“Thiết kế mô hình điều khiển vị trí băng tải sử dụng động cơ ac servo”

Trên cơ sở những vấn đề đã đưa ra, đồ án: “Thiết kế mô hình điều khiển vị trí băng tải sử dụng động cơ AC Servo” được hình thành. Đồ án này gồm có mô hình điều khiển vị trí băng tải sử dụng động cơ AC Servo hoạt động chính xác. Băng tải sử dụng động cơ AC Servo được kết nối với PLC để giúp người dùng kiểm soát tốt và dễ dàng kiểm soát tốc độ, thời gian hoạt động của hệ thống. Mô hình được thiết kế có tính an toàn cao, có khả năng điều khiển bằng tay hoặc tự động

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay ngành công nghiệp nói chung và lĩnh vực tự động hóa nói riêng đang giữ vai trò quan trọng trong kim ngạch phát triển của đất nước Khi đất nước phát triển, con người ngày càng có nhu cầu cao trong cuộc sống, trong lao động cũng cần đòi hỏi cải tiến các phương tiện kĩ thuật, làm sao để chất lượng sản phẩm được nâng cao, an toàn trong lao động phải được đảm bảo Trong tất cả dây chuyền của các ngành công nghiệp thi băng tải là một trong những thành phần không thể thiếu Thay bằng những cách vận chuyển thuần túy thời xa xưa, sử dụng các băng tải được điều khiển và vận hành trực tiếp bằng con người Thì ngày nay, khi khoa học hiện đại đã phát triển, kinh tế đất nước đã đủ vững mạnh thì một ngành khoa học hiện đại sẽ được áp dụng trong công nghiệp, nhằm hiện đại hóa ngành công nghiệp nước nhà Đó là các hệ thống điều khiển tự động với sự can thiệp của đại đa số các thiết bị máy móc tự động hóa giúp giảm nhân công, tăng năng suất trong lao động Hoạt động ổn định và tin cậy, trong mọi điều kiện thời tiết, khí hậu Ngoài ra hệ thống điều khiển tự động còn giúp cho người công nhân vận hành và dây chuyền hoạt động một cách an toàn, chính xác, khả năng thay đổi nhanh chóng dựa trên nhu cầu thực tế và có thể lưu trữ, truy xuất dữ liệu trong thời gian dài một cách nhanh chóng

Trên cơ sở những vấn đề đã đưa ra, đồ án: “Thiết kế mô hình điều khiển vị trí băng tải sử dụng động cơ AC Servo” được hình thành

Đồ án này gồm có mô hình điều khiển vị trí băng tải sử dụng động cơ AC Servo hoạt động chính xác Băng tải sử dụng động cơ AC Servo được kết nối với PLC để giúp người dùng kiểm soát tốt và dễ dàng kiểm soát tốc độ, thời gian hoạt động của hệ thống Mô hình được thiết kế có tính an toàn cao, có khả năng điều khiển bằng tay hoặc tự động

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1 Nội dung thực hiện đề tài:

Tìm hiểu, nghiên cứu thiết kế mạch điều khiển hệ thống bằng PLC

Xây dựng chương trình điều khiển, giao tiếp giữa máy tính và PLC

Thiết kế, xây dựng phần cứng của mô hình

Chạy thử nghiệm, cân chỉnh và sửa lỗi mô hình

Nhận xét, đánh giá chung toàn bộ hệ thống

Báo cáo đề tài

2 Sản phẩm: Thiết kế và thi công mô hình điều khiển vị trí băng tải bằng động cơ AC Servo

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN Error! Bookmark not defined

LỜI MỞ ĐẦU 1

DANH MỤC HÌNH ẢNH 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI VÀ ĐỘNG CƠ AC SERVO 5

1.1 Tổng quan về hệ thống băng tải: 5

1.1.1 Các loại băng tải thông dụng trên thị trường: 5

1.1.2 Lựa chọn cơ cấu truyền động: 8

1.2 Giới thiệu chung về động cơ servo: 11

1.3 Động cơ AC Servo: 12

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC 13

2.1 Khái niệm về bộ điều khiển PLC 13

2.2 Cấu trúc bộ điều khiển PLC: 14

2.3 Lập trình cho PLC: 15

2.3.1 Một số ngôn ngữ lập trình PLC: 15

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH KIỀU KHIỂN VỊ TRÍ BĂNG TẢI SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ AC SERVO VÀ PLC 22

3.1 Phân tích yêu cầu thiết kế: 22

3.2 Sơ đồ khối hệ thống: 22

3.3 Thiết kế phần cứng: 23

3.3.1 Bộ điều khiển PLC: 23

3.3.2 Động cơ AC Servo : EzM-60L-A-BK 26

3.3.3 Bộ điều khiển drive EzS-PD-60L-A của động cơ servo: 27

3.3.4 Băng tải: 29

3.3.4 Cảm biến tiệm cận và cảm biến khoảng cách 31

3.3.5 Nguồn tổ ong 24V 10A: 32

3.3.6 Các nút nhấn và đèn báo hiệu 32

3.4 Lập trình phần mềm điều khiển: 32

3.5 Chế tạo và thử nghiệm: 36

3.5.1 Chế tạo: 36

KẾT LUẬN 40

TÀI LIỆU THAM KHẢO 41

PHỤ LỤC 42

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1: Kết cấu cơ bản của băng tải _ 5 Hình 1 2: Băng tải cao su 5 Hình 1 3: Băng tải xích 6 Hình 1 4: Băng tải con lăn 6 Hình 1 5: Băng tải đứng _ 7 Hình 1 6: Băng tải PVC 7 Hình 1 7: Băng tải linh hoạt _ 8 Hình 1 8: Bánh răng xích _ 8 Hình 1 9: Truyền động đai 9 Hình 1 10: Cấu tạo của bộ truyền động xích _ 10 Hình 1 11: Bộ truyền xích trong xe máy 10 Hình 1 12: Cấu tạo động cơ 11 Hình 1 13: Cấu trúc của một Servo AC đồng bộ _ 12

Hình 2 1: Ứng dụng PLC 13 Hình 2 2: Cấu trúc bộ điều khiển PLC _ 14 Hình 2 3: Ngôn ngữ lập trình PLC LD / LAD (Ladder Diagram) _ 15 Hình 2 4: Ngôn ngữ lập trình PLC FB / FBD (Function Block) 16 Hình 2 5: Ngôn ngữ lập trình PLC ST / STL (Structured Text) 17 Hình 2 6: Ngôn ngữ lập trình PLC SFC (Sequential Function Chart) _ 19

Hình 3 1: Sơ đồ nối dây PLCCẢM BIẾN 22

Hình 3 2: Các chi tiết ngoại quan trên PLC FX3G 23

Hình 3 3: Module mở rộng FX0N-3A, FX2N-5A 24

Hình 3 4: Module mở rộng có chức năng giám sát nhiệt độ 25

Hình 3 5: Module hỗ trợ thêm ngõ ra dạng Analog 25

Hình 3 6: Module mở rộng hỗ trợ truyền thông Ethernet 26

Hình 3 7: Thông số động cơ 27

Hình 3 8: Thông số bộ điều khiển drive 27

Hình 3 9: Sơ đồ chân drive servo 28

Hình 3 10: Sơ đồ tổng quát một bộ AC-SERVO 29

Hình 3 11: Cảm biến tiệm cận SN04N SN04P SN04Y NPN 31

Hình 3 12: Cảm biến khoảng cách E3F-DS10C4 31

Hình 3 13: Nguồn tổ ong 24V 10A 32

Hình 3 14: Các nút nhấn và đèn báo hiệu 32

Hình 3 15: Sơ đồ nối dây PLC 34

Hình 3 16: Lưu đồ đọc vị trí 35

Hình 3 17: Sơ đồ chân PLC 36

Hình 3 18: Sơ đồ chân servo 36

Hình 3 19: Sơ đồ điện hệ thống 37

Hình 3 20: Sơ đồ kết nối drive và động cơ servo 37

Hình 3 21: Mô hình hệ thống băng tải 38

Hình 3 22: Nút bấm chế độ thủ công 38

Hình 3 23: Đèn báo và công tắc chuyển đổi 39

Hình 3 24: Nút ON OFF chế độ tự động 39

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI VÀ

ĐỘNG CƠ AC SERVO 1.1 Tổng quan về hệ thống băng tải:

Băng tải (băng chuyền) hiểu đơn giản là một máy cơ khí dùng để vận chuyển các

đồ vật từ điểm này sang điểm khác, từ vị trí A sang vị trí B Thay vì vận chuyển sản phẩm bằng công nhân vừa tốn thời gian, chi phí nhân công lại tạo ra môi trường làm việc lộn xộn thì băng chuyền tải có thể giải quyết điều đó

Nó giúp tiết kiệm sức lao động, số lượng nhân công, giảm thời gian và tăng năng suất lao động

Vì vậy băng chuyền, băng tải là một trong những bộ phận quan trọng trong dây chuyền sản xuất, lắp ráp của các nhà máy, xí nghiệp Góp phần tạo nên một môi trường sản xuất hiện đại, khoa học và giải phóng sức lao động mang lại hiệu quả kinh

tế cao cho công ty

Hình 1 1: Kết cấu cơ bản của băng tải

1.1.1 Các loại băng tải thông dụng trên thị trường:

- Băng tải cao su: Chịu nhiệt, sức tải lớn

Hệ thống băng chuyền bằng băng tải cao su là một hệ thống vận chuyển nguyên liệu mang lại hiệu quả kinh tế rất cao so với các hệ thống cùng chức năng Hệ thống vận chuyển nguyên liệu bằng Băng tải cao su có thể được lắp đặt ở mọi địa hình, mọi khoảng cách

Hình 1 2: Băng tải cao su

-Băng tải xích: Khá tốt trong ứng dụng tải dạng chai, cần sự vững chắc

Băng tải xích chủ yếu được sử dụng để vận chuyển tải nặng đơn vị, ví dụ như tấm nâng hàng, hộp lưới điện, và các đồ chứa công nghiệp Những băng tải có thể được một hoặc hai sợi dây chuyền trong cấu hình Tải được đặt trên các dây chuyền, ma sát kéo tải phía trước

Hình 1 3: Băng tải xích

Băng tải con lăn:

- Gồm các loại: băng tải con lăn nhựa, băng tải con lăn nhựa PVC, băng tải con lăn thép mạ kẽm, băng tải con lăn truyền động bằng motor

- Băng tải con lăn là giải pháp phù hợp để vận chuyển sản phẩm với trọng lượng từ nhẹ, trung bình đến rất nặng, trong các môi trường thông thường đến các môi trường có hóa chất ăn mòn, bụi bặm…

Hình 1 4: Băng tải con lăn

Băng tải đứng: Thường được dùng vận chuyển hàng hóa theo hướng thẳng đứng

- Băng tải đứng cũng thường được gọi là thang máy và thang máy vận chuyển hàng hóa Nó dùng để vận chuyện các sản phẩm hàng hóa dạng hộp từ vị trí thấp lên vị trí cao hơn theo phương thẳng đứng

Hình 1 5: Băng tải đứng

Băng tải PVC: Tải nhẹ và thông dụng về kinh tế

- Là loại băng tải cực kỳ thông dụng Đặc biệt trong các ngành công nghiệp điện tử

Nó được các công ty, tập đoàn lớn của Hàn Quốc, Nhật Bản sử dụng nhiều cho các dây chuyền sản xuất của mình Băng tải PVC có ưu điểm là độ bền cao đi cùng giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi

Hình 1 6: Băng tải PVC

Băng tải linh hoạt:

- Băng tải linh hoạt (băng tải con lăn xếp) được sử dụng chuyền tải các mặt hàng ở những không gian nhỏ hẹp một cách thuận tiện Đặc biệt, nhờ khả năng co giãn, thay đổi chiều dài giúp công việc vận chuyển trở lên đơn giản và dễ dàng hơn

Hình 1 7: Băng tải linh hoạt

Ngoài ra thì còn nhiều loại băng tải được ứng dụng vào những mục đích khác nhau trong cuộc sống, sản xuất như: Băng tải góc cong, băng tải xoắn ốc, băng tải rung, băng tải nâng hạ, băng tải nhiệt, băng tải mini ,

Trong mô hình, thì nhóm sử dụng băng tải PVC do loại băng tải này có nhiều kích thước và có kích thước nhỏ đủ để nhóm làm mô hình điều khiển vị trí

1.1.2 Lựa chọn cơ cấu truyền động:

Sau khi cân nhắc lựa chọn thì cấu trúc của hệ thống bãi giữ xe ô tô tự động sẽ là hình vuông Do đó, cơ cấu truyền động cho hệ thống sẽ cần một chuyển động tịnh tiến nâng hạ cánh tay nâng để xác định tầng gửi xe, một chuyển động tịnh tiến để đưa xe vào hoặc lấy xe ra và một chuyển động xoay để xoay đến đúng chỗ giữ xe trong tầng

Có rất nhiều cơ cấu truyền động để có thể tạo thành chuyển động tịnh tiến mà ta cần phải lựa chọn, đó là:

Bánh răng

Ưu điểm:

Nhược điểm:

Hình 1 8: Bánh răng xích

Truyền động đai:

bị dẫn Cấu tạo gồm 3 bộ phận: Bánh dẫn, bánh bị dẫn và dây đai Hoạt động theo nguyên lý: Khi bánh dẫn quay thì nhờ lực ma sát giữa dây đai và bánh đai làm cho bánh bị dẫn quay theo Dây đai thì có loại có răng và không có răng và đều được làm

từ vật liệu tạo ma sát tốt Truyền động bằng dây đai cũng là bộ truyền cơ khí được sử dụng sớm nhất và vẫn được sử dụng phổ biến hiện nay trong các ứng dụng máy in 3D, máy khâu hoặc là trong các hộp số vô cấp trong xe máy, ô tô

Hình 1 9: Truyền động đai

Ưu điểm:

Nhược điểm:

rọc dẫn đến tỉ số truyền bị thay đổi

Truyền động xích:

Được cấu tạo từ dây xích và nhông xích (hay còn gọi là đĩa xích) dẫn truyền lực Thường được ứng dụng để truyền chuyển động từ các động cơ như băng chuyền, băng tải, hộp giảm tốc hoặc là bộ truyền động trong xe máy

Hình 1 10: Cấu tạo của bộ truyền động xích

Ưu điểm:

- Có thể làm việc khi quá tải đột ngột, hiệu suất cao hơn, không có hiện tượng trượt

Nhược điểm:

- Khi vào khớp và ra khớp, các mắt xích xoay tương đối với nhau và bản lề xích

bị mòn, gây nên tải trọng phụ thụ động

- Khi làm việc tạo ra tiếng ồn

- Cần phải bôi trơn thường xuyên và phải có bộ phận điều chỉnh xích

Hình 1 11: Bộ truyền xích trong xe máy

Hình 1 12: Cấu tạo động cơ

Trong mô hình, nhóm sử dụng cơ cấu truyền đai để đảm bảo mô hình hoạt động

êm ái ít tiếng ồn Ngoài ra, do mô hình không cần tải các vật nặng, và sử dụng trong môi trường nhiệt độ phòng nên cơ cấu dây đai đảm vào khả năng vận hành tốt cho mô hình

1.2 Giới thiệu chung về động cơ servo:

Động cơ servo về cấu tạo,nguyên lý hoạt động,cấu tạo phần điện-từ thì giống với động cơ bình thường (nghĩa là cũng có 2 phần:phần cảm và phần ứng,khe hở từ thông

và cách đấu dây…) nhưng có sự khác biệt về cấu trúc khi động cơ servo có hình dáng dài,có đường kính trục và rotor nhỏ hơn so với động cơ thường có cùng công suất và momen

Sở dĩ có sự khác biệt trong chế tạo như trên là bởi động cơ servo có yêu cầu về

độ chính xác rất cao,cho nên khi chạy người ta phải đảm bảo sao cho momen quán tính khi dừng là nhỏ nhất.Do vậy trục động cơ được kéo dài và làm nhỏ đường kính lại để sao cho công suất và monen khởi động không giảm nhưng giảm được momen quán tính khi dừng

Điểm nổi bật khác của động cơ servo so với động cơ thường là có tích hợp một

cơ cấu feedback sẵn trong động cơ.động cơ được điều khiển bằng một chu trình kín,từ tín hiệu hồi tiếp về vị trí/tốc độ hệ thống điều khiển số sẽ điều khiển động cơ.Vì thế động cơ sẽ có thêm bộ phận cảm biến để thông báo vị trí và tốc độ của động cơ, cảm biến này thường là encoder hoặc máy phát tốc

Trong đó:

1 Động cơ 6 Vôn kế

2 Mạch điện từ 7 Trục ra

3 Dây dương (màu đỏ) 8 Đầu nối gắn trên trục động cơ

4 Dây tín hiệu (vàng hoặc trắng) 9 Vỏ động cơ

5 Dây âm hoặc dây mát (đen) 10 Chip điều khiển

1.3.2.2 Phân loại động cơ Servo

Hiện nay, có 3 loại động cơ thường hay sử dụng đó là: Động cơ AC servo dựa trên nền tảng động cơ ba pha lồng sóc,động cơ DC servo dựa trên nền tảng động cơ điện một chiều và động cơ AC servo không chổi than dựa trên động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ

Không phải bất kì động cơ nào cũng được dùng làm động cơ servo,động cơ servo

là động cơ hoạt động dựa trên các lệnh điều khiển vị trí và tốc độ.Chính vì thế nó phải được thiết kế sao cho các đáp ứng phù hợp với nhu cầu điều khiển, tùy vào từng mục đích cụ thể mà người ta sẽ có những cải tiến riêng Cụ thể với bài toán này sẽ đi tìm hiểu kĩ về động cơ AC servo

1.3 Động cơ AC Servo:

AC-Servo được chia làm 2 loại: Động cơ đồng bộ và động cơ cảm ứng Loại động cơ đồng bộ được sử dụng nhiều hơn Đối với loại động cơ đồng bộ, tốc độ của động cơ được điều khiển bởi sự thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều Động cơ loại đồng bộ có moment giữ mạnh khi động cơ dừng và hơn nữa loại này có thể sử dụng khi đòi hỏi vị trí dừng chính xác, loại này thường sử dụng cho Servo điều khiển vị trí Động cơ AC Servo có 2 bộ phận chính là phần encoder và phần motor

-Phần Encoder: Bao gồm đĩa quay, led phát và encode

-Phần Motor: Bao gồm led thu, cuộn cảm, vỏ động cơ, vỏ mặt trước ,

Hình 1 13: Cấu trúc của một Servo AC đồng bộ

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC

2.1 Khái niệm về bộ điều khiển PLC

Bộ điều khiển lập trình (Programmale Logic Controller) được sáng tạo từ những

ý tưởng ban đầu vào năm 1968 Trong những năm gần đây, bộ điều khiển lập trình được sử dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp của nước ta như 1 giải pháp lí tưởng cho việc tự động hóa các quá trình sản xuất Cùng với sự hát triển công nghệ máy tính đến hiện nay, bộ diều khiển lập trình đạt được những ưu thế cơ bản trong ứng dụng điều khiển công nghiệp Như vậy PLC là 1 máy tính thunhỏ nhưng với các tiêu chuẩn công nghiệp cao và khả năng lập trình logic mạnh PLC là đầu não quan trọng

và linh hoạt trong điều khiển tự động hóa Một số ưu điểm của PLC:

- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ dễ hiểu

- Dễ dàng sữa chữa, thay thế

- Ổn định trong môi trường công nghiệp

- Giá cả cạnh tranh

Hình 2 1: Ứng dụng PLC

2.2 Cấu trúc bộ điều khiển PLC:

Hình 2 2: Cấu trúc bộ điều khiển PLC

- Khối nguồn nuôi: nguồn trong các PLC thường là 24VDC

- Module CPU: ( cũng có bộ PLC sử dụng nguồn 220VAC Những PLC không

có module nguồn thì được cấp nguồn bên ngoàiCPU: central processing unit: đơn vị xử

lý trung tâm ) bao gồm: bộ vi xử lý và bộ nhớ

- Module xuất nhập (I/O module)

- Module nhập (input module ) được nối với các công tắc, nút ấn, các bộ sensor

… để điều khiển từ chương trình bên ngoài

- Module xuất (output module) được nối với các tải ở ngõ ra như cuộn dây của relay, contactor, đèn tín hiệu, các bộ ghép quang

- Hệ thống bus truyền tín hiệu: hệ thống bus truyền tín hiệu gồm nhiều đường tín hiệu song song

- Tuyến địa chỉ (address bus): chọn địa chỉ trên các khối khác nhau

- Tuyến dữ liệu (data bus): mang dữ liệu từ khối này đến khối khác

- Tuyến điều khiển (control bus): chuyển, truyền các tín hiệu định thì và điều khiển để đồng bộ các hoạt động trong PLC

- Chương trình điều khiển được nạp vào bộ nhớ nhờ bộ lập trình cầm tay (programming console) hay bằng một máy tính Hiện nay đã có một số loại PLC được

thiết kế có các phím bấm để có thể lập trình trực tiếp mà không cần bộ lập trình cầm tay hay máy vi tính

2.3 Lập trình cho PLC:

- Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như INVT, Allen-Bradley,Omron, Honeywell…

2.3.1 Một số ngôn ngữ lập trình PLC:

• Ngôn ngữ lập trình PLC LAD (Ladder Diagram)

Hình 2 3: Ngôn ngữ lập trình PLC LD / LAD (Ladder Diagram)

- Ladder Logic còn được biết đến với nhiều tên gọi khác như: sơ đồ bậc thang (ladder diagram “LD”) hay LAD và là một ngôn ngữ lập trình được sử dụng để lập

thể hiện các hoạt động logic với ký hiệu tượng trưng Ladder Logic được tạo ra từ các

nấc thang logic, tạo thành thứ trông giống như một cái thang, do đó có tên là “Ladder Logic” hay sơ đồ bậc thang

- Ladder Logic “LAD” không chỉ là một ngôn ngữ lập trình cho PLC Nó là một trong những ngôn ngữ lập trình PLC được tiêu chuẩn hóa Điều này đơn giản có nghĩa

là Ladder Logic đã được mô tả theo một tiêu chuẩn Tiêu chuẩn đó được gọi là IEC 61131-3

• Ngôn ngữ lập trình PLC FBD (Function Block Diagram):

Hình 2 4: Ngôn ngữ lập trình PLC FB / FBD (Function Block)

- FBD là từ viết tắt của “Function Block Diagram” tạm dịch là “Sơ đồ khối chức năng”; là một trong những ngôn ngữ lập trình PLC được sử dụng rộng rãi FBD là một

ngôn ngữ lập trình rất dễ học, cung cấp rất nhiều khả năng và chúng ta có thể sử dụng ngôn ngữ FBD này để lập trình cho bất kỳ chức năng nào trong một chương trình PLC

- FBD là ngôn ngữ lập trình PLC chính thức được mô tả theo tiêu chuẩn IEC 61131-3 và là ngôn ngữ cơ bản cho tất cả các lập trình viên PLC FBD là một ngôn ngữ tuyệt vời để triển khai mọi thứ từ logic đến timer, bộ điều khiển PID và thậm chí

là hệ thống SCADA,

- Ưu điểm:

- Hoạt động tốt với các chức năng điều khiển chuyển động

- Trực quan và dễ dàng hơn đối với một số người dùng

- Có thể gộp nhiều dòng lập trình thành một khối hoặc một số khối chức năng

- Nhược điểm: có thể trở nên vô tổ chức khi sử dụng ngôn ngữ này vì bạn có thể dặt các khối chức năng này ở bất kỳ đâu trên trang Điều này cũng dẫn đến việc khắc phục sự cố khó khăn hơn

- Một số hãng sản xuất PLC hỗ trợ ngôn ngữ lập trình FBD như: AB, Schneider, B&R, Siemens,

• Ngôn ngữ lập trình PLC ST/STL (Structured Text)

Hình 2 5: Ngôn ngữ lập trình PLC ST / STL (Structured Text)

- Structured Text “ST/STL” là ngôn ngữ lập trình PLC đạt chuẩn IEC 61131-3 Ngôn ngữ lập trình ST dựa trên nền tảng văn bản, trong khi ngôn ngữ lập trình LAD và FBD dựa trên nền tảng đồ họa ST là ngôn ngữ cấp cao giống như Basic, Pascal và

“C”

- Khi mới tìm hiểu về lập trình PLC, có vẻ tốt hơn nếu sử dụng ngôn ngữ lập trình đồ họa để lập trình PLC Tuy nhiên, điều đó với tôi chỉ đúng với các chương trình PLC nhỏ và vừa Bằng cách sử dụng ngôn ngữ lập trình PLC dựa trên nền tảng văn bản, chương trình của bạn sẽ chiếm không gian nhỏ hơn nhiều và phân luồng / logic sẽ

dễ đọc và dễ hiểu hơn

- Ngôn ngữ lập trình ST được sao chép một cách tương đối dễ dàng giữa các loại PLC khác nhau

- Đây được coi là ngôn ngữ lập trình PLC dễ sử dụng nhất cho các chương trình

sử dụng các phép tính toán học, công thức, thuật toán và chương trình có lượng lớn dữ liệu

- Cấu trúc lập trình ngôn ngữ ST gần giống với các ngôn ngữ phổ biến khác như: C++, C#, Pascal, VB,

