PLC: Thiết kế hệ thống ngõ vào tuần tự

Tài liệu này cung cấp sơ đồ công nghệ và lệnh chương trình của các hệ thống (máy,thiết bị ) điều khiển bằng PLC thường gặp trong công nghiệp.A/Quy trình thiết kế hệ thống ngõ vào tuần tự1/Qúa trình tuần tự nối tiếp -định nghĩa-chu trình làm việc của máy giặt-chương trình thực hiện-thiết kế hệ thống đèn giao thông cho người đi bộ-thiết kế hệ thống trạm trộn bê tông-thiết kế hệ thống bồn nhiên liệu cung cấp cho xe 2/Qúa trình tuần tự song song-định nghĩa-thiết kế mạch điều khiển đèn giao thông cho 1 ngã tư3/Qúa trình tuần tự có chọn lựa-định nghĩa-thiết kế hệ thống rót, đóng nắp chai tự động4/Qúa trình tuần tự có lặp vòng-định nghĩa-bài tập5/Hệ thống ATS-giới thiệu-hệ thống ATS điển hình-lập trình điều khiển bộ ATS1 cấp điện cho tải 1B/Quy trình thiết kế hệ thống ngõ vào ngẫu nhiên1/Một số khái niệm2/Quy trình thiết kế3/Một số bài mẫu

Trang 1

1 CLB Sinh Viên Nghiên Cứu Khoa Học (St)

QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG NGÕ VÀO TUẦN TỰ

Quá trình tuần tự nối tiếp:

Là quá trình gồm nhiều giai đoạn xảy ra liên tiếp nhau, không thể đè lên nhau và khi kết hợp với các phương pháp tác động ta sẽ có một quá trình công nghệ hoàn chỉnh

Thuật toán giải quyết bài toán điều khiển tuần tự nối tiếp

Y1

Yn Xn-1

Start

Yn

Y2

Y3 Y2

Y3

Y2

Y1

X2 Y1

Xn

Y4

X1

Y3 Y2

.

Yn-1

.

Trang 2

Ví dụ thực hiện một chu trình làm việc của máy giặt như sau:

X : cảm biến phát hiện mực nước đầy.T1  T9 là thời gian delay cho mỗi khâu làm việc.Ta phân chia cho các khâu làm việc Y1  Y9 Chương trình được viết như sau:

Trang 3

Y6 Y5

Y5 T3

T8 Y2

Y1

Sấy Y7

y8 Y3

y9

Y5

y6 Y3

y9 Y5

Y6

T9

Giặt

Y6

Trang 4

Ví dụ: Đèn giao thông cho người đi bộ

Giản đồ công nghệ

Chương trình

Trang 5

Ví dụ 2:

Giản đồ công nghệ:

Trang 6

Chương trình:

Trang 7

Các bài tập về thiết kế hệ thống trạm trộn bê tông:

Bài 1:

Khi nhấn Start  V1 mở ra, chất lỏng thứ nhất được đưa vào bồn trộn.Đến khi

HM tác động thì V1 đóng lại, V2 mở ra  chất lỏng thứ hai được đưa vào bồn

trộn, motor trộn bắt đầu hoạt động, đến khi HH tác động thì V2 đóng lại , motor trộn bắt hoạt động thêm một thới gian t rồi M bắt đầu chạy.Đến khi X tác động thì dừng lại  V mở ra cho đến khi gặp thùng mới và quá trình chiết cứ lặp lại cho đến khi HL tác động thì quá trình trộn lại được lặp lại cho đến khi nhấn Stop

Giản đồ giải thuật:

Trang 8

Chương trình:

Bài 2:

Khi nhấn Start thì A, B mở ra, khi đạt đến khối lượng MA thì A đóng lại, MB thì

MB đóng lại.Khi cả hai cùng đạt đến khối lượng thì VA, VB mở ra, MT bắt đầu

hoạt động.Khi bồn cân nhiên liệu A xả hết thì VA đóng lại.Khi bồn cân nhiên liệu

B hết thì VB đóng lại  MA0 và MB0 tác động, MT vẫn hoạt động và V sẽ mở ra

sau một thời gian T.Nếu có xe ở phía dưới (x tác động) (thời gian T kể từ lúc khi

cả hai MA0 và MB0 cùng tác động cho đến lúc V mở

Trang 9

a) Một bồn trộn một xe (không cần cân xe)

Trang 10

b) Một bồn trộn cấp được cho nhiều xe, thì phải cân xe và quá trình lặp lại cho

đến khi M0 tác động thì lặp lại

Giản đồ trạng thái:

Trang 11

Chương trình:

Trang 12

c) N bồn trộn, 1 xe (không cần cân xe)

Trang 13

Chương trình:

Quá trình tuần tự song song

Quá trình tuần tự song song đó là quá trình mà trong đó có nhiều giai đoạn xảy ra đồng thời, đè lên nhau và kết hợp với các phương thức tác động ta có một quá trình công nghệ hoàn chỉnh (Hình 3.2a)

Trang 14

Thuật toán giải quyết bài toán điều khiển quá trình tuần tự song song

Trang 15

Thí dụ thực hiện chương trình sau:

B B A Start

Phân chia giai đoạn:

Chương trình thực hiện yêu cầu trên:

B B A Start

y1

y M1 y M2

yN1 yN2 y2

Trang 16

YM2

YN2 Start

A

YN1

YM1 Y1

YN2

Y2

Y2 YN1

YN2

YN1

C1 YM2

Y2 C2

C B Y2

A2

YM1 YM2

YM2

Y1

YM1

Y1 Y1

YM1

A1 YM1

YM1

Trang 17

BÀI TẬP

Thiết kế mạch điều khiển đèn giao thông cho một ngã tư Với đèn xanh sáng 10s, đèn vàng sáng 2s và đèn đỏ sáng 12s

Trang 18

Thiết kế:

Trang 19

Quá trình tuần tự có chọn lựa:

Là quá trình nhiều giai đoạn xảy ra không đồng thời nhau thực hiện theo phân

nhánh nào đó do phương thức tác động:

Trang 20

Giải thuật cho quá trình tuần tự có chọn lựa :

Trang 21

Ví dụ: Thực hiện quá trình tuần tự có lực chọn sau :

B C

B

C C

B B A

Start

Xp

1 0

Giải quyết :

Phân chia giai đoạn:

Các giai đoạn phải được phân chia sao cho không có sự xung đột về tín hiệu trong

1 giai đoạn, càng phân nhỏ thì càng đơn giản khi viết sơ đồ hình thang nhưng sẽ mất nhiều các ngõ vào\ra

Viết chương trình hình thang (ladder):

B C

B

C C

B B

A Start

Xp

1 0

Trang 22

ym1

yk1

yk2 yn2

ym2

ym1

Y2

y2 Xp

Trang 23

Bài tập : Thiết kế hệ thống rót, đóng nắp chai tự động

Quy trình: chai chạy tự động trên băng tải, nước rót tự động vào chai sau đó tiếp tục di tới bộ phận đóng nắp

Nhấn start động cơ băng tải M1 chạy khi cảm biến X1 phát hiện chai tác động thì động cơ M1 dừng V mở rót sản phẩm vào chai , cảm biến H phát hiện đầy chai

đóng V đồng thời cho động cơ băng tải chạy tiếp, khi cảm biến X2 phát hiện chai

thì cho dừng băng tải M1 và bật dộng cơ M2 đóng nắp chai 1khoảng thời gian T thì dừng M2 và cho băng tải M1 tiếp tục chạy Quá trình được lặp lại

Sơ đồ giải thuật:

Trang 24

Chương trình ladder:

Trang 25

Quá trình tuần tự có lặp vòng:

Quá trình tuần tự có lặp vòng là quá trình thực hiện lặp lại một chu trình khi một điều kiện nào đó thỏa mãn Quá trình lặp vòng kết thúc khi có điều kiện ngoài tác động đúng Hình sau là quá trình tuần tự có lặp vòng

Lưu đồ thuật giải cho quá trình tuần tự có lặp vòng như hình trên:

Xi

Yaj-1 Ya1

Yi+2

Ya1 Xaj-1

Trang 26

Xq

ym2 ym2

ym2

c1

ym2

a1 Y2

ym3 ym3

y1

Ym1

A Start

ym2

b2ym1

Xq=0

Xq=1 Start A+ B+ B- C+ C-  A-



Trang 27

Giới thiệu hệ thống ATS

Mục đích của hệ thống ATS là nhận biết được sự cố trên các nguồn điện để khi có sự cố về điện xảy ra ở một nguồn, tải sẽ được tự động chuyển sang nguồn điện khác để sử dụng tạm thời trong khi chờ đợi khắc phục sự cố Các chức năng chính của hệ thống ATS:

