ĐỒ ÁN PLC: Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc

đồ án plc cho ae tự động hóa, Hiện nay trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đât nước, yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản suất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ, an toàn…). Mặt khác nhờ công nghệ công nghệ thông tin, công nghệ điện tử đã phát triển nhanh chóng làm suất hiện một loại thiết bị điều khiển khả trình PLC. Nó đã được ứng dụng rộng rãi cũng như hiệu quả trong rất nhiều hệ thống tự động và trong đó có hệ Piston khí nén. Nhờ khả năng vận hành linh hoạt, điều khiển dễ dàng giúp ích cho con người không cần phải sử dụng nhiều sức cũng có thể đáp ứng được tốt cho nhiều loại công việc vì vậy mà ứng dụng của hệ thống này cũng rất rộng rãi, có thể kể đến như: ứng dụng cửa thông minh, ứng dụng trong công nghiệp chế biến và sản xuất hàng hóa, gá kẹp chi tiết, đóng gói bao bì sản phẩm, phân loại sản phẩm, phục vụ trong các phương tiện cơ giới, các thiết bị công cụ xậy dựng…

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ PLC

TÊN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LOGIC SỬ DỤNG PLC

THEO YÊU CẦU CÔNG NGHỆ

Họ tên sinh viên: Trương Tiến Dũng MSSV: K195520216302

Giáo viên hướng dẫn: GV Nguyễn Thị Mai Hương

BM Tự Đông Hóa - Khoa Điện – ĐHKT Công Nghiệp

THÁI NGUYÊN, NĂM 2022

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, một trongnhững tiêu chí để đánh giá sự phát triển công nghiệp của mỗi quốc gia là mức

độ tự động hóa trong quá trình sản xuất Sự phát triển nhanh chóng của máy tínhđiện tử - công nghệ thông tin và những thành tựu của lý thuyết điều khiển tựđộng đã làm cơ sở cho sự phát triển tương xứng của lĩnh vực tự động hóa Ngàynay tự động hóa điều khiển các quá trình sản xuất đã đi sâu vào nhiều lĩnh vựctrong tất cả các khâu của quá trình sản xuất

Trong học kỳ này để áp dụng lý thuyết với thực tế em được giao đồ

án môn học Điều khiển Logic và PLC với yêu cầu công nghệ là: “Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc” Với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ

tận tình của cô giáo hướng dẫn Nguyễn Thị Mai Hương và các thầy cô giáo trong

bộ môn Đến nay đồ án của em đã được hoàn thành

Do kiến thức chuyên môn còn hạn chế nên đồ án của em không tránhkhỏi những thiếu sót Vậy em rất mong được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy côgiáo để đồn án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn và đặc biệt emxin cảm ơn Cô Nguyễn Thị Mai Hương đã giúp đỡ em để đồ án được hoànthành đúng thời hạn

Sinh viên thiết kế

Trương Tiến Dũng

PHẦN I

PHÂN TÍCH YÊU CẦU VÀ PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN

I Phân tích yêu cầu công nghệ hệ thống.

1.Giới thiệu chung về hệ thống.

Hiện nay trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đât nước, yêu cầu ứngdụng tự động hóa ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản suất (yêu cầuđiều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ, an toàn…) Mặt khác nhờ côngnghệ công nghệ thông tin, công nghệ điện tử đã phát triển nhanh chóng làm suấthiện một loại thiết bị điều khiển khả trình PLC Nó đã được ứng dụng rộng rãicũng như hiệu quả trong rất nhiều hệ thống tự động và trong đó có hệ Piston khínén

Nhờ khả năng vận hành linh hoạt, điều khiển dễ dàng giúp ích cho con ngườikhông cần phải sử dụng nhiều sức cũng có thể đáp ứng được tốt cho nhiều loạicông việc vì vậy mà ứng dụng của hệ thống này cũng rất rộng rãi, có thể kể đếnnhư: ứng dụng cửa thông minh, ứng dụng trong công nghiệp chế biến và sảnxuất hàng hóa, gá kẹp chi tiết, đóng gói bao bì sản phẩm, phân loại sản phẩm,phục vụ trong các phương tiện cơ giới, các thiết bị công cụ xậy dựng…

2 Phân tích yêu cầu công nghệ.

Yêu cầu công nghệ:

- Hệ chỉ được phép bắt đầu làm việc sau khi ấn nút start

- Khi hệ thống được cấp điện đèn màu đỏ sáng thể hiện là đã có điện và hệthống dừng

- Ấn nút START (m) băng tải hoạt động chuyển vật trên băng tải, đồng thờiđèn báo chạy màu xanh lục sáng, vật màu xanh lục đến cảm biến màu xanh lụctác động piston thực hiện đẩy vật màu xanh lục vào thùng chứa và quay về, màuvàng và màu đỏ tương tự với màu xanh lục

- Khi 1 trong các thùng chứa sản phầm đủ 10 sản phẩm thì hệ thống sẽ dừng đểngười giám sát thực hiện thay thùng chứa mới, ấn nút START (m) hệ thống tiếptục làm việc và hệ thống dừng làm việc khi ấn nút STOP (d’)

II Lựa chọn phương pháp thực hiện

1 Phương pháp vận chuyển sản phẩm

a) Băng tải

- Vận chuyển sản phẩm liên tục và được điều khiển hoàn toàn tự động nênkcafn con người thao tác

- Các loại băng tải:

+ Băng tải cao su

+ Băng tải con lăn

+ Băng chuyền lưới inox

+ Băng chuyền cao su lòng máng

+ Băng chuyền con lăn xếp di dộng

+

=> Để vận chuyển sản phẩm trong quá trình phân loại thì em sử dụng chọnbăng tải

2 Phương pháp điều khiển băng tải

+ Động cơ điện xoay chiều

+ Động cơ điện 1 chiều

*) Động cơ điện xoay chiều

- Động cơ không đồng bộ:

Động cơ không đồng bộ 3 pha được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp từ công suất nhỏ đến công suất trung bình và chiếm tỉ lệ rất lớn so với động cơ khác Sở dĩ như vậy là do động cơ không đồng bộ có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vật hành an toàn, sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều 3 pha,

và về kinh tế giá thành nhỏ hơn so với động cơ một chiều Động cơ không đồng

thường dùng làm động cơ sơ cấp trong các tổ máy phát - Động cơ công suất lớn

Động cơ đồng bộ có độ ổn định tốc độ cao hệ số cosφ và hiệu suất lớn, vận hành tin cậy.

*) Động cơ một chiều

Động cơ một chiều được ra đời rất sớm và cơ sở lý thuyết về loại động cơ này đã được hoàn thiện Hiện nay nó chiếm 70 % trong các hệ truyền động từ công suất nhỏ đến công suất lớn Tuỳ thuộc vào yêu cầu hệ truyền động mà động cơ một chiều có cuộn kích từ mắc nối tiếp hay song song với phần ứng nên chia làm hai loại động cơ một chiều:

+ Động cơ một chiều kích từ độc lập

+ Động cơ một chiều kích từ nối tiếp

+ Động cơ một chiều hỗn hợp Động cơ một chiều kích từ nối tiếp

Sơ đồ nguyên lý và dạng đặc tính cơ:

®c

rf ckt

Động cơ điện một chiều kích từ độc lập có cuộn kích từ mắc vào nguồn một chiều độc lập (đối nguồn có công suất không đủ lớn) và cũng có thể cuộn kích

từ mắc song song với mạch phần ứng (đối nguồn một chiều có công suất vô cùng lớn)

Đặc điểm: Đối với động cơ loại này cuộn kích từ mắc độc lập với phần ứng động cơ nên tiết diện dây nhỏ, điện trở lớn, dòng kích từ không phụ thuộc vào tính chất của tải

- Động cơ một chiều kích từ hỗn hợp: Loại động cơ này có 2 cuộn dây kích từ một cuộn mắc song song, một mắc nối tiếp với phần ứng động cơ vì vậy nó tận dụng được các ưu điểm của động cơ một chiều kích từ nối tiếp và kích từ độc lập

b) Xích treo

=> Qua phân tích và các nhận xét về các loại động cơ ta thấy mỗi loại động cơ

có những ưu điểm riêng cho từng loại phụ tải giá thành và môi trường làm việc Căn cứ vào yêu cầu thiết kế của đề tài thấy động cơ một chiều có nhiều ưu điểm hơn động cơ xoay chiều vì có thể dễ dàng điều chỉnh tốc độ và điều khiển

dễ dàng

3 Phương pháp điều khiển dộng cơ

lý thành các tín hiệu đo lường được dưới dạng điện áp hay dòng điện

 Các loại cảm biến logic cơ bản thường gặp:

+ Cảm biến điện cảm (Inductive Sensor)

+ Cảm biến điện dung (Capacitive Sensor)

+ Cảm biến quang (Optical Sensor)

+ Cảm biến siêu âm (Ultrasonic Sensor)

+ Cảm biến tiếp xúc cơ…

 Các loại cảm biến tương tự cơ bản thường gặp:

+ Cảm biến góc quay/Cảm biến vị trí

5 Phương pháp vận chuyển sau phân loại

- Thiết bị đấy sản phẩm vào thùng:

+ Xylanh:

PHẦN II

PHÂN TÍCH CHỌN BIẾN VÀO/ RA, MÔ TẢ HỆ

THỐNG, THIẾT KẾ HÀM LOGIC

I Phân tích chọn biến vào/ ra.

Với yêu cầu công nghệ trên ta có thể chia làm 4 bài toán:

+ Điều khiển động cơ kéo băng tải

+ Điều khiển xylanh 1

+ Điều khiển xylanh 2

+ Điều khiển xylanh 3

Hệ gồm những trạng thái như sau:

TT0: Ban đầu cấp nguồn cho hệ thống bằng cách ấn nút Ready nhưng chưa ấnstart

TT1: Hệ bắt đầu làm việc khi ấn nút Start, băng tải vận chuyển sản phẩm

TT2: Cảm biến màu phát hiện sản phẩm màu xanh lục, băng tải dừng, xylanh 1đẩy sản phẩm vào thùng chứa và được nhận biết bởi cảm biến S4

TT3: Sau khi sản phẩm được đẩy vào thùng xylanh 1 đi về, băng tải chạy tiếpTT4: Cảm biến màu phát hiện sản phẩm màu đỏ, băng tải dừng, xylanh 2 đẩysản phẩm vào thùng chứa và được nhận biết bởi cảm biến S5

TT5: Sau khi sản phẩm được đẩy vào thùng xylanh 2 đi về, băng tải chạy tiếpTT6: Cảm biến màu phát hiện sản phẩm màu vàng, băng tải dừng, xylanh 3 đẩysản phẩm vào thùng chứa và được nhận biết bởi cảm biến S6

TT7: Sau khi sản phẩm được đẩy vào thùng xylanh 3 đi về, băng tải chạy tiếp

TT8: Hệ thống tạm dừng tại TT1, ấn Start hệ chạy tiếpTT9: Hệ thống tạm dừng tại TT2, ấn Start hệ chạy tiếpTT10: Hệ thống tạm dừng tại TT3, ấn Start hệ chạy tiếpTT11: Hệ thống tạm dừng tại TT4, ấn Start hệ chạy tiếpTT12: Hệ thống tạm dừng tại TT5, ấn Start hệ chạy tiếpTT13: Hệ thống tạm dừng tại TT6, ấn Start hệ chạy tiếpTT14: Hệ thống tạm dừng tại TT7, ấn Start hệ chạy tiếp

s4, s5, s6 = 1, cảm biến quang được tác động

s4, s5, s6 = 0, cảm biến quang không được tác động

2 Biến ra

y0: Điều khiển động cơ

y0 = 0 động cơ dừng

y0= 1 động cơ chạy

+ y1: Van khí nén điều khiển piston 1 chạy ra

y1 = 0, piston 1 không chạy ra

y1 = 1, piston 1 chạy ra

+ y2: Van khí nén điều khiển piston 2 chạy ra

y1 = 0, piston 2 không chạy ra

y1 = 1, piston 2 chạy ra

+ y3: Van khí nén điều khiển piston 3 chạy ra y1 = 0, piston 3 không chạy ra.

y1 = 1, piston 3 chạy ra

+y4: Van khí nén điều khiển piston 1 chạy về y4 = 0, piston 1 không chạy về

II Mô tả hệ thống và thiết kế hàm logic.

1 Các phương pháp mô tả hệ thống.

Để mô tả hệ thống chúng ta sử dụng các mạch logic trình tự Các phương pháp

mô tả mạch logic trình tự:

a Phương pháp bảng chuyển trạng thái.

Bảng gồm có số hàng là số trạng thái của hệ số cột là số tổ hợp các biến vào+ Trạng thái là một mệnh đề mô tả một nguyên công hoặc một quá trình làmviệc của hệ

+ Biến vào có thể là 1 tín hiệu từ người điều khiển thiết bị chương trình hoặc là

do công nghệ

+ Bảng đầu ra: Các hàng là các trạng thái các cột là các tín hiệu vào, các ô giaonhau giữa các hàng và các tổ hợp biến vào sẽ ghi trạng thái đích, còn các ô giaonhau giữa các hàng với các cột của đầu ra sẽ ghi kết quả đầu ra của trạng tháiđó

Các đỉnh là các trạng thái và giá trị trạng thái còn các cung sẽ ghi biến tác động

c Phương pháp lưu đồ thuật toán.

+ Phương pháp giản đồ thời gian

+ Trạng thái 0: cấp điện cho hệ, hệ sẵn sàng làm việc và các Xylanh đi về hếthành trình Trạng thái này có 4 trường hợp kích set

-TH1: trạng thái 0 set khi nút Ready (i) được ấn

-TH2: trạng thái 0 được set khi xylanh1 đi ra đẩy sản phẩm rồi đi về hết vàcounter c1 đã đếm đủ

-TH3: trạng thái 0 được set khi xylanh2 đi ra đẩy sản phẩm rồi đi về hết vàcounter c2 đã đếm đủ

-TH4: trạng thái 0 được set khi xylanh3 đi ra đẩy sản phẩm rồi đi về hết vàcounter c3 đã đếm đủ

+ Trạng thái 1: kích set khi xảy ra 1 trong 4 trường hợp

-TH1: khi nút Start (m) được ấn hệ chuyển từ trạng thái 0 sang trạng thái 1 -TH2: trạng thái 1 được set khi xylanh1 đi ra đẩy sản phẩm rồi đi về hết vàcounter c1 chưa đếm đủ

-TH3: trạng thái 1 được set khi xylanh2 đi ra đẩy sản phẩm rồi đi về hết vàcounter c2 chưa đếm đủ

-TH4: trạng thái 1 được set khi xylanh3 đi ra đẩy sản phẩm rồi đi về hết vàcounter c3 chưa đếm đủ

+ Trạng thái 2: khi cảm biến về hết của xylanh1 (x5) và cảm biến màu xanh lục(x1) tác động thì xylanh1 đi ra đẩy sản phẩm màu xanh lục vào thùng chứa, lúcnày cảm biến quang (s4) tác động và counter (c1) đếm

+Trạng thái 8: là trạng thái dừng của trạng thái 1, khi ấn nút Stop (d’) hệ dừng,

ấn Start (m) hệ tiếp tục chạy

+ Trạng thái 3: khi xylanh1 đi ra đẩy sản phẩm cảm biến hết hành trình xyanh1(x6) tác động xylanh1 sẽ quay về và được nhận hết đi về hết bằng cảm biến

(x5), lúc này counter (c1) chưa đếm đủ thì hệ sẽ quay về trạng thái 1, nếu đếm

đủ sẽ quay về trạng thái 0, hệ dừng làm việc, ấn Start (m) hệ tiếp tục làm việc+Trạng thái 9: là trạng thái dừng của trạng thái 2, khi ấn nút Stop (d’) hệ dừng,

