Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Mục lục ĐỀ TÀI LỜI NÓI ĐẦU Chương I:Cơ sở lí thuyết tự động hóa 1.1 Mở đầu 1.2 Các thành phần PLC 1.2.1 Cấu hình phần cứng 1.2.2 Cấu tạo chung PLC 1.3 Các vấn đề lập trình 10 1.3.1 Khái niệm chung 10 1.3.2 Các phương pháp lập trình 11 1.3.3 Các rơle nội 15 1.3.4 Các rơle thời gian 16 1.3.5 Các đếm 17 1.4 Đánh giá ưu nhược điểm PLC 17 ChươngII:Bộ điều khiển PLC S7-300 20 2.1 Cấu hình cứng 20 2.1.1 Cấu tạo họ PLC- S7-300 20 2.1 Địa gán địa 22 2.2 Vùng đối tượng 23 2.2.1 Các vùng nhớ 23 2.2.2 Nhập số 24 2.3 Ngôn ngữ lập trình 25 2.3 Cấu trúc chương trình S7-300 25 2.3.2 Bảng lệnh S7-300 27 2.4 Lập trình số lệnh 27 2.4 Nhóm lệnh 1ogic 27 2.4.2 Nhóm lệnh thời gian 30 2.4.3 Nhóm lệnh đếm 34 Chương III: Tìm hiểu công nghệ 38 3.1 Giới thiệu công nghệ rửa xe ô tô 38 SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ 3.1.1Giới thiệu phương pháp rửa xe ô tô 38 3.1.2 Sơ đồ nguyên lý cung cấp nước cho hệ thống rửa xe tự động 38 3.1 Phương án công nghệ phương pháp rửa xe tự động 39 3.2 Phương pháp thực tế Việt Nam 41 3.3 Khảo sát kết cấu chi tiết hệ thống rửa xe tự động phương án lựa chọn 42 3.3.1 Đường ray 42 3.3.2 Các thiết bị phun nước cao áp, hun chất tẩy 42 3.3.3 Chổi lau xe 42 3.3.4.Hệ thống sấy khô 43 3.3.5 Động kéo băng tải 43 3.3.6 Thiết bị điều khiển trình 43 3.4 Kết luận trình tìm hiểu công nghệ 44 3.5 Mô hình xây dựng 44 ChươngVI:Chương trình điều khiển 46 4.1.Mạch điều khiển mạch động lực 46 4.1.1 Mạch điều khiển 46 4.1.2 Mạch động lực 48 4.2 Thực S7-300 49 4.2.1 Sơ đồ kết nối 49 4.2.2 Chương trình lập trình S7-300 50 4.2.3 Mô PLC sim 54 4.3 Các tài liệu tham khảo 60 SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN ĐỀ 28: TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ PLC SVTH : Đặng Văn Trình GVHD : Trần Đức Chuyển Đề tài: “ ứng dụng PLC S7-300 điều khiển hệ thống rửa xe tự động” Bao gồm động cơ:1đ/c băng tải đưa xe vào nhà rửa, 2đ/c điều khiển cửa vào cửa ra, 1đ/c xả nước, 1đ/c thổi khô 10 cảm biến bố trí hình vẽ Khi có cố mạch tự động dừng Yêu cầu thực Cơ sở lí thuyết tự động hóa Tìm hiểu trình công nghệ Xây dựng mạch điều khiển mạch động lực Viết chương trình điều khiển S7_300 Ngày giao đề: Ngày hoàn thành Khoa bôn môm SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển GVDH Page Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ LỜI NÓI ĐẦU Cuộc sống gắn liền với tiện lợi, sử dụng dịch vụ tốt nhất,nhanh Đối với nước phát triển công nghệ tự động hóa áp dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, kể đến ứng dụng thực tế sống ngày là:” Rửa xe tự động” thiếu nước phát triển với mật độ ô tô lớn Mô hình Rửa Xe đời góp phần mang lại chuyên nghiệp dịch vụ rửa xe, đáp ứng nhu cầu ngày cao sống công nghiệp tiện lợi nhanh chóng, không phần hiệu so với dịch vụ cổ điển Đối với nước ta dịch vụ Chưa áp dụng rộng rãi, tương lai, với xu phát triển chung giới Nước ta ngày phát triển Đất nước phát triển gắn liền với giao thông vận tải phát triển, đời sống vật chất nâng cao Dẫn đến xuất ngày nhiều xe ô tô, thay dần xe gắn máy, trả lại mặt đường phố đại đẹp Bên cạnh thiết bị sử dụng dịch vụ rửa xe chuyên nghiệp Cuộc sống người trở nên động nhu cầu rửa xe nhanh tất yếu, họ xem thời gian “vàng” mà có nhà Rửa Xe Tự Động đáp ứng thời điểm rửa nhiều xe Tiết kiệm nhiều thời gian cho người động Khi giao làm đề tài em mong muốn với kiến thức mà than tiếp thu áp dụng vào thực tế Mô hình em xây dựng từ mô hình Thầy Trần Đức Chuyển từ mô hình tham khảo mạng Vì kiến thức hạn chế thời gian tìm hiểu không nhiều nên đồ án em chưa thể phát huy tưởng em vào mô hình hay Mô hình “Rửa xe tự động” phức tạp khí và khó để thể Ở em xin đưa mô hình thu nhỏ hệ thống mà hiệu không cao Rất mong giúp đỡ cưa Thầy Cô giáo khoa đặc biệt giúp đỡ Thầy Trần Đức Chuyển người hướng dẫn em thực đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Nam Định 04/11/2010 Sinh Viên: Đặng Văn Trình SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Chương I:Cơ sở lí thuyết tự động hóa 1.1 Mở đầu Sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động đại công nghệ điều khiển logic khả trình dựa sở phát triển tin học mà cụ thể phát triển kỹ thuật máy tính Kỹ thuật điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Control) phát triển từ năm 1968 -1970 Trong giai đoạn đầu thiết bị khả trình yêu cầu người sử dụng phải có kỹ thuật điện tử, phải có trình độ cao Ngày thiết bị PLC phát triển mạnh mẽ có mức độ phổ cập cao Thiết bị điều khiển logic lập trình PLC dạng thiết bị điều khiển đặc biệt dựa vi xử lý, sử dụng nhớ lập trình để lưu trữ lệnh thực chức năng, chẳng hạn cho phép tính logic, lập chuỗi, định giờ, đếm, thuật toán để điều khiển máy trình công nghệ PLC thiết kế cho kỹ sư, không yêu cầu cao kiến thức máy tính ngôn ngữ máy tính, vận hành Chúng thiết kế cho nhà kỹ thuật cài đặt thay đổi chương trình Vì vậy, nhà thiết kế PLC phải lập trình sẵn cho chương trình điều khiển nhập cách sử dụng ngôn ngữ đơn giản (ngôn ngữ điều khiển) Thuật ngữ logic sử dụng việc lập trình chủ yếu liên quan đến hoạt động logic, ví dụ có điều kiện A B C làm việc Người vận hành nhập chương trình (chuỗi lệnh) vào nhớ PLC Thiết bị điều khiển PLC giám sát tín hiệu vào tín hiệu theo chương trình thực quy tắc điều khiển lập trình Các PLC tương tự máy tính, máy tính tối ưu hoá cho tác vụ tính toán hiển thị, PLC chuyên biệt cho tác vụ điều khiển môi trường công nghiệp Vì PLC: + Được thiết kế bền để chịu rung động, nhiệt, ẩm tiếng ồn, + Có sẵn giao diện cho thiết bị vào ra, + Được lập trình dễ dàng với ngôn ngữ điều khiển dễ hiểu, chủ yếu giải phép toán logic chuyển mạch Về chức điều khiển logic PLC giống chức điều khiển thiết kế sở rơle công tắc tơ sở khối điện tử là: + Thu thập tín hiệu vào tín hiệu phản hồi từ cảm biến, SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ + Liên kết, ghép nối tín hiệu theo yêu cầu điều khiển thực đóng mở mạch phù hợp với công nghệ, + Tính toán soạn thảo lệnh điều khiển sở so sánh thông tin thu thập được, + Phân phát lệnh điều khiển đến địa thích hợp Riêng máy công cụ người máy công nghiệp PLC liên kết với điều khiển số NC CNC hình thành điều khiển thích nghi Trong hệ thống trung tâm gia công, quy trình công nghệ PLC điều khiển tập trung 1.2 Các thành phần PLC 1.2.1 Cấu hình phần cứng Bộ PLC thông dụng có năm phận gồm: xử lý, nhớ, nguồn, giao diện vào/ra thiết bị lập trình Sơ đồ hệ thống hình 1.1 1.2.1.1 Bộ xử lý Bộ xử lý gọi xử lý trung tâm (CPU), linh kiện chứa vi xử lý Bộ xử lý biên dịch tín hiệu vào thực hoạt động điều khiển theo chương trình lưu nhớ CPU, truyền định dạng tín hiệu hoạt động đến thiết bị Nguyên lý làm việc xử lý tiến hành theo bước tuần tự, thông tin lưu trữ nhớ chương trình gọi lên kiểm soát đếm chương trình Bộ xử lý liên kết tín hiệu đưa kết điều khiển tới đầu Chu kỳ thời gian gọi thời gian quét (scan) Thời gian vòng quét phụ thuộ vào dung lượng nhớ, vào tốc độ CPU Nói chung chu kỳ vòng quét hình 1.2 Sự thao tác chương trình dẫn dấn thời gian trễ đếm chương trình qua chu trình đầy đủ, sau bắt đầu lại từ đầu SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Hình 1.1 nguyên lí PLC Hình 1.2 Vòng quét Để đánh giá thời gian trễ người ta đo thời gian quét chương trình dài 1K byte coi tiêu để so sánh PLC Với nhiều loại PLC thời gian trễ tới 20ms Nếu thời gian trễ gây trở ngại cho trình điều khiển phải dùng biện pháp đặc biệt, chẳng hạn lặp lại lần gọi quan trọng thời gian lần quét, điều khiển thông tin chuyển giao để bỏ bớt lần gọi quan trọng thời gian quét dài tới mức chấp nhận Nếu giải pháp không thoả mãn phải dùng PLC có thời gian quét ngắn 2.1.2 Bộ nguồn Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp cho vi xử lý (thường 5V) cho mạch điện đầu module lại (thường 24V) 1.2.1.3 Thiết bị lập trình Thiết bị lập trình sử dụng để lập chương trình điều khiển cần thiết sau chuyển cho PLC Thiết bị lập trình thiết bị lập trình chuyên dụng, SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ thiết bị lập trình cầm tay gọn nhẹ, phần mềm cài đặt máy tính cá nhân 1.2.1.4 Bộ nhớ Bộ nhớ nơi lưu giữ chương trình sử dụng cho hoạt động điều khiển Các dạng nhớ RAM, ROM, EPROM Người ta chế tạo nguồn dự phòng cho RAM để trì chương trình trường hợp điện nguồn, thời gian trì tuỳ thuộc vào PLC cụ thể Bộ nhớ chế tạo thành module cho phép dễ dàng thích nghi với chức điều khiển có kích cỡ khác nhau, cần mở rộng cắm thêm 1.2.1.5 Giao diện vào/ra Giao diện vào nơi xử lý nhận thông tin từ thiết bị ngoại vi truyền thông tin đến thiết bị bên Tín hiệu vào từ công tắc, cảm biến nhiệt độ, tế bào quang điện Tín hiệu cung cấp cho cuộn dây công tắc tơ, rơle, van điện từ, động nhỏ Tín hiệu vào/ra tín hiệu rời rạc, tín hiệu liên tục, tín hiệu logic Các tín hiệu vào/ra thể hình 1.3 Mỗi điểm vào có địa PLC sử dụng Hình 1.3: Giao diện vào/ra Các kênh vào/ra có chức cách ly điều hoà tín hiệu cho cảm biến tác động nối trực tiếp với chúng mà không cần thêm mạch điện khác Tín hiệu vào thường ghép cách điện (cách ly) nhờ linh kiện quang hình 1.4 Dải tín hiệu nhận vào cho PLC cỡ lớn 5v, 24v, 110v, 220v Các PLC cỡ nhỏ thường nhập tín hiệu 24v SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Hình 1.4 Cách ly tín hiệu vào Tín hiệu ghép cách ly, cách ly kiểu rơle hình 1.5a, cách ly kiểu quang hình 1.5b Tín hiệu tín hiệu chuyển mạch 24v, 100mA; 110v, 1A chiều, chí 240v, 1A xoay chiều tuỳ loại PLC Tuy nhiên, với PLC cỡ lớn dải tín hiệu thay đổi cách lựa chọn module thích hợp Hình 1.5 Cách ly tín hiệu 1.2.2 Cấu tạo chung PLC Các PLC có hai kiểu cấu tạo là: kiểu hộp đơn kiểu modulle nối ghép Kiểu hộp đơn thường dùng cho PLC cỡ nhỏ cung cấp dạng nguyên hoàn chỉnh gồm nguồn, xử lý, nhớ giao diện vào/ra Kiểu hộp đơn thường có khả ghép nối với module để mở rộng khả PLC Kiểu hộp đơn hình 1.6 Hình 1.6 Kiểu hộp đơn Hình 1.7 Kiểu mođun SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Kiểu module ghép nối gồm module riêng cho chức module nguồn, module xử lý trung tâm, module ghép nối, module vào/ra, module mờ, module PID module lắp rãnh dược kết nối với Kiểu cấu tạo sử dụng cho thiết bị điều khiển lập trình với kích cỡ, có nhiều chức khác gộp vào module riêng biệt Việc sử dụng module tuỳ thuộc công dụng cụ thể Kết cấu linh hoạt, cho phép mở rộng số lượng đầu nối vào/ra cách bổ sung module vào/ra tăng cường nhớ cách tăng thêm đơn vị nhớ 1.3 Các vấn đề lập trình 1.3.1 Khái niệm chung PLC sử dụng cách kinh tế hay không phụ thuộc lớn vào thiết bị lập trình Khi trang bị PLC đồng thời phải trang bị thiết bị lập trình hãng chế tạo Tuy nhiên, ngày người ta lập trình phần mềm máy tính sau chuyển sang PLC mạch ghép nối riêng Sự khác điều khiển khả trình PLC công nghệ rơle bán dẫn chỗ kỹ thuật nhập chương trình vào điều khiển Trong điều khiển rơle, điều khiển chuyển đổi cách học nhờ đấu nối dây "điều khiển cứng", với PLC việc lập trình thực thông qua thiết bị lập trình ngoại vi chương trình Có thể quy trình lập trình theo giản đổ hình1.8 Để lập trình người ta sử dụng mô hình sau đây: Hình 1.8 Quy trình lập trình + Mô hình dãy + Mô hình chức SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page 10 Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ + Mô hình biểu đồ nối dây + Mô hình logic Việc lựa chọn mô hình mô hình cho thích hợp tuỳ thuộc vào loại PLC điều quan trọng chọn loại PLC cho phép giao lưu tiện lợi tránh chi phí không cần thiết Đa số thiết bị PLC lưu hành thị trường dùng mô hình dãy biểu đồ nối dây Những PLC đại cho phép người dùng chuyển từ phương pháp nhập sang phương pháp nhập khác trình nhập Trong thực tế sử dụng biểu đồ nối dây việc lập trình đơn giản có cách thể gần giống mạch rơle công tắc tơ Tuy nhiên, với người có sẵn hiểu biết ngôn ngữ lập trình lại cho dùng mô hình dãy dễ dàng hơn, đồng thời với mạch cỡ lớn dùng mô hình dãy có nhiều ưu điểm Mỗi nhà chế tạo có thiết kế phương thức thao tác thiết bị lập trình riêng, có loại PLC phải có thời gian cần phải huấn luyện để làm quen với 1.3.2 Các phương pháp lập trình Từ cách mô tả hệ tự động nhà chế tạo PLC soạn thảo phương pháp lập trình khác Các phương pháp lập trình thiết kế đơn giản, gần với cách mô tả biết đến Từ nói chung có ba phương pháp lập trình phương pháp bảng lệnh STL, phương pháp biểu đồ bậc thang LAD phương pháp lưu đồ điều khiển CSF Trong đó, hai phương pháp bảng lệnh STL biểu đồ bậc thang LAD dùng phổ biến 1.3.2.1 Một số ký hiệu chung Cấu trúc lệnh Một lệnh thường có ba phần thường viết hình 1.9 (có loại PLC có cách viết khác): Địa tương đối lệnh (thường tập trình thiết bị lập trình tự đưa ra) Phần lệnh nội dung thao tác mà PLC phải tác động lên đối tượng lệnh, lập trình LAD phần tự thể LAD, không ghi Đối tượng lệnh, phần mà lệnh tác động theo yêu cầu điều khiển, đối tương lệnh lại có hai phần: SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page 11 Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Loại đối tượng, có trường hợp sau loại đối tượng có dấu ":", có loại đốitượng tín hiệu vào, tín hiệu ra, cờ (rơle nội) Tham số đối tượng lệnh để xác định cụ thể đối tượng, cách ghi tham số phụ thuộc loại PLC khác Hình 1.9 Lệnh STL Ký hiệu thường có lệnh: Các ký hiệu lệnh, quy ước cách viết với quốc gia có khác nhau, chí hãng, thời chế tạo hãng có ký hiệu riêng Tuy nhiên, cách ghi chung cho số quốc gia là:  Mỹ: + Ký hiệu đầu vào I (In), đầu Q (out tránh nhầm O không) + Các lệnh viết gần đủ tiếng Anh ví dụ out + Lệnh (gán) out + Tham số lệnh dùng số 10 + Phía trước đối tượng lệnh có dấu % + Giữa số tham số dấu chấm Ví dụ: AND% I09; out%Q10  Nhật: + Đầu vào ký hiệu X, đầu ký hiệu Y + Các lệnh viết tắt từ tiếng Anh + Lệnh (gán) out + Tham số lệnh dùng số Ví dụ: A X 10; out Y 07  Tây đức + Đầu vào ký hiệu I, đầu ký hiệu Q SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page 12 Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ + Các lệnh viết tắt từ tiếng Anh + Lệnh (gán) = + Tham số lệnh dùng số + Giữa số tham số có dấu chấm để phân biệt khe kênh Ví dụ: A I 1.0; = Q 0.7 Ngoài ký hiệu chung hãng có ký hiệu riêng, có lệnh riêng Ngay hãng thời chế tạo khác có đặc điểm khác với lệnh khác Do đó, sử dụng PLC loại PLC phải tìm hiểu cụ thể hướng dẫn sử dụng Một số ký hiệu khác với lệnh thể rõ bảng 1.1 1.3.2.2 Phương pháp hình thang LAD (Ladder Logic) Phương pháp hình thang có dạng biểu đồ nút bấm Các phần tử phương pháp hình thang là: + Tiếp điểm: thường mở Thương kín + Cuộn dây (mô tả rơle) + Hộp (mô tả hàm khác nhau, lệnh đặc biệt) Bảng 1.1 IEC Misubishi 1131-3 LD OMRON LD LD Siemens A Telemec- Spreher anique Schuh L STR Chú thích Khởi đầu với tiếp điểm thường mở LDN AND LDI AND LD NOT AND AN A AL A STR Khởi đầu với tiếp NOT điểm thường kín AND Phần tử nối tiếp có tiếp điểm mở AND N ANI SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển AND NOT AN AN AND Phần tử nối tiếp có NOT tiếp điểm kín Page 13 Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ O O OR OR O OR Phần tử song song có tiêu điểm mở ORN ORI ORNOT ON ON OR NOT Phần tử song song có tiếp điểm kín ST OUT OUT = = OUT Lấy tín hiệu Mạng LAD đường nối phần tử thành mạch hoàn chỉnh, theo thứ tự từ trái sang phải, từ xuống Quá trình quét PLC theo thứ tự Mỗ nấc thang xác định số hoạt động trình điều khiển Một sơ đồ LAD có nhiều nấc thang Trên phần tử biếu đồ hình thang LAD có tham số xác định tuỳ thuộc vào ký hiệu hãng sản xuất PLC Ví dụ: Một nấc phương pháp hình thang hình 1.10 Hình 1.10 Phương pháp lập trình thang LAD Hình 1.10a kiểu ký hiệu Misubishi (Nhật) Hình 1.10b kiểu ký hiệu Siemens (Tây đức) Hình 1.10c ký hiệu Allen Bradley 3.2.3 Phương pháp liệt kê 1ệnh STL (Statement List) Phương pháp STL gần với biểu đồ logic Ở phương pháp lệnh liệt kê thứ tự Tuy nhiên, để phân biệt đoạn chương trình người ta thường dùng mã nhớ, mã nhớ tương ứng với nấc thang biểu đồ hình thang Để khởi đầu đoạn (tương ứng khởi đầu nấc thang) lập sử dụng lệnh khởi đầu LD, L, A, O (bảng 1.l) Kết thúc đoạn thường lệnh gán cho đầu ra, đầu đầu cho thiết bị ngoại vi đầu cho rơle nội Ví dụ: Một đoạn STL PLC S5 (Siemens) hình 1.11 SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page 14 Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Một đoạn STL PLC S7-200 (Siemens) LD I 0.1 A I 0.2 = Q 1.0 hình 1.12 Một đoạn STL PLC MELSEC Fl (Nhật LD X 400 O X 403 ANI X 404 OUT Y 433 hình 1.13 Một đoạn STL CPM1A (OMRON) LD 000.01 OR 010.00 AND NOT 000.00 AND 000.03 hình 1.14 OUT 010.00 1.3.2.4 Phương pháp lưu đồ điều khiển CSF (Control System Flow) Phương pháp lưu đồ điều khiển CSF trình bày phép toán logic với ký hiệu đồ hoạ tiêu chuẩn hoá hình 1.15 Phương pháp lưu đồ điều khiển thích hợp với người quen với phép tính điều khiển đại số Boo1e Hình 1.15Phương pháp lập trình CSF 1.3.3 Các rơle nội Trong loại PLC có nhiều thuật ngữ dùng để linh kiện loại này, ví dụ: rơle phụ, vạch dấu, cờ hiệu, lưu trữ bít, bít nhớ Đây linh kiện cung cấp chức đặc biệt gắn liền với PLC dùng phổ biết lập trình Rơle nội tương tự rơle trung gian sơ đồ rơle công tắc tơ Rơle nội SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page 15 Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ coi đầu để nhận lệnh gán đầu ra, thực chất đầu không đưa (không phải thiết bị ngoại vi) mà nằm nội PLC PLC nhỏ có tới hàng trăm rơle nội, rơle nội nuôi nguồn dự phòng điện Một số ký hiệu rơle nội: Hãng Tên gọi Ký hiệu Ví dụ Misubishi Rơle phụ đánh dấu M M100; M101 Siemens Cờ hiệu F F0.0; F0.1 Sprecher Sch Cuốn dây C C001; C002 TelemecaniQue Bít B B0; B1 Toshiba Rơle nội R R000; R001 Bradley Lưu trữ bít B B3/001 ; B3/002 Ví dụ: Sử dụng rơle nội (của Misibishi) LD X 400 OR X 403 ANI X 404 OUT M 100 LD M 100 AND X 401 OUTY 433 hình 1.16 1.3.4 Các rơle thời gian Trong hệ thống điều khiển luôn phải sử dụng rơle thời gian để trì thời gian cho trình điều khiển Trong PLC người ta gắn rơle thời gian vào Tuy nhiên, thời gian xác định nhờ đồng hồ CPU Các rơle thời gian có tên gọi khác thường gọi thời gian (Time) Các nhà sản xuất PLC không thống cách lập trình cho rơle thời gian Mỗi loại PLC (thậm chí hãng) có ký hiệu cách lập trình khác cho rơle thời gian Số lượng rơle thời gian PLC khác Điểm chung rơle thời gian hãng coi rơle thời gian SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page 16 Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ đầu nội, rơle thời gian đầu nấc thang, hay đoạn chương trình 1.3.5 Các đếm Bộ đếm cho phép đếm tần suất xuất tín hiệu vào Bộ đếm dung trường hợp đếm sản phẩm di chuyển băng chuyền số sản phẩm xác định cần chuyển vào thùng Bộ đếm đếm số vòng quay trục, số người qua cửa Các đếm cài đặt sẵn PLC Có hai loại đếm đếm tiến đếm lùi Các nhà sản xuất PLC sử dụng đếm theo cách khác Tuy nhiên, thời gian, đếm coi đầu PLC đầu nội, để xuất tính iệu phải qua đầu ngoại vi (có chân nối PLC) 1.4 Đánh giá ưu nhược điểm PLC Trước đây, PLC thường đắt, khả hoạt động bị hạn chế quy trình lập trình phức tạp Vì lý mà PLC dùng nhà máy thiết bị đặc biệt Ngày giảm giá liên tục, kèm theo tăng khả PLC dẫn đến kết ngày áp dụng rộng rãi cho thiết bị máy móc Các PLC đơn khối với 24 kênh đầu vào 16 kênh đầu thích hợp với máy tiêu chuẩn đơn, trang thiết bị liên hợp Còn PLC với nhiều khả ứng dụng lựa chọn dùng cho nhiệm vụ phức tạp Có thể kể ưu điểm PLC sau: + Chuẩn bị vào hoạt động nhanh: Thiết kế kiểu module cho phép thích nghi nhanh với chức điều khiển Khi lắp ghép PLC sẵn sàng làm việc Ngoài sử dụng lại cho ứng dụng khác dễ dàng + Độ tin cậy cao: Các linh kiện điện tử có tuổi thọ dài thiết bị cơ-điện Độ tin cậy PLC ngày tăng, bảo dưỡng định kỳ thường không cần thiết với mạch rơle công tắc tơ việc bảo dưỡng định kỳ cần thiết + Dễ dàng thay đổi chương trình: Những thay đổi chương trình tiến hành đơn giản Để sửa đổi hệ thống điều khiển quy tắc điều khiển sử dụng, người vận hành cần nhập tập lệnh khác, gần không cần mắc nối lại dây (tuy nhiên, phải nối lại cần thiết) Nhờ hệ thống linh hoạt hiệu + Đánh giá nhu cầu đơn giản: Khi biết đầu vào đầu đánh giá kích cỡ yêu cầu nhớ hay độ dài chương trình Do đó, dễ dàng nhanh chóng lựa chọn PLC phù hợp với yêu cầu công nghệ đặt SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page 17 Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ + Khả tái tạo: Nếu dùng nhiều PLC với quy cách kỹ thuật giống chi phí lao động giảm thấp nhiều so với điều khiển rơle, giảm phần lớn lao động lắp ráp + Tiết kiệm không gian: PLC đòi hỏi không gian so với điều khiển rơle tương đương + Có tính chất nhiều chức năng: PLC có ưu điểm sử dụng thiết bị điều khiển cho nhiều hệ thống điều khiển Người ta thường dùng PLC cho trình tự động linh hoạt dễ dàng thuận tiện tính toán, so sánh giá trị tương quan, thay đổi chương trình thay đổi thông số + Về giá trị kinh tế: Khi xét giá trị kinh tế PLC phải đề cập đến số lượng đầu đầu vào Quan hệ giá thành với số lượng đầu vào/ra có dạng hình 1.17 Trên hình 1.17 thể hiện, số lượng đầu vào/ra hệ rơle tỏ kinh tế hơn, số lượng đầu vào/ra tăng lên hệ PLC kinh tế hẳn Hình 1.17 Khi tính đến giá PLC không kể đến giá phận phụ thiếu thiết bị lập trình, máy in, băng ghi việc đào tạo nhân viên kỹ thuật Nói chung phần mềm để thiết kế lập trình cho mục đích đặc biệt đắt Ngày nhiều hãng chế tạo PLC cung cấp chọn đóng gói phần mềm thử nghiệm, việc thay thế, sửa đổi phần mềm nhu cầu tránh khỏi, đó, cần thiết phải có kỹ phần mềm Phân bố giá cho việc lắp đặt PLC thường sau: - 50% cho phần cứng PLC - 10% cho thiết kế khuân khổ chương trình - 20% cho soạn thảo lập trình - 15% cho chạy thử nghiệm - 5% cho tài liệu SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page 18 Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ Việc lắp đặt PLC khoảng 1/2 giá thành đầu tiên, nghĩa chi phí phần cứng Có thể so sánh hệ điều khiển rơle hệ điều khiển PLC sau:  Hệ rơle: + Nhiều phận chuẩn hoá + Ít nhạy cảm với nhiễu + Kinh tế với hệ thống nhỏ - Thời gian lắp đặt lâu - Thay đổi khó khăn - Khó theo dõi kiểm tra hệ thống lớn, phức tạp - Cần bảo quản thường xuyên - Kích thước lớn  Hệ PLC + Thay đổi dễ dàng qua công nghệ phích cắm + Lắp đặt đơn giản + Thay đổi nhanh quy trình điều khiển + Kích thước nhỏ + Có thể nối với mạng máy tính - Giá thành cao Bộ thiết bị lập trình thường đắt, sử dụng SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page 19 Đồ án học phần 3: Tự động hóa trình công nghệ ChươngII:Bộ điều khiển PLC S7-300 2.1 Cấu hình cứng 2.1.1 Cấu tạo họ PLC- S7-300 PLC Step S7-300 thuộc họ Simatic hãng Siemcns sản xuất Đây loại PLC đa khối Cấu tạo loại PLC đơn vị (chỉ để xử lý) sau ghép thêm module mở rộng phía bên phải, có module mở rộng tiêu chuẩn Những module mở rộng bao gồm đơn vị chức mà hợp lại cho phù hợp với nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể 2.1.1.1 Đơn vị Đơn vị PLC S7-300 hình Hình 1Khối mặt trước CPU314 Trong đó: Các đèn báo: + Đèn SF: báo lỗi CPU, + Đèn BAF: báo nguồn ắc quy, + Đèn DC 5v: Báo nguồn 5v, + Đèn RUN: Báo chế độ PLC làm việc, + Đèn STOP: Báo PLC dang chế độ dừng SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page 20 [...]... Giá thành cao Bộ thiết bị lập trình thường đắt, sử dụng ít SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page 19 Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ ChươngII:Bộ điều khiển PLC S7- 300 2.1 Cấu hình cứng 2.1.1 Cấu tạo của họ PLC- S7- 300 PLC Step S7- 300 thuộc họ Simatic do hãng Siemcns sản xuất Đây là loại PLC đa khối Cấu tạo cơ bản của loại PLC này là một đơn vị cơ bản (chỉ để xử lý) sau đó... sánh hệ điều khiển rơle và hệ điều khiển PLC như sau:  Hệ rơle: + Nhiều bộ phận đã được chuẩn hoá + Ít nhạy cảm với nhiễu + Kinh tế với các hệ thống nhỏ - Thời gian lắp đặt lâu - Thay đổi khó khăn - Khó theo dõi và kiểm tra các hệ thống lớn, phức tạp - Cần bảo quản thường xuyên - Kích thước lớn  Hệ PLC + Thay đổi dễ dàng qua công nghệ phích cắm + Lắp đặt đơn giản + Thay đổi nhanh quy trình điều khiển. .. chọn PLC phù hợp với các yêu cầu công nghệ đặt ra SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page 17 Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ + 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. .. 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 dùng 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... 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Một đoạn STL của PLC S7- 200 (Siemens) 0 LD I 0.1 1 A I 0.2 3 = Q 1.0 hình 1.12 Một đoạn STL của PLC MELSEC Fl (Nhật 0 LD X 400 1 O X 403 2 ANI X 404 3 OUT Y 433 hình 1.13 Một đoạn STL của CPM1A (OMRON) 0 LD 000.01 1 OR 010.00 2 AND NOT 000.00 3 AND 000.03 hình 1.14 4 OUT 010.00 1.3.2.4 Phương pháp lưu đồ điều khiển CSF (Control System Flow) Phương pháp lưu đồ điều khiển. .. Rơle nội R R000; R001 Bradley Lưu trữ bít B B3/001 ; B3/002 Ví dụ: Sử dụng rơle nội (của Misibishi) 0 LD X 400 1 OR X 403 2 ANI X 404 3 OUT M 100 4 LD M 100 5 AND X 401 6 OUTY 433 hình 1.16 1.3.4 Các rơle thời gian Trong các hệ thống điều khiển luôn luôn phải sử dụng rơle thời gian để duy trì thời gian cho quá trình điều khiển Trong các PLC người ta cũng gắn các rơle thời gian vào trong đó Tuy nhiên, thời... thiết + 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... 3: Tự động hóa quá trình công nghệ O O OR OR O OR Phần tử song song có tiêu điểm mở ORN ORI ORNOT ON ON OR NOT Phần tử song song có tiếp điểm kín ST OUT OUT = = OUT Lấy tín hiệu ra Mạng LAD là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn chỉnh, theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới Quá trình quét của PLC cũng theo thứ tự này Mỗ một nấc thang xác định một số hoạt động của quá trình điều khiển. .. 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... 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 SVTH :Đặng Văn Trình GVHD:Trần Đức Chuyển Page 18 Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Việc lắp đặt một PLC tiếp theo chỉ bằng khoảng 1/2 giá thành của bộ đầu tiên, nghĩa là hầu như chỉ còn chi phí phần cứng Có thể