Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 18 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO RA PLC
Mục đích:
Giới thiệu cách lựa chọn cảm biến và thiết bị chấp hành, kết nối các thiết bị với PLC, các
yêu cầu kỹ thuật khi kết nối, kết nối với PLC qua mạng công nghiệp.
Yêu cầu sau khi học, sinh viên phải nắm được các vấn đề:
1. Cảm biến và kết nối.
2. Thiết bị chấp hành và kết nối.
3. Thiết bị PLC và lựa chọn.
4. Các module đặc biệt thông dụng trong PLC
5. Kết nối ngõ vào tín hiệu on/off.
6. Kết nối ngõ vào tín hiệu analog (continuous)
7. Kết nối ngõ ra tín hiệu on/off.
8. Kết nối ngõ ra tín hiệu analog (continuous)
Số tiết giảng dạy: 5
Nội dung giảng dạy:
STT
Nội dung
Số tiết
1
Cảm biến và kết nối
1
2
Thiết bị chấp hành và kết nối.
1

3
Thiết bị PLC, lựa chọn.



3
4
Kết nối ngõ vào tín hiệu on/off
5
Kết nối ngõ vào analog
6
Kết nối ngõ ra on/off
7
Kết nối ngõ ra analog
8
Các module mở rộng khác
Trọng tâm bài giảng :
1. Cảm biến và kết nối với thiết bị điều khiển.
2. Thiết bị chấp hành và kết nối với thiết bị điều khiển.





Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 19 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5

Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147
2.1. CẢM BIẾN VÀ KẾT NỐI
Địa chỉ web tham khảo :
1. Cảm biến OMRON (www.omron247.com, www.omron.com)
2. Cảm biến Autonic (www.autonic.com)
3. Cảm biến Keyence (www.keyence.com)
Cảm biến theo quan điểm điều khiển là thiết bị chuyển tín hiệu vật lý như quang, điện, cơ,
nhiệt, áp suất,…. thành tín hiệu điện, đối với điều khiển PLC những tín hiệu này đã được
chuẩn hóa.
Tín hiệu ngõ ra của cảm biến bao gồm ba dạng: logic 1/0 (áp AC và DC), dạng thanh ghi dịch
(áp DC) và analog (áp DC và dòng DC).

2.1.1. Cảm biến có ngõ ra dạng logic (Logic Sensor)
2.1.1.1. Ngõ ra cảm biến dạng logic:
Đề cập đến ngõ ra cảm biến cấp tín hiệu dạng logic, ta thấy được thể hiện dưới các dạng: ngõ
ra cảm biến loại sử dụng điện áp AC hoặc sử dụng điện áp DC.
Ví dụ : Cảm biến tiệm cận điện dung Autonic CR-Series . Cảm biến tiệm cận cảm ứng
Autonic PS-Series. Cảm biến quang Autonic BEN – Series.
2.1.1.2. Analog Sensors hoặc Continuous Sensors
Khái niệm: Với những đại lượng vật lý thay đổi, nếu ta muốn sử dụng những đại lượng vật lý
thay đổi ấy vào trong chương trình, ta dùng cảm biến biến đổi liên tục để biến đổi những đại
lượng vật lý ấy thành một trong những thông số điện cơ bản áp hoặc dòng. Đại lượng điện
này phải biến thiên trong một khoảng cho phép nào đó.
Một số loại cảm biến có ngõ ra analog thường gặp:
 Cảm biến nhiệt (Temperature Sensor): TZN4H- Series
 Cảm biến áp suất (Pressure Sensor):
 Cảm biến lưu lượng (Flow Sensors).
 Cảm biến tốc độ (Speed Sensors).
 Cảm biến đo khối lượng (Loadcell).
 Cảm biến mức (Level Sensors)

 Cảm biến vị trí (Position Sensors)

Một số thông số của ngõ ra dạng analog thường gặp:
Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 20 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147
a. Điện áp: Tín hiệu ngõ ra áp được thể hiện dưới hai dạng: đơn cực hoặc lưỡng cực.
Những tín hiệu này tồn tại dưới các đại lượng sau.
 Đơn cực: 0 to 10 V, 0 to 5 V, 0 to 1 V, 0 to 500 mV, 0 to 100 mV, 0 to 50 mV
 Lưỡng cực: ±10 V, ±5 V, ±2.5 V, ±1 V,±500 mV, ±250 mV,±100 mV, ±50 mV, ±25
mV
b. Dòng: Tín hiệu ngõ ra dòng thường được thể hiện dưới các giá trị 4-20mA, 0–20mA.

2.2. THIẾT BỊ CHẤP HÀNH VÀ KẾT NỐI
2.2.1. Định nghĩa
Thiết bị chấp hành (Actuator): là thiết bị chuyển tín hiệu điện điều khiển thành tín hiệu vật lý
hoặc các dạng chuyển động (các loại chuyển động, chuông kêu, ánh sáng,………….)
Dạng điều khiển của thiết bị chấp hành có thể chia làm các dạng thông dụng sau:
2.2.1.1.Điều khiển đóng mở logic dùng điện áp DC hoặc điện áp AC : Chẳng hạn như bật
tắt đèn, bật tắt động cơ, chuyển đổi,… Dạng điều khiển này cần ngõ ra dạng logic (AC/DC)
kết nối trực tiếp (hoặc gián tiếp qua tầng khuếch đại công suất) để điều khiển thiết bị.
2.2.1.2.Điều khiển bằng giá trị analog:
Điều khiển nhiệt độ, điều khiển tốc độ động cơ AC,…. Tín hiệu điều khiển từ PLC là tín hiệu
analog dạng dòng hoặc dạng áp. Thông qua module chuyên dụng để chuyển đổi thành tín hiệu
điều khiển thiết bị.
2.2.1.3.Điều khiển bằng tần số, độ rộng xung:

điều khiển định vị, điều khiển tốc độ (động cơ bước, động cơ servo). Tín hiệu điều khiển từ
PLC là một chuỗi tần số. Loại điều khiển này cần ngõ ra dạng logic (Transistor), kết hợp với
module chuyên dụng để điều khiển thiết bị.
Nhận xét: Tốc độ cao thấp của tần số xuất ra (xuất chuỗi xung điều khiển STEP motor) được
mô tả bởi 1 word dữ liệu

Có thể so sánh với tín hiệu analog. Độ rộng xung dương (điều
biến độ rộng xung điều khiển Servo motor) được mô tả bởi một word dữ liệu

có thể so
sánh với tín hiệu analog. Như vậy, chỉ cần đưa về 2 dạng tín hiệu logic và analog để dễ
nghiên cứu.




2.3. THIẾT BỊ PLC VÀ KẾT NỐI
Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 21 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147
2.3.1. Tổng quan về PLC.
PLC (Programmable Logic Controllers) là bộ điều khiển logic (1/0) có thể lập trình được. Nó
còn có một cái tên khác: PC (Programmable Controller). Tuy nhiên, để phân biệt với PC
(Personal Computer) đã quen thuộc nên tên PLC vẫn còn được sử dụng.

Hình 2.3.1: PLC Logo (Siemens)


PLC tùy theo độ phức tạp của hệ thống, yêu cầu về số I/O, yêu cầu về chức năng mà ta có
nhiều sự cho lựa khác nhau. Các nhà sản xuất thường sản xuất 4 loại sản phẩm khác nhau:
1. Loại siêu nhỏ (Micro): Có các chức năng cơ bản, tích hợp nguồn dùng phục vụ cho các
ứng dụng nhỏ, đơn lẽ.(32 I/O)
2. Loại nhỏ (small): 128 I/O.
3. Loại trung (Medium) 64-1024 I/O
4. Loại lớn (large): 512 – 4096 I/O.
5. Loại rất lớn (very large): 2048 – 8192 I/O.



Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 22 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147

Hình 2.3.2: (a) PLC Mitsubishi có kích thước nhỏ nhất (14 I/O), (b) PLC Direct DL105 có 18
I/O có dòng 6A cho mỗi ngõ vào ra (c) Giddings & Lewis PIC90 capable of handling 128 I/O
with motion control capabilities, (d) Allen-Bradley’s PLC 5/15 (512 I/O), (e) Omron’s C200H
PLC (1392 I/O), and (f) Allen-Bradley’s PLC 5/80 (3072 I/O).

2.3.2. Sơ đồ khối thiết bị PLC bao gồm:


Hình 2.3.3: Sơ đồ thiết bị PLC nhỏ


a. Khối nguồn: Nhận nguồn DC (24VDC) hoặc AC (120 – 240VAC), tạo nguồn 5VDC và
24VDC ổn định cung cấp cho bộ nhớ và các hoạt động của PLC. Điện áp sử dụng trong
PLC thường ở mức áp 0-5VDC hoặc thấp hơn, đảm bảo việc ít hao phí năng lượng và tản
nhiệt tốt.
b. Khối giao tiếp ngõ vào: Nhận các loại tín hiệu từ cảm biến, chuyển thành tín hiệu điều
khiển với mức áp và chuẩn tín hiệu phù hợp với PLC.
c. Khối giao tiếp ngõ ra: Chuyển đổi tín hiệu điều khiển từ PLC sang tín hiệu điều khiển
phù hợp với từng loại thiết bị chấp hành.
Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 23 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147
d. Cổng giao tiếp thiết bị lập trình: Được kết nối trực tiếp với thiết bị lập trình (máy tính +
phần mềm hay thiết bị chuyên biệt) dùng lập trình cho PLC hoặc kết nối với thiết bị hiển
thị.
e. Bộ nhớ: Bao gồm bộ nhớ ROM, RAM và cả bộ nhớ mở rộng. Tùy theo loại hãng PLC,
loại PLC mà dung lượng bộ nhớ khác nhau. Ta sẽ bàn kỹ hơn vấn đề này trong phần bộ
nhớ và định địa chỉ.
f. CPU: Là thiết bị xử lý các hoạt động của PLC.


Hình 2.3.4: Khối xử lý của Allend Bradley

Khối xử lý của PLC có thể chứa nhiều hơn một bộ xử lý để xử lý các hoạt động bên trong của
PLC.

2.3.3. Vòng quét PLC:

Là các bước để thực thi nhiệm vụ điều khiển của PLC. Ta cần nắm vững nguyên lý vòng quét
để hiểu các thời điểm làm việc của PLC. Cũng dựa trên nguyên lý này, người ta lý giải việc
sử dụng ngõ vào bộ đếm tốc độ cao độc lập so với các ngõ vào bình thường.

Hình 2.3.5: Vòng quét PLC S7-200

B1: Đọc giá trị ngõ vào.
Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 24 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147
B2: Thực thi chương trình PLC.
B3: Xử lý các yêu cầu truyền thông.
B4: Thực thi việc tự chẩn đoán, tự kiểm tra.
B5: Xuất tín hiệu điều khiển.

2.3.5. Bộ nhớ của PLC.
Hai thông số chính được đề cập đến khi chọn bộ nhớ là loại và dung lượng bộ nhớ. Một ứng
dụng có thể cần hai loại bộ nhớ là: Vùng nhớ có thể xóa (Volatile memory) và vùng nhớ
không thể xóa (Nonvolatile memory).
Trong thực tế, tất cả các loại PLC có bộ nhớ với các vùng nhớ sau:
a. Vùng nhớ thực thi (Executive Area): Lưu các thành phần thực thi của chương trình hệ
thống, chẳng hạn như thực thi chương trình điều khiển, truyền thông, đọc ngõ vào, xuất
ngõ ra,….
b. Vùng nhớ tạm (Scratch Pad Area): Vùng nhớ này được dùng bởi CPU, dùng lưu dữ liệu
tạm liên quan đến tính toán dữ liệu điều khiển. CPU lưu dữ liệu cần vào vùng nhớ này để
không tốn thời gian truy cập dữ liệu ở vùng nhớ chính.

c. Vùng nhớ dữ liệu (Data Table Area): Vùng nhớ này lưu tất cả dữ liệu liên quan đến
chương trình điều khiển, chẳng hạn giá trị đặt trước của timer/counter preset, các hằng số
đặt trước và các biến được dùng bởi chương trình hay CPU. Vùng nhớ này đồng thời lưu
thông tin trạng thái của cả ngõ vào hệ thống (khi chúng được đọc) và ngõ ra của hệ thống
(khi chúng được xuất bởi chương trình điều khiển)
d. Vùng nhớ người dùng (User Program Area): Vùng nhớ này dùng để lưu chương trình
được soạn thảo bởi người dùng và chương trình điều khiển.
Như vậy, cách tốt nhất để có được bộ nhớ là tạo chương trình và đếm số dung lượng cần
dùng. Sự hiểu biết về dung lượng bộ nhớ words cần dùng cần thiết để lưu trữ mỗi lệnh sẽ cho
phép người dùng xác định chính xác dung lượng bộ nhớ cần dùng.

2.3.6. Phần mềm PLC
Phần mềm lập trình (Software): Là phần mềm do nhà sản xuất viết, dựa trên đó người thiết
kế có thể soạn thảo ra chương trình điều khiển nạp cho hệ thống điều khiển PLC.
Phần mềm PLC (User Software): Là phần mềm do người thiết kế viết để điều khiển hệ
thống PLC theo mục tiêu đã được đặt ra.

Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 25 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147
2.3.7. Kích thước PLC và phạm vi của ứng dụng.
Chú ý : Khi tính toán những yêu cầu của hệ thống, người thiết kế phải hiểu sự khác nhau của
từng họ PLC và các thông số của từng loại trong mỗi họ. Sự hiểu biết này cho phép người
thiết kế nhanh chóng xác định loại sản phẩm mà phù hợp với ứng dụng đang thực hiện nhất.

Hình 2.3.9: Giới hạn ngõ vào/ra của từng loại PLC

PLC được chia làm 5 loại sản phẩm chính có một khoảng chồng ở đường biên. Cơ sở của sự
phân loại sản phẩm này là số ngõ vào và số ngõ ra của hệ thống có thể có, số lượng bộ nhớ
giành cho chương trình ứng dụng, và thành phần chung của hệ thống và cấu trúc phần mềm.

2.3.8. Các nhóm sản phẩm PLC
Vùng giao trong hình trên, được đánh dấu lần lượt A, B, C phản ánh được mức độ nâng cao
(không thuộc chuẩn) khả năng của từng nhóm. Vùng này cũng nằm trong khoảng khả năng
của nhóm trên.
Khả năng của từng nhóm sản phẩm được đánh dấu màu xám, phần màu xanh là phần giao
nhau giữa khả năng của nhóm dưới và nhóm trên.

2.3.8.1. Nhóm 1: Micro PLC
Nhóm này được dùng trong ứng dụng cần điều khiển một vài ngõ ra số, chẳng hạn điều khiển
một dây chuyền nhỏ. Một vào PLC loại này có thể thực hiện với một số ngõ vào ra analog với
chức năng giám sát (chẳng hạn giám sát nhiệt độ hay điều khiển một ngõ ra).
Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 26 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147

Hình 2.3.10: PLC Direct’s micro PLC DL105.


Hình 2.3.11: Những khả năng của Micro PLC

2.3.8.2. Nhóm 2: Những PLC nhỏ.
Nhóm PLC nhỏ hầu hết được sử dụng trong ứng dụng cần điều khiển ON/OFF cho logic tuần

tự và chức năng định thời. Những PLC này, là sự phát triển của họ Micro PLC được mở rộng
dùng cho những điều khiển riêng lẽ của những thiết bị nhỏ. Thường những sản phẩm này là
bộ điều khiển độc lập.

Hình 2.3.12: Khả năng của PLC vùa

Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 27 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147
Vùng A. Vùng A bao gồm bộ điều khiển có khả năng có đến 64 hay 128 I/O, có kích thước
trung bình, số lượng I/O ít, chưa cần điều khiển tín hiệu analog, những phép toán cơ bản, giao
tiếp mạng I/O, mạng LAN, điều khiển các ngõ I/O từ xa và hoặc giới hạn khả năng truy cập
dữ liệu

Hình 2.3.13: PLC thuộc nhóm A

Nhóm A (SLC500): Bộ điều khiển có khả năng điều khiển lên đến 72 ngõ vào ra số và 4 ngõ
vào ra analog.

2.3.8.3. Nhóm 3: Nhóm PLC trung bình.
Nhóm PLC trung bình được dùng trong những ứng dụng cần nhiều hơn 128 I/O, cũng như
điều khiển analog, xử lý dữ liệu, và khả năng toán học. Nói chung bộ điều khiển ở nhóm 3 có
nhiều chức năng phần cứng và phần mềm phức tạp hơn những bộ điều khiển trước.

Hình 2.3.14: Những chức năng cơ bản của PLC trung bình
Vùng B.

Vùng B chứa những PLC trung bình có nhiều bộ nhớ hơn, có khả năng xử lý bảng, PID, xử lý
chương trình con, có tập lệnh xử lý phép toán và xử lý dữ liệu. Hình sau mô tả một PLC thuộc
loại này.
Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 28 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147

Hình 2.3.15: PLC thuộc vùng B
PLC kích thước trung bình 5/11 (trên) và PLC 5/20 (phải) có khả năng xử lý lên đến 512 I/O

Hình 2.3.16: PLC CV500
PLC Omron (vùng B): CV500 với bộ điều khiển nhiệt độ (có khả năng xử lý lên đến 1024 I/O)

2.3.8.4. Nhóm 4: PLC lớn
Bộ điều khiển nhóm lớn được dùng cho nhiều ứng dụng phức tạp cần xử lý dữ liệu, thu nhận
dữ liệu, báo cáo dữ liệu. Ngoài ra, chương trình cho phép những sản phẩm này thực hiện được
những tính toán số học phức tạp.

Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 29 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147


Hình 2.3.17: Chức năng chuẩn của PLC lớn


Hình 2.3.18: PLC lớn Mitsubishi A3NCPU với 2048 I/O

Vùng C.
Vùng C bao gồm nhóm 4 PLC có một bộ nhớ ứng dụng lớn và số I/O lớn. Những PLC trong
vùng này có khả năng tính toán toán học và xử lý dữ liệu tốt hơn vùng dưới. Hình sau trình
bày một ví dụ của bộ điều khiển loại này

Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 30 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147


Hình 2.3.19: PLC Giddings & Lewis’s (vùng C)
PIC900 có đến 3168 ngõ vào ra và giám sát I/O
Có khả năng lập trình theo chuẩn IEC và tính toán số học dấu chấm động.

2.3.8.5. Nhóm 5: PLC cực lớn
Nhóm PLC cực lớn được dùng trong điều khiển phức tạp và ứng dụng thu nhận dữ liệu cần
bộ nhớ và khả năng I/O lớn .
Giao tiếp I/O từ xa và I/O đặc biệt là chuẩn yêu cầu cho loại bộ điều khiển này. Những loại
PLC này thường phục vụ cho những ứng dụng có chức nàng điều khiển giám sát lớn, phân
tán.


Hình 2.3.20: PLC rất lớn PLC-3 của Allen-Bradley với khả năng 8190 I/O.

Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 31 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147

Hình 2.3.21: Những chức năng chuẩn của loại PLC rất lớn.

2.4. MODULE MỞ RỘNG
Bao gồm các module I/O và các module chức năng. Các module này đã được mô tả chi tiết ở
chương 1.
 Module I/O là module dùng mở rộng số ngõ vào/ra logic hoặc analog của PLC.
 Module chức năng là module bổ sung các chức năng cho PLC như truyền thông, PID,
…
 Cáp mở rộng là nơi cắm cáp giao tiếp với các module mở rộng.
2.4.1. Ngõ vào tín hiệu logic
2.4.1.1. Nguyên lý ánh xạ dữ liệu từ phần cứng vào bộ nhớ PLC
Dữ liệu từ ngõ vào được ánh xạ vào thanh ghi xử lý ảnh ngõ vào tương ứng bên trong. Bằng
cách này, ta đưa được tín hiệu tác động ở cảm biến vào ngõ vào thiết bị.
Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 32 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147


Hình 2.4.2: Ánh xạ dữ liệu vào/ra trong PLC
Dữ liệu từ thanh ghi xử lý ảnh ở ngõ ra được ánh xạ ra ngõ ra. Bằng cách này ta có thể xuất
tín hiệu điều khiển cho các thiết bị logic hoặc analog.

2.4.1.2. Các rack I/O : Được thiết kế gồm Local Rack và Remote Rack.
Loại local bao gồm các rack được gắn trực tiếp với bộ điều khiển. Loại Remote là các rack
được kết nối với bộ điều khiển qua mạng. Dưới đây là hình ảnh một số module I/O.

Hình 2.4.3: Rack Master (a) không có module I/O và (b) có module I/O.
Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 33 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147

Hình 2.4.4.a: Cấu hình các rack cục bộ

Hình 2.4.4.b.: Cấu hình các rack ở xa
Với hai cách mắc I/O này, hệ thống PLC đảm bảo việc điều khiển với các chức năng điều
khiển : độc lập, tập trung và phân tán.
2.4.1.3. Lắp đặt.
Ngõ vào số, về cấu trúc chung có hai loại: được thiết kế trực tiếp lên PLC (loại micro PLC và
mini PLC), hoặc được thiết kế thành các module rack độc lập với nhau có thể tháo ra và gắn
vào tùy mục đích người sử dụng.
Để biết cách lắp đặt cảm biến với PLC, ta phải hiểu chi tiết cấu trúc ngõ vào của PLC, hiểu
chi tiết các loại ngõ ra của cảm biến, từ đó mới biết cách lắp đặt, mức áp,… cho PLC.
Như ta đã biết, tín hiệu ngõ vào số có hai loại: DC và AC.

a. Ngõ vào cho tín hiệu DC
Để cách ly điện áp giữa các tầng, người ta sử dụng Opto hai chiều, trong đó có một đầu nối
chung lại với nhau gọi là chân chung COM (Common). Như vậy, chân chung này có hai khả
năng nối mass hoặc nguồn.
Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 34 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147
Nếu chân COM (common) được nối mass, điều này có nghĩa là chiều dòng có hướng đi từ
ngoài vào (tín hiệu tích cực ở ngõ vào là mức 1). Với kiểu mắc này, người ta gọi là mắc với
ngõ vào sink.


Hình 2.4.5: Ngõ vào DC có chân chung (Common) là chân nguồn

Nếu chân COM (common) được nối nguồn, điều này có nghĩa là chiều dòng có hướng từ
trong PLC ra ngoài (tín hiệu tích cực ở ngõ vào là mức 0). Kiểu mắc này, người ta gọi là mắc
với ngõ vào source.


Hình 2.4.6: Ngõ vào DC có chân chung (Common) là chân mass.
Mặc dù cho phép linh hoạt chọn lựa chân chung để có thể dùng với nhiều loại ngõ ra cảm
biến, tuy nhiên vẫn có trường hợp thừa ngõ vào sink, thiếu ngõ vào source và ngược lại.
Chính vì vậy, cần sử dụng các bộ chuyển đổi giữa hai dạng này. Nếu tín hiệu ngõ vào có tốc
độ chuyển đổi chậm, người ta dùng relay. Nếu tín hiệu ngõ vào có tốc độ nhanh, người ta
dùng các mạch sau :
Mạch chuyển đổi từ dạng NPN sang PNP

Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 35 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147

Hình 2.4.8: Mạch chuyển đổi

Mắc cảm biến có ngõ ra dạng NPN vào ngõ vào tín hiệu DC

Hình 2.4.9: Kết nối cảm biến có ngõ ra dạng sink với ngõ vào PLC có chân COM nối mass

Mắc cảm biến có ngõ ra PNP vào ngõ vào tín hiệu DC.



Hình 2.4.10: Kết nối cảm biến có ngõ ra PNP với PLC có chân COM nối mass.

Mắc cảm biến có ngõ ra dạng tiếp điểm vào ngõ vào tín hiệu DC:
Tùy theo việc lấy tín hiệu ở tiếp điểm thường đóng (NC) hay thường hở (NO) mà mắc vào
những dây khác nhau. Ví dụ, ta lấy tín hiệu ở NO:
Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 36 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147



Hình 2.4.11: Kết nối cảm biến có ngõ ra relay với ngõ vào chân COM nối mass.

b. Ngõ vào số giành cho tín hiệu AC:
Một số ngõ vào PLC có ngõ vào số làm việc trực tiếp với điện áp AC, mạch có dạng như sau :


Chú ý, do tín hiệu AC không có cực tính nên ta có thể mắc hai chiều.
Đặc biệt quan tâm đến điện áp ngõ vào của từng loại module. Thường, có các loại : 24VAC,
110VAC, 220VAC

c. Các dạng ngõ vào khác :
Dữ liệu số BCD qua bộ thumbwheels được đưa vào PLC:
Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 37 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147

Hình 2.4.14: Mắc kết nối bộ thumbwheel với ngõ vào PLC?

2.4.2. Ngõ ra tín hiệu on/off.
Card giao tiếp ngõ ra :

Hình 2.6.9 : Card giao tiếp ngõ ra

Có hai dạng ngõ ra tải : sử dụng điện áp DC và AC.

Tải ngõ ra DC, thường ở mức áp 24VDC. Hầu hết các ngõ ra là dạng source, một số ít là loại
sink (PLC dùng trong nước của Nhật).
Tải ngõ ra AC : có các dạng Triac (tiếp điểm bán dẫn, đóng mở nhanh) và relay (tiếp điểm cơ,
đóng mở chậm)



2.4.2.1. Kết nối ngõ ra AC
Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 38 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147

Hình 2.6.1 : Kết nối ngõ ra AC
a. Ngõ ra dạng triac: Chỉ dùng cho tải AC
Do cấu trúc ngõ ra có dạng triac (tiếp điểm bán dẫn), nên tốc độ điều khiển tải cao và không
cần quan tâm đến chiều

Hình 2.6.3 : Cấu trúc ngõ ra Acdạng Triac

b. Ngõ ra dạng tiếp điểm:
Dùng cho cả tải AC và DC, nhược điểm: tốc độ đóng mở tiếp điểm không cao do là tiếp điểm
cơ khí. Do đó không ứng dụng vào các lệnh điều khiển xung tần số cao.

Hình 2.6.4 : Cấu trúc ngõ ra dạng relay và kết nối tải

2.4.2.2. Kết nối ngõ ra DC

Tải: Có các dạng tải như tải trở, tải kháng, tải dung.
Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 39 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147
Các tải được kết nối với ngõ ra dạng PNP, một đầu sẽ được kết nối với ngõ ra, một đầu kết
nối với đất. Hình dưới cho thấy cấu trúc ngõ ra dạng PNP. Ta thấy rằng loại ngõ ra dạng PNP
có chân chung là chân nguồn dương (V
cc
).

Hình 2.6.7 : Ngõ ra DC dạng sourcing
Các tải được kết nối với ngõ ra dạng NPN, một đầu sẽ được kết nối với ngõ ra, một đầu kết
nối với nguồn.
Hình dưới cho thấy cấu trúc ngõ ra dạng NPN. Ta thấy rằng loại ngõ ra dạng NPN có chân
chung là chân đất (mass)

Hình 2.6.5 : Kết nối ngõ ra DC dạng Sink/source

Giao tiếp với LED 7 đoạn.
Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 40 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147


Hình 2.6.6 : Giao tiếp với LED 7 đoạn

2.4.3. Module ngõ vào/ra đặc biệt (Special I/O module)
Những module I/O ngõ vào ra là những modules được kết nối trực tiếp với các thiết bị ngõ
vào ra. Những module này xử lý tín hiệu ngõ vào và ra và cung cấp thông tin xử lý này thẳng
vào bộ điều khiển PLC
Những module chức năng I/O thông minh có tích hợp những bộ vi điều khiển để xử lý thông
minh những tín hiệu ngõ vào sau đó truyền dữ liệu đã được xử lý về cho bộ điều khiển.
Phương pháp phân phối những tác nhiệm điều khiển khác nhau cho giao tiếp thông minh
được gọi là xử lý điều khiển ngõ vào ra phân tán (distributed I/O processing )


Hình 2.8.1 : Ứng dụng giao tiếp I/O trực tiếp

Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 41 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147

Hình 2.8.2 : Ứng dụng giao tiếp ngõ vào/ra thông minh

2.4.3.1. Ngõ vào bộ đếm tốc độ cao (High Speed Counter)
Tốc độ tín hiệu số đưa vào ngõ vào bình thường của PLC thường giới hạn ở 10Hz, một câu
hỏi đặt ra là làm thế nào xử lý tín hiệu ngõ vào tốc độ lớn hơn? Câu trả lời giành cho câu hỏi
này là PLC có những module ngõ vào được thiết kế giành riêng để nhận biết được tín hiệu tốc
độ cao lên đến 200kHz.


Fast-input interfaces: Ngõ vào tốc độ cao.
Fast-response interfaces: Là một dạng khác của ngõ vào tốc độ cao.

Azauto.vn LỰA CHỌN VÀ KẾT NỐI NGÕ VÀO/RA PLC No1

Copyright

2014 by www.azauto.vn 42 /326 Tutorial
Status: 18/08 Version 2.5
Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh viên học tập, nghiên cứu, thông tin liên quan xin liên hệ www.azauto.vn hoặc 0913.586.147


Hình 2.8.3 : Giản đồ thời gian.


Hình 2.8.4 : Kết nối dây.

2.4.3.2. Module ngõ vào khối lượng (Weight input modules)
Được thiết kế đặc biệt để đọc dữ liệu từ Loadcell


Hình 2.8.5 : Module và kết nối
2.4.3.3. Module ngõ vào cặp ngẫu nhiệt (THERMOCOUPLE input modules)