Đồ Án Tốt Nghiệp 19 GVHD: Võ Xn Nam CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN PLC PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY TẦNG Đồ Án Tốt Nghiệp 20 GVHD: Võ Xn Nam 2.1 PLC: ThiÕt bÞ ®iỊu khiĨn logic kh¶ tr×nh (Programmable Logic Control), viÕt t¾t thµnh PLC, lµ lo¹i thiÕt bÞ cho phÐp thùc hiƯn linh ho¹t c¸c tht to¸n ®iỊu khiĨn sè th«ng qua mét ng«n ng÷ lËp tr×nh, thay cho viƯc ph¶i thĨ hiƯn tht to¸n ®ã b»ng m¹ch sè Bé ®iỊu khiĨn logic kh¶ tr×nh lµ ý t­ëng cđa mét nhãm kü s­ h·ng General Motors vµo n¨m 1968 vµ hä ®· ®Ị c¸c chØ tiªu kü tht nh»m ®¸p øng nh÷ng yªu cÇu ®iỊu khiĨn c«ng nghiƯp:  DƠ lËp tr×nh vµ dƠ thay ®ỉi ch­¬ng tr×nh ®iỊu khiĨn, sư dơng thÝch hỵp nhµ m¸y  CÊu tróc d¹ng module ®Ĩ dƠ dµng b¶o tr× vµ sưa ch÷a  Tin cËy h¬n m«i tr­êng s¶n xt cđa nhµ m¸y c«ng nghiƯp  Dïng linh kiƯn b¸n dÉn nªn cã kÝch th­íc nhá gän h¬n m¹ch role chøc n¨ng t­¬ng ®­¬ng  Gi¸ thµnh cã kh¶ n¨ng c¹nh tranh cao §Ỉc tr­ng cđa kü tht PLC lµ viƯc sư dơng vi m¹ch ®Ĩ xư lý th«ng tin C¸c ghÐp nèi logic cÇn thiÕt qu¸ tr×nh ®iỊu khiĨn ®­ỵc xư lý b»ng phÇn mỊm ng­êi sư dơng lËp nªn vµ cµi ®Ỉt vµo ChÝnh ®Ỉc tÝnh nµy mµ ng­êi sư dơng cã thĨ gi¶i qut nhiỊu bµi to¸n vỊ tù ®éng hãa kh¸c trªn cïng mét bé ®iỊu khiĨn vµ hÇu nh­ kh«ng ph¶i biÕn ®ỉi g× ngoµi viƯc n¹p nh÷ng ch­¬ng tr×nh kh¸c Nh­ vËy, víi ch­¬ng tr×nh ®iỊu khiĨn m×nh, PLC trë thµnh mét bé ®iỊu khiĨn sè nhá gän, dƠ thay ®ỉi tht to¸n vµ ®Ỉc biƯt dƠ trao ®ỉi th«ng tin víi m«i tr­êng xung quanh (víi c¸c PLC kh¸c hc víi m¸y tÝnh) Toµn bé ch­¬ng tr×nh ®iỊu khiĨn ®­ỵc l­u nhí bé nhí cđa PLC d­íi d¹ng c¸c khèi ch­¬ng tr×nh (khèi OB, FC hc FB) vµ ®­ỵc thùc hiƯn lỈp theo chu kú cđa vßng qt (scan) §Ĩ thùc hiƯn mét ch­¬ng tr×nh ®iỊu khiĨn tÊt nhiªn PLC ph¶i cã chøc n¨ng nh­ mét m¸y tÝnh nghÜa lµ ph¶i cã mét bé vi xư lý (CPU), mét hƯ ®iỊu hµnh, bé nhí ®Ĩ l­u ch­¬ng tr×nh ®iỊu khiĨn, d÷ liƯu vµ ph¶i cã c¸c cỉng vµo ®Ĩ giao tiÕp ®­ỵc víi ®èi t­ỵng ®iỊu khiĨn vµ ®Ĩ trao ®ỉi th«ng tin víi m«i tr­êng xung quanh Bªn c¹nh ®ã ®Ĩ phơc vơ bµi to¸n ®iỊu khiĨn sè, PLC cßn cÇn ph¶i cã thªm c¸c khèi PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY TẦNG Đồ Án Tốt Nghiệp 21 GVHD: Võ Xn Nam chøc n¨ng ®Ỉc biƯt kh¸c nh­ lµ bé ®Õm (Counter), bé thêi gian (Timer) vµ c¸c khèi hµm chuyªn dơng Sù t¨ng nh÷ng øng dơng PLC c«ng nghiƯp ®· thóc ®Èy c¸c nhµ s¶n xt trªn thÕ giíi hoµn chØnh c¸c hä PLC víi møc ®é kh¸c vỊ kh¶ n¨ng, tèc ®é xư lý vµ hiƯu xt C¸c hä PLC ph¸t triĨn tõ lo¹i lµm viƯc ®éc lËp, chØ víi 20 ngâ vµo/ra vµ dung l­ỵng bé nhí ch­¬ng tr×nh 500 b­íc ®Õn c¸c module nh»m dƠ dµng më réng thªm kh¶ n¨ng vµ chøc n¨ng chuyªn dïng:  Xư lý tÝn hiƯu liªn tơc (Module Analog)  §iỊu khiĨn ®éng c¬ Servo, ®éng c¬ b­íc  Trun th«ng Cïng víi sù ph¸t triĨn cđa kü tht vi m¹ch, kü tht PLC ®· cã nh÷ng b­íc tiÕn bé v­ỵt bËc Cã thĨ nãi nÕu kh«ng cã kü tht PLC th× kh«ng cã tù ®éng hãa c¸c ngµnh c«ng nghiƯp 2.2 S¬ ®å tỉng qu¸t cđa PLC: HÇu hÕt c¸c hä PLC cđa c¸c h·ng s¶n xt trªn thÕ giíi ®Ịu cã c¸c module chÝnh nh­ sau: - Bé xư lý trung t©m CPU: lµ bé n·o cđa PLC, xư lý ch­¬ng tr×nh ®iỊu khiĨn - Bé vµo/ra (Input/Output Module): nhËn tÝn hiƯu vµo vµ gưi tÝn hiƯu - Bé nhí (Memory Module): dïng ®Ĩ chøa ch­¬ng tr×nh ®iỊu khiĨn d÷ liƯu PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY TẦNG Đồ Án Tốt Nghiệp 22 GVHD: Võ Xn Nam Th«ng th­êng ®Ĩ t¨ng tÝnh mỊm dỴo øng dơng thùc tÕ mµ ë ®ã phÇn lín c¸c ®èi t­ỵng ®iỊu khiĨn cã sè tÝn hiƯu ®Çu vµo, ®Çu còng nh­ chđng lo¹i tÝn hiƯu vµo/ra kh¸c mµ c¸c bé ®iỊu khiĨn PLC ®­ỵc thiÕt kÕ kh«ng bÞ cøng ho¸ vỊ cÊu h×nh Chóng ®­ỵc chia nhá thµnh c¸c module Sè module ®­ỵc sư dơng nhiỊu hay Ýt t theo tõng bµi to¸n, song tèi thiĨu bao giê còng ph¶i cã mét module chÝnh lµ module CPU C¸c module cßn l¹i lµ nh÷ng module nhËn/trun tÝn hiƯu víi ®èi t­ỵng ®iỊu khiĨn, c¸c module chøc n¨ng chuyªn dơng nh­ PID, ®iỊu khiĨn ®éng c¬ Chóng ®­ỵc gäi chung lµ module më réng TÊt c¶ c¸c module ®­ỵc g¸ trªn nh÷ng Rail 2.3 Lợi ích việc sử dụng PLC: Cùng với phát triển phần cứng lẫn phần mềm, PLC ngày tăng tính lợi ích PLC hoạt động công nghiệp Kích thước PLC thu nhỏ lại để nhớ số lưïng I/O nhiều hơn, ứng dụng PLC mạnh giúp người sử dụng giải nhiều vấn đề phức tạp điều khiển hệ thống Lợi ích PLC hệ thống điều khiển cần lắp đặt lần ( sơ đồ hệ thống, đường nối dây, tin hiệu ngõ vào/ra…), mà thay đổi kết cấu hệ thống sau này, giảm tốn phải thay đổi lắp đặt đổi thứ tự điều khiển (đối với hệ thống điều khiển relay) khả chuyển đổi hệ điều khiển cao (như giao tiếp PLC để truyền liệu điều khiển lẫn nhau), hệ thống điều khiển linh hoạt Không hệ thống cũ, PLC dễ dàng lắp đặt chiếm khoảng không gian nhỏ điều khiển nhanh, nhiều hệ thống khác Điều tỏ thuận lợi hệ thống điều khiển lớn, phức tạp, trình lắp đặt hệ thống PLC tốn thời gian hệ thống khác Cuối người sử dụng nhận biết trục trặc hệ thống PLC nhờ giao diện qua hình máy tính (một số PLC hệ sau có khả PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY TẦNG Đồ Án Tốt Nghiệp 23 GVHD: Võ Xn Nam nhận biết hỏng hóc (trouble shoding) hệ thống báo lại cho người sử dụng) Điều làm cho việc sửa chữa thuận lợi 2.4 Một vài lónh vực tiêu biểu ứng dụng PLC: Hiện PLC ứng dụng thành công nhiều lónh vực sản xuất công nghiệp dân dụng Từ ứng dụng để điều khiển hệ thống đơn giản, có chức đóng mở (on/off) thông thường đến ứng dụng cho lónh vực phức tạp, đòi hỏi tính xác cao, ứng dụng thuật toán trình sản xuất Các lónh vực tiêu biểu ứng dụng PLC bao gồm:  Hóa học dầu khí: đònh áp suất dầu, bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn, cân đong hàng hóa  Chế tạo máy sản xuất: tự động hóa chế tạo máy, cân đong, trình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại…  Bột giấy, giấy, xử lý giấy Điều khiển máy băm, trình ủ bột, trình căng gia nhiệt…  Thủy tinh phim ảnh: trình đóng gói, thử nghiệm vật liệu, cân đong, khâu hoàn tất sản phẩm, đo cắt giấy…  Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm soát trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây…) cân đong, đóng gói, hòa trộn…  Kim loại: điều khiển trình cán, (thép), qui trình sản xuất, kiểm tra chất lượng  Năng lượng: điều khiển nguyên liệu (cho trình đốt, xử lý turbin…) trạm cần hoạt động khai thác vật liệu cách tự động (than, gỗ, dầu mỏ…) PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY TẦNG Đồ Án Tốt Nghiệp 24 GVHD: Võ Xn Nam 2.5 PLC OMRON (CP1L M40DR - A):  Tối đa 160 I/O, RS-232 / 485 / 422  Kết nối với module mở rộng tương tự cho loại CPM1 (tối đa module cho CPU 30,40, 60 I/O cho CPU 14, 20 I/O))  Đầu vào analog 0-10V (256)  Đầu vào / xung 100kHz  Bộ nhớ 5/10Kstep, có nhớ ngồi,  Bộ hiển thị LCD gắn ngồi (CP1W-DAM01) giúp theo dõi, điều chỉnh thơng số chỗ  Lập trình cổng USB CX-Programmer  Chạy mơ CX-Simulator Địa nhớ vào loại PLC họ CP1L/1H (14,20,30,40,60 I/O) Số lượng dầu vào module PLC 14 20 30 40 Đầu nối module PLC Input Output đầu: đầu 000.00 đến 000.07 100.00 đến 100.05 12 đầu: 000.00 đến 000.11 đầu: 100.00 đến 100.07 18 đầu: 12 đầu: 000.00 đến 000.11 100.00 đến 100.07 001.00 đến 001.05 101.00 đến 101.03 24 đầu: 16 đầu: 000.00 đến 000.11 100.00 đến 100.07và PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY TẦNG Đồ Án Tốt Nghiệp 25 GVHD: Võ Xn Nam 001.00 đến 001.11 36 đầu: 60 101.00 đến 101.07 24 đầu: 000.00 đến 000.11, 100.00 đến 100.07, 001.00 đến 001.11 101.00 đến 101.07 002.00 đến 002.11 102.00 đến 102.07 Các vùng nhớ CP1L/1H Bộ nhớ PLC chia thành vùng (area) khác với chức riêng biệt sau: Tính PLC CP1L:  Module CP1L cung cấp loại với số lượng I/O khác : 10, 14, 20, 30, 40 60 I/O Tất có sẵn cổng USB  Có thể lắp thêm tối đa (với loại 14 & 20 I/O) module mở rộng (với loại 30, 40 & 60 I/O) (xem bảng 3)  Input time constant : để giảm ảnh hưởng nhiễu hay tín hiệu vào lập bập khơng ổn định, đầu vào CP1L/1H đặt số thời gian trễ 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 hay 128 ms  Lập trình ngơn ngữ bậc thang (ladder), dòng lệnh (statement list), lệnh có cấu trúc (Structured text), Khối lệnh (Function Block) lưu đồ (SFC) phần mềm chạy Windows với CX-Programmer Khơng hỗ trợ lập trình cầm tay  Có chiết áp chỉnh độ lớn ghi bên PLC (Analog Volume PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY TẦNG Đồ Án Tốt Nghiệp 26 GVHD: Võ Xn Nam Adjustment) với khoảng thay đổi giá trị từ 0-250 (BCD) thích hợp cho việc chỉnh định timer counter tay  Có thể nhận xung vào từ Encoder với chế độ : - Incremental mode 100 KHz - UP/DOWN mode 50 KHz  Có Interval Timer tốc độ cao với thời gian đặt từ 0.5 ms - 319.968 ms Timer đặt để kích hoạt ngắt đơn (One-shot Interrupt) lặp lặp lại ngắt theo định kỳ (scheduled interrupt)  Có đầu vào tốc độ cao để phát tín hiệu với độ rộng xung ngắn (tới 50 microsec) khơng phụ thuộc vào thời gian qt chương trình  Truyền thơng theo chuẩn Host Link/NT Link 1:1 Data Link qua cổng RS232C/RS422/485 board cắm thêm CPU Unit Analog Setting Function Bộ CP1L/1H có sẵn chiết áp đầu vào & đầu nối chiết áp ngòai để chỉnh giá trị ghi bên PLC (Analog Adjuster) với độ phân giải bit khoảng giá trị thay đổi từ 0-255 (BCD) Chiết áp Analog Adjuster -> Word A642 Đầu nối chiết áp Analog ngòai -> Word A643 PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY TẦNG Đồ Án Tốt Nghiệp 27 GVHD: Võ Xn Nam Giao tiếp truyền thơng (Communications) Giao tiếp dùng Host Link Giao tiếp dùng giao thức Host Link Omron cho phép tới 32 PLC kết nối với máy tính chủ (Host Computer) Host Link dùng đường truyền RS-232C RS-422C Khi dùng RS-232C cho phép kết nối 1:1 PLC với computer kết nối dùng RS- PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY TẦNG Đồ Án Tốt Nghiệp 28 GVHD: Võ Xn Nam 422 cho phép kết nối tới 32 PLC mạng với máy tính (1:n) Có thể dùng cổng RS-232C cổng RS-422C  Kết nối 1:1  Kết nối 1:n Sơ đồ sau cho phép kết nối tới 32 PLC với máy tính dùng cáp truyền RS-422 • Khoảng cách tối đa dùng cáp RS-422 500m Loại adapter dùng cho kết nối 1: Chi tiết lệnh Host Link cho lập trình phần mềm kết nối PLC với máy tính, xin tham khảo “Programming Manual” “Operation Manual” CP1L/1H PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY TẦNG Đồ Án Tốt Nghiệp 29 GVHD: Võ Xn Nam Liên kết liệu 1: PLC (1:1 PC Link) Có thể thiết lập liên kết liệu (data link) nhớ CP1L/1H với PLC loại CPM1/2(A), CP1L/1H, CQM1, C200HS, C200HE/G/X hay SRM1 Để thực liên kết cần có cáp RS-232C Sau liên kết liệu PLC tạo lập, liệu vùng liên kết PLC tự động trao đổi PLC mà khơng cần lập trình Kết nối 1:1 PLC Link dùng cổng Peripheral Port (hình trên) cổng RS-232C (hình dưới)  Ví dụ liên kết 1:1 CP1L/1H Trong CP1L/1H, có vùng nhớ đặc biệt gọi "1:1 Link Area" làm nhiệm vụ trao đổi liệu PLC thiết lập kết nối liệu kiểu 1:1 Đây ghi 16 bit có địa từ CIO 3000 đến CIO 3015 (tổng cộng 16 word/128 bit), word cho việc ghi, word cho việc đọc (Lưu ý: series PLC loại C Series dùng vùng nhớ LR cho 1:1 Link Area) Khi kết nối, PLC phải đặt master, PLC slave PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY TẦNG Đồ Án Tốt Nghiệp 30 GVHD: Võ Xn Nam Truyền thơng dùng NT Link NT Link cung cấp phương tiện trao đổi liệu nhanh phương thức truy cập trực tiếp CP1L/1H với hình Programmable Terminal-PT trực tiếp với cổng RS-232C RS-422/485 (cần có card RS232 RS-422/485 cắm CP1L/1H) PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY TẦNG ... tự điều khiển (đối với hệ thống điều khiển relay) khả chuyển đổi hệ điều khiển cao (như giao tiếp PLC để truyền liệu điều khiển lẫn nhau), hệ thống điều khiển linh hoạt Không hệ thống cũ, PLC. .. tới 32 PLC kết nối với máy tính chủ (Host Computer) Host Link dùng đường truyền RS- 232 C RS-422C Khi dùng RS- 232 C cho phép kết nối 1:1 PLC với computer kết nối dùng RS- PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY TẦNG... người sử dụng nhận biết trục trặc hệ thống PLC nhờ giao diện qua hình máy tính (một số PLC hệ sau có khả PLC ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY TẦNG Đồ Án Tốt Nghiệp 23 GVHD: Võ Xn Nam nhận biết hỏng hóc (trouble