ỨNG DỤNG PLC FX5U TRONG QUÁ TRÌNH sản XUẤT

Nhu cầu hiện tại, ở đâucũng thực sự cần áp dụng các thành tựu khoa học kĩ thuật vào trong sản xuất nhằmnâng cao tính đồng đều về chất lượng sản phẩm, khai thác được hiệu quả của các thiế

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

ỨNG DỤNG PLC FX5U TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT

GVHD: Lê Long Hồ

THÀNH VIÊN NHÓM

- Nguyễn Cảnh Dinh : 18061241

- Nguyễn Thuận Duy : 18055351

- Nguyễn Phương Nam : 18072611

LỚP: DHDKTD 14B

BÀI TIỂU LUẬN THI CUỐI KÌ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021

THÔNG TIN CHUNG

Họ và tên sinh viên : MSSV:

Lớp :DHDKTD 14B Khóa:14

Chuyên ngành :KT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ DỘNG Mã chuyên ngành: 7510303

SĐT :

Email :

Địa chỉ liên hệ :

Tên đề tài/tiểu luận : ỨNG DỤNG PLC TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT

Tp Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 07 năm 2021

Sinh viên

(Ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

MỤC LỤC 3

DANH MỤC HÌNH VẼ 5

DANH MỤC BẢNG BIỂU 5

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 6

LỜI NÓI ĐẦU 7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 8

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 8

1.2 NỘI DUNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 8

1.2.1 Bài 1: PHÁT HIỆN LỖI CHIẾT RÓT 9

1.2.2 Bài 2: GIA CÔNG THÉP HÌNH VUÔNG 10

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12

2.1 TỔNG QUAN VỀ PLC NÓI CHUNG VÀ MITSUBISHI FX5U NÓI RIÊNG 12 2.1.1 GIỚI THIỆU VỀ FX5U 12

2.1.2 HÌNH DẠNG BÊN NGOÀI 16

2.1.3 CẤU TRÚC BÊN TRONG 17

2.1.4 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG 19

2.1.5 CÁC CHỦNG LOẠI PLC VÀ ỨNG DỤNG 21

2.1.6 CÁC MODULE MỞ RỘNG CỦA FX-5U 24

2.1.7 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH 26

2.1.8 THIẾT BỊ VÀ CÔNG CỤ LẬP TRÌNH 28

2.1 TỔNG QUAN BIẾN TẦN 29

2.1.2 BIẾN TẦN (NÓI CHUNG) 29

2.1.3 BIẾN TẦN MITSUBISHI FR_E500( NÓI RIÊNG) 31

2.2 TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN SỬ DỤNG 36

2.2.1 CẢM BIẾN SỬ DỤNG TRONG BÀI 1 36

2.2.2 CẢM BIẾN SỬ DỤNG TRONG BÀI 2 39

2.3 TỔNG QUAN MÀN HÌNH SỬ DỤNG CHO CẢ 2 BÀI 40

CHƯƠNG 3 LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG PLC FX5U 42

3.1 ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN BÀI 1 KIỂM TRA HÀNG HÓA 42

3.1.1 MÔ HÌNH THIẾT KẾ PHẦN CỨNG TRONG SOLIDWORKS 42

3.1.2 QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG BÀI 1 PHÁT HIỆN LỖI CHIẾT RÓT 43

3.1.3 SƠ ĐỒ KẾT NỐI PHẦN CỨNG BÀI 1 47

3.1.4 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT BÀI 1 48

3.1.5 CODE BÀI 1 VIẾT TRONG PHẦN MỀM GX WORKS3 49

3.2 ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN BÀI 2 HỆ THỐNG GIA CÔNG SẮT THEO Ý MUỐN 51

3.2.1 MÔ HÌNH THIẾT KẾ PHẦN CỨNG TRONG SOLIDWORKS 51

3.2.2 QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG BÀI 2 MÁY GIA CÔNG THÉP 52

3.2.3 SƠ ĐỒ KẾT NỐI PHẦN CỨNG BÀI 2 55

3.2.4 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT BÀI 1 56

3.2.5 CODE BÀI 2 VIẾT TRONG PHẦN MỀM GX WORKS3 57

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN 60

4.1 Kết quả đạt được 60

4.2 Hạn chế của đề tài 61

4.3 Hướng phát triển trong tương lai 61

4.4 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1: SƠ ĐỒ HỆ ĐIỀU KHIỂN LOGIC DÙNG PLC 15

Hình 2: PLC MITSUBISHI 16

Hình 3: PLC OMRON 17

Hình 4: PLC SIEMENS 17

Hình 5: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA PLC 18

Hình 6: SƠ ĐỒ MODULE VÀO SƠ ĐỒ MODULE RA 19

Hình 7: SƠ ĐỒ VÒNG QUÉT THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH CỦA PLC 20

Hình 8: PLC DẠNG NHỎ LOẠI CỐ ĐỊNH 23

Hình 9: PLC LOẠI VỪA VÀ LỚN DẠNG MODULE 23

Hình 10: KHỐI IN/OUT 24

Hình 11: CHƯƠNG TRÌNH KIỂU DANH SÁCH LỆNH - INSTRUCTION LIST 26

Hình 12: CHƯƠNG TRÌNH KIỂU CẤU TRÚC – STRUCTURED TEXT 27

Hình 13: Ngôn ngữ LADDER 28

Hình 14: QUY TRÌNH CÀI ĐẶT BIẾN TẦN FR-E500 32

Hình 15: VÍ DỤ ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN FR_E500 BẰNG CÔNG TẮC BIẾN TRỞ NGOÀI 35

Hình 16: CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN DUNG 36

Hình 17: CẢM BIẾN ĐIỆN TỪ 39

Hình 18: MÀN HÌNH HMI GT 1455 MITSUBISHI 40

Hình19: MÔ HÌNH PHẦN CỨNG THIẾT KẾ TRONG SOLIDWORKS BÀI 1 42

Hình 20: SƠ ĐỒ KẾT NỐI PHẦN CỨNG THIẾT KẾ TRÊN PHẦN MỀM VISIO BÀI 1 47

Hình 21: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT BÀI 1 48

Hình 22: CODE BÀI 1 50

Hình 23: MÔ HÌNH PHẦN CỨNG THIẾT KẾ TRONG SOLIDWORK BÀI 2 52

Hình 24: SƠ ĐỒ KẾT NỐI VẼ TRÊN PHẦN MỀM VISIO MÔ HÌNH BÀI 2 55

Hình 25: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT MÔ HÌNH MÔ PHỎNG 2 56

Hình 26: CODE BÀI 2 60

DANH MỤC BẢNG BIỂ Bảng 1: NHÓM THÔNG SỐ CÀI ĐẶT BIẾN TẦN CƠ BẢN 34

Bảng 2: NHÓM THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ 34

Bảng 3: NHÓM CHỨC NĂNG NGÕ VÀO VÀ RA 35

Bảng 4: BẢNG THÔNG SỐ BẢO VỆ 35

Bảng 5: BẢNG CÁC NGÕ VÀO RA MÔ HÌNH BÀI 1 47

Bảng 6: BẢNG CÁC NGÕ VÀO RA MÔ HÌNH BÀI 2 55

Bộ điều khiển logic khả trình

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

LỜI NÓI ĐẦU

thuật máy tính, đã cho ra đời các thiết bị điều khiển số như :CNC, PLC… Cácthiết bị này đã cho phép khắc phục được rất nhiều các nhược điểm của hệ thốngđiều khiển trước đó, giải quyết được yêu cầu năng suất kinh tế và kĩ thuật trongsản xuất

bị logic khả trình PLC để tự động hóa quá trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăngnăng xuất lao động, giảm sức người, nâng cao chấ lượng sản phẩm đang là 1vấn đề cấp thiết có tính thời sự cao

tìm hiểu thực tế, tham khảo tài liệu, nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạnchế nên tiểu luận sẽ không tránh khỏi được những thiếu sót Do đó, chúng emrất mong nhận được những ý kiếm đóng góp, nhận xét, đánh giá quý báu củathầy để chúng em được hoàn thiện hơn nữa

giảng viên hướng dẫn Lê Long Hồ đã giúp đỡ chúng em để hoàn thành được

bài tiểu luận này

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

tiễn đời sống hàng ngày, trong lao động lẫn trong sản xuất Nhu cầu hiện tại, ở đâucũng thực sự cần áp dụng các thành tựu khoa học kĩ thuật vào trong sản xuất nhằmnâng cao tính đồng đều về chất lượng sản phẩm, khai thác được hiệu quả của các thiết

bị tự động này không những mang lại lợi ích cho cá nhân tổ chức, mà còn đóng góplớn cho công cuộc hiện đại hóa , góp phần làm cho đất nước giàu mạnh, xã hội pháttriển

1.2 NỘI DUNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

trình giải quyết 1 bài toán lập trình bằng ngôn ngữ lập trình ladder

cảm biến, encoder,…

khiển động cơ

1.2.1 Bài 1: PHÁT HIỆN LỖI CHIẾT RÓT

Lý do chọn đề 1 hệ thống phát hiện lỗi chiết rót

Hiện nay với tốc độ công nghiệp hóa và hiện đại hóa sâu rộng cùng cuộc cáchmạng công nghiệp 4.0 đang diễn ra trên toàn thế giới Nền sản xuất công nghiệpchuyển đổi từ lao động chân tay sang các dây chuyền sản xuất hiện đại với mức độ tựđộng hóa ngày càng cao Việc tự động hóa quá trình sản suất và phân phối sản phẩmgiúp năng xuất lao động tăng lên gấp nhiều lần qua đó tiết kiệm được sức lao động củacon người Mặt khác trong nhiều khâu sản xuất việc áp dụng các dây chuyền máy mócgiúp giảm thiểu tối đa các lỗi xảy ra trong quá trình hoàn thiện sản phẩm Trong bất

cứ dây truyền sản xuất nào việc kiểm tra rà soát và loại bỏ các sản phẩm lỗi trước khiđưa ra thị trường, phân phối tới tay người tiêu dùng là một công đoạn rất quan trọngtrong cả quá trình sản xuất Việc để sót và đưa sản phẩm lỗi ra thị trường có tác độngrất xấu đến uy tín của sản phẩm, uy tín của công ty, đánh mất lòng tin của người tiêudùng đối với sản phẩm Thực tế đã có rất nhiều vụ việc người tiêu dùng tẩy chay mộtcông ty, một dòng sản phẩm vì sản phẩm tới tay họ là sản phẩm lỗi, thiếu hàng hóa sovới quy chuẩn trên bao bì Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó nhóm chúng em nảy ra ýtưởng và thiết kế, lập trình dây chuyền kiểm tra và loại bỏ các chai dung dịch bị lỗi dothiếu hoặc không có lượng sản phẩn đúng tiêu chuẩn Tiếp đó là đóng gói sản phẩmtheo số lượng mong muốn của người vận hành Dây chuyền có thể sử dụng, lắp ráptrong nhiều nhà máy khác nhau như: nhà máy sản xuất bia, nhà máy sản xuất và đónggói nước ngọt đóng chai, nhà máy sản xuất sữa, nhà máy đóng gói dược phẩm, thựcphẩm đóng hộp……

ĐỀ BÀI: Điều khiển hệ thống kiểm tra chiết rót

hộp nhựa kín sau khi đóng nắp như hình vẽ, để phát hiện ra hộp thuốc chiết rót bị lỗi(không chiết rót)

hiện hộp thuốc lỗi thì băng tải dừng cho xilanh đẩy bỏ hộp lỗi ra, delay 1.5s thì rútvề,băng tải tiếp tục chạy Bất kì lúc nào nhấn nút STOP thì hệ thống dừng hoặc khinào hệ thống đếm đủ số lượng hộp thuốc thì tự động dừng lại

1.2.2 Bài 2: GIA CÔNG THÉP HÌNH VUÔNG

Lí do chọn đề 1 hệ thống gia công thép

Cùng với sự phát triển của đất nước và nền công nghiệp việc xây dựng cơ sở

hạ tầng, nhà ở ngày càng tăng làm cho việc định hình các thanh thép để làm cốt bêtông cũng tăng Hiện tại thì cốt bê tông đa số được làm tại nhà máy sao đó đượcvận chuyển ra công trình thì công làm gia tăng chi phí vận chuyển, hay đối với xây

dựng nhà dân thì cốt bê tông thường được công nhân xây dựng định hình bằng taytại công trình làm mất rất nhiều thời gian thi công và độ hiệu quả, không tiết kiệmnguyên liệu, ảnh hưởng đến an toàn của công nhân Nhằm nâng cao chất lượng,năng suất cũng như an toàn lao động thì nhóm chúng em đưa ra ý tưởng và thiết kế

hệ thống định hình thép cốt bê tông gọn có thể dễ dàng di chuyển và lắp đặt tạicông trình hay bất cứ đâu Hệ thống có khả năng sản xuất các loại cốt thép địnhhình theo yêu cầu ở bất cứ hình dạng nào với độ chính xác là milimét, hệ thống sửdụng các công nghệ tiết kiệm điện cũng như nguyên liệu Do đó hệ thống làm giảmthời gian thi công công trình và tiết kiệm chi phí thi công

đặt trước ,piston thanh chốt đi ra sau đó piston uốn đi ra uốn thanh thép và giữ 5 giây

piston thanh chốt và piston uốn đi vào động cơ quay đưa thanh thép đi ra đủ độ dài

piston piston thanh chốt đi ra sau đó piston uốn đi ra uốn thanh thép và giữ 5 giây

piston thanh chốt và piston uốn đi vào động cơ quay cứ như thế đến khi thép có hình

vuông động cơ quay đưa thanh thép đi ra đủ độ dài sau đó piston dao đi xuống cắt

thanh thép rồi đi lên nếu nút stop được nhấn thì sẽ kết quy trình sẽ kết thúc, nếu nút

stop không được nhất thì quy trình sẽ tiếp tục

-CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 TỔNG QUAN VỀ PLC NÓI CHUNG VÀ MITSUBISHI FX5U NÓI

RIÊNG

2.1.1 GIỚI THIỆU VỀ FX5U

PLC NÓI CHUNG

điều khiển logic bằng chương trình thay thế cho các mạch logic kiểu rơ le (tiếp điểm

và phi tiếp điểm)

kế tương tự máy tính số, với ngôn ngữ lập trình

riêng gần gũi với người xử dụng, được ứng dụng

trong các bài toán điều khiển logic Hạt nhân của

hệ là bộ vi xử lý thực hiện các phép tính số học

và logic cùng với các thành phần cấu thành hệ

như bộ nhớ, các cổng vào / ra,

- Về phạm vi ứng dụng, PLC là thiết bị đặt tại dây chuyền sản xuất, tích hợp với các thành phần của hệ thống điều khiển để thực hiện điều khiển trực tiếp công nghệ

một quá trình kỹ thuật PLC thường làm việc trong môi trườn rất khắc nghiệt (nhiệt độcao, độ ẩm lớn, thời gian hoạt động liên tục) và gắn liền với người vận hành trực tiếp

thiết bị Vì vậy, PLC được thiết kế và chế tạo với các tiêu chuẩn đặc biệt về độ bền,

tính module hóa cao, ngôn ngữ lập trình phù hợp và thân thiện với trình độ người sử

dụng

cơ cấu chấp hành Tuy nhiệ hiện nay các họ PLC hiện đại được tích hợp các tính năng

xử lý thông minh, quản lý dữ liệu và mở rộng các chức năng xử lý ngắt Ngoài chức

năng điều khiển, PLC còn đóng vai trò là khâu thu nhập và xử lý dữ liệu trong các hệ

SCADA và là một nút trong các hệ điều khiển phân tán (DCS) Vì vậy, với quan điểm

hệ thống, PLC là thành phần cơ bản cấu thành hệ điều khiển

thiết bị vật lý cấu thành hệ gồm: nguồn cung cấp, CPU, module vào/ra và các thiết bị

phụ trợ Các thiết bị vật lý được lắp ghép với nhau tạo thành một cấu hình vật lý của

hệ thống Phền mềm bao gồm hệ điều hành và chương trình ứng dụng Hệ điều hành

do nhà sản xuất cung cấp được cài sẵn rong bộ nhớ cảu PLC Chương trình ứng dụng

do người sử dụng lập bằng ngôn ngữ lập trình của PLC để thực hiện một thuật toán

(algorithm) điều khiển xác định Giữa phần cứng và phần mềm có mối liên hệ chặt chẽvới nhau Một chương trình ứng dụng chỉ được thiết lập trên cơ sở một cấu hình vật lý

cụ thể Ngược lại, một hệ thống chỉ có thể thực hiện được đúng thuật toán điều khiển

nếu chương trình đó được thiết kế phù hợp với cấu hình của nó

FX5U NÓI RIÊNG

Tính ưu việt của PLC.

căn bản

phần tử vật lý Bộ điều khiển logic nối dây thực hiện hàm điều khiển bằng sơ đồ nối

các phần tử logic bằng dây dẫn vật lý (dây dẫn điện, mạch in) đã được nối cứng Vì

vậy hệ này chỉ thực hiện một hàm điều khiển nhất định Muốn thay đổi hàm điều

khiển cần phải thay đổi cấu trúc của hệ Đó là tính không mềm dẻo của bộ điều khiển logic nối dây Đối với các hệ phức tạp, nhiều phần tử thì tính không mềm dẻo là một

nhược điểm lớn Tuy nhiên, ưu điểm của bộ điều khiển logic nối dây phù hợp với các

hệ đơn giản, ít phần tử và công suất lớn

thực hiện

hàm điều khiển bằng chương trình (hình dưới)

Hình 1: SƠ ĐỒ HỆ ĐIỀU KHIỂN LOGIC DÙNG PLC

phần tử logic bên ngoài Chương trình điều khiển được lưu giữ trong bộ nhớ PLC

thực hiện tuần tự các lệnh của chương trình để điều khiển các thiết bị tương tự như sơ

đồ điều khiển kiểu nối dây

trình được” Trong các mạch logic này có thể cắt bỏ, chèn, thêm vào các phần tử một

cách dễ dàng và đơn giản Trong thực tế, việc thay đổi tham số điều khiển của chươngtrình, thậm chí thay đổi chương trình điều khiển thường xuyên xảy ra khi thay đổi sản phẩm, thay đổi công nghệ Đối với hệ điều khiển logic dùng PLC, cùng một cấu trúc

vật lý có thể thực hiện các hàm điều khiển khác nhau, tùy thuộc vào chương trình

Nghĩa là, có thể thay đổi hàm điều khiển mà không cần thay đổi cấu trúc của hệ Đó làtính mềm dẻo của PLC Tính mềm dẻo này đảm bảo PLC được sử dụng có hiệu quả

cao trong các hệ phức tạp, có nhiều phần tử Ngoài ra, ưu điểm của PLC là hoạt động

tin cậy, tiêu thụ năng lượng ít, dễ dàng mở rộng hệ thống, việc chuyển giao công

nghệ được nhanh và hiệu quả hơn so với các hệ logic nối dây Hạn chế của PLC là

tính tác động nhanh không cao và chỉ sử dụng tạo ra các tín hiệu điều khiển công suất

nhỏ Một ưu điểm cần nhấn mạnh khi mở rộng phạm vi ứng dụng của PLC là có thể

tiến hành mô phỏng khi khảo sát và thiết kế hệ thống PLC với các chức năng truyền

thông có thể kết nối mạng với các bộ điều khiển khác, với các hệ thống máy tính và

điều khiển để thực hiện các chức năng điều khiển quá trình, điều khiển phân tán, thu

nhạp dữ liệu và giao diện máy- người

2.1.2 HÌNH DẠNG BÊN NGOÀI

Hình 2: PLC MITSUBISHI

Hình 3: PLC OMRON

Hình 4: PLC SIEMENS 2.1.3 CẤU TRÚC BÊN TRONG

Procesing Unit), các module vào/ra, nguồn cung cấp (Power Supply Unit) và thiết bịlập trình (Programming Device)

- Chương trình được soạn thảo trong thiết bị lập trình và được nạp vào bộ nhớcủa PLC Các module vào/ra là các cổng phép nối PLC với thiết bị bên ngoài(gọi làthiết bị trường- Field Device) Các cổng vào/ ra có nhiệm vụ chuyển đổi thích ứnggiữa các nguồn tín hiệu và PLC Các module vào là các thiết bị nhận tín hiệu từ thiết

bị vào, chuyển đổi thành dữ liệu, ví dụ: phím bấm, công tắc hành trình, cảm biến,chuyển mạch Các module ra là thiết bị ghép nối PLC với các thiết bị ra, chuyển đổi

dữ liệu thành tín hiệu điều khiển các cơ cấu chấp hành, ví dụ: rơ le, van Đèn Sơ đồnối các thiết bị vào/ra (I/O) với các module vào/ra được trình bày như hình dưới

Hình 5: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA PLC

module hóa (Modular) Loại cố định được sử dụng cho các PLC cỡ nhỏ, các cổng

vào/ra gắn cố định vào khối CPU, không thay đổi được vị trí Ưu điểm của loại này là giá thành thấp Tuy nhiên nếu muốn mở rộng cổng vào/ra cần phải trang bị thêm khối

mở rộng tương ứng Loại module hóa được sử dụng trong đa số các trường hợp và là

cấu trúc tiêu chuẩn của PLC Các module vào/ra có thể tháo lắp, thay đổi vị trí dễ

dàng trên các khe cắm (Slot) và các rãnh (Rack) Cấu trúc kiểu này (bao gồm cả các

đầu nối) tạo thành bảng mạch Bus (Backplane), trên đó coe thể lắp các khối nguồn,

CPU, module vào/ra, module mở rộng và thực hiện trao đổi thông tin với nhau

Hình 6: SƠ ĐỒ MODULE VÀO SƠ ĐỒ MODULE RA

mạch Bus Công suất của khối nguồn được chọn tùy thuộc vào cấu hình của hệ Trong

đa số các trường hợp, nguồn cung cấp này không phù hợp với các thiết bị trường Vì

vậy, các thiết bị trường thường được cung cấp bằng nguồn ngoài riêng

Khối CPU là bộ não của PLC, hạt nhân là bộ vi xử lý quyết định tính chất và khả năngcủa PLC: tốc độ xử lý, khả năng quá trình vào/ra CPU thực hiện chương trình trong

bộ nhớ chương trình, đưa ra các quyết định và trao đổi thông tin với bên ngoài thông

qua các cổng vào/ra

2.1.4 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG

theo nguyên tắc quét vòng (Scan) Mỗi vòng quét (Scan Cycle) bao gồm ba giai đoạn

cơ bản được trình bày trên hình dưới

Hình 7: SƠ ĐỒ VÒNG QUÉT THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH CỦA PLC

vùng đầu vào để làm dữ liệu thực hiện chương trình

Giai đoạn thứ hai là thực hiện chương trình trong bộ nhớ Kết quả thực hiện chương

trình là dữ liệu và các quyết định được lưu giữ trong bộ nhớ dùng cho vòng quét sau

hay đưa module ra

Giai đoạn thứ ba, PLC gửi dữ liệu đến vùng đầu ra và biến đổi thành tín hiệu điều

khiển cơ cấu chấp hành nối với module ra khi đó, một vòng quét được hoàn thành,

vòng quét tiếp theo bắt đầu và quá trình được thực hiện liên tục không ngừng

Quá trình đọc tín hiệu vào và gửi tín hiệu ra gọi là quá trình quét vào/ra Quá trình

thực hiện chương trình gọi là quét chương trình

Thời gian để thực hiện một vòng quét gọi là chu kỳ quét Chu kì quét có ảnh hưởng

đến tốc độ xử lý của PLC và ảnh hưởng đến khả năng xử lý thời gian thực của PLC

Nói cách khác, việc sử dụng PLC trong các bài toán điều khiển chỉ được chấp nhận

khi chu kì quét của PLC đủ nhỏ so với hằng số thời gian của hệ điều khiển Khi đó, cóthể chấp nhận xử lý đồng thời (thời gian thực) được thay thế bằng xử lý tuần tự

Chu kỳ quét phụ thuộc vào các nhân tố sau: tốc độ của bộ vi xử lý của CPU, độ dài

chương trình, số lượng các đầu vào/ra Ngoài ra, chu kỳ quét còn phụ thuộc một số

các chu kỳ quét phụ như: thời gian chuyển đổi song song – nối tiếp của hệ thống vào

ra phân tán (Remote I/O), thời gian xử lý truyền thông nối tiếp, thời gian xử lý ngắt,

thời gian đọc/ ghi đầu vào / ra tương tự, thời gian thưch hiện các chương trình kiểm

tra, cảnh báo hệ thống Tuy nhiên, đối với một hệ cụ thể thì các nhân tố, trừ tốc độ

của bộ vi xử lý, đều lầ cố định Vì vậy để giảm chu kỳ quét thì phải chọn CPU có tốc

độ xử lý cao

Nguyên tắc hoạt động quét vòng của CPU hạn chế khản năng xử lý tức thời của PLC

Vì vậy, PLC chủ yếu được sử dụng trong các hệ điều khiển quá trình biến thiên chậm Tuy nhiên, các PLC hiện đại đã được trang bị và tăng cường các tính năng xử lý ngắt

ngày càng hoàn thiện để xử lý nhanh và kịp thời

Vấn đề xử lý vòng quét đầu tiên cần phải được quan tâm khi ứng dụng PLC Điều này

là do ở vòng quét đầu tiên, các dữ liệu đều chưa sẵn sàng, hệ đang ở quá trình khởi

tạo Đối với cá hệ mà quá trình khởi tạo không ảnh hưởng đến quá trình điều khiển thì

có thể bỏ qua Ngược lại, các hệ thống khác cần lưu ý vòng quét này Vì vậy, PLC đềucung cấp cờ trạng thái có giá trị bằng 1 ở vòng quét đầu tiên và bằng 0 ở các vòng

quét khác, gọi là First Scan Flag Người sử dụng có thể dùng cờ trạng thái này để tiến hành khởi tạo và thiết lập các điều kiện ban đầu cho hệ thống

2.1.5 CÁC CHỦNG LOẠI PLC VÀ ỨNG DỤNG

sản xuất và tích hợp hệ thống sử dụng PLC do chính họ chế tạo.Nó là một thành phầncấu thành hệ thống và được sử dụng trong phạm vi hẹp Một số nhà sản xuất cung cấpPLC như là sản phẩm đa dụng cho người thiết kế và tích hợp hệ thống Nhà sản xuấtcung cấp thiết bị, phần mềm, hỗ trợ kỹ thuật và đào tạo để người sử dụng có điều kiệnứng dụng các sản phẩm này vào các hệ thống của mình Có một số hãng sản xuất điểnhình là: SIEMENS(Đức), ALLEN-BRADLEY, GEFUNUC(Mỹ), MITSUBISHI,TOSHIBA( Nhật bản)

phức tạp, nên PLC được chế tạo dưới nhiều loại khác nhau phù hợp với yêu cầu củathực tế Việc phân loại PLC dựa trên cơ sở khả năng (tốc độ xử lý, dung lượng bộnhớ, số lượng đầu vào/ ra) được chia thành các loại chính sau: loại nhỏ, loại vừa vàloại lớn

- PLC loại nhỏ có nhiều tên gọi khác nhau tùy thuộc các hãng chế tạo (small,micro), có dung lượng bố nhớ dưới 2KB, quản lý số điểm vào/ra dưới 128 và được sửdụng trong các ứng dụng đơn giản, yêu cầu ít điểm ra/vào.

2048 cấu hình của hệ có thể sử dụng các module vào/ra đặc biệt để thực hiện cácchức năng điều khiển quá trình và xử lý thông tin

16.000 điểm vào ra PLC loại này có ứng dụng không hạn chế từ điều khiển một quátrình công nghệ đến điều khiển một phân xưởng, một nhà máy

chủng loại PLC sau đây Các PLC cỡ nhỏ thường được chế tạo ở dạng cố định(Compact, Fixed) Với loại này, nguồn cung cấp,CPU và một số điểm vào/ra được chếtạo trên cùng một (Onboard) Ưu điểm cơ bản của PLC loại này là giá thành thấp, nhỏ,gọn và thích hợp các ứng dụng nhỏ Số các điểm vào/ra trên PLC theo tỷ lệ 3:2, ví dụ,loại 10 điểm (6 vào, 4 ra), loại 20 điểm (12 vào, 8 ra), loại 30 điểm (12 vào, 18 ra) vàloại 48 điểm, 60 điểm Khi cần thiết có thể sử dụng các module vào/ra mở rộng Tuynhiên với PLC loại này ít khi sử dụng cách mở rộng như vậy Nhược điểm chính làtính mềm dẻo không cao, tốc độ xử lý chậm, bộ nhớ nhỏ, hạn chế số điểm vào/ra Sơ

đồ tổ chức PLC loại nhỏ, dạng cố định được trình bày trên hình dưới

tháo, lắp dễ dàng (Modular) Các module cơ bản là: nguồn, CPU, vào/ra Đây là cấutrúc tiêu chuẩn của PLC, đảm bảo cho PLC được sử dụng một cách mềm dẻo và người

sử dụng có nhiều lựa chọn cho cấu hình của mình Các module được lắp vào các khecắm (Slot) trên bảng mạch Bus (Bus Module, Backplane)

Hình 8: PLC DẠNG NHỎ LOẠI CỐ ĐỊNH

Hình 9: PLC LOẠI VỪA VÀ LỚN DẠNG MODULE

nhiệm (Multitask) và quản lý điều khiển (Control Manegment)

- Ứng dụng đơn nhiệm là chỉ sử dụng một PLC duy nhất để điều khiển một quá

trình kĩ thuật Đó là một khối điều khiển độc lập, không có trao đổi thông tin với máy tính hoặc các PLC khác Cấu hình của hệ có thể dùng PLC các loại nhỏ, vừa hoặc lớn

của dây chuyền sản xuất hoặc để điều khiển một vài quá trình kỹ thuật với số lượng

điểm vào/ra thích hợp Mỗi PLC có thể thành một nút trong hệ điều khiển phức tạp (vídụ: hệ điều khiển DCS) Khi đó, yêu cầu có sự trao đổi dữ liệu, thông tin giữa các

PLC với nhau, hoặc giữa PLC và các thiết bị khác (như máy tính, trạm kĩ thuật )

Việc trao đổi dữ liệu, thông tin nhờ truyền thông mạng theo chuẩn công nghiệp

hệ là một mạng LAN điều khiển thống nhất, có sự trao đổi dữ liệu và thông tin giữa

các thành phần của hệ Trong đó PLC đóng vai trò là bộ điều khiển, đồng thời quản lý hoạt động toàn bộ hệ là trạm chủ (Master) Các PLC khác là các bộ điều khiển và

đồng thời là thiết bị thu nhập dữ liệu phục vụ cho công tác quản lý và theo dõi hệ

thống gọi trạm tớ (Slave)

2.1.6 CÁC MODULE MỞ RỘNG CỦA FX-5U

Hình 10: KHỐI IN/OUT

+ nửa là Outputs) có cả đầu ra role và transistor (soucing và sinking)

- Khối đầu vào mở rộng có loại 8/16 và 32 Inputs dùng nguồn 24VDC’

Chủng loại sensor nhiệt độ từ -200oC đến 1200oC (Pt100; Ni100;… Căp nhiệt ngẫuloại K,J,T,B,R,S…)

200kHz

communication

2.1.7 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH

+ Chương trình kiểu danh sách lệnh - Instruction List (IL), đây là ngôn ngữ bậc thấpthể hiện dưới các câu lệnh và chương trình là tập hợp một dãy lệnh liên tiếp giống vớiAssembler Khi thể hiện ở dạng đồ họa có hình thức giống như vẽ mạch điện kinhđiển và gọi là Ladder program

Hình 11: CHƯƠNG TRÌNH KIỂU DANH SÁCH LỆNH - INSTRUCTION LIST

+ Chương trình kiểu cấu trúc – Structured Text (ST), đây là ngôn ngữ bậc cao như C,nên thực hiện các phép gán giá trị các biến, gọi hàm và khối hàm, các biểu thức, cáccâu lệnh điều kiện và các vòng lặp.

Hình 12: CHƯƠNG TRÌNH KIỂU CẤU TRÚC – STRUCTURED TEXT

+ Chương trình kiểu khối hàm – Function Block (FB): là một ngôn ngữ đồ họa, diễn

tả quá trình theo dòng tín hiệu giữa các phần tử, khá tương tự với sơ đồ mạch điện tửlogic Function Block (FB) : là một ngôn ngữ đồ hoạ, diễn tả quá trình trên phươngdiện dòng tín hiệu giữa các phần tử; tương tự sơ đồ của các mạch điện tử

+ Ngôn ngữ Ladder Logic (còn được gọi là sơ đồ bậc thang hoặc LD/LAD) là mộtngôn ngữ lập trình được sử dụng để lập trình PLC (Programmable Logic Controller)

Nó là một ngôn ngữ lập trình PLC đồ họa thể hiện các hoạt động logic với ký hiệutượng trưng Logic bậc thang được tạo ra từ các nấc thang logic, tạo thành thứ trônggiống như một cái thang – do đó có tên là “Ladder Logic” hay “Ladder Diagram”.

Hình 13: Ngôn ngữ LADDER

của từng loại vào một chương trình, hiện này các hãng đã thiết kế để cho phép trongmột chương trình có thể lập trình đồng thời theo nhiều kiểu Thông thường lấy chươngtrình Ladder là cốt, trong từng đoạn có thể chuyển sang dùng FB, ST…

2.1.8 THIẾT BỊ VÀ CÔNG CỤ LẬP TRÌNH

Để đưa chương trình vào PLC cần có công cụ lập trình tương ứng Thiết bị lập trìnhđược sử dụng để soạn thảo chương trình, nạp vào bộ nhớ của PLC Ngoài ra, thiết bịlập trình còn được sử dụng để theo dõi, gỡ rối, thay đổi lệnh, lưu giữ chương trình vàthực hiện các thao tác điều khiển PLC Thiết bị lập trình có các loại sau:

+ Máy lập trình cầm tay do từng hãng chế tạo để lập trình cho riêng PLC của bản hãng

và có tên gọi do hãng đặt như “Programmable console”, HandHeld Programmer…Thiết bị nhỏ gọn gồm cụm phím bấm với một màn hình nhỏ trên đó chỉ hiển thị các ký

tự hạn chế, số lượng dòng trên màn hình cũng ít (dưới 6 dòng) Do vậy chỉ có thể lậptrình kiểu danh sách lệnh STL Do khả năng hạn chế nên hiện nay rất ít dùng

+ Máy lập trình chuyên dụng có hình dạng giống với máy tính cũng do hãng chế tạocho PLC của mình Loại này lập trình được nhiều kiểu do màn hình lớn như máy tính,cho phép kiểm tra, theo dõi đầy đủ và dễ dàng hoạt động của PLC, có thể can thiệp

sâu vào cấu trúc hệ thống Điểm hạn chế là máy này chỉ áp dụng được cho PLC củamột hãng.

+ Lập trình trên máy tính PC thông thường có cài đặt phần mềm lập trình do hãng chếtạo PLC thiết kế và giữ bản quyền Lập trình được nhiều kiểu chương trình tùy theophần mểm, cũng cho phép người sử dụng theo rõi đầy đủ cả quá trình lập trình (Off-line) và quan sát hoạt động của PLC (chế độ On-Line) Trên một máy tính PC có thểcài đặt nhiều phần mềm lập trình của các hãng khác nhau để làm việc được với cácPLC của nhiều hãng Do ưu điểm này nên phương pháp này được sử dụng rộng rãitrên khắp thế giới

2.2 TỔNG QUAN BIẾN TẦN

2.1.2 BIẾN TẦN (NÓI CHUNG)

 Định nghĩa biến tần

này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được

lên cuộn dây bên trong động cơ và thông qua đó có thể điều khiển tốc độ động cơ mộtcách vô cấp, không cần dùng đến các hộp số cơ khí Biến tần sử dụng các linh kiệnbán dẫn để đóng ngắt tuần tự dòng điện đặt vào các cuộn dây của động cơ để làm sinh

ra từ trường xoay làm quay động cơ

biến tần 3 pha 220V, biến tần 3 pha 380V, Bên cạnh các dòng biến tần đa năng, cáchãng cũng sản xuất các dòng biến tần chuyên dụng: biến tần chuyên dùng cho bơm,quạt; biến tần chuyên dùng cho nâng hạ, cẩu trục; biến tần chuyên dùng cho thangmáy; biến tần chuyên dùng cho hệ thống điều hòa;

 Tại sao phải sử dụng biến tần

sẵn( công thức về động cơ xoay chiều)

N= 120 f p (1-s)

- Nhìn vào công thức trước tiên chúng ta thấy được 3 cách thayy dổi tốc độ độngcơ

1 Thay đổi số cực động cơ

2 Thay đổi hệ số trượt

3 Thay đổi tần số f của đầu vào

Phương pháp thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tần số là phương pháp hiệu

quả nhất Biến tần là thiết bị dùng để thay đổi tần số của nguồn cung cấp đặt lên động

cơ qua đó thay đổi tốc độ động cơ Phương pháp này có ưu điểm là tần số điều khiển

được dải rộng, linh hoạt, hiệu quả, ngoài ra còn có phương pháp diều khiển bằng tăng

U nhưng cũng không thực tế vì mỗi động cơ đều có Udm nếu điều chỉnh vượt quá

Udm thì động cơ sẽ làm việc trong trạng thái quá áp dẫn đến hư hỏng động cơ nên

cũng không hiệu quả

cố định để biến đổi thành điện áp có tần số thay đổi để điều khiển tốc độ động cơ Các

bộ phận chính của biến tần bao gồm bộ chỉnh lưu, bộ lọc, bộ nghịch lưu IGBT, mạch

điều khiển Ngoài ra biến tần được tích hợp thêm một số bộ phận khác như: bộ điện

kháng xoay chiều, bộ điện kháng 1 chiều, điện trở hãm (điện trở xả), bàn phím, màn

hình hiển thị, module truyền thông,

sao-tam giác nên không gây ra sụt áp hoặc khó khởi động

tải lớn không phải khởi động đột ngột, tránh hư hỏng phần cơ khí, ổ trục, tăng tuổi thọđộng cơ

- Biến tần thường có hệ thống điện tử bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá áp và thấp áp,tạo ra một hệ thống an toàn khi vận hành.

suất phản kháng từ động cơ rất thấp, do đó giảm được dòng đáng kể trong quá trìnhhoạt động, giảm chi phí trong lắp đặt tụ bù, giảm thiểu hao hụt điện năng trên đườngdây

giám sát từ trung tâm rất dễ dàng

2.1.3 BIẾN TẦN MITSUBISHI FR_E500( NÓI RIÊNG)

trong bài là động cơ công suất không quá lớn và trong mỗi bài chúng em chỉ sử dụng

1 động cơ nên công suất định mức nằm trong phạm vi cho phép của FR_E500( 7,5kW)

cũng phù hợp với biến tần có điện áp định mức 220V-400V của biến tần

R S T

U V W STF

STR RH RM

SD RL

L2 L3

Chay thuan Chay nghich Cap toc do 1 Cap toc do 2 Cap toc do 3

Biến trở

10( 0-5V) 2( 0-5V) 5( GND)

A B C

RELAY OUTPUT MORTOR

Cài đặt thông số biến tần FR_E500

keypad PU Nếu đang ở chế độ chạy bằng lệnh ngoài thì ta cài thông số P.79 = 1 đểchuyển sang chế độ PU Quy trình thay đổi thông số biến tần Mitsubishi E500 đượctrình bày như hình bên dưới

Hình 14: QUY TRÌNH CÀI ĐẶT BIẾN TẦN FR-E500

 Nhóm thông số cơ bản cài biến tần FR_E500