TỔNG QUAN VỀ DÒNG PLC CỦA OMRON
Vài nét về dòng PLC của Omron
ZEN là loại PLC cỡ nhỏ được hãng Omron sản xuất vào năm 2001
- Bộ điều khiển lập trình logic OMRON ZEN series được trang bị thêm nhiều tính năng với kích thước nhỏ gọn (70mm x 90mm)
- Dễ dàng cài đặt sẵn các chương trình trên màn hình LCD
- Thiết bị này dễ dàng cung cấp các tính năng cho rơ le, bộ đặt thời gian, bộ đếm
- Bộ điều khiển lập trình logic ZEN dễ dàng mở rộng thêm các đầu vào đầu ra cho phép lên tới 44 đầu vào/ ra
- Series này là loại kinh tế và truyền thông kiểu CPU
- Cải thiện được chức năng cài đặt thời gian theo tuần Gia tăng độ chính xác về mặt thời gian theo chế độ tháng với mức độ sai số là ± 15s max Chức năng hoạt động ngày và hoạt động ngõ ra xung đã được thêm vào
- Có thể lựa chọn một trong hai dải điện áp: 100 đến 240 VAC hoặc 12 đến 24 VDC
- Bộ lập trình ZEN được phân loại dựa trên:
- Sử dụng nguồn cấp AC hay DC
- Có màn hình LCD hay không
- Có đồng hồ thời gian hay không
- Có đầu vào Analog hay không
- Các model CPU PLC Omron ZEN Series được biết đến như: ZEN-10C4DR-D- V2, ZEN-10C4AR-A-V2 ZEN-20C3DR-D-V2, ZEN-20C3AR-A-V2, …
- CS1 được trang bị các chức năng theo yêu cầu của vị trí sản xuất phù hợp với một loạt các ứng dụng
- CX-One FA tích hợp công cụ Package dễ thiết kế và bảo trì hiệu quả
- Cải tiến quản lý và kế thừa tài nguyên hỗ trợ mạnh mẽ cho việc bảo trì và hoạt động
- Duplex CS1 tăng độ tin cậy của máy móc và thiết bị
- Hiệu quả máy móc được cải tiến với tốc độ cao, độ chính xác cao, điều khiển chuyển động linh hoạt
- Quá trình điều khiển thông minh của PLC CS1 mang đến đổi mới cho tự động hóa
- Nguồn cấp: 100 – 120 VAC, 200 – 240 VAC, 24VDC
- Số lượng ngõ vào,ra: 1280, 960
- Số bước lập trình: 60k, 30k, 20k, 10k steps
- Dung lượng bộ nhớ: 128K words, 64K words
- Phần mềm lập trình: CX-Programmer
- Cổng truyền thông: USB, RS232
- Tiêu chuẩn: UL, EMC, EC
- Các model CPU PLC Omron CS1G Series được biết đến như: CS1G-CPU45H, CS1G-CPU44H, CS1G-CPU43H, CS1G-CPU42H
- Nguồn cấp: sử dụng module cung cấp điện
- Số lượng ngõ vào,ra: 5120
- Số bước lập trình: 20k, 30k, 60k, 120k, 250ksteps
- Dung lượng bộ nhớ: DM:32k words,EM:32k words
- Phần mềm lập trình: CX-Programmer
- Cổng truyền thông: USB, RS-232C, RS-422A
- Các model CPU PLC Omron CS1H Series được biết đến như: CS1H-CPU67H, CS1H-CPU66H, CS1H-CPU65H, CS1H-CPU64H, CS1H-CPU63H
- Nguồn cấp: 100-120VAC hoặc 200-240VAC, 24VDC
- Số lượng ngõ vào, ra: 5120
- Số bước lập trình: 250k, 60k steps
- Dung lượng bộ nhớ: 448 Kwords, 128 Kwords
- Phần mềm lập trình: CX-One
- Cổng truyền thông: USB, RS-232C, RS-422A/RS-485
- Các model CPU PLC Omron CS1D Series được biết đến như: CS1D-CPU42S, CS1D-CPU44S, CS1D-CPU65S, CS1D-CPU67S CS1D-CPU65P, CS1D-CPU67P
- PLC Omron CJ2M Series được thiết kế cho các ứng dụng đòi hỏi tốc độ cao, chính xác & dung lượng lớn
- Có model có sẵn cổng Ethernet
- Có sẵn cổng USB để lập trình/theo dõi, kết nối với các PLC khác qua mạng Ethernet/IP mà không cần cấu hình
- Hỗ trợ board cắm thêm RS232/RS485
- Phần mềm mới tiên tiến & thân thiện
- Dùng được tất cả các module của họ PLC CJ1
- Bộ nhớ dữ liệu : 160K words (DM: 32K words; EM: 32K words x 4 banks)
- Khả năng mở rộng I/O: 2,560 points / 40 units (tối đa 3 rack mở rộng)
- Tốc độ xử lý: Lệnh cơ bản: 0.04às Min.; Lệnh cao cấp: 0.06às Min
- Bộ nhớ Function Block (FB): 20K steps
- Vùng nhớ tập tin (File memory): Sử dụng thẻ nhớ 128, 256, 512 Mbytes
- Cổng truyền thông USB: USB 2.0-compliant B-type, tốc độ 12 Mbps max., khoảng cách truyền 5m max
- Cổng Ethernet: Ethernet/IP trang bị sẵn trên CJ2M-CPU3
- Thời gian thực (clock): Thời gian thực chứa trong trong bộ nhớ Độ chính xác phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường: Nhiệt độ 55oC: sai số -3.5 ~ +0.5 phút/ tháng; Nhiệt độ 25oC: sai số – 1.5 ~ +1.5 phút / tháng; Nhiệt độ 0oC: -3 ~ +1 phút/ tháng
- Nhiệt độ làm việc: 0 ~ 55oC
- CPU Omron CJ2H có bộ nhớ chương trình nhiều hơn và bộ nhớ dữ liệu
- Hiệu suất điều khiển tốc độ cao Superior: hướng dẫn tải thực hiện trong 16 ns, hướng dẫn SINE trong 0.59 ms
- Kế thừa và nâng cao tính năng CJ1, các CPU đơn vị CJ2 là sự lựa chọn tốt nhất cho các máy điều khiển với tốc độ cao và công suất cao
- Nguồn cấp: 110VAC, 220VAC, 440VAC
- Số lượng ngõ vào,ra: 2.560 điểm/ 40 khối
- Số bước lập trình: 50k, 100k, 150k, 250k, 400k steps
- Dung lượng bộ nhớ: 8,000 words, 16000 words, 32000 words
- Phần mềm lập trình: CX-One
- Cổng truyền thông: USB, RS232
- PLC Omron CJ2H Series đạt những tiêu chuẩn: CSA, UC: cULus, UC1
- Gồm 2 loại CPU PLC Omron dòng CP1E: loại CP1E- E giá thành thấp hơn (có những hạn chế về các chức năng truyền thông) và loại CP1E- N là dòng PLC đa năng
- Tối đa 160 I/O, loại CPU -N có thể gắn thêm module RS-232/ 485/ 422
- Kết nối với module mở rộng tương tự như cho loại CP1L (tối đa 3 module cho CPU 30, 40)
- 2 núm xoay chỉnh đặt giá trị analog (8 bit) trong PLC
- 6 đầu vào tốc độ cao 10kHz (loại -E) hoặc 6 đầu vào 10kHz và 2 đầu 100kHz (cho loại - N)
- Bộ nhớ 2K step (loại- E) và 8Kstep (loại- N)
- 6 đầu vào ngắt và 6 đầu vào tác động nhanh
- Chức năng Smart Input (nếu dùng CX-Programmer dành riêng cho CP1E) giúp cho việc lập trình nhanh hơn trước rất nhiều, giảm tới 30% thời gian với chương trình có dung lượng khoảng 1,5k step
- Các model CPU PLC Omron CP1E Series được biết đến như:
- Là dòng Micro PLC đa năng
- Tối đa 180 I/O, truyền thông RS-232/ 485/ 422
- Kết nối với module mở rộng tương tự như cho loại CPM1 (tối đa 3 module cho CPU 30, 40, 60 I/O và 1 cho CPU 14, 20 I/O)
- Đầu vào/ ra xung 100kHz
- Bộ nhớ 5/ 10Kstep, có bộ nhớ ngoài
- Bộ hiển thị LCD gắn ngoài (CP1W-DAM01) giúp theo dõi, điều chỉnh thông số tại chỗ
- Lập trình cổng USB bằng CX-Programmer
- Chạy mô phỏng bằng CX-Simulator
- Các model CPU PLC Omron CP1L Series được biết đến như: CP1L-E Series, CP1L-M Series, CP1L-L Series
- PLC Omron CP1H Series là dòng PLC gọn nhẹ, cao cấp
- Thiết kế trên nền hệ CJ1 tiên tiến, mở rộng tới 320 digital I/O, 34 analog I/O
- Có sẵn tới 40 I/O, có thể kết nối với 7 môđun mở rộng CPM1A và 2 môđun CJ1, nhờ đó hỗ trợ chức năng kết nối cao cấp của CJ1 (Profibus, Controller link, Ethernet, CompoBus S/D…)
- Cổng lập trình USB, 2 cổng COM hỗ trợ RS232, 485 (qua converter)
- Tích hợp sẵn analog: 4 vào, 2 ra; đèn LED hiện thị thông tin 2 số; 8 interrupt inputs
- Đầu vào và đầu ra xung tốc độ cao: 100kHz hoặc 1MHz
- Serial PC Link giúp kết nối 9 CPU (cả với CJ1M) thông qua cổng COM
- Modbus-RTU Easy Master kết nối dễ dàng với biến tần
- Hỗ trợ lập trình FB, ST, lệnh cao cấp PID (auto tuning), dấu phẩy động, tính toán lượng giác,…bằng CX-Programmer V6.1
- Dùng memory cassette lưu chương trình và dữ liệu
- Các model CPU PLC Omron CP1H Series được biết đến như: CP1H-X40DR-A, CP1H-X40DT-D, CP1H-X40DT1-D, CP1H-XA40DR-A, CP1H-XA40DT-D, …
- CPU PLC Omron NX1P Series có kích thước nhỏ gọn, giá thành thấp, đa tính năng
- Cầu đấu dây loại cose cắm chắc chắn và dễ đấu nối
- NX1P2 được phân thành 2 nhóm Model 24 in/out và 40 in/out (tùy chọn)
- Có tùy chọn board truyền thông HMI và Analog I/O trên thân CPU
- Tích hợp cổng truyền thông EtherNet và EtherCat
- NX1P2 có thể kết nối với tối đa 8 Module mở rộng trên cùng 1 rack CPU
- Lập trình trên phần mềm mới Sysmac Studio mới ra mắt của Omron Đây là gói phần mềm thiết kế tích hợp đa tính năng với giao diện đẹp mắt và dễ sử dụng Đặc biệt
10 phần mềm này là phần mềm thiết kế chung cho lập trình PLC; HMI; kết nối và cài đặt thông số cho biến tần; servo; vision
- Được ứng dụng mạnh mẽ trong các ứng dụng điều khiển vị trí Nó có khả năng truyền thông lên tới 16 điểm trên cùng một mạng truyền EtherCat với phạm vi khoảng cách lên tới 100m
- Các model CPU PLC Omron NX1P Series được biết đến như: NX1P2-1140DT, NX1P2-1140DT1, NX1P2-1040DT, NX1P2-1040DT1, …
- Hỗ trợ IoT: Máy chủ OPC UA được tích hợp sẵn như tính năng tiêu chuẩn, hỗ trợ các cấu trúc chuyển đổi
- Kết nối dữ liệu: SQL client for server Microsoft SQL, Oracle, IBM DB2, MySQL, Firebird, PostgreSQL
- Bộ nhớ lớn để xử lý dữ liệu 33,5 MB
- Chu kỳ phản hồi: từ 1 ms
- PLC Omron NX1 Series có khả năng điều khiển lên đến 12 trục (8 trục chuyển động đồng bộ & 4 PTP)
- Một chu trình đồng bộ và duy nhất cho các thiết bị I / O cục bộ và từ xa, EtherCAT và điều khiển chuyển động
- Kết nối mạng mở rộng, 2x Ethernet + 1x EtherCAT
- Kết nối lên tới 32 module cục bộ
- Hỗ trợ lên tới 64 điểm EtherCAT
- Cấu trúc liên kết vòng EtherCAT được hỗ trợ để duy trì thông tin liên lạc và kiểm soát trong trường hợp cáp bị hỏng hoặc lỗi thiết bị
- Các model CPU PLC Omron NX1 Series được biết đến như: NX102-1200, NX102-1100, NX102-1000, NX102-9000, …
- Sysmac là một nền tảng tự động hóa tích hợp chuyên cung cấp khả năng kiểm soát và quản lý hoàn toàn nhà máy tự động hóa của bạn Bộ điều khiển máy cung cấp điều khiển đồng bộ của tất cả các thiết bị máy và chức năng nâng cao như chuyển động, robot và kết nối cơ sở dữ liệu Khái niệm đa ngành này cho phép bạn đơn giản hóa kiến trúc giải pháp, giảm lập trình và tối ưu hóa năng suất
- Hoàn thành chuỗi tích hợp chuyển động và logic
- Phần mềm cấu hình, lập trình, mô phỏng và giám sát trong một môi trường làm việc
- Điều khiển chuyển động: tích hợp trong IDE, và hoạt động trong thời gian thực
- Các khối chức năng PLCopen tiêu chuẩn cộng với chuyển động được tạo ra của Omron FB
- Điều khiển đồng bộ trực tiếp cho vị trí, tốc độ và mô-men xoắn
- Tất cả các dữ liệu liên quan đến an toàn được đồng bộ với toàn bộ mạng
- PLCopen FBD đơn giản hóa và tăng tốc quá trình phát triển thông qua việc cấu trúc các mạch an toàn và tăng cường tái sử dụng
- Hình ảnh có độ phân giải cao hơn mà không tăng thời gian xử lý
- Công nghệ tìm kiếm hình dạng: cung cấp tính năng phát hiện đối tượng ổn định và chính xác hơn cho các dự án Pick & Place
- Các khối chức năng trong Thư viện điều khiển Robot Adept cho phép điều khiển robot từ Bộ điều khiển NJ / NX / NY bằng cách sử dụng Ladder và Text Structured
- Dữ liệu bảo mật: trong trường hợp máy chủ bị mất hoặc mất liên lạc, dữ liệu được lưu trữ tự động trong bộ nhớ trong
- Sysmac hoạt động với cơ sở dữ liệu ở tốc độ cao [1000 bảng phần tử / 100 ms ] đảm bảo xử lý dữ liệu lớn thực tế để cải thiện năng suất và hỗ trợ bảo trì dự đoán
- Các model CPU PLC Omron NX7 Series được biết đến như: NX701-1700, NX701-1600 NX701-1720, NX701-1620.
TÌM HIỂU GIẢI PHÁP TRUYỀN THÔNG MẠNG OMRON 12
Chuẩn giao tiếp RS232
Hình 2 1 CỔNG KẾT NỐI RS232
- Cổng kết nối RS232 thường được gọi là cổng COM Chuẩn kết nối này xuất hiện mặt định trên các dòng máy tính để bàn (PC) hoặc một số Laptop Chuẩn kết nối RS232 (COM) được kết nối máy tính với các máy in, máy Fax…
- Chuẩn kết nối RS232 gồm có 3 dây: Tx ( dây truyền), Rx ( nhận tín hiệu), GND ( dây nối đất) RS232 hoạt động dựa trên sự chênh lệch điện áp TX, RX, GND
- Ưu điểm chuẩn kết nối RS232: phổ biến, dễ kiếm, chi phí rẻ Giao tiếp đơn giản, hỗ trợ và tương thích với nhiều thiết bị Khả năng chống nhiễu tốt và tốc độ truyền khá nhanh Có thể cấp nguồn cho thiết bị thông qua cổng RS232 Dễ dàng tháo lắp
- Nhược điểm chuẩn kết nối RS232: Khoảng cách truyền ngắn tối đa 15m Nguyên nhân là do mất mass không thể phục hồi được Việc kết nối theo tiêu chuẩn RS232 chỉ thực hiện kết nối giữa 2 thiết bị với nhau (point – to – point), nên hạn chế kết nối nhiều thiết bị với nhau.
Chuẩn giao tiếp RS422
Hình 2 2 CỔNG KẾT NỐI RS422
- RS422 là một chuẩn truyền thông truyền dữ liệu theo phương thức nối tiếp Tín hiệu được truyền trên 2 dây, và tốc độ truyền phụ thuộc vào khoảng cách truyền Với chiều dài đường truyền là 40 feet (12m) thì tốc độ truyền tối đa là 10 Mbits/s, 400 feet (122m) là 1 Mbits/s và 4000 feet (1219m) là 100 kbits/s Và ở mỗi một đầu ra có thể kết
20 nối và truyền dữ liệu lên tới 10 đầu nhận Tuy nhiên, chuẩn truyền thông công nghiệp RS422 gần như thời gian sau đã bị thay thế hoàn toàn
Chuẩn giao tiếp RS485
Hình 2 3 CỔNG KẾT NỐI RS485
- Có thể coi RS485 là một phiên bản nâng cấp của RS422, điểm khác biệt là RS485 cho phép kết nối và truyền dữ liệu với tối đa 32 cặp thu phát trên đường truyền cùng một lúc Tương tự với RS422, tốc độ truyền dữ liệu của RS485 cũng phụ thuộc và tỷ lệ với khoảng cách Với chiều dài đường truyền là 40 feet (12m) thì tốc độ truyền tối đa là 10 Mbits/s, 400 feet (122m) là 1 Mbits/s và 4000 feet (1219m) là 100 kbits/s.
ETHERNET
- Ethernet là một dạng công nghệ truyền thông dùng để kết nối các mạng LAN cục bộ, cho phép các thiết bị có thể giao tiếp với nhau thông qua một giao thức - một bộ quy tắc hoặc ngôn ngữ mạng chung Là một lớp giao thức data-link trong tầng TCP/IP, Ethernet cho thấy các thiết bị mạng có thể định dạng và truyền các gói dữ liệu như thế nào, sao cho các thiết bị khác trên cùng phân khúc mạng cục bộ có thể phát hiện, nhận
15 và xử lý các gói dữ liệu đó Cáp Ethernet là một hệ thống dây vật lý để truyền dữ liệu qua
- So với công nghệ mạng LAN không dây, Ethernet thường ít bị gián đoạn hơn - cho dù là do nhiễu sóng vô tuyến, trở ngại vật lý hay băng thông Ethernet cũng cung cấp 22 mức độ bảo mật và kiểm soát mạng tốt hơn so với công nghệ không dây (các thiết bị phải được kết nối bằng cáp vật lý - người ngoài sẽ gặp khó khăn khi truy cập dữ liệu mạng hay khi cố gắng điều hướng băng thông cho các thiết bị không được cung cấp
- Công nghệ Ethernet thường được sử dụng nhất là công nghệ sử dụng cáp đôi xoắn 10-Mbps, công nghệ truyền thông 10-Mbps sử dụng hệ thống cáp đồng trục cỡ lớn, hoặc cáp đôi, cáp sợi quang Tốc độ chuẩn cho hệ thống Ethernet hiện nay là 100-Mbps, 1000-Mbps.
PROFIBUS
- Profibus là một mạng Fieldbus được thiết kế để giao tiếp giữa máy tính và PLC
- Dựa trên nguyên tắc token bus không đồng bộ ở chế độ thời gian thực, Profibus xác định mối quan hệ truyền thông giữa nhiều master và giữa master-slave, với khả năng truy cập theo chu kì và không theo chu kì, tốc độ truyền tối đa lên tới 500 kbi/s (trong một số ứng dụng có thể lên tới 1,5Mbp hay 12Mbp) Khoảng cách bus tối đa không dùng bộ lặp (repeater) là 200m và nếu dùng bộ lặp khoảng cách tối đa có thể đạt được là 800m
Số điểm (node) tối đa nếu không có bộ lặp là 32 và là 127 nếu có bộ lặp
- Profibus sử dụng phương tiện truyền tin xoắn đôi và RS485 chuẩn công nghiệp trong các ứng dụng sản xuất hoặc IEC 1158-2 trong điều khiển quá trình Profibus cũng có thể sử dụng Ethernet TCP/IP
- Phân loại: 3 loại được sử dụng rộng rãi
- Profibus DP: là bus cấp thiết bị hỗ trợ cả tín hiệu tương tự và tín hiệu phân tán Profibus DP được sử dụng rộng rãi cho các đối tượng như hệ thống I/O, điều khiển động cơ và biến tần Profibus DP truyền thông với tốc độ từ 9.6 Kbp - 12 Mbp trong phạm vi từ 100-1200m Nó là Profibus hoạt động trên giao diện Rs485 chuẩn và đã được bổ sung một số đặc điểm để phù hợp với các ứng dụng quá trình như đọc/ghi dữ liệu quá trình không theo chu kì, truyền trạng thái thiết bị, cấp nguồn trên bus và an toàn nội tại Profibus DP được thiết kế để truyền dữ liệu tốc độ cao tại cấp thiết bị Trong trường hợp này, các bộ điều khiển trung tâm (PLC, PC) giao tiếp với các thiết bị hiện trường phân tán của chúng (I/O, drive, van…) qua một liên kết nối tiếp tốc độ cao Hầu hết quá trình truyền dữ liệu với các thiết bị phân tán này được thực hiện theo chu kì
- Profibus PA: là một fieldbus có chức năng toàn diện thường được sử dụng cho thiết bị cấp quá trình Profibus PA truyền thông với tốc độ 31.25 Kbp với phạm vi tối đa 1.900m/ phân đoạn Chuẩn này được thiết kế cho những ứng dụng Intrinsically Safe
- Profibus FMS: là một bus điều khiển được sử dụng để giao tiếp giữa DCS và các hệ thống PLC.
MODBUS
- Modbus là một chuẩn truyền thông công nghiệp được phát triển bởi Modicon ( nay thuộc về Schneider ) vào năm 1979 thay thế các chuẩn truyền thông truyền thống để truyền về PLC hoặc Scada Cách hoạt động của Modbus dựa trên nguyên tắc Master – Slave trên đường truyền RS232 và RS485
- Modbus trở thành một chuẩn truyền thông công nghiệp tiêu chuẩn bởi nó : ổn định – đơn giản – dể sử dụng & miễn phí Điều này có nghĩa rằng các nhà sản xuất có thể tự tích hợp chuẩn Modbus vào sản phẩm của họ mà không cần trả tiền bản quyền
- Chỉ cẩn các thiết bị cùng chung một chuẩn với nhau thì có thể giao tiếp với nhau mà không cần quan tâm nó là thiết bị gì của hãng nào sản xuất Đây chính là ưu điểm vượt trội so với các chuẩn truyền thông khác như : Profibus , Canopen , Manchester
- Modbus được sử dụng để kết nối với máy tính với các thiết bị đầu cuối ( RTU ) hay hệ thống SCADA ) Có nhiều loại Modbus : Modbus RTU , Modbus ASCII , Modbus TCP/IP.
CAN
- CAN là từ viết tắt của cụm từ tiếng anh Control Area Network, xuất phát là một phát triển chung của hai hãng Bosch và Intel nhằm phục vụ việc nối mạng trong các phương tiện giao thông cơ giới để thay thế cách nối điểm – điểm cổ điển, sau đó được chuẩn hóa quốc tế trong ISO 11898 Với một số chủng loại ô tô cỡ lớn, chiều dài dây dẫntổng cộng trong cách nối điểm – điểm có thể lên tới hàng kilomet, và khối lượng riêng của dây dẫn cũng lên tới hàng trăm kilogram Chỉ tính 2 yếu tố này thì cũng đã thấy sự hiệu quả của việc sử dụng một hệ thống bus trường như CAN (CANbus) để giải quyết được vấn đề này Nhờ tốc độ truyền dẫn tương đối cao ở khoảng cách ngắn và
18 những ưu thế ở một số đặc tính kỹ thuật mà công nghệ này đã được đưa vào một số lĩnh vực tự động hóa công nghiệp
- CAN là một mạng điều khiển vùng cho phép các thiết bị trong Bus có thể giao tiếp với nhau chỉ thông qua 2 dây nối (CAN-High và CAN-Low) Các thiết bị trong cùng cùng Bus được gọi là các Node (trong xe hơi thì có thể coi như là các ECU), chúng có thể lên tới vài chục Note trong phạm vi từ vài trăm mét đến vài kilomet mà vẫn đảm bảo được tốc độ truyền tín hiệu Điều đó tạo nên sự khác biệt của CAN so với các giao thức khác
- Kích thước dữ liệu: tối đa 8 byte/frame
- Tốc độ truyền: tối đa 1Mbps trong phạm vi 40m
- Phạm vi tối đa: 6 km với tốc độ 10 kbps
- Số node tối đa: 70 nodes
- Hiện nay ngoài CANbus, chúng ta còn được nghe đến những khái niệm giao thức truyền thông công nghiệp khác như: CANopen, CANlayer2, DeviceNet => chúng đều được xây dựng trên tiêu chuẩn CAN.
Kết luận lựa chọn giải pháp
- Nhóm triển khai hệ thống mạng truyền thông trong dây chuyền sản xuất phân bón Mô hình này cần những yếu tố sau:
- Độ chính xác, tin cậy cao
- Tính hoạt động ổn định
- Cần sử dụng nhiều thiết bị cơ cấu chấp hành
- Khả năng giám sát tốt, tiện theo dõi khi cần thiết
- Để thực hiện được những yêu cầu trên nhóm quyết định sử dụng truyền thông Modbus RTU vì có các ưu điểm phù hợp trong việc điều khiển vận tốc băng tải, động cơ được sử dụng để cài đặt và giám sát bộ biến tần trực tiếp từ PLC
Hệ thống mạng truyền thông Dây chuyền sản xuất phân bón nhóm tìm hiều gồm
Dây chuyền sản xuất có 1 trạm chủ Master và 6 trạm con Slave
Cung cấp nguyên liệu ( Bột cacao, Bột cá, )
Slave 2: Trạm cân tỷ lệ các nguyên liệu đầu vào
Slave 5: Hệ thống cân động và đóng gói
- 1 biến tần điều khiển Motor
- 1 Motor điều khiển băng tải
- 1 cảm biến Loadcell và Module Analog để đo và đưa tín hiệu về PLC
- 1 Encoder để đo tốc độ băng tải
- Điều khiển các hệ thống đóng cắt điện, các Motor, máy sấy, máy trộn,…
- Hệ thống đèn cảnh báo 40 input, 64 output
- Hệ thống Analog sensor ( 40 cảm biến các loại đo áp suất, nhiệt độ,…)
THỐNG KÊ CÁC THIẾT BỊ PHÙ HỢP VỚI HỆ THỐNG
PLC Omron CP1L/1H
3.1.1 Giới thiệu phần cứng PLC CP1L/1H:
Hình 3 1 PHẦN CỨNG PLC OMRON CP1H
Các thành phần chính trên bộ CP1L/1H trên hình :
1 Khe cắm card nhớ (Memory cassette)
- Dùng để gắn card nhớ (15) để lưu chương trình, các thông số & bộ nhớ dữ liệu của CP1L/1H Nó cũng có thể dùng để copy & nạp chương trình sang các bộ PLC loại CP1L/1H khác mà không cần dùng máy tính
- Dùng để nối với máy tính cho việc lập trình
3 Núm chiết áp chỉnh (Analog adjuster)
- Khi quay chiết áp này, giá trị của bộ nhớ trong PLC ở địa chỉ A642 sẽ thay đổi trong khoảng 0-255
4 Đầu nối đầu vào chiết áp analog
- Đầu nối này dùng kết nối với tín hiệu đầu vào từ 0-10VDC, để thay đổi giá trị của thanh ghi bộ nhớ A643 trong khỏang 0-255 Đầu vào này không có cách ly
- Dùng để đặt các thông số hoạt động như cấm ghi vào vùng nhớ chương trình, tự động nạp dự liệu từ card nhớ, …
- Lưu nội dung RAM & đồng hồ khi nguồn tắt
7 Các đèn báo hoạt động
8 Dây nguồn điện cung cấp cho PLC (Power Supply Input Terminal)
- Đầu nối đất tín hiệu (Functional Earth Terminal) (chỉ đối với loại AC) nhằm tăng khả năng chống nhiễu và tránh điện giật
- Đầu nối đất bảo vệ (Protective Earth Terminal) để tránh điện giật
- PLC có thể được cung cấp bằng nguồn điện xoay chiều 100-240VAC hoặc 1 chiều 24VDC (tuỳ loại)
- Đầu nối tín hiệu vào (Input Terminal)
9 Các đèn chỉ thị trạng thái đầu vào (Input Indicator)
- Đèn LED trong nhóm này sẽ sáng khi đầu vào tương ứng lên ON
10 Khe cắm các card truyền thông mở rộng tùy chọn
- Dùng để cắm thêm các card RS-232C (16) hay RS-422A/485 (17)
- Model với 14/20 I/O có 1 khe cắm có thể lắp được 1 card Model 30/40/60
- I/O có 2 khe cắm có thể lắp được 2 card truyền thông mở rộng
11 Đầu nối với module vào ra mở rộng (Expansion I/O Unit)
- Dùng để nối module có CPU (là module chính có bộ xử lý trung tâm - CPU và chứa chương trình ứng dụng - User program) với module vào ra mở rộng (Expansion I/O Unit) để bổ sung đầu vào ra cho module chính
12 Các đèn chỉ thị trạng thái đầu ra (Output Indicator)
- Đèn LED trong nhóm này sẽ sáng khi đầu ra tương ứng lên ON
13 Đầu nối nguồn cấp DC ra từ PLC (DC Power Supply Output Terminal) & đầu nối cho đầu ra
- Điện áp ra ở đầu nối nguồn cấp DC chuẩn là 24VDC với dòng định mức là 0,3A có thể được dùng cấp cho các đầu vào số DC
14 Chốt gắn trên thanh ray DIN
15 Card nhớ (Memory cassette) (tùy chọn)
- Dùng để lưu dữ liệu từ bộ nhớ flash trong CPU Cắm vào khe cắm Card nhớ (1)
16 Card truyền thông RS-232C (tùy chọn)
- Cắm vào khe cắm truyền thông (10)
17 Card truyền thông RS-422A/485 (tùy chọn)
Cắm vào khe cắm truyền thông (10)
Các đèn LED chỉ thị trạng thái của PLC (PLC Status Indicators)
- Khi gặp một sự cố trầm trọng, các đèn chỉ thị trạng thái đầu vào sẽ thay đổi như sau :
- Khi có lỗi CPU hay lỗi với bus vào/ ra (CPU Error/ I/O Bus Error): Các LED đầu vào sẽ tắt
- Khi có lỗi với bộ nhớ hoặc lỗi hệ thống (Memory Error/ System Error): Các LED đầu vào vẫn giữ trạng thái của chúng trước khi xảy ra lỗi cho dù trạng thái thực đầu vào đã thay đổi
- Bộ CP1L/1H có sẵn 1 chiết áp đầu vào & 1 đầu nối chiết áp ngòai để chỉnh giá trị thanh ghi bên trong PLC (Analog Adjuster) với độ phân giải 8 bit và khoảng giá trị thay đổi từ 0-255 (BCD)
- Chiết áp Analog Adjuster - Word A642
- Đầu nối chiết áp Analog ngòai - Word A643
Hình 3 2 Sơ đồ nối đầu nối chiết áp ngoài
3.1.3 Các tính năng chính của bộ CP1L/1H
- Module CP1L chính cung cấp 6 loại với số lượng I/O khác nhau : 10, 14, 20, 30,
40 và 60 I/O Tất cả đều có sẵn cổng USB
- Có thể lắp thêm tối đa là 1 (với loại 14 & 20 I/O) hoặc 3 module mở rộng (với loại 30, 40 & 60 I/O)
- Input time constant : để giảm ảnh hưởng do nhiễu hay do tín hiệu vào lập bập không ổn định, đầu vào của CP1L/1H có thể được đặt một hằng số thời gian trễ là 1, 2,
- Lập trình bằng ngôn ngữ bậc thang (ladder), dòng lệnh (statement list), lệnh có cấu trúc (Structured text), Khối lệnh (Function Block) hoặc lưu đồ (SFC) bằng phần mềm chạy trong Windows với CX-Programmer Không hỗ trợ bộ lập trình cầm tay
- Có 2 chiết áp chỉnh độ lớn thanh ghi bên trong PLC (Analog Volume Adjustment) với khoảng thay đổi giá trị từ 0-250 (BCD) thích hợp cho việc chỉnh định timer hoặc counter bằng tay
- Có thể nhận xung vào từ Encoder với 2 chế độ chính :
- Có Interval Timer tốc độ cao với thời gian đặt từ 0.5 ms - 319.968 ms Timer có thể được đặt để kích hoạt ngắt đơn (One-shot Interrupt) hoặc lặp đi lặp lại ngắt theo định kỳ (scheduled interrupt)
- Có đầu vào tốc độ cao để phát hiện các tín hiệu với độ rộng xung ngắn (tới 50 microsec) không phụ thuộc vào thời gian quét chương trình
- Truyền thông theo chuẩn Host Link/NT Link hoặc 1:1 Data Link qua cổng RS- 232C/RS422/485 trên board cắm thêm trên CPU Unit
- CX-Programmer là phần mềm trung tâm của gói phần mềm trên Không chỉ dùng để lập trình cho PLC, CX-Programmer còn là công cụ để các kỹ sư quản lý 1 dự án tự động hóa với PLC làm bộ não hệ thống
- Các chức năng chính của CX-Programmer bao gồm:
- Tạo và quản lý các dự án (project) tự động hóa (tức các chương trình)
- Kết nối với PLC qua nhiều đường giao tiếp
- Cho phép thực hiện các thao tác chỉnh sửa & theo dõi khi đang online (như force set/reset, online edit, monitoring, )
- Đặt thông số hoạt động cho PLC
- Cấu hình đường truyền mạng
- Hỗ trợ nhiều chương trình, nhiều PLC trong 1 cùng project & nhiều section trong
- CX-Programmer hiện có 3 phiên bản chính:
- Bản Junior 2.1: Bản này chỉ hỗ trợ các loại PLC micro của OMRON như CPMx, SRM1 Hiện tại phiên bản này được cung cấp miễn phí cho các khách hàng mua PLC OMRON tại Việt nam
- Bản Junior: Bản này chỉ hỗ trợ các loại PLC micro của OMRON như CP1L/ CP1H, CPMx, SRM1
- Bản đầy đủ: Bản này hỗ trợ tất cả các loại PLC của OMRON, ngoài loại CPMx, SRM1 còn có các loại thông dụng khác như CQM1x, C200x, CS1, CJ1x
- CP1L/1H có thể được lập trình từ máy tính (PC) có chạy phần mềm CX- Programmer version 7.xx trở lên
- Tạo một dự án mới bằng phần mềm CX Progamer:
- Với series CP1L/1H, lựa chọn loại L hay M tùy theo model đang dùng Các lựa chọn khác không cần thay đổi (để nguyên như mặc định)
- Các thông số này thường là không cần thay đổi vì các thông số mặc định đã được đặt sẵn phù hợp với loại PLC đang dùng Network Type cần chọn là USB như hình trên đối với loại CP1L/CP1H khi dùng cáp USB để kết nối với PLC
- Trường hợp CX-Programmer không thể kết nối với PLC, hãy kiểm tra lại thông số này.
