Đang tải... (xem toàn văn)
Nguyễn Hoàng Hiệp Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Quang Huy Trần Văn Sang 23 CHƯƠNG 5 SƠ LƯỢC VỀ PLC S7 1200 5 1 Giới thiệu chung về PLC 5 1 1 Giới thiệu PLC viết tắt của Programmable Logic Controller là thiết bị điều khiển lập trình được cho phép thực hiện linh hoạt các thực toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ.
Nguyễn Hoàng Hiệp Nguyễn Quang Huy Trần Văn Sang Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG SƠ LƯỢC VỀ PLC S7-1200 5.1 Giới thiệu chung PLC 5.1.1 Giới thiệu PLC viết tắt Programmable Logic Controller thiết bị điều khiển lập trình cho phép thực linh hoạt thực tốn điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình Người sử dụng lập trình để thực loạt trình tự kiện Các kiện kích hoạt tác nhân kích thích tác động vào PLC qua hoạt động có trễ thời gian định kì hay thời gian đếm Một kiện kích hoạt thật sự, bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên gọi thiết bị vật lý Một điều khiển lập trình sẽ liên tục lặp chương trình người sử dụng lập chờ tín hiệu ngõ vào xuất tín hiệu ngõ thời điểm lập trình PLC điều khiển lập trình xem máy tính cơng nghiệp Do cơng nghệ ngày cao lập trình PLC ngày thay đổi, chủ yếu thay đổi cấu hình hệ thống mà quan trọng xử lý trung tâm (CPU) Sự thay đổi nhằm cải thiện số tính năng, số lệnh, nhớ, số đầu vào/ra(I/O), tốc độ quét,… Vì xuất nhiều loại PLC Để khắc phục nhược điểm điều khiển dùng dây nối, người ta chế tao điều khiển PLC nhẳm thoả mãn yêu cẩu sau: - Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập - Gọn nhẹ, dễ bảo quản, sửa chữa - Dung lượng nhớ lớn để chứa chương trình phức tạp - Hồn tồn tin cậy mơi trường công nghiệp - Giao tiếp với thiết bị thơng minh khác máy tính, nối mạng, module mở rộng 5.2 Quá trình phát triển kỹ thuật điều khiển 5.2.1 Hệ thống điều khiển gì? Hệ thống điều khiển tập hợp thiết bị dụng cụ điện tử Nó dùng để vận hành q trình cách ổn định, xác thơng suốt 5.2.2 Hệ thống điều khiển dùng rơle điện 23 Nguyễn Hoàng Hiệp Nguyễn Quang Huy Trần Văn Sang Đồ án tốt nghiệp Sự bắt đầu cách mạng khoa học kỹ thuật đặc biệt vào năm 60 70, máy móc tự động điều khiển rơle điện từ định thời, tiếp điểm, đếm, relay điện từ Những thiết bị liên kết với để trở thành hệ thống hồn chỉnh vơ số dây điện bố trí chằng chịt bên tủ điều khiển Như vậy, với hệ thống có nhiều trạm làm việc nhiều tín hiệu vào/ra tủ điều khiển lớn Điều dẫn đến hệ thống cồng kềnh, sửa chữa hư hỏng phức tạp khó khăn Hơn nữa, rơle tiếp điểm có thay đổi yêu cầu điều khiển bắt buộc thiết kế lại từ đầu 5.2.3 Hệ thống điều khiển dùng PLC Với khó khăn phức tạp thiết kế hệ thống dùng rơle điện Những năm 80, người ta chế tạo điều khiển có lập trình nhằm nâng cao độ tin cậy, ổn định, đáp ứng hệ thống làm việc môi trường công nghiệp khắc nghiệt đem lại hiệu kinh tế cao Đó điều khiển lập trình được, chuẩn hóa theo tiếng Anh Programmable Logic Controller (viết tắt PLC) 5.3 Điều khiển dùng PLC S7-1200 Hình 5.1 PLC S7-1200 1212C DC/DC/DC 24 Nguyễn Hoàng Hiệp Nguyễn Quang Huy Trần Văn Sang Đồ án tốt nghiệp 5.3.1 Các khối chức Hình 5.2 Sơ đồ điều khiển PLC Một PLC có khối Module Input, khối CPU (Central Processing Unit) khối Module Output Khối Module Input có chức thu nhận liệu digital, analog chuyển thành tín hiệu cấp vào CPU Khối CPU định thực chương trình điều khiển thông qua chương trình chứa nhớ Khối Module Output chuyển tín hiệu điều khiển từ CPU thành liệu analog, digital thực điều khiển đối tượng Ví dụ: điều khiển động theo sơ đồ bên Hình 5.3 Điều khiển rơle Hình 5.4 Điều khiển PLC 25 Nguyễn Hoàng Hiệp Nguyễn Quang Huy Trần Văn Sang Đồ án tốt nghiệp 5.3.2 Ưu điểm hệ thống điều khiển dùng PLC - Điều khiển linh hoạt, đa dạng - Lượng contact lớn, tốc độ hoạt động nhanh - Tiến hành thay đổi sửa chữa - Độ ổn định, độ tin cậy cao - Lắp đặt đơn giản - Kích thước nhỏ gọn - Có thể nối mạng vi tính để giám sát hệ thống 5.3.3 Hạn chế - Giá thành (tùy theo yêu cầu máy) - Cần chuyên viên để thiết kế chương trình cho PLC hoạt động - Các yêu cầu cố định, đơn giản khơng cần dùng PLC - PLC sẽ bị ảnh hưởng hoạt động mơi trường có nhiệt độ cao, độ rung mạnh 5.3.4 Các ứng dụng PLC Hiện nay, PLC ứng dụng rộng rãi hầu hết lĩnh vực Ví dụ như: Điều khiển trình sản xuất: giấy, ximăng, nước giải khát, linh kiện điện tử, xe hơi, bao bì, đóng gói… Rửa xe ơtơ tự động; Giám sát hệ thống: an toàn nhà xưởng, hệ thống báo động, điều khiển động cơ, chiếu sáng, Tự động bơm nước, tưới cây; Báo trường học, công sở,… Máy cắt sản phẩm, vỏ chai,… Và nhiều hệ thống điều khiển tự động khác 5.4 Cấu trúc phần cứng PLC 5.4.1 Các thành phần CPU * Đặc điểm CPU S7-1200 1212C: - Kích thước: 90mm x 100mm x 75mm - Dung lượng nhớ chương trình: 75 Kbytes - Dung lượng nhớ liệu: Mbytes - Có ngõ vào DI, ngõ vào AI ngõ DO - Có thể thêm vào modul mở rộng kể modul Analog - Tốc độ xử lý lệnh logic Boolean 0.08 µs - Tốc độ xử lý phép tốn thực 2.3 µs - Có 256 timer, 256 counter, hàm số học 26 Nguyễn Hoàng Hiệp Nguyễn Quang Huy Trần Văn Sang Đồ án tốt nghiệp - Có đếm tốc độ cao, tần số đếm 100 KHz - Tích hợp cổng Profinet - Cách ngắt: phần cứng, theo thời gian, truyền thông - Đồng hồ lưu trữ thời gian thực 20 ngày/ nhỏ 12 ngày 40 oC - Chương trình bảo vệ Password - ã: 6ES7 - 212 - 1AE40 - 0XB0 * Các đèn báo CPU S7-1200 1212C: - ERROR: đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng (đèn đỏ) - RUN: PLC chế độ làm việc (đèn xanh) - STOP: PLC chế độ dừng (đèn vàng) - I x.x, Q x.x: định trạng thái tức thời cổng (đèn xanh) * Các loại module mở rộng: - Communication module (CP) - Signal board (SB) - Signal Module (SM) Hình 5.5 Module mở rộng SB 1232 AO * Đặc điểm: - ngõ AO x 12 bits ± 10VDC hay ~ 20mA - Mã 6ES7 232 - 4HA30 - 0XB0 27 Nguyễn Hoàng Hiệp Nguyễn Quang Huy Trần Văn Sang Đồ án tốt nghiệp 5.4.2 Kết nối điều khiển - Xác định đặc điểm PLC seimens thơng qua mã CPU Ví dụ: CPU 1212C DC/DC/DC 1212C mã dòng CPU PLC S7-1200 Các CPU PLC S7-1200 có loại như: 1211C, 1212C, 1214C, 1215C, 1217C Trong dòng CPU chia làm nhiều loại khác nguồn cấp cho CPU hoạt động, tín hiệu ngõ vào inputs, tín hiệu ngõ outputs Với CPU 1212C DC/DC/DC thì tương ứng với DC nguồn DC cấp vào cho CPU hoạt động Tín hiệu ngõ vào sử dụng nguồn DC tương ứng với DC thứ hai tín hiệu ngõ nguồn DC thứ ba Hình 5.6 Sơ đồ tiếp điểm PLC S7 – 1200 1212C DC/DC/DC - Ngoài cịn có CPU sử dụng nguồn cấp AC, tín hiệu ngõ RLY Hình 5.7 Phương thức cấp nguồn cho PLC 28 Nguyễn Hoàng Hiệp Nguyễn Quang Huy Trần Văn Sang Đồ án tốt nghiệp * Cấp nguồn cho PLC hoạt động Chú ý phân biệt loại cấp nguồn nuôi cho PLC: - Loại DC nguồn nuôi có kí hiệu M, L+ - Loại AC nguồn ni có kí hiệu N, L1 * Kết nối ngõ vào, cho PLC Kết nối ngõ vào: Giả sử cần kết nối công tắc, nút nhấn cho ngõ vào PLC - Chân 1M, 2M nối chung với chân M - Chân L+ nối vào đầu tiếp điểm, đầu lại tiếp điểm nối vào ngỏ vào I PLC Các ngõ vào thường dùng: - Nút nhấn, công tắc gạt, ba chấu, hành trình, thường, … - Các loại cảm biến: quang điện, tiệm cận, điện dung, từ, kim loại, siêu âm, phân biệt màu sắc, cảm biến áp suất, … - Rorary Encoder - Rơle điện từ Kết nối ngõ ra: - Kết nối PLC điều khiển đèn Light, điều khiển Relay, cấu chấp hành khác,… - Chân 1L, 2L nối vào nguồn dương - Từng ngõ từ PLC nối vào đầu tải, đầu lại tải nối vào nguồn âm Các thiết bị điều khiển ngõ ra: - Động DC, AC pha pha - Van khí nén, thuỷ lực, solenoid, - Đèn báo, đèn chiếu sáng - Chuông báo - Động Step Servo - Biến tần 29 Nguyễn Hoàng Hiệp Nguyễn Quang Huy Trần Văn Sang Đồ án tốt nghiệp 5.4.3 Truyền thơng PLC Hình 5.8 Cấu hình giao tiếp PLC S7-1200 PLC S7-1200 hỗ trợ kết nối Profibus kết nối PTP (point to point) Giao tiếp PROFINET với: - Các thiết bị lập trình - Thiết bị HMI - Các điều khiển SIMATIC khác Hỗ trợ giao thức kết nối: - TCP/IP - SIO - on - TCP - Giao tiếp với dòng PLC S7 30 ... Ví dụ: điều khiển động theo sơ đồ bên Hình 5. 3 Điều khiển rơle Hình 5. 4 Điều khiển PLC 25 Nguyễn Hoàng Hiệp Nguyễn Quang Huy Trần Văn Sang Đồ án tốt nghiệp 5. 3.2 Ưu điểm hệ thống điều khiển dùng... sát hệ thống: an toàn nhà xưởng, hệ thống báo động, điều khiển động cơ, chiếu sáng, Tự động bơm nước, tưới cây; Báo trường học, công sở,… Máy cắt sản phẩm, vỏ chai,… Và nhiều hệ thống điều khiển. .. đổi yêu cầu điều khiển bắt buộc thiết kế lại từ đầu 5. 2.3 Hệ thống điều khiển dùng PLC Với khó khăn phức tạp thiết kế hệ thống dùng rơle điện Những năm 80, người ta chế tạo điều khiển có lập
