THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VIỆT NAM: Đề tài Điều khiển hệ thống cân trộn nguyên liệu sử dụng PLC S7200 trình bày một phương pháp dùng để xử lý tín hiệu từ Loadcell trong công nghiệp.
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG
ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CÂN TRỘN NGUYÊN LIỆU
SỬ DỤNG PLC S7 - 200
MÃ SỐ: T2010 - 10
S 0 9
S KC 0 0 3 0 0 9
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG
ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CÂN TRỘN NGUYÊN LIỆU SỬ DỤNG PLC S7-200
Mã số: T2010 – 10
Chủ nhiệm đề tài: GV ThS Nguyễn Tấn Đời
TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 11 NĂM 2010
Trang 3TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG
ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CÂN TRỘN
TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 11 NĂM 2010
Trang 4DANH SÁCH NHỮNG ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH
1 Khoa Điện Điện Tử, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM
2 Công ty Đông Á
Trang 5MỤC LỤC
TRANG
Phần Mở đầu ……… 1
I Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ……… 1
II Tính cấp thiết của đề tài ……… 1
III Mục tiêu ……… 1
IV Cách tiếp cận ……… 1
V Đối tượng nghiên cứu ……… 2
VI Nội dung nghiên cứu ……… 2
Phần Nội Dung ……… 3
Chương 1: Giới thiệu PLC Siemens ……… 3
Chương 2: Giới thiệu về Loadcell ……… 19
Chương 3: Giới thiệu đầu cân EX2002 ……… 22
Chương 4: Thiết kế và thi công mô hình trạm cân trộn … …… 38
Chương 5: Điều khiển mô hình trạm cân ……… 44
Chương 6: Kết quả đạt được ……… 48
1 Tính khoa học ……… 48
2 Khả năng triển khai ứng dụng thực tế ……… 48
3 Hiệu quả kinh tế xã hội ……… 48
Phần Kết luận ……… 49
I Kết luận ……… 49
II Đề nghị ……… 49
Phụ lục ……… 50
I Hình ảnh hệ thống hoạt động
II Chương trình PLC
Trang 6DANH MỤC HÌNH ẢNH, BẢNG BIỂU
Hình 1: cấu trúc PLC
Hình 2: cấu trúc CPU
Hình 3: PLC S7-200
Hình 4: ghép nối S7-200 với máy tính
Hình 5: cấu tạo Loadcell
Hình 6: sơ đồ nối dây Loadcell
Hình 7: sơ đồ mạch cầu Loadcell
Hình 8: Loadcell tải lớn
Hình 9: Loadcell tải nhỏ
Hình 10: đầu cân CKW55
Hình 11: đầu cân WE2004
Hình 12: đầu cân EX2002
Hình 13: sơ đồ nối dây EX2002
Hình 14: hệ thống dùng Loadcell và Vi xử lý
Hình 15: hệ thống dùng Loadcell và PLC
Hình 16: hệ thống dùng Loadcell, đầu cân và PLC
Hình 17: sơ đồ khối hệ thống cân trộn
Hình 18: mô hình trạm cân trộn
Hình 19: sơ đồ kết nối PLC và thiết bị
Trang 7THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
VIỆT NAM:
Đề tài Điều khiển hệ thống cân trộn nguyên liệu sử dụng PLC S7200 trình bày một
phương pháp dùng để xử lý tín hiệu từ Loadcell trong công nghiệp Phương pháp này thực hiện dựa trên đặc tính điều khiển hiệu quả của PLC trong công nghiệp, kết hợp tính năng cho phép giao tiếp giữa PLC và đầu cân Kết quả đạt được những vấn đề sau
- Giao tiếp giữa Loadcell và đầu cân
- Giao tiếp giữa đầu cân và PLC S7-200
- Thi công mô hình trạm cân
- Điều khiển mô hình hoạt động tốt
Phương pháp thực hiện mang tính thực tiễn cao, có thể ứng dụng trong các hệ thống điều khiển thiết bị thực tế
ENGLISH:
Topic Using PLC S7-200 controll the mixer system presented a method to proccess
loadcell signal This based on the effect of controll on PLC (Programmable Logic Controller) anh the interface of PLC and Dingo Excell 2002
Results are the following:
- Interfacing of loadcell anh Dingo Excell 2002
- Interfacing of Dingo Excell and PLC S7-200
- Produce a Mixer system model
- Operate the model
This approach is very effective in fact, can be used in some industry systems
Trang 8PHẦN MỞ ĐẦU
- Vấn đề điều khiển thiết bị công nghiệp bằng PLC rất phổ biến ở nhiều nước trên thế giới
- Hấu hết các trạm cân trộn đều sử dụng PLC và Loadcell điều khiển
- Một số hệ thống sử dụng Module Ananlog của PLC, tuy nhiên gặp khó khăn trong xử lý nhiễu, một số hệ thống sử dụng đầu cân
- Đây là lãnh vực mới mẽ và có xu hướng phát triển mạnh đối với ngành công nghiệp Việt Nam
- Đáp ứng nhu cầu thực tế
- Hầu hết các trạm cân trộn bên ngoài đều sử dụng đầu cân giao tiếp PLC
- Một số nghiên cứu của giảng viên và sinh viên về lãnh vực này lại sử dụng module Analog, hiệu quả không cao
- Có yêu cầu về chuyển giao công nghệ từ cá nhân và đơn vị sản xuất bên ngoài
- Nâng cao trình độ
- Phục vụ giảng dạy lý thuyết và thực hành PLC
- Tạo ra sản phẩm đáp ứng nhu cầu thị trường về điều khiển cân trộn
- Chuyển giao công nghệ
IV CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP và PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Khảo sát một số trạm cân trộn thực tế, so sánh với thực tế trong trường
- Nghiên cứu lý thuyết, thực hiện mô phỏng và thi công thực tế
- Nghiên cứu về lý thuyết giao tiếp giữa đầu cân và PLC S7200
- Thi công mô hình dạng bảng đèn,
- viết chương trình điều khiển trên S7200
Trang 9V ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU:
- Loadcell
- Giao tiếp loadcell và đầu cân
- Giao tiếp PLC và đầu cân
- Mô hình trạm cân trộn
- Tìm hiểu về hệ thống cân trộn nguyên liệu
- Thực hiện kết nối giữa loadcell và đầu cân
- Thi công mô hình cân trộn nguyên liệu
- Viềt chương trình điều khiển PLC S7200
Trang 10PHẦN NỘI DUNG
Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ PLC SIEMENS
1.1 Giới thiệu chung về PLC:
- PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển logic khả trình, được sử dụng phổ biến trong điều khiển thiết bị công nghiệp
- Cấu trúc PLC gồm các thành phần sau:
Nguồn cung cấp: có thể tích hợp sẵn bên trong PLC hoặc làm riêng bên ngoài Có nhiều cấp điện áp khác nhau tùy loại PLC, gồm 110VAC hoặc 220VAC hoặc 24VDC
CPU (Central Processing Unit): đây là bộ xử lý trung tâm làm việc như 1 máy tính, dùng để lưu trữ và xử lý chương trình người dùng
I/O (Input/Ouput): các ngõ vào/ra giúp PLC có thể giám sát các quá trình và đưa ra các tác động thích hợp
Đèn báo: dùng để chỉ báo trạng thái PLC, gồm nguồn, chạy chương trình, lỗi hệ thống Các cảnh báo này rất cần thiết trong quá trình chẩn đoán sự cố Cấu trúc tổng quát PLC như hình 1
Hình 1: Cấu trúc PLC
Một CPU bao gồm các thành phần như hình 2
Hình 2: Cấu trúc CPU
Trang 11- Hoạt động:
Các PLC hoạt động theo chu trình lặp, mỗi chu trình hoạt động gồm 4 giai đoạn:
Giai đoạn 1: sau khi bật nguồn, PLC sẽ tự kiểm tra lỗi phần cứng, lỗi phần mềm
Giai đoạn 2: nếu không có lỗi nó sẽ đọc toàn bộ giá trị ngõ vào và chứa vào
bộ nhớ, giai đoạn này gọi là đọc ngõ vào
Giai đoạn 3: với dữ liệu ngõ vào trong bộ nhớ, chương trình sẽ được thực hiện một lần, giai đoạn này gọi là thực hiện chương trình
Giai đoạn 4: trong khi thực hiện chương trình, các giá trị ngõ ra chỉ được thay đổi tạm thời trong bộ nhớ Sau khi quét xong chương trình, dữ liệu ngõ
ra sẽ được cập nhật từ các giá trị tạm thời, gọi là xuất dữ liệu cho ngõ ra Sau đó PLC sẽ khởi động lại quá trình bằng cách khởi động việc kiểm tra lỗi Quá trình này lặp lại từ 10 đến 100 lần/giây
1.2 PLC S7-200:
a Khái niệm:
S7-200 là PLC cỡ nhỏ của hãng Siemens Có cấu trúc theo kiểu module và có các module mở rô ̣ng Các module này đươc sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau Hình vẽ 3 mô tả một PLC S7-200
Hình 3: Hình dạng PLC S7-200
Trang 12b Đặc điểm :
Đặc điểm và thông số của các loại PLC S7-200 được giới thiệu trong bảng sau:
Khả năng lưu trữ khi mất điện 50 giờ 50 giờ 190 giờ 190 giờ
c Ghép nối PLC S7-200:
Để ghép S 7-200 với các máy tính PC qua cổng RS -232 cần có cáp nối PC /PPI với
bô ̣ chuyển đổi từ RS232 sang RS485, theo hình vẽ 4
Hình 4: Ghép nối S7-200 với máy tính qua cổng RS232
Trang 13d Module mở rộng:
- Có thể mở rộng ngõ vào/ra của PLC bằng cách ghép nối thêm vào PLC các module mở rộng về phía bên phải của CPU Các CPU 224 và 226 có thể ghép tối đa 7 module
- Các module mở rộng Digital hay Analog đều chiếm chỗ trong bộ đệm, tương ứng với số đầu vào/ ra của các module
- Ví dụ minh họa vị trí và địa chỉ các module mở rộng như sau:
e Bộ nhớ:
- Bô ̣ nhớ của S 7-200 được chia thà nh 4 vùng có một tụ điện làm nhiệm vụ
duy trì dữ liê ̣u trong mô ̣t khoảng thời gian nhất đi ̣nh khi mất nguồn Bộ nhớ S7-200 có tính năng động cao , có thể đo ̣c ghi được trong toàn vùng , ngoại trừ các bit nhớ đặc biệt SM (Special memory) chỉ có thể truy nhập để
Trang 14o Vùng dữ liê ̣u : được sử du ̣ng để cất các dữ liê ̣u của chương trình bao gồm các kết quả các phép tính, bô ̣ đê ̣m truyền thông…
o Vùng đối tượng : Timer, counter, bô ̣ đếm tốc đô ̣ cao và các cổng vào/ra tương tự được đă ̣t trong vùng nhớ cuối cùng
- Vùng nhớ dữ liệu và vùng nhớ đối tượng có ý nghĩa quan trọng trong việc thực hiê ̣n mô ̣t chương trình
- Vùng dữ liệu là một miền nhớ động Nó có thể được truy cập theo từng bit , từng byte, từng từ đơn , hoă ̣c theo từng từ kép và được sử du ̣ng làm miền lưu trữ dữ liê ̣u cho các thuâ ̣t toán , hàm truyền thông , lâ ̣p bảng, hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ đi ̣a chỉ,…
- Vùng dữ liệu lại được chia thành những miền nhớ nhỏ với các công du ̣ng khác nhau Chúng được ký hiệu bằng các chữ cái đầu của tên tiếng Anh ,
đă ̣c trưng cho công du ̣ng riêng của chúng như sau:
o I: Input image register
o O: Output image register
o M: Internal memory bits
o SM: Special memory bits
- Vùng đối tượng được sử dụng để lưu trữ dữ liệu cho các đối tượng lập trình như các giá trị tức thời , giá trị đặt trước của bộ đếm Counter , bộ định thời Timer Dữ liê ̣u kiểu đối tượng bao gồm các Timer , Counter, các bô ̣ đếm tốc độ cao , bộ đê ̣m vào /ra tương tự và các thanh ghi
Accumulator(AC)
Trang 15Phân chia vùng nhớ và các toán hạng tương ứng cho từng loại PLC như sau:
Bô ̣ đếm tốc
đô ̣ cao
HC0,HC3,HC4,HC5
HC0,HC3,HC4,HC5
- Truy cập bộ nhớ:
Vùng dữ liệu của PLC S7-200 có thể được truy cập theo các phương thức khác nhau:
Truy câ ̣p theo bit: tên miền(+) đi ̣a chỉ byte (+) (+) chỉ số bit
Truy câ ̣p theo byte: tên miền (+) B (+) đi ̣a chỉ của byte trong miền
Truy câ ̣p theo từ: tên miền (+) W (+) đi ̣a chỉ byte cao của từ trong miền
Truy câ ̣p theo từ kép: tên miền (+) D (+) đi ̣a chỉ byte cao của từ trong miền
Trang 16V0.0V5119.7 I0.0I15.7 Q0.0Q15.7 M0.0M31.7 SM0.0SM179.7 S0.0S31.7 T0T255 C0C255 L0.0L63.7
V0.0V5119.7 I0.0I15.7 Q0.0Q15.7 M0.0M31.7 SM0.0SM179.7 S0.0S31.7 T0T255 C0C255 L0.0L63.7
AC0AC3 SB0SB31 LB0LB63 Constant
VB0VB5119 IB0IB15 QB0QB15
AC0AC3 SB0SB31 LB0LB63 Constant
VB0VB5119 IB0IB15 QB0QB15
AC0AC3 SB0SB31 LB0LB63 Constant
AC0AC3
Trang 17f Ngôn ngữ lập trình S7-200:
- Các CPU S7-200 có nhiều loại lệnh khác nhau cho phép người lập trình giải quyết các yêu cầu về điều khiển tự động hóa Có 2 tập lệnh cơ bản trong CPU S7-200 là SIMATIC và IEC1131-3
- Phần mềm lập trình cho PLC trên máy tính cũng cho phép ta lập trình bằng các loại lệnh này Có 2 vấn đề cần quan tâm khi viết chương trình cho PLC:
o Chọn loại tập lệnh nào: SIMATIC hay IEC1131-3
o Chọn ngôn ngữ lập trình nào: LAD, STL hay FBD
- Tập lệnh S7-200: tham khảo trong tài liệu tham khảo [2]
AC0AC3 HC0,3,4,5 SD0SD28 LD0LD60 Constant
VD0VD5116 ID0ID12 QD0QD12
AC0AC3 HC0HC5 SD0SD28 LD0LD60 Constant
VD0VD5116 ID0ID12 QD0QD12
AC0AC3 HC0HC5 SD0SD28 LD0LD60 Constant
Trang 18g Các khối trong PLC S7-200:
Có 3 khối chính
o Khối OB1: khối chứa chương trình chính, luôn được quét trong mỗi chu
kì quét,là khối chính trong việc thiết kế chương trình
o Khối chương trình con: Là khối chứa chương trình con, khối này sẽ
được thực thi khi nó được gọi trong chương trình chính
o Khối chương trình ngắt: Là khối chứa chương trình ngắt, khối này sẽ
được thực thi khi có sự kiện ngắt xảy ra
Trong một chương trình, luôn mặc định có một chương trình chính Main,chương trình con SBR_0 và chương trình ngắt INT_0, tuy nhiên ta có thể thêm một hoặc nhiều chương trình con hay chương trình ngắt cũng như có thể xoá nó khi không cần thiết bằng cách Click chuột phải, rồi chọn Insert Subroutine hay Interrupt
o Communication ports: định dạng cho cổng giao tiếp
o Retentive Ranges: cho phép ta chọn 5 phân vùng có thể lưu trữ dữ liệu
khi mất điện, nếu ta chọn vùng dữ liệu nào trong Retentive thì giá trị của vùng đó sẽ vẫn không thay đổi khi mất điện, ngược lại giá trị đó sẽ bị
reset về 0 khi mất điện
o Password: có 3 mức để bảo đảm bảo mật về bản quyền, thông thường
người sử nên chọn mức Password cao nhất Số kí tự trong Password tối
Trang 19Password khi download, trường hợp khi ta gõ “clearplc” thì toàn bộ dữ
liệu cũ sẽ hoàn toàn mất
o Output table: ngõ ra của PLC cho phép ta chọn trạng thái ON hay OFF
khi PLC chuyển từ trạng thái Run sang Stop, chế độ mặc định của phần mềm là tất cả trạng thái ngõ ra OFF khi chuyển trạng thái
o Input Filter: cho phép ta chọn thời gian lọc của các tín hiệu ngõ vào
Thời gian lọc là thời gian mà ngõ vào phải không đổi trạng thái trong khoảng thời gian lọc đó thì PLC mới cho phép nhận trạng thái đó
Thời gian lọc mặc định là 6.4ms: ngõ vào phải giữ On trong khoảng thời gian >= 6.4ms thì PLC mới hiểu ngõ vào đó lên 1
h Các vùng nhớ đặc biệt trong S7-200:
- SMB0: byte báo trạng thái
o SM0.0: Bit này luôn luôn ON
o SM0.1: Bit này ON trong chu kì quét đầu tiên của chương trình,hoặc ON khi PLC bật từ Stop sang Run
o SM0.2: Bit này ON trong 1 chu kì quét nếu dữ liệu của ô nhớ có khả năng nhớ bị mất
o SM0.3: Bit này ON trong 1 chu kì quét khi có điện và ở trạng thái RUN
o SM0.4: Bit này xung nhịp chu kì 1 phút, 30S ON, 30S OFF
o SM0.5: Bit này xung nhịp chu kì 1giây, 0.5s ON, 0.5S OFF
o SM0.6: Bit này tạo xung nhịp có chu kì theo 1 vòng quét, vòng quét này
ON, vòng quét kế tiếp OFF
- SMB1: byte báo kết quả thực hiện phép toán
o SM1.0: Bit này ON khi việc thực thi lệnh cho kết quả là Zero
o SM1.1: Bit này ON khi kết quả thu được bị tràn ô nhớ hoặc kết quả thu được không hợp lệ
o SM1.2: Bit này ON khi kết quả thu được là số âm
o SM1.3: Bit này ON khi thực hiện phép chia cho số 0
o SM1.4: Bit này ON khi việc thêm dữ liệu vào một bảng bị tràn
Trang 20o SM1.5:Bit này ON khi lệnh LIFO và FIFO thực hiện đọc từ 1 bảng trống
o SM1.6: Bit này ON khi lệnh chuyển đổi không phải số BCD sang số BIN được thực thi
o SM1.7: Bit Này ON khi việc thực hiện chuyển đổi số ASCII sang số Decimal không hợp lệ
- SMB2: byte nhận dữ liệu thông qua cổng FreePort Dữ liệu được nhận qua cổng FreePort sẽ được đưa vào SMB2
- SMB3: byte báo lỗi Parity thông qua cổng Freeport
SM3.0: Parity lỗi từ Port 0 hay Port 1
( 0 = No Error, 1 = Error )
- SMB4 : byte báo tràn dữ liệu
o SM4.0 : Bit này ON khi ngắt giao tiếp bị tràn
o SM4.1 : Bit này ON khi ngắt ngõ vào bị tràn
o SM4.2 : Bit này ON khi Ngắt thời gian bị tràn
o SM4.3 : Bit này ON khi thời gian thực hiện chương trình gặp vấn đề
o SM4.4 : Bit này ON khi việc ngắt được cho phép
o SM4.5: Bit này ON khi việc truyền dữ liệu qua Port 0 không thực thi
o SM4.6 : Bit này ON khi việc truyền dữ liệu qua Port 1 không thực thi
o SM4.7 : Bit Này ON khi một số giá trị bị Force
- SMB5 : byte báo trạng thái I/O
o SM5.0 : Bit này ON khi có ngõ vào ra bị lỗi
o SM5.1 : Bit này ON khi quá nhiều I/O được nối vào I/O Bus
o SM5.2 : Bit này ON khi quá nhiều Analog I/O được nối vào I/O Bus
o SM5.3 : Bit này ON khi có nhiều Modul I/O kết nối vào I/O Bus
- SMB6 : byte ID của CPU
Trang 21- SMB8 đến SMB21 : các byte I/O Modul ID và lỗi thanh ghi
- SMW22 đến SMW26 : Thời gian quét
- SMW22 : Thời gian quét chu kì cuối (millisecond)
- SMW24 : Thời gian quét nhỏ nhất (millisecond)
Trang 22- SMW26 : Thời gian quét lớn nhất (millisecond)
- SMB28 đến SMB29 : Điều chỉnh giá trị Analog
- SMB28 : Giá trị điều chỉnh ngõ thứ 1 của Analog, khi chương trình chuyển từ Stop/Run
- SMB29 : Giá trị điều chỉnh ngõ thứ 2 của Analog, khi chương trình chuyển từ Stop/Run
- SMB30 và SMB130 : Thanh ghi điều khiển FreePort
Trang 24- SMB34 và SMB35 : Thanh ghi điều khiển ngắt thời gian
- SMB34 : Ngắt thời gian cho INT_0 (ms)
- SMB35 : Ngắt thời gian cho INT_1 (ms)
- SMB36 đến SMB65 : Thanh ghi dành cho bộ đọc xung tốc độ cao HSC0, HSC1 và HSC2
- SMB66 đến SMB85: thanh ghi dành cho phát xung tốc độ cao PTO hoặc điều rộng xung theo tỷ lệ PWM
- SMB86 đến SMB94 (dành cho port 0), SMB186 đến SMB194 (dành cho port 1) : nhận tín hiệu điều khiển Các byte này được dùng để đọc trạng thái và điều khiển tin tức nhận được
Trang 25- SMB98: báo Lỗi trên Module mở rộng I/O, SMB98 tăng mỗi khi bits parity lỗi được kiểm tra ở Module mở rộng Giá trị này sẽ được xoá mỗi khi bật nguồn hoặc có thể xoá bởi người sử dụng
- SMB131 đến SMB165: Thanh ghi dành cho bộ đọc xung tốc độ cao HSC3,
HSC4, HSC5
Trang 26Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ LOADCELL
2.1 Cấu tạo:
- Load Cell là thiết bị dùng để thử độ giản, độ nén, độ cứng của vật liệu, hoặc
Loadcell có thể dùng làm cân bàn, cân sàn…
- Loadcell gồm 4 điện trở Tenzo và 1 lõi thép đặc biệt
Hình 5: Cấu tạo Loadcell
- Mỗi loadcell thông thường sẽ có 4 dây tín hiệu: 2 dây nguồn vào E+ và E-, 2 dây tín hiệu ra S+
và S- Nguồn cung cấp cho load cell từ 0.5 đến 24 VDC, thông thường là 10Vdc, tín hiệu ra rất nhỏ cỡ mV
Hình 6: Sơ đồ nối dây Loadcell
- Bốn điện trở Tenzo được cấu tạo từ vật liệu đặc biệt, chúng được cắt gọt chính xác, tất cả các điện trở Tenzo đều có thông số giống nhau, chúng có đặc tính là khi bị giãn thì điện trở tăng lên, ngược lại khi bị co thì điện trở giảm xuống, điện trở của chúng không thay đổi trong khoảng -400
C 900C Các điện trở được dán lên lõi thép bằng keo dán đặc biệt, chúng được dán cả ở hai phía của mỗi thanh, mỗi phía dán một cặp điện trở Các điện trở được nối với nhau theo sơ đồ Wheatstone
Trang 27- Lõi thép có cấu tạo hình ống được chế tạo đặc biệt đảm bảo đặc tính co giãn đàn hồi tuyến tính và độ mỏi cực kỳ nhỏ
Hình 7: Sơ đồ mạch cầu mắc kiểu Wheatstone
2.2 Hoạt động:
- Khi có lực F tác động vào phần động của mạch cầu, làm cho lõi thép biến dạng Các điện trở phía trên bị giãn ra làm cho điện trở của chúng tăng lên, các điện trở phía dưới bị co lại làm cho điện trở của chúng giảm xuống dẫn đến điện áp đầu ra sẽ thay đổi, sự thay đổi này chính là tín hiệu ra của load cell
mà ta cần, tín hiệu này là tín hiệu analog
- Với cách đấu điện trở Tenzo trong cầu theo kiểu không đối xứng như vậy thì
sự mất cân bằng cầu sẽ tăng lên, chính vì điều này mà với độ co giãn không cần lớn mà vẫn tạo được sự lệch cầu cao Vì vậy khoảng dịch chuyển của Load cell từ điểm không tải đến điểm tải lớn nhất rất bé (Thông thường trong khoảng < 1mm) Lợi dụng đặc tính này mà trong hệ truyền lực sử dụng loadcell chúng ta có thể tính theo bài toán lực tĩnh Toàn bộ lực sẽ đặt lên các loadcell không bị tản mát, tạo nên độ chính xác cao của phép đo Nếu ta đưa một điện áp chuẩn không đổi vào hai đầu của một nhánh cầu thì ở hai đầu của nhánh cầu còn lại ta sẽ có được điện áp đầu ra phản ánh được chính xác lực tác dụng lên loadcell
- Để mạch cầu cân bằng khi không có lực tác dụng, ta chọn: R1=R2=R3=R4=R
Để đảm bảo các điện trở Tenzo không bị trôi trong quá trình hoạt động thì dòng điện qua mỗi nhánh cầu phải nhỏ hơn 20mA Ta chọn Tenzo mắc trong mạch cầu có giá trị là 350 và điện áp cung cấp cho cầu là: VEX = 10V
V
Trang 28- Ta có điện áp tín hiệu ra được tính theo công thức:
R
R k V
V0: Điện áp ra của cầu VEX:Điện áp cung cấp cho cầu
R: Điện trở Tenzo R:Giá trị thay đổi R khi có lực tác động
k: Độ nhạy của vật liệu làm Tenzo
- Dải nhiệt độ làm việc
- Chiều dài dây dẫn
Trang 29Chương 3: GIỚI THIỆU VỀ ĐẦU CÂN EX 2002
3.1 Giới thiệu chung:
- Là loại thiết bị có vai trò khuếch đại, chuyển đổi A/D tín hiệu từ Loadcell để hiển thị khối lượng
- Một số loại đầu cân thực tế:
CKW55 – OHAUS: chuyên dùng trong các dây chuyền đóng gói sản phẩm, cân
bồn, dây chuyền cân trộn trong nhà máy sản xuất xi măng
Hình 10: Đầu cân CKW55 – OHAUS
WE2004 – INFINITY: chuyên dùng trong các nhà máy đóng gói, bao bì
Trang 303.2 Đầu cân EX 2002:
a Giới thiệu:
- Đầu cân được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống cân có trọng lượng dưới 10Kg
- Đây là một trong những thiết bị hiển thị khối lượng có độ chính xác cao, do
công ty Excell Precision sản xuất
Hình 12: Đầu cân EX-2002 Dingo – EXCELL
b Đặc tính:
- Tự động xử lý dữ liệu, kết nối với PLC để kiểm soát hệ thống bên ngoài
- Xử lý theo khối hoặc theo chức năng
- Điều khiển hoạt động bằng tay hoặc tự động
- Xác lập được số chu kỳ hoạt động
- Tính tổng cộng được khối lượng và số chu kỳ
- Tín hiệu ngõ ra ở dạng điện áp
- Bộ lọc có thể điều chỉnh
- Sử dụng giao thức truyền RS232
- Độ cảm ứng ngõ vào: trên 0,12 µV/D
- Độ phân giải hiển thị: 1/1.000.000
- Tốc độ lấy mẫu lớn nhất: 120 lần/giây
- Giới hạn áp dụng: - 0,1 mV/V đến 4 mV/V
- Điện áp cấp cho Loadcell: 5VDC (tương đương điện trở 350Ω khi kết nối loadcell)
- Nhiệt độ làm việc từ 00C đến 400C
Trang 31- OP – 03: giao diện tượng tự 16 Bit A/V (4 → 20 mA/0 → 10V)
- OP – 04: điều khiển I/O (4 In/4 Out) + mã BCD
- OP – 05: điều khiển I/O (8 In/8 Out)
Trang 32e Phím chức năng:
Khi nhận dữ liệu hoặc cài đặt khác Nó cũng là nút thoát (ESC)
Trong chế độ hoạt động bình thường, thiết bị được đặt ở chế độ chờ hoặc thoát
Nhập ở chế độ chờ:tất cả những hiển thị trên màng hình và dữ liệu ngõ ra bị cấm (ngoại trừ ký hiệu ZERO)
Thoát khỏi chế độ chờ: nhấn nút nầy lần nữa sẻ trở lại chế độ bình thường
Dùng khi cài đặt thông số, màn hình có dấu nhấp nháy bên trái
Trong chế độ hoạt động bình thường, nó không hoạt động
Dùng khi cài đặt thông số, màn hình có dấu nhấp nháy bên trái
Trong chế độ hoạt động bình thường, nó thực hiện chức năng bù khối lượng
Dùng khi cài đặt thông số, nó dùng để tăng hoặc giảm mục thông số đang chọn
Trong chế độ hoạt động bình thường, nó cập nhật mục thông số