thuyduongdaovu
New Member
Download miễn phí Đồ án Thiết kế thay thế hệ thống điều khiển rơle co sử dụng bộ PLC
- VẤN ĐỀ NÂNG CẤP ĐIỀU KHIỂN CHO CẦU TRỤC:
Để khắc phục các nhược điểm của hệ điều khiển bằng rơle, nâng cao mức
độ an toàn, độ tin cậy, chính xác khi lam việc, ta thay thế các tiếp điểm rơle ở mạch lực bằng các van bán dẫn công suất lớn và ứng dụng bộ khả lập trình PLC để điều khiển hoạt động của cầu trục.
I-1 Lýdosửdụngcácphầntửkhôngtiếpđiểm(Thyristor)làvìnócó những ưu điểm hơn hẳn so với hệ điều khiển rơle:
- Hệ đơn giản
- Thảo mãn yêu cầu về kỹ thuật
- Dễ vận hành
- Độ nhậy cao
- Kích thước và trọng lượng nhỏ
- Đóng mở an toàn và tin cậy
- Không phát sinh hồ quang
- Chịu được tần số đóng cắt lớn
- Có tuổi thọ cao.
* Đối với hệ dùng tiếp điểm thì khối lượng công tắc tơ và tiếp điểm là khá lớn nên rất cồng kềnh, phức tạp:
I-2 LýdosửdụngbộđiềukhiểnkhảlậptrìnhPLC
- Chuẩn bị vào hoạt động nhanh: Thiết kế module cho phép thích nghi
đơn giản với bất kỳ mọi chức năng điều khiển. Khi bộ điều khiển và các phụ kiện đã được lắp ghép thì bộ PLC sẵn sàng vào tư thế làm việc ngay
- Độ tin cậy cao
- Dễ dang thay đổi và soạn thảo chương trình: Những thay đổi cần thiết
cả ở khi bắt đầu khởi động hay những lúc tiếp sau đều có thể thực hiện dễ dàng mà không cần có bất kỳ một thao tác nào ở phần cứng.
- Xử lý dữ liệu tự động
- Tiết kiệm không gian: PLC đòi hỏi ít không gian hơn so với hệ điều khiển Relay tương đương.
56
Trang
- Sự cải biến thuận lợi: Những bộ điều khiển nếu chỉ muốn cải biến 1 phần nhỏ trong dãy chức năng, có thể được tái tạo 1 cách đơn giản bằng sao chép, cải biên hay thêm vào những phần mới. Những phần, trong chương trình, vẫn sẵn sàng sử dụng được thì vẫn được dùng lại không cần thay đổi gì. So với kỹ thuật Relay, ở đây có thể giảm phần lớn tổng thời gian lắp ráp bởi vì có thể lập trình các chức năng điều khiển trước hay trong khi lắp ráp bảng điều khiển.
- Khả năng tái tạo
- Nhiều chức năng: Người ta thường dùng PLC cho tự động hoá linh hoạt bởi vì dễ dàng thuận tiện trong tính toán , so sánh các giá trị tương quan, thay đổi chương trình và thay đổi các thông số.
- TừđótacóthểrútraưuđiểmcủaPLCnhưsau:
+ Thời gian lắp đặt ngắn
+ Dễ dàng thay đổi thiết kế mà không gây tổn thất
+ Dễ dàng thay đổi thiết kế bằng phần mền
+ ứng dụng điều khiển phạm vi rộng
+ Dễ dàng bảo chì bảo hành nhờ khả năng tín hiệu hoá và lưu giữ mã lỗi +Độ tin cậy cao
+ Chuẩn hoá được phần cứng
+ Thích ứng với môi trường khắc nghiệt
+ Thích ứng với sản xuất linh hoạt
+Kích thước nhỏ
II - THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC II -1 – Tổng quan về PLC
II.1 - 1- Khái niệm chung:
PLC ( Programmable Logic Controller ) là bộ điều khiển logic khả lập trình và cũng còn gọi là PC ( Programmable Controller ).
Bản chất: PLC là một máy tính công nghiệp đặt tại nơi sản xuất, chương trình điều khiển do người lập trình nạp vào bộ nhớ của PLC để thực hiện các quá trình điều khiển. So với các phần tử logic thông thường thì các phần tử logic trong PLC được định nghĩa bằng chương trình . PLC thực chất là sự module hoá của bộ điều khiển bằng vi mạch ( IC - Intergrated Current ) .Về mặt kiến trúc PLC được thiết kế dựa trên những nguyên tắc của kiến trúc máy tính .
57
Trang
Đặc điểm của PLC
- Logic các quá trình điều khiển được thực hiện bằng chương trình. - Độ mềm dẻo cao .
- Tốc độ xử lý của PLC khá cao.
- Năng lượng tổn hao nhỏ.
- Dễ dàng sử dụng , dễ dàng ghép nối .
- Việc lập trình tương đối đơn giản nhờ sự trợ giúp của thiết bị lập trình hay các phần mềm lập trình chuyên dụng .
II.1-2 Thiết bị điều khiển logic khả trình S7-200. 1- Cấuhìnhcứng
S7-200 là thiết bị điều khiển logic lập trình được loại nhỏ của hãng Siemens (CHLB Đức ) có cấu trúc theo kiểu module và có các module mở rộng. Các module này được sử dụng cho những ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý CPU212 hay CPU214. Về hình thức bên ngoài , sự khác nhau của 2 loại CPU này nhận biết được nhờ số đầu vào/ra và nguồn cung cấp.
• CPU212có8cổngvàovà6cổngracókhảnăngmởrộngbằng2module mở rộng
• CPU214có14cổngvàovà10cổngracókhảnăngmởrộngthêm7 module mở rộng.
CPU212 bao gồm :
Hình 4.1 - Mô hình cấu hình cứng
58
Trang
+ 512 từ đơn (word) tức là 1K byte để lưu chương trình thuộc miền bộ nhớ đọc\ghi được và không mất dữ liệu nhờ có giao diện với EEPROM. Vùng nhớ với tính chất như vậy được gọi là non-rolatile.
+ 512 từ đơn để lưu dữ liệu trong đó có 100 từ nhớ đọc\ghi thuộc miền non-rolatile.
+ 8 cổng vào logic và 6 cổng ra logic.
+ Có thể ghép nối thêm 2 module mở rộng số cổng vào\ ra bao gồm cả module tương tự (analog)
+Tổng số cổng logic vào\ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra.
+ 64 bộ tạo thời gian trễ (timer) trong đó 2 Timer có độ phân giải 1 ms và 8 Timer có độ phân giải 10 ms và 54 Timer có độ phân giải 100 ms
+64 bộ đếm (couter)chia làm 2 loại: loại bộ đếm chỉ đếm tiến loại bộ đếm vừa đếm tiến vừa đếm lùi
+ 368 bit nhớ đặc biệt, sử dụng làm các bít trạng thái hay các bit đặt chế độ làm việc
+ Có các chế độ ngắt và sử lý tín hiệu ngắt khác nhau bao gồm: ngắt truyền thông, ngắt sườn lên hay sườn xuống, ngắt theo thời gian và ngắt báo hiệu của bộ đếm tốc độ cao
+ Bộ đếm không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 50 giờ khi PLC mất nguồn nuôi.
CPU214 bao gồm :
+ CPU-214 bao gồm 14 ngõ vào và 10 ngõ ra, có khả năng thêm 7 modul mở rộng.
+ 2.048 từ đơn (4 Kbyte) thuộc miền nhớ đọc / ghi non-volatile để lưu chương trình (vùng nhớ có giao diện với EEPROM).
+ 2.048 từ đơn (4 Kbyte) thuộc kiểu đọc ghi để lưu dữ liệu, trong đó 512 từ đầu thuộc miền non-volatile.
+ Tổng số ngõ vào / ra cực đại là 64 ngõ vào và 64 ngõ ra.
+ 128 Timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 4 Timer 1ms, 16 Timer 10ms và 108 Timer 100ms.
+ 128 bộ đếm chia làm 2 loại: chỉ đếm tiến và vừa đếm tiến vừa đếm lùi.
I : Dùng để chỉ ngõ vào vật lý nối trực tiếp vào PLC. Q
ùngđểchỉngõravậtlýnốitrựctiếptừPLC.
T : Dùng để xác định phần tử định thời có trong PLC. C : Dùng để xác định phần tử đếm có trong PLC.
M và S : Dùng như các cờ hoạt động như bên trong PLC.
Tất cả các phần tử (toán hạng) trên có hai trạng thái ON hay OFF (1
hay 0).
Cuộn dây có thể được dùng để điều khiển trực tiếp ngõ ra từ PLC (như phần
tử Q) hay có thể điều khiển bộ định thì, bộ đếm hay cờ (như phần tử M, S). Mỗi cuộc dây được gắn với các công tắc. Các công tắc này có thể là thường mở hay thường đóng.
Các ngõ vào vật lý nối đến bộ điều khiển lập trình (phần tử I) không có cuộn dây để lập trình. Các phần tử này chỉ có thể dùng ở dạng các công tắc mà thôi (loại thường đóng và thường mở).
II.2- Ngôn ngữ lập trình của S7-200. II.2.1- Phương pháp lập trình.
S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình. Chương trình bao gồm một dãy các tập lệnh. S7-200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lập trình cuối trong một vòng quét (scan).
Một vòng quét (scan cyele) được bắt đầu bằng một việc đọc trạng thái của đầu vào, và sau đó thực hiện chương trình. Vòng quét kết thúc bằng việc thay đổi trạng thái đầu ra. Trước khi bắt đầu một vòng quét tiếp theo S7-200 thực thi các nhiệm vụ bên trong và nhiệm vụ truyền thông. Chu trình thực hiện chương trình là chu trình lặp.
Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC nói chung dựa trên hai phương pháp cơ bản. Phương pháp hình thang (Ladder, viết tắt là LAD) và phương pháp liệt kê lệnh (Statement list, viết tắt là STL).
Nếu có một chương trình viết dưới dạng LAD, thiết bị lập trình sẽ tự dộng tạo ra một chương trình theo dạng STL tương ứng. Ngược lại không phải mọi chương trình viết dưới dạng STL đều có thể chuyển sang được dạng LAD.
Phương pháp hình thang (LAD): LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng
đồ họa, những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành
67
Trang
phần của bảng điều khiển bằng rơ le. Trong chương trình LAD, các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau:
♦ Tiếp điểm: Là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm của rơ le
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
- VẤN ĐỀ NÂNG CẤP ĐIỀU KHIỂN CHO CẦU TRỤC:
Để khắc phục các nhược điểm của hệ điều khiển bằng rơle, nâng cao mức
độ an toàn, độ tin cậy, chính xác khi lam việc, ta thay thế các tiếp điểm rơle ở mạch lực bằng các van bán dẫn công suất lớn và ứng dụng bộ khả lập trình PLC để điều khiển hoạt động của cầu trục.
I-1 Lýdosửdụngcácphầntửkhôngtiếpđiểm(Thyristor)làvìnócó những ưu điểm hơn hẳn so với hệ điều khiển rơle:
- Hệ đơn giản
- Thảo mãn yêu cầu về kỹ thuật
- Dễ vận hành
- Độ nhậy cao
- Kích thước và trọng lượng nhỏ
- Đóng mở an toàn và tin cậy
- Không phát sinh hồ quang
- Chịu được tần số đóng cắt lớn
- Có tuổi thọ cao.
* Đối với hệ dùng tiếp điểm thì khối lượng công tắc tơ và tiếp điểm là khá lớn nên rất cồng kềnh, phức tạp:
I-2 LýdosửdụngbộđiềukhiểnkhảlậptrìnhPLC
- Chuẩn bị vào hoạt động nhanh: Thiết kế module cho phép thích nghi
đơn giản với bất kỳ mọi chức năng điều khiển. Khi bộ điều khiển và các phụ kiện đã được lắp ghép thì bộ PLC sẵn sàng vào tư thế làm việc ngay
- Độ tin cậy cao
- Dễ dang thay đổi và soạn thảo chương trình: Những thay đổi cần thiết
cả ở khi bắt đầu khởi động hay những lúc tiếp sau đều có thể thực hiện dễ dàng mà không cần có bất kỳ một thao tác nào ở phần cứng.
- Xử lý dữ liệu tự động
- Tiết kiệm không gian: PLC đòi hỏi ít không gian hơn so với hệ điều khiển Relay tương đương.
56
Trang
- Sự cải biến thuận lợi: Những bộ điều khiển nếu chỉ muốn cải biến 1 phần nhỏ trong dãy chức năng, có thể được tái tạo 1 cách đơn giản bằng sao chép, cải biên hay thêm vào những phần mới. Những phần, trong chương trình, vẫn sẵn sàng sử dụng được thì vẫn được dùng lại không cần thay đổi gì. So với kỹ thuật Relay, ở đây có thể giảm phần lớn tổng thời gian lắp ráp bởi vì có thể lập trình các chức năng điều khiển trước hay trong khi lắp ráp bảng điều khiển.
- Khả năng tái tạo
- Nhiều chức năng: Người ta thường dùng PLC cho tự động hoá linh hoạt bởi vì dễ dàng thuận tiện trong tính toán , so sánh các giá trị tương quan, thay đổi chương trình và thay đổi các thông số.
- TừđótacóthểrútraưuđiểmcủaPLCnhưsau:
+ Thời gian lắp đặt ngắn
+ Dễ dàng thay đổi thiết kế mà không gây tổn thất
+ Dễ dàng thay đổi thiết kế bằng phần mền
+ ứng dụng điều khiển phạm vi rộng
+ Dễ dàng bảo chì bảo hành nhờ khả năng tín hiệu hoá và lưu giữ mã lỗi +Độ tin cậy cao
+ Chuẩn hoá được phần cứng
+ Thích ứng với môi trường khắc nghiệt
+ Thích ứng với sản xuất linh hoạt
+Kích thước nhỏ
II - THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC II -1 – Tổng quan về PLC
II.1 - 1- Khái niệm chung:
PLC ( Programmable Logic Controller ) là bộ điều khiển logic khả lập trình và cũng còn gọi là PC ( Programmable Controller ).
Bản chất: PLC là một máy tính công nghiệp đặt tại nơi sản xuất, chương trình điều khiển do người lập trình nạp vào bộ nhớ của PLC để thực hiện các quá trình điều khiển. So với các phần tử logic thông thường thì các phần tử logic trong PLC được định nghĩa bằng chương trình . PLC thực chất là sự module hoá của bộ điều khiển bằng vi mạch ( IC - Intergrated Current ) .Về mặt kiến trúc PLC được thiết kế dựa trên những nguyên tắc của kiến trúc máy tính .
57
Trang
Đặc điểm của PLC
- Logic các quá trình điều khiển được thực hiện bằng chương trình. - Độ mềm dẻo cao .
- Tốc độ xử lý của PLC khá cao.
- Năng lượng tổn hao nhỏ.
- Dễ dàng sử dụng , dễ dàng ghép nối .
- Việc lập trình tương đối đơn giản nhờ sự trợ giúp của thiết bị lập trình hay các phần mềm lập trình chuyên dụng .
II.1-2 Thiết bị điều khiển logic khả trình S7-200. 1- Cấuhìnhcứng
S7-200 là thiết bị điều khiển logic lập trình được loại nhỏ của hãng Siemens (CHLB Đức ) có cấu trúc theo kiểu module và có các module mở rộng. Các module này được sử dụng cho những ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý CPU212 hay CPU214. Về hình thức bên ngoài , sự khác nhau của 2 loại CPU này nhận biết được nhờ số đầu vào/ra và nguồn cung cấp.
• CPU212có8cổngvàovà6cổngracókhảnăngmởrộngbằng2module mở rộng
• CPU214có14cổngvàovà10cổngracókhảnăngmởrộngthêm7 module mở rộng.
CPU212 bao gồm :
Hình 4.1 - Mô hình cấu hình cứng
58
Trang
+ 512 từ đơn (word) tức là 1K byte để lưu chương trình thuộc miền bộ nhớ đọc\ghi được và không mất dữ liệu nhờ có giao diện với EEPROM. Vùng nhớ với tính chất như vậy được gọi là non-rolatile.
+ 512 từ đơn để lưu dữ liệu trong đó có 100 từ nhớ đọc\ghi thuộc miền non-rolatile.
+ 8 cổng vào logic và 6 cổng ra logic.
+ Có thể ghép nối thêm 2 module mở rộng số cổng vào\ ra bao gồm cả module tương tự (analog)
+Tổng số cổng logic vào\ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra.
+ 64 bộ tạo thời gian trễ (timer) trong đó 2 Timer có độ phân giải 1 ms và 8 Timer có độ phân giải 10 ms và 54 Timer có độ phân giải 100 ms
+64 bộ đếm (couter)chia làm 2 loại: loại bộ đếm chỉ đếm tiến loại bộ đếm vừa đếm tiến vừa đếm lùi
+ 368 bit nhớ đặc biệt, sử dụng làm các bít trạng thái hay các bit đặt chế độ làm việc
+ Có các chế độ ngắt và sử lý tín hiệu ngắt khác nhau bao gồm: ngắt truyền thông, ngắt sườn lên hay sườn xuống, ngắt theo thời gian và ngắt báo hiệu của bộ đếm tốc độ cao
+ Bộ đếm không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 50 giờ khi PLC mất nguồn nuôi.
CPU214 bao gồm :
+ CPU-214 bao gồm 14 ngõ vào và 10 ngõ ra, có khả năng thêm 7 modul mở rộng.
+ 2.048 từ đơn (4 Kbyte) thuộc miền nhớ đọc / ghi non-volatile để lưu chương trình (vùng nhớ có giao diện với EEPROM).
+ 2.048 từ đơn (4 Kbyte) thuộc kiểu đọc ghi để lưu dữ liệu, trong đó 512 từ đầu thuộc miền non-volatile.
+ Tổng số ngõ vào / ra cực đại là 64 ngõ vào và 64 ngõ ra.
+ 128 Timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 4 Timer 1ms, 16 Timer 10ms và 108 Timer 100ms.
+ 128 bộ đếm chia làm 2 loại: chỉ đếm tiến và vừa đếm tiến vừa đếm lùi.
I : Dùng để chỉ ngõ vào vật lý nối trực tiếp vào PLC. Q
ùngđểchỉngõravậtlýnốitrựctiếptừPLC.T : Dùng để xác định phần tử định thời có trong PLC. C : Dùng để xác định phần tử đếm có trong PLC.
M và S : Dùng như các cờ hoạt động như bên trong PLC.
Tất cả các phần tử (toán hạng) trên có hai trạng thái ON hay OFF (1
hay 0).
Cuộn dây có thể được dùng để điều khiển trực tiếp ngõ ra từ PLC (như phần
tử Q) hay có thể điều khiển bộ định thì, bộ đếm hay cờ (như phần tử M, S). Mỗi cuộc dây được gắn với các công tắc. Các công tắc này có thể là thường mở hay thường đóng.
Các ngõ vào vật lý nối đến bộ điều khiển lập trình (phần tử I) không có cuộn dây để lập trình. Các phần tử này chỉ có thể dùng ở dạng các công tắc mà thôi (loại thường đóng và thường mở).
II.2- Ngôn ngữ lập trình của S7-200. II.2.1- Phương pháp lập trình.
S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình. Chương trình bao gồm một dãy các tập lệnh. S7-200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lập trình cuối trong một vòng quét (scan).
Một vòng quét (scan cyele) được bắt đầu bằng một việc đọc trạng thái của đầu vào, và sau đó thực hiện chương trình. Vòng quét kết thúc bằng việc thay đổi trạng thái đầu ra. Trước khi bắt đầu một vòng quét tiếp theo S7-200 thực thi các nhiệm vụ bên trong và nhiệm vụ truyền thông. Chu trình thực hiện chương trình là chu trình lặp.
Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC nói chung dựa trên hai phương pháp cơ bản. Phương pháp hình thang (Ladder, viết tắt là LAD) và phương pháp liệt kê lệnh (Statement list, viết tắt là STL).
Nếu có một chương trình viết dưới dạng LAD, thiết bị lập trình sẽ tự dộng tạo ra một chương trình theo dạng STL tương ứng. Ngược lại không phải mọi chương trình viết dưới dạng STL đều có thể chuyển sang được dạng LAD.
Phương pháp hình thang (LAD): LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng
đồ họa, những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành
67
Trang
phần của bảng điều khiển bằng rơ le. Trong chương trình LAD, các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau:
♦ Tiếp điểm: Là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm của rơ le
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: