Quá trình chuyển đổi tín hiệu đầu vào Analog được thực hiện mỗi khi tín hiệu Analog được truy cập bởi chương trình của người sử dụng.. EM231 & EM235 cung cấp tín hiệu Digital chưa được x
Trang 1* Định cấu hình cho EM235: Sử dụng công tắc DIP (SW1 SW6) đế
xác định các giải pháp tín hiệu vào Analog Tất cả các đầu vào được đặt ở
cùng một phạm vi tín hiệu đầu vào Analog
* Module đầu vào/ra Analog EM231 RTD
- Kích thước (dài x rộng x cao): 90 x 80 x 62mm
- Khối lượng: 0,2kg
- Công suất: 2W
- 3 đầu vào Analog
- EM231 RTD thu nhận tín hiệu nhiệt độ dưới dạng Analog dễ dàng với tính chính xác cao bằng việc sử dụng cặp nhiệt ngẫu chuẩn Được thiết kế giống như những thiết bị khác của dòng S7 - 22x, chúng được liên kết với nhau qua các Bus dữ liệu và được đặt trên một giá treo DIN phía bên phải CPU
- Kết nối module EM231TC, EM231 RTD: Có thể mắc trực tiếp với S7- 200 hoặc có thể sử dụng dây dẫn phụ có bảo vệ để hạn chế tiếng ồn một cách tốt nhất
Có thể mắc thiết bị EM231 RTD với cảm biến theo 3 cách: 4 dây, 3 dây và 2 dây Cách chính xác nhất là sử dụng 4 dây, cách ít chính xác nhất là sử dụng 2 dây chỉ
được sử dụng nếu sai số do mắc dây được bỏ qua trong các ứng dụng
* Module đầu vào/ra Analog EM235
- Đặc tính vật lý:
Kích thước (dài x rộng x cao): 90 x 80 x 62mm
Công suất tiêu thụ: 2W
Số dầu vào/ra: 3 đầu vào Analog, 1 đầu ra Analog
- Đặc tính đầu ra:
Dải tín hiệu ra: Điện áp ±10V, dòng điện 0 ữ 20mA
Kiểu dữ liệu: Lưỡng cực: - 32000 ữ 32000 và đơn cực: 0 ữ 32000
Thời gian ổn định: Điện áp 100às, dòng điện 2às
- Đặc tính đầu vào:
Dạng đầu vào kiểu vi phân
Trang 2Điện trở vào 100MΩ
Điện áp vào cực đại: 30V
Dòng điện vào cực đại: 32mA
Dòng điện nguồn 5VDC, 70mA từ khối cơ sở
Nguồn cung cấp mở rộng: 60mA, cộng với dòng điện ra 20mA từ khối cơ sở hay nguồn mở rộng
* Cách sử dụng EM235:
- Đảm bảo nguồn cung cấp 24VDC không có nhiễu và ổn định
- Điều chỉnh Module
- Sử dụng dây cảm biến càng ngắn càng tốt
- Nối ngắn mạch những đầu vào không sử dụng
- Tránh làm ngập dây
- Sử dụng cùng loại cho một tuyến dây
Thiết bị RTD cung cấp tín hiệu vào PLC với những giữ liệu cho biết nhiệt độ hoặc điều kiện sai số Các bit trạng thái cho biết khoảng sai số và tình trạng không hoạt động của thiết bị/nguồn cung cấp đang sử dụng Đèn LED cho biết tình trạng của thiết bị
Hình3.22: Bộ định cấu hình DIP cho module EM231, EM235
Trang 3Các module EM231 & EM235 có chi phí thấp tốc độ cao 12 bit Chúng có khả năng chuyển đổi đầu vào Analog thành tín hiệu digital tương ứng với 149às Quá trình chuyển đổi tín hiệu đầu vào Analog được thực hiện mỗi khi tín hiệu Analog được truy cập bởi chương trình của người sử dụng EM231 & EM235 cung cấp tín hiệu Digital chưa được xử lý (không lọc hoặc tuyến tính hoá) đúng với điện áp Analog hay giá trị thực được thể hiện ở các cực
đầu vào của thiết bị Vì là thiết bị tốc độ cao nên chúng có thể thay đổi nhanh chóng theo tín hiệu đầu vào Analog
3.3 Rơle
Hình 3.23: Relay
Trong hệ thống các rơle nhận tín hiệu từ các cổng ra của PLC để cấp nguồn cho cuộn dây của rơle Các tiếp điểm thường mở của rơle đóng vai trò như công tắc nối giữa nguồn điện và động cơ hoặc cuộn van, và các tiếp điểm này sẽ đóng lại khi có tín hiệu của PLC Thời gian đóng và thời điểm đóng do PLC quyết định theo chương trình điều khiển
3.4 Động cơ đếm xung (Encoder)
3.4.1 Encoder
Hình 3.24: Encoder
