NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG FMS, GIÁM SÁT BẰNG WINCC

1.2 Các vấn đề đặt raĐể xây dựng hoàn thiện mô hình FMS với nguyên lí cơ cấu hoạt động như cơ cấu thật, mô hình thiết kế với đặc điểm chung:Thiết lập quy trình công nghệ.Mô hình cơ khí gồm :2 băng tải (1 băng tải phân loại chiều cao, 1 băng tải phân loại màu sắc), tay máy robot (gắp và vận chuyển phôi).Mạch điều khiển kết nối PLC S7300.Thiết kế giao diện người dùng trên WinCC giám sát chu trình hoạt động của hệ thống.Kiểm tra và đánh giá hệ thống:Về mặt cơ khí: hệ thống khi thiết kế phải đơn giản nhưng đòi hỏi phải có kết cấu vững chắc, các chi tiết thiết kế phải hợp lí, phù hợp. Hệ thống sau khi hoàn chỉnh phải chắc chắn, hoạt động ổn định, không rung lắc.Điều khiển: quá trình điều khiển hệ thống phải nhịp nhàng, các xylanh và băng tải phải hoạt động tốt.Hoạt động: hệ thống phải hoạt động trơn tru, không rung lắc, hệ thống khí nén cung cấp khí cho xylanh phải hoạt động tốt theo yêu cầu đề ra. Các tay máy gắp phôi hoạt động nhẹ nhàng, không gây tiếng ồn.An toàn: hệ thống điện và khí nén cung cấp cho toàn bộ hệ thống phải đảm bảo an toàn, không để rò rỉ khí ra bên ngoài làm giảm năng suất làm việc, hay để chập điện sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG FMS, GIÁM SÁT

BẰNG WINCC

Giáo viên hướng dẫn : Th.S ĐÀO NGỌC ANH

Sinh viên thực hiện: : LÊ VĂN THẾ

BÙI DUY KHÁNH TRỊNH TUẤN THÀNH

Hà Nội - 2015

MỤC LỤC

1.1 Giới thiệu chung 4

1.2 Các vấn đề đặt ra 6

1.3 Phương pháp nghiên cứu 6

1.4 phạm vi và giới hạn nghiên cứu 7

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG 9 2.1 Giới thiệu chung về hệ thống FMS 9

2.1.1 Lịch sử phát triển 9

2.1.2 Cấu trúc FMS 9

2.1.3 Tính linh hoạt của FMS 10

2.1.4 Sự tích hợp FMS với các hệ thống tự động hóa 10

2.1.5 Nguyên tắc thiết lập FMS 11

2.1.6 Phân loại FMS 11

2.1.7 Ưu nhược điểm của hệ thống sản xuất linh hoạt FMS 12

2.1.8 Ứng dụng của FMS ở một số nước trên thế giới 12

2.2 Các module trong hệ thống FMS 13

2.2.1 Module cấp phôi 13

2.2.2 Module gắp phôi 14

2.2.3 Module vận chuyển 15

2.2.4 Module phân loại sản phẩm: 17

2.2.5Module kho chứa 18

2.3 Hệ thống điều khiển 19

2.3.1 Cảm biến 19

2.3.2 Động cơ điện một chiều 25

2.3.3 Thiết bị đóng ngắt điều khiển rơ-le 26

2.4 Hệ thống điều khiển khí nén 28

2.4.1 Khái quát chung về PLC 28

2.4.2 Cácloại van khínén 36

2.5 Hệ thống điều khiển và giám sát 40

CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 42 3.1 Mô hình hóa 42

3.1.1 Module cấp phôi 42

3.1.2 Module gắp phôi 43

3.1.3 Module vận chuyển: 45

3.2 Mô hình hệ thống điều khiển 46

3.2.1 Mô hình hệ thống khí nén 46

3.2.2 Mô hình hệ thống điện 46

3.3 Sơ đồ khối của hệ thống 47

3.4 Bản vẽ các chi tiết trong hệ thống: Error! Bookmark not defined. 3.5 Các sơ đồ khối 69

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta đang trong thời kì hội nhập với thế giới và đang trong quá trình côngnghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, từ một nước thuần nông để công nghiệp hóa hiệnđại thì không thể dùng sức lao động bằng chân tay Đặc biệt là bắt kịp được với cácnước trong khu vực Đông Nam Á và thế giới về cả kinh tế, khoa học cũng như các lĩnhvực khác.Vì vậy, việc tự động hóa là điều bắt buộc trong mọi lĩnh vực khoa học côngnghệ, công nghiệp, nông nghiệp nhằm tăng cao số lượng sản phẩm trong một đơn vịthời gian, giảm sức lao động của con người Trên thế giới thì các hệ thống sản xuấtlinh hoạt (FMS) đã xuất hiện từ rất sớm và được đưa vào các nghành công nghiệpnhằm tăng gia sản xuất và giúp con người giải phóng được lao động chân tay.

Song song với các ngành công nghiệp sản xuất sản phẩm công nghiệp thì việcphân loại(nguyên liệu đầu vào) là cực kỳ quan trọng trong một chu trình sản xuất tựđộng trong hệ thống FMS.Điều đó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của sản phẩmsau khi xuất xưởng và có ảnh hưởng rất nhiều đến kinh tế.Xuất phát từ yếu tố trên vàứng dụng của FMS trong các lĩnh vực khác nhau, cùng quá trình học tập, tìm hiểu kiếnthức lý thuyết và thực hành trên lớp chúng em lựa chọn nghiên cứu và thiết kế mô hình

hệ thống FMS giám sát bằng WinCC Hi vọng rằng chúng em có thể vận dụng nhữngkiến thức được học trên trường lớp vào thực tế,để tích lũy thêm kiến thức và kinhnghiệm

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung

Ngày nay, sự phát triển của các nghành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử,trong đó những hệ thống ưng dụng cơ điện tử như: hệ thống sản xuất linh hoạt FMS,

hệ thống điều khiển động lực ô tô… đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy quá

trình tự động hóa sản xuấtcông nghiệp nói riêng và góp phần phát triển khoa học kĩthuật thế giới nói chung.Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible manufacturingSymtems) bao gồm một số máy CNC, các thiết bị tự động, các module sản xuất linhhoạt, các thiết bị công nghệ riêng lẻ được bố trí theo trình tự công nghệ và liên kếtvới nhau bằng các thiết bị vận chuyển Các thiết bị trong hệ thống FMS được điềukhiển bằng máy tính và các phần mềm tương ứng Ngoài ra toàn bộ hệ thống còn đượcđiều khiển bởi một số máy tính trung tâm Trong các nhà máy sản xuất, hệ thống sảnxuất linh hoạt FMS giúp tăng năng suất lao động, giảm chi phí vận chuyển, đo lường

và kiểm tra, cải thiện được dòng nguyên vật liệu, giảm lượng tồn kho… Hiện nay, hệthống được sử dụng trong hầu hết các tập đoàn công nghiệp lớn như Canon, Toyota…

1.2 Các vấn đề đặt ra

Để xây dựng hoàn thiện mô hình FMS với nguyên lí cơ cấu hoạt động như cơcấu thật, mô hình thiết kế với đặc điểm chung:

Thiết lập quy trình công nghệ

Mô hình cơ khí gồm :2 băng tải (1 băng tải phân loại chiều cao, 1 băng tải phân loạimàu sắc), tay máy robot (gắp và vận chuyển phôi)

Mạch điều khiển kết nối PLC S7-300

Thiết kế giao diện người dùng trên WinCC giám sát chu trình hoạt động của hệ thống

Kiểm tra và đánh giá hệ thống:

Về mặt cơ khí: hệ thống khi thiết kế phải đơn giản nhưng đòi hỏi phải có kết cấu vững

chắc, các chi tiết thiết kế phải hợp lí, phù hợp Hệ thống sau khi hoàn chỉnh phải chắcchắn, hoạt động ổn định, không rung lắc

Điều khiển: quá trình điều khiển hệ thống phải nhịp nhàng, các xylanh và băng tải phải

hoạt động tốt

Hoạt động: hệ thống phải hoạt động trơn tru, không rung lắc, hệ thống khí nén cung

cấp khí cho xylanh phải hoạt động tốt theo yêu cầu đề ra Các tay máy gắp phôi hoạtđộng nhẹ nhàng, không gây tiếng ồn

An toàn: hệ thống điện và khí nén cung cấp cho toàn bộ hệ thống phải đảm bảo an

toàn, không để rò rỉ khí ra bên ngoài làm giảm năng suất làm việc, hay để chập điện sẽảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống

1.3 Phương pháp nghiên cứu

Trong một hệ thống cơ điện tử phương pháp thiết kế có ý nghĩa rất quan trọng,mang tính tổng quát và tiên phong một đồ án cơ điện tử

Đồ án sử dụng 2 phương pháp:

Nghiên cứu cơ sở lí thuyết các mô hình, hệ thống thực tế, thiết bị có sẵn trên thế giới

để chọn phương pháp phù hợp, kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm khoahọc

Sử dụng các công cụ thiết kế, mô hình hóa và mô phỏng trên máy tính để đánh giá môhình thiết kế đồng thời loại trừ các sai sót trước khi chế tạo

1.4 Phạm vi và giới hạn nghiên cứu

Việc nghiên cứu hệ thống FMS có tính bao quát và bao gồm nhiều lĩnh vực, tuynhiên do thời gian nghiên cứu và kiến thức tích lũy còn hạn chế, nền đồ án mô hìnhcấp phôi tự động có giới hạn về một số vấn đề như:

Phôi:

Dùng hệ thống cảm biến để nhận biết các loại phôi, với các loại phôi phức tạp

có thể sử dụng bằng phương pháp xử lý ảnh Tuy nhiên, giới hạn đề tài chỉ sử dụngcảm biến do vậy loại phôi được chọn sẽ phù hợp với loại cảm biến sử dụng

Vật liệu: Gỗ

Số lượng: 9cái

Loại phôi: Cao (60 x40 mm)

Thấp(40x40 mm)Màu sắc (xanh, đỏ, vàng)

Module gia công: 5 module

1 Module cấp phôi

2 Module vận chuyển

3 Module phân loại phôi

4 Module kho chứa

5 Module gắp phôi

Kích thước hệ thống: Hệ thống mô hình có kích thước bề mặt(1.45m x 1.55m)

Khả năng lập trình: Khả năng lập trình phức tạpnhưng có thay đổi theo tính linh hoạt

mà hệ thống yêu cầu

Khả năng giám sát:Giám sát dựa trên giao diện được lập trình bằng WinCC giúp hệ

thống hoạt động ổn định hơn

Những hạn chế khi sử dụng Wincc: Đây là mô hình được mô phỏng trên máy tính nên

độ mượt của các chuyển động còn phụ thuộc vào cấu hình máy Do thời gian và kiếnthức về WinCC còn hạn chế nên chưa khai thác được tối ưu phần mềm

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG 2.1 Giới thiệu chung về hệ thống FMS

Các cơ cấu chính của FMS từ lâu cũng đã được thiết kế từ lâu Một số cơ cấunày cũng đã được chế tạo và sử dụng từ những năm 1970 Tuy nhiên, chỉ vào tháng 11năm 1978 trong tạp chí “ IRON AGE” đã đăng bài báo đâu tiên về “ tính linh hoạt củasản xuất”, người ta mới có ý tưởng về triển vọng của gia công cơ khí

Chỉ sau khi công nhận kết quả nghiên cứu của hãng “Korman” về ba trung tâmgia công được sử dụng ở nhà máy “ General Motors ” để chế tạo bánh răng và trục ô tô

và với hàng loạt hệ thống do các hãng của Nhật Bản chế tạo thì hệ thống FMS mớiđược sử dụng rộng rãi

2.1.2 Cấu trúc FMS

Thành phần của FMS bao gồm:

Các thiết bị công nghệ và các thiết bị kiểm tra được trang bị các tay máy tự động vàcác máy tính để tính toán và điều khiển

Các bộ chương trình để điều khiển FMS

Các tế bào gia công tự dộng (các mô đun sản xuất linh hoạt), thông thường là các máyCNC có mối lien hệ với các máy tính và hệ thống vận chuyển – tích trữ phôi tự dộng

Theo cấu trúc thì FMS là một tổ hợp của tế bào gia công tự động và tế bào kiểmtra tự động được lien kết với nhau thành một hệ thống nhất theo dòng vật liệu với sựgiám sát của hệ thống vận chuyển tích trữ phôi tự động và điều khiển nhờ mạng máytính

2.1.3 Tính linh hoạt của FMS

Tính linh hoạt của hệ thống sản xuất được thể hiện ở các yếu tố sau:

a) Yếu tố kĩ thuật bao gồm:

Công suất của hệ thống, vùng tốc độ và lượng chạy dao, số lượng các đầu mangdụng cụ cắt và dụng cụ phụ, các cơ cấu vận chuyển và kho chứa, các thiết bị điềukhiển, dung lượng của ổ tích phôi, ổ tích dụng cụ, mức độ tiêu chuẩn hóa của các bềmặt và kích thước của thiết bị công nghệ và kĩ thuật, khả năng lập trình và mức độthích ứng của các thiết bị điều khiển

Tính linh hoạt của quá trình là khả năng chế tạo nhiều loại sản phẩm từ nhiềuvật liệu khác nhau bằng những phương pháp khác nhau

Tính linh hoạt đối với sản phẩm là chuyển đổi nhanh và kinh tế FMS để chế tạosản phẩm mới

Tính linh hoạt theo tiến trình : khả năng tiếp tục chế tạo nhiều sản phẩm đã địnhkhi một số thiết bị công nghệ dừng hoạt động

Tính linh hoạt của chủng loại sản phẩm là khả năng chế tạo nhiều sản phẩm của FMS

2.1.4 Sự tích hợp FMS với các hệ thống tự động hóa

Sự tích hợp của hệ thống thiết kế tự động và hệ thống chuẩn bị công nghệ sảnxuất tự động FMS là cần thiết, bởi hệ thống tích hợp cho phép giải phóng con ngườikhỏi sự tham gia trực tiếp trong quy trình công nghệ và như vậy con người chỉ có chứcnăng tham gia và giám sát Tích hợp có thể tạo ra hiệu quả sử dụng FMS trong quátrình sản xuất đơn chiếc và hàng loạt ví dụ như gia công 100.000 chiếc với 2-3 lần sử

lí 30.000-50.000 chương trình CNC và robot Chỉ có máy tính mới tạo ra được khốilượng thông tin khổng lồ như vậy

Như vậy,FMS cần phải làm việc trong thành phần hệ thống tích hợp toàn phần(hệ thống điều khiển tự động, hệ thống thiết kế tự động, hệ thống chuẩn bị công nghệsản xuất tự động, hệ thống FMS)

2.1.5 Nguyên tắc thiết lập FMS

Thiết lập FMS được bắt đầu từ việc xác định họ chi tiết được chế tạo trongFMS Kết quả của công việc này dùng để xác định thiết bị công nghệ của FMS, cácloại kho chứa, các cơ cấu vận chuyển v v…

Tiếp theo đó là thiết lập cấu trúc chức năng, cấu trúc công nghệ và cấu trúcthông tin của FMS, đồng thời thiết lập mạng máy tính nội bộ Sau giai đoạn này có thểgiải quyết vấn đề thuật toán và lập trình có tính tác động qua lại của các hệ thống điềukhiển của FMS với các hệ thống tự động khác trong hệ thống tích hợp sản phẩm Songsong với hệ thống này cần thiết lập các hệ thống cung cấp điện, khí nén…

2.1.6 Phân loại FMS

Dựa vào kinh nghiệm ứng dụng FMS ở các nước trên thế giới FMS được chia thànhcác loại chính sau:

Loại 1: Không phụ thuộc vào dòng vật liệu của tế bào gia công(đồng nghĩa với module

sản xuất linh hoạt) Loại này được cấu tạo từ máy vạn năng với điều khiển theo theochương trình số, cho phép liên kết với máy tính bậc cao để điều khiển FMS loại 1được sử dụng trong các trường hợp mà chi tiết có thời gian lớn (quá trình gia côngđược thực hiện trên một máy)

Loại 2: Gồm các tế bào gia công tự động vạn năng được điều khiển từ mạng máy tính

và hệ thống vận chuyển- tích trữ phôi tự động linh hoạt Các chi tiết cùng loại có thểgia công theo nhiều tiến trình công nghệ khác nhau trên một tế bào gia công tự động(module sản xuât linh hoạt) FMS loại 2 được sử dụng rộng rãi trong các trường hợpkhi chi tiết có thời gian gia công lớn

Loại 3: là dây chuyền tự động linh hoạt, mỗi nguyên công thực hiện chỉ trên một máy,

hệ thống vận chuyển- tích trữ phôi đảm bảo tiến trình ứng cho mỗi chi tiết và thôngthường nó được thực hiện dưới dạng băng tải hay máy quay vòng

Đồ án tốt nghiệp FMS của chúng em tìm hiểu và nghiên cứu thuộc loại 3: Mỗi nguyêncông được thực hiện trên các cơ cấu riêng Từ việc cấp phôi phân loại theo màu sắc vàđược đưa về thùng chứa phôi bằng các tay máy robot và băng tải

2.1.7 Ưu nhược điểm của hệ thống sản xuất linh hoạt FMS

Ưu điểm:

 Linh hoạt trong việc xây dựng và tích hợp hệ thống sản xuất

 Sản xuất đồng thời được nhiều loại sản phẩm khác nhau

Giảm thời gian thiết lập và thời gian chờ đợi trong sản xuất

Sử dụng thiết bị máy móc hiệu quả

Giảm chi phí sản xuất cho nhân công lao động

Có khả năng xử lý nhiều loại nguyên liệu khác nhau

Khi có máy bị sự cố, các máy khác vẫn có thể làm việc được

Nhược điểm:

Giá thành đầu tư xây dựng ban đầu lớn

Khả năng lập trình chó hệ thống khó khan

 Chi phí bảo dưỡng, bảo trì cao

2.1.8 Ứng dụng của FMS ở một số nước trên thế giới

Nga:

FMS được dùng để gia công hơn 70 chủng loại chi tiết dạng hộp

Hệ thống điều khiển FMS thực hiện: điều khiển vận chuyển chi tiết và dụng cụ, kiểmtra các tế bào của các ổ tích bằng các vệ tinh và các dụng cụ, kiểm tra các vị trí chờcủa các vệ tinh và các magazine dụng cụ, hiệu chỉnh chương trình điều khiển tươngứng với các thông số của dụng cụ và kiểm tra thời gian sử dụng dụng cụ.

Gia công các chi tiết dạng tròn xoay

Gia công nhóm các chi tiết dạng hộp tròn

Ứng dụng của hệ thống này cho phép nâng cao năng suất lao động lên hàng chục lần

và tăng đáng kể số chủng loại chi tiết gia công

Đức:

FMS dùng để gia công roto của động cơ điện

Gia công các loại bánh răng và các chi tiết dạng đĩa

2.2 Các module trong hệ thống FMS

2.2.1 Module cấp phôi.

Khái niệm:

Các quá trình sản xuất các sản phẩm trên máy cắt kim loại, máy gia công bằng

áp lực (cán, uốn, đập, dập,,,)quá trình công nghệ lắp ráp sản phẩm cơ khí hay kiểm tra,

hệ thống sản xuất trong nghành công nghệ như sản xuất phân bón, vật liệu xây dựng,thực phẩm…đều phát triển theo xu hướng tự động hóa.Để đảm bảo được quá trình sảnxuất ổn định phải có quá trình cung cấp phôi chính xác về vị trí trong không gian theođúng nhịp (cấp phôi đúng lúc) và liên tục theo chu trình hoạt đọng của máy một cáchchính xác

Hình 2.1 Trạm cấp phôi

Module ổ chứa dạng ống xếp tách chi tiết phôira ổ chứa, có thể xếp 6 chi tiếttrong ổ chứa dạng ống Xylanh tác động kép đẩy chi tiết phôi từ vị trí thấp nhất từ ổchứa ra ngoài đến băng tải bằng khí nén, tốc độ đẩy phôi của xylanh được điều chỉnhbằng van tiết lưu 1 chiều

2.2.2 Module gắp phôi

Trong mô hình sử dụng một kiểu cách tay robot, tay máy dùng để gắp chuyển phôigiữa 2 băng tải, và gắp phôi đã phân loại từ băng tải lớn vào các thùng chứa

a) Tổng quan về robot sử dụng trong hệ thống FMS

Robot công nghiệp là thiết bị vạn năng để tự động hóa quá trình sản xuất nhiềuchủng loại chi tiết và thường xuyên thay đổi đối tượng gia công Robot công nghiệp cóthể thực hiện được nhiều nguyên công chính cũng như nguyên công phụ, do đó chúngrất cần thiết trong hệ thống FMS

Robot công nghiệp là một máy tự động được lập trình nhắc lại, có khả năngthay thế con người để thực hiện các chức năng di chuyển các đối tượng sản xuất hoặcthiết bị công nghệ.Robot công nghiệp khác các thiết bị khác ở tính vạn năng di chuyển

và điều chỉnh nhanh để thực hiện nguyên công mới Robot công nghiệp có khả năngthay thế nhiều thiết bị khác nhautrong hệ thống FMS

Do tính chất công việc của Robot công nghiệp trong hệ thống FMS mà cácrobot công nghiệp cần đáp ứng được những yêu cầu:

Thực hiện công việc một cách tự động trong các nguyên công chính cũng như nguyêncông phụ

Tự động điều chỉnh khi thay đổi đối tượng sản xuất

Tiếp xúc nhẹ nhàng và chính xác với các thiết bị của FMS.

Có khả năng thực hiện các tác động điều khiển tới các thiết bị công nghệ chính củaFMS để thực hiện các nguyên công theo tuần tự đã được lập trình

Đảm bảo sự ổn định trong quá trình làm việc lâu dài

Có khả năng trang bị thiết bị kiểm tra tự động chất lượng gia công

b)Nguyên lí hoạt động:

Cánh tay sử dụng xy lanh quay và tay máy để gắp phôi sau khi trạm cấp phôiđẩy phôi ra tới vị trí làm việc, sau đó cánh tay máy sẽ quay 1 góc 90 độ đưa phôi từbăng tải 1 sang băng tải 2

Hình 2.2Module gắp phôi

2.2.3 Module vận chuyển

a)Khái niệm bộ truyền động đai

Truyền động đai có thể hiểu cơ bản là dung để truyền động giữa hai trục cókhoảng cách (<15m), hoạt động dựa theo nguyên lí ma sát: công suất giữa bánh chủđộng sẽ được truyền cho bánh bị động nhờ vào ma sát sinh ra giữa dây đai và bề mặtbánh đai

2.2.3.2 Phân loại bộ truyền động đai

Theo tiết diện đai:

1 Mắc thẳng

2 Mắc chéo

3 Mắc nửa chéo

2.2.3.3 Sơ lược về đai dẹt

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại đai dẹt được làm với nhiều loại chấtliệu khác nhau Tuy nhiên đai dẹt có các loại chính sau:

Đai da: Có khả năng tải tốt, tuổi thọ cao, chống chịu va đập tốt nhưng giá thành caonên ít dùng

Đai sợi bông: Mềm, rẻ, thích hợp với vận tốc cao và bánh đai có đường kính nhỏnhưng khả năng tải thấp và không dùng được ở nơi có độ ẩm cao và nhiệt độ cao

Đai sợi len: Sợi dọc bằng len, sợi ngang bằng bông, chịu tải trọng va đập tốt, có thểlàm việc với bánh đai có đường kính nhỏ nhưng đắt tiền nên ít được sử dụng

Đai vải cao su: Gồm nhiều lớp vải bông và cao su sunfua hóa, bền dẻo, ít bị ảnhhưởng của độ ẩm, nhiệt độ

Đai sợi tổng hợp: Được làm bằng vật liệu tổng hợp trên nền nhựa poliamit có cốt làsợi capron, lapsan Có độ bền và tuổi thọ cao, giá cả vừa phải

Trong đồ án trên chúng em lựa chọn loại đai dẹt sợi tổng hợp, nó đáp ứng đầy đủ vềyêu cầu sử dụng, môi trường sử dụng và cả giá thành

Ưu điểm:

Làm việc êm, không gây ồn nhờ độ dẻo của đai

Tránh được tải trọng sinh ra nhờ tính chất đàn hồi

Đề phòng được sự quá tải nhờ vào sự trượt trơn và đặc biệt là kết cấu và vận hànhđơn giản

Hình 2.3 Băng tải

2.2.4 Module phân loại sản phẩm:

Hệ thống sử dụng các cảm biến để phân loại sản phẩm:

a)Phân loại sản phẩm theo chiều cao

Trong công nghiệp sản xuất tự động luôn đòi hỏi độ chính xác cao gần nhưtuyệt đối, việc phân loại sản phẩm theo chiều cao giúp cho quá trình hoạt động hệthống có thể loại bỏ những sản phẩm lỗi do một số yếu tố khách quan và chủ quan.Trong hệ thống phân loại FMS, phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng cảm biếnsiêu âm Vật được đưa từ nơi cấp phôi đến băng tải lớn thông qua module gắp phôi.Trên quãng đường vận chuyển đến hệ thống phân loại kích thước, vật sẽ phân loại theochiều cao, nếu chiều cao không phù hợp yêu cầu đặt ra thì cảm biến sẽ nhận biết vàloại sản phẩm lỗi ra khỏi hệ thống

b)Phân loại sản phẩm theo màu sắc

Trong hệ thống FMS thì phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng cảm biếnquang Phôi đạt yêu cầu được tay máy gắp sang băng tải 2 để phân biệt màu sắc, có 3màu sắc chủ yếu là xanh, đỏ, vàng Khi phôi di chuyển trên bang tải gặp cảm biến thì

sẽ dừng lại (nếu là màu xanh, hoặc màu đỏ) khi đó tay máy sẽ gắp phôi vào thùngchứa phôi tương ứng Nếu là phôi màu đen thì cảm biến không có tín hiệu, phôi sẽ dichuyển hết bang tải đến thùng chứa phôi đen

Module phân loại bao gồm:

Xy lanh đẩy

Van khí

Van điều chỉnh tốc độ xylanh

Cảm biến nhận biết vật: Led thu phát, bộ điều khiển trung tâm

Máng chứa phôi lỗi

Hình 2.4 Cảm biến quang điện E3F-DS10C4

2.2.5Module kho chứa

Hình 2.5 Thùng chứa phôi Chức năng và thành phần của kho chứa tự động:

Các kho chứa tự động đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống FMS, bởi vìchúng thực hiện sự tác động qua lại của FMS với các hệ thống khác trong một phânxưởng Thông qua các kho chứa của hệ thống FMS, các dòng vật liệu được nhập vào

và di chuyển đi để thực hiện các chức năng một cách hiệu quả của FMS Ngoài ra ởcác kho chứa, các phôi, các chi tiết các sản phẩm nằm ở trạng thái tĩnh nên thuận tiệncho việc xác định số lượng của chúng và thuận tiện trong việc xử lý lại thông tong quátrình sản xuất

Hệ thống kho chứa tự động của FMS được dùng để tiếp nhận, lưu trữ và chuyển vàosản xuất các vật liệu và các thiết bị phụ trợ khác

Về kết cấu thì đa số các kho chứa tự động được chế tạo theo kiểu giá đỡ Kho chứakiểu giá đỡ có thể được cấu tạo gồm: các cơ cấu giá đỡ, các máy xếp đống tự động,các thùng chứa…

FMS được nghiên cứu, thiết kế trong đồ án chỉ có một kho chứa đơn giản, sau khi quabăng tải lớn,

Các loại kho chứa tự động

Tùy vào đặc điểm kết cấu và trang bị kĩ thuật các kho chứa tự động trong hệ thốngFMS được chia làm các loại sau đây:

Kho chứa tự động có dạng giá lồng

Kho chứa tự động có dạng cần cẩu cầu

Kho chứa tự động có dạng giá cần cẩu

Kho chứa tự động có dạng giá trọng lực

Kho chứa tự động có dạng giá nâng

Trong hệ thống phôi sẽ được vận chuyển thả vào kho chính, còn phế phẩm sẽ được gạtvào kho phụ

S=f(m)Trong đó s là đại lượng đầu ra hoặc phản ứng của cảm biến và m là đại lượng đầu vàohay kích thích

Khi đánh giá lựa chọn một cảm biến hay phải so sánh chúng với nhau ta cần phải chú

ý những đặc tính cơ bản sau:

Phải xét đến khả năng có thể thay thế các cảm biến Tức là khi chế tạo một loại cảmbiến ta phải tính đến khả năng chế tạo nhiều cảm biến với các đặc tính như nhau đãcho trước Như thế mới có thể thay thế khi bị hỏng mà không mắc phải sai số

Cảm biến phải có đặc tính đơn trị, nghĩa là với đường cong phục hồi của cảm biếnứng với giá trị m ta chỉ nhận được một giá trị s mà thôi

Đặc tuyến của cảm biến phải ổn định, nghĩa là không được thay đổi theo thời gian

Tín hiệu ra của cảm biến yêu cầu phải tiện cho việc ghép nối vào dụng cụ đo, hệthống đo và hệ thống điều khiển.

Đặc tính quan trọng của cảm biến là sai số:

+ Sai số cơ bản của cảm biến là sai số gây ra do nguyên tắc của cảm biến, sự khônghoàn thiện về cấu trúc, sự yếu kém của công nghệ chế tạo

+ Sai số phụ: là sai số gây ra do sự biến động của điều kiện bên ngoài khác với điềukiện tiêu chuẩn

 Độ nhạy của cảm biến cũng là một tiêu chuẩn quan trọng Nó có tác dụng quyết địnhcấu trúc của mạch đo để đảm bảo cho phép cảm biến có thể bắt nhạy với những biếnđộng nhỏ của đại lượng đo

 Đặc tính động của cảm biến: Khi cho tín hiệu đo vào cảm biến thường xuất hiện quátrình quá độ Quá trình này có thể nhanh hay chậm tùy thuộc vào dạng cảm biến Đặctính này được gọi là độ tác động nhanh Nếu độ tác động nhanh hay chậm tức là phảnứng của tín hiệu ra của cảm biến trễ so với sự thay đổi của tín hiệu vào

Sự tác động ngược lại của cảm biến lên đại lượng đo làm thay đổi nó và tiếp đến làgây ra sự thay đổi của tín hiệu ở đầu ra của cảm biến

Về kích thước của cảm biến mong muốn là phải nhỏ có như vậy mới đưa được vàonhững nơi hẹp, nâng cao độ chính xác của phép đo

b) Phạm vi ứng dụng:

Các bộ cảm biến được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực: Công nghiệp, Nôngnghiệp, Nghiên cứu khoa học, môi trường, khí tượng, thông tin viễn thông, dân dụng,giao thông vận tải Theo khảo sát thì tình hình sử dụng cảm biến như sau:

Các loại hay được sử dụng trong công nghiệp và dân dụng:

c) Phân loại các bộ cảm biến

Theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng về kích thích:

 Biến đổi hóa học

 Biến đổi điện hóa

Phân loại theo phạm vi sử dụng

 Công nghiệp

 Nghiên cứu khoa học

 Môi trường, khí tượng

 Dân dụng

 Giao thông

 Vũ trụ

 Quân sự

Phân loại theo thông số mạch thay thế:

+ Cảm biến tích cực có đầu ra là nguồn áp hoặc nguồn dòng

+ Cảm biến thụ động được đặc trưng bằng các thông số R, L, C, M tuyến tính hoặcphi tuyến

d) Cảm biến quang học phản xạ khuếch tán

Cảm biến quang là cảm biến không thể thiếu trong hê thống tự động hóa quátrình sản xuất Nguyên lí: có thể phát hiện ra vật đang di chuyển trên bàn máy nhờ hiệuứng phản xạ anhs áng Khi bộ phát từ cảm biến truyền ánh sang tới vật thể, vật thể sẽphản xạ một phần ánh sáng trở lại bộ thu của cảm biến, kích hoạt tín hiệu ra

Cấu trúc thiết kế:

Gồm 3 thành phần chính: bộ phát sáng, bộ thu sáng và mạch xử lí tín hiệu

Hình 2.6 Cấu trúc cảm biến quang

Ưu điểm :

Không tiếp xúc với vật thể cần phát hiện

Không bị hao mòn, có tuổi thọ cao

Có thời gian đáp ứng nhanh

Độ phát sáng: Cảm biến quang thường sử dụng đèn bán dẫn LED (Light Emiting

Diode – Diode phát quang) Ánh sáng được phát ra theo xung nhịp điệu xung đặc biệtgiúp cảm biến phân biệt được ánh sáng của cảm biến và ánh sáng từ nguồn khác (nhưánh nắng mặt trời hoặc ánh sáng trong phòng) Các loại LED thong dụng nhất là LED

đỏ, LED hồng hoặc LED Laze, mọt số dòng cảm biến đặcbiệt dùng Led trắng hoặcLed xanh lá, ngoài ra cũng có Led vàng

Bộ thu sáng: Thông thường bộ thu sáng là một phototransistor (transistor quang) Bộ

phận này cảm nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu tỉ lệ Hiệu nay nhiều loạicảm biến quang sử dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên dụng ASIC (Applocationspecific integrated Cicruit) Mạch này tích hợp tất cả bộ phậnquang, khuyếch đại,mạch xử lí và chức năng vào một ví mạch (IC) Bộ phận thu có thể nhận ánh sángphản xạ lại từ vật bị phát hiện ( phản xạ khuếch tán)

Mạch tín hiệu ra: Mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ transistor quang

thành tín hiệu On/Off được khuếch đại Khi lượng ánh sáng vượt quá mức ngưỡngđược xách định, tín hiệu ra của cảm biến được kích hoạt

2.3.2 Động cơ điện một chiều

Hình 2.7 Động cơ điện 1 chiều Đặc điểm và phân loại:

Nguồn điện cấp cho động cơ là nguồn điện một chiều Cấu tạo động cơ điệnmột chiều có thể chia làm hai phần chính: phần tĩnh(phần cảm) và phần quay

Phần cảm: Để tạo ra từ trường một chiều, thường đặt ở stato

Phần quay (phần ứng): quay trong từ trường để biến đổi thành cơ năng

a) Nguyên lý hoạt động:

Nguyên lý dòng điện chạy qua dây nằm trong từ trường gây ra lực đẩy lên dâydẫn đó Tốc độ có thể điều khiển do thay đổi dòng chạy qua cuộn dây của roto haythay đổi cường độ từ trường của cường điện từ

H ình 2.8 Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện 1 chiều

Pha 1: Từ trường của roto cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra di chuyển động củaroto

Pha 2: Roto tiếp tục quay

Pha 3: Bộ phận chính diện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữ stator và roto cùng dấu, trởlại pha 1

b) Ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều.

Truyền động điện một chiều sử dụng cho các máy có yêu cầu cao về điều chỉnhtốc độ và momen, sử dụng trong các yêu cầu momen khởi động cao, tăng tốc êm ở mộtdải tốc độ rộng Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiềuđiểm ưu việt, không những có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạchlực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lượng cao hơn trong dải điềuchỉnh tốc độ

Một phần quan trọng của động cơ điện một chiều là bộ phận chỉnh lưu, cónhiệm vụ đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của roto la lien tục Thôngthường bộ phận này gồm một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc cổ góp Đâycũng là nhược điểm chính của động cơ điện một chiều: cổ góp làm cho cấu tạo phứctạp, kém tin cậy và nguy hiểm trong môi trường dêc nổ, khi sử dụng phải có nguồnđiện một chiều kém theo bộ chỉnh lưu

2.3.3 Thiết bị đóng ngắt điều khiển rơ-le

a) Khái niệm

Rơ le là một loại thiết bị điều khiển từ xa, dung một dòng nhỏ để điều khiểnmột dòng lớn Rơ le được sử dụng để đóng ngắt mạch điện điều khiển, bảo vệ và điềukhiển sự làm việc của mạch điện động lực.

Cơ cấu trung gian: Làm nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đưa đến khối tiếp thu vàbiến đổi thành đại lượng cần thiết cho rơ le tác động.

Cơ cấu chấp hành: Làm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều khiển

c) Nguyên lí hoạt động của rơ le điện từ

Biến đổi dòng điện thong qua từ thong qua cuộn dây, từ trường lại tạo thành lực

cơ học thông qua lực hút cơ học thong qua lực hút để thực hiện một động tác về cơ khínhư đóng mở công tắc, đóng mở các hành trình của một thiết bị tự động

d) Một số loại Rơ le thông dụng

Rơ le điện cơ (rơ le điện tử, rơ le điện phân cực, rơ le cảm ứng).

2.4.1 Khái quát chung về PLC

a)Khái niệm và cấu trúc của PLC

PLC (programmable logic controller) là một thiết bị điều khiển sử dụng một bộnhớ có thể lập trình, bộ nhớ này sẽ lưu trữ các cấu trúc lệnh để thực hiện các chứcnăng điều khiển PLC thực chất là một máy tính điện tử được sử dụng trong quá trình

tự động hóa trong công nghiệp Tín hiệu đưa vào PLC được lây từ các thiết bị như cảmbiến, công tắc…Tín hiệu đầu ra được sử dụng để điều khiển một đối tượng (một động

cơ, van…) hoặc có thể là một quá trình

Ban đầu, PLC chỉ đơn thuần thiết kế để thay thế cho các hệ thống điều khiểndung rơ le, công tắc tơ đơn thuần Tuy nhiên trong quá trình phát triển, với ưu điểmlớn là chỉnh sửa được chương trình điều khiển mà không mất công sức và chi phí, vìvậy có thể ứng dụng rất linh hoạt Ngày nay PLC đã phát triển để có thể điều khiển hệthống phức tạp, có thể coi như một hệ thống máy tính có các đặc điểm sau:

Được thiết kế với cấu trúc đơn giản, có thể làm việc trong môi trường công nghiệp

Các tín hiệu vào ra được cách ly về điện với bộ điều khiển.

Lập trình đơn giản, chỉ thuần túy thực hiện các chức năng logic

Cấu trúc PLC:

Đơn vị xử lí trung tâm (CPU): Bao gồm một bộ xử lí, có nhiệm vụ phân loại các tínhiệu vào và thực hiện công việc điều khiển, tùy theo chương trình lưu trữ trong bộnhớ, có thể truyền thông cũng như gửi tín hiệu đến đầu ra tương ứng Nguồn nuôi:

Là đơn vị để chuyển đổi nguồn AC sang DC (5V,24V) để cung cấp cho PLC và cáckhối vào ra

Thiết bị lập trình dùng để viết chương trình điều khiển và chuyển xuống PLC

Bộ nhớ là nơi lưu trữ chương trình điều khiển, chương trình điều khiển sẽ thực hiệnbởi CPU

Khối vào/ra tín hiệu làm nhiệm vụ truyền nhận thông tin từ PLC với các thiết bị bênngoài Các tín hiệu vào ra có thể là tín hiệu rời rạc, tín hiệu số, tín hiệu Analog

Thiết bị điều khiển có thể “lập trình mềm” làm việc theo chương trình lưu trữ trong bộnhớ Thích hợp nhất cho điều khiển logic, song cũng có chức năng điều chỉnh (nhưPID, mở…) và các chức năng tính toán khác

b) Phạm vi sử dụng.

Lúc đầu chủ yếu trong các ngành công nghiệp chế tạo, điều khiển các quá trìnhrời rạc Ngày nay cả trong điều khiển trình tự và điều khiển quá trình liên tục cạnhtranh với Compact Digital Controllers và các hệ DCS trong các ứng dụng "lai”.Thiết bịthu thập dữ liệu trong các hệ SCADA

c) Khả năng của PLC.

PLC (Programmable Logic Controller) (hay bộ điều khiển Logic có thể lậptrình được), là một thiết bị điều khiển đa năng được dùng rộng rãi trong công nghiệp

để điều khiển hệ thống theo một chương trình được viết bởi người sử dụng Nhờ họatđộng theo chương trình nên PLC có thể được ứng dụng để điều khiển nhiều thiết bịmáy móc khác nhau Chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển và cách kết nối thì ta đã

có thể dùng chính PLC đó để điều khiển thiết bị, hay máy móc khác Cũng như vậy,nếu muốn tay đổi quy luật hoạt động của máy móc, thiết bị hay hệ thống sản xuất tựđộng, rất đơn giản, chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển Các đối tượng mà PLC

có thể điều khiển được rất đa dạng, từ máy bơm, máy cắt, máy khoan, lò nhiệt…đếncác hệ thống phức tạp như : băng tải, hệ thống chuyển mạch tự động (ATS), thangmáy, dây chuyền sản xuất…v.v PLC có thể điều khiển theo các quy luật khác nhau đốivới các đối tượng của nó

d) Ưu điểm của PLC.

PLC có những ưu điểm mà các bộ điều khiển cổ điển dùng dây nối và Relay không thểnào sánh được :

Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học

Gọn nhẹ nên dễ dàng di chuyển, lắp đặt

Dễ bảo quản, sửa chữa

 Bộ nhớ có dung lượng lớn , nạp xóa dễ dàng, chứa được những chương trình phứctạp

Độ chính xác cao

 Khả năng xử lý nhanh

Hoạt động tốt trong môi trường công nghiệp

 Giao tiếp được với nhiều thiết bị khác, máy tính, mạng, các thiết bị điều khiển khác

e) Ứng dụng của PLC trong sản xuất và dân dụng

Điều khiển các Robot trong công nghiệp

Hệ thống xử lý nước sạch

Công nghệ thực phẩm

Công nghệ chế biến dầu thô

Công nghệ sản xuất vi mạch

Điều khiển các máy công cụ

Điều khiển và giám sát dây chuyền sản xuất

Điều khiển hệ thống đèn giao thông

f) Lập trình cho PLC

Có thể lập trình cho PLC dựa trên một tập lệnh mà nhà sản xuất cung cấp Tập

lệnh bao gồm nhiều lệnh, có thể cho phép người sử dụng kết hợp các lệnh này mộtcách logic để tạo nhiều chương trình điều khiển đa dạng, phức tạp Ngoài các lệnhthông thường, nhà sản xuất còn cung cấp thêm các lệnh mở rộng (ExpansionInstruction) làm phong phú thêm khả năng điều khiển PLC

Cùng với tập lệnh còn có nhiều cách lập trình cho PLC: - Lập trình bằng giản

đồ LAD (Ladder Diagram) : Các lệnh được liên kết với nhau một cách logic, chươngtrình có dạng thang Đặc biệt, đối với các lập trình này, chương trình này trong giốngnhư sơ đồ đấu nối một mạch điện nên rất dễ kiểm soát, dễ hiểu Do đó cách lập trìnhnày được ứng dụng khá phổ biến Thích hợp để lập các chương trình dài, phức tạp Đểlập trình theo cách này cần một máy tính cá nhân kèm theo một trong các phần mềm

hổ trợ : SSS (Sysmax Support Softwave), CLSS (Controler Link Support Softwave),SYS Win hay SYS MAC – CPT - Lập trình dạng sơ đồ khối CSF (Control SystemFlowchare): Các lệnh được hiển thị như các khối chức năng, tùy từng ứng dụng mà taliên kết các khối chức năng thích hợp để tạo nên chương trình Hiện nay, cách lập trìnhnày không được dùng rộng rãi vì nó khá phức tạp và khó kiểm soát chương trình Đểlập trình theo cách này cũng cần có máy tính và phần mềm hổ trợ tương ứng - Lậptrình dạng phát biểu STL (Statement Lists) : Các lệnh được được biểu thị như các phátbiểu, gần giống ngôn ngữ con người , nên cũng khá dễ hiểu Tuy nhiên do không códạng hình ảnh nên ta không thấy được cách liên kết các lệnh, do đó khó kiểm soátđược chương trình

g)Bộ điều khiển lập trình PLC S7-300

PLC S7-300 được thiết kế theo kiểu module Các module này sử dụng chonhiều ứng dụng khác nhau Việc xây dựng PLC theo cấu trúc module rất thuận tiệncho việc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ và dễ dàng cho việc mở rộng hệ thống Số cácmodule được sử dụng nhiều hay ít tuỳ theo từng ứng dụng, song tối thiểu bao giờ cũng

có một module chính là module CPU Các module còn lại là những module truyền vànhận tín hiệu với đối tượng điều khiển bên ngoài, các module chức năng chuyêndụng… Chúng được gọi chung là các module mở rộng

Các module của PLC S7300:

Module nguồn (PS)

Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra (SM), gồm có: DI, DO, DI/DO,

AI, AO, AI/AO

 Module ghép nối (IM)

Module chức năng điều khiển riêng (FM)

Module phục vụ truyền thông (CP)

Hình 2.12: Cấu trúc của PLC S7-300

Module nguồn PS307 của S7-300

Module PS307 có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn xoay chiều 120/230V thành nguồn mộtchiều 24V để cung cấp cho các module khác của PLC Ngoài ra còn có nhiệm vụ cungcấp nguồn cho các cảm biến và các cơ cấu tác động có công suất nhỏ

Module nguồn thường được lắp đặt bên trái hoặc phía dưới của CPU tuỳ theo cách lắpđặt theo bề ngang hoặc theo chiều dọc

Module nguồn PS307 có 3 loại: 2 A, 5A và 10 A

Mặt trước của module nguồn gồm có:

Một đèn Led báo hiệu trạng thái điện áp ra 24 V

Một công tắc dùng để bật / tắt điện áp ra.

Một nút dùng để chọn điện áp đầu vào là 120 VAC hoặc 230VAC

Mặt sau của module gồm có các lỗ dùng để nhận điện áp vào và ra

Khối xử lý trung tâm (CPU)

Module CPU là loại module có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ địnhthời, bộ đếm và cổng truyền thông (RS485)… và có thể có một vài cổng vào/ra số Cáccổng vào ra số này được gọi là cổng vào ra onboard

Trong họ PLC S7-300 các module CPU được đặt tên theo bộ vi xử lí có trong nó,như: module CPU312, module CPU314, module CPU315,…

Ngoài ra còn có các module được tích hợp sẵn cũng như các khối hàm đặt trong thưviện của hệ điều hành phục vụ cho việc sử dụng các cổng vào/ra onboard, được phânbiệt bằng cụm chữ cái IFM (Intergrated Function Module) Ví dụ module CPU312IFM, module CPU314 IFM… Bên cạnh đó còn có loại CPU với hai cổng truyền thông,trong đó cổng thứ hai có chức năng chính là phục vụ nối mạng phân tán và kèm theophần mềm tiện dụng tích hợp sẵn trong hệ điều hành Các loại module CPU này đượcphân biệt bằng cách thêm cụm từ DP (Distributed port) trong tên gọi Ví dụ: moduleCPU315-2DP, module CPU316-2DP

Digital Output Module: Module mở rộng các cổng ra số, có nhiệm vụ xuất các tín hiệu

từ vùng đệm xử lý ra thiết bị ngoại vi, một số loại module ra số:

 SM 322 DO16xAC120V/0.5A

 SM 322 DO16xDC24V/0.5A

 SM 322 DO 8xAC120/230V/1A, …

Digital Input/ Output Module: module mở rộng các cổng vào/ra số Tích hợp nhiệm

vụ của hai loại module trên Gồm có các loại sau:

Vùng nhớ chức các thanh ghi: ACCU1, ACCU2, AR1, AR2

Load memory: Là vùng nhớ chứa các chương trình ứng dụng( do người sử dụng viết)bao gồm tất cả các khối trương trình chương trình ứng dụng OB, FC, FB, các khốichương trình trong thư viện hệ thống được sử dụng (SFC, SFB) và các khối dữ liệu

DB Vùng nhớ này được tạo bởi một phần bộ nhớ RAM của CPU và EEPROM( nếu

có EEPROM) Khi thực hiên động tác xóa bộ nhớ (MRES) toàn bộ các chương trình

và khối dữ liệu nằm trong RAM sẽ bị xóa Cũng như vậy, khi chương trình hay khối

dữ liệu được đổ từ thiết bị lập trình (PG, máy tính) vào module CPU, chúng sẽ đượcghi lên phần RAM của vùng nhớ Load memory

Work memory: là vùng nhớ chứa các khối DB đang được mở, khối chương trình(OB,FC,FB,SFC hoặc SFB) đang được CPU thực hiện và phần bộ nhớ cấp phát chonhững tham số hình thức để các khối chương trình khác ( local block) Tại một thờiđiểm nhất định vùng Work memory chỉ chứa một khối chương trình Sau khi khốichương trình đó được thực hiện thì hệ điều hành sẽ xóa khỏi Work memory và nạp vào

đó khối chương trình kế tiếp đến lượt được thực hiện

System memory: Là vùng nhớ chứa các bộ nhớ đệm vào/ra số (Q,I), các biến cờ (M),thanh ghi C-Word, PV, T-bit của timer thanh ghi C-Word, PV, C-bit của counter Việctruy cập, sửa lỗi dữ liệu những ô nhớ này được phân chia hoặc bởi hệ điều hành củaCPU hoặc do chương trình ứng dụng

Có thể thấy rằng trong các vùng nhớ trên không có vùng nhớ nào được dùnglàm bộ đệm cho các cổng vào/ra tương tự Nói cách khác các cổng vào/ra tương tựkhông có bộ đệm và như vậy mỗi lệnh truy nhập module tương tự (đọc hoặc gửi giátrị) đều có tác dụng trực tiếp tới các cổng vật lý của module.

Vòng quét chương trình của PLC

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lắp được gọi là vòngquét(scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng vào

số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từngvòng quét chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc cả khối OB1(Block end) Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dungcảu bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn truyềnthông nội bộ và kiểm tra lỗi

Thời gian cần thiết để PLC thực hiện một vòng quét gọi là thời gian vòng quét(Scan time) Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng quét nào cũngđược thực hiện lâu, có vòng quét được thực hiện nhanh tùy thuộc vào số lệnh trongtrương trình được thực hiện, vào khối dữ liệu được truyền thông trong vòng quét đó

Như vậy giữa việc đọc dữ liệu từ đối tượng để xử lý, tính toán và việc gửi tínhiệu điều khiển tới đối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gian vòngquét Nói cách khác, thời gian vòng quét quyết định tính thời gian thực của chươngtrình điều khiển trong PlC Thời gian vòng quét càng ngắn, tính thời gian thực củachương trình càng cao

Nếu sử dụng các khối chương trình đặc biệt có chế độ ngắt Chương trình củacác khối đó sẽ thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt cùng chủngloại Các khối chương trình này có thể thực hiện tại mọi thời điểm trong vòng quét chứkhông bị gò ép là phải ở trong giai đoạn thực hiện chương trình Chẳng hạn nếu mộttín hiệu báo ngắt xuất hiện khi PLC đang ở giai đoạn truyền thông và kiểm tra nội bộ,PLC sẽ tạm dùng công việc truyền thông, kiểm tra, để thực hiện khối chương trìnhtương ứng với khối tín hiệu báo ngắt đó Với hình thức xử lý tín hiệu ngắt như vậy,thời gian vòng quét sẽ càng lớn khi càng có nhiều tín hiệu ngắt xuất hiện trong vòngquét Do đó, để nâng cao tính thời gian thực cho chương trình điều khiển tuyệt đốikhông nên viết chương trình xử lý ngắt quá dài hoặc quá lạm dụng việc sử dụng chế độngắt trong chương trình điều khiển