BÁO cáo học tập về PLC MITSHUBISHI FX3U

KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ BỘ MÔN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: BÁO CÁO HỌC TẬP VỀ PLC MITSHUBISHI FX3U GVHD : Nguyễn Thanh Tần NGÀNH: Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa LỚP : DA16DTH TRÀ VINH, THÁNG 04 NĂM 2019 Lời Mở Đầu Sự tiến khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ kỹ thuật máy tính cho đời thiết bị điều khiển số : CNC , PLC ,… Các thiết bị cho phép khắc phục nhiều nhược điểm hệ thống điều khiển trước đáp ứng yêu cầu kinh tế kỹ thuật sản xuất Với phát triển khoa học công nghệ việc ứng dụng thiết bị logic khả trình PLC để tự động hóa q trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăng suất lao động, giảm sức người, nâng cao chất lượng sản phẩm vấn đề cấp thiết có tính thời cao Trong trình tiền hành làm báo cáo, em nhóm cố gắng tham khảo tài liệu, tìm hiểu thực tế trao đổi kiến thức với nhau, thời gian kinh nghiệm hạn chế nên báo cáo tránh khỏi thiếu sót Do đó, em mong nhận ý kiến đóng góp nhận xét đánh giá quý báu thầy cô để báo cáo em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình chu đáo thầy Nguyễn Thanh Tần giúp đỡ em nhiều để em sớm hoàn thiện báo cáo Em xin chân thành cảm ơn ! CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ PLC I Giới thiệu chung PLC 1.1 Định nghĩa Hình 1.1 : PLC Mitsubishi 1.2 Lịch sử phát triển - Được phát triển nhóm General Motors vào năm 1968 PLC đáp ứng tiêu chí sau:     Lập trình đơn giản Thay đổi chương trình mà khơng can thiệp sâu vào hệ thống Có kích thước nhỏ, giá thảnh rẻ dễ điều khiển hệ thống rơle Đơn giản, chi phí bảo trì thấp - Sự đời PLC cách mạng công ngiệp điều khiển Bộ PLC nhanh chóng phổ biến cơng nghiệp với chức ban đầu điều khiển on off Thay hệ thống rơle Do ngơn ngữ lập trình xây dựng giản đồ thang (ladder) Thơng qua chương trình lập trình sẵn trong nhớ , PLC thực nhiệm vụ kết nối tín hiệu vào tương ứng sau PLC điều khiển tương tự , số đếm thời gian, PLC ngày phát triển áp dụng vào ngành công nghiệp đại robot, cad, khơng PLC phát triển liên kết nối PLC với thành hệ thống điều khiển.tuy ngày phát triển PLC giữ đặc tính chung đơn giản điều khiển đễ dàng Hinh 1.2: Tủ điều khiển thang máy dùng PLC Mitsubishi 1.3 Ứng dụng PLC - Mỗi máy móc có điều khiển thao kèm Tùy thuộc vào công sử dụng điều khiển chia thành điều khiển khí nén , thủy lực thơng thường điều khiển thường kết hợp với nhiều cơng nghệ khác Có phân biệt việc điều khiển nối dây cứng mà viêc nối dây cứng cần không gian rộng không bị hạn chế Tuy nhiên không gian lắp đặt bị hạn chế người sử dụng có nhu cầu thay đổi PLC thích hợp PLC thiết kế thay cho rơ - le Nhưng nhiều trường hợp không cần thiết phải dùng PLC, khơng cần tiêu chí Hình 1.3 : PLC S7 – 300, sử dụng cho ứng dụng vừa lớn Hình 1.4 : Ứng dụng Encoder đếm tốc độ cao HSC PLC S7 – 200 1.4 Cấu trúc PLC PLC gồm thành phần với khối đầu vào , khối xử lí trung tâm khối đầu Khối đầu vào có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu vào thành tín hiệu xử lí PLC đưa chúng đến xử lí trung tâm khối đầu chuyển đổi tín hiệu từ PLC sang tín hiệu phù hợp với cấu chấp hành 1.5 Nguyên tắc hoạt động PLC - PLC mối quan hệ đơn giản thành phần hệ thống vào kết nối vật lí PLC thiết bị gắn máy sản xuất với hệ thống điều khiển Các thiết bị thường thiết bị vào tương tự số , giống công tắc hành trình , thiết bị cảm biến áp suất , nhiệt độ,…giao diện vào tạo kết nối CPU thiết bị vào , thiết bị cần điều khiển - Trong trình hoạt động PLC , CPU thực công việc sau:  Đọc liệu đầu vào: lấy tín hiệu từ thiết bị thường lưu vào nhớ  Xử lý tính tốn: thực trương trình lưu nhớ  Ghi liệu đầu ra: xuất tín hiệu điều khiển đầu CHƯƠNG : SƠ LƯỢC VỀ PLC MITSUBISHI II Phân loại - PLC PLC Mitsubishi chia làm loại :  Modular ( khối chức riêng biệt )  Micro ( tích hợp ) - Đối với loại Micro , cấu tạo bên tương đối đơn giản , toàn phận CPU , số lượng định đầu vào/ra , phận xử lý tín hiệu , nguồn, tích hợp bảng mạch có kích thước nhỏ gọn Chính nên Micro-PLC có ưu điểm giá thành rẻ dễ lắp đặt Hình 2.1 : Micro PLC Mitsubishi FX3s Hình 2.2 : Modular PLC Mitsubishi III Các dòng PLC Mitsubishi 3.1 Dòng FX CPU Bộ vi xử lý: < Tốc độ xử lý: 0,642 - 100 us / lệnh > Khối nguồn - Nguồn nuôi AC : 85 - 264VAC, tần số 50-60 Hz - Nguồn nuôi DC : 5V DC 24V DC - Đối với nguồn 5VDC, nguồn cung cấp lượng cho CPU khối mở rộng điện tạo bị giới hạn nên số khối mở rộng kết nối tới PLC bị giới hạn - Đối với nguồn 24VDC sử dụng cho cổng I/O mở rộng riêng biệt dùng cho phụ kiện cảm biến HMIs không sử dụng công suất nguồn cung cấp Khối nhớ - Dựa vào loại PLC , có loại nhớ: RAM , EPROM , EEPROM FLROM  RAM : nhớ khơng trì, phải dựa vào bin để giữ chương trình nhớ Rất dễ để thay đổi chương trình giữ nhớ RAM  EPROM : nhớ trì, chương trình nhớ khơng khơng có nguồn ni khó để thay đổi chương trình EPROM Muốn xóa chương trình phải có tia tử ngoại  EEPROM : nhớ trì, chương trình nhớ khơng khơng có nguồn ni Dễ dàng để thay đổi EEPROM tín hiệu điện xóa chương trình EEPROM  FLROM: nhớ trì FLROM tương tự EEPROM , xóa tín hiệu điện viết lại chương trình nhiều lần Chỉ có FX3U dùng FLROM PLC Type FX1S FX1N FX2N FX2NC FX3U RAM NO NO 8k NO NO EPROM NO NO 8k NO NO EEPROM 8K w/loader 8K w/loader 4k,8k 4k, 16k, RTC NO FLROM NO NO NO NO 16k,64k, 64k w/loader Bảng 2.1 : Thống kê chi tiết loại nhớ mà PLC có sẵn Khối vào/ra Đầu vào - Có loại đầu vào:       Đầu vào DC Đọc liệu nhanh Thường 24VDC FX1N sử dụng 12VDC Sink source logic Đầu vào AC Đọc liệu chậm  Dễ kết nối với thiết bị AC  Tất đầu vào AC 120 VA SINK SOURCE Logic đề cập đến điện áp cần cấp cho đầu vào để hoạt động SINK logic: đầu vào hoạt động chân chung S/S nối với đất chân chung nối với nguồn +24V SOURCE logic: đầu vào hoạt động nối với nguồn +24VDC chân chung S/S nối xuống đất Đầu : Có loại đầu ra: Đầu Rely: Đầu đóng ngắt khí, loại đầu thơng thường sử dụng Điều khiển dòng điện Amps, điện áp 100VAC~240VAC or 30VDC dòng điện tối đa Amps Mỗi khối khối mở rộng có đầu - Đầu Triac: Triac công tắc chuyển mạch trạng thái xoay chiều không tiếp xúc Khi đầu hoạt động module kết nối với tải AC source Tín hiệu đầu 0.3 Amp, tối đa 0.8 Amps Mỗi khối khối mở rộng có đầu - Đầu Transistor: Đặc điểm đọc liệu nhanh Transistors công tắc chuyển trạng thái chiều Khi đầu hoạt động module kết nối với tải DC source Điện áp đưa 5VDC - 30VDC - Trong cơng nghiệp, tín hiệu tương tự chuẩn hóa dạng:  Dòng điện : chuẩn tín hiệu dòng điện : 0mA - 20mA, 4mA-20mA  Điện áp : chuẩn tín hiệu điện áp điện áp lưỡng cực đơn cực có giá trị: (-5V,+5V); (-10V,+10V); (0V,+5V); (0V, +10V) END_WHILE; Ví dụ: WHILE switch1 OR switch3 DO pump:= FALSE alarm:= TRUE END_WHILE;  Lệnh REPEAT Lệnh sử dụng tương tự lệnh while khác điều lệnh while vòng lặp dừng lại điều kiện khơng thỏa mãn (kiểm tra điều kiện trước) lệnh repeat kiểm tra điều kiện sau sử dụng repeat ln có vòng lặp thực Cấu trúc: REPEAT UNTIL END_REPEAT; Ví dụ: REPEAT B:= B+1; UNTIL B>10 END_REPEAT; a 4.4.6: Lệnh EXIT RETURN Lệnh EXIT sử dụng vòng lặp dùng để khỏi vòng lặp Ví dụ: Fault:= FALSE; FOR I:=1 TO 10 DO FOR J:= TO DO 19 IF FaultList [I,J] THEN FaultNo:= I*10+J; Fault:= TRUE; EXIT; END_IF; END_FOR; IF Fault THEN EXIT; END_IF; END_FOR;  Lệnh RETURN : dùng hàm hay khối hàm để trở đoạn mã hàm hay khối hàm Ví dụ: IF VOLTS1*CURRENT>100 THEN OVERVOLTS := TRUE; RETURN; END_IF; IF VOLTS2*(CURRENT + 10.0) >100 THEN OVERVOLTS:= TRUE; RETURN; END_IF; IF VOLTS3*(CURRENT + 20.0) >100 THEN OVERVOLTS:= TRUE; RETURN; END_IF; END_FUNCTION_BLOCK;  Ưu điểm ngơn ngữ ST - Thích hợp tính tốn phức tạp vòng lặp Ngơn ngữ ST cho phép gán giá trị cho biến, gọi function block tạo biểu thức điều kiện, phù hợp thực thuật toán phức tạp, chủ yếu - ứng dụng điều khiển tương tự Điểm xuất phát nhà lập trình: ST lựa chọn tự nhiên người có kinh nghiệm lập trình máy tính 20 - Là công cụ hiệu để phát triển ứng dụng với kiểu liệu khác Các PLC hỗ trợ SFC thường sử dụng ST cách mặc định để miêu tả bước chuỗi hành động  Nhược điểm: Người lập trình phải có kiến thức lập trình 4.5 Ngơn ngữ lập trình SFC Ngơn ngữ lập trình biểu đồ hàm (Sequential Function Chart – SFC) loại công cụ mạnh miêu tả cấu trúc hệ thống điều khiển Tuy nhiên SFC ngôn ngữ độc lập, phải xây dựng sở ngơn ngữ ST, FBD, IL, LD để tạo thành chương trình ứng dụng hồn chỉnh SFC phát triển từ ngôn ngữ Grafcet, công cụ đồ họa để miêu tả chuỗi hành động Các thành phần ngôn ngữ SFC : Các thành phần kỹ hiệu ngôn ngữ SFC mô tả bảng sau : TT Tên thành phần Trạng thái (step) Kí hiệu Mơ tả Một chương trình điều khiển gồm nhiều trạng thái, trạng thái (step) đại diện cho trạng thái vật lý trình thực Trạng thái ban đầu (initinal step) Mỗi trạng thái có tên xuất lần chuỗi, ký hiệu hình chữ nhật (hoặc hình vng), trạng thái ban đầu gồm hai lồng vào Chuyển tiếp (transition) Chuyển tiếp nối hai trạng thái điều kiện chuyển tiếp *** Điều kiện đúng, hành động bước trước dừng kích hoạt hành động sau Điều kiện chuyển tiếp biểu thức có 21 số kết trả kiểu Boolean Trong trạng thái, tác động điều khiển tới đối tượng vật lý mô tả thông qua hay nhiều khối hành động (action) Khối hành động chứa hành độngchỉ thị cho trạng thái - Loại hành động (không nhớ, có nhớ, trễ…) - Tên hành động - Biến phản hồi - Nội dung hành động, lập trình sử dụng ngơn ngữ: IL, ST, LD, FBD Hành động (action) CHƯƠNG : PLC MITSUBISHI FX3U I Giới thiệu Ngơn ngữ lập trình a Các ngơn ngữ lập trình PLC Fx-3U hỗ trợ ngơn ngữ lập trình : Lập trình danh sách Lập trình sơ đồ mạch ( Ladder ) Lập trình SFC ( STL < Step Ladder > ) Chi tiết ngôn ngữ xem mục IV “ Các ngôn ngữ lập trình PLC ’’ b Tính tương thích chương trình Tất chương trình tạo dạng lưu theo dạng từ khóa lệnh nhớ chương trình bên PLC Các chương trình tạo theo ba phương pháp nhập vào chuyển đổi qua lại sau hiển thị , hiệu chỉnh hình bên 22 II Tổng quan 2.1 Các chức tiện ích a Chức tiện ích cho việc xử lý ngõ vào - Chức " High speed counter" ngõ vào đếm tốc độ cao pha hay hai pha - Chức " I/O refresh" để nhận thông tin ngõ vào - Chức " Input filter adjustment" để thay đổi số thời gian relay ngõ vào - Chức " Pulse catch” - Ba dạng chức " ngắt " cho việc nhận xung ngắn xử lý ưu tiên b Chức tiện ích cho việc xử lý ngõ - Chức " I/O refresh" cho việc xuất thông tin ngõ vào gần - Chức “Pulse output” cho việc điều khiển ngõ xung - Chức "Positioning" cho việc điều khiển vị trí c Chức hỗ trợ điều khiển Chế độ "Constant scan" tạo chu kỳ họat động cố định PLC Chế độ "All outputs disable" bật OFF tất tín hiệu ngõ Chức " Memory hold stop" trì trạng thái ngõ suốt chế độ RUN chí chế độ STOP Đăng ký " entry code" để bảo vệ chương trình Thêm "comments" cho chương trình Ghi chương trình chế độ RUN 2.2 Kết nối giao tiếp - CC-Link CC-Link / LT Kết nối MELSEC I/O Hệ thống AS-i Kết nối đơn giản N:N Kết nối song song Kết nối máy tính Giao tiếp không giao thức Giao tiếp Inverter 2.3 Thông số kĩ thuật 23 - Điện áp nguồn cung cấp: 24VDC 100/240VAC - Bộ nhớ chương trình: 64000 bước - Kết nối truyền thông: hỗ trợ kết nối RS232, RS485, USB, Ethernet, profibus, CAN, CClink - Bộ đếm tốc độ cao: max 100kHz, lên tới 200kHz với module chức - Loại ngõ ra: relay, transistor - Phát xung tốc độ cao: max 100kHz, lên tới 200kHz 1Mhz với module chức - Tổng I/O: 16/32/48/64/80/128 - Có thể mở rộng lên tới 256 I/Os thông qua module 384 I/O thơng qua mạng CCLink III Một số dòng sản phẩm FX thông dụng  PLC Mitsubishi FX1N - Điện áp nguồn cung cấp: 12-24VDC 100/230VAC - Bộ nhớ chương trình: 8000 bước - Kết nối truyền thơng: cung cấp chuẩn kết nối RS485/RS422/RS232 thông qua board mở rộng - Bộ đếm tốc độ cao: phase: đầu vào max 60KHZ, phases: đầu vào max 30KHZ - Loại ngõ ra: relay, transistor - Phát xung tốc độ cao: chân phát xung max.100khz - Tổng I/O: 14,24,40,60 I/O - Có thể mở rộng lên tới 132 I/O thơng qua module - Có thể mở rộng tối đa lên tới module chức 24  PLC Mitsubishi FX2N - Điện áp nguồn cung cấp: 24VDC 100/230VAC - Bộ nhớ chương trình: 16000 bước - Kết nối truyền thông: cung cấp chuẩn kết nối RS485/RS422/RS232 thông qua board mở rộng - Bộ đếm tốc độ cao: max 60KHZ, phases: đầu vào max 30KHZ - Loại ngõ ra: relay, transistor 25 - Phát xung tốc độ cao: chân phát xung max.20khz - Tổng I/O: 16,32,48,64,80,128 I/O - Có thể mở rộng lên tới 256 I/O thơng qua module - Có thể mở rộng tối đa lên tới module chức IV Ứng dụng Plc mitsubishi họ FX3U, dòng sản phẩm điều khiển khả trình Mitsubishi ứng dụng rộng rãi nhà máy công nghiệp Việt Nam, khóa học khai thác thực hành bao gồm lập trình nâng cao plc mitsubishi, điều khiển analog, kết nối truyền thông tạo giao diện ứng dụng cho giải pháp điều khiển tự động Một số ứng dụng khác plc mitsubishi nhành công nghiệp điện: 26 – 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 ráp 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 q trình sản xuất… V Các thơng số cấu tạo , nhớ chương trình thiết bị PLC FX-3U PLC FX3U/FX3UC có nhiều relay, định đếm với nhiều tiếp điểm NO (thường mở) NC (thường đóng) Nhiều tiếp điểm cuộn dây kết nối để tạo mạch Một PLC trang bị với ghi liệu (D) ghi liệu mở rộng (R) có chức thiết bị để lưu trữ giá trị liệu số 27  Danh sách số thiết bị : 28 29 Bảng 3.1 : Các thông số cấu của PLC FX-3U  Bộ nhớ chương trình thiết bị a Cấu trúc nhớ  PLC Fx-3U sử dụng nhớ RAM thay đổi Khi sử dụng nhớ có sẵn : Khi sử dụng nhớ tùy chọn : 30 b Hoạt động nhớ chốt Hoạt động lưu a Dạng nhớ chương trình b Dạng nhớ word 31 c Dạng nhớ thiết bị bit 32 33 ... để báo cáo em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình chu đáo thầy Nguyễn Thanh Tần giúp đỡ em nhiều để em sớm hoàn thiện báo cáo Em xin chân thành cảm ơn ! CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ... thời cao Trong trình tiền hành làm báo cáo, em nhóm cố gắng tham khảo tài liệu, tìm hiểu thực tế trao đổi kiến thức với nhau, thời gian kinh nghiệm hạn chế nên báo cáo khơng thể tránh khỏi thiếu... ! CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ PLC I Giới thiệu chung PLC 1.1 Định nghĩa Hình 1.1 : PLC Mitsubishi 1.2 Lịch sử phát triển - Được phát triển nhóm General Motors vào năm 1968 PLC đáp ứng tiêu chí sau: