Bài 4 : Lập trình mô hình điều khiển bằng PLC
2.2. Các bài toán điều khiển
2.2.1 Điều khiển Logic PLC
Kỹ thuật điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Control) được phát triển từ những năm 1968 -1970. Trong giai đoạn đầu các thiết bị khả trình yêu cầu người sử dụng phải có kỹ thuật điện tử, phải có trình độ cao. Ngày nay các thiết bị PLC đã phát triển mạnh mẽ và có mức độ phổ cập cao. Thiết bị điều khiển logic lập trình
được PLC là dạng thiết bị điều khiển đặc biệt dựa trên bộ vi xử lý, sử dụng bộ nhớ lập trình được để lưu trữ các lệnh và thực hiện các chức năng, chẳng hạn cho phép tính logic, lập chuỗi, định giờ, đếm, và các thuật toán để điều khiển máy và các quá trình công nghệ. PLC được thiết kế cho các kỹ sư, không yêu cầu cao về kiến thức máy tính và ngôn ngữ máy tính, có thể vận hành. Chúng được thiết kế cho các nhà kỹ thuật có thể cài đặt hoặc thay đổi chương trình. Vì vậy, các nhà thiết kế PLC phải lập trình sẵn sao cho chương trình điều khiển có thể nhập bằng cách sử dụng ngôn ngữ đơn giản (ngôn ngữ điều khiển). Thuật ngữ logic được sử dụng vì việc lập trình chủ yếu liên quan đến các hoạt động logic, ví dụ nếu có các điều kiện A và B thì C làm việc... Người vận hành nhập chương trình (chuỗi lệnh) vào bộ nhớ PLC. Thiết bị điều khiển PLC sẽ giám sát các tín hiệu vào và các tín hiệu ra theo chương trình này và thực hiện các quy tắc điều khiển đã được lập trình.
PLC có thể sử dụng một cách kinh tế hay không phụ thuộc rất lớn vào thiết bị lập trình. Khi trang bị một bộ PLC thì đồng thời phải trang bị một thiết bị lập trình của cùng một hãng chế tạo. Tuy nhiên, ngày nay người ta có thể lập trình bằng phần mềm trên máy tính sau đó chuyển sang PLC bằng mạch ghép nối riêng. Sự khác nhau chính giữa bộ điều khiển khả trình PLC và công nghệ rơle hoặc bán dẫn là ở chỗ kỹ thuật nhập chương trình vào bộ điều khiển như thế nào. Trong điều khiển rơle, bộ điều khiển được chuyển đổi một cách cơ học nhờ đấu nối dây "điều khiển cứng", còn với PLC thì việc lập trình được thực hiện thông qua một thiết bị lập trình và một ngoại vi chương trình. Có thể chỉ ra quy trình lập trình theo giản đổ hình:
Hình 4.7.Quy trình lập trình + Mô hình dãy.
+ Mô hình các chức năng. + Mô hình biểu đồ nối dây. + Mô hình logic.
Việc lựa chọn mô hình nào trong các mô hình trên cho thích hợp là tuỳ thuộc vào loại PLC và điều quan trọng là chọn được loại PLC nào cho phép giao lưu tiện lợi và tránh được chi phí không cần thiết. Trong thực tế khi sử dụng biểu đồ nối dây thì việc
lập trình có vẻ đơn giản hơn vì nó có cách thể hiện gần giống như mạch rơle công tắc tơ.
2.2.2 Điều khiển tuần tự trong hệ thống công nghiệp
Trong dây chuyền sản xuất công nghiệp, những thiết bị máy móc thường hoạt động theo một trình tự chặt chẽ nhằm đẳm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn đối với con người, môi trường và thiết bị.
Một quá trình công nghệ bất kỳ đều có thể có ba hình thức điều khiển hoạt động: Điều khiển tự động hoàn toàn
Điều khiển bán tự động Điều khiển bằng tay
Trong quá trình làm việc để đảm bảo an toàn, tin cậy và linh hoạt thì hệ thống điều khiển cần có sự chuyển đổi một cách linh động từ chế độ điều khiển bằng tay sang chế độ tự động và ngược lại. Như vậy hệ thống mới đáp ứng yêu cầu thực tế.
Khi thiết kế hệ thống phải tính đến các phương thức làm việc khác nhau để đảm bảo an toàn và xử lý kịp thời đối với các sự cố trong hệ thống, luôn có phương án can thiệp trực tiếp của người vận hành đến việc dừng khẩn cấp, xử lý sự cố…Giải thuật lập trình được xây dựng và phát triển nhằm giải quyết những sự cố và yêu cầu thiết kế điều khiển một các đầy đủ trong hệ thống điều khiển tự động.
Quy trình sản xuất là quá trình sử dụng năng lượng (điện, hóa, cơ, sinh) kết hợp với các cơ sở vật chất (máy móc, thiết bị, nhà xưởng) tác động lên nguyên liệu để tạo ra sản phẩm. QUY TRÌNH SẢN XUẤT Năng lượng Nguyên liệu Sản phẩm Hình 4.8.Quy trình công nghệ