đồ án: thiết kế hệ thống điều khiển tự động, chương 4

Chia sẻ: Minh Anh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

168
lượt xem 67
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

PLC được sản xuất theo dạng mô đun hoá, để thay thế, bổ xung hoặc sữa chữa dễ dàng. Trên hình 1.19 là cấu tạo đặc trưng của các mô đun vào/ ra. Các mô đun này có cấu tạo là các mạch in chứa trong các hộp tiêu chuẩn hoá, có kênh truyền dữ liệu song song để có thể kết nối với nhau và truyền dữ liệu vào bộ xử lý. Mặt sau của các hộp này là các cầu nối và nguồn điện áp một chiều để cung cấp cho mạch in hoạt động. Các hộp chứa...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: đồ án: thiết kế hệ thống điều khiển tự động, chương 4

Chương 4: CÊu tróc cña c¸c m« ®un vµo ra PLC ®−îc s¶n xuÊt theo d¹ng m« ®un ho¸, ®Ó thay thÕ, bæ xung hoÆc s÷a ch÷a dÔ dµng. Trªn h×nh 1.19 lµ cÊu t¹o ®Æc tr−ng cña c¸c m« ®un vµo/ ra. C¸c m« ®un nµy cã cÊu t¹o lµ c¸c m¹ch in chøa trong c¸c hép tiªu chuÈn ho¸, cã kªnh truyÒn d÷ liÖu song song ®Ó cã thÓ kÕt nèi víi nhau vµ truyÒn d÷ liÖu vµo bé xö lý. MÆt sau cña c¸c hép nµy lµ c¸c cÇu nèi vµ nguån ®iÖn ¸p mét chiÒu ®Ó cung cÊp cho m¹ch in ho¹t ®éng. C¸c hép chøa c¸c m« ®un vµo/ra cã thÓ l¾p lªn tñ ®iÒu khiÓn chÝnh hoÆc c¸c tñ phô nhê c¸c gi¸ ®ì tiªu chuÈn. C¸c m« ®un vµo/ra sè (Digital I/O) C¸c kªnh vµo/ra sè lµ nÐt chung ®Æc tr−ng cña phÇn lín c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn sè. C¸c kªnh nµy ®Òu cã hai tr¹ng th¸i nh− ®ãng/ ng¾t, më/ ®ãng nèi qua c¸c giao diÖn víi bé xö lý tÝn hiÖu. Mçi m« ®un vµo/ra sè ®Òu ®−îc kÝch ho¹t bëi ®iÖn ¸p nguån do tÝn hiÖu cÊp, cã thÓ lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu: +5VDC, +24VDC hay ®iÖn ¸p xoay chiÒu: 110VAC, 220VA C. H×nh 1.19. S¬ ®å ghÐp nèi c¸c m« ®un vµo/ ra víi CPU Kªnh vµo sè nÕu ®−îc nèi víi c«ng t¾c ®ãng/ng¾t th× th«ng th−êng 1
nã cÊp nguån ®iÖn ¸p vµo trong c¸c m¹ch in cña m« ®un. M« ®un vµo sÏ chuyÓn ®æi ®iÖn ¸p vµo thµnh møc t−¬ng ®−¬ng víi møc tÝn hiÖu l« gÝc mµ bé xö lý tÝn hiÖu cã thÓ xö lý ®−îc. Gi¸ trÞ l« gÝc 1 t−¬ng ®−¬ng víi bËt hay ®ãng, vµ l« gÝc 0 t−¬ng ®−¬ng víi ng¾t hay më. Mét m¹ch vµo sè ®−îc biÓu diÔn trªn h×nh 1.20. Nguån ®iÖn ¸p cÊp ®Õn c¸c thiÖt bÞ bªn ngoµi cã thÓ 2
lµ ®iÖn ¸p 110Vac, 220Vac, +24Vdc, +5Vdc. C¸c kªnh trong m« ®un vµo nµy ®Òu cã m¹nh chuyÓn ®æi ®iÖn ¸p vÒ ®iÖn ¸p +/-5Vdc. §iÖn ¸p trªn ®Çu vµo khi ®i qua c¸c thiÕt bÞ nh− c«ng t¾c, nót Ên, nót khëi ®éng ®i vµo ®Õn PLC th× trë thµnh tÝn hiÖu l« gÝc sè chø kh«ng cßn lµ dßng ®iÖn ch¹y qua c¸c tiÕp ®iÓm nh− trong m¹ch ®iÖn r¬ le th«ng th−êng. PhÇn lín c¸c m« ®un vµo ®Òu cã trang bÞ c¸c ®i èt quang LED, ®Ó b¸o hiÖu tr¹ng th¸i cña c¸c tÝn hiÖu vµo. A Nót Ên (NC) 00 C«ng t¾c phao (NC) 01 C«ng t¾c hµnh tr×nh (NO) 02 C«ng t¾c hµnh tr×nh (NC) 03 C«ng t¾c ¸p suÊt (NO) 04 C«ng t¾c ¸p suÊt (NC) 05 C«ng t¾c l−u l−îng (NC) 06 C«ng t¾c nhiÖt (NC) 07 B D©y nãng 110Vac D©y trung tÝnh H×nh 1.20. S¬ ®å ®Êu ®©y trªn m« ®un vµo sè C¸c m« ®un ra sè cã c¸c giao diÖn ®Ó cÊp ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cho c¬ cÊu chÊp hµnh. NÕu kªnh ra ®−îc bËt lªn tøc lµ cã gi¸ trÞ l« gÝc 1 tõ ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn, m¹ch ra sÏ ®−îc cÊp ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®Ó kÝch ho¹t c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh t−¬ng øng víi kªnh ra nµy. S¬ ®å ghÐp nèi cña m« ®un ra ®−îc minh ho¹ trªn h×nh 1.21. Trªn m¹ch ra th−êng ®−îc trang bi cÇu ch× ®Ó ®Ò phßng tr−êng hîp dßng qu¸ t¶i do d©y bÞ chËp, cã thÓ lµm háng c¬ cÊu chÊp hµnh. NÕu cÇu ch× kh«ng cã, th× nã ph¶i ®−îc bæ xung vµo trong thiÕt kÕ cña hÖ thèng. C¸c tÝn hiÖu ra3 trªn m« ®un sè còng lµ c¸c tÝn hiÖu ho¹t ®éng víi hai tr¹ng th¸i ®ãng vµ ng¾t hay bËt (ON) vµ t¾t (OFF). C¸c
c¬ cÊu chÊp hµnh d¹ng nµy cã thÓ lµ ®éng c¬, b¬m, van, ®Ìn hiÖu vv. C¸c ®éng c¬ ë ®©y kh«ng ®iÒu khiÓn tèc ®é hay vÞ trÝ 4
mµ chØ ®¬n thuÇn lµ ch¹y víi víi mét tèc ®é cè ®Þnh hay lµ dõng ch¹y. C¸c xi lanh, c¸c van khÝ nÐn hay thuû lùc phÇn lín dïng cho hai tr¹ng th¸i lµ lµm viÖc vµ kh«ng lµm viÖc. C¸c tr¹ng th¸i cña ®Çu ra ®−îc duy tr× cho ®Õn khi tÝnh liªn tôc cña l« gÝc trªn c¸c bËc thang kh«ng cßn ®¶m b¶o. D ©y nãng D©y trung tÝnh 110Va c A Vµo N 0 Bé gia nhiÖt 1 H1 Bé gia nhiÖt 1 2 H2 2 Van tr−ît FV-1 3 FV-1 3 Van tr−ît FV-2 4 FV-2 Bé khëi ®éng b¬m sè 3 4 5 P3 Bé khëi ®éng b¬m sè 4 P4 5 6 6 Bé khëi ®éng m¸y trén 1 7 M1 Bé khëi ®éng m¸y trén 2 7 8 M2 D©y trung tÝnh N N D©y ®Êu bªn ngoµi H×nh 1.21 . S¬ ®å ®Êu d©y trªn m« ®un ra sè C¸c m« ®un vµo/ra t−¬ng tù (Analog I/O) C¸c m« ®un t−¬ng tù t¹o kh¶ n¨ng theo dâi vµ ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p hoÆc dßng ®iÖn t−¬ng tù, t−¬ng øng víi phÇn lín c¸c c¶m biÕn, c¸c ®éng c¬, c¸c thiÕt bÞ gia c«ng, xö lý. B»ng viÖc sö dông c¸c kªnh t−¬ng tù phÇn lín c¸c ®¹i l−îng ®−îc ®iÒu khiÓn trong qu¸ tr×nh cã thÓ ®o ®−îc vµ ®iÒu khiÓn ®−îc nhê c¸c giao diÖn t−¬ng tù/ sè A/D hoÆc ng−îc l¹i D/A. Giao diÖn t−¬ng tù/ sè th−êng sö dông chuÈn ®¬n cùc (unipolar) hoÆc l−ìng cùc (bipolar). C¸c kªnh vµo ra t−¬ng tù cã thÓ cã møc n¨ng l−îng kh¸c nhau, ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn kh¸c nhau. C¸c møc n¨ng l−îng nµy cã thÓ chän th«ng qua phÇn cøng hoÆc phÇn mÒm. M« 5 ®un vµo t−¬ng tù ®−îc kÕt nèi víi c¸c c¶m biÕn t−¬ng tù nh− c¶m biÕn vÞ
trÝ, tèc ®é, ¸p suÊt, nhiÖt ®é vv. M« ®un nµy cã thÓ dïng trong c¸c thiÕt bÞ ®o tù ®éng, c¸c hÖ thèng thu thËp d÷ liÖu, c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng. Trªn h×nh 1.22.a lµ m« ®un ra sè S5-100U cña Siemens. 6
C¸c m« ®un chuyªn dông C¸c m« ®un sè vµ t−¬ng tù chiÕm ®Õn 80% c¸c ®¹i l−îng vµo/ ra trong c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn. MÆc nhiªn ®Ó xö lý mét sè d¹ng tÝn hiÖu hoÆc d÷ liÖu, hÖ thèng ®iÒu khiÓn cÇn c¸c m« ®un chuyªn dông. C¸c m« ®un nµy cã c¸c giao diÖn cã thÓ xö lý c¸c tÝn hiÖu vµo d¹ng tÝn hiÖu tõ can nhiÖt, tõ c¸c bé ®Õm xung, hay c¸c tÝn hiÖu kh«ng thÓ dïng c¸c giao diÖn vµo/ra tiªu chÈn. C¸c m« ®un chuyªn dông nµy cã thÓ ®−îc trang bÞ thªm bé vi xö lý ®Ó tao ra c¸c giao diÖn th«ng minh. C¸c m« ®un nµy cã thÓ thùc hiÖn toµn bé c¸c chøc n¨ng xö lý tÝn hiÖu ®éc lËp víi CPU vµ chu tr×nh quÐt cña ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. VÝ dô lµ m« ®un ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b−íc h×nh 1.22.b, m« ®un ®iÒu khiÓn vÞ trÝ h×nh 1.22.c cña S5- 100 U. Trong sè c¸c m« ®un chuyªn dông cã c¶ c¸c m« ®un truyÒn th«ng h×nh 1.22.d. C¸c m« ®un nµy cã thÓ trao ®æi víi hÖ ®iÒu khiÓn ph©n t¸n, víi m¹ng PLC kh¸c, c¸c m¸y tÝnh chñ hoÆc c¸c thiÕt bÞ th«ng minh kh¸c. a, b, c, d, H×nh 1.22. Mét sè m« ®un ®Æc biÖt cña PLC S5 - Siemens a, M« ®un ra t−¬ng tù S5-100U; b, M« ®un ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b−íc; c, M« ®un ®iÒu khiÓn vÞ trÝ; d, M« ®un kÕt nèi m¹ng M« ®un nguån Th−êng nguån cÊp cho PLC lµ nguån ®iÖn l−íi xoay chiÒu AC ®Ó t¹o ra nguån mét chiÒu DC cho c¸c m¹ch bªn trong cña PLC. Nguån ®iÖn l−íi cã thÓ lµ 110 VAC, 220 VAC hay ®iÖn ¸p kh¸c tuú thuéc theo yªu cÇu cña ng−êi sö dông. Nguån nµy còng dïng ®Ó cÊp n¨ng l−îng ®Ó ®ãng ng¾t ®éng c¬ hay c¸c c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh kh¸c nªn cÇn ph¶i 7
®−îc c¸ch ®iÖn tèt ®Ó tr¸nh g©y nhiÔu cho m« ®un CPU. M« ®un ghÐp nèi m¹ng M« ®un nµy cho phÐp ghÐp nèi c¸c PLC víi nhau, víi m¸y tÝnh vµ c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn sè kh¸c th«ng qua m¹ng néi bé. 8
M« ®un phô trî Cho phÐp ghÐp nèi víi c¸c thiÕt bÞ bªn ngoµi nh− mµn h×nh, bµm phÝm, bé lËp tr×nh cÇm tay (h×nh 1.23), m¸y in, thiÕt bÞ m« pháng, bé n¹p EPROM, m¸y tÝnh d¹ng m« ®un ho¸, bé xö lý ®å ho¹ vv. Trong mét sè hÖ thèng ®iÒu khiÓn cã cÇn ®Õn mµn h×nh ®Ó m« pháng hay ®Ó theo dâi ho¹t ®éng cña hÖ thèng, ng−êi ta cã thÓ sö dông mét trong hai ph−¬ng ph¸p sau: - Ph−¬ng ph¸p thø nhÊt lµ nèi c¸c m« ®un vµo ra cña PLC vµo mét b¶ng ®iÒu khiÓn víi mµn h×nh mµu, cã trang bÞ c¸c ®Ìn tÝn hiÖu vµ c¸c bé chØ thÞ sè. Ph−¬ng ph¸p nµy ph¶i kÕt nèi cè ®Þnh vµ nÕu hÖ ph¶i më réng thªm sÏ kh«ng sö dông ®− îc . - Ph−¬ng ph¸p thø hai lµ sö dông m¸y tÝnh c¸ nh©n, lo¹i dïng trong m«i tr−êng c«ng nghiÖp cã trang bÞ phÇn mÒm ®å ho¹ mµu. Ph−¬ng ph¸p nµy cã −u ®iÓm lµ dÔ dµng thay ®æi mµn h×nh cña qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn, cã thÓ thùc hiÖn mét sè choc n¨ng c¶nh b¸o, lËp b¸o c¸o vµ so¹n th¶o phÇn mÒm cho PLC. 9