6T0.1 -
Trang 4LOI NOI DAU
Cuốn sách TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN CÁC QUÁ TRÌNH CƠNG
NGHỆ cĩ hai phần lĩn :
- Phin một : Điều khiển lơgích khả lập trình PLC
- Phần hai : Điều khiến số NC uà diều khiển số cĩ dùng may tink CNC
Sách dược sử dụng lam tài liệu giảng day cho sinh vien céc trường dại học kỹ thuật, làm tài liệu tham khảo cho cán bộ kỹ thuật trong lỉnh uc máy uà cơng nghệ của tất cả các ngành cơng nghiệp, nơng nghiệp, giao thơng uận tải, các ngành sản xuất cĩ liên quan đến tự dộng hĩa
Sách dược uiết dưới dạng từ thấp đến cao, từ đễ đến khĩ Những dộc giả khơng cần di quá sâu cĩ thể chỉ dọc các chương đầu của từng phần là cĩ dược một khái niệm tương dối đầy đủ uề cơng nghệ tự động hĩa hiện dại Cuốn sách cĩ uiết những
ứng dụng thành tựu của kỹ thuật tin học uào các quá trình
cơng nghệ tự động diều khiển
Chúng tơi xin chân thành cám ơn những ý hiến dĩng gĩp của dộc giả trong thời gian qua dế cho cuốn sách ngày càng hồn thiện hơn Tuy nhiên, nội dung cuốn sách chắc uẫn cịn nhiều thiếu sĩi, mong độc giả gĩp ý phê bình Mọi ý kiến dĩng gĩp xin gửi uề Nhà xuất bản Giáo dục - 61 Tran Hung Dao - Hà Nội
Trang 5Phần một
Trang 6Chương 1
DAL CUONG VE DIEU KHIEN LOGIC KHA LAP TRINH PLC Chương nay sẽ cung cấp những kiến thức sau đây :
1 - Kha nang cia PLC
2 - Cấu tạo bộ PLC hiện đại
3 - Phương thức hoạt động của luống liên lạc busline 4 - Sử dụng PLC
5 - Ý nghĩa kinh tế của PLC so với các loại điều khiển khác,
Kỹ thuật điều khiển lơgic khả lập trình đã phát triển mạnh và ngày càng chiếm vị tri quan trong trong các ngành kinh tế quốc dân ; khơng những thay thế cho kỹ thuật diều khiển bang cơ cấu cam hoặc kỹ thuật rơle trước kia, mà cịn chiếm linh nhiều chưc năng phụ khác nữa, chẳng hạn như chức năng chuẩn đốn wv Ky thuat nay điều khiển cơ hiệu quả với từng máy làm việc độc lập cũng như với những hệ thống máy sản xuất linh hoạt phức tạp hơn
1.1 Nhập đề
Sư phát triển của kỹ thuật điều khiển tự đơng hiên đại và cơng nghệ diều khiển logic kha lap trình dựa trên cơ sở phát triển của tin học, cụ thể là sự phát tị
kỹ thuật máy tính n của
Nam 1808, Joseph M Jacquard dã dùng các lỗ dục trên những tâm thẻ kim loại mỏng, sắp xếp chúng trên máy đệt theo nhiều cách khác nhau để điều khiển máy dệt thưc hiên tự đơng các mẫu hàng phức tạp Sư cĩ mặt hoặc vắng mặt của một lỗ xác dinh việc một mũi kim cĩ hoạt động hay khơng Phương pháp này là tiền than của nguyên lý vật mang tin di dong 55 nam sau, M Fourneaux sáng chế ra người chơi đương cấm tư động cơ tên là Pianola nổi tiếng thế giới Sử dụng nguyên lý khơng khí thổi qua một bảng giấy đục lỗ, ơng ta cĩ thể đi được hoạt đơng của cơ cấu bàn phim trên dương cấm Vẽ sau phương pháp này được phát triển để điều khiển am lượng, tốc độ cuộn giấy và các đặc tính của âm thanh
Trang 7
Trước năm 1940, ở Hoa Kỳ và ở Đức sử dụng mạch điện rơle để triển khai ciếc máy tính điện tử đầu tiên trên thế giới Năm 1943, Mauchly và Eekert chế tạo cái "máy tính điện tử' đấu tiên gọi là "máy tinh va tich phan số điên tử" viết tá là ENIAC Máy cơ 18.000 đèn điện tử chân khơng và gần 500.000 mối hàn thủ cing, nang 30 tấn, chiếm diện tích mật sàn 1613 ft”, và cơ cơng suất điên 174 kW /iệc lập trình là cực kỳ khĩ khản, qua 6000 nút bấm và khoảng vai tram phích cảm Chia máy này phức tạp tới mức mà chỉ mới thao tác được vài phút, lỗi và hư hỏng đã xuất hiện và, việc sửa chữa và lấp đặt lại các đèn diện tử để chạy lại đã mất đến cả tuim ' Chỉ tới khi ứng dụng kỹ thuật bán dẫn, triển khai vào nâm 1948, và tới khi dưa vào thao tác cơng nghiệp nam 1960, thì những máy tính điện tử lap trình lại mới được sản xuất và thương mại hớa
Các bĩng bán dẫn cĩ những ưu điểm quyết định so với bĩng den điện tử thân khơng như sau ~ kích thước nhỏ ~ tuổi thọ cao - độ tin cay cao gia thanh ha ~ năng lượng tiêu hao thấp - tổn thất nhiệt thấp
Phát triển của máy tính điện tử, và kèm theo nơ là phát triển tin học cing vo su phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động, dựa trên cơ sở tin học, gần liền với làng, loạt những phát minh liên tiếp như sau - mạch tịch hợp điện tử - IC - nám 1959 - mạch tích hợp gam rộng - LSI - nam 1965 - bộ vi xử lý - năm 1974 - dữ liệu chương trình - điều khiển ~ kỹ thuật lưu trữ - và
Những phát minh loại đĩ đã đĩng một vai trị quan trọng và quyết định trong vitéc phát triển ố ạt kỹ thuật máy tính và các ứng dụng của nớ như PLC, CNC v.v
Trong quá trình phát triển của khoa học kỹ thuật, trước dây ngay vào khoản
gian những năm cách đây chưa phải là xa xơi lắm, người ta mới chỉ phản biệt hai phạm trù kỹ thuật điều khiển bằng cơ khí và điều khiển bằng diện tử
Nhưng từ cuối thập kỷ 20 người ta đã phải dùng nhiều chỉ tiêu chỉ tiết để thiân biệt các loại kỹ thuật điều khiển, bởi vì trong thực tế sản xuất cẩn địi hỏi điều kì
tổng thể những hệ thống máy chứ khơng chỉ điều khiển từng máy đơn lẻ
Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác mấy trở nên nhanh nhạy, dễ dàng và tin cậy
Trang 8
củng nghệ Từ "điều khiển" hàm ý mục tiêu ứng dung cơng nghiệp của PLC, nghia là tạo lập, gửi đi, và tiếp nhân những tin hiếu nhằm mục đích kiểm sốt sự kích hoạt hoặc dinh chỉ nhưng chức nang cu thể của máy đã được ứng dụng của PLC trong hệ thống
Ky thuật điều khiển lơgic khả lập trình phát triển trên cơ sở cơng nghệ máy tính từ năm 1968 - 1970 và đã từng bước phát triển tiếp cận theo các nhu cấu của cơng nghiệp Quy trình lập trình lúc ban đâu được chuẩn bị để sử dung trong các xí nghiệp điện tử, ở dé trang bi kỹ thuật và tay nghề thành thạo đã được kết hợp với nhau
Đến nay, các thiết bị và kỹ thuật PLC đã phát triển tới mức những người sử dụng
nø khơng cẩn giỏi những kiến thức điện tử mà chỉ cần nắm vững cơng nghệ sản xuất để chọn thiết bị thích hop 1a co thể lập trình được
‘Trinh do cia kha nang lập trinh được, lấp trình dễ dàng hay khơ khân, cũng là
một chỉ tiêu quan trong để xếp hạng hệ thống điều khiển Ở đây cĩ sự phân biệt giữa
những bộ điều khiển mà người dùng cĩ thể thay đổi được quy trình hoạt động so với cac bộ điều khiển khơng thay đổi được quy trình hoạt động cĩ nghĩa là điều khiển theo quy trình cứng Tùy theo kết cấu của hệ thơng và cấu tạo của các thành phần mà mỗi phạm trù điều khiển trên đây lại chia ra làm nhiều loại điều khiển khác nhau Những đc trưng lập trình của các loại điều khiển được trình bày trên sơ đồ hình 1.1 ĐIỀU KHIỂN I Với các chức năng được lưu trừ bằng: “Tiếp xúc vật lý Bộ nhớ khả lập trình I [
QUY TRÌNH CỨNG QUY TRINH MEM Khong “Thay dõi Kha lap trình| | Bộ nhớ thay thay đổi được tự do đổi được n kết Liên kết ROM cứng phích cắm EPROM Role linh kiện điện tủ PLC xit ly mot bit
mạch điện tử, cơ thuỷ khí PLC xử lý từ ngữ
Trang 9
Role khơng phải là loại điều khiển duy nhat được coi là theo quv trình cứng và do dé khong thay đổi được Nhiều loại điều khiển bằng các thanh phan mach điên tử cũng nằm trong số các quy trình cứng này Nếu chức năng của mốt hệ diều khiển dã được xác định bởi mối it trong theo quy trình cứng của các phan tử cá thế thì nĩ thuộc loại điều khiển khơng thay đổi được hoặc cịn gọi là loai cĩ "chức nang cổ định" Khi đĩ sự thay đổi muốn cĩ chỉ cĩ thể được thực hiện bang cách nổi lại các đường dây hoặc thay đổi một số thành phần
lên
Những hệ điều khiển khơng linh hoạt đơ cĩ chứa các bơ phản phối thanh ngang, máy đọc bảng đục lỗ, hoặc các liên kết phích cám khác, thì cĩ thể lập trình lại được
nhưng chỉ trong một giới hạn rất hạn hep
Các hê điều khiển linh hoạt được chia làm hai loại
a) Diều khiển linh hoạt cĩ thể lập trình trực tiếp, hoac cịn goi là "cơ thế lắp trình tự do" Loại điều khiển này chứa bộ nhớ tiếp cân ngẫu nhiên (Random access memorie: RAM), cho phép nhập dữ liệu, hoặc phát lệnh thay đổi, hoặc thêm vào mà khơng c các thao tác cơ học
b) Điều khiển linh hoạt cĩ bộ nhớ thay được Loại này dùng bộ nhớ chỉ được ghỉ một lần và sau đĩ chỉ cĩ thể đọc ra mà thơi (ROM) và cơ thể lập trinh lại được bảng cách thay bộ nhở Mỏt số thành phần của nĩ cĩ thể được thay khi một chương trình được soạn thảo hoặc biến đổi Trái với ROM là loại chỉ được lập trình một lần, loại bộ nhớ chỉ đọc kha lập trình xĩa được (erasable programmable read only memories EPROMs) cho phép xĩa sạch các thơng tin từ các chíp (vi linh kiên điên tử) EPROM, nên cơ thể làm lại lập trình mới Tuy nhiên vì chỉ cĩ thể làm được điều do bang thiết bị xĩa đặc biệt, cho nên BPROMSs cũng được coi là những đơn vị nhớ thay được
Vi cau trúc của các bộ điều khiển khả lập trình được dựa trên cùng mơt nguyên lý với kiến trúc của máy tính, cho nên nĩ khơng chi co thé thi hành các nhiệm vụ chuyển đổi mà cịn cĩ thể thực thi các ứng dụng khác như đếm, tính tốn, so sánh hoặc xử lý các tin hiệu tương tự cho những mục đích riêng chẳng hạn như trong các quy trình kỹ thuật cơ khí v.v
1.2 Các thành phần của một bộ PLC
Phần cứng của các bộ điều khiển khả lập trình PLC được cấu tạo thành nhưng médun (hinh 1-2) cho thấy sơ đổ các mơđun phản cứng của một bộ PLC Mot bo PLC thơng thường cĩ những mơđun phần cứng như sau
1 Mơđun nguồn
3 Mơdun đơn vị xử lý trung tâm (CPU)
Mơdun bộ nhớ chương trình Médun dau vào (thẻ đầu vào) Médun dau ra (thẻ đầu ra)
Médun phối ghép (thẻ phối ghép)
„HP
0m
G@
Mơdun chức nàng phụ
Mỗi mơđun đĩ được láp thành một đơn vị riêng, cĩ phích cám nhiều chân để cán:
vào rút ra dễ dàng trên một panen cơ khi cư dạng bảng hoặc hộp Trên panen cơ láp
Trang 10a) Đường ray nguồn để đưa nguồn điên một chicu (thương là 24V) từ đầu ra của
nodun nguồn lấy từ mơđun nguồn, đưa đi cung cấp cho tất cả các mơđun khác
}) Luéng lién lac dé trao đổi thơng tin giưa cac mơdun và với bên ngồi Mi rộng dưới
Don vi Mạch
xửi — Bộmhố pạu gạo PNM Chie trú chương ĐAU Y0 buch phỏi năng
tâm CPU „Hình dại fl phy Ray din nguồn 24V > wig Ludng liên lạc Nguồn hang luong chính Phim lạp trình Hình1.9 Các mơ đun phần cứng của một DỤC:
1 Đơn vị xử lý trung tâm - CPU
Trong mối thiết bị PLC chi co mot đơn vì xứ lý trung tâm Cơ hai loại đơn vị
xử ly:
a) Don vi xử lý "một = bít, thích hợp cho việc xử lý các thao tác lơgie, nhưng vi thời gian xử lý là quá dài đối với mơt tín hiêu đơn cho nên khơng thực hiện được các chức năng phức tạp mà khơng gập phải những rác rối vé vấn đề thời gian Loại xử
ly một bít kết cấu đơn giản cho nên giá thành ha Vi vay tuy xử lý cĩ chậm nhưng
vẫn được dùng cho những trường hợp khơng cân nhanh lám và bài tốn khơng quá phức tạp
6) Don vi xử lý bằng "từ ngữ" Loại xử lý này hấp dẫn hơn loại nĩi trên, vì loại
dưới này thích hợp hơn nhiều với việc xử lý nhanh các thơng tin số Sở di nĩ đạt
được tốc độ cao thì rõ ràng là vì nĩ khơng xử lý đơn bít mà xử lý từ ngữ bao gồm nhiếu bít và cơ thể đạt tới 16 bít Tuy nhiên bơ xử lý từ ngữ cĩ cấu trúc phức tạp hơn nhiều và do dé gid đát hơn, cho nên nơ khơng thể loại bộ xử lý đơn bít ra khỏi thị trường tin học Cả hai loại vẫn song song tổn tai va méi loại được lựa chọn sử dụng tùy theo nhu cầu ứng dụng
Trang 11Bộ điều khiển lĩgic khả lập trình với đơn vị xử lý trung tâm bằng từ ngữ được dùng khi địi hỏi xử lý văn ban và các thơng tin số, các phép tính, do lường đánh sia, điều khiển, kiểm tra, ghỉ nhớ cũng như xử lý các tín hiệu đơn trong mã nhị nguyên
Nguyên lý vận hành của một đơn vị xử lý trung tâm CPU được mơ ta ngắn rọn như sau :
Các thơng tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự vì đã được
điều khiển và kiểm sốt bởi bộ đếm chương trình do đơn vị xử lý trung tâm khing
chế Bộ xử lý liên kết các tin hiệu cá lẻ lại với nhau theo quy định và từ đĩ rút ra
kết quả là các lệnh cho đầu ra Sự thao tác tuấn tự của chương trình dẫn đến nột
thời hạn trễ trong khi đơ bộ đếm của chương trình đi qua một chu trình đây đủ rỏi sau do lai bat đầu từ đấu Chu kỳ thời gian này được coi là "thời gian quét" (sen) và phụ thuộc trực tiếp vào tấm vơc của bộ nhớ
Thơng thường đo thời gian quét của một chương trình 1-kbyte, và lấy con số đĩ làm một chỉ tiêu để so sánh giữa các PLC Đối với nhiều loại thiết bị, thời hạm trễ này cĩ thể dài tới 20 miligiây hoặc hơn tùy thuộc vào tấm vớc mở rộng của bd thé Trong thực tế, nơ là một cơng tắc giới hạn, chỉ cơ thể được gọi lên sau mỗi 20 miliigay
Nếu điều đĩ gây nên trở ngại thi cần phải dùng những biên pháp đạc biệt, chẳng; vạn
như lập lại những lần gọi đặc biệt trong thời gian một lần quét, hoặc là điều khiển các thơng tin chuyển giao để bỏ đi những lần gọi ít quan trọng khi thời gian cuét dài tới mức khơng thé chấp nhận được Nếu giải pháp như thế khơng được thỏa nản thì cẩn phải dùng một PLC với thời gian quét ngắn hơn Vi dụ như 1 miligiây sho
một Kbyte Như vậy rõ ràng là chính bộ xử lý quyết định khả nang và chức nãngg wa
PLC Dưới đây là bang so sánh các đạc trưng của đơn vị xử lý trung tâm (CPU' oai một-bít và loại từ ngữ Hồ xử lý mơi bu Hỗ xử lý từ ngữ
Xử lý trực tiếp các tin hiệu đầu vào và dấu | Các tin hiểu dấu vào và đấu rà chỉ cĩ thể ra (dia chỉ đĩn) ước địa chỉ hĩa thơng quá từ ngữ
Cung cấp những lệnh nhỏ hơn, thơng thưởng | Việc cũng cấp lành kin hun doi hỏi những chỉ lá một quyết định eư/khơng tì thức về vì tình Ngơn ngữ dầu vào dĩn giản, khơng In kiến | Ngơn ngữ dấu vao phúc tạp dùng cí thức tỉnh tốn cúng cập lệnh lớn
Khả năng hạn chế trong việc xử lý dữ liêu | Thủ thập và xử lý dữ liệu xơ xổ (nghĩa là khơng cĩ các chức năng tốn
hoe vit logic)
Trang 122 Bộ nhớ chương trình
Chương trình điều khiển hiện hành được giữ lại trong bộ nhớ chương trình bang các bệ phân lưu trữ điện tử như RAM, PROM hoạc EPROM Chương trình được tạo ra với sự trợ giúp của một đơn vị lập trình chuyên dùng, rồi được chuyển vào bộ nhớ chương trình , cắm trên panen của PLC Một nguồn điện dự phịng là cẩn thiết cho RAM dé duy trì chương trình ngay cả trong trường hợp mất nguồn điện chính Người ta đã thiết kế bộ nhớ thành từng mơdun để cho phép dễ dàng thích nghỉ với các chức nang điều khiển cĩ kích cỡ khác nhau Và nếu muơn mở rộng bộ nhớ chỉ cẩn cấm them sác thẻ nhớ điện tử vào panen của PLC
3 Mơdun đầu vào
Mơdun đấu vào cĩ chức nàng chuẩn bị các tin hiệu bên ngồi để chuyển vào trong PLC, nĩ chứa các bộ lọc và bộ thích ứng mức nâng lượng Một mạch phối ghép cĩ lua chon được dùng để ngăn cách điện giải mạch trong ra khỏi mạch ngồi Phần lớn cac midun dau vào được thiết kế để cĩ thể nhân nhiều đầu vào (8-16-24-32 chẳng han) và nếu cẩu thêm đầu vào thì cĩ thể cám thêm các thẻ đấu vào khác Việc chẩn đồn các sai sĩt hư hỏng sẽ được thực hiên rất dễ dâng nếu mỗi đầu vào được trang bị mộ: điết phát sáng (LED), như vậy người ta cĩ bộ chỉ thị ánh sáng báo hiệu cho sự cĩ mật của điện thế đầu vào
4 Modun dau ra
Mơdun đầu ra cĩ cấu tạo tương tự như mơdun đầu vào Nĩ gửi thẳng các thơng tin đâu ra đến các phần tử kích hoạt (cho din dong) cia các máy làm việc Vì vậy mà nhiều mơđun đầu ra thích hợp với hàng loạt mạch phối ghép khác nhau đã được cung cấp
Dist phát quang (LED) cũng cơ thể giúp quan sát điện thế đầu ra Khả năng kiểm
tra bang mat lại càng quan trọng hơn đối với những thiết bị sử dụng cấu chỉ đấu ra phụ và một đi ốt phát quang (LED) trung tâm cơ thể hồ trợ thêm rất nhiều Số lượng đầu ra cĩ thể đồng thời hoạt động, phụ thuộc vào loại thiết bị và cớ thể bị hạn chế vì lý do nhiệt hoặc điện
5 Mơdun phối ghép
Modun phối ghép dùng để nối bơ điều khiển khả lập trình PLC với các thiết bị bên ngồi, như màn hình, thiết bị lập trình hoạc với panen mở rộng Thêm vào đĩ, nhiều chức sảng phụ cũng cẩn thiết hoạt động song song với những chức năng thuần túy logic cia bo PLC co bản Cũng cơ khi người ta ghép thêm những thẻ điện tử phụ đậc biệt để tạo ra các chức năng phụ đơ TYong những trường hợp này đều phải dùng đến maạch phối ghép
6 ác chức năng phụ
Những chức nàng phụ điển hình nhất của PLC là :
1) 36 nhớ duy trì cĩ cùng chức năng như rơle duy trì, nghĩa là bảo tốn tín hiệu trong quá trình mất điện Khi nguồn điện trở lại thì bộ chuyển đổi của bộ nhớ nằm 4 tu thé nhu trước lúc mất điện
Trang 132) Bo thoi gion của PLC cĩ chức nàng tương tự như các rơle thời gian Việc dat thời gian được lận trinh hoặc điểu chỉnh từ bên ngồi
3) BO dém được lập trình bàng các lệnh lơgic cơ bản hoặc thơng qua các thẻ điện tử phụ Việc đạt bộ đếm được thực hiên qua lập trình hoac bang nút bấm
4i Bỏ ghỉ tương ứng với cơ cấu nút bẩm - bước Bước tiếp theo được thả ra bẻi bộ phát thời gian hoạc bằng xung của mạch chuyển đổi
5) Chite nang số hoc được thiết kế để thực hiên bốn chức năng số học cơ bản cơng, trừ, nhân và chia, và các chức năng so sánh : lớn hơn, nhỏ hơn, bằng và khơng bang Su cĩ mát của chức năng số học giúp mở rộng đáng kể cơ hội ứng dụng cho PLC 6) Chức năng diều khiển số (NC) - lam cho PLC co thể được ứng dụng để điều khiển các quá trình cơng nghệ trên máy cơng cụ hoặc trên các tay máy người máy
cơng nghiệp
Bộ PLC với các chức năng phụ đặc biệt chỉ thích hợp nếu cĩ chủ định thực hiện các chức năng khác ngồi sự thay thế việc điều khiển rơle đơn giản Nếu các chức
nang đĩ khơng được sử dụng mơt cách đẩy đủ thì tốt nhất là dùng các bộ PLC khơng
cĩ các chức năng đĩ,
Luồng liên lạc - Busline - Bus
Tất cả các mơdun của một PLC đều được nổi với nhau bằng một "luồng liên lạc”, tên là business line, gọi tất là busline hay gon hơn nữa là bus Luồng liên lạc gồm cĩ nhiều mạch nối dẫn đến từng mơdun Sự trao đổi tồn bộ đữ liệu và thơng tin giữa các mơdun trong PLC và với các thiết bị bên ngồi đều được thực hiện qua các mạch đĩ Dưới đây dùng hình tương xa lộ để minh họa sư hoạt đơng của luống lién lac BUS thình 13) Cĩ nhiều địa điểm ký hiệu bằng các chữ cái A, B G, H Hình 13a vẽ
các con đường nhỏ, mỗi đường chỉ nổi hai địa điểm với nhau, tương đương các mạch
nối cứng chỉ nổi hai địa chỉ với nhau
Hình 1.3b vẽ một xa lộ cơ thể nối nhiều địa điểm, nằm rải rác hai bên xa lộ với nhau, tương đương với một luổng liên lạc BUS co thể giao lưu thơng tin giữa tất cA các địa chỉ bổ trí dọc theo nơ Các lái xe khơng thơng thuộc vùng này cứ đi dọc xa lơ là cơ thể tìm thấy địa chỉ cẩn đến Hành trình trở về cũng theo một quy trình đố nhưng theo chiếu ngược lại
Sư tương tự là như sau :
* đường cao tốc tương đương với luồng liên lạc BUS
* các địa điểm tương đương với các "địa chỉ"
các chiếc xe tương đương với các "dữ liệu"
Trên các con đường nhỏ chỉ nổi hai địa điểm, mỗi chiếc xe chi co thé đi lại giữa hai địa điểm, khơng đến được các địa điểm khác Cũng thế trên mạch nối cứng, các
thơng tin chỉ được trao đổi giữa từng cập địa chỉ, khơng đến được các địa chỉ khác
Trên xa lộ, các xe cộ cĩ thể đi từ hoặc đến với bất kỳ địa điểm nào Cũng thế trên luéng liên lạc BUS thơng tin được trao đổi giữa hai địa chỉ bất kỳ Cơ thể thấy rõ rang rằng luống liên lạc kinh tế hơn nhiều so với mạch nổi cứng
Trang 14Is
Cũng cơ thể so sánh luống liên lạc BUS với một mang đường sát cĩ hệ thống bẻ ghi cho phép các đồn tàu giao lưu giữa hai ga bảt kỳ trên mạng
1.4, Chức năng và ứng dung cia PLC
Vẽ eơ bản, chức năng của bơ điều khiển lưgi khả lấp trình cúng giống như chức
nang của bộ điều khiển thiết kế trên cơ sở các role hồc các thành phần điện tử :
1 Thu nhận các tín hiệu đẩu vào và phản hỏi ttừ các cảm biến),
2 Liên kết, ghép nối lại và đĩng mở mạch phủ hợp với chương trình
3 Tính tốn và soạn thảo các lệnh điều khiển trên cơ sở so sánh các thong tin
thu được
4 Phân phát các lệnh điều khiển đĩ đến các địa chi thich hop
Riêng đối với máy cơng cụ và người máy cơng nghiệp thì bộ PLC cĩ thể liên kết
với bộ điều khiển số NC hoặc CNC (xem phần hai hình thành bộ điều khiển thích
nghỉ Nĩ chỉ cho phép chuyển lệnh từ bộ NC sang may nếu cả người thao tác và máy hoạc sản phẩm khơng ở trong trạng thái nguy hiểm Trong hệ thống trung tâm gia
cơng, mọi quy trình cơng nghệ đều được bơ PLC điều khiển tập trung
Hình 1-4 cho thấy một ví dụ về chức năng điều khiển của bộ PLC Số lượng đầu vào - đẩu ra phụ thuộc vào yêu cẩu của người dùng Nhưng nếu số đẩu vào - đầu ra tang lên thì củng yêu cấu phải tảng khơi lượng bộ nhớ của chương trình và nhất
Trang 15
Bộ quan Bộ khống chế -
báo động về áp suất nhiệt độ Đầu vào đầu nhờn và nhiệt độ và các thơng số nguồn th lơng Nút cơng giái hạn i saa t Es Mach ghep Đầu vào { cet peo phối * |— Bo xu ly c ia J PLC | Lưu trừ chương trình, của ĐA 1 | — Chức nang phụ { tÍTTTT{f{1TT11{f11Tƒ ' Mach ghép phối 4] | @ pe Hình 1.4 Các chức năng của PLC 1.5 Lập trình và tư liệu
Một PLC cĩ thể được sử dụng một cách kinh tế hay khơng chịu ảnh hưởng lới những thuận tiện và dé dang sản cĩ và thưởng trực trên panen lập trình Trái với điểu khiển số, chỉ cĩ thể dùng được bộ điều khiển khả lập trình nếu cĩ một panen lập trình luơn luơn sẵn sàng Như vậy khi trang bị một bộ PL.C củng đống thời phải trang bị một panen lập trình của cùng một nhà chế tạo Ngay cả khi mơđun đầu vào
được tiêu chuẩn hơa, thì vẫn địi hỏi bộ PLC phải cĩ những bộ đấu ra khác nhau và đặc biệt
a
Sự khác nhau chính giữa bộ điều khiển khả lập trình và cơng nghệ rơle hoặc bán
dan la 6 ché ky thuật nhập chương trình vào bộ điều khiển như thế nào (hinh 1-5),
Trong diều khiển rơle, bộ điều khiển chuyển đổi bao gồm một cách cơ học nhừng
médun cá thể phù hợp với chương trình mạch và dãy điều khiển được kiểm sốt bằng
tay thơng qua việc nối dây do đĩ mà cĩ từ kỹ thuật : - điều khiển "cứng" Trái lại, việc nhập một dãy điều khiển vào một PLC được thực hiện thơng qua một panen lập trình và một ngoại vi chương trình, cĩ thể chỉ ra mọi phương pháp và qui trình cĩ
thể để nhập logic vào các bộ phận lưu trữ điện tử
Trang 16| Biểu đĩ thời gian Cần bộ kỷ thuật F ¬ ] | Hiewdecone re | Biểu đổ bản dẫn Biểu đĩ đây L_———_——T_———
er | PLO =|Bơ nhỏ|=| Vì tình | — Bo lap trinh Logio mach cng PLC với chúc năng lập trìnhlưu trừ
at Por rien HỆ trong bo ho dien tu (RAM ROM, EPROM.v.v_.) Thui ¿ au khac hier ena die khien bang mạch cứng và PLC
finh 15 là sơ đố khối trình bày sự khác biét gita PLC va bé diéu khién bang
mae cting trén phwong dién qua trinh hinh thanh và chuẩn bị
fé lap trinh nguai ta co thé sit dung mot trong nhiing mo hinh sau day : * mơ hình khuơn khổ dãy
* mơ hình khuơn khổ chức nang
* mơ hình biểu đố nối đây hoặc biểu đổ mạch cơng tác * mơ hình khuơn khé logic
Vếc lựa chọn mơ hình trong số 4 mõ hình trên đây cho thích hợp là tùy thuộc vào loại PLC và điều quan trọng đối với người dùng là lựa chọn loại PLC nào cho phép sự gao lưu tư liêu khơng gap kho khan và trảnh được những chỉ phí khơng cẩn thiết Đa sổ các thiết bị lưu hành trên thị trường hiện nay là dùng mơ hình khuơn khổ day hoc là khuơn khổ biểu đổ nối dây Những thiết bị hiên đại nhất cho phép người dùng chuyển đổi từ một phương pháp nhập này sang mơt phương pháp nhập khác ngay cả tronz quả trình nhập bởi vì độc lập với phương pháp được dùng, khuơn khổ khác được tảo sa đồng thời Kinh nghiêm cho thấy lập trình với khoa ký hiệu và chức nang sẽ gây ra một số văn để nếu lập trình viên đá quen với điều khiển bàng role va nếu bié'u dé mạch cơng tác hiện ra trên màn hình trong quá trình lấp trình giống hệt như biểu đố mạch sử dụng trong ky thuat role Mat khác những người dùng đã cĩ sẵn những hiểu biết cơ bản về ngơn ngữ lập trình phát hiên được rang sẽ dé dàng hơn nhiên nếu dụng mơ hình khuơn khổ dây
Mừng chữ viết tát giúp trí nhớ được dùng trong kỹ thuật cĩ ưu điểm là chúng khĩig thu nhỏ khả nàng cla PLC Do cĩ nhiều địi hỏi khác nhau mà các thiết bị lập trìm phải thỏa mãn cho nên đa phần các nhà chế tao đã cung cấp nhiều loại thiết 2 Tor 17
Trang 17bị với những khả nâng khác nhau Những mơ hình đơn giản nhất là thích hợp đơi với thiết bị thử nghiêm cho giai đoạn khởi động của lần lắp dat, bio quan va stta Idi chương trình Chúng cĩ những chức năng cơ bản sau đây
* Lập trình và soạn thảo khuơn khổ dãy
* Tìm kiếm và hiển thị các bước của chương trình, các lênh và các địa chỉ
* Biể
1 thi tín hiểu đấu vào đầu ra và kết quả * Xea bé, thay déi vA lap trinh cho EPROM
Nhiều thiết bị kiểu mới thường được lap thém mơt màn hình hién thi va mach phoi ghép cho bang ghi catxét, may in bang va bo dan dong dia trong và ngồi Những thiết bị tối tân nhất đã xuất hiện trên thị trường bao gồm một trạm lập trình tiên
nghỉ, cung cấp cho lấp trình viên những chỉ dẫn, những tư liêu chương trình eo thể
tra cứu tự đơng, cho phép nhập trực tiếp các lệnh và tư liêu mà khơng cần dùng bắt
kỳ một ngơn ngữ lặp trình nào Vì mục đích đĩ cịn cư thể ding may tính ca nhan
nếu cĩ trang bị phẩn mếm cần thiết và sự lựa chọn phân cứng như hướng lăp trình EPROM, khơa chức nàng và đấu nơi một đường voi PLC cho thao tác quan sat và soạn thảo chương trình nếu RAM được sử dụng
Một khi chương trình đã được lập ra thì thiết bị lập trình cịn phải thực hiên nhưng
nhiêm vụ khác như :
* In khuơn khổ đây với những chú giải và tên thiết bị được điều khiển
* In danh sách đối chiếu chỉ ra những liên hẻ của các bộ nhớ phụ, bỏ thời gian, và những bỏ điều khiển với các mơdun trong và ngồi
* In danh sách địa chỉ cĩ kem theo chỉ tiết chỉ ra những địa chi do duoc gan vii đấu vào đầu ra ; bộ nhớ phụ ; bộ thời gian v.v
* In biểu đố mạch cơng tac chi ra được hinh dạng và mã biệu của các cơng tác cộng thêm một số thơng tin phụ
Mỗi nhà chế tạo cĩ những thiết kế và phương thức thao tác thiết bị lập trình riêng
của minh Nhitng nhân viên kỷ thuật chưa cĩ kinh nghiêm với PLC thường doi hr
hai hoạc ba tuấn lễ để làm quen với panen lập trỉnh mới và để hiểu được nĩ Ngay
cả những thao tác viên cĩ kinh nghiệm cũng cén khoảng một tuấn lễ huấn luyện mới cơ thể làm việc trên loại PLC mới một cách đáng tin cây
1.6 Bộ nhớ chương trình
Chi co thơng qua chương trình máy tính thỉ bộ PLC mới trở nên hữu dụng Da số các bộ nhớ hiện dùng là những bỏ nhớ bán dẫn và bảng dưới đây liệt kê ra nhưng đặc trưng chính của 4 loại bộ nhớ thường dùng nhất
ấU lưu trữ Hảo về ch »
dĩn — tuyển vì mất diện, thay chưởng trình Khơng mang muốn,
RAM cá cá Khơng
ROM Khong Khơng cĩ
EPROM Khơ Khơng cĩ
EHPROM Cĩ Khơng Khơng |
Trang 18
