Giáo trình PLC cơ bản

LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng nghiệp u cầu tự động hố ngày tăng, địi hỏi kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng yêu cầu Để giải nhiệm vụ điều khiển thực phương pháp điều khiển Rơle, khởi động từ thực chương trình nhớ Hệ điều khiển Rơle hệ điều khiển lập trình có nhớ khác phần xử lý: thay dùng Rơle, tiếp điểm dây nối phương pháp lập trình có nhớ chúng thay mạch điện tử Như thiết bị PLC làm nhiệm vụ thay phần mạch điện điều khiển khâu xử lý số liệu Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển người ta cần thay đổi mạch điều khiển cách lắp lại mạch, thay đổi phần tử hệ thống điều khiển Rơle điện Trong khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển ta cần thay đổi chương trình soạn thảo hệ điều khiển lập trình có nhớ ưu việt hệ thống điều khiển sử dụng PLC Giáo trình PLC viết cho học sinh học nghề, hệ Cao Đẳng nghề ngành Điện tử công nghiệp, tài liệu quan trọng giúp học sinh trình học nghề Giáo trình viết tích hợp theo chương trình khung hệ Cao đẳng nghề Điện tử cơng nghiệp BLĐTB&XH Trong q trình biên soạn tài liệu lựa chọn từ nhiều nguồn khác nhau, nhiều bạn đọc khơng thể tránh khỏi thiếu sót Chỳng tụi mong nhận tham gia đóng góp từ người học , chuyên gia, thầy giáo để giáo trình ngày hồn thiện đáp ứng nhu cầu người học bạn đọc Xin chân thành cảm ơn! Bài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Tổng quan điều khiển 1.1 Điều khiển, hệ thống điều khiển Trên thực tế ngành sản xuất công nghiệp, mục tiêu tăng suất lao động số lượng chất lượng sản phẩm giải đường gia tăng mức độ tự động hố q trình thiết bị sản suất Việc tự động hố nhằm mục đích tăng sản lượng hoặc cải thiện chất lượng độ xác sản xuất Những hệ thống có khả khởi động, kiểm sốt, dừng trình sản xuất theo yêu cầu giám sát đo đếm giá trị biến xác định trình nhằm đạt kết mong muốn sản phẩm đầu máy thiết bị gọi hệ thống điều khiển Quá trình tự động hoá sản xuất nhằm thay phần tồn thao tác vật lý cơng nhân vận hành máy móc, thiết bị thơng qua hệ thống điều khiển Những hệ thống điều khiển tự động hố điều khiển q trình sản xuất với độ tin câỵ cao, ổn định mà khơng cần cần can thiệp người 1.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển Một hệ thống điều khiển mô tả theo sơ đồ khối sau: Khối vào Khối xử lý Bộ chuyển đổi tín hiệu ngõ vào Khối Xử lý Điều khiển Cơ cấu tác động Tín hiệu vào Kết xử lý Hình 1-1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển Khối vào: Các tín hiệu vào thường qua chuyển đổi để chuyển đổi tín hiệu vật lý thành tín hiệu điện (đã chuyển đổi chuẩn hố) Các chuyển đổi nút nhấn (Button), công tắc (Switch), cảm biến (sensor) cảm biến nhiệt hay điện trở đo sức căng … tuỳ theo loại chuyển đổi mà tín hiệu khỏi chuyển đổi dạng số (tiếp điểm) dạng liên tục (Analog) Khối xử lý: Thay người vận hành thực thao tác đảm bảo q trình hoạt động có điều khiển, nhận thơng tin tín hiệu từ khối vào xử lý tín hiệu vào theo luật đặt theo u càu cơng nghệ xuất tín hiệu đến khối để thực tác động đến thiết bị Khối ra: Tín hiệu kết q trình xử lý hệ thống điều khiển Các tín hiệu sử dụng để tạo hoạt động đáp ứng cụ thể cho máy thiết bị ngõ động cơ, van, xy lanh khí nén hay dầu ép, bơm, rơ le… Chẳng hạn động biến đổi tín hiệu điện thành chuyển động quay ( thiết bị ngõ có dạng chuyển đổi vào theo chiều ngược lại) Các thiết bị ngõ làm việc với tín hiệu dạng on/off tín hiệu liên tục Từ thơng tin tín hiệu đầu vào hệ thống điều khiển tự động phải tạo tín hiệu cần thiết đáp ứng yêu cầu điều khiển xác định phận xử lý Yêu cầu điều khiển thực theo hai cách: dùng mạch điện kết nối cứng, dùng chương trình điều khiển Mạch điện kết nối cứng dùng trường hợp yêu cầu điều khiển không thay đổi, phần tử hệ thống kết nối với theo mạch cố định Trong đó, hệ thống dùng chương trình điều khiển hoạt động theo chương trình lập sẵn lưu nhớ, chương trình điều chỉnh cần thiết thay chương trình khác 1.3 Các phương pháp điều khiển 1.3.1 Hệ thống điều khiển hở (Open loop control system): Đối với hệ thống hở khâu đo lường không dùng đến Sự thay đổi tín hiệu đầu khơng phản ánh thiết bị điều khiển Sơ đồ hình (1-2) hệ thống điều khiển hở Cơ sở lý thuyết để nghiên cứu hệ thống hở lý thuyết rơ le ( Relay) lý thuyết aptomat hữu hạn Dạng điều khiển đơn giản điều khiển vòng hở ý tưởng điều khiển thiết lập hệ thống hoạt động đạt đến mức độ xác cần thiết cách điều chỉnh trực tiếp hoạt động ngõ hệ thống Khơng có tín hiệu phản hồi đến điều khiển để xác định điều chỉnh tín hiệu ra, hệ thống dùng điều khiển dạng cho tín hiệu với sai số lớn Tín hiệu vào Controller Object Tín hiệu Ví dụ: Hình 1-2 Hệ thống điều khiển vịng hở Hình 13: sơ đồ điều khiển động DC Trong sơ đồ tốc độ động phụ thuộc vào tín hiệu đặt cịn chịu ảnh hưởng tải.Tải nặng quay chậm ngược lại Đặt tín hiệu điều khiển control signal DCmotor Driving torque Tải (load) output speed Hình 1-3 Điều khiển động kiểu vòng hở 1.3.2 Hệ thống điều khiển kín (Closed loop control system) Hệ thống điều khiển kín hệ thống điều khiển phải có tín hiệu phản hồi (Feed back) có nghĩa tín hiệu đo lường đưa thiết bị điều khiển Tín hiệu phản hồi kết hợp với tín hiệu vào để tạo tín hiệu điều khiển để khống chế đầu theo mong muốn Sơ dồ khối hệ điều khiển kín mơ tả hình 1-4 Cơ sở lý thuyết để nghiên cứu hệ thống kín lý thuyết điều khiển tự động Hệ thống ĐKTĐ hệ thống xây dựng từ ba phận chủ yếu: - Thiết bị điều khiển C (Controller) Thiết bị điều khiển tất hệ thống điều khiển thể hệ rơ le contactor hay PLC - Đối tượng điều khiển O (Object) - Thiết bị đo lường M (Measuring device) Noise R e Z Controller X Object Y Measuring device Hình 1- 4: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển kín Các tín hiệu tác động hệ thống: R - (Refrence) tín hiệu đặt hay tín hiệu chủ đạo Y - tín hiệu OUTPUT X - Tín hiệu điều khiển tác động lên đối tượng (Object) thường gọi tín hiệu vào khâu e - Sai lệch điều khiển (error) Z- Tín hiệu phản hồi Đơi kí hiệu F ( Feed back) N- Tín hiệu nhiễu (Noise) tác động từ vào hệ thống Hệ điều khiển kín hệ điều khiển tự động tức để đạt vấn đề điều khiển tự động hệ thống định phải có khâu phản hồi Trong hệ truyền động tín hiệu phản hồi thường lấy tín hiệu từ đầu sau đối tượng điều khiển ví dụ cảm biến nhiệt hệ điều khiển nhiệt độ, phản hồi tốc độ để ổn định tốc độ động cơ… 1.4 Thiết bị điều khiển lập trình (PLC) 1.4.1 Lich ̣ sử phá t triể n: Thiế t bi ̣ điề u khiể n lâ ̣p trı̀ nh đầ u tiên (programmable controller) đã đươ ̣c nhữ ng nhà thiế t kế cho đờ i năm 1968 (Công ty General Motor - Mỹ) Tuy nhiên, ̣ thố ng nà y cò n khá đơn giả n và cồ ng kề nh, ngườ i sử du ̣ng gă ̣p nhiề u khó khăn viê ̣c vâ ̣n hà nh ̣ thố ng Vı̀ vâ ̣y cá c nhà thiế t kế từ ng bướ c cả i tiế n ̣ thố ng đơn giả n, go ̣n nhe ̣, dễ vâ ̣n hà nh, viê ̣c lâ ̣p trı̀ nh cho ̣ thố ng cò n khó khăn, lú c nà y không có cá c thiế t bi lâ ̣ ̣p trı̀ nh ngoa ̣i vi hổ trơ ̣ cho công viê ̣c lâ ̣p trı̀ nh Để đơn giả n hó a viê ̣c lâ ̣p trı̀ nh, ̣ thố ng điề u khiể n lâ ̣p trı̀ nh cầ m tay (Programmable Controller Handle) đầ u tiên đươ ̣c đờ i và o năm 1969 Điề u nà y đã ta ̣o mô ̣t sự phá t triể n thâ ̣t sự cho kỹ thuâ ̣t điề u khiể n lâ ̣p trı̀ nh Trong giai đoa ̣n nà y cá c thố ̣ ng điề u khiể n lâ ̣p trı̀ nh (PLC) chı̉ đơn giả n nhằ m thay thế ̣ thố ng Relay và dây nố i ̣ thố ng điề u khiể n cổ điể n Qua quá trı̀ nh vâ ̣n hà nh, cá c nhà thiế t kế đã từ ng bướ c ta ̣o đươ ̣c mô ̣t tiêu chuẩ n mớ i cho ̣ thố ng, tiêu chuẩ n đó là lập trı̀ nh dù ng giả n đồ hı̀ nh thang,ký hiê ̣u là LAD Trong nhữ ng năm đầ u thâ ̣p niên 1970, nhữ ng ̣ thố ng PLC cò n có thêm khả khác, đó là sự hỗ trơ ̣ bở i nhữ ng thuâ ̣t toá n, vâ ̣n hà nh vớ i cá c dữ liê ̣u câ ̣p nhâ ̣t Mă ̣t khá c, sự phá t triể n củ a mà n hı̀ nh dù ng cho má y tı́ nh nên viê ̣c giao tiế p giữ a ngườ i điề u khiể n để lâ ̣p trı̀ nh cho ̣ thố ng cà ng trở nên thuâ ̣n tiê ̣n Sự phá t triể n củ a ̣ thố ng phầ n cứ ng và phầ n mề m từ năm 1975 cho đế n đã là m cho ̣ thố ng PLC phá t triể n ma ̣nh mẽ vớ i cá c chứ c mở rô ̣ng: ̣ thố ng ngõ và o/ra có thể tăng lên đế n 8.000 cổ ng và o/ra, dung lươṇ g bô ̣ nhớ chương trı̀ nh tăng lên 128.000 từ bô ̣ nhớ (word of memory) Ngoà i cá c nhà thiế t kế cò n ta ̣o kỹ thuâ ̣t kế t nố i vớ i cá c ̣ thố ng PLC riêng lẻ thà nh mô ̣t ̣ thố ng PLC chung, tăng khả củ a từ ng ̣ thố ng riêng lẻ Tố c đô ̣ xử lý củ a ̣ thố ng đươ ̣c cả i thiê ̣n, chu kỳ qué t (scan)nhanh là m cho ̣ thố ng PLC xử lý tố t vớ i nhữ ng chứ c phứ c ta ̣p số lươṇ g cổ ng ra/và o lớ n Trong tương lai ̣ thố ng PLC không chı̉ giao tiế p vớ i cá c ̣ thố ng khá c thông qua CIM (Computer Intergrated Manufacturing) để điề u khiể n cá c ̣ thố ng: Robot, Cad/Cam… mà cá c nhà thiế t kế cò n xây dựng cá c loa ̣i PLC vớ i cá c chứ c điề u khiể n thông minh go ̣i là cá c siêu PLC (super PLC) 1.4.2 Đặc điểm PLC: PLC (Programmable Logic Controller) thiết bị điều khiển lập trình, cho phép thực linh họat thuật toán điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình PLC sử dụng nhiều lập trình ứng dụng khác có lợi ích như: - PLC dễ dàng thay thay đổi chương trình điều khiển để thích ứng yêu cầu mà giữ nguyên thiết kế phần cứng, đầu nối dây… - PLC điều khiển nhiều chức khác từ thao tác đơn giản, lặp lại, liên tục đến thao tác địi hỏi xác, phức tạp - PLC dễ dàng hiệu chỉnh xác cơng việc điều khiển xử lý nhanh chóng lệnh, từ lệnh logic đơn giản đến lệnh đếm (Counter), định thời (time), chương trình (SBS) v.v… - Giao tiếp dễ dàng với thiết bị ngoại vi, module thiết bị phụ trợ hình hiển thị - Có khả chống nhiễu công nghiệp - Ngôn ngữ lập trình cho PLC đơn giản, dễ hiểu Với ưu điểm thiết bị PLC trở thành thiết bị việc điều khiển thiết bị cơng nghiệp Điều khiển nối cứng điều khiển lp trỡnh Trong công nghiệp yêu cầu tự động hoá ngày tăng, đòi hỏi kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng yêu cầu Để giải ®­ỵc nhiƯm vơ ®iỊu khiĨn ng­êi ta cã thĨ thùc hai cách: thực nối cứng: Rơle, khởi động từ thực chương trình nhớ, điều khiển lập trình Hệ điều khiển Rơle hệ điều khiển lập trình có nhớ khác phần xử lý: thay dùng Rơle, tiếp điểm dây nối phương pháp lập trình có nhớ chúng thay cách mạch điện tử Như thiết bị PLC làm nhiệm vụ thay phần mạch điện điều khiển khâu xử lý số liệu Nhiệm vụ sơ đồ mạch điều khiển xác định số hữu hạn bước thực xác định gọi "chương trình" Chương trình mô tả bước thực gọi tiến trình điều khiển, tiến trình lưu vào nhớ nên gọi "điều khiển lập trình có nhớ" Trên sở khác khâu xử lý số liƯu ta cã thĨ biĨu diƠn hai hƯ ®iỊu khiĨn nh­ sau: 2.1 Phương pháp điều khiển nối cứng C¸c bước thiết lập sơ đồ điều khiển nối cứng ( Điều khiển rơ le): Xác định nhiệm vụ điều khiển Sơ đồ mạch điện Chọn phần tử mạch điện Dây nối liên kết phần tử Kiểm tra chức Hình 1-5: Lưu đồ điều khiển dùng Rơle Khi thay ®ỉi nhiƯm vơ ®iỊu khiĨn ng­êi ta cÇn thay ®ỉi mạch điều khiển cách lắp lại mạch, thay đổi phần tử hệ thống điều khiển Rơle điện Trong khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển ta cần thay đổi chương trình soạn thảo hệ điều khiển lập trình có nhớ 10 Sự khác hệ điều khiển Rơle điện lập trình có nhớ minh hoạ ví dụ sau: Điều khiển hệ thống máy bơm nước qua khởi động từ K1, K2, K3 Trình tự điều khiển sau: Các máy bơm hoạt động nghĩa K1 đóng trước tiếp đến K2 cuối K3 đóng Để thực nhiệm vụ theo yêu cầu mạch ®iỊu khiĨn ta thiÕt kÕ nh­ sau: Trong ®ã c¸c nút ấn S1, S2, S3, S4 phần tử nhập tín hiệu Các tiếp điểm K1, K2, K3 mối liên kết phần xử lý Các khởi động từ K1, K2, K3 kết xử lý S1 S2 K1 S3 K2 S4 K1 K1 K2 K3 K2 K3 Hình 1-6: Sơ đồ điều khiển 2.2 Phương pháp điều khiển lập trình Để thiế t kế chuơng trı̀ nh điề u khiể n lập trình cho mô ̣t hoa ̣t đô ̣ng bao gồ m nhữ ng bướ c sau: B1: Xá c đinh ̣ qui trı̀nh công nghê:̣ Trướ c tiên, ta phả i xá c đinh ̣ thiế t bi ̣hay ̣ thố ng nà o muố n điề u khiển Mu ̣c đı́ch cuố i cù ng củ a bô ̣ điề u khiể n là điề u khiể n mô ̣t ̣ thố ng hoa ̣t đô ̣ng Sự vâ ̣n hà nh củ a ̣ thố ng đươ ̣c kiể m tra bở i cá c thiế t bi ̣ đầ u và o Nó nhâ ̣n tı́ n hiê ̣u và gở i tı́ n hiê ̣u đế n CPU, CPU xử lý tı́ n hiê ̣u và gở i nó đế n thiế t bi ̣ xuấ t để điề u khiể n sự hoa ̣t đô ̣ng củ a ̣ thố ng lâ ̣p trı̀ nh sẵ n chương trı̀ nh B2: Xá c đinh ̣ ngõ và o, ngõ ra: Tấ t cả cá c thiế t bi ̣ xuấ t, nhâ ̣p bên ngoà i đề u đươ ̣c kế t nố i vớ i bô ̣ điề u khiể n lâ ̣p trı̀nh Thiế t bi ̣ nhâ ̣p là nhữ ng contact, cả m biế n Thiế t bi ̣ xuấ t là nhữ ng cuô ̣n dây, van điê ̣n từ , motor, bô ̣ hiể n thi.̣ 11 Sau xá c đinh ̣ tấ t cả cá c thiế t bi xuấ ̣ t nhâ ̣p cầ n thiế t, ta đinh ̣ vi cá ̣ c thiế t bi va ̣ ̀o tương ứ ng cho từ ng ngõ và o, PLC trướ c viế t chương trı̀ nh B3: Viế t chương trı̀nh, sửa lỗi: Khi viế t chương trı̀ nh theo sơ đồ hı̀ nh bâ ̣c thang (ladder ) phả i theo sự hoa ̣t đô ̣ng tuầ n tự từ ng bướ c củ a ̣ thố ng, theo da ̣ng STL Sau tiến hành sửa lỗi có B4: Na ̣p chương trı̀nh và o bô ̣ nhớ : Chú ng ta có thể cung cấ p nguồ n cho bô ̣ điề u khiể n có lâ ̣p trı̀ nh thông qua cổ ng I/O Sau đó na ̣p chương trı̀ nh và o bô ̣ nhớ thông qua má y tı́ nh có chứ a phầ n mề m lâ ̣p trı̀ nh hı̀ nh thang Sau na ̣p xong, kiể m tra la ̣i bằ ng hà m chuẩ n đoá n Nế u đươ ̣c mô phỏ ng toà n bô ̣ hoa ̣t đô ̣ng củ a ̣ thố ng để chắ c chắ n rằ ng chuơng trı̀ nh đã hoa ̣t đô ̣ng tố t B5: Cha ̣y chương trı̀nh: Trướ c nhấ n nú t Start, phả i chắ cchắ n rằ ng cá c dây dẫn nố i cá c ngõ và o, đế n cá c thiế t bi nhâ ̣ ̣p, xuấ t đã đươ ̣c nố i đú ng theo chı̉ đinh ̣ Lú c đó PLC mớ i bắ t đầ u hoa ̣t đô ̣ng thực sự Trong cha ̣y chương trı̀ nh, nế u bi lỗ ̣ i thı̀ má y tı́ nh sẽ bá o lỗ i , taphả i sữ a la ̣i cho đế n nó hoa ̣t đô ̣ng an toà n Sau là lưu đồ phương phá p thiế t kế bô ̣ điề u khiể n: 12 Xá c đinh ̣ yêu cầ u củ a ̣ thố ng điề u khiể n Vẽ lưu đồ chung củ a ̣ thố ng điề u khiể n Liê ̣t kê tấ t cả cá c ngõ ra, ngõ và o nố i tương đố i đế n cá c cổ ng I/O củ a PLC Chuyể n lưu đồ sang sơ đồ hı̀ nh thang Na ̣p lâ ̣p trı̀ nh sơ đồ hı̀ nh thang thiế t kế cho PLC Mô phỏ ng chương trı̀ nh và sử a lỗi phầ n mề m Hiê ̣u chı̉ nh chương trı̀ nh cho phù hơp̣ Chương trı̀ nh OK Kế t nố i toà n bô ̣ thiế t bi ̣ và o, vớ i PLC Kiể m tra tấ t cả cá c tiế p điể m và o, 13 Bài tập 11 : Chọn chương trình điều khiển động theo trình tự : Chọn chương trình cách nhấn nút Pr,sau nhấn ON/OFF để chạy dừng Nếu chưa nhấn Pr mà nhấn ON/OFF báo lỗi đèn nhấp nháy Reset cố nút Reset Chương trình : K1 K2 hoạt động nhấn ON/OFF Chương trình : K1 chạy 5s dừng, K2 chạy 10s dừng lập lại Chương trình : K1 K2 chạy 5s dừng 10s lặp lại theo chu kỳ lần dừng hẳn ON/OFF Pr RESET RN1 RN2 3P 380VAC CT1 I0.0 Q0.0 I0.2 Q0.1 I0.3 Q0.2 I0.4 Q0.3 K1 I0.5 Q0.4 K2 CT2 CT3 RN2 M2 Q0.6 CB2 RN1 M1 Q0.5 CB1 K1 K2 RN1 RN2 ER Q0.7 M1 + - Com Com M2 220VAC ~ SƠ ĐỒSƠKẾT NỐI PLC ĐỒ KẾT NỐI PLC SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘĐỘNG NG LỰC SƠ ĐỒ MẠCH LỰC Chương trình để PLC điều khiển đèn theo điều kiện : 146 147 148 149 Giải thích: - Đầu tiên nhấn nút Pr chọn chương trình, khơng nhấn nút chọn chương trình mà nhấn nút ON/OFF đèn Er sáng nhấp nháy, nhấn nút RESET để phục hồi lại trạng thái cũ - Nhấn nút Pr lần đèn CT1 sáng báo hiệu chương trình sẵn sàng Nhấn nút ON/OFF lần 1, động chạy theo chương trình Đèn M1 M2 sáng động M1 M2 chạy tắt động dừng Nhấn nút ON/OFF lần động dừng hẳn - Nhấn nút Pr lần đèn CT2 sáng báo hiệu chương trình sẵn sàng Nhấn nút ON/OFF lần 1, động - chạy theo chương trình Đèn M1 M2 sáng động M1 M2 chạy tắt động dừng - Nhấn nút ON/OFF lần 2, động dừng hẳn - Nhấn nút Pr lần đèn CT3 sáng báo hiệu chương trình đả sẵn sàng Nhấn nút ON/OFF lần , động chạy theo chương trình Đèn M1 M2 sáng động M1 M2 chạy tắt động dừng - Nhấn nút ON/OFF lần 2, động dừng hẳn Nếu có cố xảy động dừng hẳn , động bị cố q tải rờ le động tác động Và đèn M động sáng nhấp nháy Sau cố khắc phục , nhấn nút reset rờ le nhiệt động bị cố đèn M hết nhấp nháy 150 Bài tập 12 : Điều khiển động cho dây chuyền sản xuất sau: M D ĐC1 5s ĐC2 12s ĐC3 Bài tập 13 : Yêu cầu sau chu kỳ mạch tự động dừng M ĐC1 12s 5s ĐC2 5s 10s 9s 10s 12s ĐC3 Bài tập 14 : Hệ thống đếm đóng gói sản phẩm Khi nhấn công tắc khởi động PB Start băng tải BT1 mang hộp đựng sản phẩm di chuyển Cảm biến SS1 nhận dạng thùng đựng tác động, băng tải BT1 dừng lại Băng tải BT2 chứa sản phẩm dịch chuyển, sản phẩm rớt vào hộp đựng, sản phẩm đếm cảm biến quang hồng ngoại SS2 đếm 10 sản phẩm ( hộp chứa 10 sản phẩm) băng tải BT2 dừng, tiế tục BT1 dịch chuyển để đóng gói hộp Để ngừng trình ta nhấn nút PB Stop 151 Hệ thống băng tải sản phẩm Bài tập 15 : Ứng dụng PLC hệ thống sản xuất linh hoạt Hiện nay, hệt hống cân băng định lượng ứng dụng rộng rãi nhà máy xí nghiệp cơng nghiệp Ở nơi đâu có phối trộn chất theo tỉ lệ định trước (bài toán phối liệu) có tham gia cân băng định lượng, đặc biệt nhà máy chế biến vật liệu xây dựng, nhà máy phân bón, cao su Hệ thống có khả điều chỉnh tự động chất ứng với tỉ lệ đặt trước dựa sở vòng lặp điều chỉnh ví dụ PI, PID Làm để phối liệu theo giá trị đặt trước chất clanhke, thạch cao, phụ gia tương ứng 70%, 20% 10% để nghiến xi thành xi măng Trong tổng khối lượng cần phải đổ vào máy nghiền A tấn/h Ngồi ra, hệ thống làm việc cịn phụ thuộc vào cân liệu hồi đầu vào máy nghiền (sau khỏi máy nghiền hạt có khối lượng lớn hồi nhờ phân ly động) độ điền đầy máy ngiền Có nghĩa lúc hệ thống làm việc phải đảm bảo yếu tó độ điền dầy máy nghiền 80% Nếu lượng liệu từ hệ thống phối liệu đưa đến cộng với liệu hồi làm cho độ điền đầy máy nghiền vượt mức 80%B tấn/h hệ tự động giảm lượng liệu cung cấp đến đảm bảo tỉ lệ phần trăm toán phối liệu khối lượng xuất khơng đạt A tấn/h, ngồi vịng lặp điều chỉnh phải nhận biết thay đổi tham số 152 Clanhke để kịp thời điều chỉnh phụ gia thạch cao Sự thay đổi thông số thạch cao phụ gia hàm bậc với biến clanhke Như băng tải có vịng lặp điều chỉnh PI với thông số phản hồi tín hiệu tổng hợp từ hai tín hiệu loadcell encoder, đầu giá trị setpoint xuống biến tần theo đường USS Ngồi hệ thống cịn làm việc chế độ Manual, chế độ hệ thống không quan tâm đến lượng liệu hồi độ điền đầy máy nghiền Như hệ thống làm việc chế độ: ĐĐĐMN≤80%B; ĐĐĐMN>80%B; Manual giả sử 80% lượng liệu máy nghiền 270 Sơ đồ công nghệ hệ thống phối liệu Hệ thống phải quản lý giới hạn định, băng tải gặp cố già mà lượng liệu vượt mức ngưỡng đặt đầu cân băng, lúc dịng đưa vượt mức 20mA hệ thống dừng làm việc thơng qua chương trình xử lý cố Hoặc băng chuyền có giám sát trượt đai, xảy chương trình xử lý cố gọi * Gợi ý phần cứng hệ thống: + PLC_CPU 226 + EM235 Module 153 + Biến tần MM3 MM4 (điều chỉnh tốc độ băng tải) + Load cell (lấy tín hiệu đầu cân) + Đầu cân (chuẩn hố tín hiệu từ 4÷20 mA; cài đặt giá trị giới hạn trên) + Sound Sensor + Bộ cáp đồng trục nối từ RS-485 Port đến PLC + Encoder * Sử dụng lệnh USS: Thực kết nối S7-200 biến tần họ MM Ðể sử dụng lệnh chương trình điều khiển S7-200, cần phải theo bước sau: Ðưa lệnh USS _INIT vào chương trình thực lệnh cho vịng qt Có thể sử dụng lệnh để thiết lập giá trị thay đổi thông số truyền thông Khi sử dụng lệnh USS _ INIT có vài ẩn chương trình thủ tục ngắt tự động thêm vào chương trình Chỉ thực lệnh USS _ INIT chương trình cho Drive Có thể đưa vào nhiều lệnh USS_RPM_x hay USS_WPM_x yêu cầu, lệnh làm việc thời điểm Cấp phát vùng nhớ V cho thư viện lệnh cách kích chuột phải (lấy từ menu) Program Block thư mục Cài đặt tham số địa tốc độ sử dụng chương trình cho drive Dùng cáp để kết nối truyền thông từ S7-200 đến drive * Chú ý: Các thiết bị kết nối với điện khác ngun nhân sinh dịng điện khơng mong muốn cáp kết nối Dịng điện nguyên nhân dẫn đến lỗi truyền thông làm hỏng thiết bị Cần phải chắn thiết bị kết nối với cáp có dòng điện định mức cách ly để ngăn ngừa dịng điện khơng mong muốn Bài tập 16: Thiết kế viết chương trình điều khiển hệ thống băng tải đóng thuốc vào lọ theo u cầu cơng nghệ sau: - ấn M1 để chạy băng tải M đưa lọ đến vị trí nhận thuốc Đến vị trí SS2, băng tải M dừng lại, đồng thời van xả thuốc V hoạt động, cho thuốc vào lọ 154 - ấn M2 chọn chế độ đóng vào lọ viên thuốc Khi đủ hộp viên tự động chuyển sang chế độ hộp viên đủ hộp viên tự đông chuyển sang chế độ hộp viên đóng hộp lặp lại q trình - Khi cảm biến SS1 đếm đủ số thuốc đặt trước, van V dừng lại, băng tải M tiếp tục chạy đưa lọ đến vị trí nhận thuốc, trình lặp lại - ấn D, hệ thống ngừng hoạt động Bài tập17: Thiết kế viết chương trình điều khiển hệ thống điều khiển máy bán hàng tự động theo yêu cầu công nghệ dưới: Máy chạy tay tự động nhờ chuyển mạch S6 (Lấy ngoài) - Máy chạy tay :Bỏ tiền vào máy (bằng cách ấn S5) cốc chạy vào vị trí đèn báo cốc tắt +Nếu muốn uống nước chè ấn S2 để rót chè (đèn H2 báo sáng) +Nếu muốn uống cà phê ấn S1 để rót chè (đèn H1 báo sáng) +Khi máy rót cafe phép ấn S3,S4 để thêm đường sữa +Khi máy rót chè phép ấn S3 đường 155 +Khi cốc đầy khơng rót (các đèn báo tắt) +ấn S0 để lấy cốc ra, cốc lấy đèn báo cốc sáng - Máy chạy tự động có yêu cầu sau: + Cho tiền vào máy + ấn S1 S2 để lấy chè hay cafe + Trong q trình rót ấn S3 ,S4 đường sữa, nhiên máy rót chè khơng cho thêm sữa Bài tập 18: Ấn Start tác động mở Valve Valve cho phép chất lỏng bắt đầu đổ vào bình chứa Khi bình chứa đổ đầy, cơng tắc dị mức di chuyển lên chạm S1, làm ngắt Valve 2, khởi động Motor hoạt động để trộn lẫn chất lỏng Motor hoạt động sau: Chạy thuận giây, chạy ngược giây; chạy chu kỳ thuận ngược tự động dừng Sau trộn xong Valve X mở để xả chất lỏng trộn Khi bình chứa xả hết cơng tắc dị mức di chuyển xuống chạm S2, tác động đóng Valve X Hệ thống tự động hoạt động lại từ đầu hết mẻ trộn tự động dừng Nếu thực lại ta phải ấn nút Reset Người ta dừng hệ thống lúc nút Stop Trong lúc hệ thống hoạt động mà có cố xảy thìdừng đưa tín hiệu nháy đèn với thời gian chu kỳ giây 156 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Điều khiển logic – Tác giả: Nguyễn Kim Ánh – Trường ĐHBK TPHCM Ứng dụng PLC Siemen Moeller tự động hóa – Tác giả: Nguyễn Tấn Phước – Nhà xuất TPHCM Mạng Truyền thơng cơng nghiệp – Tác giả: Hồng Minh Sơn – Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Giáo trình Mạng truyền thơng cơng nghiệp – Tác giả Nguyễn Kim Ánh, Nguyễn Mạnh Hà – Trường ĐHBK Đà Nẵng Simatic S7- 200 Programmerable logic controller System manual – Siemen Simatic TD 200 Operator interface Uer Manual- Siemen 157 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Bài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Tổng quan điều khiển 1.1 Điều khiển, hệ thống điều khiển 1.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 1.3 Các phương pháp điều khiển X - Tín hiệu điều khiển tác động lên đối tượng (Object) thường gọi tín hiệu vào khâu 1.4 Thiết bị điều khiển lập trình (PLC) Điều khiển nối cứng điều khiển lập trình 10 2.1 Phương pháp điều khiển nối cứng 10 2.2 Phương pháp điều khiển lập trình 11 So sánh PLC với hệ thống điều khiển khác 17 3.1 PLC vớ i ̣ thố ng điề u khiể n bằ ng rơle: 17 3.2 PLC vớ i má y tı́nh cá nhân: 17 Phạm vi ứng dụng PLC 17 Bài 2: CẤU TRÚC VÀ PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA PLC 19 Cấu trúc hoạt động PLC 19 1.1 Cấu trúc phần cứng PLC 19 1.2 Hoạt động PLC : 23 1.3 Phân loại PLC 24 Thiết bị điều khiển lập trình S7-200 26 2.1 Cá c đè n bá o: 28 2.2 Đầ u và o: 28 2.3 Đầ u ra: 28 2.4 Nguồ n cung cấ p: 29 2.5 Nguồ n cấ p cho sensor: 29 2.6 Chế đô ̣ là m viê ̣c: 29 2.7 Cổ ng truyề n thông: 29 2.8 Đơn Vi Xử ̣ Lý Trung Tâm: 30 2.9 Hê ̣ Thố ng Bus: 31 2.10 Bô ̣ Nhớ : 31 2.11 Cá c ngõ và o I/O: 33 Địa ngõ vào/ra 33 Cấu trúc nhớ S7 - 200 36 4.1 Phân chia nhớ: 36 4.2 Vù ng dữ liêu: ̣ 37 4.3 Vù ng đố i tươ ̣ng: 38 158 4.4 Phương thứ c truy câ ̣p bô ̣ nhớ : 39 Xử lý chương trình 41 5.1 5.2 Hoaṭ đô ̣ng củ a PLC: 41 Phương phá p lâ ̣p trı̀nh PLC S7-200: 42 BÀI 3: KẾT NỐI GIỮA PLC VÀ THIẾT BỊ NGOẠI VI 45 Kết nối PLC thiết bị ngoại vi 45 Kiểm tra kết nối dây phần mềm 49 Cài đặt sử dụng phần mềm Step7-Micowin 50 3.1 Cài đặt phần mềm Step – Micro/win 3.2: 50 3.2 Sử dụng phần mềm Step – Microwin 3.2 51 BÀI 4: CÁC PHÉP TOÁN NHỊ PHÂN CỦA PLC 55 Lệnh liên kết logic 55 1.1 Lệnh vào/ra : 55 1.2 Các lệnh logic đại số Boolean : 56 1.3 Lệnh cổng logic 58 1.4 Các lệnh tiếp điểm đặc biệt : 61 1.5 Các lệnh can thiệp vào thời gian vòng quét : 62 Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm : 63 2.1 SET (S) : 63 2.2 RESET (R) : 63 Các lệnh TIMER: 64 Các lệnh COUNTER: 67 Các tập ứng dụng 70 5.1 Sử dụng phần mềm mô S7-200: 70 5.2 Các tập ứng dụng 77 BÀI 5: PHÉP TOÁN SỐ CỦA PLC 86 Chức truyền dẫn 86 1.1 Lệnh đặt nhãn : 86 1.2 Lệnh nhảy đến nhãn : 87 1.3 Lệnh gán nhãn cho chương trình : 87 1.4 Lệnh kết thúc chương trình : 87 1.5 Lệnh gọi chương trình : 87 Chức so sánh 88 Chức dịch chuyển 89 Chức chuyển đổi 92 4.1 Lệnh chuyển đổi số nguyên hệ thập lục phân sang led đọan : 92 4.2 Lệnh chuyển đổi số mã BCD sang số nguyên : 93 4.3 Lệnh chuyển đổi số nguyên sang mã BCD: 94 4.4 4.5 Lệnh chuyển đổi số nguyên sang số thực : 95 Lệnh chuyển đổi số thực sang số nguyên : 95 159 4.6 Lệnh lấy giá trị nghịch đảo : 95 Chức toán học 96 5.1 5.2 Lệnh cộng số nguyên 16 bit : 96 Lệnh trừ số nguyên 16 bit 97 5.3 5.4 Cộng số nguyên 32 bit 97 Trừ số nguyên 32 bit 97 5.5 5.6 Cộng số thực : 98 Trừ số thực : 98 5.7 Nhân số nguyên 16 bit : 99 5.8 5.9 Chia số nguyên 16 bit : 99 Nhân số thực 32 bit : 100 5.10 5.11 Chia số thực 32 bit : 100 Lệnh cộng số nguyên vào nội dung byte : 102 5.12 5.13 5.14 5.15 5.16 5.17 Lệnh cộng số nguyên vào nội dung word : 103 Lệnh cộng số nguyên vào nội dung double word : 103 Lệnh trừ nội dung byte đơn vị : 104 Lệnh trừ nội dung word đơn vị : 104 Lệnh trừ nội dung double word đơn vị : 105 Lệnh truy cập đồng hồ thời gian thực 105 BÀI 6: XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG 108 Tín hiệu Analog 108 Biểu diễn giá trị Analog 108 Kết nối ngõ vào Analog 109 3.1 Đầu vào tương tự: 109 3.2 Đầu tương tự: 110 3.3 Cấp nguồn cho Module: 110 3.4 Tổng quát cách nối dây: 111 Hiệu chỉnh tín hiệu Analog 112 Giới thiệu module Analog S7-200 113 BÀI 7: CÁC BÀI TẬP ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 121 Giới thiệu 121 Cách kết nối dây 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO 157 MỤC LỤC 158 160 ... vi mạch - Kiểm tra trình sản xuất 18 Bài 2: CẤU TRÚC VÀ PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA PLC Cấu trúc hoạt động PLC 1.1 Cấu trúc phần cứng PLC PLC Pa-len lâp trình Bộ nhớ chương trình Bộ nhớ liệu Bộ... Hình 3-13 Chạy dừng chương trình PLC PC Lưu ý : Cơng Tắc chọn chế độ làm việc PLC phải vị trí TERM Hiển thị Chương trình ladder : ( để quan sát trình hoạt động chương trình ฀ Chọn menu : Debug... cá c loa ̣i PLC vớ i cá c chứ c điề u khiể n thông minh go ̣i là cá c siêu PLC (super PLC) 1.4.2 Đặc điểm PLC: PLC (Programmable Logic Controller) thiết bị điều khiển lập trình, cho phép