Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Điện tử công nghiệp - Chương 2 Các thành phần của PLC có nội dung trình bày về sơ đồ khối chức năng hệ điều khiển PLC; Các thiết bị vào/ra; Địa chỉ hóa vào/ra; Cấu hình hệ điều khiển logic PLC. Mời các bạn cùng tham khảo!
.c om Chương 2: Các thành phần PLC co ng 2.1 Sơ đồ khối chức hệ điều khiển PLC th an 2.2 Các thiết bị vào/ra du o ng 2.3 Địa hóa vào/ra cu u 2.4 Cấu hình hệ điều khiển logic PLC CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om 2.1 Sơ đồ khối chức hệ điều khiển PLC CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om 2.1 Sơ đồ khối chức hệ điều khiển PLC SLC 500 ALLEN BRADLEY CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om 2.1.1 Khối nguồn cung cấp (Power Supply) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.1.1 Khối nguồn cung cấp (tiếp) c om Module nguồn có chức cung cấp nguồn chiều cho module khác hệ thống lắp vào bảng mạch Bus co ng Thông thường, điện áp đầu module nguồn 24 V Tuy nhiên, số PLC cỡ lớn yêu cầu cấp điện áp khác như: ±5 V, ±15 V, hay 24 V ng th an Module nguồn nguồn ổn áp xung, dải rộng, i.e., Input AC 110÷220 V, Output DC 24 V u du o Công suất đầu module nguồn lựa chọn tùy thuộc vào yêu cầu Nhà sản xuất cung cấp nhiều loại module nguồn với công suất khác cu Lưu ý: module nguồn cung cấp cho module chức hệ mà không cung cấp cho thiết bị bên (các thiết bị cung cấp từ nguồn ngồi) => Khi lựa chọn cơng suất module nguồn phải xuất phát từ số lượng chủng loại module chức hệ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om 2.1.2 Khối xử lý trung tâm (CPU) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.1.2 Khối xử lý trung tâm (CPU) (tiếp) CPU não PLC, có chức nhận liệu từ module vào, thực chương trình, đưa định điều khiển cấu chấp hành nối vào module CPU chế tạo bảng mạch in gọi bảng mạch (mainboard) đóng gói thành module CPU Các thành phần CPU gồm: an co ng c om th Các thành phần bên như: Status led, dip switch, mode, battery, memory slot, … cu u du o ng Các thành phần bên như: vi xử lý, nhớ, mạch phụ trợ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng PLC S7 200 SIEMENS c om 2.1.2 Khối xử lý trung tâm (CPU) – (tiếp) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.1.2 Khối xử lý trung tâm (CPU) – (tiếp) Power ng Run LED: thực chương trình nhớ c om Status LED: thị trạng thái hoạt động CPU co Stop LED: không thực chương trình nhớ an Fault LED: báo hệ thống có lỗi th Comm LED: báo việc kết nối PLC thiết bị ngoại vi thực u du o ng Low battery LED: báo nguồn cung cấp BATTERY yếu, cần phải thay cu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.1.2 Khối xử lý trung tâm (CPU) – (tiếp) Dip Switch: dùng để setting chế độ làm việc CPU, việc setting chủ yếu phần mềm Mode Switch: có chế độ: Run, Monitor, Stop c om ng Run: Đặt PLC vào chế độ chạy, thực chương trình nhớ Khơng cho phép sửa, thay đổi chương trình liệu nhớ Không cho phép thay đổi chế độ hoạt động PLC thiết bị lập trình từ hình giao diện th an co Monitor: đặt PLC vào chế độ điều khiển từ xa Cho phép sửa, thay đổi chương trình liệu nhớ Cho phép thay đổi chế độ hoạt động PLC thiết bị lập trình từ hình giao diện cu u du o ng Stop: đặt PLC vào chế độ dừng, không thực chương trình Cho phép nạp chương trinhg vào PLC không cho phép thay đổi chế độ hoạt động PLC thiết bị lập trình từ hình giao diện CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt co ng c om 2.2.1 Module vào rời rạc (tiếp) du o ng th an Sơ đồ nguyên lý đầu vào module vào xoay chiều cu u Sơ đồ nối dây đầu vào module vào xoay chiều CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.2.1 Module rời rạc Module rời rạc: thiết bị giao tiếp PLC thiết bị ra, thực nhiệm vụ nhận liệu từ CPU, biến đổi thành tín hiệu phù hợp điều khiển thiết bị (cơ cấu chấp hành) Các thiết bị thiết bị logic như: đèn, rơ le, contactor, van … Đó thiết bị trạng thái ON/OFF an co ng c om th LED hiển thị trạng thái đầu vào Cách ly điện u Logic L1 Chuyển mạch điện tử cu Từ CPU du o ng Đèn (đầu ra) L2 Sơ đồ nối thiết bị với Module rời rạc CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.2.1 Module rời rạc (tiếp) Mỗi thiết bị logic nối với module điểm có vị trí xác định gọi điểm đầu (Output point) Mỗi điểm đầu tương ứng với địa bit liệu vùng ảnh đầu Giá trị bit liệu phản ánh trạng thái tín hiệu ra, i.e., active – 1, inactive – Trên module có LED thị trạng thái tín hiệu Các mạch logic xác định trạng thái đầu phụ thuộc tín hiệu nhận từ CPU Phần tử đầu có hai trạng thái ON/OFF tương ứng với tín hiệu từ mạch logic Phần tử cách ly quang u Các mạch logic Các mạch logic Các thiết bị đầu cu CPU du o ng th an co ng c om Phần nguồn Phần logic Sơ đồ khối chức Module rời rạc CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tín hiệu 2.2.1 Module vào/ra rời rạc (tiếp) ng c om Các thiết bị trường: thiết bị vào thiết bị nối với module vào/ra Nguồn cung cấp cho thiết bị trường nguồn (AC DC) Nếu DC, cấp nguồn (sourcing) cấp nguồn (sinking) Thiết bị trường nối với +V nguồn – sourcing, nối với 0V nguồn – sinking th Module vào (Input module) ng + an Nguồn cung cấp môt chiều (DC power supply) I co Thiết bị trường (field device) - +V u du o Thiết bị vào sinking – module vào sourcing cu + Thiết bị trường (field device) I Nguồn cung cấp môt chiều Module vào (Input module) (DC power supply) - 0V COM Thiết bị vào sourcing – module vào sinking CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.2.1 Module vào/ra rời rạc (tiếp) + Thiết bị trường (field device) I out ng Nguồn cung cấp môt chiều c om +V PNP co (DC power supply) Module vào (Input module) COM th an - Thiết bị sinking – module sourcing ng du o + +V I out cu u Nguồn cung cấp môt chiều Thiết bị trường (field device) (DC power supply) Module vào (Input module) PNP COM Thiết bị sourcing – module sinking CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.2.2 Các module vào/ra tương tự (Analog I/O modules) c om Trong thực tế, PLC ứng dụng điều khiển q trình với nguồn tín hiệu đối tượng điều khiển thiết bị tương tự Các module vào/ra tương tự ghép nối PLC với thiết bị co ng Các module vào tương tự: nhận tín hiệu tương tự (dịng điện, điện áp) từ thiết bị trường, từ chuyển đổi (transducer), từ truyền tín hiệu (transmitter) biến đổi thành tín hiệu số nhờ biến đổi ADC Tín hiệu vào tương tự có dạng chuẩn hóa: điện áp dịng điện th an Có thể có 2, 4, đầu vào gọi kênh Kiểu dải tín hiệu kênh chọn nhờ chuyển mạch chọn module du o ng Nguồn cung cấp cho module vào tương tự thông qua Bus nguồn hệ thống u CPU nhận tín hiệu số từ kênh module vào tương tự nhờ lệnh đọc riêng cất vào vùng nhớ riêng hệ thống quy định Mỗi họ PLC có cách tổ chức nhớ riêng cu Các tham số đặc trưng cho module vào tương tự là: số kênh, kiểu dải tín hiệu vào, trở kháng vào, độ phân dải (8 bit, 10 bit, 12 bit, …), tốc độ biến đổi, hệ số nén tín hiệu đồng pha Ngồi ra, tín hiệu vào nhận trực tiếp từ sensor CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ng Các module tương tự: nhận tín hiệu từ CPU, biến đổi thành tín hiệu điện áp dịng điện để điều khiển thiết bị trường Thành phần module tương tự DAC Tín hiệu tương tự chuẩn hóa theo thiết bị trường an co Có thể có 2, 4, đầu vào gọi kênh Kiểu dải tín hiệu kênh chọn nhờ chuyển mạch chọn module số kênh du o kiểu dải tín hiệu vào ng th Các tham số đặc trưng cho module vào tương tự là: u trở kháng vào, độ phân dải (8 bit, 10 bit, 12 bit, …) cu c om 2.2.2 Các module vào/ra tương tự (Analog I/O modules) tốc độ biến đổi, CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.2.3 Các module vào/ra đặc biệt (Analog I/O modules) c om PLC ngày sử dụng rộng rãi hệ điều khiển nhiều ứng dụng khác Các module vào/ra đặc biệt thiết bị chuyên dụng mà nhà sản xuất cung cấp để tích hợp hệ thống Một số module vào/ra đặc biệt: co ng Module đếm tốc độ cao (high speed COUNTER) an Module điều khiển động bước (Stepper Motor Module) th Module truyền thông (Communication Processor Module) ng Module điều khiển PID du o Module vào/ra phân tán (Remote I/O) cu u Các module vào/ra đặc biệt khác: Module đặt số khí Module đầu BCD Module Basic ASCII Module điều khiển hệ servo CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.2.4 Các tham số đặc trưng module vào/ra c om Điện áp vào định mức: giá trị điện áp DC hay AC tín hiệu cho phép đặt lên module vào co ng Dải điện áp vào trạng thái ON: dải điện áp mà tín hiệu vào chắn PLC nhận trạng thái ON an Dòng điện định mức đầ vào: Imin đầu vào cho phép hoạt động bình thường ng th Nhiệt độ mơi trường: nhiệt độ lớn cho phép môi trường mà module vào/ra làm việc trạng thái tốt cu u du o Thời gian trễ tín hiệu vào: thời gian kéo dài nhỏ mà PLC ghi nhận chắn trạng thái tín hiệu vào kể từ thời điểm bắt đầu có tín hiệu tích cực (9÷75 ms) Điện áp đầu định mức: giá trị điện áp chiều xoay chiều nguồn điều khiển thiết bị đầu Dải điện áp ra: điện áp khoảng cực tiểu cực đại mà đầu chảy tải CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.2.4 Các tham số đặc trưng module vào/ra c om Dòng điện đầu cực đại/đầu ra/module: dòng điện cho phép cực đại cho đầu để điều khiển tải Đặc trưng cho chế độ làm việc dài hạn co ng Dòng điện đầu xung cực đại: giá trị lớn dòng điện tồn khoảng thời gian ngắn Đặc trưng cho chế độ làm việc ngắn hạn th an Dòng điện rò đầu trạng thái OFF: giá trị lớn cho phép dòng rò đầu trạng thái OFF du o ng Độ cách điện: giá trị cực đại điện áp đảm bảo cách ly PLC thiết bị vào/ra cu u Số lượng đầu vào/ra module: xác định số lượng thiết bị trường nối với module Dòng điện cho phép bảng mạch bus: giá trị cực đại mà tất module tiêu thụ từ nguồn cung cấp thông qua bus CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.3 Địa hóa vào/ra Các thiết bị vào/ra thiết bị vật lý nối với PLC qua module vào/ra CPU quản lý thiết bị vào/ra địa Trạng thái tín hiệu vào/ra lưu giữ vùng nhớ vào/ra PLC CPU trao đổi liệu với module vào/ra phương pháp song song qua hệ thống Bus Mỗi lần CPU đọc/ghi liệu có độ dài kích thước logic ô nhớ (8 bit, 12 bit, 32 bit) gọi từ vào/ra (I/O word) Tuy nhiên, module vào/ra có số lượng đầu vào/ra khác (8, 16, 32, 64 …), module vào/ra hỗn hợp module vào/ra đặc biệt phong phú => việc địa hóa vào phải tuân theo nguyên tắc định hệ điều hành quy định Các module vào/ra lắp vào khe cắm vật lý (slot) bảng mạch bus chúng bố trí phía bên phải bên trái CPU Hệ thống quản lý địa điểm vào dựa sở khái niệm địa kênh logic (là địa vùng nhớ vào/ra) Mỗi kênh logic có kích thước kích thước từ vào/ra Như vậy, hệ thống quản lý kênh, kênh, … khe cắm vật lý tùy thuộc vào kiểu module vào/ra cu u du o ng th an co ng c om CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.3.1 Địa hóa module vào/ra rời rạc Địa vào/ra = [tên]x.y c om Một cách tổng quát, điểm module vào/ra rời rạc có địa xác định sau: [tên] chữ tập ký tự kiểu liệu (vào ra) ng x: địa kênh logic phụ thuộc vào vị trí khe cắm vật lý (địa kênh gốc tính từ CPU) co y: địa Bit kênh th an Ví dụ: Hãng SIEMENS, ALLEN BRADLEY: [tên] I: kiểu liệu vào Q O: kiểu liệu ng Hãng OMRON: [tên] IR000: địa liệu vào du o IR100: kiểu liệu PLC SIEMENS: I0.0: địa Bit đầu tiền kênh vào cu u Q0.0: địa Bit kênh PLC ALLEN BRADLEY: I:000/0: địa Bit đầu tiền kênh vào O:000/0: địa Bit kênh PLC OMRON: IR000.00: địa Bit đầu tiền kênh vào IR100.00: địa Bit kênh CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.3.1 Địa hóa module vào/ra rời rạc QW1 I:100 Địa Bit I1.0 Q1.0 I:100/1 O:010 IR000 IR100 Q:010/2 IR000.00 IR100.00 ng IW1 an co Địa kênh c om CPU truy nhập đến module vào/ra theo địa kênh (Word) theo địa Bit Giữa địa kênh địa Bit ngăn cách dấu “.” dấu “/” Ví dụ: cu SIEMENS u du o ng th Trường hợp module vào/ra số điểm vào/ra nhỏ số Bit kênh logic Bit cịn lại khơng sử dụng để địa hóa điểm vào/ra kênh khác, mà sử dụng Bit trung gian, i.e., CPU quản lý vào/ra theo kênh nguyên Ví dụ: PLC có từ vào/ra 16 Bit, slot module vào/ra gồm đầu vào đầu ra, slot module vào/ra gồm 16 đầu vào 16 đầu Địa hóa đầu vào/ra sau: ALLLEN BRADLEY OMRON Địa vào Địa Địa vào Địa Địa vào Địa I1.0÷I1.7 Q1.0÷Q1.7 I:1/0÷I:1/7 Q:1/0÷Q:1/7 000.00÷000.07 100.00÷100.07 Slot I2.0÷I2.15 Q2.0÷Q2.15 I:2/0÷I:2/15 Q:2/0÷Q:2/15 001.00÷001.15 101.00÷101.15 Slot CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.3.2 Địa hóa module vào/ra đặc biệt Đối với module vào/ra phân tán (remote I/O module) CPU quản lý rương tự module vào/ra rời rạc chỗ (Local) Đối với module vào/ra tương tự, CPU quản lý địa từ (word) biểu diễn số tín hiệu tương tự Mỗi từ có kích thước 1, 2, kênh logic CPU dành vùng nhớ đặc biệt để lưu giữ từ vào/ra tương tự Địa đầu vào/ra tương tự module vào/ra tương tự phụ thuộc vào vị trí khe cắm, thứ tự module vào/ra địa xác định module vào/ra chuyển mạch Có cách CPU địa hóa đầu vào/ra: ng th an co ng c om du o Dành phần vùng nhớ vào/ra cu u Dành vùng nhớ riêng Tương tự, module vào/ra đặc biệt khác module truyền thông, module điều khiển PID, … từ liệu xác định theo địa (Address) phần khai báo toán hạng (Operand) lênh (Instruction) tương ứng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2.4 Cấu hình hệ điều khiển logic PLC Cấu hình hệ điều khiển logic PLC bao gồm thiết bị cách tổ chức, ghép nối thiết bị với tạo thành hệ thống đáp ứng yêu cầu đặt Cấu hình bản: ng c om co Khối nguồn an CPU ng Cấu hình đặc biệt: CPU Module I/O rời rạc u du o Nguồn cu th Module I/O rời rạc I/O đặc biệt Remote I/O Cấu hình dự phòng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... (mainboard) đóng gói thành module CPU Các thành phần CPU gồm: an co ng c om th Các thành phần bên như: Status led, dip switch, mode, battery, memory slot, … cu u du o ng Các thành phần bên như:... vào/ra rời rạc (Discrete I/O module) an co 2. 2 .2 Các module vào/ra tương tự (Analog I/O modules) ng th 2. 2.3 Các module vào/ra đặc biệt cu u du o 2. 2.4 Các tham số đặc trưng module vào/ra CuuDuongThanCong.com... 000.00÷000.07 100.00÷100.07 Slot I2.0÷I2.15 Q2.0÷Q2.15 I :2/ 0÷I :2/ 15 Q :2/ 0÷Q :2/ 15 001.00÷001.15 101.00÷101.15 Slot CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 2. 3 .2 Địa hóa module vào/ra đặc