Đang tải... (xem toàn văn)
GIỚI THIỆU bộ điều KHIỂN lập TRÌNH PLC
Ch¬ng 2: Giíi thiÖu bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC 2.1. Các bộ điều khiển bằng chương trình 2.1.1. Giới thiệu chung về PLC PLC là bộ điều khiển lập trình được. Trong cạnh tranh công nghiệp thì hiệu quả sản xuất nói chung là chìa khoá của sự thành công. Hiệu quả của sản xuất bao chùm những lĩnh vực như: - Tốc độ sản xuất của một sản phẩm của thiết bị dây chuyền phải nhanh - Giá nhân công và vật liệu phải hạ. - Chất lượng sản phẩm phải đáp ứng được yêu cầu của người tiêu dùng và sản phẩm phế phẩm là ít nhất - Thời gian chết của máy móc là ít nhât - Máy móc sản xuất phải có giá rẻ. Hầu hết các bộ điều khiển bằng chương trình đều đáp ứng được các yêu cầu trên ngày càng nâng cao hiệu quả sản xuất. Bộ điều khiển bằng chương trình ngày càng đa dạng và phong phú như các thiết bị điều khiển số, các robốt công nghiệp, máy tính, PLC vv Các bộ điều khiển bằng chương trình ngày nay đã hầu hết thay thế cho các phần tử điều khiển như: trục cam, công tắc khống chế hình tang trống, rơle điện từ thay thế vào đó là các vi mạch có chất lượng cao, đáp ứng được yêu cầu đặt ra trong các môi trường khác nhau và các yêu cầu mà các phần tử khác không có được. 2.1.2. Nhiệm vụ đặt ra cho các bộ điều khiển bằng chương trình. * Điều khiển chuyên gia, giám sát. - Thay thế cho điều khiển bằng rơle - Thời gian đếm - Thay thế cho các panel điều khiển bằng mạch in - Điều khiển tự động, bán tự động, bằng tay các máy và các quá trình * Điều khiển dãy: - Các phép toán số học - Cung cấp thông tin - Điều khiển liên tục (nhiệt độ, áp suất ) - Điều khiển PID - Điều khiển các thiết bị chấp hành 13 Ch¬ng 2: Giíi thiÖu bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC - Điều khiển động cơ bước * Điều khiển liên tục: - Điều hành các quá trình, báo đông - Phát hiện lỗi và xử lí - Ghép nối với các máy tính thông qua cổng RS232 - Mạng tự động hoá xí nghiệp - Mạng cục bộ - Mạng mở rộng 2.1.3. Lợi thế của việc dùng PLC trong tự động hoá - Thời gian lắp đặt các công trình ngắn hơn so với các thiết bị có linh kiện rời. - Dễ dàng thay đổi chương trình ma không gây tổn thất về tài chính. - Có thể tính được chính xác giá thành - Cần ít thời gian hường dẫn xử dụng - Dễ dàng thay đổi cấu trúc nhờ phần mềm. - Ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng - Dễ bảo trì các thiết bị vào ra, giúp xử lí sự cố một cách dễ dàng và nhanh gọn. - Độ tin cậy cao - Chuẩn hoá được các phần cứng điều khiển - Thích ứng các môi trường khắc nhiệt như : nhiệt độ, độ ẩm, điện áp dao động, tiếng ồn mà các phần tử khác không thích nghi được. 2.2. Cấu trúc của các bộ điều khiển bằng chương trình. Cấu trúc chung của các bộ điều khiển bằng chương trình hiện nay đã thay thế hầu hết các bộ điều khiển chương trình cũ, việc thay đôi được minh hoạ như bảng dưới đây. Các phần tử đầu vào Bộ điều khiển Phần tử chấp hành Nút ấn Công tắc hành trình Bánh xe Công tắc mức Rơle Cuộn dây Cuộn dây chốt Đồng hồ Động cơ Trục lăn Bộ sấy Đèn báo Bộ điều khiển chương trình hiện nay: Các phần tử đầu vào Bộ điều khiển bằng chương trình Phần tử chấp hành Nút ấn Công tắc hành trình Bánh xe PLC Mạch phần mềm Giản đồ thang Động cơ Trục lăn Bộ sấy 14 Ch¬ng 2: Giíi thiÖu bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC Công tắc mức Đèn báo Cấu trúc của PLC: PLC gồm có 4 thành phần cơ bản 1. Input area: Các tín hiệu nhận vào từ các thiết bị đầu vào bên ngoài sẽ được lưu trong vùng nhớ này. 2. Output area : Các lệnh điều khiển đầu ra sẽ được lưu tạm trong vùng nhớ này. Các mạch điện tử trong PLC sẽ xử lí lệnh và đưa ra tính hiệu điều khiển thiết bị ngoài 3. Bộ xử lí trung tâm CPU : là nơi xử lí mọi hoạt động của PLC, Bao gồm việc thực hiện chương trình. 4. Bộ nhớ Memory : Là nơi lưu chương trình điều khiển và các trạng thái nhớ trung gian trong quá trình thực hiện. - Mạch đầu vào (Input Unit) Là các mạch điện tử phối ghép chuyển giữa tín hiệu đầu vào và tín xử dụng bên trong PLC. Kết quả của việc xử lí sẽ được lưu ở vùng nhớ input area. Mạch đầu vào được cách ly về điện với các mạch bên trong của PLC nhờ các điốt quang. Bởi vậy hư hỏng mạch đầu vào sẽ không ảnh hưởng đến hoạt động của CPU. - Mạch đầu ra ( Output Unit) Mạch điện tử đầu ra sẽ biến đổi các lệnh mức logic bên trong PLC thành các tín hiệu điều khiển như đóng mở rơle. 15 INPUT AREA CPU OUPUT AREA MEMORY AREA POWER SUPLY INPUT DEVICES OUTPUT Ch¬ng 2: Giíi thiÖu bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC Tuỳ theo dung lượng và tốc độ xử lí của PLC mà các hãng chế tạo phân ra 3 loại PLC chính. PLC loại nhỏ PLC loại trung bình PLC loại lớn + Các PLC loại nhỏ có dung lượng quản lí tối đa là 64 I/O. Cấu trúc thành một khối gồm 4 phần (xử lí trung tâm, nguồn, đầu ra, đầu vào) nó thường được ứng dụng trong điều khiển một máy sản xuất hoặc dây chuyền sản xuất cỡ nhỏ. + Các PLC loại trung bình thường có dung lượng quản lí 192 I/O. Nó có cấu trúc thành từng khối riêng biệt (khối nguồn, khối xử lí trung tâm, khối đầu vào và ra). PLC loại trung bình được xử dụng cho một dây chuyền sản xuất cở nhỏ, hoặc một công đoạn của một dây chuyền sản xuất cỡ lớn. + Các PLC loại lớn có dung lượng quản lí tối đa là 1024 I/O. Có nhiều loại khối vào ra đặc biệt , nó quản lí cho dây chuyền sản xuất lớn có nhiều công đoạn khác nhau. * Các vấn đề chính khi xử dụng PLC 1. Đầu vào: - Số lượng đầu vào: thông thường một bộ PLC có số lượng đầu vào xác định. - Các loại đầu vào: đầu vào của PLC là đầu vào tín hiệu một chiều. 2. Đầu ra: - Số lượng đầu ra được xác định, như đầu ra của PLC hãng Simen (có 8 đầu ra từ 1000 – 1007) 3. Bộ nhớ: - RAM : bộ nhớ có thể ghi vào hoặc đọc - Memory : bộ nhớ có thể lặp lại bằng chương trình bằng thiết bị chuẩn CTR hoặc bằng tay. 4. Ngoại vi: - Thiết bị lập trình bằng tay. - Bộ lập trình PROM EPROM 5. Thời gian quét Thời gian quét là thười gian mà quá trình các đầu đọc vào qua xử lí các chương trình định trước, sau đó đưa ra tín hiệu đầu ra. Thời gian quét thực hiện liên tục và tuần tự các lệnh điều khiển của chương trình để đưa tín hiệu ra. 16 Ch¬ng 2: Giíi thiÖu bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian quét : thời gian quét cần thiết cho một lần quét thay đổi tử 3 – 30 ms. Thời gian quét cần thiết phụ thuộc vào độ dài của chương trình điều khiển. * Khối đầu vào ra của PLC Khối đầu vào ra của PLC có nhiều loại khác nhau 1. Khối vào/ ra logic: bao gồm khối vao/ra rơle, tranristor NPN, PNP. 2. Khối vào/ra tương tự : bao gồm các tín hiệu vào/ra điện áp chuẩn 0 – 10 V, dòng điện chuẩn từ 4 – 20 mA. 3. Các khối vào/ra đặc biệt: Có rất nhiều loại vào/ra đặc biệt như : - Khố vào/ra điều khiển nhiệt độ. - Khối vào/ra cho sensor với các bộ khuếch đại - Khối vào ra xung 4. Các lệnh cơ bản trong lập trình PLC * Các phím lệnh: FUN : Các lệnh ứng dụng đặc biệt gọi là lện chức năng, có thể đưa được vào khi đóng điện . LD : Nhập các điểm vào chương trình và cho ta ý nghĩa của điểm phân nhánh. OR : Cho phép các điểm được nối vào mạch để hình thành nối song song. AND : Cho phép các điểm được ghép nối với nhau để hình thành mạch nối tiếp OUT : Các lệnh ra TIM : Bộ nhớ thời gian - đó là các bộ trễ thời gian. HR : Thiết lập rơle lưu trữ TR : Thiết lập các rơle tạm thời SET : Chỉ thị vận hành của bộ ghi dịch SHIFT: Dùng cho các chức năng thay đổi bàn phím END : Dùng để kết thúc một chương trình * Các lệnh phần mềm. Trong đồ án này chỉ giới thiệu các lệnh cơ bản ứng dụng trong phần mềm điều khiển PLC cho mô hình. + Bộ định thời gian: TIM Lệnh TIM dùng để đặt thời gian giống như mạch rơle thời gian. Thời gian đặt được từ 0000 – 999,9 s 17 Ch¬ng 2: Giíi thiÖu bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC Đồ thị thời gian Vào Ra thường mở Tđặt Ra thường đóng Hình 6.1. Giản đồ ON/OFF của bộ định thời gian TIM + Rơle chốt – KEEP (11): Lệnh KEEP dùng làm chốt, nó duy trì trạng thái on/off của một bit cho đến khi một trong 2 đầu vào của nó tác động đặt hoặc hồi phục nó. Nếu chức năng KEEP được dùng với rơ le HR thì trạng thái của đầu ra chốt vẫn được giữ lại ngay cả khi mất nguồn. + DIFU (13) và DIFD (14) : DIFU và DIFD kích thích đầu ra lên on sau mỗi lần quét. DIFU cho đầu ra của nó lên on khi nó phát hiện ra sự chuyển từ off sang on ở đầu vào tín hiệu của nó. DIFD cho đầu ra của nó lên on khi nó phát hiện ra sự chuyển từ on sang off ở đầu vào tín hiệu của nó INPUT DIFU DIFD Hình 6.2. Giản đồ on/off của lệnh DIFU và DUFD 18 Ch¬ng 2: Giíi thiÖu bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC 19 . tr×nh PLC CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC 2.1. Các bộ điều khiển bằng chương trình 2.1.1. Giới thiệu chung về PLC PLC là bộ điều khiển. các bộ điều khiển bằng chương trình. Cấu trúc chung của các bộ điều khiển bằng chương trình hiện nay đã thay thế hầu hết các bộ điều khiển chương trình