The manh cia điểu khiển khả lập trình số với các phường pháp điểu khiển mạch cứng là ở chổ trong bố PUC dé dang thay chương trình, bỏ chương trình cũ nạp chương tình mới trong một thời giản ngân va it ton kem ‘Tuy thuộc vào việc sự thay đổi chương trình đĩ được thực hiện bằng cách thấy họ phần của bộ nhớ hay là bằng cách trực tiếp lắp trình lại, người ta phân biết hai loại bỏ nhớ : bỏ nhớ thay được và bố nhớ lập trình tự do
Nhưng bỏ điều khiển sử dung kỹ thuật lập trình loai thứ nhất chủ yếu dùng các
bo nhớ cĩ thể xĩa bang tia eve tim (EPROM) Sau khi xĩa phải đợi khoảng một giờ
mới nhập dược các thơng tín mới
Nhưng bố điếu khiển cĩ thể lập trình tự do thường chứa RAM với một bơ nguồn điện dự trừ để bảo vệ chương trình khi mất điên đây người ta phát triển loại bỏ nhớ dùng bản dan oxit kim loại bổ sung (CMOSI cĩ mức tiêu thụ nâng lượng nhỏ tới mức mơt nguồn pin nhỏ cũng cĩ thể nuơi bơ nhớ hơn một nam Nếu nguồn nâng lượng dự trừ sáp can thì cĩ mốt mạch điên tử báo hiệu và ngan cản việc mở máy cho đến khi thay bộ nguồn mới Kỹ thuật PLC cũng được hưởng lợi ích của việc giảm giả cac thành phản rút ngắn chiếu đài chương trình khơng cịn quan trong lắm như trước day khi khả nang lưu trư của bộ nhớ cĩ tâm quan trong lớn
Những chỉ tiêu chương trinh khác được coi quan trong là Chương trình eĩ cấu trúc rõ ràng để tránh nhấm lan Chương trình dé thay thế hoặc để soạn thảo
- Co ưu thể trong việc sử dụng các chương trình con - Đễ phát hiên lỗi
Điểm cuối cùng này được coi là cĩ ý nghìa đạc biết giữ thời gian máy ở mức tối thiểu Ngồi bản thân chương trình điều khiển, cịn phải cĩ các chương trình chẩn
đoạn ` biệt để
- Quan sát thời gian chủ trình máy
- §o sành cáe qui trình hiện hành và se lập
Tao biểu đổ phát tr
Giải mã các thơng báo lỗi
Chỉ ra mốt số chỉnh lý sửa chữa cần thiết
- Điếu khiển may cong cu và người máy
Mot trong những địi hỏi quan trọng đối với các chương trình chẩn đốn là tác dụng cĩ hiểu quả trong viếc tránh và khử các lỗi (pan! của các mơđun đầu vào đấu ra và cac khâu nổi của chúng Những thành phản chẩn đốn dạc biệt của bộ điều khiển
dong chương trình đã được phát triển để cơ thể sử dung ngay cả khi chưa biết chương
trình điều khiển hoặc dịng thơng tin của nở Chúng co thể tự học, nghĩa là dịng chảy chuẩn xác của chương trình làm việc được lưu trừ bảng thiết bị đĩ và trong trường
hợp cơ sai sot bude chương trình mà ở do dong chuẩn xác bị ngất, được hiện lên màn hình Ưu điểm của các chương trình chẩn đốn này là Khơng cín phải lập trình
- Chung khơng ảnh hưởng dén kha nang bỏ nhớ của PUC
- Tac dung chẩn đốn cĩ hiệu lực trước khi soạn thảo xong chương trình, nghỉa là trong giai đoan thử máy
Trang 1917 Ly do sit dung PLC
Trước kia bo PLC gid rat dat, kha nang hoat dong bi han chế và quy trình lắp trình rất phức tạp VÌ những lý do đĩ mà nĩ chỉ được dùng cho nhưng máy và thiết bị đặc biệt cĩ sự thay đổi thiết kế cản phải tiến hành ngay cả trong giai đoạn lip bảng nhiệm vụ và lập luận chứng Do giảm giả liên tuc, kem theo tàng khả nang của PLC dẫn đến kết quả là sự phát triển rộng rãi của việc áp dụng kỹ thuat PLC Bay giờ nơ thích hợp cho một pham vì rộng các loại thiết bị máy mĩc
Các bộ PLC đơn khối với 34 kênh đầu vào và 16 kênh đâu ra là thích hợp với những máy tiêu chuẩn đơn, hê thơng gia tải - bỏ tải và nhưng trang thiết bị lien hep Xử lý tự liệu tư đơng là khơng cân thiết phải dùng PLC trên các máy tiêu chuẩn hởi vi it co khả năng phải chịu một sự thay đổi Hơn nữa các biểu đổ mạch tiêu chuẩn đã đủ cho việc xử lý tư liệu Sư bấp dẫn của PLC trên thị trường được khẳng định cho nhưng ứng dung đơn
an noi trên là bởi vì nở cĩ đơ tin cậy cao chiêm ¡t chỗ,
và loại bỏ được nhu cầu nổi dây, ghép các rơle và các hộ thời gian
Những bộ PLC với nhiều khả nang ứng dụng và lựa chọn được dùng cho nhưng; m vụ phức tạp bơn, cho nên người tà mong muốn cơ cả mốt loạt PUC cĩ thể dude lập trình qua một panen kích cỡ chung và dùng một quy trình lập trình chung
nl
Hình 16 dưới đây cho thấy các nhu cấu điều khiển điện tử và phạm vi điều khiển các loại máy mĩe thiết bị
Những ưu điểm của việc ứng dụng kỹ thuat PLC là
*Chuẩn bị nao hoạt đồng nhanh Thiết kế mơdun cho phép thích nghỉ đơn giản với bất kỳ mọi chức nang điều khiển Khi bơ điều khiển và các phụ kiện đã được lắp phép thi bo PLC vao tu thé san sang làm việc ngay Ngồi ra, nơ cịn co thể được sử dụng: lại cho những ứng dung khác
* Dé tin cây cao va ngày càng lơng, Các thành phan điên từ cĩ tuổi thọ dài hơn các thiết bị cơ - điên tử Dé tin cay cua PLC ngay cảng cao và tuổi tho ngày cảng tang Cịn việc bảo dưỡng định kỳ thường là cân thiết đối với điều khiển rơle nhưng được loại bỏ đổi với PLC
* Dễ dàng thay đổi hoặc soạn thảo chương trình Những thay đổi cần thiết cả ở khi bát đấu khởi động hoạc những lúc tiếp sau đều cơ thể được thực hiên dễ dàng mà khơng cẩn cĩ bất kỳ một thao tác nào ở phần cứng
* Sự danh gia các như câu là đơn giản Nếu biết con số đúng của đâu vào và dau ra căn thiết, thì cơ thể đánh giả kich cỡ yêu câu của bộ nhớ (do dài chương trình: toi da là bao nhiéu Do dé co thé dé dang và nhanh chĩng lựa chọn loại PLC phu hợp với yêu cau dé ra
* Xử lý tứ liêu tứ đồng, TYong nhiều bộ PLC, việc xử lý tư liệu được tiến hành tư dong, lam cho việc thiết kế điện tử trở nên đơn giản hơn
* Tiết kiến khơng gian PUC địi hồi ít khơng gian hơn so với bộ điều khién role
tương đương, trong nhiều trường hợp khơng gian được thu hẹp vì cĩ nhiều bộ phân
Trang 20Ị Đến khối | Cĩ nha Cơ trune hình | Colon | — ds May tinh qua trình | Điều khiến bàng | vị xử lý đạc biết Cơng nghệ bản dẫn <<< Lage Rok « Se = Độ phức tap tang Máy thủ cơng Máy cơng cụ tiêu chuẩn *——
May quan sat va co mue dich dae Hệ thơng giá tho Lạt _— thiết bị năng chuyên vật Lư cu May eon: tụ đồng lình hoạt và liên họp
Hình 16 Ủng dụng và (ý cá dieu khiếu điền tự PỤA
hid nang tar tao, Néu ding nhiéu may PLC vai nhung quy cách ký thuật của bị điểu khiến giống hệt nhau thì làm chi phi Inu dong sẽ rất thấp so với bộ điều khiẻ rule Diéu đơ là do giảm phản lớn lao động lap ráp liơn nữa, người ta ưa dùng PLC hơn các loại điều khiển khác khơng chi vi no co thể sử dụng thuận lợi cho các máy đã làm việc ổn định mà cịn vi no con co thé đáp ứng nhu cảu của các thiết bị mâu đầu tiìn mà người ta cơ thể thay đổi cải tiến trong quả trình vận hành
Trang 21
đổi gi So với ký thuật roe © chic sàng sử dụng được thị vẫn được dùng lai khơng cản tha
ở đây cĩ thể giảm phân lớn tổng thời gian lấp ráp bởi vì cĩ thể lấp trình e nang điều khiển trước hoạc trong khi lấp ráp bảng điều khiển
* Nhiều chức nâng, Người ta thường hay ding PLC cho tự đồng lỉnh hoạt bĩi vì đẻ dàng thuận tiên trong tinh tốn, so sanh các giá trị tương quan, thay đổi chương: trình và thay đổi các thơng số Một lý do nữa là nĩ đã được nĩi san với mơi mix tình manh
1.8 Giá trị kinh tế của
Láp đạt bộ PUC đơn giản nhiều so với lắp đạt hệ rơle Sử dụng bo PLC rat kinh tế Giá của nơ giảm do hạ giá hàng điện tử, do sư phát triển của các bản thiết kế ngây cảng rẻ hơn và tang số lượng của PUC ứng dụng trong moi tinh vue, Han nua khi so sảnh giả cả thì phải tình đến cả giá bán của các bĩ phản phụ khơng thể thiêu dược như panen lập trình, máy in, bảng ghỉ vv và cả việc dao tao nhan viên ký thuật PLC Hình 17 dưới đây đưa ra mốt sự so sành giá cả giưa DỤC và hệ rơie Tong gia hé ro le Tong gid PLC Logie mach eting hé vo k 7 Phan cing PLC „7 Phân cúng hệ rở le = eudn tat Lap tinh PLC
Số lượng dâu vào đấu va
Tình L7, So sanh gid en gitia hé role va PLC
Một điều rất quan trong
kinh nghiêm cĩ hiểu biế tốt về phần mềm để thiết kế lắp trinh va thao tic bo PLC à phải dùng doi ngu nhân viên kỹ thuật lành nghề cĩ vi phân mềm dùng cho nhưng mục đích đạc biết là cực ký đất giá Tuy nhiên, nhiều cai đã trở nên khả thì nhơ phân mềm rẻ đi Nhiều nhà chế tạo PUC cùng cấp trọn bo dong gĩi phản mềm đã được thử nghiệm, nhưng việc thay thế và hoạc thêm các n mềm cho các nhú cẩu riêng là khơng thể trảnh khỏi và khi do địi hỏi kỳ nang phần mềm Nếu khơng phải tự mình tao ra phan mém, chang han do mon cong ty phân mềm sản xuất, thì điều tối quan trọng là mọi yêu câu phải được xác định chính xác, tỉ mỈ và viết rõ ràng ra trước lúc bắt đầu
Trang 22
Phan bố điển hình giá cả cho việc lap dat mot PLO mau nhw sau ; 50⁄2 cho phản cứng của PUC
10% cho thiết kế khuơn khổ chương trình 20% cho lap trình và soạn thảo
¿ cho thử nghiêm “2 cho tư liêu
Viec lap dat mét bé PLC tiép theo chi tri gia bang khoảng một nửa giá cho bố mẫu duu tiên, nghĩa là chỉ cịn phải chỉ cho phản cứng mã thơi Bố thứ hai trở đì giá tiền chi cho moat bo PLC s én bang role
rẻ hơn rất nhiều so với bỏ điều k
‘Tay nhiên, chỉ nén lap dat bộ điều khiển khả lấp trình PLC khi cĩ một s
đi lớn lấn diều khiển cẩn phải lập trình hàng nam để đủ bù lai chỉ phí tương doi eo của những panen lập trình tốt và của việc huân luyên đơi ngủ nhân viên kỹ thuật
can thiết Khơng nên máy mốc sử dụng PUC với bắt kỳ giá nào mã phải tính tốn
trước khí đạt hang Việc lấp đạt PLC làm tang đáng kế giá thành của thiết bị gia cong va do đĩ tầng giá thành của sản phẩm Mat khác ta cĩ thể thuê thiết bí lấp tình chứ khơng múa nếu như mua về mà khơng sử dụng hết nang suất lương
Dưới đây nêu ưu khuyết điểm để số sanh hai loại điều khiến : điểu khiển bàng rule va PLC dé tham khảo
Digu Kincn ing rte Điều khiến is Lys teint Vn shen
& Năm Biết được và hin Gy dane che mat
Fn Gay cae Hin Sie dung cae phan ath thet gon at Hep sú
& Ngơi Biết ước mite dd un cay " ` "` heer © Foy dat tay goin
& HộcH nhấy Cảm với nhiều & Thái với nhành quý tình viêu khiến mà & kinh lề nhật đối với hể thơng nhà, khơng củi thịA đác phần cưng
& Kíh tuc nỉ
Mure điểm ¬
& Thất gián lap dan Ku (non days ve mich)
"` Ahn Alain Chay toe many nei da ™
& Kl Hhến đối và kiểm tế các hệ thơng |e Ger thánh Lào dưng vàn
hin piste cap 1" & Cĩ hữ hàng
xử dụng, dì thà cần bào quan Thường xuyên,
& kiệt thước lần,
Số hàng cung cấp PLC thì nhiều nhưng chỉ cĩ mốt it các hãng đưa ra dude cd mot dây đấy đủ các loại PLC tit cai rat đơn giản cho d¿n nhưng thiết bị hiện đại nhất, phúc tấp nhất cĩ một ving khả năng và chức nang rơng Những người dùng PLC cịn w kính nghiệm Như vay co thể thử và chon được sản phẩm thích hợp nhất với các địi hỏi của cơng việc ma co thé ha xuống mức thấp nhất giá mua bộ lập trình và giảm chỉ phi huấn luyện đơi ngủ nhân viên ky thì
Trang 23
Chương 2
CAC HE THONG TU DONG PHUC VU SAN XUẤT
Mục tiêu của chương này là cung cấp những kiến thức sau đây | - Mục địch cấu trúc và sự hoạt động của các hê thống tư động
xanh những khác biết giữa cơng nghề lập tuyến và cơng nghề lap triny
¡— Nhưng kiến thức về các thành phần và sư cấu thành của các bộ phản điềy tử của hệ thơng tự động,
4 - Sư tiên hĩa của nhưng nhu cấu về tự đơng hĩa sản xuất long nhiều lịnh vực, mơt bên lä sự phát triển của các nhu cầu củ
hen là các tiên bộ của cơng nghề da lam nay sinh nhưng văn đế xứng đảng lượi nghiên cứu một cách nghiêm túc Với nhưng kiến thức đĩ cĩ thể đề cập đến nhưng bài tồn tế nhị của viếc lựa chọn cơng nghệ và các thành phần tự đồng hoa trong các chương sau sản xuất, mốt 2.1 Hệ thống sản xuất
ơng nghiệp và tự động hĩa
Hệ thống sản xuất cơng nghiệp
Mục tiêu của một hệ thống sản xuất là mang lại một giá trị tang thêm hoặc là cho nguyên liêu, cho bán thành phẩm hoạc cho một tổ hợp thành phẩm - để tao ra niững
sản phẩm cĩ gia trị cao hơn, đố cĩ thể là
* Nhưng thành p
n cuối cùng đã cĩ thể trực tiếp tung ra thị trường
Những thành phẩm trung gian dùng để tạo ra nhưng thành phẩm cuối cũng
Muốn cho hẻ thống sản xuất hoạt đơng được phải cung cấp cho nĩ nguồn nguyên liên
chính, phơi, bán thành phẩm cùng các nguyên liêu phụ cần thiết Đơng thời phải sung cấp nguốn năng lượng tdiện, khi nén, chất đốt cùng với nước sạch chất bơi: rợn vv Hé théng sản xuât cịn thải ra các phế liêu, các chất cạn bả, nước bẩn vv
Để cho hệ thống sản xuất hoạt đơng được bình thường cẩn nhiều loại nhân vem Nhân viên khai thác, vận hành, phải cĩ mạt thường xuyên bên máy trong thời gian máy hoạt đơng và can thiệp nhiều hay ¡L tùy thuốc vào trình đố tự động ctr he thơng sản xuất
~ Giám sát các máy tự động
Trang 24Nhân vien hiểu chỉnh lam những thao tác diễn chính để đạt được chất lượng vận hank theo yeu cau vao luc khéi dau mot đợi cán xuat nhất là lúc bắt đầu mốt loạt sản phẩm mới Nhân viên bảo dương đỉnh kỳ, sửa chưa khí cĩ sứ cĩ họng học, bảo dương dự phịng S — € Nawstuong fs D(C À Nhinon Thành phẩm thương Điện Vật tr chính, hần thả [ phàm cụm thành phá NT ha 5 dễ thai “x D cha at unin nước 2 9 tiếc bẩn, > Hiệu Yau hanh chỉnh Hình 321 xo he thi wnat 2 Mục tiêu của tự dong héa sản xuât
Neon sản xuất cơng nghiệp được tự đồng hĩa ngày cảng nhiều Nhiêu tiên bồ đá đạt được trên các phương diễn
Tự đơng hĩa nhưng thao tac trude kia hồn tồn thủ cơng, ví dụ như lấp rap
kiêm tra do lưỡng vv
Tư động hoa ở mức đơ cao hon, day du hon các thao tác trước đây đã được tự dong hoa timg phan it hoạc nhiều, vì du nhí
- Chuyến nhưng máy bản tự động sung tự đồng hồn tồn
~ Chuyển nhưng máy tư đồng cứng (chỉ chế tạo đước mốt loại sản phẩm) sang nhưng may tự đơng lính hoạt cĩ thể lân lượt chế tao các loại sản phẩm Sư chuyển đi từ sản phẩm này sang sản phẩm khác được thức hiến mốc cách nhanh chống và thuận lợi và khơng phải thấy nhưng phản cứng của may
View tu dong hoa cĩ thể nhằm vào nhiều mục tiêu đà dang: Cĩ thể kể ra một số mục điều sau đây làm ví dụ
Tìm kiếm những giá thành sản xuất thấp hơn bàng cách
Giảm xơ lương nhân cơng
~ Giảm tiêu hao vat tư, nàng lương, vv
Loại bỏ cho người những cơng việc nạn
điều kiên làm việc bang cách làm cho cơng v nhọc, nguy hiểm độc hại và cải thiện
tro nén van minh hơn,
Lam cho chất lương sản phẩm tốt han bing cach đưa vào dày chuyến sản xuất
nhưng thao tác mà chỉ cĩ tư đồng hơa mới thức hiên nổi trên bình diện cơng nghiệp
Trang 25
* Thực hiện những thao tác mà con người khơng thể làm được dù bàng thủ “or hay trí 6c, vi dụ như chế tạo hoặc lắp ráp những bộ phận cưc nhỏ, những thác tác cực nhanh, phối hợp phức tạp các dong tac vv
3 Tự dộng hĩa nâng cao sức cạnh tranh của sản phẩm
“Trong nền kinh tế thị trường, moi đơng thái tư đơng hĩa đều cĩ mục đích nhằm vâng cao sức cạnh tranh của sản phẩm một cách trưc tiếp tgia thành hạ, chất lượng cao vv ! hoặc là giản tiếp (cải thiện điều kiên làm việc giảm thời gian chuẩn bị vv.!
Sức cạnh tranh của sản phẩm được xác định ở khả nâng tiêu thụ tốt, bán nianh nhiều trên thị trường Sức cạnh tranh là kết quả tất yếu của hiệu quả thu được trên bốn yếu tổ sau đây : giá thành, chất lương, đổi mới và sản xuất nhanh
* Giá thành bao gồm
~ Giá cơng nhân được giảm nhiều do ap dung tu dong hoa
- Giá vật tư và nàng lương cúng được giảm do tự đơng hĩa đem lại phươn; an
tổi ưu tiêu hao vật tư và năng lượng
* Chất lương bao gồm độ tỉn cậy và tuổi tho của sản phẩm được nâng cao và tổng đều nhờ kết quả của tự động hơa
* Đổi mới bao gồm
~ Hồn thiên sản phẩm
~ Nâng cao tình mỹ thuật của sản phẩm
- Toi wu hoa kết cấu của sản phẩm
Kinh nghiêm cho thây việc đâu tư vào tự đơng hĩa thường dẫn đến việc nghiên cứu lại quy trình sản xuất do do dan đến việc nghiên cứu lại sản phẩm Việc thiết k: lại đồng thời sản phẩm và các phương tiện chế tạo sẻ cho nhưng kết quả tốt hơn vị sức canh tranh Giữa quả trình thiết kế lại phẩm việc lưa chọn quy trình sản xu cùng với việc chọn và tự đơng hơa trang thiết bị cĩ quan hệ tac dong qua lại như au chink 2.2) Thiet ke Chọn quy tình F—>” Chọn và tự đọng sản phạm |&—— sản xuất «| hoa trang thiết bị
Hinh 2-2 Tác dạng quả lại giữa thiết kế và sản xuat 4 Tỉnh hiệu quả của việc dấu tư vào tự dộng hĩa
Cũng như mọi việc đầu tư khác, khi đảu tư vào tư động hoa phải xét đến tỉnh hiệu
quả kinh tế Hiệu quả của đầu tư vào tự đơng hĩa được đánh giá bằng thời gian tồn vốn, tính theo cơng thức sau đây :
vốn đầu tư
———— = sư nàm hồn vốn lợi nhuận hàng nam
Nếu thời gian Hồn vốn đạt dưới 3 nam thi dự án đấu tư cho tự đơng hơn lươc coi là khả thi, san phẩm bến và tốt hơn trước
Trang 262.3 Cấu trúc của hệ thống tự động
Mơi hé thơng tự động đếu phải gốm hai khối : Khối chấp hành (CH) và khối đi
khiển (DK)
1 Khỏi chấp hành (CH: gồm cĩ bơ phận động cơ dan dong, các bỏ phận làm việc chế biến vật liêu thành sản phẩm hoặc bản sản phẩm Khối này gồm cơ
“Thiết bị gia cơng bàn giao, truc chình và mâm cập máy tiên, mỏ han vv “Thiết bị đản đơng : Đơng cơ điên, xỉ lanh thủy lực vv
Các thiết bị hay cơ câu truyền đơng làm trung gian giữa thiết bị dẫn động và thiết bí gia cơng Chúng truyền chuyển đơng từ thiết bị dẫn đơng đến thiết bị gia cơng đúng thời biến đổi các chuyển đơng đĩ cho thích hợp với yêu cầu của cơng nghệ KHOI CHAP HANH | KHOI DIEU KHIEN == | Nguồn J) Dân độn “Tiểu dân đơng Đổi mm T <~—| thoi 9 ! với —> người Các quy tình | Cảmbiến L_ L
Hình 323, Cau trác khỏi của hệ thơi
2 Khoi dieu khiển (DK) chudn bi các lệnh từ các thơng tin nhận được và phát các lênh đĩ cho khơi chap hành, rồi lai từ khối này nhân các tin hiêu trở về để điều phỏi hiệu chỉnh các hoạt đơng của nĩ Khơi điều khiển là đổi tương nghiên cứu chính của mơn học này Ở trung nĩ chỉ phơi am khối điều khiển này, bo phan xử lý là nơi hơi tụ của 3 đối thoại mà
i Dor (hoại giớa khối điều khiển ta khối chấp hành
Điều khiển các thiết bị đơng (động ca, xy lank) thong qua các phản tử trước dân đơng (nut, van phân phối v.v.)
' Tiếp nhân các tin hiệu trở vẽ từ các cảm biến bố trí rải rác trên máy ở những
vị trì then chốt để theo dõi các hoat dong máy và điểu chỉnh các lệnh phát di
eho phù hợp với thực tế
(2) Doi thoại giữa người na máy : Để khai thác, hiệu chỉnh, sửa chữa, tháo gỡ các
vướng mác, người điều hành máy phải ra lệnh tbàng các nút bấm, cần gạt ) và nhận
các thơng tin trở về bảng nghe ttin hiệu âm thanh! nhìn (bộ phận biển thị : màn
hình đen tin hiểu!
Trang 2713) Đơi thoai với các máy khác : Cơ thể phối hop nhiều máy trong việc gia “ong cùng mơt sản phẩm Việc điều phối chúng được thực hiên qua đổi thoại giữa các hơi điều khiển
Hin cho thay cấu trúc khối của hê thống tư đơng và mối quan hê hai chiếu zit các khối của hẻ thơng với nhau, với người, với nguồn nàng lương và với các máy khác Dan dong xy Linh sua die dân đĩng ne phú động cĩ diện: pra ( s3 phần phối rr +4 CN ® ` diều khiến mm tiểu dân động điều khiên
A Đấn động điển bị Dân đồng thủy khí Hình 221 Dân động đun và thuy khí cung vút tiến đàm đong €
phần tủ cấu thành hệ thống điêu khiển
1 Dẫn động
Co ba loại dẫn đơng bổ sung cho nhau để đáp ứng những nhu cầu đa dạng của các may tư động Mỗi loại dẫn đơng cĩ những tiền dẫn đơng tương ứng
a, Dan dong dion
Do là các loại đơng cơ điên mot chiếu và xoay chiều cĩ vận tốc khơng đổi tốc thay đổi được, các vàn điên điều tiết lưu lượng, điện trở gia nhiệt, đấu diên từ rno, hàn, mỏ cát vv Trong tư động cịn hay dùng các loại đơng ca bước điều khiển làng; xung điên
Các tiền dan đơng liên kết với các dẫn đơng điên là các cơng tác, nút bấm, bố liều tĩc, cùng các thiết bị bảo hiểm cẩn thiết
bì Dân động khí nếm
Kỹ thuật này dùng nguồn khí nén sản cĩ trong các nhà máy Các xy lanh khi nén được dùng vào nhiều cơng việc : Truyền động, gá lấp, xiết chất, đánh dấu lấp ghép thay phơi v.v
Các van phân phối là các tiến dẫn động tương ứng Chúng cĩ thể nhận tín siêu điều khiển khí nén hộc điện (van điên)
e' Dân động thủy lực : Dùng cho các trường hợp lực lớn hoặc chuyển dong cam phải được điều khiển chính xác, và chỉ được dùng khi dẫn động điên và khí nén klong thỏa mân yêu cẩu
Các tiến dẫn đơng tương tự như ở dẫn động khí nén,
Trang 289 Các cảm biến
Bang cach theo dõi chuyển đồng của các dân đồng hoặc là các kết quả của các đơng tác, các cảm biến cũng cấp nhưng tin tức trõ về cân thiết cho việc điều khiến các qua trình Các cảm biển cĩ thể xac định các vị tri, áp lực, nhiệt đố ứng suất, kích thước, lực, vân lốc, gia tốc Vv
‘rong ky thuật tự động hơa, các cảm biến vì trí đước sử dụng nhiều nhất với nhiều chủng loại - Cảm biến vị trí cĩ thể cùng cấp 2 nhom lớn tín hiểu như sau
w) Tin hiéu co hoac khong : chia làm 32 loại như sau
Ngat mach vị trí qua tiếp xúc cơ khi, cịn gĩi là cơng tác vị trí hoạc cơng tác hành trình
Cảm biên tín hiệu gần khơng tiếp xuc sử dung hiên tương cảm ứng từ trong khơng gian ở lăn cận cảm biến
bì Ti Hiệu đương tự hoạc số : Cảm biển chuyển vì các loại sẽ được trình bây ở cae phan sau
3 Hộ phận đổi thoại người - máy
Các bỏ phản này cho phép con người can thiệp vào quá trình khai thác hiệu chỉnh và duy trì bảo quản máy Đơ là các nút bẩm, bản phim, nút xoay, den chi thi, tin hiểu, hĩp nhân tin vv thường được lấp trên bàn điêu khiển
Bo phan xử lý
Là đổi tượng chính của mơn học này, các kỹ thuật xử lý thơng tin trong tự đơng húa cơng nghiệp đã đạt được những tiến bơ nhanh chĩng trong những nam gần đây Từ cách xử lý cứng nay đã chuyển sang khả nang chương trình hĩa: Viếc thấy thế hồn tồn hoặc thay đổi từng phần chương trình điều khiến (phản mềm) cĩ thể đán ứng được các nhú cầu về sản xuất linh hoat mà khong phải thay đổi khĩ khan, phức tập và tốn kem cae bo phan của phản cứng
2-4 Cơng cụ mơ tả hà
phần tử tự động nh ví của một
Muơn thiết kế thì cơng và khai thác mốt phân tú tự đồng căn phải mơ tả được hành vi của no Các cơng cụ hoặc ngơn ngữ để mơ tả cĩ thí
là lới van, ký hiệu hoạc biểu dé cam biển, bế
1 Mơ tà bằng lời văn T
Hàng lới văn thơng thường, ta liệt kế những [
cơng việc mà phản tử tự đơng phải làm để mơ tà mỗi giai đoạn làm việc và xác định các điều kien cần thỏa mãn ở mỗi thời điểm Vỉ dụ dưới
đây cho thây khả nâng và hạn chế của phương A=—— pháp mơ tả này (hình 25),
Ví dụ - Cân kẹp chật một chỉ tiết và khoan Ẳ a mơi 16 trên dơ : Người điều khién an lên các
nút e và d để khởi dong chủ trình cơng nghệ
Trang 291) - Pittơng A chuyển đơng theo chiếu A + để kẹp chất chỉ tiết C
Khi lực kẹp đạt giá trị yêu cấu được bảo đảm bằng cảm biển áp suất Giai đoạn a,, thì chuyển sang giai đoan 2 Giai đoạn 9) sang giai đoạn 3 Giai doạn 3) ngừng quay
~ Đầu khoan B đi xuống theo chiếu B+ va mui khoan R quay thi ehtyén - Khi nút b, kết thút động tác khoan, B di lên theo chiếu B- vì R
- Khi nút b, ngừng chuyển động B-, mui khoan trở về vị trí H„ thì
chuyển sang giai đoạn 4 Giai đoạn 4)
- Khi nút a, ngừng chuyển dong A thúc một chu kỳ gia cơng
Đổi với những trường hợp nhiệm vụ điều khiển dài và phức tạp thì các mơ tả bằng lời van trên đây trở nên quá dai và nang né khơng thích hợp cho việc khai thác Tuy nhiên việc mơ tả bằng lời văn vẫn là cần thiết và được sử dụng trong khi lập sổ tay nhiêm vụ, chuẩn bị cho các giai đoạn sau : mơ tả bằng biểu đố và lập trình với các phương pháp
ngắn gọn, súe tích và rõ ràng hơn
2 Mơ tả bàng ký hiệu
Các quá trình tự động hĩa trong sản xuất ngày càng phức tạp, nếu dùng lời văn để mơ tả thì sẻ quá dài dong khơ thực hiện, vì vậy cần phải dùng các cơng eụ ký hiệu hoặc biểu đồ Cơ nhiều cách ký hiệu tùy thuộc cơng cu sử dụng như sau đại lượng vật lý mang tín hiệu tín hiệu cĩ tín hiệu tương tự hoặc khơng >¬ guiding len ngưỡng xuống Hình 3.7 Đại lượng tương tự vài số hố 30
- Pittơng A trở về theo chiếu A- và nĩi lỏng chỉ tiết
va pittong ở vị trí ban đầu A,, kết dại lượng vật lý mang tín hiệu (áp suất, điện thể ) mute | mite 0 t
Hinh 2.6 Đại lượng số (cĩ hoạc khơn;} a) Các biển sổ "eĩ hoặc khơng" Các phần tử tư động "CĨ qoậc
KHONG? co thể thỏa man được miyều
ứng dụng thực tế Hành vi cia ching
được mơ tả dễ dàng bằng các siển
số boole, chỉ cĩ hai giá trị 0 vị I Các cảm biến làm việc với các siến số loại này được gọi là cảm biết cú hoạc khơng
Loai cam bién nay chi co hai trainy thai : nghỉ hoặc hoạt động Mỗi Đạing
Trang 30Nếu dại lượng đo được là tương tư nghĩa là cĩ nhưng giá trị liên tục (vi du ap
suất trong xỉ lanh) thì mốt cảm biến cĩ ngướng sẽ dịch giá trị đổ sang tin hiệu "CĨ
hồc KHƠNG" theo cái ngưỡng đạt được
Với biến số boole dùng cho cae cảm biến, sự mỏ tả của ví dụ trên trở thành rõ nét và cĩ đong hơn như sau :
Giai đồn mở đâu : Nếu e và d = ] thì đồng tác! A+ tđược thực thì và chuyển sang) Giai đoạn 1 Khia, = 1 (thị động tác) B‡ và R (được thực thí và chuyển sang) 3 Khi bị = 1 (thì động tác! B— và R,, (được thực thí và chuyển sang) Giai đoạn Khi b, = 1 (thi dong tac) A- (được thực thí và chuyển sang) Giải đoạn 4 : Khi a, = 1 (thi dong tact A, (duoc thực thí và kết thúc chủ kỳ
gia cơng)
Cúc chữ ghỉ trong ngoặc đơn độc giả phải hiểu ngâm, thường khơng được ghỉ trong bảng ký hiệu
b/ Các hàm lơgic : Đại số boole cho phép dịch và thao tác các tổ hợp các biến số "CĨ hoặc KHƠNG" Các hàm cơ bản là hàm VÀ, ham HOẶC và hàm "ĐẢO" (phủ định) on & 3= ah nếu ä và b= T thị s1 "= vêu hoa BÀ | Tham hop: HOAC elim seach & = 1this=1 | b hoacea haf neu a= Othe s= : L> mều ä= Đthìs =0 | Ham phụ: ĐÀO «| Hình 28, Các ham lagie cĩ bàn
Đại số boole cho phép diễn tả một cách chinh xác ở
va gon hành vi của phần tử tự đơng Trong vi dụ + |
trang bên, diều khiển khỏi động được mơ tả bang
phương trinh s = cd, nghĩa là s = 1 nếu e và d =
Mạch diéu khiển hình bên được mỏ tả bảng —— tơng tc thường mỏ
phitong trinh logic (hinh 2.9) s = abe (e + dì —— tỏng tác thường đáng
Hình 2.9 Mach logic
c) Ham tổ hop va ham day
Như ta đã biết khối diéu khién cua hé thong tu dong
~ Nhân các tín hiệu (từ bàn điều khiển, từ các cảm biến, ) đơ là những biến VÀO
Phát các tín hiệu (đến máy, đến người điều hành, ), đố là những biến RA
Trang 31
Nếu với mỗi tổ hợp của nhưng biển VÀO chỉ tương ứng một trang thái duy nat của biên RA, thị hệ thức được gọi là "Zổ /ơp" và cĩ thể được biểu thị một cách din, giản dudi dang logic Vi du: s = abe te +d
* Néu nguoe lai trang thai cua bién RA con phu thuốc các biển cĩ ở phia trước thí bài tốn được gọi là "đấy" TYong bài tồn này phải đưa vào khải niém nhd Kia: niêm này được mơ tà và thực hiện bảng nhiều cách : hàm nhớ mạch duy trị, sơ đồ chuối vv chứ khơng biểu thị bằng hâm logic duce
Vi du ham biểu thị bàng sơ đố ký hiêu hình bên
(tinh 2.10): ca 2 tin hiéu a và b đều bàng 1, nhưng s cĩ ¬ oes thé 0 hay là 1
s = 1 néu tin hiéu a 1 đến sau m".- ` s = 0 neu tin hiéu b 1 đến sau
do Hiện dưới dạng số
Nếu can xác đình nhiều giá trì của một đại lượng tương tự tấp suất, nhiệt đỏ chuyển vị _) ta cơ thể sử dụng một trong hai loại kỹ thuật sau đây
* Hoặc là xử lý các tin hiệu dưới dang tương tự của chúng, với những thành phản thích ứng
Hoạc là chuyển đổi các đại lượng tương tư thành các tín hiệu số với một khoảng chia bắc nào đĩ (Hình 211) rồi xử ly như những biến dưới dạng số Các biến duới dạng số này được mà hơa bằng một tân hơp các biến nhị phan goi la bit Vi du mot hién 8 bit co thé ma hoa 2% = 256 gia trị Khống chia càng nhỏ, số bít càng lớn
rang oe Ghỉ chủ : Để đốc giả đế dàng hiểu được
tưng tự hod sự khác nhau giữa hai khái niêm : biến tương
tự và biến dưới dang số, xin nêu ra mơt vị du như sau
Khi ta cân một vật nang bang mat cai can lị xo (Hỉnh 2.12a) thì ta xem trọng lượng P của vật nâng đĩ tương tự như độ đãn dai / của cái lị xo, nghỉa là trong lượng được biểu thi bang mét dai lương vật lý biến đổi liên tục Ta đã dùng một biển tướng từ khoảng chía
Khi ta can vat nang bang mot cái cân hai
Hình 2 11 Đại luống thơng tự Sẽ hoa theo bạc địa trên một dia cân ta dat vật nang con
trên dia kia ta dat các quả cân khác nhau
eư ghỉ sơ trong lượng, để can bang vật nâng Trọng lượng vat nang được tinh bang
Trang 320 +
Hình 3.13 Phân biệt biển tương tự và hiển dưới dạng số 3 Mơ tả bằng biểu đồ - sơ đổ
Các cơng cụ mơ tả bàng biểu dé được xác lập bởi vì
- Chúng tiếp cận với một số cơng nghệ thực hiện
m6đun logic các nút bấm điện cơ, các - Hoậc ngược lại bởi vì khơng khái quát cơng nghệ sẽ được thực hiện, cho phép
mơ tẢ hàm chức nâng các bài tốn dây
cuộn dây
LZ]
Nut bam mic néi tiếp: Hàm VÀ —> cần cĩ
a VÀ b hoạt động để cấp điện cho cuộn dây| & đền báo b Nút bấm lắp song song
Hàm HOẶC —> phải tic dong a HOAC b dé lam sang den bao am EZ} Nút đĩng F(Đ), thường mở Nút mổ O(M), thường đĩng: đĩ là Hàm ĐẢO —> động tác mỏ nút b ngất mạch trong cudn đây Tự nĩi nguồn, hàm NHỔ: đồng nút a cấp điện cho cuọn dây M, cuộn M đồng nút m bảo dâm cấp điện cho M (cả khi a mỏ) a b m b) Biểu đồ bậc thang,
Nguyên lý trình bảy cũng giống như ở các sơ đồ nút bấm Chỉ khác ở các kí hiệu cơ
ban Day là một loại sơ đồ chuyển đạng của
Mỹ nhằm vào các hệ tự động {sha lap trình và gọi là biểu đổ bậc thang,
Hinh 2.13 So dé nut bam va so dé bac thang
Trang 33a2 Sơ đồ nút bẩm — biểu đơ bác thang
Ngơn ngữ biểu đố mơ tả các hệ tự động ra đời từ thời ma chi co cong ngh* nut bấm được dùng để giải bài tốn điều khiến
Các sơ đố dưới đây cho thấy cách lắp các nút bấm, thành chuỗi hoặc nhánh, mở hoặc
đĩng, cĩ thể tái tạo các hàm lơgic cơ bản VÀ, HOẶC, DẢO và NHỚ bàng tự niơi
Cách mỏ tả này sẻ đơn giản đối với những biểu thức tổ hợp Trái lại, đổi với thững
bài tốn dây thì căn phải xây dựng một chuối liên tiếp các mạch tự nuơi Các mạch
đơ vừa khơ thiết lập lại vừa khĩ đọc
Các biểu đổ nút bấm đã được tiêu chuẩn hơa và rất là quen thuộc trong 1ganh điện Chúng thường được dùng để biểu thi va minh hoa những hệ thống tự động diuge lập trình Để làm việc đớ người ta thường dùng một phiên dang Mỹ goi là biá dõ bộc thang b) Biểu đồ logic
Đây là cách mơ tả bằng biểu đồ các hệ a
thức lỏgic của các hàm cơ sở VÀ, HOẶC, lc -=—= all
ĐẢO, NHỚ Cách mơ tả này đã được tiêu psi & , chuẩn hơa quốc tế và cho những kết quả rõ ủ————Ì
nét và cơ đọng Xem ví dụ hình 2.14 ‘ L—]
Nhưng biểu đổ lơgic hộc sơ đổ nút bấm — Hình2.14 Biểu as gle GR Re i 16 io
ssabe(ctd
déu khong thé mo ta ro rang su hoạt động
dãy của các quá trình sản xuất Vì vậy nhiều
ngơn ngữ biểu đố khác nhau đã được phát triển với mục đích chủ yếu là mơ tả rõ ràng các bài tốn dãy
©) Ngơn ngữ GRAFCET
Cĩ nhiều ngơn ngữ biểu đổ sử dụng trong tự động hĩa như : biểu đỗ thời gian, biểu đố pha, mạng lưới PETRI, pha kết cấu v.v các ngơn ngữ đơ đã dong gĩt kủnh
nghiêm để tổng kết thành GRAFCET
1) Cấu trúc cia GRAFCET da được tiêu chuẩn hớa và được cơng nhận là một ngơn ngữ thích hợp cho việc mơ tả hoạt đơng dãy
của tự động hơa trong sản xuất Giai đoạn Đất dâu — [] Liên hệ định tướng Chủ tiếp! —> X Các khả tiếp € Các hành đơng của giải đoạn Chuyển tiếp 3 —> -ÿ Các khả tiếp 7
GRAFCET trình bày sự nối tiếp thành chuối | Wado | >
của các giai đoan trong chu trình Sự chuyển
hớa của chu trình từ giai đoạn này sang giai - | Gụạ, " ác hành đĩn;
đoạn khác được khống chế bằng một "chuyển Cua gini don?
Chuyển tiếp 3 > +-Z Cac khả tiếp
tiếp" bố trí giữa hai giai đoạn (Hình 2.15)
Hình 3.15, Câu trúc của
Trang 34
- Mỗi giai Joan tương ứng với một hoặc nhiều hành đơng của quy trình gia cơng Mỗi chuyển tiếp tương ứng với một "khả tiếp' lì điều kiện phải được thỏa mãn để cĩ thể vượt qua chuyển tiếp mà chuyển hơa sang giai đoạn sau
Chu trình được triển khai từ giai đoạn này sang giai doan kia : từ giai đoạn bát đấu (giai đoạn 0), chu trình được khởi đơng và sẽ vượt qua được chuyển tiếp 1 nếu khả tiếp x được thỏa mãn, qua đỏ giai đoạn 0 ngừng hoat dong và giai đoạn 1 khởi dong cho đến khi khả tiếp y được thỏa mãn Cứ thẻ tiếp tục cho đến khi hết chu trình
2) Các bước xây đựng GRAFCET Lấy qua trình tứ động kẹp chat và khoan lố nĩi trên (Hình 216 - trang 36) làm ví dụ để mơ tả việc xây dựng GRAFCET qua 3 bước như sau
Buoe 1; Lap sé tay nhiêm vụ, ở mức đơ này GRAFCET chưa co sự lựa chọn khối chấp hành và khối điều khiển Ta cơ GRAFCET số /ay nhưếm 0, trong đồ mọi hành vi tự động, bao gồm các giai đoạn và các khả tiếp được mơ tả bằng lời van
Bude 2; Chon din đơng và cảm biến, đến đây GRAFCET đã xác định các dẫn động và chuyển tiếp Ta cĩ GRAFCET các đơng tác, trong đơ các lời văn mơ tả các động tác được thay thế bằng các ký hiệu chữ hoa và các câu văn mơ tả các khả tiếp được thay thế bằng các tín hiệu chữ thường,
Bước 3 : Chọn các tiền dẫn đơng, ta cĩ GRAFCBT điều khiển cơ quan phát các tin hiệu trao đổi giữa hai bộ phận chấp hành và điêu khiển Ta cĩ GRAFCET điều khiển, trong đĩ các tín hiệu chữ : hoa biểu thị đơng tác trong GRAFCET các động tác ) được thay thế bang các tín hiệu chữ thường biểu thị các tiến đẫn đơng
Ba bước xây dựng GRAFCET được mơ tả trên hình vé 216 dưới đây
Chủ thích :
Quy ước thường dùng cho dẫn động thủy khi là
Chữ hoa biểu thị các chuyển đơng (A, lš + do dẫn đơng gây ra
~ Chữ thường biểu thị các tin hiêu điều khiển tác đơng trên tiến dẫn động để tạo các chuyển đơng tương ứng (a„, bạ.)
2.5 Cong nghệ điều khiển : Lập tuyến và lập trình
Phần này trình bày các cơng cụ thưc hiện tự đơng hớa và phân biệt hai ho lớn các cơng nghề tự đơng hoa :
- Cơng nghệ điều khiển bàng đường dây : Lập tuyến - Cơng nghệ điều khiển theo chương trình : Lập trình 1 So sánh về nguyên lý
a) Cơng nghề điều khiển bang lập tuyển được thực hiện bởi các phần từ tự động nổi với nhau bằng các đường dây Hoạt động của hẻ thống máy hồn tồn phụ thuộc vào việc lựa chọn các phần tử và cách nối chúng với nhau bằng các đường dây Nghĩa là hồn tồn phụ thuộc vào cơ sở vật chất của hệ thống
Trang 365) Cơng nghệ diễu khiển theo láp trình được thực hiện bằng cách lập trình các bước boạt động dự kiến trước Hoạt đơng của hệ thong khơng chỉ phụ thuộc vào việc lựa
chọn các phẩn tử tự động mà cịn phụ thuộc vào việc lập trình,
Biểu đồ dưới đây (Hình 2.17) so sánh về nguyên lý việc thực hiện tự động hĩa bằng
lap tuyến và lập trình theo ba phương thức mơ tả đã nơi ở trên : LẬP TUYẾN LẬP TRÌNH M b b —1 it +H | 7 1 md | i a tt liêu thức|
sido | So dé tuyén cho role cdng tác: việc dong cơng | Biểu dé lập trình bậc thang: Cơng giống như tác b, tác động cuộn M để đong cơng tác m | so đồ bên cạnh nhưng đùng tiêu chuẩn Mỹ bảo đâm việc tự cấp điện cho cuốn diy M dung trong lập trình
|
200 ———————] Lap tinh cho biển đồ lơgic bên cạnh 20Ib———————Q 230 202) - Các ky hiệu sử dụng ở đây
20ốc >I cra | AND 5 6 2p3 | uất phát từ tiếng Anh (c+d) \ 204 1 = Load (nap tai) AN 201 O— OR HLOAC) A 200 A—*ANDIVAr
Biểu đồ logc cĩ thể được lập Luyển với các =380 Ì AN—~ \NDNOT (VÀ ĐẢO:
phần tủ thuy khí hoạc điện: các ham:
HOAC VA DAO lenhức logic [5] Gia đam liêu hức |e‡ArCET
GR huge thục hiện bàng GIRAFCET lập trình và hiện rõ ở ác phần tử dây trên mạn hình của họ Hinh 2.47 So sinh nguyen ly điểu khiến lập tuyển và lập trình 2 Cơng nghệ lập tuyến
Cơ ba loại cơng nghệ lập tuyến cho các hệ thống tự động : Rơle điện từ, mơ dun logic, thẻ hoặc mơđun điện tử
Trang 37a) Role điên từ gồm những cơng tác hoạt dong dudi tác đơng điện từ của một cuộn cảm Rơle
là mơđun cơ sở để lập tuyến Các rơle cĩ thể
phụ thuộc lẫn nhau Trong một sơ đổ bao gồm
các cơng tắc của những cảm biến và những cuộn
đây tiến dẫn động (Hình 218),
b) Modun logic khi dong : khí nén được dùng
để tác động lên nắp van chuyển dổi thơng qua
màng Đơ là những mơdun lơgic (VÀ, HOẶC, DAO, NHG) được nổi với nhau bằng những ống mềm, được lấp thành tuyến để thực hiện GRAFCET (Hình 2.19)
©) Thẻ hoặc mơđun điện tử là các mơđun cơ
sở được cấu tạo bởi các thành phần điện tử (diốt, bán dẫn, mạch tổ hợp) cấy trên các mạch in hoặc
các thẻ Chúng được nối với nhau bằng các dây
dan (Hình 2.20)
3 Cơng nghệ lập trình
Chỉ cĩ những cơng nghệ điện tử cĩ độ tích
hợp cao mới cho phép tập trung các thành phần
và đạt được thời gian trả lời cẩn thiết cho việc
thực hiện các phần tử lập trình được dưới các dạng như sau : ~ Thẻ điện tử tiêu chuẩn và khơng tiêu chuẩn ~ Máy vi tính và máy tính nhỏ ~ Phần tử tự động lập trình được (khả lập trình) (Hình 2.21) Các ngơn ngữ lập trình cĩ mức độ khả cập khác nhau tùy theo loại phần tử được lựa chon 2.6 Các thành phần điện tử lập trình được và các phần tử tự động hĩa
Trong phẩn này giới thiệu những bài tốn dat ra bởi việc thực hiện các hệ thống điều khiển
lập trình được từ các thành phẩn điện tử mà một số là lập trình được
1 Kỹ thuật tạo dựng các thành phần khả
lập trình (Hình 2.22)
Kỹ thuật tích hợp các cơng nghệ điện tử gồm
Trang 38CoN REP các mạch và các bản dẫn in khác trên con rêp(phong đại) thành phản khá làp trình là mọi ví xtliclum diện tịch, chỉ Vài mạn
MACH TICH HOP IC
gốm mút cúm, CÁC CHỨC NÂNG CU.\ THANH PHAN TU DON 1 Chức năng khả lạp trình 2 Chức nang "co và khơng 1 Chức hãng tướng tụ
rep gan tren mor lop baie ve va toa nhiệt SO nbuingdien cựC đẻ nĩi nách ¡HE ĐIỆN TƯ “Tân hợp các chúc nàng tiện mach nemach nich hop, ete lnh kiến diện từ truiven thơng và các điện cực
Điện cục và đường nổi mach phong dat PANEN DIEN TU
Tạp he p cu the dien tae bài
cảm Đến panen bus ~ me ngoat 8
-Cũng cấp nguồn điện cho các thể điện tự
Hình 2.22 Rý thuật tạo dựng thành phần khả lắp trình
Trang 39a) Trái tim của thành phần diện tử (hoặc puee hoặc chíp - con rép) được tạo niên
bằng một viên silicium trên đĩ được khác các mạch và các lớp bán dẫn cẩn thiết để thực hiện các chức năng mong muốn trong một phạm vi rộng từ các hàm lơgic đơn giản đến các hệ hàm tương tự phức tạp nhất bao gồm nhiều hàm ở mật độ rất sao
~ Các tổng lơgic, bộ ghi, bộ đếm, các ham tính tốn, bộ điều biến cộng, nhân, chia tấn số, đồng hồ v.v
~ Các vi mạch khả lập trình cĩ khả năng xử lý những lượng thơng tin lớn, các bộ
giải biến v.v
- Các bộ nhớ khả lập trình cĩ khả năng lưu giữ hàng nghìn bít (Kbít)
- Các phần tử tự động khả lập trình đã được phát triển trên cơ sở các vi nẠch và bộ nhớ khả lập trình này,
b) Con rệp được gắn trên một cái giá cĩ hình một hộp nhỏ để bảo vệ và tỏa nhiệt, cĩ những cái chân là những điện cực để nối mạch với các bộ phận khác Nhu véy ta
cĩ một mạch tích hop IC
©) Thẻ diện tử tập hợp, trên một mạch in, các thành phần cân thiết : ~ Các mạch tích hợp IC
~ Các thành phần rời rạc truyền thống : tụ, trở kháng, biến thế, bán dẫn các loại ›.v = Cực nối với ngồi
- Việc thiết kế và chế tạo các thẻ điện tử được tự động hĩa bằng máy tín và
rơbốt
d) Panen diện từ là một bộ khung cơ điện để tạo nén một mơdun cho phép : - Cấy các thẻ điện tử một cách linh hoạt (tháo lắp dễ dàng)
- Liên kết bằng luồng liên lạc và cấp điện (Bus)
~ Truyền đến cho chúng những tín hiệu đổng bộ hĩa dùng cho việc lập trÌm và vận hành
Ngồi việc tự tạo các thẻ điện tử chuyên dùng, người ta cĩ thể mua các thẻ tiêu
chuẩn theo catalơ (bản chào hàng) và liên kết chúng lại Hình 2.23 trình bày sự liên
kết của bốn loại thẻ :
~ thẻ nguồn Lơng het lạc hấy lướng làm việc Cát anes = tin - thé don vị trung tâm ~ thẻ nhớ ~ thẻ vào ra ‘The don vi The ‘The phai
trùng tâm E nhớ hep vào
liên kết với nhau nhờ luồng
liên lạc (bus) hay cịn gọi là †
luồng làm việc Trong cơng — wsussconenghiep
nghiệp, việc liên kết các thẻ
tiêu chuẩn địi hỏi người dùng
Trang 40~ Việc lựa chọn các thẻ thích hợp và thỏa màn day đủ các địi hỏi của việc ứng dụng là khơng dé dang
~ Việc lập trình sẽ đài và khố vì phải sử dụng loại ngơn ngữ láp ráp (ngơn ngữ máy)
- Việc hiệu chỉnh là khĩ đối với sản phẩm đấu tiên
Những khĩ khan do nang cao giá thành và kéo dài thời gian chuẩn bị Người ta cho rang chi nên dùng các thẻ tiêu chuẩn liên kết khi loạt sản phẩm vượt quá ð0 hệ thơng giống hệt nhau Trường hợp này ít khi xảy ra trong tự động hĩa sản xuất Vì vậy, người ta cĩ xu hướng sử dụng các phan tử cơng nghiệp lập trình được
9 Các phần tử cơng nghiệp lập trình được
Do các địi hỏi đối với các máy tự động ngày càng cao mà chỉ cĩ các phần tử cơng
nghiệp khả lập trình mới đáp ứng được Các phần tử đơ là : - Các máy vi tính và máy tính nhỏ
~ Các bộ tự động khả lập trình
So với các thẻ điện tử, các phần tử tự động khả lập trình sử dụng những ngơn ngữ gần với ứng dụng hơn Đặc biệt các hệ tự động khả lập trình cho phép dùng trực tiếp
ngơn ngữ GRAFCET rất dé học đối với người ding
0) Cac doi hỏi mới đổi uĩi hệ tự dong khả lập trình
So với các máy tự động các hệ tự động khả lập trình thỏa mãn được các địi hỏi
như sau
- §ự mềm mại : sản xuất bao gồm một lượng lớn các dạng sản phẩm
~ Chất lượng cao : kiểm tra nhiều thơng số hơn và nghiêm khác hơn, chặt chẽ hơn ~ Điều tiết cẩn thiết với các máy trước và sau trong quá trình sản xuất
- Các quy trình sản xuất phức tạp hơn và khĩ thực hiện hơn đổi với máy tự động ~ An tồn hơn đối với người và máy, rõ ràng hơn, đẩy đủ hơn và nhanh chĩng hơn
- Hệ tự động cung cấp được các thơng tin cần thiết cho đẩu tư
Các địi hỏi đĩ hình thành một phức hợp cần phải được khống chế tốt
b) Tổ chức của bộ tu dộng khả lập trình
Thiết bị tự động khả lập trình phải bảo r—
dam ba chức năng như sau : Vio ra
- Lap trinh tit lan hiéu chỉnh đầu tiên Bo chi thi
¢ Bộ nhớ
- Điều khiển tự động bộ phận máy Be xt
Sản xuất
— Hỗ trợ khai thác : Đầu vào cho hiệu chỉnh và sửa chữa cĩ ba mức trang bị cho