intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Điều khiển máy công nghiệp bằng thiết bị lập trình

Chia sẻ: Nguyen Van Hai | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:98

Thêm vào BST
Báo xấu
171
lượt xem 56
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các thiết bị này cho phép khắc phục được rất nhiều các nhược điểm của hệ thống điều khiển trước đó, và đáp ứng được yêu cầu kinh tế và kỹ thuật trong sản xuất. Với sự phát tríển của khoa học công nghệ như hiện nay, thì việc ứng dụng thiết bị logic khả trình PLC để tự động hóa quá trình sản xuất...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Điều khiển máy công nghiệp bằng thiết bị lập trình

  1. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………... SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 1
  2. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN Lời Nói Đầu Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và sự phát tríển mạnh mẽ của kỹ thuật máy tính, đã cho ra đời các thiết bị đi ều khi ển s ố nh ư: CNC, PLC .. . Các thiết bị này cho phép khắc phục được rất nhiều các nhược điểm của hệ thống điều khiển trước đó, và đáp ứng được yêu cầu kinh tế và kỹ thuật trong sản xuất. Với sự phát tríển của khoa học công nghệ như hiện nay, thì việc ứng dụng thiết bị logic khả trình PLC để tự động hóa quá trình sản xu ất, nh ằm mục tiêu tăng năng xuất lào động, giảm sức người, nâng cao chất lượng sản phẩm đang là một vấn đề cấp thiết và có tính thời sự cao. Là sinh viên của chuyên ngành Kĩ thuật điện. Sau những tháng năm h ọc hỏi và tu dưỡng tại Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, em được giao đề tài tốt nghiệp: Điều khiển máy công nghiệp bằng thiết bị lập trình. Nhằm mục đích tìm hiểu nghiên cứu ứng dụng của bộ điều khiển lập trình PLC trong hệ thống điều khiển, đồ án đề cập đến là Điều khiển máy công nghiệp bằng thiết bị lập trình. đây là thiết bị công nghiệp có yêu cầu tự động hóa cao với việc sử dụng thiết bị điều khiển lập trính PLC. Trong đồ án này tập trung vào tìm hiểu thiết bị điều khiển PLC và những ứng dụng của nó vào trong đời sống sản xuất,đặc biệt là bộ điều khiển lập trình PLC hãng Omron. Trong quá trình tiến hành làm đồ án, mặc dù được sự hướng hướng dẫn thày Nguyễn quốc Phong và bản thân em dẫn tận tình của giáo viên đã cố gắng tham khảo tài liệu và tìm hiểu thực tế về bộ đi ều khi ển l ập trình PLC trong hệ thống điều, nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn ch ế nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Do đó, em rất mong nh ận được những ý kiến đóng góp và nhận xét đánh giá quí báu của các th ầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn. SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 2
  3. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình và chu đáo c ủa giáo viên hướng dẫn Nguyễn quốc Phong đã giúp đỡ em rất nhiều để em hoàn thành được đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn ! SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 3
  4. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN Chương 1. KHÁI QUÁT VỀ THIẾT BỊ LẬP TRÌNH 1.1. Tổng quan về điều khiển: Trong ứng dụng các công nghệ khoa học vào sản xuất công nghiệp, mục tiêu tăng năng suất lào động được giải quy ết bằng cón đ ường tăng mức độ tự động hoá các quá trình và thiết bị sản xuất nh ằm mục đích tăng sản lượng, cải thiện chất lượng và độ chính xác của sản phẩm. Tự động hoá trong sản xuất nhằm thay thế một phần hoặc toàn bộ các thao tác vật lý của công nhân vận hành máy thông qua hệ th ống điều khiển. Những hệ thống điều khiển này có thể điều khiển quá trình sản xuất với độ tin cậy cao, ổn định mà không cần sự tác động nhiều của người v ận hành. Điều này đòi hỏi hệ thống điều khiển phải có khả năng khởi động, kiểm soát, xử lý và dừng một quá trình theo yêu cầu hoặc đo đếm các giá trị đã được xác định nhằm đạt được kết quả mong muốn ở s ản ph ẩm đ ầu ra của máy hay thiết bị. Một hệ thống nh ư vậy được gọi là h ệ th ống đi ều khiển. Trong kỹ thuật tự động điều khiển, các bộ điều khiển chia làm 2 loại: - Điều khiển nối cứng - Điều khiển Logic khả trình (tiêng Anh) (PLC) Một hệ thống điều khiển bất kỳ được tạo thành từ các thành phần: - Khối vào - Khối xử lý – điều khiển - Khối ra SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 4
  5. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN Kết quả xử Khối vào Khối xử lý Khối ra Bộ chuyển đổi Tín hi ệu vào Xử lý đi ều Kết quả xử lý Cơ cấu tín hi ệu ngõ vào khiển tác động Hình 1.1 : Các thành phần trong hệ thống điều khiển +Khối vào: Để chuyển đổi các đại lượng vật lý thành các tín hiệu đi ện, các b ộ chuyển đổi có thể là các nút nhấn, cảm biến, điện trở đo sức căng.v.v… và tùy theo bộ chuyển đổi mà tín hiệu ra khỏi khối vào có dạng ON/OFF (Binary) hoặc dạng liên tục (Analog). Bộ chuyển đổi Đại lượng đo Đại lượng ra Công tắc Sự dịch chuyển/ vị trí Điện áp nhị phân(on/off) (Switch) Công tắc hành trình Sự dịch chuyển/ vị trí Điện áp nhị phân(on/off) (Limit switch) Bộ điều chỉnh nhiệt Nhiệt độ Điện áp nhị phân (Thermostat) Cặp nhiệt điện Nhiệt độ Điện áp thay đổi (Thermocóuple) Nhiệt trở Nhiệt độ Trở kháng thay đổi (Thermister) Tế bào quang điện Ánh sáng Điện áp thay đổi (Photo cell) Tế bào tiệm cận Sự hiện diện cuả đối Trở kháng thay đổi tượng (Proximity cell) Điện trở đo sức căng Áp suất/ sự dịch chuyển Trở kháng thay đổi SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 5
  6. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN (Strain gage) Bảng 1.1: Các dạng tín hiệu vào +Khối xử lý: Khối này thay thế người vận hành thực hiện các thao tác đảm bảo quá trình hoạt động. Từ thông tin tín hiệu khối vào h ệ thống điều khi ển ph ải tạo ra được những tín hiệu ra cần thiết để đáp ứng yêu c ầu đi ều khi ển đã xác định trong phần xử lý. Tín hiệu điều khiển được thực hiện theo 2 cách: - Dùng mạch điện nối kết cứng - Dùng chương trình điều khiển +Khối ra: Tín hiệu ra là kết quả của quá trình xử lý của hệ th ống đi ều khi ển. Các tín hiệu này được sử dụng để tạo ra những hoạt động đáp ứng cho các thiết bị ở ngõ ra. Thiết bị ở ngõ Đại lượng ra Đại lượng tác ra động Động cơ điện Chuyển động quay Điện Xy-lanh – Piston Chuyển động thẳng/áp lực Dầu ép/khí ép Solenoid Chuyển động thẳng/áp lực Điện Lò sấy/ lò cấp Nhiệt Điện nhiệt Van Tiết diện cưả van thay đổi Điện/dầu ép/khí ép Rơle Tiếp điểm điện/chuyển Điện động vật lý có giới hạn Bảng 1.2: Các dạng cơ cấu tác động ở ngõ ra. 1.1. 1 Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình: SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 6
  7. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN Trong các bộ điều khiển nối cứng, các thành phần chuy ển mạch nh ư các rơle, contactor, các công tắc, đèn báo, động cơ,v.v…được nối cố định với nhau. Toàn bộ chức năng điều khiển, cách tiến hành chương trình được xác định qua cách thức nối các rơle, công tắc, …với nhau theo sơ đồ thiết kế. Khi muốn thay đổi lại hệ thống thì ph ải nối dây lại cho h ệ th ống đi ều khiển nên đối với hệ thống phức tạp thì việc làm này đòi h ỏi tốn nhi ều thời gian, chi phí nên hiệu quả đem lại không cao OFF ON Hình 1.2. Bộ điều khiển nối cứng đơn giản Trong công nghiệp, sự ứng dụng các công nghệ khoa học kỹ thuật vào sản xuất nên nhu cầu tự động hoá ngày càng tăng, đòi hỏi kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng đủ các yêu cầu: - Dễ dàng thay đổi chức năng điều khiển dựa trên các thiết bị cũ. - Thiết bị điều khiển dễ dàng làm việc với các dữ liệu, số liệu. - Kích thước vật lý gọn gàng, dễ bảo quản, dễ sửa chữa. - Độ tin cậy cao trong môi trường công nghiệp. Hệ thống điều khiển để đáp ứng được các yêu cầu trên phải sử dụng bộ vi xử lý, bộ điều khiển lập trình, điều khiển qua các cổng giao tiếp với máy tính. Bộ điều khiển Logic khả trình PLC (Programable Logic Controller) là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển thông SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 7
  8. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN qua các ngôn ngữ lập trình. Với chương trình điều khiển của PLC đã tạo cho nó trở thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thu ật toán, các số liệu và trao đổi thông tin với môi trường xung quanh. Các chương trình điều khiển được định nghĩa là tuần tự trong đó các tiếp điểm, cảm biến được sử dụng để từ đó kết hợp với các hàm Logic, các thuật toán và các giá trị xuất của nó để điều khiển tác động hoặc không tác động đến các cuộn dây điều hành. Trong quá trình hoạt động, toàn bộ chương trình được lưu vào trong bộ nhớ và tiến hành truy xuất trong quá trình làm việc. Chương trình Ngõ vào (Input) BộBoä nhớ Nhôù Ngõ ra Hình 1.3 Bộ điều khiển Logic khả trình (Output) 1.2 Tổng quan về PLC 1.2.1 Mở đầu Trong các hệ thống sản xuất, trong các thiết bị tự động và bán t ự động, hệ thống điều khiển đóng vài trò điều phối toàn bộ các hoạt động c ủa máy móc thiết bị. Các hệ thống máy móc và thiết bị sản xuất thường rất phức tạp, có rất nhiều đại lượng vật lý phải điều khiển để có thể hoạt đ ộng đồng bộ hoặc theo một trình tự công nghệ nhất định nhằm tạo ra một sản phẩm mong muốn. Từng đại lượng vật lý đơn lẻ có thể được điều khiển bằng một mạch điều khiển cơ sở dạng tương tự hay gián đoạn. Điều SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 8
  9. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN khiển nhiều đại lượng vật lý đồng thời chúng ta không th ể dùng các m ạch điều khiển tương tự mà phải sử dụng hệ thống điều khiển Lôgic. Trước đây các hệ thống điều khiển Lôgic được sự dụng là hệ thống Lôgic Rơle. Nhờ sự phát tríển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử, các thiết bị điều khiển Lôgic khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller) đã xuất hiện vào năm 1969 thay thế các hệ thống điều khiển rơ le. Càng ngày PLC càng trở nên hoàn thiện và đa năng. Các PLC ngày nay không nh ững có kh ả năng thay thể hoàn toàn các thiết bị điều khiển Logic cổ điển, mà còn có khả năng thay thế các thiêt bị điều khiển tương tự. Các PLC được s ử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Chức năng chính của PLC là kiểm tra trạng thái của các đ ầu vào và điều khiển các quá trình hoặc các hệ thống máy móc thông qua các tín hi ệu trên chính đầu ra của PLC. Tổ hợp Lôgic của các đầu vào để t ạo ra một hay nhiều tín hiệu ra được gọi là điều khiển Lôgíc. Các tổ h ợp lô gíc thường được thực hiện theo trình tự điều khiển hay còn gọi là chương trình điều khiển. Chương trình điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC có thể bằng cách lập trình bằng thiết bị cầm tay nối trực tiếp với PLC hoặc lập trình trên máy tính cá nhân nhờ các phần mềm chuyên dụng và truyền vào PLC qua mạng hay qua cáp truyền dữ liệu. Bộ xử lý tín hiệu, thường là các bộ vi xử lý tốc độ cao, thực hiện chương trình điều khi ển theo chu kỳ. Khoảng thời gian thực hiện một chu trình điều khiển từ lúc kiểm tra các tín hiệu vào, thực hiện các phép tính Logic hoặc đại số để có được tín hi ệu điều khiển, cho đén khi phát tín hiệu đến đầu ra được goi là chu kỳ th ời gian quét. PLC trong công nghiệp thường có cấu hình đơn giản nh ất, bởi vì các chương trình trình điều khiển quá trình công nghệ hay máy móc thường được hoạt động 24/24 và không cần bất cứ sự can thiệp của cón ng ười trong quá trình điều khiển. PLC chỉ dừng quét ch ương trình đi ều khi ển khi ngắt nguồn hoặc khi công tắc ngừng được kích hoạt. Sơ đồ kh ối đ ơn giản hoá của PLC được thể hiện trên hình 1.4. SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 9
  10. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN Hình 1.4 sơ đồ khối của một PLC đơn giản Trên đầu vào của PLC có thể có các kênh tín hiệu tương tự hoặc các kênh tín hiệu số. Các kênh tín hiệu này xuất phát từ các cảm biến, từ các công tắc hành trình, công tắc đóng ngắt mạch điện hoặc t ừ các bi ến Lôgic tương ứng với các các trạng thái của máy móc, thi ết b ị. Tín hi ệu vào đ ược bộ xử lý trung tâm xử lý nhờ các phép tính Lôgic hay số h ọc và k ết qu ả là các tín hiệu ra. Các tín hiệu tín hiệu ra là các tín hi ệu truy ền đi ện năng đ ến cho các cơ cấu chấp hành như cuộn hút, đèn hiệu, động cơ vv. Điện áp trên đầu vào của PLC là điện áp công suất thấp, tương ứng với mức từ 0V đến 5V một chiều. Khi ta nối các đầu vào có mức điện áp cao hơn 5V, thường phải dùng các kênh có các mạch chuy ển đổi đ ể bi ến đi ện áp vào thành điện áp tương đương với mức +/- 5VDC. Đi ện áp trên đ ầu ra của PLC có thể có nhiều mức điện áp khác nhau, nhưng đều có mức năng lượng thấp. Nếu cần phải điều khiển cơ cấu chấp hành có mức năng lượng cao hơn, ta phải sử dụng các thiết bị khuyếch đại công suất. 1.2.2 khái niệm về PLC PLC (Programable Logic Cóntroler) là một thiết bị điều khiển sử dụng một bộ nhớ có thể lập trình,bộ nhớ này sẽ lưu giữ các cấu trúc SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 10
  11. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN lệnh(Logic,thời gian,bộ đếm các hàm toán học….)để thực hiện chức năng điều khiển. Tín hiệu đưa vào PLC đực lấy từ các thiết bị như các cảm biến(sensor),công tắc…tín hiệu đầu ra PLC có thể được sử dụng để điều khiển một đối tượng(một động cơ,vàn…)hoặc có thể là một quá trình(process) Ban đầu PLC chỉ đơn thuần được thiết kế để thay thế cho các thiết bị điều khiển dùng Rơle,công tắc tơ đơn thuần, tuy nhiên trong quá trình phát tríển với một ưu điểm lớn là có thể chỉnh sửa lại chương trình điều khiển tùy ý mà không mất nhiều công cũng như các chi phí, bởi vậy có thể điều khiển các hệ điều khiển rất phức tạp, có thể cói PLC như một máy tính có đặc điểm như sau : - Được thiết kế với cấu trúc đơn giản,có thể làm việc trong môi trường công nghiệp (chịu được rung,tiếng ồn,nhiệt độ,độ ẩm cao) - Các tín hiệu ra vào được cách li về điện cới bộ điều khiển - Lập trình đơn giản, chỉ thuần túy thực hiện các chức năng mang tính Lôgic Ra đời năm 1968 với 20 đầu nhận tín hiệu vào ra số, ngày nay PLC đã được chế tạo theo Modul để có thể mở roonhj theo yêu cầu, có thể làm việc với một số lượng rất lớn các đầu ra (số, tương tự), và có th ể th ực c ả những chức năng điều khiển phức tạp như luật điều khiển PI,PID…. SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 11
