Báo cáo đồ án điều khiển logic và PLC

Báo cáo đồ án Logic và PLC

B LỰA CHỌN THIẾT BỊ.

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình sản xuất, hiệu quả sản xuất chính là chìa khóa của thànhcông Nó thể hiện ở các yếu tố như :

- Tốc độ sản xuất một sản phẩm phải nhanh

- Giá nhân công và vật liệu phải hạ

- Chất lượng sản phẩm phải cao và ít phế phẩm

- Thời gian chết của máy móc là tối thiểu

Với sự ra đời của các bộ điều khiển chương trình lập trình được PLC đã đápứng được hầu hết các yêu cầu trên và dần trở thành yếu tố chính trong việc nângcao hiệu quả sản xuất Trước đây, việc tự động hóa chỉ được áp dụng trong cácdây sản xuất hàng loạt năng suất cao Ngày nay cần thiết phải tự động hóa cảtrong sản xuất các loại hàng hóa khác nhau nhằm nâng cao năng suất, tăngcường độ linh hoạt và giảm vốn đầu tư cho thiết bị và xí nghiệp.Việc sử dụngcác bộ PLC trong tự động hóa các quá trình sản xuất đã và đang là lựa chọnhàng đầu của các nhà máy, xí nghiệp Lập trình và sử dụng PLC cũng đã đượcđưa vào giảng dạy tại các trường đại học để cung cấp nguồn nhân lực phục vụcho quá trình đất nước

Hòa chung với xu thế đó, trong phạm vi môn học Đồ án 2, Dưới sự hướngdẫn của thầy Dương Minh Đức, em đã được tiếp cận và làm quen với các bộPLC Mishubishi Đây là cơ hội để em có thể được làm quen với một số đốitượng làm việc trong thực tế Với lượng kiến thức còn hạn hẹp nên trong bàilàm sẽ có những sai sót, em rất mong sẽ nhận được những góp ý, đánh giá củathầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn thầy đã hướng dẫn và giải đáp cho em nhữngvướng mắc trong quá trình thực hiện để có thể hoàn thành bài báo cáo này

Sinh viên

Nguyễn Văn Nhân

Thiết kế môn học : Điều khiển Logic

I Nhiệm vụ: thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ ở hình vẽ dưới đây:

II Nội dung:

1 Thiết kế sơ đồ nguyên lí.

2 Tính chọn thiết bị điều khiển và PLC Mitsubishi.

3 Ghép nối PLC và viết chương trình cho PLC.

III Thuyết minh và bản vẽ.

1 Một quyển thuyết minh.

2 Hai bản vẽ A 3 cho sơ đồ nguyên lí và sơ đồ lắp ráp.

TT Họ tên sinh viên Phương pháp thiết kế Phương án mạch lực, điều

A.TỔNG HỢP HÀM LOGIC

Sơ đồ công nghệ

1 Mô tả công nghệ.

Trụ luôn chứa sản phẩm cần đóng dấu Pitton A sẽ đẩy sản phẩm qua

vị trí góc như trên hình, sau đó pitton thu về Pitton B sẽ thực hiện đóngdấu lên bề mặt của sản phẩm Tiếp theo pitton C đẩy sản phẩm ra khỏi vịtrí đóng dấu rồi piton C rút về, kết thúc một chu trình đóng dấu của cơcấu

Có sự kiểm tra cung cấp sản phẩm trước khi chạy Piton A

Phương pháp tổng hợp hàm logic : Ma trận trạng thái

- Ưu điểm : tối ưu được hàm logic cho hệ thống

- Nhược điểm : yêu cầu tính toán nhiều, không thích hợp cho nhữngbào toán phức tạp

- Tên các quá trình piston như sơ đồ công nghệ trên đây.

Như vậy ta có quan hệ vào/ra của mô hình là :

Mô hình Graph trạng thái cho sơ đồ công nghệ :

3 Tổng hợp hàm logic cho các biến đầu ra.

Chọn 2 biến trung gian X,Y như trên

Ta lập bảng Các-nô cho hai biến trung gian ( các ô để trống là giá trị

không quan tâm ):

Biến trung gian X= b + X

Biến trung gian Y = a +

Bảng các nô cho các biến đầu ra :

A+ =

A- = a

B+ =

B- = b

C+ = X

C- = c

4 Sơ đồ tiếp điểm và nguyên lý làm việc.

Nguyên lý làm việc :

Ban đầu, các piston tại vị trí a0, b0, c0 Các biến trung gian a,b,c,X,Ykhông đóng điện nên role A+ đóng điện cho phép piston A di chuyểnsang phải Khi piston A chạm công tắc hành trình a1 dẫn đến biến trunggian a, Y đóng điện cấp điện cho role A- điều khiển van phân phối làmcho piston A di chuyển qua trái

Khi piston A chạm công tắc a0, biến trung gian a mất điện, biến Y vẫn

có điện làm role B+ có điện điều khiển van phân phối làm cho Piston Bthực hiện quá trình đẩy xuống Khi piston B chạm công tắc b1, biến trunggian b, X có điện, làm ngắt role B+, đồng thời cấp điện cho role B- điềukhiển van phân phối thực hiện quá trình kéo piston B về

Khi piston B kéo về chạm công tắc b0, biến b bị ngắt điện làm ngắtrole B-, tiếp điểm thường đóng b đóng lại cấp điện cho role C+ điềukhiển van phân phối làm piston C thực hiện quá trình đẩy sản phẩm ra.Khi piston C chạm công tắc c1, biến c có điện làm ngắt biến X,Y đồngthời role C- được cấp điện điều khiển van phân phối làm piston C thựchiện quá trình kéo về thực hiện xong một chu trình đóng dấu sản phẩm Khi piston C kéo về chạm công tắc c0, biến c bị ngắt điện, các biến a,

b, X, Y không có điện, cơ cấu trở về trạng thái ban đầu và thực hiện chutrình hoạt động tiếp theo

5 Thiết kế các nút trạng thái ban đầu.

a, Start.

- Yêu cầu đề ra : Khi bấm nút STA thì cơ cấu bắt đầu hoạt động

- Giải quyết : thực hiện phép AND các biến đầu ra với một biến đầu raSTA và biến kiểm tra

b, Stop.

- Yêu cầu đề ra : Khi bấm stop thì cơ cấu dùng ngay mọi quá trình lại

- Giải quyết : Vì mọi biến đầu ra đều AND với biến STA nên khi muốnSTOP thì chỉ cần ngắt STA Vì vậy, thực hiện AND biến đầu ra STAvới

d, Kiểm tra sản phẩm cung cấp.

Sử dụng thêm một công tắc hành trình gắn trên thân ống để kiểm trasản phẩm có trong ống cung cấp hay không Khi có sản phẩm trong ống,công tắc sẽ bị tác động.Nếu không có sản phẩm cung cấp trong 10s thì sẽ

có còi báo hiệu, cơ cấu sẽ dừng hoạt động cho đến khi có sản phẩm

6 Sơ đồ ghép nối tiếp điểm.

Với các trạng thái ban đầu được thiết kế như trên, sơ đồ role tiếp điểm cho sơ

đồ công nghệ đã được em thiết kế như sau :

Trước khi ấn nút START, ta có thể ấn Reset để điều khiển cơ cấu trở vềtrạng thái ban đầu( các piston chạm công tắc a0,b0,c0 ) Khi đó, các biến đầu

ra của quá trình kéo piston sẽ được cấp điện, điều khiển van phân phối cấpkhí cho piston thực hiện quá trình kéo về Khi các piston đã trở về vị trí banđầu ( chạm công tắc a0, b0, c0), biến trung gian RS được set làm ngắt quátrình Reset cơ cấu

Khi ấn nút start, biến STA được cấp điện, nối mạch cho các đầu ra, cơ cấuhoạt động từ trạng thái ban đầu

Khi ấn nút STOP, biến STO được set làm ngắt điện cho biến STA, từ đó làmngắt toàn bộ các quá trình của cơ cấu

Biến “kiểm tra” thực hiện kiểm tra ống cung cấp sản phẩm Nếu không cósản phẩm ( công tắc mở ) bộ Timer T1 sẽ được khởi động đếm trong vòng10s, nếu sau 10s mà vẫn không có sản phẩm cung cấp thì role T1 được cấpđiện làm ngắt biến STA làm cho toàn cơ cấu ngừng hoạt động, đồng thời sẽcấp điện cho còi báo hiệu là đã hết sản phẩm trong ống cung cấp cho ngườivận hành biết Khi trong ống có sản phẩm, người vận hành ấn START và cơcấu lại trở về trạng thái hoạt động trước đó

B.Lựa chọn thiết bị.

1 Lựa chọn PLC CPU.

Sử dụng PLC CPU dòng FX của hãng Misubishi

Các dòng PLC FX hiện nay của PLC gồm có :

- FX0S : dòng PLC loại nhỏ, phù hợp với các ứng dụng yêu cầu sốlượng I/O nhỏ hơn 30

- FX0N : tương tự như dòng FX0S nhưng số lượng I/O lớn hơn (10-128I/O), và có khả năng tham gia nối mạng

- FX1S : có số I/O tương tự dòng FX0S nhưng được nâng cấp khả năngtính toán, có thể kết nối mạng thông thông qua các card thuyền thông haygiao tiếp với HMI

- FX1N : có khả năng mở rộng lên tới 128 I/O, bổ sung thêm nhiều khảnăng truyền thông nối mạng như Ethernet, Profilebus, CC-link,CanOpen…

- FX2N : là dòng PLC được trang bị tất cả các tính năng của dòng PLCFX1N, nhưng tốc độ xử lý được tăng cường, thời gian thi hành lệnh giảmxuống còn 0.08us Số lượng các I/O từ 16-128 và có khả năng mở rộng lên

256 I/O Nó còn được trang bị thêm các hàm xử lý PID với tính năng tựchỉnh các hàm xử lý số thực cùng đồng hồ thời gian thực tích hợp sẵn bêntrong

- FX2NC : có tính năng tương tự như dòng FX2N nhưng tiết kiệm đến27% không gian lắp đặt

- FX3G : FX3 là dòng PLC mới nhất của hãng MISUBISHI, dòngFX3G có 14-256 I/O, với các khả năng tính toán và kết nối mạng Thời gianthực hiện lệnh khoảng 0.21us

- FX3U : có hệ thống bus kép, tốc độ cao, thời gian thực hiện lệnh chỉ0.065 us

- FX3UC : là dòng PLC siêu nhỏ gọn, có từ 16-384 I/O, kích thước nhỏgọn, đáp ứng mọi nhu cầu kết nối và mở rộng

Ứng dụng cơ cấu đóng dấu của em cần khoảng 10 Input và khoảng 8output Thời gian thực hiện quá trình là không giới hạn nên dòng FX0S là

có thể đủ điều kiện để thực hiện ứng dụng này Tuy nhiên, hiện tại dưới

Nguồn cấp : 220VAC, role output

Thông số PLC FX3U series :

Rơ le I/O

Input relay X000 – X367 248 ngõ vào

Output relay Y000 – Y367 248 ngõ ra

Rơ le trung gian

Loại chung M0 – M499 520 điểm

Stt Tên biến Input Output Phân cổng

3 Van phân phối

Van MAC có thông số kĩ thuật :

Kích thước : 10-32 UNFTrạng thái van : NCTrạng thái cuộn hút : thường đóng

Nguồn : 24 VDCCông suất :1.8 WChiều dài dây nối : 18 inch

Áp suất tối đa : 120 PSI( 8.2bar)Nhiệt độ hoạt động : -18 đến 50 oCThời gian đáp ứng : 3-8 ms

Chức năng :

Báo hiệu cho người vận hành biết quá trình vận hành của cơ cấu,

cảnh báo các điều kiện không được đáp ứng

8 Cầu chì bảo vệ đầu ra.

Sử dụng loại cầu chì ống, dòng tối đa phụ thuộc vào dòng đầu ra chịuđược Ở đây ta chọn loại cầu chì 24VDC - 2A hạ áp

C.Lập trình và mô phỏng.

Sử dụng phần mềm GX Deverloper của hãng MISUBISHI để lập trình và

mô phỏng quá trình làm việc của hệ thống với ngôn ngữ lập trình Ladder.Chương trình lập trình trên GX Deverloper như sau :

D.Sơ đồ ghép nối (source input, role ouput).

Tài liệu tham khảo :

1 TS Dương Minh Đức - Bài giảng “ Điều khiển logic và PLC ”

2 Mishubishi User’s Manual - FX3U Hardware Edition

3 Misubishi User’s Manual - FX3U Programming manual

4 Thầy Hà Tất Thắng – bài giảng PLC

5 Các tài liệu tham khảo khác từ Internet