Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp Mục lục Trang Lời cảm ơn 1 Mở đầu 2 Chơng 1: Tổng quan về PLC 5 1.1 Hệ thống điều khiển là gì ? 5 1.2 Vai trò của bộ điều khiển PLC 9 1.3 Các thành phần của một bộ PLC 10 1.3.1 Đơn vị xử lý trung tâm CPU 1.3.2 Bộ nhớ ( memory) 1.3.3 Các thiết bị nhập 1.3.4 Các thiết bị xuất 1.3.5 Modul phối ghép 1.3.6 Các chức năng phụ 1.4 So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thông thờng 15 1.5 Các bớc thiết kế một hệ thống điều khiển dùng PLC 16 1.5.1 Xác định yêu cầu công nghệ 1.5.2 Xác địng ngõ vào ngõ ra 1.5.3 Viết chơng trình 1.5.4 Nạp chơng trình vào bộ nhớ 1.5.5 Chạy chơng trình 1 Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp Chơng 2: Modul LOGO! với giải pháp cho bài toán tự động hoá cỡ nhỏ 20 2.1 Các tính năng ký thuật của LOGO! 21 2.2 Lắp ráp và nối dây cho LOGO! 23 2.2.1 Lắp ráp 2.2.2 Nối với nguồn điện 2.2.3 Nối các đầu vào của LOGO! 2.2.4 Nối các đầu ra của LOGO! 2.3 Khởi động LOGO! , bật, tái khởi động nguồn cung cấp 26 2.4 Lập trình cho LOGO! 26 2.4.1 Đầu nối 2.4.2 Các chức năng cơ bản 2.4.3 Các chức năng đặc biệt 2.4.3.1 On delay 2.4.3.2 Off delay 2.4.3.3 Rơle xung ( Pulse relay) 2.4.3.4 Đồng hồ ( khoá định thời gian) 2.4.3.5 Rơle tự giữ 2.4.3.6 Phát xung đồng hồ 2.4.3.7 On delay nhớ 2.4.3.8 Bộ đếm thuận nghịch 2.4.4 Khối (BN) 2.4.5 Yêu cầu cho bộ nhớ và kích thớc của một mạch 2.4.6 Các quy tắc Vàng khi sử dụng LOGO! 2.4.7 Tổng quan các menu chính của LOGO! 2.4.8 Đa vào một chơng trình 2 Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp 2.4.9 Đặt thông số cho LOGO! 2.4.10 Đặt thời gian ( LOGO! 230RC) Chơng 3: Cửa tự động với modul LOGO! 50 3.1 Yêu cầu công nghệ của hệ thống 53 3.2 Tính số đầu vào đầu ra 54 3.3 Lu đồ chơng trình 55 3.4 Đấu nối 56 3.5 Nguyên lý hoạt động 56 Kết luận 57 Tài liệu tham khảo 58 Mở Đầu 3 Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp Hiện nay trên thế giới sự phát triển nh vũ bão của khoa học kỹ thuật, đã kéo theo sự phát triển của rất nhiều lĩnh vực khác nh sản xuất, tiêu dùng và các nghành dịch vụ khác . Những công nghệ mới, tiên tiến liên tục đ ợc ra đời để thay thế công nghệ cũ lạc hậu, nhằm phục vụ nhu cầu ngày càng cao của con ngời. Không thể nằm ngoài quy luật của sự phát triển đó. Đất nớc ta đang tiến hành công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Phấn đấu đến năm 2020 cơ bản trở thành nớc công nghiệp phát triển. Để điều đó trở thành hiện thực chúng ta phải không ngừng nghiên cứu phát triển, ứng dụng công nghệ mới tiên tiến vào thực tiễn để đẩy nhanh quá trình đó. Hoặc không nghừng cập nhật, nhập khẩu cộng nghệ hiện đại của nớc ngoài để đẩy nhanh công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Trong đó nghành tự động hoá chiếm vị trí hết sức quan trọng nếu không muốn nói là quyết định đến sự phát triển của một nền công nghiệp. Có thể nói tự động hoá còn khá mới mẻ ở nớc ta, nhng ở nhũng nớc có nền công nghịêp phát triển nh Mĩ, Nhật Bản, Tây Âu nó đã phát triển cao độ và chiếm một vị trí hết sức quan trọng trong sản xuất công nghiệp cũng nh trong các nghành dịch vụ . Kể cả trong lĩnh vực đòi hỏi sự chính xác rất cao nh nghiên cứu vũ trụ, kỹ thuật quân sự. Chiếm một vị trí khá quan trọng trong nghành tự động hoá đó là kỹ thuật điều khiển logic khả lập trình viết tắt là PLC ( Progammable logical controller ). Nó đã và đang phát triển mạnh mẽ và ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong các nghành kinh tế quốc dân. Không những thay thế cho kỹ thật điều khiển bằng cơ cấu cam hoặc kỹ thuật rơle trớc kia mà còn chiếm lĩnh nhiều chức năng phụ khác nữa chẳng hạn nh chức năng chuẩn đoán . Kỹ thuật này điều khiển có hiệu quả với từng máy làm việc độc lập cũng nh với những hệ thống máy sản xuất linh hoạt, phức tạp hơn. 4 Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp Trong cạnh tranh công nghiệp thì hiệu quả của nền sản xuất nói chung là chìa khoá của sự thành công. Hiệu quả của nền sản xuất bao chùm những lĩnh vực rất rộng nh: + Tốc độ sản xuất ra một sản phẩm của thiết bị và của dây truyền phải nhanh. + Giá nhân công và vật liệu làm ra sản phẩm phải hạ. + Chất lợng cao và ít phế phẩm. + Thời gian chết của máy móc là tối thiểu. + Máy sản xuất có giá rẻ. Các bộ điều khiển chơng trình đáp ứng đợc hầu hết các yêu cầu trên và nh là yếu tố chính trong việc nâng cao hơn nữa hiệu quả sản xuất trong công nghiệp. Trớc đây thì việc tự động hoá chỉ đợc áp dụng trong việc sản xuất hàng loạt năng xuất cao. Hiện nay cần thiết phải tự động hoá cả trong sản xuất nhiều loại hàng hoá khác nhau, trong việc nâng cao chất lợng cũng nh để đạt năng suất cao hơn và nhằm cực tiểu hoá vốn đầu t cho thiết bị và xí nghiệp. Ơ Việt Nam hiện nay xuất hiện rất nhiều những nhà cung cấp các loại thiết bị phục vụ trong nghành tự động hoá. Với rất nhiều chủng loại vô cùng phong phú và đa dạng nh Tập đoàn SIEMENS AG, OMRON, ABB Ra đời từ năm 1847,Tập đoàn SIEMENS AG luôn là một trong số những hãng nổi tiếng đi đầu trong các lĩnh vực kỹ thuật và đời sống nh: Năng lợng, y tế, truyền thông, thông tin, công nghiệp, giao thông vận tải, môi trờng Đặc biệt trong lĩnh vực đo lờng và điều khiển Siemens đã cho ra đời hàng loạt các thiết bị đáp ứng đợc những yêu cầu ngày càng khắt khe của thị trờng thế giới. Các modul điều khiển nh S7_200, S7_300, S7_400H, C7_633, C7_634 và các máy tính lập trình điều khiển 5 Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp Simatic PG/PC, các phần mềm điều khiển WINCC, Step5, Step7 đã và đang góp mặt trong rất nhiều dây chuyền công nghiệp sản xuất tự động. Trong số đó LOGO! là một modul lôgic vạn năng của Siemens. Với u điểm là kích thớc nhỏ gọn, giá thành hạ, vận hành đơn giản, LOGO! đã và đang là một giải pháp tốt cho các bài toán tự động nhỏ trong gia đình cũng nh trong nghiệp. Với mục đích tìm hiểu về các tính năng của LOGO! và mong muốn áp dụng lý thuyết đã học vào thực tế, nhóm Đồ án đã mạnh dạn lựa chọn đề tài Thiết kế hệ thống cửa tự động dùng LOGO! để tiến hành nghiên cứu. Với hy vọng nếu đề tài thành công sẽ đợc đa vào ứng dụng trong thực tế lắp đặt các hệ thống cửa tự động tại các trung tâm thơng mại, công sở, khu vui chơi giải trí . Nội dung cơ bản của đồ án gồm: Mở đầu Chơng 1: Tổng quan về PLC 6 Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp Chơng 2: Modul LOGO! với giải pháp cho bài toán tự động hoá cỡ nhỏ Chơng 3: Thiết kế hệ thống cửa tự động dùng LOGO! Kết luận 7 Khoa §iƯn §å ¸n tèt nghiƯp Ch¬ng1: Tỉng Quan VỊ PLC 1.1 HƯ thèng ®iỊu khiĨn lµ g× ?. Tổng quát, một hệ thống điều khiển là tập hợp những dụng cụ, thiết bò điện tử, được dùng ở những hệ thống cần đảm bảo tính ổn đònh, sự chính xác, sự chuyển đổi nhòp nhàng của một quy trình hoặc một hoạt động sản xuất. Nó thực hiện bất cứ yêu cầu nào của dụng cụ, từ cung cấp năng lựơng đến một thiết bò bán dẫn. Với thành quả của sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thì việc điều khiển những hệ thống phức tạp sẽ được thực hiện bởi một hệ thống điều khiển tự động hóa hoàn toàn, đó là PLC, nó được sử dụng kết hợp với máy tính chủ. Ngoài ra, nó còn giao diện để kết nối với các thiết bò khác (như là: bảng điều khiển, động cơ, contact, cuộn dây, ….). Khả năng chuyển giao mạng của PLC có thể cho phép chúng phối hợp xử lý, điều khiển những hệ thống lớn. Ngoài ra, nó còn thể hiện sự linh hoạt cao trong việc phân loại các hệ thống điều khiển. Mỗi một bộ phận trong hệ thống điều khiển đóng một vai trò rất quan trọng. Từ hình 1.1.a ta thấy: PLC sẽ không nhận biết được điều gì nếu nó không được kết nối với các thiết bò cảm ứng. Nó cũng không cho phép bất kỳ các máy móc nào hoạt động nếu ngõ ra của PLC không được kết nối với động cơ. Và tất nhiên, 8 Khoa §iƯn §å ¸n tèt nghiƯp vùng máy chủ phải là nơi liên kết các hoạt động của một vùng sản xuất riêng biệt. Hình 1.1.a : Một hệ thống điều khiển điển hình dùng PLC Sù ph¸t triĨn cđa kü tht ®iỊu khiÕn tù ®éng hiƯn ®¹i vµ c«ng nghƯ ®iỊu khiĨn l«gic lËp tr×nh dơa trªn c¬ së ph¸t triĨn cđa tin häc, cơ thĨ lµ sù ph¸t triĨn cđa kü tht m¸y tÝnh. Sù ph¸t triĨn cđa m¸y tÝnh ®iƯn tư vµ kÌm theo nã lµ ph¸t triĨn tin häc cïng víi sù ph¸t triĨn cđa kü tht ®iỊu khiĨn tù ®éng, dùa trªn c¬ së tin häc, g¾n liỊn víi nh÷ng ph¸t minh liªn tiÕp sau ®ã ®· ®ãng mét vai trß quan träng vµ qut ®Þnh trong viƯc ph¸t triĨn å ¹t kü tht m¸y tÝnh vµ c¸c øng dơng cđa nã nh PLC, CNC .… Trong qu¸ tr×nh ph¸t triĨn cđa khoa häc kü tht tríc ®©y ngay vµo kho¶ng thêi gian nh÷ng n¨m c¸ch ®©y kh«ng ph¶i lµ xa x«i l¾m, ngêi ta míi chØ ph©n biƯt hai ph¹m trï kü tht ®iỊu khiĨn b»ng c¬ khÝ vµ ®iỊu khiĨn b»ng ®iƯn tư. 9 Nót Ên CT giíi h¹n CT møc CT Hµnh tr×nh MODUL PLC 0000 0001 Tim oo Tim 00 0001 10000 10001 M¹ch phÇn mỊm M« t¬ Cn d©y Bé xÊy §Ìn Heater Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp Nhng từ cuối thập kỷ 20 ngời ta đã phải dùng nhiều chỉ tiêu chi tiết để phân biệt các loại kỹ thuật điều khiển, bởi vì trong thực tế sản xuất cần đòi hỏi điều khiển tổng thể những hệ thống máy chứ không chỉ điều khiển từng máy đơn lẻ. Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy trở lên nhanh nhạy dễ dàng và tin cậy hơn. Kỹ thuật điều khiển lôgic khả lập trình phát triển dựa trên cơ sở công nghệ máy tính và đã từng bớc phát triển tiếp cận theo các nhu cầu của công nghiệp. Quy trình lập trình lúc ban đầu đợc chuẩn bị để sử dụng trong các xí nghiệp công nghiệp điện tử, ở đó trang bị kỹ thuật và tay nghề thành thạo đã đợc kết hợp với nhau. Đến nay, các thiết bị và kỹ thuật PLC đã phát triển tới mức những ngời sử dụng nó không cần giỏi những kiến thức về điện tử mà chỉ cần nắm vững công nghệ sản xuất để chọn thiết bị thích hợp là có thể lập trình đợc. Trình độ của khả năng lập trình đợc, lập trình dễ dàng hay khó khăn, cũng là một chỉ tiêu quan trọng để xếp hạng hệ thống điều khiển. ở đây có sự phân biệt giữa những bộ điều khiển mà ngời dùng có thể thay đổi đợc quy trình hoạt động so với các bộ điều khiển không thay đổi đợc quy trình hoạt động có nghĩa là điều khiển theo quy trình cứng. Tuỳ theo kết cấu của hệ thống và cấu tạo của mỗi thành phần mà mỗi phạm trù điều khiển trên đây lại chia ra làm nhiều loại điều khiển khác nhau. Những đặc trng lập trình của các loại điều khiển đợc trình bày trên sơ đồ hình 1.1.b: 10 điều khiển [...]... không được kết nối với thiết bò xuất thì hầu như hệ thống sẽ bò tê liệt hòan toàn Các thiết bò xuất thông thường là: động cơ, cuộn dây nam châm, relay, chuông báo ,… Thông qua hoạt động của motor, các cuộn dây, PLC có thể điều khiển một hệ thống từ đơn giản đến phức tạp Các loại thiết bò xuất là một phần kết cấu của hệ thống tự động hóa và vì thế nó ảnh hưởng trực tiếp vào hiệu suất của hệ thống Tuy... nghiƯp Khoa §iƯn Hiện nay, các hệ thống điều khiển bằng PLC đang dần dần thay thế cho các hệ thống điều khiển bằng relay, contactor thông thường Ta hãy thử so sánh ưu, khuyết điểm của hai hệ thống trên: Hệ thống điều khiển thông thường: • Thô kệch do có quá nhiều dây dẫn và relay trên bản điều khiển • Tốn khá nhiều thời gian cho việc thiết kế, lắp đặt • Tốc độ hoạt động chậm • Công suất tiêu thụ lớn... tốn nhiều thời gian • Khó bảo quản và sữa chữa Hệ thống điều khiển bằng PLC: • Những dây kết nối trong hệ thống giảm được 80% nên nhỏ gọn hơn • Công suất tiêu thụ ít hơn • Sự thay đổi các ngõ vào, ra và điều khiển hệ thống trở nên dễ dàng hơn nhờ phần mềm điều khiển bằng máy tính hay trên Console 20 §å ¸n tèt nghiƯp Khoa §iƯn • Tốc độ hoạt động của hệ thống nhanh hơn • Bảo trì và sữa chữa dễ dàng •... một hệ thống điều khiển tự động, PLC được xem như là trái tim của hệ thống điều khiển Với một chương trình ứng dụng (đã được lưu trữ bên trong bộ nhớ của PLC) thì PLC liên tục kiểm tra trạng thái của hệ thống, bao gồm: kiểm tra tín hiệu phản hồi từ các thiết bò nhập, dựa vào chng trình logic để xử lý tín hiệu và mang các tín hiệu điều khiển ra thiết bò xuất 11 §å ¸n tèt nghiƯp Khoa §iƯn PLC được dùng. .. của bộ điều khiển là điều khiển một hệ thống hoạt động Sự vận hành của hệ thống được kiểm tra bởi các thiết bò đầu vào Nó nhận tín hiệu và gởi tín hiệu đến CPU , CPU xử lý tín hiệu và gởi nó đến thiết bò xuất để điều khiển sự hoạt động của hệ thống như lập trình sẵn trong chương trình 1.5.2 Xác đònh ngõ vào, ngõ ra Tất cả các thiết bò xuất , nhập bên ngoài đều được kết nối với bộ điều khiển lập trình... 2.3 Khëi ®éng LOGO! BËt/ T¸i khëi ®éng ngn cung cÊp LOGO! kh«ng kho¸ c«ng t¾c ngn LOGO! ph¶n øng nh thÕ nµo khi ®ãng m¹ch phơ thc vµo: + Cã ch¬ng tr×nh lu tr÷ trong LOGO! + Cã c¸c nhí trong LOGO! + Tr¹ng th¸i LOGO! tríc khi t¾t ngn B¶ng nay chØ ®¸p øng cho LOGO! víi c¸c hoµn c¶nh cã thĨ cã: NÕu Trong LOGO! kh«ng cã ch¬ng tr×nh Th× Xt hiƯn dßng sau trªn mµn h×nh cđa hc kh«ng cã card nhí LOGO! kh«ng cã... i1 LOGO! 24/24R m l+ m i1 SIEMENSi2 i3 i8 i8 LOGO! 230R/230RC 2.2.4 Nèi ®Çu ra cđa LOGO! LOGO! 230R/230RC vµ LOGO! 24R 32 §å ¸n tèt nghiƯp Khoa §iƯn §Çu ra cđa LOGO! 230RC/230R vµ LOGO! 24R lµ c¸c R¬le C«ng t¾c cđa R¬le ®ỵc c¸ch ly víi ngn cung cÊp vµ ®Çu vµo Yªu cÇu ®èi víi R¬le ®Çu ra B¹n cã thĨ nèi c¸c t¶i víi nhau ë ®Çu ra, vÝ dơ nh ®Ìn, ®Ìn hnh quang, m«t¬, contactor, C¸c t¶i nèi víi LOGO! ... Electric Erasable Programmable Read Only Memory): EPROM kết hợp khả năng truy linh động của RAM và tính khả biến của EPROM, nội dung trên EEPROM có thể bò xoá và lập trình bằng điện, tuy nhiên chỉ giới hạn trong một số lần nhất đònh 1.3.3 Các thiết bò nhập Sự thông minh của một hệ thống tự động hóa phụ thuộc vào khả năng đọc các tín hiệu từ các cảm biến tự động của PLC Hình thức giao diện cơ bản giữa PLC... ¸p 24v th× LOGO! 24/24R lÇn lỵt tiªu thơ dßng 30/62mA KÕt nèi L+ N 30 §å ¸n tèt nghiƯp Khoa §iƯn L+ M I1 I2 I8 L1 N I1 I2 I8 SIEMENS LOGO! 230R/230RC SIEMENS LOGO! 24/24R 2.2.3 Nèi c¸c ®Çu vµo cđa LOGO! Nèi c¸c bé c¶m biÕn tíi ®Çu vµo C¸c ®Çu vµo cã thĨ lµ c¸c c«ng t¾c, c¶m biÕn quang ®iƯn hc c«ng t¾c ®iỊu khiĨn b»ng ¸nh s¸ng §Ỉc tÝnh cđa bé c¶m biÕn cho LOGO! 230R vµ LOGO! 230RC + LOGO! nhËn... theo yêu càu của công nghệ Khi đó ta chỉ cần thay đổi chương trình của nó, điều này nói lên tính năng điều khiển khá linh động của PLC 1.5 C¸c bíc thiÕt kÕ mét hƯ thèng ®iỊu khiĨn dïng PLC Để thiết kế 1 chng trình điều khiển cho một hoạt động bao gồm những bước sau: 1.5.1 Xác đònh qui trình công nghệ 21 §å ¸n tèt nghiƯp Khoa §iƯn Trước tiên , ta phải xác đònh thiết bò hay hệ thống nào muốn điều khiển . chọn đề tài Thiết kế hệ thống cửa tự động dùng LOGO! để tiến hành nghiên cứu. Với hy vọng nếu đề tài thành công sẽ đợc đa vào ứng dụng trong thực tế lắp đặt các hệ thống cửa tự động tại các trung. 6 Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp Chơng 2: Modul LOGO! với giải pháp cho bài toán tự động hoá cỡ nhỏ Chơng 3: Thiết kế hệ thống cửa tự động dùng LOGO! Kết luận 7 Khoa §iƯn §å ¸n tèt nghiƯp Ch¬ng1:. 230RC) Chơng 3: Cửa tự động với modul LOGO! 50 3.1 Yêu cầu công nghệ của hệ thống 53 3.2 Tính số đầu vào đầu ra 54 3.3 Lu đồ chơng trình 55 3.4 Đấu nối 56 3.5 Nguyên lý hoạt động 56 Kết luận 57