Đồ án điều khiển hệ thống tự động đóng nắp chai bằng PLC

Thực tế, đã từ lâu và hiện nay cũng vậy việc sản xuất những sản phẩm được bảo quản trong chai, lọ,lon là rất nhiều, chúng đóng góp một phần sản phẩm rất lớn cho xã hội .Trong phạm vi đồ

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

Nhận xét của giáo viên phản biện

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Tuấn Hồ Đình Hưng

Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG

ĐÓNG NẮP CHAI BẰNG PLC

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Tuấn

Sinh viên thực hiện : Hồ Đình Hưng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH

KHOA ĐIỆN



NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC

ĐỀ TÀI:

ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐÓNG NẮP CHAI BẰNG PLC

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Tuấn

Sinh viên thực hiện : Hồ Đình Hưng

Mã số sinh viên: 0211040293

Lớp : Đại học Điện A_K2

Nội dung các phần thuyết minh:

1 Giới thiệu chi tiết nội dung đề tài

2 Giới thiệu thiết bị điều khiển và áp dụng viết chương trình cho hệ thống điều khiển

tự động đóng nắp chai bằng PLC

3 Lập các sơ đồ mạch động lực và điều khiển cho hệ thống

4 Lập hồ sơ trang bị điện cho hệ thống điều khiển tự động đóng nắp chai bằng PLC

5 Kết luận

Các bản vẽ : (trong thuyết minh)

1 Bản vẽ mô tả hệ thống điều khiển tự động đóng nắp chai bằng PLC

2 Bản vẽ lưu đồ giải thuật mô tả (bằng lời)

3 Bản vẽ lưu đồ giải thuật mã hoá (bằng lôigic)

4 Bản vẽ mạch kết nối của thiết bị điều khiển

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Tuấn Hồ Đình Hưng

MỤC LỤC

Lời nói đầu 5

Chương I:

Chi tiết nội dung đề tài và giới thiệu về công nghệ 1.1 - Đặt vấn đề 6

1.2 - Yêu cầu công nghệ 6

1.3 - Mô tả hoạt động hệ thống 11

1.4 - Lưu đồ thuật toán điều khiển hệ thống Tự động đóng nắp chai 12

Chương II:

Giới thiệu tập lệnh cơ bản , thiết bị điều khiển lập trình và chương trình điều khiển hệ thống Tự động đóng nắp chai trên S7 -200

2.1 - Giới thiệu thiết bị điều khiển lập trình 13

2.2 - Tập lệnh cơ bản dùng trong thiết bị điều khiển khả trình PLC S7 – 200 19

2.3 - Sơ đồ kết nối vào ra của thiết bị PLC S7 – 200 29

Chương III: Sơ đồ mạch động lực và điều khiển tự động đóng nắp chai bằng PLC S7 – 200 3.1 - Sơ đồ mạch điều khiển 30

?????? Chương IV: Trang bị điện hệ thống tự động đóng nắp chai PLC S7 – 200 4.1 - Thiết bị dùng trong hệ thống 37

4.2 - Những chú ý khi vận hàmh và thay thế, sửa chữa 37

Chương V: Kết luận Tài liệu tham khảo 37

Lời nói đầu

Hiện nay, trong công cuộc xây dựng đất nước trở thành một nước công nghiệp phát

triển, cuộc sống ngày càng hiện đại, yêu cầu ứng dụng tự động hoá ngày càng cao vào

đời sống sinh hoạt, sản xuất Mặt khác, với phát triển như vũ bão của công nghệ thông

tin, công nghệ điện tử đã làm xuất hiện một loại thiết bị, thiết bị này đã đáp ứng được

yêu cầu nói trên, đó là thiết bị điều khiển khả trình “ PLC ”

Ngày nay với sự tự động hóa ngày càng cao, các nhà máy hầu hết đều áp dụng những

tiến bộ khoa học tân tiến nhất để cho ra những sảm phẩm chất lượng cao mà giá thành

phù hợp với người tiêu dùng Mặt khác, để đảm bảo tính chính xác cao hơn trong sản

xuất các nhà máy sản xuất bắt buộc phải sử dụng đến máy móc thiết bị tự động, mặc

dù có thể chi phí đầu tư cho máy móc thiết bị là lớn, thậm chí rất lớn nhưng do nhu

cầu của thị trường và tính cạnh tranh khốc liệt trên thị trường thì việc đưa máy móc

thiết bị tự động vào sản xuất là điều tất yếu của các nhà máy Thực tế, đã từ lâu và hiện

nay cũng vậy việc sản xuất những sản phẩm được bảo quản trong chai, lọ,lon là rất

nhiều, chúng đóng góp một phần sản phẩm rất lớn cho xã hội Trong phạm vi đồ án

môn học này tôi dùng thiết bị lập trình PLC để viết chương trình cho hệ thống điều

khiển tự động đóng nắp chai

Trong thực tế có rất nhiều loại PLC của nhiều hãng sản xuất như : Hãng Siemens -

Đức, Omron - Nhật, Goldstar - Hàn quốc…trên thị trường Việt Nam PLC là thiết bị

mới đang được ứng dụng rộng rãi cũng như thế chỗ tất cả thiết bị cũ trong tương lai

Thiết bị khả trình PLC mà tôi sử dụng để viết chương trình điều khiển đóng nắp

chai trong đồ án này là PLC S7 -200 của hãng Siemens - Đức Trong quá trình làm đồ

án còn gặp nhiều khó khăn, nhưng được sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Anh Tuấn em

đã hoàn thành xong đồ án này

Mặc dù đã cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi một số sai sót Rất mong sự

đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, cũng như các bạn đồng nghiệp để đồ án được

hoàn thiện hơn

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Tuấn Hồ Đình Hưng

Chương I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐÓNG NẮP CHAI

1.1- Đặt vấn đề:

Sản phẩm sản xuất được bảo quản trong chai lọ, ngoài sự bảo quản của các hóa

chất (nếu có) thì rõ ràng phải được đóng nắp cẩn thận để nhằm bảo quản một cách tốt

nhất cho sản phẩm, và hiện nay các sản phẩm đóng chai được sản xuất ngày càng

nhiều phục vụ nhu cầu ngày càng cao của xã hội, một phần do các sản phẩm đóng chai

nói chung được bảo quản tốt hơn và có thể để được lâu hơn so với khi bảo quản trong

hộp, túi nilong…và tất nhiên một phần nữa đó là về mặt thẩm mỹ của sản phẩm (ở đây

chưa nói về nhãn mác của sản phẩm) nên các sản phẩm đóng trong chai, lọ ngày càng

được sản xuất nhiều hơn Và tất nhiên song song với nó là công nghệ đóng nắp chai

điều khiển bằng hệ thống PLC, khâu không thể thiếu trong dây chuyền sản xuất các

sản phẩm đóng chai

1.2 – Yêu cầu công nghệ

+ Hai băng tải :

- Băng tải 1 : chuyền chai

- Băng tải 2 : chuyền nắp chai

+ Có 5 cảm biến lần lượt là :

- Cảm biến siêu âm phát hiện chai bị nứt

- Cảm biến quang kiểm tra chai không có nước hoặc chưa đầy

- Cảm biến tiệm cận kiểm tra chai thành phẩm

- Cảm biến quang kiểm tra nắp chai hỏng

- Cảm biến quang kiểm tra nắp chai tốt

+ Các Cylinder được sử dụng như sau :

- Cylinder đẩy chai nứt vào ngăn chứa phế phẩm

- Cylinder kẹp chai

- Cylinder tịnh tiến đóng nắp chai

- Cylinder đẩy nắp chai hỏng

+ Một cái van nhả nắp xuống Cylinder đóng nắp

1.2.1 Một số loại cảm biến siêu âm

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Tuấn Hồ Đình Hưng

Cảm biến siên âm có nhiều loại, tùy theo công dụng như để nhận biết vật trong khoảng

cách gần hay xa, nhận biết các vật có tính chất khác nhau và trong những điều kiện

hoạt động khác nhau mà người ta chế tạo các loại cảm biến siêu âm cũng khác nhau

* Cảm biến siêu âm và nguyên tắc TOF (Time Of Flight)

Sóng siêu âm được truyền đi trong không khí với vận tốc khoảng 343m/s Nếu một

cảm biến phát ra sóng siêu âm và thu về các sóng phản xạ đồng thời, đo được khoảng

thời gian từ lúc phát đi tới lúc thu về, thì máy tính có thể xác định được quãng đường

mà sóng đã di chuyển trong không gian Quãng đường di chuyển của sóng sẽ bằng 2

lần khoảng cách từ cảm biến tới chướng ngoại vật, theo hướng phát của sóng siêu

âm.Hay khoảng cách từ cảm biến tới chướng ngại vật sẽ được tính theo nguyên lý

Cảm biến siêu âm có thể được mô hình hóa thành một hình quạt, trong đó các điểm ở

giữa dường như không có chướng ngại vật, còn các điểm trên biên thì dường như có

chướng ngại vật nằm ở đâu đó

* Thông số một số loại cảm biến siêu âm SRF

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Tuấn Hồ Đình Hưng

*: Ước tính góc của hình nón cảm biến ở 1 / 2 cảm biến

*: Số vang ghi lại bởi cảm biến Đây là những tiếng vọng ghi từ đọc gần đây nhất, và

được ghi đè mới bằng mỗi lần khác nhau

A: Những cảm biến nhỏ hơn điển hình (SRF 05/04 / 08) kích thước

B: Phạm vi thời gian có thể được điều chỉnh xuống bằng cách điều chỉnh được

C: cảm biến này cũng bao gồm một photocell ở mặt trước để phát hiện ánh sáng

D: Hoạt động ở một tần số 235kHz cao hơn

1.2.2 Một số loại cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận là giải pháp đủ khả năng và chung nhất để phát hiện đối tượng mà

không cần chạm vào Cảm biến tiệm cận được sử dụng phổ biến nhất là loại cảm ứng

từ, nó phát ra một trường điện từ để phát hiện đối tượng kim loại đi qua gần bề mặt

của nó Đây là cách thông thường dễ nhất mà kỹ thuật cảm biến áp dụng cho những

ứng dụng phát hiện đối tượng kim loại trong phạm vi một hoặc hai inch của bề mặt

cảm biến Cảm biến tiệm cận của Autonics có 12 chủng loại gồm 6 loại khác nhau,

cảm ứng từ và điện dung, và duy trì vị trí số 1 thị trường Hàn Quốc hơn 10 năm qua,

và vẫn nỗ lực để cải tiến chất lượng sản phẩm và độ tin cậy cảm biến lên mức cao nhất

của thị trường toàn cầu Nếu bạn đang tìm kiếm loại cảm biến tiệm cận đáng tin cậy và

giá cả hợp lý, Autonics là câu trả lời

* CR Serie : Cảm biến tiệm cận loại điện dung

* PFI Series : Cảm biến tiệm cận loại dẹp

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Tuấn Hồ Đình Hưng

* PT Series : Hộp mối nối

1.2.3 Một số loại cảm biến quang

Các thiết bị chuyển mạch quang điện có thể vận hành theo kiểu truyền phát, vật thể

cần phát hiện sẽ chắn chùm sáng không cho chúng chiếu tới thiết bị dò hoặc theo kiểu

phát xạ vật thể cần phát hiện sẽ phản chiếu chùm sáng lên thiết bị dò

Trong cả hai kiểu, cực phát bức xạ thông thường gọi là điốt phát quang (LED) thiết bị

dò bức xạ có thể là các transistor quang thường là một cặp transistor Cặp transistor

này làm tăng độ nhạy của thiết bị tuỳ theo mạch được sử dụng đầu ra có thể được chế

tạo để chuyển mạch đến mức cao hoặc mức thấp sau khi ánh sáng truyền đến

transistor Các bộ cảm biến được cung cấp dưới dạng các hộp cảm nhận sự có mặt của

vật thể ở khoảng cách ngắn

VËt thÓ Diode ph¸ t quang

ThiÕt bÞ dß quang häc

VËt thÓ nguån s¸ ng

ThiÕt bÞ dß quang häc

C¸ c ch©n kÕt nèi ®iÖn

1.2.4 Cylinder

Cylinder là một thiết bị giống như trục lăn , dùng để làm những băng chuyền dể di

chuyển những vật đặt trên nó Thiết bị này đặc biệt phù hợp với những nhà máy sản

xuất ở Việt Nam chúng ta

*Ta có một số hình ảnh của cylinder như sau:

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Tuấn Hồ Đình Hưng

1.3 - Mô tả hoạt động hệ thống

Sau khi qua khâu chiết rót, chai được băng tải chuyển đến khâu đóng nắp Như

vậy, bắt đầu qua khâu chiết rót thì khâu tiếp theo sẽ được mô tả như sau :

Chai đi từ khâu chiết rót có thể sẽ có chai bị nứt ( không vỡ, vì muốn chiết rót

nước vào chai thì trước đó khâu chiết rót phải phát hiện chai bị bể, vỡ trước), vì chai

nứt thì vẫn có thể chứa nước nhưng không đẹp về thẩm mỹ nên sẽ không được xuất ra

thị trường, vì vậy chai nứt sẽ bị loại ở khâu này(hoặc vẫn có thể sẽ bị loại ở khâu chiết

rót) Vậy, một cảm biến siêu âm sẽ được đặt để phát hiện chai bị nứt Một cảm biến

quang sẽ được đặt để phát hiện chai không có nước hoặc chưa đầy nước.Chai nứt và

chai không có nước hoặc chưa đầy nước sau khi được cảm biến phát hiện sẽ bị

Cylinder đẩy xuống ngăn chứa phế phẩm

Các chai đảm bảo chất lượng tiếp tục được băng tải chuyển đi, Khi chai đi đến

chỗ đóng nắp sẽ có một cảm biến tiệm cận phát hiện, và sẽ có một cylinder kẹp chai

lại, cùng lúc đó sẽ có một cylinder tịnh tiến xuống đóng nắp chai Về nắp chai, khi có

tín hiệu của cảm biến kiểm tra nắp nguyên thì van sẽ nhả nắp xuống Cylinder dập nắp

chai

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Tuấn Hồ Đình Hưng

1.4– Lưu đồ thuật toán điều khiển hệ thống đóng nắp chai

Nứt

Chưa đầy

Tốt

Hỏng Hỏng

TốtĐẩy nắp hỏng

Chai

ChaihỏngSTART

kẹp chai

Nắp

không được

Chương II Giới thiệu tập lệnh cơ bản , thiết bị điều khiển lập trình và chương trình điều

khiển hệ thống Tự động đóng nắp chai trên S7 -200 2.1- Giới thiệu thiết bị điều khiển lập trình PLC

END

Đưa vào Cylinder đóng nắp

Đóng nắp

Cylinder đẩy chai

phế phẩm phế phẩm

kẹp được

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Tuấn Hồ Đình Hưng

PLC viết tắt của Programable Logic Controller là thiết bị điều khiển logic khả

trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn

ngữ lập trình, bộ điều khiển thoả mãn các yêu cầu:

- Lập trình dễ dàng vì ngôn ngữ lập trình dễ học

- Gọn nhẹ, dễ dàng tu sửa, bảo quản

- Dung lượng bộ nhớ lớn, có thể chứa được những chương trình phức tạp

- Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

- Giao tiếp với các thiết bị thông tin, máy tính, nối mạng các modul mở rộng

- Giá cả phù hợp

Bộ điều khiển lập trình PLC được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều

khiển truyền thống dùng rơle và thiết bị cồng kềnh, nó tạo ra một khả năng điều khiển

thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trển việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản PLC còn

thực hiện các tác vụ định thì và đếm làm tăng khả năng điều khiển, thực hiện logic

được lập trong chương trình và đưa ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài tương

ứng

Cơ sở của việc sử dụng PLC: Trong công nghiệp trước đây, các hệ thống điều

khiển số thường được cấu tạo trên cơ sở các rơle và các mạch logic điện tử kết nối với

nhau theo nguyên lý làm việc của hệ thống Điều đó có nghĩa là: Quan hệ giữa các

biến vào và các biến ra tuân theo một hàm số, mà hàm số này chính được xác định bởi

luật kết nối giữa các phần tử logic

(y1, y2, yn ) = f (x1, x2, xn )

Như vậy đối với mục đích điều khiển xác định thì hàm f cố định Đối với các hệ

thống làm việc đơn giản và làm việc độc lập thì việc sử dụng các phần tử có sẵn liên

kết cứng với nhau có nhiều ưu điểm về giá thành Tuy nhiên trong các hệ thống điều

khiển phức tạp nhiều chức năng thì những cấu trúc theo kiểu cứng có nhiều nhược

điểm như:

- Hệ thống cồng kềnh, đầu nối phức tạp dẫn đến độ tin cậy kém

- Trường hợp cần thay đổi chức năng của hệ thống hoặc sửa chữa các hư hỏng

thì phải dừng cả hệ thống để đấu nối

Hiện nay với sự phát triển của ngành công nghiệp điện tử đã cho phép chế tạo

các hệ vi xử lý liên tiếp, dựa trên cơ sở của bộ vi xử lý, các bộ điêu khiển logic có khả

nẳng lập trình được (PLC) đã ra đời, cho phép khắc phục được rất nhiều nhược điểm

của các hệ điều khiển liên kết cứng trước đây, việc dùng PLC đã trở nên rất phổ biến

trong công nghiệp tự động hoá Có thể liệt kế các ưu điểm chính của việc sử dụng PLC

gồm:

- Giảm bớt việc đấu nối dây khi thiết kế hệ thống, giá trị logic của nhiệm vụ

điều khiển được thực hiện trong chương trình thay cho việc đấu nối dây

- Tính mềm dẻo cao trong hệ thống

- Bộ nhớ:

- Bộ nhớ vào ra

Hình 2.1: Nguyên lý chung về cấu trúc của bộ PLC

Trạng thái tín hiệu vào được nhận biết và chứa trong bộ nhớ, nơi PLC thực hiện

các lệnh logic được lập trình để xử lý các tín hiệu vào máy và tạo ra các tín hiệu ra để

điều khiển các thiết bị liên quan

Cổng ngắt và đếm tốc độ cao

Khối vi xử lý trung tâm + Hệ điều hành

Bộ đếm

vào-ra

Bộ định thời

Bộ đếm Bit cơ

Cổng vào ra Onboard

Quản lý ghép nối

Bus của PLC

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Tuấn Sinh viên: Hồ Đình Hưng

2.1.1- Cấu trúc PLC bao gồm:

Đối với PLC cỡ nhỏ các bộ phận thường được kết hợp thành một khối Cũng có

một số hạng thiết kế PLC thành từng mô đun để người sử dụng có thể lựa chọn cấu

hình PLC cho phù hợp mà ít tốn kém nhất, đồng thời đáp ứng được yêu cầu ứng dụng

Một bộ PLC có thể có nhiều mô đun nhưng thành phần cơ bản nhất của phần cứng

trong bộ PLC bao giờ cũng có các khối sau:

hệ thống ROM

Bộ nhớ

dữ liệu RA

M

Khối vào

Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc phần cứng của bộ lập trình PLC

Dựa vào sơ đồ khối ta thấy PLC gồm có 4 khối chính đó là: Khối nguồn, khối

vi xử lý – bộ nhớ, khối đầu vào, khối đầu ra Thông thường các tín hiệu xuất nhập đầu

ở dạng số (1- 0), còn nếu tín hiệu là dạng liên tục thì ta cần gắn các khối xuất nhập ở

dạng liên tục (Analog)

a Mô đun nguồn: (Moudule)

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Tuấn Hồ Đình Hưng

Là khối chức năng dùng để cung cấp nguồn và ổn định điện áp cho PLC hoạt

động Trong công nghiệp người ta thường dùng điện áp 24V một chiều Tuy nhiên

cũng có bộ PLC sử dụng điện áp 220V xoay chiều

b Mô đun CPU:(Centrol rocessor Unit module):

Bao gồm bộ vi xử lý và bộ nhớ:

* Bộ vi xử lý (CPU): CPU là một bộ não của PLC Nó điều khiển và kiểm soát

tất cả mọi hoạt động bên trong của PLC Nó thực hiện những lệnh đã được chương

trình hoá lưu trữ bên trong bộ nhớ Một hệ thống BUS mang thông tin đến và kết nối

CPU, bộ nhớ và bộ xuất nhập cũng chịu sự điều khiển của CPU CPU được cung cấp

bởi một tần số đồng bộ do tinh thể thạch anh bên ngoài hay một bộ giao động RC

Mạch dao động này có nhiệm vụ tạo ra tần số dao động từ 118 MHZ Tuỳ thuộc vào

bộ vi xử lý đã được sử dụng và phạm vi sử dụng Một CPU bao gồm 3 thành phần

riêng biệt sau:

+ Bộ điều khiển (CU – Control Unit) gồm khối soạn lệnh và ngăn xếp có nhiệm

vụ lấy lệnh ra từ bộ nhớ và xác định kiểu lệnh

+ Bộ lý luận và số học (AIU) để thực hiện các phép toán số học và logic như:

cộng trừ, AND, OR, NOT,

+ Bộ nhớ có tốc độ cao, kích thước nhỏ để lưu các kết quả tạm thời và các

thông tin điều khiển

* Bộ nhớ: Bao gồm bộ nhớ chứa chương trình và bộ nhớ dữ liệu.Đơn vị nhỏ

nhất của bộ nhớ là bít có giá trị “1” (hoặc “0”) Nhiều bít hợp theo hàng và cột tạo

thành một khối bộ nhớ Nội dung bộ nhớ có thể đọc ra hoặc ghi vào Mỗi bít được định

nghĩa một địa chỉ riêng để bộ nhớ dễ quản lý

Có hai loại bộ nhớ như sau:

- Bộ nhớ RAM (Random Access Memory): Ram là bộ nhớ chính trong mọi

máy tính Kể cả PLC Bộ nhớ RAM có lợi là dung lượng lớn nhưng giá rẻ Ram là loại

bộ nhớ có thể đọc ghi chương trình một cách dễ dàng Tuy nhiên dữ liệu trong Ram sẽ

bị xoá sạch khi có sự cố về điện Vì vậy muốn lưu trữ chương trình điều khiển tron bộ

nhớ Ram thì người ta dùng phương pháp nuôi bộ nhớ Ram bằng 1 nguồn pin Nếu cần

lưu trữ dài thì ta dùng loại pin có chất lượng cao

- Bộ nhớ ROM (Read Only Memory): Rom là bộ nhớ chỉ đọc Bộ nhớ này có

đặc tính trái ngược với bộ nhớ Ram là rất khó xoá, nên khi có sự cố về điện thì nội

dung chương trình vẫn còn trong bộ nhớ Nhưng hiện này người ta có thể thay đổi nội

dung của nó Tuỳ thuộc vào cách tạo nội dung, cách xoá nội dung, cách nập nội dung

mới vào nó mà ta có các loại bộ nhớ Rom khác nhau như: PROM, EPROM, RPROM,

EEPROM, EAROM

Điển hình ở đây ta xét 2 loại bộ nhớ ROM được dùng rộng rãi trong các PLC là

EPROM và EEPROM

+ EPROM (Erasable Programmable Read – Only Memory): Bộ nhớ Rom có thể

xoá nội dung chương trình Nó được xoá bằng tia cực tím, sau khi nội dung cũ đã xoá

thì người ta dùng một thiết bị đặc biệt để ghi nội dung chương trình mới vào trong

Rom Loại này rất phức tạp vì phải dùng thiết bị đắt tiền

+ EEPROM (Electrically Erasable Programmble Read – Only Memory):

Bộ nhớ loại này cũng giống như bộ nhớ EPROM nhưng phương thức xoá nội

dung chương trình đơn giản hơn Tức là nó được xoá bằng điện và việc nạp một

chương trình mới cho nó cũng đơn giản Ngoài hai loại trên trong các PLC người ta

còn thường dùng FLASH EROM Đối với những bộ điều khiển logic theo chương

trình thuộc loại lớn có thể có nhiều Module CPU nhằm tăng tốc độ xử lý

c Mô đun nhập: (Input Module)

Tín hiệu vào: Các tín hiệu đầu vào nhận các thông tin điều khiển bên ngoài

dạng tín hiệu Logic hoặc tín hiệu tương tự Các tín hiệu Lôgic có thể từ các nút ấn điều

khiển các công tắc hành trình, tín hiệu báo động, các tín hiệu của các quy trình công

nghệ,… Các tín hiệu tương tự đưa vào của PLC có thể là tín hiệu điện áp từ các căn

nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ cho mọt lò nào đó hoặc tín hiệu từ máy phát tốc, cảm

biến

Các cảm biến (Sensors) được nối với Module ngõ vào của PLC Thông thường

một Module nhập có 8 ngõ vào hoặc 16 ngõ vào hoặc có thể hơn nữa tuỳ thuộc vào

yêu cầu của người sử dụng mà chọn cho phù hợp Đối với những ứng dụng nhỏ thì cần

khoảng 16 ngõ vào, ứng dụng trung bình thì cần khoảng 80 ngõ vào, ứng dụng cỡ

dùng các cuộn dây Rơle cho ngõ vào Điện áp hoạt động đưa vào các cuộn dây này

thường vào khoảng 24 VDC với dòng vào vài mA (6mA), rất bé so với dòng tiêu thụ

qua cuộn dây trong rơle thực tế Cũng có PLC hoạt động với điện áp 220V AC Mặc dù

điện áp cao như vậy nhưng vẫn đảm bảo an toàn cho mạch điện tử của PLC vì người ta sử

dụng các linh kiện cách ly (Optocoupler) Theo tiêu chuẩn công nghiệp với điện áp 24 VDC,

người ta quy định:

- Điện áp từ 0 ữ 5 VDC thể hiện logic 0 ở ngõ vào

- Điện áp từ 11 ữ 30 VDC thể hiện logic 1 ở ngõ vào

d Mô đun xuất (Output Module):

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Tuấn Hồ Đình Hưng

Trong PLC thì Module xuất cũng hết sức quan trọng không kém module nhập

Nó có thể có 8 hoặc 16 ngõ ra mà trên một Module xuất, do vậy người sử dụng có thể

kết nối nhiều module lại với nhau để được số ngõ ra phù hợp Đối với những ứng dụng

nhỏ thì cần 16 ngõ ra Những ứng dụng lớn hơn có thể dùng tới 26 hoặc 256 ngõ ra

Cũng giống như Module nhập thì các ngõ ra của Module xuất là các tiếp điểm của

rơle, khả năng chịu tải lớn 220V/1A Nếu muốn khống chế phụ tải công suất lớn thì

thông qua các thiết bị trung gian như: CTT Aptomat Triac…

Ngoài ra còn có PLC với ngõ ra là tín hiệu điện: Logic 0 ứng với điện áp từ 0 ữ

0,8V và logic 1 ứng với điện áp từ 12 ữ 28V với dòng ra có khi lên tới 300mA Dải

điện áp cấp nguồn từ 12V ữ 28V

2.1.2- PLC thực hiện chương trình:

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp được gọi là vòng

quét (scan) Bắt đầu mỗi vòng quét là việc quét các tín hiệu vào Trong quá trình quét

này trạng thái hiện thời của mỗi tín hiệu vào được chứa trong bảng ảnh Việc quét các

đầu vào này rất nhanh, việc quét phụ thuộc vào các module vào, xung nhịp cũng như

các đặc tính riêng của mỗi loại CPU thực hiện chương trình sử dụng Công việc này

thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng của chương trình (lệnh MEND) Như vậy

thời gian thực hiện chương trình sẽ phụ thuộc vào độ dài chương trình, độ phức tạp

của các lệnh, và đặc tính kỹ thuật của từng loại CPU

Chuyển dữ liệu từ đầu ra Q tới cổng ra

Chuyển dữ liệu từ đầu cổng vào tới đầu vào I

Truyền thông và kiểm tra bộ nhớ

Thực hiện chương trình

Hình 2.4: Chu kỳ thực hiện vòng quét của CPU trong bộ PLC

Trong quá trình thực hiện chương trình CPU luôn làm việc với bảng ảnh ra

Tiếp theo của việc quét chương trình là truyền thông nội bộ và tự kiểm tra lỗi Vòng

quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ bộ đệm ảo ra ngoại vi Những

trường hợp cần thiết phải cập nhật module ra ngay trong quá trình thực hiện chương

trình Các PLC hiện đại sẽ có sẵn các lệnh để thực hiện điều này Tập lệnh của PLC

chứa các lệnh ra trực tiếp đặc biệt, lệnh này sẽ tạm thời dừng hoạt động bình thường

của chương trình để cập nhật module ra, sau đó sẽ quay lại thực hiện chương trình

Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng quét gọi là thời gian vòng quét

(Scan time) Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng quét nào cũng

được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau Có vòng quét được thực hiện

lâu, có vòng quét được thực hiện nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương trình được

thực hiện, vào khối lượng dữ liệu được truyền thông trong vòng quét đó Một vòng

quét chiếm thời gian quét ngắn thì chương trình điều khiển được thực hiện càng nhanh

Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc trực tiếp

với cổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số Việc

truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 4 do CPU quản lý

Khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả

chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào/ra

2.1.3 Cấu trúc chương trình:

Chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính (main

program) sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt

Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình (MEND)

Chương trình con là một bộ phận của chương trình Các chương trình con phảI

được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính đó là mệnh (MEND)

Các chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình, nếu cần sử dụng

chương trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc MEND

Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương trình

chính, sau đó đến ngay các chương trình xử lý ngắt bằng cách viết như vậy cấu trúc

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Anh Tuấn Hồ Đình Hưng

chương trình được rõ ràng và thuận tiện hơn trong việc đọc chương trình có thể trộn

lẫn các chương trình con và chương trình xử lý ngắt đằng sau chương trình chính

- S7-200 biểu diễn một mạc vòng logic cứng khác một dãy các lệnh lập trình

Chương trình bao gồm 1 tập dãy các lệnh S7-200 thực hiện chương trình bắt đầu từ

lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở tập lệnh cuối trong một vòng Một vòng như vậy

gọi là vòng quét (Scan) Chu trình thực hiện là một chu trình lặp

- Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC của SIEMENS nói chung

dựa trên 2 phương pháp cơ bản :

+ Phương pháp hình thang (Lades logic:viết tắt là LAD)

+ Phương pháp liệt kê lệnh (Stalementlis: Viết tắt là STL)

Nếu chương trình viết tắt theo kiểu LAD thiết bị lập trình sẽ tự tạo ra 1 chương

trình theo kiểu STL tương ứng Ngược lại không phải mọi chương trình được viết theo

Thực hiện trong một vòng quét

Thực hiện khi được chương trình chính

Thực hiện khi có tín hiệu báo ngắt