Quy trình học PLC căn bản tốt nhất

CÁC BƯỚC CĂN BẢN ĐỂ HỌC PLC

Trong khi muốn học hay làm bất việc gì ta đều cần trang bị cho mình một cái nhìn tổng quan về việc chúng ta cần làm. Nó được ví như việc mình muốn xây một cái nhà thì cần phải biết định xây bao nhiêu tầng, nhà hướng nào, móng nhà sâu bao nhiêu...? 

Trung tâm Actech chuyên đào tạo các khóa: điện tử cơ bản, thiết kế tủ điện, lập trình PLC S7 200, vi điều khiển pic....

Bài viết này bao gồm các bước cần học cơ bản nhất để học và nắm rõ tất cả PLC các hãng. Nó bao gồm các bước sau:

1. Các kiến thức nhập môn PLC bao gồm: 

- Kiến thức cơ bản về toán học đại số, logic, kỹ thuật số, truyền số liệu,... kiến thức này chúng ta sẻ được trang bị tại trường, trung tâm hay các sách về kỹ thuật cơ bản.

- Kiến thức chung nhất về các khối PLC. Cấu tạo, khả năng, ngỏ vào ra....

2. Ngôn ngữ lập trình, cách viết một ngôn ngữ lập trình, các câu lệnh cơ bản nhất khi lập trình PLC.

3. Kỹ thuật lập trình. trình logic và cách sửa lỗi khi gặp phải.

4. Phần mềm viết lập trình và mô phổng nếu cần, cài đặt phần cứng nếu có.

5. Điều khiển các biến mở và nâng cao cho ngôn ngữ lập trình tối ưu.

Tiếp theo là phải tìm hiểu nên học PLC thuộc hãng nào trước và đi sâu vào hãng nào?

Hiện trên thị trường Việt Nam thường dùng PLC và hệ thống tự động hóa của một số hãng sau: Seimens, Allen Bradley (AB) - Rockwell Automation, Mitsubishi, Omron, Schneider, Honeywell, Delta, Panasonic,.. Việc sử dụng hàng hãng nào phụ thuộc rất nhiều yếu tố: Chủ đầu tư là nước nào (ví dụ Nhật thường dùng hàng Nhật), kỹ sư thiết kế đầu tiên,...

Vậy vấn đề là học PLC của hãng nào trước (chỉ ưu tiên cho người mới vào học, còn sinh viên hay kỹ sư đã học làm qua thì tại trường đã có định hướng)? Theo kinh nghiệm của nhiều kỹ sư tự động hóa có kinh nghiệm thì PLC Omron là dể học hơn cả. Nhưng PLC và hệ tự động thông dụng nhất là Seimens vì chính sách PR của hãng tốt và lâu dài.

Vậy để học tốt điều khiển lập trình PLC nên bắt đầu học Omron. Từ con thấp nhất là Zen cho đến các dòng PLC từ thấp đến cao (Phần mềm cx-programmer viết ct, cx-Simulator dùng mô phỏng), sau đó học thêm phần HMI (phần mềm cx- Designer). Cả ba phần mềm này đều được tích hợp vào Cx-one. Hiện Omron đã hoàn tất bổ sung cài đặt phần mềm lên Win 7 cho 32bit và cả 64bit.

Ngoài ra về tính năng kinh tế, bạn cũng có thể chọn Delta để học. Ưu điểm của dòng sản phẩm của hãng này là có nhiều sự lựa chọn CPU và modul phù hợp từ giải pháp nhỏ đến các giải pháp tổng thể của nhà máy. Các công cụ hỗ trợ phát triển đi kèm đồng bộ như Biến tần, PLC, kết nối mạng, màn hình HMI,... cũng nhiều sự lựa chọn. Tuy nhiên, nhược điểm là tài liệu tiếng Việt không có sẵn.

Chúng ta cần chú trọng từng bước một, học phải thực hành, thực hành mới biết mình viết sai đúng như thế nào. Nếu có phần cứng thì càng tốt không thì dùng phần mềm mô phỏng. Và chúng ta cần nhớ đôi khi thời gian chỉnh sửa một chương trình còn lâu hơn thời gian viết mới lại.

XEM THÊM NGAY

Đặc điểm hệ thống điều khiển dùng PLC

Sự ra đời của hệ điều khiển PLC đã làm thay đổi hẳn hệ thống điều khiển cũng như các quan niệm thiết kế về chúng, hệ điều khiển dùng PLC có nhiều ưu điểm như sau:

- Giảm 80% số lượng dây nối.

- Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp .

- Có chức năng tự chuẩn đoán do đó giúp cho công tác sửa chữa được nhanh chóng và dễ dàng.

- Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình (máy tính, màn hình) mà không cần thay đổi phần cứng nếu không có yêu cầu thêm bớt các thiết bị vào, ra.

- Số lượng rơle và timer ít hơn nhiều so với hệ điều khiển cổ điển.

- Số lượng tiếp điểm trong chương trình sử dụng không hạn chế.

- Thời gian hoàn thành một chu trình điều khiển rất nhanh (vài ms) dẫn đến tăng cao tốc độ sản xuất .

- Chương trình điều khiển có thể in ra giấy chỉ trong vài phút giúp thuận tiện cho vấn đề bảo trì và sửa chữa hệ thống.

- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học.

- Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa.

- Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp.

- Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp.

- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các Modul mở rộng.

- Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ.

- Giá cả có thể cạnh tranh được.

Đặc trưng lập trình PLC 

Đặc trưng của PLC là khả năng có thể lập trình được, chỉ số IP ở dải quy định cho phép PLC hoạt động trong môi trường khắc nghiệt công nghiệp, yếu tố bền vững thích nghi, độ tin cậy, tỉ lệ hư hỏng rất thấp, thay thế và hiệu chỉnh chương trình dễ dàng, khả năng nâng cấp các thiết bị ngoại vi hay mở rộng số lượng đầu vào nhập và đầu ra xuất được đáp ứng tuỳ nghi trong khả năng trên có thể xem là các tiêu chí đầu tiên cho chúng ta khi nghĩ đến thiết kế phần điều khiển trung tâm cho một hệ thống hoạt động tự động.

Trung tâm Actech chuyên đào tạo các khóa: điện tử cơ bản, thiết kế tủ điện, lập trình PLC S7 200, vi điều khiển pic....

XEM THÊM NGAY

Cấu trúc bộ điều khiển lập trình PLC

Các bộ điều khiển PLC được sản xuất theo dòng sản phẩm. Khi mới xuất xưởng, chúng chưa có một chương trình cho một ứng dụng nào cả. Tất cả các cổng logic cơ bản, chức năng nhớ, timer, counter .v.v... được nhà chế tạo tích hợp trong chúng và được kết nối với nhau bằng chương trình được viết bởi người dùng cho một nhiệm vụ điều khiển cụ thể nào đó. Bộ điều khiển lập trình PLC có nhiều loại khác nhau và được phân biệt với nhau qua các thành phần sau:

-  Các ngõ vào và ra

-  Dung lượng nhớ

-  Bộ đếm (counter)

-  Bộ định thời (timer)

-  Bit nhớ

-  Các chức năng đặc biệt

-  Tốc độ xử lý

-  Loại xử lý chương trình.

-  Khả năng truyền thông.

Các bộ điều khiển lớn thì các thành phần trên được lắp thành các modul riêng. Đối với các bộ điều khiển nhỏ, chúng được tích hợp trong bộ điều khiển. Các bộ điều khiển nhỏ này có số lượng ngõ vào/ra cho trước cố định.

Bộ điều khiển được cung cấp tín hiệu bởi các tín hiệu từ các cảm biến ở ngõ vào của nó. Tín hiệu này được xử lý tiếp tục thông qua chương trình điều khiển đặt trong bộ nhớ chương trình. Kết quả xử lý được đưa ra ngõ ra để đến đối tượng điều khiển hay khâu điều khiển ở dạng tín hiệu.Cấu trúc của một PLC có thể được mô tả như hình vẽ sau:

Cấu trúc bộ điều khiển lập trình PLC

Bộ nhớ chương trình

Bộ nhớ chương trình trong PLC là một bộ nhớ điện tử đặc biệt có thể đọc được. Nếu sử dụng bộ nhớ đọc-ghi được (RAM), thì nội dung của nó luôn luôn được thay đổi ví dụ như trong trường hợp vận hành điều khiển. Trong trường hợp điện áp nguồn bị mất thì nội dung trong RAM có thể vẫn được giữ lại nếu như có sử dụng Pin dự phòng.

Nếu chương trình điều khiển làm việc ổn định, hợp lý, nó có thể được nạp vào một bộ nhớ cố định, ví dụ như EPROM, EEPROM. Nội dung chương trình ở EPROM có thể bị xóa bằng tia cực tím.

Hệ điều hành

Sau khi bật nguồn cung cấp cho bộ điều khiển, hệ điều hành của nó sẽ đặt các counter, timer, dữ liệu và bit nhớ với thuộc tính non-retentive (không được nhớ bởi Pin dự phòng) cũng như ACCU về 0.

Để xử lý chương trình, hệ điều hành đọc từng dòng chương trình từ đầu đến cuối. Tương ứng hệ điều hành thực hiện chương trình theo các câu lệnh.

Bit nhớ (Bit memoryt)

Các bit memory là các phần tử nhớ, mà hệ điều hành ghi nhớ trạng thái tín hiệu.

Bộ đệm (Proccess Image)

Bộ đệm là một vùng nhớ, mà hệ điều hành ghi nhớ các trạng thái tín hiệu

ở các ngõ vào ra nhị phân.

Accumulator

Accumulator là một bộ nhớ trung gian mà qua nó timer hay counter được nạp vào hay thực hiện các phép toán số học.

Counter, Timer

Timer và counter cũng là các vùng nhớ, hệ điều hành ghi nhớ các giá trị đếm trong nó.

Hệ thống Bus

Bộ nhớ chương trình, hệ điều hành và các modul ngoại vi (các ngõ vào và ngõ ra) được kết nối với PLC thông qua Bus nối. Một Bus bao gồm các dây dẫn mà các dữ liệu được trao đổi. Hệ điều hành tổ chức việc truyền dữ liệu trên các dây dẫn này.

→→→ Khóa học lập trình PLC S7 200 ←←←

XEM THÊM NGAY

Giới thiệu về điều khiển lập trình PLC

Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên (programmable controller) đã được những nhà thiết kế cho ra đời năm 1968 (Công ty General Moto – Mỹ) . Tuy nhiên, hệ thống này còn khá đơn giản và công kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống. Vì vậy cá nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, nhưng việc lập trình cho hệ thống còn khó khăn, do lúc này không có các thiết bị lập trình ngoại vi hỗ trợ cho công việc lập trình.

Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (programmable controller handle) đầu tiên được ra đời năm 1969. Điều này đã tạo ra một sự phát triển thật sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình. Trong giai đoạn này các hệ thông điều khiển lập trình PLC chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ điển. 

Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là: Dạng lập trình dùng giản đồ hình thang (The diagroom format). Trong những năm đầu thập niên 1970, những hệ thông PLC còn có thêm khả năng vận hành với những thuật toán hỗ trợ (arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập nhật” (data manipulation). Do sự phát triển của loại màn hình dùng cho máy tính (Cathode Ray Tube: CRT), nên việc giao tiếp giữa người điều khiển để lập trình cho hệ thống càng ngày trở nên thuận tiện hơn.

Lập trình PLC phát triển ra sao?

Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ năm 1975 cho đến nay đã làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng: hệ thống ngõ/ra có thể tăng lên đến 8.000 cổng vào/ra, dung lượng bộ nhớ chương trình tăng lên hơn 128.000 từ bộ nhớ (word of memory). Ngoài ra các nhà thiết kế còn tạo ra kỹ thuật kết nối với các hệ thông PLC riêng lẻ thành một hệ thông PLC chung, tăng khả năng của từng hệ thống riêng lẻ. Tốc đọ xử lý của hệ thống được cải thiện, chu kỳ quét (scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử lý tốt với những chức năng phức tạp số lượng cổng ra/ vào lớn.

Trong tương lai hệ thống PLC không chỉ giao tiếp với các hệ thống khác qua CIM (Computer Intergrated Manufacturing) để điều khiển các hệ thống: Robot, Cad/Cam…ngoài ra các nhà thiết kế còn đang xây dựng các loại PLC với các chức năng điều khiển “thông minh” (intelligence) còn gọi là các siêu PLC (super PLCS) cho tương lai.

→→→Khóa học lập trình PLC S7 200←←←

XEM THÊM NGAY