Xem mẫu
- Chương 3: Hệ thống và ph ần cứng PLC
Chương 3
HỆ THỐNG V À PHẦN CỨNG PLC
3.1 Cấu trúc một hệ thống PLC ti êu chuẩn:
Theo tiêu chu ẩn chung bất cứ hệ thống PLC n ào cũng gồm 3 phần:
•Phần cứng / Hard Ware.
•Firmware.
•Phần mềm / Software.
Nguyên lý làm vi ệc của một PLC
3.2 Phần cứng PLC:
3.2.1 Thành phần:
Cấu trúc c ơ bàn (nguyên thu ỷ) của một PLC bao gồm:
Rack.
Power Module.
CPU.
13
- Chương 3: Hệ thống và ph ần cứng PLC
Các Module ch ức năng.
Ngoài ra có các bi ến thể khác của cấu trúc PLC nh ư Brick PLC hay “All in
one PLC” (Các Micro PLC thư ờng ở dạng n ày).
3.2.1.1 Rack:
Rack là thi ết bị có chức năng kết nối tất cả các module PLC lại với nhau. Rack
rất quan trọng ở tốc độ truyền, khả năng chứa các module (số l ượng), kết cấu lắp
ráp....Khi thi ết kế hệ thống, lựa chọn loại rack v à số rack l à yếu tố quan trong để tối
ưu hoá hệ thống phần cứn g.
3.2.1.2 Power Module :
Power Module: là thành ph ần cấp nguồn điện điều khiển cho CPU v à tất cả
các Module ch ức năng, ngo ài ra nó cũng cấp các nguồn cho thiết bị ngoại vi, chủ
yếu là loại nguồn 24V. Power Module có nhiều loại phân biệt nhau bởi công suất ,
điện áp v ào và điện áp ra. Khi lựa chọn Power Module, điều quan trong nhất l à tính
và chọn công suất để có thể cấp đủ cho to àn bộ hệ thống v à các ngoại vi mà vẫn
bảo đảm hệ số dự ph òng cần thiết. Điện áp đầu ra của Power Module có nhiều loại
tương ứng với các CPU và các Module nên c ần tính công suất cho từng loại điện áp
ra.
3.2.1.3 CPU:/.
Là thành ph ần quan trong nhất của hệ PLC. CPU đặc tr ưng bởi 1 số thông số
cơ bản như:
Số lượng Module m à nó quản lý đ ược.
–
Số lượng các điểm (I /O Point) mà nó qu ản lý được.
–
Tốc độ của một số loại lệnh c ơ bản: như lệnh Logic, lệnh số học..
–
Bộ nhớ ch ương trình, bộ nhớ dữ liệu v à khả năng mở rộng bộ nhớ, khả năng
–
hỗ trợ các thẻ nhớ.
Các chu ẩn truyền thông m à nó tích h ợp sẵn.
–
3.2.1.4 Các Module ch ức năng :
14
- Chương 3: Hệ thống và ph ần cứng PLC
Các module ch ức năng rất đa dạng, có thể chia ra l àm các loại đặc tr ưng sau:
–Module vào ra (I /O).
–Module ch ức năng đặc biệt.
3.2.1.4.1 Module vào ra
Module vào ra chia làm 2 lo ại chính:
–Module vào ra số (Digital I/O).
–Module vào ra tương t ự (Analog I/O).
Các Module vào ra s ố: Có các lo ại
Module DI:
–
Module DO:
–
Module hỗn hợp.
–
Các tín hiệu vào số DI có thể l à sink ho ặc source, có thể l à 24V hoặc
220VAC/110VAC và nhi ều loại khác.
Các tín hiệu ra số DQ: Có thể l à Relay, có th ể là PNP/NPN ho ặc là AC/DC
220V/110V
15
- Chương 3: Hệ thống và ph ần cứng PLC
DQ dạng PNP hay NPN.
Module tín hi ệu Analog bao gồm:
Module AI: 0..10V (+/ -10V); 0..20mA(4..20mA)
–
Module AQ:0..10V (+/ -10V); 0..20mA(4..20mA)
–
Module hỗn hợp AI/AO.
–
Module cho c ặp nhiệt, nhiệt điện trở.
–
Module cho load cell...
–
3.2.1.4.1 Module đặc biệt:
Module Đ ặc biệt bao gồm
Modem Module
–
Profibus DP Slave Module
–
AS Interface Master Module
–
Ethernet Module
–
IT Communication Module
–
Module đi ều khiển PID.
–
3.2.2 Các thông s ố để lựa chọn p hần cứng PLC:
16
- Chương 3: Hệ thống và ph ần cứng PLC
Các thông s ố cơ bản để lựa chọn PLC
Các thông s ố bộ nhớ v à biến số
Các thông s ố truyền thông v à các ch ức năng phụ khác
3.3 Lắp đặt Phần cứng PLC :
3.3.1 Các cách l ắp đặt PLC:
Rail
–
Panel
–
3.3.2 Nối ghép các Module mở rộng:
17
- Chương 3: Hệ thống và ph ần cứng PLC
3.4Thiết bị ngoại vi v à truyền thông:
3.4.1 Thiết bị ngoại vi:
3.4.1.1 Ngo ại vi tới DI/DO:
–Các nút nh ấn, công tắc..
–Các Tiếp điểm giới hạn/h ành trình (LS)
–Các tiếp điểm r õle trung gian ho ặc đầu v ào/ra của các thiết bị khác.
–Các cảm biến: tiếp điểm tiệm cận, Hồng ngoại..
–Thiết bị phát xung tần số cao: Encoder, …
–Đầu vào số của Biến tần, r õle trung gian, Contactor.
–Valve, Actuator…
3.4.1.2 Ngoại vi tới AI/AO:
Các tín hi ệu 0-10V, 4..20mA c ủa các bộ biến dẫn l ưu lượng, áp
–
suất…
Các loại can nhiệt: RTD (PT100, Ni1000), TC (K, R..)
–
–Các Loadcell đo s ức nén/kéo..
–Đầu vào analog của Biến tần, bộ biến đổi
–Valve tuyến tính, Actuator tuyến tính..
3.4.1.3 Tiếp điểm t iệm cận v à Sensor H ồng ngoại:
Nguyên lý ho ật động: Điện Từ trýờng / Hồng ngoại
Sơ đồ đấu nối
18
- Chương 3: Hệ thống và ph ần cứng PLC
3.4.1.4 Encoder:
Nguyên lý ho ạt động & Các thông số đặc tr ưng
19
- Chương 3: Hệ thống và ph ần cứng PLC
3.4.1.5 Can nhi ệt : PT100
Nguyên lý: PT100 là lo ại cảm biến nhiệt có điện trở tỷ lệ với nhiệt độ đo.
Thông s ố: điện trở ở nhiệt độ 0 C = 100 Om,
Phương pháp đo: c ấp dòng điện không đổi ra PT100, đo điện áp tr ên PT100:
U= (100+Rt)*I m àRt=F(t)=kt
-> t= (U/I-100)/k.
Phương pháp bù sai s ố: dùng 4 dây ho ặc 3 dây. Rt trong công thức tr ên bao
gồm: rt+r, trong đó rt l à điện trở thật của PT100, c òn r là điển trở dây tín hiệu đến
PT100 cần trừ giá trị n ày.
3.4.1.6 LoadCell:
Là loại cảm biến trong đó điện trở thay đổi tỷ lệ với lực kéo/nén.
20
- Chương 3: Hệ thống và ph ần cứng PLC
Phương pháp đo: dùng c ầu điện trở trong đó chỉ có 1 nhánh cầu l à điện trở
thay đổi theo lực.
3.4.1.7 Các biến dẫn l ưu lương, áp su ất:
Các biến dẫn th ường có nguồn nuôi 24V v à đầu ra tín hiệu 4..20mA.
Có 2 loại chính:
+ Loại 2 dây: nguồn 24V v à tín hiệu dùng chung 2 dây.
