Đồ án môn học Kỹ thuật lập trình PLC - Vũ Thanh Bình

Đồ án CN: Điều khiển PLC GVHD: Th.s Nguyễn Đắc Nam Lời nói đầu Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật diễn ra nhanh chóng trên toàn thế giới. Những thành tựu khoa học kỹ thuật đã được vận dụng trong thực tế để tạo ra hàng loạt sản phẩm mới. Một trong những thành tựu khoa học đang được ứng dụng rộng rãi đó là kỹ thuật điều khiển lập trình. Tuy mới phát triển trong những năm gần đây nhưng nó đã nhanh chóng thay thế được các công nghệ điều khiển lạc hậu, với nhiều đặc điểm ưu việt hơn. Trong số đó phát triển mạnh và có khả năng ứng dụng rộng rãi là 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. PLC dùng để thay thế các mạch rơle trong thực tế, nó 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. Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng sản xuất bộ điều khiển lập trình như: Siemens, Omron, ABB, Misubishi, Delta, GE fanus,... với nhiều ứng dụng như: Điều khiển các thiết bị thuỷ lực và khí nén, điều khiển thang máy, hệ thống đèn giao thông, khởi động động cơ một chiều,.... Sau khi kết thúc môn học Lập trình PLC em được giao nhiệm vụ: “Nghiên cứu ứng dụng bộ điều khiển PLC S7­200 để điều khiển khởi động động cơ điện một chiều qua 3 cấp điện trở theo nguyên tắc thời gian, không đảo chiều quay“. Trong quá trình làm đồ án tuy gặp nhiều khó khăn nhưng được sự hướng dẫn của thầy giáo Nguyễn Đắc Nam em đã hoàn thành đồ án này. Mặc dù đã cố gắng nhưng do thời gian có hạn và kiến thức của bản thân còn hạn chế nên bản đồ án không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầỳ, cô cũng như bạn bè để bản đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Phú Thọ, ngày , tháng 04, năm 2016 SV Thực hiện: Vũ Thanh Bình Trang 1 Lớp: TĐ1Đ12 Đồ án CN: Điều khiển PLC GVHD: Th.s Nguyễn Đắc Nam Sinh viên thực hiện Vũ Thanh Bình CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ PLC 1.1. Khái niệm, phân loại PLC 1.1.1 Khái niệm PLC là viết tắt của Programmable Logic Controlle, 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. 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 dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học. Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa. Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp. Hoàn toàn tin cậy trog môi trường công nghiệp. SV Thực hiện: Vũ Thanh Bình Trang 2 Lớp: TĐ1Đ12 Đồ án CN: Điều khiển PLC GVHD: Th.s Nguyễn Đắc Nam Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các mô 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 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. A, Cấu trúc của PLC PLC là một thiết bị cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn nhữ lập trình. Toàn bộ chương trình điều khiển được lưu nhớ trong bộ nhớ của PLC. Điều này có thể nói PLC giống như một máy tính, nghĩa là có bộ vi xử lý, một bộ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiền, dữ liệu và các cổng ra vào để giao tiếp với các đối tượng điều khiển…Như vậy có thể thấy cấu trúc cơ bản của một PLC bao giờ cũng gồm các thành phần cơ bản sau : Mô đun nguồn, Mô đun xử lý tín hiệu, Mô đun vào, Mô đun ra, Mô đun nhớ, Thiết bị lập trình. Sơ đồ của một bộ PLC cơ bản được biểu diễn ở hình bên dưới. Ngoài các mô đun chính này, các PLC còn có các mô đun phụ trợ như mô đun kết nối mạng, mô đun truyền thông, mô đun ghép nối các mô đun chức năng để xử lý tín hiệu như mô đun kết nối với các can nhiệt, mô đun điều khiển động cơ bước, mô đun kết nối với encoder, mô đun đếm xung vào… Bộ nhớ Bộ nguồn Đơn vị xử lý trung tâm Quản lý ghép nối SV Thực hiện: Vũ Thanh Bình Trang 3 Lớp: TĐ1Đ12 Khối ngõ ra Đồ án CN: Điều khiển PLC GVHD: Th.s Nguyễn Đắc Nam Hình 1.1.1: Các thành phần cơ bản của một PLC Trạng thái ngõ vào của PLC được phát hiện và lưu vào bộ nhớ đệm,(bộ nhớ trong PLC gồm các loại sau: ROM, EPROM, EEOROM PLC ) thực hiện các lệnh logic trên các trạng thái của chúng và thông qua chương trình trạng thái, ngõ ra được cập nhật và lưu vào bộ nhớ đệm. Sau đó, trạng thái ngõ ra trong bộ nhớ đệm được dùng để đóng/mở các tiếp điểm kích hoạt các thiết bị tương ứng. Như vậy, sự hoạt động của các thiết bị được điều khiển hoàn toàn tự động theo chương trình trong bộ nhớ. Chương trình được nạp vào PLC thông qua thiết bị lập trình chuyên dụng. B, Nguyên lý hoạt động của PLC Đơn vị xử lý trung tâm CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ. SV Thực hiện: Vũ Thanh Bình Trang 4 Lớp: TĐ1Đ12 Đồ án CN: Điều khiển PLC GVHD: Th.s Nguyễn Đắc Nam Hệ thống bus Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: ­ Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau. ­ Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu. ­ Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC. Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song. Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O. Bên cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1 8 MHZ. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống. Bộ nhớ PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp: Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I /O. Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay. Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ. Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo. Với một địa chỉ mới, nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đấu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc. SV Thực hiện: Vũ Thanh Bình Trang 5 Lớp: TĐ1Đ12 ... - tailieumienphi.vn