Hệ thống điều khiển ga xe lửa * Nhà máy chế tạo Ôtô * Hệ thống điều khiển an toàn * Hệ thống điều khiển thang máy * Hệ thống điều khiển nhà máy điện * Luyện phôi chế tạo thép * Tự động hoá trong xây dựng * Điều khiển máy khoan…. * Tự động hoá trong nông nghiệp…. 3.1.2.8. Cấu trúc cơ bản của PLC. * Cấu trúc cơ bản của PLC nói chung.
đồ án tốt nghiệp sv Lơng văn kiên ngời lập trình, trí lúc Những ứng dụng đòi hỏi thời gian đáp ứng cao thờng ứng dụng phức tạp, yêu cầu nhiều công sức Tính hiệu PLC đợc thể khả phân tán đầu vào nhiều khu vực khác nhng đợc quản lý tập trung Ngoài khả giảm đáng kể dây dẫn kết nối, tăng độ tin cậy giảm thời gian sửa lỗi, PLC có tính vào thông minh Ví dụ: đầu rơle tự ghi lại số lần đóng mở tiếp điểm cpu PLC đọc thông tin thông báo cho nhân viên bảo dỡng cần kiểm tra hay thay tiếp điểm tuổi thọ làm việc đến hạn Loại CS1D loại PLC có tính dự phòng nhiều cấp độ - Dự phòng nguồn: Trên rack CS1d lắp nguồn, hai bị hỏng , có dự phòng thay vào, đảm bảo hệ thống không bị ảnh hởng - Dự phòng cpu: CS1D hỗ trợ cpu chạy song song với chế đồng liệu trạng thái víi Khi module gi¸m s¸t cã sù cè ë hai cpu cpu lại trở thành cpu tích cực - Dự phòng bus: Thông tin PLC đợc đảm bảo thông suốt đờng cáp bị hỏng thông qua chế đờng vòng Khi thành phần hệ thống có dự phòng bị cố, ng−êi vËn hµnh cã thĨ thay thÕ nã b»ng mét module mà không cần tắt nguồn Sự phát triển công nghệ đà giúp PLC ngày mạnh hơn, thông minh hơn, nhỏ hơn, cạnh tranh thị trờng lai làm cho giá thành giảm dẫn đến khả ứng dụng ngày cao mang lại muôn vàn lợi ích cho nhân loại 3.1.2.4 Vai trò PLC Trong hệ thống thiết bị điều khiển tự ®éng, bé ®iỊu khiĨn PLC ®−ỵc coi nh− bé n·o có khả điều hành toàn hệ thống Với chơng thình ứng dụng điều khiển ( lu giữ nhớ PLC ) khâu chấp hành, Trờng dhnni hà nội 53điện 45a khoa điện đồ án tốt nghiệp sv Lơng văn kiên PLC giám sát chặt chẽ, ổn định xác trạng thái hệ thống thông qua tín hiệu thiết bị đầu vào Sau chơng trình logic để xác định tiến trình hoạt động đồng thời truyền tín hiệu tới thiết bị đầu PLC đợc sử dụng để điều khiển thao tác ứng dụng đơn giản, lặp lặp lại vài thiết bị số chúng đợc nối mạng với hệ thống điều khiển trung tâm máy tính trung tâm thông qua phần mạng truyền dẫn, Với mục đích để tổ hợp việc điều khiển trình xử lý phức tạp Trớc PLC giá đắt, khả hoạt động bị hạn chế quy trình lập trình phức tạp Vì lý mà đợc dùng cho máy thiết bị đặc biệt có thay đổi thiết kế cần phải tiến hành giai đoạn lập bảng nhiệm vụ lập luận chứng Ngày nay, với tiến nhanh chóng công nghệ siêu nhỏ đem lại hiệu cao tối thiểu hoá kích thớc, chúng đà mở thị trờng cho PLC Các phần cứng điều khiển điều khiển dựa máy tính PC ( Personal Computer ) đợc mở rộng với tính thực, đà điều khiển trình tự động hoá phức tạp Nhiều loại PLC khác bao trùm nhiều chức năng, từ máy tính mạng nhỏ khối phân tán PLC hiệu cao, lỗi, có tính modul Chúng khác tốc độ xử lý, khả nối mạng modul vào Các PC đại đà cho phép phát triển công cụ lập trình PLC nhanh chóng vòng 10 năm qua Các phơng pháp lập trình PLC truyền thống nh danh sách lệnh, logic bớc sơ đồ hàm hệ thống điều khiển, đợc áp dụng mạnh mẽ đờng đạt tới đỉnh cao 3.1.2.5 Ưu điểm PLC Với khả lập trình đơn giản, với phát triển công nghệ máy tính Đến điều khiển PLC đạt đợc u việc ứng dụng điều khiển dây truyền công nghệ: Trờng dhnni hà nội 54điện 45a khoa điện đồ án tốt nghiệp sv Lơng văn kiên * Chuẩn bị vào tác động nhanh: Thiết kế modul cho phép thích nghi đơn giản với chức điều khiển Khi điều khiển phụ kiện đà đợc lắp ghép PLC vào t sẵn sàng làm việc * Độ tin cậy cao ngày tăng: Các thành phần điện tử có tuổi thọ dài so với thiết bị Độ tin cËy cđa PLC ngµy cµng cao vµ ti thä ngày tăng Việc bảo dỡng định kỳ thờng cần thiết điều khiển Rơle nhng với PLC việc đợc loại bỏ * Dễ dàng thay đổi soạn thảo chơng trình: Những thay đổi cần thiết bắt đầu khởi động lúc thực dễ dàng mà không cần thao tác nao phần cứng Mặt khác thay đổi mà không tổn thất mặt kinh tế * Sự đánh giá nhu cầu la đơn giản: Nếu biết xác số đầu vào đầu cần thiết đánh giá kích cỡ yêu cầu nhớ ( độ dài chơng trình) tối đa Do dễ dàng, nhanh chóng lựa chon loại PLC phù hợp với yêu cầu đề * Xư lý t− liƯu tù ®éng: Trong nhiỊu bé ®iỊu khiển PLC việc xử lý t liệu đợc tiến hành tự động làm cho việc thiết kế tự động trở nên đơn giản * Khả tái tạo: Ngời ta a dung PLC điều khiển khác không sử dụng thuận lợi cho máy đà làm việc ổn định mà đáp ứng nhu cầu thiết bị mẫu mà ngời ta thay đổi cải tiến trình vận hành * Tiết kiệm không gian: PLC đòi hỏi không gian so với điều khiển rơle tơng ứng Trong nhiều trờng hợp không gian đợc thu hẹp có nhiều phận đợc giảm bớt Trờng dhnni hà nội 55điện 45a khoa điện đồ án tốt nghiệp sv Lơng văn kiên Sự cải biến thuận tiện: Những điều khiển muốn cải biến phận nhỏ dÃy chức năng, cải tạo cách đơn giản cách chép, cải biến thêm vào phần So với kỹ thuật điều khiển rơle giảm phần lớn tổng thời gian lắp ráp, lập trình chức điều khiển trớc lắp ráp bẳng điều khiển * So với điều khiển Rơle việc lắp đặt PLC đơn giản nhiều so với việc lắp đặt điều khiển Rơle * Thích ứng môi trờng khắc nghiệt: Các PLC làm việc môi trờng nhiệt độ cao, độ ẩm cho phép, dao động điện áp lớn * Có thể tính toán đợc giá thành: Khi điều khiển hệ thống ta lập chơng trình điều khiển chon thiết bị điều khiển Nh với yêu cầu công nghệ ta lựa chọn đợc thiết bị tính toán đợc chi phí hệ thống điều khiển * So sánh với hệ thống điều khiển logic thông thờng (dạng kinh điển) hệ thống điều khiển dung PLC có tiêu u việt hẳn: Chỉ tiêu Điều khiển Logic kinh điển Điều khiển Logic khả trình Phần tử điều khiển (Phần cứng) Mục đích đặc biệt Mục đích chung Phạm vi điều khiển Nhỏ trung bình Trung bình lớn Thay đổi thêm bớt Khó Dễ Bảo trì bảo dỡng Khã thùc hiƯn DƠ thùc hiƯn §é tin cËy HiƯu kinh tế Trờng dhnni hà nội Phụ thuộc vào thiết kế chế tạo Ưu điểm vùng hoạt động công suất nhỏ Cao Ưu điểm với vùng hoạt động 56điện 45a khoa điện đồ án tốt nghiệp sv Lơng văn kiên * ứng dụng điều khiển phạm vi rộng: Ngày nay, với nhiều chức năng, PLC cho phép ta ứng dụng chúng vào nhiều hệ thống điều khiển 3.1.2.6 Hiệu kinh tế PLC Khi sử dụng phơng án điều khiển tự động yếu tố kỹ thuật phải xét đến tính kinh tế phơng án để xem phơng án khả thi hay không? Nếu phơng án khả thi hai yếu tố kinh tế kỹ thuật ®Ịu ph¶i ®¶m b¶o Do PLC ®êi thay thÕ cho hệ rơle nên việc so sánh PLC hệ rơle đà đợc nhà đầu t tính toán đa kết dới đây: Giá tiền Tổng giá trị Rơle Tổng giá trị PLC Logic mạch cứng hệ Rơle Phần cứng PLC Phần cứng hệ Rơle - cuộn từ Lập trình PLC Số lu ợng đầu vào/ra So sánh hệ kinh tế Rơle PLC Hình 11: So sành kinh tế Rơle PLC Từ hình 2.1 thấy rằng: Về mặt kinh tế, viƯc sư dơng PLC kinh tÕ h¬n hƯ R¬le rÊt nhiều quy mô sản xuất lớn, tổng chi phÝ cđa mét hƯ PLC thÊp h¬n so víi tỉng chi phí cho hệ Rơle Về mặt kỹ thuật, việc sử dụng PLC có hạn chế phải dùng đội ngũ nhân viên kỹ thuật trình ®é cao th× míi cã thĨ thiÕt kÕ lËp tr×nh Trờng dhnni hà nội 57điện 45a khoa điện đồ án tốt nghiệp sv Lơng văn kiên thao tác PLC Tuy nhiên với tính hẳn hệ rơle, ngời ta đà sử dụng PLC thay cho hệ rơle Dới đa số u, nhợc điểm mặt kỹ thuật hai hệ điều khiển này: Điều khiển Rơle Điều khiển PLC Ưu điểm Ưu điểm * Nắm biết đợc độ tin cậy * Độ tin cậy cao nhờ sử dụng phần thời gian dài tử tiếp xúc * Nắm biết đơc độ tin cậy * Thay đổi dễ dàng qua công nghệ * Nhiều phận đà tiêu chuẩn hoá phích cắm * Rất nhạy cảm với nhiễu * Lắp đặt đơn giản * Kinh tế hệ thống nhỏ * Thay đổi nhanh quy trình điều khiển mà không cần thay đổi phần cứng * Kích thớc nhỏ * Có thể nối với mạng máy tính Nhợc điểm Nhợc điểm * Thời gian lắp đặt lâu ( nối dây, * Giá thành tạo dựng cao nối mạch) * Ngôn ngữ lập trình ngôn ngữ * Thay đổi quy trinh khó khăn "đóng", hÃng sản xuất có phải đổi lại phần cứng hệ ngôn ngữ riêng, dẫn đến khó khăn cho thống việc trao đổi ngôn ngữ lập trình * Khó theo dõi kiểm tra hệ thống lớn, phức tạp * Có h hao sử dụng, cần bảo dỡng thờng xuyên * Kích thớc lớn Trờng dhnni hà nội 58điện 45a khoa điện đồ án tốt nghiệp sv Lơng văn kiên Những u điểm ®©y cđa bé ®iỊu khiĨn PLC so víi bé ®iỊu khiển rơle đà cho phép có mặt hầu hết trình điều khiển máy, thiết bị sản xuất độc lập dây chuyền sản xuất lớn Và đặc biệt điều khiển PLC đà thay hoàn toàn điều khiển rơle trình điều khiển quan trọng trình sản xuất 3.1.2.7 ứng dụng PLC Đối với hệ thống điều khiển, PLC có chức khác để ứng dụng vào hệ thống Dới xin trình bày chức PLC ®èi víi tõng kiĨu ®iỊu khiĨn KiĨu ®iỊu khiĨn Chøc * Thay cho điều khiển rơle * Thời gian đếm Điều khiển chuyên gia giám sát * Thay cho panel điều khiển mạch in * Điều khiển tự động, bán tự động, tay máy trình * Thực phép toán số học * Cung cấp thông tin Điều khiển dÃy * Điều khiển liên tục (Nhiệt độ áp xuất) * Điều khiển động chấp hành * Điều khiển động bớc * Điều hành trình báo động * Phát lỗi điều hành Điều khiển mềm dẻo * GhÐp nèi víi m¸y tÝnh (RS232/RS242) * GhÐp nèi víi máy in * Mạch tự động hoá xí nghiệp Trờng dhnni hà nội 59điện 45a khoa điện đồ án tốt nghiệp sv Lơng văn kiên Trong việc điều khiển, chức PLC đợc thể chỗ: - thu nhận tín hiệu đầu vào, tín hiệu phản hồi (Từ cảm biến) - Liên kết ghép nối đóng mở mạch phù hợp với chơng trình - Tính toán soạn thảo lệnh điều khiển sở so sánh thông tin thu đợc - Phát triển lệnh điều khiển đến địa thích hợp Trong sản xuất, điều khiển lập trình PLC đợc ứng dụng phổ biến Dới đa số øng dơng cđa nã * HƯ thèng b¬m cÊp n−íc: sản xuất, sinh hoạt hay lĩnh vực chăm sóc trồng nhà kính, có yêu cầu tự động bơm nớc với chơng trình khác nhau: + Hệ thống bơm nớc cung cấp cho sản xuất sinh hoạt: xí nghiệp công nghiệp hay khu nhà cao tầng, thờng đợc thiết kÕ cã hå chøa n−íc phơc vơ cho s¶n st sinh hoạt Động bơm nớc hồ chứa theo nguyên tắc: - Khi mức nớc hồ giảm xuống dới mức thấp động đợc cấp điện ®Ĩ b¬m n−íc tõ giÕng hay tõ hƯ thèng n−íc thủ cơc vµo hå chøa - Khi mùc n−íc hồ tăng lên đến mức cao động bị ngắt điện ngừng bơm - Động bơm hoạt động chế độ tự động hay chế ®é ®iỊu khiĨn b»ng tay + HƯ thèng b¬m n−íc thải công nghiệp: Trong công nghiệp, số nhà máy, xí nghiệp nớc thải có mang theo hoá chất độc hại nên không trực tiếp thải môi trờng mà phải cho vào hồ chứa Sau sử lý loại hoá chất độc hại đợc bơm nớc đà xử lý môi trờng bên Đối với hệ thống loại này, mực nớc hồ lên đến mức cao điều khiển động bơm nớc phải thải đi, mực nớc xuống mức thấp điểu khiển động ngừng lại Trờng dhnni hà nội 60điện 45a khoa điện đồ án tốt nghiệp sv Lơng văn kiên + Hệ thống bơm nớc, phun sơng cho nhà kính, hoạt động theo tong ngày ngày tuần: Một số loại trồng đợc tới nớc ngày hai lần vào buổi sáng buổi tối, lần tới thời gian phút Một số loại khác có yêu cầu tới nớc cách ngày, hai ngày tới lần vào buổi tối, thời gian tới phút PLC hoàn toàn đáp ứng yêu cầu tự động điều khiển đơn giản hao tốn thiết bị điện so với sơ đồ điểu khiĨn cã tiÕp ®iĨm dïng khÝ ®iƯn tõ * Hệ thống tự động đóng mở cửa: xí nghiệp công nghiệp, nhà hàng khách sạn cao cấp, hay hoạt động phục vụ cho đời sống, cho sinh hoạt khác, ngời ta cần hệ thống cửa tự động mở có ngời hay xe vào tự đóng lại ngời hay xe đà qua khỏi cửa Đối với hệ thống đóng mở cửa tự động nh đà nêu trên, thờng đợc thiết kế có hai cảm biến loại thu phát hồng ngoại đợc đặt bên bên cửa Khi có ngời hay xe đến trớc cửa tia hồng ngoại từ phát phản chiếu thu cho tín hiệu điều khiển đóng hay mở cửa Thông thờng, ngời ta đặt tiếp điểm hành trình để giới hạn chu trình mở hay đóng cửa Khi mở hết cửa tiếp điểm hành trình tác động ngắt mạch, đóng hết cửa tiếp điểm hành trình tác động để ngắt mạch Hệ thống tự động điều khiển động : lĩnh vực trang thiết bị diện cho nhà máy công nghệ hay máy công cụ phụ trợ cho sản xuất, nguyên tắc điều khiển tự dộng điều khiển thờng gặp nh: - Điều khiển động chạy hay dừng - Động khởi động kiểu - tam giác để giới hạn dòng - Động đấu kiểu tam giác-sao để đổi tốc độ - Điều khiển động máy nén khí - Điều khiển tự động hệ thống lạnh công nghiệp Với PLC, việc thực nguyên tắc tự động điều khiển trở thành đơn giản Trờng dhnni hà nội 61điện 45a khoa điện đồ án tốt nghiệp sv Lơng văn kiên - Nhà sản xuất Thụy sĩ mikron chọn PLC Siemens sư dùng x−ëng chÕ t¹o cđa hä PLC đối thoại qua hệ thống máy tính công nghiệp chạy phần mềm HMI chìa khoá để làm cho hệ thống lớn đẽ thiết lập sử dụng - Nhà sản xuất Ôtô Jaguar (Anh) sử dụng PLC truyền động để đảm bảo hoạt động dây chuyền sản xuất với tính mosbus Ethernet TCP/IP Web cho phép kỹ s kiểm tra tình trạng thiết bị từ vị trí nhà máy Chúng liệt kê số ứng dung thông dụng PLC: * Hệ thống cấp nhiên liệu * Hệ thống điều khiển băng truyền * Điều khiển dây truyền đóng gói * Điều khiển chuyển động Robot * Công nghệ giấy * Chế tạo kính * Sản xuất xi măng * Công nghệ in * Xử lý thực phẩm * Các máy công cụ * Sản xuất thuốc * Công nghiệp giấy nghiền * Điều khiển trình tháo rót * Thiết bị xử lý hoá chất * Điều khiển thiết bị điều hoà không khí * Điều khiển thiết bị xử lý giám sát * Dây truyền chế tạo linh kiện điện - điện tử * Nhà máy hoá dầu * Hệ thống điều khiển đèn giao thông Trờng dhnni hà nội 62điện 45a khoa điện ... hết trình điều khiển máy, thiết bị sản xuất độc lập dây chuyền sản xuất lớn Và đặc biệt điều khiển PLC đà thay hoàn toàn điều khiển rơle trình điều khiển quan trọng trình sản xuất 3.1.2.7 ứng dụng. .. văn kiên * ứng dụng điều khiển phạm vi rộng: Ngày nay, với nhiều chức năng, PLC cho phép ta ứng dụng chúng vào nhiều hệ thống điều khiển 3.1.2.6 Hiệu kinh tế PLC Khi sử dụng phơng án điều khiển... thống điều khiển logic thông thờng (dạng kinh điển) hệ thống điều khiển dung PLC có tiêu u việt hẳn: Chỉ tiêu Điều khiển Logic kinh điển Điều khiển Logic khả trình Phần tử điều khiển (Phần cứng)