Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 64 - Khoa Cơ - Điện Nh đã phân tích từng khối ở trên. Đầu tiên Sensor LM 335 cảm biến nhiệt độ phòng chuyển thành mức điện áp và đa vào đầu vào cảu mạch lặp. Sau đó nó đợc đa vào mạch biến đối chuẩn hoá có phơng trình V = 1 2 R R . (V 2 - V 1 ) = 10. (V 2 - V 1 ), với V 1 = 2,93V. Từ đây mạch điện luôn có đáp ứng ra tơng ứng với đầu vào là nhiệt độ môi trờng cần đo. Do ta đã biến đổi chuẩn hoá nên chỉ đo nhiệt độ trong khoảng nhiệt độ từ 20 o C đến 50 o C tơng ứng với mức điện áp 0V đến 3V. Nghĩa là có sự tơng ứng cứ 1 o C thì ứng với 0,1V từ đầu ra này ta đa vào PLC. ắ Lu đồ thuật toán mô phỏng hoạt động 3.3.2. Cảm biến đo mức [10] Ngời ta gọi mức là chiều cao điền đầy các chất lỏng hay các hạt trong thiết bị công nghệ. Mức của môi trờng làm việc là một tham số công nghệ, thông tin về nó dùng để kiểm tra chế độ làm việc của các thiết bị công nghệ, trong một số trờng hợp dùng để điều khiển quá trình sản xuất. Bằng phép đo mức có thể nhận đợc thông tin về mức, khối lợng chất lỏng chứa trong bể. T 0 > 11005 0 C T 0 < 11005 0 C Bắt đầu T 0 = 1100 5 0 C Tắt quạt, bật đèn Bật quạt, bật đèn Nhiệt độ chuẩn Hình3.21: Sơ đồ thuật toán mô phỏng hệ thống làm mát Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 65 - Khoa Cơ - Điện Các thông tin Analog hoặc có thể Digital dùng để đóng mở van đợc sử dụng rộng rãi trong quá trình điều khiển. Thực tế dây chuyền sản xuất sử dụng hệ thống đo và điều khiển mức thuỷ tinh bằng Lazes. Song do yêu cầu điều khiển mô hình nên em sử dụng cảm biến đo mức thuỷ tinh bằng phao. Hoạt động của hệ thống: Mức thuỷ tinh lỏng đợc xác định thông qua cảm biến đo mức kiểu phao chuyển thành tín hiệu rời rạc dới dạng Digital, tín hiệu đợc đa tới đầu vào của PLC. Tại đây tín hiệu đợc đọc và xử lý để điều khiển thông qua phần mềm điều khiển và cơ cấu chấp hành. Bảng 3.6: Bảng trạng thái hệ thống đo mức thuỷ tinh Cơ cấu chấp hành Trạng thái đối tợng mức thuỷ tinh Loại Trạng thái Trạng thái ban đầu của hệ thống Máy nạp phối liệu Tắt H < = 0,7 0,002 m Máy nạp phối liệu Mở H > = 0,7 0,002 m Máy nạp phối liệu Tắt ắ Thiết kế Thiết bị đo và điều khiển mức thuỷ tinh lỏng trong phạm vi hẹp nên dùng phao hình cầu đờng kính 40mm bằng thép không gỉ. Phao nổi trên mặt Mức thuỷ tinh Cảm biến PLC Mạch động lực Cơ cấu chấp hành Hình3.22: Sơ đồ khối của hệ thống Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 66 - Khoa Cơ - Điện chất lỏng và qua một thanh nối, rồi đợc nối với công tắc hành trình có một tiếp điểm thờng mở và một tiếp điểm thờng đóng để biến đổi thành tín hiệu rời rạc ON/OFF ắ Cơ cấu chấp hành - Động cơ máy nạp liệu sử dụng nguồn nuôi 9DCV ắ Lu đồ thuật toán mô phỏng 3.3.3. Cảm biến quang điện [11] Một dây chuyền sản xuất công nghiệp sử dụng nhiều loại cảm biến tại nhiều điểm khác nhau để giám sát dòng sản phẩm. Trong đó cảm biến quang điện thờng đợc lắp đặt ở các dây chuyền làm nhiệm vụ phát hiện, kiểm tra và đếm sản phẩm trên các băng chuyền. ở công đoạn này cảm biến quang điện đã chứng tỏ đợc những tính năng u việt của mình. Cảm biến quang điện thế hệ đầu tiên gồm có nguồn sáng và gơng phản xạ. Qua năm tháng, cảm biến quang điện nổi lên với nhiều hình dáng thiết kế đặc biệt, mỗi loại phục vụ một công việc chuyên biệt nhất định. Ngày nay một bộ cảm biến quang điện tiêu chuẩn đợc cải tiến gồm có một cực phát và một cực thu riêng biệt, một vài loại đợc trang bị cáp quang không phân nhánh và bộ khuyếch đại. Nắn đợc mục đích của vấn đề trên và để áp dụng cho việc thiết kế hệ thống mô phỏng em đã tiến hành tìm hiểu thiết kế mạch cảm biến quang H < 0,7 0,002 m H > 0,7 0,002 m Bắt đầu H = 0,7 0,002 m Mở máy nạp liệu Tắt máy nạp liệu Kết thúc Hình3.23: Sơ đồ thuật toán mô phỏng hệ thống nạp liệu Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 67 - Khoa Cơ - Điện Hoạt động của hệ thống: đối tợng cảm nhận là băng kính đợc thu nhận qua cảm biến (Sensor) quang dới dạng ON/OFF và đợc đa tới cổng nhập của PLC. Tại đây tín hiệu đợc đọc và xử lý để điều khiển và tác động lên cơ cấu chấp hành ắ Sơ đồ mạch nguyên lý cảm biến quang điện ắ Chọn linh kiện - Điện trở - Tranzitor C828 - Tế bào quang điện Cds ắ Nguyên lý hoạt động Dựa trên nguyên lý hoạt động của tế bào quang điện. Quang điện trở hoạt động theo hiệu ứng quang nội, giả sử có một tấm bán dẫn phẳng có thể tích V đợc Cds C828 C828 10k 220k +9VDC Hình 3.25: Sơ đồ mạch nguyên lý cảm biến quang Đối tợng băng kính Cảm biến PLC Cơ cấu Chấp hành Mạch động lực Hình3.24: Sơ đồ khối của hệ thống Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 68 - Khoa Cơ - Điện pha tạp chất loại n với nồng độ donor Nd và có mức năng lợng Wd. Khi bị chiếu sáng các Photon ion hoá nguyên tử donor và giải phóng điện tử làm cho độ dẫn thay đổi. Độ dẫn điện của cảm biến quang điện tử sẽ phụ thuộc thông lợng ánh sáng chiếu vào theo một hàm phi tuyến. Cực phát bức xạ là Diode (LED) phát quang. Khi ánh sáng chiếu vào tế bào quang điện làm cho T1 đóng, T2 mở ứng với tiếp điểm thờng đóng của PLC đợc mở ra ngắt mạch điều khiển. Ngợc lại khi có vật thể đi qua chắn chùm sáng chiếu tới tế bào quang điện làm cho T1 mở, T2 đóng ứng với tiếp điểm thờng đóng của PLC đợc đóng cung cấp ngõ ra cho PLC. 3.3.4. Rơle 24VDC Các cổng ra của PLC là các Rơle và hệ thống đèn LED. Rơle dùng để đóng mạch cung cấp nguồn một chiều cho các động cơ điện, rơle đợc sử dụng cho thiết bị chuyển mạch có dòng điện nhỏ, thấp hơn 10A 3.4. Sơ đồ kết nối của hệ thống điều khiển 3.4.1. Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi Sau khi nghiên cứu phần mềm Step7 - micro/Win 32 và chọn thiết bị điều khiển CPU 224 để điều khiển dây chuyền sản xuất kính thì việc lựa chọn các thiết bị khác để kết nối với dây chuyền cần điều khiển là công việc quan trọng. Sử dụng các thiết bị điều khiển quan trọng là: Máy tính PC, CPU, cáp PC/PPI và module mở rộng. Ghép nối máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485. Hình 3.26: Sơ đồ nguyên lý Rơ le24VDC Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 69 - Khoa Cơ - Điện H ình 3.28: Hệ thốn g điều khiển tron g các dâ y chu y ền sản xuất ` Ngoài ra trong một số dây chuyền sản xuất lớn ngời ta kết nối máy tính với nhiều CPU khác nhau và kết hợp với những phần mềm khác nh protul tạo thành một hệ thống điều khiển, hay còn gọi là mạng đa chủ. Trong đó: TD 200 và OP15 là hệ thống điều khiển, hiển thị, theo dõi, kiểm tra và lu trữ quá trình sản xuất. 3.4.2. Thiết kế mô hình dây chuyền sản xuất kính Hình3.27: Sơ đồ kết nối tổng thể Module mở rộng Modul mở rộn g R R S S - - 2 2 3 3 2 2 R R S S - - 4 4 8 8 5 5 M M o o d d u u l l m m ở ở r r ộ ộ n n g g I I 0 0 . . 0 0 ữ ữ I I 0 0 . . 7 7 Q Q 0 0 . . 0 0 ữ ữ Q Q 2 2 . . 7 7 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 70 - Khoa Cơ - Điện ắ Mô hình thiết kế (Hình 3.29 và hình 3.30) ắ Sơ đồ nối dây của hệ thống (Hình 3.31, 3.32, 3.33) Hình 3.29: Mô hình dây chuyền sản xuất kính ắ Nguyên lý làm việc Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 71 - Khoa Cơ - Điện Nhìn trên hình vẽ ta thấy rằng nguồn cung cấp cho PLC là 220V, đầu vào, đầu ra điện áp 24DCV. Mô hình dây chuyền sản xuất kính chúng tôi thiết kế có 10 đầu vào, gồm có tín hiệu khởi động, dừng hệ thống và đặc biệt là tín hiệu từ các cảm biến nhiệt, cảm biến quang. Mô hình dây chuyền sản xuất kính có 21 đầu ra, các đầu ra chúng tôi dùng hệ thống các motor một chiều và các đèn Led để thể hiện thông qua các rơ le 24DCV ứng với các nguồn cung cấp riêng. Chi tiết hơn về quá trình điều khiển đợc chúng tôi trình bày trong mục yêu cầu tín hiệu điều khiển. module mở rộng mà chúng tôi nghiên cứu và sử dụng trong đề tài là EM231, nguồn cung cấp là 24DCV. Đầu vào có thể là dạng tín hiệu tơng tự Analog kiểu áp hoặc dòng hay dạng tín hiệu số Digital. Tín hiệu cảm biến nhiệt mà chúng tôi sử dụng trong mô hình thiết kế là AIW0 đầu vào Analog dạng điện áp, nên 2 đầu vào đợc đa vào A+ và A- . Nh đã phân tích trên phần thiết kế cảm biến nhiệt, nhiệt độ định mức là 50 0 C, nhiệt độ trong khoảng từ 20 o C đến 50 o C tơng ứng với mức điện áp 0V đến 3V. Nghĩa là có sự tơng ứng cứ 1 o C thì ứng với 0,1V, từ đầu ra này ta đa vào PLC. 3.5. Viết chơng trình điều khiển Từ việc nghiên cứu dây chuyền công nghệ, xây dựng sơ đồ thuật toán ở chơng 2. Chúng tôi tiến hành viết chơng trình điều khiển. 3.5.1. Viết chơng trình điều khiển cho lò nung thuỷ tinh Để thuận tiện cho việc viết chơng trình điều khiển chúng tôi sử dụng các ký hiệu cho các phần tử và phân công tín hiệu vào / ra. Bảng 3.7: Phân công tín hiệu vào/ra cho lò nung thuỷ tinh Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Trờng ĐHNNI - Hà Nội - 72 - Khoa Cơ - Điện Phân công tín hiệu vào Kí hiệu Địa chỉ Phần tử Start I 0.0 Nút khởi động hệ thống Stop I0.1 Nút dừng hệ thống S1 AIW0 Cảm biến nhiệt độ S2 I 0.2 Thiết bị đo mức thuỷ tinh Phân công tín hiệu ra Kí hiệu Địa chỉ Phần tử LĐ1 Q 0.0 - Hệ thống nạp phối liệu LĐ2 Q 0.1 - Hệ thống cấp nhiệt bên phải lò nung M1 Q 0.2 - Hệ thống cấp nhiệt bên trái lò nung M2 Q 0.3 - Hệ thống quạt gió làm mát Từ việc nghiên cứu sơ đồ công nghệ, phân công tín hiệu vào ra và mô phỏng quá trình chúng tôi viết chơng trình điều khiển cho lò nấu thuỷ tinh. Chơng trình đợc viết trên phần mềm Step7.Micro/Win32. ắ Chơng trình đợc viết dới dạng Ladder logic: . đồ công nghệ, phân công tín hiệu vào ra và mô phỏng quá trình chúng tôi viết chơng trình điều khiển cho lò nấu thuỷ tinh. Chơng trình đợc viết trên phần mềm Step7.Micro/Win32. ắ Chơng trình. đa chủ. Trong đó: TD 200 và OP15 là hệ thống điều khiển, hiển thị, theo dõi, kiểm tra và lu trữ quá trình sản xuất. 3.4.2. Thiết kế mô hình dây chuyền sản xuất kính Hình3 .27:. đầy các chất lỏng hay các hạt trong thiết bị công nghệ. Mức của môi trờng làm việc là một tham số công nghệ, thông tin về nó dùng để kiểm tra chế độ làm việc của các thiết bị công nghệ, trong