ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC BÁO CÁO MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH PLC Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Khang Học viên : Trần Thu Hương (CA160393) Lớp : KTVT2016A Hà Nội, tháng 2/2017 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Trước trình bày vấn đề báo cáo này, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Văn Khang tận tình hướng dẫn, cung cấp kiến thức, thông tin, tài liệu hữu ích để em hồn thiện phần báo cáo Nền công nghiệp giới đà phát triển ngày cao, vấn đề điều khiển tự động mối quan tâm hàng đầu ứng dụng khoa học sản xuất Nó địi hỏi xác, tính tiêu chuẩn khả xử lý nhanh mức hoàn hảo, đáp ứng nhu cầu ngày gia tăng xã hội Sự xuất máy tính từ năm đầu thập kỷ 60 mở nhiều triển vọng lớn lao ứng dụng khoa học phục vụ người, nhà sản xuất không ngừng lại Từ hệ thống máy tính to lớn cồng kềnh phức tạp, nhà khoa học không ngừng cải tiến hoàn thành phần cứng lẫn phần mềm để đáp ứng yêu cầu công nghiệp với sản phẩm gọn nhẹ, tiện dụng, độ linh hoạt cao, giá thành rẻ Từ lập trình PLC đời Bộ điều khiển logic khả trình PLC sử dụng rộng rãi hệ thống tự động hóa cơng nghiệp PLC trở thành thành phần để tích hợp hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất PLC sử dụng khơng điều khiển logic mà cịn điều khiển q trình, tích hợp hệ điều khiển phân tán (DCS) hệ thống giám sát, thu thập liệu (SCADA) Vai trò to lớn, tính ứng dụng rộng rãi mềm dẻo PLC nhận quan tâm sâu sắc nhà thiết kế, tích hợp hệ thống, kỹ sư, cán kỹ thuật… thuộc nhiều lĩnh vực khác giảng dạy ngành tự động hóa, điều khiển tự động, điện tử,…trong trường đại học, cao đẳng công nghệ Nội dung báo cáo trình bày tóm tắt kiến thức chung điều khiển logic khả trình PLC Bài báo cáo chắn khơng tránh khỏi thiếu sót nội dung hình thức Em xin cảm ơn tiếp thu ý kiến đóng góp thầy cô bạn học viên TỔNG QUAN VỀ PLC Giới thiệu PLC Hình thành từ nhóm kỹ sư hãng General Motors năm 1968 với ý tưởng ban đầu thiết kế điều khiển thỏa mãn yêu cầu sau: - Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ hiểu - Dễ dàng sửa chữa thay - Ổn định môi trường công nghiệp - Giá cạnh tranh PLC hay gọi là: thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC: Programmable Logic Control) đời PLC loại thiết bị cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển số thơng qua ngơn ngữ lập trình, thay cho việc thể thuật tốn mạch số Vị trí PLC hệ thống điều khiển: - Điều khiển trực tiếp thiết bị trường: động cơ, pittong, van… thông qua thiết bị trung gian rơ le, công tắc tơ… - Ghép nối PLC cấp server, computer, internet… Chức PLC hệ thống điều khiển: - Điều khiển - Giám sát - Cảnh báo - Thu thập liệu Ưu điểm việc sử dụng PLC - Ưu điểm: + Là điều khiển số nhỏ gọn + Không cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển logic kiểu Relay + Có độ mềm dẻo sử dụng cao, muốn thay đổi phương pháp điều khiển cần thay đổi chương trình điều khiển + Nhiều chức điều khiển + Dễ bảo trì, bảo dưỡng + Tốc độ xử lý thời gian thực tương đối cao + Công suất tiêu thụ nhỏ + Có khả mở rộng số ngõ vào/ra mở rộng nhu cầu điều khiển cách nối thêm khối vào chức + Dễ dàng điều khiển giám sát từ máy tính - Nhược điểm: + Giá thành cao + Địi hỏi trình độ nhà thiết kế Các thành phần hoạt động PLC Sơ đồ khối PLC Các thành phần PLC: Vì điều khiển nên PLC có tính máy tính với: - Bộ Vi xử lý (CPU: Central Processing Unit) - Một hệ điều hành để quản lý thực chương trình - Bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển liệu vào - Các ngõ vào để nhập liệu từ cảm biến xuất liệu cấu chấp hành • Khối nguồn: thành phần cấp nguồn điện điều khiển cho CPU tất module chức năng, ngồi cung cấp nguồn cho thiết bị ngoại vi, chủ yếu loại nguồn 24V Khối nguồn có nhiều loại phân biệt công suất, điện áp vào điện áp Khi lựa chọn khối nguồn, điều quan trọng tính chọn cơng suất để cấp đủ cho tồn hệ thống ngoại vi mà đảm bảo hệ số dự phòng cần thiết Điện áp đầu khối nguồn có nhiều loại tương ứng với CPU - module nên cần tính cơng suất cho loại điện áp • Khối xử lý trung tâm: Bao gồm: vi xử lí, nhớ (MEMORY), BUS … Bộ vi xử lí: + Quyết định tốc độ xử lí, khả quản lí vào/ra + Thường VXL 8bit, 16bit 32bit Bộ nhớ: + Lưu trữ thông tin: chương trình, liệu, tham số cấu hình hệ thống + Chia thành loại: trì khơng trì + Các loại chip nhớ sử dụng: ROM, EEPROM, RAM, SRAM, DRAM, FLASH … + Việc đọc ghi nhớ thực theo bit, byte (8bit), word (16bit), double - - word (32bit) BUS: + Bao gồm: BUS địa (Address BUS), BUS điều khiển (Control BUS), BUS liệu (Data BUS) • Khối vào ra: Trao đổi thơng tin với bên ngồi Phân loại: vào/ra rời rạc; vào/ra tương tự; vào/ra đặc biệt … Các địa phụ thuộc vào vị trí lắp Module mở rộng * Nguyên lý hoạt động: CPU điều khiển hoạt động bên PLC Bộ xử lý đọc kiểm tra chương trình chứa nhớ, sau thực thứ tự lệnh chương trình, đóng hay ngắt đầu Các trạng thái ngõ phát tới thiết bị liên kết để thực thi Và toàn hoạt động thực thi phụ thuộc vào chương trình điều khiển giữ nhớ Hệ thống Bus tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: • Address Bus: Bus địa dùng để truyền địa đến Modul khác • Data Bus: Bus dùng để truyền liệu • Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền tín hiệu định điểu khiển đồng hoạt động PLC Trong PLC số liệu trao đổi vi xử lý modul vào thông qua Data Bus Address Bus Data Bus gồm đường, thời điểm cho phép truyền bit byte cách đồng thời hay song song Nếu modul đầu vào nhận địa Address Bus, chuyển tất trạnh thái đầu vào vào Data Bus Nếu địa byte đầu xuất Address Bus, modul đầu tương ứng nhận liệu từ Data bus Control Bus chuyển tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động PLC Các địa số liệu chuyển lên Bus tương ứng thời gian hạn chế Hệ thống Bus làm nhiệm vụ trao đổi thông tin CPU, nhớ I/O Bên cạch đó, CPU cung cấp xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ Xung định tốc độ hoạt động PLC cung cấp yếu tố định thời, đồng hồ hệ thống Nguyên tắc hoạt động PLC - PLC hoạt động theo nguyên tắc qt vịng - Hoạt động PLC có tính chất - Gồm giai đoạn chính: đọc tín hiệu vào; thực chương trình; gửi tín hiệu - Có thể bao gồm chương trình Start Start Tín hiệu a Vịng qt b Vòng quét với vòng quét phụ Phân loại PLC - Theo dung lượng nhớ, khả quản lý vào/ra: - + Loại nhỏ: dung lượng nhớ ≤ 2KB, quản lý số điểm vào/ra ≤128 + Loại vừa: dung lượng nhớ ≤32KB + Loại lớn: dung lượng nhớ cỡ MB, quản lý tới hàng nghìn điểm vào/ra Theo hình dạng PLC: + Dạng khối cố định (Compact, Fixed): khối Main có đầy đủ nguồn, CPU, input, output Các khối mở rộng kết nối với Main qua cáp zắc kết nối + Dạng khối chức riêng biệt (Modullar): Các khối chế tạo riêng, cắm lên bảng mạch BUS cấu hình lựa chọn cho hệ thống cụ thể Một số ví dụ PLC - PLC Omron: + CP1: + CS series: + CJ1: - PLC + LOGO - Siemens: + S7- 200 + S7-1200 + S7- 300 PLC MITSUBISHI: + MELSEC-Q Series + MELSEC-L Series + MELSEC-F Series Một số ứng dụng PLC - Ứng dụng dùng điều khiển thang máy - Tủ điện Ngơn ngữ lập trình cho PLC PLC thông thường sử dụng ngôn ngữ chuẩn IEC 61131-3: - LAD FDB IL ST SFC KẾT LUẬN Thông qua báo cáo, ta thấy PLC – điều khiển với nhiều ưu điểm nên ứng dụng rộng rãi đa dạng nhiều lĩnh vự sản xuất Sau hoàn thành báo cáo, em tìm hiểu nắm vững kiến thức PLC Trong nội dung báo cáo khơng tránh khỏi thiếu sót mong nhận góp ý thầy Cuối cùng, lần nữa, em trân trọng cảm ơn quan tâm, định hướng, hỗ trợ PGS.TS Nguyễn Văn Khang! ... ngành tự động hóa, điều khiển tự động, điện tử, …trong trường đại học, cao đẳng công nghệ Nội dung báo cáo trình bày tóm tắt kiến thức chung điều khiển logic khả trình PLC Bài báo cáo chắn khơng tránh... lập trình PLC đời Bộ điều khiển logic khả trình PLC sử dụng rộng rãi hệ thống tự động hóa cơng nghiệp PLC trở thành thành phần để tích hợp hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất PLC sử dụng điều. .. ngữ lập trình dễ hiểu - Dễ dàng sửa chữa thay - Ổn định môi trường công nghiệp - Giá cạnh tranh PLC hay gọi là: thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC: Programmable Logic Control) đời PLC loại