NỘI DUNG CHÍNH
Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của PLC
Một bộ điều khiển lập trình PLC hoàn chỉnh đều có cấu trúc cơ bản bao gồm các thành phần chính chính đảm nhiệm các chứng năng, vai trò riêng, và được liên kết với nhau bằng hệ thống Bus (Address Bus, Data Bus, Control Bus)
| Cấu trúc cơ bản của bộ điều khiển lập trình PLC đều bao gồm các thành phần chính sau: |
| + Bộ nhớ chương trình RAM bên trong (có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM). + Bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC. + Các Module vào /ra (có nhiệm vụ giải mã/mã hóa các tín hiệu truyền/nhận). |
Ngoài ra, một bộ điều khiển PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung. Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay, RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẵn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC. Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hỗ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình. Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS485,…
Nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển lập trình PLC
CPU (bộ vi xử lý) là thành phần quan trọng, đảm nhận chức năng điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ vi xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện trình tự từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát và truyền tới các thiết bị liên kết để thực thi. Toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.
| Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: |
| + Address Bus (Bus địa chỉ): dùng để truyền địa chỉ đến các Module khác nhau. + Data Bus (Bus dữ liệu): có nhiệm vụ để truyền dữ liệu. + Control Bus (Bus điều khiển): dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC. |
Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các module vào/ra thông qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song.
– Nếu một module đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, thì thiết bị moulde đầu vào này sẽ chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, module đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC. Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế.
– Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O. CPU (bộ vi xử lý của PLC) sẽ được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1->8 MHZ. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống.
– Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các module (các đầu vào của PLC), các cơ cấu chấp hành được nối với các module ra (các đầu ra của PLC). Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu xử lý là 12/24VDC hoặc 100/240VAC. Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/O được cung cấp bởi các đèn LED trên PLC, giúp cho việc kiểm tra, giám sát các hoạt động nhập/xuất trở nên dễ dàng và đơn giản hơn. Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đóng/mở của đầu vào (ON, OFF) để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra.
