thông dùng PLC

Chöông 1 I Khaùi quaùt veà PLC I.1 PLC laø gì ? PLC (Programmable Logic Controller) laø thieát bò coù theå laäp trình ñöôïc, ñöôïc thieát keá chuyeân duøng trong coâng nghieäp ñeå ñieàu khieån caùc tieán trình xöû lí töø ñôn giaûn ñeán phöùc taïp, tuyø thuoäc vaøo ngöôøi ñieàu khieån maø noù coù theå thöïc hieän moät loaït caùc chöông trình hoaëc söï kieän, söï kieän naøy ñöôïc kích hoaït bôûi caùc taùc nhaân kích thích (hay coøn goïi laø ngoõ vaøo) taùc ñoäng vaøo PLC hoaëc qua caùc boä ñònh thì (Timer) hay caùc söï kieän ñöôïc ñeám qua boä ñeám. Khi moät söï kieän ñöôïc kích hoaït noù seõ baät ON, OFF hoaëc phaùt moät chuoãi xung ra caùc thieát bò beân ngoaøi ñöôïc gaén vaøo ngoõ ra cuûa PLC. Nhö vaäy neáu ta thay ñoåi caùc chöông trình ñöôïc caøi ñaët trong PLC laø ta coù theå thöïc hieän caùc chöùc naêng khaùc nhau, trong caùc moâi tröôøng ñieàu khieån khaùc nhau. Hieän nay PLC ñaõ ñöôïc nhieàu haõng khaùc nhau saûn xuaát nhö: Siemens, Omron, Mitsubishi, Festo, Alan Bradley, Schneider,Hitachi ... vv. Maët khaùc ngoaøi PLC cuõng ñaõ boå sung theâm caùc thieát bò môû roäng khaùc nhö :caùc module môû roäng AI (Analog Input), DI (Digital Input), module gheùp noái truyeàn thoâng, caùc thieát bò hieån thò, caùc boä nhôù Cartridge theâm vaøo. I.2 Ñaëc ñieåm boä ñieàu khieån laäp trình. Nhu caàu veà moät boä ñieàu khieån deã söû duïng, linh hoaït vaø coù giaù thaønh thaáp ñaõ thuùc ñaåy söï phaùt trieån nhöõng heä thoáng ñieàu khieån laäp trình (programmable-control systems) – heä thoáng söû duïng CPU vaø boä nhôù ñeå ñieàu khieån maùy moùc hay quaù trình hoaït ñoäng. Trong boái caûnh ñoù, boä ñieàu khieån laäp trình (PLC – Programmable Logic Controller) ñöôïc thieát keá nhaèm thay theá phöông phaùp ñieàu khieån truyeàn thoáng duøng rô-le vaø thieát bò rôøi coàng keành, vaø noù taïo ra moät khaû naêng ñieàu khieån thieát bò deã daøng vaø linh hoaït döïa treân vieäc laäp trình treân caùc leänh logic cô baûn. Ngoaøi ra, PLC coøn coù theå thöïc hieän nhöõng taùc vuï khaùc nhö ñònh thì, ñeám,caùc leänh tính toaùn soá hoïc, caùc leänh xöû lyù döõ lieäu treân maïng v.v…, laøm taêng khaû naêng ñieàu khieån cho nhöõng hoaït ñoäng phöùc taïp, ngay caû vôùi loaïi PLC nhoû nhaát. Hoaït ñoäng cuûa PLC laø kieåm tra taát caû caùc traïng thaùi tín hieäu ôû ngoõ vaøo, ñöôïc ñöa veà töø quaù trình ñieàu khieån, thöïc hieän logic ñöôïc laäp trong chöông trình vaø kích ra tín hieäu ñieàu khieån cho thieát bò beân ngoaøi töông öùng. Vôùi caùc maïch giao tieáp chuaån ôû khoái vaøo vaø khoái ra cuûa PLC cho pheùp noù keát noái tröïc tieáp ñeán nhöõng cô caáu taùc ñoäng (actuators) coù coâng suaát nhoû ôû ngoõ ra vaø nhöõng maïch chuyeån ñoåi tín hieäu (transducers) ôû ngoõ vaøo, maø khoâng caàn coù caùc maïch giao tieáp hay rô-le trung gian. Tuy nhieân, caàn phaûi coù maïch ñieän töû coâng suaát trung gian khi PLC ñieàu khieån nhöõng thieát bò coù coâng suaát lôùn. Vieäc söû duïng PLC cho pheùp chuùng ta hieäu chænh heä thoáng ñieàu khieån maø khoâng caàn coù söï thay ñoåi naøo veà maët keát noái daây; söï thay ñoåi chæ laø thay ñoåi chöông trình ñieàu khieån trong boä nhôù thoâng qua thieát bò laäp trình chuyeân duøng. Hôn nöõa, chuùng coøn coù öu ñieåm laø thôøi gian laép ñaët vaø ñöa vaøo hoaït ñoäng nhanh hôn so vôùi nhöõng heä thoáng ñieàu khieån truyeàn thoáng maø ñoøi hoûi caàn phaûi thöïc hieän vieäc noái daây phöùc taïp giöõa caùc thieát bò rôøi. Veà phaàn cöùng, PLC töông töï nhö maùy tính “truyeàn thoáng”, vaø chuùng coù caùc ñaëc ñieåm thích hôïp cho muïc ñích ñieàu khieån trong coâng nghieäp. Khaû naêng khaùng nhieãu toát; Caáu truùc daïng module cho pheùp deã daøng thay theá, taêng khaû naêng keát noái (noái theâm module môû roäng vaøo/ra) vaø theâm chöùc naêng (noái theâm module chuyeân duøng); Vieäc keát noái daây vaø möùc ñieän aùp tín hieäu ôû ngoõ vaøo vaø ngoõ ra ñöôïc chuaån hoùa; Ngoân ngöõ laäp trình chuyeân duøng – Ladder, vaø STL – deã hieåu vaø deã söû duïng. Thay ñoåi chöông trình ñieàu khieån deã daøng. Nhöõng ñaëc ñieåm treân laøm cho PLC ñöôïc söû duïng nhieàu trong vieäc ñieàu khieån caùc maùy moùc coâng nghieäp vaø trong ñieàu khieån quaù trình (process-control). Khaùi nieäm cô baûn Boä ñieàu khieån laäp trình laø yù töôûng cuûa moät nhoùm kyõ sö haõng Ganeral Motors vaøo naêm 1968, vaø hoï ñaõ ñeà ra caùc chæ tieâu kyõ thuaät nhaèm ñaùp öùng nhöõng yeâu caàu ñieàu khieån trong coâng nghieäp : Deã laäp trình vaø thay ñoåi chöông trình ñieàu khieån, söû duïng thích hôïp trong nhaø maùy; Caáu truùc daïng module ñeå deã daøng baûo trì vaø söûa chöõa; Tin caäy hôn trong moâi tröôøng saûn xuaát cuûa nhaø maùy coâng nghieäp; Duøng linh kieän baùn daãn neân coù kích thöôùc nhoû hôn maïch rô-le chöùc naêng töông ñöông; Giaù thaønh caïnh tranh. Nhöõng chæ tieâu naøy taïo söï quan taâm cuûa caùc kyõ sö thuoäc nhieàu ngaønh nghieân cöùu veà khaû naêng öùng duïng cuûa PLC trong coâng nghieäp. Caùc keát quaû nghieân cöùu ñaõ ñöa ra theâm moät soá yeâu caàu caàn phaûi coù trong chöùc naêng cuûa PLC : taäp leänh töø caùc leänh logic ñôn giaûn ñöôïc hoã trôï theâm caùc leänh veà taùc vuï ñònh thì, taùc vuï ñeám; sau ñoù laø caùc leänh xöû lyù toaùn hoïc, xöû lyù baèng döõ lieäu, xöû lyù xung toác ñoä cao, tính toaùn soá lieäu soá thöïc 32 bit, xöû lyù thôøi gian thöïc, ñoïc maõ vaïch, v.v… Song song ñoù, söï phaùt trieån veà phaàn cöùng cuõng ñaït ñöôïc nhieàu keát quaû : boä nhôù lôùn hôn, soá löôïng ngoõ vaøo/ra nhieàu hôn, nhieàu module chuyeân duøng hôn. Vaøo naêm 1976, PLC coù khaû naêng ñieàu khieån caùc ngoõ vaøo/ra ôû xa baèng kyõ thuaät truyeàn thoâng. Söï gia taêng nhöõng öùng duïng PLC trong coâng nghieäp ñaõ thuùc ñaåy caùc nhaø saûn xuaát hoaøn chænh caùc hoï PLC vôùi caùc möùc ñoä khaùc nhau veà khaû naêng, toác ñoä xöû lyù vaø hieäu suaát. Caùc hoï PLC phaùt trieån töø loaïi laøm vieäc ñoäc laäp, chæ vôùi 20 ngoõ vaøo/ra vaø dung löôïng boä nhôù chöông trình 500 böôùc, ñeán caùc PLC coù caáu truùc module nhaèm deã daøng môû roäng theâm khaû naêng vaø chöùc naêng chuyeân duøng bao goàm: Xöû lyù tín hieäu lieân tuïc (analog) Ñieàu khieån ñoäng cô servo, ñoäng cô böôùc Truyeàn thoâng Taêng soá löôïng ngoõ vaøo/ra; Taêng boä nhôù môû roäng. Vôùi caáu truùc daïng module cho pheùp chuùng ta môû roäng hay naâng caáp moät heä thoáng ñieàu khieån duøng PLC vôùi chi phí vaø coâng suaát ít nhaát. So saùnh ñaëc tính kyõ thuaät giöõa nhöõng heä thoáng ñieàu khieån Chæ tieâu so saùnh Rô-le Maïch soá Maùy tính PLC Giaù thaønh töøng chöùc naêng Khaù thaáp Thaáp Cao Thaáp Kích thöôùc vaät lyù Lôùn Raát goïn Khaù goïn Raát goïn Toác ñoä ñieàu khieån Chaäm Raát nhanh Khaù nhanh Nhanh Khaû naêng choáng nhieãu Xuaát saéc Toát Khaù toát Toát Laép ñaët Maát thôøi gian thieát keá vaø laép ñaët Maát thôøi gian thieát keá Maát nhieàu thôøi gian laäp trình Laäp trình vaø laép ñaët ñôn giaûn Khaû naêng ñieàu khieån taùc vuï phöùc taïp Khoâng Coù Coù Coù Deã thay ñoåi ñieàu khieån Raát khoù Khoù Khaù ñôn giaûn Raát ñôn giaûn Coâng taùc baûo trì Keùm – Coù raát nhieàu coâng taéc Keùm – neáu IC ñöôïc haøn Keùm – coù raát nhieàu maïch ñieän töû chuyeân duøng Toát – caùc module ñöôïc tieâu chuaån hoùa Theo baûng so saùnh, PLC coù nhöõng ñaëc ñieåm veà phaàn cöùng vaø phaàn meàm laøm cho noù trôû thaønh boä ñieàu khieån coâng nghieäp ñöôïc söû duïng roäng raõi. I.3 Sô löôïc veà lòch söû phaùt trieån Thieát bò ñieàu khieån laäp trình ñaàu tieân (Programmable Controller) ñaõ ñöôïc nhöõng nhaø thieát keá cho ra ñôøi naêm 1968 (coâng ty General Motor Myõ). Tuy nhieân, heä thoáng naøy coøn khaù ñôn giaûn vaø coàng keành, ngöôøi söû duïng gaëp nhieàu khoù khaên trong vieäc vaän haønh heä thoáng . Vì vaäy caùc nhaø thieát keá töøng böôùc caûi tieán heä thoáng laøm cho heä thoáng ñôn giaûn, goïn nheï, deã vaän haønh, nhöng vieäc laäp trình cho heä thoáng coøn khoù khaên, do luùc naøy khoâng coù caùc thieát bò laäp trình ngoaïi vi hoã trôï cho coâng vieäc laäp trình. Ñeå ñôn giaûn hoùa vieäc laäp trình, heä thoáng ñieàu khieån laäp trình caàm tay(Programmable Controller Handle) ñaàu tieân ñöôïc ra ñôøi vaøo naêm 1969. Ñieàu naøy ñaõ taïo ra ñöôïc moät söï phaùt trieån thöïc söï cho kyõ thuaät ñieàu khieån laäp trình. Trong giai ñoaïn naøy caùc heä thoáng ñieàu khieån laäp trình (PLC) chæ ñôn giaûn nhaèm thay theá heä thoáng Relay vaø daây noái trong heä thoáng ñieàu khieån coå ñieån. Qua quaù trình vaän haønh, caùc nhaø thieát keá ñaõ töøng böôùc taïo ra ñöôïc moät tieâu chuaån môùi cho heä thoáng, tieâu chuaån ñoù laø: Daïng laäp trình duøng giaûn ñoà hình thang (The Diagram Format). Trong nhöõng naêm ñaàu thaäp nieân 1970, nhöõng heä thoáng PLC coøn coù theâm khaû naêng vaän haønh vôùi nhöõng thuaät toaùn hoã trôï (arithmetic), “vaän haønh vôùi caùc döõ lieäu caäp nhaät” (data manipulation). Do söï phaùt trieån cuûa loaïi maøn hình duøng cho maùy tính (Cathode Ray Tube: CRT), neân vieäc giao tieáp giöõa ngöôøi ñieàu khieån ñeå laäp trình cho heä thoáng caøng trôû neân thuaän tieän hôn. Söï phaùt trieån cuûa heä thoáng phaàn cöùng vaø phaàn meàm töø naêm 1975 cho ñeán nay ñaõ laøm cho heä thoáng PLC phaùt trieån maïnh hôn vôùi caùc chöùc naêng môû roäng: Heä thoáng ngoõ vaøo/ra coù theå taêng leân ñeán 8000 coång vaøo/ra, dung löôïng boä nhôù chöông trình taêng leân hôn 128000 töø boä nhôù (word of memory) coù theå gaén theâm nhieàu Module boä nhôù ñeå coù theå taêng theâm kích thöôùc chöông trình. Ngoaøi ra caùc nhaø thieát keá coøn taïo ra kyõ thuaät keát noái vôùi caùc heä thoáng PLC rieâng leû thaønh moät heä thoáng PLC chung, keát noái vôùi caùc heä thoáng maùy tính, taêng khaû naêng ñieàu khieån cuûa töøng heä thoáng rieâng leû. Toác ñoä xöû lyù cuûa heä thoáng ñöôïc caûi thieän, chu kyø queùt (scan) nhanh hôn laøm cho heä thoáng PLC xöû lyù toát vôùi nhöõng chöùc naêng phöùc taïp, soá löôïng coång ra/vaøo lôùn. Moät soá thuaät toaùn cô baûn duøng cho ñieàu khieån cuõng ñöôïc tích hôïp vaøo phaàn cöùng nhö ñieàu khieån PID (cho ñieàu khieån nhieät ñoä, ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô, ñieàu khieån vò trí), ñieàu khieån môø, loïc nhieãu ôû tín hieäu ñaàu vaøo...vv Trong töông lai heä thoáng PLC khoâng chæ giao tieáp vôùi caùc heä thoáng khaùc thoâng qua CIM (Computer Integrated Manufacturing) ñeå ñieàu khieån caùc heä thoáng: Robot, Cad/Cam, … Ngoaøi ra caùc nhaø thieát keá coøn ñang xaây döïng caùc loaïi PLC vôùi caùc chöùc naêng ñieàu khieån “thoâng minh” (intelligence) coøn goïi laø caùc sieâu PLC (super PLC) cho töông lai. I.4. Caáu truùc vaø hoaït ñoäng cuûa moät PLC. I.4.1 Caáu truùc. Moät heä thoáng laäp trình cô baûn phaûi goàm coù hai phaàn: khoái xöû lyù trung taâm (CPU: Central Processing Unit) vaø heä thoáng giao tieáp vaøo/ra (I/O) Trong ñoù : Thieát bò ñaàu vaøo goàm caùc thieát bò taïo ra tín hieäu ñieàu khieån nhö nuùt nhaán, caûm bieán, coâng taéc haønh trình…vv Input, Output caùc coång noái phía ñaàu vaøo ra cuûa PLC hay caùc cuûa caùc Module môû roäng Cô caáu chaáp haønh: goàm caùc thieát bò ñöôïc ñieàu khieån nhö: chuoâng, ñeøn, contactor, ñoäng cô, van khí neùn, heater, maùy bôm, LED hieån thò...vv Laäp trình I N P U T S M Maùy tính PG / PC M O U T P U T S CENTRAL PROCESSING UNIT PLC Sô ñoà caáu truùc cuûa PLC Sô ñoà caáu truùc beân trong cuûa PLC Chöông trình ñieàu khieån: ñònh ra quy luaät thay ñoåi tín hieäu Output ñaàu ra theo tín hieäu Input ñaàu vaøo nhö mong muoán. Caùc chöông trình ñieàu khieån ñöôïc taïo ra baèng caùch söû duïng boä laäp trình chuyeân duïng caàm tay (Hand-hold programmer PG) hoaëc chaïy baèng phaàn meàm ñieàu khieån treân maùy vi tính sau ñoù ñöôïc naïp vaøo PLC thoâng qua caùp noái giöõa PLC vôùi maùy tính (hay PG) - Khoái ñieàu khieån trung taâm (CPU: Central Processing Unit) goàm ba phaàn: boä xöû lyù, heä thoáng boä nhôù vaø heä thoáng nguoàn cung caáp. Processor Memory Power Supply Hình : Sô ñoà khoái toång quaùt cuûa CPU Coù nhieàu loaïi boä nhôù ñeå cho ngöôøi söû duïng löïa choïn theo muïc ñích hay yeâu caàu söû duïng: ROM (Read Only Memory) boä nhôù chæ ñoïc khoâng xoaù duøng löu tröõ chöông trình coá ñònh, khoâng thay ñoåi thöôøng duøng cho nhaø saûn xuaát PLC RAM (Random Access Memory) : boä nhôù truy xuaát ngaãu nhieân duøng ñeå löu tröõ döõ lieäu vaø chöông trình cho ngöôøi söû duïng EPROM: ROM laäp trình coù theå xoaù ñöôïc EEPROM: Electrically EPROM I.4.2 Hoaït ñoäng cuûa moät PLC. Veà cô baûn hoaït ñoäng cuûa moät PLC cuõng khaù ñôn giaûn. Ñaàu tieân, heä thoáng caùc coång vaøo/ra (Input/Output) (coøn goïi laø caùc Module xuaát/nhaäp) duøng ñeå ñöa caùc tín hieäu töø caùc thieát bò ngoaïi vi vaøo CPU (nhö caùc sensor, contact, tín hieäu töø ñoäng cô …). Sau khi nhaän ñöôïc tín hieäu ôû ngoõ vaøo thì CPU seõ xöû lyù vaø ñöa caùc tín hieäu ñieàu khieån qua ngoõ ra xuaát ra caùc thieát bò ñöôïc ñieàu khieån. Trong suoát quaù trình hoaït ñoäng, CPU ñoïc hoaëc queùt (scan) döõ lieäu hoaëc traïng thaùi cuûa caùc thieát bò ngoaïi vi thoâng qua ngoõ vaøo, sau ñoù thöïc hieän caùc chöông trình trong boä nhôù nhö sau: chöông trình chính seõ nhaän leänh töø boä nhôù chöông trình ñöa ra thanh ghi leänh ñeå thi haønh. Chöông trình ôû daïng STL (Statement List – Daïng leänh lieät keâ) hay ôû daïng LADDER (daïng hình thang) seõ ñöôïc dòch ra ngoân ngöõ maùy caát trong boä nhôù chöông trình. Khi thöïc hieän xong chöông trình, tieáp ñoù laø quaù trình truyeàn thoâng noäi boä, kieåm loãi vaø cuoái cuøng CPU seõ gôûi hoaëc caäp nhaät (update) tín hieäu tôùi caùc thieát bò ñöôïc ñieàu khieån thoâng qua ngoõ ra. Moät chu kyø goàm: ñoïc tín hieäu ôû ngoõ vaøo, thöïc hieän chöông trình, truyeàn thoâng noäi boä, töï kieåm tra loãi vaø gôûi caäp nhaät tín hieäu ôû ngoõ ra ñöôïc goïi laø moät chu kyø queùt (scanning). Nhö vaäy taïi thôøi ñieåm thöïc hieän leänh vaøo/ra thì leänh khoâng xöû lyù tröïc tieáp vôùi coång vaøo ra maø seõ xöû lyù thoâng qua boä nhôù ñeäm. Neáu coù söû duïng ngaét thì chöông trình con töông öùng vôùi töøng tín hieäu ngaét seõ ñöôïc soaïn thaûo vaø caøi ñaët nhö moät boä phaän chöông trình. Chöông trình ngaét chæ thöïc hieän trong voøng queùt khi xuaát hieän tín hieäu ngaét vaø coù theå xaûy ra ôû baát kì ñieåm naøo trong voøng queùt Treân ñaây chæ laø moâ taû hoaït ñoäng ñôn giaûn cuûa moät PLC, vôùi hoaït ñoäng naøy seõ giuùp cho ngöôøi thieát keá naém ñöôïc nguyeân taéc cuûa moät PLC. Nhaèm cuï theå hoùa hoaït ñoäng cuûa moät PLC, sô ñoà hoaït ñoäng cuûa moät PLC laø moät voøng queùt (scan) nhö sau: Chuyeån döõ kieäu töø boä ñeäm aûo ra ngoaïi vi Thöïc hieän chöông trình Truyeàn thoâng vaø kieåm tra loãi Nhaäp döõ lieäu töø ngoaïi vi vaøo boä ñeäm aûo Thöïc teá khi PLC thöïc hieän chöông trình (Program Execution), PLC khi caäp nhaät tín heä ngoõ vaøo (ON/OFF), caùc tín hieäu naøy khoâng ñöôïc truy xuaát töùc thôøi ñeå ñöa ra (Update) ôû ngoõ ra maø quaù trình caäp nhaät tín hieäu ôû ngoõ ra (ON/OFF) phaûi theo hai böôùc: khi xöû lyù thöïc hieän chöông trình, vi xöû lyù seõ chuyeån ñoåi caùc möùc logic töông öùng ôû ngoõ ra trong “chöông trình noäi” (ñaõ ñöôïc laäp trình), caùc möùc logic naøy seõ chuyeån ñoåi ON/OFF.Tuy nhieân luùc naøy caùc tín hieäu ôû ngoõ ra “thaät” (töùc tín hieäu ñöôïc ñöa ra taïi Module out) vaãn chöa ñöôïc ñöa ra. Khi xöû lyù keát thuùc chöông trình xöû lyù, vieäc chuyeån ñoåi caùc möùc logic (cuûa caùc tieáp ñieåm) ñaõ hoaøn thaønh thì vieäc caäp nhaät caùc tín hieäu ôû ngoõ ra môùi thöïc söï taùc ñoäng leân ngoõ ra ñeå ñieàu khieån caùc thieát bò ôû ngoõ ra. Thöôøng vieäc thöïc thi moät voøng queùt xaûy ra vôùi thôøi gian raát ngaén, moät voøng queùt ñôn (single scan) coù thôøi gian thöïc hieän moät voøng queùt töø 1ms tôùi 100ms. Vieäc thöïc hieän moät chu kyø queùt daøi hay ngaén coøn phuï thuoäc vaøo ñoä daøi cuûa chöông trình vaø caû möùc ñoä giao tieáp giöõa PLC vôùi caùc thieát bò ngoaïi vi (maøn hình hieån thò…). Vi xöû lyù chæ coù ñoïc ñöôïc tín hieäu ôû ngoõ vaøo chæ khi naøo tín hieäu naøy taùc ñoäng vôùi khoaûng thôøi gian lôùn hôn moät chu kyø queùt. Neáu thôøi gian taùc ñoäng ôû ngoõ vaøo nhoû hôn moät chu kyø queùt thì vi xöû lyù xem nhö khoâng coù tín hieäu naøy. Tuy nhieân trong thöïc teá saûn xuaát, thöôøng caùc heä thoáng chaáp haønh laø caùc heä thoáng cô khí neân toác ñoä queùt nhö treân coù theå ñaùp öùng ñöôïc caùc chöùc naêng cuûa daây chuyeàn saûn xuaát. Ñeå khaéc phuïc khoaûng thôøi gian queùt daøi, aûnh höôûng ñeán chu trình saûn xuaát, caùc nhaø thieát keá coøn thieát keá heä thoáng PLC caäp nhaät töùc thôøi,duøng boä ñeám toác ñoä cao (High Speed Counter) caùc heä thoáng naøy thöôøng ñöôïc aùp duïng cho caùc PLC lôùn coù soá löôïng I/O nhieàu, truy caäp vaø xöû lyù löôïng thoâng tin lôùn. I.5 Öu nhöôïc ñieåm cuûa PLC. Cuøng vôùi söï phaùt trieån cuûa phaàn cöùng vaø phaàn meàm, PLC ngaøy caøng taêng ñöôïc caùc tính naêng cuõng nhö lôïi ích cuûa PLC trong hoaït ñoäng coâng nghieäp. Kích thöôùc cuûa PLC hieän nay ñöôïc thu nhoû laïi ñeå boä nhôù vaø soá löôïng I/O caøng nhieàu hôn, caùc öùng duïng cuûa PLC caøng maïnh hôn giuùp ngöôøi söû duïng giaûi quyeát ñöôïc nhieàu vaán ñeà phöùc taïp trong ñieàu khieån heä thoáng. Öu ñieåm ñaàu tieân cuûa PLC laø heä thoáng ñieàu khieån chæ caàn laép ñaët moät laàn (ñoái vôùi sô ñoà heä thoáng, caùc ñöôøng noái daây, caùc tín hieäu ôû ngoõ vaøo/ra …), maø khoâng phaûi thay ñoåi keát caáu cuûa heä thoáng sau naøy, giaûm ñöôïc söï toán keùm khi phaûi thay ñoåi laép ñaët, khi ñoåi thöù töï ñieàu khieån (ñoái vôùi heä thoáng ñieàu khieån Relay), khaû naêng chuyeån ñoåi heä ñieàu khieån cao hôn (nhö giao tieáp giöõa caùc PLC ñeå truyeàn döõ lieäu ñieàu khieån laãn nhau), heä thoáng ñöôïc ñieàu khieån linh hoaït hôn. PLC ñöôïc thieát keá ñaëc bieät ñeå hoaït ñoäng trong moâi tröôøng coâng nghieäp. Moät PLC coù theå ñöôïc laép ñaët ôû nhöõng nôi coù ñoä nhieãu ñieän cao (Electrical Noise), vuøng coù töø tröôøng maïnh, coù caùc chaán ñoäng cô khí, nhieät ñoä va øñoä aåm moâi tröôøng cao … Khoâng nhö caùc heä thoáng cuõ, PLC coù theå deã daøng laép ñaët do chieám moät khoaûng khoâng gian nhoû hôn nhöng ñieàu khieån nhanh, nhieàu hôn caùc heä thoáng khaùc. Ñieàu naøy caøng toû ra thuaän lôïi hôn ñoái vôùi caùc heä thoáng ñieàu khieån lôùn, phöùc taïp, vaø quaù trình laép ñaët heä thoáng PLC ít toán thôøi gian hôn caùc heä thoáng khaùc. Coù khaû naêng noái maïng môû roäng heä thoáng. Cuoái cuøng laø ngöôøi söû duïng coù theå nhaän bieát caùc truïc traëc heä thoáng cuûa PLC nhôø giao dieän qua maøn hình maùy tính (moät soá PLC theá heä sau coù khaû naêng nhaän bieát caùc hoûng hoùc (trouble shooting) cuûa heä thoáng vaø baùo cho ngöôøi söû duïng), ñieàu naøy laøm cho vieäc söûa chöõa thuaän lôïi hôn. Chöông 2 I Giôùi thieäu coâng ngheä : Coâng ngheä ñeøn ñöôøng giao thoâng heä thoáng bao goàm : Bao goàm heä thoáng ñeøn baùo xanh, vaøng, ñoû döôïc laép daët ôû caùc choát giao thoâng quan troïng nhö ngaõ ba ngaõ tö va caùc khu vöïc ñöôøng giao nhau. Bôûi ô daây ngöôøi tham gia giao thoâng nhieàu neân thöôøng xaåy ra tai naïn maët khaùc heä thoáng ñeøn ñöôøng coøn taêng theâm tính thaåm mó cho thaønh phoá. Trong giôùi haïn cuûa ñeà taøi ta chæ giôùi thieäu chi tieát heä thoáng ñeøn giao thoâng ôû ngaõ tö, choã giao nhau cuûa hai tuyeán döôøng taïm daët teân laø Tuyeán Ñöôøng soá 1 vaø Tuyeán Ñöôøng soá 2 Heä thoáng goàm saùu ñeøn xanh, vaøng, ñoû ta taïm daët teân cho chuùng la,ø heä thoáng ñeøn baùo cho tuyeán ñöôøng soá moät laø deøn xanh1 ;vaøng1; ñoû1, heä thoáng ñeøn daønh cho tuyeán ñöôøng soá hai laø ñeøn xanh2 ,ñeøn vaøng2, ñeøn ñoû2. II – Nguyeân taéc hoaït doäng : a-Giôø cao ñieåm : Giôø cao dieåm laø giôø maø ngöôøi tham gia giao thoâng nhieàu, ôû ñaây ta qui ñònh giôø cao ñieåm laø giôø töø 5 giôø cho ñeán 10 giôø hoaëc töø 16 giôø ñeán 19 giôø. Heä thoáng hoaït ñoäng theo sô ñoà thôøi gian ôû cheá ñoä 1 ÑEØN ÑOÛ 1 ÑEØN VAØNG 1 ÑEØN XANH 1 ÑEØN ÑOÛ 2 ÑEØN VAØNG 2 DEØN XANH 2 0 60 90 150 180 t/s Ñeøn xanh cuûa tuyeán 1 vaø tuyeán 2 saùng trong 60s Ñeøn vaøng cuûa 2 tuyeán saùng trong 30s Ñeøn ñoû cuûa 2 tuyeán saùng trong 90s b-Giôø bình thöôøng: Giôø bình thöôøng laø giôø maø ngöôøi tham gia giao thoâng bình thöôøng, ta quy ñònh giôø laø töø 10 giôø ñeán 16 giôø hoaëc töø 19giôø ñeán 21giôø 30. Heä thoáng hoaït ñoäng theo sô ñoà thôøi gian ôû cheá ñoä 2 ÑEØN ÑOÛ 1 ÑEØN VAØNG 1 ÑEØN XANH 1 ÑEØN ÑOÛ 2 ÑEØN VAØNG 2 DEØN XANH 2 0 30 45 75 90 t/s Ñeøn xanh cuûa tuyeán 1 vaø tuyeán 2 saùng trong 30s Ñeøn vaøng cuûa 2 tuyeán saùng trong 15s Ñeøn ñoû cuûa 2 tuyeán saùng trong 45s c- Giôø thaáp dieåm : Coøn laïi laø giôø thaáp ñieåm ngöôøi tham gia giao thoâng ít. Caùc ñeøn Xanh vaø Ñoû cuûa caû 2 tuyeán ñeàu taét, ñeøn Vaøng hai tuyeán nhaáp nhaùy vôùi chu kyù 2s moät laàn TUYEÁN 1 TUYEÁN 1 moâ hình ñöôøng giao thoâng Chöông 3 I Ngoân ngöõ laäp trình : Vôùi yeâu caàu ñieàu khieån heä thoáng ñeøn giao thoâng ta söû duïng ngoân nguõ laäp trình Step 7 MicroWIN V3.2 cuûa Siemens. . Caáu truùc cuûa CPU 214 : Kích thöôùc vaät lyù : 90 mm ´ 80 mm ´ 62 mm Boä nhôù chöông trình : EEPROM 2048 töø 8 coång vaøo logic vaø 6 coång ra logic. Coù theå gheùp noái theâm 2 modul ñeå môû roäng soá coång vaøo/ra, bao goàm caû modul töông töï. Toång soá coång logic vaøo/ra cöïc ñaïi laø 128 coång vaøo vaø 128 coång ra. 256 boä taïo thôøi gian treã vaø 256 boä ñeám. 1 coång truyeàn thoâng RS-485 Hình daùng cuûa S7 – 200 Moâ taû caùc ñeøn baùo treân S7-200 CPU 214 : SF : ñeøn ñoû SF saùng baùo hieäu heä thoáng bò hoûng. RUN : ñeøn xanh RUN chæ ñònh PLC ñang ôû cheá ñoä laøm vieäc vaø thöïc hieän chöông trình ñöôïc naïp vaøo maùy. STOP : deøn vaøng STOP chæ ñònh PLC ñang ôû cheá ñoä döøng. Ix.x : ñeøn xanh ôû coång vaøo. Qy.y : ñeøn xanh ôû coång ra. Coång truyeàn thoâng : S7 – 200 söû duïng coång truyeàn thoâng noái tieáp RS-485 phuïc vuï cho vieäc gheùp noái caùc thieát bò laäp trình hoaëc vôùi caùc traïm PLC khaùc. Gheùp noái S7 – 200 vôùi maùy tính PC qua coång RS – 232 caàn coù caùp noái PC/PPI vôùi boä chuyeån ñoåi RS232/RS485. Phaân coâng vaøo VB403 leänh goïi giôø cuûa heä thoáng, chæ coù ôû CPU 214 VB404 leänh goïi phuùt cuûa heä thoáng, chæ coù ôû CPU 214 M0.3, M0.2, M0.1 caùc ñaàu ra caùc cheá ñoä Q0.0 : Ñeøn xanh tuyeán 1 Q0.1 : Ñeøn vaøng tuyeán 1 Q0.2 : Ñeøn ñoû tuyeán 1 Q4.0 : Ñeøn xanh tuyeán 2 Q4.1 : Ñeøn vaøng tuyeán 2 Q4.2 : Ñeøn ñoû tuyeán 2 II- Chöông trình ñieàu khieån: Ô ñaây ta laäp trình theo LAD nhö sau