- Các ngôn ngữ lập trình PLC khác (LAD, SFC và FBD) đều sử dụng ngôn ngữ

ST để lập trình nâng cao cho các thành phần của nó

- Ngôn ngữ ST dựa trên nền tảng văn bản nên chiếm ít dung lượng, dễ mô tả, chú thích và in ra dễ dàng hơn các ngôn ngữ lập trình PLC khác

- Ưu điểm:

- Tính tổ chức cao và có khả năng tính toán các phép toán học lớn

- Cho phép lập trình một số chức năng không có ở ngôn ngữ khác (như LAD)

• Ngôn ngữ lập trình PLC SFC (Sequential Function Chart):

Hình 2 6: Ngôn ngữ lập trình PLC SFC (Sequential Function Chart)

- Nếu các bạn đã từng làm việc với các sơ đồ thì ngôn ngữ lập trình PLC SFC sẽ khiển bạn cảm thấy rất quen thuộc SFC là từ viết tắt của cụm từ tiếng anh “Sequential Function Charts” tạm dịch là “Biểu đồ chức năng tuần tự”, bạn sẽ sử dụng các bước và quá trình chuyển đổi để đạt được kết quả cuối cùng của mình

- “Về mặt kỹ thuật: SFC không phải là một ngôn ngữ, mà là một phương tiện đồ họa nhằm phân vùng mã và hiển thị trạng thái hoặc chế độ hoạt động một cách trực quan.”

- Ưu điểm:

- Các quá trình có thể chia thành các bước chính từ đó giúp khắc phục sự cố nhanh hơn và dễ dàng hơn

- Có thể truy cập trực tiếp vào phần logic để xem vị trí của thiết bị bị lỗi

- Có thể giúp quá trình thiết kế và viết chương trình nhanh hơn với khả năng sử dụng lặp đi lặp lại các thành phần logic riêng lẻ

- Nhược điểm: ngôn ngữ này không phải lúc nào cũng phù hợp với tất cả ứng dụng

- Một số hãng sản xuất PLC hỗ trợ ngôn ngữ lập trình ST như: AB, Mitsubishi, Schneider, Siemens,

• Ngôn ngữ lập trình PLC IL (Instruction List):

- Instruction List được viết tắt là “IL”, là một trong những ngôn ngữ lập trình kiểu văn bản và là ngôn ngữ lập trình PLC đầu tiên, cùng với LD Instruction List là một trong 5 ngôn ngữ được đưa vào tiêu chuẩn IEC 61131-3 trong những năm đời đầu,

từ lần công cố thứ ba trở đi, nó đã không được dùng (hạn chế sử dụng) bởi IEC nữa và như vậy, trong tương lai các nhà sản xuất PLC sẽ ngừng hỗ trợ ngôn ngữ này Ngôn ngữ IL được thiết kế để dùng để viết chương trình cho bộ điều khiển lập trình PLC Ngôn ngữ lập trình IL là một ngôn ngữ cấp thấp gần giống như ngôn ngữ Assembly Khi sử dụng ngôn ngữ này, bạn sẽ làm việc với các mã, thành phần như LD (Load), AND, OR, etc,…

- Một lợi ích của các ngôn ngữ cấp thấp, bao gồm cả IL, là chúng rất nhanh và hiệu quả Đặc biệt là khi so sánh với các ngôn ngữ đồ họa – và sử dụng ít bộ nhớ hơn

Vì lý do này, ngôn ngữ IL thường được sử dụng trong các ứng dụng như vòng điều khiển, đòi hỏi tốc độ xử lý rất nhanh

- Tuy nhiên, các chương trình được viết bởi ngôn ngữ IL có thể dễ bị lỗi thời gian chạy và chúng có thể gây ra các vòng lặp vô hạn hoặc các phép toán số học không xác định Mặc dù vậy, quan trọng nhất, trong môi trường sản xuất ngày nay, nhân viên vận hành không phải là lập trình viên – bao gồm cả kỹ sư bảo trì và thợ điện – phải có thể khắc phục sự cố hoặc lỗi với thiết bị, bao gồm cả điều khiển và viết chương trình

- Tuy rằng, ngôn ngữ IL rất thân thiện với lập trình viên, nhưng nếu không được đào tạo đặc biệt về ngôn ngữ này, rất khó để phân tích và khắc phục sự cố mã lệnh Và

để đào tạo đặc biệt cho nhân viên hỗ trợ về ngôn ngữ IL này là không thực tế, trong khi còn có các ngôn ngữ khác (ngôn ngữ đồ họa) có thể giải quyết các ứng dụng và vấn đề tương tự lại thân thiện hơn với người không phải là lập trình viên

- Ưu điểm: phù hợp với các ứng dụng ưu tiên sự đơn giản và cấp tốc

- Nhược điểm:

- Bị giới hạn nhiều chức năng

- Nhiều lỗi khó xử lý hơn so với các ngôn ngữ khác

• Ngôn ngữ lập trình PLC C/C++:

- Với thời đại hiện nay, khoa học máy tính ngày càng phát triển, xâm nhập vào mọi lĩnh vực đang hoạt động, trong đó không thể không kể đến các ngành công nghiệp nói chung và ngành tự động hóa nói riêng Và C/C++ là một ngôn ngữ lập trình cấp cao mà các lập trình viên cần phải biết và ứng dụng

- Vào năm 1972, tại phòng thí nghiệm Bell, Dennis Ritchie đã phát triển ngôn ngữ C Ngôn ngữ C được sử dụng lần đầu trên một hệ thống cài đặt hệ điều hành UNIX Và ngôn ngữ này có nguồn gốc từ ngôn ngữ BCPL do Martin Richards phát triển BCPL sau đó đã được Ken Thompson phát triển thành ngôn ngữ B, đây là người khởi thủy ra C

- C++ là một phiên bản mở rộng của ngôn ngữ lập trình C, được tạo ra bởi Bjarne Stroustrup – một nhà khoa máy tính người Đan Mạch tại phòng thí nghiệm AT&T Bell vào năm 1979, được ISO công nhận vào năm 1998, lần phê chuẩn tiếp theo vào năm

2003 (người ta gọi là C++ 03) và sau đó là các phiên bản cập nhật C++ 11, C++ 14 và C++ 17

- C là ngôn ngữ thủ tục, trong khi C++ là hướng đối tượng, lập trình thủ tục tuân theo các nguyên tắc từng bước của các hàm, trong khi lập trình hướng đối tượng tập trung vào các đối tượng, kế thừa, v.v

- Một số hãng sản xuất PLC hỗ trợ ngôn ngữ lập trình C/C++ như: B&R, Mitsubishi, Unitronics, Beckhoff,

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH KIỀU KHIỂN

VỊ TRÍ BĂNG TẢI SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ AC SERVO VÀ PLC 3.1 Phân tích yêu cầu thiết kế:

Theo quá trình phát triển của xã hội, nhu cầu nâng cao sản xuất và chất lượng sản phẩm ngày càng đòi hỏi ứng dụng rộng rãi các phương tiện tự động hóa sản xuất Xu hướng tạo ra những dây chuyền và thiết bị tự động có tính linh hoạt cao đã hình thành

và phát triển rất mạnh mẽ Vì thế ngày càng tăng nhanh nhu cầu ứng dụng băng tải trong công việc vận chuyển hàng hoá trong nhà máy, xí nghiệp

Băng tải đã và đang được ứng dụng rộng rãi và đóng vai trò rất quan trọng trong sản xuất cũng như trong đời sống hiện đại Băng tải có khả năng lập trình được dùng

để di chuyển nguyên vật liệu, các chi tiết, dụng cụ thông qua các truyền động được lập trình trước đó

Trong ngành tự động hóa – điều khiển tự động nói chung và điều khiển học nói riêng, mô hình điều khiển vị tri băng tải là một trong những đối tượng nghiên cứu điển hình và đặc thù dành cho sinh viên và các nhà nghiên cứu sơ khai về việc vận chuyển hàng hoá

Kết quả nghiên cứu mô hình điều khiển vị trí băng tải do có thể ứng dụng và tính

kế thừa sang các mô hình tương tự khác rất cao nhưng có tính ứng dụng thực tiễn hơn

Như vậy, để cân đối giữa tính cơ bản với tính ứng dụng thực tiễn nhưng vẫn đảm bảo quy mô nghiên cứu nằm trong khả năng cho phép, đề tài “Thiết kế mô hình điều khiển vị trí băng tải sử dụng động cơ AC Servo” được lựa chọn làm xuất phát điểm cho ý tưởng về nghiên cứu của nhóm báo cáo

3.2 Sơ đồ khối hệ thống:

KHỐI NGUỒN KHỐI NGUỒN