Giáo trình Hệ thống sản xuất tự động hóa với PLCs - Phần 17: Các bộ điều khiển mở
17. CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN MỞ
Chủ đề:
Các hệ mở
Các chuẩn IEC 61131
Các bộ điều khiển kiến trúc mở
Mục tiêu:
Hiểu quyết định giữa lựa chọn sản phẩm độc quyền và các chuẩn công khai.
Hiểu các ý tưởng cơ bản đằng sau các chuẩn IEC 61131.
17.1 GIỚI THIỆU
Trong các thập kỷ trước (và bây giờ) các nhà sản xuất PLC ủng hộ các thiết kế
“độc quyền” hay “đóng”. Điều này cho họ kiểm soát công nghệ và các khách hàng. Cơ
bản là, một thiết kế độc quyền giữ một vài chi tiết của một hệ là bí mật. Điều này dẫn
đến sự giới hạn các lựa chọn và tùy chọn của khách hàng. Hoàn toàn là bình thường
để tiêu một khoản lớn tiền để lắp đặt một hệ điều khiển, và sau đó không thể thực
hiện một vài công việc đơn giản bởi nhà sản xuất không bán loại giải pháp đó. Trong
các trường hợp như vậy các khách hàng thường có hai lựa chọn: đợi cho bản phát
hành tiếp theo của phần cứng/mềm và hy vọng cho một giải pháp, hay trả các phí giá
cắt cổ để có sự tùy chỉnh trong công việc được làm xong bởi nhà sản xuất ấy.
Các hệ “mở” đã được lưu hành trong hàng thập kỷ, nhưng chỉ gần đây giá trị
của chúng mới được nhận ra. Bước quan trọng nhất xuất hiện năm 1981 khi IBM phá
vỡ truyền thống làm việc của nó và phát hành một máy tính cá nhân mà nó có thể sử
dụng phần cứng và phần mềm từ các công ty khác. Từ lúc đó IBM mất kiểm soát với
các sản phẩm của nó, nhưng nó giờ đã được chấp nhận triết lý hệ thống mở như một
chiến lược kinh doanh cốt lõi. Tất cả chi tiết của một hệ mở là có sẵn cho những
người dùng và các nhà phát triển để sử dụng và sửa đổi. Nó đã làm ra các giải pháp
rất tin cậy, mềm dẻo và không đắt. Các nhà sản xuất điều khiển cũng đang di chuyển
hướng tới các hệ mở. Một trong những nỗ lực này bao gồm Devicenet, cái này được
thảo luận trong một chương sau.
Một xu hướng đáng lo ngại là bạn phải nhận thức rằng nhiều nhà sản xuất là
không ghi nhãn các hệ đóng và nửa đóng như là hệ mở. Một kiểm tra gay go dễ cho
loại này của hệ thống là câu hỏi “Hệ này cho phép tôi lựa chọn các nhà cung cấp khác
nhau cho mọi thành phần hay không?”. Nếu thậm chí một thành phần chỉ có thể
được mua từ một nguồn đơn lẻ nào đó, hệ này là không mở. Khi bạn có một lựa
chọn bạn phải tránh các giải pháp “không mở”.
17.2 Chuẩn IEC 61131
Các chuẩn IEC 1131 đã được phát triển để là một khung làm việc thông thường
và mở cho kiến trúc PLC, được chấp thuận bởi nhiều nhóm và nhiều nhà sản xuất tiêu
chuẩn. Chúng được chấp thuận trong năm 1992, và từ đó chúng đã được xem như
các chuẩn IEC-61131. Các thành phần chính của chuẩn này là:
IEC 61131-1 Overview – Tổng quan
IEC 61131-2 Requirements and Test Procedures – Các yêu cầu và các thủ tục
kiểm tra
IEC 61131-3 Data types and programming – Các kiểu dữ liệu và lập trình
IEC 61131-4 User Guidelines – Các lời khuyên cho người dùng
IEC 61131-5 Communications – Truyền thông
IEC 61131-7 Fuzzy control – Điều khiển mờ
Chuẩn này được định nghĩa một cách đủ lỏng lẻo để mỗi nhà sản xuất sẽ có thể
giữ giao diện của họ, nhưng các biểu thị dữ liệu cốt lõi phải trở nên tương tự. Các mô
hình lập trình (IEC 61131-3) có ảnh hưởng lớn nhất vào người sử dụng.
IL (Instruction List) – Đây là lập trình gợi nhớ có hiệu quả
ST (Structured Text) – Một ngôn ngữ lập trình tương tự BASIC
LD (Ladder Diagram) – Lập trình dựa trên sơ đồ logic rơ le
FBD (Function Block Diagram) – Một phương pháp lập trình dòng dữ liệu đồ
họa.
SFC (Sequential Function Charts) – Một phương pháp đồ họa cho các
chương trình có cấu trúc
Hầu hết các nhà sản xuất đã hỗ trợ hầu hết các mô hình này rồi, trừ ra lập trình
Function Block (Khối hàm/chức năng). Mô hình lập trình cũng mô tả các hàm chuẩn
và các mô hình chuẩn. Hầu hết các hàm này trong các mô hình ấy là tương tự với các
hàm được mô tả trong sách này. Các loại dữ liệu chuẩn được chỉ ra trong hình 17.1.
Figure 17.1 IEC 61131-3 Data Types – Các kiểu dữ liệu chuẩn IEC 61131-3
Các chương trước đã mô tả chi tiết lập trình logic bậc thang (LD-Ladder Logic),
và lập trình biểu đồ chức năng tuần tự (SFC-Sequential Function Chart) một cách tóm
tắt. Các chương sau sẽ thảo luận danh sách câu lệnh (IL-Instruction List), kiểm tra có
cấu trúc (ST-Structured Test) và sơ đồ khối hàm (FBD-Function Block Diagram) trong
chi tiết lớn hơn.
17.3 CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN KIẾN TRÚC MỞ
Các máy tính cá nhân đã lái cuộc cách mạng kiến trúc mở. Một máy tính cá nhân
có khả năng thay thế một PLC, được cho các thành phần đầu vào đúng và các thành
phần đầu ra đúng. Kết quả là đã có nhiều công ty đang phát triển các sản phẩm để
điều khiển bằng cách dựa trên kiến trúc máy tính cá nhân. Hầu hết các thiết bị này
dùng hai biến thể cơ bản:
Một máy tính cá nhân chuẩn với một hệ điều hành thông thường, như
là Windows NT, chạy một PLC ảo.
- Máy tính này được kết nối tới một giá PLC thông thường
- Các thẻ vào/ra được dùng trong máy tính này để điều khiển các
hàm vào/ra
- Máy tính này được nối mạng tới nhiều cảm biến khác nhau
Một máy tính cá nhân được thu nhỏ được đặt trong một giá PLC chạy
một PLC ảo.
Trong mọi trường hợp hệ này đang chạy một hệ điều hành chuẩn, với một vài
kết nối tới các thẻ vào/ra thô. Các hàm PLC được thực hiện bởi một PLC ảo mà nó
diễn dịch logic bậc thang và mô phỏng một PLC. Điều này có thể nhanh, và nhiều khả
năng hơn một PLC đứng riêng rẽ, nhưng cũng thiên về có các vấn đề độ tin cậy của
các máy tính bình thường. Ví dụ, nếu một người lắp đặt và chạy một trò chơi trên
máy điều khiển, bộ điều khiển này có thể hoạt động một cách thất thường, hay dừng
hoạt động một cách hoàn toàn. Các giải pháp cho các vấn đề này là đang được phát
triển, và vấn đề độ ổn định phải được giải quyết trong tương lai gần.
17.4 TÓM TẮT
Các hệ mở có thể được thay thế bởi phần mềm hay phần cứng từ các hãng
thứ ba.
Một vài công ty gọi các sản phẩm mở một cách không chính xác.
Chuẩn IEC 61131 khuyến khích các hệ thống hoán đổi nhau.
Các bộ điều khiển kiến trúc mở thay thế một PLC bởi một máy tính.
17.5 BÀI TẬP THỰC HÀNH
1. Mô tả tại sao các giá PLC truyền thống là không ‘mở’.
2. Thảo luận tại sao chuẩn IEC 61131 phải dẫn tới các hệ điều khiển kiến trúc mở.
17.6 GIẢI PHÁP CHO BÀI TẬP THỰC HÀNH
1. Phần cứng và phần mềm là chỉ được bán ra bởi Allen Bradley, và các người dùng
là không được cho các chi tiết để chỉnh sửa hay thay đổi phần cứng/mềm này.
2. Các chuẩn IEC là bước đầu tiên để làm các phương pháp lập trình giữa các PLC như
nhau. Chuẩn này không làm các mẫu lập trình qua mọi nền tảng, vì thế không sẵn
sàng để phát triển các chương trình và phần cứng bộ điều khiển dễ chuyển mang
một cách hoàn toàn.
17.7 GIAO BÀI TẬP
4 trang
18401
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Hệ thống sản xuất tự động hóa với PLCs - Phần 17: Các bộ điều khiển mở", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_he_thong_san_xuat_tu_dong_hoa_voi_plcs_phan_17_ca.pdf
