chương 1. Trong công cuộc phát triển kinh tế như hiện nay, nghành công nghiệp sản xuất hàng hóa và hàng tiêu dùng, hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao được ứng dụng vào để thay thế sức lao động của con người giúp tăng hiệu suất. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO.1 Giới thiệu PLC 2. Khái niệm PLC PLC là từ viết tắt của Programmable Logic Controller (được hiểu: Bộ điều khiển Logic có thể lập trình được).
Khác với các bộ điều khiển thông thường chỉ có một thuật toán điều khiển nhất định, PLC có khả năng thay đổi thuật toán điều khiển tùy biến do người sử dụng viết thông qua một ngôn ngữ lập trình. Do vậy, nó cho phép thực hiện linh hoạt tất cả các bài toán điều khiển. Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất PLC như Siemens (Đức), Omron (Nhật Bản), Mitsubishi (Nhật Bản), Delta (Đài Loan). Ngôn ngữ lập trình phổ biến là LAD (Ladder logic - Dạng hình thang), FBD (Function Block Diagram - Khối chức năng), STL (Statement List - 12 Liệt kê lệnh) và Ladder logic là ngôn ngữ lập trình PLC đang được ưa chuộng nhất.
Chức năng PLC PLC được nhiều hãng chế tạo, và mỗi hãng có nhiều họ khác nhau, và có nhiều phiên bản trong mỗi họ, chúng khác nhau về tính năng và giá thành, phù hợp với bài toán đơn giản hay phức tạp. Ngoài ra còn có các bộ ghép mở rộng cho phép ghép nhiều bộ PLC nhỏ để thực hiện các chức năng phức tạp, hay giao tiếp với máy tính tạo thành một mạng tích hợp, việc thực hiện theo dõi, kiểm tra, điều khiển một quá trình công nghệ phức tạp hay toàn bộ một phân xưởng sản xuất. Mặc dù vậy, một hệ thuống điều khiển dùng bất cứ loại PLC nào đều có cấu trúc như hình sau: + Ngõ vào dạng số: gồm hai trạng thái ON và OFF. Khi ở chức năng ON thì ngõ vào số được coi như ở mức logic 1 hay mức logic cao.
Khi ở trạng thái OFF thì ngõ vào có thể được như ở mức logic 0 hay mức logic thấp. + Ngõ ra dạng số: gồm hai trạng thái ON và OFF. Các ngõ ra này thường được nối ra để điều khiển các cuộn dây contactor, đèn tín hiệu… + Thiết bị đầu vào: gồm các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển thường là nút nhấn, cảm biến.1: Một số PLC của siemens Chức năng CPU CPU1212 CPU 1214C CPU 1215C 1211C C Kích thước vật 90x100x7 90x100x7 110x100x7 130x100x7 lí(mm) 5 5 5 5 Word 30 Kbytes 50 Kbytes 75Kbytes 100 Kbytes Bộ nhớ Load 1 Mbytes 1 Mbytes 4 Mbytes 4 Mbytes người Retentiv 10 Kbytes 10 Kbytes 10 Kbytes 10 Kbytes dùng e I/O tích Kiểu số 6 Input/4 8 Inputs/6 14 14 hợp Out Out Inputs/10 Inputs/10 trên Out Out CPU Kiểu 2 Inputs 2 Inputs 2 Inputs 2 Input/2 tương tự Output Kích Inputs 1024 1024 1024 1024 bytes thước bytes bytes bytes bộ Outputs 1024 1024 1024 1024 bytes đệm bytes bytes bytes Bít nhớ (M) 4096 4096 4096 4096 bytes bytes bytes bytes Module mở rộng None 2 8 8 vào ra Boad tín hiệu(SB), Boad pin(BB) 1 1 1 1 Boad truyền thông (CB) 14 Module truyền 3 3 3 3 thông (CM) Total 3 built-in 4 built-6 6 6 I/O, 5 I/O, 6 with with SB SB 3 at 3 at 3 at 3 at 100kHz 100kHz 100kHz 3 Bộ Singe 100kHz 1at 30kHz 3at 30kHz at 30kHz đệm phase SB: 2 at SB: 2 at tốc độ 30kHz 30kHz cao Quadratt 3 at 3 at 3 at 3 at ure 80kHz 1 80kHz 3 100kHz 3 80kHz phase at 30kHz at 20kHz at 20kHz SB: 2 at SB: 2 at 20kHz 20kHz Ngõ ra xung 4 4 4 4 Card nhớ SIMATIC Memory Card (optional) Lưu trữ thời gian Chuẩn 20 ngày, nhỏ nhất là 12 ngày ở nhiệt đồng hồ thời gian độ 400C (duy trì bằng tụ điện có dung lượng thực lớn) 1 cổng truyền thông 2 cổng truyền thông PROFINET Ethenet Ethenet Tốc độ thực thi 2.3 µs/lệnh phép toán thực Tốc độ thực thi 0.08 µs/lệnh logic Boolean 15 Hình 2. 1PLC S7-1200 của hãng siemens 2.
Nguyên lý hoạt động - Đầu tiên các tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi (sensor, contact, …) được đưa vào CPU (CPU viết tắt của “Central Processing Unit” được hiểu là bộ điều khiển trung tâm) thông qua module đầu vào. Sau khi nhận được tín hiệu đầu vào thì CPU sẽ xử lý và đưa các tín hiệu điều khiển qua module đầu ra xuất ra các thiết bị được điều khiển bên ngoài theo 1 chương trình đã được lập trình sẵn. - Một chu kỳ bao gồm đọc tín hiệu đầu vào, thực hiện chương trình, truyền thông nội, tự kiểm tra lỗi, gửi cập nhật tín hiệu đầu ra được gọi là 1 chu kỳ quét hay 1 vòng quét (Scan Cycle). 2Chu kì quét của PLC Thường thì việc thực hiện một vòng quét xảy ra trong thời gian rất ngắn (từ 1ms-100ms).
Thời gian thực hiện vòng quét này phụ thuộc vào tốc độ xử lý lệnh của PLC, độ dài ngắn của chương trình, tốc độ giao tiếp giữa PLC và thiết bị ngoại vi. Cũng giống như các PLC cùng họ khác, PLC S7-1200 gồm 4 bộ phận cơ bản: bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao tiếp xuất/ nhập. Bộ xử lý còn gọi là bộ xử lý trung tâm(CPU), chứa bộ vi xử lý, biên dịch các tín hiệu nhập và các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu trong bộ nhớ PLC. Truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các.
thiết bị xuất. Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện DC (24 V) cần. thiết cho bộ vi xử lý và các mạch điện trong module giao tiếp nhập và xuất hoạt động. Bộ nhớ là nơi lưu trữ chượng trình được sử dụng cho các hoạt động điều khiển dưới sự kiểm soát của bộ vi xử lý.
Các thành phần nhập và xuất (INPUT / OUTPUT) là nơi nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đến các thiết bị điều khiển. Tín hiệu nhập có thể từ các công tắc, bộ cảm biến, 17 … Các thiết bị xuất có thể là các cuộn dây của bộ khởi động động cơ, các van solenoid, … Chương trình điều khiển được nạp vào bộ nhớ nhờ sự trợ giúp của bộ lập trình hay bằng máy vi tính. 3Cấu trúc bên trong của plc s7 – 1200 2. Thiết bị I/O Thiết bị nhập (input devices): Sự “thông minh” của một hệ thống tự động hóa phụ thuộc vào khả năng của PLC: đọc các tín hiệu từ các kiểu khác nhau như: Nút ấn, phím, cầu dao, hoặc các thiết bị cảm ứng tự động đặc biệt như proximity switch, limit switch, photoelectric sensor.kiểu của các tín hiệu nhập đến PLC là logic ON/OFF hoặc tín hiệu tương tự.
Thiết bị xuất (Output devices): thống tự động là chưa đầy đủ và hệ thống PLC gần như tê liệt khi không có sự giao diện, liên lạc với trường thiết bị xuất. 18 Một vài của phần lớn chung các thiết bị được điều khiển như motor, relay, indicators, buzzer… xuyên suốt các hoạt động của motor và solenids, PLC có thể điều khiển từ một chọn đơn lẻ và nơi hệ thống đến nhiều hệ thống servo phức tạp. Đây là kiểu của thiết bị xuất là cơ cấu của một hệ thống tự động hóa và vì thế nó ảnh hưởng trực tiếp đến cả quá trình của hệ thống. Cấu hình phần cứng Họ PLC S7-1200 cung cấp nhiều nhất 8 module tín hiệu đa dạng và một mạng tín hiệu cho bộ xử lý có khả năng mở rộng.
Ngoài ra bạn có thể cài thêm 3 module giao tiếp nhờ vào các giao thức truyền thông. Module truyền thông (Commuicotion module_CM) 2. Module nguồn cung cấp 5. Bảng tín hiệu (Signal_SB) Hình 2.
4 Hình dạng bên ngoài của các module mở rộng Module xử lý trung tâm CPU: Module xử lý trung tâm CPU chứa vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ định thời, bộ đếm, cổng truyền thông PROFINET… 19 Module lưu trữ chương trình người dùng trong bộ nhớ của nó. Ngoài ra, module CPU có thể tích hợp một vài cổng vào/ra Digital, Analog tùy thuộc vào mã hãng (Order number). CPU s7-1200 hỗ trợ các protocol như TCP/TP, ISO-ON-TCB, S7 communication. Đồng thời, CPU tích hợp các tập lệnh hỗ trợ cho truyền thông như: USS, Modbus RTU, S7 Communication “T- Send/T-Receive” hay Freeport … Cổng Profinet tích hợp cho phép CPU có thể kết nối với HMI, máy tính lập trình, hay những PLC S7 thông qua Profinet Led báo trạng thái hoạt động của CPU: - STOP/RUN (cam/xanh): CPU ngừng / đang thực hiện chương trình đã nạp vào bộ nhớ.
- ERROR (màu đỏ): màu đỏ ERROR báo hiệu việc thực hiện chương trình đã xảy ra lỗi. - MAINT (maintenance): led cháy báo hiệu việc có gắn thẻ nhớ vào hay không. - LINK: màu xanh báo hiệu việc kết nối với tính thành công. - Rx/Tx: đèn vàng nhấp nháy báo hiệu tín hiệu đường truyền.
Led báo trạng thái hoạt động các ngõ vào, ra (I/O): - Ix.x (Đèn xanh): Đèn xanh ở cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Ix. Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị của công tắc.x (đèn xanh): đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Qx.x Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.2: Thông số kĩ thuật của từng loại CPU Đặc điểm CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C Kích thước 90 x 100 x 75 110 x 100 x 75 20 (mm) +Bộ nhớ 25 Kbytes 50 Kbytes làm việc 1 Mbytes 2 Mbytes +Bộ nhớ tải 2 Kbytes 2 Kbytes +Bộ nhớ sự kiện Phân vùng +6Inputs/ +8Inputs/ +14Inputs/ I/O: 4Outputs 6Outputs 10Outputs +Digital I/O + 2 Inputs + 2 Inputs +2 Inputs +Analog I Tốc độ xử lý ảnh 1024 bytes(Inputs) và 1024 bytes(Outputs) Module tín None 2 8 hiệu mở (không dấu rộng hiệu) Mạch tín 1 hiệu Module 3(mở rộng về bên trái) truyền thông 21 Bộ đếm tốc độ cao: 6 3 4 Trạng thái 3 -100 kHz 3 - 100 kHz 3 -100 kHz đơn 3 – 30 kHz 1 – 30 kHz 3 -20 kHz 3 - 80 kHz 3 – 80 kHz Trạng thái 3 -80 kHz 1 – 20 kHz đôi Mạch ngõ ra 2 Thẻ nhớ Thẻ nhớ Simatic (tùy chọn) Thời gian Thông thường là 10 ngày (240h) lưu giữ thời gian thực PROFINET Một cổng truyền thông Ethenet Tốc độ thực 18 thi tính toán số thực Tốc độ thực 0,1 thi Boolean Module tín hiệu SM (Signal Module) 22 - Module AI: module đọc Analog với các loại tín hiệu khác nhau như dòng 4-20 mA (theo cách đấu 2 dây và 4 dây), đọc tín hiệu áp 0-10VDC, đọc tín hiệu RTD, TC… - Module AI/AO: module vừa đọc vừa xuất hiện tín hiệu Analog. - Module AO: module xuất tín hiệu Analog. - Module DI: module đọc tín hiệu Digital.