Phần 2 Nghiên cứu Compact Contronl Builder AC800MChương 1: Giới thiệu Compact Control Builder được sử dụng cho các điều khiển đơn giản, điềukhiển thiết bị, vòng điều khiển, điều chỉnh cả
Tổng quan về PLC
PLC (Programmable Logic Controller) là một hệ thống điện tử số được thiết kế cho môi trường công nghiệp, theo tiêu chuẩn IEC61131 Nó có bộ nhớ khả trình và sử dụng các lệnh hướng tới người dùng để thực hiện các chức năng như logic, tuần tự, định thời gian, đếm và tính toán số học PLC được sử dụng để điều khiển nhiều loại máy móc và quy trình khác nhau thông qua các đầu vào và đầu ra số hoặc tương tự.
- Xuất hiện năm 1968 bời Modicon theo yêu cầu của General Motors.
- Được thiết kế để dễ lập trình và bảo trì.
- Thay thế các hệ thống điều khiển logic cồng kềnh sử dụng rơ le trong sản xuất tự động.
- Chi phí thấp, nhỏ gọn, linh hoạt dựa trên kiến trúc bộ vi xử lý. Ưu điểm:
- Cho phép điều khiển tác vụ phức tạp nhờ khả năng tính toán đa dạng.
- Đáng tin cậy. Ứng dụng của PLC:
- Điều khiển hệ thống băng tải, điều khiển thang máy, hệ thống quản lý và giảm sát, hệ thống điều hòa.
- Quản lý hệ điều khiển phân tán phức tạp.
- Hệ thống điều khiển trong nhà máy xi măng, nhà máy nhiệt điện.
1.2 Cấu trúc phần cứng và Nguyên lý làm việc.
- Bộ xử lý trung tâm (CPU)
Nguyên lý làm việc: Theo chu trình quét.
1.3 Ghép nối với Modul vào, ra:
Thiết bị đầu vào Logic:
Sơ đồ nguyên lý ghép nối đầu vào Logic:
Thiết bị đầu ra Logic:
Sơ đồ nguyên lý ghép nối đầu ra Logic:
1.4 Kỹ thuật lập trình PLC:
- Thảo luận trực tiếp với khách hanfg
- Sơ đồ công nghệ P&ID, hồ sơ nâng cấp cải tạo nếu có.
• Trả lời các câu hỏi:
- Cần những điều khiển gì?
- Các hành động điều khiển được thực hiện như thế nafo?
- Người vận hành tác động những gì?
- Xử lý thế nào khi có sự cố?
- Mô tả được hoạt động của quá trình
- Tác động từ trạm vận hành và cách thức tác động
- Danh sách các tín hiệu vào, ra
- Chế độ vận hành khi có lỗi.
- Số lượng đầu vào, ra Logic hoặc Tương tự
- Số lượng đầu vào, ra đặc biệt: high speed counter, PWM
- Truyền thông: RS232, Modbus, Ethernet…
- Tốc độ xử lý, dung lượng bộ nhớ.
• Phân địa chỉ theo tín hiệu:
- Theo chức năng: đầu vào, ra tương tự, tốc độ cao,…
- Các biến có cùng một đối tượng hoặc các biến trong cùng trình tự tác động nên có địa chỉ gần nhau.
STT Tên tín hiệu Đầu vào Đầu ra Địa chỉ Ghi
Logic Tương tự Logic Tương tự chú
- Tổng hợp hàm Logic à chương trình LD, IL, FBD (trong bài báo cáo và nghiên cứu phần mềm Control Builder AC800 em sử dụng FBD).
- Lưu đồ thuật toán à chương trình ST.
- Phục vụ bảo trì, bảo dưỡng.
- Viết song song và được cập nhật trong quá trình phát triển dự án.
- Chạy thử từng bộ phận riêng lẻ không tải.
- Chạy thử từng bộ phận có tải và riêng lẻ.
- Chạy thử toàn hệ thống không tải.
- Chạy thử toàn hệ thống có tải.
1.5 Các ngôn ngữ lập trình
- Hai thanh nguồn (Power rails).
- Tiếp điểm (Contacts) đại diện cho biến Logic.
Tiếp điểm nối tiếp à Logic AND
Nhánh song song à Logic OR.
- Cuộn dây (Coils) Đại diện đầu ra.
- Tạo mạch phản hồi: tên tiếp điểm trùng tên cuộn dây.
STT Tên Ký hiệu Ý nghĩa
Khi biến có giá trị bằng 1 thì tiếp điểm này sẽ đóng lại.
Khi biến có giá trị bằng 0 thì tiếp điểm này sẽ đóng lại.
Phát hiện trạng thái của biến thay đổi từ 0 lên 1 sẽ cho giá trị 1 tại thời điểm đó Các thời điểm còn lại là 0.
Phát hiện trạng thái của biến thay đổi từ 1 xuống sẽ cho giá trị 1 tại thời điểm đó Các thời điểm còn lại là 0.
5 Cuộn dây Trạng thái của biến tương ứng với trạng thái bên trái cuộn dây.
Trạng thái của biến tương ứng với nghịch đảo trạng thái bên trái cuộn dây.
- Dễ lập trình, dễ hiểu: giống sơ đồ mạch điện.
- Dễ bảo dưỡng: có khả năng chuẩn đoán lỗi online, từ đó định vị lỗi logic hoặc lỗi thiết bị.
- Hạn chế với kiểu dữ liệu có cấu trúc.
- Gồm nhiều Function Block (FB).
- Tín hiệu chạy từ đầu ra của FB này đến đầu vào của FB khác.
- Đầu ra FB được cập nhật kết quả từ tính toán của FB dựa trên các tham số vào
- Dòng tín hiệu chạy từ trái qua phải.
- Tương tự các mạch IC trong điện tử.
- Ứng dụng kết hợp chức năng điều khiển logic và điều khiển phản hồi.
- Hỗ trợ kém khi có một hay nhiều hành động lặp lại trong một khoảng thời gian định trước.
Nghiên cứu Compact Contronl Builder AC800 5.1.0
Compact Control Builder là công cụ lý tưởng cho việc điều khiển đơn giản, điều khiển thiết bị, thiết lập vòng điều khiển và cảnh báo, đồng thời cung cấp các thư viện chuẩn Người dùng có thể tích hợp các kiểu do mình tự định nghĩa từ các dự án khác vào dự án hiện tại Công cụ này hỗ trợ năm ngôn ngữ lập trình khác nhau, bao gồm: Function Block Diagram, Structured Text, Instruction List, Ladder Diagram và Sequential Function Chart.
1 Tổng quan về phần mềm
Compact Control Builder được tích hợp để chạy trên Windows 7 hoặc Windows Server 2008 R1.
Nó cung cấp các công cụ cho các ứng dụng lập trình và cấu hình các thiết bị phần cứng AC800M.
Ngoài ra còn có yêu cầu:
- Adobe Acrobat Reader version 9.0 trở lên.
Microsoft Word để tạo ra các tài liệu của project còn Acrobat Reader để đọc các hướng dẫn online.
Phần bên trong giao diện Compact Control Builder được gọi là Project Explorer, nơi người dùng có thể tạo và xây dựng các dự án Mỗi dự án bao gồm các cấu hình cần thiết cho AC 800M, cũng như các cài đặt ứng dụng cho hệ thống điều khiển và phần mềm.
Cả phần mềm (các chương trình, hàm,…) và phần cứng (được kết nối tới PLC) là mô hình của 1 project, chúng liên quan với nhau như hình 1.
Compact Control Builder cung cấp một loạt thư viện chuẩn sẵn có, bao gồm các kiểu dữ liệu, chức năng, hàm và module điều khiển cần thiết cho dự án Tất cả các thư viện này đã được tích hợp sẵn trong Control Builder ngay từ khi cài đặt chương trình.
Hình 1 Mối quan hệ giữa phần mềm và phần cứng.
Compact Control Builder gồm các thư viện:
- Thư viện cơ bản bao gồm: các kiểu dữ liệu, các hàm, các module điều khiển, có chức năng có thể mở rộng, được thiết kế bởi ABB.
- Các thư viện truyền thông bao gồm: các khối hàm cho MMS, ModBus, ModBus TCP, SattBus, COMLI, MOD5-to-MOD5 (MTM) và Siemens 3964R Protocols.
