Đang tải... (xem toàn văn)
Bộ PLC Modicon M340 còn được gọi là bộ điều khiển tự động hóa khả trình PACs Modicon M340. Bộ điều khiện tự động hóa khả trình PACs là viết tắt của “Programmable Automation Controllers” là sự kết hợp những tinh túy của PLC (Programmable Logic Controllers) và PC (Personal Computer) để tạo nên một nền tảng truyền tải chức năng lớn hơn, độ mở rộng hơn và linh hoạt cao hơn. Từ đó, điều khiển và vận hành hệ thống thiết bị một cách trực quan thông qua máy tính. PACs được sử dụng trong công nghiệp để điều khiển qui trình sản xuất, trao đổi dữ liệu, giám sát thiết bị từ xa, theo dõi hoạt động và điều khiển chuyển động.
GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH LỜI NÓI ĐẦU ***** Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật, tự động hóa sản xuất trở thành yêu cầu cấp thiết hầu hết lĩnh vực Việc điều khiển, giám sát, vận hành dễ dàng hệ thống tự động mang lại hiệu cao sản xuất, đồng thời giảm chi phí Do cần đội ngũ nhân viên kỹ thuật lành nghề để đáp ứng yêu cầu công việc, không ngừng cập nhật kiến thức để khai thác tối đa thiết bị cách hiệu Chính lẽ đó, PLC đời PLC từ viết tắt “Programmable Logic Controller”, thiết bị điều khiển lập trình (khả trình) cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình Người sử dụng lập trình để thực loạt trình tự kiện Các kiện kích hoạt tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC qua hoạt động có trễ thời gian định thời hay kiện đếm PLC dùng để thay mạch relay thực tế PLC hoạt động theo phương thức quét trạng thái đầu đầu vào Khi có thay đổi đầu vào đầu thay đổi dựa chương trình chứa PLC Người ta chế tạo PLC nhằm thỏa mãn yêu cầu sau: Được thiết kế bền để chịu rung động, nhiệt, ẩm tiếng ồn Có sẵn giao diện cho thiết bị vào Được lập trình dễ dàng với ngôn ngữ điều khiển dễ hiểu, chủ yếu giải phép toán logic chuyển mạch Trang GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH Về chức điều khiển khả trình PLC giống chức điều khiển thiết kế sở relay hay khối điện tử khác, là: Thu thập tín hiệu vào tín hiệu phản hồi từ cảm biến Liên kết, ghép nối tín hiệu theo yêu cầu điều khiển thực đóng mở tiếp điểm phù hợp với cơng nghệ Tính tốn soạn thảo lệnh điều khiển sở so sánh thông tin thu thập Truyền lệnh điều khiển đến địa thích hợp Bài báo cáo chúng em muốn đề cập đến dòng PLC Modicon M340 hoạt động vô hiệu đáp ứng tốt yêu cầu công việc Trang GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PLC MODICON M340 ***** Bộ PLC Modicon M340 gọi điều khiển tự động hóa khả trình PACs Modicon M340 Bộ điều khiện tự động hóa khả trình PACs viết tắt “Programmable Automation Controllers” kết hợp tinh túy PLC (Programmable Logic Controllers) PC (Personal Computer) để tạo nên tảng truyền tải chức lớn hơn, độ mở rộng linh hoạt cao Từ đó, điều khiển vận hành hệ thống thiết bị cách trực quan thơng qua máy tính PACs sử dụng cơng nghiệp để điều khiển qui trình sản xuất, trao đổi liệu, giám sát thiết bị từ xa, theo dõi hoạt động điều khiển chuyển động Hơn với khả kết nối qua hệ thống internet phổ thông giao thức TCP/IP SMTP để điều khiển quy trình, PACs truyền liệu từ thiết bị sang thiết bị khác mạng lưới hay đến phần mềm ứng dụng hệ thống liệu doang nghiệp Năm 2007 công ty Schneider Electric phát