Niên luận tìm hiểu về PLC CP1E

Các hệ thống máy móc và thiết bị sản xuất thường rất phức tạp, có rất nhiều đại lượng vật lý phải điều khiển để có thể hoạt động đồng bộ hoặc theo một trình tự công nghệ nhất định nhằm t

Trang 1

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

Trần Nguyên Trải

CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG CHO PLC CP1E BẰNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

-oo00oo -NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 2

Cần Thơ, Ngày Tháng Năm

Giáo viên hướng dẫn

Trần Nhựt Thanh

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Nhựt Thanh, người đã tận tình giúp đỡ, cung cấp kiến thức cũng như giải đáp những thắc mắc chúng em chưa hiểu và đã hướng dẫn chúng em trong suốt thời gian thực hiện đề tài này

Lời cảm ơn tiếp theo, chúng em trân trọn gửi đến quý thầy cô khoa Kỹ Thuật - Công Nghệ tuy khoảng thời gian này không dài nhưng quý thầy cô đã dồn rất nhiều công sức, tâm huyết để truyền đạt cho chúng em những kiến thức và kinh nghiệm quý giá của mình Bên cạnh đó xin gửi lời cám ơn các bạn trong lớp đã nhiệt tình giúp đỡ trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Do thời gian có hạn, với những kiến thức còn hạn chế và còn thiếu kinh nghiệm thực tiễn, chúng em sẽ không tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được sự thông cảm cũng như chỉ dạy, đóng góp của quý thầy cô và các bạn trong lớp để đề tài của chúng em được hoàn thiện hơn

Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn !

Cần Thơ, Ngày 09 Tháng 11 Năm 2016

Trang 3

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CHUNG VỀ PLC 2

1.1 Định nghĩa PLC 2

1.2 Thành phần cơ bản của PLC và chức năng 2

1.3 Hoạt động của PLC 3

1.4 Ưu điểm của PLC 4

1.5 Phân loại PLC 7

1.6 Một số ứng dụng của PLC 8

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ PLC - CP1E 10

2.1 Tổng quan về PLC - CP1E 10

2.2 Giới thiệu một số loại CPU và số ngõ Input/Output 10

2.3 Ký hiệu và phân loại CPU 13

CHƯƠNG III: VIẾT CHƯƠNG TRÌNH CHO PLC 16

3.1 Hướng dẫn cài đặt phần mềm CX - ONE 16

3.2 Giới thiệu vài nét về bộ phần mềm CX- ONE 19

3.3 Các lệnh lập trình cơ bản 21

3.4 Viết Chương trình cho PLC 24

CHƯƠNG IV: MÔ PHỔNG CHO PLC CP1E BẰNG CHƯƠNG TRÌNH CX-ONE 28

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO 33

DANH MỤC BẢNG

Trang

Trang 4

Bảng 2.1: Một số loại CPU và số ngõ Input/Output 12

Bảng 2.2: Phân loại CPU theo kiểu cơ bản và số ngõ Input/Output 14

Bảng 2.3: Phân loại CPU theo kiểu cơ bản và số ngõ Input/Output 14

Bảng 2.4: Phân loại CPU theo ứng dụng và số ngõ Input/Output 14

Bảng 2.5: Phân loại CPU theo ứng dụng và số ngõ Input/Output 15

Bảng 3.1: Địa chỉ của Lệnh LD và LD NOT 21

Bảng 3.2: Địa chỉ của lệnh OR và OR NOT 22

Bảng 3.3: Địa chỉ của lệnh OUT và OUT NOT 23

Bảng 3.4: Thông số Timer 23

Bảng 3.5: Thông số Counter 23

DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1: Các thành phần cơ bản của PLC 2

Hình 1.2: Chu kỳ quét của PLC 3

Hình 1.3: Điều khiển Motor bằng PLC thông qua khởi động mềm 4

Hình 1.4: Đ iều khiển thông thường 5

Hình 1.5: Sử dụng PLC trong điều khiển 5

Hình 1.6: Sử dụng PLC trong dây chuyền sản xuất công nghiệp 6

Hình 1.7: Ứng dụng của PLC trong đời sống 8

Hình 1.8: Ứng dụng của PLC công nghiệp 9

Hình 2.1: Ký hiệu của các loại CPU 13

Hình 3.1: Hướng dẫn cài đặt phần mềm 16

Trang 5

Hình 3.10: Lệnh LD và LD NOT 21

Hình 3.11: Lệnh OR và OR NOT 22

Hình 3.12: Lệnh OUT và OUT NOT 22

Hình 3.13: Ký hiệu của Timer 23

Hình 3.14: Ký hiệu của Counter 23

Hình 3.15: Giản đồ xung của Counter 24

Hình 3.16: Viết Chương trình cho PLC 24

Hình 3.21: Chương trình mẫu cho PLC 27

Hình 4.1 Mở chương trình 28

Hình 4.2: Chạy mô phỏng 29

Hình 4.3: Nhập giá trị mô phỏng 29

Hình 4.4: Chọn giá trị On hoặc Off 30

Hình 4.5: Chương trình mẫu 31

LỜI MỞ ĐẦU

Trong các hệ thống sản xuất, trong các thiết bị tự động và bán tự động, hệ thống điều khiển đóng vai trò điều phối toàn bộ các hoạt động của máy móc thiết bị Các hệ thống máy móc và thiết bị sản xuất thường rất phức tạp, có rất nhiều đại lượng vật lý phải điều khiển để có thể hoạt động đồng bộ hoặc theo một trình tự công nghệ nhất định nhằm tạo ra một sản phẩm mong muốn Từng đại lượng vật lý đơn lẻ có thể được điều khiển bằng một mạch điều khiển cơ sở dạng tương tự hay gián đoạn Điều khiển nhiều đại lượng vật lý đồng thời chúng ta không thể dùng các mạch điều khiển tương tự mà phải sử dụng hệ thống điều khiển lô gíc

Trước đây các hệ thống điều khiển lô gíc được sự dụng là hệ thống lô gíc rơ le Nhờ sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử, các thiết bị điều khiển lô gíc khả lập trình PLC

Trang 6

le Càng ngày PLC càng trở nên hoàn thiện và đa năng Các PLC ngày nay không những có khảnăng thay thể hoàn toàn các thiết bị điều khiển logic cổ điển, mà còn có khả năng thay thế cácthiêt bị điều khiển tương tự và PLC ngày càng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.

Với những lý do trên cùng với những kiến thức tiếp thu được ở trường và sự hướng dẫn nhiệttình của thầy Trần Nhựt Thanh chúng em đã chọn đề tài: "Tìm hiểu về PLC CP1E" cho họcphần này

Được thiết kế vào năm 1968 Mục đích thiết kế ban đầu:

- Thay thế hệ thống điều khiển bằng rơle đắc tiền

- Làm việc tốt trong môi trường công nghiệp

- Dễ dàng lập trình và bảo trì

- Có thể sử dụng lại

1.2 Thành phần cơ bản của PLC và chức năng:

Hệ thống điều khiển PLC thông thường có 5 bộ phận chính: Bộ sử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, tínhiệu vào/ra, thiết bị lập trình Hệ thống được mô tả dưới đây:

Trang 7

Hình 1.1: Các thành phần cơ bản của PLC

* Bộ xử lý CPU

Bộ sử lý CPU còn gọi là bộ sử lý thông tin trung tâm (CPU) là linh kiện chứa bộ vi xử lý Bộ

xử lý biên dịch các tín hiệu vào và thực hiện trương trình được lưu trong bộ nhớ CPU Truyềncác quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các đầu ra

* Bộ ngồn

Bộ ngồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp cung cấp cho bộ xử lý(Thường là 5V ) và trong các mạch điện trong các modul còn lại (Thường là 24V)

* Bộ nhớ

Bộ nhớ là nơi lưu trữ trương trình cho các hoạt động điều khiển

Các dạng bộ nhớ có thể là RAM, ROM, EPROM Người ta luôn chế tạo nguồn dự phòng choRAM để duy trì chương trình trong trường hợp mất điện nguồn, thời gian duy trì tuỳ thuộc vàotừng PLC cụ thể Bộ nhớ cũng có thể được chế tạo thành module cho phép dễ dàng thích nghi vớicác chức năng điều khiển có kích cỡ khác nhau, khi cần mở rộng có thể cắm thêm

* Thiết bị lập trình

Thiết bị lập trình được sử dụng để lập các trương trình cần thiết sau đó chuyển cho PLC.Thiết bị lập trình có thể là thiết bị lập trình chuyên dụng, thiết bị cầm tay gọn nhẹ hoặc phầnmền được cài đặt trên máy tính cá nhân

* Giao diện vào/ra

Giao diện vào là nơi nhận các tín hiệu được truyền về từ các thiết bị ngoại vi

Giao diện ra là nơi truyền thông tin (tín hiệu điều khiển) đến các thiết bị bên ngoài

1.3 Hoạt động của PLC

- Chu kỳ quét của PLC: Đọc ngõ vàothực thi chương trìnhchuẩn đoán lỗi và truyềnthôngcập nhập ngõ ra Chu kỳ quét được minh họa ở hình sau:



Trang 8

Hình 1.2: Chu kỳ quét của PLC

Thời gian của một vòng quét phụ thuộc vào khả năng của CPU, kích thước chương trình, sốlượng ngõ vào - ra và truyền thông

- Ví Dụ: Các nút nhấn (các cảm biến) được kết nối với ngõ vào của PLC và được sử dụng đểđiều khiển Start và Stop động cơ đã được kết nối với ngõ ra của PLC thông qua khởi động mềm(MotorStarter) như ảnh minh hoạt:

Trang 9

Hình 1.3: Điều khiển Motor bằng PLC thông qua khởi động mềm

* Điều khiển thông thường:

- Quá nhiều dây nối trong bảng điều khiển

- Điều chỉnh/thay thế khó khăn

- Cần có kỹ năng mới có thể giải quyết được sự cố

- Nguồn điện tięu thụ cao (nhiều cuộn dây)

- Mất nhiều thời gian chuẩn đoán và sửa chữa khi có xảy ra lỗi

Trang 10

Hình 1.4: Đ iều khiển thông thường

* Điều khiển dùng PLC:

- Không cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển

- Có độ mềm dẻo sử dụng rất cao

- Kích thước nhỏ gọn

- Nhiều chức năng điều khiển

- Có khả năng mở rộng số lượng vào ra

- Kết nối mạng để điều khiển và giám sát

- Tích hợp chức năng chuẩn đoán lỗi

Hình 1.5: Sử dụng PLC trong điều khiển Hình 1.6: Sử dụng PLC trong dây chuyền sản xuất công nghiệp

Trang 11

* Tăng độ tin cậy

Một khi chương trình được viết và được kiểm tra, nó có thể được nạp cho các PLC khác.Các lệnh được lưu trữ trong bộ nhớ của PLC, không có sự sai sót trong đấu dây logic

* Tăng tính linh hoạt

Dễ dàng thay đổi chương trình cho phù hợp với yêu cầu

* Về khả năng giao tiếp

PLC có thể giao tiếp với các bộ điều khiển khác hoặc máy tính để có thể tạo ra các hệ thốngmạng: SCADA, DCS

* Dễ dàng sửa chữa

Chương trình điều khiển có thể giám sát trực tiếp trên máy tính theo thời gian thực, dễ dàngchuẩn đoán vị trí lỗi

* So sánh giữa PLC và các thiết bị điều khiển khác

Trang 12

Thiết kế và lắp đặt Mất thời gian Phức tạp Phức tạp Đơn giản

Bảng 1.1: So sánh giữa PLC và các thiết bị điều khiển khác

Dựa vào bảng so sánh trên cho thấy khả năng lựa chọn PLC để điều khiển sẽ mang lại nhiềulợi ích kinh tế hơn PLC được trở nên phổ biến trong công nghiệp và đời sống thực tế

1.5 Phân loại PLC

1.5.1 Phân loại theo hình dạng:

Có hai kiểu cơ cấu thông dụng với các hệ thống PLC là kiểu hộp đơn và kiểu modul nốighép Kiểu hộp đơn thường được sử dụng cho các thiết bị điều khiển lập trình cỡ nhỏ và đượccung cấp dưới dạng nguyên chiếc hoàn chỉnh

Kiểu modul ghép nối: gồm nhiều modul riêng cho bộ nguồn, CPU, cổng vào/ra được lắptrên thanh ray Kiểu này có thể sử dụng cho các thiết bị lập trình ở mọi kích cỡ

1.5.2 Phân loại theo số lượng các đầu vào/ra:

Căn cứ vào số lượng các đầu vào/ra, ta có thể phân PLC thành bốn loại sau:

- Micro PLC là loại có dưới 32 kênh vào/ ra

- PLC nhỏ có đến 256 kênh vào/ ra

- PLC trung bình có đến 1024 kênh vào/ ra

- PLC cỡ lớn có trên 1024 kênh vào/ra

1.5.3 Phân loại theo hãng sản xuất:

Có nhiều hãng sản xuất PLC Các hãng tiêu biểu như:

Trang 13

- Ứng dụng PLC trong lĩnh vực điều khiển robot

- Ứng dụng PLC trong hệ thống sản xuất linh họat

- Ứng dụng PLC trong điều khiển quá trình

- Ứng dụng PLC trong mạng thu nhận dữ liệu

- Ứng dụng điều khiển trình tự máy phân lọai

- Ứng dụng PLC trong điều khiển giám sát

Hình 1.7: Ứng dụng của PLC trong đời sống

Hơn 1.000.000 ứng dụng của PLC trên thế giới

Trang 14

Hình 1.8: Ứng dụng của PLC trong công nghiệp

+ Loại CP1E-E giá thành thấp nhưng hạn chế về chức năng truyền thông

+ Loại CP1E-N đa năng

Ngoài ra còn có thêm loại CP1E-NA sử dụng được tín hiệu Analog

* Các điểm đặc biệt của PLC - CP1E:

 Tối đa 160 I/O, loại CPU -N có thể gắn thêm môđun RS-232 / 485 / 422

 Kết nối với môđun mở rộng tương tự như cho loại CP1L (tối đa 3 môđun cho CPU 30,40)

 2 núm xoay chỉnh giá trị analog (8 bit) trong PLC

Trang 15

 6 đầu vào tốc độ cao 10kHz (loại E) hoặc 6 đầu vào 10kHz và 2 đầu 100kHz (cho loại N)

- Bộ nhớ 2Kstep (loại -E) và 8Kstep (loại -N)

 6 đầu vào ngắt và 6 đầu vào tác động nhanh

 Chức năng Smart Input (nếu dùng CX-Programmer dành riêng cho CP1E) giúp cho việclập trình nhanh hơn trước rất nhiều, giảm tới 30% thời gian với chương trình có dung lượngkhoảng 1,5kstep

 Đèn I/O gắn ngay tại vị trí đấu dây giúp quan sát dễ dàng

2.2 Giới thiệu một số loại CPU và số ngõ Input/Output:

CP1E-N20DT-A 100-240 VAC 12 8 Transistor (NPN)

CP1E-N20DT1-A 100-240 VAC 12 8 Transistor (PNP)

Trang 16

CP1E-N30DR-D 24 VDC 18 12 Relay

CP1E-N30DT1-D 24 VDC 18 12 Transistor (PNP)

CP1E-N60DR-A 100-240 VAC 36 24 Transistor (NPN)

CP1E-N60DT-A 100-240 VAC 36 24 Transistor (PNP)

CP1E-N60DT1-D 24 VDC 36 24 Transistor (PNP)

Bảng 2.1: Một số loại CPU và số ngõ Input/Output

Loại CP1E-E CPU với 10, 14,20,30,40 I/O

Trang 17

 Bộ nhớ chương trình :8 K steps Vùng nhớ DM:8 K words

 Bộ đếm tốc độ cao: 100 kHz×2 inputs và10 kHz×4 inputs

 Xung đầu ra :100kHz×2 outputs

Loại CP1E– NA với CPU 20 I/O

 Cổng USB Built-in RS-232C

 Có pin

 Board mở rộng, mô dul mỏ rộng

 Đồng hồ thời gian

 Bộ nhớ chương trình :8 K steps Vùng nhớ DM:8 K words

Bộ đếm tốc độ cao: 100 kHz×2 inputs và10 kHz×4 inputs Xung đầu ra :100kHz×2 outputs 2inputs analog and 1 output analog

2.3 Ký hiệu và phân loại CPU :

* Cách ký hiệu của các loại CPU

Trang 18

Hình 2.1: Ký hiệu của các loại CPU

* Theo tiêu chuẩn quốc tế có 2 cách phân loại CPU

- Phân loại CPU theo kiểu cơ bản

- Phân loại CPU theo ứng dụng

2.3.1 Phân loại CPU theo kiểu cơ bản

1 Loại cải tiến:

Bảng 2.2: Phân loại CPU theo kiểu cơ bản và số ngõ Input/Output

2 Loại cơ bản:

Trang 19

Bảng 2.3: Phân loại CPU theo kiểu cơ bản và số ngõ Input/Output

2.3.2 Phân loại CPU theo ứng dụng

1 Loại cải tiến:

Bảng 2.4: Phân loại CPU theo ứng dụng và số ngõ Input/Output

2 Loại cơ bản:

Trang 20

Bảng 2.5: Phân loại CPU theo ứng dụng và số ngõ Input/Output

- Download CX_One sau đó giải nén và tìm file setup trong thư mục giải nén để cài.

- Bấm đúp vào file setup hộp thoại Choose Setup Language hiện lên chọnngôn ngữ sauOK



Trang 24

Hình 3.9: Hướng dẫn cài đặt phần mềm

3.2 Giới thiệu vài nét về bộ phần mềm CX- ONE

CX-ONE là 1 bộ phần mềm được tích hợp chặt chẽ nhằm đáp ứng những yêu cầu ngàycàng cao trong tự động hóa công nghiệp và hỗ trợ các thiết bị rất đa dạng củaOMRON.Với các phần mềm này, người sử dụng có trong tay những công cụ mạnh, sửdụng dễ dàng và liên tục được cập nhật, cải tiến

Trong phần mềm CX-One gồm:

- CX-Programmer: cung cấp 1 nền tảng chung cho phát triển chương trình cho tất

cả các loại PLC Omron từ các loại micro PLC đến những loại PLC Duplex cao cấp

- CX-Compolet: Sysmac Compolet cung cấp cho các nhà phát triển phần mềm cácthành phần để trợ giúp việc phát triển các phần mềm kết nối với các bộ điều khiển củaOMRON dùng các công cụ như Microsoft Visual Studio.Net

- CX-Reporter: cho phép người sử dụng đọc và ghi dữ liệu từ PLC bằng MicrosoftExcel mà không cần phải lập trình

- CX-Integrator: giúp cấu hình các mạng công nghiệp kết nối dùng PLC nhưController Link, DeviceNet, CompoNet, CompoWay, Ethernet, bao gồm cả các chứcnăng Routing Table Component và Data Link Component

- CX-Process Tools: là công cụ đi kèm với khối module PLC Loop Control Board/Unit của OMRON, cho phép tạo và thử các quy trình điều khiển tuần tự & vòng cũng nhưcác khối chức năng cho khối này

Trang 25

- Cx-Motion: giúp việc đặt thông số, theo dõi và lập trình với ngôn ngữ G-Codecho các bộ điều khiển chuyển động loại CS1-MC series của OMRON trở nên dễ dàng vàrất trực quan.

- Cx-Position: trợ giúp đặt thông số, theo dõi và lập trình bằng ngôn ngữ G-Codecho các bộ điều khiển chuyển động loại CJ1/CS1-NC series của OMRON

- Cx-Simulatior: là phần mềm mô phỏng các loại PLC CS1/CJ1 Series củaOMRON Nó cho phép mô phỏng hoạt động của PLC ngay trên máy tính mà không cầnphải tải phần mềm vào phần cứng PLC, vì vậy rất thích hợp cho việc kiểm tra & sửa lỗi

- Cx-Protocol: giúp xây dựng các chương trình kết nối với các thiết bị của hãng thứ

ba qua giao tiếp nối tiếp bằng các card truyền thông của họ PLC CS1/CJ1 & các họ PLCkhác Sau đó việc thực hiện truyền thông sẽ thực hiện bằng lệnh PMCR trong ngôn ngữbậc thang

- CX-Profibus: trợ giúp việc đặt cấu hình, chỉnh sửa thông số, chẩn đoán & bảo trìmạng Profibus

- CX-Designer: Phần mềm thiết kế các trang màn hình giao diện cho màn hình loạiseries NS

CX-Programmer là phần mềm trung tâm của gói phần mềm trên Không chỉ dùng đểlập trình choPLC, CX-Programmer còn là công cụ để các kỹ sư quản lý 1 dự án tự độnghóa với PLC làm bộ não hệ thống.Các chức năng chính của CX-Programmer bao gồm:

- Tạo và quản lý các dự án (project) tự động hóa (tức các chương trình)

- Kết nối với PLC qua nhiều đường giao tiếp

- Cho phép thực hiện các thao tác chỉnh sửa & theo dõi khi đang online (như forceset/reset, online edit, monitoring, )

- Đặt thông số hoạt động cho PLC

- Cấu hình đường truyền mạng

- Hỗ trợ nhiều chương trình, nhiều PLC trong 1 cùng project & nhiều section trong 1chương trình CX-Programmer hiện có 3 phiên bản chính:

 Bản Junior 2.1: Bản này chỉ hỗ trợ các loại PLC micro của OMRON nhưCPMx, SRM1 Hiện tại phiên bản này được cung cấp miễn phí cho các khách hàng

Định dạng
Số trang	36
Dung lượng	5,77 MB