- Các thư viện điều khiển gồm: điều khiển PID đơn và kép, module điều khiển,
- Thư viện cảnh báo và sự kiện gồm: các khối chức năng để phát hiện cảnh báo và sự kiện.
- Các thư viện tín hiệu: giám sát, cảnh báo các tín hiệu vào ra,…
Cài đặt chung cho phần cứng có sẵn trong thư viện phần cứng chuẩn của phần mềm Compact Control Builder là bước quan trọng để cấu hình phần cứng PLC cho dự án.
Tất cả các thư viện phần cứng nằm trong phần mềm Compact Control Builder và có thể sử dụng trong các project.
Phần cứng được phân loại:
- Phần cứng cơ bản bao gồm các loại phần cứng cơ bản cho phần cứng PLC như các loại AC 800M, CPU, truyền thông Ethernet, cổng COM, ModuleBus,…
- Phần cứng PROFIBUS bao gồm các loại phần cứng cho PROFIBUS Giao diện truyền thông, ABB Drives và ABB Panel 800.
- Phần cứng truyền thông bao gồm các loại phần cứng cho giao diện truyền thông, MasterBus 300, ModBus TCP, IEC 61850, MOD5, AF 100, Ethernet/IP, PROFINET IO, INSUM, DriveBus and RS-232C.
- Phần cứng truyền thông Protocol bao gồm các phần cứng cho SerialProtocol, COMLI, ModBus và Siemens 3964R.
- Phần cứng I/O bao gồm các giao diện truyền thông I/O, bộ nguồn cho I/O và các đầu nối I/O S100 (incl, S100 Rack), S200, S800 và S900.
5 Kết nối PLC và cấu hình
AC 800M được sử dụng để download các ứng dụng xuống PLC từ Project Explore Các câu lệnh làm việc trong PLC.
Hình 2 Trạm Compact Control Builder kết nối với PLC.
6 Chức năng của Compact Control Builder
Compact Control Builder được sử dụng để lập các Project điều khiển CácProject này được tạo ra trong Control Builder.
Một Project trong Control Builder có khả năng quản lý tối đa 1024 ứng dụng, với mỗi ứng dụng có thể chứa đến 64 chương trình Nhiều cấp điều khiển được tích hợp trong một Project, cho phép tối ưu hóa quá trình điều khiển và giám sát.
Trong môi trường nhiều người dùng, tối đa 32 Control Builder PC có thể hoạt động đồng thời, cho phép tạo ra và điều khiển lên đến 32 PLC trong cùng một dự án.
Sử dụng Control Builder cho phép người dùng tạo ra các thư viện tự định nghĩa, bao gồm các kiểu dữ liệu, khối hàm và các loại Module điều khiển, phục vụ cho mọi dự án Dưới đây là bảng danh sách các chức năng chính của Compact Control Builder.
Tạo mới/Thay đổi/Chèn các thư viện.
Tạo mới/Thay đổi/Sử dụng các kiểu, các khối hàm và các module điều khiển.
Các báo cáo khác nhau (giữa các ứng dụng cũ/mới).
Nạp code của một ứng dụng vào PLC.
Download xuống các Project và chạy online.
Kỹ thuật nhiều người dùng.
Công cụ tìm kiếm và điều hướng.
Các chức năng bổ sung cho phép xây dựng các kiểu dữ liệu tùy chỉnh, đồng thời có thể sử dụng các kiểu dữ liệu có sẵn trong Control Builder của hệ thống DCS ABB 800xA.
800xA Control Builder (Control Builder Professional) bổ sung các chức năng sau để cài đặt các chức năng có sẵn trong Compact Control Builder:
- Bộ điều khiển tích hợp cao cho các ứng dụng SIL.
- CI860 cho FF HSE và CI862 cho TRIO I/O.
- Phân chia đường thông tin HART protocol.
Chú ý: Các chức năng bổ sung của 800xA không có trong Compact Control Builder AC 800M.
Có thể di chuyển các chương trình của Compact Control Builder tới hệ thống 800xA và các project trong PLC có thể được mở bằng Control Builder Professional.
8 Kỹ thuật nhiều người dùng
Compact Control Builder thiết kế trong hệ thống nhiều người dùng, tối đa 32 trạm kỹ thuật riêng biệt.
