Điều khiển lập trình PLC Lập trình điều khiển cho garage ôtô

Giới thiệu chi tiết nội dung đề tài

Trong bối cảnh hiện đại hoá đất nước, diện tích đất ở ngày càng thu hẹp, dẫn đến sự gia tăng số lượng xe cộ Sự tập trung của các loại xe không chỉ chiếm diện tích lớn mà còn tạo ra áp lực về chỗ đậu Để giải quyết vấn đề này, các gara ô tô được thiết kế với hệ thống điều khiển PLC, thường được xây dựng dưới các tòa nhà cao tầng, khách sạn và nhà hàng.

II – Khái niệm chung về Ga ra ô tô.

♣ Ga ra: là nơi đậu xe rãi cho ô tô.

Trong thực tế ga ra được sử dụng rộng rãi và điều khiển bằng hệ thống PLC

♣ Các bộ phận chủ yếu: động cơ, 3cảm biến, hệ thống đèn chiếu sáng, hệ thống quạt thông gió,các đèn bào tín hiệu,hệ thống báo cháy.

III – Yêu cầu chung của ga ra:

- Dễ điều khiển, làm việc tin cậy.

- Các thiết bị phải có độ bền cao và tuổi thọ vận hành lớn

- Đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người và thiết bi.

- Các cảm biến phải báo chính xác

- Vốn đầu tư phù hợp.

- Hệ thống quạt thông gió phải làm việc đảm bảo

- Chi phí vận hành thấp.

IV – Yêu cầu công nghệ

Thiết bị ga ra bao gồm 40 chỗ đỗ, được chia thành 4 gara nhỏ, với các nút điều khiển và cảm biến quan trọng Nút S0 là nút dừng, trong khi S1-S4 báo hiệu tình trạng quá tải của từng gara Nút S5 khởi động hệ thống, và cảm biến B1, B2, B3 lần lượt báo ô tô vào, rời khỏi gara và phát hiện cháy Nút RESET giúp khởi tạo lại hệ thống khi không có xe Các đèn H1-H4 báo tín hiệu quá tải cho 4 gara, cùng với đèn xanh, đỏ, vàng hiển thị tình trạng tại cổng Nút S6 dừng hệ thống chiếu sáng, S7 mở hệ thống chiếu sáng, S8 dừng quạt thông gió, và S9 mở quạt thông gió.

Nút ấn dừng hệ thống báo cháy, đèn hệ thống chiếu sáng, hệ thống quạt thông gió, chuông báo cháy và hệ thống bảo vệ sự cố đều là những thành phần quan trọng trong việc đảm bảo an toàn phòng cháy chữa cháy Ngoài ra, việc cấp nguồn dự phòng khi mất điện cũng đóng vai trò thiết yếu trong việc duy trì hoạt động của các hệ thống này.

V - Mô tả hoạt động hệ thống Đ

Hệ thống điều khiển gara hoạt động dựa trên nguyên tắc cảm biến B1 ghi nhận tín hiệu xe vào, kích hoạt bộ đếm COUNTER tăng lên 1 Khi có 40 xe trong gara, đèn xanh tắt và đèn đỏ sáng Nếu có xe ra khi gara đã đủ 40 xe, đèn đỏ tắt và đèn vàng sáng, báo hiệu có chỗ trống Ngược lại, nếu gara chưa đủ 40 xe, đèn xanh sẽ sáng, cho biết còn chỗ đậu Hệ thống quạt thông gió và đèn chiếu sáng luân phiên hoạt động để duy trì không khí thoáng mát cho xe và người Đồng thời, hệ thống báo cháy hoạt động liên tục để đảm bảo an toàn cho thiết bị và người trong gara.

VI -LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GARAGE

Bđ= 12 Đèn đỏ Đèn xanh

Cb ra Giảm 1 đơn vị

S Đ Reset hệ thống, kiểm tra lỗi Đèn xanh Đèn vàng

Tổng quan về điều khiển lập trình PLC

I - Đặc điểm bộ điều khiển lập trình.

Nhu cầu về bộ điều khiển linh hoạt và giá thành thấp đã thúc đẩy sự phát triển của hệ thống điều khiển lập trình (PLC) Hệ thống này sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy móc và quá trình hoạt động PLC được thiết kế để thay thế các phương pháp điều khiển truyền thống như rơle và thiết bị cồng kềnh, mang lại khả năng điều khiển dễ dàng và linh hoạt thông qua việc lập trình các lệnh logic cơ bản Ngoài ra, PLC còn có khả năng thực hiện các tác vụ phức tạp, nâng cao hiệu suất hoạt động.

Sơ đồ khối bên trong PLC

Hoạt động của PLC bao gồm việc kiểm tra trạng thái tín hiệu đầu vào từ quá trình điều khiển, thực hiện logic lập trình và phát tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài Các mạch giao tiếp chuẩn tại khối vào và khối ra của PLC cho phép kết nối trực tiếp với các cơ cấu tác động có công suất nhỏ và các mạch chuyển đổi tín hiệu.

Bộ nhớ chương trình Đơn vị điều khiển

Mạch giao tiếp cảm biến

Bộ nhớ dữ liệu Khối ngỏ ra Mạch công suất & cơ cấu tác động

Transducers có thể được kết nối trực tiếp vào ngõ vào mà không cần mạch giao tiếp hay rơle trung gian Tuy nhiên, khi PLC điều khiển các thiết bị có công suất lớn, cần thiết phải sử dụng mạch điện tử công suất trung gian để đảm bảo hoạt động hiệu quả.

Việc sử dụng PLC giúp hiệu chỉnh hệ thống mà không cần thay đổi kết nối dây, chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển trong bộ nhớ qua thiết bị lập trình chuyên dụng Hơn nữa, PLC còn có ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động nhanh hơn so với hệ thống điều khiển truyền thống, vốn yêu cầu nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời.

- Về phần cứng,PLC tương tự như máy tính truyền thống và chúng có các đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển trong công nghiệp

Khả năng chống nhiễu tốt

Cấu trúc dạng modul do đó dễ dàng thay thế,tăng khả năng (nối thêm modul mở rộng vào / ra ) và thêm chức năng (nối thêm modul chuyên dùng).

Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngỏ vào và ngỏ ra được chuẩn hoá

Ngôn ngữ lập trình chuyên dùng:Ladder,Intruction,Functionchat dể hiểu và dể sử dụng

Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng

Những đặc điểm trên làm cho PLC được sử dụng nhiều trong việc điều khiển các máy móc công nghiệp và trong điều khiển quá trình

II- Những khái niệm cơ bản

Bộ điều khiển lập trình được phát triển bởi một nhóm kỹ sư của hãng General Motors vào năm 1968, với mục tiêu đáp ứng các yêu cầu điều khiển trong ngành công nghiệp thông qua các chỉ tiêu kỹ thuật cụ thể.

Dễ lập trình và thay đổi chương trình điều khiển , sử dụng thích hợp trong nhà máy

Cấu trúc dạng modul để dễ dàng bảo trì và sửa chữa.

Tin cậy hơn trong môi trường sản xuất của nhà máy công nghiệp

Dùng linh kiện bán dẫn nên có kích thước nhỏ hơn mạch rơ-le chức năng tương đương.

Các chỉ tiêu này thu hút sự chú ý của các kỹ sư trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu về khả năng ứng dụng của PLC trong công nghiệp Nghiên cứu đã chỉ ra rằng PLC cần có thêm các chức năng như tập lệnh từ các lệnh logic đơn giản, hỗ trợ các tác vụ định thời, tác vụ đếm, lệnh xử lý toán học, xử lý bảng dữ liệu, xử lý xung tốc độ cao, tính toán số liệu số thực 32 bit và xử lý thời gian thực để đọc mã vạch.

Sự phát triển của phần cứng đã mang lại nhiều tiến bộ như bộ nhớ lớn hơn, số lượng ngõ vào/ra tăng lên và nhiều modul chuyên dụng hơn Vào năm 1976, PLC đã có khả năng điều khiển các ngõ vào/ra thông qua kỹ thuật truyền thông với khoảng cách lên đến 200 mét.

- Các họ PLC của các hãng sản xuất phát triển từ loại hoạt động độc lập chỉ với

Các PLC có cấu trúc modul cung cấp 20 ngõ vào/ra và dung lượng bộ nhớ chương trình lên đến 500 bước, giúp mở rộng dễ dàng khả năng và các chức năng chuyên dụng khác.

Xử lý tín hiệu liên tục (analog) Điều khiển động cơ servo,động cơ bước

Số lượng ngõ vào/ra.

- Với cấu trúc modul cho phép chúng ta mở rộng hay nâng cấp một hệ thống điều khiển dùng PLC với chi phí và công sức ít nhất

Bảng1.1: So sánh đặc tính kỹ thuật giữa những hệ thống điều khiển

Chỉ tiêu so sánh Rơ - le Mạch số Máy tính PLC

Khá thấp Thấp Cao Thấp

Lớn Rất gọn Khá gọn Rất gọn

Chậm Rất nhanh Khá nhanh Nhanh

Xuất sắc Tốt Khá tốt Tốt

Lắp đặt Mất thời gia thiết kế lắp đặt

Mất thời gian thiết kế

Mất nhiều thời gian lập trình

Lập trình và lắp đặt đơn giản

Khả năng điều khiển tác vụ phức tạp

Không Có Có Có Để thay đổi điều khiển

Rất khó Khó Khá đơn giản Rất đơn giản

Công tác bảo trì Kém -có rất nhiều công tắc

Kém -có nhiều mạch điện tử chuyên dùng

Tốt-các modul được tiêu chuẩn hóa

PLC sở hữu những đặc điểm nổi bật về phần cứng và phần mềm, giúp nó trở thành một bộ điều khiển công nghiệp phổ biến và được ưa chuộng trong nhiều ứng dụng.

III- Cấu trúc phần cứng của PLC.

PLC bao gồm ba khối chức năng cơ bản: bộ vi xử lý, bộ nhớ và bộ vào/ra Trạng thái ngõ vào của PLC được phát hiện và lưu trữ trong bộ nhớ đệm, nơi PLC thực hiện các lệnh logic dựa trên các trạng thái này Thông qua chương trình, trạng thái ngõ ra được cập nhật và lưu vào bộ nhớ đệm, từ đó điều khiển việc đóng mở các tiếp điểm và kích hoạt các thiết bị tương ứng Như vậy, hoạt động của các thiết bị được điều khiển hoàn toàn tự động theo chương trình đã được nạp vào PLC thông qua thiết bị lập trình chuyên dụng.

Nguồn pin CPU bộ vi xử lý

Bộ nhớ hệ thống ROM

Bộ lọc Pannsel lập trình

Bus hệ thống (Vào/Ra)

Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC

3.1 Bộ xử lý trung tâm (CPU - Center - Processing - Unit).

Bộ xử lý trung tâm (CPU) trong PLC quản lý tất cả hoạt động bên trong hệ thống, với việc trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và khối vào ra thông qua hệ thống bus Một mạch dao động thạch anh cung cấp xung clock với tần số chuẩn từ 1 đến 8 MHz, tùy thuộc vào loại bộ xử lý sử dụng Tần số xung clock không chỉ xác định tốc độ hoạt động của PLC mà còn đảm bảo sự đồng bộ cho tất cả các phần tử trong hệ thống.

3.2 Bộ nhớ và bộ phận khác :

Tất cả các PLC đều dùng các loại bộ nhớ sau :

ROM (Read Only Memory) là loại bộ nhớ đơn giản nhất, chỉ cho phép đọc dữ liệu Nó bao gồm các thanh ghi, mỗi thanh ghi lưu trữ một từ với tín hiệu điều khiển, cho phép đọc từ ở bất kỳ vị trí nào ROM là bộ nhớ không thay đổi, chỉ được nạp chương trình một lần duy nhất.

RAM (Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên) là loại bộ nhớ phổ biến được sử dụng để lưu trữ chương trình và dữ liệu của người dùng Tuy nhiên, dữ liệu trong RAM sẽ bị mất khi mất điện, vì vậy cần có một nguồn pin riêng để duy trì hoạt động của RAM.

EEPROM là loại bộ nhớ kết hợp tính linh hoạt trong truy xuất của RAM và tính ổn định của ROM Nội dung trong EEPROM có thể được xóa và ghi lại bằng điện, nhưng số lần thực hiện chỉ giới hạn ở vài lần.

Bộ nguồn cung cấp cho PLC hoạt động với hai loại điện áp là AC và DC, thường sử dụng điện áp từ 100 đến 240 V ở tần số 50/60 Hz Đối với nguồn DC, các giá trị phổ biến bao gồm 5V và 24V.

Tổng quan về bộ điều khiển lập trình OMRON I- Giới thiệu chung

Sơ đồ kết nối vào ra của thiết bị PLC OMRON

SƠ ĐỒ MẶT BẰNG ,SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

VÀ GIẢN ĐỒ THỜI GIAN CỦA GARA BẰNG PLC

I SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

 Chương trình điều khiển name address comment

2 S1 000.01 Nút nấn báo hiệu quá tải 1

7 S6 000.06 Nút nấn dừng hệ thống chiếu sáng

8 S7 000.07 Nút nấn mở hệ thống chiếu sáng

9 S8 000.08 Nút nấn dừng hệ thống quat thông gió

10 S9 000.09 Nút nấn mở hệ thống quat thông gió

11 S10 000.10 Nút nấn dừng chuông báo cháy

12 B1 000.11 Sensor báo số lượng xe ô tô vào gara

13 B2 000.12 Sensor báo số lượng xe ô tô ra gara

15 H1 010.03 Tín hiệu báo quá tải vùng 1

19 H5 010.07 Đèn hệ thống chiếu sáng

20 H6 010.08 Đèn hệ thống quạt thông gió

22 RN 010.00 Đèn đỏ( đèn báo không còn chỗ đậu xe)

23 YE 010.01 Đèn vàng ( đèn báo chờ sẽ có chỗ đậu xe)

24 GN 010.02 Đèn xanh (đèn báo còn chỗ đậu xe)

25 RESET 000.14 Đưa hệ thống về trạng thái ban đầu

Sơ đồ mặt bằng,sơ đồ mạch điều khiển và giản đồ thời gian của gara bằng PLC OMRON I - Chương trình điều khiển