Đầu tiên là nghiên cứu cách thức lập trình, cách thức kết nối, phần mềm lập trình, phần mềm mô phỏng PLC hãng Mitsubishi. Sau đó nghiên cứu giải quyết vấn đề đặt ra cho từng mô đun, lập trình mô phỏng, kiểm tra. Cuối cùng sau khi chương trình điều khiển đã thực hiện có thể tối ưu chương trình sao cho dễ hiểu và ngắn gọn.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Lương Chí Cơng NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VỚI HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM PLC HÃNG MITSUBISHI (16 MƠ ĐUN MƠ HÌNH ĐĨNG CHAI, DÂY CHUYỀN DÁN NHÃN,…) Ngành: Cơng Nghệ kỹ thuật Cơ điện tử TĨM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Hà Nội – 2017 MỞ ĐẦU Tính cần thiết đề tài Như biết, nước ta q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa Vì thế, tự động hóa sản xuất đóng vai trị quan trọng, tự động hóa giúp tăng suất, tăng độ xác tăng hiệu q trình sản xuất Để thực tự động hóa sản xuất, bên cạnh máy móc khí hay điện, dây chuyền sản xuất…v.v, cần thiết phải có điều khiển để điều khiển chúng PLC điều khiển đáp ứng yêu cầu Do nhiều trường Đại học, Cao đẳng chuyên ngành kỹ thuật tự động hóa Việt Nam mơn học lập trình PLC mơn học bắt buộc sinh viên Nhu cầu tìm hiểu PLC lớn trình đào tạo ngồi thực hành lập trình mơ phần mềm máy tính cần mô đun mô ứng dụng thường sử dụng hệ thống tự động hóa để giúp sinh viên tiếp cận với vấn đề thực tế cách trực quan Đặc biệt Khoa Cơ học Kỹ thuật Tự động hóa Trường Đại học Cơng Nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội vừa đầu tư thí nghiệm PLC hãng Mitsubishi mơ đun kèm Do u cầu đặt khai thác vận hành trình dạy học Vì cần nghiên cứu xây dựng chương trình điều khiển cho mơ đun kết nối với thí nghiệm để mơ u cầu đầu vào đầu tín hiệu thiết bị Giúp sinh viên hiểu rõ yêu cầu hệ thống đặt tài liệu lập trình tham khảo cho sinh viên Ý nghĩa khoa học thực tế Giải vấn đề giảng dạy mơn PLC tạo cho sinh viên nhìn tổng quan hệ thống giúp việc học thực hành PLC cách dễ dàng Qua sau trường sinh viên gặp toán thực tế với hệ thống tự động lớn kinh nghiệm lập trình PLC mơ đun dễ dàng đưa cách giải tối ưu vấn đề Đối tượng phương pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu mô đun PLC hãng Mitsubishi mô đun kết nối Đầu tiên nghiên cứu cách thức lập trình, cách thức kết nối, phần mềm lập trình, phần mềm mơ PLC hãng Mitsubishi Sau nghiên cứu giải vấn đề đặt cho mô đun, lập trình mơ phỏng, kiểm tra Cuối sau chương trình điều khiển thực tối ưu chương trình cho dễ hiểu ngắn gọn Nội dung nghiên cứu Đầu tiên nghiên cứu cách thức lập trình, cách thức kết nối, phần mềm lập trình, phần mềm mơ PLC hãng Mitsubishi Sau nghiên cứu giải vấn đề đặt cho mơ đun, lập trình mơ phỏng, kiểm tra Cuối sau chương trình điều khiển thực tối ưu chương trình cho dễ hiểu ngắn gọn Các nội dung nghiên cứu thực khóa luận bao gồm cụ thể sau: CHƯƠNG TỔNG QUAN PLC CHƯƠNG GIỚI THIỆU BỘ THÍ NGHIỆM PLC CHƯƠNG THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 16 MÔ ĐUN PLC KẾT LUẬN CHƯƠNG TỔNG QUAN PLC Giới thiệu PLC từ viết tắt Programmable Logic Controller (Bộ điều khiển logic khả trình), dùng để thay chức rơ le, đếm hay định thời thiết bị điều khiển, đồng thời có thêm khả tính tốn giúp khả điều khiển dễ dàng thực Hiệp hội nhà sản xuất điện quốc gia (NEMA) định nghĩa “PLC thiết bị điện tử định hướng kĩ thuật số, sử dụng nhớ lập trình để thực chức đặc biết logic, chuỗi định thời, đếm tính tốn thơng qua mơ đun vào/ra số tương tự, có khả điều khiển máy móc xử lí khác nhau” Khoảng năm 1970 mức độ phức tạp hệ thống công nghiệp tự động hóa (đặc biệt dây chuyền sản xuất xe nhà máy) cao với công nghệ thực tế Do kỹ sư hãng General Moto thiết kế chế tạo thiết bị với chi tiết kỹ thuật nhằm đáp ứng yêu cầu điều khiển sau: - Dễ lập trình thay đổi chương trình điều khiển Cấu trúc dạng mơ đun dễ mở rộng, dễ bảo trì sủa chữa Đảm bảo phải có khả kết nối tới máy tính bậc cao Có hiệu kinh tế so với điều khiển rơ le Điện áp đầu vào sử dụng nguồn 115V AC Điện áp đầu 115V AC, 2A Trang bị nhớ có khả lập trình Có khả mở rộng mà khơng cần phải thay đổi tồn hệ thống Cấu trúc phần cứng Một hệ thống PLC bao gồm thành phần chức như: Bộ vi xử lý trung tâm, nhớ, cung cấp nguồn điện, giao diện đầu vào/đầu ra, giao diện truyền thông, thiết bị lập trình Bộ xử lý trung tâm CPU đóng vai trị não PLC, CPU thực giải mã chương trình lưu trữ nhớ Bao gồm nhận liệu ngõ vào, xử lý chương trình, nhớ chương trình, xử lý kết trung gian xuất kết xử lí tới ngõ Quá trình lặp lặp lại nhanh liệu xử lí dạng mã nhị phân Bộ cung cấp nguồn điện chuyển đổi nguồn điện AC thành nguồn điện áp DC cần thiết cho phận khác sử dụng Các thiết bị lập trình sử dụng để thiết kế nạp chương trình điều khiển vào nhớ PLC Bộ nhớ nơi lưu trữ hoạt động thực vi xử lý nơi lưu trữ liệu nhận từ đầu vào liệu đươc xử lý đầu Giao diện đầu vào/ra phận giao tiếp hệ thống bên PLC với thiết bị bên Giao diện đầu vào nhận tín hiệu từ cảm biến hay thiết bị đầu vào khác đưa vào CPU Giao diện đầu đưa tín hiệu điều khiển từ CPU tới cấu chấp hành Giao diện đầu vào/ra phần loại thành giao diện có tín hiệu rời rạc, số hay tương tự Thiết bị cho tín hiệu rời rạc số thiết bị sử dụng ứng dụng sử dụng tín hiệu OFF ON Với tín hiệu rời rạc, lần thay đổi tín hiệu cho trạng thái tín hiệu rời rạc (khơng có điện áp có điện áp) Tín hiệu số xem tín hiệu rời rạc chuỗi tín hiệu ON/OFF Tín hiệu tương tự tín hiệu có độ lớn tín hiệu cần theo dõi tỷ lệ với Ví dụ, cảm biến nhiệt độ cung cấp cho điện áp tỉ lệ với nhiệt độ CHƯƠNG2 GIỚI THIỆU BỘ THÍ NGHIỆM PLCE-MIT Các PLCE-MIT mơ-đun đào tạo PLC thiết kế EDIBON Nó cho phép người dùng tìm hiểu điều lập trình logic mà không cần kiến thức kinh nghiệm Các PLCE-MIT PLC modulized, đó, tùy theo yêu cầu, bao gồm yếu tố đầu vào số tương tự đầu ra, cơng tắc, nút nhấn, chiết áp Hình 2.1 Mơ đun PLCE-MIT Các đơn vị cung cấp với thực hành, thơng qua người dùng hiểu làm PLC hoạt động cách lập trình ứng dụng PLC để có chức cần thiết Các PLC – MIT sử dụng để làm việc với số chương trình đào tạo với Những mơ đun mơ mơ hình ứng dụng thực tế mà điều khiển PLC hệ thống thang máy, hệ thống đèn giao thông, máy giặt, Chúng phát triển đặc biệt để nghiên cứu PLCE-MIT làm việc ứng dụng thực tế Ngơn ngữ lập trình bậc thang tập hợp lệnh dạng ký hiệu sử dụng để tạp chương trình điều khiển PLC Các kí hiệu câu lệnh hình thang co thể xếp để điều khiển mức logic mong muốn, sau nạp vào nhớ PLC Hình 2.7 Chương trình bậc thang Các thành phần PLCE-MIT: • • • • • N–PLCE-MIT N-MIT-HMI N-MIT-ESA N-MT N-ALI02 CHƯƠNG THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 16 MƠ ĐUN PLC Các mô đun PLCE mô đun đào tạo PLC thiết kế hãng EDIBON Các PLCE tạo để phục vụ yêu cầu Những mơ đun mơ mơ hình ứng dụng thực tế mà điều khiển PLC hệ thống thang máy, hệ thống đèn giao thơng, máy giặt Nó phát triển để nghiên cứu PLCE-MIT làm việc ứng dụng thực tế 16 mô đun mô hệ thống điều khiển kiểm sốt PLC • Điều khiển biến tần (N-PLCE-ACC) • Hệ thống đỗ xe 1(N-PLCE-AG2Z) • Hệ thống đỗ xe (N-PLCE-AV) • Hệ thống đóng chai dán nhãn (N-PLCE-PELE) • Hệ thống bơm chất lỏng (N-PLCE-CB) • Rơ bốt cơng nghiệp (N-PLCE-CCP) • Hệ thống cán thép (N-PLCE-CL) • Máy giặt (N-PLCE-CLA) • Hệ thống trộn (N-PLCE-CME) • Hệ thống bơm điều khiển nhiệt độ chất lỏng (N-PLCE-CML) • Hệ thống phản ứng hóa học (N-PLCE-CR) • Hệ thống đóng chai (N-PLCE-SALL) • Hệ thống chiếu sáng (N-PLCE-CTI) • Hệ thống hàn kim loại (N-PLCE-CTRA) • Hệ thống dập kim loại (N-PLCE-MA) • Máy pha đồ uống (N-PLCE-MBC) Ví dụ: N-PLCE-ACC mơ hình kiểm sốt điều khiển nạp tải tự động Nó bao gồm yếu tố phổ biến thiết bị công tắc điều khiển, nút điều khiển,…Một số yếu tố mô cách sử dụng công tắc nút nhấn kết nối với đầu vào PLC Hình 3.1 Mơ đun N-PLCE-ACC Đầu vào: Bảng 3.1 Mơ tả đầu vào N-PLCE-ACC Địa Tên Mô tả X0 START Đầu vào để bắt đầu trình X1 STOP Đầu vào để bắt đầu trình X2 SQUARE Đầu vào để chọn hệ tín hiệu vng X3 PWM Đầu vào để chọn PWM hệ tín hiệu X4 UNIPOLAR Đầu vào để chọn chế độ đơn cực hệ X5 BIPOLAR Đầu vào để chọn chế độ lưỡng cực hệ X6 UP_FREQUENCY Đầu vào để tăng tần số tín hiệu tạo X7 DOWN_FREQUENCY Đầu vào để giảm tần số tín hiệu tạo X10 UP_DUTY Đầu vào để tăng chu kỳ nhiệm vụ tín hiệu tạo X11 DOWN_DUTY Đầu vào để giảm chu kỳ nhiệm vụ tạo tín hiệu Đầu ra: Bảng 3.2 Mơ tả đầu N-PLCE-ACC Đầu Tên Mô tả Y0 SW1 Sản lượng để kích hoạt cơng tắc SW1 Y1 SW2 Sản lượng để kích hoạt cơng tắc SW2 Y2 SW3 Sản lượng để kích hoạt cơng tắc SW3 Y3 SW4 Sản lượng để kích hoạt cơng tắc SW4 u cầu: • Hệ thống nên bắt đầu hệ tín hiệu người dùng nhấn vào nút (START) • Tùy thuộc vào tính phân cực loại, chương trình nên cân nhắc điều sau (SQUARE, PWM, UNIPOLAR, BIPOLAR): - Xung vuông: Trong chế độ này, người dùng điều chỉnh chu kỳ tần số cách sử dụng điều khiển tương ứng (UP_FREQUENCY, DOWN_FREQUENCY, UP_DUTY, DOWN_DUTY) - PWM: Trong chế độ này, người dùng điều chỉnh tần số tín hiệu Trong PWM tín hiệu chu kỳ nhiệm vụ thay đổi từ 0% đến 100% Trong trường hợp chúng tơi, tín hiệu nên thay đổi từ 0% đến 100% bước 10% (UP_FREQUENCY, DOWN_FREQUENCY) - Đơn cực: Cặp SW1-SW4 kích hoạt để tạo điện áp dương đầu biến tần Cặp SW2-SW4 kích hoạt để có không vôn đầu biến tần (SW1, SW2, SW3, SW4) - Lưỡng cực: Cặp SW1-SW4 kích hoạt để tạo điện áp dương đầu biến tần Cặp SW2-SW3 kích hoạt để tạo điện áp âm đầu biến tần (SW1, SW2, SW3, SW4) • Thế hệ tín hiệu dừng lại lúc (STOPP) Thuật tốn: 10 11 Hình 3.1 Thuật tốn mơ đun N-PLCE-ACC 12 KẾT LUẬN Đánh giá Sau thời gian tìm hiểu, nghiên cứu làm việc với 16 mô đun làm việc với mô đun PLCE-MIT, em thu số kết cụ thể sau: • Bước đầu làm quen lập trình cho PLC phần mềm GX Work2 mơ phần mềm GT Simulator3 • Xây dựng số chương trình mẫu thuật tốn cho hầu hết mơ đun • Chương trình chạy khai thác tương đối công 16 mơ đun • Cách xây dựng chương trình điều khiển gần giống với thực tiễn Kết luận Việc xây dựng chương trình điều khiển cho 16 mơ đun với mô đun PLCE-MIT () đề tài phục vụ đào tạo mang tính ứng dụng nhà trường • Tuy việc xây dựng chương trình cho 16 mơ đun phục vụ đào tạo mô đun xây dựng ứng dụng có thật cơng nghiệp đời sống nên qua người học dễ dàng hiểu cà xây dựng chương trình cách dễ dàng khoa học • Sau thời gian nghiên cứu làm đề tài em rút nhiều kinh nghiệm việc viết thuật toán xây dựng chương trình điều khiển cho PLC Do em hoàn thành nội dung đề tài giao với giúp đỡ thầy Đỗ Trần Thắng Tuy nhiên thời gian nghiên cứu có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót em mong nhận nhận xét đánh giá quý báu từ phía thầy để khóa luận em hồn thiện • 13 ... 16 mô đun mô hệ thống điều khiển kiểm sốt PLC • Điều khiển biến tần (N-PLCE-ACC) • Hệ thống đỗ xe 1(N-PLCE-AG2Z) • Hệ thống đỗ xe (N-PLCE-AV) • Hệ thống đóng chai dán nhãn (N-PLCE-PELE) • Hệ thống. .. gồm cụ thể sau: CHƯƠNG TỔNG QUAN PLC CHƯƠNG GIỚI THIỆU BỘ THÍ NGHIỆM PLC CHƯƠNG THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 16 MÔ ĐUN PLC KẾT LUẬN CHƯƠNG TỔNG QUAN PLC Giới thiệu PLC từ viết tắt Programmable... thực tế với hệ thống tự động lớn kinh nghiệm lập trình PLC mơ đun dễ dàng đưa cách giải tối ưu vấn đề Đối tượng phương pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu mô đun PLC hãng Mitsubishi mô đun kết