TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG I.Sơ đồ hệ thống: CẢM BIẾN (SENSOR) ĐIỀU KHIỂN(CONTROLLER) THIẾT BỊ CHẤP HÀNH (ACTUATORS) II Cảm biến (SENSOR): - Cảm biến thiết bị để cảm nhận biến đổi đại lượng khơng có tính chất điện thành đại lượng có tính chất điện đo xử lí ( vd: nhiệt độ, áp suất, ánh sáng, vị trí…) - Tùy theo nhu cầu tính chất, cảm biến chia thành nhiều dạng khác + Có thể chia thành dạng theo tín hiệu: Cảm biến logic Cảm biến tương tự Cảm biến số - Để phân biệt loại biến ta dựa vào ngõ ra: +Dạng tín hiệu logic: (0 1) Ngõ transitor NPN, PNP ngõ mức ~ 0v, mức cao ~5 16 đến 24VDC có nhiều .Cảm biến xuất xung encoder + Ngõ analog: Xuất dòng: - 20mA, - 20mA (cảm biến tích hợp mạch khếch đại tín hiệu ) cảm biến khác .Xuất áp: chuẩn 0-5v, -5v, 0-10v, - 10v (cảm biến tích hợp ) trường hợp khác LM35, PT100 khơng tích hợp có độ phân giải 10mV/độ C phải tính tốn thiết kế ngõ dịng -Ngồi cảm biến phân thành nhiều loại tùy theo đặc trưng: +Theo nguyên lý chuyển đổi đáp ứng kích thích: Hiện tượng Hiện tượng vật lý Hố học Sinh học +Theo dạng kích thích: Âm - Biên pha, phân cực - Phổ - Tốc độ truyền sóng Điện - Điện tích, dịng điện - Điện thế, điện áp - Điện trường (biên, pha, phân cực, phổ) - Điện dẫn, số điện môi Từ - Từ trường (biên, pha, phân cực, phổ) - Từ thông, cường độ từ trường - Độ từ thẩm Quang - Biên, pha, phân cực, phổ - Tốc độ truyền - Hệ số phát xạ, khúc xạ - Hệ số hấp thụ, hệ số xạ Cơ - Vị trí - Lực, áp suất - Gia tốc, vận tốc - Ứng suất, độ cứng - Mô men - Khối lượng, tỉ trọng - Vận tốc chất lưu, độ nhớt Nhiệt - Nhiệt độ - Thông lượng - Nhiệt dung, tỉ nhiệt Bức xạ - Kiểu - Năng lượng - Cường độ +Theo tính cảm biến: - Độ nhạy - Độ xác - Độ phân giải - Độ chọn lọc - Độ tuyến tính - Cơng suất tiêu thụ - Dải tần - Khả tải - Tốc độ đáp ứng - Độ ổn định - Tuổi thọ - Điều kiện mơi trường Kích thước, trọng lượng- Độ trễ 2.1 Một số cảm biến 2.1.1 Cảm biến điện dung (CA30CLF16CP): Loại Hình trụ D34 Nguồn cấp 12-24VDC (10-40VDC), Khoảng cách phát 3-25mm (có thể điều chỉnh được) Độ trễ Lớn 15% khoảng cáchphát Vật phát Chất dẫn điện điện môi Vật phát chuẩn Tấm kim loại nối đất: 50 × 50 × 1mm Tần số đáp ứng 70 Hz, Ngõ NO, 200 mA max, V max Chỉ thị Đèn báo phát vật màu đỏ Đèn báo hoạt động màu đỏ, màu đỏ Chứcnăng bảo vệ Bảo vệ nối ngược cực, hấp thụ xung áp,ngắn mạch ngõ Kiểu đấu nối Cáp dài 2m (Tiêu chuẩn) Phụ kiện Gá đỡ, Vít M4, Sách hướng dẫn sử dụng Cấp bảo vệ IP66 (IEC) Tiêu chuẩn CE, IEC -Sơ đồ kết nối ngõ ra: 2.1.2 Cảm biến tiệm cận(LJ18A3-8-Z): Mẫu EM-030 Loại EM-005 EM-054 Được bảo vệ vỏ bọc Trụ tròn Được bảo vệ vỏ bọc Dạng ren (sợi quang hình ren) Được bảo vệ vỏ bọc Trụ tròn Được bảo vệ vỏ bọc Dạng ren (sợi quang hình ren) Hình dạng Đường kính mm Đường kính 3,8 mm M5 Đường kính 5,4 mm Đường kính mm M10 Khoảng cách phát 0,6 mm ±15% 0,8 mm ±15% 1,0 mm ±15% 1,2 mm ±10% 2,0 mm ±10% 4,0 mm ±10% Vật thể phát Kim loại đen (Xem đặc tính kim loại màu) Mục tiêu chuẩn (Sắt, t=1 mm) x mm 6x6 mm 10 x 10 mm 15 x 15 mm Tính trễ Tối đa 10% khoảng cách phát Tần số đáp ứng 1,2 kHz Chế độ vận hành Thường mở Biến đổi nhiệt độ Tối đa ±10% khoảng cách phát +23°C, khoảng -10 đến +70 °C Đồng hồ báo hình hiển thị LED màu đỏ Loại ngõ NPN Ngõ điều khiển NPN/PNP: Cực đại 200 mA (40 V) Điện áp dư: Tối đa V Vỏ bọc Thép không gỉ Định mức EM-080 EM-010 EM-014 M14 Đồng thau mạ crôm Điện áp nguồn 10,8 đến 30 VDC, độ gợn (P-P) từ 10% trở xuống Dòng điện tiêu thụ 12 mA trở xuống Khả Chỉ số chống chống chịu với chịu thời tiết môi trường cho vỏ bọc Khối lượng EM-038 *1 IP67 Nhiệt độ môi trường xung quanh -25 đến +80 °C (Khơng đóng băng) Độ ẩm mơi trường xung quanh 35 đến 95 % RH (Không ngưng tụ) Xấp xỉ 36 g (Gồm ốc vặn dây cáp m) Xấp xỉ 38 g (Gồm ốc vặn dây cáp m) Xấp xỉ 40 g (Gồm ốc vặn dây cáp m) Xấp xỉ 42 g (Gồm ốc vặn dây cáp m) Xấp xỉ 50 g (Gồm ốc vặn dây cáp m) Xấp xỉ 60 g (Gồm ốc vặn dây cáp m) 2.1.3 Cảm biến quang (E3JK): Loại Thu - phát, phản xạ gương, phản xạ khuếch tán Nguồn cấp 12-240VDC ±10%; 24-240VAC ±10%; 10 to 30 VDC Khoảng cách phát hiện 5m (Loại thu - phát); 4m (phản xạ gương); 300mm (phản xạ khuếch tán) Độ trễ Phản xạ khuếch tán: Lớn nhất 20% khoảng cách phát hiện Vật phát hiện chuẩn Vật mờ đục: D75 (Phản xạ gương); D14.8 (Thu – phát) Nguồn sáng LED đỏ (624 nm) LED hồng ngoại (950 nm) Chế độ hoạt động Light-ON, Dark-ON, Light-ON / Dark-ON Ngõ Rơ le SPDT, 250 VAC A, 5VDC 10mA Ngõ rơ le bán dẫn 48 VDC, 100 mA max dòng rò tối đa: 0.1 mA Chỉ thị hoạt động Đèn led xanh (chỉ thị nguồn, ổn định), led cam (chỉ thị hoạt động) với báo vệ ngắn mạch tải Thời gian đáp ứng 30 ms, 10 ms, ms Điều chỉnh độ nhạy Vít chỉnh Chức bảo vệ Kiểu đấu nới Cáp chuẩn dài 2m Phụ kiện Giá đỡ(với ốc), nút, hướng dẫn sử dụng, gương (chỉ mô đen phản xạ gương) Cấp bảo vệ IP66 Tiêu chuẩn IEC, CE, CCC, UL… -Sơ đồ kết nối ngõ ra: 2.1.4 Cảm biến nhiệt độ (E52MY) : Loại can nhiệt PT, TC, nhiệt điện trở Hình dáng Dạng dây hở, cầu đấu có nắp kín, cầu đấu hở Loại dây dẫn Can PT: dây, dây x Can TC: Loại nối đất, không nối đất Nhiệt điện trở: Phần tử nhiệt thay Đường kính can nhiệt 3.2, 4.8, 6.4, 8, 10mm Chiều dài can nhiệt Từ đến 1300mm Vật tliệu vỏ bảo vệ SUS304, SUS310S, SUS316, sứ JIS, sứ đặc biệt JIS, nhựa flo đúc, ống nhựa flo Dải nhiệt độ đo Can PT: − 100oC to 500oC Can TC: -100oC to 900oC Nhiệt điện trở: − 50oC to 300oC Tiêu chuẩn JIS III Điều khiển (Controller) -Hệ thống điều khiển tập hợp xắp xếp trật tự phần tử vật lí theo thể, để tự điều chỉnh, định hướng thực thi tác vụ cho thân hệ thống khác -Các thành phần bản: + Mục tiêu điều khiển (input) +Các phần tử hệ thống bao gồm điều khiển đối tượng điều khiển +Kết hay tín hiệu (output) Hệ thống điều khiển thường phân thành hai dạng: - Hệ thống điều khiển vòng hở (open-loop) (https://vi.wikipedia.org/wiki/B%E1%BB%99_%C4%91i%E1%BB%81u_khi%E1%BB%83n_v%C3%B2ng_h%E1%BB%9F_) - Hệ thống điều khiển vịng kín (closed-loop) ( https://www.quizover.com/course/section/h-i-u-khi-n-vong-kin-closed-loop-control-system-by-openstax ) Để phân biệt hệ thống vào tác động điều khiển (control action), trình định lượng tác động lên hệ thống điều khiển để hình thành tín hiệu ngõ 3.1 Thiết bị điều khiển 3.1.1 PLC: PLC thiết bị cho phép thực thuật tốn điều khiển số thơng qua ngơn nhữ lập trình Tồn chương trình điều khiển lưu nhớ nhớ PLC Điều nói PLC giống máy tính, nghĩa có vi xử lý, điều hành, nhớ để lưu chương trình điều khiền, liệu cổng vào để giao tiếp với đối tượng điều khiển…Như thấy cấu trúc PLC gồm thành phần sau : • Mơ đun nguồn • Mơ đun xử lý tín hiệu • Mơ đun vào • Mơ đun • Mơ đun nhớ • Thiết bị lập trình Sơ đồ PLC biểu diễn hình bên Ngồi mơ đun này, PLC cịn có mô đun phụ trợ mô đun kết nối mạng, mô đun truyền thông, mô đun ghép nối mơ đun chức để xử lý tín hiệu mô đun kết nối với can nhiệt, mô đun điều khiển động bước, mô đun kết nối với encoder, mô đun đếm xung vào… Trạng thái ngõ vào PLC phát lưu vào nhớ đệm,(bộ nhớ PLC gồm loại sau: ROM, EPROM, EEOROM PLC ) thực lệnh logic trạng thái chúng thông qua chương trình trạng thái, ngõ cập nhật lưu vào nhớ đệm Sau đó, trạng thái ngõ nhớ đệm dùng để đóng/mở tiếp điểm kích hoạt thiết bị tương ứng Như vậy, hoạt động thiết bị điều khiển hoàn toàn tự động theo chương trình nhớ Chương trình nạp vào PLC thông qua thiết bị lập trình chuyên dụng Sơ đồ: Các PLC loại lớn: S7-300, S7-400 loại có số lượng kênh vào/ra lớnn Các kênh đấu trực tiếp lên PLC mà phải thông qua dồn kênh tách kênh (demultiplexeur multiplexeur) PLC S7-400 Siemens PLC mạnh PLC S7-400: Thông số: - CPU phân loại chuyên biệt rõ ràng - Tốc độ xử lý CPU cao - Module nhỏ gọn - Có nhiều loại module phù hợp cho cấu hình trung tâm cấu hình trạm phân tán - Các module tín hiệu lắp vào, gỡ hệ thống có điện Thuận tiện thay module Thành phần Thành phần cấu tạo quan trọng S7-400 gồm: - Thanh rack - Khối nguồn - CPU - Thẻ nhớ lưu trữ liệu - Module tín hiệu (SM) - Module giao tiếp (IM) Kết nối: S7-400 kết nối cách sau: - Qua Simatic Net CP Enthernet tới mạng Enthernet công nghiệp - Qua Simatic Net CP PROFIBUS tới mạng PROFIBUS khác - Qua giao tiếp MPI có sẵn tới mạng MPI khác - Qua giao tiếp PROFIBUS DP có sẵn tới mạng giao tiếp PROFIBUS khác - Ứng dụng: PLC sử dụng nhiều ngành công nghiệp sản xuất +Một số lĩnh vực: Công nghệ ô tô Hệ thống tự động Công nghiệp thực phẩm Dệt may Cơng nghiệp hóa chất 3.1.2 Arduino -Arduino board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng ứng dụng tương tác với với môi trường thuận lợi Phần cứng bao gồm board mạch nguồn mở thiết kế tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, ARM Atmel 32-bit Những Model trang bị gồm cổng giao tiếp USB, chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác Thông số: Sơ đồ kết nối: Kết nối pc với Arduino cáp (USB đầu Type A-B): IV Thiết bị chấp hành 4.1.1 Động AC đồng bộ: Động đồng có dây quấn Startor, Rotor lồng sóc Lồng sóc lõi nhôm đặt vào từ trường thay đổi tạo trường ngược lại cấp nguồn AC đến cuộn dây.Startor tạo từ trường AC Lồng sóc tạo từ trường ngược lại tạo moment xoắn làm động quay 4.1.2 Bóng đèn: 4.1.3 Xi lanh: Họ tên: Nguyễn Duy Anh Lớp: 16DC111 MSSV: 116000145 ... Mục tiêu điều khiển (input) +Các phần tử hệ thống bao gồm điều khiển đối tượng điều khiển +Kết hay tín hiệu (output) Hệ thống điều khiển thường phân thành hai dạng: - Hệ thống điều khiển vòng... Tiêu chuẩn JIS III Điều khiển (Controller)  -Hệ thống điều khiển tập hợp xắp xếp trật tự phần tử vật lí theo thể, để tự điều chỉnh, định hướng thực thi tác vụ cho thân hệ thống khác -Các thành... - Hệ thống điều khiển vịng kín (closed-loop) ( https://www.quizover.com/course/section/h-i-u-khi-n-vong-kin-closed-loop-control-system-by-openstax ) Để phân biệt hệ thống vào tác động điều khiển