ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN ĐO LƯỜNG ĐIỀU KIỂN

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ NUNG GỐM SỨ DÙNG PLCS7300 íc ta ®ang trong c«ng cuéc c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn ®¹i ho¸ ®Ó tõng bíc b¾t kÞp sù ph¸t triÓn trong khu vùc §«ng Nam ¸ vµ thÕ giíi vÒ mäi mÆt kinh tÕ x• héi. C«ng nghiÖp s¶n xuÊt hµng ho¸ ®ãng vai trß quan träng trong viÖc ph¸t triÓn kinh tÕ. ViÖc tù ®éng ho¸ lµ sù lùa chän kh«ng tr¸nh khái trong mäi lÜnh vùc nh»m t¹o ra s¶n phÈm chÊt lîng cao, t¨ng kh¶ n¨ng c¹nh tranh m¹nh mÏ trªn thÞ trêng. Cïng víi sù ph¸t triÓn cña çc ngµnh s¶n xuÊt kh¸c, ngµnh gèm, sø còng ph¸t triÓn m¹nh, çc mÆt hµng ®a d¹ng vÒ chñng lo¹i, mÇu s¾c hoa v¨n phong phó. Çc trang thiÕt bÞ m¸y mãc phôc vô trong c«ng nghiÖp ë níc ta ®a sè cßn l¹c hËu song do nhu cÇu s¶n xuÊt sè m¸y nµy vÉn ®îc khai th¸c. Víi nguån ®Çu t míi h¹n hÑp do ®ã bªn c¹nh viÖc mua s¾m nh÷ng trang thiÕt bÞ míi, hiÖn ®¹i cÇn ph¶i c¶i t¹o n©ng cÊp çc hÖ thèng thiÕt bÞ m¸y mãc cò ®Ó ®¸p øng cho nhu cÇu s¶n xuÊt. ViÖc n©ng cÊp çc hÖ thèng nµy nh»m n©ng cao møc ®é tù ®éng ho¸, t¨ng n¨ng suÊt trong s¶n xuÊt. Bíc thùc hiÖn viÖc c¶i t¹o n©ng cÊp mét hÖ thèng m¸y mãc ®Çu tiªn lµ thay thÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn cò sö dông r¬le b»ng mét thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn cã thÓ lËp tr×nh ®îc lµ PLC nh»m lµm cho m¹ch ®iÒu khiÓn cña hÖ thèng gän nhÑ, ho¹t ®éng chÝnh x¸c ®¸ng tin cËy h¬n vµ quan träng nhÊt lµ dÔ dµng thay ®æi ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn khi cã yªu cÇu. PLC lµ mét thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn c«ng nghiÖp míi ®• vµ ®ang ®îc sö dông réng r•i ë ViÖt Nam. VÊn ®Ò tù ®éng ho¸ trong c«ng nghiÖp ®Ó gi¶m bít lao ®éng ch©n tay vµ n©ng cao n¨ng suÊt lao ®éng, lµ mét trong nh÷ng ®Ò tµi ®îc çc b¹n sinh viªn, çc thÇy c« ë nh÷ng trêng kü thuËt quan t©m vµ nghiªn cøu nhiÒu nhÊt. ViÖc kh¶o s¸t sö dông phÇn mÒm lËp tr×nh cho PLC hä SIMATIC S7 ®Ó ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é lß nung gèm, sø lµ néi dung cña tËp ®å ¸n mµ chúng em thiÕt kÕ.

Trang 1

Lời nói đầu

Nớc ta đang trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đểtừng bớc bắt kịp sự phát triển trong khu vực Đông Nam á và thế giới vềmọi mặt kinh tế xã hội Công nghiệp sản xuất hàng hoá đóng vai tròquan trọng trong việc phát triển kinh tế Việc tự động hoá là sự lựachọn không tránh khỏi trong mọi lĩnh vực nhằm tạo ra sản phẩm chấtlợng cao, tăng khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trờng

Cùng với sự phát triển của các ngành sản xuất khác, ngành gốm,

sứ cũng phát triển mạnh, các mặt hàng đa dạng về chủng loại, mầusắc hoa văn phong phú

Các trang thiết bị máy móc phục vụ trong công nghiệp ở nớc ta

đa số còn lạc hậu song do nhu cầu sản xuất số máy này vẫn đợc khaithác Với nguồn đầu t mới hạn hẹp do đó bên cạnh việc mua sắmnhững trang thiết bị mới, hiện đại cần phải cải tạo nâng cấp các hệthống thiết bị máy móc cũ để đáp ứng cho nhu cầu sản xuất Việcnâng cấp các hệ thống này nhằm nâng cao mức độ tự động hoá,tăng năng suất trong sản xuất Bớc thực hiện việc cải tạo nâng cấpmột hệ thống máy móc đầu tiên là thay thế hệ thống điều khiển cũ

sử dụng rơle bằng một thiết bị điều khiển có thể lập trình đợc làPLC nhằm làm cho mạch điều khiển của hệ thống gọn nhẹ, hoạt độngchính xác đáng tin cậy hơn và quan trọng nhất là dễ dàng thay đổichơng trình điều khiển khi có yêu cầu PLC là một thiết bị điềukhiển công nghiệp mới đã và đang đợc sử dụng rộng rãi ở Việt Nam

Vấn đề tự động hoá trong công nghiệp để giảm bớt lao độngchân tay và nâng cao năng suất lao động, là một trong những đềtài đợc các bạn sinh viên, các thầy cô ở những trờng kỹ thuật quantâm và nghiên cứu nhiều nhất Việc khảo sát sử dụng phần mềm lậptrình cho PLC họ SIMATIC S7 để điều khiển nhiệt độ lò nung gốm,

sứ là nội dung của tập đồ án mà chỳng em thiết kế

Trang 2

CHƯƠNG I : CƠ SỞ Lí THUYẾT

giới thiệu về lò Nung

1.1.Yờu cầu cụng nghệ

1.1.1Cấu tạo hệ thống lò nung công nghiệp.

Lò lung công nghiệp là loại lò dùng nhiên liệu khí gas, kích thớc vàkhối lợng lớn Cấu tạo của lò gồm 3 bộ phận chính :

h- Chiều cao của lò

Nhiệt độ nung: Tmax=13000C , Tmin= 3000C

Thời gian nung của lò có thể liên tục nhiều giờ mà vẫn đảm bảo độ

an toàn lao động cũng nh các chỉ số an toàn nói chung của một lònung

Phần vỏ lò làm bằng thép có kích thớc và khối lợng lớn nhất baoquanh toàn bộ lò, do làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao và ápsuất lớn, nên trong lòng của lò đợc bọc một lớp bảo ôn Lớp bảo ôn nàybao gồm gạch chịu lửa và bông thuỷ tinh, đây là một loại vật liệu hoáhọc chịu đợc nhiệt độ cao, khi làm việc ngọn lửa từ các đầu đốt sẽphun vào lòng lò lúc đố nhiệt độ trong lòng lò rất cao (trên 1300 0C).Lớp bảo ôn còn có tác dụng giữ nhiệt độ của lò luôn ổn định không

bị thoát nhiệt ra vỏ lò, chiều dầy của lớp bảo ôn là d=300 (mm)

Trang 3

Về cơ bản vỏ lò nung công nghiệp đợc cấu tạo bởi 4 phần chính là:Thân lò(1), buồng điều hoà (2), ống khói (3), hệ thống đờng ống dẫnkhí và nhiên liệu(4)

1.1.2 Cấu tạo cụm thân lò TL-01-00-00.

Thân lò là cụm chi tiết chính dùng để lắp toàn bộ các cụm chi tiếtkhác nh: buồng điều hoà, ống khói, toàn bộ đờng ống dẫn khí vànhiên liệu Chính vì vậy cụm thân lò sẽ chịu nhiệt độ cao và tảitrọng lớn nhất, trên hình 1.1 sẽ giới thiệu về cụm thân lò

575 600 600 600 600 600 600 600 600 875

600 600 6600

600 600 600 600 600 13 2000

Trang 4

dạng hộp H50x50x3, sau đó đợc bọc bằng thép tấm dầy T=2mm Cụmthân lò làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, nên toàn bộ tronglòng cụm thân lò đợc xây gạch chịu lửa và bọc bông thuỷ tinh chịunhiệt (gạch chịu lửa và bông thuỷ tinh còn gọi là lớp bảo ôn), lớp bảo ônnày có chiều dầy d= 300 mm

Do cụm thân lò có khối lợng và kích thớc lớn, gồm nhiều cụm chitiết, mỗi cụm này khi chế tạo lại đòi hỏi những quy trình công nghệkhác nhau Về mặt công nghệ chế tạo máy, ta có thể chia cụm thân

lò thành 6 cụm chi tiết sau đây:

lò phải có 9 mặt bích dùng để lắp đầu đốt trong đó có 4 mặt bích

120 ở trên và 5 mặt bích 140 ở dới, ngoài ra để theo dõi sự hoạt

động của các đầu đốt trên thành phải có 9 ống thăm 32 Khi các

đầu đốt hoạt động, ngời công nhân đứng bên thành lò phải sẽ quan

Trang 5

sát đợc đầu đốt bên thành lò trái và ngợc lại, khi đứng bên thành trái sẽquan sát đợc các đầu đốt bên thành lò phải Trên hình 1.2.a.b.c dới

Trang 6

thăm bên thành lò trái và ngợc lại, trên hình 1.3 dới đây sẽ giới thiệuthành lò trái.

300 2

Cụm nóc lò.

Nóc lò hay còn gọi là trần lò, đóng vai trò là miền giới hạn giữathân lò và buồng điều hoà Nóc lò đợc làm bằng khung hộp sau đólắp thép lới, phần thép lới làm bằng tôn đột lỗ để buộc bông thuỷtinh Trên hình 1.4 dới đây là cụm nóc lò Cụm này gồm có ba chi tiết

Trang 7

Cụm lng lò

Lng lò có cấu tạo giống hai thành lò nhng chỉ là phần bọc kín thân

lò chứ không có chi tiết nào khác Cũng giống với hai thành lò, kết cấucụm lng lò gồm khung hộp H50x50x3, sau đó bọc thép tấm Trongcụm lng lò có ghế đẩu nhô ra để làm cơ sở xây lớp bảo ôn sau này.Toàn bộ cụm lng lò đợc giới thiệu trên hình 1.5

2

300

750 1050 650

2600

Hình 1.5- Cụm lng lò.

1.1.2.Cụm xe lò.

