Thiết kế thi công mô hình trạm trộn bê tông

Tài liệu tham khảo Thiết kế thi công mô hình trạm trộn bê tông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRUONG DAI HOC DAN LAP i THUAT CONG NGHE TP.HCM

KHOA ĐIỆN — DIEN TU

NGANH DIEN CONG NGHIEP

BO MON TU DONG HOA

THIET KE ,THI CONG MO HINH

TRAM TRON BETONG

MỤC LỤC

PHẦN A: GIỚI THIỆU CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÁC THIẾT BỊ

CHÍNH TRONG MÔ HÌNH TRẠM TRON

CHUONGI: Tổng quan hệ thống trạm trộn bêtông 1

H.2 Vai trò của PC - - -<sc x1 v3 9v ngưng 6

H.4 Thời gian quét chương trình .- - HH nh 7

I.5 So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thông thường khác 7

I6 Các bước thiết kế một hệ thống điều khiển dùng PLC 8

H.8 Hoat d6ng ctla m6t PLC eee csccsessceseseeeeessssesssesssessesseens 11

CHUONG III: Khảo sát PLC của hãng OMRON HI.I Khảo sát loại CPMIAI 7-SSĂ nh eeerrrrrsrrrrsrrer 13

CHƯƠNG IV: Các đặc điểm kỹ thuật và cấu trúc vùng nhé cia PLC

IV.I Các thông số kỹ thuật của PLC họ CPMIA 16

IV.2 Cấu trúc vùng nhớ trong PLC - 5s s+s+ecec+esszxes 20

CHƯƠNG IV: Cảm biến trong lượng LoadCell + 24

CHUONG V: Đầu cân S22 123 cv ng HT ng ngơ 28

PHAN B: PHAN THI CONG

CHUONG I: Quy trình công nghệ và chương trình LPC trạm trộn

12 Các yêu cầu công nghệ của hệ thống ccc 36

L3 Quy định tiếp điểm vào ra của hệ thống -. -cs5¿ 37

14 Chương trình điểu khiển PLC dạng LAD - 5s 38

CHUONG II: Các sơ đồ kết nối PLC

IIL1 Sơ đồ kết nối PLC với các thiết bị - ó5 ccstsssrserersees 42

H.2 Sơ đồ điện của tủ điểu khiển 2 sex sxszsxc — 44

Lời nói đầu

Ngày nay lĩnh vực tự động hóa và tin học công nghiệp là mũi nhọn của kỹ huật hiện đại đang phát triển rất sôi động do nhờ những thành tựu của lý thuyết

liễu khiển tự động Những lĩnh vực khác như, tin học công nghiệp, điện tử công uất, kỹ thuật đo lường đang được khai triển trên quy mô rộng lớn, tạo nên

|hững thiết bị và dây chuyền công nghệ sản xuất tự động với năng suất cao và

hất lượng tốt Nhiều hệ thống điểu khiển tự động đã ra đời nhằm phục vụ nhiều Ihu cầu khác nhau của đời sống và được ứng dụng rất thành công dem lại hiệu

Juä công việc rất cao

Riêng nước ta hàng rào thuế quan khu vực được loại bỏ, kinh tế mở cửa

lợp tác với nước ngoài Trước tình hình đó, nền công nghiệp sẽ gặp không ít khó

khăn do còn nhiều dây chuyển sản suất có công nghệ lạc hậu Để có chổ đứng và thế mạnh trên thương trường, nhà nước đã đặc biệt chú trọng đến ứng dụng và

phát triển tự động trong sản xuất, nhằm nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm

và hạ giá thành Một trong những phương án tốt nhất và được sử dụng rộng hiện

ay là thay thế những hệ thống đó bằng bộ điếu khiển PLC Để phát triển mạnh

ơn nữa, nhiệm vụ đặt ra hàng đầu là đào tạo những chuyên gia về tự động hoá hằm cung cấp cho xã hội một lực lượng sản xuất với trình độ kỹ thuật cao

Là một kỹ sư điện công nghiệp, công việc sẽ gắn liền với điều khiển, vận

ành hệ thống sản xuất Như vậy, việc thực hiện luận văn này sẽ tạo điều kiện tốt

hất để tiếp xúc làm quen với những, 'thiết bị tự động, cũng như công việc 1a thi ông mô hình của một dây chuyển sản xuất tự động cơ bản(Dây chuyển trộn tông tự động) Khi đang còn ngồi trên ghế nhà trường, việc tìm hiểu nghiên cứu

ể nắm vững cơ sở lý thuyết cũng như là thực hành về những vấn để tự động hoá

¢6 ý nghĩa quan trong, vì đây chính là điều kiện tốt nhất để học hỏi, tích lũy kinh

nghiệm và là hành trang kiến thức vào đời cần thiết

Vấn để tự động hoá các quy trình sản xuất nhằm nâng cao năng xuất, giảm bớt sức lao động và tạo ra những sản phẩm tốt nhất là vấn để được các thầy cô isinh viên đào sâu nghiên cứu Việc tìm hiểu và ứng dụng bộ điều khiển PLC để thiết kế, thi công mô hình tạm trộn bêtông là nội dung của cuốn luận văn tốt

nghiệp mà em trình bày này |

Cuốn luận văn này giới thiệu sơ khởi về việc thiết kế ,thi công mô hình trạm trộn bêtông Do kiến thức còn nhiều hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót,

em mong được tiếp thu những nhận xét góp ý của quý thầy cô khoa Điện — Điện tử

Em xin chân thành cẩm ơn

PHẦN NỘI

DUNG

(HUONG I | Tổng Quan Trạm Trộn Bêtông

nw A CHUONG I: TONG QUAN VE TRAM

TRON BETONG

Trong lĩnh vực xây dựng bê tông là một nguyên vật liệu cô cùng quang

tọng, chất lượng của bê tông có thể đánh giá được chất lượng của toàn bộ công

hình Do đó việc xác định chính xác khối lượng từng nguyên liệu có trong thành

hẳn bê tông cũng chính là việc xác định chất lượng của nó Vì vậy nhiệm vụ cân

rộn bê tông được đề ra Trong luận văn này chỉ mô tả một hệ thống cân xi măng,

át, đá hoạt động theo hai phương pháp Đó là hoàn toàn tự động hoặc điều khiển ăng tay Nhiệm vụ chủ yếu là khối lượng nguyên liệu cân cần phải chính xác với

ối lượng đặt, cảm biến được sử dụng xác định trọng lượng là loadcell

* Xác định ứng dụng của bê tông:

Những công trình xây dựng khác nhau cần có những loại bê tông khác

hau để thích ứng với môi trường xung quanh Ví dụ như bê tông dùng để xây

ựng nhà cao tầng yêu cầu chất lượng cao, khả năng chịu nén tốt Bê tông dùng

ể đúc các trụ cầu cần phải có chất phụ gia chóng đông và phải có độ bển cao

ong môi trường nước Do đó bê tông sẽ có những loại khác nhau tùy thuộc vào

ục đích sử dụng Loại bê tông được xác định dựa vào tỉ lệ pha trộn các thành

SVTH: Nguyén Cảnh Tường _ "- GVHD: Nguyễn Xuân Vinh

1 Khái niệm chung về bê tông

Bê tông là một hỗn hợp được tạo thành từ cát, đá, xi măng, nước Trong

5 cát và đá chiếm 80%-85%, xi măng chiếm 8%-15%, còn lại là khối lượng của

qước Ngòai ra còn có phụ gia thêm vào để thỏa mãn yêu cầu.Có nhiều loại bê

ông tùy thuộc vào thành phần cát, đá xi măng, nước Mỗi thành phần cát, đá, xi hăng khác nhau sẻ tạo thành nhiều loại mác bê tông khác nhau

2 Các thành phần cấu tạo bê tông

2.1 Xi măng

Việc lựa chọn xi măng là đặc biệt quan trọng trong việc thiết kế bê tông

"ó nhiều loại mác xi măng,xi măng mác càng cao thì độ kết dính càng tốt, tuy hiên giá thành của xi măng củng tăng theo mác của nó Vì vậy khi thiết kế bê ồng ta phải vừa bảo đảm yêu cầu kĩ thuật, vừa bảo đảm yêu cầu kinh tế

2.4 Nước

Nước để chế tạo bê tông là nước phải có đủ phẩm chất để không ảnh

hưởng xấu đến thời gian ninh kết của bê tông vàkhông ăn mòn sắt thép

Phụ gia sử dung có dạng bột, thường có hai loại phụ 81a :

e Loại phụ gia hoạt động bề mặt

Loại phụ gia hoạt động bể mặt mặc dù được sử dụng một lượng nhỏ nhưng

có khả năng cải thiện đáng kể tính chất của hỗn hợp bê tông và tăng cường nhiều tính chất khác của bê tông |

e Loai phu gia rin nhanh

Loại phụ gia rắn nhanh có khả năng rút ngắn quá trình rắn chắc của bê

lông trong điểu kiện tự nhiên, cũng như nâng cao cường độ bê tông Hiện nay trong công nghệ bê tông người ta còn sử dụng phụ gia đa chức năng

^^ (HUONG I _ Tổng Quan Trạm Trộn Bêtông

3L Tỷ lệ pha trộn các thành phần trong bê tông

3.1 Ximăng P400, đá dăm 1020, +: vàng : tính cho 1m3 bê tông

Từ bảng thành phần bê tông này, ta có thể tính toán giá trị khối lượng

của cát, đá, xi măng, nước cho từng mẻ trộn Sau đó lấy các giá trị này để lập

thành một tỷ lệ tương ứng đưa vào đầu cân để lấy tín hiệu điều khiển đưa về

uyễn Xuân Vinh

CHƯƠNG I Tổng Quan Trạm Trộn Bêtông

Ohh eB Mb

4L Mô hình trạm trộn trong luận văn

5 Sơ lược trình tự điều khiển

Nguyên liệu được đưa vào từng bổn sơ cấp gọi là bồn chứa nguyên liệu Vào Các van sẽ lần lượt được điều khiển để xả nguyên liệu xuống máng cân tải

Các nguyên liệu lân lượt được cân khi cân đạt đến khối lượng đặt thì nguyên liệu

kế được xả xuống và được cân trong lượng của mỗi loại nguyên liệu tai máng tải

bằng LoadCell và giá trị cân sẽ được hiển thị trên đầu cân Khi trọng lượng tải

đạt yêu cầu thì van xả tải mở nguyên! 'liệu trộn sẽ xả xuống bổn trộn Khi đó bồn

trộn quay để trộn đều nguyên liệu Sau một thời gian mặc định bồn quay sẽ dừng

Động cơ xã thuận sẽ hoạt động ,bỗn trộn quay xuống đụng công tắc hành trình 1,

Hong co xa thuân dừng Động cơ xả nghịch hoạt động quay bổn trộn lên vị trí ban

lầu ,tiếp tục nhận tải Kết thúc một chu trình hoạt động Hệ thống có hai chế độ làm việc (điều khiển bằng tay hoặc điều khiển bằng tự động) Do nhiệm vụ chính bủa luận văn là cần phải cân chính xác khối lượng nguyên liệu dựa vào khối

lượng đặt nên quá trình hoạt động của hệ thống không được hoàn thiện so với thực

w

!Ẽ

SVTH: Nguyễn Cảnh Tường -4- “GVHD: Nguyễn Xuân 'Vinh

GACOMOLE LOI UE SG DOO LWUT AS ELLE EERE HEM GE eth tt HE Rip OR

6 Yêu cầu cua dé tai:

-Tim hiéu PLC Omron

-Tìm hiểu mô hình trạm trộn bêtông

-Thiết kế thi công mô hình -

-Viết chương trình điều khiển cho PLC

7 Phuong huéng gidi quyét: |

-Do mô hình trạm trộn đã có nên để tài này chỉ giải quyết những vấn để

hung quanh việc điều khiển sao cho trạm hoạt động được tốt

-Từ đó trước tiên ta tìm hiểu và thiết kế thi công phần điện cho mô

hình(Tủ điều khiển )-

-Tìm hiểu về PLC Omron ,chương trình syswin3.3 để viết chương trình

điều khiển cho hệ thống trạm trôn !

-Do phải cân đo nguyên liệu nên ta cần tìm hiểu về LoadCell va Dau can -Tìm hiểu về hoạt động của pittông và van khí nén

-Thiết kế thi công lắp ráp các thiết bị để hệ thống hoạt động

CHUONG II:

GIGI THIEU TONG QUAT VE PLC

IL1 H& THONG DIEU KHIEN LA Gi:

Tổng quất, một hệ thống điểu khiển là tập hợp những dụng cu, thiết bị điện tử được kết nối với nhau thành một hệ thống cho phép ta điều khiển chính xác sự chuyển đổi nhịp nhàng của một quy trình hoặc một hoạt động sản xuất Với thành

qhả của sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thì việc điều khiển những hệ thống

phức tạp sẽ được thực hiện bởi một hệ thống điều khiển tự động hóa hoàn toàn, đó là PLC, nó được sử dụng kết hợp với máy tính chủ Ngoài ra, PLC còn có giao diện để kết nối với các thiết bị khác (như là: bảng điều khiển, động co, contact, cudn day, ) Kha nang chuyển giao mạng của PLC có thể cho phép chúng phối hợp xử lý, điều khiển những hệ thống lớn Ngoài ra, nó còn thể hiện sự linh hoạt cao trong việc phân lòại các hệ thống điều khiển Mỗi một bộ phận trong hệ thống điều khiển đóng một vai tro rat quan trong, PLC sé khong nhận biết được điều gì nếu nó không được kết nối với các thiết bị cảm ứng

I2 VAI TRÒ CỦA PLC

PLC (viết tắt của cụm từ Programmable Logic Controller) là một thiết bị điện

ữ phức tạp, chúng có nhiều loại do nhiêu hãng sản xuất chế tạo ra, nhằm đáp ứng

hu cầu phát triển của nền sản xuất hiện đại Trong một hệ thống dây chuyền sản uất tự động hiện đại có sử dụng bộ điều khiển PLC, thì thiết bị này được coi là phần rung tâm ,là bộ não của hệ thống PLC| nhận thông tin về trạng thái của hệ thống và iểu khiển các bộ truyền động theo một tuần tự xác định trong danh sách lệnh: nhận

ác yêu cầu của đầu vào ,điều khiển các yêu cầu đầu ra theo thứ tự lệnh yêu cầu của

ộ xử lý, đanh sách lệnh là yêu cầu của người lập trình và được lưu trữ trong bộ nhớ

Sự thông minh của một hệ thống tự động hóa phụ thuộc vào khả năng đọc

dác tín hiệu từ các cảm biến tự động của PLC

Hình thức giao diện cơ bẩn giữa PLC và các thiết bị nhập là: nút ấn, cầu

lao, phím, Ngoài ra, PLC còn nhận được tín hiệu từ các thiết bị nhận dạng tự động Ihư: công tắc trạng thái, công tắc giới hạn, cảm biến quang điện, cảm biến cấp độ , Các loại tín hiệu nhập đến PLC phải 1a trang logic ON/OFF hoac tin higu Analog Những tín hiệu ngõ vào này được giao tiếp với PLC qua các modul nhập

11.3.2 Thiết bị xuất Trong một hệ thống tự động hóa, thiết bị xuất cũng là một yếu tố rất quan trọng Nếu ngõ ra của PLC không được kết nối với thiết bị xuất thì hầu như hệ thống

sẽ bị tê liệt hòan toàn Các thiết bị xuất thông thường là: động cơ, cuộn day nam châm, relay, chuông báo Thông qua hoạt động của motor, các cuộn dây, PLC có thé diéu khiển một hệ thống từ đơn giản đến phức tạp Các loại thiết bị xuất là một

phần kết cấu của hệ thống tự động hóa và vì thế nó ảnh hưởng trực tiếp vào hiệu

suất của hệ thống

H.4 Thời gian quét chương trình:

Quá trình đọc các tín hiệu ngõ vào, thực hiệu chương trình và đặt lại giá trị ngõ ra được gọi là thời gian quét chương trình Thời gian quét chương trình là một quá trình liên tục và tuần tự đọc trạng thái tín hiệu ngõ vào, thực hiện thuật toán điều khiếnLogic và cài đặt lại giá trị suất cho thiết bị ở ngõ ra

Đặc điểm của tời gian quét sẽ chỉ ra khả năng điều khiển chính xác và đáp

ứng nhanh của PLC đối với các thay đổi của tín hiệu ngỏ vào

Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian quét: thời gian thực hiện một lần quét thường thay đổi từ 0,1ms đến hang chục ms phụ thuộc vào tốc độ sử lý của CPŨ và hiểu dài chương trình người sử dụng Trong trường hợp người sử dụng dùng hệ thống điều khiển từ xa các thiết bị UO, thời gian quét tăng lên do phải thực hiện truyền dữ liệu cập nhập cho các hệ thống LO điều khiển từ xa

ILS SO SÁNH PLC VỚI CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN THÔNG

HHƯỜNG KHÁC

Hiện nay, các hệ thống điều khiển bing PLC dang dan dan thay thế cho các hệ thống điều khiển bằng relay, contactor thông thường Ta hãy thử so sánh ưu, khuyết điểm của hai hệ thống trên:

© Hệ thống điểu khiển thông thường:

e Thô kệch do có quá nhiều dây dẫn và relay trên bản điều khiển

e Tốn khá nhiều thời gian cho việc thiết kế, lắp đặt

e Tốc độ hoạt động chậm !

e Công suất tiêu thụ lớn

e Khó bảo quản và sữa chữa

e Hệ thống điều khiển bằng PLC: |

e Những dây kết nối trong hệ thống giảm được 80% nên nhỏ gọn hơn

e Công suất tiêu thụ ít hơn

;VTH: Nguyễn Cảnh Tường -7- GVHD: Nguyễn Xuân Vinh

2 2

e Sự thay đổi các ngõ vào, ra và điều khiển hệ thống trở nên dễ đàng hơn nhờ phần mêm điều khiển bằng máy tính hay trén Console

e Tốc độ hoạt động của hệ thống nhanh hơn

e Bảo trì và sữa chữa dễ dàng

e Độ bền và tin cậy vận hành cao

e Giá thành của hệ thống giảm khi số tiếp điểm tăng

e Có thiết bị chống nhiễu

e Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu |

e Dễ lập trình và có thể lập trình trên máy tính, thích hợp cho việc thực hiện các lệnh tuần tự của nó

e Các modul rời cho phép thay thế hoặc thêm vào khi cần thiết

IL6 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ 1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DÙNG PLC

IIL6.1 Xác đỉnh qui trình công nghệ |

Trước tién , ta phai xác định thiết bị hay hệ thống nào muốn điều khiển Mục ích cuối cùng của bộ điều khiển là điển khiển một hệ thống hoạt động.Sự vận hành

a hệ thống được kiểm tra bởi các thiết bị đầu vào Nó nhận tín hiệu và gởi tín hiệu

đ

C đến CPU , CPU xử lý tín hiệu và gởi nó đến thiết bị xuất để điều khiển sự hoạt động

C la hệ thống như lập trình sẵn trong chương trình

Tất cả các thiết bị xuất , nhập bên ngoài đều được kết nối với bộ điều khiển

ap trình Thiết bị nhập là những contact, cảm biến Thiết bị xuất là những cuộn

ây , valve điện từ , motor Sau khi xác định tất cả các thiết bị xuất nhập cần thiết,

h định vị các thiết bị vào ra tương ứng |cho từng ngõ vào, ra trên PLC trước khi viết

hương trình

Khi viết chương trình theo sơ độ hình bậc thang (ladder ) phải theo sự hoạt H.6.3 Viết chương trình:

động tuần tự từng bước của hệ thống

H.6.4 Nap chương trình vào bộ nhớ :

Bây giờ chúng ta có thể cung cấp nguồn cho bộ điều khiển có lập trình

hông qua cổng L/O Sau đó nạp chương trình vào bộ nhớ thông qua bộ console lập tình hay máy tính có chứa phần mềm lọ trình hình thang Sau khi nạp xong, kiểm

ra lat bang hàm chuẩn đoán Nếu được mô phỏng toàn bộ hoạt động của hệ thống để hắc chắn rằng chuơng trình đã hoạt động tốt

H.6.5 Chạy chương trình :

Trước khi nhấn nút Start, phải chắc chắn rằng các dây dẫn nối các ngõ vào,

ra đến các thiết bị nhập, xuất đã được nối đúng theo chỉ định Lúc đó PLC mới bắt

đậu hoạt động thực sự Trong khi chạy chương trình, nếu bị lỗi thì máy tính hoặc bộ

Cbnsole sẽ báo lỗi , ta phải sữa lại cho đến khi nó hoạt động an toàn

1.7 CAU TRUC PHAN CUNG CUA PLC:

Cấu trúc phần cứng của tất cả các PLC đều có các bộ phận sau: bộ xử lý, bộ

Hình : Sơ đồ cấu trúc bên trong của PLC

IL7.1 Đơn vị xử lý trung tâm (CPU);

Là bộ vi xử ly, lién két véi cdc hoat động của hệ thống PLC, thực hiện chương trình, xử lý tín hiệu nhập xuất và thông tin liên lạc với các thiết bị bên ngoài

ML.7.2 Bộ nhớ (Memory):

Có nhiều loại bộ nhớ khác nhau Đây là nơi lưu giữ trạng thái hoạt động của

é thong va bộ nhớ của người sử dụng Để đắm bảo cho PLC hoạt động , phải cần có

ộ nhớ để lưu trữ chương trình, đôi khi| cần mở rộng bộ nhớ để thực hiện các chức

+ Bộ nhớ ghi doc (RAM: Random Access Memory): RAM là một bộ nhớ thường tược dùng để lưu trữ dữ liệu và chương trình của người sử dụng Dữ liệu trong RAM

E bị mất đi nếu nguồn điện bị mất Tuy nhiên vấn để này được giải quyết bằng cách

LC , người ta dùng CMOSRAM nhờ sự tiêu tốn năng lượng khá thấp của nó và

ng cấp pin dự phòng cho các RAM này khi mất nguồn Pin dự phòng có tuổi thọ ít hhất một năm trước khi cần thay thế, hoặc ta chọn pin sạc gắn với hệ thống, pin sẽ lược sạc khi cấp nguồn cho PLC

+ Bộ nhớ chỉ đọc chương trình xóa được (EPROM: Erasable Programmable

tead Only Memory): EPROM luu trữ dữ liệu giống như ROM, tuy nhiên nội dung

ia nó có thể bị xoá đi nếu ta phóng tỉa tử ngoại vào, người viết phải viết lại chương

tình trong bộ nhớ

+ Bộ nhớ chỉ đọc chương trình xoá được bằng điện (EEPROM: Electric

trasable Programmable Read Only Memory): EPROM kết hợp khả năng truy linh

ông của RAM và tính khả biến của EPROM, nội dung trên EEPROM có thể bị xoá

à lập trình bằng điện, tuy nhiên chỉ giới hạn trong một số lần nhất định

IL8 Hoạt động của một PLC |

Về cơ bản hoạt động của một PLC cũng khá đơn giản Đầu tiên, hệ thống các cổng vào/ra (Input/Output) (còn gọi là các Module xuất/nhập) dùng để đưa các tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi vào CPU (như các sensor, conftact, tín hiệu từ động cơ )

Sảu khi nhận được tín hiệu ở ngõ vào thì CPU sẽ xử lý và đưa các tín hiệu điều khiển

qua Module xuất ra các thiết bị được điều khiển

Trong suốt quá trình hoạt động, CPU đọc hoặc quết (scan) dữ liệu hoặc trạng

thái của các thiết bị ngoại vi thông qua ngõ vào, sau đó thực hiện các chương trình

trong bộ nhớ như sau: một bộ đếm chương trình sẽ nhận lệnh từ bộ nhớ chương trình đựa ra thanh ghi lệnh để thi hành Chương trình ở dạng STL (Statement List — Dang lệnh liệt kê) hay ở dạng LADDER (dạng hình thang) sẽ được dịch ra ngôn ngữ máy cất trong bộ nhớ chương trình Sau khi thực hiện xong chương trình,sau đó là truyền

thông nội bộ và kiểm lỗi sau đó CPU sẽ gởi hoặc cập nhật (update) tín hiệu tới các

thiết bị, được điều khiển thông qua Module xuất Một chu kỳ gồm đọc tín hiệu ở ngõ vào, thực hiện chương trình ,truyền thông nội và tự kiểm tra lỗivà gởi cập nhật tín hiệu ở ngõ ra được gọi là một chu kỳ quét (Scanning)

Như vậy tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra thì lệnh không xử lý trực tiếp với

cổng vào ra mà sẽ xử lý thông qua bộ nhớ đệm Nếu có sử dụng ngắt thì chương trình

cbn tương ứng với từng tín hiệu ngắt sẽ được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận chương trình Chương trình ngắt chỉ thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu nøắt và có thể xây ra ở bất kì điểm nào trong vòng quét

Trên đây chỉ là mô tả hoạt động đơn giản của mét PLC, với hoạt động này sẽ iúp cho người thiết kế nắm được nguyên tắc của một PLC Nhằm cụ thể hóa hoạt

Ong cua mot PLC, sd đồ hoạt động của một PLC là một vòng quét (scan) như sau

Thực tế khi PLC thực hiện chương trinh (Program Execution), PLC khi cap

hat tin hé ngd vao (ON/OFF), cac tin hiệu này không được truy xuất tức thời để đưa

h (Update) ở ngõ ra mà quá trình cập nhật tín hiệu ở ngõ ra (ON/OFF) phải theo hai ước: khi xử lý thực biện chương trình, vi xử lý sẽ chuyển đổi các mức logic tương Ing ở ngõ ra trong “chương trình nội” (đã được lập trình), các mức logic này sẽ

huyén d6i ON/OFF Tuy nhiên lúc này các tín hiệu ở ngõ ra “thật” (tức tín hiệu được

