Chương 1: Tổng quan về đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Chương 3: Tính toán và thiết kế và thi công mô hình thực tập. Chương 4: Thi công hệ thống.
Chương 5: Kết quả-nhận xét-đánh giá. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 2 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chung về PLC 2.1 Tổng quan về PLC 2.1 Định nghĩa PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển logic khả trình thuộc loại điều khiển bán dẫn tự động theo chương trình người dùng. PLC sử dụng bộ nhớ khả trình để lưu trữ chương trình và thực hiện yêu cầu điều khiển.
PLC có thể coi là một máy tính được thiết kế hoạt động tin cậy trong môi trường công nghiệp.2 Cấu tạo Bộ xử lý (CPU) Để đáp ứng được yêu cầu đã nêu thì PLC cần phải có CPU như một máy tính thực thụ. CPU được xem là bộ não của PLC, nó quyết định tốc độ xử lý cũng như khả năng điều khiển chuyên biệt của PLC. CPU là nơi đọc tín hiệu ngõ vào từ khối vào, xử lý và xuất tín hiệu tới khối ra. CPU còn chứa các khối chứa năng phổ biến như Counter, Timer, lệnh toán học, chuyển đổi dữ liệu… và các hàm chuyên dụng.
Ngõ vào DI kết nối với các thiết bị tạo ra tín hiệu dạng nhị phân như: công tắc, nút nhấn, công tắc hành trình, cảm biến quang, cảm biến tiệm cận. Ngõ vào AI kết nối với các thiết bị tạo ra tín hiệu liên tục như: các loại cảm biến nhiệt độ, áp suất, khoảng cách, độ ẩm. Khi kết nối cần chú ý đến sự tương thích giữa tín hiệu ngõ ra cảm biến với tín hiệu vào mà module AI có thể đọc được. Mỗi module AI sẽ có khả năng đọc tín hiệu tương tự khác nhau: đọc dòng điện, điện áp, tổng trở.
Một thông số quan trọng khác của các module AI là độ phân giải, thông số này cho biết độ chính xác khi thực hiện chuyển đổi ADC. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Khối ra Có 2 loại ngõ ra là ngõ ra số DO (Digital Output) và ngõ ra tương tự AO (Analog Output). Ngõ ra DO kết nối với các cơ cấu chấp hành điều khiển theo quy tắc On/Off như: đèn báo, chuông, van điện, động cơ không điều khiển tốc độ Ngõ ra AO kết nối với các cơ cấu chấp hành cần tín hiệu điều khiển liên tục: biến tần, van tuyến tính Hình 2. 1 Cấu trúc cơ bản của PLC 2.2 Đặc điểm và vai trò của PLC 2.1 Đặc điểm Ưu điểm - Khả năng điều khiển chương trình linh hoạt.
Khi cần thay đổi yêu cầu, đối tượng điều khiển chỉ cần thay đổi chương trình thông qua việc lập trình. - Số lượng Timer, Counter, Relay trung gian rất lớn. PLC còn hỗ trợ nhiều khối hàm có chức năng chuyên dụng: phát xung tốc độ cao, bộ đếm tốc độ cao, bộ điều khiển PID… - Tiết kiệm thời gian nối dây, mạch điều khiển lúc này đã được thay thế hoàn toàn bằng chương trình PLC. - Cấu trúc dạng Module giúp PLC có tính năng mềm dẻo, không bị cứng hóa về phần cứng.
Người dùng dễ dàng lựa chọn những module nào cần thiết với yêu cầu điều khiển hiện tại giúp tiết kiệm chi phí. Cấu trúc dạng module của PLC giúp việc mở rộng BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT quy mô điều khiển đơn giản, tiết kiệm, không cần phải trang bị CPU mới. Tuy nhiên khi mở rộng cần chú ý tới khả năng kết nối tối đa của CPU. - Khả năng truyền thông, nối mạng với máy tính hay với PLC khác.
Khả năng này đáp ứng yêu cầu điều khiển, giám sát từ xa, xây dựng hệ thống SCADA. - Hoạt động với độ tin cậy cao, tuổi thọ cao, chống nhiễu tốt trong môi trường công nghiệp. Nhược điểm - Phạm vi ứng dụng hạn chế do giá thành cao nên không đáp ứng các yêu cầu điều khiển đơn giản. Với những yêu cầu này thì bộ điều khiển tiếp điểm sẽ hiệu quả kinh tế hơn.
- Yêu cầu người lắp đặt ban đầu, lập trình phải có hiểu biết chuyên môn về PLC.2 Vai trò Với những ưu nhược điểm như đã nêu trên, PLC thể hiện ưu điểm vượt trội và hiện nay đã thay thế hệ thống điều khiển tiếp điểm truyền thống trong các nhà máy, dây chuyền công nghệ. Việc thay thế này giúp hệ thống hoạt động tin cậy và hiệu quả hơn, tiết kiệm nhân công và tránh những thao tác sai của người vận hành.3 PLC dòng A của hãng Mitsubishi Dạng module PLC dòng A được coi là sản phẩm đầu tiên khoảng năm 1980 của hãng Mitsubishi chỉ sau K-series. Dù là đã ra đời từ lâu nhưng không phải vì thế mà không được lựa chọn sử dụng cho các thiết bị công nghiệp hiện nay. PLC dòng A vẫn được kết hợp đầy đủ mọi tính năng, module đi kèm, sự hoạt động nhạy bén của nó vẫn được người dùng ưa BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.
2 Lịch sử phát triển của các dòng PLC Mitsubishi chuộng. Có lẻ thuộc dạng module đầu tiên nên độ cồng kềnh hơn so với cái dòng sau như Q, Fx. [2] Khả năng đa dạng Có thể phối hợp PLC CPU (cơ bản & nâng cao), Motion, Process Controllers và ngay cả PC vào trong một hệ thống duy nhất lên đến 4 CPU khác nhau. Điều này tạo cho người sử dụng sự chọn lựa hướng điều khiển, ngôn ngữ lập trình – tất cả cùng chung trên một nền tảng duy nhất.[2] Linh động và phân cấp là đặc tính thiết kế chủ chốt làm cho dòng Q thực sự là một nền tảng tự động hóa duy nhất.
Người dùng có thể sử dụng trong điều khiển đơn giản các loại máy móc riêng lẻ hoặc quản lý toàn bộ thiết bị tất cả cùng trên một nền tảng phần cứng.[2] BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.2 Những tính năng chính Tốc độ xử lý lên đến 0,33us/LD. Điều khiển tiến trình, lập trình online. Hỗ trợ hoàn toàn trong các ứng dụng phần mềm MELSOFT Đầy đủ các ứng dụng mạng như: CC-link, MELSECNET-H Khả năng mở rộng đến 4096 I/O. Điều khiển tiến trình, lập trình online.
Hỗ trợ hoàn toàn trong các ứng dụng phần mềm MELSOFT Đầy đủ các ứng dụng mạng như: CC-link, MELSECNET-H Khả năng mở rộng đến 4096 I/O. Bước lập trình max 30K steps.3 Dãy sản phẩm Kiểu CPU Bộ nhớ CT Số điểm vào/ra CPU DÒNG AnSHCPU A1SJHCPU 8k Steps 4096 points A1SHCPU 8k steps 4096 points A2SHCPU 14k steps 4096 points A2SHCPU-S1 30k steps 4096 points Bảng 2. 1 Các Module CPU Các module nguồn cung cấp: Tên module Đầu vào Đầu ra A1S61P 100V - 240VAC 5VDC 5A 5VDC 3A/24VDC A1S62P 100V - 240VAC 0.6A A1S63P 24VDC 5VDC 5A A1S61PEU 200-240VAC 5VDC 5A 5VDC 3A/24VDC A1S62PEU 200-240VAC 0.6A A1S61PN 100-240VAC 5VDC 5A 5VDC 3A/24VDC A1S62PN 100-240VAC 0. 2 Các Module nguồn cung cấp BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Các module ngõ vào: Số 12/24V 100 đến 100 đến 12/24V ngõ 24V DC 5VDC DC 120V AC 220V AC DC/AC vào A1SX48Y18* 8 A1SX48Y58* A1SX40-S1 A1SX40 A1SX10 A1SX20 A1SX40-S2 A1SX30 A1SX80 16 A1SX10EU A1SX20EU A1SX80-S1 A1SX80-S2 A1SX41 A1SX41-S2 A1SX71 32 A1SX81-S2 A1SX71 A1SX81 A1SH42* 64 A1SX42-S2 A1SX42 Bảng 2.
3 Các module ngõ vào *1: thông số kỹ thuật ngõ vào cho các module tích hợp I/O. Transisto Transistor Transistor Số Transit Triac 100 Transistor r 12 đến 5 đến ngõ or 5 đến đến 24VDC 12 đến 24VDC 48VDC ra 24VDC 240VAC (Sink) 24VDC (Sink) (Sink/source) (Source) A1SX48 8 Y58* A1SY22 A1SY60 A1SY28A A1SY40 A1SY60 16 A1SY68A A1SY80 E A1SY28A A1SY50 UE A1SY81 QY71 A1SH42* 32 A1SY41 A1SY42 64 Bảng 2. 4 Các module ngõ ra BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT *2: Thông số kỹ thuật ngõ ra cho các module tích hợp I/O.4 Các loại bộ nhớ Bộ nhớ chương trình: Bộ nhớ lưu chương trình và tham số cho một module CPU hoạt động, một chương trình hoạt động được thực thi bằng việc đưa chương trình được lưu trong bộ nhớ chương trình đến bộ nhớ cache chương trình. Bộ nhớ cache: Một bộ nhớ cho chương trình hoạt động.
Một chương trình hoạt động được thực thi bằng việc đưa chương trình được lưu trong bộ nhớ chương trình đến bộ nhớ cache chương trình. RAM tiêu chuẩn: Một bộ nhớ dùng để sử dụng thanh ghi tệp, biến cục bộ, lấy mẫu truy dấu mà không cần thẻ nhớ. Sử dụng RAM tiêu chuẩn như là một thanh ghi tệp tạo khả năng truy nhập tốc độ cao như ghi dữ liệu. RAM tiêu chuẩn còn được sử dụng để lưu trữ cho module thu thập lịch sử lỗi.
Standard ROM: Một bộ nhớ dùng để lưu trữ dữ liệu như các tham số và chương trình. Thẻ nhớ (RAM): Dùng để lưu trữ trên biến cục bộ, gỡ lỗi dữ liệu, dữ liệu truy dấu SFC, và dữ liệu lịch sử lỗi với các tham số và chương trình. Thẻ nhớ (ROM): Card flash dùng để lưu trữ tham số, chương trình và thanh ghi tệp. Một card ATA lưu trữ các tham số, chương trình, và dữ liệu người dùng của bộ điều khiển khả trình (tệp bình thường).2 Hệ thống khí nén 2.1 Nguồn khí nén 2.1 Máy nén khí Khái niệm: Máy nén khí là thiết bị tạo ra áp suất khí, ở đó năng lượng cơ học của động cơ điện hoặc động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí nén và nhiệt năng.
Phân loại: Theo áp suất: o Máy nén khí áp suất thấp: p<=15 bar BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT o Máy nén khí áp suất cao: p>=15 bar o Máy nén khí áp suất rất cao: p>=30 bar Theo nguyên lý hoạt động: o Máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích: máy nén khí kiểu pittong, máy nén khí kiểu cách gạt, máy nén khí kiểu root, máy nén khí kiểu trục vít. o Máy nén khí kiểu tuabin: máy nén khí ly tâm và máy nén khi theo chiều trục.2 Bình trích chứa nén khí Khí nén sau khi ra khỏi máy nén khí và được xử lý thì cần phải có một bộ phận lưu trữ để sử dụng. Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ cân bằng áp suất khí nén từ máy nén khí chuyển đến trích chứa, ngưng tụ và tách nước. BỘ MÔN ĐIÊN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 10 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.