  12. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN 1.2.3 lịch sử phát tríển của PLC (lên đầu) Vào khoảng năm 1968, các nhà sản xuất ô tô đã đưa ra các yêu cầu kỹ thuât đầu tiên cho thiết bị điêù khiển Lôgic khả lập trình. M ục đích đ ầu tiên là thay thế cho các tủ điêu khiển cồng kềnh, tiêu thụ nhiều điện năng và thường xuyên phải thay thể các Rơle do hỏng cuộn hút hay gẫy các thanh lò xo tiếp điểm. Mục đích thứ hai là tạo ra một thiều bị điều khiển có tính linh hoạt trong việc thay đổi chương trình điều khiển. Các yêu c ầu kỹ thuật này chính là cơ sở của các máy tính công nghi ệp, mà ưu đi ểm chính của nó là sự lập trình dễ dàng bởi các kỹ thuật viên và các k ỹ s ư s ản xuất. Với thiết bị điều khiển khả lập trình, người ta có th ể gi ảm th ời gian dừng trong sản xuất, mở rộng khả năng hoàn thiện hệ thống sản xuất và thích ứng với sự thay đổi trong sản xuất. Một số nhà s ản xu ất thi ết b ị đi ều khiển trên cơ sở máy tính đã sản xuất ra các thiết bị điều khiển kh ả l ập trình còn gọi là PLC Những PLC đầu tiên được ứng dụng trong công nghiệp ô tô vào năm 1969 đã đem lại sự ưu việt hơn hẳn các hệ thống điều khiển trên cơ sở rơle. Các thiết bị này được lập trình dễ dàng, không chiếm nhiều không gian trong các xưởng sản xuất và có độ tin cậy cao h ơn các h ệ th ống r ơle. Các ứng dụng của PLC đã nhanh chóng rộng mở ra tất cả các ngành công nghiệp sản xuất khác. Hai đặc điểm chính dẫn đến sự thành công của PLC đó chính là đ ộ tin c ậy cao và khả năng lập trình dễ dàng. Độ tin cậy của PLC được đ ảm b ảo b ởi các mạch bán dẫn được thiết kế thích ứng với môi trường công nghi ệp. Các mạch vào ra được thiết kế đảm bảo khả năng chống nhiễu, chịu được ẩm, chịu được dầu, bụi và nhiệt độ cao. Các ngôn ngữ lập trình đầu tiên của PLC tương tự như sơ đồ thang trong các hệ thống điều khiển Lôgic, nên các kỹ sư đã làm quen với sơ đồ thang, dễ dàng thích nghi v ới vi ệc l ập trình mà không cần phải qua một quá trình đào tạo nào. Một s ố các ứng dụng của máy tính trong sản xuất trong thời gian đầu bị thất bại, cũng chính vì việc học sử dụng các phần mềm máy tính không d ễ dàng ngay c ả SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 12
  13. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN với các kỹ sư. Khi các vi xử lý được đưa vào sử dụng trong nh ững năm 1974 – 1975, các khả năng cơ bản của PLC được mở rộng và hoàn thiện hơn. Các PLC có trang bị vi xử lý có khả năng thực hiện các tính toán và x ử lý số liệu phức tạp, điều này làm tăng khả năng ứng dụng của PLC cho các hệ thống điều khiển phức tạp. Vào cuối những năm bảy mươi việc truy ền dữ liệu đã trở nên dễ dàng nhờ sự phát tríển nhảy vọt của công nghiệp điện tử. Các PLC có thể điều khiển các thiết bị cách xa hàng vài trăm mét. Các PLC có thể trao đổi dữ liệu cho nhau và việc điều khiển qua trình s ản xu ất trở nên dễ dàng hơn. Thiết bị điều khiển khả lập trình PLC chính là các máy tính công nghiệp dùng cho mục đích điều khiển máy, điều khiển các ứng d ụng công nghiệp thay thế cho các thiết bị “cứng” như các rơle, cuộn hút và các tiếp điểm. Ngày nay chúng ta có thể thấy PLC trong hàng nghìn ứng dụng công nghiệp. Chúng được sử dụng trong công nghiệp hoá chất, công nghi ệp ch ế biến dầu, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp cơ khí, công nghiệp xử lý nước và chất thải, công nghiệp dược phẩm, công nghiệp dệt may, nhà máy điện hạt nhân, trong công nghiệp khai khoáng, trong giao thông vận tải, trong quân sự, trong các hệ thống đảm bảo an toàn, trong các h ệ th ống v ận chuyển tự động, điều khiển rô bốt, điều khiển máy công cụ CNC vv…. Các PLC có thể được kêt nối với các máy tính để truyền, thu thập và l ưu trữ số liệu bao gồm cả quá trình điều khiển bằng thống kê, quá trình đảm bảo chất lượng, chẩn đoán sự cố trực tuyến, thay đổi chương trình điều khiển từ xa. Ngoài ra PLC còn được dùng trong hệ thống quản lý năng lượng nhằm giảm giá thành và cải thiện môi trường điều khiển trong các các hệ thống phục vụ sản xuất, trong các dịch vụ và các văn phòng công sở. Sự ra đời của máy tính cá nhân PC trong những năm tám mươi đã nâng cao đáng kể tính năng và khả năng sử dụng của PLC trong đi ều khi ển máy SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 13
  14. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN và quá trình sản xuất. Các PC giá thành không cao có thể sử dụng nh ư các thiêt bị lập trình và là giao diện giữa người vận hành và hệ thống điêu khiển. Nhờ sự phát tríển của các phần mềm đồ hoạ cho máy tính cá nhân PC, các PLC cũng được trang bị các giao diện đồ hoạ để có th ể mô ph ỏng hoặc hiện thị các hoạt động của từng bộ phận trong hệ thống điêu khiển. Điều này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với các máy CNC, vì nó t ạo cho ta khả năng mô phỏng trước quá trình gia công, nhằm tránh các sự cố do lập trình sai. Máy tính cá nhân PC và PLC đều được sử d ụng r ộng rãi trong các hệ thống điều khiển sản xuất và cả trong các hệ thống dịch vụ. PLC được sản xuất bởi nhiều hãng khác nhau trên th ế gi ới. V ề nguyên lý hoạt động, các PLC này có tính năng tương tự gi ống nhau, nh ưng v ề l ập trình sử dụng thì chúng hoàn toàn khác nhau do thi ết k ế khác nhau c ủa m ỗi nhà sản xuất. PLC khác với các máy tính là không có ngôn ng ữ l ập trình chung và không có hệ điều hành. Khi được bất lên thì PLC ch ỉ ch ạy chương trình điều khiển ghi trong bộ nhớ của nó, chứ không thể chạy được hoạt động nào khác. Một số hãng sản xuất PLC lớn có tên tu ổi nh ư: Siemens, Toshiba, Mishubisi, Omron, Allàn Bradley, Rocwell, Fanuc là các hãng chiếm phần lớn thị phần PLC thế giới. Các PLC của các hãng này được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp sử dụng công nghệ tự động hoá. Các phần tử đầu vào bộ điều khiển phần tử chấp hành Nút ấn Rơle Động cơ Công tắc Công tắc tơ Công tăc tơ Công tắc hành trình Rơle thời Van thủy lực, gian khí nén Cảm biến quang điên Bộ đếm Bộ hiển thị Nút ấn Công tắc tơ Động cơ Các phầắcử đầu vào Công tn t hành bộ điều khiển phần tửắc ấp hành Công t ch tơ trình Van thủy lực SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI khí nén Page 14 Cảm biến quang nhiệt Bộ hiển thị
  15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN PLC Bảng 1.3 Cơ sở phát tríển của PLC Trong quá trình phát tríển PLC đã bộc lộ rất nhiều ưu điểm so với nh ững hệ điều khiển Rơle,công tắc tơ. Bảng điều khiển PLC Rơle, công tắc tơ Phần tử điểu khiển Mục đích đặc biệt Mục đích trung Phạm vi điều khiển Nhỏ và trung bình Trung bình và lớn Thay đổi thêm bớt Khó Dễ Thời gian lắp đặt Vài tuần Vài giờ ,vài ngày Bảo trì bảo dưỡng Khó Dễ Độ tin cậy Phụ thuộc vào nhà Cao,rất cao thiết kế và chế tạo Hiệu quả kinh tế Ưu điểm ở những Ưu diểm ở những nơi hoạt động sản xuất nơi hoạt động sản xuất nhỏ nhỏ trung bình và lớn Bảng 1.4 Ưu điểm của PLC so với hệ điều khiển Rơle Các thiết bị điều khiển PLC tạo thêm sức mạnh, tốc đ ộ và tính linh hoạt cho các hệ thống công nghiệp. Bằng sự thay th ế các ph ần t ử c ơ đi ện bằng PLC, quá trình điều khiển trở nên nhanh hơn, rẻ hơn, và quan trọng nhất là hiệu quả hơn. SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 15
  16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN CHƯƠNG 2 KẾT CẤU VÀ PHÂN LOẠI THIẾT BỊ LẬP TRÌNH 2.1 Cấu trúc PLC 2.1.1 cấu trúc PLC cơ bản PLC có năm thành phần cơ bản: Đơn vị xử lý trung tâm, Bộ nhớ, Bộ nguồn nuôi, khối vào/ra tín hiệu và thiết bị lập trình Hình 1.5 cấu trúc PLC 1. Đơn vị xử lý trung tâm(CPU): bao gồm một bộ vi xử lý, có nhiệm vụ phân tích các tín hiệu vào và thực hiện công việc điều khiển, tùy theo chương trình điếu khiển lưu trữ tỏng bộ nhớ, có thể truyền thông cũng như gửi tín hiệu đến đầu ra thích ứng. SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 16
  17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN 2. Nguồn nuôi là đơn vị dùng để chuyển đổi nguồn AC thành nguồn DC (5V ,24V) để cung cấp cho CPU và các khói vào ra. 3. Thiết bị lập trình dùng để viết chương trình điều khiển và chuyển xuống PLC. 4. Bộ nhớ là nơi lưu giữ chương trình điều khiển, chương trình điều khiển này sẽ thực hện bởi CPU. 5. Khối ra/vào tín hiệu làm nhiệm vụ truyền nhận thông tin từ CPU với các thiết bị bên ngoài. Các tín hiệu vào ra có thể là tín hiệu rời rạc, tín hiệu xố, tín hiệu Analog. 2.1.2 Cấu trúc của PLC Cấu trúc cơ bản bên trong của PLC bao gồm bộ xử lý trung tâm (CPU) chứa bộ vi xử lý hệ thống, bộ nhớ, và mạch nhập/ xuất. CPU điều khiển và xử lý mọi hoạt động bên trong của PLC. Bộ xử lý trung tâm được trang bị đồng hồ có tần số trong khoảng từ 1 đến 8 MHz. Tần số này quyết định tốc độ vận hành của PLC, cung cấp chuẩn thời gian và đồng bộ hóa tất cả các thành phần của hệ thống. Thông tin trong PLC được truyền dưới dạng các tín hiệu digital. Các đường dẫn bên trong truyền các tín hiệu digital được gọi là Bus. Về vật lý bus là bộ dây dẫn truyền các tín hiệu điện. Bus có thể là các vệt dây dẫn trên bản mạch in hoặc các dây điện trong cable . CPU sử dụng bus dữ liệu để gửi dữ liệu giữa các bộ phận, bus địa chỉ để gửi địa chỉ tới các vị trí truy cập dữ liệu được lưu trữ và bus điều khiển dẫn tín hiệu liên quan đến các hoạt động điều khiển nội bộ. Bus hệ thống được sử dụng để truyền thông giữa các cổng và thiết bị nhập /xuất. Cấu trúc của PLC được minh hoạ như sơ đồ sau. SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 17
  18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN Hình 1.6 cấu trúc PLC Ta thấy cấu trúc của cơ bản của một PLC gồm một bộ vi xử lý trung tâm CPU (Central Processing Unit), bộ nhớ (RAM,ROM) khối vào ra, khối phát xung nhịp (Clock), pin và các hệ thống BUS. Toàn bộ hoạt động của PLC được điều khiển bởi CPU, nó được cung cấp bởi một khối phát xung nhịp, do đó tốc độ của CPU sẽ phụ thuộc vào tốc độ của khối phát xung hịp (thông thường khối phát xung nhịp có tần sồ 1-8MHZ), xung nhịp này sẽ cung cấp cho tất cả các khối trong PLC để dồng bộ hóa quá trình hoatf động của các khối này với CPU. Hệ thống BUS bao gồm các địa chỉ (xác nhận địa chỉ liên lạc trên các vùng nhớ ), BUS bao gồm BUS địa chỉ (xác định địa chỉ dữ liệu trên các vúng nhớ ). BUS điều khiển (chuyển tải các thông tin điều khiển ), BUS dữ liệu (chuyển tải dữ liệu )và hệ thống BUS vào/ra (mang các thông tin từ các đầu vào ra) SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 18
  19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN Có hai bộ nhớ trong PLC. Bộ nhớ ROM là vùng nhớ vĩnh cửu để chứa các thông tin hệ thống ,Bộ nhớ RAM để chứa chương trình lập trình chứa trong RAM có thể thay đổi dược bởi người lập trình, tuy nhiên để ngăn chặn việc mất thông tin khi mất điện nguồn, một Pin được sử dụng làm nguồn nuôi cho vùng nhớ này (thông thường Pin này sẽ duy trì được hoạt động của RAM khoảng từ 1-2 năm nếu mất điện nguồn). Chương trình có thể được lập trình bởi Panel lập trình ,PC hoặc PG nạp vào RAM. Khi PLC thực hiện chương trình, CPU sẽ không lấy thông tin váo ra trực tiếp từ các đầu vào ra mà lấy trực tiếp từ vùng nhớ đệm, thông tin của các đầu vào ra trong vùng nhớ dệm sẽ được cập nhật sau mỗi chu trình quét nhờ các khối vào ra. CPU Cấu hình CPU tùy thuộc vào bộ vi xử lý. Nói chung CPU có: 1. Bộ thuật toán và logic (ALU) chịu trách nhiệm xử lý dữ liệu, thực hiện các phép toán số học (cộng, trừ, nhân, chia) và các phép toán logic AND, OR, NOT,EXCLUSIVE- OR. 2. Bộ nhớ còn gọi là các thanh ghi, bên trong bộ vi xử lý, được sử dụng để lưu trữ thông tin liên quan đến sự thực thi của chương trình. 3. Bộ điều khiển được sử dụng để điều khiển chuẩn thời gian của các phép toán. BUS Bus là các đường dẫn dùng để truyền thông bên trong PLC. Thông tin được truyền theo dạng nhị phân, theo nhóm bit, mỗi bit là một số nhị phân 1 hoặc 0, tương tự các trạng thái on/off của tín hiệu nào đó. Thuật ngữ từ được sử dụng cho nhóm bit tạo thành thông tin nào đó. Vì vậy một từ 8 - bit có thể là số nhị phân 00100110. Cả 8- bit này được truyền thông đồng thời theo dây song song của chúng. Hệ thống PLC có 4 loại bus. 1. Bus dữ liệu: tải dữ liệu được sử dụng trong quá trình xử lý của CPU. Bộ xử lý 8- bit có 1 bus dữ liệu nội có thể thao tác các số 8- bit, có thể thực SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 19
  20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  KHOA ĐIỆN hiện các phép toán giữa các số 8-bit và phân phối các kết quả theo giá trị 8- bit. 2. Bus địa chỉ: được sử dụng để tải các địa chỉ và các vị trí trong bộ nhớ. Như vậy mỗi từ có thể được định vị trong bộ nhớ, mỗi vị trí nhớ được gán một địa chỉ duy nhất. Mỗi vị trí từ được gán một địa chỉ sao cho dữ liệu được lưu trữ ở vị trí nhất định. để CPU có thể đọc hoặc ghi ở đó bus địa chỉ mang thông tin cho biết địa chỉ sẽ được truy cập. Nếu bus địa chỉ gồm 8 đường, số lượng từ 8-bit, hoặc số lượng địa chỉ phân biệt là 28 = 256. Với bus địa chỉ 16 đường số lượng địa chỉ khả dụng là 65536. 3. Bus điều khiển: bus điều khiển mang các tín hiệu được CPU sử dụng để điều khiển. Ví dụ để thông báo cho các thiết bị nhớ nhận dữ liệu từ thiết bị nhập hoặc xuất dữ liệu và tải các tín hiệu chuẩn thời gian được dùng để đồng bộ hoá các hoạt động. 4. Bus hệ thống: được dùng để truyền thông giữa các cổng nhập/xuất và các thiết bị nhập/xuất. Bộ nhớ Trong hệ thống PLC có nhiều loại bộ nhớ như: bộ nhớ chỉ để đọc (ROM), bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM), bộ nhớ chỉ đọc có thể xoávà lập trình được (EPROM). Các loại bộ nhớ này đã được trình bày ở trên. 2.1.3 nguyên lý hoạt động của PLC Trong quá trình thực hiện chương trình CPU luôn làm việc với bảng ảnh ra. Tiếp theo của việc quét chương trình là truyền thông nội bộ và SVTH:NGUYỄN VĂN HẢI Page 20 Hình 1.6 Chu kỳ thực hiện vòng quét của CPU
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2397 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2