Xe lò đóng vai trò là đáy lò, sở dĩ nh vậy vì trong điều kiện nhiệt độ

tiếp thông qua xe lò Điều này cũng tiết kiệm đợc nhiên liệu đốt cho lò, vì

bỏ qua đợc công đoạn đợi cho lò nguội để chuyển sang mẻ nung mới Tức là

đáy lò sẽ đợc chế tạo rời Trên hình 1.6 dới đây sẽ giới thiệu về xe lò

866

5

1 2 3 4

1780

1000

Trang 8

Hình 1.6- Xe lò 1- gạch chịu nửa 2- khung xe lò

3- cùm bánh xe 4- bánh xe 5- trục bánh xe

Cấu tạo xe lò gồm phần khung làm bằng thép định hình chữ U100x46x5 (mm) sau đó bọc thép tấm dày l=2mm, xe lò chạy trênthanh ray nhờ bánh xe (3) (trên bản vẽ chung) Gồm có 3 xe, mỗi xe cóbốn bánh Kích thớc khuôn khổ của mỗi xe là: dài x rộng x cao = a x b

Cửa lò có rất nhiều loại, và nhiều mẫu thiết kế nhng về cơ bản cửa

lò phải đảm bảo điều kiện:

+Đóng mở dễ dàng và thuận tiện

+ Đủ cứng vững và kín

+Không bị biến dạng dới tác dụng của nhiệt độ cao

Có thể nói lò nung công nghiệp giới thiệu trên đây là loại lò hiện

đại và mang tính tự động hoá cao, trên cơ sở đó ta có thể chọn

ph-ơng án để chế tạo loại cửa tự động Tuy nhiên vì thời gian có hạn,trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp em xin chọn bản thiết kế cửa nhtrên hình 1.7 Đây là bản thiết kế cửa lò đã đợc chọn để lập quytrình công nghệ gia công trong cụm thân lò.

Trang 9

Hình 1.7- Cụm cửa lò 1- vô năng khoá cửa 2- tay nắm cửa

3- khung cửa 4- bản lề cửa

ống khói có kích thớc lớn nhất, chiều dài L=12000 mm nối từ buồng

điều hoà lên trên không Do nhiệt độ làm việc của ống khói cao(13000C) lại không thể xây gạch chịu lửa nên ống khói đợc làm bằng

Trang 10

INOX ống khói hình tròn 1000, trên đỉnh ống khói có phần nón đểche ma không cho nớc từ ngoài theo đờng ống vào trong lò

6

2

Trang 11

2 8

10

1Chú thích:

1.2 Các trang thiết bị chính của lò nung sứ.

Hệ thống lò nung là hệ thống gồm nhiều thiết bị nhằm tạo rasản phẩm Hệ thống gồm các phần chính sau:

- Các ống dẫn gas và gió

- Buồng đốt

- Buồng làm nguội

- Buồng ôxi hoá khử

- Máy đẩy thuỷ lực

- Bộ phận cấp gas, gió trong các quá trình cháy trong lò

Ngoài ra còn có các thiết bị phụ trợ khác :

1.3 Hệ thống cấp gas và gió.

1.3.1 Cung cấp gas.

Trang 12

- Dùng LPG tạo nhiệt độ lò.

- áp lực đầu vào của lò hệ thống điều khiển gas 1,0 – 1,2 bar Các phụ tùng và thiết bị sau đợc đặt trong hệ thống điều khiểngas của lò:

- Van ngắt chính ở đầu vào của gas

- Áp kế ( 0 – 250 mbar, áp lực ngợc lại để cung cấp cho lò)

- Công tắc áp lực gas tối thiểu

- Công tắc áp lực gas tối đa

Trong hệ thống điều khiển gas, lắp đặt một màng chắn chỉnh

áp lực gas để giảm áp lực cung cấp (khoảng 1bar) giảm áp lực ra 30 –

70 bar Điều chỉnh áp lực gas có van ngắt an toàn để tác động lại áplực (tối đa 100 mbar) và áp lực gió quá thấp (tối thiểu 10 bar) và đểngắt nguồn gas chính

Các van cơ giới ngắt an toàn dùng để cắt nguồn cấp gas vào lòkhi áp lực gas quá cao hoặc quá thấp, việc ngắt này đợc điều chỉnhbởi hai công tắc áp lực gas

Hệ thống an toàn đợc nối với các van cơ giới này Trớc khi điềukhiển gas, hệ thống số lợng gas đợc đo băng một lu kế Việc ghi lại vàchỉ dẫn đợc thực hiện bằng một chơng trình điều khiển của máytính

Gas đợc điều chỉnh tới một hằng số áp lực cung cấp để dẫn tới

đờng ống phân bố gas chính Từ đây đợc cấp vào các ống gas củacác nhóm vòi đốt

ở phía cuối đờng ống phân bố chính đợc lắp một đờng ống loạikhông khí trên nóc lò cùng với một van

1.3.2 cung cấp khí đốt.

Đối với khí đốt dùng khí sạch, các thiết bị sau đợc lắp trong ờng cung cấp khí đốt:

đ Lọc khí

Trang 13

- Hai quạt khí đốt (một hoạt động, một cho dự trữ).

- Các van tiết lu điều chỉnh bằng tay trớc và sau khi khởi độngquạt

- Mô tơ van tiết lu để điều chỉnh áp lực

- Đo môi trờng chuyền cho điều khiển áp lực

- Công tắc áp lực (áp lực tối thiểu)

áp lực của quạt khí đốt đợc điều khiển tự động cung cấp khí

ảnh hởng đến đờng ống cung cấp gas chính Từ đó đợc cấp vào cácống khí của vòi đốt

1.4 Các nhóm vòi đốt.

- Nhóm vòi đốt 1:

+Vùng trớc nhiệt: 3 vòi đốt trái và phải với điều khiển đốt tự

động

+Vùng ôxi hoá: 4 vòi đốt trái và phải

- Nhóm vòi đốt 2: vùng khử, 6 vòi đốt trái và phải

- Nhóm vòi đốt 3: vùng nung đầu, 4 vòi đốt trái và phải

- Nhóm vòi đốt 4: vùng nung cuối, 4 vòi đốt trái và phải

+ Các đờng ống cấp khí đốt của các nhóm vòi đốt

Bên cạnh đờng ống dẫn khí chính các thiết bị sau đợc đặt trongmỗi ống cấp khí cho các vòi đốt

- Nắp điều khiển khí (van)

- áp kế

Điều khiển tỉ lệ của các nhóm ảnh hởng đến van điều khiểngas tơng ứng

1.5.Khí thải.

Khí thải đợc các máy phân tích khí liên tục lấy mẫu và hàm lơng

ôxy, các bon đợc theo dõi đảm bảo đủ ôxy trong lò và buồng phânhuỷ cho nhiên liệu cháy hoàn toàn Mức ôxy quá thấp hoặc quá caotrong cả hai nơi này thì phải điều chỉnh lu lợng gió bằng các van củaquạt gió Khí thải từ buồng ôxy hoá cũng đợc phân tích thành phầncác bon liên tục vì mức các bon quá cao sẽ ảnh hởng đến quá trìnhtạo sứ

Trang 14

- Các thao tác cơ bản của quy trình nung gỗm, sứ.

+ Thao tác 1:

Gốm đợc xếp lên xe lò theo từng lớp một, mỗi lớp sẽ đợc kêbằng một tấm đệm làm bằng Fe2O3 tấm đệm này chịu đợcnhiệt độ trên 2000C Gốm đợc xếp đúng vị trí sao cho khi xe

đẩy xếp khít vào lò gốm không tiếp súc trực tiếp với ngọn lửa

từ đầu đốt Nếu không tuân thủ nguyên tắc này sản phẩm sẽkhông đợc nung đều

+ Thao tác 2:

Để quá trình nung gốm không bị gián đoạn vì những lý do

kỹ thuật, bao giờ cũng có thao tác chạy thử, tức là cho các đầu

đốt hoạt động, sau đó nhìn qua ống thăm kiểm tra xem có

đầu đốt nào không cháy Nếu phát hiện thấy có những sự cố nóitrên phải ngắt cầu dao, đóng van khí để sửa chữa

+ Thao tác 3:

Sau khi đã kiểm tra xong cho lò hoạt động và điều chỉnhnhiệt cho nhiệt độ lò ở 5500C, giữ nhiệt độ này trong 3h Đểgốm đợc khô đều, sau đó nâng tiếp nhiệt độ lên 11200C vàgiữ trong 3h, quá trình thay đổi nhiệt độ và giữ nhiệt độ nhvậy đợc duy trì tới khi gốm đợc nung xong Quá trình tính từ khigốm đã chín nhiệt độ lò cũng đợc duy trì và giảm theo từngthang nhiệt độ

+ Thao tác 4: Trong quá trình đợi gốm chín ngời công nhânphải xếp gốm vào xe lò khác để khi mẻ gốm trong lò đã chính ta

sẽ tiến hành ngay vào nung mẻ khác Làm nh vậy sẽ tiết kiệm đợcthời gian nung và nhiệt độ hao tổn

1.2 GIớI THIệU Về Bộ ĐIềU KHIểN LậP TRìNH PLC

Trang 15

- Tốc độ sản xuất của một sản phẩm của thiết bị dây chuyềnphải nhanh.

- Giá nhân công và vật liệu phải hạ

- Chất lợng sản phẩm phải đáp ứng đợc yêu cầu của ngời tiêudùng và sản phẩm phế phẩm là ít nhất

- Thời gian chết của máy móc là ít nhất

- Máy móc sản xuất phải có giá rẻ

Hầu hết các bộ điều khiển bằng chơng trình đều đáp ứng đợccác yêu cầu trên ngày càng nâng cao hiệu quả sản xuất

Bộ điều khiển bằng chơng trình ngày càng đa dạng và phongphú nh các thiết bị điều khiển số, các robốt công nghiệp, máy tính,PLC vv

Các bộ điều khiển bằng chơng trình ngày nay đã hầu hết thaythế cho các phần tử điều khiển nh: trục cam, công tắc khống chếhình tang trống, rơle điện từ thay thế vào đó là các vi mạch cóchất lợng cao, đáp ứng đợc yêu cầu đặt ra trong các môi trờng khácnhau và các yêu cầu mà các phần tử khác không có đợc

1.2.3 Nhiệm vụ đặt ra cho các bộ điều khiển bằng chơng trình.

* Điều khiển chuyên gia, giám sát

- Thay thế cho điều khiển bằng rơle

- Thời gian đếm

- Thay thế cho các panel điều khiển bằng mạch in

- Điều khiển tự động, bán tự động, bằng tay các máy và các quátrình

* Điều khiển dẫy:

- Các phép toán số học

- Cung cấp thông tin

- Điều khiển liên tục (nhiệt độ, áp suất )

Trang 16

- Điều khiển các thiết bị chấp hành.

* Điều khiển liên tục:

- Điều hành các quá trình, báo đông

1.2.4 Lợi thế của việc dùng PLC trong tự động hoá.

- Thời gian lắp đặt các công trình ngắn hơn so với các thiết bị

có linh kiện rời

- Dễ dàng thay đổi chơng trình mà không gây tổn thất về tàichính

- Có thể tính đợc chính xác giá thành

- Cần ít thời gian hớng dẫn sử dụng

- Dễ dàng thay đổi cấu trúc nhờ phần mềm

- ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng

- Dễ bảo trì các thiết bị vào ra, giúp xử lí sự cố một cách dễdàng và nhanh gọn

- Độ tin cậy cao

- Chuẩn hoá đợc các phần cứng điều khiển

- Thích ứng các môi trờng khắc nhiệt nh : nhiệt độ, độ ẩm,

điện áp dao động, tiếng ồn mà các phần tử khác không thíchnghi đợc

1.2.5 Cấu trúc của các bộ điều khiển bằng chơng trình.

Cấu trúc chung của các bộ điều khiển bằng chơng trình hiện nay đã thay thế hầu hết các bộ điều khiển chơng trình

cũ, việc thay đôi đợc minh hoạ nh bảng dới đây.

Trang 17

ra tính hiệu điều khiển thiết bị ngoài

3 Bộ xử lí trung tâm CPU: là nơi xử lí mọi hoạt động của PLC,bao gồm việc thực hiện chơng trình

4 Bộ nhớ Memory: Là nơi lu chơng trình điều khiển và cáctrạng thái nhớ trung gian trong quá trình thực hiện

- Mạch đầu vào (Input Unit)

INPU T AREA

CPU OUPUT AREA

MEMORY AREA

POWER

Hình 1.2.5-Cấu trúc của PLC

Trang 18

Là các mạch điện tử phối ghép chuyển giữa tín hiệu đầuvào sử dụng bên trong PLC Kết quả của việc xử lí sẽ đợc lu ởvùng nhớ input area Mạch đầu vào đợc cách ly về điện với cácmạch bên trong của PLC nhờ các điốt quang Bởi vậy h hỏng mạch

đầu vào sẽ không ảnh hởng đến hoạt động của CPU

- Mạch đầu ra ( Output Unit)

Mạch điện tử đầu ra sẽ biến đổi các lệnh mức logic bêntrong PLC thành các tín hiệu điều khiển nh đóng mở rơle

Tuỳ theo dung lợng và tốc độ xử lí của PLC mà các hãng chếtạo phân ra 3 loại PLC chính

+ Các PLC loại lớn có dung lợng quản lí tối đa là 1024 I/O Cónhiều loại khối vào ra đặc biệt, nó quản lí cho dây chuyền sảnxuất lớn có nhiều công đoạn khác nhau

* Các vấn đề chính khi xử dụng PLC

Trang 19

- RAM: bộ nhớ có thể ghi vào hoặc đọc.

5 Thời gian quét:

Thời gian quét là thời gian mà quá trình các đầu đọcvào qua xử lí các chơng trình định trớc, sau đó đa ratín hiệu đầu ra Thời gian quét thực hiện liên tục và tuần

tự các lệnh điều khiển của chơng trình để đa tín hiệu

ra

Các yếu tố ảnh hởng đến thời gian quét: thời gian quét cầnthiết cho một lần quét thay đổi tử 3 – 30 ms Thời gian quét cầnthiết phụ thuộc vào độ dài của chơng trình điều khiển

 Khối đầu vào ra của PLC

 Khối đầu vào ra của PLC có nhiều loại khác nhau

1 Khối vào/ ra logic: bao gồm khối vao/ra rơle, tranristor NPN, PNP

2 Khối vào/ra tơng tự: bao gồm các tín hiệu vào/ra điện áp chuẩn

0 – 10V, dòng điện chuẩn từ 4 – 20mA

3 Các khối vào/ra đặc biệt: Có rất nhiều loại vào/ra đặc biệt nh :

- Khố vào/ra điều khiển nhiệt độ

- Khối vào/ra cho sensor với các bộ khuếch đại

- Khối vào/ra xung

Trang 20

AND: Cho phép các điểm đợc ghép nối với nhau để hìnhthành mạch

nối tiếp

OUT Các lệnh ra

TIM: Bộ nhớ thời gian - đó là các bộ trễ thời gian

HR: Thiết lập rơle lu trữ

TR: Thiết lập các rơle tạm thời

SET : Chỉ thị vận hành của bộ ghi dịch

SHIFT: Dùng cho các chức năng thay đổi bàn phím

END: Dùng để kết thúc một chơng trình

* Các lệnh phần mềm

Trong đồ án này chỉ giới thiệu các lệnh cơ bản ứng dụng trongphần mềm điều khiển PLC cho mô hình

+ Bộ định thời gian: TIM

Lệnh TIM dùng để đặt thời gian giống nh mạch rơle thời gian.Thời gian đặt đợc từ 0000 – 999,9

Đồ thị thời gian

Vào

đầu ra chốt vẫn đợc giữ lại ngay cả khi mất nguồn

+ DIFU (13) và DIFD (14) :

DIFU và DIFD kích thích đầu ra lên on sau mỗi lần quét

DIFU cho đầu ra của nó lên on khi nó phát hiện ra sự chuyển từ

of sang on ở đầu vào tín hiệu của nó

Trang 21

DIFD cho đầu ra của nó lên ON khi nó phát hiện ra sự chuyển từ

ON sang OFF ở đầu vào tín hiệu của nó

- Khai báo cấu hình cứng cho một trạm PCL thuộc họ Simatic 300/400

- Xây dựng cấu hình mạng gồm trạm PLC S7-300/400 cũng nhthủ tục truyền thông giữa chúng

- Soạn thảo và cài đặt chơng trình điều khiển cho một hoặcnhiều trạm

- Quan sát viêc thực hiện chơng trình điều khiển trong một trạmPLC và gỡ rối chơng trình

- Ngoài ra Step 7 cũng có cả một th viện đầy đủ với các chuẩnhữu ích, phần trợ giúp online rất mạnh có khả năng trả lời mọicâu hỏi của ngời sử dụng về cách sử dụng Step 7, về cú pháptrong lập trình về xây dựng cấu hình cứng của một trạm, củamột mạng gồm nhiều trạm PLC

2.2.1 Cỏc bước thực hiện để viết một chương trỡnh điều khiển.

Bước 1 : vào Simatic manager / file / new (và một Project mới )

hoặc vào file / open (Với trờng hợp một Project có sẵn )

Bước 2 : vào Insert / Station / Simatic 300 – Hardware.

Bước 3 : Kích đúp vào Hardware – Simatic 300 (1 ).

Trang 22

gộp bởi nhiều câu lệnh theo một thuật toán nhất định, mỗi lệnhchiếm một hàng và đều có cấu trúc chung, PLC S7-300 có ngôn ngữlập trình cơ bản sau:

- Tên lệnh + “toán hạng”

- Ngôn ngữ “hình thang”, ký hiệu là LAD (Ladder logic) Đây làdạng ngôn ngữ đồ hoạ thích hợp với những ngời quen thiết kếmạch điều khiển logic

- Ngôn ngữ “hình khối”, ký hiệu là FBD ( Funtion Block Diagram)

Đây cũng là kiểu ngôn ngữ đồ hoạ dành cho ngời có thói quenthiết kế mạch điều khiển số

+ Ladder Diagram LAD

Trang 23

Hình 2.2 Các kiểu ngôn ngữ lập trình trong STEP7.

Một chương trình viết trên LAD hoặc FBD có thể chuyển sang d¹ng STL nhưng ngượclại thì không Trong STL có nhiều lệnh không có trong LAD hay FBD Phần sau sẽ giớithiệu các lệnh cơ bản của ngôn ngữ STL

2.2.3 Nhóm lệnh Lôgic tiếp điểm.

Toán hạng kiểu BOOL độ dài là một bits và có hai trạng thái là 0 và 1

Khi thực hiện lệnh, CPU sẽ ghi nhận lại trạng thái của phép tính trung gian cũng như kết quả của một thanh ghi đặc biệt 16 bits, được gọi là thanh ghi trạng thái ( status word) Mặc dù thanh ghi trạng thái này có độ dài 16 bits nhưng chỉ sử dụng 9 bits với cấu trúc như sau :

FC (fist check): FC=0 khi đấy lệnh logic tiếp điểm vừa được kết thúc

RLO ( refult of logic operation): kết quả tức thời của phép tính logic vừa được thực hiện

STA ( status bit): bít trạng thái này luôn có giá trị logic của tiếp điểm được chỉ định trong lệnh

OR Ghi lại giá trị của phép tính logic ^ cuối cùng được thực hiện để phụ giúp cho việc sử dụng phép tính ^ sau đó

OS (Stored overfow bits): ghi lại giá trị bits bị tràn ra ngoài mảng ô nhớ

OV ( overflow bit): bits báo kết quả phép tính bị tràn ra ngoài mảng ô nhớ

CC0 và CC1 ( Condition code ): hai bits báo trạng thái của kết quả phép tính với số nguyên, số thực, phép dịch chuyển hoặc phép tính logic trong ACCU

BR ( Binary result bits): Bits trạng thái

TT Lệnh thực hiện

Cú Pháp Toàn hạng (TH)

1 Lệnh bán giá trị logic của RLO tới

ô nhớ có địa chỉ được chỉ thị trong

toán hạng

= <TH> Là địa chỉ bits I, Q , M , L ,

D

Trang 24

Nếu FC =0: Gán giá trị logic của

toán hạng vào RLO, sau đó dựng

phép tính ^ giữa RLO với giá trị

nghịch đảo của toán hạng và ghi

lại kết quả vào RLO

Nếu FC= 0: Lệnh sẽ gán giá logic

của toán hạng vào RLO

Nếu FC =1: Lệnh sẽ thực hiện

phép tính giữa RLO với toán hạng

và ghi lại kết quả vào RLO

N <TH> Là dữ liệu kiểu blood hoặc

phép tính giữa RLO với toán hạng

và ghi lại kết quả vào RLO

logic của biểu thức trong dấu

ngoặc sau nó vào RLO

Nếu FC = 1: Lệnh sẽ thực hiện

A<TH> Không có hạng toán

Trang 25

logi của biểu thức trong dấu ngoặc

sau nó và ghi lại kết quả vào RLO

7

Nếu FC =0: lệnh sẽ gán giá trị

Nếu FC=1: Lệnh sẽ thực hiện

nghịch đảo logic của biểu thức sau

dấu ngoặc và ghi lại kết quả vào

RLO

AN<TH> Không có toán hạng

8

phép tính v giữa RLO với giá trị

ngoặc sau nó và ghi lại kết quả

vào RLO

ON<TH> Không có toán hạng

9

Nếu FC= 0: lệnh sẽ gán giá trị

logic nghịch đảo của biểu thức

sau nó vào RLO

phép tính giữa RLO với giá trị

nghịch đảo của biểu thức trong

dấu ngoặc sau nó và ghi lại kết

quả vào RLO

ON<TH> Không có toán hạng

10

Nếu FC= 0: lệnh sẽ gán giá logic

của toán hạng vào RLO

Nếu FC=1: Lệnh sẽ kiểm tra xem

nội dung của RLO và giá trị logic

của toán hạng có khác nhau không

Trong trường hợp khác nhau thì

ghi 1 vào RLO, ngược lại thì ghi 0

X <TH> Là dữ liệu kiểu blood hoặc

địa chỉ bits I, Q, M, L, D,

T, C

Trang 26

nghịch đảo toán hạng vào RLO

Nếu FC=1: Lệnh sẽ kiểm tra xem

nội dung của RLO và giá trị logic

của toán hạng có giống nhau

không Trong trường hợp giống

nhau thì ghi 1 vào RLO, ngược lại

Nếu FC =1, lệnh sẽ đảo nội dung

của RLO khi biểu thức dấu ngoặc

sau nó có giá trị 1

X<TH> Không có toán hạng

13

Nếu FC= 0: lệnh sẽ gán giá trị

logic nghịch đảo của biểu thức

trong dấu ngoặc sau nó vào RLO

Nếu FC =1: lệnh sẽ đảo nội dung

của RLO khi biểu thức dấu ngoặc

Nếu RLO =1: Lệnh sẽ ghi giá trị 1

vào ô nhớ có địa chỉ cho trong

toán hạng

S<TH> Là địa chỉ bits I, Q , M , L ,

D

18

Nếu RLO =1: Lệnh sẽ ghi giá trị 0

vào ô nhớ có địa chỉ cho trong

toán hạng

R<TH> Là địa chỉ bits I, Q, M, L,

D

Trang 27

Nếu RLO chuyển trạng thái từ 0

đến 1 thì giá trị logic 1 được duy

trì trong toán hạng trong thời gian

một vòng quét Sau này thì FC=0

FP<TH> Là địa chỉ bítsI, Q, M, L,

D

20

Nếu RLO chuyển trạng thái từ 1

xuống 0 thì giá trị logic 1 được

duy trì trong toán hạng trong thời

gian là một vòng quét Sau lệnh

Lệnh chuyển nội dung của RLO

vào bit trạng thái BR

SAVE Không có toán hạng

2.2.4 Lệnh đọc, ghi và đảo vị trí bytes trong hai thanh ghi ACCU1 và ACCU 2.

1

Lệnh chuyển dữ liệu hoặc nội

dung của ô nhớ có địa chỉ là toán

hạng vào thanh ghi ACCU1 và

chuyển nội dung cũ của ACCU1

vào ACCU2

L <TH>

Là dữ liệu (số hoặc nhịphân ) hoặc địa chỉ

2

Lệnh chuyển nội dung của

ACCU1 vào ô nhớ có địa chỉ là

toán hạng Lệnh không thay đổi

nội dung của ACCU2

T <TH>

Phải luôn là biến

3

Lệnh chuyển đổi nội dung của

thanh ghi trạng thái vào từ thấp

của ACCU1 Lệnh không làm thay

đổi thanh ghi trạng thái

L STW

STW

4

Lệnh chuyển 9 bitscuar từ thấp của

ACCU1 Nội dung của ACCU2 và

thanh ghi trạng thái không bị thay

đổi

T STW

STW

5 Chuyển nội dung của ACCU2 vào

POP Không có toán hạng

Trang 28

đổi

6

Chuyển nội dung của ACCU1 vào

đổi

PUSH

Không có toán hạng

7

Nội dung của ACCU1 được ghi

vào ACCU2 và ngược lại nội dung

của ACCU2 được ghi vào ACCU1

Lệnh không làm nội dung của

thanh ghi trạng thái thay đổi

TAK

8

Lệnh có tác dụng làm thay đổi hai

byte của từ thấp trong thanh ghi

ACCU1 Lệnh không làm thay đổi

thanh ghi trạng thái

CAW

9

Lệnh có tác dụng đảo nội dung của

tất cả 4 byte trong thanh ghi

ACCU1 Lệnh không làm thay đổi

CAD

10

Lệnh có tác dụng đảo nội dung tất

cả các bits trong từ thấp của thanh

ghi ACCU1 Nội dung của từ cao

trong thanh ghi ACUU1 và của

ACCU2, thanh ghi trạng thái

không bị thay đổi

INVI

11

Lệnh có tác dụng đổi nội dung tất

cả các bits trong ACCU1 Nội

dung của ACCU2 và của thanh ghi

trạng thái không bị thay đổi

1 Nếu không có toán hạng, lệnh thực hiện phép tính ^

giữa các bits thuộc từ thấp của hai thanh ghi ACCU1,

ACCU2 Kết quả được ghi lại vào từ thấp của ACCU1

Nội dung của từ cao trong ACCU1, ACCU2 không bị

AW{<dữliệuhằng

Có thể

có hoặckhông

Trang 29

thay đổi

Nếu có toán hạng thì phải là một dữ liệu hằng có kích

thước 16 bits Khi có lệnh thực hiện phép tính ^ giữa dữ

liệu với từ thấp của ACCU1 Nội dung của từ cao trong

ACCU1 và ACCU2 không bị thay đổi

>}

2

Nếu không có toán hạng, lệnh thực hiện phép tính ^

giữa các bits của hai thanh ghi ACCU1 và ACCU2 kết

quả được ghi lại vào ACCU1 Nội dung của ACCU2

Nếu có toán hạng thì toán hạng phải là một dữ liệu hằng

có kích thước 32 bits Khi đó lệnh thực phép tính ^ giữa

dữ liệu với thanh ghi ACCU1 Kết quả được ghi lại vào

thanh ghi ACCU1 Nội dung của thang ghi ACCU2

AD{

<dữliệuhằng

>}

Có thể

có hoặckhông

Nếu không có toán hạng, lệnh thực hiện phép tính giữa

các bits thuộc từ thấp của hai thanh ghi ACCU1,

ACCU2 Kết quả được ghi lại vào từ thấp của ACCU1

Nội dung của từ cao trong ACCU1, ACCU2 không bị

thay đổi

Nếu có toán hạng thì toán hạng phải là một dữ liệu

hằng có kích thước 16 bits, khi đó lệnh thực hiện phép

tính giữa toán hạng và từ thấp của ACCU1 Kết quả

được ghi lại vào ACCU1 Nội dung của từ cao trong

ACCU1, ACCU2 không bị thay đổi

OW{<dữliệuhằng

>}

Có thể

có hoặckhông

4

Nếu không có toán hạng, lệnh thực hiện phép tính v

giữa tất cả 32 bits của hai thanh ghi ACCU1, ACCU2

Kết quả được ghi lại vào ACCU1 Nội dung của ACCU2

Nếu có toán hạng thì toán hạng phải là một dữ liệu

hằng có kích thước 32 bits Khi đó lệnh thực hiện phép

tính giữa 32 bits của thanh ghi ACCU1 với toán hạng

Kết quả được ghi lại vào ACCU1 Nội dung của ACCU2

OD{<dữliệuhằng

>}

Có thể

có hoặckhông

5 Nếu không có toán hạng, lệnh thực hiện phép tính XO Có thể

Trang 30

exclusive or giữa các bits của hai từ thấp của hai thanh

ghi ACCU1, ACCU2, tức là nếu hai bits không cùng giá

trị thì kết quả sẽ là 1 Toàn bộ 16 bitskết quả được ghi

lại vào từ thấp trong ACCU1 Nội dung của từ cao trong

ACCU1, ACCU2 không bị thay đổi

Nếu có toán hạng thì toán hạng phải là một dữ liệu có

kích thước 32 bits Khi đó lệnh thực hiện phép tính

exclusive or giữa các bits của từ thấp trong thanh ghi

ACCU1 và dữ liệu cho trong toán hạng, tức là nếu hai

bit không cùng giá trị thì kết quả sẽ là 1 Toàn bộ 16 bits

kết quả được ghi lại vào từ thấp trong ACCU1 Nội dung

của từ cao trong ACCU1, ACCU2 không bị thay đổi

W{

<dữliệuhằng

>}

cóhoặckhông

6

Nếu không có toán hạng, lệnh thực hiện phép tính

exclusive or giữa các bits của hai thanh ghi ACCU1 và

ACCU2 Tøc là nếu hai bits không cïng giá trị thì bits

kết quả sẽ có giá trị là 1 Toàn bộ 32 bits kết qủa được

ghi lại vào ACCU1, nội dung của ACCU2 không bị thay

đổi

Nếu có toán hạng thì toán hạng phải là một dữ liệu hằng

có kích thước 32 bits, khi đó lệnh sẽ thực hiện phép tính

exclusive or giữa các bits ACCU1 và toán hạng, tức là

nếu hai bit không cùng giá trị thì bits kết quả sẽ có giá trị

là 1 Toµn bộ 32 bits kết qủa được ghi lại vào ACCU1

Nội dung của ACCU2 không bị thay đổi

XO

D {<dữliệu hằng

1

Lệnh thực hiện phép cộng giữa byte thấp của từ thấp

trong ACCU1 với toán hạng Kết qủa được ghi lại

vào byte thấp của từ thấp của ACCU1 Nội dung byte

cao của từ thấp, của từ cao trong ACCU1 và của

ACCU2 không bị thay đổi Lệnh không làm thay dổi

INC

<TH>

Là số nguyên

8 bits

2 Lệnh thực hiện phép trừ byte thấp của từ thấp trong DEC Là số

Trang 31

ACCU1 cho toán hạng, Kết quả được ghi lại vào byte

thấp của từ thấp của ACCU1, Nội dung byte cao của

từ thấp, của từ cao trong ACCU1 và của ACCU2

không bị thay đổi Lệnh không sửa đổi nội dung

Nếu có toán hạng thì toán hạng là số nguyên không

dấu trong khoảng 0÷32 khi đó lệnh thực hiện phép

tính xoay tròn các bits của ACCU1 theo chiều trái

RLD {<TH>}

Có hoặc không có toán hạng

2

Lệnh thực hiện phép tính xoay ACCU1 theo chiều

trái 1 bits Bits cuối bị đẩy ra khỏi ACCU1 được ghi

vào ACCU1 Nội dung của ACCU1 được chuyển vào

bits 0

RLDA Không

có toán hạng

3

Nếu có toán hạng thì toán hạng là số nguyên trong

khoảng 0÷32. Khi đó lệnh thực hiện phép tính xoay

tròn các bit của ACCU1 theo chiều phải

Nếu không có toán hạng, lệnh thực hiện phép tính

xoay tròn các bits của ACCU1 theo chiều phải

RRD {<TH>}

5

Dịch trái các bits của từ thấp của ACCU1 SLW

{<TH>}

6

Dịch trái các bits của ACC1 SLD

{<TH>}

Có thể cóhoặc không có toán hạng

7 Dịch phải các bits của từ thấp của ACCU1 SRW Có hoặc

Định dạng
Số trang	62
Dung lượng	746,5 KB