ấn Start (m) hệ tiếp tục chạy

+Trạng thái 10: là trạng thái dừng của trạng thái 3, khi ấn nút Stop (d’) hệ dừng,

ấn Start (m) hệ tiếp tục chạy

+ Trạng thái 4: khi cảm biến về hết của xylanh2 (x7) và cảm biến màu đỏ (x2)tác động thì xylanh2 đi ra đẩy sản phẩm màu đỏ vào thùng chứa, lúc này cảmbiến quang (s5) tác động và counter (c2) đếm

+ Trạng thái 5: khi xylanh2 đi ra đẩy sản phẩm cảm biến hết hành trình xyanh2(x8) tác động xylanh1 sẽ quay về và được nhận hết đi về hết bằng cảm biến(x7), lúc này counter (c2) chưa đếm đủ thì hệ sẽ quay về trạng thái 1, nếu đếm

đủ sẽ quay về trạng thái 0, hệ dừng làm việc, ấn Start (m) hệ tiếp tục làm việc+Trạng thái 11: là trạng thái dừng của trạng thái 4, khi ấn nút Stop (d’) hệ dừng,

ấn Start (m) hệ tiếp tục chạy

+Trạng thái 12: là trạng thái dừng của trạng thái 5, khi ấn nút Stop (d’) hệ dừng,

ấn Start (m) hệ tiếp tục chạy

+ Trạng thái 6: khi cảm biến về hết của xylanh3 (x9) và cảm biến màu vàng(x3) tác động thì xylanh3 đi ra đẩy sản phẩm màu đỏ vào thùng chứa, lúc nàycảm biến quang (s6) tác động và counter (c3) đếm

+ Trạng thái 7: khi xylanh3 đi ra đẩy sản phẩm cảm biến hết hành trình xyanh2(x8) tác động xylanh1 sẽ quay về và được nhận hết đi về hết bằng cảm biến(x7), lúc này counter (c3) chưa đếm đủ thì hệ sẽ quay về trạng thái 1nếu đếm đủ

sẽ quay về trạng thái 0, hệ dừng làm việc, ấn Start (m) hệ tiếp tục làm việc

+Trạng thái 13: là trạng thái dừng của trạng thái 6, khi ấn nút Stop (d’) hệ dừng,

ấn Start (m) hệ tiếp tục chạy

+Trạng thái 14: là trạng thái dừng của trạng thái 7, khi ấn nút Stop (d’) hệ dừng,

ấn Start (m) hệ tiếp tục chạy

PHẦN III PHÂN TÍCH CHỌN PLC, THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN

+Đối tượng điều khiển là các thiết bị cơ cấu chấp hành như động cơ, van điều hướng khí nén

II Phân tích chọn PLC

1.Giới thiệu chung về PLC.

- PLC viết tắt của progamable logic controller là thiết bị điều khiển logic lậptrình được khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình

- PLC được cấu thành từ hai phần chính :

+ phần cứng : Được cấu tạo nên bởi vi xử lí, ROM, RAM

+ Phần mềm : thực chất là một ngôn ngữ dịch để tạo ra ngôn ngữ lập

trình gần con người nhất và tối giản nhất, nó có nhiệm vụ chỉ ra các thiết bị được sử dụng với địa chỉ cụ thể và chức năng với thông số cụ thể cũng như cách nối các thiết bị với nhau Phần mềm này cho phép ta lập được chương trình điều khiển theo công nghệ có thể thực hiện trên máy tính PC hoặc trên máy lập trình PG sau đó chuyển trương chình vào bộ nhớ RAM.

