mở đầu và tắt khi các tín hiệu và điều kiện thay đổi. Các chương trình có thể bao gồm các nâng cao chức năng như các phép toán, thời gian, đếm và chia sẻ thông tin qua các đại diện mạng giao thức. - Bộ nhớ: bộ xử lý thường nằm trong CPU và là nơi các số liệu thống kê và ứng dụng PLC được lưu trữ trong thời gian ngắn hoặc lâu dài. Điều này giống như một bộ nhớ máy tính (nghĩa là; RAM hoặc ROM).
- Cổng truyền thông: có nhiều mạng truyền thông khác nhau được thiết kế để kết nối PLC với các module, thiết bị ngoại vi hay PLC khác. Chúng được mô tả dựa trên các giao thức nhất định. Dựa trên các giao thức này, các mạng truyền thông trong công nghiệp được phân thành nhiều loại phổ biến được như giao thức nối tiếp, HART, DeviceNet, ControlNet, Modbus, Profibus, … - Ngõ vào và ngõ ra(I/O): PLC I / O là một phần của PLC kết nối với các thiết bị ngoại vi của nó. Trong một hệ thống PLC, nói chung sẽ có các mô-đun dành riêng cho đầu vào và mô-đun dành riêng cho đầu ra.
Mô-đun đầu vào phát hiện trạng thái của cảnh báo đầu vào bao gồm các nút nhấn, công tắc, cảm biến nhiệt độ và nhiều thứ khác. Mô-đun đầu ra điều khiển thiết bị điện tử bao gồm rơ le, bộ khởi động động cơ, đèn chiếu sáng,. Đầu vào / đầu ra PLC có thể được phân loại thành hai loại: Đầu vào / đầu ra kỹ thuật số (Digital I / O), Đầu vào / đầu ra tương tự (Analog I / O).3 Đặc điểm của PLC - Ưu điểm: + PLC làm tăng độ tin cậy, tính linh hoạt và độ chính xác của hệ thống tự động hóa. + Phần mềm PLC có khả năng lập trình tốt và linh hoạt.
Có thể dễ dàng thực hiện sửa đổi trong chương trình hiện có bất cứ lúc nào. + Chương trình sử dụng cho PLC rất dễ viết và dễ hiểu. Có nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau được sử dụng trong PLC. Trong số đó, lập trình PLC dạng sơ đồ bậ thang(LD) là dễ dang nhất.
+ PLC có khả năng giao tiếp và kết nối dễ dàng với máy tính. Đối với giao tiếp, có thể sử dụng các giao thức truyền thông tiêu chuẩn khác nhau. + Trong hệ thống PLC, việc đi dây ít hơn và đơn giản hơn so với các hệ thống khác. + PLC có thời gian quét nhanh (gần khoảng 10-15 ms đối với PLC nhỏ gọn).
Nó đòi hỏi rất ít thời gian hoạt động để thực hiện bất kỳ tác vụ nào. BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 5 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Trong PLC, chúng ta có thể hình dung hoạt động của các module đầu vào và đầu ra của hệ thống tự động hóa. - Nhược điểm: + Không thể sử dụng phần mềm và các bộ phận của một nhà sản xuất PLC đối với một nhà sản xuất PLC khác. + Giá thành của một bộ PLC khá cao.4 Ứng dụng của PLC Với những ưu điểm của PLC thì nó được sử dụng rất rộng rãi trong các nhà máy sản xuất với nhiều lĩnh vực khác nhau như: sản xuất giấy, sản xuất xi măng, thủy tinh, vi mạch, chế tạo linh kiện bán dẫn, đóng gói sản phẩm… Hình 2.
2 Một số ứng dụng của PLC BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 6 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.2 Lý thuyết về servo 2.1 Khái niệm Động cơ servo hay còn gọi là servo motor là cơ chế vòng kín kết hợp vị trí và phản hồi để điều khiển vị trí tốc độ quay, nó có cảm biến phản hồi để điều chỉnh hành động. Nó là một bộ phận của hệ thống điều khiển, cung cấp lực chuyển động cần thiết cho các thiết bị máy móc khi vận hành. Chúng có nhiệm vụ là đầu tàu cung cấp lực kéo các dây chuyền hay các cơ cấu khác hoạt động theo. Thiết bị này sử dụng từ trường để biến điện năng thành cơ năng dưới dạng xoay nhằm kéo tải.
3 Động cơ servo Động cơ servo phải được kết nối với một cơ cấu cơ khí nào đó để cung cấp cơ năng thông qua chuyển động quay của mình. Chính vì thế mà thực tế thì chúng chỉ có giá trị khi chúng ta kết nối giữa chúng và các thiết bị, cơ cấu khác với nhau như bằng chuyền, hệ thống đai, hệ thống xích, hệ thống bơm, … 2.2 Phân loại Trên thị trường hiện nay phổ biến với 2 loại động cơ servo là DC Servo motor và AC Servo motor, trong đó thì: BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 7 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP AC servo motor là loại động cơ cho phép xử lý các dòng điện cao nên thường được sử dụng trong máy móc công nghiệp đặc biệt là các loại máy CNC, máy phay, máy tiện cơ khí, các máy thủy lực, …. DC servo motor không được thiết kế cho các dòng điện cao và thường phù hợp hơn cho các ứng dụng có dòng điện nhỏ hơn như máy bơm nước, máy nén khí, …. Động cơ DC servo còn được chia làm 2 loại đó là động cơ 1 chiều có chổi than và động cơ 1 chiều không chổi than.
Nhờ sự phát triển vượt bậc công nghệ điều khiển điện nên hiện nay hầu hết người ta đều sử dụng động cơ AC Servo Motor. Đối với hãng Mitsubishi, động cơ AC Servo của hãng sẽ phân theo ứng dụng của động cơ và sẽ được phân biệt dựa vào seri kí hiệu: + Động cơ quán tính trung bình (seri HF): độ chính xác của máy quán tính cao sẽ được đảm bảo. Thích hợp cho các máy yêu cầu tang tốc nhanh chóng + Động cơ quán tính thấp (seri HF-KP): phù hợp với một trục phụ trợ đòi hỏi phải định vị tốc độ cao. + Động cơ servo tuyến tính (seri LM-F): có thể sử dụng trong môi trường sạch sẽ bởi không sử dụng bất cứ vít me bi nào và do đó nhiễm bẩn từ dầu mỡ không phải là vấn đề.
+ Động cơ servo dẫn động trực tiếp (Seri TM-RB): động cơ kết hợp dẫn động trực tiếp với mô-men xoắn cao với hệ thống điều khiển có độ lợi cao sẽ mang lại khả năng tăng tốc và định vị nhanh chóng, giúp máy quay mượt mà hơn.3 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động Cấu tạo của động cơ servo gồm 3 thành phần chính là: stato, roto và bộ mã hóa + Stato: được quấn trên phần đứng yên của động cơ và cuộn dây này còn được gọi là cuộn dây trường của động cơ. Stato đóng vai trò là thỏi nam châm hút từ trường, hỗ trợ động cơ hoạt động. + Roto: được quấn trên phần quay của động cơ và dây quấn này còn được gọi là dây quấn phần ứng của động cơ. Rotor là 1 nam châm vĩnh cửu, là phần chuyển động trong hệ thống điện từ của động cơ điện.
+ Bộ mã hóa: có nhiệm vụ cảm biến gần đúng để xác định tốc độ quay và vị trí quay của động cơ. BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 8 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2. 4 Cấu tạo của servo motor Nguyên lí hoạt động: của động cơ Servo cũng gần tương tự như động cơ thông thường, phần rotor của động cơ là một nam châm vĩnh cửu có từ trường mạnh và stator của động cơ được cuốn các cuộn dây riêng biệt, được cấp nguồn theo một trình tự thích hợp để quay rotor. Nếu thời điểm và dòng điện cấp tới các cuộn dây là chuẩn xác thì chuyển động quay của rotor phụ thuộc vào tần số và pha, phân cực và dòng điện chạy trong cuộn dây stator.
Ngoài ra động cơ Servo được hình thành bởi những hệ thống hồi tiếp vòng kín, tín hiệu đầu ra của động cơ Servo được nối với một mạch điều khiển. Khi động cơ vận hành thì vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển. Khi đó vì bất kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận tín hiệu ra chưa đạt được vị trí, tốc độ hay mô-men mong muốn thì mạch điều khiển tiếp tục điều chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được như yêu cầu đã đặt ra.4 Ứng dụng Động cơ servo được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Một số ngành công nghiệp sử dụng servo như: + Ứng dụng trong sản xuất ngành nhựa: Chế biến nhựa có thể thu được lợi nhuận đặc biệt tốt từ cách thức hoạt động của động cơ servo.
Chúng không chỉ được sử dụng để đúc phun mà hiện nay còn được thiết lập rộng rãi trong các quy trình phụ gia. Đặc biệt là trong sản xuất các bộ phận bằng nhựa trong mọi lĩnh vực di động, đòi hỏi độ chính xác tối đa, điều này có thể được thực hiện một cách tối ưu với hệ thống servo phù hợp. + Ứng dụng trong gia công dệt may: Dệt và đan, và nhiều loại chế biến dệt khác đòi hỏi máy móc chính xác và năng động để đạt được kết quả cuối cùng tốt. Cách thức hoạt BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 9 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP động của bộ truyền động servo cũng lý tưởng cho việc này, vì không chỉ đạt được độ chính xác cần thiết mà còn có khả năng bảo trì thấp đặc trưng cho phép các quy trình kinh tế hơn.
+ Ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ in: Hệ thống truyền động cho máy in và giấy cũng được hưởng lợi rất nhiều từ động cơ servo. Các giải pháp phù hợp riêng có thể được thực hiện tại đây cho các yêu cầu đa dạng của ngành in. 5 Ứng dụng servo trong sản xuất khẩu trang 2.3 Lý thuyết về encoder 2.1 Khái niệm [11] Encoder hay còn gọi là bộ mã hóa, là một bộ cảm biến chuyển động cơ học tạo ra tín hiệu kỹ thuật số đáp ứng với chuyển động. Là một thiết bị cơ điện có khả năng làm biến đổi chuyển động thành tín hiệu số hoặc xung.
Bộ mã hóa Encoder là một bộ phận rất quan trọng trong cấu tạo của máy CNC. Nó giúp đo và hiển thị các thông số về tốc độ của máy. Encoder là thành phần quan trọng của động cơ, giúp chúng ta đọc được tốc độ và vị trí của động cơ, nhờ các xung vuông có tần số thay đổi phụ thuộc vào tốc độ của động cơ. 6 Encoder trong công nghiệp BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 10 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trong ngành gia công cơ khí chính xác.
Máy CNC là thiết bị được dùng gia công cơ khí chính xác hoàn toàn tự động.