đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. Chƣơng 2: Cơ Sở Lý Thuyết Trình bày sơ lƣợc cấu tạo, nguyên lí hoạt động của các thiết bị phần cứng. giới thiệu các ứng dụng trong thực tiển của chúng. Chƣơng 3: Thiết Kế và Tính Toán Giới thiệu về các phần mền sử dụng trong quá trình thực hiện đồ án.
Thiết kế sơ đồ khối để kết nối các linh kiện và viết chƣơng trình điều khiển hoạt động của chúng. Chƣơng 4: Thi công hệ thống Gồm có 2 phần là kết quả thi công phần cứng và những kết quả hình ảnh trên màn hình hay mô phỏng tín hiệu, kết quả thống kê. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH 2 do an CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN Chƣơng 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá Viết lại kết quả những điều đã làm đƣợc, không làm đƣợc so với mục tiêu ban đầu đề ra. Nhận xét và đánh giá vào sản phẩm mô hình, làm có đạt hay không, đạt bao nhiêu phần trăm, đánh giá sai số nếu có liên quan đến các đo lƣờng các đại lƣợng, nguyên nhân sai số, tính ổn định của hệ thống, thời gian đáp ứng của hệ thống, tính thẩm mỹ có đạt hay không, tính an toàn, … tính dễ sử dụng, tính bảo mật, … Chƣơng 6: Kết Luận và Hƣớng Phát Triển Trình bày ngắn gọn những kết quả đã thu đƣợc dựa vào những phƣơng pháp, thuật toán đã kiến nghị ban đầu, ghi ra những gì đã làm đƣợc nhƣ thế nào, và chƣa làm đƣợc so với mục tiêu.
Trình bày hƣớng phát triển của đề tài mà mình đã làm để tăng khả năng, tăng thêm chức năng, mở rộng khả năng điều khiển, tính linh hoạt hay chỉ cần thay đổi 1 thiết bị này bằng 1 thiết bị khác thì sản phẩm của mình có thể đáp ứng đƣợc nhiều ứng dụng khác, … hay các giải pháp tốt hơn có đƣợc, phát hiện ra trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH 3 do an CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chƣơng 2.1 TỔNG QUAN PLC 2.1 PLC là gì? PLC là chữ viết tắt Programmable Logic Controller: là thiết bị điều khiển lập trình đƣợc (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Ngƣời sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này đƣợc kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ nhƣ thời gian định thì hay các sự kiện đƣợc đếm.
PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế. PLC hoạt động theo phƣơng 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 Function Block Diagram-FBD, Ladder Logic-LAD, Statement Lits-STL,.
Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC nhƣ INVT, Allen-Bradley, Omron, ABB, Rockwell, Siemens, Mitsubishi, … 2.2 Cấu trúc PLC Cấu trúc cơ bản của một PLC bao giờ cũng bao gồm các thành phần cơ bản sau: Module nguồn: có thể tích hợp sẳn bên trong PLC hay làm riêng bên ngoài. Có nhiều cấp điện áp khác nhau tùy loại PLC, gồm 110VAC, 220VAC hoặc 24VDC Module xử lý tín hiệu (CPU): là bộ sử lí trung tâm làm việc nhƣ một máy tính, dùng để lƣu trử và xử lí chƣơng trình logic bậc thang. Module vào (INPUT), Module ra (OUTPUT): nhận và xuất các tín hiệu vào, ra dạng tƣơng tự hoặc số của PLC o Đối với các mạch điện tử logic ngƣời ta phân biệt sink và source theo trang thái khi đƣợc kích hoạt. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH 4 do an CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Tầng ra sink kích hoạt khi ở mức “0”, và transistor ngỏ ra sẽ là nguồn hút dòng từ bên ngoài.
Tầng ra sink thƣờng đƣợc thiết kế dạng mạch open collector. Tầng ra source kích hoạt khi ở mức “1”, và transistor ngỏ ra sẽ là nguồn cấp dòng cho tải bên ngoài. o Cách mắc theo dạng sink và source: Sinking Sourcing Hình 2.1: Kết nối sink và source cho ngõ vào Sourcing Sinking Hình 2.2: Kết nối sink và source cho ngõ ra Module nhớ: gồm RAM, EPROM VÀ EEPROM o RAM (Random Access Memory) có thể nạp chƣơng trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất.
Để tránh tình trạng này các PLC đều đƣợc trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lƣợng dự trữ cho RAM từ vài tháng BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH 5 do an CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT đến vài năm. Trong thực tế RAM đƣợc dùng để khởi tạo và kiểm tra chƣơng trình. o EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà ngƣời sử dụng bình thƣờng chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào đƣợc. Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn, nó đƣợc gắn sẵn trong máy, đã đƣợc nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẳn.
o EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) liên kết với những truy xuất linh động của RAM và có tính ổn định. Nội dung của nó có thể đƣợc xóa và lập trình bằng điện, tuy nhiên số lần là có giới hạn. Môi trƣờng ghi dữ liệu thứ tƣ là đĩa cứng hoặc đĩa mềm, đƣợc sử dụng trong máy lập trình. Đĩa cứng hoặc đĩa mềm có dung lƣợng lớn nên thƣờng đƣợc dùng để lƣu những chƣơng trình lớn trong một thời gian dài.
Vùng nhớ: thƣờng đƣợc chia làm 4 vùng: o Vùng nhớ chƣơng trình: vùng bộ nhớ đƣợc sử dụng để lƣu trữ các lệnh chƣơng trình. o Vùng tham số: vùng lƣu trử các tham số nhƣ từ khóa, địa chỉ trạm,…cũng giống nhƣ vùng chƣơng trình. o Vùng dữ liệu: đƣợc sử dụng để lƣu tất cả dữ liệu của chƣơng trình bao gồm các kết quả, các phép tính, bộ đệm,…vùng nhớ này còn đƣợc chia thành nhiều vùng nhớ nhỏ khác: M: lƣu trữ trạng thái của quá trình hoạt động hoặc các thông tin điều khiển. I: vùng nhớ đầu vào.
Q: vùng nhớ đầu ra. T: lƣu trữ giá trị đếm thời gian hiện tại và giá trị các bit điều khiển của counter. AI, AQ: lƣu các dữ liệu đầu vào tƣơng tự. o Vùng đối tƣợng: lƣu trữ dữ liệu cho các đối tƣợng lập trình nhƣ giá trị tức thời, giá trị đặt trƣớc của Counter, bộ định thời Timer, bộ đếm tốc độ cao và các bộ đệm vào ra tƣơng tự.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH 6 do an CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.3: Cấu trúc cơ bản của một PLC Ngoài các module trên PLC còn có các module phụ trợ nhƣ module giao tiếp mạng, truyền thông, module ghép nối các module chức năng để xử lý tín hiệu nhƣ module kết nối với các cân nhiệt, module điều khiển động cơ bƣớc, module kết nối với encoder, module đếm xung, … 2.2 TỔNG QUAN PLC S7-1200 CỦA SIEMENS 2.1 Giới thiệu PLC S7-1200 CPU 1212DC/DC/DC: Hình 2.4: Hình ảnh PLC S7-1200 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH 7 do an CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT S7-1200 là thiết bị điều khiển logic lập trình loại nhỏ của hãng Siemens, có cấu trúc theo kiểu module và có các module mở rộng. Các module này đƣơc sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Bộ điều khiển gọn nhẹ có dải hiệu suất từ thấp đến trung bình. Tích hợp quy mô lớn, tiết kiệm không gian, mạnh mẽ.
Với đƣờng đặc tính thời gian thực đặc biệt và tùy chọn truyền thông lớn Bộ điều khiển với tích hợp giao diện điều khiển PROFINET IO để truyền thông giữa bộ điều khiển SMATIC, HMI, thiết bị lập trình, hoặc các thành phần tự động khác. Hỗ trợ 16 kết nối Ethernet TCP/IP, ISO on TCP, và S7 protocol. Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s. Các CPU có thể sử dụng chế độ độc lập trong mạng hoặc trong các cấu trúc đƣợc phân phối.
Rất đơn giản trong việc lắp đặt, lập trình và vận hành. Tích hợp Web sever chuẩn, đặc thù ngƣời dùng trang web. Chức năng ghi dữ liệu để lƣu trữ dữ liệu trong thời gian chạy từ khi sử dụng chƣơng trình. Công suất lớn, các chức năng tích hợp công nghệ nhƣ đếm, đo lƣờng, điều khiển vòng kín, điều khiển chuyển động.
Tích hợp đầu ra/ đầu vào số và tƣơng tự.1: Một số thông số cơ bản của PLC S7-1200 CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C Kích thƣớc(mm) 90x100x75 110x100x75 Bộ nhớ Bit(M) 4096 Byte 8192 Byte I/O tích hợp sẳn Số 6DI/4DO 8DI/6DO 14DI/10DO Tƣơng tự 2AI 2AI 2AI Khả năng mở rộng các Không 2 8 module tín hiệu BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH 8 do an CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bộ nhớ ngƣời dùng Bộ nhớ làm việc 25KB 50KB Bộ nhớ nạp 1MB 2MB Bộ nhớ lƣu trữ 2KB 2KB Các module truyền thông 3 (mở rộng về bên trái) Bộ đếm tốc độ cao: 3 4 6 Đơn pha 3 tại 100KHz 3 tại 100KHz 3 tại 100KHz 1 tại 30KHz 3 tại 30KHz Vuông pha 3 tại 80KHz 3 tại 80KHz 3 tại 80KHz 1 tại 20KHz 3 tại 20KHz Thẻ nhớ Thẻ nhớ SIMETIC (dung lƣợng tùy chọn) Các ngỏ ra xung 2 Lƣu trử đồng hồ thời gian Thông thƣờng là 10 ngày, ít nhất 6 ngày tại 400C thực Tốc độ thi hành lệnh 18µs/lệnh Tốc độ thực hiện lệnh 0.1µs/lệnh Boolean PROFINET 1 cổng truyền thông ETHERNET Module Chỉ ngỏ vào Chỉ ngỏ ra Kết hợp in/out 2.2 Cấu trúc bộ nhớ CPU S7-1200 cung cấp bộ nhớ với các loại vùng nhớ sau: Load memory: là vùng nhớ non-volatile storage đây là vùng nhớ lƣu trữ mà dữ liệu không bị mất khi mất điện để lƣu trữ chƣơng trình ngƣời dùng, dữ liệu và cấu hình. Khi một dự án đƣợc download xuống CPU, nó đƣợc sẽ đƣợc lƣu trữ trong vùng nhớ này. Vùng nhớ này nằm trên thẻ nhớ hoặc PLC. Thẻ nhớ hỗ trợ không gian lƣu trữ lớn hơn cho CPU.
Working memory: là vùng nhớ volatile tức là vùng nhớ sẽ bị xóa khi không còn nguồn cấp cho nó nữa. Vùng nhớ này dùng để thực hiện chƣơng trình và lƣu trữ dữ liệu khi chƣơng trình thi hành. CPU sẽ thực hiện copy một số BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH 9 do an CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT phần tử dữ liệu từ vùng nhớ Load memory vào vùng nhớ này khi thi hành chƣơng trình. Nếu nhƣ không bị mất điện, CPU sẽ lƣu nhớ các thông số này.
Retentive memory: là vùng nhớ non-volatile dùng để lƣu trữ có giới hạn số lƣợng dữ liệu của vùng nhớ work memory.