Đồ án máy đóng nắp chai tự động điều khiển plc có bản vẽ kết cấu

LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay quá trình tự động hóa trong công nghiệp là hết sức quan trọng đối với sự phát triển của một quốc gia Với các nước phát triển như Mỹ, Nhật thì tự động hóa không còn xa lạ và đã trở.

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay quá trình tự động hóa trong công nghiệp là hết sức quan trọng đối với sựphát triển của một quốc gia Với các nước phát triển như Mỹ, Nhật…thì tự động hóakhông còn xa lạ và đã trở nên quen thuộc Ở các nước này máy móc hầu như đã thay thếlao động chân tay, số lượng công nhân trong nhà máy đã giảm hẳn và thay vào đó lànhững lao động chuyên môn, những kỹ sư có tay nghề, điều khiển giám sát trực tiếp quátrình sản xuất thông qua máy tính

Là những sinh viên theo học chuyên ngành “cơ khí chế tạo máy” cùng những nhucầu, ứng dụng thực tế cấp thiết của nền công nghiệp nước nhà, em muốn được nghiêncứu và tìm hiểu những thành tựu khoa học mới để có nhiều cơ hội biết thêm về kiếnthức thực tế, củng cố kiến thức đã học, phục vụ tốt cho sự nghiệp công nghiệp hóa hiện

đại hóa Vì những lý do trên em đã chọn đề tài: “Thiết kê chế tạo hệ thống đóng nắp chai tự động”.

Đến với đồ án môn học Thiết kế hệ thống điều khiển tự động, chúng em đã cốgắng vận dụng các kiến thức được học trên lớp đồng thời được sự chỉ dạy nhiệt tình củathầy đã giúp chúng em hiểu rõ hơn được nhiều vấn đề chưa rõ để có thể hoàn thành đồ

án này Với vốn kiến thức có hạn, do đó trong quá trình tính toán thiết kế không tránhkhỏi sai sót, chúng em rất mong nhận được sự chỉ dạy của thầy để chúng em có cơ hộihoàn thiện bản thân hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy !

Sinh viên thực hành

Nguyễn Trọng Bình Lương Trung Kiên

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Tổng quan về đề tài nghiên cứu

1.1 Tổng quan về tự động hóa quá trình sản xuất

Là dùng năng lượng phi sinh vật (cơ, điện, điện tử ) để thực hiện một phần hay

toàn bộ quá trình công nghệ mà ít nhiều không cần sự can thiệp của con người

Tự động hóa là một quá trình liên quan tới việc áp dụng các hệ thống cơkhí, điện tử, máy tính để hoạt động, điều khiển sản xuất Công nghệ này baogồm:

 Những công cụ máy móc tự động

 Máy móc lắp ráp tự động

 Người máy công nghiệp

 Hệ thống vận chuyển và điều khiển vật liệu tự động

 Hệ thống máy tính cho việc soạn thảo kế hoạch, thu thập dữ liệu và

bị làm cho hệ thống trở nên phức tạp Những đặc trưng chính của tự động hóacứng:

 Đầu tư ban đầu cao cho những thiết kế theo đơn đặt hàng

 Năng suất máy cao

 Tương đối không linh hoạt trong việc thay đổi các thích nghi trong thay đổi sản phẩm

 Đầu tư cao cho những thiết bị có mục đích tổng quát.

 Năng suất tương đối thấp so với tự động hóa cứng

 Sự linh hoạt khi có sự thay đổi cấu hình trong sản phẩm mới

 Thích hợp nhất cho sản xuất hàng loạt

Tự động hóa linh hoạt là sự mở rộng của tự động hóa lập trình được Kháiniệm của tự động hóa linh hoạt đã được phát triển trong khoảng 25 đến 30 nămvừa quá và những nguyên lý vẫn còn đang phát triển

1.1.1.3 Tự động hóa linh hoạt

Là hệ thống tự động hóa có khả năng sản xuất ra nhiều sản phẩm khácnhau mà hầu như không mất thời gian cho việc chuyển đổi từ sản phẩm này sangsản phẩm khác Không mất thời gian cho sản xuất hay cho lập trình lại và thaythế các cài đặt vật lý(công cụ đồ gá, máy móc) Hiệu quả là hệ thống có thể lên

kế hoạch kết hợp sản xuất khác nhau thay vì theo từng loại riêng biệt Đặc trưngcủa tự động hóa linh hoạt có thể tóm tắt sau:

 Đầu tư cao cho thiết bị

 Sản xuất liên tục những sản phẩm hỗn hợp khác nhau

 Tấc độ sản xuất trung bình

 Tính linh hoạt khi sản phẩm thay đổi thiết kế

1.1.2 Tự động hóa trong thời đại hiện nay

Ngày nay nhiều nước tiên tiến trên thế giới đã có nhiều đường dây tựđộng phân xưởng tự động và cả nhà máy tự động gia công các sản phẩm hàngloạt lớn, hàng khối như vòng bi, pittông

Để áp dụng tự động hóa vào sản xuất hàng loạt nhỏ và sản xuất đơn chiếckhi mà số lượng chi tiết trong loạt ít mà chủng loại nhiều, người ta dùng máyđiều khiển theo chương trình số Máy này cho phép điều chỉnh máy nhanh khichuyển sang gia công loạt chi tiết khác Bước phát triển tiếp theo là sự xuất hiệncủa trung tâm gia công mà đặc điểm của nó là có ổ trữ dụng cụ để thay thế theotrình tự gia công

Những năm gần đây trên thế giới đặc biệt là các nước tư bản có khuynhhướng mạnh hệ thống sản xuất linh hoạt Ưu điểm nổi bật của nó là hệ số sửdụng thiết bị cao (85%) năng suất cao và tính linh hoạt rất cao Nó được áp dụngrộng rãi trong các ngành công nghiệp máy công cụ, máy ô tô, máy kéo và côngnghiệp hàng không

Trong hệ thống sản xuất linh hoạt có thể áp dụng tự động hóa toàn bộ quá trìnhsản xuất từ công đoạn thiết kế tự động chi tiết, tự động thiết kế quy trình côngnghệ, thiết kế tự động chương trình gia công, tự động điều khiển quá trình sảnxuất, tự động kiểm tra chất lượng sản phẩm Đây là hình thức tự động hóa tiến

bộ nhất đưa lại hiệu quả kinh tế lớn

1.1.3 Sự cần thiết của tự động hóa

Các công ty hỗ trợ các dự án về vấn đề tự động hóa vì nhiều lý do khác nhau

 Nâng cao năng suất

Tự động hóa các quá trình sản xuất hứa hẹn việc nâng cao năng suất laođộng Điều này có nghĩa tổng sản phẩm đầu ra đạt năng suất cao hơn so với hoạtđộng bằng tay tương ứng

 Chi phí nhân công cao

Xu hướng trong xã hội công nghiệp của thế giới là chi phí cho công nhânkhông ngừng tăng lên Kết quả là đầu tư cao lên trong các thiết bị tự động hoá

đã trở nên kinh tế hơn để có thể thay đổi chân tay Chi phí cao của lao độngđang ép các nhà lãnh đạo doanh nghiệp thay thế con người bằng máy móc Bởi

vì máy móc có thể sản xuất ở mức cao, việc sử dụng tự động hoá đã làm cho chiphí trên một đơn vị sản phẩm thấp hơn

 Sự thiếu lao động

Trong nhiều quốc gia phát triển, có sự thiếu hụt lớn lực lượng lao động.Chẳng hạn như Tây Đức đã bị ép buộc phải nhập khẩu lao động để làm tăngnguồn cung cấp lao động của mình Việc thiếu hụt lao động cũng kích thích sựphát triển của tự động hoá

 Xu hướng dịch chuyển của lao động về thành phần dịch vụ

Xu hướng này đặc biệt thịnh hành ở Mỹ vào lúc 1986, tỷ lệ lao động đượcthuê trong sản xuất 20% Năm 1947, nó vào khoảng 30% Trước năm 2000, ướclượng là đạt con số khoảng 2% Chắc chắn là tự động hoá sản xuất đã tạo ra sựdịch chuyển này Tuy nhiên còn có nhiều sức ép xã hội, đoàn thể chịu tráchnhiệm cho xu hướng này Sự phát triển của lực lượng lao động văn phòng đượcthuê, được chính phủ liên bang, tiểu bang và địa phương đã tiêu thụ một phầnlao động mà đáng lẽ đã phải tiêu thụ ở khu vực sản xuất Ngoài ra, còn có xuhướng xem công việc là tẻ nhạt, không có ý nghĩa là bẩn thỉu Quan điểm này đãkhiến cho mọi người tìm kiếm việc làm trong thành phần dịch vụ của nền kinh

tế ( Chính phủ, bảo hiểm, dịch vụ cá nhân, pháp luật bán hàng …)

 Sự an toàn

 Bằng việc tự động hoá các hoạt động và chuyển người vận hành máy từ vịtrí tham gia tích cực sang vai trò đốc công, công việc trở nên an toàn hơn

Sự an toàn và thoải mái của công nhân đã trở thành mục tiêu quốc gia với

sự ban hành đạo luật sức khoẻ và an toàn nghề nghiệp (1970) Nó cũng là

sự tự động hoá

 Giá nguyên vật liệu cao

Giá cao của nguyên vật liệu tạo ra nhu cầu sử dụng các nguyên vật một cáchhiệu quả hơn Việc giảm phế liệu là một trong những lợi ích của tự động hoá

 Nâng cao chất lượng sản phẩm

Các hoạt động tự động hoá không chỉ sản xuất với tốc độ nhanh hơn so vớilàm bằng tay mà còn sản xuất với sự đồng nhất cao hơn và sự chính xác đối vớicác tiêu chuẩn chất lượng

 Rút ngắn thời gian sản xuất

Tự động hoá cho phép nhà sản xuất rút ngắn thời gian giữa việc đặt hàngcủa khách hàng và thời gian giao sản phẩm Điều này tạo cho người có ưu thếcạnh tranh trong việc tăng cường dịch vụ khách hàng tốt hơn

 Giảm bớt phôi liệu đang sản xuất

Lượng hàng tồn kho khi đang sản xuất tạo ra một chi phí đáng kể cho nhàsản xuất vì nó giữ chặt vốn lại Hàng tồn kho khi đang sản xuất không có giá trị

Nó không đóng vai trò như nguyên vật liệu hay sản phẩm Tương tự như nhà sảnxuất sẽ có lợi khi giảm tối thiểu lượng phôi tồn đọng trong sản xuất Tự độnghoá có xu hướng thực hiện mục đích này bởi việc rút ngắn thời gian gia côngtoàn bộ sản phẩm phân xưởng

 Tự động hóa mang lại hiệu quả nhanh, năng suất chất lượng ổn định

Đầu tư vào các dây chuyền tự động hóa mang lại hiệu quả nhanh hơn sovới việc đầu tư đào tạo con người Đồng thời năng suất, chất lượng sản phẩm ổnđịnh

Tất cả những nhân tố trên hợp thành một bản đồng ca biến việc tự động hoá sảnxuất thành một công cụ hấp dẫn thay cho phương pháp sản xuất bằng tay

Nhận xét: : Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm, đồng thời tăng năng suất

ta

chọn hệ thống lắp ráp tự động đó là một quy luật tất yếu phải xảy ra.

1.1.1 Giới thiệu về đề tài

Hiện nay trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, yêu cầu ứngdụng tự động hoá vào trong đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động,linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ…) ngày càng cao Mặt khác nhờ công nghệ thông tin, côngnghệ điện tử, cơ khí đã phát triển nhanh chóng làm xuất hiện một loạt các thiết bị điềukhiển để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng trong đời sống sinh hoạt vàsản xuất

Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt được số lượng sản phẩm lớn,nhanh hiệu quả , ổn định mà lại tiện lợi về kinh tế Các công ty, xí nghiệp sản xuấtthường sử dụng công nghệ lập trình Dây chuyền sản xuất tự động giảm sức lao độngcủa công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội

Với ý nghĩa đó em chọn đề tài “ Thiết kế chế tạo hệ thống đóng nắp chai tự động”.

1.1.2 Tính cấp thiết của đề tài

Với sự phát triển nhanh chóng của quá trình công nghiệp hiện nay rất nhiều quátrình sản xuất được tự động hóa Trong đó dây chuyền vặn nắp chai tự động là mộttrong những hệ thống được sử dụng rộng rãi và phổ biến Máy đóng nắp chai được ứngdụng rộng rãi trong ngành sản xuất đồ uống, mỹ phẩm và hóa chất công nghiệp Máy

có tác dụng đóng kín các loại chai nhựa, thủy tinh, chai rượu,

Băng tải dẫn chai ra ngoài và tiếp tục hành trình vặn nắp.

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ MÁY

I phân tích

1 Cơ cấu xi lanh khí nén

Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi năng lượng khí nén thành năng lượng cơhọc Cơ cấu chấp hành có thể thực hiện chuyển động thẳng (xilanh) hoặc chuyển độngquay (động cơ khí nén)

Ta chọn xy lanh theo tiêu chuẩn và kích thước tính toán, tác động 1 chiều hoặc 2chiều

Chọn cơ cấu xi lanh tác động kép

Xilanh tác động đơn

(tác động một chiều)

Xilanh tác động hai chiều

(tác động kép)

Xilanh tác dụng hai chiều

có cơ cấu giảm chấn

không điều chỉnh được

Xilanh tác dụng hai chiề

u

có cơ cấu giảm

chấn điều chỉnh được

2 các loại xi lanh khí nén

2.1 Van khí

 Van 2/2

Van 2/2 có hai cổng vào(1) ra(2), hai trạng thái

Van 2/2 có thể sử dụng làm khóa ON/OFF đóng mở

nguồn khí nén hoặc rẽ mạch khí nén

Van 2/2 có thể được chế tạo điều khiển bằng tay, bằng

tiếp xúc cơ khí, bằng khí nén hay điện- khí nén

 Van 3/2

Van 3/2 có 3 cổng làm việc vào (1), ra(2) và cổng xả(3)và haitrạng thái

Các van 3/2 được chế tạo rất đa dạng và ứng dụng cũng rất phong phú Dạng tác động có thể bằng tay, bằng tiếp xúc cơ khí, bằng khí nén hay bằng điện từ ở một

phía hoặc cả hai phía Các van điều khiển bằng khí nén hay bằng điện từ cả haiphía có đặc tính như một phần tử chuyển mạch có nhớ trạng thái (Flip-Flop) hay còn gọi

là van xung

 Van 4/2

Van 4/2 có 4 cổng làm viêc (vào(1), ra (2,4) và chung mộtcổng xả (3), hai trạng thái Van 4/2 được ghép bởi hai van 3/2trong một vỏ, một thường đóng, một thường mở

Van 4/2 cũng có thể điều khiển bằng cơ khí, bằng khí nén hay điện một phía hoặc

cả hai phía Các van điều khiển bằng khí nén hay điện cả hai phía cũng có đặc điểmnhư một phần tử nhớ hai trạng thái

Van 4/2 được sử dụng làm van đảo chiều xilanh kép hoặc động cơ

Van 5/2 dùng làm van đảo chiều điều khiển xilanh tác dụng kép, động cơ

 Van 5/3

Van 5/3 có 3 trạng thái, trong đó trạng thái trung gian,

là trạng thái ổn định và luôn được thiết lập bởi các lò xohồi khi không có bất kỳ một tín hiệu điều khiển nào Người ta thường gọi đó là trạngthái không Hai trạng thái còn lại sẽ được thiết lập và cùng tồn tại bởi hai tín hiệu điềukhiển tương ứng như đối với van 5/2 điều khiển một phía

Ta chọn van 5/2 làm van điều chỉnh

Cửa số 1 là cửa có vai trò cấp khí (vào)

Cửa số 2 và 4 đóng vai trò làm việc bình thường (ra)

Cửa số 3 và 5 là cửa đóng vai trò xả khí

Các sản phẩm van 5/2 có thể được diều khiển bằng cơ khí, khí nén hay điện từ một

phía Có sản phẩm cũng có thể được điều khiển từ cả 2 phía Ngoài ra, điểm chung của loại van này chính là 1 phần tử nhớ 2 trạng thái Đó là lý do mà sản phẩm này hiện đượclựa chọn để ứng dụng làm van đảo chiều điều khiển xy lanh tác dụng kép một cách rất hiệu quả

2.2 Van điều khiển lưu lượng

Nguyên lý làm việc của van xả nhanh

- Khi dẫn nguồn, áp suất P1 > P2 nên cửa 3 bịđóng lại và khí nén cung cấp cho tải qua cửa 2.

- Khi áp suất P1 < P2 van xả nhanh sẽ tự

nhất và quá trình xả nhanh hơn

 Van tiết lưu

Van tiết lưu được sử dụng với mục đích điều chỉnh tốc độ của cơ cấu chấp hành.Trong thực tế, thường có yêu cầu khác nhau về tốc độ đối với các hành trình của cơcấu chấp hành nhằm đáp ứng về công nghệ và năng suất

Vì vậy van tiết lưu hai chiều ít được sử dụng độc lập mà thường được sử dụng kèmtheo với van một chiều hoặc được chế tạo tích hợp trong cùng một vỏ để có một tiếtlưu một chiều

2.3 Bộ nguồn:

 Khái niệm:

- Nguồn xung là bộ nguồn có tác dụng biến đổi từ nguồn điện xoay chiều sang

nguồn điện một chiều bằng chế độ dao động xung tạo bằng mạch điện tử kếthợp với một biến áp xung

Nguồn tổ ong là cách ngọi khác của nguồn xung Cái tên nguồn tổ ong bắt nguồn

từ hình dạng các lỗ thông hơi thoát nhiệt của bộ nguồn xung được đục lỗ lục giác giốngvới cấu tạo của tổ ong nên dân gian gọi vậy cho thân thuộc dễ nhớ

- Biến áp xung: Cũng cấu tạo gồm các cuộn dây quán trên một lõi từ giốngnhư biến áp thông thường chỉ có điều biến áp này sử dụng lõi ferit còn biến

áp thường sử dụng lỗi thép kỹ thuật điện Với cùng một kích thước thì biến

áp xung cho công suất lớn hơn biến áp thường rất nhiều lần Ngoài ra biến ápxung hoạt động tốt ở dải tần cao còn biến áp thường chỉ hoạt động ở dải tầnthấp

- Cầu chì: Bảo vệ mạch nguồn bị ngắn mạch

- Cuộn chống nhiễu, tụ lọc sơ cấp, điode chỉnh lưu: Có nhiệm vụ biến đổi điện

áp xoay chiều 220V thành điện áp một chiều tích trữ trên tụ lọc sơ cấp đểcung cấp năng lượng cho cuộn sơ cấp của máy biến áp xung

- Sò công suất: Đây là một linh kiện bán dẫn dùng như một công tắc chuyểnmạch , đó có thể là transistor, mosfet, IC tích hợp, IGBT có nhiệm vụ đóngcắt điện từ chân (+) của tụ lọc sơ cấp vào cuộn dây sơ cấp của biến áp xungrồi cho xuống mass

- Tụ lọc nguồn thứ cấp: Dùng để tích trữ năng lượng điện từ cuộn thứ cấp củabiến áp xung để cấp cho tải tiêu thụ Chúng ta biết rằng khi cuộn sơ cấp củabiến áp được đóng cắt điện liên tục bằng sò công suất thì xuất hiện từ trườngbiến thiên dẫn đến cuộn thứ cấp của biến áp cũng xuất hiện một điện áp ra.Điện áp này được chỉnh lưu qua một vài diode rồi đưa ra tụ lọc (tụ điện) thứcấp để san phẳng điện áp

 Thông số kĩ thuật:

- Điện áp ngõ vào: 110/220 VAC

2.4 Lực chọn sử dụng hệ thống điều khiển plc

 Giảm thiểu số lượng rơle và timer so với hệ điều khiển cổ điển

 Khả năng chống nhiễu tốt, tuổi thọ cao, kích thước nhỏ hoàn toàn tin cậy trongmôi trường công nghiệp

 Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các môiModule mở rộng

*Nhược điểm

 Giá thành phần cứng cao, một số hãng phải mua thêm phần mềm để lập trình

 Đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ chuyên môn cao

2.4.1 Tổng quan về PLC

PLC, chữ viết tắt của programmable logic controller, là thiết bị điều khiểnlogic cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic qua một ngônngữ lập trình, bộ điều khiển thỏa mãn các yêu cầu:

 Lập trình dễ dàng vì ngôn ngữ lập trình dễ học

 Gọn nhẹ, dễ bảo quản, tu sửa

 Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp

 Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

 Giao tiếp với các thiết bị thông tin; máy tính, nối mạng các modile mở

Bộ điều khiển lập trình PLC được thiết kế nhằm thay thế phương phápđiều khiển truyền thống dùng rơle có thiết bị cồng kềnh, nó tạo ra một khả năngđiều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trinh các lệnh logic cơbản PLC còn thực hiện các tác vụ định thời và đếm làm tăng khả năng điềukhiển, thực hiện logic được lập trong chương trình và kích ra tín hiệu điều khiểncho thiết bị bên ngoài tương ứng

1 Cấu trúc phần cứng PLC

PLC gồm ba khối chức năng cơ bản: Bộ vi xử lý, bộ nhớ, bộ vào ra Trạngthái ngõ vào của PLC được phát hiện và lưu vào bộ nhớ đệm, PLC thực hiện cáclệnh logic trên các trạng thái của chúng và thông qua chương trình trạng thái ngõ

ra được cập nhật và lưu trữ vào bộ nhớ đệm, sau đó trạng thái ngõ ra trong bộnhớ 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 theochương trình trong bộ nhớ, chương trình được nạp vào PLC thông qua thiết bịlập trình truyền thống

Hình 3.1.2: Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC

2 Bộ xử lý trung tâm (CPU- CENTRAL PROCCESSING UNIT)

Bộ xử lý trung tâm diều khiến và quản lý tất cả hoạt động bên trong của PLC Viêctrao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và khối vào ra được thực hiện thông qua hệthống bus dưới điều khiển của CPU Một mạch dao động thạch anh cung cấp xungclock tần số chuẩn cho CPU thường là 1 hay 8 MHz, tùy thuộc vào bộ xử lý được

sử dụng.

Tần số xung clock xác định tốc độ hoạt động của PLC và được dùng để thựchiện sự đồng bộ cho tất cả các phần tử trong hệ thống

3.Bộ nhớ và bộ phận khác

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

 ROM (Read Only Memory)

Đây là bộ nhớ đơn giản nhất (loại chỉ đọc) nó gồm các thanh ghi, mỗithanh ghi lưu trữ một từ với một tín hiệu điều khiển, ta có thể đọc một từ ở bất

kỳ vị trí nào, ROM là bộ nhớ không thay đổi được mà chỉ được nạp chươngtrình một lần duy nhất

 RAM (Random Access Memory)

Là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên, đây là bộ nhớ thông dụng, để cất giữchương trình khi mất điện Do đó điều này được giải quyết bằng cách luôn nuôiRAM bằng một nguồn pin riêng

Đây là loại bộ nhớ mà nó kết hợp sự truy xuất linh hoạt của RAM và bộnhớ chỉ đọc không thay đổi ROM trên cùng một khối, nội dung của nó có thểxóa hoặc ghi lại bằng điện tuy nhiên cũng chỉ đọc được vài lần

 Bộ nguồn cung cấp

Bộ nguồn cung cấp của PLC sử dụng hai loại điện áp AC và DC, thôngthường nguồn dùng điện áp 100 đến 240v: 50/60 Hz, nhưng nguồn DC thì cócác giá trị: 5v,24v DC

 Nguồn nuôi bộ nhớ

Thông thường là pin để mở rộng thời gian lưu giư cho các dữ liệu cótrong bộ nhớ, nó tự chuyển sang trạng thái tích cực nếu dung lượng tụ cạn kiệt

và nó phải thaThông thường là pin để mở rộng thời gian lưu giư cho các dữ liệu

có trong bộ nhớ, nó tự chuyển sang trạng thái tích cực nếu dung lượng tụ cạnkiệt và nó phải thay vào vị trí đó để dữ liệu trong bộ nhớ không bị mất đi

 Cổng truyền thông

PLC luôn dùng cổng truyền thông để trao đổi dữ liệu chương trình, cácloại cổng truyền thống thường dùng là RS232, RS432, RS485 Tốc độ truyền

thông tiêu chuẩn là 9600 baud.

Mọi hoạt động xử lý tín hiệu bên trong PLC có mức điện áp 5V DC; 15V

DC (điện áp cho TTL, CMOS) Trong khi tín hiệu điều khiển bên ngoài có thểlớn hơn nhiều, thường là 24V đến 240V DC với dòng lớn

Như vậy khối vào ra có vai tròn là mạch giao tiếp giữa mạch vi điện tửcủa PLC với các mạch công suất bên ngoài, kích hoạt các cơ cấu tác động Nóthực hiện sự chuyển đổi các mức điện áp tín hiệu và cách ly Tuy nhiên khối vào

ra cho phép PLC kết nối trực tiếp với các cơ cấu tác động có dòng nhỏ (<=2A)

Có thể lựa chọn các thông số cho các ngõ vào ra với các yêu cầu điều khiển cụthể

:

Ngõ vào: 24V DC; 110V AC hoặc 220V AC

Ngõ ra: Dạng rơ le, transitor hay triac

Tất cả các ngõ vào ra đều được cách ly quang trên các khối vào ra Mạch cách

ly quang dùng một điốt phát quang và một transistor quang Mạch này chophép tín hiệu nhỏ đi qua và ghim các tín hiệu điện áp cao xuống mức thấptín hiệu chuẩn hơn nữa, mạch này có tác động chống nhiễu khi chuyểncông tắc và bảo vệ quá áp từ nguồn điện cung cấp (có thể tới 1500V)

5.Thiết bị lập trình

Trên các PLC loại lớn có kết hợp với máy tính thường lập trình với sự hỗ trợ củaphần mềm VDU(Visua Display Unit) ở đây bàn phím, màn hình được nối với PLCthông qua cổng nối tiếp, thường là RS 485, các VDU hỗ trợ rất tốt cho việc lậptrình dạng ngôn ngữ LADDER kể cả các chú thích trong chương trình để dẽ đọchơn Hiện nay máy vi tính được sử dụng phổ biến để lập trình cho PLC, vớiCPU xử lý nhanh, màn hình chất lượng cao, bộ nhớ với giá thành hạ, vì vậy vi tính

là một công cụ lý tưởng cho việc lập trình bằng ngôn ngữ LADDER Ngoài ra bộlập trình cầm tay thường được sử dụng thuận tiện trong công tác sửa chữa và bảotrì

2.4 Khái niệm về lập trình PLC

Yêu cầu chính của ngôn ngữ lập trình là phải dễ hiểu, dễ sử dụng trongviệc lập trình điều khiển Sơ đò mạch điều khiển là phương pháp phổ biến nhất

để mô tả mạch rơ le logic

Ngôn ngữ lập trình LADDER có dạng giống như sơ đồ mach điện bậcthang gọi là ngôn ngữ LADDER, rất phù hợp để tạo ra các chương trình điềukhiển logic; đối với những người thiết kế máy quen thuộc với các hệ thống điềukhiển hệ thống rơ le truyền thống

1.Ngõ vào và ngõ ra

Ngõ vào và ngõ ra là các bộ nhớ một bit, các bit có ảnh hưởng trực tiếpđến trạng thái ngõ ra vào vật lý, ngõ vào nhận trực tiếp tín hiệu cảm biến và ngõ

ra là

2.Thanh ghi (register)

Thực chất là bộ nhớ 16 bit và được dùng để lưu trữ số liệu, thanh ghi được kíhiệu là D và được đánh số thập phân: D0,D200,D800,D8002

o Phân loại:

 Thanh ghi dữ liệu (Data Register) được dùng để lưu trữ dữ liệu

thông thường trong khi tính toàn dữ liệu trên PLC

 Thanh ghi chốt (Latched Register) có khả năng duy trì nội dung

(chốt) cho đến khi nó được ghi chồng bằng 1 nội dung mới, khi PLC chuyển từ trạng thái RUN sang STOP thì dữ liệu trong các thanh ghi vẫn được duy trì

 Thanh ghi chuyên dùn (Special Register) dùng để lưu trữ kết quả

dữ liệu điều khiển và giám sát trạng thái hoạt động bên trong PLC thường dùng

kết hợp với các cờ chuyên dùng các thanh ghi này có thể sử dụng trong chương

trình LADDER, ngoài ra các trạng thái hoạt động của hệ thống PLC hoàn toàn

có thể xác định được

 Thanh ghi tập tin (Thanh ghi bộ nhớ chương trình Program

Memory Register) chiêm từng khối 500 bước bộ nhớ chương trình được sử dụngđối với các ứng dụng mà chương trình điều khiển cần xử lý nhiều só liệu (các

thanh ghi RAM có sẵn không đủ đáp ứng)

 Thanh ghi điều chỉnh được biến trở bên ngoài (External Adjusting

Register) trên các PLC có sẵn các biến trở dùng để điều chỉnh nội dung của một

số thanh ghi dành riêng nội dung các thanh ghi này có giá trị từ 0 -> 255 tươngứng với vị trí biến trở tối thiểu và tối đa

 Thanh ghi chỉ mục (Index Register) dùng để hiệu chỉnh chỉ số các toánhạng logic (Thanh ghi, cờ , bộ đếm, bộ đinh thời ) một cách tùy động

3 Bộ đếm (counter)

Bộ đếm (Counter): Được dùng để đếm các sự kiện, bộ đếm PLC được gọi

là bộ đếm logic vì nó là bộ nhớ, có tác dụng như là bộ đếm vật lý, số lượng bộđếm có thể sự dụng tùy thuộc vào loại PLC

Kí hiệu là C và cũng được đánh số thập phân C0; C128; C225

 Bộ đếm pha: bộ đếm loại này thực hiện đếm lên hay xuống tùy

thuộc vào sự lệch pha của 2 tín hiệu xung kích bộ đếm, thường dùng encoder

 Bộ đếm tốc độ cao: bộ đếm này đếm được xung kích có tần số cao, 20KHz trở xuống tùy thuộc vào số lượng, bộ đếm loại này được sử dụng đồng

thời Bộ đếm loại này còn được chế tạo riêng 1 modul chuyên dùng, khi đó tần

số đếm có thể đạt đến 50KHZ

o Các loại bộ đếm trên có thể là

 Bộ đếm 16 bit: bộ đếm 16 bit thường là bộ đếm chuẩn, bộ đếm này

có thể đếm được khoảng giá trị từ -32.768 đến + 32.767

 Bộ đếm 32 bit có thể là bộ đếm chuẩn, nhưng nó thường là bộ đếm tốc độ cao và bộ đếm tốc độ cao trên modul chuyên dùng

 Bộ đếm chốt: có khả năng duy tri nội dung đếm ngay cả khi PLC không được cấp điện

6.Bộ định thời gian (timer)Kí hiệu là T và cũng được đánh số thập

phân T0; T200, T246

o Phân loại: Người ta phân loại theo độ phân giải.

 Độ phân giải 100ms khoảng thời gian bộ định thời từ 0,1

- Cảm Biến tương tự Cảm biến số

 Theo tín hiệu đầu vào:

- Cảm biến lưu lượng

 Theo bản chất và cấu tạo

- Cảm biến quang điện

- Cảm biến tiệp cận điện dung

- Cảm biến siêu âm.

Đặc điểm cảm biến tiệm cận:

- Phát hiện vật không cần tiếp xúc

- Tốc độ đáp ứng cao

- Đầu sensor nhỏ có thể lắp ở nhiều nơi

- Có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt

Cảm biến tiệm cận cảm ứng phát hiện các vật bằng cách tạo ra trường điện từ

Dĩ nhiên, thiết bị chỉ phát hiện được vật kim loại

Cảm biến từ tiệm cận phát hiện các vật có từ trường

Cảm biến tiệm cận điện dung phát hiện các vật bằng cách tạo ra trường điệndung tĩnh điện Do đó, thiết bị này có thể phát hiện mọi loại vật

Hình 3.6 a Cảm biến tiệm cận cảm ứng và điện dung

Cảm biến quang thu phát chung được cấu tạo gồm một led hồng ngoại thu và mộtled hồng ngoại phát Khi có vật thể tác động vào vùng phát tia sẽ làm phản xa lại ánhsáng tác động vào led thu Lúc này led thu sẽ tác động vào transistor cho tín hiệu ra.Cảm biến quang gương phản xạ cũng gồm led hồng ngoại thu và phát như quangthu phát nhưng hoạt động thì ngược lại Khi có vật thể tác động vào vùng phát sẽ làmchắn ánh sáng từ led hồng ngoại phát không cho đi qua gương phía đối điện để đến ledhồng ngoại thu thương dùng cho những vật có màu tối, đen có tính chất hấp thu ánhsáng nhiều.

Hình 3.7 Cảm biến thu phát quang

Đầu ra của cảm biến.

Ngày nay, hầu hết cảm biến cảm ứng đều có đặc điểm đầu ra transistor có logicNPN hoặc PNP Những loại này

còn được gọi là kiểu DC-3 dây

Cảm biến được chia theo

chế độ hoạt động thường mở

(NO) và thường đóng (NC) mô tả

tình trạng có tín hiệu đầu ra của

cảm biến sau khi có hoặc không

phát hiện được vật

 Với đầu ra transistor có logic NPN:

- Thường mở: Tín hiệu điện áp thấp khi phát hiện ra vật Tín hiệu điện áp caokhi không có vật

- Thường đóng: Tín hiệu thấp khi không có vật Tín hiệu cao khi phát hiện ravật

 Với đầu ra transistor có logic PNP: