intTypePromotion=1
ADSENSE

Đồ án môn học Kỹ thuật lập trình PLC - Vũ Thanh Bình

Chia sẻ: Nguyễn Hồng Thanh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:66

202
lượt xem
57
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án môn học Kỹ thuật lập trình PLC tập trung nghiên cứu ứng dụng bộ điều khiển PLC S7-200 để điều khiển khởi động động cơ điện một chiều qua 3 cấp điện trở theo nguyên tắc thời gian, không đảo chiều quay. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án môn học Kỹ thuật lập trình PLC - Vũ Thanh Bình

  1. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam Lời nói đầu       Ngày nay, sự  phát triển của khoa học kỹ  thuật diễn ra nhanh chóng trên   toàn thế  giới. Những thành tựu khoa học kỹ  thuật đã được vận dụng trong  thực tế  để tạo ra hàng loạt sản phẩm mới. Một trong những thành tựu khoa  học đang được  ứng dụng rộng rãi đó là kỹ  thuật điều khiển lập trình. Tuy  mới phát  triển trong những năm gần đây nhưng nó đã nhanh chóng thay thế  được các công nghệ  điều khiển lạc hậu, với nhiều đặc điểm  ưu việt hơn.   Trong số  đó phát triển mạnh và có khả  năng  ứng dụng rộng rãi là bộ  điều  khiển lập trình PLC.     PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập  trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển  logic thông qua một ngôn ngữ  lập trình. Người sử  dụng có thể  lập trình để  thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. PLC dùng để thay thế các mạch rơle  trong thực tế, nó hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra  và đầu vào. Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo.  Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng sản xuất bộ điều khiển lập trình  như:   Siemens, Omron, ABB, Misubishi, Delta, GE fanus,... với nhiều  ứng   dụng như:   Điều khiển các thiết bị  thuỷ  lực và khí nén, điều khiển thang  máy, hệ  thống đèn giao thông, khởi động động cơ  một chiều,.... Sau khi kết  thúc môn học Lập trình PLC em được giao nhiệm vụ: “ Nghiên cứu ứng dụng   bộ điều khiển PLC S7­200 để điều khiển khởi động động cơ điện một chiều   qua 3 cấp điện trở theo nguyên tắc thời gian, không đảo chiều quay“.      Trong quá trình làm đồ  án tuy gặp nhiều khó khăn nhưng được sự  hướng  dẫn của thầy giáo Nguyễn Đắc Nam em đã hoàn thành đồ án này. Mặc dù đã  cố  gắng nhưng do thời gian có hạn và kiến thức của bản thân còn hạn chế  nên bản đồ  án không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong sự  đóng góp ý  kiến của các thầỳ, cô cũng như bạn bè để bản đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Phú Thọ, ngày , tháng 04, năm 2016 SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 1 Lớp:                 TĐ1Đ12      
  2. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam Sinh viên thực hiện Vũ Thanh Bình CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ PLC 1.1. Khái niệm, phân loại PLC 1.1.1 Khái niệm         PLC là viết tắt của Programmable Logic Controlle, là thiết bị điều khiển   lập trình được (khả  trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều  khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình  để thực hiện một loạt trình tự  các sự  kiện. Các sự  kiện này được kích hoạt   bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có  trễ  như thời gian định thì hay các sự  kiện được đếm. Một khi sự  kiện được   kích hoạt thật sự nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi   là thiết bị vật lý. Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong chương   trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ  ra tại các thời điểm đã lập trình.      Để  khắc phục những nhược điểm của bộ  điều khiển dùng dây nối (bộ  điều khiển bằng Relay) người ta đã chế  tạo ra bộ  PLC nhằm thỏa mãn các   yêu cầu sau : Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học. Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa. Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức  tạp. Hoàn toàn tin cậy trog môi trường công nghiệp. SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 2 Lớp:                 TĐ1Đ12      
  3. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam Giao tiếp được với các thiết bị  thông minh khác như: máy tính, nối  mạng, các mô Modul mở rộng. Giá cả có thể cạnh tranh được.     Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và   các Logic thời gian.Tuy nhiên, bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung  lượng nhớ và tính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ  xử  lý cũng như  giá cả  … Chính điều này đã gây ra sự  quan tâm sâu sắc đến việc sử  dụng  PLC trong công nghiệp. Các tập lệnh nhanh chóng đi từ  các lệnh logic đơn  giản  đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch … sau đó là các chức năng   làm toán trên các máy lớn … Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC  có dung lượng lớn, số lượng I/O nhiều hơn. A, Cấu trúc của PLC    PLC là một thiết bị cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển số thông  qua một ngôn nhữ lập trình. Toàn bộ  chương trình điều khiển được lưu nhớ  trong bộ  nhớ  của PLC. Điều này có thể  nói PLC giống như  một máy tính,  nghĩa là có bộ vi xử lý, một bộ điều hành, bộ  nhớ để  lưu chương trình điều   khiền,   dữ   liệu   và   các   cổng   ra   vào   để   giao   tiếp   với   các   đối   tượng   điều  khiển…Như  vậy có thể  thấy cấu trúc cơ  bản của một PLC bao giờ  cũng  gồm các thành phần cơ bản sau :       Mô đun nguồn, Mô đun xử  lý tín hiệu, Mô đun vào, Mô đun ra, Mô đun  nhớ, Thiết bị lập trình.     Sơ đồ của một bộ PLC cơ bản được biểu diễn ở hình bên dưới. Ngoài các  mô đun chính này, các PLC còn có các mô đun phụ  trợ  như  mô đun kết nối  Khối ngõ  ối các mô đun chức năng để xử lý  mạng, mô đun truyền thông, mô đun ghép n vào tín hiệu như  mô đun kết nối với các can nhiệt, mô đun điều khiển động cơ  bước, mô đun kết nối với encoder, mô đun đếm xung vào… Bộ nhớ Đơn vị xử lý  trung tâm Quản lý  Bộ nguồn ghép nối SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 3 Lớp:                 TĐ1Đ12       Khối ngõ ra
  4. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam                        Hình 1.1.1: Các thành phần cơ bản của một PLC      Trạng thái ngõ vào của PLC được phát hiện và lưu vào bộ  nhớ  đệm,(bộ  nhớ trong PLC gồm các loại sau: ROM, EPROM, EEOROM PLC ) thực hiện   các lệnh logic trên các trạng thái của chúng và thông qua chương trình trạng  thái, ngõ ra được cập nhật và lưu vào bộ  nhớ đệm. Sau đó, trạng thái ngõ ra   trong bộ nhớ  đệm được dùng để  đóng/mở  các tiếp điểm kích hoạt các thiết  bị tương ứng. Như vậy, sự hoạt động của các thiết bị được điều khiển hoàn  toàn tự  động theo chương trình trong bộ  nhớ. Chương trình được nạp vào  PLC thông qua thiết bị lập trình chuyên dụng. B, Nguyên lý hoạt động của PLC   Đơn vị xử lý trung tâm            CPU điều khiển các hoạt động  bên trong PLC. Bộ  xử  lý sẽ  đọc và   kiểm tra chương trình được chứa trong bộ  nhớ, sau đó  sẽ thực  hiện thứ tự  từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ  ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động  thực  thi  đó đều  phụ  thuộc  vào  chương  trình  điều  khiển  được  giữ  trong  bộ  nhớ. SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 4 Lớp:                 TĐ1Đ12      
  5. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam  Hệ thống bus           Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều   đường tín hiệu song song:    ­  Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau.  ­  Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu.  ­  Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu  khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC.       Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào   ra thông qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường,  ở  cùng thời  điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song.          Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và   I/O. Bên cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số  từ  1 8  MHZ. Xung này quyết định tốc độ  hoạt động của PLC và cung cấp các yếu  tố về định thời, đồng hồ của hệ thống.  Bộ nhớ       PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp:       Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I /O.       Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm,   ghi các Relay.     Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi  vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ  nhớ.    Địa chỉ  của từng ô nhớ  sẽ  được trỏ  đến bởi một bộ  đếm địa chỉ   ở  bên   trong bộ vi xử lý. Bộ  vi xử lý sẽ  giá trị  trong bộ  đếm này lên một trước khi   xử lý lệnh tiếp theo. Với một địa chỉ mới, nội dung của ô nhớ  tương ứng sẽ  xuất hiện ở đấu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc. SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 5 Lớp:                 TĐ1Đ12      
  6. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam   Bộ  nhớ bên trong PLC được tạo bỡi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch   này có khả  năng chứa 2000 đến 16000 dòng lệnh, tùy theo loại vi mạch.   Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng.     RAM (Random Access Memory) có thể  nạp chương trình, thay đổi hay  xóa bỏ  nội dung bất kỳ  lúc nào. Nội dung của RAM sẽ  bị  mất nếu nguồn   điện nuôi bị mất. Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin   khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài   năm. Trong thực tế  RAM được dùng để  khởi tạo và kiểm tra chương trình.  Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ  khả  năng tiêu thụ  thấp và  tuổi thọ lớn.      EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ  nhớ mà  người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được.   Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn, nó được gắn sẵn trong   máy, đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ  điều hành sẵn. Nếu người sử  dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong  PLC. Trên PG (Programer) có sẵn chổ ghi và xóa EPROM.   Môi trường ghi dữ liệu thứ ba là đĩa cứng hoặc đĩa mềm, được sử  dụng   trong máy lập trình.Đĩa cứng Hoặc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường   được dùng để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài.    Kích thước bộ nhớ: ­   Các PLC loại nhỏ  có thể  chứa từ  300  đến 1000 dòng lệnh tùy vào công  nghệ chế tạo. ­   Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K đến 16K, có khả năng chứa từ 2000  đến 16000 dòng lệnh.  Ngoài ra còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM, EPROM.  Các ngõ vào ra I/O       Các đường tín hiệu từ  bộ cảm biến được nối vào các modul (các đầu   vào của PLC), các cơ  cấu chấp hành được nối với các modul ra (các đầu ra  của PLC ). SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 6 Lớp:                 TĐ1Đ12      
  7. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam    Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu xử lý là  12/24VDC hoặc 100/240VAC.      Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các  kênh I/O được cung cấp bởi các đèn LED trên PLC, điều này làm cho việc   kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dể dàng và đơn giản.     Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON, OFF) để thực hiện   việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra .  Vòng quét chương trình. PLC thực hiện các công việc theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi   là một vòng quét (Scancyle), mỗi vòng quét được bắt đầu bằng việc chuyển  dữ liệu từ các cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực   hiện chương trình. Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện từ  lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dung   của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn  xử  lý các yêu cầu truyền thông (nếu có) và kiểm trạng thái của CPU. Mỗi  vòng quét có thể mô tả như sau: Hình 1.1.2: Chu kỳ thực hiện vòng quét của CPU trong bộ PLC     Thời gian cần thiết để cho PLC thực hiện được một vòng quét được gọi là  thời gian vòng quét (Scan time). Thời gian vòng quét không cố  định, tức là  SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 7 Lớp:                 TĐ1Đ12      
  8. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam không phải vòng quét nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian  như  nhau. Có vòng quét được thực hiện lâu, có vòng quét được thực hiện  nhanh tuỳthuộc vào số  lệnh trong chương trình được thực hiện, vào khối  lượng dữ liệu truyền thông. Trong vòng quét đó. Như vậy giữa việc đọc dữ  liệu từ đối tượngđể  xử lý, tính toán và việc gửi tín hiệu điều khiển đến đối  tượng có một khoảngthời gian trễ  đúng bằng thời gian vòng quét. Nói cách  khác, thời gian vòng quét quyết định tính thời gian thực của chương trình điều  khiển trong PLC. Thời gian vòng quét càng ngắn, tính thời gian thực của  chương trình càng cao. 1.1.2  Phân lọai PLC  * Theo hãng sản xuất     Các nhãn hiệu như: Siemens, Ormon, Misubishi, Alenbratlay, Delta,… * Theo version ­ PLC Siemens có các họ như S7­200, S7­300, S7­400,…           ­ PLC Misubishi có các họ như Alpha, Fx, Fx0, Fx0N,Fx1N,Fx2N   * Theo số lượng các đầu vào/ra    Ta có thể phân PLC thành bốn loại sau: Micro PLC là loại có dưới 32 kênh vào/ra. PLC nhỏ có đến 256 kênh vào/ra. PLC trung bình có đến 1024 kênh vào/ra. PLC có đến trên 1024 kênh vào/ra. +Các micro­PLC: Thường có ít hơn 32 đầu vào/ra. Ở hình vẽ bên là ví dụ về PLC họ T100MD­ 1616 do hãng Triangle Research International sản xuất. Cấu tạo tương  đối  đơn giản và toàn bộ các bộ phận được tích hợp trên một bảng mạch có kích  thước nhỏ gọn. Micro­PLC có cấu tạo gồm tất cả các bộ phận như bộ xử lý  tín hiệu, bộ  nguồn, các kênh vào/ra trong một khối. Các micro – PLC có  ưu   điểm hơn các PLC nhỏ là giá thành rẻ, dễ lắp đặt. Một loại micro PLC khác là DL05 của hãng Koyo, loại này có 32 kênh vào/ra. SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 8 Lớp:                 TĐ1Đ12      
  9. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam +PLC loại nhỏ: Có thể  có đến 256 đầu vào/ra. Hình dưới là PLC của hãng OMRON loại  ZEN­10C. Loại PLC này có 34 kênh vào/ra gồm: 6 kênh vào và 4 kênh ra trên  mô đun CPU, còn lại 3 mô đun vào/ra, với 4 kênh vào và 4 kênh ra cho mỗi mô   đun Hãng Siemens có các loại PLC nhỏ  như  S5­90U,S5­100U,S7­200, có số  lượng kênh vào/ra nhỏ hơn 256. +Các PLC trung bình: Có thể có đến 1024 đầu vào/ra. Loại CJ1M của Omron hình bên dưới có 320   kênh vào/ra.   +Các PLC loại lớn: Hãng Siemens là các loại series S7­300, S7­400. Các loại này có số  lượng   kênh vào/ra rất lớn. Các kênh này không thể  đấu trực tiếp lên PLC mà phải  thông qua các bộ dồn kênh và tách kênh (demultiplexeur và multiplexeur). PLC  S7­400 của Siemens là PLC mạnh nhất hiện nay. 1.2 Ứng dụng, ưu nhược điểm của PLC 1.2.1:  Ứng dụng của PLC    Ứng dụng của PLC trong công nghiệp. Dây chuyền đóng gói. Các robot lắp giáp sản phẩm . Điều khiển bơm. Dây chuyền xử lý hoá học. Công nghệ sản xuất giấy . Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh. Sản xuất xi măng. Công nghệ chế biến thực phẩm. Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn. SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 9 Lớp:                 TĐ1Đ12      
  10. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam Dây chuyền lắp giáp Tivi. Điều khiển hệ thống đèn giao thông. Quản lý tự động bãi đậu xe. Hệ thống báo động. Dây chuyền may công nghiệp. Điều khiển thang máy. Dây chuyền sản xuất xe ôtô. Sản xuất vi mạch. 1.2.2  Đánh giá ưu nhược điểm của PLC    Trước đây, bộ PLC thường rất đắt, khả năng hoạt động bị hạn chế và quy   trình lập trình phức tạp. Vì những lý do đó mà PLC chỉ được dùng trong những nhà  máy và các thiết bị  đặc biệt. Ngày nay do giảm giá liên tục, kèm theo tăng   khả  năng của PLC dẫn đến kết quả là ngày càng được áp dụng rộng rãi cho  các thiết bị máy móc. Các bộ  PLC đơn khối với 24 kênh đầu vào và 16 kênh   đầu ra thích hợp với các máy tiêu chuẩn đơn, các trang thiết bị liên hợp. Còn   các bộ PLC với nhiều khả năng ứng dụng và lựa chọn được dùng cho những   nhiệm vụ phức tạp hơn.       Có thể kể ra các ưu điểm của PLC như sau:       + Chuẩn bị  vào hoạt động nhanh: Thiết kế  kiểu module cho phép thích   nghi nhanh với mọi chức năng điều khiển. Khi đã được lắp ghép thì PLC sẵn sàng  làm việc ngay. Ngoài ra nó còn được sử  dụng lại cho các ứng dụng khác dễ  dàng.     + Độ tin cậy cao: Các linh kiện điện tử có tuổi thọ dài hơn các thiết bị cơ­ điện. Độ  tin cậy của PLC ngày càng tăng, bảo dưỡng định kỳ  thường không  cần thiết còn với mạch rơle công tắc tơ  thì việc bảo dưỡng định kỳ  là cần  thiết. SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 10 Lớp:                 TĐ1Đ12      
  11. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam     + Dễ dàng thay đổi chương trình: Những thay đổi chương trình được tiến   hành đơn giản. Để  sửa đổi hệ  thống điều khiển và các quy tắc điều khiển  đang được sử  dụng, người vận hành chỉ  cần nhập tập lệnh khác, gần như  không cần mắc nối lại dây (tuy nhiên, có thể vẫn phải nối lại nếu cần thiết).   Nhờ đó hệ thống rất linh hoạt và hiệu quả.      + Đánh giá nhu cầu đơn giản: Khi biết các đầu vào và các đầu ra thì có thể  đánh giá được kích cỡ yêu cầu của bộ nhớ hay độ dài chương trình. Do đó, có  thể  dễ  dàng và nhanh chóng lựa chọn PLC phù hợp với các yêu cầu công  nghệ đặt ra.          + Khả  năng tái tạo: Nếu dùng nhiều PLC với quy cách kỹ  thuật giống  nhau thì chi phí lao động sẽ giảm thấp hơn nhiều so với bộ điều khiển rơle,   đó là do giảm phần lớn lao động lắp ráp.       + Tiết kiệm không gian: PLC đòi hỏi ít không gian hơn so với bộ  điều   khiển rơle tương đương.      + Có tính chất nhiều chức năng: PLC có ưu điểm chính là có thể sử dụng   cùng một thiết bị điều khiển cơ  bản cho nhiều hệ  thống điều khiển. Người  ta thường dung PLC cho các quá trình tự động linh hoạt vì dễ dàng thuận tiện  trong tính toán, so sánh các giá trị  tương quan, thay đổi chương trình và thay   đổi các thông số.      + Về giá trị kinh tế: Khi xét về giá trị kinh tế của PLC phải đề cập đến số  lượng đầu ra và đầu vào. Quan hệ về giá thành với số lượng đầu vào/ra: nếu   số  lượng đầu vào/ra quá ít thì hệ rơle tỏ ra kinh tế hơn, những khi số lượng   đầu vào/ra tăng lên thì hệ PLC kinh tế hơn hẳn.                        Khi tính đến giá cả  của PLC thì không thể không kể đến giá của các bộ  phận phụ  không thể  thiếu như  thiết bị  lập trình, máy in, băng ghi... cả  việc   đào tạo nhân viên kỹ thuật. Nói chung những phần mềm để thiết kế lập trình   cho các mục đích đặc biệt là khá đắt. Ngày nay nhiều hãng chế  tạo PLC đã   cung cấp chọn bộ đóng gói phần mềm đã được thử nghiệm, nhưng việc thay   thế, sửa đổi các phần mềm là nhu cầu không thể tránh khỏi, do đó, vẫn cần   thiết phải có kỹ năng phần mềm. SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 11 Lớp:                 TĐ1Đ12      
  12. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam       Phân bố giá cả cho việc lắp đặt một PLC thường như sau: ­ 50% cho phần cứng của PLC. ­ 10% cho thiết kế khuân khổ chương trình. ­ 20% cho soạn thảo và lập trình. ­ 15% cho chạy thử nghiệm. ­ 5% cho tài liệu.      Việc lắp đặt một PLC tiếp theo chỉ bằng khoảng 1/2 giá thành của bộ đầu  tiền, nghĩa là hầu như chỉ còn chi phí phần cứng. So sánh đặc tính kĩ thuật giữa những hệ thống điều khiển: Chỉ tiêu so sánh Rơ ­ le Mạch số Máy tính PLC Giá   thành   từng  Khá thấp Thấp Cao Thấp Chức năng Kích thước vật lý Lớn Rất gọn Khá gọn Rất gọn Tốc   độ   điều  Chậm Rất nhanh Khá nhanh Nhanh khiển Khả   năng   chống  Xuất sắc Tốt Khá tốt Tốt nhiễu Lắp đặt Mất   thời  Mất   thời  Mất   nhiều  Lập   trình   và  gia   thiết  gian   thiết  thời   gian   lập  lắp   đặt   đơn  kế   lắp  kế trình giản đặt Khả   năng   điều  Không Có Có Có khiển   tác   vụ  phức tạp Để  thay đổi điều  Rất khó Khó Khá đơn giản Rất đơn giản khiển SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 12 Lớp:                 TĐ1Đ12      
  13. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam Công tác bảo trì Kém   ­có  Kém­nếu  Kém ­có nhiều  Tốt­các   modul  rất   nhiều  IC   được  mạch   điện   tử  được   tiêu  công tắc hàn chuyên dùng chuẩn hóa   Theo bảng so sánh PLC có những đặc điểm về phần cứng và phần mềm tốt  hơn hẳn so với  các hệ  thống khác làm nó trở  thành bộ   điều khiển công  nghiệp được sử dụng rộng rãi. CHƯƠNG HAI BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC S7­200 2.1: Cấu tạo của PLC S7­200        PLC S7­200 là một loại  PLC cỡ nhỏ của công ty Siemens. Cấu trúc S7­ 200 gồm 1 CPU và các module mở  rộng cho nhiều  ứng dụng khác nhau.S7­ 200 gồm nhiều loại: CPU 221, 222, 224, 226….có nhiều nhất 7 module mở  rộng khi có nhu cầu: tổng số  ngõ vào/ra, ngõ vào/ra Analog, kết nối mạng   ( AS­I, Profibus ) SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 13 Lớp:                 TĐ1Đ12      
  14. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam                     Hình 2.1.1: Hình dáng S7­200         PLC S7­200 có các đặc trưng về thông số kĩ thuật như sau :             Các đèn báo:   Có 3 loại đèn báo hoạt động: ­ RUN: đèn xanh –báo hiệu PLC đang hoạt ðộng ­ STOP:đèn vàng –báo hiệu PLC  ­ SF (system Failure):đèn đỏ báo hiệu PLC bị sự cố.   Có 2 loại đèn chỉ thị :  ­ Ix.x: chỉ trạng thái logic ngõ vào. ­ Qx.x: chỉ trạng thái logic ngõ ra    Ðặc điểm ngỏ vào SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 14 Lớp:                 TĐ1Đ12      
  15. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam ­ Mức logic 1 : 24VDC/7mA ­ Mức logic 0 : đến 5VDC/1mA  ­ Ðáp  ứng thời gian :  0.2ms ­ Cách ly quang :  500ACV ­ Ðịa chỉ ngõ vào :  Ix.x   Ðặc điểm ngõ ra: ­ Ðiện áp tác động: 24 ­28VDC/2A. ­ Ngõ ra Relay hoặc transitor Sourcing. ­ Chịu quá dòng đến 7A. ­ Ðiện trở cách ly nhỏ nhất 100 m Ω.  ­ Ðiện trở công tắc 200 Ω. ­ Ðiện trở công tắc: 200 m Ω. ­ Thời gian chuyển mạch tối đa 10 ms. ­ Không có chế độ bảo vệ ngắn mạch. ­ Ðịa chỉ ngõ ra: Qx.x ­ Nguồn cung cấp. ­ Ðiện áp nguồn 20­24 VDC. ­ Dòng tối đa 900 mA. ­ Thời gian duy trì khi mất nguồn 10 ms.  ­ Cầu chì bên trong 2A/250V. ­ Công tắc chọn mode. ­ Không có cách ly nguồn điện.    Modul công tắc chọn   Có 3 vị trí lựa chọn công tắc: ­ RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình. ­ STOP: PLC sẽ dừng chương trình khi có sự cố.       ­ TERM: cho phép máy lập trình quyết định chế độ hoạt động PLC    Pin và nguồn nuôi    Nguồn nuôi dùng để ghi chương trình hoặc nạp một chương trình mới. Nguồn pin có thể đuợc sử dụng để mở rộng thời gian lưu giữ cho các dữ liệu SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 15 Lớp:                 TĐ1Đ12      
  16. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam có trong bộ  nhớ. Nguồn pin được tự  động chuyển sang trạng thái tích cực   nếu như dung lượng tụ  nhớ bị cạn kiệt và nó phải thay thế  vào vị  trí đó để  dữ liệu trong bộ nhớ không bị mất đi.    Cổng truyền thông ­ Sử dụng cổng RS485 để ghép nối với máy tính hoặc thiết bị khác.       ­ Tốc độ truyền là 9600 bauds.       ­ Cấu trúc cổng truyền thông được mô phỏng như sau: ­ Ghép nối PLC và máy tính.  ­ Sử dụng cáp PC/PPI chuyển đổi giữa RS232 và RS485.  ­  Chuyển đổi và kết nối như hình sau:                                                                  Hình 2.1.1: Kết nối PLC với máy tính. SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 16 Lớp:                 TĐ1Đ12      
  17. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam    Đấu nối phần cứng Hình 2.1.2: Cấu hình vào ra của S7­200 CPU224 AC/DC/Relay     Mở rộng cổng vào ra    CPU212 cho phép mở rộng nhiều nhất 2 modul và CPU 224 nhiều nhất 7 modul. Các modul mở  rộng tương tự  và số  đều có trong S7­200 có thể  mở  rộng cổng vào/ra của PLC bằng cách ghép nối thêm vào nó các modul mở  rộng về phía bên phải của CPU, làm thành một mốc xích. Địa chỉ  của các vị  trí của modul được xác định bằng kiểu vào/ra và vị  trí của modul trong móc  xích, bao gồm các modul có cùng kiểu. Ví dụ  như  một modul cổng ra không thể  gán địa chỉ  của một modul cổng vào, cũng như  một modul tương tự  không  thể có địa chỉ như một modul số và ngược lại. Các modul mở rộng số hay rời  rạc đều chiếm chỗ trong bộ đệm, tương ứng với số đầu vào/ra của modul. 2.2. Địa chỉ và gán địa chỉ      Bộ nhớ của S7­200 được chia thành 4 vùng với một tụ có nhiệm vụ duy   trì SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 17 Lớp:                 TĐ1Đ12      
  18. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam dữ liệu trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn. Bộ nhớ S7­200   có tính năng động cao, đọc và ghi được trong toàn vùng, loại trừ các phần bit  nhớ đặc biệt được ký hiệu bởi SM (special memory) chỉ có thể truy nhập để  đọc.    ­Vùng chương trình: là miền bộ  nhớ  được sử  dụng để  lưu giữ  các lệnh   chương trình. Vùng này thuộc kiểu non­volatile đọc/ghi được.     ­Vùng   tham   số:   là   miền   lưu   giữ   các   tham   số   như:   từ   khoá,   địa   chỉ  trạm,...cũng   giống   như   vùng   chương   trình,   vùng   tham   số   thuộc   kiểu   non   volatile đọc/ghi được.   ­Vùng dữ liệu: được sử dụng để cất giữ các dữ liệu của chương trình bao   gồm các kết quả các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình,  bộ  đệm truyền thông... Một phần của vùng nhớ  này (200 byte đầu tiên đối  vời   CPU212,   1Kbyte   đầu   tiên   đối   với   CPU214)   thuộc   kiểu   non­volatile   đọc/ghi được.   ­Vùng đối tượng: Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra tương tự  được đặt trong vùng nhớ  cuối cùng. Vùng này không thuộc kiểu  nonvolatile nhưng đọc/ghi được. ?Hai vùng nhớ cuối cùng có ý nghĩa quan trong trong việc thực hiện một chương   trình.  ?Vùng dữ liệu là một miền nhớ động. Nó có thể truy nhập theo từng bit, từng   byte, từng từ  đơn (word) hoặc theo từng từ  kép và được sử  dụng làm miền  lưu trữ  dư liệu cho các thuật toán, các hàm truyền thông, lập bảng, các hàm  dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ… Ghi các dữ liệu kiểu bảng  bị  hạn chế  rất nhiều vì dữ  liệu kiểu bảng thường chỉ  được sử  dụng theo   những mục đích nhất định. Vùng dữ liệu lại được chia ra thành những miền  nhớ  nhỏ  với các công dụng khác nhau. Chúng được ký hiệu bằng các chưa  cái đầu tiên của tên tiếng Anh, đặc trưng cho công dụng riêng của chúng như  sau: ? V: Variable memory ? I: Input image register ? O: Output image register SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 18 Lớp:                 TĐ1Đ12      
  19. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam ? M: Internal memory bits ? SM: Specical memory bits Tất cả miền này đều có thể truy nhập được theo từmg bit, từng byte, từng từ  đơn (word – 2byte) hoặc từ kép (2 word)  Truy xuất dữ liệu trong PLC Truy cập theo bit: Tên miền(+) đia chi byte (+)  ̣ ̉ ̉ ́  (+) chi sô bit.     VD: I0.0, Q0.6, M10.2….  Truy cập theo byte: Tên miền (+) B (+) đia chi c ̣ ̉ ủa byte trong miền.     VD:VB0, QB0, MB10………  Truy cập theo tư: Tên mi ̀ ền (+) W (+) đia chi byte cao c ̣ ̉ ủa từ trong miền.     VD:VW0, QW2, MW4………  Truy cập theo tư kep ̀ ́ : Tên miền (+) D (+) đia chi byte cao c ̣ ̉ ủa từ trong miền.     VD:VD0, QD2, MD4, ID0……     2.3 Lập trình PLC S7­200 SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 19 Lớp:                 TĐ1Đ12      
  20. Đồ án CN: Điều khiển PLC                                  GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam 2.3.1: Phương pháp lập trình     S7­200 biểu diễn chương trình dưới dạng một mạch logic cứng bằng một   dãy các lệnh và khối chương trình theo thứ tự quy định. Các lệnh và khối này  sẽ  lần lượt được quét trong chương trình từ  đầu đến cuối trong một vòng  quét. PLC sẽ làm việc ngay tại vòng quét đầu tiên và từ đó thực hiện liên tục  chu kỳ  quét. Trong mỗi vòng quét nếu có một lệnh được gọi PLC sẽ  nhận   lệnh đó và thực hiện, nếu không quét kịp thì tại vòng quét tiếp theo sẽ  thực  hiện.       Có ba phương pháp lập trình cơ bản: ­ Lập trình hình thang (LAB – Ladder Logic). ­ Phương pháp khối hàm (FBD – Funtion Block Diagram). ­ Phương pháp liệt kê câu lệnh (STL – Statement List). Nếu chương trình được viết theo kiểu LAD hoặc FBD thì có thể  chuyển   sang dạng STL nhưng không phải mọi chương trình viết bằng STL đều có  thể chuyển sang hai dạng kia.      A. LAD:     Là ngôn ngữ lập trình bằng đồ  hoạ  mô phỏng theo mạch relay. Các phần   tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic.   ­ Tiếp điểm: Mô tả các tiếp điểm dùng trong mạch relay, toán hạng của tiếp  điểm dùng trong chương trình là bit. Có hai loại tiếp điểm: Tiếp điểm thường đóng Tiếp điểm thường mở   ­ Cuộn dây: mô tả cuộn dây relay. Toán hạng sử dụng là bit.   ­ Hộp: Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau làm việc khi có tín hiệu đến   kích. Những hàm thường được biểu diễn bằng hộp là các hàm tạo thời gian  (Timer), hàm đếm (Counter) và các hàm toán học.   ­ Mạng LAD: Là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn chỉnh. Thông   thường các tín hiệu điện phải đi từ  dây nóng qua thiết bị  rồi đến dây trung  hoà sau đó về  nguồn, tuy nhiên trong phần mềm lập trình chỉ  thể  hiện dây  nóng và bên trái và các đường nối đến thiết bị từ đó.     B. STL: SV Thực hiện:  Vũ Thanh Bình Trang 20 Lớp:                 TĐ1Đ12      
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2