Kĩ thuật điều khiển logic: Những ứng dụng của PLC

Hình 7.5: Sơ đồ khối chương trình điều khiển hệ thống cân băng.[r]

CHƯƠNG

NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA PLC

7.1 Ứng dụng PLC lãnh vực điều khiển robot:

Về vấn đề robot công nghiệp chủ yếu cánh tay máy làm việc nhà máy lắp ráp sản xuất ôtô, mô tô, bến cảng, kho bãi chứa hàng…thì PLC có vai trị lớn

Ởđây giới thiệu đến bạn đọc chủ yếu bạn sinh viên tham dự thi robocon Đây chương trình thường xuyên tổ chức hàng năm, việc cho robot tự động dò theo vạch trắng đề tài mà nhiều bạn tốn nhiều thời gian Sau sẽđưa giải pháp để bạn tham khảo trình ứng dụng PLC vào lĩnh vực Đây mô hình sơđồ sân đấu:

Hình 7.1: Sơ đồ sân đấu hành trình mà robot cần phải thực

Bảng 1: Mơ tả hành trình làm việc Robot Số

vạch 10 12 13 16 17 23 24 27 28 29 30

Bánh

trái T1 T1 T1 T1 T1 T1 T1 L1 T1 L1 T1 T1 T1

Bánh

phải T2 L2 T2 cộng thêm

vạch L2 T2 L2 T2 T2 T2 T2 T2 L2 T2

cộng thêm vạch chếđộ

làm việc

chạy

Số

vạch 31 33 36 41 42 43 >43

Bánh

trái L1 T1 L1 T1 T1 T1

Bánh

phải T2 T2 T2 T2 L2 T2

chếđộ

làm

việc rẽ trái chạy thẳng rẽ trái

chạy thẳng

rẽ

phải chạy thẳng

ngừng & bỏ bóng

7.2 Ứng dụng PLC hệ thống sản xuất linh hoạt:

Hiện nay, hệ thống cân băng định lượng ứng dụng rộng rãi nhà máy xí nghiệp cơng nghiệp Ở nơi đâu có phối trộn chất theo tỉ lệđịnh trước (bài toán phối liệu) ởđó có tham gia cân băng định lượng, đặc biệt nhà máy chế biến vật liệu xây dựng, nhà máy phân bón, cao su Hệ thống có khả

điều chỉnh tự động chất ứng với tỉ lệ đặt trước dựa sở vòng lặp

điều chỉnh ví dụ PI, PID

Đặt vấn đề:

Làm để phối liệu theo giá trị đặt trước chất clanhke, thạch cao, phụ gia tương ứng 70%, 20%,10% để

nghiền xi thành xi măng Trong tổng khối lượng cần phải đổ vào máy nghiền A tấn/h Ngoài ra, hệ thống làm việc phụ thuộc vào cân liệu hồi vềở đầu vào máy nghiền (sau khỏi máy nghiền hạt có khối lượng lớn hồi nhờ

phân ly động) độđiền

đầy máy nghiền Có nghĩa lúc hệ thống làm việc phải đảm bảo yếu tốđầu tiên độđiền dầy máy nghiền 80% Nếu lượng liệu từ hệ thống phối liệu đưa đến cộng với liệu hồi làm cho độ điền đầy máy nghiền vượt mức 80%B tấn/h hệ tựđộng

giảm lượng liệu cung cấp đến đảm bảo tỉ lệ phần trăm tốn phối liệu khối lượng xuất khơng đạt A tấn/h, ngồi vịng lặp điều chỉnh cịn phải nhận biết thay đổi tham số Clanhke để kịp thời điều chỉnh phụ gia thạch cao Sự thay đổi thông số thạch cao phụ gia hàm bậc với biến clanhke Như băng tải có vịng lặp điều chỉnh PI với thơng số phản hồi tín hiệu tổng hợp từ hai tín hiệu loadcell encoder, đầu giá trị setpoint xuống biến tần theo đường USS Ngồi hệ thống cịn làm việc chếđộ Manual, chế độ hệ thống không quan tâm đến lượng liệu hồi độ điền đầy máy nghiền Như hệ thống làm việc chế độ: ĐĐĐMN≤80%B; ĐĐĐMN>80%B; Manual giả sửở 80% lượng liệu máy nghiền 270 tấn Có thể mô tả sơđồ khối

điều khiển hệ thống sau:

Phụ gia Thạch cao

Clanhke

Bộ tổ

hợp chuyển

mạch

Manual

Độđiền

đầy MN Cân liệu

hồi

270 – B A

Băng tải

chuẩn hoá

M MM4

PID_0 PV CV SP

Băng tải

chuẩn hoá

M MM4

PID_1 PV CV SP

Băng tải

chuẩn hoá

M MM4

PID_2 PV CV SP

Hình 7.3: Sơ đồ mơ tả hệ thống điều khiển CBĐL cho hệ thống nghiền xi măng

Đương nhiên hệ thống phải quản lý giới hạn định, băng tải gặp cố ví dụ lượng liệu vượt mức ngưỡng đặt đầu cân băng, lúc dịng

đưa vượt mức 20mA hệ thống dừng làm việc thơng qua chương trình xử

lý cố Hoặc băng chuyền có giám sát trượt đai, xảy chương trình xử lý cố sẽđược gọi

Yêu cầu phần cứng hệ thống:

+ PLC_CPU 226 + EM235 Module

+ Load cell (lấy tín hiệu vềđầu cân)

+ Đầu cân (chuẩn hố tín hiệu từ 4÷20 mA; cài đặt giá trị giới hạn trên) + Sound Sensor

+ Bộ cáp đồng trục nối từ RS-485 Port đến PLC + Encoder

Sơđồđấu nối hệ thống hình

Qúa trình tính tốn, chuẩn hố, setpoint cho vịng lặp thực sau: Bài toán đặt làm để tín hiệu phản hồi vềđược chuyển sang đơn vị tấn/h để

so sánh với giá trị setpoint

Tính tải trọng Q:

2 L q Q=

Với: Q: Tải trọng điểm [Kg]

q: Tải trọng băng tải [Kg/m] L: Chiều dài tính tốn [m]

Cơng thức tính trọng lượng P băng tải theo thời gian :

Hình 7.4: Mặt cắt dọc băng

V L Q V q

P= = (*)

Với: P: Trọng lượng băng tải theo thời gian [Kg/s] V: Vận tốc dài băng tải [m/s]

Theo (*), tính q cách tính Q L biết trước Để chuẩn hố q từ [0÷1]ta chia q cho qmax ; tính qmax ta dựa vào Pmax giá trị đặt tương ứng với % chất

Vmax băng tải (dựa vào tốc độđịnh mức động cơ)

Như vậy, tín hiệu phản hồi P [tấn/h] Cần phải tìm vận tốc V [m/h] tải trọng băng tải q [tấn/m]

Xây dựng cơng thức tính tốn tốc độ băng tải nhờ vào Encoder:

Giả sử chọn thời gian tính tốn 250ms tương ứng với số xung tính x xung Nếu ta chọn loại encoder có thơng số 500xung/vịng sau x xung:

Bánh xe encoder quay được: 500

x

(vịng) tương ứng với góc quay 500

x 2π

(rad) Sau 1ms bánh xe encoder quay được:

500 250

2πx

(rad) Như vận tốc góc bánh xe là:

500 250

1000 πx

ω = (

s rad

)

Vận tốc dài bánh xe vận tốc dài băng tải:

2 500 250 1000

.d x d

ed

V =ω = π (

s m

d: Đường kính bánh xe: chọn d = 0,1 [m]; L=0.5 [m]

x d

x V

Vbt ed 18,086

500 250

1000

3600 =

=

= π (

h m

)

Chuẩn hố giá trị từ [0÷1] tiến hành chia cho Vmax ; tính Vmax dựa vào tốc độđịnh

mức động

Network 2: Chương trình điều khiển biến tần

// V500.0_Khởi động dừng động

// V500.1=1 _Dừng động với thời gian lâu trường hợp OFF3 //F_ACKN Lỗi biến tần sẽđược xố tín hiệu đưa đến từ chân tích cực

//SM0.0_ln có nghĩa động ln quay thuận

//Drive = 0, địa biến tần mạng

//Type = 0, kiểu biến tần MM3, tương ứng với MM4 // VD88_giá trị setpoint tốc độ động (nằm giới hạn từ - 200%÷+200%)

//V501.1_báo nhận tín hiệu phản hồi (chỉ set lên vịng qt sau giá trị sẽđược cập nhật)

//VB617_báo kết việc truyền thông tới Drive

//VW618_thanh ghi trạng thái (có hai loại tương ứng cho MM3, MM4) //MD620_chứa giá trị thực tốc độ động cơ(-200%÷+200%)

//V601.4_báo trạng thái làm việc động (0-Stop, 1-Run) //V601.5 cho biết hướng quay Network 3:

//DB_Ptr_dành bộđệm 16 byte cho việc ghi liệu từ PLC đến biến tần, để ghi giá trị ta phải dùng biến trỏ &VB630

Chương trình tiến hành tương tựđối với n biến tần mạng USS, với n = (0 ÷31), từ bộđệm, từ kép, từ đơn, byte bit trạng thái dùng phần mềm khác VisualBasic, Delphi để thiết kế giao diện, tạo lập sở

liệu, nhật kí, cảnh báo để hình thành mạng SCADA mini để điều khiển giám sát hệ thống Ngoài mạng biến tần dùng PLC để điều khiển, tích hợp mạng bao gồm nhiều PLC biến tần có sựđiều khiển giám sát từ PC Để làm

điều khó khăn khơng có hỗ trợ gói phần mềm Microcomputing Siemens Phần mềm cài đặt, có tool, file ocx, dll hữu ích cho việc định nghĩa đường truyền, quét cập nhật theo kiện, tạo lập giao diện, truy xuất liệu từ PLC Phần mềm hỗ trợ cho VisualBasic

7.5 Ứng dụng PLC hệ thống điều khiển giám sát:

Các bước tiến hành thiết lập hệ thống điều khiển giám sát từ PC:

+ Cấp trường:

1 Thiết kế phần cứng dựa vào u cầu q trình cơng nghệ Thuật toán điều khiển cho trạm mạng

3 Quy định địa trạm, giao thức truyền thơng, thuật tốn truyền thơng trạm mạng, quy định trạm master/slave mạng PPI; trạm ngang cấp mạng Freeport (giao thức gọi điều khiển cổng tự

do_mỗi trạm trạm chủ trạm tớ) Đây việc cần thiết trình tích hợp mạng

4 Lập bảng quy định địa chỉ, mã hiệu, lỗi cần thiết cho việc truyền thơng Viết chương trình điều khiển tương ứng cho trạm

+ Cấp điều khiển giám sát:

1 Cài đặt phần mềm hỗ trợ như: Prodave, microcomputing Thiết kết giao diện HMI mềm VisualBiasic, Delphi

3 Lập trình hướng đối tượng tương ứng với thiết bị sơ đồ công nghệ kết hợp với bảng quy định tiến hành bước

4 Thiết lập sở liệu, nhật kí vận hành, cảnh báo, báo cáo, vẽđồ thị, truy xuất

đến máy in cần thiết