Thực tế trong công nghệ để đảm bảo độ tin cậy sau khi lập trình chương trình điều khiển chạy thử kiểm nghiệm đảm bảo thì chuyển chương trình vào EPROM khi đó trong quá trình sử dụng không sợ chương trình bị thay đổi

 Cấu trúc của PLC:

Với PLC là một hệ vi xử lí có chức năng chuyên dụng hơn, chủ yếu giải quyết việc điều khiển logic nhưng để tận dụng khả năng của vi xử lí còn có thêm một số chức năng như: thực hiện các phép tính số học, thực hiện các phép so sánh và tạo nên các hàm trong điều khiển quá trình và cũng có thể

sử dụng tín hiệu vào dạng logic, dạng số mã nhị phân hoặc dạng tương tự Muốn vậy trong PLC có các khối cơ bản sau:

+ Khối điều hành: chương trình điều hành

Khối này dưới chương trình điều khiển hệ thống và phân chia các bộ nhớ với các địa chỉ cố định đặt trước tạo nên các vùng nhớ cụ thể như: vùng nhớ chương trình điều khiển, vùng nhớ biến trung gian, vùng nhớ cho tín hiệu vào và tín hiệu ra cũng như các chương trình giám sát kiểm tra hệ thống Khối này thường sử dụng bộ nhớ ROM

+ Khối ảnh vào ra:

Khối này lưu giữ toàn bộ chương trình điều khiển của PLC, và khối này được thực hiện bằng bộ nhớ RAM, chương trình được ghi vào hoàn toàn chủđộng do người sử dụn, tương ứng với công nghệ Trong quá trình thực hiện PLC thì chương trình này được gọi ra lần lượt từ câu lệnh đầu tiên đến cuối cùng Khi đó nó chỉ dẫn cho vi xử lí thực hiện các phép thao tác toán học để lấy hiệu vào và gửi tín hiệu ra trong khối này chỉ có một chương trình

+ Khối ảnh vào ra:

Đây cũng là một phần bộ nhớ RAM nó được khối điều hành địa chỉ hóa

và giao nhiệm vụ chỉ làm việc với các đầu vào và đầu ra của PLC, nó làm việc theo nguyên tắc: khi có lệnh ghi tín hiệu vào thì khối bảng ảnh vào sẽ ghi giá trị tức thời của các cửa lúc đó và kết quả xử lí ở đầu ra không được đưa thẳng ra đầu ra mà được ghi kết quả lại ở bảng ảnh ra và chờ tới khi được lệnh chuyển tới đầu ra thì tín hiệu này mới được đưa ra ngoài

+ Cửa (cổng) truyền thông:

Cửa này dùng để truyền thông tin giữa plc với các thiết bị bên ngoài: máy lập trình, máy tính cá nhân hoặc để nối mạng trong hệ PLC thông tin được truyền theo kiểu nối tiếp và quá trình truyền được chuẩn hóa qua cáp ghép nối RS232, RS485

+ Khối số học:

Trong PLC ngoài việc xử lí các phép tính logic còn có thêm khả năng xử lí các phép tính số học hoặc so sánh các tín hiệu tương tự biến đổi từ đó tạo nên được các hàm dùng trong điều khiển quá trình chẳng hạn như PID muốnvậy trong PLC có hai thanh ghi tích lũy kí hiệu ACCU1, ACCU2 Đây là haithanh ghi mỗi thanh 16 bit chia làm 2 byte: Byte cao và byte Quá trình thực hiện các phép tính số học hoặc so sánh được thực hiện trên hai thanh ghi nàytheo nguyên tắc dữ liệu đầu tiên sẽ được chuyển vào ACCU1 khi đó dữ liệu

cũ trên ACCU1 được đẩy sang ACCU2 và thực hiện các phép tính (+), (-), (x), (:) hoặc so sánh thực hiện qua câu lệnh, kết quả phép tính được ghi lại trên ACCU1

+ Khối vi xử lí:

Làm nhiệm vụ đọc chương trình trong khối chương trình và chương trình chỉ dẫn làm gì thì vi xử lí sẽ điều chỉnh các khối khác làm theo chức năng chẳng hạn như: Lúc nào thì ghi giữ liệu vào và xử lí dữ liệu này theo thuật toán nào và khi nào thì chuyển ra ngoài

+ BUS:

Trong PLC những thông tin cần ghép nối như giữa khối điều khiển

trung tâm CPU, cơ sở với các khối bên ngoài mở rộng hoặc giữa PLC với bộ nhớ cứng EPROM cũng như giữa vi xử lí với các bộ nhớ ROM, RAM được thực hiện bằng các dây nối, đó là cơ cấu các hệ thống BUS Người ta phân biệt hệ thống BUS thành 3 nhóm chức năng:

 BUS số hiện: tín hiệu truyền trên đó theo hai chiều

 BUS địa chỉ: tín hiệu chỉ truyền theo một chiều từ CPU tới (hoặc từ thiết

bị điều khiển trực tiếp –DMAC), bộ nhớ hoặc cửa vào ra

 BUS các tín hiệu điều khiển: gồm một số là tín hiệu gửi từ CPU ra còn một

số lại là tín hiệu gửi từ ngoài vào CPU

- Nguyên lý làm việc:

PLC làm việc theo nguyên tắc các chu kì lặp tự động, mỗi chu kì lặp

được gọi là một vòng quét Mỗi vòng quét có một lần nhận dữ liệu vào vàđưa kết quả ra bên ngoài, khi hết vòng quét thứ nhất thì tự động chuyển sang vòng quét thứ hai và tiếp tục như vậy

Trong một vòng quét thực hiện gồm 4 giai đoạn:

 Giai đoạn 1: nhận dữ liệu đầu vào và ghi lại bảng đầu vào

 Giai đoạn 2: đọc chương trình điều khiển trên cơ sở dữ liệu vào đã

có (cố định) xử lí theo chương trình được kết quả ghi lại bảng ảnh ra

 Giai đoạn 3: thực hiện truyền thông trong PLC hoặc các PLC vớinhau cũng như thông tin qua lại với máy tính, từ đó để kiểm nghiệmlại kết quả

 Giai đoạn 4: gửi kết qua từ bảng ảnh ra đến các thiết bị chấp hànhbên ngoài

Như vậy để thực hiện một chu kì quét mất một khoảng thời gian , thời gian

này càng nhỏ càng tốt , nhưng phụ thuộc vào tốc độ xử lí của mỗi loại vi xử lí nằm trong PLC và thời gian được đặt cố định do nhà chế tạo Vì vậy chương trình điều khiển lập sao cho càng ngắn càng tốt.

- Cấu hình vào ra của PLC

Cấu hình vào ra của một PLC là số các đầu vào và đầu ra của PLC, cách bố trí các đầu vào; đầu ra; số bộ timer (bộ thời gian), số các bộ couters (bộ đếm), dạng tín hiêụ ra : điện áp hay dòng điện và mức tương ứng của chúng; các modul khai triển ( modul mở rộng )

=> Trong xã hội công nghiệp hóa hiện đại hóa như hiện nay, có rất nhiều

hãng sản xuất PLC với nhiều loại PLC với nhiều tác dụng khác nhau như

Mitsubishi, Omron, Siemens Tuy vậy đề tài là “Thiết kế hệ thống điều

khiển logic sử dụng PLC cho công đoạn phân loại sản phẩm trong công

nghiệp “ với tiêu chí dễ dàng lắp đặt, dễ dàng vận hành và tiết kiệm chi phí

em sẽ chọn PLC FX3G-14MR/ES của nhãn hàng Mitsubishi

2 Giới thiệu dòng PLC FX3G

- Bộ điều khiển khả trình MELSEX FX3G là một loại PLC kiểu khối (package) được thực hiện bởi MITSUBISHI, được thiết kế để dễ dàng thực hiệncác ứng dụng

- PLC Mitsubishi FX3G có số I/O vào ra: 14/24/40/60 I/O và có thể mởrộng lên 128 I/O thông qua module hoặc 256 I/O thông qua mạng CC-Link

- Nó có khả năng mở rộng Module I/O, Module chức năng như là analog /nhiệt độ / truyền thông / nối mạng…vv để đáp ứng được đa dạng các yêu cầucủa bài toán hơn

