Bài tậ p lớ n thiết k ế hệ thống điều khiển đóng gói và phân loại sản phẩm

  ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Trung Tâm Việt –  Nhật BÀI TẬP LỚ N PLC  NHĨM 11 Nguyễn Việt Hồng Vũ Thành Nghĩa  Đỗ Văn Quang Lê Xuân Tùng  Hà N ội  –  6/2023   BỘ CƠNG THƯƠNG  CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập –  Tự  do –  Hạnh phúc PHIẾU GIAO BÀI TẬP LỚ N MÔN HỌC PLC Số: Họ và tên HS-SV: Nguyễn Việt Hoàng MSV: 2021500137 Vũ Thành Nghĩa MSV: 2021500357 Đỗ Văn Quang MSV: 2021500073 Lê Xuân Tùng MSV: 2021500117 Lớ   p: DTCN01 Khoa/TT: Trung tâm Việt Nhật Khóa 23 Giáo viên hướ ng dẫn: Nguyễn Thanh Hà Tên tậ p lớ n: Thiết k ế hệ thống điều khiển đóng gói phân loại sản phẩm NỘI DUNG Lý thuy ế t: - Trình bày cấu trúc nguyên tắc hoạt động PLC - Trình bày cấu trúc bộ nhớ  trong PLC - Trình bày phương pháp ánh xạ địa chỉ thiết bị đượ c nối tớ i khối vào/ra vùng nhớ   vào/ra - Hãy xác định vùng nhớ  lưu trữ dạng bit vùng nhớ  lưu trữ dạng word PLC Q03UDECPU - Trình bày phương pháp xử lý lệnh PLC - Giải thích ý nghĩa lệnh kiểm tra sườ n lên B ài t ậ p: Mô tả hệ thống điều khiển: - PLC: CPUQ03UDE, khe cắm số 1 gắn khối CC-Link có 32 bit I/O, khe cắm số 2 khối đầu QY10, khe cắm số 3 khối đầu vào QX40 - Động băng tải 3pha 380V - SS1: Cảm biến quang thu - phát, đầu NPN, kiểm tra sản phẩm   -SS2, SS3: Cảm biến quang thu - phát, đầu NPN, phát sản phẩm để xilanh đẩy vào máng trượ t 1, - PS1, PS2, PS3, PS4, PS5, PS6, PS7, PS8: C ảm biến tiệm cận, đầu NPN, xác đị nh hành trình hoạt động xilanh - Xilanh kép để đẩy sản phẩm không bị lỗi tới máng trượ t 1, - Xilanh quay1, quay theo chiều CW, góc quay 900 - SOL1, SOL2, SOL3, SOL4, SOL5, SOL6, SOL7, SOL8 van khí loại 3/2 - SOL9, SOL10 van khí loại 5/2   Yêu cầu công nghệ: - Khi nút nhấn Start đượ c nhấn, băng tải hoạt động, sản phẩm khơng bị lỗi chuyển tớ i thùng 2, có lỗi sẽ đưa tớ i vị trí thùng đựng sản phẩm lỗi - Thùng đựng gói sản phẩm thùng - Thùng đựng gớ i 10 sản phẩm thùng - Đầu tiên, cảm biến SS1 kiểm tra, phát sản phẩm không bị lỗi, xilanh1 đẩy đủ 5 sản phẩm tới máng trượ t 1, xilanh quay1 quay theo chiều kim đồng hồ CW để  đưa sản phẩm tới vị trí, xinh lanh3 đẩy sản phẩm vào thùng Sau đó, xilanh2 đẩy đủ 10 sản phẩm tới máng trượ t 2, xilanh quay2 quay theo chiều kim đồng hồ CW để đưa sản phẩm tới vị trí, xilanh4 đẩy sản phẩm vào thùng - Quá trình hoạt động lặ p lại đủ số lượ ng sản phẩm không bị trong thùng - Hệ thồng tiế p tục hoạt động nút Stop đượ c nhấn đóng đủ 10 thùng loại - Nếu có sản phẩm liên tiế p bị lỗi đèn cảnh báo Alarm sẽ sáng, đèn sẽ tắt sản  phẩm tiế p theo khơng bị lỗi - Nếu có sản phẩm liên tiế p bị lỗi hệ thống dừng hoạt động Yêu cầu thự c hiện: - Vẽ giản đồ thờ i gian mô tả hoạt động hệ thống - Phân tích yêu cầu điều khiển (Lựa chọn phương pháp):  + Thứ nhất: Xác định nhiệm vụ và yêu cầu điều khiển + Thứ hhai: Xác định tr ạng thái điều khiển, điều kiện chuyển tr ạng thái nhiệm vụ  thực tr ạng thái - Thiết k ế hệ thống + Cấu hình định địa chỉ cho PLC + Lậ p bảng địa chỉ vào + Vẽ sơ đồ mạch điều khiển, mạch động lực - Xây dựng lưu đồ thuật toán sơ đồ Gracef - Viết chương trình điều khiển  Ngày giao đề: ………………………  Ngày hồn thành: …………………………  TRƯỞ NG BỘ MƠN GIÁO VIÊN HƯỚ NG DẪN   NỘI DUNG BÁO CÁO Lý thuy ết  Cấu trúc nguyên tắc hoạt động PLC 1.1 Cấu trúc PLC gồm phần sau:  - Phần giao diện đầu vào (Input): biến đổi đại lượng điện ở  đầu vào thành mức tín hiệu điện phù hợ   p cung cấ p cho CPU xử lý - Bộ xử  lý trung tâm (CPU)  + Bộ xử   lý (Processor): lần lượ t, tuần tự thực lệnh chương trình lưu bộ nhớ , xử lý tr ạng thái tín hi ệu đầu vào (input) đưa kết qu ả  thực chương trình tớ i phần giao diện đầu (output) + Bộ nh ớ  :b ộ nh ớ  h ệ th ố ng bộ nh ớ   ứ ng d ụng (Memory)  lưu trữ  chương trình giám sát hoạt động hệ thống, chương trình điều khiển đượ c viết ngườ i sử  dụng dữ liệu khác như: cờ  báo tr ạng thái, ghi, tr ạng thái đầu vào, lệnh điều khiển đầu ra…  + Nguồn cung cấ   p cho hệ thố ng (Power Supply) biến đổi nguồn điện cung cấ p từ   bên ngồi v ề mức thích hợ   p cho mạch điện tử bên tr ong PLC (thông thườ ng 220VAC –  5VDC 12VDC) - Phần giao diện đầu (Output): thực biến đổi mức tín hiệu điện PLC thành mức tín hiệu điện thích hợ   p v ớ i thiết bị cấp trường đóng mở   rơ le, biến đổi số - tương tự…    1.2 Nguyên lý hoạt động PLC Trướ c hoạt động khối giao diện vào/ra PLC phải đượ c k ết nối vớ i thiết b ị c ấp trường thiết bị ho ạt động ở  chế  độ ON/OFF hay thi ết b ị  hoạt động liên tục theo thờ i gian Các thi ết bị đó có thể là cơng tắc hành trình,  bộ chuyển đổi, nút nh ấn, động cơ, van điện t ừ…Khối giao di ện vào/ra cung cấ p khả năng kết nối thông tin gi ữu CPU vớ i thiết bị đầu vào điều khiển thiết  bị đầu Khi CPU hoạt động sẽ thực bướ c: - Bướ c 1: CPU sẽ đọc dữ liệu ở  đầu vào từ các thiết bị cấp trườ ng thơng qua mạch giao tiếp đầu vào, sau lưu trạng thái thiết b ị  vào ghi đầu vào Khi k ết thúc thời gian đọc dữ liệu đầu vào sự thay đổi tr ạng thái thiết bị cấp trường không làm thay đổi tr ạng thái ghi đầu vào - Bướ c 2: CPU sẽ thực trình xử lý t ừng lệnh theo chương trình đượ c lưu bộ nhớ  chương trình vớ i qui tắc thực l ệnh từ trái qua phải, từ trên xuống dướ i K ết quả có thể làm thay đổi tr ạng thái bit, ghi vùng nhớ  của PLC - Bướ c 3: CPU sẽ ghi cậ p nhật tr ạng thái ghi đầu tớ i thiết bị  đầu thông qua mạch giao tiếp đầu Chu trình hoạt động PLC đọc thơng tin ở   đầu vào, thực hi ện trình xử lý theo chương trình  nhớ  và cuối cậ p nhật tớ i thiết bị đầu gọi chu kì quét (Scan)   Cấu trúc bộ nhớ  trong PLC Tổ chức không gian bộ nhớ : Bộ nh ớ  c nhớ  ứng dụng PLC đượ c chia thành vùng nhớ   vùng nhớ  h ệ th ống vùng - Vùng nhớ  hệ thống  đượ c chia thành hai vùng nhớ   khác nhau: vùng nhớ   điều hành vùng nhớ  tạm thờ i + Vùng nhớ  điều hành chứa chương trình giám sát lưu trữ vĩnh viễn PLC đượ c coi phần PLC + Vùng nhớ  t ạm thờ i là vùng nhớ  dùng để CPU lưu trữ giá tr ị tạm thờ i trình tính tốn x ử lý dữ liệu, vùng nhớ  này có dung lượ ng nhỏ Khi tính tốn, x ử  lí dữ liệu CPU trao đổi tr ực tiế p vùng nhớ  này nên giảm thờ i gian tính tốn x ử  lí Vùng nhớ   ứ ng dụng là vùng nhớ   cho phép người dùng lưu trữ  chương trình điều khiển lưu trữ dữ liệu Vùng nhớ  ứng dụng đượ c chia làm hai vùng nhớ  là vùng nhớ  dữ liệu vùng nhớ  chương trình.  - + Vùng nhớ  chương trình  đượ c sử dụng để  lưu trữ các lệnh chương trình điều khiển dữ liệu mà bộ xử lí dùng để thực chức điều khiển + Vùng nhớ  d  ữ  li ệu lưu trữ t ất c ả các dữ li ệu c chương trình điều khiển, giá tr ị thi ết l ậ p c Timer, Counter, s ố, biến sử d ụng chương trình điều khiển   Trình bày phương pháp ánh xạ địa chỉ thiết bị đượ c nối tớ i khối vào/ra vùng nhớ  vào/ra - Vùng nhớ  tr ạng thái thiế t bị đầu vào: Vùng nhớ  tr ạng thái thiết bị đầu vào tậ p ghi lưu trữ tr ạng thái thiết bị k ết nối tớ i khối giao diện đầu vào PLC Địa chỉ thiết bị nối t ới đầu vào khối giao diện s ẽ đượ c ánh xạ tr ực tiế p t ớ i vùng nhớ   đầu vào Do số lượ ng bit vùng nh ớ  đầu vào đượ c sử dụng tương ứng v ớ i s ố  lượng đầu vào kh ối giao diện Ví dụ: PLC có 64 đầu vào cần vùng nhớ  đầu vào có 64 bit Đị a chỉ của thiết bị đầu vào đượ c xác định bở i vị trí bit vùng nhớ  đầu vào Hình mơ tả cơng tắc hành trình nối t ới đầu vào PLC có vị trí số  07, tương ứng với địa chỉ của vùng nhớ  đầu vào X47 có nghĩa trạng thái cơng tắc hành trình đượ c ánh xạ tớ i vị trí bit th ứ 07 ghi có địa chỉ X40 Trong q trình thực chương trình bộ xử lý sẽ đọc tr ạng thái đầu vào thông qua tr ạng thái ghi đầu vào Giá tr ị của ghi đầu vào thay đổ i liên tục phản ánh sự thay đổi tr ạng thái thiết bị cấp trường đượ c k ết nối ở   đầu vào - Vùng nhớ  tr ạng thái thiế t b ị  đầu ra: Vùng nhớ  tr ạng thái thiết b ị  đầu tậ p ghi để lưu trữ các tr ạng thái logic chương trình điều khiển đượ c lậ p trình ngườ i sử dụng ghi dữ liệu vào Địa chỉ của thiết bị nối tới đầu khối giao diện s ẽ đượ c ánh xạ tr ực tiế p t ớ i vùng nhớ  đầu Do đó, số lượ ng bit vùng nhớ  đầu sử d ụng tương ứng vớ i s ố lượng đầu khối giao diện Ví d ụ một PLC có 128 đầu cần 128 bit đầu Bộ x ử lý sẽ ghi tr ạng thái logic vào bit vùng nh ớ   đầu tương ứng vớ i trình t ự  lệnh chương trình điều khiển chu kì quét Tr ạng thái bit s ẽ ánh xạ tới đầu khối giao diện, bật ON OFF thiết bị đầu tương ứng chu kì cậ p nhật tr ạng thái đầu   Ví dụ: bit 05 ghi Y50 ON thi ết bị đầu tương ứng ở  vị trí số  05 sẽ ON Lưu ý sự thay đổi tr ạng thái thiết bị cấp trường đượ c k ết nối tớ i khối giao tiếp đầu xảy chu kì c ậ p nhật k ết quả sau chu kì quét th ực chương trình.  Hãy xác định vùng nhớ  lưu trữ dạng bit vùng nhớ  lưu trữ dạng word PLC Q03UDECPU - Vùng nhớ  lưu trữ dạng bit: Tên vùng nhớ   (Device name) X Y Input Output Q03UDECPU X0-1FFF (8192) Y0-1FFF (8192) Giải thích Tín hiệu vào Tín hiệu Bit nội đặc biệt (sử dụng cho ứng dụng đặc biệt) Special Relay SM0-2047 (2048) L Internal Relay Latch Relay M0-8191 (8192) L0-8191 (8192) Bit nội Bit chốt Tạo số bướ c (Step) S Step Relay S0-8191 (8192) B F Link Relay Flat Relay B0-8191 (8192) F0-2047 (2048) V Egde Relay V0-2047 (2048) chương trình cho bướ c hoạt động q trình xử lí Sử dụng Network Bit cờ   Thiết lập sườn trướ c sau tùy thuộc vào lệnh Các bit tr ạng thái đầu vào dùng cho chương trình con  Các bit tr ạng thái đầu dùng cho chương trình con  M FX Function input FX 0-F (16) FY Function output FY 0-F   - Vùng nhớ  lưu trữ dạng word (thanh ghi): Tên vùng nhớ   (Device name) T C D Q03UDECPU Timer Counter Data register Special register T0-2047 (2048) C0-1023 (1024) D0-12287 (12288) W Link register W0-1FFF (8192) R File register R0-32767 SW Link special register SW0-7FF (2048)  N Nesting N0-14 (15 Steps) SD H FD Hexadecima constant Function register SD0-2047 (2048) H0-FFFF (lệnh 16 bit) H0-FFFFFFFF (lệnh 32bit) FD0-4 (5) Giải thích Tr ễ  Bộ đếm Thanh ghi để lưu trữ dữ liệu Thanh ghi lưu trữ dữ liệu đặc  biệt Thanh ghi để liên k ết dữ liệu mạng Thanh ghi file Mở  r ộng vùng nhớ  cho ghi lưu trữ dữ liệu Thanh ghi dùng để liên k ết dữ  liệu Hiển thị số nesting Master control Hằng số (giá tr ị hexa) Thanh ghi tr ạng thái đầu vào/ra cho chương trình con  Trình bày phương pháp xử lý lệnh PLC - PLC làm việc theo chu kì quét, m ỗi chu kì quét gồm có bước: Đầu tiên đọ c tr ạng thái thiết bị đầu vào, sau thực chương trình điều khiển ngườ i sử dụng viết, cuối sẽ cậ p nhật tr ạng thái t ới đầu - Khi PLC xử lý chương trình viết ngơn ngữ Ladder, sau đọc tr ạng thái tất cả đầu vào lưu trữ thông tin vùng nhớ  đầu vào, th ực lệnh từ lệnh ở  trên chương trình điều khiển cho tớ i lệnh cuối khoảng thờ i gian tùy thuộc vào chương trình điều khiển dung lượ ng bộ nhớ   chương trình Đồng thờ i bộ xử lý cậ p nhật tr ạng thái địa chỉ  tham chiếu tương ứng vùng nhớ  của lệnh đượ c vi ết chương trình điều khiển để  xác định đượ c tr ạng thái logic nhánh lệnh dòng lệnh Nếu trạng thái logic c nhánh lệnh dòng lệnh chịu ảnh hưở ng nhánh lệnh dịng lệnh trước bộ xử lí khơng quay ngượ c tr ở lại nhánh trước để xử lí mà phải đợ i tớ i chu kì quét tiế p theo 10   Tên thiết bị vào  Nút nhấn  Nút nhấn Cảm biến quang Cảm biến quang Cảm biến quang Cảm biến tiệm cận Cảm biến tiệm cận Cảm biến tiệm cận Cảm biến tiệm cận Cảm biến tiệm cận Cảm biến tiệm cận Cảm biến tiệm cận Cảm biến tiệm cận Đặc tính Địa chỉ PLC NO NO NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN X30 X31 X32 X33 X34 X35 X36 X37 X38 X39 X3A X3B X3C Ghi Start Stp SS1 SS2 SS3 PS1 PS2 PS3 PS4 PS5 PS6 PS7 PS8 - Bảng địa chỉ đầu Tên thiết bị ra Contactor Van điện từ  Van điện từ  Van điện từ  Van điện từ  Van điện từ  Van điện từ  Van điện từ  Van điện từ  Van điện từ  Van điện từ  Đen báo Đặc tính 380V/3   220VAC 220VAC 220VAC 220VAC 220VAC 220VAC 220VAC 220VAC 220VAC 220VAC 220VAC Địa chỉ PLC Y20 Y21 Y22 Y23 Y24 Y25 Y26 Y27 Y28 Y29 Y2A Y2B ~ 3.3 Vẽ sơ đồ mạch điều khiển, mạch động lực - Mạch điều khiển : 16 Ghi BT1 SOL1 SOL2 SOL3 SOL4 SOL5 SOL6 SOL7 SOL8 SOL9 SOL10 alarm   + Khối đầu vào CN1 QX40 17   + Khối đầu QY10 CN2 18   - Mạch động lực + Khối động băng tải + Khối xilanh Xilanh kép Xilanh quay 19   Xây dựng lưu đồ thuật toán 20   21   22   Viết chương trình điều khiển 23   Ladder DataName:MAIN 26/6/2023 SM402 (0) SET SOL2 RST SOL1 SET SOL4 RST SOL3 SET SOL6 RST SOL5 SET SOL8 RST SOL7 MOV K0 COUNT_DEM5 MOV K0 COUNT_DEM10 MOV K0 COUNT_L1 MOV K0 COUNT_L2 MOV K0 COUNT_SS1 Start (32) SET RUN   Ladder DataName:MAIN RUN 26/6/2023 PS1 (36) SET BT1 RST BT1 PS3 SS2 SS3 SS1 (60) < COUNT_DEM5 (67) = COUNT_DEM5 RUN ACTIVE_XL1 K5 K5 < COUNT_DEM10 K10 INCP COUNT_SS1 RST ACTIVE_XL1 RST ACTIVE_XL2 SET ACTIVE_XL1 RST ACTIVE_XL2 SET ACTIVE_XL2 RST ACTIVE_XL1 SS2 (77) SET SOL1 RST SOL2 SET SOL2 RST SOL1 PS2 INCP COUNT_DEM5   Ladder DataName:MAIN (96) = COUNT_DEM5 26/6/2023 K5 SET SOL9 SET SOL5 RST SOL6 PS5 INCP COUNT_L1 PS6 RST RUN ACTIVE_XL2 SET SOL6 RST SOL5 RST SOL9 COUNT_DEM5 SS3 (121) SET SOL3 RST SOL4 SET SOL4 RST SOL3 PS4 INCP COUNT_DEM10   Ladder DataName:MAIN (140) = COUNT_DEM10 26/6/2023 K10 SET SOL10 SET SOL7 RST SOL8 PS7 INCP COUNT_L2 PS8 RST (165) = COUNT_SS1 K3 SET SOL8 RST SOL7 RST SOL10 COUNT_DEM10 SET Alarm RST Alarm RST RUN RST Alarm PS2 (170) PS4 STP (176) = COUNT_SS1 K5 = COUNT_L1 K10 = COUNT_L2 K10 RST COUNT_DEM5 RST COUNT_DEM10 RST COUNT_L1 RST COUNT_L2 RST COUNT_SS1   Ladder DataName:MAIN 26/6/2023 (202) END   Label DataName:Global1 GlobalLabelSetting Class 26/6/2023 LabelName DataType Bit Constant Device VAR_GLOBAL Start VAR_GLOBAL STP Bit X31 VAR_GLOBAL SS1 Bit X32 VAR_GLOBAL SS2 Bit X33 VAR_GLOBAL SS3 Bit X34 VAR_GLOBAL PS1 Bit X35 VAR_GLOBAL PS2 Bit X36 VAR_GLOBAL PS3 Bit X37 VAR_GLOBAL PS4 Bit X38 10 VAR_GLOBAL PS5 Bit X39 11 VAR_GLOBAL PS6 Bit 12 VAR_GLOBAL PS7 Bit 13 VAR_GLOBAL PS8 Bit X3C 14 VAR_GLOBAL BT1 Bit Y20 15 VAR_GLOBAL SOL1 Bit Y21 16 VAR_GLOBAL SOL2 Bit Y22 17 VAR_GLOBAL SOL3 Bit Y23 18 VAR_GLOBAL SOL4 Bit Y24 19 VAR_GLOBAL SOL5 Bit Y25 20 VAR_GLOBAL SOL6 Bit Y26 21 VAR_GLOBAL SOL7 Bit 22 VAR_GLOBAL SOL8 Bit 23 VAR_GLOBAL SOL9 Bit Y29 24 VAR_GLOBAL SOL10 Bit Y2A 25 VAR_GLOBAL Alarm Bit Y2B 26 VAR_GLOBAL RUN Bit M0 27 VAR_GLOBAL COUNT_DEM5 Counter C0 28 VAR_GLOBAL COUNT_DEM10 Counter C1 29 VAR_GLOBAL COUNT_L1 Counter C2 30 VAR_GLOBAL COUNT_L2 Counter C3 31 VAR_GLOBAL COUNT_SS1 Counter C4 Comment X30 X3A X3B Y27 Y28 Remark RelationwithSystemLabel SystemLabelName Attribute   Label DataName:MAIN LocalLabelSetting Class 26/6/2023 LabelName DataType VAR ACTIVE_XL1 Bit VAR ACTIVE_XL2 Bit Constant Device Comment