Xem mẫu

  1. Chương 4: CÊu tróc cña c¸c m« ®un vµo ra PLC ®−îc s¶n xuÊt theo d¹ng m« ®un ho¸, ®Ó thay thÕ, bæ xung hoÆc s÷a ch÷a dÔ dµng. Trªn h×nh 1.19 lµ cÊu t¹o ®Æc tr−ng cña c¸c m« ®un vµo/ ra. C¸c m« ®un nµy cã cÊu t¹o lµ c¸c m¹ch in chøa trong c¸c hép tiªu chuÈn ho¸, cã kªnh truyÒn d÷ liÖu song song ®Ó cã thÓ kÕt nèi víi nhau vµ truyÒn d÷ liÖu vµo bé xö lý. MÆt sau cña c¸c hép nµy lµ c¸c cÇu nèi vµ nguån ®iÖn ¸p mét chiÒu ®Ó cung cÊp cho m¹ch in ho¹t ®éng. C¸c hép chøa c¸c m« ®un vµo/ra cã thÓ l¾p lªn tñ ®iÒu khiÓn chÝnh hoÆc c¸c tñ phô nhê c¸c gi¸ ®ì tiªu chuÈn. C¸c m« ®un vµo/ra sè (Digital I/O) C¸c kªnh vµo/ra sè lµ nÐt chung ®Æc tr−ng cña phÇn lín c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn sè. C¸c kªnh nµy ®Òu cã hai tr¹ng th¸i nh− ®ãng/ ng¾t, më/ ®ãng nèi qua c¸c giao diÖn víi bé xö lý tÝn hiÖu. Mçi m« ®un vµo/ra sè ®Òu ®−îc kÝch ho¹t bëi ®iÖn ¸p nguån do tÝn hiÖu cÊp, cã thÓ lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu: +5VDC, +24VDC hay ®iÖn ¸p xoay chiÒu: 110VAC, 220VA C. H×nh 1.19. S¬ ®å ghÐp nèi c¸c m« ®un vµo/ ra víi CPU Kªnh vµo sè nÕu ®−îc nèi víi c«ng t¾c ®ãng/ng¾t th× th«ng th−êng 1
  2. nã cÊp nguån ®iÖn ¸p vµo trong c¸c m¹ch in cña m« ®un. M« ®un vµo sÏ chuyÓn ®æi ®iÖn ¸p vµo thµnh møc t−¬ng ®−¬ng víi møc tÝn hiÖu l« gÝc mµ bé xö lý tÝn hiÖu cã thÓ xö lý ®−îc. Gi¸ trÞ l« gÝc 1 t−¬ng ®−¬ng víi bËt hay ®ãng, vµ l« gÝc 0 t−¬ng ®−¬ng víi ng¾t hay më. Mét m¹ch vµo sè ®−îc biÓu diÔn trªn h×nh 1.20. Nguån ®iÖn ¸p cÊp ®Õn c¸c thiÖt bÞ bªn ngoµi cã thÓ 2
  3. lµ ®iÖn ¸p 110Vac, 220Vac, +24Vdc, +5Vdc. C¸c kªnh trong m« ®un vµo nµy ®Òu cã m¹nh chuyÓn ®æi ®iÖn ¸p vÒ ®iÖn ¸p +/-5Vdc. §iÖn ¸p trªn ®Çu vµo khi ®i qua c¸c thiÕt bÞ nh− c«ng t¾c, nót Ên, nót khëi ®éng ®i vµo ®Õn PLC th× trë thµnh tÝn hiÖu l« gÝc sè chø kh«ng cßn lµ dßng ®iÖn ch¹y qua c¸c tiÕp ®iÓm nh− trong m¹ch ®iÖn r¬ le th«ng th−êng. PhÇn lín c¸c m« ®un vµo ®Òu cã trang bÞ c¸c ®i èt quang LED, ®Ó b¸o hiÖu tr¹ng th¸i cña c¸c tÝn hiÖu vµo. A Nót Ên (NC) 00 C«ng t¾c phao (NC) 01 C«ng t¾c hµnh tr×nh (NO) 02 C«ng t¾c hµnh tr×nh (NC) 03 C«ng t¾c ¸p suÊt (NO) 04 C«ng t¾c ¸p suÊt (NC) 05 C«ng t¾c l−u l−îng (NC) 06 C«ng t¾c nhiÖt (NC) 07 B D©y nãng 110Vac D©y trung tÝnh H×nh 1.20. S¬ ®å ®Êu ®©y trªn m« ®un vµo sè C¸c m« ®un ra sè cã c¸c giao diÖn ®Ó cÊp ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cho c¬ cÊu chÊp hµnh. NÕu kªnh ra ®−îc bËt lªn tøc lµ cã gi¸ trÞ l« gÝc 1 tõ ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn, m¹ch ra sÏ ®−îc cÊp ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®Ó kÝch ho¹t c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh t−¬ng øng víi kªnh ra nµy. S¬ ®å ghÐp nèi cña m« ®un ra ®−îc minh ho¹ trªn h×nh 1.21. Trªn m¹ch ra th−êng ®−îc trang bi cÇu ch× ®Ó ®Ò phßng tr−êng hîp dßng qu¸ t¶i do d©y bÞ chËp, cã thÓ lµm háng c¬ cÊu chÊp hµnh. NÕu cÇu ch× kh«ng cã, th× nã ph¶i ®−îc bæ xung vµo trong thiÕt kÕ cña hÖ thèng. C¸c tÝn hiÖu ra3 trªn m« ®un sè còng lµ c¸c tÝn hiÖu ho¹t ®éng víi hai tr¹ng th¸i ®ãng vµ ng¾t hay bËt (ON) vµ t¾t (OFF). C¸c
  4. c¬ cÊu chÊp hµnh d¹ng nµy cã thÓ lµ ®éng c¬, b¬m, van, ®Ìn hiÖu vv. C¸c ®éng c¬ ë ®©y kh«ng ®iÒu khiÓn tèc ®é hay vÞ trÝ 4
  5. mµ chØ ®¬n thuÇn lµ ch¹y víi víi mét tèc ®é cè ®Þnh hay lµ dõng ch¹y. C¸c xi lanh, c¸c van khÝ nÐn hay thuû lùc phÇn lín dïng cho hai tr¹ng th¸i lµ lµm viÖc vµ kh«ng lµm viÖc. C¸c tr¹ng th¸i cña ®Çu ra ®−îc duy tr× cho ®Õn khi tÝnh liªn tôc cña l« gÝc trªn c¸c bËc thang kh«ng cßn ®¶m b¶o. D ©y nãng D©y trung tÝnh 110Va c A Vµo N 0 Bé gia nhiÖt 1 H1 Bé gia nhiÖt 1 2 H2 2 Van tr−ît FV-1 3 FV-1 3 Van tr−ît FV-2 4 FV-2 Bé khëi ®éng b¬m sè 3 4 5 P3 Bé khëi ®éng b¬m sè 4 P4 5 6 6 Bé khëi ®éng m¸y trén 1 7 M1 Bé khëi ®éng m¸y trén 2 7 8 M2 D©y trung tÝnh N N D©y ®Êu bªn ngoµi H×nh 1.21 . S¬ ®å ®Êu d©y trªn m« ®un ra sè C¸c m« ®un vµo/ra t−¬ng tù (Analog I/O) C¸c m« ®un t−¬ng tù t¹o kh¶ n¨ng theo dâi vµ ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p hoÆc dßng ®iÖn t−¬ng tù, t−¬ng øng víi phÇn lín c¸c c¶m biÕn, c¸c ®éng c¬, c¸c thiÕt bÞ gia c«ng, xö lý. B»ng viÖc sö dông c¸c kªnh t−¬ng tù phÇn lín c¸c ®¹i l−îng ®−îc ®iÒu khiÓn trong qu¸ tr×nh cã thÓ ®o ®−îc vµ ®iÒu khiÓn ®−îc nhê c¸c giao diÖn t−¬ng tù/ sè A/D hoÆc ng−îc l¹i D/A. Giao diÖn t−¬ng tù/ sè th−êng sö dông chuÈn ®¬n cùc (unipolar) hoÆc l−ìng cùc (bipolar). C¸c kªnh vµo ra t−¬ng tù cã thÓ cã møc n¨ng l−îng kh¸c nhau, ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn kh¸c nhau. C¸c møc n¨ng l−îng nµy cã thÓ chän th«ng qua phÇn cøng hoÆc phÇn mÒm. M« 5 ®un vµo t−¬ng tù ®−îc kÕt nèi víi c¸c c¶m biÕn t−¬ng tù nh− c¶m biÕn vÞ
  6. trÝ, tèc ®é, ¸p suÊt, nhiÖt ®é vv. M« ®un nµy cã thÓ dïng trong c¸c thiÕt bÞ ®o tù ®éng, c¸c hÖ thèng thu thËp d÷ liÖu, c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng. Trªn h×nh 1.22.a lµ m« ®un ra sè S5-100U cña Siemens. 6
  7. C¸c m« ®un chuyªn dông C¸c m« ®un sè vµ t−¬ng tù chiÕm ®Õn 80% c¸c ®¹i l−îng vµo/ ra trong c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn. MÆc nhiªn ®Ó xö lý mét sè d¹ng tÝn hiÖu hoÆc d÷ liÖu, hÖ thèng ®iÒu khiÓn cÇn c¸c m« ®un chuyªn dông. C¸c m« ®un nµy cã c¸c giao diÖn cã thÓ xö lý c¸c tÝn hiÖu vµo d¹ng tÝn hiÖu tõ can nhiÖt, tõ c¸c bé ®Õm xung, hay c¸c tÝn hiÖu kh«ng thÓ dïng c¸c giao diÖn vµo/ra tiªu chÈn. C¸c m« ®un chuyªn dông nµy cã thÓ ®−îc trang bÞ thªm bé vi xö lý ®Ó tao ra c¸c giao diÖn th«ng minh. C¸c m« ®un nµy cã thÓ thùc hiÖn toµn bé c¸c chøc n¨ng xö lý tÝn hiÖu ®éc lËp víi CPU vµ chu tr×nh quÐt cña ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. VÝ dô lµ m« ®un ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b−íc h×nh 1.22.b, m« ®un ®iÒu khiÓn vÞ trÝ h×nh 1.22.c cña S5- 100 U. Trong sè c¸c m« ®un chuyªn dông cã c¶ c¸c m« ®un truyÒn th«ng h×nh 1.22.d. C¸c m« ®un nµy cã thÓ trao ®æi víi hÖ ®iÒu khiÓn ph©n t¸n, víi m¹ng PLC kh¸c, c¸c m¸y tÝnh chñ hoÆc c¸c thiÕt bÞ th«ng minh kh¸c. a, b, c, d, H×nh 1.22. Mét sè m« ®un ®Æc biÖt cña PLC S5 - Siemens a, M« ®un ra t−¬ng tù S5-100U; b, M« ®un ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b−íc; c, M« ®un ®iÒu khiÓn vÞ trÝ; d, M« ®un kÕt nèi m¹ng M« ®un nguån Th−êng nguån cÊp cho PLC lµ nguån ®iÖn l−íi xoay chiÒu AC ®Ó t¹o ra nguån mét chiÒu DC cho c¸c m¹ch bªn trong cña PLC. Nguån ®iÖn l−íi cã thÓ lµ 110 VAC, 220 VAC hay ®iÖn ¸p kh¸c tuú thuéc theo yªu cÇu cña ng−êi sö dông. Nguån nµy còng dïng ®Ó cÊp n¨ng l−îng ®Ó ®ãng ng¾t ®éng c¬ hay c¸c c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh kh¸c nªn cÇn ph¶i 7
  8. ®−îc c¸ch ®iÖn tèt ®Ó tr¸nh g©y nhiÔu cho m« ®un CPU. M« ®un ghÐp nèi m¹ng M« ®un nµy cho phÐp ghÐp nèi c¸c PLC víi nhau, víi m¸y tÝnh vµ c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn sè kh¸c th«ng qua m¹ng néi bé. 8
  9. M« ®un phô trî Cho phÐp ghÐp nèi víi c¸c thiÕt bÞ bªn ngoµi nh− mµn h×nh, bµm phÝm, bé lËp tr×nh cÇm tay (h×nh 1.23), m¸y in, thiÕt bÞ m« pháng, bé n¹p EPROM, m¸y tÝnh d¹ng m« ®un ho¸, bé xö lý ®å ho¹ vv. Trong mét sè hÖ thèng ®iÒu khiÓn cã cÇn ®Õn mµn h×nh ®Ó m« pháng hay ®Ó theo dâi ho¹t ®éng cña hÖ thèng, ng−êi ta cã thÓ sö dông mét trong hai ph−¬ng ph¸p sau: - Ph−¬ng ph¸p thø nhÊt lµ nèi c¸c m« ®un vµo ra cña PLC vµo mét b¶ng ®iÒu khiÓn víi mµn h×nh mµu, cã trang bÞ c¸c ®Ìn tÝn hiÖu vµ c¸c bé chØ thÞ sè. Ph−¬ng ph¸p nµy ph¶i kÕt nèi cè ®Þnh vµ nÕu hÖ ph¶i më réng thªm sÏ kh«ng sö dông ®− îc . - Ph−¬ng ph¸p thø hai lµ sö dông m¸y tÝnh c¸ nh©n, lo¹i dïng trong m«i tr−êng c«ng nghiÖp cã trang bÞ phÇn mÒm ®å ho¹ mµu. Ph−¬ng ph¸p nµy cã −u ®iÓm lµ dÔ dµng thay ®æi mµn h×nh cña qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn, cã thÓ thùc hiÖn mét sè choc n¨ng c¶nh b¸o, lËp b¸o c¸o vµ so¹n th¶o phÇn mÒm cho PLC. 9