Computers and OPC Servers need to access shared files within the project, which necessitates the creation of a common project folder that is shared on the network server.
Network server có thể được đặt bất kỳ đâu trong network; trong một máy tính Control Builder PC, trong một OPC Server PC hoặc đứng độc lập (Hình 3)
Phần mềm Compact Control Builder cung cấp Online Help. Để truy nhập các chỉ dẫn online từ Project Explorer, lựa chọn Help > Manuals Các Help trong Control Builder:
1 Lựa chọn phần tử cần trợ giúp bất kỳ (bất kỳ mục nào trên menu, lệnh soạn thảo,…).
Hình 3 Cấu hình share một Project.
Click Help để truy nhập cửa sổ tương tác để xem Online Help cơ bản từng mục.
1 Nhập hoạt động muốn biết thông tin (Ví dụ “configure” hoặc “download”)
2 Nhập tên đối tượng muốn biết thông tin (VD: “PM864” hoặc “project explore”).
3 Nhập chủ đề cần biết thông tin (VD: “function block type” hoặc
Ký tự tìm kiếm chạy qua tất cả mọi chủ đề và tìm tất cả các ký tự trùng khớp.
Ký tự phải chính xác, nếu không sẽ xuất hiện rất nhiều kết quả.
Chương 2 Cài đặt phần mềm
Download file [plc4me.com]ABB_CompactControlBuilderAC800 trên website plc4me.com.
Run as administrator File Auto run sau khi đã giải nén:
- Install Software à Compact Contronl Builder AC800M
Chương 3 Giao diện Compact Control Builder
Một dự án bao gồm dữ liệu từ các thư viện, ứng dụng và kết nối phần cứng, được tổ chức theo cấu trúc nhánh trong Project Explore.
- Mỗi ứng dụng bao gồm các chương trình và các đối tượng bổ sung (data types, function block types, control module types) trong các ứng dụng.
Mỗi chương trình liên kết với một nhiệm vụ, mô tả rõ ràng hoạt động của nó Bên cạnh đó, chương trình cũng có khả năng kết nối các hàm riêng lẻ và các module điều khiển để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau.
- AC 800M: sử dụng cho ứng dụng thông thường.
- SoftController: sử dụng để phát triển, không truy nhập tới PLC.
EmptyProject bao gồm cấu hình tối thiểu và hệ thống thư mục cần thiết Một dự án trống chỉ chứa các hàm firmware hệ thống cơ bản, không bao gồm các hàm phần cứng hay ứng dụng mở rộng.
Create a project Build control libraries Project
Build applications Create alarm coditions Programs
Configure controllers Compiles and download to PLC
Project Explorer là giao diện trong công cụ lập trình Control Builder, cho phép người dùng xem và quản lý dự án hiện tại Chỉ có một dự án được mở tại một thời điểm, giúp tối ưu hóa quy trình làm việc.
- Title bar chỉ tên project.
- Menu bar bao gồm menu drop-down: File, Edit, View, Tools, Window và Help.
- Tool bar bao gồm các biểu tương giống như các phím tắt.
- Khung Project Explorer bao gồm 3 folder chính: Libraries, Applications và Controllers.
Khi khởi tạo một dự án, thư mục Libraries chứa các thư viện hệ thống, bao gồm các hàm firmware có thể áp dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau, cùng với hai thư viện cơ bản luôn được liên kết với dự án.
Bên cạnh đó, Libraries Forder gồm forder phần cứng với các mục bao gồm các loại phần cứng cơ bản (BasicHWLib).
Khi tạo mơi một project, cả hai thư viện chuẩn và thư viện do người dùng tạo ra có thể thêm vào Libraries và Hardware Folder.
Hình 6 Tạo kiểu trong thư viện.
Một thư viện chỉ có thể được thêm vào một ứng dụng nếu đã được đặt trong Thư mục Thư viện Tương tự, một thiết bị phần cứng chỉ có thể kết nối với một cấu hình bộ điều khiển nếu thư viện phần cứng tương ứng đã được đưa vào Thư mục Phần cứng.
So sánh với hãng Yaskawa, Kuka và Nachi
Compact Control Builder là công cụ lý tưởng cho việc điều khiển đơn giản, điều khiển thiết bị, vòng điều khiển và điều chỉnh cảnh báo, đồng thời cung cấp các thư viện chuẩn Người dùng có thể dễ dàng tích hợp các kiểu tự định nghĩa từ các dự án khác vào dự án hiện tại Công cụ này hỗ trợ năm ngôn ngữ lập trình khác nhau, bao gồm: Function Block Diagram, Structured Text, Instruction List, Ladder Diagram và Sequential Function Chart.
Một Project trong Control Builder có khả năng điều khiển tối đa 1024 ứng dụng, với mỗi ứng dụng cho phép tối đa 64 chương trình Nhiều cấp điều khiển có thể được tích hợp trong một Project.
Trong môi trường nhiều người dùng, tối đa 32 Control Builder PC có thể hoạt động đồng thời, cho phép tạo ra và điều khiển lên đến 32 PLC trong cùng một dự án.
Tạo mới/Thay đổi/Chèn các thư viện.
Tạo mới/Thay đổi/Sử dụng các kiểu, các khối hàm và các module điều khiển.
Các báo cáo khác nhau (giữa các ứng dụng cũ/mới).
Nạp code của một ứng dụng vào PLC.
Download xuống các Project và chạy online.
Kỹ thuật nhiều người dùng.
Công cụ tìm kiếm và điều hướng.
Kỹ thuật nhiều người dùng
Compact Control Builder thiết kế trong hệ thống nhiều người dùng, tối đa 32 trạm kỹ thuật riêng biệt.
Computers and the OPC Server need to access shared files within the project, which necessitates the creation of a common project folder that is shared on the network server.
Network server có thể được đặt bất kỳ đâu trong network; trong một máy tính Control Builder PC, trong một OPC Server PC hoặc đứng độc lập
Ngoài ra, Compact Control Builder còn hỗ trợ người dùng ở Online Help nữa.
Phần mềm Motoman Simulator với đồ họa nâng cao cung cấp mô phỏng 3D chính xác cho các tế bào Robot, cho phép tối ưu hóa vị trí Robot và thiết bị, phát hiện va chạm, tiếp cận mô hình và tính toán chu kỳ thời gian MotoSim còn hỗ trợ lập trình offline cho các hệ thống phức tạp, đồng thời cung cấp khả năng điều khiển Robot và giao diện lập trình cho bộ điều khiển DX100 và NX100.
VRC hỗ trợ nhiều ngôn ngữ tiêu chuẩn và mô phỏng bộ điều khiển DX100 và NX100 trên PC, cho phép cấu hình hệ thống và chỉnh sửa tệp điều kiện MotoSim cung cấp giao diện điều khiển DX100 và NX100, cho phép người dùng nhập tệp CAD định dạng hmf, hsf hoặc 3ds Dù sử dụng bộ điều khiển DX100, NX100 hay MotoSim EG – VRC, giao diện đều giống nhau, giúp thực hiện các hành động trong mô phỏng ảo tương tự như trong thực tế Ưu điểm nổi bật là khả năng sử dụng công cụ đồ họa 3D tiêu chuẩn, cho phép thêm đánh dấu và nhận xét vào mô phỏng Robot, đồng thời đảm bảo khoảng cách chính xác Việc tạo đường đo vĩnh viễn hỗ trợ bố trí ô hiệu quả Thời gian hoạt động của MotoSim EG – VRC giúp giảm thời gian lập trình, nâng cao hiệu suất thiết bị sản xuất Các bộ phận mới có thể được lập trình ngoại tuyến trước khi sản xuất, và chương trình Robot hiện tại có thể được điều chỉnh để tối ưu hóa hiệu quả và giảm thời gian chu kỳ mà không làm ảnh hưởng đến lịch trình sản xuất.
Thử nghiệm ảo độ chính xác cao giúp giảm thời gian ngừng hoạt động của Robot bằng cách cho phép thử nghiệm các chương trình trên PC MotoSim EG – VRC cung cấp khả năng điều chỉnh để tối ưu hóa hiệu suất của Robot, với chức năng tính toán đường dẫn chi tiết giúp đơn giản hóa việc xác minh chương trình Ngoài ra, nó cho phép người dùng tạo các góc xử lý, duy trì hướng công cụ Robot trên các bề mặt không bằng phẳng như góc nhọn hoặc hình dạng dần dần, ví dụ như cánh quạt hoặc bình xăng xe máy.
Lập trình ngoại tuyến cho Robot cho phép xác định các yếu tố như đường dẫn, tốc độ và dữ liệu chương trình trên PC Người dùng có thể di chuyển Robot ảo, nhập dữ liệu để tạo chương trình và tải xuống bộ điều khiển Robot Đặc biệt, khi sử dụng phần mềm Motoman Mot MotoCal và bộ lọc tùy chọn, các chương trình được tạo trong MotoSim EG – VRC có thể được tải xuống bộ điều khiển mà không cần tối ưu hóa hay trỏ đến.
Các linh kiện trong hệ thống mẫu được cung cấp trên đĩa CD cài đặt, bao gồm các bộ phận phụ kiện giúp tăng cường khả năng điều khiển nhiều Robot Hệ thống này hỗ trợ chức năng chuyển động độc lập, phối hợp, điều khiển và kết hợp các trục ngoài một cách hiệu quả.
- Các ngôn ngữ dễ sử dụng tương tự như bộ điều khiển Robot.
- Có thể được sử dụng để giải thiểu các lỗi sửa lỗi, giảm thời gian cài đặt.
- Chế độ xem người dùng có thể xác định, chu kỳ thời gian và phân tích.
MotoSim EG – VRC cho phép mô phỏng và lập trình ngoại tuyến các hệ thống Robot phức tạp một cách chính xác Phần mềm này mang đến trải nghiệm thực tế về Robot khi lập trình trên PC, đồng thời cải thiện khả năng mô phỏng điều khiển tiên tiến giữa Robot và các thiết bị bên ngoài.
Phần mềm mô phỏng lập trình ngoại tuyến cho Hệ thống và Robot KUKA.
Tối ưu hóa hệ thống và robot thông qua lập trình ngoại tuyến giúp gia tăng linh hoạt và năng suất Việc áp dụng tư duy tiên tiến và lập trình đồ họa trong môi trường ảo cho phép hệ thống sẵn sàng cho các nhiệm vụ sản xuất Giao diện người dùng trực quan cùng các chức năng và module đa dạng của KUKA.Sim mang đến giải pháp tối ưu và hiệu quả cao nhất trong lập trình ngoại tuyến.
- Kiểm tra khả năng tiếp cận và phát hiện va chạm: tính năng phát hiện, có thể đảm bảo khả năng tồn tại của robot.
Chương trình và bố trí chương trình cần được thiết kế với bố cục đơn giản và tối ưu hóa hệ thống sản xuất, nhằm thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng trong giai đoạn đầu của dự án.
Danh mục điện tử và mô hình tham số cho phép người dùng định nghĩa hầu hết các thành phần trong eCatalog dưới dạng tham số, giúp linh hoạt điều chỉnh chiều cao hoặc chiều rộng theo nhu cầu Cách tiếp cận này không chỉ loại bỏ sự cần thiết phải chỉnh sửa CAD mà còn tiết kiệm đáng kể thời gian cho việc lắp đặt kẹp, băng tải, hàng rào và nhiều thành phần khác trong catalog.
KUKA.Sim Layout là phần mềm thiết kế 3D cho Robot KUKA, cho phép người dùng tạo ra nhiều bố cục khác nhau, dự thảo và nhiệm vụ robot một cách nhanh chóng và dễ dàng Với thư viện phong phú và tính năng Plug & Play, phần mềm này là công cụ mô phỏng lý tưởng cho đội ngũ bán hàng, giúp nghiên cứu khái niệm và phân tích khả năng tiếp cận mà không cần thông số kỹ thuật thời gian chu kỳ.
KUKA.Sim Pro: dùng để hoàn thành quá trình lập trình ngoại tuyến của robot
KUKA cung cấp khả năng phân tích chu kỳ thời gian và quy trình tạo ra các chương trình cho robot Ngoài ra, nó còn cho phép kết nối thời gian thực với bộ điều khiển robot ảo KUKA (KUKA.OfficeLite).
