Đang tải... (xem toàn văn)
Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp đất nước đặc biệt là sự phát triển của Công nghệ điện tử tin học. Có thể coi là một cuộc cách mạng công nghệ trên toàn thế giới. Ở nước ta, ngành kĩ thuật điện tử tin học đã được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển tự động, đặc biệt là kĩ thuật vi xử lí. Hiện nay, người ta đã sản xuất ra những thiết bị có thể lập trình được. Đó chính là thiết bị điều khiển có lập trình Programable Logic Controlle viết tắt là PLC.Ra đời năm 90, PLC có thể coi là một ứng dụng điển hình của mạch vi xử lí, chiếm đến 80% và trở thành xu thế mới trong điều kiện công nghiệp đang phát triển ở Việt Nam. So với quá trình điều khiển bằng mạch điện tử thông thường thì PLC có nhiều ưư điểm hơn hẳn, ví dụ như: Kết nối mạch điện đơn giản, rút ngắn được thời gian lắp đặt công trình, dễ dàng thay đổi công nghệ nhờ việc thay đổi nội dung chương trình điều khiển, ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng, độ tin cậy cao...Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng sản xuất bộ điều khiển lập trình (Omron, Siment, ABB, Misubishi, GE fanus...) với nhiều ứng dụng: Tự động hoá quá trình công nghệ cung cấp vật liệu cho quá trình sản xuất, tự động hoá các máy gia công cơ khí, điều khiển hệ thống trạm bơm, điều khiển các thiết bị thuỷ lực và khí nén, tự động hoá quá trình lắp ráp các linh kiện điện điện tử, điều khiển thang máy, hệ thống đèn giao thông...Ngày nay có rất nhiều nhà cao tầng, hầm mỏ… xuất hiện làm cho diện tích đất ở ngày càng thu hẹp, xe ngày càng nhiều vì vậy không có diện tích để xe .Để giải quyết vấn đề này người ta xây dựng các ga ra với các hệ thống điều khiển khác nhau.Trong phạm vi đồ án môn học này tái dựng thiết bị lập trình PLC để viết chương trình cho hệ thống điều khiển ga ra. Thiết bị khả trình PLC mà tôi sử dụng để viết chương trình điều khiển trong đồ án này là PLC OMRON của Nhật. Trong quá trình làm đồ án cũng gặp nhiều khó khăn, nh¬ưng đư¬ợc sự hướng dẫn của thầy VŨ ANH TUẤN và các bạn đồng nghiệp hoàn thành đồ tôi đã án này. Mặc dù đã cố gắng như¬ng chắn không tránh khỏi sai sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các quý bạn đọc, cũng nh¬ư các bạn đồng nghiệp để đồ án đư¬ợc hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn
Nguyễn Văn Sơn Lời nói đầu Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp đất nước đặc biệt là sự phát triển của Công nghệ điện tử - tin học. Có thể coi là một cuộc cách mạng công nghệ trên toàn thế giới. Ở nước ta, ngành kĩ thuật điện tử - tin học đã được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển tự động, đặc biệt là kĩ thuật vi xử lí. Hiện nay, người ta đã sản xuất ra những thiết bị có thể lập trình được. Đó chính là thiết bị điều khiển có lập trình Programable Logic Controlle viết tắt là PLC. Ra đời năm 90, PLC có thể coi là một ứng dụng điển hình của mạch vi xử lí, chiếm đến 80% và trở thành xu thế mới trong điều kiện công nghiệp đang phát triển ở Việt Nam. So với quá trình điều khiển bằng mạch điện tử thông thường thì PLC có nhiều ưư điểm hơn hẳn, ví dụ như: Kết nối mạch điện đơn giản, rút ngắn được thời gian lắp đặt công trình, dễ dàng thay đổi công nghệ nhờ việc thay đổi nội dung chương trình điều khiển, ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng, độ tin cậy cao Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng sản xuất bộ điều khiển lập trình (Omron, Siment, ABB, Misubishi, GE fanus ) với nhiều ứng dụng: Tự động hoá quá trình công nghệ cung cấp vật liệu cho quá trình sản xuất, tự 1 Nguyễn Văn Sơn động hoá các máy gia công cơ khí, điều khiển hệ thống trạm bơm, điều khiển các thiết bị thuỷ lực và khí nén, tự động hoá quá trình lắp ráp các linh kiện điện - điện tử, điều khiển thang máy, hệ thống đèn giao thông Ngày nay có rất nhiều nhà cao tầng, hầm mỏ… xuất hiện làm cho diện tích đất ở ngày càng thu hẹp, xe ngày càng nhiều vì vậy không có diện tích để xe .Để giải quyết vấn đề này người ta xây dựng các ga ra với các hệ thống điều khiển khác nhau.Trong phạm vi đồ án môn học này tái dựng thiết bị lập trình PLC để viết chương trình cho hệ thống điều khiển ga ra. Thiết bị khả trình PLC mà tôi sử dụng để viết chương trình điều khiển trong đồ án này là PLC OMRON của Nhật. Trong quá trình làm đồ án cũng gặp nhiều khó khăn, nhưng được sự hướng dẫn của thầy VŨ ANH TUẤN và các bạn đồng nghiệp hoàn thành đồ tôi đã án này. Mặc dù đã cố gắng nhưng chắn không tránh khỏi sai sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các quý bạn đọc, cũng như các bạn đồng nghiệp để đồ án được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Lê Văn Sơn 2 Nguyễn Văn Sơn CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHI TIẾT NỘI DUNG ĐỀ TÀI I. Đặt vấn đề Trong công cuộc hiện đại hoá đất nước thì việc đất ở ngày càng thu hẹp,nên xe cũng ngày càng nhiều,mặt khác các loại xe tụ lại chiếm diện tích khá lớn,mà xe tụ ngày càng nhiều.Vì vậy để có chỗ đậu cho xe ô tô thì người ta thiết kế các ga ra ô tô điều khiển bằng hệ thống PLC.Nó thường được xây dựng ở dưới các nhà cao tầng,khách sạn nhà hàng… II – Khái niệm chung về Ga ra ô tô. ♣ Ga ra: là nơi đậu xe rãi cho ô tô. Trong thực tế ga ra được sử dụng rộng rãi và điều khiển bằng hệ thống PLC. ♣ Các bộ phận chủ yếu: động cơ, 3cảm biến, hệ thống đèn chiếu sáng, hệ thống quạt thông gió,các đèn bào tín hiệu,hệ thống báo cháy. III – Yêu cầu chung của ga ra: - Dễ điều khiển, làm việc tin cậy. - Các thiết bị phải có độ bền cao và tuổi thọ vận hành lớn . - Đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người và thiết bi. 3 Nguyễn Văn Sơn - Các cảm biến phải báo chính xác - Vốn đầu tư phù hợp. - Hệ thống quạt thông gió phải làm việc đảm bảo - Hệ thống báo cháy - Chi phí vận hành thấp. IV – Yêu cầu công nghệ Giới thiệu thiết bị:Ga ra bao gồm 40 chỗ được chia làm 4 gara nhỏ .S0 nút ấn dừng , S1 –S4 các nút ấn báo hiệu quá tải của 4 gara nhỏ , S5 nút ấn khởi động , B1 Sensor báo ô tô vào gara , B2 Sensor báo ô tô rời khỏi ga ra ,B3 Sensor báo cháy. RESET khởi tạo lại từ đầu(tương ứng như trong ga ra không có xe nào ) H1-H4 là tín hiệu đèn báo quá tải của gara 1-Ga ra 4 .sáng 3 đèn xanh , đỏ , vàng để báo tín hiệu ở cổng ga ra,S 6 là nút dừng hệ thống đèn chiếu sáng, S 7 nút mở hệ thống chiếu sáng,S 8 nút ấn dừng hệ thống quạt thông gió,S 9 Nút mở hệ thống quạt thông gió,S10 Nút ấn dừng hệ thống báo cháy,H 5 đèn hệ thống chiếu sáng, H 6 hệ thống quạt thông gió và H7 chuông báo cháy và hệ thống bảo vệ sự cố, cấp nguồn dự phòng khi mất điện… V - Mô tả hoạt động hệ thống Nguyên tắc điều khiển:khi có tín hiệu xe vào thì cảm biến B1 ghi nhận và tác động lên bộ đếm COUNTER ,bộ đếm đêm lên 1.Khi xe thứ 40 vào gara 4 Đ Nguyễn Văn Sơn thì đèn xanh tắt,đèn đỏ sáng.khi trong gara dã đủ 40 xe mà có tín hiệu xe ra thì đèn đỏ tắt,đèn vàng sáng(báo hiệu có chuẩn bị có chổ trống trong gara ).trong trường hợp trong gara chưa đủ 40 xe thì đèn xanh sáng ( báo còn chổ đậu xe trong gara). Hệ thống quạt thông gió và hệ thống đèn chiếu sáng luôn thay nhau làm việc để đảm bảo sự thoáng mát cho xe và người.hệ thống báo cháy luôn làm việc để đảm bảo an toàn cho thiết bị trong gara và người. VI -LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GARAGE 5 CB VÀO =1 Tăng 1 đơn vị Bđ= 12 S Đ Reset hệ thống, kiểm tra lỗi S Nguyễn Văn Sơn 6 Đèn đỏ Đèn xanh Cb ra=11 Giảm 1 đơn vị Cb ra= 12 Đèn xanh Đèn vàng S Đ S Đ Nguyễn Văn Sơn CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC I - Đặc điểm bộ điều khiển lập trình. Hiện nay nhu cầu về một bộ điều khiển linh hoạt và có giá thành thấp đã thúc đẩy sự phát triển những hệ thống điều khiển lập trình (programmable logic control ).Hệ thống sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy móc hay quá trình hoạt động.Trong hoàn cảnh đó bộ điều khiển lập trình (PLC) đã được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơle và thiết bị cồng kềnh,nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dể dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình các lệnh logic cơ bản,ngoài ra PLC còn có thể thực hiện được những tác vụ khác như làm tăng khả năng cho những hoạt động phức tạp . 7 Bộ nhớ chương trình Đơn vị điều khiển Khối ngỏ vào Mạch giao tiếp cảm biến Panel lập trình Bộ nhớ dữ liệu . Khối ngỏ ra Mạch công suất & cơ cấu tác động Nguyễn Văn Sơn Sơ đồ khối bên trong PLC . - Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả trạng thái tín hiệu ở ngõ vào được đưa về từ quá trình điều khiển,thực hiện logic được lập trong chương trình và kích ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài tương ứng.Với các mạch giao tiếp chuẩn ở khối vào và khối ra của PLC cho phép nó kết nối trực tiếp đến những cơ cấu tác động (actuators) có công suất nhỏ ở ngõ ra và những mạch chuyển đổi tín hiệu (transducers) ở ngõ vào ,mà không cần có các mạch giao tiếp hay rơle trung gian.Tuy nhiên,cần phải có mạch điện tử công suất trung gian khi PLC điều khiển những thiết bị có công suất lớn . 8 Nguyễn Văn Sơn - Việc sử dụng 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 thay đổi chương trình điều khiển trong bộ nhớ thông qua thiết bị lập trình chuyên dùng.Hơn nữa ,chúng còn có ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động nhanh hơn so với hệ thống điều khiển truyền thống mà đòi hỏi cần phải thực hiện việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời . - Về phần cứng,PLC tương tự như máy tính truyền thống và chúng có các đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển trong công nghiệp . Khả năng chống nhiễu tốt . Cấu trúc dạng modul do đó dễ dàng thay thế,tăng khả năng (nối thêm modul mở rộng vào / ra ) và thêm chức năng (nối thêm modul chuyên dùng). Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngỏ vào và ngỏ ra được chuẩn hoá . Ngôn ngữ lập trình chuyên dùng:Ladder,Intruction,Functionchat dể hiểu và dể sử dụng . Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng . Những đặc điểm trên làm cho PLC được sử dụng nhiều trong việc điều khiển các máy móc công nghiệp và trong điều khiển quá trình . II- Những khái niệm cơ bản . 9 Nguyễn Văn Sơn Bộ điều khiển lập trình là ý tưởng của một nhóm kĩ sư hãng General Motors. Vào năm 1968 họ đã đề ra các chỉ tiêu kĩ thuật nhằm đáp ứng những yêu cầu điều khiển trong công nghiệp : Dễ lập trình và thay đổi chương trình điều khiển , sử dụng thích hợp trong nhà máy Cấu trúc dạng modul để dễ dàng bảo trì và sửa chữa. Tin cậy hơn trong môi trường sản xuất của nhà máy công nghiệp . Dùng linh kiện bán dẫn nên có kích thước nhỏ hơn mạch rơ-le chức năng tương đương. - Những chỉ tiêu này tạo sự quan tâm của các kĩ sư thuộc nhiều ngành nghiên cứu về khả năng ứng dụng của PLC trong công nghiệp . Các kết quả nghiên cứu đã đưa ra thêm một số yêu cầu cần phải có trong chức năng của PLC: tập lệnh từ các lệnh logic đơn giản được hỗ trợ thêm các lệnh về tác vụ định thời, tác vụ đếm , sau đó là các lệnh xử lý toán học , xử lý bảng dữ liệu , xử lý xung tốc độ cao , tính toán số liệu số thực 32 bit , xử lý thời gian thực đọc mã mạch , vv - Đồng thời sự phát triển về phần cứng cũng đạt được nhiều kết quả như bộ nhớ lớn hơn ,số lượng ngõ vào / ra nhiều hơn , nhiều modul chuyên dùng hơn . Vào những năm 1976 PLC có khả năng điều khiển các ngõ vào / ra bằng kĩ thuật truyền thông , khoảng 200 mét . 10 [...]... xét 2 loại PLC 1A và PLC 2A II GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH CPM1A VÀ CPM 2A 1 BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC CPM2A 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Các đặc điểm và chức năng của PLC CPM2A 1.1.1.1 Các chức năng Các bộ điều khiển chương trình loại CPM2A kết hợp rất nhiều chức năng bao gồm điều khiển xung đồng bộ, đầu vào ngắt, xung đầu ra, chỉnh analog và chức năng đồng hồ Ngoài ra bộ điều khiển CPM2A... bộ nhớ đệm được dùng để đóng mở các tiếp điểm kích hoạt các thiết bị tương ứng , như vậy sự hoạt động của các thiết bị được điều khiển hoàn toàn tự động theo chương trình trong -bộ nhớ , chương trình được nạp vào PLC thông qua thiết bị lập trình chuyên dùng Bus Địa chỉ Bộ đệm Bộ nhớ chương trình EEPRO M tuỳ chọn Bus Điều khiển Bộ nhớ chươn g trình Nguồn pin Bộ nhớ hệ thống ROM CPU bộ vi xử lý EPRO M... rất tốt cho việc lập trình dạng ngôn ngữ ladder kể các chú thích trong chương trình để dễ đọc hơn IV- khái niệm cơ bản về vấn đề lập trình PLC 18 Nguyễn Văn Sơn Yêu cầu chính của ngôn ngữ lập trình là phải dễ hiểu, dễ sử dụng trong việc lập trình điều khiển, điều này ý muốn nói rằng cần phải có ngôn ngữ cấp cao với đặc điểm là các lệnh và cấu trúc chương trình thể hiện được các tác vụ điều khiển, không... hồ Ngoài ra bộ điều khiển CPM2A còn là một bộ điều khiển độc lập có khả năng xử lý các ứng dụng điều khiển máy, bởi vậy nó là một bộ điều khiển PLC lý tưởng cho các thiết bị CPM2A có chức năng kết nối thông tin với các máy tính cá nhân, với các PLC khác của Omron và với các màn hình giao diện khác Khả năng kết nối này cho phép người sử dụng có thể thiết kế một hệ thống sản xuất phân tán và tiết kiệm... hiện được sử dụng trên máy tính Sơ đồ mạch điều khiển dạng bậc thang là phương pháp phổ biến nhất để mô tả mạch rơle logic Ngôn ngữ lập trình ladder có dạng giống như sơ đồ mạch điện bậc thang, gọi là ngôn ngữ ladder, rất phù hợp để tạo các chương trình điều khiển logic; đối với những người thiết kế máy đã quen thuộc với các hệ thống điều khiển rơle truyền thống 4.1 Giải thích chương trình ladder : Ở... và x001 vào Ram cho ngõ ra y000 Hoạt động này cứ tiếp tục như thế cho đến khi toàn bộ chương trình được đặc lại giá trị 0000 , chương trình được thi hành tức là gặp lệnh END và bộ đếm chương trình đặt lại giá trị 0000 , chương trình được thi hành (quét) lại từ đầu , nghĩa là theo chu kì liên tục Bộ đếm chương trình có thể tăng 1 khoảng giá trị (không tăng lên 1 như thường lệ ) do lập trình bằng lệnh... Mất thời Mất nhiều Lập trình và gia thiết gian thiết thời gian lập lắp đặt đơn kế lắp Khả năng điều Mất thời kế trình giản đặt Không Có Có Có khiển tác vụ phức tạp Để thay đổi điều Rất khó khiển Công tác bảo trì Kém -có Kém-nếu Kém -có Tốt-các modul rất nhiều IC được nhiều mạch được tiêu công tắc hàn điện tử chuẩn hóa Khó Khá đơn giản Rất đơn giản chuyên dùng - Theo bảng so sánh ,PLC có những đặc điểm... đây ta giải thích mối quan hệ giữa mạch điện vật lý và chương trình Ladder, ta xét mạch điều khiển động cơ theo hình vẽ sau : a) Đ X001 b) 19 X002 X003 X004 ( Y001) Nguyễn Văn Sơn 1 Mạch điện ladder điều khiển động cơ 2 Chương trình ladder điều khiển Như vậy ta thấy chương trình Ladder gồm 2 cột dọc biểu diễn nguồn điện logic cùng với các ký hiệu công tăc logic và rơle logic tạo thành một nhánh mạch... bên trong PLC thường dùng kết hợp với các cờ chuyên dùng các thanh ghi này có thể sử dụng trong chương trình Ladder , ngoài ra các trạng thái hoạt động của hệ thống PLC hoàn toàn có thể xác định được Thanh ghi tập tin (Thanh ghi bộ nhớ chương trình Program Memory Register) :Chiếm từng khối 500 bước bộ nhớ chương trình được sử dụng đối với các ứng dụng mà chương trình điều khiển cần xử lý nhiều số liệu... với các ký hiệu công tăc logic và rơle logic tạo thành một nhánh mạch điện lôgic nằm ngang Ở đây logic đều được biểu diễn bằng 3 công tắc thường mở, một công tắc logic thường đóng và một rơle logic ( ngõ ra logic động cơ) Điều cần thiết cho công việc thiết kế cho chương trình Ladder là phải lập tài liệu về hệ thống và mô tả hoạt động của chúng một cách nhanh chóng và đúng đắn 4.2 Ngõ vào và ngõ ra . thống điều khiển khác nhau.Trong phạm vi đồ án môn học này tái dựng thiết bị lập trình PLC để viết chương trình cho hệ thống điều khiển ga ra. Thiết bị khả trình PLC mà tôi sử dụng để viết chương. điểm trên làm cho PLC được sử dụng nhiều trong việc điều khiển các máy móc công nghiệp và trong điều khiển quá trình . II- Những khái niệm cơ bản . 9 Nguyễn Văn Sơn Bộ điều khiển lập trình. thống điều khiển lập trình (programmable logic control ).Hệ thống sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy móc hay quá trình hoạt động.Trong hoàn cảnh đó bộ điều khiển lập trình (PLC) đã được thiết