- PLC Mitsubishi FX3G được tích hợp sẵn bộ đếm tốc độ cao 60Khz, 3ngõ ra phát xung độc lập tốc độ cao lên đến 100 kHz, rất phù hợp cho các bàitoán điều khiển vị trí

- FX3G có hỗ trợ cáp lập trình USB Mini, do vậy ngoài cáp thông thườngUSB-SC09-FX cho các dòng PLC FX, USB Mini cũng là 1 cáp có thể sử dụng

để upload/ download chương trình

a Cấu tạo của PLC

Về cơ bản, PLC có thể được chia làm 5 phần chính như sau:

1 Phần giao diện đầu vào (Input)

2 Phần giao diện đầu ra (ouput)

3 Bộ xử lý trung tâm (CPU)

4 Bộ nhớ dữ liệu và chương trình (Memory)

5 Nguồn cung cấp cho hệ thống

Nguồn cung cấp (Power Supply) biến đổi điện cung cấp từ bên ngoài thành mức thích hợp cho các mạch điện tử bên trong PLC

Phần giao diện đầu vào biến đổi các đại lượng điện đầu vào thành các mức tín hiệu số (digital) và cấp vào cho CPU xử lý

Bộ nhớ (Memory) lưu chương trình điều khiển được lập bởi người dùng

và các dữ liệu khác như cờ, thanh ghi tạm, trạng thái đầu vào, lệnh điều khiển đầu ra, Nội dung của bộ nhớ được mã hoá dưới dạng mã nhị phân

Bộ xử lý trung tâm (CPU) tuần tự thực thi các lệnh trong chương trình lưu trong bộ nhớ, xử lý các đầu vào và đưa ra kết quả kết xuất hoặc điều khiển cho phần giao diện đầu ra (output)

Phần giao diện đầu ra thực hiện biến đổi các lệnh điều khiển ở mức tín hiệu số bên trong PLC thành mức tín hiệu vật lý thích hợp bên ngoài như đóng mở rơle, biến đổi tuyến tính số - tương tự,

Thông thường PLC có kiến trúc kiểu module hoá với các thành phần chính ở trên có thể được đặt trên một module riêng và có thể ghép với nhau tạo thành một hệ thống PLC hoàn chỉnh

b Nguyên lý làm việc

PLC thực hiện chương trình liên tục theo một vòng quyét Lưu đồ thực hiện bên trong PLC gồm 2 phần quan trọng là thực hiện chương trình và cấp nhập đầu vào ra:

c Giới thiệu về PLC FX3G 14MR/ES

Dòng PLC FX3G-14M được tích hợp bộ đếm trong lên đến 32Kb bước lệnh cho dòng tiêu chuẩn, tốc độ xử lý một lệnh đơn logic trong thời gian 0.21µs Thêm vào đó, nó cho phép xử lý trên số thực và các ngắt

Việc lập trình trên FX3G đơn giản nhờ vào sự thực thi thông qua đồng thời

2 cổng truyền thông tốc độ cao là RS422 & USB Còn với dòng FX3G ngõ ra kiểu Transistor cho phép phát xung độc lập trên 3 ngõ ra lên đến 10KHz, được nhà sản xuất tích hợp và cải tiến nhiều tập lệnh điều khiển vị trí Chức năng cho phép cài đặt mật khẩu truy cập và phân quyền theo người sử dụng

Ngoài ra, việc kết nối mở rộng thông qua 2 bus bên trái và bên phải cho phép kết nối mở rộng khối chức năng đặc biệt như: Analog/truyền thông nối mạng,…

để đạt được hiệu suất làm việc tốt hơn

* Giới thiệu cơ bản:

- Thiết bị thực tế:

Sơ đồ đấu chân PLC:

- Chân L-N cấp nguồn 220VAC từ lưới

- Ngõ vào kiểu SINK: chân S/S là cực chung được đấu với nguồn 24V

- Ngõ ra kiểu SOURCE: Các chân COM ta đấu chung với nguồn 0V

Trong đồ án này em chọn nút ấn START và nút ấn READY là thường mở, nút

ấn STOP là thường đóng cho hệ điều khiển