hành điều khiển tự động hóa khả trình Modicon M340 với xử lý BMX P34 20302, dòng sản phẩm dòng sản phẩm Modicon M340 Trang GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH Hình 1: PLC Modicon M340 CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC PLC MODICON M340 ***** Một trạm PLC Modicon M340 thường bao gồm nguồn, xử lý CPU BMX P34, module I/O, module Analog, module truyền thông module mở rộng khác Các module kết nối với thông qua rack tích hợp local bus Mỗi rack bắt buộc phải có nguồn Bộ rack trang bị CPU Một trạm PLC trang bị Hình Hình 2: Cấu trúc PLC Modicon M340 Bộ Rack Bộ rack BMX XBP xx00 phần tử PLC Modicon M340,bộ phận có chức chính: Chức khí: phận rack sử dụng để lắp rắp toàn module trạm PLC bao gồm nguồn, CPU, module mở rộng, module I/O số tương tự Bộ phận rack ghép vào bảng điều khiển, … Trang GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH Chức điện – điện tử: rack BMX XBP xx00 tích hợp đường truyền Bus X (đường truyền Bus độc quyền Schneider) Đường Bus sử dụng để: o Phân phối nguồn điện cho module lắp rack o Phân phối liệu tín hiệu điều khiển cho tồn trạm PLC o Có chức tản nhiệt suốt q trình hoạt động Rack BMX XBP xx00 có phiên (BMX XBP 0400, BMX XBP 0600, BMX XBP 0800, BMX XBP 1200) bao gồm loại 4, 6, 12 khe cắm (slot) Số lượng tối đa module mở rộng tương ứng với phiên 4, 6,8 12 module Mỗi khe cắm sử dụng để lắp module chức Mỗi phiên có cấu tạo tương tự Hình Hình 3: Rack BMX XBP 0600 với khe cắm Trong đó: Trang GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH 1- Khung kim loại: có chức cố định jack bus tăng độ cứng học cho phận giá đỡ 2- Dùng để nối đất cho rack 3- Bốn lỗ vít để lắp ghép lên bảng điều khiển 4- Điểm cố định để lắp khe cắm lên rack 5- Các lỗ để khóa vít cho module 6- Cổng kết nối với trạm PLC mở rộng, cổng đánh dấu XBE 7- Cổng kết nối 40 chân 1/2DIN dùng để kết nối nguồn, liệu phận giá đỡ module Các cổng đánh CPS, 00, …,11 tùy theo phiên 8- Khe cắm móc module mở rộng Phiên Số khe cắm Các loại module BMX XBP 0400 BMX XBP 0600 BMX XBP 0800 BMX XBP 1200 12 Khối lượng (kg) Các module nguồn BMX0.630 CPS, xử lí BMX P34, 0.790 0.950 module I/O, module 1.270 giao tiếp, module ứng dụng khác… Bảng Các phiên giá đỡ Cách lắp đặt module PLC Modicon M340 mô tả Hình Trang GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH Hình Vị trí lắp đặt module rack Trong đó: - Bộ nguồn ln phải lắp vị trí khe cắm CPS - Bộ xử lý phải ln lắp vị trí khe cắm 00 - Các module mở rộng, module I/O module ứng dụng khác lắp đặt tùy ý từ khe cắm 01 đến: + 03 với rack BMX XBP 0400 + 05 với rack BMX XBP 0600 + 07 với rack BMX XBP 0800 + 11 với rack BMX XBP 1200 Cấu trúc CPU BMX P34 xxxx Mỗi trạm PLC trang bị xử lý CPU Việc chọn CPU dựa đặc tính sau: Khả xử lý CPU (dựa số lượng vào/ra mà CPU quản lý) Khả nhớ Trang GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH Lựa chọn cổng giao tiếp Chuỗi sản phẩm CPU BMX P34 xxxx với hiệu suất khả nhớ cải thiện Một CPU BMX P34 xxxx quản lý toàn trạm PLC, bao gồm phần tử: Các module I/O mở rộng Các module I/O analog Các module giao tiếp Các module ứng dụng khác Các đặc tính chuỗi sản phẩm CPU BMX P34 xxxx mô tả Bảng 2: Bảng 2: Đặc tính xử lý BMX P34 xxxx Các xử lý BMX P34 xxxx khác khơng hình dáng mà cịn phận bên ngoài: Trang GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH Hình Bộ xử lý BMX P34 1000 Hình Bộ xử lý BMX P23 2010 Hình Bộ xử lý BMX P34 2020 Hình Bộ xử lý BMX P34 2030 Trong đó: 1- Màn hình hiển thị 2- Cổng USB 3- Nắp bảo vệ thẻ nhớ 4- Cổng nối tiếp 5- Cổng nối tiếp vòng nhận dạng 6- Cổng Ethernet 7- Cổng Ethernet vòng nhận dạng Trang GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH 8- Cổng CANopen Đặc tính Bộ rack BMX P34 20302 Số lượng tối đa (loại 4, 6, or 12 khe cắm) Số lượng tối đa khe cắm48 Inputs/Outputs Số kênh số tối đa 1024 Số kênh tương tự tối đa 256 Số module mở rộng Giới hạn loại đường Các module ứng dụng 36 Các kênh giao tiếp Ethernet AS-i Field Bus BMX P34 2030 : BMX P34 20302 : Số lượng cổng USB Số cổng Modbus nối tiếp Cổng CANopen Cổng Ethernet Tốc độ thi hành100% Boolean 8.1 Kins/ms chương trình trong65% Boolean +35% digital 6.4 Kins/ms Bộ nhớnội nội Bộ nhớ RAM 4096 Kb RAM Bộ nhớ chương trình 3584 Kb Bộ nhớ liệu 256 Kb Dòng điện tiêu thụ (khi sử dụng nguồn 24VDC) 135mA Bảng Thông số xử lý BMX P34 20302 Hình Các đèn báo CPU BMX P34 2030 Ý nghĩa đèn báo thể Bảng Nhãn Trạng thái Ý nghĩa RUN (màu xanh): tìnhOn PLC thực chương trình nạp Nhấp nháy PLC chế độ STOP phát trạng hệ thống lỗi chương trình Off PLC chưa cấu hình Trang 10 GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH Hình 19 Cửa sổ Data Editor Từ cửa sổ ta khai báo tên biến vào ô Name, kiểu liệu biến vào ô Type, địa biến vào ô Address, giá trị vào ô Value thẻ Variables 2.4 Viết chương trình cho project Một chương trình xây dựng từ Tasks Events, Task thực theo chu kỳ định kỳ Các Events thực ưu tiên trước Tasks Mỗi Task xây dựng từ section subroutines Mỗi Event xây dựng từ Timer Events I/O Events Để tạo chương trình đơn giản ta theo đường dẫn Project/Program/Tasks/ Mast/Section Click phải Section, chọn New Section, từ xuất cửa sổ New Hình 20 Hình 20 Cửa sổ New Trang 26 GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH Điền tên chương trình ô Name, chọn ngôn ngữ ô Language, click OK, xuất giao diện Hình 20 Từ đó, sử dụng cơng cụ, nhóm lệnh để soạn thảo chương trình cho PLC Hình 21 Giao diện lập trình Unity Pro XL Một số nhóm lệnh dùng lập trình Ladder Diagram (LD) với phần mềm Unity Pro XL Ngôn ngữ Lader Diagram (LD) thiết kế theo tiêu chuẩn IEC 61131-3 Cấu trúc ngôn ngữ LD tương ứng với cấu trúc mạch điều khiển sử dụng relay 3.1 Nhóm lệnh logic a Tiếp điểm thường hở: Trang 27 GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH Ký hiệu: Hình 22 Lệnh tiếp điểm thường hở Mô tả: Tiếp điểm thường hở (Nomally Open) viết tắt NO Đối với PLC, tiếp điểm đại diện cho trạng thái bit xxx nhớ liệu hay địa đầu vào, Tiếp điểm thường hở đóng (ON – nghĩa cho dòng điện qua) trạng thái bit b Tiếp điểm thường đóng: Ký hiệu: Hình 23 Lệnh tiếp điểm thường đóng Mơ tả: Tiếp điểm thường đóng (Nomally Close) viết tắt NC Đối với PLC, tiếp điểm đại diện cho trạng thái bit xxx nhớ liệu hay địa đầu vào, Tiếp điểm thường đóng mở (OFF – nghĩa khơng cho dịng điện qua) trạng thái bit c Các lệnh ngõ Ký hiệu: Trang 28 GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH Hình 24 Lệnh ngõ Mơ tả: - Mỗi lệnh gán địa vào bit xxx Khi có nguồn qua giá trị địa gán lên mức - Ngồi cịn có lệnh ngõ đảo Nghĩa có nguồn qua giá trị địa gán xuống mức Hình 25 Lệnh ngõ đảo d Lệnh Set Reset Ký hiệu: Hình 26 Lệnh Set Reset Mô tả: - Khi ngõ vào lệnh SET mức 1, địa bit xxx có giá trị đưa lên mức Khi trạng thái ngõ vào trở lại mức bit xxx gửi mức - Khi ngõ vào lệnh RESET mức địa bit xxx xuống mức 0, giữ nguyên trạng thái ngõ vào lệnh thai đổi trạng thái 3.2 Nhóm lệnh đếm Trang 29 GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH a Lệnh đếm lên Ký hiệu: Hình 27 Lệnh đếm lên CTU Mơ tả: Khi ngõ vào EN mức lệnh bắt đầu thực thi Cứ lần chuyển trạng thái từ lên chân CU giá trị chân CV tăng lên giá trị, giá trị CV >= PV ngõ Q nâng lên mức Khi ngõ vào R mức lệnh đươc reset bắt đầu đếm lại từ tức giá trị CV = Có loại khối hàm lệnh đếm lên: - CTU: hàm thiết kế theo chuẩn IEC 61131-3, đểm phạm vi kiểu liệu INT - CTU_***: hàm thiết kế mở rộng hơn, tương thích với nhiều kiểu liệu bao gồm INT, DINT, UINT, UDINT Tương ứng với kiểu liệu khối lệnh CTU_INT, CTU_DINT, CTU_UINT, CTU_UDINT Tham số EN CU R PV CV Q Kiểu liệu BOOL, EBOOL BOOL, EBOOL BOOL, EBOOL INT, DINT, UINT, DUINT INT, DINT, UINT, DUINT BOOL, EBOOL Trang 30 Mô tả Cho phép ngõ vào Xung kích đếm lên Reset lệnh đếm Giá trị reset lệnh Giá trị đếm Ngõ GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH Bảng Tham số lệnh đếm lên b Lệnh đếm xuống Ký hiệu: Hình 28 Lệnh đếm xuống CTD Mô tả: Khi ngõ vào EN mức lệnh bắt đầu thực thi Nếu ngõ vào chân LD có xung lên mức giá trị chân PV gán vào chần CV Cứ lần chuyển trạng thái từ lên chân CD giá trị chân CV giảm xuống giá trị, giá trị CV = PT ngõ Q lên ON Nếu chân IN lên mức khoảng thời gian ET < PT mà IN xuống mức ngõ Q giữ nguyên trạng thái OFF Khi Q ON, mà IN xuống mức Q chuyển sang OFF b Lệnh định thời TOF Trang 33 GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH Lệnh định thời TOF trì hoãn reset ngõ OFF sau khoảng thời gian đặt trước Ký hiệu: Hình 31 Lệnh định thời TOF Mô tả: Lệnh thực thi chân EN đưa lên mức Khi ngõ vào IN lên mức 1, ngõ Q chuyển sang trạng thái ON Khi ngõ vào vào IN xuống mức 0, thời gian Timer bắt đầu tính đến ET>= PT ngõ Q chuyển sang trạng thái OFF Trường hợp IN xuống mức khoảng thời gian ET < PT IN lên mức ET reset lại giá trị ngõ Q mức 3.4 Nhóm lệnh điều khiển chương trình a Lệnh nhảy Ký hiệu: Hình 32 Lệnh nhảy Mơ tả: Trang 34 GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH Lệnh nhảy dùng để rẽ nhánh chương trình đến đoạn lệnh đánh dấu nhãn Nhãn dùng để đánh dấu vị trí cho lệnh nhảy Jump Label: đánh dấu tên nhãn, vị trí cần nhảy đến Lệnh nhảy Jump thực thi ngõ vào lệnh kích lên mức Lệnh nhảy đến vị trí nhãn tiếp tục thi hành lệnh Để chọn tên nhãn cần nhấp đôi vào lệnh nhảy, xuất hộp thoại Jump Properties, nhập tên nhãn vào Jump Label Hình 33 Hộp thoại Jump properties b Lệnh Return Ký hiệu: Hình 34 Lệnh Return Mô tả: Lệnh dùng để kết thúc chương trình gọi quay trở lại vị trí lệnh gọi chương trình để thực tiếp lệnh Trang 35 GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN, ĐÁNH GIÁ VÀ MỞ RỘNG ***** KẾT LUẬN BMX CPS xxxx module cung cấp điện cho rack BMX XBP xx00 mơ-đun cài đặt 1.1 Hiệu suất Tốc độ liệu: 20 KB/s đến Mb/s Trang 36 GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH RAM dung lượng nội bộ: Mb (3584 kb chương trình); 256 kb nhớ liệu 1.2 Thiết kế nhỏ gọn M340 dịng PLC tầm trung với kích thước nhỏ gọn, CPU 32 bit công suất cao M340 phục vụ nhu cầu nhà sản suất thiết bị OEM điều khiển công nghiệp 1.3 Thông số kỹ thuật M340 dịng PLC tầm trung với kích thước nhỏ gọn, CPU 32 bit công suất cao M340 phục vụ nhu cầu nhà sản suất thiết bị OEM điều khiển cơng nghiệp Có: I/O digital analog Thời gia đáp ứng relay ngõ có tần suất cao Phương pháp kết nối truyền thơng Ethernet, CANopen, Modbus Có thẻ nhớ Ứng dụng đặc biệt cho phép: Bộ đếm Chuyển động (tích hợp thư viện PLC mở) Điều khiển q trình (tích hợp thư viện điều khiển q trình) ĐÁNH GIÁ, MỞ RỘNG 2.1 Đánh giá Trang 37 GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH Tính linh hoạt: sử dụng điều khiển cho nhiều đối tượng khác với thuật toán điều khiển khác Dễ dàng thiết kế thay đổi logic điều khiển: với hệ thống điều khiển sử dụng rơle, thay đổi logic điều khiển cần có nhiều thời gian để nối lại dây cho thiết bị panel điều khiển, cơng việc phức tạp Với hệ thống điều khiển sử dụng PLC, thay đổi logic điều khiển cách thay đổi chương trình thơng qua thiết bị lập trình ngơn ngữ lập trình chun dùng Điều làm giảm đáng kể thời gian thiết kế hệ thống Tối ưu logic điều khiển: hỗ trợ công cụ mô gỡ rối trực tuyến trực quan làm cho hệ thống thiết kế có tính tối ưu Tốc độ thực nhanh Nhỏ, gọn Khả bảo mật hệ thống sử dụng mã khóa Cơng suất tiêu thụ Thời gian lắp đặt nhanh Tiết kiệm khơng gian Dễ dàng thay đổi chương trình Bảo trì sửa chữa dễ dàng Độ bền tin cậy vận hành cao Ứng dụng điều khiển phạm vi rộng Trang 38 GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH Thích ứng mơi trường khắc nghiệt môi trường ẩm ướt nước ta, môi trường có nhiệt độ thay đổi, điện áp dao động, tiếng ồn, oxi hóa Chuẩn hóa phần cứng điều khiển 2.2 Mở rộng Vì PLC có giá thành đắt nên bất lợi lớn tiêu chí lựa chọn sản phẩm người tiêu dùng Chính thế, PLC cần tối ưu hóa để giảm chi phí sản xuất giữ chất lượng sản phẩm Phần mềm khó tìm, địi hỏi vấn đề quyền cao nên cần phổ biến rộng Đòi hỏi khả lập trình chuyên nghiệp Vì thế, người lập trình phải nắm thật vững kiến thức, khả tư để nâng cao chất lượng PLC Trang 39 GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH TÀI LIỆU THAM KHẢO ***** [1]http://www.schneider.electric.ae/documents/gulfautomation/plc/unit ym340/m340cat.pdf [2] Unity Pro – Program Languages and Structure Reference Manual, Schneider Electric, 2010 [3] http://www.more.edu.vn/dieu-khien-va-giam-sat-he-thong-phan- loai-san-pham-theo-chieu-cao-voi-plc-modicon-m340-2/ Trang 40 ... trình Modicon M340 với xử lý BMX P34 20302, dòng sản phẩm dòng sản phẩm Modicon M340 Trang GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH Hình 1: PLC Modicon M340 CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC PLC MODICON M340 ***** Một trạm PLC. .. đề cập đến dòng PLC Modicon M340 hoạt động vô hiệu đáp ứng tốt yêu cầu công việc Trang GVHD THẦY: TRẦN NHỰT THANH CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PLC MODICON M340 ***** Bộ PLC Modicon M340 gọi điều khiển... trạm PLC trang bị Hình Hình 2: Cấu trúc PLC Modicon M340 Bộ Rack Bộ rack BMX XBP xx00 phần tử PLC Modicon M340, bộ phận có chức chính: Chức khí: phận rack sử dụng để lắp rắp toàn module trạm PLC