Giáo trình hình thành phân đoạn ứng dụng nguyên lý cấu tạo của hệ thống mạch từ p7 pps

Sơ đồ hoạt động của mô hình cắt ống Sau một thời gian thực tập tốt nghiệp tại công ty ống thép Việt Nam, qua việc nghiên cứu các quy trình công nghệ tôi nhận thấy công đoạn cắt ống là c

Khai báo sử dụng các bộ đếm HSC0, HSC1 và HSC2 nên được thực hiện tại vòng quét đầu tiên, khi mà bit SM0.1 có giá trị logic là 1 Thủ tục khai báo tốt nhất là một chương trình con và chương trình con đó được gọi bằng lệnh CALL trong vòng quét đầu

Các công việc của chương trình con khai báo sử dụng Bộ đếm tốc độ cao bao gồm:

- Nạp giá trị về kiểu hoạt động phù hợp cho byte điều khiển Ví dụ như khi khai báo kiểu hoạt động cho HSC1 với:

* Tín hiệu xóa ngoài tích cực khi có logic là 1 thì phải ghi 0 vào SM47.0

* Tín hiệu kích (start) ngoài tích cực khi có logic là 1 thì ghi 0 vào SM47.1

* Tần số đếm bằng tần số của tín hiệu vào thì ghi 0 vào SM47.2

* Đếm tiến theo sườn lên của tín hiệu vào thì ghi 1 vào SM47.3

* Cho phép đổi chiều đếm thì ghi 1 vào SM47.4

* Cho phép thay đổi giá trị dặt trước thì ghi 1 vào SM47.5

* Cho phép thay đổi giá trị đếm tức thời thì ghi 1 vào SM47.6

* Cho phép kích HSC1 thì ghi 1 vào SM47.7

-Xác định chế độ là việc cho bộ đếm bằng lệnh HDEF Ví dụ như muốn xác định chế độ làm việc số 3 cho HSC1 thì thực hiện lệnh sau trong

-Nạp giá trị đếm tức thời ban đầu và giá trị đặt trước Ví dụ nạp giá trị đếm tức thời ban đầu là 0 và giá trị đặt trước là 3 cho HSC1 thì thực hiện lệnh sau trong STL:

MOVD K0 SMD48 giá trị đếm tức thời ban đầu là0

MOVD K3 SMD52 giá trị đặt trước là 3

-Khai báo sử dụng chế độ ngắt vào/ra và kích tín hiệu báo ngắt Ví dụ như sử dụng HSC1 làm tín hiệu báo ngắt vào/ra mã hiệu 13 (khi CV=PV) và mã hiệu 14 (khi đổi chiều đếm) với các chương trình xử lý ngắt tương ứng có nhãn là 0 và 1 thì thực hiện các lệnh sau trong STL:

-Kớch boọ ủeỏm vụựi kieồu laứm vieọc ủaừ ghi trong byte ủieàu khieồn baống leọnh HSC Vớ duù nhử kớch boọ ủeỏm HSC1 theo SMB47 baống caựch thửùc hieọn leọnh sau trong

- STL: HSC K1

3.2.11 Đồng hồ thời gian thực

Đồng hồ này chỉ có từ CPU 224 trở lên, có 2 lệnh đọc và ghi cho đồng

hồ này Những giá trị được đọc hoặc ghi là những giá trị về ngày, tháng, năm,

và các giá trị giờ, phút, giây Các dữ liệu được đọc và ghi với đồng hồ thời gian thực có độ dài 1 byte và được mã hoá thành mã nhị thập phân BCD Chúng nằm trên bộ đệm 8 byte kề tiếp nhau:

Byte 0 năm 00-99

Byte 1 tháng 0- 12

Byte 2 ngày 1 – 31

Byte 3 giờ 0 -23

Byte 4 phút 0 – 59

Byte 5 giây 0 – 59

Byte 6 00

Byte 7 ngày trong tuần 1- 7 (1 là chủ nhật)

Cấu trúc lệnh :

Lệnh đọc dữ liệu từ đồng hồ thời gian thực:

Read _ RTC ( dạng LAD)

TODR ( dạng STL)

Lệnh ghi dữ liệu vào đồng thời gian thực

Set _ RTC ( dạng LAD)

TODW (dạng STL)

Bộ đệm 8 byte được chỉ thị bằng toán hạng T, T có thể là thanh ghi:

T VB, IB, QB, MB, SMB, SB, LB, *VD, *AC, *LD

Tuyệt đối không sử dụng TODR Và TODW đồng thời vừa ở trong chương trình chính và trong chương trình xử lý ngắt Vì khi một lệnh TODR hay TODW đã được thực hiện trong chương trình chính thì trong chương trình ngắt sẽ không được thực hiện nữa

n Kết nối PLC với thiết bị chấp hành

CPU 224 có hai loại, một loại sử dụng nguồn 220 V xoay chiều và một

để cấp nguồn cho PLC thi cọc L(+) đấu với dương nguồn còn chân đất đấu với (-) nguồn

Sơ đồ kết nối như sau:

Chương 4 Xây dựng mô hình cắt ống

4.1 Tổng quan mô hình cắt ống

4.1.1 Nguyên lý hoạt động của mô hình

Hình 26 Sơ đồ hoạt động của mô hình cắt ống

Sau một thời gian thực tập tốt nghiệp tại công ty ống thép Việt Nam, qua việc nghiên cứu các quy trình công nghệ tôi nhận thấy công đoạn cắt ống

là công đoạn quan trọng đã được tự động hoá hoàn toàn và phù hợp với khả năng xây dựng mô hình của đề tài Trong điều kiện cụ thể tôi đã xây dựng mô hình cắt ống tự động trên cơ sở ứng dụng kỹ thuật lập trình PLC và có thể thể hiện một phần công đoạn cắt ống thực tại nhà máy

Trong mô hình cắt ống tự động có các thiết bị cụ thể như sau:

a Khâu băng tải bao gồm :

+ Động cơ kéo băng tải 50W 220V tốc độ 50m/phút

Khâu băng tải

Khâu đo chiều dài

Khâu kẹp ống

Khâu cắt ống Bắt đầu

Kết thúc

b Khâu đo chiều dài

+ Máy phát xung 400xung/vòng điện áp cấp 5V DC, điện áp mức lôgíc

“1” 5V DC

+Khối trụ bằng thép có chu vi 7 cm gắn đồng trục với máy phát xung + Mạch đo chiều dài và hiển thị chiều dài

c Khâu kẹp ống

+ Xilanh khí nén, đầu kẹp, các van khí nén điều khiển bằng điện, van tiết lưu điều chỉnh lưu lượng khí

d Khâu cắt ống

+ Xilanh khí nén, các van khí nén điều khiển bằng điện, van tiết lưu

điêu chỉnh lưu lượng khí

+ Động cơ dao cắt 25W 24VDC, dao cắt

+ Sensor tiệm cận giới hạn hành trình dưới của dao

Tất cả hoạt động của các thiết bị trên đền được PLC chỉ huy làm việc theo chương trình định sẵn Khi mô hình làm việc đầu tiên PLC cho khâu băng tải làm việc, đồng thời khâu đo chiều dài làm việc Khâu đo chiều dài làm việc xong thông báo cho PLC biết đã đủ chiều dài, khâu kẹp ống làm việc kẹp chặt ống Cuối cùng khâu cắt ống làm việc và kết thúc một vòng làm việc Cụ thể các thiết bị tự động được sử dụng trong mô hình nhu sau:

4.2 Các thiết bị tự động xây dựng hệ thống tự động cắt

4.2.1 Các thiết bị cảm biến và điều khiển không lập trình

a Sensor cảm biến tiếp xúc tiệm cận ( Proximity Sensor )

Hình 27 Promixity Sensor

Cảm biến này hoạt động theo nguyên lý cảm ứng đo vị trí và sự chuyển dịch Vật cần đo vị trí được gắn vào một phần tử gây ra sự biến thiên từ thông trong cuộn dây vật gắn vào ở đây là miếng kim loại (Metal Object) Khi phần

tử động tịnh tiến hoặc quay thì hệ số tự cảm của cuộn dây trong Sensor hoặc thông qua sự thay đổi mối liện hệ giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp của biến thế thay đổi gây nên sự thay đổi điện áp giữa hai đầu thứ cấp

Hình 28 Nguyên lý hoạt động của Sensor tiệm cận

Trong mô hình cắt ống Sensor tiệm cận có nhiệm vụ như một công tắc hành trình, giới hạn vị trí dưới của dao cắt ống Đầu ra của Senser này được

đưa vào một đầu vào của PLC, khi dao cắt hết ống gặp Sensor này và nó phát tín hiệu báo cho PLC biết dao cắt xong

b Rơle

Hình 29 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 vào 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

Trường ĐH Nông nghiệp I - 68 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện

U2

c Encorder Máy phát xung theo vòng quay

Hình 30 Encorder

Đây là một loại cảm biến đo chiều dài và tốc độ, trong hệ thống cắt ống

tự động máy phát xung ứng dụng đo chiều dài Đầu trục máy phát xung được gắn đồng trục với một con lăn được tiện với chu vi chính xác là 7 cm Khi băng tải chạy kéo ống đi vào tỳ lên con lăn và làm trục máy phát xung quay và một vòng Encorder phát ra 400 xung ±5 xung Những xung này sẽ được đưa vào một bộ vi xử lý, bộ này sẽ xử lý và chuyển thành chiều dài của ống

Cấu tạo của Encorder 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 Encorder nguồn phát phát liên tục tia hồng ngoại, để đầu thu nhận được tia hồng ngoại này thì lỗ trên đĩa phải nằm giữa cặp thu phát, trục của đĩa máy phát xung là trục của Encorder Khi đầu thu nhận được tín hiệu của đầu phát thì lúc đó tín hiệu ra là mức cao 5 V

4.2.2 Thiết kế lắp đặt mạch đo chiều dài sử dụng vi điều khiển AT90S2313

AT 90S8535 là bộ vi điều khiển CMOS 8 bit tiờu thụ điện năng thấp dựa trờn kiến trỳc RISC Với cụng nghệ này cho phộp cỏc lệnh thực thi chỉ trong một chu kỡ nhịp xung, vỡ thế tốc độ xử lý dữ liệu cú thể đạt đến 1 triệu lệnh trờn giõy ở tần số 1 Mhz Vi điều khiển này cho phộp người thiết kế cú thể tối ưu hoỏ mức độ tiờu thụ năng lượng mà vẫn đảm bảo tốc độ xử lớ Phần cốt lừi của AVR kết hợp tập lệnh phong phỳ về số lượng với 32 thanh ghi làm việc đa năng Toàn bộ 32 thanh ghi đều được nối trực tiếp với ALU

(Arithmetic Logic Unit), cho phép truy cập 2 thanh ghi độc lập bằng một chu

kì xung nhịp Kiến trúc đạt được có tốc độ xử lý nhanh gấp 10 lần vi điều khiển dạng CISC thông thường

H×nh 31 CÊu tróc phÇn cøng cña chÝp AVR AT 90S2313/ SO

AT90S2313/SO

1 4 5

20

12 13 14 15 16 17 18 19

2 3 6 7 8 9 11

RESET XTAL2 XTAL1

VCC

PB0/AIN0 PB1/AIN1 PB2 PB3/OC1 PB4 PB5/MOSI PB6/MISO PB7/SCK

PD0/RXD PD1/TXD PD2/INT0 PD3/INT1 PD4/T0 PD5/T1 PD6/ICP

Hình 32 Chíp vi điều khiển AVR AT 90S2313/ SO

Đặc tính của chíp vi điều khiển:

+ Kiến trúc đường ống lệnh kiểu hai tầng cho phép tăng tốc độ xử lý lệnh + Có chứa nhiều bộ phận ngoại vi ngay trong chíp, bao gồm cổng vào

ra I/O số, bộ biến đổi ADC, bộ nhớ EEPROM, bộ định thời, UART, bộ điều chế độ rộng xung (PWM) Đặc điểm này làm cho chíp AVR nổi bật hơn các dòng vi điều khiển cũ

+ Được chế tạo theo kiến trỳc RISC, hiệu cao và điện năng tiờu thụ thấp + Bộ lệnh gồm 118 lệnh, hầu hết đều thực thi chỉ trong một chu kỡ xung nhịp

+ 32x8 thanh ghi làm việc đa dụng

+ 8KB Flash ROM lập trỡnh được ngay trờn hệ thống

+ Giao diện nối tiếp SPI cho phộp lập trỡnh ngay trờn hệ thống

+ Cho phộp 1000 lần ghi/xoỏ

+ Bộ EEPROM 128 byte

+ Cho phộp 100.000 ghi/xoỏ

+ Bộ nhớ SRAM 128 byte

+ Bộ biến đổi ADC 8 kờnh, 10 bit

+ 32 ngừ I/O lập trỡnh được

+ Bộ truyền nối tiếp bất đồng bộ vạn năng UART

+ Vcc=2.7V đến 6V

+ Tốc độ làm việc: 0 đến 8 Mhz

+ Tốc độ xử lớ lệnh đến 8 MIPS ở 8 MHz nghĩa là 8 triệu lệnh trờn giõy + Bộ đếm thời gian thực (RTC) với bộ dao động và chế độ đếm tỏch biệt

+ 1 bộ Timer 8 bit và 1 bộ Timer 16 bit với chế độ so sỏnh và chia tần

số tỏch biệt và chế độ bắt mẫu

+ Ba kờnh điều chế độ rộng xung PWM

+ Cú đến 13 interrupt ngoài và trong

+ Bộ định thời Watchdog lập trỡnh được tự động reset khi treo mỏy + Bộ so sỏnh tương tự

+ Ba chế độ ngủ : chế độ rỗi (Idle), tiết kiệm điện ( Power save) và chế

độ Power Down

Thiết kế mạch điều khiển và hiển thị chiều dài ống

Mục đích :

Mạch đo chiều dài sẽ nhận tìn hiệu xung từ máy phát xung Trên mạch thiết kế sẵn các nút ấn với các chức năng, ban đầu người vận hành sẽ ấn nút để

đặt chiều dài cần đo, sau đó dữ liệu này sẽ được lưu vào bộ nhớ Flash của chíp AVR Khi ống chạy máy phát xung liên tục phát xung và chíp sẽ đếm những xung này và chuyển thành cm chiều dài với 400 xung tương ứng với 7cm

a Thiết kế và chế tạo mạch điều khiển, hiển thị chiều dài ống

Từ mục đích của mạch đếm và cấu trúc của chíp vi sử lý AT90S2313 ta

đưa ra sơ đồ thuật toán điều khiển như sau: