LỜI MỞ ĐẦU.Tìm hiểu về yêu cầu công nghệ được mô tả trong sách Thiết Bị Điều Khiển Khả Trình- PLC. Khái niệm về bộ điều khiển lập trình PLC. NỘI DUNG ĐỀ TÀI:.Dựa trên yêu cầu công nghệ,lựa chọn các thiết bị phục vụ công nghệ đó- 8 - 3.Tìm hiểu sơ lược về PLC S7-200 của SIEMEN. GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG S7-200.
TẬP LỆNH PLC S7-200 CỦA SIEMEN.TÌM HIỂU TẬP LỆNH PLC S7-200 CỦA SIEMEN.- 12 - Bảng lệnh đếm lên, đếm xuống :. CÁC LỆNH NÂNG CAO.- 24 - Nhóm lệnh so sánh :.Vẽ sơ đồ kết nối vào ra giữa PLC và các thiết bị công nghệ. Lưu đồ thuật toán điều khiển.- 41 - Chương trình điều khiển.- 43 - TÀI LIỆU THAM KHẢO.- 54 - 5 Trường ĐHCNHN Khoa Điện Tử 1.Tìm hiểu về yêu cầu công nghệ được mô tả trong sách Thiết Bị Điều Khiển Khả Trình- PLC 1. Khái niệm về bộ điều khiển lập trình PLC PLC viết tắt của 'Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình.
Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm. PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế. PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào.
Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo. Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic. Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens, Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, General Electric, Omron, Honeywell. Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý.
Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình. Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau : Lập trình dể dàng , ngôn ngữ lập trình dễ học. Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa. Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp.
Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp. Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính , nối mạng các môi Modul mở rộng. Giá cả có thể cạnh tranh được. Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và các Logic thời gian .Tuy nhiên ,bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả … Chính điều này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm , định 6 Trường ĐHCNHN Khoa Điện Tử thời , thanh ghi dịch … sau đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn … Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn , số lượng I / O nhiều hơn.
Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống. Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình. Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này. Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của qui trình công nghệ , ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC.
Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dễ dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với sử dụng các bộ dây nối hay Relay. NỘI DUNG ĐỀ TÀI: Yêu cầu công nghệ: Vị trí ban đầu của hệ thống là vị trí như trên sơ đồ lúc này Is1 và Is7 đang đóng.Chuyển công tắc chuyển chế độ sang vị trí “AU”. Nhấn vào Start cầu trục nâng phôi cần mạ lên đến khi gặp Is6 thì dừng nâng,cầu trục dịch chuyển sang phải.Khi cầu trục chạm vào Is2 thì dừng quá trình sang phải và bắt đầu quá trình hạ .Khi Is7 đóng thì dừng quá trình hạ và thực hiện rửa trong 4 giây .Sau 4 giây cầu trục lại nâng phôi lên cho đến khi chạm Is6 thì cầu trục lại dịch chuyển sang phải.Khi cầu trục chạm Is3 thì nó dừng lại và hạ phôi 7 Trường ĐHCNHN Khoa Điện Tử xuống bể tẩy trong 3giây thì cầu trục lại nâng lên .Quá trình diễn ra như trên tại vị trí bể mạ lần 1 và lần 2 tại mỗi bể cầu trục dừng 5 giây để mạ .Sau khi mạ xong lần hai ,cầu trục nâng sản phẩm lên .Khi Is6 đóng ,cầu trục dịch chuyển sang trái .Khi qua vị trí Is4, Is3 cầu trục không dừng .Khi cầu trục chạm Is2 ,cầu trục dừng và hạ sản phẩm xuống bể rửa trong 2 giây .Sau đó sản phẩm lại được nâng lên và cầu trục lại dịch chuyển sang trái ,khi gặp Is1 cầu trục hạ sản phẩm xuống kết thúc một chu trình. Khi chuyển công tắc chế độ sang “Man” thì các quá trình ‘lên’, ‘xuống’ , ‘phải’ , ‘trái’ sẽ được điều khiển bằng cách nhấn vào các nút trên bảng điều khiển.
Nhấn Stop hệ thống hoạt động hết chu kỳ rồi dừng hoạt động.Dựa trên yêu cầu công nghệ,lựa chọn các thiết bị phục vụ công nghệ đó Các thiết bị sử dụng: * PLC: là loại S7-200 CPU 224 của hãng SIEMEN : dùng để điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống. * Cảm biến vị trí (Công tắc hành trình): Is1 đến Is5 có tác dụng nhận biết các vị trí các bể để xe thả vật. Còn IS6 , Is7 dùng để giới hạn vị trí của vật khi kéo lên hoặc khi thả xuống. 8 Trường ĐHCNHN Khoa Điện Tử * Động cơ điều khiển xe : Là loại động cơ giảm tốc sử dụng nguồn một chiều 5V.
* Động cơ điều khiển kéo ,thả vật : Là loại động cơ giảm tốc sử dụng nguồn một chiều 24V. * Relay (Rơle): là loại Relay một chiều sử dụng nguồn 5V ,có khả năng đóng cắt nguồn một chiều 24V : dùng để điều khiển cấp nguồn đảo chiều động cơ. * Nút nhấn: là loại nút nhấn thường mở tự phục hồi ,dùng để điều khiển quá trình hoạt động của hệ thống.Tìm hiểu sơ lược về PLC S7-200 của SIEMEN 3. GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG S7-200 PLC S7-200 là một loại PLC cỡ nhỏ của công ty Siemens.
Cấu trúc S7-200 gồm 1 CPU và các module mở rộng cho nhiều ứng dụng khác nhau.S7-200 gồm nhiều loại: CPU 221, 222, 224, 226….có nhiều nhất 7 module mở rộng khi có nhu cầu: tổng số ngõ vào/ra, ngõ vào/ra Analog, kết nối mạng ( AS-I, Profibus ). 9 Trường ĐHCNHN Khoa Điện Tử 3. TẬP LỆNH PLC S7-200 CỦA SIEMEN Các đèn báo: Có 3 loại đèn báo hoạt động: - RUN: ðèn xanh –báo hiệu PLC ðang hoạt ðộng - STOP :ðèn vàng –báo hiệu PLC - SF (system Failure):đèn đỏ báo hiệu PLC bị sự cố. Có 2 loại đèn chỉ thị : - Ix.x: chỉ trạng thái logic ngõ vào.x: chỉ trạng thái logic ngõ ra Ðặc điểm ngỏ vào - Mức logic 1 : 24VDC/7mA - Mức logic 0 : đến 5VDC/1MA - Ðáp ứng thời gian : 0.2ms - Cách ly quang : 500ACV - Ðịa chỉ ngõ vào : Ix.x Ðặc điểm ngõ ra: - Ðiện áp tác động: 24 -28VDC/2A 10 Trường ĐHCNHN Khoa Điện Tử - Ngõ ra Relay hoặc transitor Sourcing - Chịu quá dòng đến 7.
- Ðiện trở cách ly nhỏ nhất 100 m Ω - Ðiện trở công tắc 200 Ω - Ðiện trở công tắc: 200 m Ω - Thời gian chuyển mạch tối đa 10 ms - Không có chế độ bảo vệ ngắn mạch - Ðịa chỉ ngõ ra: Qx.x - Nguồn cung cấp - Ðiện áp nguồn 20-24 VDC - Dòng tối ða 900 mA - Thời gian duy trì khi mất nguồn 10 ms - Cầu chì bên trong 2A/250V - Công tắc chọn mode - Không có cách ly nguồn điện. Mode công tắc chọn Có 3 vị trí lựa chọn công tắc - RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình - PLC sẽ dừng chương trình khi có sự cố - TERM :cho phép máy lập trình quyết ðịnh chế ðộ hoạt ðộng PLC Cổng truyền thông - Sử dụng cổng RS485 để ghép nối với máy tính hoặc thiết bị khác. - Tốc độ truyền là 9600 bauds. - Cấu trúc cổng truyền thông được mô phỏng như sau : - Ghép nối PLC và máy tính - Sử dụng cáp PC/PPI chuyển đổi giữa RS232 và RS485 - Chuyển đổi và kết nối như hình sau : 11 Trường ĐHCNHN Khoa Điện Tử Hình 5.
Kết nối PLC với máy tính 3.TÌM HIỂU TẬP LỆNH PLC S7-200 CỦA SIEMEN 3. Lệnh vào / ra. Lệnh Load (LD): Lệnh LD nạp giá trị logic của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên của ngăn xếp, các giá trị còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bit. Toán hạng gồm: I, O, M, SM, V, C, T.
Tiếp điểm thường mở sẽ đóng khi ngõ vào PLC có địa chỉ là 1. Dạng LAD Dạng STL LD I0.0 12 Trường ĐHCNHN Khoa Điện Tử Lệnh Load Not (LDN): Lệnh LDN nạp giá trị logic của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên của ngăn xếp, các giá trị còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bit. Tiếp điểm thường đóng sẽ mở khi ngõ vào PLC có địa chỉ là 1 Dạng LAD Dạng STL LDN I0. Mô tả lệnh LD và LDN Các dạng khác nhau của lệnh LD,LDN: STL LAD Toán Mô tả hạng LD n n Tiếp điểm thường mở sẽ đóng khi n: I, Q, M, ┤├ n=1 SM, (bit) T, C LDN n n Tiếp điểm thường đóng sẽ mở khi ┤/├ n=1 LDI n n Tiếp điểm thường mở sẽ đóng tức ┤I├ thời khi n = 1 n:1 LDNI n n Tiếp điểm thường đóng sẽ mở tức ┤/I├ thời khi n = 1 OUTPUT (=): Lệnh sao chép nội dung của bit đầu tiên trong ngăn xếp vào bit được chỉ định trong lệnh.
Nội dung ngăn xếp không bị thay đổi.