Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng Trờng ĐH Nông nghiệp I - 21 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện * Bộ nhớ tốc độ cao với kích thớc nhỏ để lu các kết tạm thời và các thông tin điều khiển. * Nguyên tắc xử lý của CPU Hình 14. Nguyên lý làm việc của CPU Đầu tiên CPU sẽ nạp dữ liệu vào bộ nhớ, sau đó CPU thực hiện chuỗi chơng trình sau khi đợc lu trong bộ nhớ nội theo từng bớc từ bớc 0 đến hết END. Sau khi thực hiện xong, CPU tiến hành kiểm tra lỗi và thông báo nếu có lỗi, nếu không có lỗi CPU đa tín hiệu ra và chơng trình tiếp theo đợc đa vào - Bộ nhớ: Bao gồm bộ nhớ chứa chơng trình, bộ nhớ dữ liệu. Trong PLC này có hai loại bộ nhớ: Bộ nhớ RAM, bộ nhớ ROM. * Bộ nhớ RAM là bộ nhớ chính trong mọi máy tính, kể cả trong PLC. Bộ nhớ RAM có u điểm dung lợng lớn với giá rẻ và có thể ghi đọc dễ dàng. Nhng dữ liệu bị mất khi có sự cố mất điện. Do đó để duy trì ngời ta dùng pin làm nguồn nuôi cho RAM. Bộ nhớ này có nhiệm vụ lu giữ chơng trình điều khiển. * Bộ nhớ ROM bộ nhớ chỉ đọc, bộ nhớ có đặc tính trái ngợc với bộ nhớ RAM, dữ liệu trong nó khi đã ghi thì rất khó xoá, nhng hiện nay đã có Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng Trờng ĐH Nông nghiệp I - 22 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện loại ROM ghi lại đợc. Trong PLC sử dụng hai loại ROM là EPROM và EEPROM. Bộ nhớ ROM có nhiệm vụ lu giữ các dữ liệu hệ thống - Thời gian đáp ứng của PLC Ngõ vào của PLC nhận tín hiệu từ các sensor, từ sự đóng ngắt tiếp điểm của các nút ấn, công tắc hành trình. Để chống rung ở cổng vào PLC có một mạch lọc điều đó làm chậm thời gian đáp ứng từ (100ms đến 25.5 ms),với trờng hợp đặc biệt LG cũng cung cấp các modul có các ngõ chuyên dùng với tốc độ đáp ứng nhanh. Còn ở ngõ ra thời gian đáp ứng đủ nhanh cỡ vài ms. b. Tập lệnh của PLC Lập lệnh của PLC LG + Phần mềm KLG WIN Version3.60 Đối với bất kỳ loại PLC nào muốn chúng làm việc điều khiển một công đoạn sản xuất hay cả một dây chuyền công nghệ thì bao giờ cũng phải lập trình cho nó. Đối với PLC LG cũng vậy, phần mềm của LG đa ra để lập trình cho các họ PLC của mình là KGL WIN phiên bản 3.60. Phần mềm này cài đặt dễ dàng trên máy PC với những yêu cầu về cấu hình nh sau: - Máy PC tối thiểu từ Pentium II trở lên, Ram từ 8 Mb trở lên - Máy tính phải có cổng nối tiếp dùng để kết nối - Dung lợng ổ cứng còn trống tối thiểu 20Mb - Có ổ đĩa mềm, hệ điều hành Windows 9.x hoặc XP, phần mền KGL Hình 15. Màn hình lập trình của KGL WIN B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn Duy Hoµng Tr−êng §H N«ng nghiÖp I - 23 - T§H K46 - Khoa C¬ §iÖn + Mét sè lÖnh c¬ b¶n cña K200S B¶ng 1. C¸c lÖnh truyÒn d÷ liÖu tõ tiÕp ®iÓm - C¸c lÖnh so s¸nh B¶ng 2. C¸c lÖnh so s¸nh Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng Trờng ĐH Nông nghiệp I - 24 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện Lệnh so sánh có ở tất cả các CPU PLC của LGIS. Dữ liệu đợc so sánh chứa trong toán tử S1 và S2, kết qủa của phép so sánh này đợc lu trữ nh sau: Đối với các lệnh CMP, DCMP, TCMP, TCMPP kết quả phép so sánh chứa trong các cờ F120 đến F125 dới dạng 1 hoặc 0 Bảng 3. Giá trị của các cờ khi thực hiện phép so sánh Đối với các lệnh so sánh dạng Words kết quả đợc lu trong toán tử D ( Toán tử D có thể thể hiện trạng thái của các cờ nh : M, P, K, L ) Ngoài ra phần mềm KGL-Win còn hỗ trợ một số lệnh so sánh thông thờng khác đễ hiểu hơn nh sau B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn Duy Hoµng Tr−êng §H N«ng nghiÖp I - 25 - T§H K46 - Khoa C¬ §iÖn B¶ng 4. C¸c lÖnh so s¸nh d÷ liÖu 16 bits §Ó minh ho¹ c¸ch sö dông lÖnh so s¸nh nµy t«i xin ®−a ra mét ®o¹n ch−¬ng tr×nh nh− sau: Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng Trờng ĐH Nông nghiệp I - 26 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện Dạng STL Biểu đồ thời gian Dạng LAD Hình 16. Ví dụ Với biểu đồ thời gian cho ta thấy cách làm việc của lệnh AND=, AND>, AND< . Trên đây là một vài lệnh cơ bản trong tập lệnh của PLC K200S do hãng LGIS chế tạo, ngoài ra còn rất nhiều lệnh quan trọng khác nữa. Tất cả bộ lệnh của PLC LG đều đợc giới thiệu và hớng dẫn chi tiết trong phần Help của phần mềm KGL-Win V3.60 và Wedsite WWW.LGIS.COM . 2.2.2 Động cơ Servo Động cơ điện là một bộ phận không thể thiếu trong bất kỳ dây chuyền sản xuất nào cho dù dây chuyền sản xuất đó hiện đại đến mức nào đi nữa. Trong hệ thống tự động hoá, động cơ điện là thiết bị chấp hành, tất cả các thiết bị điều khiển nh PLC , cảm biến, rơlay đều nhằm mục đích điều khiển cho động cơ điện làm việc một cách ổn định và chính xác. Ngày nay động cơ điện vẫn tiếp tục đợc nghiên cứu để đa ra những loại động cơ điện ngày càng tốt hơn bền hơn, đáp ứng ngày càng tốt những yêu cầu chuyển động chính xác chất lợng cao. Đối với một nhà máy thép nh nhà máy ống thép Việt Nam VINAPIPE động cơ điện lại càng quan trọng, nó đóng vai trò chính trong hầu Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng Trờng ĐH Nông nghiệp I - 27 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện hết các chuyển động và tuỳ theo yêu cầu độ chính xác của chuyển động mà nhà máy đã sử dụng các loại động cơ khác nhau cho phù hợp. Đặc biệt trong bộ phân cắt ống thì chuyển động của động cơ kéo bệ dao phải đảm bảo nhiều yếu tố nh : + Phải khởi động nhanh chóng, nhanh chóng đạt tốc độ theo yêu cầu bằng với tốc độ chạy ống + Làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại + Xác định đợc chính xác quãng đờng động cơ kéo bệ dao đi +Yêu cầu dừng chính xác Với những yêu cầu trên động cơ Servo đã đáp ứng rất tốt Động cơ Servo về cấu tạo phần lớn các bộ phận giống nh các động điện khác, chúng cũng chia thành nhiều loại + Theo nguồn cấp: có loại động cơ Servo một chiều và xoay chiều + Theo chế độ làm việc: có động cơ làm việc ở chế độ dài hạn, ngắn hạn lặp lại Ngoài ra để đáp ứng những yêu cầu đặc biệt cấu tạo động cơ Servo còn một số điểm khác biệt và u việt hơn. Hiện nay rất nhiều hãng sản xuất máy điện đa ra các loại động cơ Servo của riêng mình. Dới đây là cấu tạo cơ bản của động cơ Servo Roto nam châm vĩnh cửu Hình 17. Cấu tạo động cơ Servo Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng Trờng ĐH Nông nghiệp I - 28 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện Động cơ là một loại động cơ mới xuất hiện tại Việt Nam trong các hệ thống máy tự động hoá cao nh các máy CNC, hàn tự động, Rôbốt Về cơ bản các bộ phận nh Stato, rôto cũng đợc chế tạo nh các động cơ khác. Nhng để động cơ Servo có điểm u việt hơn động cơ khác là trên trục động cơ có gắn thêm một số bộ phận nh: Bộ phát xung đo quãng đờng (Encorder), có thể có đĩa phanh giúp động cơ đừng chính xác, máy phát tốc. Với bộ phát xung gắn trên trục động cơ thì khi động cơ làm việc nó sẽ liên tục phát xung, những xung này đợc bộ điều khiển động cơ xử lý và biết đợc chính xác vị trí của động cơ, tốc độ hay quãng đờng động cơ đi đợc. Để điều khiển đợc loại động cơ này các hãng sản xuất đều đa ra những bộ điều khiển của riêng mình, nhng về nguyên tắc tất cả giống nhau đều dùng điều khiển động cơ theo một chu kỳ kín. Nguyên tắc hoạt động của động cơ Servo Hình 18. Một chu kỳ hoạt động của động cơ Servo Thông thờng đi kèm với động cơ Servo có bộ điều khiển và có thể cả bộ biến tần. Khi có tín hiệu ra lệnh cho động hoạt động với một tốc độ xác định hoặc đến một vị trí định sẵn, ngay lập tức bộ điều khiển cấp nguồn cho động cơ, đồng thời bộ phát xung gắn đồng trục với động cơ cũng sẽ phát xung, các xung này đóng vai trò nh tín hiệu phản hồi về bộ điều khiển của động cơ. Tại khối điều khiển và cấp nguồn, tín hiệu phản hồi từ máy phát xung đợc xử lý chuyển đổi thành tốc độ thực hoặc quãng đờng cơ cấu chấp Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng Trờng ĐH Nông nghiệp I - 29 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện hành gắn vào trục động cơ đi đợc và những tín hiệu này liên tục đợc so sánh với tín hiệu đặt. Khi cần ổn định về tốc độ, nếu có sự sai lệch giữa hai tín hiệu bộ điều khiển sẽ nhận biết và đa ra tín hiệu tăng tốc hoặc giảm tốc cho phù hợp với tốc độ đặt. Còn muốn động cơ kéo cơ cấu chấp hành đến vị trí xác định, bộ điều khiển liên tục lấy chiều dài đặt trừ đi chiều dài thực khi kết quả của phép trừ này tiến đến 0 bộ điều khiển cấp tín hiệu cho cơ cấu phanh và dừng động cơ đúng vị trí. Hình 19. Sơ đồ kết nối động cơ Servo Trên đây là sơ đồ kết nối thông dụng của động cơ Servo. B¸o c¸o tèt nghiƯp Ngun Duy Hoµng Tr−êng §H N«ng nghiƯp I - 30 - T§H K46 - Khoa C¬ §iƯn Ch−¬ng 3 ThiÕt bÞ ®iỊu khiĨn kh¶ lËp tr×nh 3.1. Giới thiệu thiết bò điều khiển lập trình PLC SIMATIC S7 – 200. 3.1.1.Cấu trúc phần cứng của S7 – 200 CPU 224. PLC viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bò điều khiển logic lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển thông qua một ngôn ngữ lập trình. S7 – 200 là thiết bò điều khiển khả trình loại nhỏ của hãng Siemens, có cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng. Các modul này sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7 – 200 là khối vi xử lý CPU 222 hoặc CPU 224. Về hình thức bên ngoài, sự khác nhau của hai loại CPU này nhận biết được nhờ số đầu vào/ra và nguồn cung cấp. - CPU 222 có 8 cổng vào, 6 cổng ra và có khả năng được mở rộng thêm bằng 2 modul mở rộng. - CPU 224 có 14 cổng vào, 10 cổng ra và có khả năng được mở rộng thêm bằng 7 modul mở rộng. S7 – 200 có nhiều loại modul mở rộng khác nhau. + §Ỉc ®iĨm kü tht cđa CPU 224: - Bé nhí ch−¬ng tr×nh : 8KB - Bé nhí d÷ liƯu: 5 KB - Ng«n ng÷ ch−¬ng tr×nh : LAD, FBD, STL - B¶o vƯ ch−¬ng tr×nh : 3 møc password b¶o vƯ - 256 bé ®Õm: 6 bé ®Õm tèc ®é cao(30 kHz), bé ®Õm A/B(tèi ®a 20 kHz), cã thĨ sư dơng ®Õm tiÕn, ®Õm lïi hc c¶ ®Õm tiÕn vµ lïi. - 128 bé Timer chia lµm 3 lo¹i cã ®é ph©n gi¶i kh¸c nhau: 4 bé Timer 1ms, 16 bé Timer 10 ms, 236 Timer 100 ms. - Sè ®Çu vµo ra: cã 14 ®Çu vµo sè, 10 ®Çu ra sè - Cã tèi ®a 94 ®Çu vµo sè, 74 ®Çu ra sè, 28 ®Çu vµo t−¬ng tù, 7 ®Çu ra t−¬ng tù víi 7 modul më réng t−¬ng tù vµ sè. . nữa. Trong hệ thống tự động hoá, động cơ điện là thiết bị chấp hành, tất cả các thiết bị điều khiển nh PLC , cảm biến, rơlay đều nhằm mục đích điều khiển cho động cơ điện làm việc một cách. đặc biệt cấu tạo động cơ Servo còn một số điểm khác biệt và u việt hơn. Hiện nay rất nhiều hãng sản xuất máy điện đa ra các loại động cơ Servo của riêng mình. Dới đây là cấu tạo cơ bản của động. ROM là EPROM và EEPROM. Bộ nhớ ROM có nhiệm vụ lu giữ các dữ liệu hệ thống - Thời gian đáp ứng của PLC Ngõ vào của PLC nhận tín hiệu từ các sensor, từ sự đóng ngắt tiếp điểm của các nút ấn,