ưa ra tại Module out) vẫn chưa được đưa ra Khi xử lý kết thúc chương trình xử lý, iệc chuyển đổi các mức logic (của các tiếp điểm) đã hoàn thành thì việc cập nhật

ác tín hiệu ở ngõ ra mới thực sự tác động lên ngõ ra để điều khiển các thiết bị ở ngõ

$VTH: Nguyễn Cảnh Tườn 8 ==11~- | GVHD: Nguyễn Xuân Vinh

va ca mifc d6 giao tiép giifa PLC vdi các thiết bị ngoại vi (màn hình hiển thị ) Vi xử

lý chỉ có đọc được tín hiệu ở ngõ vào chỉ khi nào tín hiệu này tác động với khoảng thời gian lớn hơn một chu kỳ quét Nếu thời gian tác động ở ngõ vào nhỏ hơn một chu

kỳ quét thì vi xử lý xem như không có tín hiệu này Tuy nhiên trong thực tế sản xuất,

t

t

rong các hệ thống chấp hành là các hệ thống cơ khí nên tốc độ quét như trên có

ể đáp ứng được các chức năng của dây chuyển sản xuất Để khắc phục khoảng thời gian quét đài, ảnh hưởng đến chu trình sản xuất, các nhà thiết kế còn thiết kế hệ thống PLC cập nhật tức thời,dùng bộ đếm tốc độ cao (High Speed Counter) cac hé thống này thường được áp dụng cho các PLC lớn có số lượng ƯO nhiều, truy cập và

xử lý lượng thông tin lớn

RRONGEOMO IM DYLEDO Ml 2” AGEL MEE DR, AO DE AE 1W 4

CHƯƠNG II:

KHẢO SÁT PLC CỦA HÃNG

OMRON

II.1.1 Giới thiệu chung:

Các bộ điều khiển lập trình của hãng OMRON rất đa dạng, gồm các loại

PMIA, CPM2A, CPM2C, CQMI, những loại PLC nên tạo thành từ những hodul rời kết nối lại với nhau, có thể cho phép mở rộng dung lượng bộ nhớ và mở

ộng vác ngõ vào, ra Vì vậy chúng được sử dụng rất linh hoạt và đa dang trong hực tiễn Ngoài ra, hãng OMRON còn sản xuất các bộ PLC có cấu trúc cố định,

ác PLC này chỉ được cho các công việc đặc biệt nên không đòi hỏi tính linh hoạt

Các PLC đều có cấu trúc gồm: bộ nguồn, CPU, cdc Port I/O, cdc modul ƯO

ặc biệt Để có được một bộ PLC hoàn chỉnh thì ta phải lắp ráp các modul này

hi với nhau Việc kết nối này thực hiện khá đơn giản và cho phép thay thế dễ

àng

IH.1.2 Các thành phần của CPU:

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

1 - Nguồn cung cấp: tuỳ theo loại CPU mà ta dùng nguồn AC từ 100V- '40V hoặc nguồn DC 24V |

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

toàn cho người sử dụng

4 - Nguồn cung cấp cho ngõ vào : đây là nguồn 24V DC được dùng để

¿ung cấp điện áp cho các thiết bị 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 đèn báo chế độ làm việc của CPU : các đèn báo này cho chúng

la biết chế độ làm việc hiện hành của PLC

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

9 - Đèn báo trạng thái ngõ ra: ¡các đèn báo trạng thái ngõ vào sẽ sáng khi

các ngõ ra ở trạng thái ON

SVTH: Nguyễn Cảnh Twang —_ 13 - - GVHD: Nguyễn Xuân Vinh

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

lầ tín hiệu Analog, được lưu giữ vào vùng nhớ [R250 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 cầm tay ,

(xanh) | RUN hoặc 6 ché d6 MONITOR

Off PLC dang 6 ché d6 PROGRAM

hoặc bị lỗi

hoặc cổng RS-232C

Off Dữ liệu không được chuyển vào

| CPU thong qua céng Peripheral

12 - Cổng giao tiếp RS-232C : liên kết PLC với thiết bị lập trình (ngoại trừ

hiết bị lập trình cầm tay và máy tính cl u)

13- Communication Switch : la công tắc , chọn để sử dụng một trong hai ổng Peripheral hoắc cổng RS-232C để hên kết với thiết bị lập trình

14 -Phần mở rộng : kết nối CPU và PLC với khối mở rộng I/O hoac khối mở

Ong ndi chung ( Analog I/O Unit, Temporature Senson Unit .) , c6 thể kết nối 3

1 Đầu nối ngõ vào : liên kết CPU với các thiết bị ngõ vào

Đầu nối ngõ ra : liên kết CPU với các thiế bị ngõ ra

Cáp kết nối đơn vi mé rong I/O với CPU

§VTH: Nguyễn Cảnh Tường -14- _GVHD: Nguyễn Xuân Vinh

HI.1.4 Các thành phần của Modul nhập xuất Analog

Modul I/O Analog thuc hién việ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu

số hoặc từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự để giao tiếp giữa CPU với các thiết bị tửơng tự như máy phát sóng cảm biến ¡ các dụng cụ đo và các thiết bị điểu khiển

khác |

Modul I/O Analog cé khoang thay đổi tín hiệu điện áp từ 0-10V hoặc từ 0-

W (đối với Analog Input) và từ -10-10V (Analog Out Put) Một CPU có thể kết

ối với 3 modul Analog O (2 Analog Input và 1 Analog Output )

Dữ liệu đã được biến đổi thì ie lưu trữ trong vùng phân bổ words của

Analog I/O Unit và nó được sử dụng bởi lệnh đọc nội dung của Words nga vào

A 4 » Z ° Z 1% | k 2 4 : ` nw wn 2 , ~

Một chức năng khác của nó là xử lý giá trị trung bình đề cho tất cả các div

liệu ở ngõ ra ổn định Nó còn có chức năng phát hiện dây dẫn bị đứt khi tầm ngõ

ào được đặt khoảng 4-20mA., hoặc từ 1-5 V

1 Các đầu nối của khối Analo¿ UO : kết nối với các thiết bị tương tự nhập

Dặc xuất |

2 Cáp kết nối của phần mở rộng : kết nối Analog 1O Unit với cổng mở

rộng của CPU hoặc của khối mở rộng khác

3.Cổng mở rộng : Kết nối cổng mở rộng I/O Unit với khối mở rộng khác

Analog I/O Unit, Temperature Senson Unit hodc Compo Bus/S V/O Link Unit)

Một CPU chỉ có thể kết nối tối đa 3 khối mở rộng

II.2 CÁC KIỂU LIÊN KẾT TRUYỀN THÔNG CỦA PLC:

II 2.1 Truyền thông liên kết chủ :

Là mối liên kết “ chủ - tớ 6 giữa máy tính chủ hoặc thiết bị lập trình

ầm tay với PLC Sử dụng để đọc / ghi dữ liệu từ thiết bị lập trình vào PLUC

e_ Truyền thông liên kết dị ủ 1-1:

Thực hiện việc liên kết 1 - Igiữa CPMIA CPU với máy tính tương

hích, máy tinh IBM PC/AT hoặc mà | diéu khiển PT thông qua céng Peripheral

Chương trình viết cho PLC được thực hiện thông qua 2 thiết bị là máy

nh cá nhân và Programming Con sole Để dùng máy tính cá nhân, ta phải có

phần mềm lập trình tương thích với PLE được cài đặt trong máy và cáp nối

HUAT CUA PLC HO CPMIA:

đột lLoại |20A : ngột | pc |

GVHD: Nguyễn Xuân 'Vinh

: số kỹ thuật cụ thể Các thông số kỹ thuật

hy được nhà chế tạo cung cấp Sau đây là các thông số kỹ thuật của họ CPM1A:

PU te

lượng Tụ ngõ | 300 mAL: chỉ dùng để cấp nguồn cho ngõ vào bên _ tra cap

(chỉ loại

AC

Điện trở cách | 20 MO (ở 500 VDC) giữa các thiết bị đầu cuối AC và

Khả năng chống | Theo tiêu chuẩn Châu Âu IEC6100-4-4;

Điện trở dao | 10 đến 57 Hz, biên độ 0.075-mm, 57 đến150 Hz, tốc

Thời gian giữ | Loại AC: thấp nhất là 10ms

cung cấp nguồn _| Loại DC: thấp nhất là 2ms

Trọng lượng của | Loại 20 ngõ vàp ra: 300 g max

khối mởrộng |Loạicó8ngõra : 250g max

ƯO Loại có 8 ngõ vào : 200 gmax

Trọng lượng của | Modul mở rộng Analog: 150 g max

khối mở rộng | Modul cảm biến nhiệt : 250 g max

modul mở rộng CompBus/S: 200 g max

Ngôn ngữ lập trình | Sơ đồ bậc thang

Độ dài lệnh 1 bước/lệnh: từ 1 đến 5 words/lệnh

Các loại lệnh Các lệnh cơ bản: 14

Các lệnh đặc biệt: 105 loại, 185 lệnh

Thời gian thực hiện | Các lệnh cơ bản: 0.64 HS (lệnh LD)

lệnh Các lệnh đặc biệt: 7.8 us (ênh MOV)

Dung lượng của | 4,096 words

Cac Chi có|20tiếpđiểm |30tiếpđiểm |40 tiếp diém

4đ Có modul | Tối đa 80 tiếp | Tối đa 90 tiếp | Tối đa 100

rộng Các bit ngõ vào IR 00000 đến IR 00915 Các bit ngõ ra IR 01000 đến IR 01915 đác bit làm việc | 928 bits : IR 02000 đến IR 04915 và IR 20000 đến IR22715

CHUGNG IV | Cái Đặc Điểm Và Cấu Trúc Vùng Nhớ PUC

Bộ đếm tốc độ cao | Một bộ đếm tốc độ cao: 20 kHz cho một pha hoặc 5kHz cho

hai pha (dùng phương pháp đếm tuyến tính)

