Giáo trình Lập trình PLC cơ bản cung cấp cho người học những kiến thức như: Giới thiệu chung về PLC và bài toán điều khiển; Giới thiệu về điều khiển lập trình PLC; Thực hiện Các phép toán nhị phân của PLC; Thực hiện Các phép toán số của PLC; Xử lý tín hiệu Analog;...Mời các bạn cùng tham khảo!
Bộ nhớ (Memory)
- Lưu chương trình điều khiển được lập trình bởi người dùng và các dữ liệu khác nhƣ cờ, thanh ghi tạm, trạng thái đầu vào, lệnh điều khiển đầu ra… Nội dung các bộ nhớ đã được mã hóa dưới dang mã nhị phân
Khối xử lý – điều khiển
- Là khối xử lý trung tâm (CPU) thay thế người vận hành thực hiện các thao tác đảm bảo quá trình hoạt động Từ thông tin tín hiệu vào hệ thống điều khiển tuần tự thực thi các lệnh trong chương trình lưu trong bộ nhớ, xử lý các đầu vào và đƣa kết quả xuất hoặc điều khiển cho phần giao diện đầu ra ( output) nhƣ: cuộn dây, mô tơ….Tín hiệu điều khiển đƣợc thực hiện theo
+ Dùng mạch điện nối kết cứng
+ Dùng chương trình điều khiển
Còn đƣợc gọi là phần giao diện đầu ra Tín hiệu ra là kết quả của quá trình xử lý của hệ thống điều khiển Lúc này tín hiệu ngõ vào đƣợc biến đổi thành mức tín hiệu vật lý thích hợp bên ngoài nhƣ: đóng mở rơle, biến đổi tuyến tính số- tương tự…
Thiết bị ở ngõ ra Đại lượng ra Đại lượng tác động Động cơ điện Chuyển động quay Điện
Xy lanh- Piston Chuyển động thẳng/áp lực
Solenoid Chuyển động thẳng/áp lực Điện
Lò xấy/ lò cấp nhiệt Nhiệt Điện
Van Tiết diện cửa van thay đổi Điện/dầu ép/khí ép
Rơle Tiếp điểm điện/ chuyển động vật lý có giới hạn Điện
2 Bài toán điều khiển và giải quyết bài toán điều khiển
- Phân biệt điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình
- Thấy được tầm quan trọng của việc điều khiển có lập trình
Trong các bộ điều khiển nối cứng, các thành phần chuyển mạch nhƣ các rơle, cotactor, các công tắc, đèn báo, động cơ, v.v.v đƣợc nối cố định với nhau Toàn bộ chức năng điều khiển, cách tiến hành chương trình được xác định qua cách thức nối các rơ le, công tắc… với nhau theo sơ đồ thiết kế Khi muốn thay đổi lại hệ thống thì phải nối dây lại cho hệ thống điều khiển nên đối với hệ thống phức tạp thì việc làm này đòi hỏi tốn nhiều thời gian, chi phí nên hiệu quả đem lại không cao
- Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển bằng Rơle ( điều khiển nối cứng )
Hình 1.2: Lưu đồ điều khiển dùng Rơle
- Trong công nghiệp, sự ứng dụng các công nghệ khoa học kỹ thuật vào sản xuất nên nhu cầu tự động hóa ngày càng tăng, đòi hỏi kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng đủ các yêu cầu:
+ Dễ dàng thay đổi chức năng điều khiển dựa trên các thiết bị cũ
+ Thiết bị điều khiển dễ dàng làm việc với các dữ liệu, số liệu
+ Kích thước vật lý gọn gàng, dễ bảo quản, dễ sủa chữa
+ Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp
- Hệ thống điều khiển dễ dàng đáp ứng đƣợc các yêu cầu trên phải sử dụng bộ vi xử lý, bộ điều khiển lập trình, điều khiển qua các cổng giao tiếp với máy tính
- Bộ điều khiển logic khả lập trình PLC (Programable Logic Controller) là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển thông qua các ngôn ngữ lập trình Với chương trình điều khiển của PLC đã tạo cho nó trở thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật toán, số liệu và trao đổi thông tin với môi trường xung quanh
- Các chương trình điều khiển được định nghĩa là tuần tự trong đó các tiếp điểm, cảm biến đƣợc sử dũng để từ đó kết hợp với các hàm logic, các thuật toán và các giá trị xuất của nó để điều khiển tác động hoặc không tác động đến các cuộn dây điều hành Trong quá trình hoạt động, toàn bộ chương trình được lưu vào bộ nhớ và tiến hành truy xuất trong quá trình làm việc
- Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển bằng PLC (điều khiển lập trình) hình 1.3
Hình 1.3: Lưu đồ điều khiển bằng PLC
- Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển người ta cần thay đổi mạch điều khiển bằng cách lắp lại mạch, thay đổi phần tử mới đối với hệ thống điều khiển bằng Rơle điện Trong khi đó khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển ta chỉ cần thay đổi chương trình soạn thảo đối với hệ điều khiển bằng lập trình có nhớ
2.1 PLC với hệ thống điều khiển bằng rơle:
- Việc phát triển hệ thống điều khiển lập trình đã dần thay thế từng bước hệ thống điều khiển bằng rơle trong các quá trình sản xuất khi thiết kế một hệ thống điều khiển hiện đại, người kỹ sư phải cân nhắc, lựa chọn giữa các hệ thống điều khiển lập trình thường được sử dụng thay cho hệ thống điều khiển bằng rơ le do các nguyên nhân sau:
+ Thay đổi chương trình điều khiển một cách linh động
+ Có độ tin cậy cao
+ Không gian lắp đặt thiết bị nhỏ, không chiếm nhiều diện tích
+ Có khả năng đƣa tín hiệu điều khiển ở ngõ ra phù hợp: dòng, áp
+ Dễ dàng thay đổi đối với cấu hình (hệ thống máy móc sản xuất) trong tương lai khi có nhu cầu mở rộng sản xuất Đặc trưng cho hệ thống điều khiển chương trình là phù hợp với những nhu cầu đã nêu trên, đồng thời về mặt kinh tế và thời gian thì hệ thống điều khiển lập trình cũng vƣợt trội hơn hệ thống điều khiển cũ (rơle, contactor
…) Hệ thống điều khiển này cũng phù hợp với sự mở rộ ng hệ thống trong tương lai do không phải thay đổi, lo ại bỏ hệ thống dây nố i giữ a hệ thống điều khiển và các thiết bị, mà chỉ đơn giản là thay đổi chương trình sao cho phù hợp với điều kiện sản xuất mới
2.2 Các ứng dụng của PLC trong thực tế
- Giúp học sinh biết việc PLC được sử dụng rộng rải trong mọi lĩnh vực
- Hiện nay PLC đã đƣợc ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất cả trong công nghiệp và dân dụng Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn giản, chỉ có chức năng đóng/mở (ON/OFF) thông thường đến các ứng dụng cho các lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong quá trình sản xuất Các lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện nay bao gồm:
+ Hóa học và dầu khí: Định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn, cân đong trong ngành hóa …
+ Chế tạo máy và sản xuất: Tự động hóa trong chế tạo máy, cân đong, quá trình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại,…
+ Bột giấy, giấy, xử lý giấy: điều khiển máy băm, quá trình ủ bột, quá trình cán, gia nhiệt, …
+ Thủy tinh và phim ảnh: quá trình đóng gói, thử nghiệm vật liệu, cân đong, các khâu hoàn tất sản phẩm, đo cắt giấy, …
+ Thực phẩm, rƣợu bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm soát quá trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây, …), cân đong, đóng gói, hòa trộn
+ Kim loại: điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), quy trình sản xuất, kiểm tra chất lƣợng
+ Năng lƣợng: điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý trong các turbin, …), các trạm cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một cách tự động (than, gỗ, dầu mỏ, …)
+ Tự động hóa tòa nhà nhƣ: Điều khiển thang máy, Rửa xe ôtô tự động, Hệ thống xử lý nước sạch…
+ Điều khiển hệ thống đèn giao thông và còn nhiều hệ thống điều khiển tự động khác
- Các PLC ngày nay có thể đáp ứng đƣợc phân cấp tự động tự hóa trong nhà máy và có thể kết nối bằng các giao thức truyền thông để làm việc với nhau trong một hệ thống lớn gọi là mạng truyền thông công nghiệp (hình 1.4)
Hình 1.4: Phân cấp tự động hóa trong nhà máy
YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 1
+ Về kiến thức: Trình bài đƣợc khái niệm về điều khiển lập trình, các ứng dụng của PLC trong thực tế
+ Về kỹ năng: So sánh ƣu nhƣợc điểm của điều khiển lập trình với các hình thƣc điều khiển khác
+ Về thái độ: Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp
+ Về kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm
+ Về kỹ năng: Đánh giá kỹ năng thực hành
+ Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp
GIỚI THI U VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC
Mã bài: MĐ 23-02 Giới thiệu: