Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính (Bản đẹp)

ghi của UART Bảng 3.10 Bảng 3.11. Thanh ghi cho phép ngắt Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 46 Bảng 3.12. Thanh ghi nhận dạng ngắt IIR DLAB (Divisor Latch Access Bit) là bit 7 của LCR, khi DLAB = 1 cho phép đặt bộ chia tần trong UART để được vận tốc baud mong muốn. UART dùng tinh thể dao động 1.8432 MHz chia cho 16 được tần số 115200Hz. Tần số này được chia bởi bộ đếm lập trình được 16 bit, số chia chứa trong hai thanh ghi địa chỉ gốc +1 (byte cao) và gốc +0 (byte thấp) được sử dụng khi DLAB = 1. Nếu muốn vận tốc truyền 9600 thì số chia là 12 hay 000CH, byte cao là 00H, byte thấp là 0CH. Khi DLAB = 0 ghi vào địa chỉ gốc +0 để truyền đi 8 bit nối tiếp, đọc địa chỉ gốc +0 nhận được 8 bit dữ liệu truyền đến. Thanh ghi IER (gốc +1) cho phép ngắt vi xử lí khi có biến cố trên đường truyền. Khi có ngắt xảy ra, bit 0 của IIR ở mức 0, loại ngắt chỉ bởi bit 1 và bit 2, ngắt lỗi truyền thu có ưu tiên cao nhất, còn ngắt do modem ưu tiên thấp nhất. Bảng 3.14. Thanh ghi điều khiển đường truyền LCR xác định khung truyền Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 47 Bảng 3.15. Thanh ghi điều khiển modem MCR Bảng 3.16. Thanh ghi trạng thái đường dây LSR Bảng 3.17. Thanh ghi trạng thái modem MSR b. Mạch chuyển mức. Khi ghép cổng COM máy tính với vi điều khiển hay mạch TTL cần phải có mạch chuyển mức TTL 232 và ngược lại, các vi mạch thường dùng là cặp MC1488-MC1489, MAX232 (Maxim) hoặc DS 275 (Dallas) (Hình 3.14), SN75150-SN75154 (Hình 3.12) Loại MAX232 thông dụng hơn cảvif chỉ cần nguồn +5V, nguồn ±10Vdo mạch dao động 16Khz bên trong cung cấp. Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 48 Hình 3.14. Một số vi mạch chuyển đổi TTL RS232 thông dụng Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 49 c. Mạch giao tiếp cổng nối tiếp. Sử dụng vi mạch CDP6402 ta có thể chuyển đổi số liệu song song ở ngoại vi ra tín hiệu nối tiếp và ngược lại để ghép nối với cổng nối tiếp. Vi mạch này chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp và ngược lại theo chuẩn RS232. Có hai tuyến dữ liệu song song riêng cho phần thu và phát. Tín hiệu TXD từ cổng COM được đổi sang mức TTL nhờ vi mạch MAX232 đưa vào chân RRI (Receiver Register In) của 6402 và đổi thành tín hiệu song song 8 bit RBR1÷RBR8 (Receiver Register). Tín hiệu song song 8 bit TBR1÷TBR8 (Transmitter Buffer Register) được đổi thành tín hiệu nối tiếp ra chân TRO (Transmitter Register Out) sau đó nhờ MAX 232 đổi sang điện áp thích hợp vào chân RXD. Vận tốc truyền được xác định bởi tần số tín hiệu ở chân RRC (Receiver Register Clock), TRC (Transmitter Register Clock). Nhờ vi mạch dao động chia tần 74HC4060 có thể thay đổi các vận tốc truyền khác nhau. Khuôn dạng truyền được xác định bởi các chân PI (Parity Inhibit) SBS (Stop Bit Select) CLS1,2 (Chẩcter Length Select) và ÊP (Even Pảity Select), các tín hiệu vào được cài bởi CRL (Control Register Load). Hình 3.15. UART CD6402 Bảng 3.18 Khi một byte được truyền tới vi mạch 6402 từ TXD, chân DR (Data Receiver) sẽ chuyển mức 1, byte truyền tới được xuất ra song song ở RBR1 ÷ RBR8, muốn xóa DR ta cho DRR đảo (Data Receiver Reset) ở mức 0. Chân TBRL đảo (Transmitter Buffer Register Load) ở mức 0 sẽ nạp data song song ở TBR1 ÷ TBR8 vào thanh ghi đệm truyền, khi chân này chuyển sang mức cao sẽ truyền dữ liệu đi nối tiếp ở TRO. Bảng 3.19. Trạng thái bộ truyền thu nối tiếp thông báo ra ngoài qua các chân Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 50 Trong sơ đồ hình 3.16, một vi mạch ADC0804 1 kênh 8 bit được dùng để đối áp tương đồng ra số 8 bit đưa vào TBR1 ÷ TBR8, khi 6402 nhận 1 byte từ TXD nó sẽ cho DR ở mức cao đưa vào chân WR đảo của ADC0804 bắt đầu chuyển đổi AD. Đổi xong INTR đảo tác động đưa vào TBRL đảo, nạp đủ 8 bit đã đổi vào thanh ghi đệm truyền và truyền đi nối tiếp, đồng thời đưa vào DRR đảo làm xóa DR ngưng đổi cho đến khi có một byte mới vào RRI. Hình 3.16. Chuyển đổi AD dùng cổng nối tiếp 9600, 8, E, I. d. Mạng 485. Chuẩn RS dùng đường truyền không cân bằng vì các tín hiệu đều lấy điểm chuẩn là đường mass chung, bị ảnh hưởng của nhiễu tác động, do đó tốc độ truyền và khoảng cách truyền bị giới hạn. Khi cần tăng khoảng cách và tốc độ truyền, phương pháp truyền hai dây vi sai trở nên hữu hiệu hơn vì hai dây có đặc tính giống nhau, tín hiệu truyền đi là tín hiệu số điện áp giữa hai dây, do đó loại trừ được nhiễu chung. Hai chuẩn thường dùng là RS422 và RS485. Tuy nhiên chuẩn RS422 ít thông dụng hơn RS485. Hình 3.17. Truyền tín hiệu song song dùng RS422 Chuẩn RS422 dùng 4 dây do đó cho phép truyền song công, tức là cùng lúc có thể thu phát. Tín hiệu từ máy tính theo chuẩn RS232 có mức điện áp ±12V phải đổi sang mức TTL0 ÷ 5V dùng vi mạch MAX232, sau đó tín hiệu đơn được đổi sang tín hiệu vi sai dùng vi mạch MAX485 (488, 489, 490, 491 ). Điện áp vi sai phải lớn hơn 200mV. Nếu VAB > 200mV ta coi như trị logic 1 được truyền, cònnếu VAB < -200mV thì trị logic 0 được truyền. Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 51 Chuẩn RS422 không cho phép nhiều hơn hai thiết bị truyền nhận tin trên đường dây, vì vậy chuẩn RS485 thông dụng hơn. Với chuẩn RS485 ta có thể nối 32 thiết bị thu phát trên hai dây, có khoảng cách tối đa 1200m và vận tốc truyền đến 10MBit/sec. Hai điện trở kết thúc 120Ω được nối với hai đầu xa nhất của mạng, dây dẫn là loại xoắn đôi 26AWG. Chuẩn này dùng vi mạch lái SN75176 hay họ Maxim MAX481, 483, 485, 487, 488, 489, 490, 1487. Tiêu biểu là vi mạch MAX485 chuyển đổi từ tín hiệu đơn sang tín hiệu vi sai, có chân điều khiển cho đầu ra vi mạch ở tổng trở cao, nhờ vậy có thể nối chung nhiều vi mạch lái với nhau. Hình 3.18. Mạng RS485 MAX485 gồm bộ lái và bộ thu, tín hiệu vào bộ lái D logic TTL đổi thành hai tín hiệu A và B, khi tín hiệu điều khiển DE mức thấp thì hai chân AB cách li với mạch. Tín hiệu vào bộ thu là A và B, tín hiệu ra R logic TTL tùy thuộc hiệu điện áp giữa A và B, khi /RE logic 1 thì R cách li với vi mạch. Hình 3.19. Vi mạch MAX485 và bảng thực trị Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 52 Mạng 485 làm việc theo chế độ Master – Slave, master cho DE mức 1 để truyền dữ liệu, còn các slave có DE=0, /RE=0 chờ nhận dữ liệu. Khi master muốn nhận dữ liệu, DE=0, /RE=0 còn slave phát sẽ có DE=1, /RE=1. Điều khiển các đường DE, /RE bằng tín hiệu RTS hay mạch định thời. Hình 3.20. Mạch chuyển đổi RS232485 Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 53 3.3.Cổng USB. Ngày nay các máy tính đều có trang bị ít nhất hai cổng USB (Universal Serial Bus) để kết nối với máy in, camera, chuột, thanh nhớ Flash Rom, modem Đặc điểm của USB là vận tốc truyền lớn, Plug and Play, có thể gắn và tháo nóng, không cần nguồn cung cấp cho thiết bị và có thể kết nối nhiều thiết bị trên một Bus chung. USB là sản phẩm chung của nhiều công ty như Intel, Compaq, HP, Lucent, Microsoft, NEC, Philips. Có hai chuẩn USB1.1 (năm 1998) và USB2.0 (năm 2000) nhanh hơn. Ba vận tốc truyền là 480Mb/s, 12Mb/s và 1.5Mb/s. Cổng USB có 4 chân gồm hai dây nguồn và hai dây tín hiệu vi sai. Hình 3.21. Sơ đồ chân cổng USB phía máy tính Khi cắm thiết bị vào cổng USB điện áp trên dây 2 và 3 thay đổi báo cho bộ điều khiển USB có thiết bị gắn vào và bắt đầu một loạt trao đổi thông tin nhận dạng thiết bị gắn vào để nạp Driver phù hợp cho thiết bị. Muốn gắn nhiều thiết bị vào một cổng ta dùng Hub. Số lượng thiết bị USB tối đa là 127. Nhiều máy tính không còn thiết kế cổng COM, do đó gây bất tiện khi cần giao tiếp nối tiếp với các thiết bị không hỗ trợ USB. Nhiều hãng đã chế tạo các mạch chuyển đổi từ USB sang RS232 hay RS422, RS485. Nguyên tắc là dùng một vi mạch làm giao tiếp với máy tính theo chuẩn USB và giao tiếp với các thiết bị khác theo chuẩn của cổng COM. Phần mềm driver sẽ coi thiết bị như là cổng COM bình thường và ta lập trình giao tiếp với thiết bị ngoại vi như là với cổng COM, qua trung gian mạch chuyển đổi. Ví dụ, xét sản phẩm của hãng FTDI (Future Technology Devices International Ltd.) dùng vi mạch FT232BM, sơ đồ khối vi mạch trình bày ở hình 3.22. Phần sau mô tả các khối chính: - 3.3V LDO Regulator: tạo nguồn 3.3V cho các khối khác. - USB Transceiver: Lái tuyến dữ liệu. - USBDPLL: Vòng khóa pha. - Serial Interface Engine: Chuyển đổi song song nối tiếp, nén tín hiệu và kiểm tra chống sai. - USB Protocol Engine: Tạo và kiểm tra giao thức USB. - Dual Port TX Buffer: Chứa dữ liệu truyền. - Dual Port RX Buffer: Chứa dữ liệu thu. - UART FIFO Controler: Điều khiển truyền dữ liệu giữa Buffer và thanh ghi UART. - UART: Truyền và thu dữ liệu theo chuẩn RS232. - EEPROM Interface: Chứa thông số nhận dạng, nếu không có linh kiện này thì dùng thông số do nhà sản xuất cài sẵn trong chip. Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 54 Hình 3.23. Sơ đồ khối vi mạch FT232 chuyển đổi USB COM 3.4.Cổng hồng ngoại. Cổng hồng ngoại, (IrDA: InfraRed Data Association) thường được trang bị trên máy tính xách tay để kết nối với thiết bị số như máy tính, điện thoại di động, camera số sử dụng sóng tần số 875nm, khoảng cách liên lạc chừng 1m. Chuẩn IrDA 1.0 có vận tốc truyền 2400 đến 115.200kb/s, tương tự như chuẩn UART (hình 3.24). Chuẩn IR 1.1 có ba vận tốc truyền 0.576, 1.152 và 4Mb/s truyền tin theo gói gồm hai byte start, địa chỉ, dữ liệu, CRC và bit Stop. Hình 3.24. Chuẩn IR 1.0 Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 55 3.5.Mạng. Hệ thống sản xuất lớn bao gồm các máy tính, PLC, bộ điều khiển quá trình .. tất cả kết nối qua mạng hai dây và/hay vô tuyến. Trong công nghiệp có nhiều loại mạng khác nhau như Profibus (Process Field Bus), CAN (Controler Area Network), DeviceNet, Modbus, ASI, Ethernet Công nghiệp, DH485 Các công ty lớn về tự động hóa như Siemens, OMRON, Allen-Bradley, Schneidei sản xuất rất nhiều thiết bị mạng và các mạng con của họ cũng rất đa dạng, tuy nhiên phần lớn đều theo chuẩn mạng mở, tức là có thể ghép các thiết bị mạng của nhiều hãng chung với nhau, tất nhiên là phải theo một chuẩn nào đó. Máy tính nối với mạng thông qua card mạng. Những năm gần đây phổ biến mạng không dây sử dụng dải tần 2.4GHz và 5.7Ghz, đó là các mạng LAN không dây, Blue Tooth, WiFi, GPRS (General Packet Radio Service) và WAP (Wireless Application Protocol). Do tính chất truyền tin đa đường, nhiễu kênh truyền cao, công suất phát không lớn và yêu cầu bảo mật nên nhiều kỹ thuật hiện đại được sử dụng, ví dụ như kỹ thuật trải phổ. Có hai kỹ thuật trải phổ sử dụng, FHSS trải phổ nhảy tần (Frequency Hopping Spread Spectrum) tần số sóng mang thay đổi ngẫu nhiên trong 79 tần số; kỹ thuật khác là trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) một bit thông tin được mã hóa thành một chuỗi bit ngẫu nhiên. Hai phương pháp này giúp trải rộng dải tần tín hiệu, do đó làm giảm ảnh hưởng của nhiễu dải tần hẹp và khó xem trộm thông tin. Các thiết bị không day ở gần nhau tạo thành một tế bào, sự truyền tin sang tế bào khác thực hiện nhờ các bộ lặp lại vô tuyến, còn gọi là điểm truy cập. Kỹ thuật truy cập mạng là CSMA/CA tránh xung đột. Khi một trạm muốn truyền nhận thấy môi trường tự do, nó sẽ gửi RTS cho biết thời gian truyền, đối tác gửi trả lại CTS và sự truyền tin bắt đầu, các trạm khác biết khi nào kết thúc sự truyền và sẽ chờ đợi. Khi kết thúc truyền, đối tác gửi ACK náo truyền tin thành công. Hình 3.25. Kỹ thuật trải phổ Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 56 Chương4 BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐƯỢC 4.1. Giới thiệu tổng quan. Trong hệ thống tự động thường gặp những thiết bị làm việc theo kiểu tuần tự, theo qui luật if then else với tín hiệu vào và ra có hai mức, ví dụ như contact hành trình, rơle. Các sơ đồ này có thể thực hiện bằng rơle và mạch định thời nhưng với sơ đồ phức tạp số lượng rơle khá lớn, độ tin cậy kém và nhiều khi không đạt yêu cầu. Từ những năm 70 để đáp ứng yêu cầu có những thiết bị điều khiển thay thế sơ đồ rơle, đã xuất hiện bộ điều khiển logic lập trình được (programmable Logic Controller- PLC) và ngày càng hoàn thiện, được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp (PLC của hãng Allen Bradley Corporation sản xuất năm 1977 sử dụng vi xử lí 8080). Các PLC đầu tiên chỉ thực hiện được các phép tính logic, tín hiệu vào và ra là tín hiệu rời rạc, còn hiện nay PLC có thể thưc hiện được các phép tính số học, logic và làm việc được với cả tín hiệu liên tục, trong một số trường hợp PLC được sử dụng thay cho máy tính (một số hãng dùng từ PC- Programmable Controller để chỉ PLC). Một hệ thống phức tạp thường gồm máy tính (vi xử lí) thực hiện những công việc phức tạp và PLC thưc hiện các công việc mang tính chất tuần tự. Máy tính và PLC kết nối với nhau qua đường truyền nối tiếp và trao đổi thông tin cho nhau. Nhiều máy tính và PLC kết nối với nhau theo mạng điều khiển. PLC gồm các thành phần chính sau: - Khối CPU (Vi xử lí). - Khối nhớ RAM, ROM, EPROM, EEPROM. - Khối nhập. - Khối xuất. - Bộ lập trình cầm tay. - Nguồn. - Pin nuôi. - Thẻ nhớ. - Module mở rộng. Hình 4.1. Cấu trúc PLC Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 57 Chương trình điều hành của nhà sản xuất, chứa trong bộ nhớ ROM (EPROM), thực hiện các công việc sau: - Kiểm tra hoạt động bản thân PLC. - Đọc tín hiệu vào ở khối nhập. - Chuyển đổi chương trình người dùng chứa ở RAM hay thẻ nhớ sang mã máy của vi xử lí để vi xử lí thực hiện. - Xuất tín hiệu ra khối xuất. - Giao tiếp vi xử lí với bộ lập trình cầm tay (hand held programming console) hay với máy tính. - Giao tiếp nối tiếp RS-232 hoặc RS485. Chương trình người dùng đưa vào PLC, tùy trường hợp, từ bộ lập trình cầm tay, bàn phím trên PLC hay từ máy tính và chứa vào RAM, một nguồn pin nuôi RAM khi cắt điện nguồn, có một tụ điện trị số khá lớn mắc song song cới chân cấp nguồn của RAM để đảm bảo chương trình và dữ liệu cần thiết vẫn còn lưu lại một thời gian sau khi cắt nguồn PLC hay pin. Trong trường hợp cần thiết PLC hỗ trợ nạp chương trình vào thẻ nhớ EPROM hay EEPROM. Bộ nguồn cho PLC có thể lấy từ nguồn xoay chiều hay nguồn một chiều 24V. Bộ lập trình cầm tay và máy tính lập trình ghép nối với PLC qua đường truyền nối tiếp. PLC có thể chế tạo dưới dạng khối gắn kết gồm các khối nguồn xử lí, bộ nhớ, khối nhập và xuất cùng chung trong một vỏ nhựa, hoặc theo dạng module (đơn thể) gồm module nguồn, module CPU và các module nhập xuất, module chức năng PLC nhận tín hiệu vào và xuất tín hiệu ra dạng ON/OFF song song, nối tiếp hay dạng tương tự. Với các module phù hợp có thể cho PLC phát ra các tiếng nói cảnh báo hay hướng dẫn. Các module chức năng giuớ mở rộng khả năng của PLC như khuếch đại đo nhiệt độ, điều khiển quá trình vòng kín, điều khiển vị trí, ghép nối modem, mạng công nghiệp. Quá trình điều khiển có thể hiển thị lên màn hình kèm với các thông số trạng thái nhờ phần mềm giao diện người-máy (HMI Human Machine Interface). Màn hình thường kết hợp với các phím bấm (OP Operator Panel) để điều khiển và quan sát thông số quá trình. PLC được thiết kế để làm việc trong môi trường công nghiệp do đó mức tín hiệu logic vào là 24V; đối với tín hiệu tương tự nhỏ từ cặp nhiệt hay nhiệt điện trở, có sẵn khối khuếch đại chống nhiễu và khôi trôi đi kèm Do PLC làm việc theo chu kì quét nên nó không đáp ứng với tín hiệu thay đổi quá nhanh, điều này hạn chế áp dụng PLC cho việc điều khiển vòng kín các đối tượng có quán tính nhỏ nhưng lại gia tăng độ tin cậy chống nhiễu của thiết bị. Các tín hiệu xuất/nhập số và tương tự của PLC thường được ghép nối thông qua optocoupler để bảo đảm an toàn. Hình 4.2 trình bày sơ đồ khối nhập và xuất số. PLC thực hiện chương trình chứa trong bộ nhớ người dùng (UM-User Memory) theo chu kì quét. Một chu kì quét bắt đầu từ lệnh đầu tiên và kết thúc ở lệnh cuối cùng. Ở mỗi chu kì quét PLC đọc trạng thái đầu vào, thực hiện chương trình, cập nhật đầu ra. Thời gian thực hiện chu kì quét từ 0,1ms đến hàng chục ms tùy theo vận tốc xử lí của CPU và độ dài của chương trình. Thời gian thực hiện một lệnh cơ bản nhất khoảng dưới 1µs. Chương trình PLC được viết dưới 3 dạng: - Giản đồ thang (Ladder diagram – LAD). - Khối hàm (Control System Flowchart – CSF, FBD Function Block Diagram). - Bảng phát biểu (Statement list – STL) Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 58 Hình 4.2. Sơ đồ khối nhập và xuất số Hình 4.3: a) Mạch tiếp điểm; b) Sơ đồ kết nối PLC Phương pháp giản đồ thang tương tự sơ đồ rơle, dạng FBD giống như các sơ đồ trong kỹ thuật số, còn dạng STL tương tự các dòng lệnh của vi xử lí. Tùy theo hãng chế tạo có thể lập trình cho PLC bằng một hay nhiều dạng biểu diễn ở trên. Ví dụ: Xét sơ đồ tắt mở đèn dùng 4 tiếp điểm (Hình 4.3) Ta có thể hiển thị chương trình bằng 3 dạng như Hình 4.4 Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 59 Hình 4.4: a) Dạng LAB; b) Dạng FBD; c) Dạng STL Ví dụ: Điều khiển động cơ xoay chiều theo sơ đồ Hình 4.5a. Hình 4.5 Sơ đồ hình 4.5 biến đổi thành sơ đồ điều khiển dùng PLC như hình 4.5b. Hình 4.5b Chương trình điều khiển dạng LAB (Hình 4.5c) Hình 4.5c Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 60 Các nút nhấn PB1 và PB2 nối với hai đầu vào có địa chỉ lần lượt là 00000 và 00001. Cuộn dây contactor MC nối với đầu ra có địa chỉ 10000. Chương trình dạng STL như sau: Việc lập trình cho PLC được thực hiện theo các bước sau: - Xác định thứ tự làm việc của máy. - Vẽ lưu đồ hệ thống. - Gán các địa chỉ xuất nhập. - Viết chương trình dạng LAD hay STL và nạp vào PLC. - Kiểm tra chương trình và sửa lỗi. - Gắn các đầu nhập và xuất cho PLC. - Chạy chương trình và sửa lỗi. - Lưu lại chương trình trên hai địa hoặc/và giấy. Có rất nhiều hãng sản xuất PLC với nhiều kiểu khác nhau và khó liệt kê hết được: OMRON: ZEN, CPM1A, CPM2, C200H, CQM1H, CS1. SIEMENS: LOGO, S5-90U, S5-95U, S5-115U, S5-135U, S5-155U, S7-200, S7-300 ALLEN-BRADLEY: Micrologic1000, SLC500, PLC5, LOGIX. MITSUBISHI Alpha, FX, Melsec-Q. SCHNEIDER TSX. Dưới đây ta sẽ phân tích hoạt động của PLC hãng OMRON và SIEMENS. Hình 4.6: PLC SIEMENS Hình 4.7: PLC OMRON Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 61 4.2. PLC OMRON 4.2.1. Phần mềm lập trình. Phần mềm lập trình cho PLC OMRON rất đa dạng. Dạng LAD và dạng STL được đưa vào PLC thông qua máy tính với các phần mềm lập trình như Sysmac Support Software (SSS), Syswin, Sysmac-CPT. CX-Programmer. Ngoài ra còn có thể lập trình dạng STL nhờ bộ lập trình cầm tay (Programming console). Hình 4.8: Giao diện phần mềm CPT Các phần mềm lập trình giúp soạn thảo, sửa chữa chương trình, kết nối với PLC, điều khiển PLC ở ba chế độ RUN, STOP và MPNITOR. Chế độ Stop (Program) dùng để nạp chương trình từ máy tính xuống PLC (download) hay sao chép chương trình trong bộ nhớ PLC lên máy tính (upload), ở chế độ RUN và Monitor giá trị các đầu vào ra, các ô nhớ, timer, counter được hiển thị trên chương trình, riêng ở chế độ MONITOR có thể thay đổi nội dung các ô nhớ. Chương trình chứa trong PLC có thể cài mật mã để tránh sao chép trộm. 4.2.2. Sơ lược về cấu hình PLC OMRON. Trong phần này chúng ta chỉ khảo sát ba loại là CQM1, CPM1 và C200H. CQM1 có cấu trúc dạng module nguồn, CPU và các module xuất/nhập. Có thể ghép tối đa đến 11 module xuất/nhập. Nếu dùng module mở rộng thì có thể ghép thêm đến 5 module xuất/nhập. Các module ghép với nhau thông qua Bus nối bên hông, toàn bộ đặt trên đường ray (rail). Loại C200H có cấu trúc giá (rack) gồm các module gắn trên mặt đế (back plane), giá CPU gồm module nguồn, CPU, các module xuất/nhập, số module gắn vào tùy loại đế, tối đa là 10, muốn thêm module thì dùng các giá đỡ mở rộng, tối đa 3 giá mở rộng. Loại CPM1 có cấu trúc đơn khối, gọn nhẹ, có thể thêm 3 khối mở rộng để tăng khả năng cho PLC. Hình 4.9. PLC CQM1 Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 62 Hình 4.10: PLC CPM2 4.2.3. Cấu trúc địa chỉ bộ nhớ PLC OMRON. Bộ nhớ PLC OMRON chia làm nhiều vùng IR, SR, TR, HR, AR, TC, DM và UM. Tùy theo kiểu PLC mà các vùng nhớ này có các độ dài khác nhau. Một số vùng nhớ có thể truy xuất theo từng bit hay từ (word = 16 bit), một số chỉ có thể truy xuất theo từ. Một số vùng nhớ được lưu trữ số liệu nhờ tụ điện, thời gian lưu trữ 20 ngày, nếu có pin nuôi thời gian lưu trữ là 5 năm. a) Vùng nhớ IR (Internal Relay) chia làm hai vùng nhớ: - Vùng nhập: Tương ứng với các đầu vào của thiết bị nhập, có thể xử lí theo từ hay bit. - Vùng xuất: Tương ứng với các đầu ra của thiết bị. Địa chỉ của các đầu xuất/nhập phụ thuộc kiểu PLC và vị trí các module xuất/nhập. Địa chỉ từ xuất/nhập tính từ trái sang, bắt đầu từ IR000 cho khối nhập và IR100 cho khối xuất, do đã có sẵn khối nhập gắn sẵn trên khối CPU nên địa chỉ khối nhập gắn thêm vào sẽ bắt đầu từ IR001. Với CPU 11/21-E có tối đa 128 bit xuất/nhập còn với CPU 4X-E tối đa là 192 bit. Địa chỉ tính theo từ gồm 3 số, còn địa chỉ tính theo bit thêm hai số từ 00 đến 15 sau địa chỉ từ. Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 63 Hình 4.11: Qui định địa chỉ module xuất/nhập. Có thể gắn thêm đơn vị xuất/nhập mở rộng để thêm đầu xuất/nhập số tương tự cho CPM1A-40 và CPM2. C200H: PLC C200H được sắp xếp ngược với PLC CQM1, địa chỉ tính từ rãnh bên trái nhất của giá, khối I/O được gắn địa chỉ bắt đầu từ IR000. b) Vùng làm việc: Dùng làm vùng nhớ dữ liệu, các vùng nhập và xuất ở trên nếu không liên kết với các module nhập/xuất cũng có thể dùng làm vùng nhớ dữ liệu. c) Vùng nhớ SR: (Special Relay): Dùng cho các chức năng đặc biệt như cờ hiệu, tạo xung và làm vùng nhớ dữ liệu. d) Vùng nhớ HR (Holding Relay): Dùng để chứa dữ liệu được lưu khi mất điện. e) Vùng nhớ LR (Link Relay): Dùng để trao đổi dữ liệu giữa hai PLC. f) Vùng nhớ AR (Auxiliary Relay): Dùng làm cờ hiệu và bit điều khiển, được lưu khi mất điện. g) Vùng nhớ TC (Timer Counter: Bộ đếm định thời): Dùng cho các lệnh Timer/Counter. h) Vùng nhớ TR (Temporary Relay): Dùng để chứa tạm trạng thái ON/OFF của các nhánh rẽ. i) Vùng nhớ DM (Data Memory): Chứa thông số cấu hình của PLC và dùng làm vùng nhớ dữ liệu, chỉ truy xuất theo từ, có một số ô nhớ chỉ đọc. Nội dung được giữ lại khi mất điện. Một số ô nhớ dùng để ghi cấu hình (DM6600 DM6655). j) Vùng nhớ UM (User Program Area) chứa chương trình người sử dụng, dung lượng tùy CPU, được lưu khi mất điện. Ngoài ra còn có một số vùng nhớ khác được mô tả chi tiết trong tài liệu của nhà sản xuất. Các lệnh tham chiếu bộ nhớ phải ghi rõ tên vùng nhớ, trừ IR và SR. Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 64 Dưới đây là các địa chỉ vùng nhớ theo từ (Bảng 4.1) Bảng 4.1 Các vùng nhớ có thể truy cập bit thì thêm hai số từ 00 đến 15 sau địa chỉ từ khi truy cập bit. Với Timer/Counter thì địa chỉ từ kiêm thêm nhiệm vụ là bit trạng thái. Địa chỉ vùng nhớ IR, SR của C200H khác với CQM1 và CPM1A. 4.3. Các lệnh cơ bản của PLC OMRON. Chương trình LAD có cấu trúc như hình 4.12 gồm các network, mỗi network gồm các điều kiện, khối điều kiện và lệnh kết nối với nhau, có thể có một lệnh hay nhiều lệnh. Các lệnh được thực hiện theo thứ tự từ trái sang phải và từ trên xuống dưới. Network có dòng chú thích để chương trình dễ hiểu. Hình 4.12: Sơ đồ chương trình tuyến tính Khối điều kiện là điều kiện đơn hay tổ hợp logic các điều kiện đơn. Điều kiện đơn biểu thị bằng một tiếp điểm thường mở hay thường đóng. Tổ hợp các điều kiện đơn là kết hợp các tiếp điểm nối tiếp hay/và song song. Mỗi tiếp điểm tương ứng với một bit nhập/xuất hay bit nhớ. Một tiếp điểm thường mở sẽ đóng nếu bit tương ứng ON, một tiếp điểm thường đóng sẽ đóng nếu bit tương ứng OFF. Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 65 4.3.1. LOAD và LOAD NOT. Điều kiện đầu của một khối logic trong giản đồ thang tương ứng với lệnh LOAD (LD) đọc một tiếp điểm thường mở hay LOAD NOT (LD NOT) đọc tiếp điểm thường đóng. 4.3.2. OUTPUT và OUTPUT NOT. (OUT và OUT NOT) Hai lệnh này điều khiển một bit xuất nhập hay một bit nhớ. - Lệnh OUT b: Toán hạng sẽ ON nếu điều kiện ON. - Lệnh OUT NOT b: Toán hạng sẽ ON nếu điều kiện OFF. 4.3.3. AND, AND NOT. Hai lệnh này dùng để ghép hai điều kiện nối tiếp nhau: 4.3.4. OR, OR NOT. Ghép hai tiếp điểm song song nhau: Các lệnh AND, AND NOT, OR, OR NOT có thể kết hợp với nhau: 4.3.5. AND LOAD và OR LOAD. Lệnh AND LOAD (AND LD) kết hợp các khối logic nối tiếp nhau. Lệnh OR LOAD (OR LD) kết hợp các khối logic song song. Hình 4.13: Cho các ví dụ sử dụng lệnh AND LD và OR LD. Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 66 Hình 4.13. Ví dụ các lệnh cơ bản 4.3.6. Mã hóa nhiều lệnh bên phải; Trong trường hợp có nhiều lệnh được thực hiện với cùng điều kiện, ta sẽ viết chương trình STL theo thứ tự từ trên xuống dưới. Trường hợp các lệnh có điều kiện khác nhau ta sẽ dùng các biến nhớ trung gian TR hay dùng lệnh INTERLOCK. Dùng bit TR: Có 8 bit nhớ TR0 ÷ TR7. Kết quả điều kiện ở điểm rẽ nhánh chứa trong một bit TR. Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 67 Đôi khi có thể sắp xếp lại sơ đồ để loại bỏ bit TR. Dùng INTERLOCK IL (02) và INTERLOCK CLEAR ILC (03). Lệnh IL lưu trữ điều kiện và sử dụng cho các lệnh nằm giữa IL và ILC. Nếu điều kiện cho IL ON thì thực hiện các lệnh nằm giữa IL và ILC, nếu điều kiện cho IL OFF thì không thực hiện các lệnh này. Có thể dùng nhiều lệnh IL và một ILC. Trong chương trình sau, nếu IR00000 off thì các lệnh 1 đến 4 từ IL đến ILC không được thực hiện vì điều kiện off. Nếu IR00000 on thì lệnh 1 được thực hiện tùy trạng thái IR00001, trạng thái của IR00002 được xét để làm điều kiện cho IL kế. Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 68 4.3.7. Lệnh SET và RESET (RSET). - Lệnh SET b: Bit b on khi điều kiện on và giữ nguyên b on khi điều kiện trở thành off. - Lệnh RSET b: Bit b off khi điều kiện on và giữ nguyên off khi điều kiện trở thành off. 4.3.8. Lệnh KEEP b. Làm bit b on khi S on và bit b off khi R on. Các lệnh KEEP SET, RSET, DIFU, DIFD dùng với các bit IR, SR, AR, HR, LR riêng biệt OUT dùng với IR, SR, AR, HR, LR, TR. 4.3.9. Lệnh vi phân lên và vi phân xuống. - DIFU(13) b: Bit b on trong một chu kỳ khi điều kiện từ off sang on. - DIFD(14) b: Bit b on trong một chu kỳ khi điều kiện từ on sang off. 4.3.10. Lệnh JUMP (JMP (04)) và JME (05). Lệnh JMP nn và JME nn đóng khung một đoạn chương trình. Nếu điều kiện cho lệnh JMP là on thì coi như không có lệnh JMP và chương trình thực hiên bình thường. Nếu điều kiện cho JMP off thì bỏ qua các lệnh trong khoảng JMP và JME nhưng vẫn giữ nguyên trạng thái các bit nhớ cũng như timer và counter, nn là số từ 00 đến 99. Các số bit được dùng một lần trong chương trình, riêng lệnh JMP 00 có thể dùng nhiều lần với chỉ một lệnh JME 00. Ví dụ: Khi T000 on đoạn chương trình giữa JMP 01 và JME 01 được thực hiện, bit 10000 và 10001 phụ thuộc điều kiện 00000 và 00001, khi T000 off trạng thái của bit 10000 và 10001 được giữ nguyên. Khi nhấn contact 00000 lệnh DIFU 20000 làm 20000 ON trong một chu kỳ quét do đó 10000 sẽ ON, đến chu kỳ quét sau 20000 OFF nên không thực hiện lệnh OUT 10000 mà giữ nguyên trạng thái của 10000. Khi nhấn 00000 lần nữa thì thực hiện lệnh OUT 10000 với điều kiện OFF do đó 10000 sẽ OFF. Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 69 Ví dụ: Nếu không dùng lệnh JMP JME thì có thể dùng chương trình sau: 4.3.11. Lệnh chương trình con SBS (91), SBN (92), RET (93). Lệnh SBN nnn và RET đóng khung chương trình con còn lệnh SBS nnn dùng để gọi chương trình con. Mỗi chương trình con có một số hiệu từ 000 đến 255. Chương trình con được đặt ở đoạn cuối của chương trình chính, trước lệnh END. Các lệnh DIFU, DIFD không nên đặt trong chương trình con. Dùng chương trình con có ưu điểm là chương trình dễ đọc và thời gian thực hiện chương trình ngắn hơn. Lệnh END (01) là lệnh cuối cùng của chương trình. 4.3.12. Địa chỉ gián tiếp. Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 70 Địa chỉ gián tiếp được thực hiện qua vùng nhớ DM và ký hiệu là *DM. Từ nhớ *DM sẽ chứa địa chỉ của từ nhớ DM muốn sử dụng. 4.3.13. Lệnh vi phân. Lệnh vi phân ký hiệu bởi dấu @ đứng trước lệnh. Lệnh này chỉ thực hiện một lần khi điều kiện đi từ OFF sang ON. 4.4. Các lệnh định thời bộ đếm. 4.4.1. Lệnh TIMER. N: Số từ 0 ÷ 511 tùy loại CPU. SV: Giá trị đặt BCD, 0000 đến 9999 là nội dung ô nhớ. IR, SR, AR, DM, HR, LR hay hằng số #. Khi điều kiện off mạch định thời Reset về SV, cờ TIM N off, khi điều kiện on nội dung mạch định thời giảm cứ mỗi 0.1s; sau thời gian 0.1SV giây, cờ TIM N sẽ ON cho đến khi điều kiện OFF hay ngắt điện nguồn. Lệnh TIM dùng với IL sẽ Reset khi điều kiện chi IL là OFF. TIMH (15) cũng giống TIM nhưng thời gian trễn là 0.01SV và N trong khoảng 000 ÷ 015. Sau đây là các áp dụng thường gặp của Timer. Mạch ON Delay: Mạch đơn ổn: Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 71 Mạch ON/OFF Delay: Mạch nhấp nháy: Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 72 Mạch định thời dài: Mạch OFF Delay Đèn giao thông: Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 73 4.4.2. Lệnh đếm CNT. N: Số từ 0 đến 511 tùy loại CPU. SV: Trị đặt cho bộ đếm (BCD): 0000, 9999. IR, SR, AR, DM, HR, LR, #. R là đầu vào xóa, khi R từ OFF sang ON nội dung PV của bộ đếm được đặt ở SV. Khi R trở về OFF, bộ đếm bắt đầu hoạt động, khi có xung CP từ OFF sang ON, PV sẽ giảm đi 1. PV không thay đổi khi CP từ ON sang OFF. Khi PV = 0 thì nội dung của CNT giữ nguyên ở 0, cờ CNT N sẽ ON và giữ nguyên ở ON cho đến khi được Reset bởi R. Nội dung CNT không bị xóa khi ngắt nguồn hay trong đoạn chương trình IL. Chú ý là trong PLC có sẵn một số bit đặc biệt sau: 25400: Xung nhịp chu kỳ 1 phút; 25401:0.02 sec. 25500: 0.1 sec; 25501:0.2 sec; 25502:1.0 sec. 25313: Cờ luôn luôn ON; 25314: Cờ luôn luôn OFF. 25315: Cờ ON ở chu kỳ đầu. Ví dụ: Mạch định thời 11’40’’ Mạch đếm số lượng lớn 20000 xung. Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 74 Mạch đóng gói: Đóng gói 10 quả táo cho vào hộp. Cảm biến táo: 00002 Cảm biến hộp: 00003 Băng chuyền táo: 10000 Băng chuyền hộp: 10001 Khi bấm Start, nếu không có hộp che cảm biến thì băng chuyền hộp chạy, đưa vào vị trí nhận táo. Lúc đó băng chuyền hộp ngừng, băng chuyền táo chạy, đưa táo vào hộp. Đếm đủ 10 táo, băng chuyền hộp chạy, bộ đếm Reset khi hộp rời khỏi vị trí, băng chuyền táo ngừng, chờ hộp mới vào vị trí. 4.4.3. Bộ đếm thuận nghịch CNTR (12). N: 0 ÷ 511 tùy loại CPU SV: HR, LR, IR, SR, AR, DM, #. Khi R từ OFF sang ON bộ đếm được xóa về 0, PV = 0. Khi R OFF bộ đếm chuẩn bị đếm. Khi II từ OFF sang ON thì PV tăng lên 1. Khi DI từ OFF sang ON thì PV giảm đi 1. Nếu II và DI cùng lúc từ OFF sang ON thì PV không thay đổi. Khi giảm từ 0, PV sẽ bằng SV và contact CNT N sẽ ON cho đến khi PV giảm. Khi tăng quá SV, PV sẽ bằng 0 và CNT N sẽ ON cho đến khi PV tăng. PV không bị ảnh hưởng bởi ngắt nguồn hay IL. Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 75 4.5. Lệnh di chuyển. 4.5.1. Di chuyển ô nhớ. MOV (2,1): Chuyển một từ từ S đến D. S: IR, SR, AR, DM, HR, TC, LR, #. D: IR, SR, AR, DM, HR, LR. MVN(22): Chép đảo của từ từ S sang D. BSET: Chép một từ S sang một khối nhớ từ St đến E S: IR, SR, AR, DM, HR, TC, LR, #. St, E: IR, SR, AR, DM, HR, TC, LR. XFER: Chép một khối N ô nhớ bắt đầu từ S sang khối N ô nhớ bắt đầu từ D. N: IR, SR, AR, DM, TC, LR, #. S, D: IR, SR, AR, DM, HR, TC, LR. XCHG: Trao đổi 2 ô nhớ E1 và E2. E1, E2: IR, SR, AR, DM, HR, TC, LR 4.5.2. Di chuyển một số bit. MOVB chép một bit của từ S sang một bit của từ D. Vị trí bit chỉ bởi Bi. S: IR, SR, AR, DM, HR, LR, #. D: IR, SR, AR, DM, HR, LR. Bi: IR, SR, AR, DM, HR, TC, LR, #. MOVD tương tự như MOVB nhưng chép từ 1 đến 4 digit. Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 76 XFRB (62): Chuyển một số bit từ F sang D, qui định bởi C. C: IR, SR, AM, DM, LR, HR, TC, #. S: IR, SR, AM, DM, LR, HR, TC. D: IR, SR, AM, DM, LR, HR. 4.6. Lệnh Logic. COM: Đảo của các bit Wd. ANDW: AND hai từ. ORW: OR hai từ. XORW: XOR hai từ. XNRW: Exclusive Nor hai từ. 4.7. Lệnh số học. 4.7.1. Các loại số. PLC OMRON tính toán chủ yếu trên số thập phân BCD 4 hay 8 bit không dấu, số nhị phân có dấu và không dấu 16 bit, 32 bit. Số nhị phân không dấu 16 bit từ 0000 (0) đến FFFF (65,535), 32 bit từ 00000000 (0) đến FFFFFFFF (4,294,967,295). Số nhị phân có dấu 16 bit dùng mã bù hai, bit 15 là bit dấu, từ 8000 (-32,768) đến FFFF (-1) và 0000 (0) đến 7FFF (32,767). Số nhị phân có dấu 32 bit có giá trị từ 80000000 (-2,147,483,648) đến FFFFFFFF (-1) và 00000000 (0) đến 7FFFFFFF (2,147,483,647). Trong một số trường hợp sử dụng số chấm nổi (số thực), chiếm 32 bit biểu thị bằng dấu s, số mũ e và định trị f: Các cờ hiệu liên quan lệnh số học là:  N: Cờ âm 25401.  OF: Cờ tràn dương 25404.  UF: Cờ tràn âm 25405.  ER: Lệnh sai 25503.  CY: Cờ nhớ 25504. Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 77  GR: Cờ nhỏ hơn 25505.  EQ: Cờ bằng 25506.  LE: Cờ lớn hơn 25507. Cờ CY được Set/Reset bởi lệnh STC/CTC 4.7.2. Lệnh đổi dữ liệu BCD – Nhị phân. BIN: Đổi số BCD 4 digit trong S ra số nhị phân trong R. S: IR, SR, AR, DM, HR, TC, LR. R: IR, SR, AR, DM, HR, LR. BCD: Đổi số nhị phân 16 bit trong S ra số BCD trong R, nếu kết quả lớn hơn 9999 thì cờ ER báo và R không đổi. Các lệnh BINL và BCDL dùng cho từ kép. 4.7.3. Lệnh đổi HEX-ASCII. Đổi số nhị phân 4 bit 0 F trong S ra byte mã ASCII trong D theo qui định của Di Đổi mã ASCII của số hex 0F trong S ra số hex trong D 4.7.4. Lệnh đổi số thực – số nguyên. Số thực – số nguyên 16 bit FIX Số thực – số nguyên 16 bit FIXL Số nguyên 16 bit – số thực FLT Số nguyên 16 bit – số thực FLTL Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 78 4.7.5. Giải mã 7 đoạn. Ví dụ: Muốn hiển thị nội dung ô nhớ DM0000 ra 4 đèn 7 đoạn gắn ở module xuất IR100 và IR101, ta dùng đèn 7 đoạn anode chung, nguồn cấp từ 5V đến 24V, điện trở nối tiếp tùy theo áp nguồn. Lệnh SDEC DM 0000 #0030 100. 4.7.6. Lệnh BCD không dấu 4 số thập phân. Cộng hai số dạng BCD Au và Ad với bit nhớ CY, kết quả chứa vào R. Nếu cờ tràn (quá 9999) thì bit nhớ CY là ON. Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 79 Giảm Wd đi 1, cờ EQ tác động khi kết quả là 0. Nhân hai số Md và Mr, kết quả chứa trong R+1 và R. Nếu có nhớ thì CY = 1. Md, Mr: IR, HR, LR, AR, SR, DM, TC, #. R: IR, HR, LR, AR, SR, DM. Chia Dd cho Dr, kết quả chứa trong R, dư số trong R+1. Ví dụ: Trừ ô nhớ HR20 với ô nhớ 120, kết quả chứa vào DM0100 LC 00003 CLC(41) @SUBL(55) HR 20 120 DM 1000 AND 25502 #BSET(71) #0000 DM0000 DM0001 CLC(41) @SUBL(55) DM0000 DM0100 DM0100 4.7.7. Lệnh BCD không dấu 8 digit. Cộng Au+1, Au với Ad+1, Ad và CY. Kết quả chứa vào R+1, R. Au, Ad: IR, SR, AR, LR, DM, HR, TC R: IR, SR, AR, LR, DM, HR. Trừ Mi+1, Mi với Su+1, Su và CY Kết quả chứa vào R+1, R Nhân Md+1, Md với Mr+1, Mr Kết quả chứa vào R+3, R+2, R+1, R Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 80 Chia Dd+1, Dd cho Dr+1, Dr Thương số chứa vào R+1, R Dư số chứa vào R+3, R+2 Căn hai của Sq+1, Sq Kết quả chứa vào R 4.7.8. Lệnh số học nhị phân 16 bit không dấu. ADB: CY ON: Kết quả quá FFFF, OF ON: Kết quả quá 7FFF, UF ON: Kết quả nhỏ hơn 8000, EQ ON: Kết quả 0, N ON: Bit 15 kết quả là 1. Sử dụng các cờ OF, UF khi muốn cộng trừ số có dấu. SBB: CY ON khi Mi<Su + CY (số không dấu), các cờ khác giống lệnh ADB. 4.7.9. Lệnh số học nhị phân 32 bit không dấu. ADBL: CY ON: Kết quả quá FFFFFFFF, OF ON: Kết quả quá 7FFFFFFF, UF ON: Kết quả nhỏ hơn 80000000, EQ ON: Kết quả 0, N ON: Bit 15 R+1 là 1. Sử dụng các cờ OF, UF khi muốn cộng trừ số có dấu. SBBL: CY ON: khi Mi<Su + CY (số không dấu), các cờ khác giống lệnh ADB. Lệnh nhân chia nhị phân có dấu. MBS: Nhân 16 bit có dấu, N ON khi bit 15 của R+1 ON. MBSL: Nhân 32 bit có dấu, N ON khi bit 15 của R+3 ON. DBS: Chia 16 bit có dấu, N ON khi bit 15 của R ON. DBSL: Chia 32 bit có dấu, N ON khi bit 15 của R+1 ON. Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 81 4.7.10. Lệnh số thực. Cộng +F Tang TAN Trừ -F Cung sin ASIN Nhân *F Cung cos ACOS Chia /F Cung tang ATAN Đổi độ ra rad RAD Căn bậc hai SQRT Đổi rad ra độ DEG Mũ EXP Sin SIN Log LOG Cosin COS 4.8. Lệnh so sánh. 4.8.1. So sánh hai ô nhớ. So sánh hai từ nhị phân không dấu Cp1 và Cp2 Cp1, Cp2: IR, SR, AR, HR, TC, LR, #. Khi so sánh với PV của Timer/Counter giá trị là số BCD. Kết quả so sánh phải đặt liền sau lệnh CMP để bảo đảm giá trị vì trong chương trình có thể có nhiều lệnh so sánh. Ví dụ: So sánh nếu #1000<(DM0000)<#2000 thì 10000 ON LD 00000 AND 20000 CMP DM0000 #1000 CMP DM0000 #2000 AND 25505 AND 25507 OUT 20000 OUT 10000 LD 00000 Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 82 4.8.2. So sánh khoảng. So sánh số CD với khối 32 ô nhớ bắt đầu từ CB, kết quả chứa trong R. CB≤CD≤CB+1: Bit 0 của R ON. CB+1≤CD≤CB+i+1: Bit I của R ON. CB+30≤CD≤CN+31: Bit 15 của R ON. CD: IR, SR, DM, HR, TC, LR, AR, #; CB: IR, SR,DM, HR, TC, LR. R: IR, SR, DM, HR, TC, LR, AR. 4.8.3. So sánh bảng. So sánh CD với 16 ô nhớ bắt đầu từ TB, kết quả so sánh chứa vào 16 bit Của R. Ví dụ nếu CD bằng TB+i thì bit i của R là ON. TB, R: IR, SR, DM, HR, TC, LR. CD: IR, SR, DM, HR, TC, LR, #. 4.8.4. So sánh hai bảng. So sánh hai bảng TB1 và TB2 dài 16 bit từ. Nếu hai từ thứ i bằng nhau thì bit thứ i của R OFF. 4.9. Lệnh ghi dời. 4.9.1. Dời trái. Thanh ghi dời gồm một loạt từ nhớ 16 bit bắt đầu ở St và chấm dứt ở E. Khi R ON mọi bit của thanh ghi ở trạng thái OFF Khi R OFF thanh ghi chuẩn bị hoạt động. Khi P từ OFF sang ON trạng thái ở đầu vào I chứa vào bit 0 của St mọi bit trước của thanh ghi được dời về bên trái, bit cao nhất của E mất đi. St, E: IR, SR, AR, HR, LR Ví dụ: Chương trình phát hiện và loại bỏ phế phẩm. Cảm biến 1: Sẽ phát tín hiệu báo khi phát hiện phế phẩm và đưa vào thanh ghi (tín hiệu 1). Cảm biến 2: Phát một xung mỗi khi có một sản phẩm mới vào băng chuyền dùng lamg xung nhịp cho thanh ghi (tín hiệu P). Khi phế phẩm đến vị trí số 3 (4 xung kể từ khi cảm biến 1 báo) sẽ được đẩy vào thùng chứa phế phẩm bởi van từ MV. Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 83 4.9.2. Dời thuận nghịch. 4.9.3. Dời digit sang trái. 4.9.4. Dời digit sang phải. 4.9.5. Dời từ. 4.9.6. Quay trái. Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 84 4.9.7. Quay phải. 4.10. Chức năng ngắt (CQM1). Chức năng ngắt cho phép PCL nhảy đến chương trình phục vụ ngắt khi có yêu cầu mà không cần phải thường xuyên đọc trạng thái đầu vào. Có ba loại ngắt: - Ngắt đầu vào. - Ngắt thời gian. - Ngắt bộ đếm vận tốc cao. Ngắt đầu vào: Có 4 đầu vào ngắt theo ưu tiên sau:  Ngắt vào 0: (IR00000) >ngắt vào 1 (IR00001) > ngắt vào 2 (IR00002)> ngắt vào 3 (IR00003). Các ngắt này gọi các hàm con theo thứ tự SBN 000 ÷ SBN 003. Muốn sử dụng ngắt đầu vào phải đặt nội dung DM 6628. Ví dụ: Muốn dùng đầu vào IR00000, IR00001 làm đầu vào ngắt thì đặt (DM6628)=0011. Ngắt có thể che hay không che với lệnh INT (89). Lệnh này có dạng tổng quát. Muốn che ngắt hay không che dùng CC = 000 và D có dạng sau: Khi bị che, tác động của đầu vào ngắt được ghi lại nhưng không thực hiện, khi xóa che sẽ lập tức nhảy đến chương trình con phục vụ ngắt, trừ khi nó được xóa ngắt bởi CC = 001 và bit tương ứng của D là 1. Đọc trạng thái che hay không che với CC = 002, bit tương ứng trong D sẽ ON nếu bị che. Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 85 Có thể đặt đầu vào ngắt ở chế độ đếm, nghĩa là ngắt chỉ xảy ra sau khi có một số lượng xung ở đầu vào ngắt. Số lượng xung đặt trước ở các địa chỉ sau: Nếu nội dung các ô nhớ trên là 0 thì ở chế độ ngắt thường, nội dung ô nhớ phải từ 0001 đến FFFF để ở chế độ ngắt đếm. Tần số xung đếm tối đa 1 KHz. Sau khi đặt giá trị cho các ô nhớ trên dùng lệnh INT để cho phép ngắt đếm hoạt động. Nếu bit tương ứng trong D là 0 thì hoạt động ở chế độ đếm và cho phép ngắt, nếu là 1 thì không tác động. Khi có một tín hiệu ngắt vào bộ đếm sẽ tăng lên 1 và khi bằng trị đặt thì gây ra ngắt. Bộ đếm sử dụng các ô nhớ sau: Nội dung ô nhớ là nội dung bệ đếm trừ đi 1. Ví dụ: Dùng ngắt 0 chế độ ngắt đầu vào và ngắt 1 chế độ ngắt đếm. Đặt DM 6628:0011 Lập trình cho PLC như sau: Bộ đếm vận tốc cao (HSC High Speed Counter) được dùng để đếm số xung từ encoder ra số theo chế độ ngắt. PLC có thể có nhiều HSC, HSC0 được lắp sẵn trên PLC. Dùng bo mạch mở rộng để thêm HSC. Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 86 Sử dụng HSC0 ở chế độ đếm tăng hay đếm giảm, khi dùng đếm tăng giảm tần số xung đếm 4 lần so với xung thực tế, điều này tăng độ phân giải của encoder, xung A, B và Z của encoder đưa vào các đầu IR 00004 ÷ IR 00006. Tần số xung vào khi đếm tăng giảm là 2.5Khz và 5 Khz khi đếm tăng. HSC0 được khởi động bằng cách đặt cấu hình: Muốn xóa bộ đếm dùng một trong hai phương pháp: - Xóa phần mềm: cho SR 25200 ON. - Xóa bằng phần mềm và xung Z: khi xung Z ON và SR 25200 ON, HSC0 được xóa khi cấp nguồn hay khi bắt đầu hoạt động. Muốn đọc nội dung PV của bộ đếm, ta đọc nội dung hai ô nhớ SR 231, SR 230 hoặc dùng lệnh PRV 000 000 P1, nội dung SR231 và SR230 sẽ chứa vào P1+1 và P1. Gọi chương trình phục vụ ngắt bằng lệnh so sánh bảng CTBL 000 C TB. Ví dụ: So sánh HSC0 với 1000 và 2000, gọi các chương trình con 101 và 102. Ta đặt nội dung các ô nhớ. Và viết chương trình Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 87 Ngắt thời gian: Có 3 ngắt thời gian 0, 1 và 2 được điều khiển nhờ lệnh STIM với hai chế độ hoạt động: - Ngắt đơn ổn: Gọi chương trình con một thời gian sau khi STIM hoạt động. - Ngắt chu kỳ: Gọi chương trình con theo chu kỳ cách nhau một khoảng thời gian. Lệnh STIM (69) có dạng sau: STIM C1 C2 C3: Từ điều khiển C1 dùng để chọn chế độ khởi động, ngừng và đọc giá trị của Timer. Chế độ đơn ổn: C1 đặt như trên, C2+1 chứa đơn vị thời gian từ 0005 đến 0320 (0.5ms đến 32ms) và C2 chứa số lần đếm của đơn vị thời gian. Như vậy khoảng thời gian từ lúc STIM thực hiện đến khi gọi chương trình con ngắt là: (C2)*(C2+1)*0.1ms = 0.5ms đến 319.968 ms. Nếu C2 là hằng số thì thời gian timer là số đó x 1ms. C3: Từ 0000 đến 0255 là số chương trình con phục vụ. Chế độ chhu kỳ: C2; C2+1; C3: Như chế độ đơn ổn. Chế độ ngừng: C2 = 000; C3 = 000. Khi chương trình con được gọi, timer tự reset và hoạt động trở lại. Chế độ đọc thời gian hiện tại của timer: C2: Chỉ số lần bộ đếm đơn vị thời gian đã giảm. C2+1: Chứa khoảng thời gian trong đơn vị thời gian. C3: Chứa địa chỉ ô nhớ nhận thông số thời gian đã trôi qua từ lần giảm trước. Thời gian tổng cộng là: [(C2)*(C2+1)+C3]*0.1ms. Ngắt timer2 không dùng khi HSC0 đã dùng. Ngắt timer 0 không dùng khi sử dụng SPED phát xung. Ví dụ: Dùng ngắt thời gian 1 theo kiểu chu kỳ cứ 1s gọi chương trình con số 23 một lần. Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 88 4.11. Xử lý Analog. Có các module AD DA và các lệnh dành riêng cho việc điều khiển. Khối nhập analog 12 bit CQM1 - AD041. Module này có 4 đầu vào điện áp hay dòng điện chiếm 4 ô nhớ, có địa chỉ n đến n +3, n tùy thuộc vị trí gắn module và loại PLC. Điện áp vào tối đa ± 15V. Dòng vào tối đa ± 30mA. Chọn chế độ nhờ DIP Switch. Thời gian chuyển đổi 2.5ms/kênh. Độ chính xác 1%. Khi chọn tầm ±10V trong ô nhớ sẽ chứa số F830 ÷ 07D0H (-2000 ÷ +2000) 0V ÷ +10V: Tầm đổi 0030 ÷ 0FD0H (0048 ÷ 4048). 1V ÷ 5V hay 4mA ÷ 20mA số đổi là 0030 ÷ 0FD0. Tổng trở nhận áp 1MΩ max, dòng 250Ω. Trương hợp đặt ở chế độ trung bình sẽ lấy 8 trị số đổi rồi lấy trung bình, chu kỳ lấy trung bình ~ 72ms. Trường hợp đặt tầm đổi 1V ÷ 5V (4mA ÷ 20mA) khi tín hiệu vào < 0.95V (hay dòng nhỏ hơn 4mA) sẽ báo đứt dây ở bit 12 của mỗi ô nhớ. Khi có lỗi thì báo bằng bit 13 của từ nhớ đầu. Khối xuất analog CQM1 – DA021. Module có hai đầu ra áp và hai đầu ra dòng vi sai, thời gian đổi 0.5ms/2 điểm. Đổi 11 bit ra điện áp hay dòng, mỗi đầu ra chiếm một ô nhớ. 0000 ÷ 07FF  0V ÷ 10V 0mA ÷ 20mA F800 ÷ 07FF  -10V ÷ + 10V Các lệnh liên quan đến tín hiệu analog và điều khiển quá trình: Tỷ lệ SCL: Đổi số nhị phân 4 bit digit sang số BCD 4 digit với tỷ lệ khác. Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 89 Ví dụ: Đổi số hex đọc từ khối analog in địa chỉ 002 tầm 0030 ÷ 0FD0H sang 0000 ÷ 0100BCD. Tạo hàm APR (Arithmetic Process). Nếu C là địa chỉ, ARP tính hàm nội suy f(x), f chứa trong địa chỉ bắt đầu từ C, x chứa trong S. Hàm f(x) là hàm tuyến tính từng đoạn và biểu thị bằng đồ thị, ghi trong bảng từ C+1 đến C+2m+2, C xác định số đoạn, dạng dữ liệu vào và ra. BCD hay BIN. Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 90 Điều khiển PID. Hàm PID dùng thông số đặt trong C đến C+6 để tính OW dựa theo IW và SV: C: Trị đặt SV, nhị phân. C+1: Dải tỷ lệ P 1 ÷ 9999 ứng với dải tỷ lệ 0.1% 999.9$. C+2: Hệ số tích phân BCD TIK = TI/γ C+3: Hệ số vi phân BCD TDK = TD/γ. C+4: Chu kỳ lấy mẫu γ từ 00.01s đến 99.99s. C+5: Bit 4 ÷ Bit 15 thông số lọc thường chọn là 0.65 (000 BCD), bit 0 ÷3: 0 – PID ngược, 1 – PID thuận. C+6: Bit 0 ÷ 3: Số bit của biến ra, giá trị 0 8 ứng với số bit 8 16 bit; bit 4 ÷ 7: đơn vị thời gian của thời gian lấy mẫu, 0: đơn vị 100ms, 1: đơn vị 10ms; Bit 8 ÷ 11: tầm IW (như OW). Các ô nhớ từ C + 7 đến C+32 phải để trống. Ví dụ: Điều khiển nhiệt độ dùng điện trở đốt và quạt thổi. Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 91 Phát xung. Đôi khi cần phát xung tần số cao hay xung điều rộng ra ngoại vi để điều khiển động cơ bước hay điều khiển kiểu điều rộng xung. Dùng khối transistor ta có thể phát xung ở một trong các địa chỉ IR 100 đến IR 115. Ghi vào ô nhớ DM6615 từ 00xx, xx từ 00 đến 15 tùy theo muốn dùng địa chỉ IR nào. Dùng lệnh PULS 000 000 P1 để ấn định số xung sẽ phát, là nội dung ô nhớ P1+1, P1 từ 00000001 đến 16777215. Lệnh SPED D M F qui định cách phát xung, D = 000..150 chọn đầu ra 0015 của từ đã qui định trong DM6615, M=000 là mode phát số lượng xung do lệnh PULS qui định, M=001 mode liên tục phát xung liên tục, F là tần số xung từ 00020100 nhân với 10Hz. Khi đang phát xung muốn đổi tần số ta thực hiện lệnh SPED với F thay đổi, nếu D = 000 thì ngừng phát xung. 4.12. Truyền thông. Có thể ghép nối PLC với nhau và máy tính với nhiều PLC thông qua các kết nối sau: - Kết nối 1 - 1 cho phép nối hai PLC qua cap nối RS-232. - Host link nối một máy tính với một PLC qua cáp RS-232 hay một máy tính và nhiều PLC qua cáp 485. - Controler link: Nối nhiều PLC với nhau qua hai dây (với module mạng). - Ethernet: Nối nhiều máy tính và nhiều PLC (với module mạng) Ngoài ra các module xuất nhập có thể nối đến PLC từ xa bằng cách dùng hai dây theo mạng Combo Bus S, Combo Bus D. 4.12.1. Kết nối 1 – 1: Hai PLC kết nối với nhau theo chế độ chủ - tớ, đặt cấu hình qua ô nhớ DM 6645 Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 92 Ví dụ: Kết nối 2 PLC dùng vùng nhớ LR00 đến LR15. Đặt DM6645: Chủ 3200 Tớ 2200 4.12.2. Host link. Dùng để ghép nối máy tính với PLC qua cáp nối RS-232. Nếu muốn ghép một máy tính với nhiều PLC ta phải dùng bộ chuyển đổi RS-232↔ RS-485 cho phép ghép với tối đa 32 PLC. Sơ đồ nối dây như sau: Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 93 Thông qua host link có thể dùng máy tính để lập trình cho PLC hay đọc ghi bộ nhớ của PLC, từ PLC có thể truyền thông tin cho máy tính dùng lệnh TXD. Đặt cấu hình dùng DM 6645 với cấu hình chuẩn là 0000. Nếu dùng RS-422/485 thì mỗi PLC được đánh số nút từ 0000 đến 0031 trong DM6648. Máy tính truyền tin đến PLC theo dạng sau: Một khổ truyền dài tối đa 131 ký tự, nếu dài hơn 131 thì tách ra nhiều khổ, mỗi khổ kết thúc bằng (CHRS(13)). Khổ cuối kết thúc bằng * . FCS (Frame Check Sequence) là kết quả phép EXCLUSIVE OR các byte truyền từ đầu đến trước FCS và đổi thành hai ký tự ASCII. Khi nhận thông tin, máy tính hay PLC tính FCS rồi so sánh với FCS đã nhận. Ví dụ: Truyền lệnh đọc ô nhớ 0100 ở PLC số nút 10. Tính: Khi nhận được thông tin từ máy tính, PLC tương ứng sẽ trả lời theo khổ sau: End code cho biết kết quả giao tiếp. Nếu giao tiếp đẹp thì End code là 00. Bảng đầy đủ các lệnh truyền từ máy tính đến PLC có thể tham khảo thêm trong tài liệu chi tiết của PLC OMRON. PLC CQM1 cũng có thể chủ động truyền thông tin cho máy tính dùng lệnh TXD. Hoàng Tùng - Khoa ĐTTH *** Biên soạn 7/2012 Trang 94 TXD đổi các byte nhị phân từ S đến S+N/2-1 ra mã ASCII, mỗi byte nhị phân đổi thành hai byte ASCII và truyền theo chuẩn qui định bởi C. Nội dung của C thay đổi tùy theo cách thức truyền và cổng nối tiếp, trường hợp đơn giản nhất là C = #0000, byte cao nhất của S được truyền đầu tiên. Khi muốn truyền phải kiểm tra bit AR0805 (cờ báo truyền xong) là ON mới được truyền. Khi lệnh TXD được thực hiện sẽ truyền theo dạng sau: Ví dụ: Truyền 10 byte chứa trong DM0000 đến DM0004 theo chuẩn Host link dùng lệnh TXD DM0000 #0000 #0010 dữ liệu truyền đi (ASCII) là @00EX1234123412341234123459*cr, giả sử các ô nhớ chứa số 1234. Máy tính phải có chương trình nhận dữ liệu. Dùng TXD cho phép máy tính không cần thường xuyên đọc thông tin từ PLC mà PLC sẽ tự động truyền khi có nhu cầu. Nếu máy tính muốn trả lời thì truyền theo giao thức Host link như đã trình bày ở trên. 4.12.3. Truyền thông tự do. Đặt ô nhớ DM6645 la 1000, dùng lệnh TXD để truyền và RXD để thu. Giao thức truyền do người dùng qui định bởi hai ô nhớ DM6648 và DM6649. Lệnh TXD giống như trong phần Host link nhưng N có thể đến 0256, dữ liệu truyền đi được kèm thêm Start code, End code hay không tùy theo DM6848. Máy tính truyền dữ liệu xuống PLC phải theo giao thức định bởi PLC. Khi PLC nhận dữ liệu xong, cờ thu AR0806 ON, tác động đến lệnh RXD, các byte ASCII được chuyển thành số nhị phân 0..F, thông tin về nhận dữ liệu chứa trong các ô nhớ sau: Giáo trình Đo lường và điều khiển máy tính Trang 95 Ví dụ: Truyền 10 byte trong bảng kể từ ô nhớ DM0100 và nhận dữ liệu cất vào bảng kể từ DM0200. Đặt DM6645 = 1000, DM6648 = 2000, không Start code, End code là CRLF Cho bit SR25209 ON để reser cổng RS232. Toàn bộ kiến thức cơ bản về PLC OMRON đã được trình bày trong chương 4. Để có thể nghiên cứu chuyên sau hơn độc giả có thể tham khảo thêm các tài liệu chính thống của PLC OMRON. Với lượng kiến thức đã trình bày ở trên cũng đủ để bạn đọc có thể sử dụng cơ bản bộ điều khiển lập trình được PLC OMRON ở trình độ cao đẳng dành cho sinh viên các trường đào tạo nghề.