HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Chia sẻ: Hoang Lam | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

76
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

CPU(center processing unit) : là bộ mạch xử lý trung tâm của mạch xử lý, nó quản lý tất cả các hoạt động của hệ và thực hiện tất cả các thao tác trên dữ liệu. Hầu hết các CPU chỉ bao gồm một tập các mạch lôgic thực hiện liên tục hai thao tác: tìm nạp lệnh và thực thi lệnh. CPU có khả năng hiểu và thực thi các lệnh dựa trên một tập các mã nhị phân. Mỗi mã nhị phân biểu thị cho một thao tác đơn giản....

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

CHƯƠNG 8 : HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 8.1 Các phương pháp điều khiển 8.1.1 Điều khiển dùng vi xử lý Hình 8.1 Sơ đồ khối mạch vi xử lý CPU(center processing unit) : là bộ mạch xử lý trung tâm của mạch xử lý, nó quản lý tất cả các hoạt động của hệ và thực hiện tất cả các thao tác trên d ữ liệu. Hầu hết các CPU chỉ bao gồm một tập các mạch lôgic thực hiện liên tục hai thao tác: tìm nạp lệnh và thực thi lệnh. CPU có khả năng hiểu và thực thi các lệnh dựa trên một tập các mã nhị phân. Mỗi mã nhị phân biểu thị cho một thao tác đơn giản. Các lệnh này thường là các lệnh số học, các lệnh lôgic, các lệnh di chuyển dữ liệu hoặc các lệnh rẽ nhánh được biểu thị bỡi một tập hợp các mã nhị phân và được gọi là tập lệnh (instruction set). Bộ nhớ Rom (read only memory) : được gọi là bộ nhớ chỉ đọc, là loại bộ nhớ được truy xuất trực tiếp bỡi CPU. CPU chỉ có thể đọc nội dung từ Rom mà không thể ghi nội dung vào Rom. Rom vẫn lưu được nội dung của nó khi mất nguồn. Ram (random access memory) : được gọi là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên, là một loại bộ nhớ được truy xuất trực tiếp từ CPU. CPU có thể đọc dữ liệu từ Ram và cũng có thể ghi dữ liệu vào Ram. Khi dung lượng của dữ liệu cần ghi vào Ram lớn hơn dung lượng còn trống của Ram thì dữ liệu cũ sẽ bị ghi đè lên bỡi dữ liệu mới. Ram sẽ xoá khi mất nguồn. Bus : một bus là một tập các dây dẫn mang thông tin có cùng một mục đích. Việc truy xuất tới một mạch xung quanh CPU chỉ sử dụng 3 bus : bus đ ịa chỉ, bus dữ liệu, bus điều khiển. Với mỗi thao tác đọc hoặc ghi, CPU xác định rõ ràng vị trí của dữ liệu bằng cách đặt một địa chỉ lên bus địa chỉ, sau đó tích cực kích một tín hiệu trên bus điều khiển để chỉ ra thao tác là đọc hay ghi. Thao tác đọc : lấy một byte dữ liệu từ bộ nhớ ở vị trí đã xác định và đặt byte này lên bus dữ liệu. CPU đọc dữ liệu và đặt dữ liệu vào một trong các thanh ghi nội của CPU. Thao tác ghi : CPU xuất dữ liệu lên bus dữ liệu, nhờ vào tín hiệu điều khiển bộ nhớ nhận biết đây là thao tác và dữ liệu vào vị trí đã xác định. Bus dữ liệu : mang thông tin thông tin giữa CPU và bộ nhớ cũng như giữa CPU và các thiết bị xuất nhâp. Số đường truyền của bus dữ liệu rất quan trọng đối với hiệu suất tổng thể mạch vi xử lý bỡi vì truy xuất dữ liệu (di chuyển dữ liệu giữa bộ nhớ và CPU thông qua bus dữ liệu) thường rất lớn. Bus dữ liệu thường là bus hai chiều. Bus điều khiển : là một hỗn hợp các tín hiệu, mỗi tín hiệu có một vai trò riêng trong việc điều khiển có trật tự của hệ thống. Thông thường, các tín hiệu
điều khiển là các tín hiệu định thời được cung cấp bỡi CPU để đồng bộ việc di chuyển thông tin trên các bus địa chỉ và bus dữ liệu. Bus địa chỉ : truyền địa chỉ cho CPU chỉ định tới bộ nhớ. Bus địa chỉ là bus một chiều. Các thiết bị ngoại vi: là các thiết bị bên ngoài để giao tiếp với người sử dụng: các thiết bị hiển thị, thiết bị xuất nhập hoặc cũng có thể là các cơ cấu tác động, các đối tượng điều khiển. Bộ dao động : tạo nên tần số chuẩn, phân chia theo đúng nhịp thao tác của CPU. Tần số xung nhiệt của bộ dao động phải hợp với tốc độ xử lý của CPU, không nên lớn hơn hay nhỏ hơn. Mạch cách ly : các thiết bị bên ngoài mà đặc biệt là các cơ cấu tác đ ộng có công suất lớn làm việc với dòng và áp cao thường xảy ra hiện tượng quá dòng, quá áp hay sụt áp làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới các mạch điện bên trong của mạch vi xử lý. Vì vậy, mạch cách ly được sử dụng nhằm mục đích cách ly giữa mạch vi xử lý và cơ cấu tác động giúp bảo vệ mạch. Ưu nhược điểm của điều khiển bằng vi xử lý :  Giá thành thấp  Tốc độ đáp ứng nhanh  Có khả năng điều khiển các hệ thống phức tạp. Nhược điểm :  Phải nắm vững về lập trình, sử dụng ngôn ngữ.  Không có chế độ gỡ rối như PLC.  Điều khiển tương đối cứng, khó thay đổi chương trình điều khiển.  Khả năng chống nhiễu tương đối thấp.  Không thích hợp khi làm việc trong môi trường công nghiệp.  Không thích hợp sản xuất đơn chiếc. 8.1.2 Điều khiển dùng PLC. Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả các tín hiệu ngõ vào, được đưa về từ quá trình điều khiển, thực hiện lôgic được lập trong chương trình và kích ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài tương ứng. PLC cho phép lập trình một cách dễ dàng bằng các câu lệnh, hoặc dùng ladder. Ngõ ra của PLC có thể là transitor hoặc rơle, khi mạch cần có công suất lớn phải kết hợp với rơle ngõ ra, PLC thực hiện các câu lệnh một cách nhanh chóng. Hiện nay trên thị trường cũng có rất nhiều loại PLC của các hãng khác nhau (semien, misubishi, omron. . .). Ưu điểm :  Khả năng chống nhiễu tốt.
 Cấu trúc dạng module cho phép dễ dàng thay thế, sữa chữa, bảo trì, mở rộng hay nâng cấp với chi phí thấp.  Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngõ vào và ngõ ra được chuẩn hoá.  Làm việc ổn định, độ tin cậy cao.  Dễ lập trình và thay đổi chương trình điều khiển.  Có khả năng nối mạng, giao tiếp, truyền thông với các thiết bị khác như máy tính PC.  Ngôn ngữ lập trình chuyên dùng: ladder, instruction, step ledder.  Thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động nhanh.  PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống mà không cần có sự thay đổi nào về mặt kết nối dây, sự thay đổi chỉ là sự thay đổi chương trình điều khiển.  PLC cho phép kết nối trực tiếp đến những cơ cấu tác động có công suất nhỏ ở ngõ ra và những mạch chuyển đổi tín hiệu ờ ngõ vào mà không cần có các mạch giao tiếp rơle trung gian.  Kích thước nhỏ gọn.  Tốc độ đáp ứng nhanh.  Thích hợp với các hệ thống điều khiển phức tạp và linh hoạt.  Thích hợp làm việc trong môi trường công nghiệp. Nhược điểm :  Giá thành tương đối cao. 8.1.3 Điều khiển dùng rơle Rơle là một công tắc điện có khả năng chịu được dòng cao, được tác đ ộng gián tiếp bỡi dòng điện điều khiển có cường độ thấp. Nó là thành phần quan trọng trong các hệ thống điều khiển hiện đại.
Rơle lúc đầu được sử dụng trong hệ thống đơn giản dùng vào việc khuếch đại công suất các tín hiệu điện tín để truyền đi xa. Sau này rơle cho phép thực hiện các hệ thống tinh vi hơn và được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị công nghiệp với nhiệm vụ là tạo sự giao tiếp giữa các tín hiệu ở mức điện ạp thấp ( 5- 24V) từ các bộ điều khiển đến các thiết bị công suất hoặc cơ c ấu tác động làm việc với điện áp và dòng cao. Tất cả các rơle đều có cấu tạo về cơ để đóng mở tiếp điểm. Chính cấu tạo này làm hạn chế tốc độ tác động, tuổi thọ và độ tin cậy. Một số nhược điểm là rơle cồng kềnh, chiếm nhiều không gian trong tủ điều khiển và không kinh tế trong trường hợp chỉ làm các nhiệm vụ như một công tắc đơn giản. Một hệ thống điều khiển dùng rơle có thể dùng đến hàng trăm rơle, trong đó một rơle có thể đóng mở nhiều tiếp điểm đồng thời. Đặc điểm chung của hệ thống này là dễ thiết kế và lắp đặt. Toàn bộ công việc điều khiển đ ược thông qua phối hợp trình tự hoạt động của các rơle. Bằng cách kết nối các tiếp điểm ở ngõ vào và ngõ ra của các rơle theo kiểu nối tiếp hoặc song song có thể tạo ra các lôgic điều khiển. Việc tổ chức các phần tử lôgic khác nhau có thể dùng để tạo ra các chương trình điều khiển phức tạp. Tuy nhiên cách thức kết nối như vậy làm mạch điều khiển khó có thể thay đổi được hoạt động điều khiển. Đây là một trong những nhược điểm của rơle. Bảng 7.1 Bảng so sánh bảo trì và vận hành Chỉ tiêu so sánh Vi xử lý Rơle Plc Giá thành từng chức năng Thấp Thấp Cao Kích thước vật lý Rất gọn Lớn Rất gọn Tốc độ điều khiển Rất nhanh Chậm Nhanh Khả năng chống nhiễu Tốt Khá tốt Tốt Lắp dặt Mất thời gian thiết Mất thời gian lập trình Lập trình và lắp đặt đơn kế giản Khả năng điều khiển tác vụ Có Có Có phức tạp Dễ thay đổi điều khiển Khó Rất khó Rất đơn giản Công tác bảo trì Kém - nếu ic được Kém – có rất nhiều Tốt – các modun được tiêu hàn công tắc chuẩn hoá 8.2 Hệ thống điều khiển của máy cào
8.2.1 Lựa chọn loại hình điều khiển Máy cào làm việc trong nhà kho và đánh đống các vật liệu rời nên rất bụi bặm. Máy c ào là một mắc xích trong toàn dây chuyền sản xuất ximăng, tất cả các hoạt động của máy đều phải đồng bộ với toàn dây chuyền, các hoạt động của máy được điều khiển trực tiếp tại nhà kho hay cũng có thể điều khiển tại phòng điều khiển. Thích hợp nhất là chọn điều khiển bằng PLC. 8.2.2 Mô tả hoạt động của máy cào Máy cào làm việc theo trình tự như sau : đầu tiên máy di chuyển đến vị trí làm việc hạ cần cào đồng thời xích cào làm việc, cần cào thay đổi góc nghiêng cho đến khi đạt góc nghiêng nhỏ nhất là xích cào vẫn làm việc trong một khoảng thời gian đủ để cào hoàn toàn vật liệu từ nền vào máng dỡ liệu, sau đó xích cào dừng và cần cào được nâng lên vị trí cao nhất, lúc này cơ c ấu di chuyển ngang được khởi động và dịch chuyển máy sang vị trí làm việc tiếp theo. 8.2.3 Sơ đồ mạch điều khiển Máy cào được điều khiển bán tự động với sự điều khiển của bộ điều khiển PLC. Xuất phát từ yêu cầu làm việc của mày cào liệu như trên ta thiết kế mạch PLC điều khiển như sau : Hình 8.1 Mạch điều khiển PLC Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển Tại vị trí làm việc đầu tiên : người điều khiển nhấn nút khởi động thì đầu ra nhận được đồng thời hai tín hiệu điều khiển hạ cần và xích cào chuy ển động làm việc .
Sau khi cần hạ đến vị trí thấp nhất cảm biến ở vị trí hoạt động và báo tín hiệu cho Timer đếm thời gian, sau 40s thì đóng thì đầu ra nhận được tín hiệu dừng xích cào và nâng cần cào. Sau khi cần được nâng đến vị trí cao nhất thì cảm biến vị trí hoạt động và truyền tính hiệu đến cho phép cơ cấu di chuyển cơ cấu di chuyển ngang hoạt động để di chuyển đến vị trí làm việc tiếp theo.