Bộ điểu khiển | Hai đường điểu khiển, phạm vi điểu chỉnh 0 đến 200V

Bảo vệ bộ nhớ Các nội dung trong vùng nhớ đữ liệu HR, AR và các giá trị

bộ đếm được duy trì trong suốt thời gian ngắt nguồn

Chức năng Chuyển đổi dạng CMOS (phía CPU của PLC) va RS232C

(phía máy tính cá nhân)

Clch điện RS232C được cách li bởi một bộ chuyển đổi

Mức năng lượng sử | Lớn nhất là 03A

dung

SVTH: 'Nguyễn Cảnh T ường i 19 - "GVHD: Nguyễn Xuân Vinh

CHƯƠNG IV cá Đặc Điểm Và Cấu Trúc Vùng Nhớ PUC

s9 A20

Điện trở dao động 10-75 Hz: biên độ 0.075mm

75-150Hz: tốc độ đạt được 9.8m/s” ở mỗi hướng X, Y, Z

Đồ ẩm 10% - 90% (không có hơi nước ngưng tụ)

Trong ludng Lớn nhất 200g !

1.2 CAU TRUC VUNG NHỚ TRONG PLC:

Bộ nhớ trong PLC được tổ chức thành các nhóm như sau:

Vùng nhớ này được chia ra làm 2 vùng nhỏ:

Vùng suất nhập: Các Bit trong vùng này được phân bố đều cho các

gõ nhập và xuất Chúng phản ánh trạng thái ON/OFF của tín hiệu ngõ vào và tín

liệu ngõ ra Các Bít nhập bắt đầu tử 1R01000

Vùng làm việc: Đối các CPMI - CPU thì tất cả các Bit nằm trong thoảng IR020 đến IR040 và IR200 đến IR231 không sử dụng các chức năng đặc

Biệt mà nó được sử dụng như các Bít làm việc

Có 384 Bit từ SR23200 đến SR25515 Các Bit này thực biện các chức

hăng riêng biệt như cờ báo và các Bit điều khiển

Vùng nhớ TR:

Có 8 Bit từ TRO đếnn TR7| khi một sơ đồ phức tạp không thể lập trình

bằng mã gợi nhớ thì các Bít này được sử dụng để kưu trữ thời gian điều kiện thực

hiện tại điểm rếnhánh Chúng chỉ được sử dụng cho mã gợi nhớ, khi lập trình try iếp sơ đồ hình thang bằng cách sử dụng phần mềm Ladder Suport Software (LSS)

hoặc SYSMAC Suport Sofware (SSS) thì các Bít TR được sử lý một cách tự động

SVTH: Nguyễn Cảnh Tường - 20 - “GVHD: Nguyễn Xuân Vinh

Các Bit TR giống nhau không thể sử dụng quá 1 lần trong cùng một hệ

lệnh, nhưng có thể sử dụng lại trong các bộ Bit TR không thể kiểm tra được từ các

Vùng nhớ HR: (vùng giữ) |

-Có 320 Bits từ HR0O0000 đến HR1915 Các Bít trong vùng này sẽ giữ

lại trạng thái ON hoặc OFF của nó khi PLC mất nguồn hoặc PLC ngừng hoạt

-Các Bít này cũng có thể sử dụng như các Bit làm việc

Vùng nhớ AR:

Có 256 Bit từ AR0000 đến AR1515 Các Bit trong vùng này được sử

dụng chủ yếu như là các cờ báo liên quan đến trạng thái hoạt động của PLC

Có 256 Bit tt? LROOOO đến LR1515 Khi PLC lién két 1:1 véi PLC

khác, các Bít này được sử dụng để chia dữ liệu Trong các Bít này LR có thể dùng

$VTH: Nguyễn Cảnh Tường =21- 'GVHD: Nguyễn Xuân Vinh

Vùng làm | IR200 - IR23\1 IR23115 tự

(512 bit) `

trình Các bit này phục vụ cho các chức năng

` HROO - HRI9 R0000 - H liệu và giữ trạng Vùng HR 1915 N

(20 word) | (320 bit) thái

| (256 bit) liệu 1:1 với PC khác

xa tt 1:N////1(((lA ((((IẢẾ(((DUANE (ĂỂ((MAAE (xá Ẩ dH chau semi lle 2° EMITTER AMIOLENM EG Lita FU bie “8 LAGI EM LEE EMD

SVTH: Nguyễn Cảnh Tường -22- GVHD: 'Nguyễn Xuân Vinh

cách kết nối loadcell vào hệ thống cũn

SVTH: Ne guyén 1 Canh Tường " - 24- _GVHD: Nguyễn 3 Xuân Vinh

Cảm Biến Trọng Lượng LOADCELL

CHUONG V:

CAM BIEN TRONG LUONG

V CẢM BIẾN TRỌNG LƯỢNG (LOADCELL):

Cấu tạo của LoadCell :

-LoadCell gồm một vật † chứng dan hội, là một khối nhôm hoặc thép không

badcell có màu sắc khác nhau Có thể kể ra như sau :

Exc+

Sig+

Exc-

Sig-

Exc+ Do Vang Xanh Đỏ

Exc- Đen Nau Den Trang Sig+ Xanh Xanh Trắng Xanh(green)

Có nhiều kiểu hình dạng load ‘ell cho những ứng dụng khác nhau Do đó

khác nhau trong từng trường hợp