Giáo trình Hệ thống sản xuất tự động hóa với PLCs - Phần 20: Các biểu đồ chức năng tuần tự

20. CÁC BIỂU ĐỒ CHỨC NĂNG TUẦN TỰ

Chủ đề:

 Mô tả điều khiển quá trình các SFC

 Chuyển đổi của các SFC sang logic bậc thang

Mục tiêu:

 Học để nhận ra các vấn đề điều khiển song song.

 Có khả năng phát triển các SFC cho một quá trình.

 Có khả năng chuyển các SFC sang logic bậc thang.

20.1 GIỚI THIỆU

Tất cả các phương pháp trước đây là phù hợp với các quá trình mà nó có một

trạng thái đơn lẻ kích hoạt tại bất cứ một thời điểm nào. Điều này là phù hợp cho các

máy và các quá trình đơn giản hơn, nhưng các máy phức tạp hơn được thiết kế thực

hiện các hoạt động một cách đồng thời. Điều này đòi hỏi một bộ điều khiển mà nó có

khả năng xử lý đồng thời – điều này có nghĩa nhiều hơn một trạng thái sẽ được kích

hoạt tại bất cứ một thời điểm nào. Điều này có thể đạt được với các sơ đồ đa trạng

thái, hay với nhiều hơn các kỹ thuật kinh nghiệm như là các biểu đồ chức năng tuần

tự SFC.

Các SFC là một kỹ thuật đồ thị cho viết các chương trình điều khiển đồng thời.

(Ghi chú: Chúng cũng được biết đến như là Grafcet hay IEC 848). Các SFC là một tập

con của các kỹ thuật Petrinet phức tạp hơn mà các kỹ thuật này được thảo luận trong

một chương khác. Các chi tiết cơ bản của một sơ đồ SFC được chỉ ra trong hình 20.1

và hình 20.2.

flowlines – đường dịch chuyển, nối các bước và các chuyển đổi (điều này cơ

bản chỉ ra các trình tự)

transition – chuyển đổi, gây ra một dịch chuyển giữa các bước, làm việc như là

một điểm phối hợp)

Cho phép điều khiển để di chuyển tới bước tiếp theo khi các

điều kiện được thấy (cơ bản một câu lệnh if hay một câu

lệnh wait - đợi)

initial step - the first step - bước khởi đầu – bước đầu tiên

step – bước cơ bản, là một trạng thái của hoạt động. Một trạng thái thường có

một hành động liên quan

macrostep – bước gộp, một tập hợp của các bước (nói chung là một chương

trình con)

Figure 20.1 Basic Elements in SFCs – Các chi tiết cơ bản trong các SFC

selection branch – rẽ nhánh lựa chọn, một phép OR, chỉ đi theo một đường

simultaneous branch – rẽ nhánh đồng thời, một phép AND – cả hai (hay hơn)

đường đều có thể được đi theo.

Figure 20.2 Basic Elements in SFCs - Các chi tiết cơ bản trong các SFC

Ví dụ trong hình 20.3 chỉ ra một SFC để điều khiển một hệ an ninh hai cửa. Một

cửa yêu cầu một vị trí nhập mã hai chữ số, cửa thứ hai yêu cầu một vị trí nhập mã ba

chữ số. Sự thực thi của hệ này bắt đầu tại đỉnh của sơ đồ tại khối Start khi điện được

bật. Có một hành động được kết hợp với khối Start mà khối này khóa các cửa này.

(Ghi chú: trong thực hành SFC dùng logic bậc thang cho các đầu vào và các đầu ra,

nhưng điều này không được chỉ ra trong sơ đồ này). Sau khối bắt đầu sơ đồ tức thời

chia sự thực thi vào trong hai tiến trình và cả hai bước 1 và 6 đều là kích hoạt. Các

bước là hoàn toàn tương tự với các trạng thái trong các sơ đồ trạng thái. Các chuyển

đổi là tương tự với các chuyển đổi trong các sơ đồ trạng thái, nhưng chúng được vẽ

với các đường dày mà các đường này đi ngang qua đường chuyển đổi bình thường.

Khi điều kiện logic bên phải là thỏa mãn chuyển đổi sẽ dừng một bước và bắt đầu

bước kế tiếp. Trong khi bước 1 là kích hoạt có hai chuyển đổi có thể có mà các

chuyển đổi này có thể xuất hiện. Nếu chữ số kết hợp đầu tiên là đúng thì bước 1 sẽ

trở nên thôi kích hoạt và bước 2 trở nên kích hoạt. Nếu chữ số này là không đúng thì

chuyển đổi này sẽ đợi cho chuyển đổi sau trong độ trễ 5 giây, sau đó bước 5 sẽ là

kích hoạt. Bước 1 không có một hành động được kết hợp nào, vì thế không cái gì phải

được làm trong khi đợi cho một trong các chuyển đổi này. Logic cho cả hai cửa sẽ

nhắc lại một khi chu kỳ của sự kết hợp-mở khóa-trễ-khóa (combination-unlock-delay-

lock) đã hoàn thành.

(Ghi chú của người gõ: Song song/đồng thời là do các sự việc xảy ra một cách

riêng biệt, nhưng đồng thời (điều này cũng có thể được làm xong với các sơ đồ

chuyển đổi trạng thái))

Figure 20.3 SFC for Control of Two Doors with Security Codes

SFC cho điều khiển hai cửa với các mã an ninh

Một SFC đơn giản cho điều khiển một máy dập tem được chỉ ra trong hình 20.4

(Ghi chú: bộ điều khiển này chỉ có một luồng thực thi đơn lẻ, nhưng nó cũng có thể

được thực thi với các sơ đồ trạng thái, các lưu đồ, hay các phương pháp khác). Trong

sơ đồ này máy dập sẽ bắt đầu trong trạng thái nghỉ. Khi một nút tự động được nhấn

máy dập sẽ bật điện và các đèn máy ép này. Khi một vật thể được phát hiện cần máy

ép sẽ tiến xuống tới chuyển mạch giới hạn đáy. Máy dập này sau đó sẽ hạ cần cho

đến khi chuyển mạch giới hạn đỉnh được kết nối, và cần sẽ được dừng lại. Một nút

dừng có thể dừng máy dập này chỉ khi nó đang tiến lên. (Ghi chú: các thiết kế thông

thường yêu cầu các điểm dừng làm việc trong suốt thời gian). Khi máy dập này được

dừng lại một nút đặt lại phải được ấn trước khi nút tự động có thể được ấn lại. Sau

bước 6 máy dập sẽ đợi đến khi vật thể là không hiện diện trước khi đợi vật thể tiếp

theo. Nếu không có logic này máy dập sẽ quay vòng một cách liên tục.

Figure 20.4 SFC for Controlling a Stamping Press

SFC cho điều khiển một máy dập tem

SFC này có thể được chuyển đổi một cách trực tiếp sang logic bậc thang với các

phương pháp tương tự với các cái được sử dụng cho các sơ đồ trạng thái như được

chỉ ra trong hình 20.5 tới hình 20.9. Phương pháp được chỉ ra được mẫu hóa sau

phương pháp logic khối. Một sự khác nhau đáng kể là các chuyển đổi bây giờ phải

xem xét một cách riêng biệt. Logic bậc thang bắt đầu với một đoạn để khởi tạo các

trạng thái và các chuyển đổi tới một giá trị đơn lẻ. Phần tiếp theo của logic bậc thang

xem xét các chuyển đổi và sau đó kiểm tra các điều kiện chuyển đổi. Nếu thỏa mãn

bước sau hay chuyển đổi sau có thể được bật, và chuyển đổi này bị tắt. Điều này

được theo sau bởi logic bậc thang để bật các đầu ra khi đòi hỏi bởi các bước. Phần

này của logic bậc thang tương ứng với các hành động cho mỗi bước. Sau đó các bước

được xem xét, và logic di chuyển tới các chuyển đổi và các bước sau. Trình tự kiểm

tra các chuyển đổi, làm các hành động sau đó làm các bước là rất quan trọng. Nếu

các trình tự khác được dùng cho các đầu ra có thể không bị phát động, hay các bước

bị bỏ qua một cách hoàn toàn.

Figure 20.5 SFC Implemented in Ladder Logic