Trang 4Hiện nay, trên thực tế có rất nhiều cách đo chiều dài tự động nh− dùng cảm biến, dùng công tắc hành trình Động cơ đếm xung là một cách đo chiều dài Đầu trục Encoder đ−ợc gắn đồng trục với một con lăn đ−ợc tiện với chu vi chính xác là 7 cm Khi băng tải chạy và làm Encoder quay và một vòng Encoder phát ra 40 xung ±7 xung Những xung này sẽ đ−ợc đ−a vào bộ Counter để đếm số xung và tác động cho đầu ra để tác động cho tiếp điểm khác
Cấu tạo của Encoder bao gồm một đĩa có đục lỗ trên đó, một cặp thu phát hồng ngoại, bộ khuếch đại lên 5V DC Khi cấp nguồn cho Encoder nguồn phát phát liên tục tia hồng ngoại, để đầu thu nhận đ−ợc tia hồng ngoại này thì lỗ trên đĩa phải nằm giữa cặp thu phát, mà trục của đĩa này là trục của Encoder Khi đầu thu nhận đ−ợc tín hiệu của đầu phát thì lúc đó tín hiệu ra là mức cao 5 V, đầu ra này sẽ đ−ợc kích lên 24 V DC để đ−a vào PLC
Hình 3.25: Mạch tạo ra điện áp 5V ổn định
Hình 3.26: Mạch nối cặp cảm biến quang và đầu ra đ−a vào PLC
Trang 5Đầu vào PLC sẽ là xung hình vuông với điện áp 24 V Mỗi khi đèn thu
nhận được tia sáng thì đầu vào PLC ở mức cao, còn khi đèn thu không nhận
được tia sáng thì đầu vào PLC ở mức thấp
3.4.2 Bộ thu phát quang phototransistor
* Cơ chế hoạt động
Thông thường bọ ghép quang gồm 1 điốt loại GaAs phát ra tia hồng ngoại và 1 phototransistor với vật liệu silic Với dòng điện thuận, điốt phát ra bức xạ hồng ngoại với chiều dài sóng khoảng 900nm Năng lượng bức xạ này
được chiếu lên trên mặt của phototransistor hay chiếu gián tiếp qua một môi
trường dẫn quang ( Hình3.24)
Đầu tiên tín hiệu điện được phần phát (LED hồng ngoại) trong bộ ghép quang biến thành tín hiệu ánh sáng Sau đó tín hiệu ánh sáng được phần nhận
(Phototransistor) biến thành tín hiệu điện (Hình 3.24)
* Nguyên lý hoạt động
Thông thường cực gốc của phototransistor được nói ra ngoài (ví dụ trong trường hợp với mạch phản hồi) Tuy nhiên bộ ghép quang vẫn làm việc trong trường hợp không có cực gốc Trường hợp không có cực gốc, bộ ghép có
hệ số truyền đạt giữa LED và phototrasistor lớn hơn, vì vậy bề mặt cực gốc
Trang 6không bị che lấp một phần bởi công tắc của cực gốc Tuy nhiên không có cực gốc, bộ ghép quang cũng có những bất lợi:
- Bộ ghép quang làm việc không ổn định với nhiệt độ cao (vì dòng
điện ngược tăng cao với nhiệt độ)
- Bộ ghép quang làm việc chậm hơn Nếu ta nối giữa cực gốc và cực phát 1 điện trở, bộ ghép quang làm việc nhanh hơn, dòng điện ngược
bé hơn Tuy nhiên hệ số truyền đạt cũng bé đi vì một phần dòng
điện của cực gốc bị dẫn đi mất Cường độ sáng của LED bị giảm đi, nhưng dòng quang điện của phototransistor gia tăng khi nhiệt độ tăng cao Do đó bọ ghép quang làm việc làm việc khá ổn định với nhiệt độ
3.5 Sơ đồ kết nối của hệ thống điều khiển 3.5.1 Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi
Sau khi nghiên cứu phần mềm Step7 - micro/Win 32 và chọn thiết bị
điều khiển CPU 224 để điều khiển tự động quá trình cắt nhôm thì việc lựa chọn các thiết bị khác để kết nối với dây chuyền cần điều khiển là công việc quan trọng Sử dụng các thiết bị điều khiển quan trọng là: Máy tính PC, CPU, cáp PC/PPI và module mở rộng Ghép nối máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485
Hình3.27: Sơ đồ kết nối tổng thể
Module mở rộng
Modul mở rộng RS-232
RS-485 Modul mở rrộng
I0.0 ữ I0.7 Q0.0 ữ Q2.7
Trang 7Hình 3.28 : Hệ thống đ đ iều k k hiển t t rong c c ác d d ây c c huy n sản xuất
Ngoài ra trong một số dây chuyền sản xuất lớn người ta kết nối máy tính với nhiều CPU khác nhau và kết hợp với những phần mềm khác như protul tạo thành một hệ thống điều khiển, hay còn gọi là mạng đa chủ Trong đó: TD 200 và OP15 là hệ thống điều khiển, hiển thị, theo dõi, kiểm tra và lưu trữ quá trình sản xuất
3.5.2 Thiết kế mô hình điều khiển tự động quá trình cắt nhôm
ENCODER (I1.3)
Baờng taỷi
ẹC eựp (Q0.1, Q0.4)
CTHT treõn ẹC eựp (I0.4)
ẹC chuyeồn ủoọng dao caột (Q0.3, Q0.6) Dao caột
CTHT dửụựi ẹC eựp
CTHT cuoỏi ẹC chuyeồn ủoọng dao caột (I0.2)
CTHT ủaàu ẹC chuyeồn ủoọng dao caột (I0.3) (I0.1)
Hình 3.29: Mô hình thiết kế
Chú thích: CTHT: Công tắc hành trình ĐC: Đông cơ
Trang 83.5.2.1 Thực tế quá trính cắt nhôm của nhà máy:
Khi nhôm được băng tải chuyển động đến rãnh cắt Thanh nhôm sẽ
được cắt theo chiều dài được đặt trước trên màn hình tinh thể lỏng Khi ta nhập số liệu vào màn hình đó thì cơ cấu tác động đến tấm chắn ở cuối quá trình để chặn thanh nhôm Khi thanh nhôm chạm đến tấm chắn thì động cơ băng tải chuyển nhôm dừng lại và ép chặt thanh nhôm bằng thuỷ lực Khi ép chặt sẽ tác động đến công tắc hành trình cuối, khởi động động cơ dao cắt và bộ phận chuyển động động cơ cắt bằng thuỷ lực Bộ phận chuyển động động cơ dao gặp công tắc hành trình cuối làm dừng đông cơ cắt, sẽ nhả ép và kéo động cơ cắt về gặp công tắc hành trình đầu thì dừng lại và tác động cho băng tải chuyển sản phẩm ra ngoài Trên cơ sở đó em thiết kế quá trình cắt nhôm tự động
3.5.2.2 Chế tạo quá trình cắt nhôm gồm các công đoạn sau:
- Băng tải 1: Dùng động cơ một chiều giảm tốc 12 V, 25 vòng/phút Dùng để chuyển thanh nhôm vào để bắt đầu quá trình cắt
- Động cơ nhả ép: Dùng động cơ một chiều trục vít 24 V, 30 vòng/phút Dùng
để ép chặt thanh nhôm hay nhả ép
- Động cơ cắt: Dùng động cơ một chiều 24 V, 300 vòng/phút Dùng để cắt thanh nhôm Động cơ này được gắn trên giá đỡ được chuyển động nhờ một
động cơ khác Dao cắt nhôm có đường kính là 12 cm
- Động cơ chuyển động động cơ cắt: Dùng động cơ một chiều 12 V, 25 vòng/phút Dùng để chuyển động động cơ cắt
- Băng tải 2: Dùng động cơ một chiều giảm tốc 12 V, 25 vòng/phút Dùng để chuyển sản phẩm vừa cắt ra ngoài
Trang 93.5.2.3 ThuËt to¸n ®iÒu khiÓn m« h×nh:
Trang 10Hoạt động của hệ thống:
Đầu tiên đặt thanh nhôm tại vị trí rãnh cắt Khi bắt đầu hệ thống ta phải chọn chiều dài mà ta định trong chương trình đã được đặt trước (có thể thay
đổi được) 3 chiều dài 10 cm, 15 cm, 20 cm tương ứng với các nút CD1 (I1.0), CD2 (I1.1), CD3 (I1.2) Khi mà đã đặt xong ta bấm nút START để hệ thống bắt đầu, băng tải 1 chạy và ENCODER được gắn đồng trục với băng tải Đầu
ra của ENCODER được đưa vào đầu I1.3 để đếm xung Nếu đếm đủ số xung
mà chương trình đặt tương ứng với độ dài mà ta đã đặt thì động cơ băng tải 1
sẽ dừng lại, tác động động cơ ép (Q0.1) ép chặt thanh nhôm Khi động cơ tác
động vào công tắc hành trình dưới (I0.1) cho động cơ ép dừng Khi động cơ ép dừng thì khởi động động cơ cắt (Q0.3) và động cơ chuyển động dao cắt (Q0.2) tịnh tiến dần và cắt thanh nhôm Đến khi động cơ chuyển động dao cắt tác
động đến công tắc hành trình cuối (I0.2) dừng động cơ dao cắt, khởi động
động cơ nhả ép (Q0.4) và khởi tạo bộ Timer (T37) trễ 5 giây Khi động cơ nhả
ép gặp công tắc hành trình (I0.4) thì dừng động cơ nhả ép Sau khi hết 5 giây T37 làm đảo chiều động cơ chuyện động dao cắt gặp công tắc hành trình (I0.3) làm dừng động cơ chuyển động dao cắt, đồng thời băng tải 2 chạy đưa sản phẩm ra ngoài Khi băng tải 2 chạy ta dùng một bộ Timer để trễ 5 giây sau
đó thì hệ thống sẽ hoạt động lại từ đầu