+ Loại 4 dây : nguồn 24V v à tín hiệu dùng riêng
3.4.2 Truyền thông trong PLC:
3.4.2.1 Các chuẩn tín hiệu (Physic) truyền thông sử dụng trong PLC:
- Các giao th ức (Protocol) d ùng trong PLC: SNP,SNPX (GEFanuc), PPI(S7 -
200), MPI(S7 -300), Modbus , CClink…
- Các giao th ức mạng dạng FieldBus d ùng trong các m ạng PLC điều khiển:
Genius Bus (GE Fanuc), Profibus (Siemens – EU), Device Net (B ắc Mỹ),
InterLink,…
-Các Giao th ức mạng dạng EtherNet công nghiệp th ường dùng trong mạng
PLC: Modbus TCP, Genius N et, ProfiNet,…
3.4.2.2 Đặt các thông số vật lý (Physic) cho truyền thông sử dụng trong PLC:
– Tốc độ truyền: BaudRate (số Bit/S) – 1200, 4800,9600,19200,…
– Số Bit dữ liệu (Data Bit): 6,7,8.
– Chọn bit kiểm tra: chẵn/lẻ.
– Chọn số bít dừng (Stop Bit): 1,1.5,2.
Lưu ý: Khi n ối PC tới PLC để download, cần kiểm tra các thông số tr ên sao
cho PC và PLC như nhau.
3.4.2.3 Đặt các thông số của Giao thức truyền thông sử dụng trong PLC:
21
- Chương 3: Hệ thống và ph ần cứng PLC
Node ID: s ố thứ tự hoặc các ký tự đặt t ên cho mỗi PLC trong mạng.
Số lần quét / giâ y.
Thời gian chờ trả lời.
Thời gian chờ báo lỗi.
Số lần lặp lại y êu cầu khi có lỗi.
3.5 Trình tự cấu hình hệ thống PLC:
3.5.1 Các thông s ố yêu cầu để thiết kế hệ thống PLC:
Số lượng các cổng v ào ra số và tương t ự
Loại tín hiệu cho từng cổng.
Tính chất cách ly nguồn nuôi của các nhóm tín hiệu
Quy mô và các yêu c ầu đặc biệt của thuật toán điều khiển.
Truyền thông.
3.5.2 Các bước thiết kế hệ thống PLC:
– Từ Số lượng các cổng v ào ra số và tương tự, lựa chọn loại PLC: MicroPLC
hay Modular.
–Kiểm tra lại các thô ng số của CPU /loại PLC đ ã chọn có ph ù hợp với yêu cầu
Quy mô và các yêu c ầu đặc biệt của thuật toán điều khiển.
–Tùy loại tín hiệu cho từng cổng v à số lượng cổng mỗi loại, lựa chọn các
Module vào ra và Module đ ặc biệt.
–Tù Tính ch ất cách ly nguồn nuôi của c ác nhóm tín hi ệu, chia nhóm các tín
hiệu và kiểm tra lại số l ượng Module đ ã chọn.
–Chọn loại Rack, số l ượng rack (đối với Modular PLC)
–Chọn loại CPU: Căn cứ v ào số rack, Module v à cổng, căn cứ v ào yêu cầu bài
toán để xác định số biến bộ nhớ, các lệnh h àm..
22
- Chương 3: Hệ thống và ph ần cứng PLC
–Chọn Module truyền thông.
–Tính toán ngu ồn nuôi v à chọn Module nguồn.
–Lựa chọn các phụ kiện: Jack, cable, pin…
- Thiết kế sơ đồ nguyên lý và s ơ đồ đấu nối của Hệ thống PLC.
- Khai báo c ấu hình và xác định địa chỉ v ào ra cho các tín hi ệu dùng phần
mềm phát triển PLC.
- Lập cấu hình cho CPU và t ừng Module.
- Lập cấu h ình truyền thông.
- Download th ử cấu hình.
3.6 Hoàn thành 1 Project:
3 bước để hoàn thành 1 Project:
– Cấu hình phần cứng ( Config)
– Lập trình (xây d ựng Logic)
– Download và debug
23
nguon tai.lieu . vn
