do an PLC Chương 2 Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC

Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Phương CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ PLC 2.1 Sơ lược lịch sử phát triển Trong công nghiệp sản xuất, để điều khiển dây chuyền, thiết bị máy móc cơng nghiệp … người ta thực kết nối linh kiện điều khiển rời (Rơle, Timer, Contactor …) lại với tùy theo mức độ yêu cầu thành hệ thống điện điều khiển Công việc phức tạp thi công, sửa chữa, bảo trì giá thành cao Khó khăn cần thay đổi hoạt động Một hệ thống điều khiển ưu việt cần phải hội đủ yêu cầu sau: giá thành hạ, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng làm việc ổn định linh hoạt … Từ hệ thống điều khiển lập trình PLC (Programable Logic Control) đời giải vấn đề Thiết bị điều khiển lập trình nhà thiết kế cho đời năm 1968 (Công ty General Moto - Mỹ) Tuy nhiên, hệ thống đơn giản cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn việc vận hành hệ thống Vì nhà thiết kế bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, việc lập trình cho hệ thống cịn khó khăn, lúc khơng có thiết bị lập trình ngoại vi hỗ trợ cho cơng việc lập trình Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (Programmable Controller Handle) đời vào năm 1969 Trong giai đoạn hệ thống điều khiển lập trình (PLC) đơn giản nhằm thay hệ thống Rơle dây nối hệ thống điều khiển cổ điển Qua trình vận hành, nhà thiết kế bước tạo tiêu chuẩn cho hệ thống, tiêu chuẩn là: dạng lập trình dùng giản đồ hình thang Trong năm đầu thập niên 1970, hệ thống PLC cịn có thêm khả vận hành với thuật toán hỗ trợ (Arithmetic), “vận hành với liệu cập nhật” (Data Manipulation) Khố luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Phương Do phát triển loại hình dùng cho máy tính (Cathode Ray Tube: CRT), nên việc giao tiếp người điều khiển để lập trình cho hệ thống trở nên thuận tiện Sự phát triển hệ thống phần cứng phần mềm từ năm 1975 làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẻ với chức mở rộng: hệ thống ngõ vào/ra tăng lên đến 8.000 cổng vào/ra, dung lượng nhớ chương trình tăng lên 128.000 từ nhớ (Word of Memory) Ngồi nhà thiết kế cịn tạo kỹ thuật kết nối với hệ thống PLC riêng lẻ thành hệ thống PLC chung, tăng khả hệ thống riêng lẻ Tốc độ xử lý hệ thống cải thiện, chu kỳ quét (Scan) nhanh làm cho hệ thống PLC xử lý tốt với chức phức tạp số lượng cổng ra/vào lớn Trong tương lai hệ thống PLC không giao tiếp với hệ thống khác mà thông qua CIM (Computer Intergrated Manufacturing) để điều khiển hệ thống: Robot, Cad/Cam… Ngồi nhà thiết kế cịn xây dựng loại PLC với chức điều khiển “thơng minh” (Intelligence) cịn gọi siêu PLC (Super PLCs) cho tương lai 2.2 Đặc điểm PLC PLC viết tắc Programmable Logic Controller thiết bị điều khiển logic cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển logic qua ngơn ngữ lập trình, điều khiển thỏa mãn u cầu:  Lập trình dễ dàng ngơn ngữ lập trình dễ học  Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, tu sửa  Dung lượng nhớ lớn để chứa chương trình phức tạp  Hồn tồn tin cậy mơi trường cơng nghiệp  Giao tiếp với thiết bị thơng tin máy tính, nối mạng Module mở rộng  Giá phù hợp Khố luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC 2.3 GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Phương Cấu trúc điều khiển lập trình PLC Bộ điều khiển lập trình PLC thiết kế nhằm thay phương pháp điều khiển truyền thống dùng Rơle thiết bị cồng kềnh tạo khả điều khiển thiết bị dễ dàng linh hoạt dựa việc lập trình lệnh logic PLC cịn thực nhiệm vụ định thời đếm làm tăng khả điều khiển, thực logic lập chương trình kích tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên tương ứng, S7-200 thiết bị điều khiển logic lập trình loại nhỏ hãng Siemens cấu trúc theo kiển Module có Module mở rộng, Module sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác Một hệ thống điều khiển lập trình phải gồm có hai phần: khối xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit) hệ thống giao tiếp vào/ra (I/0) Hệ thống PLC không cảm nhận giới bên ngồi khơng có cảm biến điều khiển hệ thống sản xuất khơng có động cơ, xylanh hay thiết bị ngoại vi khác cần thiết sử dụng máy tính chủ vị trí đặc biệt dây chuyền sản xuất Mỗi thành phần hệ thống điều khiển có vị trí quan trọng trình hình vẽ sau: Hình 2.1 - Mơ hình hệ thống điều khiển PLC [1] 2.3.1 Khối xử lý trung tâm Bộ xử lý gọi xử lý trung tâm (CPU), linh kiện chứa vi xử lý Bộ xử lý biên dịch tín hiệu vào thực hoạt động điều khiển theo Khoá luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC GVHD: Ths Nguyễn Hồng Phương chương trình lưu nhớ CPU, truyền định dạng tín hiệu hoạt động đến thiết bị Nguyên lý làm việc xử lý tiến hành theo bước tuần tự, thông tin lưu trữ nhớ chương trình gọi lên kiểm sốt đếm chương trình Bộ xử lý liên kết tín hiệu đưa kết đến đầu Chu kỳ thời gian gọi thời gian quét (Scan) Thời gian vòng quét phụ thuộc vào tầm vóc nhớ, vào tốc độ CPU Nói chung chu kỳ vịng qt hình 2.2 Chuyển liệu từ đệm ảo ngoại vi Nhập liệu từ ngoại vi vào đệm ảo Truyền thông tự kiểm tra lỗi Thực chương trình Hình 2.2 - Chu kỳ quét PLC Sự thao tác chương trình dẫn đến thời gian trễ đếm chương trình qua chu trình đầy đủ, sau bắt đầu lại từ đầu Để đánh giá thời gian trễ người ta đo thời gian quét chương trình dài 1Kbyte coi tiêu để so sánh PLC Với nhiều loại thiết bị thời gian trễ tới 20ms Nếu thời gian trễ gây trở ngại cho trình điều khiển phải dùng biện pháp đặc biệt, chẳng hạn lặp lại lần gọi quan trọng thời gian lần quét, điều khiển thông tin chuyển giao để bỏ bớt lần gọi quan trọng thời gian quét dài tới mức chấp nhận Nếu giải pháp khơng thoả mãn phải dùng PLC có thời gian quét ngắn 2.3.2 Bộ nguồn Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp chiều cấp cho vi xử lý (thường 5VDC) cho mạch điện Module cịn lại (thường 24VDC) Khố luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC GVHD: Ths Nguyễn Hồng Phương 2.3.3 Thiết bị lập trình Thiết bị lập trình sử dụng để lập chương trình điều khiển cần thiết sau chuyển cho PLC Thiết bị lập trình thiết bị lập trình chun dụng, thiết bị lập trình cầm tay gọn nhẹ, phần mềm cài đặt máy tính cá nhân 2.3.4 Bộ nhớ Bộ nhớ nơi lưu trữ chương trình sử dụng cho hoạt động điều khiển Bộ nhớ chế tạo thành Module cho phép dễ dàng thích nghi với chức điều khiển có kích cỡ khác nhau, cần mở rộng cắm thêm Có nhiều nhớ khác dùng để chứa chương trình hệ thống Đây phần mềm điều khiển hoạt động hệ thống, sơ đồ LAD, trị số Timer, Counter chứa vùng nhớ ứng dụng, tùy theo yêu cầu người dùng chọn nhớ khác nhau: Bộ nhớ ROM: loại nhớ không thay đổi được, nhớ nạp lần nên sử dụng phổ biến loại nhớ khác Bộ nhớ RAM: loại nhớ thay đổi dùng để chứa chương trình ứng dụng liệu, liệu chứa Ram bị mất điện Tuy nhiên, điều khắc phục cách dùng Pin Bộ nhớ EPROM: giống ROM, nguồn nuôi cho EPROM không cần dùng Pin, nhiên nội dung chứa xố cách chiếu tia cực tím vào cửa sổ nhỏ EPROM sau nạp lại nội dung máy nạp Bộ nhớ EEPROM kết hợp hai ưu điểm RAM EPROM, loại xóa nạp tín hiệu điện Tuy nhiên số lần nạp có giới hạn 2.3.5 Giao diện vào/ra Giao diện vào nơi xử lý nhận thông tin từ thiết bị ngoại vi truyền thông tin đến thiết bị bên ngồi Tín hiệu vào từ cơng tắc, cảm biến nhiệt độ, tế bào quang điện Tín hiệu cung cấp cho cuộn dây Contactor, Rơle, van điện từ, động nhỏ Tín hiệu vào/ra tín hiệu rời rạc, tín hiệu liên tục, tín hiệu logic Các tín hiệu vào/ra thể Khố luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC GVHD: Ths Nguyễn Hồng Phương hình 2.3 Hình 2.3 - Tín hiệu vào / [3] Mỗi điểm vào/ra có địa PLC sử dụng Các kênh vào/ra có chức cách ly điều hịa tín hiệu cho cảm biến tác động nối trực tiếp với chúng mà khơng cần thêm mạch điện khác Tín hiệu vào thường ghép cách điện (cách ly) nhờ linh kiện quang hình 2.4 Hình 2.4 - Mạch tín hiệu vào [5] Dải tín hiệu nhận vào cho PLC cỡ lớn 5VDC, 24VDC, 110VAC, 220VAC Các PLC cỡ nhỏ thường nhận tín hiệu 24VDC Tín hiệu ghép cách ly, cách ly kiểu Rơle hay cách ly kiểu quang hình 2.5 Tín hiệu tín hiệu chuyển mạch 24V, 100mA; 110V, 1A chiều; Khoá luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC GVHD: Ths Nguyễn Hồng Phương chí 240V, 1A xoay chiều tùy loại PLC Tuy nhiên, với PLC cỡ lớn dải tín hiệu thay đổi cách lựa chọn Module thích hợp Hình 2.5 - Mạch tín hiệu [5] Hình 2.6 - Mơ hình hệ thống PLC [3] Khố luận tốt nghiệp 10 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC 2.4 GVHD: Ths Nguyễn Hồng Phương Vai trị PLC PLC xem trái tim hệ thống điều khiển tự động đơn lẻ với chương trình điều khiển chứa nhớ PLC, PLC thường xuyên kiểm tra trạng thái hệ thống thơng qua tín hiệu hồi tiếp từ thiết bị nhập để từ đưa tín hiệu điều khiển tương ứng đến thiết bị xuất PLC sử dụng cho yêu cầu điều khiển đơn giản lập lập lại theo chu kỳ, liên kết với máy tính chủ khác máy tính chủ thơng qua kiểu hệ thống mạng truyền thơng để thực q trình xử lý phức tạp 2.5 Phân loại PLC Hiện thị trường gồm có nhãn hiệu Siemen, Omron, Misubishi, Alenbratlay… Ví dụ: PLC Siemen có họ: S7-200, S7-300, S7-400, Logo PLC Misubishi có họ: Fx, Fx0, FxON Đầu tiên khả giá trị nhu cầu hệ thống giúp người sử dụng cần loại PLC mà họ cần Nhu cầu hệ thống xem nhu cầu ưu tiên giúp người sử dụng biết cần loại PLC đặc trưng loại để dễ dàng lựa chọn Hình 2.7 - cho ta “bậc thang” phân loại loại PLC việc sử dụng PLC cho phù hợp với hệ thống thực tế sản xuất Trong hình ta nhận thấy vùng chồng lên nhau, vùng người sử dụng thường phải sử dụng loại PLC đặc biệt như: số lượng cổng vào/ra (I/O) sử dụng vùng có số I/O thấp lại có tính đặc biệt PLC vùng có số lượng I/O cao (ví dụ: ngồi cổng vào tương tự (Analog) cịn có cổng vào số (Digital)) Thường người ta sử dụng loại PLC thuộc vùng chồng lấn nhằm tăng tính PLC đồng thời lại giảm thiểu số lượng I/O khơng cần thiết Khố luận tốt nghiệp 11 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Qt Về PLC GVHD: Ths Nguyễn Hồng Phương Hình 2.7 - Độ khó hệ thống Các nhà thiết kế chia PLC thành loại sau: 2.5.1 Loại : Micro PLC (PLC siêu nhỏ) Micro PLC thường ứng dụng dây chuyền sản xuất nhỏ, ứng dụng trực tiếp thiết bị đơn lẻ (ví dụ: điều khiển băng tải nhỏ) Các PLC thường lập trình lập trình cầm tay, vài Micro PLC cịn có khả hoạt động với tín hiệu I/O tương tự (Analog) (ví dụ:việc điều khiển nhiệt độ) Các tiêu chuẩn Micro PLC sau:  32 ngõ vào/ra  Sử dụng vi xử lý bit  Thường dùng thay Rơle  Bộ nhớ có dung lượng 1K  Ngõ vào/ra tín hiệu số  Có Timers Counters  Thường lập trình lập trình cầm tay 2.5.2 Loại : PLC cỡ nhỏ (Small PLC) Small PLC thường dùng việc điều khiển hệ thống nhỏ (ví dụ: điều khiển động cơ, dây chuyền sản xuất nhỏ), chức PLC thường giới hạn việc thực chuổi mức logic, điều khiển thay Rơle Các tiêu chuẩn small PLC sau:  Có 128 ngõ vào/ra (I/O)  Dùng vi xử lý bit Khố luận tốt nghiệp 12 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Phương  Thường dùng để thay Rơle  Dùng nhớ 2K  Lập trình ngơn ngữ dạng hình thang (Ladder) liệt kê  Có Timers/Counters/thanh ghi dịch (Shift Registers)  Đồng hồ thời gian thực  Thường lập trình lập trình cầm tay Chú ý vùng A sơ đồ Hình 1.7 - Ở dùng PLC nhỏ với chức tăng cường PLC cỡ lớn như: thực thuật toán bản, nối mạng, cổng vào sử dụng tín hiệu tương tự 2.5.3 Loại : PLC cỡ trung bình (Medium PLCS) PLC trung bình có 128 đường vào/ra, điều khiển tín hiệu tương tự, xuất nhập liệu, ứng dụng thuật tốn, thay đổi đặc tính PLC nhờ vào hoạt động phần cứng phần mềm (nhất phần mềm) thông số PLC trung bình sau:  Có khoảng 1024 ngõ vào/ra (I/O)  Dùng vi xử lý bit  Thay Rơle điều khiển tín hiệu tương tự  Bộ nhớ 4K, nâng lên 8K  Tín hiệu ngõ vào/ra tương tự số  Có lệnh dạng khối ngơn ngữ lập trình ngơn ngữ cấp cao  Có Timers/Counters/Shift Register  Có khả xử lý chương trình (qua lệnh JUMP…)  Có lệnh dạng khối ngơn ngữ lập trình ngơn ngữ cấp cao  Có khả xử lý chương trình (qua lệnh JUMP…)  Thực thuật toán (cộng, trừ, nhân, chia…)  Giới hạn liệu với lập trình cầm tay  Có đường tín hiệu đặc biệt Module vào/ra  Giao tiếp với thiết bị khác qua cổng RS232  Có khả hoạt động với mạng Khố luận tốt nghiệp 13 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC GVHD: Ths Nguyễn Hồng Phương  Lập trình qua CRT (Cathode Ray Tube) để dễ quan sát Chú ý tới vùng B (Hình 1.7) PLC vùng B thường trực dùng có nhiều nhớ hơn, điều khiển mạng PID có khả thực chuỗi lệnh phần lớn thuật toán quản lý liệu 2.5.4 Loại 4: PLC cỡ lớn (Large PLC) Large PLC sử dụng rộng rãi có khả hoạt động hữu hiệu, nhận liệu, báo liệu nhận… Phần mềm cho thiết bị điều khiển cầm tay phát triển mạnh tạo thuận lợi cho người sử dụng Tiêu chuẩn PLC cỡ lớn: Ngoài tiêu chuẩn PLC cỡ trung, PLC cỡ lớn cịn có thêm tiêu chuẩn sau:  Có 2048 cổng vào/ra (I/O)  Dùng vi xử lý bit 16 bit  Bộ nhớ có dung lượng 12K, mở rộng lên 32K  Local Remote I/O  Điều khiển hệ thống Rơle (MCR: Master Control Relay)  Chuỗi lệnh, cho phép ngắt (Interrupts)  PID làm việc với hệ thống phần mềm PID  Hai nhiều cổng giao tiếp RS232  Nối mạng  Dữ liệu điều khiển mở rộng, so sánh, chuyển đổi liệu, chức giải thuật toán mã điều khiển mở rộng (mã nhị phân, Hexa …)  Có khả giao tiếp máy tính Module 2.5.5 Loại 5: PLC lớn (Very Large PLCs) Very Large PLC dùng ứng dụng địi hỏi phức tạp xác cao, đồng thời dung lượng chương trình lớn Ngồi PLC loại cịn giao tiếp I/O với chức đặc biệt, tiêu chuẩn PLC loại chức PLC loại lớn cịn có thêm chức năng:  Có 8192 cổng vào/ra (I/O)  Dùng vi xử lý 16 bit 32 bit Khoá luận tốt nghiệp 14 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Phương  Bộ nhớ 64K, mở rộng lên 1M  Thuật toán : +, - , *, /, bình phương  Dữ liệu điều khiển mở rộng: bảng mã ASCII, LIFO, FIFO 2.6 So sánh hệ thống điều khiển sử dụng Rơle PLC Trong giai đoạn đầu thời kỳ phát triển công nghiệp vào khoảng năm 1960 1970, yêu cầu tự động hệ điều khiển thực Rơle điện từ nối với dây dẫn điện bảng điều khiển, nhiều trường hợp bảng điều khiển có kích thước q lớn đến khơng thể gắn tồn lên tường dây nối không hồn tồn tốt thường xảy trục trặc hệ thống Một điểm quan trọng thời gian làm việc Rơle có giới hạn nên cần thay cần phải ngừng toàn hệ thống dây nối phải thay cho phù hợp, bảng điều khiển dùng cho yêu cầu riêng biệt thay đổi tức thời chức khác mà phải lắp ráp lại toàn bộ, trường hợp bảo trì sửa chữa cần địi hỏi cán chun mơn có tay nghề cao Tóm lại hệ điều khiển Rơle hồn tồn khơng linh động Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển Rơle Xác định nhiệm vụ điều khiển Sơ đồ mạch Chọn phần tử mạch điện Dây nối liên kết phần tử Kiểm tra chức Hình 2.8 - Lưu đồ điều khiển dùng Rơle[1] Khoá luận tốt nghiệp 15 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Phương Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển PLC Xác định nhiệm vụ điều khiển Thiết kế giải thuật Soạn chương trình Kiểm tra chức Hình 2.9 - Lưu đồ điều khiển PLC[1] Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển người ta cần thay đổi mạch điều khiển cách lắp lại mạch, thay đổi phần tử hệ thống điều khiển Rơle điện Trong khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển ta cần thay đổi chương trình soạn thảo hệ điều khiển lập trình có nhớ Sự khác hệ điều khiển Rơle điện lập trình có nhớ minh hoạ ví dụ sau: Điều khiển hệ thống máy bơm nước qua khởi động từ K1, K2, K3 Trình tự điều khiển sau: Các máy bơm hoạt động nghĩa K1 đóng trước tiếp đến K2 cuối K3 đóng Để thực nhiệm vụ theo yêu cầu mạch điều khiển ta thiết kế sau: Trong nút ấn S1, S2, S3, S4 phần tử nhập tín hiệu Các tiếp điểm K1, K2, K3 mối liên kết phần xử lý Các khởi động từ K1, K2, K3 kết xử lý S1 S2 K1 K1 K1 S3 K2 K2 K2 S4 K3 K3 Hình 2.10 - Sơ đồ điều khiển Rơle Khố luận tốt nghiệp 16 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Phương Nếu ta thay thiết bị điều khiển PLC ta mơ tả sau:  Tín hiệu vào: S1, S2, S3, S4 giữ nguyên  Tín hiệu ra: K1, K2, K3 khởi động từ giữ nguyên  Phần tử xử lý: thay PLC Nhập liệu S1 Xử lý Kết S2 K1 K1 K1 S3 K2 K2 K2 S4 K3 K3 Hình 2.11 - Sơ đồ thay điều khiển thay PLC Khi thực chương trình điều khiển có nhớ PLC ta cần thực nối mạch theo sơ đồ sau: Nhập liệu Xử lý Kết S1 K1 S2 K2 S3 PLC K3 S4 24V N Hình 2.12 - Sơ đồ nối dây thực PLC Nếu nhiệm vụ điều khiển thay đổi ví dụ bơm 1, 2, hoạt động theo nguyên tắc số bơm hoạt động độc lập Như mạch điều khiển dùng Rơle ta phải tiến hành lắp ráp lại toàn mạch điều Khoá luận tốt nghiệp 17 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Phương khiển, mạch điều khiển dùng PLC ta cần soạn thảo lại chương trình nạp lại vào CPU ta có sơ đồ điều khiển theo yêu cầu nhiệm vụ mà không cần phải nối lại dây mạch điều khiển Như cách tổng quát nói hệ thống điều khiển PLC tập hợp thiết bị linh kiện điện tử Để đảm bảo tính ổn định, xác an tồn… Trong q trình sản xuất, thiết bị bao gồm nhiều chủng loại, hình dạng khác với cơng suất từ nhỏ đến lớn Do tốc độ phát triển nhanh công nghệ để đáp ứng yêu cầu điều khiển phức tạp nên hệ thống điều khiển phải có hệ thống tự động hố cao u cầu thực hệ lập trình có nhớ PLC kết hợp với máy tính, ngồi cịn cần có thiết bị ngoại vi khác như: Bảng điều khiển, động cơ, cảm biến, tiếp điểm, Contactor, 2.6.1 Tóm tắt nhược điểm hệ thống điều khiển dùng Rơle  Tốn nhiều dây dẫn  Thay phức tạp  Cần cán chuyên môn sửa chữa tay nghề cao  Công suất tiêu thụ lớn  Thời gian sửa chữa lâu  Khó cập nhật sơ đồ nên gây khó khăn cho cơng tác bảo trì thay 2.6.2 Ưu điểm hệ điều khiển lập trình PLC Sự đời hệ điều khiển PLC làm thay đổi hẳn hệ thống điều khiển quan niệm thiết kế chúng, hệ điều khiển dùng PLC có nhiều ưu điểm sau:  Giảm 80% số lượng dây nối  Công suất tiêu thụ PLC thấp  Có chức tự chuẩn đốn giúp cho cơng tác sửa chữa nhanh chóng dễ dàng  Chức điều khiển thay đổi dễ dàng thiết bị lập trình (máy tính, hình) mà khơng cần thay đổi phần cứng khơng có yêu cầu thêm bớt thiết bị xuất nhập Khoá luận tốt nghiệp 18 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Phương  Số lượng Rơle Timer nhiều so với hệ điều khiển cổ điển  Số lượng tiếp điểm chương trình sử dụng khơng hạn chế  Thời gian hồn thành chu trình điều khiển nhanh (vài ms) dẫn đến tăng cao tốc độ sản xuất  Chi phí lắp đặt thấp  Độ tin cậy cao  Chương trình điều khiển in giấy vài phút giúp thuận tiện cho vấn đề bảo trì sửa chữa hệ thống  Chiếm vị trí khơng gian nhỏ hệ thống  Nhiều chức điều khiển  Tốc độ cao 2.7 Ứng dụng hệ thống điều khiển PLC: Hiện PLC (Programable Logic Control) ứng dụng thành công nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp dân dụng Từ ứng dụng để điều khiển hệ thống đơn giản, có chức đóng mở (ON/OFF) thơng thường đến ứng dụng cho lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi tính xác cao, ứng dụng thuật tốn trình sản xuất Các lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC như:  Hệ thống nâng vận chuyển  Dây chuyền đóng gói  Các ROBOT lắp ráp 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 thơng Khố luận tốt nghiệp 19 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Phương  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 Ơtơ  Sản xuất vi mạch  Kiểm tra trình sản xuất… Chính nhờ ưu đó, PLC sử dụng rộng rãi hệ thống điều khiển tự động, cho phép nâng cao suất sản xuất, chất lượng đồng sản phẩm, tăng hiệu suất, giảm lượng tiêu tốn, tăng mức an toàn, tiện nghi thoải mái lao động Đồng thời cho phép nâng cao tính thị trường sản phẩm 2.8 Thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC Để thiết kế chương trình điều khiển cho hoạt động bao gồm bước sau: B1: Xác định qui trình cơng nghệ: Trước tiên, ta phải xác định thiết bị hay hệ thống muốn điều khiển Mục đích cuối điều khiển điều khiển hệ thống hoạt động Sự vận hành hệ thống kiểm tra thiết bị đầu vào Nó nhận biết gởi tín hiệu đến CPU, CPU xử lý tín hiệu gởi đến thiết bị xuất để điều khiển hoạt động hệ thống lập trình sẵn chương trình B2: Xác định ngõ vào/ra: Tấc thiết bị xuất, nhập bên kết nối với điều khiển lập trình Thiết bị nhập nút nhấn, cảm biến…Thiết bị xuất cuộn dây, van điện từ, Motor, hiển thị Sau xác định tất thiết bị xuất nhập cần thiết, ta định vị thiết bị vào/ra tương ứng cho ngõ vào/ra PLC trước viết chương trình B3: Viết chương trình sửa lỗi: Khi viết chương trình theo sơ đồ hình thang (Ladder) phải theo hoạt động Khố luận tốt nghiệp 20 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Phương bước hệ thống, theo dạng STL Sau tiến hành sửa lỗi có B4: Nạp chương trình vào nhớ: Chúng ta cung cấp nguồn cho điều khiển có lập trình qua cổng I/O Sau nạp chương trình vào nhớ thơng qua máy tính có chứa phần mềm lập trình hình thang Sau nạp xong, kiểm tra lại hàm chuẩn đốn Nếu mơ toàn hoạt động hệ thống để chương trình hoạt động tốt B5: Chạy chương trình: Trước nhấn nút Start, phải chắn dây dẫn nối ngõ vào/ra đến thiết bị nhập, xuất nối theo định Lúc PLC bắt đầu hoạt động thực Trong chạy chương trình, bị lỗi máy tính báo lỗi, ta phải sửa lại hoạt động an tồn Khố luận tốt nghiệp 21 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung ... Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC 2. 4 GVHD: Ths Nguyễn Hồng Phương Vai trị PLC PLC xem trái tim hệ thống điều khiển tự động đơn lẻ với chương trình điều khiển chứa nhớ PLC, PLC thường... K1, K2, K3 kết xử lý S1 S2 K1 K1 K1 S3 K2 K2 K2 S4 K3 K3 Hình 2. 10 - Sơ đồ điều khiển Rơle Khoá luận tốt nghiệp 16 SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC GVHD:... cách ly kiểu quang hình 2. 5 Tín hiệu tín hiệu chuyển mạch 24 V, 100mA; 110V, 1A chiều; Khoá luận tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Chí Linh Nguyễn Văn Trung Chương Giới Thiệu Tổng Quát Về PLC GVHD: Ths Nguyễn