Biến tần MS300
Có một ngõ vào đọc xung tốc độ cao MI7 hỗ trợ tốc độ lớn nhất lên đến 33 Khz Một ngõ ra xung tốc độ cao DFM hỗ trợ tốc độ lên đến 33 Khz
Với lớp phủ PCB mới cho mạch ( theo tiêu chuẩn IEC 60721-3-3 loại 3C và thiết kế thích hợp cho các ứng dụng với môi trường khắc nhiệt
Tích hợp một khe cho cards giao tiếp như CANopen, Profibus DP, DeviceNet, MODBUS TCP, EtherNet/IP
Tần số ngõ ra đối với các model chuẩn đạt 0-599 Hz, với model tốc độ cao đạt 0-1500
Hình 3 3 Biến tần Delta MS300
Khả năng chịu quá tải 120% trong 60s cho tải thường, tải nặng 200% dòng định mức trong 2s
Momen khởi động lớn đạt 200% ở tốc độ thấp 0.5 Hz, đáp ứng yêu cầu cho máy hoạt động ổn định và phù hợp với các ứng dụng tải động
Tích hợp braking unit cho tất cả các model, giúp tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng cần lắp thêm điện trở xả
Tích hợp PLC với bộ nhớ 2 K steps
Tích hợp brake choppers cho tất cả các series
Bàn phím Led 5 ký tự số của biến tần MS300 giúp cho việc cài đặt hiển thị,có thể kéo dài ra bên ngoài
Kết nối với máy tính qua cổng USB host cho việc upload tham số,chương trình trình thuận tiện sử dụng ngay cáp máy in
Không cần cấp nguồn vẫn có thể kết nối biến tần Delta tới máy tính để lấy chương trình,tham số
Encoder E6B2 CWZ6C
Thông số kỹ thuật chung:
- Điện áp sử dụng: 5 VDC đến 24 VDC
- Dòng tiêu thụ: max 80mA
- Số kênh xung: 3 kênh xung riêng biệt A, B, Z
- Tần số phản hồi: 100 kHz
- Dạng ngõ ra xung: NPN.
Loadcell
- Tải trọng tối đa: 60…1200 Kg
- Độ phân giải (Rated Output): 2.0 mV/V±5%
- Nhiệt độ làm việc đầu ra: 0.002% R.O /0C
- Nhiệt độ làm việc tĩnh: 0.003% R.O /0C
- Trạng thái không tải: ±0.02 mV/V
- Điện trở cách điện: ≥5000MΩ/(50VDC)
- Điện áp đầu vào khuyến cáo: 5~12 V
- Chất liệu: Hợp kim nhôm
Động cơ 3 pha
- Tuỳ vào tải trọng của băng chuyền
- Khối lượng nguyên liệu tối đa trên băng tải để chúng ta lựa chọn động cơ phù hợp
- Thông thường công suất động cơ vào khoảng 7.5, 10kW đến hàng chục kW
- Khi chọn động cơ chúng ta quan tâm đến những thông số kỹ thuật sau:
Loại động cơ,Công suất (KW), Điện áp định mức (V), Dòng định mức (A), tốc độ quay tối đa (vòng/phút), tần số làm việc (Hz), nhiệt độ cho phép (độ C)
Bộ chuyển đổi tín hiệu Modbus
- Bộ Chuyển Đổi 4-20mA sang Modbus RS485 Model OMX102UNI Đây là một trong những thiết bị được dùng nhiều nhất trong nhà máy Nguyên nhân là hiện nay hầu hết các thiết bị điều ngõ ra là tín hiệu 4-20mA hoặc 0-10 VDC
- Khi kết nối với các thiết bị như PLC phải dùng Bộ Chuyển Đổi 4-20mA sang Modbus RS485 Dòng OMX102UNInày có một ưu điểm là nhận được nhiều tín hiệu 4- 20mA tối đa là 4 tín hiệu Nếu muốn dùng nhiều hơn 4 tín hiệu thì ta có bộ OMX103UNI
Hình 3 7 Bộ chuyển đổi tín hiệu Analog sang Modbus
- Bộ Chuyển Đổi 4-20mA sang Modbus RS485 – OMX102UNI
- Dòng OMX102UNI nhận các tín hiêu từ các thiết bị như cảm biến áp suất, transmitter nhiệt độ, cảm biến chênh áp, cảm biến siêu âm… tất cả các thiết bị có tín hiệu ra dạng analog
- Ưu điểm khi dùng Bộ Chuyển Đổi 4-20mA sang Modbus RS485 là gì ? Khi đưa về modbus ta chỉ cần truyền 2 dây tín hiệu cho 4 hoặc 8 tín hiệu cảm biến hoặc trong trường hợp ghép nhiều modum ta cũng chỉ truyền 2 dây Giúp chúng ta tiết kiệm được rất nhiều chi phi cho dây dẫn Nếu trong thực tế truyền khoản cách từ 100m trở lên với nhiều tín hiệu thì giải pháp truyền modbus là tốt nhất
- Một điểm nữa là tín hiệu modbus RTU RS485 còn truyền đi xa lên đến 1200m và kết nối vối nhau lên đến 128 thiết bị OMX102UNI cũng như OMX103UNI
- Thông số Bộ Chuyển Đổi 4-20mA sang Modbus RS485 – OMX102UNI
- Nhận được 4 ngõ vào: Có thể sét 1 trong các tín hiệu sau 4-20mA, 0-10vdc, 2- 10VDC, 0-5VDC,…
- Ngõ ra là tín hiệu Modbus RTU RS485
- Hệ số cách ly chống nhiễu: 1500 VAC
- Khoảng cách truyền lên đến: 1200m
- Thời gian phản hồi: 10mS
- Tốc độ lên đến: 115.200 bps
Cảm biến áp suất
Hình 3 8 Cảm biến đo áp suất
- Xuất xứ: được sản xuất bởi hãng Muesen – Đức
- Dãy đo: có thể tùy chọn các dãy đo -1-1 Kpa, 0-1 kpa, 0-100kpa, 0-2bar…0- 16bar
- Ngõ ra (Output): tín hiệu analog 4-20mA Hart
- Vật liệu màng: SS316, hastelloy C-276, tantalum, Gold
- Khả năng hiển thị: thông qua LCD 5 Digital có thể điều chỉnh độ phân giải – độ hiển thị tới 1/1000
- Tiêu chuẩn chống cháy: ATEX T4
- Nguồn cấp: 24VDC dạng loop 2 dây
- Kiểu kết nối: G1/2, G1/4, NPT 1/2, NPT 1/4
- Màn hình hiển thị: LCD, hiệu chuẩn được dãy đo
- Chịu quá áp: lên đến 250bar
- Báo Alarm tại 22.8mA và 3.6mA
- Điểm Zero và Span có thể cài đặt tùy ý theo yêu cầu
- Vật liệu cảm biến: có thể chọn vật liệu từ 316L, Hastelloy C, Tantalum, 316L mạ vàng, …
- Adapter: U type mouting 2 inch để lắp đặt trên tường
- Sai số: 0.1% trên toàn dãy đo
- Đạt tiêu chuẩn Châu Âu về chất lượng
Cảm biến đo mức DLS-35
- Model: Sản phẩm có mã là DLS-35
- Xuất xứ: nhập khẩu từ hãng Dinel – Cộng Hòa Séc
- Nguồn cung cấp: cảm biến sử dụng nguồn 7-34VDC
- Ngõ ra: xung kích PNP, NPN
- Nhiệt độ làm việc: có thể sử dụng tốt trong khoảng nhiệt -40…+200 độ C
- Áp suất làm việc: 50bar tại 30 độ C hoặc 25bar tại 80 độ C
- Ren kết nối: kết nối thông qua ren G3/4
- Vật liệu que đo: dùng vật liệu là inox
- Chuẩn bảo vệ: đạt chống nước, chống bụi theo tiêu chuẩn IP68
- Que đo có bọc lớp FPE chống dính
- Chiều dài que đo: tùy chọn chiều dài trong khoảng 100mm…6000mm
- Có đèn LED báo trạng thái và điều chỉnh được độ nhạy
- Đối với loại NPN, dây nâu đấu vào chân (+) của bộ nguồn 24V Dây xanh đấu vào chân (-) của bộ nguồn 24V Còn lại dây đen các bạn đấu vào đầu (-) của thiết bị cần điều khiển và ở đầu (+) của thiết bị nối với nguồn (+) Bên dưới mình sẽ thực hiện đấu vào một đèn báo 24V, các bạn có thể xem để dễ hiểu hơn
- Còn đối với loại PNP, cũng tương tự Dây nâu vào chân (+) và dây xanh vào chân (-) bộ nguồn 24V Con dây đen hơi khác một chút, các bạn đấu vào đầu (+) của thiết bị cần điều khiển và ở đầu (-) của thiết bị nối vào nguồn (-) Tương tự mình sẽ có một sơ đồ với đèn báo 24V như sau:
E5CC & Pt100
35 Nguồn cấp: Kí tự A trong mã hàng thể hiện điện áp: 100-240VAC50/60Hz,
Ngõ vào: Cặp nhiệt: K, J, T, E, L, U, N, R, S, B, W, or PL II
Nhiệt kế đầu dò Anti-Platimum: Pt100 or JPt100
Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại(ES1B): 10 to 70°C, 60 to 120°C, 115 to 165°C, or140 to 260°C Đầu vào analog:1-5VDC, 0-5VDC, 0-10VDC, DC4-20mA
- Rơ le: SPST-NO, 250VAC 3A
- Thông số ngõ ra: rơ le N.O, 250 VAC, Các Model với 3 ngõ ra: 2 A( tải điện trở) Chu kỳ lấy mẫu: 50 ms
Phương pháp điều khiển: ON/OFF, 2-PID
Tính năng: Ngõ ra chỉnh tay, điều khiển nóng/ lạnh, cảnh báo đứt mạch điều khiển, ramp giá trị đặt, các chức năng cảnh báo khác, cảnh báo cháy bộ gia nhiệt (Bao gồm cả cảnh báo lỗi rơ le bán dẫn), 40% AT, 100% AT, giới hạn phần trăm mở van, lọc số ngõ vào, tự điều chỉnh, đặc tính điều chỉnh cứng, dịch ngõ vào giá trị thực, chạy/ dừng, chức năng bảo vệ, khai căn bậc hai, giới hạn tốc độ thay đổi phần trăm mở van, tính toán đơn giản, hiển trị trạng thái nhiệt, cài đặt đơn giản, tính giá trị trung bình của ngõ vào, cài đặt độ sáng hiển thị
CẤU HÌNH GIẢI PHÁP
Hình 4 1 Cấu hình giải pháp
THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN (SCADA)
Hình 5 1 Scada Dây chuyền sản xuất phân bón
ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA GIẢI PHÁP ĐÃ CHỌN
- Tất cả các tín hiệu truyền trên 2 dây tín hiệu RS 485 với khoảng cách truyền xa 1200m
- Giảm tối thiểu dây kết nối vào PLC
- Tiết kiệm một lượng lớn Modul mở rộng PLC
- Giảm không gian lắp đặt do bộ chuyển đổi có thiết kế mỏng nhỏ gọn so với Module mở rộng của PLC
- Độ ổn định và ít nhiễu so với tín hiệu analog 4-20mA.
