Cửa tự động với modul logo

Đồ án tốt nghiệp Khoa Điện Mục lục Lời cảm ơn Mở đầu Chơng 1: Tổng quan PLC 1.1 Hệ thống điều khiển ? 1.2 Vai trò điều khiển PLC 1.3 Các thành phần PLC 1.3.1 Đơn vị xử lý trung tâm CPU 1.3.2 Bộ nhớ ( memory) 1.3.3 Các thiết bị nhập 1.3.4 Các thiết bị xuất 1.3.5 Modul phối ghép 1.3.6 Các chức phụ 1.4 So sánh PLC với thiết bị điều khiển thông thờng 1.5 Các bớc thiÕt kÕ mét hƯ thèng ®iỊu khiĨn dïng PLC 1.5.1 Xác định yêu cầu công nghệ 1.5.2 Xác địng ngõ vào ngõ 1.5.3 Viết chơng trình 1.5.4 Nạp chơng trình vào nhớ 1.5.5 Chạy chơng trình Chơng 2: Modul LOGO! với giải pháp cho toán tự động hoá cỡ nhỏ 2.1 Các tính ký thuật LOGO! 2.2 Lắp ráp nối dây cho LOGO! 2.2.1 Lắp ráp 2.2.2 Nối với nguồn điện 2.2.3 Nối đầu vào LOGO! 2.2.4 Nối đầu LOGO! 2.3 Khởi động LOGO! , bật, tái khởi động nguồn cung cấp 2.4 Lập trình cho LOGO! 2.4.1 Đầu nối 2.4.2 Các chức 2.4.3 Các chức đặc biệt 2.4.3.1 On delay 2.4.3.2 Off delay 2.4.3.3 Rơle xung ( Pulse relay) 2.4.3.4 Đồng hồ ( khoá định thời gian) 2.4.3.5 Rơle tự giữ 2.4.3.6 Phát xung ®ång hå 2.4.3.7 On delay nhí 2.4.3.8 Bé ®Õm thuËn nghịch Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Trang 5 10 15 16 20 21 23 26 26 Đồ án tốt nghiệp Khoa Điện 2.4.4 Khối (BN) 2.4.5 Yêu cầu cho nhớ kích thớc mạch 2.4.6 Các quy tắc Vàng sư dơng LOGO! 2.4.7 Tỉng quan c¸c menu chÝnh cđa LOGO! 2.4.8 Đa vào chơng trình 2.4.9 Đặt thông số cho LOGO! 2.4.10 Đặt thời gian ( LOGO! 230RC) Chơng 3: Cửa tự động với modul LOGO! 3.1 Yêu cầu công nghệ hệ thống 3.2 Tính số đầu vào đầu 3.3 Lu đồ chơng trình 3.4 Đấu nối 3.5 Nguyên lý hoạt động 50 53 54 55 56 56 Kết luận 57 Tài liệu tham khảo 58 Mở Đầu Hiện giới phát triển nh vị b·o cđa khoa häc kü tht, ®· kÐo theo sù ph¸t triĨn cđa rÊt nhiỊu lÜnh vùc kh¸c nh sản xuất, tiêu dùng nghành dịch vụ khác Những công nghệ mới, tiên tiến liên tục đ Những công nghệ mới, tiên tiến liên tục đ ợc đời để thay công nghệ cũ lạc hậu, nhằm phục vụ nhu cầu ngày cao ngời Không thể nằm quy luật phát triển Đất nớc ta tiến hành công nghiệp hoá, đại hoá Phấn đấu đến năm 2020 trở thành nớc công nghiệp phát triển Để điều trở thành thực phải không ngừng nghiên cứu phát triển, ứng dụng công nghệ tiên tiến vào thực tiễn để đẩy nhanh trình Hoặc không nghừng cập nhật, nhập cộng nghệ đại nớc để đẩy nhanh công công nghiệp hoá, đại hoá Trong nghành tự động hoá chiếm vị trí quan trọng không muốn nói định đến phát triển công nghiệp Có thể nói tự động hoá mẻ nớc ta, nhng nhũng nớc có công nghịêp phát triển nh Mĩ, Nhật Bản, Tây Âu Những công nghệ mới, tiên tiến liên tục đ đà phát triển cao độ chiếm vị trí quan trọng sản xuất công nghiệp nh nghành dịch vụ Những công nghệ mới, tiên tiến liên tục đ Kể lĩnh vực đòi hỏi xác cao nh nghiên cứu vũ trụ, kỹ thuật quân Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp Chiếm vị trí quan trọng nghành tự động hoá kỹ thuật điều khiển logic khả lập trình viết tắt PLC ( Progammable logical controller ) Nó đà phát triển mạnh mẽ ngày chiếm vị trí quan trọng nghành kinh tế quốc dân Không thay cho kỹ thật điều khiển cấu cam kỹ thuật rơle trớc mà chiếm lĩnh nhiều chức phụ khác chẳng hạn nh chức chuẩn đoán Những công nghệ mới, tiên tiến liên tục đ Kỹ thuật điều khiển có hiệu với máy làm việc độc lập nh với hệ thống máy sản xuất linh hoạt, phức tạp Trong cạnh tranh công nghiệp hiệu sản xuất nói chung chìa khoá thành công Hiệu sản xuất bao chùm lĩnh vực rộng nh: + Tốc độ sản xuất sản phẩm thiết bị dây truyền phải nhanh + Giá nhân công vật liệu làm sản phẩm phải hạ + Chất lợng cao phế phẩm + Thời gian chết máy móc tối thiểu + Máy sản xuất có giá rẻ Các điều khiển chơng trình đáp ứng đợc hầu hết yêu cầu nh yếu tố việc nâng cao hiệu sản xuất công nghiệp Trớc việc tự động hoá đợc áp dụng việc sản xuất hàng loạt xuất cao Hiện cần thiết phải tự động hoá sản xuất nhiều loại hàng hoá khác nhau, việc nâng cao chất lợng nh để đạt suất cao nhằm cực tiểu hoá vốn đầu t cho thiết bị xí nghiệp Ơ Việt Nam xuất nhiều nhà cung cấp loại thiết bị phục vụ nghành tự động hoá Với nhiều chủng loại vô phong phú đa dạng nh Tập đoàn SIEMENS AG, OMRON, ABB Những công nghệ mới, tiên tiến liên tục đ Ra đời từ năm 1847,Tập đoàn SIEMENS AG số hÃng tiếng đầu lĩnh vực kỹ thuật đời sống nh: Năng lợng, y tế, truyền thông, thông tin, công nghiệp, giao thông vận tải, môi trờng Đặc biệt lĩnh vực đo lờng điều khiển Siemens đà cho đời hàng loạt thiết bị đáp ứng đợc yêu cầu ngày khắt khe thị trờng giới Các modul ®iỊu khiĨn nh S7_200, S7_300, S7_400H, C7_633, C7_634 vµ máy tính lập trình điều khiển Simatic PG/PC, phần mềm điều khiển WINCC, Step5, Step7 đà góp mặt nhiều dây chuyền công nghiệp sản xuất tự động Trong số LOGO! modul lôgic vạn Siemens Với u điểm kích thớc nhỏ gọn, giá thành hạ, vận hành đơn giản, LOGO! đà giải pháp tốt cho toán tự động nhỏ gia đình nh nghiệp Với mục đích tìm hiểu tính LOGO! mong muốn áp dụng lý thuyết đà học vào thực tế, nhóm Đồ án: Nguyễn Hoàng Quân, Nguyễn Văn Nam, Nguyễn Văn Trờng, Ngô Cao Thởng, Phan Văn Toàn, dới hớng dẫn Thầy Vũ Hữu Thích đà mạnh dạn lựa chọn đề tài Thiết kế hệ thống cửa tự động dùng LOGO! để tiến hành nghiên cứu Với hy vọng đề tài thành công đợc đa vào ứng dụng thực tế lắp Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Khoa Điện đặt hệ thống cửa tự động trung tâm thơng mại, công sở, khu vui chơi giải trí Những công nghệ mới, tiên tiến liên tục đ Nội dung đồ án gồm: Mở đầu Chơng 1: Tỉng quan vỊ PLC Ch¬ng 2: Modul LOGO! víi giải pháp cho toán tự động hoá cỡ nhỏ Chơng 3: Thiết kế hệ thống cửa tự động dùng LOGO! Kết luận Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Khoa Điện Chơng1: Tổng Quan Về PLC 1.1 Hệ thống điều khiển ? Tổng quát, hệ thống điều khiển tập hợp dụng cụ, thiết bị điện tử, dùng hệ thống cần đảm bảo tính ổn định, xác, chuyển đổi nhịp nhàng quy trình hoạt động sản xuất Nó thực yêu cầu dụng cụ, từ cung cấp lựơng đến thiết bị bán dẫn Với thành phát triển nhanh chóng công nghệ việc điều khiển hệ thống phức tạp thực hệ thống điều khiển tự động hóa hoàn toàn, PLC, sử dụng kết hợp với máy tính chủ Ngoài ra, giao diện để kết nối với thiết bị khác (như là: bảng điều khiển, động cơ, contact, cuộn dây, ….) Khả chuyển giao mạng PLC cho phép chúng phối hợp xử lý, điều khiển hệ thống lớn Ngoài ra, thể linh hoạt cao việc phân loại hệ thống điều khiển Mỗi phận hệ thống điều khiển đóng vai trò quan trọng Từ hình 1.1.a ta thấy: PLC không nhận biết điều không kết nối với thiết bị cảm ứng Nó không cho phép máy móc hoạt động ngõ PLC không kết nối với động Và tất nhiên, vùng máy chủ phải nơi liên kết hoạt động vùng sản xuất riêng bieọt MODUL PLC Nút ấn Mô tơ Cuộn dây CT giíi h¹n 0000 0001 Tim oo Bé xÊy CT møc Heater Tim 00 CT Hành trình 10000 10001 Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội 0001 Mạch phần mềm §Ìn §å ¸n tèt nghiƯp Khoa §iƯn Hình 1.1.a : Một hệ thống điều khiển điển hình dùng PLC Sù phát triển kỹ thuật điều khiến tự động đại công nghệ điều khiển lôgic lập trình dụa sở phát triển tin học, cụ thể phát triển kỹ thuật máy tính Sự phát triển máy tính điện tử kèm theo phát triển tin học với phát triển kỹ thuật điều khiển tự động, dựa sở tin học, gắn liền với phát minh liên tiếp sau đà đóng vai trò quan trọng định việc phát triển ạt kỹ thuật máy tính ứng dụng nh PLC, CNC Những công nghệ mới, tiên tiến liên tục đ Trong trình phát triển khoa học kỹ thuật trớc vào khoảng thời gian năm cách xa xôi lắm, ngời ta phân biệt hai phạm trù kỹ thuật điều khiển khí điều khiĨn b»ng ®iƯn tư Nhng tõ ci thËp kû 20 ngời ta đà phải dùng nhiều tiêu chi tiết để phân biệt loại kỹ thuật điều khiển, thực tế sản xuất cần đòi hỏi điều khiển tổng thể hệ thống máy không điều khiển máy đơn lẻ Sự phát triển PLC đà đem lại nhiều thuận lợi làm cho thao tác máy trở lên nhanh nhạy dễ dàng tin cậy Kỹ thuật điều khiển lôgic khả lập trình phát triển dựa sở công nghệ máy tính đà bớc phát triển tiếp cận theo nhu cầu công nghiệp Quy trình lập trình lúc ban đầu đợc chuẩn bị để sử dụng xí nghiệp công nghiệp điện tử, trang bị kỹ thuật tay nghề thành thạo đà đợc kết hợp với Đến nay, thiết bị kỹ thuật PLC đà phát triển tới mức ngời sử dụng không cần giỏi kiến thức điện tử mà cần nắm vững công nghệ sản xuất để chọn thiết bị thích hợp lập trình đợc Trình độ khả lập trình đợc, lập trình dễ dàng hay khó khăn, tiêu quan trọng để xếp hạng hệ thống điều khiển có phân biệt điều khiển mà ngời dùng thay đổi đợc quy trình hoạt động so với điều khiển không thay đổi đợc quy trình hoạt động có nghĩa điều khiển theo quy trình cứng Tuỳ theo kết cấu hệ thống cấu tạo thành phần mà phạm trù điều khiển lại chia làm nhiều loại điều khiển khác Những đặc trng lập trình loại điều khiển đợc trình bày sơ đồ hình 1.1.b: điều khiển Với chức đợc lu trữ Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Khoa Điện Tiếp xúc vật lý Quy trình cứng Bộ nhớ khả lập trình Quy trình mềm Không thay đổi Thay đổi đợc Khả lập trình tự Bộ nhớ thay đổi đợc Liên kết cứng Lên kết phích cắm Ram eeprom Rom eprom Rơle, linh kiện điện tử, mạch điện tử, thuỷ khí PLC xử lý bít PLC xử lý từ ngữ Hình 1.1.b: Những đặc trng lập trình loại điều khiển 1.2 Vai trò điều khiển PLC Trong moọt heọ thống điều khiển tự động, PLC xem trái tim hệ thống điều khiển Với chương trình ứng dụng (đã lưu trữ bên nhớ PLC) PLC liên tục kiểm tra trạng thái hệ thống, bao gồm: kiểm tra tín hiệu phản hồi từ thiết bị nhập, dựa vào chng trình logic để xử lý tín hiệu mang tín hiệu điều khiển thiết bị xuất PLC dùng để điều khiển hệ thống từ đơn giản đến phức tạp Hoặc ta kết hợp chúng với thành mạng truyền thông điều khieồn moọt quaự trỡnh phửực hụùp 1.3 Các thành phần PLC Phần cứng khả lập trình PLC đợc cấu tạo thành môđun (hình 1.3) cho thấy sơ đồ môđun phần cứng PLC Một PLC thông thờng có môđun phần cứng nh sau Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Khoa Điện + Môđun nguồn + Môđun nhớ trơng trình + Môđun đầu vào (thẻ đầu vào) + Môđun đầu (thẻ đầu ra) + Môđun phối ghép (thẻ phối ghép) + Môđun chức phụ Mỗi môđun đợc lắp thành đơn vị riêng, có phích cắm nhiều chân để cắm vào rút dễ dàng panen khí có dạng bảng hộp Trên panen có nắp: + Đờng ray nguồn để đa nguồn điện chiều (thờng 24v) từ đầu môđun nguồn lấy từ môđun nguồn, đa cung cấp cho tất môđun khác + Luồng liên lạc để trao đổi thông tin môđun với bên Mở rộng đợc Đơn vị xử lý trung tâm CPU Bộ nhớ chơng trình Đ ầu vào có lọc Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Đầu khuyếch đại Mạch phối ghép Chức phụ Đồ án tốt nghiệp Khoa Điện Màn hình 24v Máy in Bus 220v Nguồn lợng Hình 1.3: Các môđun phần cứng PLC 1.3.1 Đơn vị xử lý trung tâm CPU Trong thiết bị PLC có đơn vị trung tâm Có hai loại đơn vị xử lý: + Đơn vị xử lý bít, bít, thích hợp cho việc xử lý thao tác lôgic, nhng thời gian xử lý dài tín hiệu đơn không thực đợc chức phức tạp mà không gặp phải rắc rốivầ vấn đề thời gian Loại xử lý bít kết cấu đơn giản giá thành hạ Vì xử lý có chậm nhng đợc dùng cho trờng hợp không cần nhanh toán không phức tạp + Đơn vị xử lý từ ngữ Loại xử lý hấp dẫn loại nói trên, loại thích hợp nhiều với việc xử lý nhanh thônh tin số Sở dĩ đạt đợc tốc độ cao không xử lý đơn bít mà xử lý từ ngữ bao gồm nhiều bít Tuy nhiên xử lý từ ngữ có cấu trúc phức tạp nhiều giá đắt hơn, loại xử lý đơn bít khỏi thị trờng tin học Cả hai loại song song tồn laọi đợc lựa chọn tuỳ theo nhu cầu ứng dụng Bộ điều khiển lôgic khả lập trình với đơn vị xử lý trung tâm từ ngữ đợc dùng đòi hỏi xử lý văn thông tin số, phép tính, đo lờng ®¸nh gi¸, ®iỊu khiĨn, kiĨm tra,ghi nhí cịng nh xư lý tín hiệuđơn mà nhị nguyên Nh rõ ràng xử lý định khả chức PLC Dới bảng so sánh đặc trng đơn vị xử lý trung tâm (CPU) loại bít loại từ ng÷: Bé xư lý bÝt Bé xư lý tõ ngữ Xử lý trực tiếp tín hiệu đầu vào Các tín hiệu đầu vào đầu có đầu (địa đơn) thể đợc địa hoá thông qua từ ngữ Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp Cung cấp lệnh nhỏ hơn, thông Việc cung cấp lệnh lớn thờng định có/ không đòi hỏi tri thức máy tính Ngôn ngữ đầu vào đơn giản, không Ngôn ngữ đầu vào phức tạp dùng cho cần kiến thức tính toán việc cung cấp lệnh lớn Khả hạn chế việc xử lý dử liệu số (nghĩa khả toán học lôgic) Thu thập xử lý liệu số Chơng tình liên tiếp chạy không gián Các trình thời gian bít, tới hạn địa đoạn, thời gian chu trình tơng đối dài hoá qua lệnh gián đoạn chuyển đổi điều khiển khẩn cấp Chỉ phối ghép với máy tính đơn giản Phối ghép với máy tính lớn hệ thống máy tính Khả xử lý tín hiệu tơng tự Xử lý tín hiệu tơng tự đầu vào bị hạn chế đầu 1.3.2 Boọ nhụự (Memory) Có nhiều loại nhớ khác Đây nơi lưu giữ trạng thái hoạt động hệ thống nhớ người sử dụng Để đảm bảo cho PLC hoạt động , phải cần có nhớ để lưu trữ chương trình, cần mở rộng nhớ để thực chức khác : + Vùng đệm tạm thời lưu trữ trạng thái kênh xuất / nhập gọi RAM xuất / nhập + Lưu trữ tạm thời trạng thái chức bên : Timer , Counter, Relay Bộ nhớ gồm có loại sau : + Bộ nhớ đọc (ROM: Read Only Memory): ROM nhớ khả biến, lập trình lần Do không thích hợp cho việc điều khiển “mềm” PLC ROM phổ biến so với loại nhớ khác + Bộ nhớ ghi đọc (RAM: Random Access Memory): RAM nhớ thường dùng để lưu trữ liệu chương trình người sử dụng Dữ liệu RAM seừ bũ maỏt Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội