Đề tài: Điều khiển máy công nghiệp bằng thiết bị lập trình. pot

Các thiết bị này cho phép khắc phục được rất nhiều các nhược điểm của hệ thống điều khiển trước đó, và đáp ứng được yêu cầu kinh tế và kỹ thuật trong sản xuất.Với sự phát tríển của khoa

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Lời Nói Đầu

Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và sự phát tríển mạnh mẽ của kỹ thuật máy tính, đã cho ra đời các thiết bị điều khiển số như: CNC, PLC Các thiết

bị này cho phép khắc phục được rất nhiều các nhược điểm của hệ thống điều khiển trước đó, và đáp ứng được yêu cầu kinh tế và kỹ thuật trong sản xuất.Với sự phát tríển của khoa học công nghệ như hiện nay, thì việc ứng dụng thiết bị logic khả trình PLC để tự động hóa quá trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăng năng xuất lào động, giảm sức người, nâng cao chất lượng sản phẩm đang

là một vấn đề cấp thiết và có tính thời sự cao

Là sinh viên của chuyên ngành Kĩ thuật điện Sau những tháng năm học hỏi và tu dưỡng tại Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, em được giao đề tài

tốt nghiệp: Điều khiển máy công nghiệp bằng thiết bị lập trình.

Nhằm mục đích tìm hiểu nghiên cứu ứng dụng của bộ điều khiển lập trình PLC trong hệ thống điều khiển, đồ án đề cập đến là Điều khiển máy công nghiệp bằng thiết bị lập trình đây là thiết bị công nghiệp có yêu cầu tự động hóa cao với việc sử dụng thiết bị điều khiển lập trính PLC

Trong đồ án này tập trung vào tìm hiểu thiết bị điều khiển PLC và những ứng dụng của nó vào trong đời sống sản xuất,đặc biệt là bộ điều khiển lập trình PLC hãng Omron

Trong quá trình tiến hành làm đồ án, mặc dù được sự hướng hướng dẫn

thày Nguyễn quốc Phong và bản thân em dẫn tận tình của giáo viên đã cố

gắng tham khảo tài liệu và tìm hiểu thực tế về bộ điều khiển lập trình PLC trong hệ thống điều, nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên đồ

án không thể tránh khỏi những thiếu sót Do đó, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp và nhận xét đánh giá quí báu của các thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình và chu đáo của giáo

viên hướng dẫn Nguyễn quốc Phong đã giúp đỡ em rất nhiều để em hoàn

thành được đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn !

Chương 1 KHÁI QUÁT VỀ THIẾT BỊ LẬP TRÌNH

1.1 Tổng quan về điều khiển:

Trong ứng dụng các công nghệ khoa học vào sản xuất công nghiệp, mục tiêu tăng năng suất lào động được giải quyết bằng cón đường tăng mức độ tự động hoá các quá trình và thiết bị sản xuất nhằm mục đích tăng sản lượng, cải thiện chất lượng và độ chính xác của sản phẩm

Tự động hoá trong sản xuất nhằm thay thế một phần hoặc toàn bộ các thao tác vật lý của công nhân vận hành máy thông qua hệ thống điều khiển Những

hệ thống điều khiển này có thể điều khiển quá trình sản xuất với độ tin cậy cao, ổn định mà không cần sự tác động nhiều của người vận hành Điều này đòi hỏi hệ thống điều khiển phải có khả năng khởi động, kiểm soát, xử lý và dừng một quá trình theo yêu cầu hoặc đo đếm các giá trị đã được xác định nhằm đạt được kết quả mong muốn ở sản phẩm đầu ra của máy hay thiết bị Một hệ thống như vậy được gọi là hệ thống điều khiển

Trong kỹ thuật tự động điều khiển, các bộ điều khiển chia làm 2 loại:

- Điều khiển nối cứng

- Điều khiển Logic khả trình (tiêng Anh) (PLC)

Một hệ thống điều khiển bất kỳ được tạo thành từ các thành phần:

- Khối vào

- Khối xử lý – điều khiển

- Khối ra

Sự dịch chuyển/ vị trí Điện áp nhị phân(on/off)

Công tắc hành trình(Limit switch)

Sự dịch chuyển/ vị trí Điện áp nhị phân(on/off)

Bộ điều chỉnh nhiệt(Thermostat)

Cặp nhiệt điện(Thermocóuple)

Nhiệt trở(Thermister)

Tế bào quang điện(Photo cell)

Tế bào tiệm cận(Proximity cell)

Sự hiện diện cuả đối tượng

Thiết bị ở ngõ

ra

Đại lượng ra Đại lượng tác động

Xy-lanh – Piston Chuyển động thẳng/áp lực Dầu ép/khí ép

Solenoid Chuyển động thẳng/áp lực Điện

Van Tiết diện cưả van thay đổi Điện/dầu ép/khí ép

Rơle Tiếp điểm điện/chuyển động

Trong các bộ điều khiển nối cứng, các thành phần chuyển mạch như các rơle, contactor, các công tắc, đèn báo, động cơ,v.v…được nối cố định với nhau Toàn bộ chức năng điều khiển, cách tiến hành chương trình được xác định qua cách thức nối các rơle, 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

Trong công nghiệp, sự ứng dụng các công nghệ khoa học kỹ thuật vào sản xuất nên nhu cầu tự động hoá 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 sửa chữa

- Độ tin cậy cao trong môi trường công nghiệp

Hệ thống điều khiển để đáp ứng được 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 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

ON OFF

Hình 1.2 Bộ điều khiển nối cứng đơn giản

thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật tốn, các số liệu

và trao đổi thơng tin với mơi trường xung quanh

Các chương trình điều khiển được định nghĩa là tuần tự trong đĩ các tiếp điểm, cảm biến được sử dụng để từ đĩ kết hợp với các hàm Logic, các thuật tốn và các giá trị xuất của nĩ để điều khiển tác động hoặc khơng tác động đến các cuộn dây điều hành Trong quá trình hoạt động, tồn bộ chương trình được lưu vào trong bộ nhớ và tiến hành truy xuất trong quá trình làm việc

1.2 Tổng quan về PLC

1.2.1 Mở đầu

Trong các hệ thống sản xuất, trong các thiết bị tự động và bán tự động, hệ thống điều khiển đĩng vài trị điều phối tồn bộ các hoạt động của máy mĩc thiết bị Các hệ thống máy mĩc và thiết bị sản xuất thường rất phức tạp, cĩ rất nhiều đại lượng vật lý phải điều khiển để cĩ thể hoạt động đồng bộ hoặc theo một trình tự cơng nghệ nhất định nhằm tạo ra một sản phẩm mong muốn Từng đại lượng vật lý đơn lẻ cĩ thể được điều khiển bằng một mạch điều khiển cơ sở dạng tương tự hay gián đoạn Điều khiển nhiều đại lượng vật lý đồng thời chúng ta khơng thể dùng các mạch điều khiển tương tự mà phải sử dụng hệ thống điều khiển Lơgic Trước đây các hệ thống điều khiển Lơgic

Bộ Nhớ

Bộ nhớ

(Input)

Ngõ ra (Output)

Hình 1.3 Bộ điều khiển Logic khả trình

được sự dụng là hệ thống Lôgic Rơle Nhờ sự phát tríển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử, các thiết bị điều khiển Lôgic khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller) đã xuất hiện vào năm 1969 thay thế các hệ thống điều khiển

rơ le Càng ngày PLC càng trở nên hoàn thiện và đa năng Các PLC ngày nay không những có khả năng thay thể hoàn toàn các thiết bị điều khiển Logic cổ điển, mà còn có khả năng thay thế các thiêt bị điều khiển tương tự Các PLC được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp

Chức năng chính của PLC là kiểm tra trạng thái của các đầu vào và điều khiển các quá trình hoặc các hệ thống máy móc thông qua các tín hiệu trên chính đầu ra của PLC Tổ hợp Lôgic của các đầu vào để tạo ra một hay nhiều tín hiệu ra được gọi là điều khiển Lôgíc Các tổ hợp lô gíc thường được thực hiện theo trình tự điều khiển hay còn gọi là chương trình điều khiển Chương trình điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC có thể bằng cách lập trình bằng thiết bị cầm tay nối trực tiếp với PLC hoặc lập trình trên máy tính cá nhân nhờ các phần mềm chuyên dụng và truyền vào PLC qua mạng hay qua cáp truyền dữ liệu Bộ xử lý tín hiệu, thường là các bộ vi xử lý tốc độ cao, thực hiện chương trình điều khiển theo chu kỳ Khoảng thời gian thực hiện một chu trình điều khiển từ lúc kiểm tra các tín hiệu vào, thực hiện các phép tính Logic hoặc đại số để có được tín hiệu điều khiển, cho đén khi phát tín hiệu đến đầu ra được goi là chu kỳ thời gian quét

PLC trong công nghiệp thường có cấu hình đơn giản nhất, bởi vì các chương trình trình điều khiển quá trình công nghệ hay máy móc thường được hoạt động 24/24 và không cần bất cứ sự can thiệp của cón người trong quá trình điều khiển PLC chỉ dừng quét chương trình điều khiển khi ngắt nguồn hoặc khi công tắc ngừng được kích hoạt Sơ đồ khối đơn giản hoá của PLC được thể hiện trên hình 1.4

Trên đầu vào của PLC có thể có các kênh tín hiệu tương tự hoặc các kênh tín hiệu số Các kênh tín hiệu này xuất phát từ các cảm biến, từ các công tắc hành trình, công tắc đóng ngắt mạch điện hoặc từ các biến Lôgic tương ứng với các các trạng thái của máy móc, thiết bị Tín hiệu vào được bộ xử lý trung tâm xử lý nhờ các phép tính Lôgic hay số học và kết quả là các tín hiệu ra Các tín hiệu tín hiệu ra là các tín hiệu truyền điện năng đến cho các cơ cấu chấp hành như cuộn hút, đèn hiệu, động cơ vv

Điện áp trên đầu vào của PLC là điện áp công suất thấp, tương ứng với mức từ 0V đến 5V một chiều Khi ta nối các đầu vào có mức điện áp cao hơn 5V, thường phải dùng các kênh có các mạch chuyển đổi để biến điện áp vào thành điện áp tương đương với mức +/- 5VDC Điện áp trên đầu ra của PLC

có thể có nhiều mức điện áp khác nhau, nhưng đều có mức năng lượng thấp Nếu cần phải điều khiển cơ cấu chấp hành có mức năng lượng cao hơn, ta phải sử dụng các thiết bị khuyếch đại công suất

1.2.2 khái niệm về PLC

PLC (Programable Logic Cóntroler) là một thiết bị điều khiển sử dụng một bộ nhớ có thể lập trình,bộ nhớ này sẽ lưu giữ các cấu trúc lệnh(Logic,thời gian,bộ đếm các hàm toán học….)để thực hiện chức năng điều khiển

Hình 1.4 sơ đồ khối của một PLC đơn giản

Tín hiệu đưa vào PLC đực lấy từ các thiết bị như các cảm

biến(sensor),công tắc…tín hiệu đầu ra PLC có thể được sử dụng để điều

khiển một đối tượng(một động cơ,vàn…)hoặc có thể là một quá trình(process)Ban đầu PLC chỉ đơn thuần được thiết kế để thay thế cho các thiết bị điều khiển dùng Rơle,công tắc tơ đơn thuần, tuy nhiên trong quá trình phát tríển với một ưu điểm lớn là có thể chỉnh sửa lại chương trình điều khiển tùy ý mà không mất nhiều công cũng như các chi phí, bởi vậy có thể điều khiển các hệ điều khiển rất phức tạp, có thể cói PLC như một máy tính có đặc điểm như sau :

- Được thiết kế với cấu trúc đơn giản,có thể làm việc trong môi trường công nghiệp (chịu được rung,tiếng ồn,nhiệt độ,độ ẩm cao)

- Các tín hiệu ra vào được cách li về điện cới bộ điều khiển

- Lập trình đơn giản, chỉ thuần túy thực hiện các chức năng mang tính Lôgic

Ra đời năm 1968 với 20 đầu nhận tín hiệu vào ra số, ngày nay PLC đã được chế tạo theo Modul để có thể mở roonhj theo yêu cầu, có thể làm việc với một số lượng rất lớn các đầu ra (số, tương tự), và có thể thực cả những chức năng điều khiển phức tạp như luật điều khiển PI,PID…

1 2.3 lịch sử phát tríển của PLC (lên đầu)

Vào khoảng năm 1968, các nhà sản xuất ô tô đã đưa ra các yêu cầu kỹ thuât đầu tiên cho thiết bị điêù khiển Lôgic khả lập trình Mục đích đầu tiên là thay thế cho các tủ điêu khiển cồng kềnh, tiêu thụ nhiều điện năng và thường xuyên phải thay thể các Rơle do hỏng cuộn hút hay gẫy các thanh lò xo tiếp điểm Mục đích thứ hai là tạo ra một thiều bị điều khiển có tính linh hoạt

trong việc thay đổi chương trình điều khiển Các yêu cầu kỹ thuật này chính

là cơ sở của các máy tính công nghiệp, mà ưu điểm chính của nó là sự lập trình dễ dàng bởi các kỹ thuật viên và các kỹ sư sản xuất Với thiết bị điều khiển khả lập trình, người ta có thể giảm thời gian dừng trong sản xuất, mở rộng khả năng hoàn thiện hệ thống sản xuất và thích ứng với sự thay đổi trong sản xuất Một số nhà sản xuất thiết bị điều khiển trên cơ sở máy tính đã sản xuất ra các thiết bị điều khiển khả lập trình còn gọi là PLC

Những PLC đầu tiên được ứng dụng trong công nghiệp ô tô vào năm 1969

đã đem lại sự ưu việt hơn hẳn các hệ thống điều khiển trên cơ sở rơle Các thiết bị này được lập trình dễ dàng, không chiếm nhiều không gian trong các xưởng sản xuất và có độ tin cậy cao hơn các hệ thống rơle Các ứng dụng của PLC đã nhanh chóng rộng mở ra tất cả các ngành công nghiệp sản xuất khác.Hai đặc điểm chính dẫn đến sự thành công của PLC đó chính là độ tin cậy cao

và khả năng lập trình dễ dàng Độ tin cậy của PLC được đảm bảo bởi các mạch bán dẫn được thiết kế thích ứng với môi trường công nghiệp Các mạch vào ra được thiết kế đảm bảo khả năng chống nhiễu, chịu được ẩm, chịu được dầu, bụi và nhiệt độ cao Các ngôn ngữ lập trình đầu tiên của PLC tương tự như sơ đồ thang trong các hệ thống điều khiển Lôgic, nên các kỹ sư đã làm quen với sơ đồ thang, dễ dàng thích nghi với việc lập trình mà không cần phải qua một quá trình đào tạo nào Một số các ứng dụng của máy tính trong sản xuất trong thời gian đầu bị thất bại, cũng chính vì việc học sử dụng các phần mềm máy tính không dễ dàng ngay cả với các kỹ sư Khi các vi xử lý được đưa vào sử dụng trong những năm 1974 – 1975, các khả năng cơ bản của PLC được mở rộng và hoàn thiện hơn Các PLC có trang bị vi xử lý có khả năng thực hiện các tính toán và xử lý số liệu phức tạp, điều này làm tăng khả năng ứng dụng của PLC cho các hệ thống điều khiển phức tạp Vào cuối những năm bảy mươi việc truyền dữ liệu đã trở nên dễ dàng nhờ sự phát tríển nhảyvọt của công nghiệp điện tử

Các PLC có thể điều khiển các thiết bị cách xa hàng vài trăm mét Các PLC có thể trao đổi dữ liệu cho nhau và việc điều khiển qua trình sản xuất trở nên dễ dàng hơn

Thiết bị điều khiển khả lập trình PLC chính là các máy tính công nghiệp dùng cho mục đích điều khiển máy, điều khiển các ứng dụng công nghiệp thay thế cho các thiết bị “cứng” như các rơle, cuộn hút và các tiếp điểm

Ngày nay chúng ta có thể thấy PLC trong hàng nghìn ứng dụng công nghiệp Chúng được sử dụng trong công nghiệp hoá chất, công nghiệp chế biến dầu, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp cơ khí, công nghiệp xử lý nước và chất thải, công nghiệp dược phẩm, công nghiệp dệt may, nhà máy điện hạt nhân, trong công nghiệp khai khoáng, trong giao thông vận tải, trong quân sự, trong các hệ thống đảm bảo an toàn, trong các hệ thống vận chuyển

tự động, điều khiển rô bốt, điều khiển máy công cụ CNC vv… Các PLC có thể được kêt nối với các máy tính để truyền, thu thập và lưu trữ số liệu bao gồm cả quá trình điều khiển bằng thống kê, quá trình đảm bảo chất lượng, chẩn đoán sự cố trực tuyến, thay đổi chương trình điều khiển từ xa Ngoài ra PLC còn được dùng trong hệ thống quản lý năng lượng nhằm giảm giá thành

và cải thiện môi trường điều khiển trong các các hệ thống phục vụ sản xuất, trong các dịch vụ và các văn phòng công sở

Sự ra đời của máy tính cá nhân PC trong những năm tám mươi đã nâng cao đáng kể tính năng và khả năng sử dụng của PLC trong điều khiển máy và quá trình sản xuất Các PC giá thành không cao có thể sử dụng như các thiêt

bị lập trình và là giao diện giữa người vận hành và hệ thống điêu khiển Nhờ

sự phát tríển của các phần mềm đồ hoạ cho máy tính cá nhân PC, các PLC cũng được trang bị các giao diện đồ hoạ để có thể mô phỏng hoặc hiện thị các hoạt động của từng bộ phận trong hệ thống điêu khiển Điều này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với các máy CNC, vì nó tạo cho ta khả năng mô phỏng trước quá trình gia công, nhằm tránh các sự cố do lập trình sai Máy tính cá nhân PC và PLC đều được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển sản xuất và cả trong các hệ thống dịch vụ

PLC được sản xuất bởi nhiều hãng khác nhau trên thế giới Về nguyên lý hoạt động, các PLC này có tính năng tương tự giống nhau, nhưng về lập trình

sử dụng thì chúng hoàn toàn khác nhau do thiết kế khác nhau của mỗi nhà sản xuất PLC khác với các máy tính là không có ngôn ngữ lập trình chung và không có hệ điều hành Khi được bất lên thì PLC chỉ chạy chương trình điều khiển ghi trong bộ nhớ của nó, chứ không thể chạy được hoạt động nào khác Một số hãng sản xuất PLC lớn có tên tuổi như: Siemens, Toshiba, Mishubisi, Omron, Allàn Bradley, Rocwell, Fanuc là các hãng chiếm phần lớn thị phần PLC thế giới Các PLC của các hãng này được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp sử dụng công nghệ tự động hoá

Các phần tử đầu vào bộ điều khiển phần tử chấp hành

Các phần tử đầu vào bộ điều khiển phần tử chấp hành

Bộ đếm

Động cơCông tăc tơVan thủy lực, khí nén

Bộ hiển thị

Bảng 1.3 Cơ sở phát tríển của PLC

Trong quá trình phát tríển PLC đã bộc lộ rất nhiều ưu điểm so với những hệ điều khiển Rơle,công tắc tơ.

Bảng điều khiển Rơle, công tắc tơ

PLC

Phần tử điểu khiển Mục đích đặc biệt Mục đích trung

Phạm vi điều khiển Nhỏ và trung bình Trung bình và lớn

Thời gian lắp đặt Vài tuần Vài giờ ,vài ngày

Độ tin cậy Phụ thuộc vào nhà

thiết kế và chế tạo

Cao,rất cao

Hiệu quả kinh tế Ưu điểm ở những

nơi hoạt động sản xuất nhỏ

Ưu diểm ở những nơi hoạt động sản xuất nhỏ trung bình và lớn

Các thiết bị điều khiển PLC tạo thêm sức mạnh, tốc độ và tính linh hoạt cho các hệ thống công nghiệp Bằng sự thay thế các phần tử cơ điện bằng PLC, quá trình điều khiển trở nên nhanh hơn, rẻ hơn, và quan trọng nhất là hiệu quả hơn

CHƯƠNG 2 KẾT CẤU VÀ PHÂN LOẠI THIẾT BỊ LẬP TRÌNH

2.1 Cấu trúc PLC

Bảng 1.4 Ưu điểm của PLC so với hệ điều khiển Rơle

2 Nguồn nuôi là đơn vị dùng để chuyển đổi nguồn AC thành nguồn DC (5V ,24V) để cung cấp cho CPU và các khói vào ra.

3 Thiết bị lập trình dùng để viết chương trình điều khiển và chuyển

2.1.2 Cấu trúc của PLC

Cấu trúc cơ bản bên trong của PLC bao gồm bộ xử lý trung tâm (CPU) chứa bộ vi xử lý hệ thống, bộ nhớ, và mạch nhập/ xuất CPU điều khiển và xử

Hình 1.5 cấu trúc PLC

lý mọi hoạt động bên trong của PLC Bộ xử lý trung tâm được trang bị đồng

hồ có tần số trong khoảng từ 1 đến 8 MHz Tần số này quyết định tốc độ vận hành của PLC, cung cấp chuẩn thời gian và đồng bộ hóa tất cả các thành phần của hệ thống Thông tin trong PLC được truyền dưới dạng các tín hiệu digital Các đường dẫn bên trong truyền các tín hiệu digital được gọi là Bus Về vật lý bus là bộ dây dẫn truyền các tín hiệu điện Bus có thể là các vệt dây dẫn trên bản mạch in hoặc các dây điện trong cable CPU sử dụng bus dữ liệu để gửi

dữ liệu giữa các bộ phận, bus địa chỉ để gửi địa chỉ tới các vị trí truy cập dữ liệu được lưu trữ và bus điều khiển dẫn tín hiệu liên quan đến các hoạt động điều khiển nội bộ Bus hệ thống được sử dụng để truyền thông giữa các cổng

và thiết bị nhập /xuất

Cấu trúc của PLC được minh hoạ như sơ đồ sau

Hình 1.6 cấu trúc PLC

Ta thấy cấu trúc của cơ bản của một PLC gồm một bộ vi xử lý trung tâm CPU (Central Processing Unit), bộ nhớ (RAM,ROM) khối vào ra, khối phát xung nhịp (Clock), pin và các hệ thống BUS

Toàn bộ hoạt động của PLC được điều khiển bởi CPU, nó được cung cấp bởi một khối phát xung nhịp, do đó tốc độ của CPU sẽ phụ thuộc vào tốc độ của khối phát xung hịp (thông thường khối phát xung nhịp có tần sồ 1-

8MHZ), xung nhịp này sẽ cung cấp cho tất cả các khối trong PLC để dồng bộ hóa quá trình hoatf động của các khối này với CPU

Hệ thống BUS bao gồm các địa chỉ (xác nhận địa chỉ liên lạc trên các vùng nhớ ), BUS bao gồm BUS địa chỉ (xác định địa chỉ dữ liệu trên các vúng nhớ ) BUS điều khiển (chuyển tải các thông tin điều khiển ), BUS dữ liệu (chuyển tải dữ liệu )và hệ thống BUS vào/ra (mang các thông tin từ các đầu vào ra)

Có hai bộ nhớ trong PLC Bộ nhớ ROM là vùng nhớ vĩnh cửu để chứa các thông tin hệ thống ,Bộ nhớ RAM để chứa chương trình lập trình chứa trong RAM có thể thay đổi dược bởi người lập trình, tuy nhiên để ngăn chặn việc mất thông tin khi mất điện nguồn, một Pin được sử dụng làm nguồn nuôi cho vùng nhớ này (thông thường Pin này sẽ duy trì được hoạt động của RAM khoảng từ 1-2 năm nếu mất điện nguồn) Chương trình có thể được lập trình bởi Panel lập trình ,PC hoặc PG nạp vào RAM Khi PLC thực hiện chương trình, CPU sẽ không lấy thông tin váo ra trực tiếp từ các đầu vào ra mà lấy trực tiếp từ vùng nhớ đệm, thông tin của các đầu vào ra trong vùng nhớ dệm

sẽ được cập nhật sau mỗi chu trình quét nhờ các khối vào ra

CPU

Cấu hình CPU tùy thuộc vào bộ vi xử lý Nói chung CPU có:

1 Bộ thuật toán và logic (ALU) chịu trách nhiệm xử lý dữ liệu, thực hiện

các phép toán số học (cộng, trừ, nhân, chia) và các phép toán logic AND, OR,

NOT,EXCLUSIVE- OR

2 Bộ nhớ còn gọi là các thanh ghi, bên trong bộ vi xử lý, được sử dụng để

lưu trữ thông tin liên quan đến sự thực thi của chương trình

3 Bộ điều khiển được sử dụng để điều khiển chuẩn thời gian của các phép

toán

BUS

Bus là các đường dẫn dùng để truyền thông bên trong PLC Thông tinđược truyền theo dạng nhị phân, theo nhóm bit, mỗi bit là một số nhị

phân 1 hoặc 0, tương tự các trạng thái on/off của tín hiệu nào đó Thuật

ngữ từ được sử dụng cho nhóm bit tạo thành thông tin nào đó Vì vậy

một từ 8 - bit có thể là số nhị phân 00100110 Cả 8- bit này được truyền

thông đồng thời theo dây song song của chúng Hệ thống PLC có 4 loại

bus

1 Bus dữ liệu: tải dữ liệu được sử dụng trong quá trình xử lý của CPU

Bộ xử lý 8- bit có 1 bus dữ liệu nội có thể thao tác các số 8- bit, có thể thực hiện các phép toán giữa các số 8-bit và phân phối các kết quả theo giá trị 8- bit

2 Bus địa chỉ: được sử dụng để tải các địa chỉ và các vị trí trong bộ nhớ

Như vậy mỗi từ có thể được định vị trong bộ nhớ, mỗi vị trí nhớ được gán một địa chỉ duy nhất Mỗi vị trí từ được gán một địa chỉ sao cho dữ liệu được lưu trữ ở vị trí nhất định để CPU có thể đọc hoặc ghi ở đó bus địa chỉ mang thông tin cho biết địa chỉ sẽ được truy cập Nếu bus địa chỉ gồm 8 đường, số lượng từ 8-bit, hoặc số lượng địa chỉ phân biệt là 28 = 256 Với bus địa chỉ 16 đường số lượng địa chỉ khả dụng là 65536

3 Bus điều khiển: bus điều khiển mang các tín hiệu được CPU sử dụng để

điều khiển Ví dụ để thông báo cho các thiết bị nhớ nhận dữ liệu từ thiết bị nhập hoặc xuất dữ liệu và tải các tín hiệu chuẩn thời gian được dùng để đồng

bộ hoá các hoạt động

4 Bus hệ thống: được dùng để truyền thông giữa các cổng nhập/xuất và

các thiết bị nhập/xuất

Bộ nhớ

Trong hệ thống PLC có nhiều loại bộ nhớ như: bộ nhớ chỉ để đọc (ROM),

bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM), bộ nhớ chỉ đọc có thể xoávà lập trình được (EPROM) Các loại bộ nhớ này đã được trình bày ở trên

2.1.3 nguyên lý hoạt động của PLC

Trong quá trình thực hiện chương trình CPU luôn làm việc với bảng ảnh

ra Tiếp theo của việc quét chương trình là truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ bộ đệm ảo ra ngoại vi Những trường hợp cần thiết phải cập nhật module ra ngay trong quá trình thực hiện chương trình Các PLC hiện đại sẽ có sẵn các lệnh để thực hiện điều này Tập lệnh của PLC chứa các lệnh ra trực tiếp đặc biệt,lệnh này

sẽ tạm thời dừng hoạt động bình thường của chương trình để cập nhật

module ra, sau đó sẽ quoay lại thực hiện chương trình, thời gian cần để PLC thực hiện một còng quét gọi là thời gian vòng quét (scan time) Thời gian quét không cố định, tức là không phải vòng quét nào cũng được thực hieenjtrong một khoảng thời gian như nhau có vòng quét được thực hiện lâu, có vòng quét được thực hiện nhanh tùy thuộc vào số lệnh trong chương trình đó được thực hiện, vào khối dữ liệu được truyền thông trong vòng quét đó Một vòng quét chiếm thời gian quét ngắn thì chương trình điều khển thực hiện càng nhanh.Nguyên lý hoạt động dựa trên các bộ phận sau:

a đơ n 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 trự hiện thứ tự từng lệnh

Hình 1.6 Chu kỳ thực hiện vòng quét của CPU

trong bộ PLC

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 đếu phụ thuộc vào chương trình điều khiển đượcgiữ trong bộ nhớ.

Data Bus : Bus dùng để truyền dữ liệu

Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền các tin hiệu định thì và điềukhiển đồng bộ các hoạt động trong PLC

Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào rathông qua Data Bus Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phep truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song.Nếu một modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus , nó

sẽ chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus Cóntrol Bus sẽ chuyển các tin hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC

Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế.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

118 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

c Bộ nhớ

PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp :

Làm bộ định thời cho các kênh trạng thai I/O

Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm

Mỗi lệnh của chương trính 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 lí sẽ gia trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lí lệnh tiếp theo Với một địa chỉ mới, nội dùng của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đấu ra, quá trính này được gọi là quá trính đọc

Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bởi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng chứa 2000 ÷ 16000 dòng lệnh, tuy theo loại vi mạch Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng RAM (Random Access Memory ) có thể nạp chương trính, thay đổi hay xóa bỏ nội dùng bất

kỳ lúc nào Nội dùng của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất Để tranh tinh trạng này các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn EPROM (Electricallý Programmable Read Onlý Memory) là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dùng vào được Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn , nó được gắn sẵn trong máy, đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng không muốn

mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC Trên PG (Programer) có sẵn chổ ghi và xóa EPROM

Mọi trường ghi dữ liệu thứ ba là đĩa cứng hoặc đĩa mềm, được sử dụng trong máy lập trình Đĩa cứng hoăc đĩa mềm có dùng lượng lớn nên thường được dùng để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài

Các đường tin hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các modul ( các đầu vào của PLC ) , các cơ cấu chấp hanh được nối với các modul ra ( các đầu ra của PLC) Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu xử lý

là 12/24 VDC hoặc 100/240VAC Mỗi đơn vị I / O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I /O được cung cấp bởi các đèn LED trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dể dàng và đơn giản

Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra

2.1.4 Các hoạt động xử lý bên trong PLC

A Xử lý chương trình

Khi một chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của PLC , các lệnh sẽ đượctrong một vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ PLC có bộ đếm địa chỉ ở bên trong vi xử lý, vi vậy chương trình ở bên trong bộ nhớ sẽ được bộ vi xử lý thực hiện một cách tuần tự từng lệnh một, từ đầu cho đến cuối chương trình Mỗi lần thực hiện chương trình từ đầu đến cuối được gọi là một chu kỳ thực hiện Thời gian thực hiện một chu kỳ tuy thuộc vào tốc độ xử lý của PLC và

độ lớn của chương trình Một chu lỳ thực hiện bao gồm ba giai đoạn nối tiếp nhau :

• Đầu tiên, bộ xử lý đọc trạng thái của tất cả đầu vào Phần chương trình phục vụ công việc này có sẵn trong PLC và được gọi là hệ điều hành

• Tiếp theo, bộ xử lý sẽ đọc và xử lý tuần tự lệnh một trong chương trình.Trong ghi đọc và xử lý các lệnh, bộ vi xử lý sẽ đọc tin hiệu các đầu vào, thực hiện các phép toán logic và kết quả sau đó sẽ xác định trạng thái của các đầu ra

• Cuối cùng, bộ vi xử lý sẽ gán các trạng thái mới cho các đầu ra tại các modul đầu ra

B Xử lý xuất nhập

Gồm hai phương pháp khác nhau dùng cho việc xử lý I / O trong PLC :

Cập nhật liên tục

Điều này đòi hỏi CPU quét các lệnh ngõ vào (mà chúng xuất hiện trong chương trinh ), khoảng thời gian Delay được xây dựng bên trong để chắc chắn rằng chỉ có những tin hiệu hợp lý mới được đọc vao trong bộ nhớ vi xử lý Các lệnh ngỏ ra được lấy trực tiếp tới các thiết bị Theo hoạt động logic của chương trình , khi lệnh OUT được thực hiện thi các ngõ ra cài lại vao đơn vị I/ O, vi thế nên chúng vẫn giữ được trạng thái cho tới khi lần cập nhật kế tiếp.

Chụp ảnh quá trình xuất nhập

Hầu hết các PLC loại lớn có thể có vài trăm I/O, vi thế CPU chỉ có thể xử

lý một lệnh ở một thời điểm Trong suốt quá trình thực thi, trạng thái mỗi ngõ nhập phải được xét đến riêng lẻ nhằm dò tìm các tác động của nó trong

chương trình Do chúng ta yêu cầu relay 3ms cho mỗi ngõ vào, nên tổng thời gian cho hệ thống lấy mẫu liên tục trở nên rất dài va tăng theo số ngõ vào

Để làm tăng tốc độ thực thi chương trình, các ngõ I/O được cập nhật tới mộtvùng đặc biệt trong chương trinh Ở đây, vùng RAM đặc biệt nay được dùng như một bộ đệm lưu trạng thái các logic điều khiển và các đơn vị I/O Mỗi ngõ vào ra đều có một địa chỉ I/O RAM này Suốt quá trình copy tất cả các trạng thái vào trong I/O RAM Quá trình này xảy ra ở một chu kỳ chương trình (từ Start đến End )

Thời gian cập nhật tất cả các ngõ vào ra phụ thuộc vào tổng số I/O được copy tiêu biểu là vài ms Thời gian thực thi chương trình phụ thuộc vào chiều dài chương trình điều khiển tương ứng mỗi lệnh mất khoảng từ 1¸ 10 µs

- PLC trung bình có đến 1024 kênh vào/ ra

- PLC cỡ lớn có trên 1024 kênh vào/ra

a PLC loại rất nhỏ (micro PLC )

Micro PLC thường có ít hơn 32 đầu vào ra và thường sử dụng trong các ứng dụng nhỏ như chiếu sáng, mở cửa, trong một máy phát điện tự động nhưng tuy là nhỏ nhưng Micro PLC được ứng dụng dất nhiều và đa dạng.Trên hình 1.2 là ví dụ về micro PLC họ T100MD-1616 do hãng Triangle Research International sản xuất Cấu tạo tương đối đơn giản và toàn bộ các bộ phận được tích hợp trên một bảng mạch có kích thước nhỏ gọn Micro – PLC

có cấu tạo gồm tất cả các bộ phận như bộ xử lý tín hiệu, bộ nguồn, các kênh vào/ra trong một khối Các micro PLC có ưu điểm hơn các PLC nhỏ là giá thành rẻ, dễ lắp đặt

Một loại micro PLC khác là DL05 của hãng Koyo, loại này có 30 kênh

T100MD-1616

Hình 1.8 Micro PLC họ DL05 của hãng Koyo

b PLC loại nhỏ (Mini PLC)

Mini PLC có thể có đến 256 đầu vào/ra và trên CPU có thể tích hợp toàn

bộ các chức năng như: Module nguồn, module vào/ra, cổng đọc tốc độ cao HSC

(Hight Speed Counter), bộ Timer/Counter và các bộ pin nhớ

Hãng Siemens có các PLC loại nhỏ như S5-90U, S5-95U, S5-100U,S7 – 200

là các loại PLC loại nhỏ, có số lượng kênh vào/ ra nhỏ hơn 256 Cấu tạo của các PLC loại nhỏ cũng tương tự như cấu tạo của các PLC loại trung bình, vì đều là dạng mô đun Điểm khác biệt là dung lượng bộ nhớ, số lượng kênh vào/ ra của các mô đun khác nhau về độ lớn và tốc độ xử lý thông tin cũng khác nhau PLC của Siemens được dùng rộng rãi ở trong hầu hết các nước có nền công nghiệp phát triển

c PLC loại trung bình (Medium PLC)

Medium PLC có thể có đến 1024 đầu vào/ra

VD:loại CJ1M của hãng Omron có 320 kênh vào/ra

Hình 1.9 PLC S5-100U của Simens

d PLC loại lớn

PLC loại lớn có nhiều hơn 1024 đầu vào/ra Loại này có tốc độ xử lý rất

cao, dung lượng bộ nhớ lớn và thường được dùng trong điều khiển các hệ thống thiết bị công nghệ phức tạp

VD: Hãng Omron có PLC loai CJ1 trên hình 1.10, là loại có tới 1280 kênh vào/ ra và loại CJ1H có tới 2560 kênh vào/ra

Các PLC loại lớn thường dùng để điều khiển ở mức cao ở mức thấp thường là các thiết bị điều khiển tương tự, hay thiết bị điều khiển số với các PLC loại nhỏ, hay loại trung bình ở mức thấp, chủ yếu là các thiết bị điều khiển trực tiếp các thiết bị công nghệ, các cơ cấu chấp hành, các động cơ,

Hình 1.10 PLC CJ1M của hãng Omron

Hình 1.11 PLC loại CJ1 của hãng Omron

bơm, van, cuộn hút, đèn hiệu vv Điều khiển ở mức cao bao gồm các điều khiển liên quan đến phần quản lý hệ thống và quản lý dữ liệu của hệ thống điều khiển ở mức này, các dữ liệu có thể được thu thập từ các các thiết bị điều khiển mức thấp hoặc từ bên ngoài hệ thống thông qua mạng nội bộ và mạng Internet Các dữ liệu từ các PLC được truyền về các máy tính trung tâm

để lưu trữ và xử lý Trường hợp các hệ thống sản xuất tự động có điều khiển bằng thống kê, đây chính là điều khiển ở mức cao, tương ứng với cấu trúc quản lý của hệ thống Hoạt động của hệ thống điều khiển được điều chỉnh dựa theo kết quả phân tích, đánh giá từ các dữ liệu thống kê, như vậy giúp cho việc sản xuất luôn ở dạng tối ưu nhất và hiệu quả nhất

2.2.6 Đánh giá ưu nhược điểm của PLC

a.ưu điểm

Trước đây, bộ PLC thường rất đắt, khả năng hoạt động bị hạn chế và quitrình lập trình phức tạp Vì những lý do đó mà PLC chỉ được dùng trong những nhà máy và các thiết bị đặc biệt Ngày nay do giảm giá liên tục, kèm theo tăng khả năng của PLC dẫn đến kết quả là ngày càng được áp dụng rộng rãi cho các thiết bị máy móc Các bộ PLC đơn khối với 24 kênh đầu vào và 16 kênh đầu ra thích hợp với các máy tiêu chuẩn đơn, các trang thiết bị liên hợp Còn các bộ PLC với nhiều khả năng ứng dụng và lựa chọn được dùng cho những nhiệm vụ phức tạp hơn

Có thể kể ra các ưu điểm của PLC như sau:

+ Chuẩn bị vào hoạt động nhanh: Thiết kế kiểu module cho phép thích nghi nhanh với mọi chức năng điều khiển Khi đã được lắp ghép thì PLC sẵn sàng làm việc ngay Ngoài ra nó còn được sử dụng lại cho các ứng dụng khác

dễ dàng

+ Độ tin cậy cao: Các linh kiện điện tử có tuổi thọ dài hơn các thiết bị điện Độ tin cậy của PLC ngày càng tăng, bảo dưỡng định kỳ thường không cần thiết còn với mạch rơle công tắc tơ thì việc bảo dưỡng định kỳ là cần thiết

cơ-+ Dễ dàng thay đổi chương trình: Những thay đổi chương trình được tiếnhành đơn giản Để sửa đổi hệ thống điều khiển và các quy tắc điều khiển đangđược sử dụng, người vận hành chỉ cần nhập tập lệnh khác, gần như không cầnmắc nối lại dây (tuy nhiên, có thể vẫn phải nối lại nếu cần thiết) Nhờ đó hệthống rất linh hoạt và hiệu quả.

+ Đánh giá nhu cầu đơn giản: Khi biết các đầu vào và các đầu ra thì có thểđánh giá được kích cỡ yêu cầu của bộ nhớ hay độ dài chương trình Do đó, có thể dễ dàng và nhanh chóng lựa chọn PLC phù hợp với các yêu cầu công nghệ đặt ra

+ Khả năng tái tạo: Nếu dùng nhiều PLC với qui cách kỹ thuật giống nhauthì chi phí lao động sẽ giảm thấp hơn nhiều so với bộ điều khiển rơle Đó là

+ Về giá trị kinh tế: Khi xét về giá trị kinh tế của PLC ta phải đề cập đến số

Hình 1.12 Quan hệ về giá thành với số lượng đầu

vào/ra

lượng đầu ra và đầu vào Quan hệ về giá thành với số lượng đầu vào/ra có dạng như hình.1.12 Như vậy, nếu số lượng đầu vào/ra quá ít thì hệ rơle tỏ ra kinh tế hơn, những khi số lượng đầu vào/ra tăng lên thì hệ PLC kinh tế hơn hẳn Khi tính đến giá cả của PLC thì không thể không kể đến giá của các bộ phân phụ không thể thiếu như thiết bị lập trình, máy in, băng ghi cả việc đào tạo nhân viên kỹ thuật Nói chung những phần mềm để thiết kế lập trình cho các mục đích đặc biệt là khá đắt Ngày nay nhiều hãng chế tạo PLC đã cung cấp chọn bộ đóng gói phần mềm đã được thử nghiệm, nhưng việc thay thế, sửa đổi các phần mềm là nhu cầu không thể tránh khỏi, do đó, vẫn cần thiết phải có kỹ năng phần mềm.

Phân bố giá cả cho việc lắp đặt một PLC thường như sau:

- 50% cho phần cứng của PLC

- 10% cho thiết kế khuân khổ chương trình

- 20% cho soạn thảo và lập trình

- 15% cho chạy thử nghiệm

- 5% cho tài liệu

Việc lắp đặt một PLC tiếp theo chỉ bằng khoảng 1/2 giá thành của bộ đầutiên, nghĩa là hầu như chỉ còn chi phí phần cứng

b.nhược điểm

Do chưa tiêu chuẩn hoá nên mỗi công ty sản xuất ra PLC đều đưa ra các ngôn ngữ lập trình khác nhau, dẫn đến thiếu tính thống nhất toàn cục về hợp thức hoá

Trong các mạch điều khiển với quy mô nhỏ, giá của một bộ PLC đắt hơn khi sử dụng bằng phương pháp rơle

2.2.7 ứng dụng của PLC trong công nghiệp

Từ các đặc điểm trên, hiện nay PLC đã được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp như:

- Điều khiển hệ truyền động thủy lực

- Điều khiển hệ truyền động khí nén

- Điều khiển hệ truyền động điện

- Điều khiển nhiệt độ, áp suất, lưu lượng

- Hệ thộng nâng vận chuyển.

- Dây chuyền đóng gói

- Các ROBOT lắp ráp sản phẩm

- Điều khiển bơm

- Dây chuyền sử lý hóa học

- Công nghệ sản xuất giấy

- Dây chuyền sản xuất thủy tinh

- Sản xuất xi măng

- Công nghệ chế biến thực phẩm

- Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn

- Dây chuyền lắp ráp Tivi

- Điều khiển hệ thống đèn giao thông

- Quản lý tự động bãi đỗ xe

- Hệ thống báo động

- Dây chuyền may công nghiệp

- Điều khiển công nghiệp

- Điều khiển thang máy

- Dây chuyền sản xuất xe ô tô

- Sản xuất vi mạch

- Kiểm tra quá trình sản xuất…

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC HÃNG OMRON

OMRON là một công ty của Nhật Bản được thành lập năm 1933, hiện tại

có trên 25000 nhân viên và doanh số bán hàng trên 5 tỷ USD mỗi năm OMRON được coi là một trong những hãng điện tử hàng đầu thế giới về công nghệ tự động hoá Các thiết bị tự động của OMRON có chất lượng cao, được sản xuất với công nghệ mới nhất và rất đa dạng: từ công tắc đơn giản, rơ le các loại, bộ định giờ, bộ đếm, cảm biến, kiểm soát nhiệt độ, cho tới các thiết bị điều khiển chương trình hiện đại Ðầu năm 1996, Công ty Omron Electronics Pte.Ltd đã mở văn phòng đại diện tại Hà nội và sau đó tại thành phố Hồ Chí Minh Hiện tại Omron đã có mạng lưới bán hàng gồm nhà phân phối và các đại lý

Ngoài bán hàng, Omron và hệ thống phân phối cũng cung cấp các dịch

vụ khác như tư vấn, thiết kế hệ thống, lắp đặt, hướng dẫn sử dụng, bảo trì, sửa chữa, tổ chức các khoá đào tạo về thiết bị tự động cho khách hàng Hiện đã có các khoá học sau: - Hướng dẫn sử dụng PLC OMRON với Micro PLC loại CP1L/E bằng phần mềm Các thiết bị tự động của OMRON có chất lượng cao, được sản xuất với công nghệ mới nhất và rất đa dạng: từ công tắc đơn giản, rơle các lọai , bộ định thời, bộ đếm, cảm biến, kiểm soát nhiệt độ…cho tới các thiết bị điều khiển chương trình hiện đại Tất cả có gần 20.000 mặt hàng khác nhau, liên tục được cải tiến

3 1 khảo sát loại CPM2A

3.1.1 giới thiệu chung :

Các bộ điều khiển lập trình của hãng OMRON rất đa dạng, gồm các loại CPM1A, CPM2A, CPM2C, CQM1,….nhưỡng loại PLC nên tạo thành những

modul rời kết nối lại với nhau,có thể cho phép mở rộng dung lượng bộ nhớ và

mở rộng các ngõ vào,ra Vì vậy chúng được sử dụng rất linh hoạt và đa dạng trong thực tiễn.ngoài ra, hãng OMRON còn sản xuất các bộ PLC có cấu trúc

cố định, các PLC này chỉ được cho các công việc đặc biệt nên không đòi hỏi tính linh hoạt cao

Các PLC đều có cấu trúc gồm :bộ nguồn, CPU, các Port I/O dặc biệt…

để có một bộ PLC hoàn chỉnh thì ta phải lắp ráp các modul này lại với nhau Việc kết nối này thực hiện khá đơn giản và cho phép thay thế dễ dàng

Họ CPM2A có rất nhiều loại ta có thể tóm tắt trong bảng sau:

cung cấpCPU có

ngõ ra

dùng

Relay

CPM2A-20CDR-ACPM2A-20CDR-DCPM2A-30CDR-ACPM2A-30CDR-DCPM2A-40CDR-ACPM2A-40CDR-DCPM2A-60CDR-ACPM2A-60CDR-D

2020303040406060

ACDCACDCACDCACDCCPU có

ngõ ra

dùng

Transistor

CPM2A-20CDT-DCPM2A-20CDT1-DCPM2A-30CDT-DCPM2A-30CDT1-DCPM2A-40CDT-DCPM2A-40CDT1-DCPM2A-60CDT-DCPM2A-60CDT1-D

3.1.2 các thành phần của CPU

Cấu tạo chung của 1 bộ CPU gồm những phần sau:

Bộ CPU có 20 hoặc 30 đầu vào/ra:

Trong đó:

1 - Nguồn cung cấp: tùy theo loại CPU mà ta dùng nguồn AC từ 240V hoặc nguồn DC 24V

100V-2,3 - Chân nối đất bảo vệ (đối với từng loại CPU dùng nguồn AC): để bảo

vệ an toàn cho người sử dụng

4- Nguồn cung cấp cho ngõ vào: đâp là nguồn 24V DC được dùng để cung cấp điện áp đầu vào (đối với loại CPU dùng nguồn AC)

5- Các ngõ vào :để liên kết CPU với các thiết bị ngõ vào

6- Các ngõ ra: để liên kết CPU với các thiết bị ngõ ra

7- Các chế độ đèn báo của CPU: các dèn báo này cho chúng ta biết chế độ làm việc hiện hành của PLC

RUN On PLC đang hoạt động ở chế độ RUN hoặc ở chế

độ MONITOR(xanh) Off PLC đang ở chế độ PROGRAM hoặc bị lỗiCOMM Flashing Dữ liệu đang được chuyển vào CPU thông qua

cổng Peipheral hoặc cổng RS-232C(vàng) Off Dữ liệu không được chuyển vào CPU thông qua

cổng Peipheral hoặc cổng RS-232CERR/ALARM On Xuất hiện lỗi (PLC ngừng hoạt động)(red) Off Đèn báo hoạt động bình thường

8- Đèn báo chế độ ngõ vào :khi 1 trong các ngõ vào ở trạng thái ON thì đèn báo tương dương sẽ sáng

Lưu ý: khi ta sử dụng bộ đếm tốc độ cao thì các đèn báo ngõ vào sẽ sáng

khi các ngõ ra ở trạng thái ON

10- Cổng điều khiển tín hiệu Anolog: được sử dụng khi tín hiệu vào hoặc

ra là tín hiệu Anolog, được lưu giữ vào vùng nhớ IR250 và IR251

11- Cổng giao tiếp với thiết bị ngoại vi: liên kết PLC với thiết bị lập trình:máy tính chủ, thiết bị lập trình bằng tay……

12- Cổng giao tiếp RS-232C hoặc cổng giao tiếp RS-485: liên kết PLC với thiết bị lập trình (ngoại trừ thiết bị lập trình bằng tay và máy tính chủ )

13- Communication Switch : là công tắc, chọn để sử dụng một trong hai cổng Peripheral hoặc cổng RS-232 để liên kết vời thiết bị lập trình

14- Bộ Acquy:

15- Phần mở rộng :kết nối CPU và PLC với khối mở rộng I/O hoặc khối

mở rộng nói chung (Analog I/O Unit,Temporature Senson Unit….),có thể kết nối 3 modul mở rộng

Bộ CPU có 40 đầu vào/ra:

Bộ CPU có 60 đầu vào/ra:

3.1.3 Các thành phần khác của khối mở rộng

Bộ mở rộng có 20 đầu vào ra:

Bộ mở rộng có 8 đầu vào:

Bộ mở rộng có 8 đầu ra:

1 Các dây nối đầu vào

Nối CPU với các thiết bị đầu vào bên ngoài

2 Các dây nối đầu ra

Nối CPU với các thiết bị đầu ra bên ngoài

3 Các chỉ thị đầu vào

Các đèn chỉ thị đầu vào sẽ sáng khi các dây nối đầu vào tương ứng ON

4 Các chỉ thị đầu ra

Các chỉ thị đầu ra sẽ sáng khi các dây nối đầu ra tương ứng ON

5 Cáp nối bộ mở rộng đầu vào/ra

Nối bộ mở rộng với đầu nối mở rộng của CPU hoặc nối với một bộ mở rộng khác

Cảnh báo: Không được đụng vào cáp nôi này khi có điện chạy qua để

tránh lỗi khi hoạt động do tĩnh điện gây ra

6 Đầu cắm kết nối bộ mở rộng

Nối với một bộ mở rộng khác (Bộ mở rộng vào/ra, bộ vào / ra analog, hoặc bộ kết nối vào/ra CompoBus/S) Tối đa 3 bộ mở rộng có thể nối vào bộ CPU

3.1.4 Các thành phần của modul nhập xuất Analog

Modul I/O Anolog thực hiện việc chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số hoặc tín hiệu từ số sang tín hiệu tương tự dể giao tiếp giữa CPU cới các thiết bị tương tự như máy phát sóng cảm biến, các dụng cụ đo và thiết bị điều khiển khác

Modul I/O Anolog có khoảng thay đổi hiệu điện áp từ 10V hoặc từ 5V (đối với Analog Input) Một CPU có thể kết nối với 3 modul Analog I/O (2 Analog Input và 1 Analog Onput)

0-Dữ liệu đã được biến đổi thì được lưu trữ trong vùng phân bổ words của Analog I/O Unit và nó được sử dụng bởi lệnh đọc nội dung của words ngõ vào

Một chức năng khác của nó là xử lý giá trị trung bình để cho tất cả các dữ liệu ở ngõ ra ổn định Nó còn có chức năng phát hiện dây dẫn bị đứt khi tầm ngõ vào được đặt khoảng 4-20mA, hoặc 1-5V

Cấu tạo của khối mở rộng Analog được mô tả trong hình

1.Các dây nối vào /ra Analog

Nối bộ vào/ra analog với các thiết bị đầu vào analog và các thiết bị đầu ra analog

2.Cáp nối bộ mở rộng vào/ra

Nối bộ vào/ra Analog với đầu cắm kết nối mở rộng trên CPU hoặc nối với một bộ mở rộng khác Cáp này có thể nối với một bộ vào/ra Analog và không thể bỏ đi được

Cảnh báo ! Không được đụng vào dây cáp này khi đang cấp điện để tránh

các lỗi trong khi vận hành do tĩnh điện gây ra

3 Đầu cắm kết nối mở rộng

Nối với một bộ mở rộng khác ( Bộ mở rộng vào/ra, bộ vào /ra Analog hoặc bộ kết nối vào/ra CompoBus/S ) Tối đa 3 bộ mở rộng có thể nối vào với CPU

3.1.5 Các bộ phận của bộ liên kết vào/ra CompoBus/S

1 Các dây nối CompoBus/S

Bao gồm dây truyền dữ liệu CompoBus/S cao/thấp, các dây nối cấp điện nguồn truyền tin +/- và các đầu nối tự do (NC) Vì điện được cấp bên trong nên các dây nối nguồn này có thể được dùng như các đầu nối chuyển tiếp

2.Công tắc DIP ( DIP Switch )

Công tắc này đặt địa chỉ nút, đặt chế độ truyền tin và chỉ ra các đầu ra có

bị xoá hay không trong trường hợp có lỗi truyền tin

4: 0100 5: 0101 6: 0110 7: 0111 8: 1000 9: 1001 10: 1010 11: 1011 12: 1100 13: 1101 14: 1110 15: 1111 DR

ON: Chế độ truyền tin xaOFF: chế độ truyền tin tốc độ nhanh

( Xem Ghi chú)HOLD ON: Duy trì các đầu ra khi xuất hiện các lỗi truyền tin

OFF: Xoá các đầu ra khi xuất hiện các lỗi truyền tin