bai tieu luan ve PLC

ĐẶT VẤN ĐỀ 1.Câu hỏi chung: Tại lại cần đến PLC? Sử dụng PLC có ưu nhược điểm gì? PLC có vai trò tự động hoá? * Các định nghĩa PLC : - PLC chữ viết tắt chữ tiếng Anh Programmable Logic Controller dịch sang tiếng Việt có nghĩa Bộ Điều khiển Logic Lập trình - PLC thiết bị điều khiển Có cấu trúc máy tính bao gồm sử lý trung tâm CPU, Bộ nhớ ROM, Bộ nhớ RAM, dùng để nhớ chương trình ứng dụng, cổng Vào/ Ra - INPUT/ OUTPUT Lịch sử đời phát triển PLC Ngày tự động hóa ngày đóng vai trò quan trọng đời sống cơng nghiệp Tự động hóa phát triển vượt bậc nhờ tiến lý thuyết điều khiển tự động tiến ngành điện – điện tử, Công nghệ thơng tin… Chính mà nhiều hệ thống điều khiển tự động đời Nhưng phát triển mạnh có khả ứng dụng rộng rãi Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ điều khiển lập trình kỹ sư Công ty General Motor cho đời năm 1968 Với tiêu kỹ thuật nhằm đáp ứng yêu cầu điều khiển: - Dễ lập trình thay đổi chương trình - Cấu trúc dạng Module mở rộng, dễ bảo trì sữa chữa - Đảm bảo độ tin cậy môi trường sản xuất PLC đời 1968 Hoa kỳ Tuy nhiên hệ thống đơn giản gặp nhiều khó khăn việc vận hành Vì nhà chế tạo bước cải tiến hệ thống trở nên đơn giản, dễ vận hành PLC năm 1969 Để đơn giản hóa việc lập trình Hệ thống điều khiển lập trình cầm tay đời vào năm 1969 Điều tạo thuận lợi phát triển thật cho kỹ thuật lập trình điều khiển PLC sản xuất năm 1969 Trong giai đoạn hệ thống điều khiển lập trình (PLC) đơn giản nhằm thay hệ thống Relay dây nối hệ thống Qua trình vận hành, nhà chế tạo bước tạo tiêu chuẩn cho hệ thống Đó tiêu chuẩn: Dạng lập trình dùng giản đồ hình thang Sự phát triển hệ thống phần cứng từ năm 1975 Hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ với chức mở rộng : - Số lượng ngõ vào, ngõ nhiều có khả điều khiển ngõ vào, ngõ từ xa kỹ thuật truyền thông - Bộ lưu trữ liệu nhiều - Nhiều loại Module chuyên dùng PLC từ 1970 Trong năm đầu thập niên 1970, với phát triển cơng nghệ phần mềm Bộ lập trình điều khiển PLC không thực lệnh Logic đơn giản Mà có thêm lệnh định thì, đếm kiện, lệnh xử lý toán học, xử lý liệu, xử lý xung, xử lý thời gian thực PLC sản xuất năm 1970 Từ năm 1970 nay, điều khiển lập trình PLC trở thành thiết bị khơng thể thiếu công nghiệp tự động Các nhà thiết kế tạo kỹ thuật kết nối hệ thống PLC riêng lẻ thành hệ thống chung, tăng khả hệ thống riêng lẻ Tốc độ hệ thống cải thiện, chu kỳ quét nhanh Bên cạnh đó, PLC chế tạo giao tiếp với thiết bị ngoại vi nhờ mà khả ứng dụng PLC mở rộng * Cấu trúc PLC bao gồm - Khối đầu vào: +Gồm nút điều khiển + Các cơng tắc + Các cơng tắc hành trình đặt máy + Các cảm biến đo lường đặt dây truyền sản xuất - Khối điều khiển gồm phần tử: +Các loại rơle +Các đếm time +Các đếm +Các so sánh +Các mạch điện tử - Khối đầu gồm: + Các loại động + Các loại van + Các thiết bị gia nhiệt +Các thiết bị thị * Đầu vào PLC - Đầu vào đầu đưa tín hiệu vào PLC - Phân loại đầu vào: Đầu vào Logic, Đầu vào Analog - Số lượng đầu vào phụ thuộc loại PLC - Đặc điểm đầu vào: +Đầu vào đánh số + Đầu vào tín hiệu hóa +Đầu vào ghép quang, cách ly vi xử lý PLC với giới bên điện +Đầu vào chế tạo chuẩn hóa * Đầu PLC - Là đầu đưa tín hiệu PLC - Phân loại đầu ra: +Đầu ghép rele … +Đầu ghép Transitor … - Cấu trúc đầu ra: Đặc điểm đầu ra: - Đầu đánh số - Đầu tín hiệu hóa - Đầu ghép Rowle ghép quang có tác dụng cách ly CPU PLC với giới bên mặt điện - Đầu chuẩn hóa tương thích với thiết bị điều khiển khác * Các toán điều khiển dùng PLC - Điều khiển logic: +Chức điều khiển rele + Thời gian, đếm + Thay cho Panel điều khiển mạch in +Điều khiển tự động, bán tự động, tay máy trình - Điều khiển liên tục: + Thực phép toán số học logic + Điều khiển liên tục nhiệt độ áp suất lưu lượng +Điều khiển PID, FUZY + Điều khiển động chấp hành, động bước + Điều khiển biến tần + Khối đầu vào thêm khâu cảm biến tương tự (analog), chiết áp + Khối đầu có thêm thiết biij tương tự biến tần, động Servo, động bước + Khối điều khiển thêm khâu biến đổi A/D, D/A - Điều khiển tổng thế: + Điều hành trình báo động + Ghép nối máy tính + Ghép nối mạng tự động hóa +Điều khiển tổng thể q trình- nghĩa điều khiển trình mối liên hệ với q trình khác + Tín hiệu vào có thêm thơng tin *Ưu nhược điểm PLC + Chuẩn bị vào hoạt động nhanh: Thiết kế kiểu module cho phép thích nghi nhanh với chức điều khiển Khi lắp ghép PLC sẵn sàng làm việc Ngồi sử dụng lại cho ứng dụng khác dễ dàng + Độ tin cậy cao: Các linh kiện điện tử có tuổi thọ dài thiết bị cơ-điện Độ tin cậy PLC ngày tăng, bảo dưỡng định kỳ thường khơng cần thiết với mạch rơle cơng tắc tơ việc bảo dưỡng định kỳ cần thiết + Dễ dàng thay đổi chương trình: Những thay đổi chương trình tiến hành đơn giản Để sửa đổi hệ thống điều khiển quy tắc điều khiển sử dụng, người vận hành cần nhập tập lệnh khác, gần không cần mắc nối lại dây (tuy nhiên, phải nối lại cần thiết) Nhờ hệ thống linh hoạt hiệu + Đánh giá nhu cầu đơn giản: Khi biết đầu vào đầu đánh giá kích cỡ u cầu nhớ hay độ dài chương trình Do đó, dễ dàng nhanh chóng lựa chọn PLC phù hợp với yêu cầu công nghệ đặt + Khả tái tạo: Nếu dùng nhiều PLC với quy cách kỹ thuật giống chi phí lao động giảm thấp nhiều so với điều khiển rơle, giảm phần lớn lao động lắp ráp + Tiết kiệm khơng gian: PLC đòi hỏi không gian so với điều khiển rơle tương đương + Có tính chất nhiều chức năng: PLC có ưu điểm sử dụng thiết bị điều khiển cho nhiều hệ thống điều khiển Người ta thường dùng PLC cho trình tự động linh hoạt dễ dàng thuận tiện tính tốn, so sánh giá trị tương quan, thay đổi chương trình thay đổi thơng số + Về giá trị kinh tế: Khi xét giá trị kinh tế PLC phải đề cập đến số lượngđầu đầu vào + Giảm đến 80% số lượng dây nối + Công suất tiêu thụ PLC thấp + Khả tự chuẩn đoán giúp cho việc sửa chữa nhanh chóng dễ dàng + Chức điều khiển thay đổi dễ dàng thiết bị lập trình, khơng có yêu cầu thay đổi đầu vào không cần phải nâng cấp phần cứng + Giảm thiểu số lượng rơle timer so với hệ điều khiển cổ điển +Không hạn chế số lượng tiếp điểm sử dụng chương trình + Thời gian để chu trình điều khiển hồn thành vài ms, điều làm tăng tốc độ suất PLC + Chương trình điều khiển in giấy thời gian ngắn giúp thuận tiện cho vấn đề bảo trì sửa chữa hệ thống +Chức lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ hiểu, dễ học + Kích thước nhỏ gọn, dễ dàng bảo quản, sửa chữa + Dung lượng chương trình lớn để chứa nhiều chương trình phức tạp + Hồn tồn tin cậy mơi trường cơng nghiệp + Dễ dàng kết nối với thiết bị thơng minh khác như: máy tính, kết nối mạng Internet, Modul mở rộng + Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ +Giá bán cạnh tranh Đặc trưng tất dòng PLC khả lập trình được, số IP dải quy định cho phép PLC hoạt động môi trường khắc nghiệt cơng nghiệp, yếu tố bền vững thích nghi, độ tin cậy, tỉ lệ hư hỏng thấp, thay hiệu chỉnh chương trình dễ dàng, khả nâng cấp thiết bị ngoại vi hay mở rộng số lượng đầu vào nhập đầu xuất đáp ứng tuỳ nghi khả xem tiêu chí cho nghĩ đến thiết kế phần điều khiển trung tâm cho hệ thống hoạt động tự động Một số hạn chế PLC sau: Cần thời gian đào tạo, xây dựng nguồn nhân lực có lực điều hành, quản lý, sử dụng PLC Bố trí lại nguồn nhân lực, xây dựng lại hệ thống quản lý, ghi chép… Ứng dụng vai trò PLC cơng nghiệp tự động hóa Từ ưu điểm nêu trên, PLC ứng dụng nhiều lĩnh vực khác tự động hóa cơng nghiệp như: – Hệ thống nâng vận chuyển – Dây chuyền đóng gói – Các robot lắp giáp sản phẩm – Điều khiển bơm – Dây chuyền xử lý hố học – Cơng nghệ sản xuất giấy – Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh – Sản xuất xi măng – Công nghệ chế biến thực phẩm – Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn – Dây chuyền lắp giáp Tivi – Điều khiển hệ thống đèn giao thông – Quản lý tự động bãi đậu xe – Hệ thống báo động – Dây chuyền may công nghiệp – Điều khiển thang máy – Dây chuyền sản xuất xe ôtô – Sản xuất vi mạch – Kiểm tra trình sản xuất Hiện nay, nước ta q trình cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước Vì vậy, việc tự động hóa sản xuất đóng vai trò quan trọng, giúp tăng cao nâng suất, độ xác hiệu làm việc Bên cạnh máy móc, khí tự động hóa điều khiển, cáp lập trình PLC yếu tố thiếu Khả PLC PLC thiết bị điều khiển đa chức năng, sử dụng rộng rãi công nghiệp để điều khiển hệ thống theo chương trình dược viết người sử dụng để vận hành máy móc Do tính hoạt động theo chương trình nên PLC ứng dụng để điều khiển nhiều loại máy móc khác cơng nghiệp Ta cần thay đổi chương trình điều khiển ban đầu kết nối dùng PLC để điều khiển thiết bị máy móc Nếu ta muốn thay đổi quy luật hoạt động thiết bị, máy móc hệ thống sản xuất ta cần thay đổi chương trình điều khiển PLC PLC điều khiển máy móc thiết bị đơn giản: máy bơm, máy khoan, máy cắt, đên hệ thống phức tạp như: hệ thống chuyển mạch tự động, dây chuyển sản xuất, băng tải, thang máy, Tùy vào đối tượng mà ta viết chương trình để điều khiển theo mục đích sử dụng Câu Lập trình PLC ứng dụng cho trường hợp sau ngôn ngữ S7 - 300 Siemens: Đề Xác định hàm lơ gic, lập trình điều khiển LAD Ứng dụng: Trong công nghiệp ta cần điều khiển xe cấp phôi điều khiển tự động AGV (Automated Guided Vehicle) phân xưởng Đơn giản ta cần điều khiển Xe C hai điểm A B Các điểm thị bới các công tắc mini M1 M2 Xe điều khiển hai nút ấn P1 P2 Ban đầu xe dừng điểm A, công tắc mini M1 bật xe đứng yên nút P1 ấn Khi đầu Z1 kích hoạt động xe bật lên, xe bắt đầu chuyển động hướng đến điểm B Chuyển động tiếp tục P1 hay P2 ấn Khi xe đạt đến điểm B, làm bật cơng tắc mini M2 Cơng tắc M2 bật làm cho đầu Z2 kích hoạt ngắt đầu Z1 Xe bắt đầu chuyển động theo chiều ngược lại từ B đến A Trong trình chuyển động ta ấn nút P2, xe đảo chiều chuyển động lại chuyển động theo hướng đến B Như đầu Z2 ngắt đầu Z1 kích hoạt Nếu P2 khơng bấm, xe tiếp tục vế đến điểm A dừng công tắc mini M1 bật Với tín hiệu vào: Tên Nút bấm P1 Nút bấm P2 Công tắc M1 Công tắc M2 Kiểu liệu Bool Bool Bool Bool Địa I1.1 I1.2 I0.1 I0.2 Với tín hiệu ra: Tên Đầu Z1 Đầu Z2 Kiểu liệu Bool Bool Địa Q0.1 Q0.2 Xây dựng chương trình LAD S7-300 10 KẾT LUẬN Ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất điều quan trọng để định đến hiệu đánh giá sản xuất nhà máy, cơng ty Để phát triển ngành khí với tính chất đột phát, nhằm thỏa mãn yêu cầu ngày cao cơng nghiệp hóa, đại hóa, bên cạnh việc thay đổi cấu tổ chức quản lý nhằm tạo liên kết hợp lý hiệu quả, đầu tư theo chiều sâu, tạo khả chuyên mơn hóa cao… yếu tố người cơng nghiệp với trình độ tư sâu sắc, nhạy bén tác phong cơng nghiệp, kỷ luật cơng nghiệp cao đóng vai trò định Việc nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển PLC công nghiệp trở thành vấn đề cấp bách Khẳng định vai trò quan trọng cơng nghệ tự động chiến lược cơng nghiệp hóa – đại hóa nên kinh tế đất nước việc có ý nghĩa, tạo khả phát triển kinh tế tốc độ cao Trong nội dung tiểu luận đề cập đến phần nhỏ điều khiển PLC, để tự thiết kế làm chủ thiết kế hệ thống điều khiển PLC đòi hỏi phải có q trình tích lũy kinh nghiệm lâu dài Xin chân thành cảm ơn Thầy TS Nguyễn Trọng Doanh tạo điều kiện để cá nhân em nghiên cứu hoàn thiện tiểu luận Hà Nội, ngày 08 tháng 10 năm 2018 Học viên 11 ... độ hệ thống cải thiện, chu kỳ quét nhanh Bên cạnh đó, PLC chế tạo giao tiếp với thiết bị ngoại vi nhờ mà khả ứng dụng PLC mở rộng * Cấu trúc PLC bao gồm - Khối đầu vào: +Gồm nút điều khiển + Các... nhiệt +Các thiết bị thị * Đầu vào PLC - Đầu vào đầu đưa tín hiệu vào PLC - Phân loại đầu vào: Đầu vào Logic, Đầu vào Analog - Số lượng đầu vào phụ thuộc loại PLC - Đặc điểm đầu vào: +Đầu vào đánh... vào tín hiệu hóa +Đầu vào ghép quang, cách ly vi xử lý PLC với giới bên điện +Đầu vào chế tạo chuẩn hóa * Đầu PLC - Là đầu đưa tín hiệu PLC - Phân loại đầu ra: +Đầu ghép rele … +Đầu ghép Transitor