3.1.1.4. 3.1.1.4.
3.1.1.4. Cấu trúc ch−ơng trình:Cấu trúc ch−ơng trình:Cấu trúc ch−ơng trình:Cấu trúc ch−ơng trình:
Ch−ơng trình trong S7_200 đ−ợc l−u trong bộ nhớ của PLC ở vùng giành riêng cho ch−ơng trình và có thể đ−ợc lập với 2 dạng cấu trúc khác nhau.
a/ Lập trình tuyến tính: toàn bộ ch−ơng trình nằm trong một khối trong bộ nhớ. Loại hình cấu trúc tuyến tính này phù hợp với những bài toán
37
tự động nhỏ, không phức tạp. Khối đ−ợc chọn phải là khối OB1, là khối mà PLC luôn quét và thực hiện các lệnh trong đó th−ờng xuyên, từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng và quay lại lệnh đầu tiên.
b/ Lập trình có cấu trúc: Ch−ơng trình đ−ợc chia thành những phần nhỏ và mỗi phần thực thi những nhiệm vụ chuyên biệt riêng của nó, từng phần này nằm trong những khối ch−ơng trình khác nhau. Loại hình cấu trúc nay phù hợp với những bài toán điều khiển nhiều nhiệm vụ và phức tạp. PLC S7_200 có 3 loại khối cơ bản sau:
- Loại khối OB1 (Organization Block) : Khối tổ chức và quản lí ch−ơng trình điều khiển. Khối này luôn luôn đ−ợc thực thi và luôn đ−ợc quét trong mỗi chu kì quét.
- Loại khối SBR (Khối ch−ơng trình con): Khối ch−ơng trình với những chức năng riêng giống nh− 1 ch−ơng trình con hoặc một hàm ( ch−ơng trình con có biến hình thức). Một ch−ơng trình ứng dụng có thể có nhiều khối ch−ơng trình con và các khối ch−ơng trình con này đ−ợc phân biệt với nhau bằng tên của ch−ơng trình con đó.
- Loại khối INT ( Khối ch−ơng trình ngắt) : Là loại khối ch−ơng trình đặc biệt có khả năng trao đổi 1 l−ợng dữ liệu lớn với các khối ch−ơng trình khác. Ch−ơng trình này sẽ đ−ợc thực thi mỗi khi có sự kiện ngắt xảy ra.
38 3.1.2.
3.1.2. 3.1.2.
3.1.2. Các b−ớc trong quá trình xây dựng hệ điều khiển dùng Các b−ớc trong quá trình xây dựng hệ điều khiển dùng Các b−ớc trong quá trình xây dựng hệ điều khiển dùng Các b−ớc trong quá trình xây dựng hệ điều khiển dùng PLC.PLC.PLC. PLC.
Để thiết kế một hệ thống lập trình ta th−ờng trải qua các công đoạn chính sau:
Tr−ớc tiên ta phải xác định thiết bị hay hệ thống nào muốn điều khiển. Mục đích cuối cùng của bộ điều khiển là điều khiển một hệ thống
39
hoạt động. Đối với trạm trộn bê tông tự động thì phải đảm bảo đ−ợc các chức năng điều khiển của hệ thống nh− điều khiển đóng mở động cơ nồi trộn, băng tải …phải là điều khiển mềm, có thể thiết lập mạng truyền thông để điều khiển, kiểm tra, giám sát quá trình hoạt động của hệ thống từ xa.
a. a. a.
a. Xây dựng l−u đồ chung cho hệ thống điều khiểnXây dựng l−u đồ chung cho hệ thống điều khiểnXây dựng l−u đồ chung cho hệ thống điều khiểnXây dựng l−u đồ chung cho hệ thống điều khiển
Trên cơ sở các yêu cầu của hệ thống điều khiển cần phải đáp ứng ng−ời thiết kế xây dựng l−u đồ thuật toán của hệ thống sao cho l−u đồ phải t−ờng minh, rõ ràng để thuận tiện cho quá trình viết ch−ơng trình sau này.
b. b. b.
b. Liệt kê đầu vào t−ơng ứng với các đầu ra của PLC.Liệt kê đầu vào t−ơng ứng với các đầu ra của PLC.Liệt kê đầu vào t−ơng ứng với các đầu ra của PLC.Liệt kê đầu vào t−ơng ứng với các đầu ra của PLC.
Đây là một công đoạn quan trọng, ng−ời thiết kế cần phải xác định một cách đầy đủ các đầu vào, đầu ra mà PLC cần phải đáp ứng và làm cơ sở để lựa chọn chủng loại PLC cho phù hợp. Có thể tiết kiệm đ−ợc các đầu vào bằg cách dử dụng ph−ơng pháp đấu nối ngoài một số đầu vào.
c. c.c.
c. Biên dịch l−u đồ sang giản đồ thang hoặc bằng các ngôn ngữ lập trình Biên dịch l−u đồ sang giản đồ thang hoặc bằng các ngôn ngữ lập trình Biên dịch l−u đồ sang giản đồ thang hoặc bằng các ngôn ngữ lập trình Biên dịch l−u đồ sang giản đồ thang hoặc bằng các ngôn ngữ lập trình khác.
khác. khác. khác.
Trong công đoạn này ng−ời lập trình tuỳ thuộc vào thói quen của mình để lựa chọn ngôn ngữ lập trình cho phù hợp.
d. d.d.
d. Lập trình cho PLC.Lập trình cho PLC.Lập trình cho PLC. Lập trình cho PLC.
Tuỳ thuộc vào chủng laọi PLC đI lựa chọn ng−ời thiết kế có thể sử dụng máy lập trình chuyên dụng hoặc máy tính PC có cài đặt phân mềm điều khiển hoặc lập trình trực tiếp thông qua các pphím có sẵn và màn hình tinh thể lỏng trên PLC.
e. e.e. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
e. Mô phỏng ch−ơng trình và kiểm tra phần mềm.Mô phỏng ch−ơng trình và kiểm tra phần mềm.Mô phỏng ch−ơng trình và kiểm tra phần mềm. Mô phỏng ch−ơng trình và kiểm tra phần mềm.
Trong công đoạn này ng−ời thiết kế cần phải tạo ra những mô hình có đầy đủ các đầu vào, còn đầu ra logic có thể là hiển thị đèn. Nếu kết quả ch−a thoả mIn với các yêu cầu đặt ra, sẽ rà soát lại lỗi và hiệu chỉnh lại
40 ch−ơng trình.
f. f.f.
f. Nối các thiết bị vào ra với PLC.Nối các thiết bị vào ra với PLC.Nối các thiết bị vào ra với PLC. Nối các thiết bị vào ra với PLC.
Ng−ời thiết kế đấu nối cẩn thận các thiết bị vào ra phù hợp với bảng liệt kê các đầu ra đI xác định, sau đó chạy vận hành thử, nếu ch−a thoả mIn các yêu cầu đặt ra thì quay lại mục 6. nếu ch−ơng trình đI chạy đúng, thoả mIn các yêu cầu công nghệ đặt ra thì l−u ch−ơng trình vào bộ nhớ.
g. g.g.
g. Sắp xếp có hệ thống các sơ đồ bản vẽ.Sắp xếp có hệ thống các sơ đồ bản vẽ.Sắp xếp có hệ thống các sơ đồ bản vẽ. Sắp xếp có hệ thống các sơ đồ bản vẽ.
Các sơ đồ bản vẽ, tài liệu bao gồm: sơ đồ cấu trúc hệ thống, sơ đồ mạch điện nguyên lý, sơ đồ đấu nối, đĩa l−u phần mềm, quy trình vận hành hệ thống.
3.1.3. Giới thiệu về thiết bị điều khiển logic khả trình Simantic S7-200. 3.1.3.1. Cấu hình phần cứng
Simatic S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hIng Siemens (CHLB Đức), có cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng. Các modul này sử dụng cho nhiều loại ứng dụng lập trình khác nhau.
Giới thiệu về CPU 226Giới thiệu về CPU 226Giới thiệu về CPU 226 Giới thiệu về CPU 226
CPU226 có 14 cổng vào và 10 cổng ra và có khả năng mở rộng thêm 7 modul mở rộng. Bao gồm:
- 8192 từ đơn (16K byte) thuộc miền nhớ đọc/ghi non-volatile để l−u ch−ơng trình ở chế độ run edit và 12288 từ đơn(24K byte) khi không chạy chế độ run edit.
- 5120 từ đơn (10K byte) kiểu đọc/ghi để l−u dữ liệu.
- 24 cổng vao và 16 cổng ra logic.
- Có 7 modul để mở rộng thêm cổng vào/ra bao gồm cả modul analog.
41
- Tổng số cổng vào/ra cực đại là 128 cổng vào và 128 cổng ra.
- 256 Timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 4 Timer 1ms, 16 Timer 10 ms, và 236 Timer 100 ms.
- 256 bộ đếm chia làm ba loại: chỉ đếm tiến, chỉ đếm lùi và vừa đếm tiến vừa đếm lùi.
- 4400 bit nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc.
- Các chế độ ngắt và xử lý ngắt gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo s−ờn lên hoặc xuống, ngắt thời gian, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung.
- 6 bộ đếm tốc độ cao ( tần số đếm lớn nhất là 30KHz).
- 2 bộ phát xung nhanh cho dy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM( tấn số 20kHz).
- 2 bộ điều chỉnh t−ơng tự (độ phân giải 8 bít).
- 2 cổng truyền thơng 485.
- Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ khi PLC bị mất nguồn nuôi ( điều kiện bình th−ờng) và khoảng 120giờ ở nhiệt độ 40 độ C
Có hai loại CPU 226 Có hai loại CPU 226 Có hai loại CPU 226 Có hai loại CPU 226
42 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3-3 Sơ đồ kết nối của CPU 226 AC/DC/Relay
- Loại CPU 226 DC/DC/DC
Hình 3-4 Sơ đồ kết nối của CPU 226 DC/DC/DC
3.1.3.2. 3.1.3.2. 3.1.3.2. 3.1.3.2.
3.1.3.2. Cổng truyền thôngCổng truyền thôngCổng truyền thôngCổng truyền thông
S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc các trạm PLC
43 khác.
Chân Giải thích
1 Đất
2 24 VDC
3 Truyền và nhận giữ liệu
4 Không sử dụng
5 Đất
6 5VDC
7 24VDC
8 Truyền và nhận giữ liệu
9 Không sử dụng
Hình 3-5 Cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với phíc cắm 9 chân
- Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600paud
- Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là từ (300 – 38.400)paud
- Để ghép nối S7-200 với máy tính PC sử dụng card MPI hoặc CP. 5 4 3 2 9 1 6 7 8
44
Hình 3 - 6 Sơ đồ kết nối máy PC với S7-200 sử dụng cáp MPI hoặc CP
- Để ghép nối S7-200 với máy thính PC qua cổng RS 232 thì cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS 232/ RS 485.
45 3.1.3.3.
3.1.3.3. 3.1.3.3.
3.1.3.3. Modul mở rộngModul mở rộngModul mở rộngModul mở rộng
Hình khối của Modul mở rộng
Hình 3-8 Hình ảnh Module mở rộng
Thế hệ Simantic S7-200 rất linh hoạt và hiệu quả sử dung cao do những đặc tính sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Có nhiều loại CPU khác nhau trong hệ S7-200 nhằm đáp ứng yêu cầu khác nhau của từng ứng dụng.
- Có nhiều modul mở rộng khác nhau nh− các Modul ngõ vào/ra t−ơng tự, các Modul ngõ vào/ra số.
- Modul truyền thông để kết nối PLC trong hệ S7-200 vào mạng Profibus-DP nh− là một Slave.
- Modul truyền thông để kết nối PLC trong hệ S7-200 vào mạng AS-I nh− là một Master
46 3.2.
3.2. 3.2.
3.2. Giới thiệu về thiết bị cảm biến trọng l−ợng và Giới thiệu về thiết bị cảm biến trọng l−ợng và Giới thiệu về thiết bị cảm biến trọng l−ợng và Giới thiệu về thiết bị cảm biến trọng l−ợng và cảm biến mức. cảm biến mức. cảm biến mức. cảm biến mức. 3.2.1. Cảm biến trọng l−ợng 3.2.1. Cảm biến trọng l−ợng 3.2.1. Cảm biến trọng l−ợng 3.2.1. Cảm biến trọng l−ợng
Khi áp dụng vào trong trạm trộn bê tông ta thấy đ−ợc rằng tầm quan trọng của thiết bị cảm biến trọng l−ợng vì muốn cho bê tông đạt chất l−ợng cao thì quá trình cân đúng theo tỷ lệ theo yêu cầu của mác bê tông là rất quan trọng (trong quá trình đó thì ta dùng cảm biến trọng l−ợng).
Giới thiệu về thiết bị cảm biến trọng l−ợng Lực kế kiểu biến dạng ( Load Cell)
Trong loại lực kế này lực tác dụng F gây ra ứng suất và biến dạng, sau đó biến dạng, đ−ợc biến thành điện áp hoặc tần số
47 Si
Si Si
Siememememeeeensnsnsns cccchếhế ttttạạạạoooo lllloahếhế oaoaoaddddcececellllllll SSSSiiiiwce waaaarrrreeeexxxxKww KKK vvvvớiớiớiới ccccácácácác ththththôôôônnnngggg ssssốốốố ssssaaaau:u:u:u:
Tải trọng 2.8 6 13 28 60 Sai số 0.2% 0.1% Hệ sốt0 0.050%/ 0C. Độ nhạy 1.5mV/V Điện trở ra 245 ± 0.2 Điện trở cách điện >20MΩ Hình ảnh của một số LoadCell Hình ảnh của một số LoadCell Hình ảnh của một số LoadCell Hình ảnh của một số LoadCell
Hình 2-10 hình ảnh của một số loại Loadcell
Hình 2-11 Hình ảnh một số vị trí của loadcell trong kỹ thuật
48 Lực kế kiểu biến dạng Lực kế kiểu biến dạng Lực kế kiểu biến dạng Lực kế kiểu biến dạng Biến dạng đ−ợc tính F ∑ = ES F - lực tác động lên loadcell
S- tiết diện phần tử đàn hồi
E - modul đàn hồi thép làm loadcell
Cảm biến điện trở lực căng đ−ợc nuôi cấy trên phần tử đàn hồi. Nó gồm 4 địên trở, 2 điện trở dọc là điện trở tác dụng, 2 điện trở ngang là điện trở bù nhiệt độ. 4 điện trở này đ−ợc nối thành cầu hai nhánh hoạt động.
UCC*∆R UCC*ε1 *K ∆U = =
2 *R 2
UCC - điện áp cung cấp cho cầu
∆R/R - biến thiên điện trở do biến dạng của phần tử đàn hồi
εl - biến dạng tính theo công thức trên k - độ nhạy của cảm biến điện trở lực căng.
49 3.2.2. Giới thiệu về cảm biến mức3.2.2. Giới thiệu về cảm biến mức3.2.2. Giới thiệu về cảm biến mức3.2.2. Giới thiệu về cảm biến mức
3.2.2.1. Đo mức bằng ph−ơng pháp phao nổi
khi quả nặng rơi xuống, puli quay và góc quay biến thành số xung. α0 = n π 2 αx – là góc quy Nx - số xung đếm đ−ợc
α0 – góc của một l−ợng tử góc quay Hình 2-12 Đo mức bằng phao nổi n – số xung t−ơng ứng với 1 vòng quay của encoder. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ng−ời ta bố trí nh− sau : Khi quả nặng đi qua một điểm chuẩn, một tế bào quang điện khởi động bộ đếm.
Khi quả nặng tiếp xúc với mặt n−ớc một bộ phận tự động (rơle tới hạn) đóng mạch điện. Ta có: hx – Hch – hmức = (Nx/n)2пR
50
51 3.2.2.2. Ph−ơng pháp mức áp suất 3.2.2.2. Ph−ơng pháp mức áp suất 3.2.2.2. Ph−ơng pháp mức áp suất 3.2.2.2. Ph−ơng pháp mức áp suất
Áp suất d−ới đáy của một cột n−ớc đ−ợc tính nh− sau: P = ρ h P - áp suất ở đáy cột n−ớc
ρ – trọng l−ợng riêng của chất lỏng h – chiều cao cột n−ớc hay mức n−ớc
Hình 2-15 Sơ đồ đo mức kiểu áp suất 3.3.
3.3. 3.3.
3.3. Các phần tử điều khiển mạch lựcCác phần tử điều khiển mạch lựcCác phần tử điều khiển mạch lực Các phần tử điều khiển mạch lực3.3.1. 3.3.1.
3.3.1. 3.3.1.
3.3.1. Tính chọn công suất động cơ:Tính chọn công suất động cơ:Tính chọn công suất động cơ: Tính chọn công suất động cơ:
Căn cứ vào yêu cầu của trạm ta sẽ chọn các động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
Động cơ ngắn hạn lặp lại: là chế độ mà thời gian mang tải và thời gian nghỉ xen kẽ nhau.
Khi làm việc nhiệt sai τ tăng lên nh−ng ch−a tới ổn định. Thời gian nghỉ τ giảm nh−ng ch−a tới 0.
Đối với chế độ ngắn hạn lặp lại ng−ời ta dùng khái niệm hệ số đóng điện ε% (Hệ số tiếp điện).
52 ε% = 100% nghi lv lv t t t + = 100% .ky c lv t t (II.1)
trong đó: tlv: là thời gian làm việc có tải
tc.kỳ= tlv+ tnghỉ : là thời gian của một chu kỳ.
Ng−ời ta đI chế tạo chuẩn: ε%=15%;25%:40%;60%
- Ngắn hạn lặp lại tải thay đổi:
Khi ε% = ε%chuẩn ta tính theo công thức:
i i dt t t Mi M Σ Σ = 2 i i i td t t P P Σ Σ = 2 (II.2)
Trong đó :Mi: trị số mômen ứng với khoảng thời gian ti .
Mđt: mô men đẳng trị.
Ptđ: Công suất t−ơng đ−ơng.
Khi ε% ≠ ε%chuẩn thì ta phải tính ra Mđt từ đó ta tính ra Pđt. Do đó công suất tính toán Ptt đ−ợc tính theo công thức sau:
chuan tai dt tt P P % % ε ε = (II.3)
Sau đó tính chọn công suất định mức Pđm lớn hơn hoặc bằng công suất tính toán Ptt (Pđm ≥ Ptt).
53 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đối với ngắn hạn lặp lại tải không đổi thì chọn công suất định mức Pđm lớn hơn hoặc bằng công suất yêu cầu Pyc (Pđm ≥ Pyc) phù hợp giữa ε%tải và ε%chuẩn, tốc độ thích hợp.