Hệ Thống cơ điện tử

Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 M CL C Trang CH NG 1: T NG QUAN V C ĐI N T ......................................................... 4 1.1. Các khái ni m c b n. ...................................................................................... 4 1.2. Lịch s vƠ xu th phát tri n. ............................................................................. 4 1.2.1. Lịch s phát tri n. ..................................................................................... 4 1.2.2. Xu th phát tri n. ....................................................................................... 8 CH NG 2: CÁC THÀNH PH N C B N C A H TH NG C ĐI N T ..10 2.1. Môđun môi tr ng. ........................................................................................10 2.2. Môđun t p h p. ..............................................................................................10 2.3. Môđun đo l ng. ............................................................................................10 2.4. H th ng kích truy n đ ng. ............................................................................11 2.5. Môđun truy n thông. ......................................................................................11 2.6. Môđun x lỦ. ..................................................................................................11 2.6.1. Đ ng truy n bus. ...................................................................................12 2.6.2. B x lỦ trung tơm CPU..........................................................................13 2.6.3. B nhớ. ....................................................................................................13 2.7. Môđun ph n m m. .........................................................................................13 2.7.1. Ngôn ngữ l p trình. .................................................................................13 2.7.2. Các t p l nh. ............................................................................................14 2.7.3. L p trình. .................................................................................................14 2.8. Môđun giao di n. ...........................................................................................14 CH NG 3. C M BI N VÀ C C U CH P HÀNH ..........................................15 3.1. Giới thi u v c m bi n vƠ c c u ch p hƠnh..................................................15 3.1.1. C m bi n. ................................................................................................15 3.1.2. C c u ch p hƠnh. ...................................................................................16 3.2. Đặc tính c a c m bi n vƠ c c u ch p hƠnh ..................................................17 3.2.1. D i đo. .....................................................................................................17 3.2.2. Đ phơn gi i. ...........................................................................................17 3.2.3. Đ nh y. ..................................................................................................17 3.2.4. Sai s . ......................................................................................................18 3.2.5. Kh năng lặp l i. .....................................................................................18 3.2.6. Vùng ch t. ...............................................................................................18 3.2.7. Tính n định. ...........................................................................................20 3.2.8. Th i gian đáp ng. ..................................................................................20 3.2.9. Nhi t đ h th ng. ...................................................................................20 Ngô Thanh Nghị Trang 1 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 3.3. M t s lo i c m bi n th ng gặp. ..................................................................21 3.3.1. C m bi n dịch chuy n thẳng vƠ quay. ....................................................21 3.3.1.1. Công tắc hƠnh trình. .........................................................................21 3.3.1.2. Tia h ng ngo i. ................................................................................21 3.3.1.3. Các b mư hóa quang học. ...............................................................22 3.3.2. Đo lực. .....................................................................................................23 3.3.3. C m bi n đo kho ng cách. ......................................................................24 3.4. C c u ch p hƠnh. ..........................................................................................26 3.4.1. Các đ ng c đi n. ....................................................................................26 3.4.1.1. Đ ng c DC. ....................................................................................26 3.4.1.2. Đ ng c AC. ....................................................................................28 3.4.1.3. Đ ng c b ớc. ..................................................................................29 3.4.2. H th ng đi u khi n khí nén. ..................................................................32 3.4.2.1. Ph n t x lỦ vƠ đi u khi n..............................................................32 3.4.2.1.1. Van đ o chi u. ...........................................................................32 3.4.2.1.2. Van chắn....................................................................................36 3.4.2.1.3. Van ti t l u:...............................................................................36 3.4.2.1.4. Van an toàn. ..............................................................................38 3.4.2.2. C c u ch p hƠnh: ............................................................................38 3.4.2.2.1. Xi lanh. ......................................................................................38 3.4.2.2.2. Đ ng c khí nén: .......................................................................39 CH NG 4: ĐI U KHI N LOGIC KH L P TRÌNH PLC ................................40 4.1. Giới thi u PLC. ..............................................................................................40 4.1.1. Giới thi u chung. .....................................................................................40 4.1.2. Hình dáng bên ngoài. ..............................................................................40 4.1.3. Các thƠnh viên họ S7-200. ......................................................................43 4.1.4. Modul m r ng. ......................................................................................45 4.2. Đ u n i PLC vƠ modul m r ng. ...................................................................48 4.2.1. PLC s d ng ngu n nuôi m t chi u........................................................48 4.2.2. PLC s d ng ngu n nuôi xoay chi u. .....................................................50 4.2.3. Đ u n i modul m r ng. .........................................................................52 4.3. Ngôn ngữ l p trình. ........................................................................................56 4.3.1. Cách thực hi n ch ng trình. ..................................................................56 4.3.2. C u trúc ch ng trình. ............................................................................57 4.3.3. Ph ng pháp l p trình. ............................................................................58 4.4. M t s l nh c b n. ........................................................................................59 Ngô Thanh Nghị Trang 2 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 4.4.1. L nh vƠo ra..............................................................................................59 4.4.2. Các l nh ghi/xóa giá trị cho ti p đi m. ...................................................60 4.4.3. Các l nh logic đ i s Boolean. ................................................................60 4.4.4. Các l nh ti p đi m đặc bi t. ....................................................................64 4.4.5. Các l nh so sánh. .....................................................................................65 4.4.6. L nh nh y vƠ l nh gọi ch ng trình con. ...............................................67 4.4.7. Các l nh can thi p vƠo th i gian vòng quét. ...........................................69 4.4.8. Các l nh đi u khi n Timer. .....................................................................69 4.4.9. Các l nh đi u khi n Counter. ..................................................................73 4.4.10. Các lênh s học. ....................................................................................76 4.4.11. L nh tăng, gi m m t đ n vị vƠ l nh đ o giá trị thanh ghi. ...................80 4.4.12. Các l nh dịch chuy n n i dung ô nhớ. ..................................................84 4.5. So n th o ch ng trình vƠ ch ng trình mô ph ng.......................................85 4.5.1. So n th o ch ng trình. ..........................................................................85 4.5.2. Ch ng trình mô ph ng. .........................................................................85 CH NG 5: M T S Vệ D V H TH NG C ĐI N T . .............................86 5.1. H th ng đèn giao thông. ...............................................................................86 5.1.1. Mô hình. ..................................................................................................86 5.1.2. B ng đ u vƠo ra.......................................................................................86 5.2. H th ng c p n ớc. ........................................................................................87 5.2.1. Mô hình vƠ nguyên lỦ ho t đ ng. ...........................................................87 5.2.2. B ng đ u vƠo ra.......................................................................................88 5.3. Máy tr n s n ..................................................................................................88 5.3.1. Mô hình vƠ nguyên lỦ ho t đ ng. ...........................................................88 5.3.2. B ng đ u vƠo ra.......................................................................................89 5.4. Tr n ph i li u. ................................................................................................90 5.4.1. Mô hình vƠ nguyên lỦ ho t đ ng. ...........................................................90 5.4.2. B ng đ u vƠo, ra......................................................................................90 5.5. Máy tr n hóa ch t...........................................................................................91 5.5.1. Mô hình vƠ nguyên lỦ ho t đ ng. ...........................................................91 5.5.2. B ng đ u vƠo ra.......................................................................................92 Ngô Thanh Nghị Trang 3 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 CH NG 1: T NG QUAN V C ĐI N T . 1.1. Các khái ni m c b n. Khái ni m C đi n t đ c m ra t định nghĩa ban đ u c a công ty Yasakawa Electric. Trong các tƠi li u xin b o h th ng hi u c a mình. Yasakawa định nghĩa C đi n t nh sau: “Thuật ngữ mechatronics được tạo thành bởi “mecha” trong mechanics và “tronics” trong electronics. Nói cách khác, các công nghệ và sản phẩm được phát triển sẽ ngày càng được kết hợp chặt chẽ và hữu cơ thành phần điện tử vào trong các cơ cấu và rất khó có thể chỉ ra ranh giới giữa chúng.” Khái ni m c đi n t ti p t c phát tri n sau khi Yasakawa đ a ra định nghĩa đ u tiên. M t định nghĩa khác v c đi n t th ng hay đ c nói tới do Harashima, Tomizuko vƠ Fukada đ a ra năm 1996 nh sau: “Cơ điện tử là sự kết hợp chặt chẽ của kỹ thuật cơ khí với điện tử và điều khiển máy tính thông minh trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm và quy trình công nghiệp.” Năm 1997, Shetty vƠ Kolk l i quan ni m: “Cơ điện tử là một phương pháp luận được dùng để thiết kế tối ưu các sản phẩm cơ điện.” VƠ g n đơy, Bolton l i đ xu t định nghĩa: “Một hệ cơ điện tử không chỉ là sự kết hợp chặt chẽ các hệ cơ khí, điện và nó cũng không chỉ đơn thuần là một hệ điều khiển. Nó là sự tích hợp đầy đủ các hệ trên.” 1.2. L ch s vƠ xu th phát tri n. 1.2.1. Lịch sử pháỏ ỏriển. Quá trình phát tri n CĐT trên th giới chính th c bắt đ u t năm 1969 với sự ra đ i thu t ngữ C đi n t , s n phẩm CĐT chỉ lƠ sự k t h p giữa c khí vƠ đi n t . Sau đó, với sự phát tri n c a CNTT, các b vi x lỦ đư đ c tích h p vƠo h th ng C đi n t . V đƠo t o c đi n t trên th giới: Năm 1983 Vi n kỹ thu t Nh t B n ậ Singapore đư đ a vƠo khóa đƠo t o kỹ thu t c đi n t (mechatronics engineering) ch ng trình đƠo t o 2 năm đ đƠo t o l i kỹ s c khí. Khóa gi ng đ u tiên mang tên “Mechatronics” cho kỹ s vƠ học viên cao học đ c thực hi n tr ng đ i học Landcaster trong năm 1984/1985. K t đó khóa Ngô Thanh Nghị Trang 4 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 đƠo t o v C đi n t phát tri n m nh t t c các n ớc công nghi p phát tri n vƠ đang phát tri n. Những năm đ u th p kỷ 90 c a th kỷ XX, 4 tr ng đ i học Bách khoa c a Singapore có ch ng trình đƠo t o 3 năm chính quy kỹ s c đi n t . Úc cũng đư có các khóa đƠo t o vƠ c p bằng kỹ s theo chuyên ngƠnh C đi n t t những năm đ u 90. Ti p theo không lơu lƠ các tr ng đ i học Curtin vƠ New South Weles. chơu Ểu, t năm 1980 đư có các ho t đ ng có liên quan đ n đƠo t o C đi n t , nh ng khóa học chính th c v c đi n t trong tr ng đ i học thì chỉ bắt đ u t ch ng trình m t năm Cao học t i tr ng đ i học Katholieke (Bỉ) trong năm 1986. Đ n năm 1989 tr ng nƠy đư m ngƠnh đƠo t o C đi n t . Trong năm 1990 m t lo t các tr ng đ i học CHLB Đ c, Đan M ch, HƠ Lan,ầ(Chơu Ểu) đ a C đi n t vƠo gi ng d y. T năm 1992 đ n 1996 Liên minh chơu Ểu đư tƠi tr thực hi n dự án TEMOUS đ a khóa học C đi n t vƠo gi ng d y t i các khoa C khí c a các tr ng đ i học: TU Brno, CTU, TU Plzeo, University College Dublin, Loughborough University of Technology,ầ.. Các tr ng đ i học Anh gi ng d y C đi n t bắt đ u t tr ng Lancaster, ti p theo lƠ tr ng đ i học London, Survey, Dundee, Hull, Brunel, Loughborough, Manchester và Leeds. Bắc Mỹ mặc dù có r t nhi u tr ng ho t đ ng trong lĩnh vực C đi n t , nh ng cho đ n năm 1995 v n ch a xu t hi n những khóa gi ng d y mang tên “C đi n t ”. Đ n nay h u nh các tr ng đ i học kỹ thu t c a Mỹ đ u đư có khoa nƠy. Tính đ n năm 1999 trên th giới đư có kho ng 90 tr ng đ i học vƠ vi n nghiên c u có đƠo t o gi ng d y vƠ nghiên c u v c đi n t Ngô Thanh Nghị Trang 5 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Vi đi n t Đi n t công su t C m bi n C c u ch p hƠnh Đi n t C ĐI N T Công ngh thông tin Mô hình hóa LỦ thuy t h th ng Công ngh tự đ ng hóa Ph n m m Trí tu nhơn t o C khí Các thƠnh ph n c khí Máy C khí chính xác Hình 1.1. Cơ điện tử: sự tích hợp hữu cơ của nhiều ngành khác nhau Ngô Thanh Nghị Trang 6 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 H c khí thu n túy <1920 Đ ng c m t chi u 1870 Đ ng c xoay chi u 1889 H c khí với truy n đ ng đi n 1920 Đ ng c h i n ớc 1860 Máy phát đi n 1870 B m tu n hoƠn 1880 Đ ng c đ t cháy 1880 Máy đánh chữ Máy công c R le Th y lực, khí nén, máy khuy ch đ i đi n B đi u khi n PI 1930 H c khí với đkhi n tự đ ng Gia tăng các thƠnh ph n đi n Máy đánh chữ bằng đi n Tuabin h i n ớc Máy bay 1935 Gia tăng đi u khi n tự đ ng Tranziton 1948 Thyristor 1955 H c khí với: + Đi u khi n đi n t t + Đi u khi n tu n tự ng tự Thang máy đi u khi n bằng đi n 1955 Máy tính s 1955 Máy tính x lỦ 1959 Ph n m m th i gian thực 1966 Máy tính 1971 Tự đ ng hóa dựa trên s hóa 1975 H c khí với: + Đi u khi n liên t c s + Đi u khi n tu n tự s 1975 D ng c cắt Robot công nghi p NhƠ máy công nghi p Các đĩa Vi đi u khi n 1978 Máy tính cá nhân 1980 H th ng x lỦ bus C c u truy n đ ng mới, c m bi n Sự tích h p các thƠnh ph n H c khí với: + Tích h p: c khí vƠ ph n c ng đi n t . + Các ch c năng xác định bằng ph n m m + Các hi u qu t ng h p 1985 Robot di đ ng CIM đ m t tr ng Đi u khi n máy tự đ ng Tăng d n đi u khi n tự đ ng dùng máy tính x lý và quá trình thu nh c u trúc. Tăng d n sự tích h p giữa các quy trình với máy tính. Bảng 1.1. Lịch sử phát triển của các hệ cơ học, điện, điện tử. Ngô Thanh Nghị Trang 7 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 1.2.2. XỐ ỏh pháỏ ỏriển. Năm 70 c a th kỷ 20, các s n phẩm c đi n t ch y u tích h p ph n c khí với công ngh đi u khi n tr lực (servo) t o nên các s n phẩm nh c a tự đ ng, máy tự đ ng bán hƠng, máy nh tự đ ng chỉnh tiêu cự (focus). Đ n những năm 80, khi công ngh thông tin đ c hình thƠnh thì các chip vi x lỦ đư đ c nhúng vƠo trong các h th ng c khí đ nơng cao các công năng h th ng. Lúc nƠy các máy công c đi u khi n s vƠ robot đư tr nên hoƠn h o h n, các ô tô có ph n đi u khi n s ầ đư đ c s d ng r ng rưi. Trong lĩnh vực quơn sự, các h th ng vũ khí thông minh có đi u khi n s ra đ i vƠ phát tri n m nh m . VƠo những năm 90, khi đ a các s n phẩm c đi n t vƠo công ngh truy n thông đư t o nên các s n phẩm có kh năng k t n i m ng. Cũng trong giai đo n nƠy, các vi c m bi n vƠ c c u ch p hƠnh siêu nh đ c phát tri n vƠ ng d ng trong nhi u s n phẩm nh các h th ng vi c đi n t . Có th nói rằng, ch c năng c a các máy móc vƠ h th ng c kỹ thu t hi n nay ph thu c ch y u vƠo ph n m m (có th lƠ m t thu t toán, m ng n ron, h m ) trong máy tính c a s n phẩm. Riêng đi u nƠy đư lƠ m t sự khác bi t v ch t so với các s n phẩm c đi n cách đơy 25-30 năm. Xu th phát tri n c a c đi n t lƠ ngƠy cƠng tích h p trong nó nhi u công ngh cao h n, s n phẩm ngƠy cƠng "thông minh" h n đ ng th i kích th ớc cũng ngƠy cƠng nh đi. Chi n l c phát tri n khoa học vƠ công ngh Vi t Nam đư xác định m t s lĩnh vực c đi n t chuyên sơu: - Robot lƠm vi c trong các môi tr ng đ c h i, nguy hi m, an ninh qu c phòng, m t s dơy chuy n công nghi p công ngh cao - Các s n phẩm CĐT trong m t s lĩnh vực c khí trọng đi m nh máy công c , máy đ ng lực, thi t bị đi n-đi n t , c khí ôtô vƠ các thi t bị đo l ng đi u khi n... - Nghiên c u vi c đi n t vƠ nano c đi n t ... STT Thi t k truy n th ng Thi t k C đi n t Các ỏhành phần ỏhêỈ ốào 1. 2. 3. 4. To lớn K t c u ph c t p V n đ v dơy d n Các thƠnh ph n k t n i Nh gọn K t c u đ n gi n Truy n thông không dơy hoặc bus Các thi t bị tự trị Đi Ố khiển Ngô Thanh Nghị Trang 8 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 5. 6. 7. 8. 9. 10. C u trúc c ng nhắc Đi u khi n truy n thẳng, tuy n tính Đ chính xác nh dung sai hẹp Các đ i l ng không đo đ c thay đ i tùy ti n Theo dõi đ n gi n Kh năng c định C u trúc m m dẻo, ph n h i Đi u khi n ph n h i kh l p trình Đ chính xác nh đo l ng vƠ ph n h i Đi u khi n các đ i l ng không đo đ c bằng cách ớc l ng Giám sát với chẩn đoán l i Kh năng tự học Bảng 1.2. Các thuộc tính của thiết kế truyền thống và thiết kế Cơ điện tử. Ngô Thanh Nghị Trang 9 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 CH NG 2: CÁC THÀNH PH N C ĐI N T B N C A H TH NG C 2.1. Môđun môi tr ờng. Môđun môi tr ng liên quan đ n các thông s bên ngoƠi nh ph m vi nhi t đ , các y u t t i trọngầs tác đ ng đ n ho t đ ng c a s n phẩm đ ng b . Trong các thi t k t ng th , các tham s nƠy thi t l p lo t đi u ki n biên mƠ s n phẩm ph i t n t i vƠ ho t đ ng trong đó. Môđun môi tr ng hình thƠnh t đi u ki n hoặc các tiêu chuẩn, quy tắc thực t vƠ ch c năng thực hi n c a h th ng. Môđun môi tr ng v a đóng vai trò đ u vƠo, v a đóng vai trò đ u ra c a c h th ng bu c h th ng có các ch c năng thực hi n, ph c v m t m c đích c th nƠo đó. Môđun môi tr ng không hi n di n trong s n phẩm c đi n t , tuy nhiên vì c đi n t liên quan c đ n vi c thi t k s n phẩm nên trong nghiên c u s n phẩm c đi n t , môđun môi tr ng c n đ c quan tơm đúng m c. 2.2. Môđun t p h p. Môđun t p h p lƠ toƠn b h th ng c khí, th hi n k t c u hình dáng c s các s n phẩm. Nó bao g m chi ti t, c m c khí, trong đó đặc bi t lƠ các khung b lắp ráp cho các môđun khác, các chi ti t s d ng lƠm v t liên k t, v t trung gian ghép n iầM i m t s n phẩm có m t cách th hi n hình dáng khác nhau, liên quan đ n m c đích s d ng s n phẩm. Th ng các chi ti t thƠnh ph n đ c thi t k vƠ ch t o, sau đó đ c lắp ráp theo b n v lắp ghép. Cũng nh các s n phẩm c khí khác, s n phẩm c đi n t c n có m t hình dáng mang tính thẩm mỹ. 2.3. Môđun đo l ờng. Môđun đo l ng lƠ h th ng đ c s d ng r t ph bi n trong các s n phẩm c đi n t vƠ th ng đ c c u t o t 3 thƠnh ph n: Đ il đ ng đang c đo C m bi n Gia công tín hiêu Hi n thị Giá trị đ i l ng C khí Hình 2.1. Hệ thống đo lường và các thành phần. Cảm biến: C m nh n đ i l ng đang đ c đo bằng cách sinh t i đ u ra c nó m t tín hi u t ng ng. Gia công tín hiệu: Đơy lƠ khơu thu th p, gia công tín hi u sau các chuy n đ s c p. Tín hi u t c m bi n c a m t h th ng đo th ng đ c x lỦ theo m ph ng pháp đ phù h p với giai đo n ho t đ ng ti p theo. Tín hi u có th đ Ngô Thanh Nghị a i t c Trang 10 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 khu ch đ i lên, lo i nhi u, chỉnh l u, chuy n đ i t tín hi u s sang t ng tự vƠ ng c l iầ Hệ thống hiển thị: N i tín hi u ra t b gia công tín hi u đ c th hi n d ới d ng con s (hi n thị s ) hoặc d ng bi u đ (hi n thị t ng tự). 2.4. H th ng kích truy n đ ng. H th ng kích truy n đ ng lƠ thƠnh ph n c a s n phẩm c đi n t , thực hi n chuy n đ i đ u ra t môđun x lỦ thƠnh các hƠnh đ ng đi u khi n trên m t máy móc hoặc thi t bị. Phần này sẽ được tìm hiểu kỹ ở chương 3. 2.5. Môđun truy n thông. Trong s n xu t, ch t o với các thi t bị có sự đi u khi n, đ giữ đ c nhịp s n xu t giữa các thi t bị, giữa chúng c n có sự trao đ i thông tin. Các thi t bị có th g i vƠ đọc thông tin theo những cách khác nhau. Sự trao đ i, truy n thông tin, dữ li u giữa các máy tính tùy theo ph m vi s d ng đ c yêu c u có th lƠ: Điều khiển trung tâm: lƠ s d ng m t máy tính trung tơm đ đi u khi n toƠn b dơy chuy n. Trong tr ng h p nƠy, n u máy tính trung tơm có sự c , toƠn b dơy chuy n s ng ng ho t đ ng. Đơy lƠ d ng đi u khi n những năm 1970. Hệ điều khiển phân cấp: Các máy tính thực hi n công vi c th ng nh t bị giám sát b i các máy tính có vai trò quy t định lớn h n. Công vi c đ c chia cho các máy tính theo ch c năng c a chúng (chuyên môn hóa). Hệ thống điều khiển phân quyền: Các máy tính đ c thực hi n công vi c t ng tự nhau. Tr ng h p có sự c hoặc m t máy quá t i, công vi c có th đ c chuy n sang máy khác. Công vi c đ c tr i ra t t c các máy do v y m i máy c n truy c p đ c t t c các máy trong h th ng. 2.6. Môđun x lỦ. Môđun x lỦ, x lỦ thông tin do môđun giao di n vƠ môđun đo l ng cung c p. ThƠnh ph n chính c a môđun nƠy lƠ b đi u khi n. NgƠy nay các b vi x lỦ đóng vai trò quan trọng trong các b đi u khi n. B vi x lỦ đ c chia thƠnh 3 vùng: - B x lỦ trung tơm (CPU) nh n bi t vƠ thực hi n các l nh c a ch ng trình. - Giao di n nh p-xu t đ qu n lỦ vƠ truy n thông giữa b x lỦ vƠ th giới bên ngoài. - B nhớ đ l u giữ ch ng trình vƠ dữ li u. Ngô Thanh Nghị Trang 11 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Tín hi u s di chuy n t khu vực nƠy sang khu vực khác dọc theo đ ng truy n bus. Bus lƠ h th ng dơy n i đ truy n dữ li u t b ph n nƠy đ n b ph n khác trong máy tính. Nói m t cách ví von, bus gi ng nh con đ ng cao t c, cƠng r ng cƠng truy n đ c nhi u dữ li u đi với t c đ cao. Dữ li u liên quan đ n ch c năng x lỦ c a CPU đ c truy n b i đ ng truy n dữ li u (data bus). Thông tin v địa chỉ c a m t vị trí xác định trên b nhớ đ truy c p các dữ li u l u đ c t i b i bus địa chỉ (address bus). Những tín hi u liên quan đ n hƠnh đ ng đi u khi n đ c t i b i bus đi u khi n (control bus). 2.6.1. Đường ỏrỐy n bỐs. Bus dữ liệu (data bus): Dùng đ mang thông tin giữa CPU vƠ b nhớ cũng nh giữa CPU vƠ các thi t bị nh p xu t. M i dơy trong bus truy n m t tín hi u nhị phơn 0 hoặc 1. Nh v y m t bus 4 dơy đang truy n t 1010. Các bit đ c truy n nh sau: T Dây bus 0 (bit th p) Dơy bus dữ li u đ u tiên 1 Dơy bus dữ li u th 2 0 Dơy bus dữ li u th 3 1 (bít cao) Dơy bus dữ li u th 4 Kích th ớc c a bus, đ c hi u nh đ r ng c a đ ng cao t c, lƠ y u t quan trọng quy t định l ng dữ li u đ c chuy n đi m i l n. Ví d : bus 4 bit, 8 bit, 16 bit, 32 bitầ có th truy n t ng đó dữ li u m t l n. N u m t bus dữ li u có chi u dƠi 4 bit, s l ng các giá trị s lƠ 24 = 16. B vi x lỦ 4 bit ngƠy nay hay s d ng cho đ ch i, máy giặt. Lo i ph thông hay dùng cho các h đi u khi n nh t lƠ lo i 8, 16, 32 vƠ 64 bit. Bus địa chỉ (address bus): Thông tin v địa chỉ c a m t vị trí xác định trên b nhớ. Khi m t địa chỉ c th đ c chọn, thì chỉ m i vị trí nƠy đ c m thông với CPU. H u h t các máy tính nh có t 16 đ n 32 đ ng địa chỉ vƠ có kh năng truy xu t 2n vị trí nhớ. M t bus địa chỉ 16 bit có kh năng truy xu t 216 = 65536 = 64K vị trí nhớ. M t bus địa chỉ 20 bit có kh năng truy xu t 1M vị trí nhớ, m t bus địa chỉ 32 bit có kh năng truy xu t đ n 4G vị trí nhớ. B nhớ cƠng lớn ch a đ c nhi u dữ li u vƠ s d ng đ c các ch ng trình lớn h n, ph c t p h n. Bus điều khiển (control bus): lƠ m t h n h p các tín hi u, m i m t tín hi u có m t vai trò riêng trong vi c đi u khi n có tr t tự ho t đ ng c a h th ng. Qua bus đi u khi n tín hi u đ c g i đ đ ng b các thƠnh ph n riêng lẻ. Ngô Thanh Nghị Trang 12 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 2.6.2. B xử ệý ỏrỐng ỏâỈ CPU. CPU qu n lỦ t t c các ho t đ ng vƠ thực hi n t t c các thao tác trên dữ li u. H u h t các CPU chỉ bao g m m t t p các m ch logic thực hi n liên t c hai thao tác: tìm n p l nh vƠ thực thi l nh. CPU có kh năng hi u vƠ thực thi các l nh dựa trên m t t p các mư nhị phơn, m i m t mư nhị phơn bi u thị m t thao tác đ n gi n. các l nh nƠy th ng lƠ các l nh s học (c ng, tr , nhơn, chia), các l nh logic (AND, OR, NOTầ), các l nh di chuy n dữ li u hay các l nh r nhánh đ c bi u thị b i m t t p các mư nhị phơn vƠ đ c gọi lƠ t p l nh. 2.6.3. B nhớ. Bộ nhớ ROM (Read Only Memory): lƠ b nhớ ch a các dữ li u vĩnh vi n. Các con ROM đ c l p trình trong lúc các m ch nƠy đ c ch t o. Các dữ li u chỉ có th đọc đ c vƠ s d ng cho các ch ng trình c định. Bộ nhớ EPROM (Erasable and Programable): Các chip s d ng lo i b nhớ nƠy có th xóa vƠ l p trình l i đ c. Bộ nhớ RAM (Random Access Memory): đ c gọi lƠ b nhớ truy c p ng u nhiên, nó có nhi m v l u dữ li u t m th i đang thực hi n, nó có th đọc vƠ ghi dữ li u vƠo. ToƠn b dữ li u c a b nhớ RAM s bị m t n u m t ngu n cung c p đi n. 2.7. Môđun ph n m m. Các môđun ph n m m đ c xơy dựng trên c s s d ng các ngôn ngữ l p trình đ l p thu t toán phù h p theo nhi m v c a các thi t bị ngo i vi đ c đi u khi n. M c đích sao cho b x lỦ hi u, sau đó x lỦ vƠ đ a ra tín hi u đi u khi n phù h p m c tiêu đ ra. Đ môđun ph n m m t ng thích với b vi x lỦ, chúng ta ph i t ng thích với mô hình l p trình c a CPU t ng ng. 2.7.1. Ngôn ngữ ệập ỏrình. Các thông tin vƠo bu c b vi x lỦ thực hi n m t hƠnh đ ng c th đ c gọi lƠ các l nh (instruction), t p h p các l nh mƠ b vi x lỦ nh n bi t gọi lƠ b l nh (instruction set). D ng th c c a b l nh ph thu c vƠo b vi x lỦ có liên quan. Lo t các l nh c n thi t đ thực hi n m t công vi c c th nƠo đó ta gọi lƠ m t ch ng trình (program). B x lỦ lƠm vi c với h nhị phơn. Các ch ng trình vi t theo h nhị phơn đ c gọi lƠ mư máy. Vi t ch ng trình theo d ng nƠy đòi h i kỹ th t cao vƠ th ng bị mắc l i nhi u. M t ngôn ngữ th ng đ c s d ng lƠ h p ngữ (Assembly language). Tuy nhiên trình h p ngữ v n ph i chuy n thƠnh mư máy n u mu n b x lỦ hi u đ c ch ng trình trên. Sự chuy n đ i nƠy có th thực hi n th công khi s d ng tƠi li u c a nhƠ s n xu t. Tuy nhiên, th ng có các ch ng trình máy tính thực hi n chuy n đ i nƠy gọi lƠ ch ng trình dịch h p ngữ (assembler programs). Bên Ngô Thanh Nghị Trang 13 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 c nh đó ta còn dùng các ngôn ngữ b c cao đ l p trình nh : BASIC, C, C++, FORTRAN, PASCALầT t c những ngôn ngữ nƠy đ u ph i chuy n sang ngôn ngữ máy thì b vi x lỦ mới có th s d ng đ c. 2.7.2. Các ỏập ệ nh. T p l nh (instruction set) lƠ danh sách t khóa mô t t t c các ho t đ ng hoặc các tác v mƠ đ n vị x lỦ trung tơm (CPU) có th thực hi n đ c. Các b vi x lỦ khác nhau có các l nh khác nhau nh ng nhìn chung các l nh có th phơn chia thƠnh những nhóm l nh sau: - Chuy n dữ li u. - Thực hi n s học. - Thực hi n logic. - Đi u khi n ch ng trình. 2.7.3. Lập trình. Th ng ph ng pháp l p trình đ c s d ng đ phát tri n ch ng trình g m các b ớc sau: - Xác định v n đ , bắt đ u t vi c lƠm rõ ch ng trình ph i thực hi n những ch c năng gì, yêu c u nh p xu t, dung l ng nhớầ - Quy t định thu t toán s d ng. Thu t toán lƠ tu n tự các b ớc xác định m t ph ng pháp gi i quy t v n đ . - Th hi n thu t toán thông qua l u đ . Bi u di n các bi u t ng chuẩn đ th hi n l u đ . M i m t b ớc c a thu t toán th hi n bằng m t hoặc h n m t bi u t ng vƠ n i với nhau b i đ ng th hi n lu ng ch ng trình. - Chuy n đ i l u đ thu t toán thƠnh cơu l nh mƠ b x lỦ có th thực hi n. T c lƠ vi t các cơu l nh theo ngôn ngữ l p trình. - Ch y th vƠ s a l i ch ng trình. 2.8. Môđun giao di n. Môđun giao di n là m t ph n quan trọng trong h th ng C đi n t . Các thi t bị ngo i vi (b c m bi n, b ng đi u khi n) th ng không đ c n i trực ti p với h th ng vi x lý do thi u t ng thích v m c và d ng tín hi u. Do v y c n ph i có m t m ch ghép n i gọi là m ch giao di n đ n i thi t bị ngo i vi và b vi x lý. Thi t bị ngo i vi M ch giao di n B vi x lý Hình 2.2. Giao diện. Ngô Thanh Nghị Trang 14 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 CH NG 3. C M BI N VÀ C C U CH P HÀNH 3.1. Giới thi u v c m bi n và c c u ch p hành. C m bi n và c c u ch p hành là hai thành ph n c b n c a mọi h c đi n t . M t h c đi n t đi n hình nh trên hình 3.1 g m m t kh i c m bi n, m t kh i đi u khi n và m t kh i c c u ch p hành. Kh i c m bi n có th đ n gi n là m t c m bi n đ n lẻ hoặc có th g m các thành ph n b sung nh b lọc, b khu ch đ i, b đi u ch và các b bi n đ i tín hi u khác. Kh i đi u khi n nh n thông tin t kh i c m bi n, đ a ra quy t định dựa trên thu t toán đi u khi n và các l nh tới kh i c c u ch p hành. Kh i c c u ch p hành bao g m c c u ch p hành có th thêm m t b ngu n và m t c c u ghép n i. Khoá i caû m bieá n HEÄTHOÁ NG ÑÖÔÏC ÑIEÀ U KHIEÅ N BOÄÑIEÀ U KHIEÅ N Khoá i cô caá u chaá p haø nh Hình 3.1. Hệ Cơ điện tử thường gặp. 3.1.1. CảỈ bi n. C m bi n là m t thi t bị mà khi có m t hi n t ng v t lý tác đ ng vào (nhi t đ , lực, ánh sáng,ầ) s t o ra tín hi u đ u ra (đi n, c học, t ,ầ) tỷ l . C m bi n đ c phân lo i thành 2 d ng t ng tự hoặc s dựa trên d ng tín hi u đ u ra. C m bi n t ng tự cung c p tín hi u liên t c tỷ l với tham s c n đo và c n sự bi n đ i t ng tự thành s tr ớc khi chuy n cho b đi u khi n s . Trong khi đó, c m bi n s cung c p đ u ra s có th trực ti p ghép n i với b đi u khi n s . M t s lo i c m bi n th ng gặp:  C m bi n dịch chuy n thẳng và quay. Ngô Thanh Nghị Trang 15 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1  C m bi n gia t c.  C m bi n lực.  C m bi n đo mômen và công su t.  C m bi n l u l ng.  C m bi n nhi t đ .  C m bi n đo kho ng cách.  Các c m bi n nh n bi t ánh sáng, hình nh và nh n d ng. TiêỐ chỐẩn ệựa chọn.  D i đo.  Đ phơn gi i.  Đ nh y.  Sai s .  Kh năng lặp l i.  Vùng ch t.  Tính n định.  Th i gian đáp ng.  Nhi t đ ho t đ ng. Vi c chọn c m bi n th a mãn t t c các đặc tính kỹ thu t trên là không thực t . Ví d vi c tìm c m bi n vị trí với đ phân gi i  m trong kho ng m t mét g n nh không đáp ng đ c với h u h t các lo i c m bi n. Do v y tùy theo h C đi n t thi t k mà ta lựa chọn c m bi n cho phù h p. Khi các h s ch c năng trên đ c th a mãn, ng i ta có th đ a ra m t danh sách c m bi n. Sự lựa chọn cu i cùng s ph thu c vào kích cỡ, đ tin c y, đ b n vững, kh năng b o d ỡng và giá thành c m bi n. 3.1.2. Cơ cấỐ chấp hành. V c b n, các c c u ch p hành là ph n phía sau m t h c đi n t , nh n l nh đi u khi n (h u h t là d ng tín hi u đi n) và gây ra m t sự thay đ i trong h v t lý bằng cách t o lực, chuy n đ ng, nhi t, dòng ch yầThông th ng các c c u ch p hành đ c s d ng k t h p với ngu n nuôi và m t c c u ghép n i nh trên hình 3.2. Ngô Thanh Nghị Trang 16 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 3.2. Thiết bị chấp hành thông thường. Phơn lo i: C c u ch p hƠnh có th phơn lo i dựa trên d ng năng l ng. V c b n có các d ng: đi n, đi n c , đi n t , th y lực vƠ khí nén. C c u ch p hƠnh cũng có th phơn lo i thƠnh d ng nhị phơn vƠ liên t c dựa trên s l ng đ u ra tr ng thái n định. M t r le với hai tr ng thái n định lƠ m t ví d đi n hình c a c c u ch p hƠnh d ng nhị phơn. T ng tự, m t đ ng c b ớc lƠ m t ví d đi n hình cho c c u ch p hƠnh d ng liên t c. 3.2. Đặc tính c a c m bi n vƠ c c u ch p hƠnh 3.2.1. Dải đo. Chênh l ch giữa giá trị lớn nh t và giá trị nh nh t c a tham s c n đo. D i đo th ng đ c quy định b i nhà s n xu t c m bi n. 3.2.2. Đ phân giải. Đ phân gi i c a c m bi n là kho ng nh nh t c a đ u vào mà c m bi n có th đo đ c. Đ phân gi i cũng có th đ c hi u là s đ m nh nh t c a c m bi n. Ví d m t b mã hóa 1024 ppr (xung/vòng) có đ phân gi i là: 360 ñoä  0.3516 ñoä 1024 xung xung 3.2.3. Đ nhạy. Đ nh y c a c m bi n đ c định nghĩa là tỷ s giữa thay đ i đ u ra trên m t đ n vị thay đ i đ u vào. Đ nh y c a c m bi n th ng liên quan m t thi t đ n đ phân gi i. M t c m bi n có đặc tính tuy n tính thì có đ nh y không đ i trên toàn b d i đ u vào. Các c m bi n có đặc tính phi tuy n thì có đ nh y tăng hoặc gi m khi đ u vào thay đ i nh hình 3.3. Ngô Thanh Nghị Trang 17 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 3.3. Độ nhạy của cảm biến. 3.2.4. Sai s . Sai s là đ sai khác giữa giá trị đo đ c và giá trị thực c a đ u vào. Có hai lo i sai s là sai s h th ng và sai s ng u nhiên. Sai s h th ng có t t c các phép đo đ c thực hi n với c m bi n. Các d ng c a sai s h th ng:  Sai số lệch không: là d ng ph bi n c a sai s h th ng khi giá trị đ u ra khác không với đ u vào bằng không.  Sai số tải: do thêm c m bi n vào h đo làm thay đ i h .  Sai số do độ nhạy của cảm biến thay đổi không giống như mong muốn. 3.2.5. Khả năng lặp lại. Kh năng lặp l i là kh năng thu đ c đ u ra gi ng nhau với đ u vào gi ng nhau c a m t c m bi n. Sai s ng u nhiên làm gi m kh năng lặp l i. Sai s ng u nhiên có th khắc ph c bằng cách l y trung bình c a m t s phép đo. Nhi u cũng làm gi m kh năng lặp l i. 3.2.6. Vùng ch ỏ. Vùng ch t là m t vùng đ u vào g n đi m không mà đ u ra v n giữ giá trị không. Khi đ u vào dịch ra kh i vùng ch t thì đ u ra s thay đ i theo đ u vào (hình 3.4). Ngô Thanh Nghị Trang 18 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 đ u ra Tuy n tính Vùng ch t thực đ u vào Hình 3.4. Vùng chết. Vùng ch t th quá trình. đ u ra ng đ c dùng trong b n nhi t gia đình và các b đi u khi n Vùng ch t b t tắt đi m đặt nhi t đ Hình 3.5. Vùng chết của bộ ổn nhiêt. Ví d v b n nhi t gia đình đ c mô t trên hình 3.5. Khi nhi t đ đ t đi m đặt (giá trị mong mu n) trên b n nhi t, đ u ra v n giữ tr ng thái tắt. Ngay khi nhi t đ trong phòng tăng lên tới giá trị đi m đặt c ng m t n a giá trị vùng ch t thì đ u ra h th ng làm mát s b t hoàn toàn. Khi phòng l nh đi, đ u ra s giữ tr ng thái b t đ n khi nhi t đ trong phòng đ t đi m đặt tr đi m t n a giá trị vùng ch t, đ u ra h th ng làm l nh s tắt hoàn toàn. Ngô Thanh Nghị Trang 19 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 3.2.7. Tính ổn định. Thu t ngữ tính n định có nhi u định nghĩa và cách dùng khác nhau nh ng định nghĩa ph bi n nh t là định nghĩa liên quan đ n cân bằng. M t h cân bằng s giữ đ c tr ng thái không đ i khi không có nhi u tác đ ng. M t h n định s tr l i tr ng thái cân bằng n u có nhi u nh làm dịch chuy n h th ng kh i tr ng thái ban đ u. M t h không n định s không tr l i vị trí cân bằng và th ng dịch chuy n xa vị trí cân bằng. Có ma sát Không n định n định Không ma sát Biên giới n định Hình 3.6. Tính ổn định của hệ thống. Hình 3.6 cho th y ba đi u ki n n định với m t h đ n gi n g m: qu bóng và đ i. Trong m i tr ng h p, vị trí cân bằng đ c xác định d dàng ậ trên đỉnh đ i hoặc d ới đáy. Trong tr ng h p n định, m t dịch chuy n nh c a qu bóng ra kh i vị trí cân bằng, nó s quay tr v vị trí cân bằng, có th sau m t vài dao đ ng. Trong tr ng h p th ba, tr ng h p không có ma sát làm qu bóng dao đ ng liên t c quanh vị trí cân bằng sau khi có m t chuy n đ ng nh . Tr ng h p đặc bi t này gọi là biên n định do h th ng không bao gi thực sự tr l i vị trí cân bằng. H u h t các c m bi n và c c u ch p hành v n đư n định. Tuy nhiên, vi c thêm các h đi u khi n ch đ ng có th làm h các thi t bị n định tr thành không n định. C n phân tích và ki m tra cẩn th n đ đ m b o rằng m t h c đi n t ho t đ ng trong tr ng thái n định. 3.2.8. Thời gian đáp ứng. Là th i gian tr giữa đ u vào và đ u ra. C m bi n càng t t thì th i gian đáp ng càng nh . 3.2.9. Nhi ỏ đ hoạỏ đ ng. Là kho ng nhi t đ mà t i đó c m bi n còn có th ho t đ ng đ Ngô Thanh Nghị c. Trang 20 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 3.3. M t s lo i c m bi n th ờng gặp. 3.3.1. CảỈ bi n dịch chuyển thẳng và quay. H u h t các chuy n đ ng ph bi n nh t trong các h th ng c khí lƠ chuy n đ ng thằng dọc theo m t tr c c định vƠ quay m t góc quanh tr c c định. Những chuy n đ ng ph c t p h n th ng đ c t o ra b i vi c k t h p những chuy n đ ng đ n gi n đó. Trong ph n nƠy chúng ta s giới thi u tóm tắt m t s công ngh sẵn có đ đo các chuy n đ ng thẳng vƠ chuy n đ ng quay quanh m t tr c. 3.3.1.1. Công tắc hành trình. Lo i đ n gi n nh t c a c m bi n dịch chuy n lƠ m t công tắc hƠnh trình, nó g i tr m t bit thông tin: ch m hoặc không ch m. M t công tắc hƠnh trình đi n hình bao g m m t đòn bẩy, khi nó đ c tác đ ng nó s t o ra m t ti p xúc c khí bên trong công tắc, t đó t o ra m t m ch đi n kín (hình 3.7). Có th s d ng công tắc nƠy nh lƠ những c m bi n va ch m. Hình 3.7. Công tắc hình trình. 3.3.1.2. Tia hồng ngoại. Tia h ng ngo i có th đ c s d ng đ đo các dịch chuy n thẳng hoặc dịch chuy n quay. Thông th ng các điôt phát tia h ng ngo i (LED) hoặc lƠ đèn phát quang (Thi t bị phát) đ c dùng nh m t ngu n phát sáng vƠ m t thi t bị c m nh n h ng ngo i đ c dùng đ phát hi n tia sáng (thi t bị thu). N u thi t bị phát vƠ thi t bị thu đặt đ i di n nhau thì chúng có th đ c s d ng nh m t b ngắt tia đ phát hi n b t kỳ v t gì đi qua chúng. Thi t bị nƠy đ c gọi lƠ thiết bị ngắt quang (hình 3.8). Hình 3.8. Bộ ngắt quang dẫn QVA11234 Ngô Thanh Nghị Trang 21 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 N u thi t bị phát vƠ thu di chuy n tự do theo đ ng thẳng n i chúng, thì c ng đ c a tín hi u nh n đ c có th đ c s d ng đ đo kho ng cách giữa chúng. Tuy nhiên thi t bị thu tia h ng ngo i cũng có th nh y c m với c ánh sáng c a môi tr ng xung quanh. Do v y trong quá trình thi t k ta ph i đ Ủ đ n hi n t ng nƠy đ lƠm cho c m bi n ch ng nhi u m t cách t t nh t. M t b phát sáng vƠ b dò đặt cùng h ớng v m t phía có th đo thô kho ng cách tới m t b mặt g n đó nh c ng đ c a tia ph n x sau khi va vƠo b mặt. Thi t bị đó đ c gọi lƠ thiết bị phản xạ quang (hình 3.9). M t c m bi n nh v y có th đ c dùng cho các robot di đ ng đ phát hi n các v t c n m t kho ng cách cho tr ớc. Hình 3.9. Cảm biến phản xạ quang bán dẫn QRB1114. Các thi t bị ngắt quang vƠ các thi t bị ph n x quang có th đ c đóng gói sẵn hoặc ch t o riêng bi t t m t LED h ng ngo i vƠ m t điôt quang hoặc tranzito quang, sau khi chắc chắn rằng thi t bị thu nh y c m với b ớc sóng sinh ra b i LED phát h ng ngo i. 3.3.1.3. Các bộ mã hóa quang học. M t b mư hóa quang s d ng m t b ngắt quang đ bi n chuy n đ ng thƠnh m t chu i xung đi n. Những chu i xung nƠy “mư hóa” chuy n đ ng vƠ các xung đ c đ m hoặc “đ c gi i mư” b i m t m ch đi n đ đ a ra s đo dịch chuy n. Chuy n đ ng có th lƠ thẳng hoặc quay, nh ng chúng ta t p trung vƠo các b mư hóa quang quay thông th ng. Có hai b mư hóa quang quay c b n lƠ: mư hóa t ng đ i vƠ b mư hóa tuy t đ i. Trong b mư hóa t ng đ i, m t đĩa (đĩa chia v ch) đ c gắn vƠo m t tr c quay tròn giữa hai b ngắt quang học (hình 3.10). Vì v y khi tr c quay thì các v ch nƠy s ngăn hoặc cho tia sáng h ng ngo i tới thi t bị dò quang học. Các dưy xung thu đ c t các b dò nƠy có t n s t ng ng với v n t c góc c a đĩa. Những Ngô Thanh Nghị Trang 22 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 tín hi u nƠy đ kỳ. c kỦ hi u lƠ A vƠ B. Hai tín hi u A vƠ B nƠy l ch pha nhau ¼ chu Hình 3.10. Bộ mã hóa tương đối. Thông qua vi c đ m s l ng các xung vƠ s l ng các v ch trên đĩa đư bi t, ta có th đo đ c t c đ quay c a tr c. H ớng quay đ c xác định dựa trên quan h pha c a các chu i xung A vƠ B. Ví d A tăng khi B = 1 ta có th nói rằng chuy n đ ng c a đĩa lƠ chuy n đ ng quay ng c chi u kim đ ng h . Ng c l i A tăng khi B = 0 thì chuy n đ ng c a đĩa lƠ chuy n đ ng quay cùng chi u kim đ ng h . 3.3.2. Đo ệực. Lực lƠ m t đ i l ng vect , đ c định nghĩa nh lƠ tác nhơn gơy ra gia t c hoặc ph n ng c th c a m t v t. Trong ph n nƠy chúng ta s giới thi u các ph ng pháp đ c ng d ng đ xác định đ lớn c a những lực nƠy. Nh n xét chung: N u các lực tác d ng lên m t v t mƠ không sinh ra gia t c, chúng ph i có m t d ng h lực cơn bằng. H nƠy đ c xem nh lƠ m t h cơn bằng tĩnh. Các lực tác d ng lên v t có th chia lƠm hai lo i: n i lực do các ph n t riêng bi t c a v t tác d ng l n nhau vƠ ngo i lực. (a) (b) (c) Hình 3.11. Vật bị kéo dọc trục (a), nén dọc trục (b), biến dạng (c). Ngô Thanh Nghị Trang 23 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Trong kỹ thu t đo hi n có, m t nhóm đ c gọi lƠ c m bi n t i. Nhìn chung c m bi n t i g m m t khung c ng, m t môi tr ng đ đo các lực đặt vƠo vƠ m t đ u đo. Các c m bi n t i đ c s d ng đ đo các lực lớn, tĩnh hoặc bi n thiên ch m với đ l ch r t ít vƠ t ng đ i chính xác. Có th áp d ng các ph ng pháp khác nhau đ đo các lực tùy thu c vƠo thi t k c a c m bi n t i. Ví d hình 3.12 minh họa c m bi n t i th y lực. C m bi n t i dùng đ đo các lực t ng đ i lớn với giá thƠnh th p. C m bi n t i th y lực dùng m t khung r t c ng với m t khoang trong ch a đ y ch t l ng. Khi có t i, áp lực c a d u tăng, vƠ m t đ u đo chính xác s đọc giá trị này. Hình 3.12. Cảm biến tải thủy lực. 3.3.3. CảỈ bi n đo khoảng cách. C m bi n nƠy đ c s d ng đ đo kho ng cách t m t đi m tham chi u tới m t đ i t ng. R t nhi u công ngh khác nhau đư đ c ng d ng đ phát tri n các lo i c m bi n nƠy, tiêu bi u lƠ ánh sáng/quang học, hình nh, vi sóng vƠ siêu ơm. C m bi n đo kho ng cách có th đ c phơn lƠm hai lo i: Ti p xúc vƠ không ti p xúc. Ta ch y u đ c p đ n lo i không ti p xúc. C m bi n đo kho ng cách không ti p xúc lƠ lo i c m bi n đo kho ng cách thực t đi m tham chi u tới m t đ i t ng không qua ti p xúc v t lỦ. Có th đ c phân làm hai lo i lƠ: ch đ ng (phát m t s d ng năng l ng vƠo khu vực c n quan tơm) vƠ bị đ ng (dựa trên năng l ng phát ra t các đ i t ng trong khu vực quan tâm). Với các lo i c m bi n ch đ ng (ph n x ), kho ng cách đo hi u qu ph thu c không chỉ vƠo m c năng l ng phát ra mƠ còn ph thu c vƠo các đặc tính sau c a đ i t ng:  Diện tích tiết diện ngang: xác định l vƠo đ i t ng. ng năng l ng phát ra tác đ ng  Hệ số phản xạ: xác định l ng năng l ng truy n tới đ l ng năng l ng bị h p th hoặc xuyên qua.  Độ tập trung: xác định kh năng phơn b l i c a năng l Ngô Thanh Nghị c ph n x so với ng ph n x . Trang 24 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 R t nhi u c m bi n không ti p xúc ho t đ ng dựa trên hi n t ng truy n sóng. Sóng đ c phát ra t i m t đi m tham chi u, kho ng cách đ c xác định bằng cách đo th i gian truy n t đi m tham chi u tới v t hoặc suy gi m c a c ng đ khi sóng truy n tới v t vƠ quay tr l i đi m tham chi u. Th i gian truy n sóng th ng đ c đo bằng phương pháp thời gian truyền (TOF_Time of flight). Ph ng pháp thời gian truy n: Ph ng pháp th i gian truy n đ c minh họa trong hình 3.13 vƠ 3.14. M t b phát sóng (phát ra vƠi chu kỳ) đ c phát ra vƠ ph n x t v t v b thu có vị trí g n b phát. B phát vƠ b thu có th đ c tích h p trên cùng m t c m bi n. B thu cũng có th đ c gắn trên v t. TOF lƠ th i gian t khi bắt đ u phát đ n khi có tín hi u tr v . Kho ng cách đ c xác định bằng công th c d = c.TOF/2 (khi b phát vƠ b thu cùng m t vị trí ) vƠ d = c.TOF (khi b thu đ c gắn trên v t). Hình 3.13. Sóng được phát và phản xạ lại từ vật Hình 3.14. Đĩnh nghĩa thời gian truyền sóng. Đ chính xác c a ph ng pháp nƠy có th đ dò biên đ cực đ i (hình 3.15) Ngô Thanh Nghị c tăng lên bằng ph ng pháp Trang 25 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 3.15. TOF tính theo biên độ lớn nhất của tín hiệu phản xạ Sai s c a ph ng pháp th i gian truy n có th do các nguyên nhơn sau:  Sự thay đổi tốc độ truyền sóng: đặc bi t lƠ với các h th ng ơm thanh ta ph i chú Ủ tới sự thay đ i nƠy. Vì t c đ ơm thanh chịu nh h ng rõ r t c a nhi t đ vƠ đ ẩm.  Không xác định được chính xác thời gian đến của xung phản xạ.  Sai số của mạch định thời sử dụng để đo thời gian truyền.  Sự tương tác của sóng tới bề mặt đối tượng cần đo khoảng cách: Khi ánh sáng, ơm thanh hoặc sóng radio tác đ ng vƠo đ i t ng, tín hi u ph n h i đo đ c chỉ th hi n m t ph n nh c a tín hi u ban đ u. Năng l ng còn l i ph n x theo các h ớng khác nhau vƠ có th đ c h p th hoặc xuyên qua đ i t ng, ph thu c vƠo đặc tính đ i t ng vƠ góc tới c a chùm sóng. 3.4. C c u ch p hƠnh. 3.4.1. Các đ ng cơ đi n. 3.4.1.1. Động cơ DC. Trên hình 3.16 khi cho đi n áp m t chi u U vƠo hai ch i đi n A vƠ B, trong dơy qu n ph n ng có dòng đi n chịu lực tác d ng t ng h lên nhau t o nên momen tác d ng lên rôto, lƠm rôto quay. Chi u lực tác d ng đ c xác định theo qui tắc bƠn tay trái (hình 3.16a). Ngô Thanh Nghị Trang 26 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 3.16. Nguyên lý làm việc của động cơ một chiều. Khi ph n ng quay đ c nữa vòng, vị trí thanh d n ab, cd đ i ch nhau (hình 3.16b), nh có phi n góp đ i chi u dòng đi n, nên dòng đi n m t chi u bi n đ i thƠnh dòng đi n xoay chi u đ a vƠo dơy qu n ph n ng, giữ cho chi u lực tác d ng không đ i, do đó lực tác d ng lên rôto cũng theo m t chi u nh t định, đ m b o đ ng c có chi u quay không đ i. ĐI U CH NH T C Đ : ng với m i t i khác nhau ta c n có t c đ khác nhau. Vì v y đ phù h p với t i, c n ph i đi u chỉnh t c đ đ ng c lúc có t i. Ta có ph ng trình đi n áp m ch ph n ng lƠ: U=E +R I E =U-R I Thay trị s E = KE  n ta có ph n= ph U  R u Iu K E Nhìn vƠo ph ng pháp sau: ng trình t c đ lƠ: ng trình trên, ta th y rằng mu n đi u chỉnh t c đ ta có các a. Mắc điện trở điều chỉnh vào mạch phần ứng. Khi mắc thêm đi n tr ph vƠo m ch ph n ng, đi n tr R tăng lên đặc tính c d c xu ng, t c đ đ ng c gi m d n. Do dòng đi n ph n ng lớn nên t n hao công su t trên đi n tr đi u chỉnh lớn. Ph ng pháp nƠy chỉ s d ng đ ng c công su t nh . Ph b. Thay đổi điện áp U. Dùng ngu n đi n m t chi u đ đi u chỉnh đi n áp cung c p cho đ ng c . ng pháp nƠy đ c s d ng nhi u. Ngô Thanh Nghị Trang 27 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 c. Thay đổi từ thông. Thay đ i t thông bằng cách thay đ i dòng đi n kích t . Khi đi u chỉnh t c đ , ta k t h p với các ph ng pháp trên. Ví d ph ng pháp thay đ i t thông, k t h p với ph ng pháp thay đ i đi n áp thì ph m vi đi u chỉnh r t r ng, đơy lƠ u đi m lớn c a đ ng c đi n m t chi u. 3.4.1.2. Động cơ AC. a. Động cơ không đồng bộ. Nguyên lỦ lƠm vi c: Khi đặt đi n áp xoay chi u ba pha có t n s f1 vƠo dơy qu n stato, trong dơy qu n stato s có h th ng dòng ba pha ch y qua, dòng đi n này s t o ra t tr ng quay p đôi cực, quay với t c đ n1  60 f . T tr p ng quay cắt các thanh d n c a dơy qu n rôto vƠ c m ng các s c đi n đ ng. Vì dơy qu n rôto n i ngắn m ch, nên s c đi n đ ng c m ng s sinh ra dòng trong các thanh d n rôto. Lực tác d ng t ng h giữa t tr ng quay c a máy với thanh d n mang dòng đi n rôto, kéo rôto quay theo chi u với t tr ng quay với t c đ n. Đ minh họa, ta xét t tr ng quay B c a stato đang quay theo chi u kim đ ng h với t c đ n1 (hình 3.11). Khi xác định chi u s c đi n đ ng c m ng theo quy tắc bƠn tay ph i, ta căn c vƠo chi u chuy n đ ng t ng đ i c a thanh d n với t tr ng. N u coi t tr ng đ ng yên, thì chi u chuy n đ ng t ng đ i c a thanh d n ng c với chi u n1, t đó áp d ng quy tắc bƠn tay ph i xác định đ c chi u s c đi n đ ng nh hình v . Hình 3.11. Quá trình tạo momen Chi u lực đi n t xác định theo quay của động cơ không đồng bộ quy tắc bƠn tay trái, trùng với chi u quay n1. Đ chênh l ch giữa t c đ t tr ng quay vƠ t c đ c a máy gọi lƠ t c đ tr t n2: n2 = n1 ậ n H s tr t c a t c đ lƠ  n2 n1  n S=   n1 n1 Ngô Thanh Nghị Trang 28 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Khi roto đ ng yên (n = 0), h s tr  0,06. T c đ đ ng c lƠ: n = n1 (1 - s) = t s = 1. Khi roto quay định m c s = 0,02 60 f (1  s) vg/p p b. Động cơ đồng bộ. Nguyên lỦ lƠm vi c: Khi cho dòng đi n ba pha vƠo dơy qu n stato, dòng đi n ba pha stato s sinh ra t tr ng quay với t c đ : n1  dơy qu n 60 f p N u rôto đang đ ng yên (hình 3.12), cực Nam S c a rôto bị cực Bắc N stato kéo và nó có xu h ớng quay theo chi u kim đ ng h . Nh ng do quán tính vƠ cực Bắc stato quét qua nó quá nhanh, trong khi nó ch a quay tới thì sau nữa chu kỳ nó đư đ i di n với cực Nam stato vƠ bị đẩy lùi, nghĩa lƠ rôto có xu h ớng quay theo chi u ng c l i. K t qu lƠ moment (m máy) trung bình bằng không vƠ rôto không quay đ c. Tuy nhiên n u chúng ta quay tr ớc rôto với t c đ đ ng b các cực t rôto bị “khóa chặt” vƠo cực t stato trái d u. Khi không t i, t tr ng stato vƠ rôto cùng quay Hình 3.12. Sự tạo ra momen trong với t c đ đ ng b n1 vƠ tr c c a chúng động cơ đồng bộ. trùng nhau (  = 0). Lúc có t i tr c t tr ng rôto đi ch m sau tr c t tr ng stato m t góc  , t i cƠng nặng góc  cƠng lớn, nh ng c hai v n cùng quay với t c đ đ ng b n1. 3.4.1.3. Động cơ bước. a. Giới thiệu về động cơ bước. Đ ng c b ớc c b n là m t đ ng c đi n không có b ph n đ o m ch (ch i than). Thông th ng đ ng c b ớc có nhi u h n 2 cu n dây đóng vai trò stator (ph n tĩnh). Rotor (ph n đ ng) v n là m t nam châm vĩnh c u hoặc là những kh i có răng (khía) làm bằng v t li u nhẹ có t tính (tr ng h p đ ng c b ớc bi n t tr ). Sự đ o m ch cho dòng đi n trong cu n dây đ c thực hi n bằng m ch đi n đi u khi n bên ngoài. Thông th ng, m ch đi u khi n này còn Ngô Thanh Nghị Trang 29 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 có thêm ch c năng đi u khi n đ ng c quay tới, lui hoặc giữ nguyên vị trí xác định. Hình 3.17. Phân biệt động cơ bước và động cơ điện thông thường. Hình 3.18. Cấu tạo bên trong động cơ bước. Hình 3.19. Hình dáng bên ngoài của động cơ bước. Ngô Thanh Nghị Trang 30 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Đ ng c b ớc thu c lo i đ ng c đ ng b , chúng không th quay tự do, liên t c mà ho t đ ng theo nguyên lý quay t ng “b ớc”, m i b ớc đ ng c s quay đ c m t góc (ví d 1,80/b ớc). M t vòng quay c a nó g m nhi u b ớc n i ti p nhau. Khi k t h p với m ch đi u khi n bên ngoài, chúng có th quay đ n và d ng l i t i m t vị trí xác định m t cách chính xác. b. Các loại động cơ bước. Dựa vào c u t o, ta có ba lo i đ ng c b ớc chính là: Đ ng c b ớc nam châm vĩnh c u, đ ng c b ớc bi n t tr và đ ng c b ớc h n h p (đ ng c lai). Ngoài ra còn có cách phân lo i dựa vào m ch đi u khi n nh đ ng c b ớc đ n cực, l ỡng cực. Đ ng c b ớc nam châm vĩnh c u. Đ ng c b ớc nam châm vĩnh c u có rotor là m t nam châm vĩnh c u, không chia thành nhi u răng, cũng có nhi u cu n dây nh lo i bi n t tr . Có hai lo i thông d ng lƠ đ ng c b ớc đ n cực (còn gọi là đ c cực ậ unipolar) và l ỡng cực (bipolar). Đ ng c b ớc bi n t trở: Đ ng c b ớc bi n t tr (hay còn gọi là đ ng c b ớc ph n kháng) không dùng nam châm vĩnh c u đ làm rotor mà dùng m t kh i có răng làm bằng v t li u nhẹ có t tính. Ph n stator là 3 đ n 5 cu n dây đ c n i chung với nhau. Hình 3.20. Động cơ biến từ trở. Đ ng c b ớc h Đ ng c b ớc h đi m c a hai lo i đ ng có nhi u răng, stator là n h p. n h p (hay còn gọi là đ ng c b ớc c m ng) k t h p u c trên, nghĩa là chúng có rotor là nam châm vĩnh c u, những cu n dây. Đ ng c h n h p thông d ng là lo i có 200 răng và có b ớc 1,80. Ngô Thanh Nghị Trang 31 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 3.21. Động cơ bước hỗn hợp. Nh ta th y trong hình, rotor c a đ ng c b ớc h n h p g m hai đĩa b trí so le nhau. M i đĩa có nhi u răng ng với các cực. 3.4.2. H ỏh ng đi Ố khiển khí nén. Đi u khi n lƠ quá trình c a m t h th ng, trong đó d ới tác d ng c a m t hay nhi u đ i l ng vƠo, các đ i l ng ra thay đ i theo m t quy lu t nh t định c a h th ng đó. M t h th ng đi u khi n bao g m: Ph n t đ a tín hi u Ph n t x lỦ vƠ đi u khi n C c u ch p hƠnh - Van đ o chi u. - Xilanh. - Van chắn. - Đ ng c khí nén. - Van ti t l u. - Van áp su t. - Ph n t khu ch đ i. Trong ph n nƠy ta chỉ xét đ n 2 ph n: Ph n t x lỦ vƠ đi u khi n vƠ c c u ch p hƠnh. - Công tắc, nút b m. - Công tắc hƠnh trình. - C m bi n. 3.4.2.1. Phần tử xử lý và điều khiển. 3.4.2.1.1. Van đảo chiều. Van đ o chi u có nhi m v đi u khi n dòng năng l ng bằng cách đóng m hay thay đ i vị trí các c a van đ thay đ i h ớng c a dòng khí nén. a. Ký hiệu của van đảo chiều. Ngô Thanh Nghị Trang 32 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 TểN THI T B Kệ HI U Van đ o chi u 2/2 Van đ o chi u 4/2 Van đ o chi u 5/2 b. Tín hiệu tác động: Tín hi u tác đ ng vƠo van đ o chi u có 4 lo i lƠ: tác đ ng bằng tay, tác đ ng bằng c học, tác đ ng bằng khí nén vƠ tác đ ng bằng nam chơm đi n. Tín hi u tác đ ng t 2 phía (đ i với van đ o chi u không có vị trí ‘không’) hay chỉ t 1 phía (đ i với van đ o chi u có vị trí ‘không’). Tác đ ng bằng tay: TểN THI T B Kệ HI U Kí hi u nút nh n t ng quát Nút b m Tay g t BƠn đ p Ngô Thanh Nghị Trang 33 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Tác đ ng bằng khí nén: TểN THI T B Kệ HI U Trực ti p bằng dòng khí nén vào Trực ti p bằng dòng khí nén ra Trực ti p bằng dòng khí nén vƠo với đ ng kính 2 đ u nòng van khác nhau Gián ti p bằng dòng khí nén vào qua van ph tr Tác đ ng bằng c . TểN THI T B Kệ HI U Đ u dò Cữ chặn bằng con lăn, tác đ ng 2 chi u Cữ chặn bằng con lăn, tác đ ng 1 chi u Lò xo Nút nh n có rưnh định vị Tác đ ng bằng nam chơm đi n TểN THI T B Kệ HI U Trực ti p Ngô Thanh Nghị Trang 34 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Bằng nam chơm đi n vƠ van ph tr Tác đ ng theo cách h ớng d n c th * c. Van đảo chiều có vị trí ‘không’. Van đ o chi u có vị trí ‘không’ lƠ lo i van tác đ ng bằng c ậ lò xo lên nòng van vƠ kỦ hi u lò xo nằm ngay vị trí bên c nh ô vuông phía bên ph i c a kỦ hi u van. Tác đ ng lên phía đ i di n nòng van lƠ tín hi u tác đ ng bằng c , khí nén hay bằng đi n. Khi ch a có tín hi u tác đ ng, vị trí c a các c a n i đ c bi u di n trong ô vuông phía bên ph i đ i với van đ o chi u 2 vị trí. Còn đ i với van đ o chi u 3 vị trí thì vị trí ‘không’ nằm giữa. Ví d : Van đ o chi u 2/2 tác đ ng bằng nam chơm đi n. 0 R 1 Y P Van có 2 c a P vƠ R, 2 vị trí 0 vƠ 1. T i vị trí 0, c a P vƠ R bị chặn. Khi cu n Y có đi n, t vị trí 0 van chuy n sang vị trí 1, c a P n i với c a R. Khi cu n Y m t đi n, do tác đ ng c a lò xo phía đ i di n, van s quay tr v vị trí ban đ u. d. Van đảo chiều không có vị trí ‘không’. Khi không có tín hi u tác đ ng lên đ u nòng van nữa, thì vị trí c a van v n đ c giữ nguyên đ i tín hi u tác đ ng t phía nòng van đ i di n. Vị trí tác đ ng kỦ hi u a , b, c, ầ Tín hi u tác đ ng có th lƠ: - Tác đ ng bằng tay hay bƠn đ p. - Tác đ ng bằng dòng khí nén đi u khi n vƠo hay ra t 2 phía nòng van. - tác đ ng trực ti p bằng đi n t hay gián ti p bằng dòng khí nén đi qua van ph tr . Ví dụ: Van đảo chiều 3/2 tác động bằng nam châm điện. a A b Y2 Y1 P R Ngô Thanh Nghị Trang 35 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Khi cu n Y1 có đi n thì c a P n i với c a A, c a R bị chặn. Khi cu n Y2 có đi n thì c a A n i với c a R còn c a P bị chặn. 3.4.2.1.2. Van chắn. Van chắn lƠ lo i van chỉ cho dòng khí nén đi qua m t chi u, chi u còn l i bị chặn. Van chắn g m có các lo i sau: - Van 1 chi u. - Van Logic OR. - Van Logic AND. - Van x khí nhanh. TểN THI T B Van m t chi u. Van m t chi u có tác d ng chỉ cho dòng khí nén đi qua m t chi u (t A qua B), chi u ng c l i bị chặn. Van logic OR. Khi có dòng khí nén vƠo t P1 thì c a P2 bị chặn vƠ c a P1 n i với c a A. Ng c l i khi dòng khí nén vƠo P2 thì c a P1 bị chặn, c a P2 n i với c a A. Van logic AND. Khi có dòng khí nén vào P1 thì P1 bị chặn, vƠ ng c l i khi có dòng khí nén vƠo P2 thì P2 bị chặn. Chỉ khi nƠo c P1 vƠ P2 có dòng khí nén vƠo thì mới có khí nén qua c a A. Van x khí nhanh. Khi dòng khí nén vƠo c a P, chắn c a R, c a P n i với c a A. Khi dòng khí nén vƠo t A, c a P bị chặn, c a A n i với c a R, khí đ c x nhanh ra ngoƠi. 3.4.2.1.3. Van tiết lưu: Van ti t l u có nhi m v thay đ i l u l đ i v n t c c a c c u ch p hƠnh. Ngô Thanh Nghị KÍ HI U B A A P1 P2 A P1 P2 A P R  ng dòng khí nén, có nghĩa lƠ thay Trang 36 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 TểN THI T B Kệ HI U Van ti t l u có ti t di n không đ i: Khe h c a van có ti t di n không thay đ i, do đó l u l ng dòng ch y không thay đ i. A B A B Van ti t l u có ti t di n thay đ i: L u l ng dòng ch y qua van thay đ i đ c nh vƠo m t vít đi u chỉnh lƠm thay đ i ti t di n c a khe h . Van ti t l u m t chi u đi u ch nh bằng tay: Ti t di n Az thay đ i bằng cách đi u chỉnh vít bằng tay. Khi dòng khí nén t A sang B, lò xo đẩy mƠng chắn vƠ dòng khí nén chỉ qua ti t diên Az. Khi dòng khí nén t B sang A, mƠng chắn bị đẩy lên vƠ dòng khí đi qua kho ng h giữa mƠng chắn vƠ mặt tựa mƠng chắn, l u l ng không đ c đi u chỉnh. Van ti t l u m t chi u đi u ch nh bằng cữ chặn: Nguyên lỦ ho t đ ng t ng tự nh van ti t l u m t chi u đi u chỉnh bằng tay. Dòng khí nén chỉ có th đi m t chi u t A sang B, tùy vƠo vị trí c a cữ chặn mƠ ti t di n c a khe h c a van thay đ i, lƠm cho l u l ng dòng ch y thay đ i. Ngô Thanh Nghị  A A  B   B Trang 37 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 3.4.2.1.4. Van an toàn. TểN THI T B Van an toàn. Bình th ng khi áp su t nh h n hoặc bằng áp su t cho phép, c a R bị chặn, nh ng khi áp su t lớn h n áp su t cho phép, c a R m ra, khí nén t c a P theo c a R thoát ra ngoƠi. Kệ HI U P  R 3.4.2.2. Cơ cấu chấp hành: C c u ch p hƠnh có nhi m v bi n đ i năng l ng khí nén thƠnh năng l ng c học. C c u ch p hƠnh có th thực hi n chuy n đ ng thẳng (xilanh) hoặc chuy n đ ng quay (đ ng c khí nén). 3.4.2.2.1. Xi lanh. TểN THI T B Kệ HI U Xilanh tác d ng đ n (xilanh tác d ng m t chi u). Áp lực khí nén chỉ tác d ng vƠo m t phía c a xilanh, phía còn l i lƠ do ngo i lực hay lò xo tác d ng. Xilanh tác d ng 2 chi u (xilanh tác d ng kép). Áp su t khí nén đ c d n vƠo 2 phía c a xilanh, do yêu c u đi u khi n mƠ xilanh s đi vƠo hay đi ra tùy thu c vƠo áp lực khí nén vƠo phía nƠo. Ngô Thanh Nghị Trang 38 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 3.4.2.2.2. Động cơ khí nén: Đ ng c khí nén có nhi m v bi n đ i năng l l ng c học (chuy n đ ng quay). Đ - ng c a khí nén thƠnh năng ng c khí nén có những u đi m sau: Đi u chỉnh đ c momen quay vƠ s vòng quay. S vòng quay cao vƠ đi u chỉnh vô c p Không h h ng khi quá t i Giá thƠnh b o d ỡng th p Nh c đi m. - Giá thành cao. - S vòng quay thay đ i theo t i trọng. - Gơy ti ng n lớn khi x khí. Ngô Thanh Nghị a. b. a. Đ ng c quay m t chi u b. Đ ng c quay hai chi u. Hình 3.22. Ký hiệu động cơ khí nén Trang 39 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 CH NG 4: ĐI U KHI N LOGIC KH L P TRỊNH PLC 4.1. Giới thi u PLC. 4.1.1. Giới ỏhi Ố chỐng. PLC vi t tắt c a Programmable Logic Controllers. LƠ thi t bị đi u khi n logic l p trình đ c, cho phép thực hi n linh ho t các thu t toán đi u khi n logic thông qua m t ngôn ngữ l p trình. Sự phát tri n c a PLC đư đem l i nhi u thu n l i và làm cho các thao tác máy tr nên nhanh, nh y, d dàng và tin c y h n. Nó có kh năng thay th hoàn toàn cho các ph ng pháp đi u khi n truy n th ng dùng r le (lo i thi t bị ph c t p và c ng k nh); kh năng đi u khi n thi t bị d dàng và linh ho t dựa trên vi c l p trình trên các l nh logic c b n; kh năng định th i, đ m, gi i quy t các v n đ toán học và công ngh , kh năng t o l p g i đi, ti p nh n những tín hi u nhằm m c đích ki m soát sự kích ho t hoặc đình chỉ những ch c năng c a máy hoặc m t dây chuy n công ngh . Nh v y những đặc đi m làm cho PLC có tính năng u vi t và thích h p trong môi tr ng công nghi p:  Kh năng kháng nhi u r t t t.  C u trúc d ng modul r t thu n ti n cho vi c thi t k , m r ng, c i t o nâng c p...  Có những modul chuyên d ng đ thực hi n những ch c năng đặc bi t hay những modul truy n thông đ k t n i PLC với m ng công nghi p hoặc m ng Internet...  Kh năng l p trình đ c, l p trình d dàng.  Yêu c u c a ng i l p trình không c n gi i v ki n th c đi n t mà chỉ c n nắm vững công ngh s n xu t và bi t chọn thi t bị thích h p là có th l p trình đ c.  Thu c vào h s n xu t linh ho t do tính thay đ i đ c ch ng trình hoặc thay đ i trực ti p các thông s mà không c n thay đ i l i ch ng trình. 4.1.2. Hình dáng bên ngoài. Ngô Thanh Nghị Trang 40 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 4.1. Hình dáng bên ngoài của một PLC Mô t các đèn báo trên S7-200:  SF: Đèn đ SF báo hi u h th ng bị h ng. Đèn SF sáng lên khi PLC có h ng hóc.  RUN: Đèn xanh RUN chỉ PLC đang ch đ lƠm vi c vƠ thực hi n ch ng đ c n p vƠo trong PLC.  STOP: Đèn vƠng STOP chỉ định rằng PLC đang ch đ d ng. D ng ch ng trình đang thực hi n l i.  Ix.x: Đèn xanh c ng vƠo chỉ định tr ng thái t c th i c a c ng Ix.x . Đèn nƠy báo hi u tr ng thái c a tín hi u theo giá trị logic c a c ng.  Qy.y: Đèn xanh c ng ra báo hi u tr ng thái t c th i c a c ng Qy.y. Đèn nƠy báo hi u tr ng thái c a tín hi u theo giá trị logic c a c ng. Ngô Thanh Nghị Trang 41 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 C ng truy n thông: S7-200 s d ng c ng truy n thông n i ti p RS485 với phích n i 9 chơn đ ph c v cho vi c ghép n i với thi t bị l p trình hoặc với các tr m PLC khác. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Chú thích: Đ t 24 VDC Truy n vƠ nh n dữ li u Không s d ng Đ t 5 VDC 24 VDC Truy n vƠ nh n dữ li u Không s d ng. Hình 4.2. Sơ đồ chân của cổng truyền thông Ghép n i S7-200 với máy tính PC qua c ng RS232 c n có cáp n i PC/PPI với b chuy n đ i RS232/RS485. Hình 4.3. Sơ đồ kết nối giữa PLC và máy tính thông qua cáp PC/PPI Hình 4.4. Hình dạng và kích thước của cáp PC/PPI Ngô Thanh Nghị Trang 42 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Công tắc chọn ch đ lƠm vi c cho PLC  RUN: Cho phép PLC thực hi n ch ng trình trong b nhớ, khi ch ng trình gặp l i hoặc gặp l nh STOP thì PLC s tự đ ng chuy n sang ch đ STOP mặc dù công tắc v n ch đ RUN (nên quan sát tr ng thái thực t i c a PLC theo đèn báo).  STOP: Khi chuy n sang ch đ STOP, d ng c ỡng b c ch ng trình đang ch y, các tín hi u ra lúc nƠy đ u v off. ch đ STOP PLC cho phép hi u chỉnh l i ch ng trình hoặc n p m t ch ng trình mới.  TERM: cho phép máy l p trình tự quy t định chọn m t trong hai ch đ lƠm vi c cho PLC RUN hoặc STOP. Vít ch nh đ nh t ng tự: M i CPU có t 1 đ n 2 vít chỉnh định t ng tự, có th xoay đ c m t góc 270, dùng đ thay đ i giá trị c a bi n s d ng trong ch ng trình. Pin và ngu n nuôi b nhớ: Khi năng l ng c a t bị c n ki t, ngu n pin tự đ ng chuy n sang tr ng thái tích cực, PLC s s d ng năng l ng t pin. Vi c thay th nƠy lƠm cho dữ li u trong b nhớ không bị m t đi. 4.1.3. Các ỏhành ốiên họ S7-200. Các thông s c b n c a các thƠnh viên họ S7-200 đ sau: Thông s CPU221 CPU222 CPU224 c mô t tóm tắt CPU226 b ng CPU226XM Kích thước 90x80x62 90x80x62 120.5x80x62 190x80x62 190x80x62 Bộ nhớ chương trình 4096 bytes 4096 bytes 8912 bytes 8912 bytes 1634 bytes Bộ nhớ Dữ liệu 2048 bytes 2048 bytes 5120 bytes 5120 bytes 1024 bytes Cổng vào 6 8 14 24 24 Cổng ra 4 6 10 16 16 Modul mở rộng 0 2 Modules 7 Modules 7 Modules 7 Modules Cổng truyền RS-485 thông RS-485 RS-485 RS-485 RS-485 Dự trữ bộ nhớ (giờ) 50 190 190 190 50 Bộ định thời 256 b định th i: 4 b 1ms, 16 b 10 ms, 236 b 100ms Các loại DC/DC/DC AC/DC/RL Ngô Thanh Nghị DC/DC/DC AC/DC/RL DC/DC/DC AC/DC/RL DC/DC/DC AC/DC/RL DC/DC/DC AC/DC/RL Trang 43 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Bộ đếm C0-C255 C0-C255 C0-C255 C0-C255 C0-C255 Bảng 4.1. Các thông số cơ bản của các thành viên họ S7-200 Bảng 4.2. Các loại CPU S7-200. Bảng 4.3. Kích thước và trọng lượng. Ngô Thanh Nghị Trang 44 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Bảng 4.4. Một số thông số kỹ thuật. 4.1.4. MoếỐệ Ỉở r ng. C u trúc modul c a S7-200 t o sự linh ho t t i đa đ gi i quy t các bƠi toán, nó cho phép chúng ta chọn s đ u vƠo ra t i u v mặt kinh t . Chúng ta có th tăng thêm s c ng vƠo ra cho bằng cách n i thêm các modul m r ng. Các modul m r ng nƠy đ c cắm n i ti p nhau vƠo bên ph i CPU lƠm thƠnh m t mắc xích. Địa chỉ các đ u vƠo ra trên các modul m r ng đ c xác định bằng ki u vƠo, ra vƠ vị trí c a modul trong mắc xích. Ngô Thanh Nghị Trang 45 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 4.5. Ghép nối CPU 224 với các modul mở rộng Bảng 4.5. Các loại modul mở rộng Bảng 4.6. Các thông số cơ bản của modul mở rộng số Ngô Thanh Nghị Trang 46 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Bảng 4.6. Các loại modul mở rộng số. Bảng 4.7. Các thông số cơ bản của các loại modul mở rộng analog. Ngô Thanh Nghị Trang 47 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 4.6. Kích thước của các loại PLC và modul mở rộng 4.2. Đ u n i PLC vƠ modul mở r ng. 4.2.1. PLC sử ếụng ngỐồn nỐôi Ỉ ỏ chi Ố. Hình 4.7. Cách đấu dây CPU 221 DC/DC/DC Ngô Thanh Nghị Trang 48 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 4.8. Cách đấu dây CPU 222 DC/DC/DC Hình 4.9. Cách đấu dây CPU 224 DC/DC/DC Ngô Thanh Nghị Trang 49 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 4.10. Cách đấu dây CPU 226 DC/DC/DC 4.2.2. PLC sử ếụng ngỐồn nỐôi xoay chi Ố. Hình 4.11. Cách đấu dây CPU 221 AC/DC/RELAY Ngô Thanh Nghị Trang 50 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 4.12. Cách đấu dây CPU 222 AC/DC/RELAY Hình 4.13. Cách đấu dây CPU 224 AC/DC/RELAY Ngô Thanh Nghị Trang 51 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 4.14. Cách đấu dây CPU 226 AC/DC/RELAY 4.2.3. ĐấỐ n i ỈoếỐệ Ỉở r ng. Hình 4.15. Cách đấu modul mở rộng EM 221 Digital Input 8x24 VDC Ngô Thanh Nghị Trang 52 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 4.16. Cách đấu modul mở rộng EM 222 Digital Output 8 Hình 4.17. Cách đấu modul mở rộng EM 223 24VDC 4 Inputs/4 Outputs Ngô Thanh Nghị Trang 53 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 4.18. Cách đấu modul mở rộng EM 223 24VDC 4 Inputs/4 Relay Outputs Hình 4.19. Cách đấu modul mở rộng EM 223 24VDC 8 Inputs/8 Outputs Ngô Thanh Nghị Trang 54 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 4.20. Cách đấu modul mở rộng EM 223 24VDC 8 Inputs/8 Relay Outputs Hình 4.21. Cách đấu modul mở rộng EM 223 24VDC 16 Inputs/16 Outputs Ngô Thanh Nghị Trang 55 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 4.22. Cách đấu modul mở rộng EM 223 24VDC 16 Inputs/16 Relay Outputs 4.3. Ngôn ngữ l p trình. 4.3.1. Cách ỏhực hi n chương ỏrình. PLC thực hi n ch ng trình theo chu trình lặp. M i vòng lặp đ c gọi lƠ vòng quét (scan). M i vòng quét đ c bắt đ u bằng giai đo n đọc dữ li u t các c ng vƠo vùng đ m o, ti p theo lƠ giai đo n thực hi n ch ng trình. Trong t ng vòng quét, ch ng trình đ c thực hi n bằng l nh đ u tiên vƠ k t thúc t i l nh k t thúc. Sau giai đo n thực hi n ch ng trình lƠ giai đo n truy n thông n i b vƠ ki m tra l i. Vòng quét đ c k t thúc bằng giai đo n chuy n các n i dung c a b đ m o tới các c ng ra. Hình 4.23. Cấu trúc một vòng quét trong PLC Ngô Thanh Nghị Trang 56 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Nh v y t i th i đi m thực hi n l nh vƠo/ra, thông th ng l nh không thực hi n hi n l nh trực ti p với c ng vƠo/ra mƠ chỉ thông qua b đ m o c a c ng trong vùng nhớ tham s . Vi c truy n thông giữa b đ m o với ngo i vi do CPU qu n lỦ. Khi gặp l nh vƠo/ra t c th i thì ngay l p t c h th ng s cho d ng mọi công vi c khác, ngay c ch ng trình x lỦ ngắt, đ thực hi n l nh nƠy m t cách trực ti p với c ng vƠo/ra. Ch ng trình x lỦ ngắt chỉ đ c thực hi n trong vòng quét khi xu t hi n tính hi u báo ngắt vƠ có th x y ra b t c đi m nƠo trong vòng quét. 4.3.2. CấỐ ỏrúc chương ỏrình. C u trúc c a m t ch ng trình đ c t o thƠnh t 3 thƠnh ph n c b n: 1 ch ng trình chính (main Program), có th có m t hay nhi u ch ng trình con (subroutines), các ch ng trình con x lỦ ngắt (interrupt routines) có th có hoặc không. Ch ng trình chính bao g m các l nh đi u khi n ng d ng. Các l nh nƠy đ c thực hi n tu n tự m t cách liên t c, c m i vòng quét m t l n. Ch ng trình chính đ c k t thúc bằng l nh k t thúc ch ng trình (MEND hoặc END). Ch ng trình con lƠ m t b ph n c a ch ng trình. Nó có th có hoặc không, chỉ đ c thực hi n khi có l nh gọi đ n t ch ng trình chính. Các ch ng trình con ph i đ c vi t sau l nh k t thúc ch ng trình chính (MEND hoặc END). Các ch ng trình con x lỦ ngắt (có th có hoặc không) khi x y ra sự ki n ngắt t ng ng. Sự ki n đó có th lƠ sự thay đ i m c m t đ u vƠo, b định th i đ m đ hay nh n đ c dữ li u trên c ng truy n thôngầ.Ch ng trình x lỦ ngắt cũng ph i đ c vi t sau l nh k t thúc ch ng trình chính (MEND hoặc END). Các ch ng trình con th ng đ c nhóm l i thƠnh m t nhóm ngay sau ch ng trình chính. Sau đó đ n ngay các ch ng trình x lỦ ngắt. Bằng cách vi t nh v y, c u trúc ch ng trình đ c rõ rƠng vƠ thu n ti n h n trong vi c đọc ch ng trình sau nƠy. Cũng có th tự do tr n l n các ch ng trình con vƠ ch ng trình x lỦ ngắt đằng sau ch ng trình chính. Ngô Thanh Nghị Trang 57 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 4.24. Cấu trúc một chương trình của PLC 4.3.3. Phương pháp ệập ỏrình. L p trình cho S7 200 và các PLC khác c a hãng Siemens dựa trên 3 ph ng pháp c b n: - Ph ng pháp hình thang (Ladder logic _ LAD). - Ph ng pháp kh i hàm (Function Block Diagram _ FBD). - Ph ng pháp li t kê cơu l nh (Statement List _ STL). Thông th ng chúng ta chỉ dùng 2 ph ng pháp đó lƠ LAD vƠ STL. N u ch ng trình đ c vi t theo ki u LAD, thi t bị l p trình s tự t o theo ki u STL t ng ng. Ng c l i không ph i mọi ch ng trình đ c vi t theo ki u STL cũng đ u có th chuy n sang đ c d ng LAD. Định nghĩa ố LAD: LAD là ngôn ngữ l p trình bằng đ họa. Nhữnh thành ph n c b n dùng trong LAD t ng ng với những thành ph n c b n dùng trong b ng m ch r le. Trong ch ng trình LAD các ph n t c b n dùng đ bi u di n l nh logic nh sau: - Ti p đi m có hai lo i: Th ng đóng ; th ng h - Cu n dơy (coil): - H p (box): Mô t các hàm khác nhau, nó làm vi c khi có dòng đi n đ a đ n h p. Có các nhóm h p sau: h p các b định th i, h p các b đ m, h p di chuy n dữ li u, h p các hàm toán học.... Ngô Thanh Nghị Trang 58 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 - M ng LAD: Là đ ng n i các ph n t thành m t m ch hoàn chỉnh, đi t đ ng ngu n bên trái sang đ ng ngu n bên ph i. Ngu n đi n có hai đ ng chính, m t đ ng bên trái th hi n dơy nóng, m t đ ng bên ph i lƠ dơy trung hòa (neutral) hay lƠ đ ng tr v ngu n cung c p. Đ ng ngu n bên ph i không đ c th hi n trên giao di n l p trình. Định nghĩa ố STL: Là ph ng pháp th hi n ch ng trình d ới d ng t p h p các câu l nh. Khác với hai ngôn ngữ kia lƠ d ng đ họa. Chính vì th trong STL có th vi t những ch ng trình mƠ trong hai ngôn ngữ còn l i không th vi t đ c. B i vì nó sát với ngôn ngữ máy h n, không bị giới h n b i các quy tắc đ họa. STL th ng dƠnh cho l p trình viên giƠu kinh nghi m. STL có th gi i quy t đ c m t s v n đ không th gi i quy t d dƠng trong Lad vƠ FBD, STL chỉ có th s d ng t p l nh SIMATIC, mọi ch ng trình vi t bằng LAD hay FBD đ có th xem vƠ s a trong STL nh ng không ph i t t c những ch ng trình vi t trong STL đ u có th xem bằng LAD hay FBD. Đ t o ra m t ch ng trình bằng STL, ng i l p trình c n ph i hi u rõ ph ng th c s d ng 9 bit trong ngăn x p (stack) logic c a S7-200. Ngăn x p là m t kh i 9 bit ch ng lên nhau t S0 đ n S8, nh ng t t c các thu t toán liên quan đ n ngăn x p đ u làm vi c với bit đ u tiên và bit th hai (S0 và S1) c a ngăn x p. Giá trị logic mới có th đ c g i hoặc n i thêm vào ngăn x p. Hai bit S0 và S1 ph i h p với nhau thì ngăn x p đ c kéo lên m t bit. 4.4. M t s l nh c b n. 4.4.1. L nh ốào ra. STL LD A O LDN AN ON LDI AI OI LDNI AIN OIN Ngô Thanh Nghị LAD Mô ỏả Toán hạng bit Ti p đi m th ng m s đ đóng khi bit = 1. c bit: I, Q, M, SM, T, C, V. bit Ti p đi m th ng đóng s đ m khi bit = 1. c bit: I, Q, M, SM, T, C, V. bit Ti p đi m th ng m s đóng bit: I t c th i khi bit = 1. bit Ti p đi m th ng đóng s m t c th i khi bit = 1. bit: I Trang 59 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 bit = bit =I bit bit Cu n dơy đ u ra tr ng thái bit: I, Q, M, SM, ON khi có dòng đi n đi u khi n T, C, V. đi qua. Cu n dơy đ u ra tr ng thái ON t c khi có dòng đi n đi u bit: Q khi n đi qua. 4.4.2. Các ệ nh ghi/xóa giá ỏrị cho ỏi p điểỈ. L nh nƠy dùng đ đóng vƠ ngắt các đi m gián đo n đư đ c thi t k . Khi dòng đi u khi n đ n các cu n dơy thì các cu n dơy đóng hoặc m các ti p đi m (hoặc m t dưy các ti p đi m). STL LAD S bit, n bit S n R bit, n bit R n SI bit, n bit SI n RI bit, n bit RI n Mô ỏả Toán hạng Set 1 m ng g m n ti p đi m, tính t ti p đi m "bit" bit: I, Q, M, SM, T, (n<=128 ti p đi m). C, V n: IB, QB, MB, Reset 1 m ng g m n ti p SMB, VB, AC, Hằng đi m, tính t ti p đi m "bit" s , *VD, *AC (n <= 128 ti p đi m). Set t c th i 1 m ng g m n ti p đi m, tính t ti p đi m bit: Q "bit" (n <= 128 ti p đi m). n: IB, QB, MB, SMB, VB, AC, Hằng Reset t c th i 1 m ng g m n s , *VD, *AC ti p đi m, tính t ti p đi m "bit" (n <= 128 ti p đi m). 4.4.3. Các ệ nh ệogic đại s BooệỀan. Các l nh nƠy đ c bi u di n trong LAD vƠ STL đ c tóm tắt trong b ng sau. Chúng s d ng bit nhớ đặc bi t SM1.0 đ thông báo v tr ng thái k t qu phép tính đ c thực hi n. SM1.0 lƠ bit nhớ 0 (Có giá trị logic bằng 1 khi k t qu c a phép tính là 0) Ngô Thanh Nghị Trang 60 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Bi u di n trong STL STL ANDW IN1, IN2 ORW IN1, IN2 XORW IN1, IN2 ANDD IN1, IN2 ORD IN1, IN2 XORD IN1, IN2 Ngô Thanh Nghị Mô t Toán h ng L nh thực hi n phép logic AND giữa các bít t ng ng c a hai t IN1 vƠ IN2. K t qu đ c ghi l i IN1: VW, T, C, IW, QW, vào IN2. SMW, AC, AIW, *VD, L nh thực hi n phép logic *AC, Hằng s . OR giữa các bít t ng ng c a hai t IN1 vƠ IN2. K t IN2: VW, T, C, IW, QW, qu đ c ghi l i vƠo IN2. SMW, AC, AIW, *VD, L nh thực hi n phép logic *AC XOR giữa các bít t ng ng c a hai t IN1 vƠ IN2. K t qu đ c ghi l i vào IN2. L nh thực hi n phép logic AND giữa các bít t ng ng c a hai t kép IN1 vƠ IN2. K t qu đ c ghi l i vào IN2. IN1: VD, ID, QD, MD, L nh thực hi n phép logic SMQ, AC, HC, *VD, OR giữa các bít t ng ng *AC, Hằng s . c a hai t kép IN1 vƠ IN2. K t qu đ c ghi l i vƠo IN2: VD, ID, QD, MD, IN2. L nh thực hi n phép logic SMD, AC, *VD, *AC XOR giữa các bít t ng ng c a hai t kép IN1 vƠ IN2. K t qu đ c ghi l i vào IN2. Trang 61 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Bi u di n trong LAD. LAD Mô t Toán h ng L nh thực hi n phép logic IN1: VW, T, C, IW, QW, AND giữa các bít t ng ng SMW, AC, AIW, *VD, c a hai t IN1 vƠ IN2. K t qu *AC, Hằng s . đ c ghi l i vƠo OUT. L nh thực hi n phép logic OR IN2: VW, T, C, IW, QW, giữa các bít t ng ng c a hai SMW, AC, AIW, *VD, t IN1 vƠ IN2. K t qu đ c *AC ghi l i vƠo OUT. L nh thực hi n phép logic XOR OUT: VW, T, C, IW, giữa các bít t ng ng c a hai MW, QW, SMW, AC, t IN1 vƠ IN2. K t qu đ c *VD, *AC ghi l i vƠo OUT. L nh thực hi n phép logic AND giữa các bít t ng ng IN1: VD, ID, QD, MD, c a hai t kép IN1 vƠ IN2. K t SMQ, AC, HC, *VD, qu đ c ghi l i vƠo OUT. *AC, Hằng s . L nh thực hi n phép logic OR giữa các bít t ng ng c a hai t kép IN1 vƠ IN2. K t qu IN2: VD, ID, QD, MD, SMD, AC, *VD, *AC đ c ghi l i vƠo OUT. L nh thực hi n phép logic XOR giữa các bít t ng ng c a hai OUT: VD, ID, QD, MD, t kép IN1 vƠ IN2. K t qu SMD, AC, *VD, *AC đ c ghi l i vƠo OUT. Ngô Thanh Nghị Trang 62 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Ví d : Vi ỏ ỏrong LAD Vi ỏ ỏrong STL NETWORK 1 LD I4.0 ANDW AC1 AC0 ORW AC1 VW100 XORW AC1 AC0 K ỏ qỐả. Ngô Thanh Nghị Trang 63 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 4.4.4. Các ệ nh ỏi p điểỈ đặc bi ỏ. Có th dùng l nh ti p đi m đặc bi t đ phát hi n sự chuy n ti p tr ng thái c a xung (s n xung) vƠ đ o l i tr ng thái dòng cung c p (giá trị c a đỉnh ngăn x p). LAD s d ng các ti p đi m đặc bi t đ tác đ ng vƠo dòng cung c p. Các ti p đi m đặc bi t không có toán h ng riêng. Vì v y ph i đặt chúng vƠo vị trí phía tr ớc c a cu n dơy hoặc họp đ u ra. Các l nh ti p đi m đặc bi t đ c bi u di n trong LAD: Mô t LAD Toán h ng Ti p đi m đ o tr ng thái c a dòng cung c p. N u dòng cung c p có ti p đi m đ o Không có thì nó bị ngắt m ch, n u không có ti p đi m đ o thì nó thông m ch. NOT P Ti p đi m chuy n đ i d ng, cho phép thông m ch trong m t vòng quét khi s n Không có xung đi u khi n chuy n t 0 lên 1. N Ti p đi m chuy n đ i ơm, cho phép thông m ch trong m t vòng quét khi s n xung Không có đi u khi n chuy n t 1 xu ng 0. Các l nh ti p đi m đặc bi t đ c bi u di n trong STL: Mô t STL Toán h ng L nh đ o giá trị bit đ u tiên trong ngăn x p. Không có EU L nh nh n bi t sự chuy n ti p tr ng thái t 0 lên 1 trong m t vòng quét c a đỉnh ngăn x p. Khi nh n đ c sự chuy n ti p nh v y đỉnh ngăn x p s có giá trị bằng 1 trong m t vòng quét. Không có ED L nh nh n bi t sự chuy n ti p tr ng thái t 1 xu ng 0 trong m t vòng quét c a đỉnh ngăn x p. Khi nh n đ c sự chuy n ti p nh v y đỉnh ngăn x p s có giá trị bằng 1 trong m t vòng quét. Không có NOT Ngô Thanh Nghị Trang 64 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 4.4.5. Các ệ nh so sánh. LAD IN1 ==B IN2 IN1 ==I IN2 IN1 ==D IN2 IN1 ==R IN2 IN1 <> B IN2 IN1 <> I IN2 IN1 <> D IN2 IN1 <> R IN2 IN1 <B IN2 IN1 <I IN2 Ngô Thanh Nghị Mô t Toán h ng L nh so sánh giá trị c a hai giá trị IN1 vƠ IN2. Ti p đi m đóng khi IN1=IN2 IN1, IN2 (Byte): IW, QW, MW, VW, SMW, SW, LW, B = Byte AC, Constant, *VD, *AC, I = Integer *LD D = Double Integer R = Real L nh so sánh giá trị c a hai giá trị IN1 vƠ IN2. Ti p đi m đóng khi IN1<>IN2 B = Byte I = Integer D = Double Integer R = Real IN1, IN2 (Integer): IW, QW, MW, VW, SMW, SW, LW, AC, Constant, VD, *AC, *LD IN1, IN2 (Double Integer): ID, QD, MD, SD, SMD, VD, LD, AC, Constant, *VD, *LD, *AC IN1, IN2 (Real): ID, QD, L nh so sánh giá trị c a hai MD, SD, SMD, VD, LD, giá trị IN1 vƠ IN2. Ti p đi m đóng khi AC, Constant, *VD, *LD, IN1<IN2 *AC B = Byte I = Integer D = Double Integer R = Real Trang 65 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 IN1 <D IN2 IN1 <R IN2 IN1 <= B IN2 IN1 <= I IN2 IN1 <= D IN2 IN1 <= R IN2 IN1 >B IN2 IN1 >I IN2 IN1 >D IN2 IN1 >R IN2 Ngô Thanh Nghị L nh so sánh giá trị c a hai giá trị IN1 vƠ IN2. Ti p đi m đóng khi IN1<=IN2 B = Byte I = Integer D = Double Integer R = Real L nh so sánh giá trị c a hai giá trị IN1 vƠ IN2. Ti p đi m đóng khi IN1>IN2 B = Byte I = Integer D = Double Integer R = Real Trang 66 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 IN1 >= B IN2 IN1 >= I IN2 IN1 >= D IN2 IN1 >= R IN2 L nh so sánh giá trị c a hai giá trị IN1 vƠ IN2. Ti p đi m đóng khi IN1>=IN2 B = Byte I = Integer D = Double Integer R = Real 4.4.6. L nh nhảy ốà ệ nh gọi chương ỏrình con. Các l nh c a ch ng trình, n u không có những l nh đi u khi n riêng, s đ c thực hi n theo th tự t trên xu ng d ới trong m t vòng quét. L nh đi u khi n ch ng trình cho phép thay đ i th tự thực hi n l nh. Chúng cho phép chuy n th tự thực hi n, đáng l ra lƠ l nh ti p theo, tới m t l nh b t c nƠo khác c a ch ng trình, trong đó n i đi u khi n chuy n đ n ph i đ c đánh d u tr ớc bằng m t nhưn, chỉ đích. Thu c nhóm l nh đi u khi n ch ng trình g m: l nh nh y, l nh gọi ch ng trình con. Nhưn chỉ đích, hay gọi đ n gi n lƠ nhưn ph i đ c đánh d u tr ớc khi thực hi n l nh nh y hay l nh gọi ch ng trình con. Vi c đặt nhưn cho l nh nh y ph i nằm trong ch ng trình. Nhưn c a ch ng trình con, hoặc c a ch ng trình x lỦ ngắt đ c khai báo đ u ch ng trình. Không th dùng l nh nh y JMP đ chuy n đi u khi n t ch ng trình chính vƠo m t nhưn b t kỳ trong ch ng trình con hoặc trong ch ng trình x lỦ ngắt. T ng tự nh v y cũng không th t m t ch ng trình con hay ch ng trình x lỦ ngắt nh y vƠo b t c m t nhưn nƠo nằm ngoƠi các ch ng trình đó. L nh gọi ch ng trình con lƠ l nh chuy n đi u khi n đ n ch ng trình con. Khi ch ng trình con thực hi n xong các phép tính c a mình thì vi c đi u khi n l i đ c chuy n tr v l nh ti p theo trong ch ng trình chính nằm ngay sau l nh gọi ch ng trình con. T m t ch ng trình con có th gọi đ c m t ch ng trình con khác trong nó, có th gọi nh v y nhi u nh t lƠ 8 l n trong S7-200. Ngô Thanh Nghị Trang 67 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 STL LAD Mô t JMP n L nh nh y thực hi n vi c chuy n đi u khi n đ n nhưn n trong m t ch ng trình. LBL n L nh khai báo nhưn n trong m t ch ng trình. CALL SBR_0 L nh gọi ch ng trình con, thực hi n phép chuy n đi u khi n đ n ch ng trình con có nhãn là SBR_0. CRET L nh tr v ch ch ng trình con. ng trình đư gọi Ví ếụ ố ệ nh nhảy: Ngô Thanh Nghị Trang 68 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 4.4.7. Các ệ nh can ỏhi p ốào ỏhời gian ốòng qỐéỏ. G m các l nh: END, STOP, NOP. Các l nh nƠy đ c dùng đ k t thúc ch ng trình đang thực hi n, vƠ kéo dƠi kho ng th i gian c a m t vòng quét. L nh END dùng đ k t thúc ch ng trình chính hi n hƠnh. L nh STOP k t thúc ch ng trình, nó chuy n đi u khi n ch ng trình đ n ch đ STOP. N u gặp l nh STOP trong ch ng trình chính hoặc trong ch ng trình con thì ch ng trình đang thực hi n s đ c k t thúc ngay l p t c. N u gặp l nh STOP trong ch ng trình x lỦ ngắt thì ch ng trình x lỦ ngắt s k t thúc ngay l p t c vƠ t t c các tín hi u ngắt đang ch x lỦ sau đó đ u bị b qua vƠ không thực hi n. L nh r ng NOP không có tác d ng gì trong vi c thực hi n ch ng trình. STL END LAD Mô t Toán h ng L nh k t thúc ch ng trình chính hi n hƠnh có đi u ki n. STOP L nh STOP k t thúc ch ng trình Không có hi n hƠnh vƠ chuy n sang ch đ STOP. NOP n L nh NOP không có hi u lực trong n: t 0 đ n ch ng trình hi n hƠnh. Toán h ng n 255 lƠ m t s nằm trong kho ng 0-255 4.4.8. Các ệ nh đi Ố khiển TiỈỀr. PLC S7-200 có 3 lo i b định th i: - B đóng tr (ON ậ Delay Timer) TON - B đóng tr có nhớ (Retentive ON ậ Delay Timer) TONR - B ngắt tr (OFF ậ Delay Timer) TOF Ký hiệu: LAD: Ngô Thanh Nghị Trang 69 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 STL: TON Txxx, PT TONR Txxx, PT TOF Txxx, PT Các b đóng tr vƠ đóng tr có nhớ bắt đ u đ m th i gian khi có đ u vƠo IN có m c 1. Lúc giá trị đ m đ c lớn h n hoặc bằng giá trị đặt tr ớc t i đ u vƠo PT (Preset time) thì bit tr ng thái đ c đặt bằng 1. Đ m đ n giá trị t i đa lƠ 32767. Đi u khác nhau giữa 2 b đóng tr lƠ: - B đóng tr bình th ng TON s bị RESET (c giá trị đang đ m l n bit tr ng thái đ u bị xóa v 0) khi đ u vƠo IN bằng 0. Cũng có th reset b định th i nƠy bằng l nh reset. - B đóng tr có nhớ TONR l u l i giá trị khi đ u vƠo IN bằng 0 vƠ ti p t c đ m n u đ u vƠo IN bằng 1. Lo i b định th i nƠy có th xóa giá trị đang đ m bằng l nh RESET. B ngắt tr dùng đ đ a giá trị đ u ra v 0 tr m t kho ng th i gian sau khi đ u vƠo IN v 0. Khi đ u vƠo IN đ c đặt bằng 1 thì bit tr ng thái c a b ngắt tr cũng bằng 1 đ ng th i giá trị đ m c a nó cũng bị xóa v 0. Khi đ u vƠo IN v 0 b định th i bắt đ u đ m vƠ đ m cho đ n khi đ t giá trị đặt tr ớc PT. Lúc đó bit tr ng thái c a b ngắt tr s v 0 đ ng th i nó cũng ng ng đ m. N u đ u vƠo IN chỉ bằng 0 trong kho ng th i gian ngắn h n giá trị đặt tr ớc PT r i quay l i bằng 1 thì tr ng thái c a b định th i v n giữ nguyên bằng 1. B ngắt tr chỉ bắt đ u đ m khi có s n thay đ i t 1 thƠnh 0 đ u vƠo IN. Ngô Thanh Nghị Trang 70 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Ví ếụ ố các ệoại b định ỏhời ốà biểỐ đồ ỏhời gian. Ngô Thanh Nghị Trang 71 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 4.25. Bộ định thời TON và biểu đồ thời gian. Hình 4.26. Bộ định thời TONR và biểu đồ thời gian. Ngô Thanh Nghị Trang 72 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Hình 4.27. Bộ định thời TOF và biểu đồ thời gian. 4.4.9. Các ệ nh đi Ố khiển CoỐnỏỀr. Counter lƠ b đ m hi n ch c năng đ m s n xung trong S7-200. Các b đ m c a S7-200 đ c chia ra lƠm 3 lo i: b đ m lên (Count Up), b đ m xu ng (Count Down) và lo i b đ m có th v a đ m lên v a đ m xu ng (Count Up/Down). B đ m lên CTU đ m s s n lên c a tín hi u logic đ u vƠo, t c lƠ đ m s l n thay đ i tr ng thái logic t 0 lên 1 c a tín hi u. B đ m lên đ m cho giá trị t i đa c a nó (32767). Khi giá trị đ m (Cxxx) lớn h n hoặc bằng giá trị đặt tr ớc PV thì bit tr ng thái (Cxxx) s có giá trị 1 (ON). B đ m có th bị xóa (Reset) b i m c 1 đ u vƠo reset (R), lúc đó c giá trị đ m l n bit tr ng thái s bị xóa v 0. B đ m xu ng CTD đ m t giá trị đặt tr ớc (PV) m i khi có s n lên đ u vƠo. Khi giá trị đ m (Cxxx) bằng 0, bit tr ng thái Cxxx bằng 1 đ ng th i b đ m Cxxx ng ng đ m. M c cao đ u vƠo LD xóa bit tr ng thái v 0 vƠ t i giá trị đặt tr ớc PV vƠo giá trị đ m. Ngô Thanh Nghị Trang 73 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 B đ m v a đ m lên v a đ m xu ng đ m lên khi có s n lên đ u vƠo đ m lên (CU) vƠ đ m xu ng khi có s n lên đ u vƠo đ m xu ng (CD). Khi giá trị đ m (Cxxx) lớn h n hoặc bằng giá trị đặt tr ớc PV thì bit tr ng thái (Cxxx) s có giá trị 1 (ON). Ng c l i thì bit tr ng thái (Cxxx) s có giá trị 0 (OFF). B đ m có th bị xóa (RESET) b i m c 1 đ u vƠo reset (R), lúc đó c giá trị đ m l n bit tr ng thái s bị xóa v 0. S hi u các b đ m Cxxx t C0 đ n C255. L nh khai báo s d ng b đ m trong LAD vƠ STL NETWORK 1 LD I0.0 LD I0.1 CTD C1, +3 NETWORK 2 LD C1 = Q0.0 Hình 4.28. Bộ đếm CTD và biểu đồ thời gian. Ngô Thanh Nghị Trang 74 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 NETWORK 1 LD I0.0 LD I0.1 LD I0.2 CTUD C48, +4 NETWORK 2 LD C48 = Q0.0 Hình 4.29. Bộ đếm CTUD và biểu đồ thời gian. Ngô Thanh Nghị Trang 75 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 4.4.10. Các ệênh s học. Cú pháp ếùng ệ nh c ng ốà ỏrừ hai s ngỐyên 16 biỏ ỏrong LAD ốà STL như saỐ: STL LAD Mô t +I IN1, IN2 LƠ l nh thực hi n phép c ng các s nguyên 16-bit IN1 và IN2. Trong LAD k t qu lƠ m t s nguyên 16-bit đ c ghi vƠo OUT, t c lƠ: IN1 + IN2 = OUT. Còn trong STL, k t qu cũng lƠ m t giá trị 16-bit nh ng đ c ghi vƠo IN2, t c lƠ: IN1 + IN2 = IN2. -I IN1, IN2 LƠ l nh thực hi n phép tr các s nguyên 16-bít IN1 và IN2. Trong LAD k t qu lƠ m t s nguyên 16-bít đ c ghi vƠo OUT, t c lƠ: IN1 - IN2 = OUT. Còn trong STL, k t qu cũng lƠ m t giá trị 16-bít nh ng đ c ghi vƠo IN2, t c lƠ: IN1 - IN2 = IN2. Toán h ng IN1, IN2: VW, IW, QW, MW, SW, SMW, T, C, AC, LW, AIW, Constant, *VD, *LD, *AC. OUT: VW, IW, QW, MW, SW, SMW, T, C, LW, AC, *VD, *LD, *AC. Cú pháp ếùng ệ nh c ng ốà ỏrừ hai s ngỐyên 32 biỏ ỏrong LAD ốà STL như saỐ: STL +DI IN1, IN2 Ngô Thanh Nghị LAD Mô t LƠ l nh thực hi n phép c ng các s nguyên 32-bit IN1 và IN2. Trong LAD k t qu lƠ m t s nguyên 32-bit đ c ghi vƠo OUT, t c lƠ: IN1 + IN2 = OUT. Còn trong STL, k t qu cũng lƠ m t giá trị 32-bit nh ng đ c ghi vƠo IN2, t c lƠ: IN1 + IN2 = IN2. Toán h ng IN1, IN2: ID, QD, SMD, SD, AC, Constant, *LD, *AC. VD, MD, LD, HC, *VD, Trang 76 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 LƠ l nh thực hi n phép tr các s nguyên 32-bit IN1 và IN2. Trong LAD k t qu lƠ m t s nguyên 32-bit đ c ghi vƠo OUT, t c lƠ: IN1 - IN2 = OUT. Còn trong STL, k t qu cũng lƠ m t giá trị 16-bit nh ng đ c ghi vƠo IN2, t c lƠ: IN1 - IN2 = IN2. -DI IN1, IN2 OUT: VD, ID, QD, MD, SMD, SD, LD, AC, *VD, *LD, *AC. Cú pháp ếùng ệ nh c ng ốà ỏrừ hai s ỏhực ỏrong LAD ốà STL như saỐ: STL LAD Mô t +R IN1, IN2 LƠ l nh thực hi n phép c ng các s thực 32-bit IN1 và IN2. Trong LAD k t qu lƠ m t s thực 32-bit đ c ghi vƠo OUT, t c lƠ: IN1 + IN2 = OUT. Còn trong STL, k t qu cũng lƠ m t giá trị thực 32-bit nh ng đ c ghi vƠo IN2, t c lƠ IN1 + IN2 = IN2 -R IN1, IN2 LƠ l nh thực hi n phép tr các s thực 32-bit IN1 và IN2. Trong LAD k t qu lƠ m t s thực 32-bit đ c ghi vƠo OUT, t c lƠ: IN1 - IN2 = OUT. Còn trong STL, k t qu cũng lƠ m t giá trị thực 32-bit nh ng đ c ghi vƠo IN2, t c lƠ: IN1 - IN2 = IN2 Ngô Thanh Nghị Toán h ng IN1, IN2: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, Constant, *VD, *LD, *AC. OUT: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, *VD, *LD, *AC. Trang 77 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Cú pháp ếùng ệ nh nhân ốà chia hai s ngỐyên 16 biỏ ỏrong LAD ốà STL: STL LAD Mô t *I IN1, IN2 LƠ l nh thực hi n phép nhân các s nguyên 16-bit IN1 và IN2. Trong LAD k t qu lƠ m t s nguyên 16-bit đ c ghi vƠo OUT, t c lƠ: IN1 * IN2 = OUT. Còn trong STL, k t qu cũng lƠ m t giá trị 16-bit nh ng đ c ghi vƠo IN2, t c lƠ: IN1 * IN2 = IN2. /I IN1, IN2 LƠ l nh thực hi n phép chia các s nguyên 16-bit IN1 và IN2. Trong LAD k t qu lƠ m t s nguyên 16-bit đ c ghi vƠo OUT, t c lƠ: IN1/IN2 = OUT. Còn trong STL, k t qu cũng lƠ m t giá trị 16-bit nh ng đ c ghi vƠo IN2, t c lƠ: IN1/IN2 = IN2. Toán h ng IN1, IN2: IW, QW, SW, SMW, LW, AC, Constant, *LD, *AC. VW, MW, T, C, AIW, *VD, OUT: VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC, *VD, *LD, *AC. Cú pháp ếùng ệ nh nhân ốà chia hai s ngỐyên 32 bit trong LAD và STL: STL *DI IN1, IN2 Ngô Thanh Nghị LAD Mô t LƠ l nh thực hi n phép nhân các s nguyên 32-bit IN1 và IN2. Trong LAD k t qu lƠ m t s nguyên 32-bit đ c ghi vƠo OUT, t c lƠ: IN1 * IN2 = OUT. Còn trong STL, k t qu cũng lƠ m t giá trị 32-bit nh ng đ c ghi vƠo IN2, t c lƠ: IN1 * IN2 = IN2. Toán h ng IN1, IN2: ID, QD, SMD, SD, HC, Constant, *LD, *AC. VD, MD, LD, AC, *VD, Trang 78 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 LƠ l nh thực hi n phép chia các s nguyên 32-bit IN1 và IN2. Trong LAD k t qu lƠ m t s nguyên 32-bit đ c ghi vƠo OUT, t c lƠ: IN1/IN2 = OUT. Còn trong STL, k t qu cũng lƠ m t giá trị 32-bit nh ng đ c ghi vƠo IN2, t c lƠ: IN1/IN2 = IN2. /DI IN1, IN2 OUT: VD, ID, QD, MD, SMD, SD, LD, AC, *VD, *LD, *AC. Cú pháp ếùng ệ nh nhân ốà chia hai s ỏhực ỏrong LAD ốà STL như saỐ: STL LAD Mô t *R IN1, IN2 LƠ l nh thực hi n phép nhân các s thực 32-bit IN1 và IN2. Trong LAD k t qu lƠ m t s thực 32-bit đ c ghi vƠo OUT, t c lƠ: IN1 * IN2 = OUT. Còn trong STL, k t qu cũng lƠ m t giá trị thực 32-bit nh ng đ c ghi vƠo IN2, t c lƠ IN1 * IN2 = IN2 /R IN1, IN2 LƠ l nh thực hi n phép chia các s thực 32-bit IN1 và IN2. Trong LAD k t qu lƠ m t s thực 32-bit đ c ghi vƠo OUT, t c lƠ: IN1/IN2 = OUT. Còn trong STL, k t qu cũng lƠ m t giá trị thực 32-bit nh ng đ c ghi vƠo IN2, t c lƠ: IN1/IN2 = IN2 Ngô Thanh Nghị Toán h ng IN1, IN2: VD, ID, QD, MD, SMD, SD, LD, AC, Constant, *VD, *LD, *AC. OUT: VD, ID, QD, MD, SMD, SD, LD, AC, *VD, *LD, *AC. Trang 79 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Cú pháp ếùng ệ nh căn bậc hai ỏrong LAD ốà STL như saỐ: STL LAD SQRT IN, OUT Mô t Toán h ng LƠ m t l nh thực hi n l y căn b c hai c a s thực 32-bít IN. K t qu cũng lƠ m t s 32-bít đ c ghi vƠo t kép OUT. IN: VD, ID, QD, MD, SMD, SD, LD, AC, Constant, *VD, *LD, *AC. OUT: VD, ID, QD, MD, SMD, SD, LD, AC, *VD, *LD, *AC. Những bit nhớ đặc bi t có n i dung bị nh h SM1.0 = 1 n u k t qu bằng 0. SM1.1 = 1 n u trƠn. SM1.2 = 1 n u k t qu ơm. SM1.3 = 1 n u chia cho 0. ng b i các l nh s học: 4.4.11. L nh ỏăng, giảỈ Ỉ ỏ đơn ốị ốà ệ nh đảo giá ỏrị ỏhanh ghi. Các l nh tăng, gi m vƠ đ o giá trị thanh ghi s d ng những ô nhớ đặc bi t SM1.0 đ n SM1.3 đ thông báo tr ng thái k t qu phép tính. Tên l nh vƠ những ô nhớ đặc bi t mƠ l nh đó s d ng đ c trình bƠy trong b ng sau: L nh SM1.0 (K ỏ qỐả 0) SM1.1 (Báo tràn) SM1.2 (K ỏ qỐả âỈ) SM1.3 (Chia cho 0) INV_B Có Không Không Không INV_W Có Không Không Không INV_D Có Không Không Không INC_B Có Có Có Không INC_W Có Có Có Không INC_D Có Có Có Không DEC_B Có Có Có Không DEC_W Có Có Có Không DEC_D Có Có Có Không Ngô Thanh Nghị Trang 80 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Cú pháp ếùng ệ nh ỏăng Ỉ ỏ giá ỏrị ỏrong LAD ốà STL như saỐ: Mô t Toán h ng INCB OUT Thêm m t đ n vị t m t Byte đ c định địa chỉ đ u vƠo IN. K t qu đ c l u vƠo Byte đ c định địa chỉ đ u ra OUT. [IN] + 1 = [OUT] IN: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *VD, *LD, *AC OUT: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *LD, *AC INCW OUT Thêm m t đ n vị t m t t đ n đ c định địa chỉ đ u vƠo IN. K t qu đ c l u vƠo t đ n đ c định địa chỉ đ u ra OUT. [IN] + 1 = [OUT] IN: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, HC, Constant, *VD, *LD, *AC OUT: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, *VD, *LD, *AC INCD OUT Thêm m t đ n vị t m t t kép đ c định địa chỉ đ u vƠo IN. K t qu đ c l u vƠo t kép đ c định địa chỉ đ u ra OUT. [IN] + 1 = [OUT] IN: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, HC, Constant, *VD, *LD, *AC OUT: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, *VD, *LD, *AC STL LAD Cú pháp ếùng ệ nh giảỈ Ỉ ỏ giá ỏrị ỏrong LAD ốà STL như saỐ: Mô t Toán h ng DECB OUT Gi m m t đ n vị t m t Byte đ c định địa chỉ đ u vƠo IN. K t qu đ c l u vƠo Byte đ c định địa chỉ đ u ra OUT. [IN] - 1 = [OUT] IN: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *VD, *LD, *AC OUT: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *LD, *AC DECW OUT Gi m m t đ n vị t m t t đ n đ c định địa chỉ đ u vƠo IN. K t qu đ c l u vƠo t đ n đ c định địa chỉ đ u ra OUT. [IN] - 1 = [OUT] IN: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, HC, Constant, *VD, *LD, *AC OUT: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, *VD, *LD, *AC STL Ngô Thanh Nghị LAD Trang 81 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Gi m m t đ n vị t m t t kép đ c định địa chỉ đ u vƠo IN. K t qu đ c l u vƠo t kép đ c định địa chỉ đ u ra OUT.A [IN] - 1 = [OUT] DECD OUT IN: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, HC, Constant, *VD, *LD, *AC OUT: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, *VD, *LD, *AC Cú pháp ếùng ệ nh đảo giá ỏrị ỏhanh ghi ỏrong LAD ốà STL như saỐ: STL LAD Mô t Toán h ng INVB OUT IN: VB, IB, QB, MB, SB, L nh đ o giá trị t ng bit SMB, LB, AC, Constant, c a byte IN đ u vƠo. K t *VD, *AC, *LD qu đ c l u vƠo byte OUT: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *LD, OUT đ u ra. *AC INVW OUT IN: VD, ID, QD, MD, SD, L nh đ o giá trị t ng bit SMD, LD, AC, HC, c a t đ n IN đ u vƠo. Constant, *VD, *LD, *AC K t qu đ c l u vƠo t OUT: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, *VD, *LD, đ n OUT đ u ra. *AC INVD OUT IN: VD, ID, QD, MD, SD, L nh đ o giá trị t ng bit SMD, LD, AC, HC, c a t kép IN đ u vƠo. Constant, *VD, *LD, *AC K t qu đ c l u vƠo t OUT: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, *VD, *LD, kép OUT đ u ra. *AC Ngô Thanh Nghị Trang 82 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Ví ếụ: V l nh tăng gi m m t giá trị. Ví ếụ: V l nh đ o giá trị thanh ghi. Ngô Thanh Nghị Trang 83 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 4.4.12. Các ệ nh ếịch chỐyển n i ếỐng ô nhớ. STL MOVB IN, OUT MOVW IN, OUT MOVD IN, OUT LAD Mô t Toán h ng IN: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, L nh sao chép n i LB, AC, Constant, *VD, *LD, dung c a byte IN *AC. OUT: VB, IB, QB, MB, SB, sang byte OUT. SMB, LB, AC, *VD, *LD, *AC. L nh sao chép n i dung c a t đ n IN sang t đ n OUT. IN: VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AIW, Constant, AC, *VD, *AC, *LD. OUT: VW, T, C, IW, QW, SW, MW, SMW, LW, AC, AQW, *VD, *AC, *LD. IN: VW, IW, QW, MW, SW, L nh sao chép n i SMW, LW, T, C, AIW, dung c a t kép Constant, AC, *VD, *AC, *LD. IN sang t kép OUT: VW, T, C, IW, QW, SW, MW, SMW, LW, AC, AQW, OUT. *VD, *AC, *LD. IN: VD, ID, QD, MD, SD, MOVR IN, OUT L nh sao chép n i SMD, LD, AC, Constant, *VD, dung c a s thực *LD, *AC. IN sang s thực OUT: VD, ID, QD, MD, SD, OUT. SMD, LD, AC, *VD, *LD, *AC. Ngô Thanh Nghị Trang 84 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 4.5. So n th o ch ng trình vƠ ch 4.5.1. Soạn ỏhảo chương ỏrình. ng trình mô ph ng 4.5.2. Chương ỏrình Ỉô ph ng. Ngô Thanh Nghị Trang 85 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 CH NG 5: M T S Vệ D V H TH NG C ĐI N T . 5.1. H th ng đèn giao thông. 5.1.1. Mô hình. C T ĐỆN A C T ĐỆN B C T ĐỆN B Đi - C T ĐỆN A u khi n đèn giao thông ngư t . Đèn đ sáng 30s Đèn vƠng sáng 3s Đèn xanh sáng 27s Đèn xanh đi b sáng khi đèn đ cùng phía sáng. Đèn xanh đi b nh p nháy khi đèn vƠng khác phía sáng. 5.1.2. Bảng đầỐ ốào ra. Symbol Address Comment Automatic I0.0 Nut nhan start Off I0.1 Nut nhan stop Ngô Thanh Nghị Trang 86 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 R1 Q0.0 Do 1 Y1 Q0.1 Vang 1 G1 Q0.2 Xanh 1 GF1 Q0.3 Xanh di bo 1 RF1 Q0.4 Do di bo 1 R2 Q0.5 Do 2 Y2 Q0.6 Vang 2 G2 Q0.7 Xanh 2 GF2 Q1.0 Xanh di bo 2 RF2 Q1.1 Do di bo 2 5.2. H th ng c p n ớc. 5.2.1. Mô hình ốà ngỐyên ệý hoạỏ đ ng. S11 S9 S7 S6 PUMP 4 PUMP 3 PUMP 1 PUMP 2 H th ng b ch a g m 4 m c c m bi n S6, S7, S9, S11. PUMP 1,2: B m n ớc vƠo b ch a. PUMP 3,4: B m n ớc t b ch a đ n h sinh ho t. Ch đ bằng ỏay: Nh n nút MANUAL cho phép th các PUMP 1 vƠ PUMP 3 đ c l p nhau. Nh n nút S2 thì PUMP 1 b m n ớc vƠo b đ n khi S11 = 1 thì d ng l i. Khi nh n nút S3 thì PUMP 3 b m n ớc cho các h sinh ho t cho đ n khi S6 = 1 thì d ng l i. Nh n nút STOP h th ng ng ng ho t đ ng. Ngô Thanh Nghị Trang 87 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Ch đ ỏự đ ng: PUMP 1,2 b m n ớc vƠo b ch a cho đ n khi S9 = 1 thì tắt PUMP 1 (PUMP2 v n ti p t c ho t đ ng), PUMP 3,4 ho t đ ng b m n ớc đ n các h sinh ho t, đ n khi S7 = 1 thì PUMP 3 d ng vƠ b t PUMP 1 tr l i. 5.2.2. Bảng đầỐ ốào ra. Symbol Address Comment STOP I0.0 Dung MANUAL I0.1 Che do bang tay S2_K3 I0.2 Nut nhan chon bom 3 hoat dong o che do bang tay S3_K2 I0.3 Nut nhan chon bom 1 hoat dong o che do bang tay AUTO I0.4 Che do tu dong S6 I0.5 Sensor cam bien muc thap S6 S7 I0.6 Sensor cam bien muc thap S7 S9 I0.7 Sensor cam bien muc cao S9 S11 I1.0 Sensor cam bien muc cao S11 PUMP_1 Q0.0 Bom 1 hoat dong (K2) PUMP_2 Q0.1 Bom 2 hoat dong (H1) PUMP_3 Q0.2 Bom 3 hoat dong (K3) PUMP_4 Q0.3 Bom 4 hoat dong (H3) 5.3. Máy tr n s n 5.3.1. Mô hình ốà ngỐyên ệý hoạỏ đ ng. Đơy lƠ m t h th ng tr n s n đ t o ra các mƠu s n khác nhau. Tr ớc tiên ta b m 2 lo i s n khác mƠu vƠo bình, lo i s n th nh t đ c đ a vƠo bình bằng máy b m đ c đi u khi n qua Q0.0, lo i th hai đ c đ a vƠo bình qua máy b m th hai đ c đi u khi n qua Q0.1. Sau khi dung dịch trong bình đư đ t đ c m c cực đ i (I0.4 = 1) thì d ng hai máy b m vƠ bắt đ u quá trình tr n, quá trình nƠy đ c thực hi n b i đ ng c tr n đ c đi u khi n thông qua Q0.2 vƠ th i gian tr n c n thi t lƠ 5s. Sau khi tr n xong, s n phẩm đ c đ a ra đ rót vƠo các h p đựng s n qua van (Q0.4) vƠ máy b m (Q0.5) Ngô Thanh Nghị Trang 88 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 5.3.2. Bảng đầỐ ốào ra. Symbol Address Comment STOP I0.0 D ng MANUAL I0.1 Ch đ bằng tay S0 I0.2 Nut chon bom Q0.0 hoat dong o che do bang tay S1 I0.3 Nut chon bom Q0.1 hoat dong o che do bang tay AUTO I0.6 Ch đ tự đ ng S3 I0.4 Sensor cam bien muc thap L+ S4 I0.5 Sensor cam bien muc thap L- PUMP_1 Q0.0 B m s n lo i 1 vƠo bình tr n PUMP_2 Q0.1 B m s n lo i 2 vƠo bình tr n MTRON Q0.2 Máy tr n s n ho t đ ng VAN Q0.4 Van m s n phẩm ra ngoƠi PUMP_3 Q0.5 B m s n phẩm ra ngoƠi. Ngô Thanh Nghị Trang 89 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 5.4. Tr n ph i li u. 5.4.1. Mô hình ốà ngỐyên ệý hoạỏ đ ng. H th ng định l ng ph i li u các ph gia trong các nhƠ máy xi măng. Định l ng vƠ tr n ph i li u trong máy tr n bê tôngầ Ch đ bằng ỏay: Lúc nƠy ta có th đi u khi n đ c l p các băng t i 1, 2 hoặc 3 bằng các nút S1, S2, S3 đèn báo t ng ng lƠ H2, H3 vƠ H4. Ch đ ỏự đ ng: Tín hi u đi u khi n m van Enable Substance 1,2 tác đ ng đ băng t i 1 vƠ 2 ho t đ ng, đ n khi li u trong xilô đ t m c cao L+ thì d ng. Ti p đó băng t i 3 ho t đ ng đ a ph i li u ra ngoƠi đ n khi li u trong xilô đ t m c th p L- thì d ng, van Enable Substance 1,2 tác đ ng tr l i đ băng t i 1 vƠ 2 ti p t c ho t đ ng tr l i. 5.4.2. Bảng đầỐ ốào, ra. Symbol Address Comment S0_STOP I0.0 Dung S1_MANUAL I0.1 Che do bang tay S2_Conv_3 I0.2 Drive Conveyor3 Ngô Thanh Nghị Trang 90 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 S3_Conv_1 I0.3 Drive Conveyor1 S4_Conv_2 I0.4 Drive Conveyor2 S5_Auto I0.5 Che do tu dong MAX I0.6 Max Level MIN I0.7 Min Level Ena_Sub_1_2 Q0.0 Mo van phoi lieu vao Dri_Conv_3 Q0.3 Conveyor 3 Dri_Conv_1 Q0.1 Conveyor 1 Dri_Conv_2 Q0.2 Conveyor 2 H1 Q0.4 Den bao che do bang tay H2 Q0.5 Den bao Conveyor 3 H3 Q0.6 Den bao Conveyor 1 H4 Q0.7 Den bao Conveyor 2 5.5. Máy tr n hóa ch t. 5.5.1. Mô hình ốà ngỐyên ệý hoạỏ đ ng. Ngô Thanh Nghị Trang 91 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 Nguyên lỦ nƠy đ c s d ng trong các nhƠ máy ch bi n d c phẩm, ch bi n thu c nông s n hay trong các nhƠ máy tr n s nầ - CATALYST: Ch t xúc tác. - INERT GAS: Khí tr . - SUBSTANCE: Ch t li u. - PRODUCT: ThƠnh phẩm. - COOLANT: N ớc lƠm mát h th ng. - L+, L-: C m bi n m c cao vƠ m c th p c a bình tr n. - MIX: Đ ng c tr n hóa ch t. Ch đ bằng ỏay: Nh n các nút S1, S2, S3 đ đóng các van SUBSTANCE, CATALYST, INERT GAS đ c l p nhau đ ki m tra ho t đ ng c a các b m vƠ van. Ch đ ỏự đ ng: Tự đ ng m các van CATALYST, INERT GAS và b m SUBSTANCE vƠo bu ng tr n đ n khi c m bi n m c cao L+ tác đ ng thì các van vƠ bom nƠy tự đ ng đóng l i vƠ h th ng chuy n sang ch đ tr n (MIX) theo hai chi u thu n vƠ nghịch (m i chi u ch y 10s) đ ng th i n ớc lƠm mát coolant luôn chuy n lƠm mát thùng. H t th i gian tr n h th ng x hóa ch t thông qua van x V1 cho thƠnh phẩm đ u ra, đ n khi c m bi n m c th p L- tác đ ng thì khóa van V1, khóa COOLANT, h th ng bắt đ u chu trình mới. 5.5.2. Bảng đầỐ ốào ra. Symbol Address Comment AUTO I0.0 Ch đ tự đ ng STOP I0.1 Ch đ d ng MANUAL I0.2 Ch đ bằng tay S1(SUBS) I0.3 Nút nh n b m ch t li u chính (manual) S2(CATAL) I0.4 Nút nh n m van ch t xúc tác (manual) S3(INERT) I0.5 Nút nh n m van khí tr (manual) L+ I0.6 Sensor báo m c cao L- I0.7 Sensor báo m c th p COOLANT(M3) Q0.0 B m n ớc lƠm mát SUBS(M1) Q0.1 B m ch t li u chính PRODUCT(V1) Q0.2 M van đ a s n phẩm ra ngoƠi CATALYST Q0.4 M van ch t xúc tác INERT GAS Q0.5 M van khí tr MIX DIR Q0.6 Đ ng c tr n quay thu n Ngô Thanh Nghị Trang 92 Bài giảng Hệ thống Cơ điện tử 1 MIX REV Q0.7 Đ ng c tr n quay ng H1 Q1.0 Đèn báo H2 Q1.1 Đèn báo ch t li u chính subs H3 Q1.2 Đèn báo ch t xúc tác catal ch đ manual H4 Q1.3 Đèn báo ch t khí tr inert ch đ manual Ngô Thanh Nghị c ch đ manual ch đ manual Trang 93