+ Chuyển mạch cho tải: ATS thực hiện sự chuyển từ một nguồn điện này sang một nguồn điện khác cấp cho tải, bao gồm cả chức năng hoà đồng bộ khi sử dụng máy phát

+ Cách ly nguồn và tải khi có sự cố xảy ra

+ Phát hiện sự cố của các nguồn điện

+ Phát tín hiệu báo động khi có sự cố xảy ra

Tuỳ theo yêu cầu thực tế mà hệ thống ATS có các cấu hình khác nhau Hình minh họa sau đây là một trong những cấu hình đó:

Trang 28

Trang 29

Hệ thống ATS điển hình

Các ký hiệu:

M10: Contactor dùng để đóng nguồn lưới 1 cho tải 1

M11: Contactor dùng để đóng nguồn máy phát 1 cho tải 1

M20: Contactor dùng để đóng nguồn lưới 2 cho tải 2

M21: Contactor dùng để đóng nguồn máy phát 2 cho tải 2

M12, M13, M22, M23: Các contactor trung gian dùng để chuyển giữa 2 bộ ATS

Lập trình điều khiển bộ ATS1 cấp điện cho tải 1

Giải thuật hoạt động:

Ban đầu khi vừa mở nguồn, kiểm tra trạng thái của Lưới 1 và xét các trường hợp theo thứ tự dưới đây:

1 Nếu Lưới 1 không có sự cố thì chờ một khoảng thời gian để nguồn điện

ổn định rồi mới cấp điện cho tải (thời gian chờ nguồn ổn định là 3s), trường hợp Lưới 1 có sự cố thì bật Máy phát 1

2 Nếu Máy phát 1 không có sự cố thì chờ (3s) để Máy phát 1 ổn định rồi cấp điện cho tải, nếu bị sự cố thì tắt Máy phát 1 và cấp điện cho tải từ Lưới 2

3 Nếu Lưới 2 không có sự cố thì sau thời gian chờ (3s) cho Lưới 2 ổn định rồi cấp điện cho Tải 1 Nếu Lưới 2 cũng bị sự cố thì khởi động Máy phát 2

4 Nếu Máy phát 2 không có sự cố thì chờ ổn định (3s) rồi cấp điện cho Tải

1 Nếu Máy phát 2 lại bị sự cố thì tắt Máy phát 2 và tạm thời không cấp điện cho tải

Trong khi đang sử dụng máy phát 1, nguồn lưới 2 hoặc máy phát 2 mà nguồn Lưới 1 hết sự cố thì chuyển trở lại dùng nguồn Lưới 1 + Chú ý: Trong các trường hợp sử dụng nguồn Lưới 1 phải kiểm tra điện áp phải thật sự ổn định trước khi đóng cho tải (tránh trường hợp điện áp vào bị “chập chờn“)

Trang 30

Bảng INPUT/ OUTPUT

NGÕ

Trang 31

Có thể tóm tắt hoạt động của bộ ATS 1 theo giải thuật sau:

SCL1=0

SCL1=1 và SCL2=0 và SCMP1=1

SCL1=1 và SCMP1=0 SCL1=0 hoặc

SCMP1=0 hoặc SCL2=0

SCL1=0 hoặc SCMP1=0

Cấp điện từ lưới 2 cho tải

Cấp điện từ Máy phát 2 cho tải

Delay 1.5s rồi tắt máy phát

2

SCL1=1

SCL1=0 SCL1=0

SCL1=1 và

SCMP1= 1

Start

Cấp điện từ lưới 1 cho tải

Cấp điện từ máy phát 1 cho tải

Delay 3s chờ lưới 1 ổn định

Mở Máy phát 1, delay 3s chờ Máy

phát 1 ổn định

Delay 1.5s rồi tắt máy phát 1

Các ký hiệu:

1: Có sự cố 0: Hết sự cố + SCL1: Sự cố lưới 1

Trang 32

Chương trình thực hiện:

Trang 33

Trang 34

- Lập trình dựa vào giải thuật (hàm ngõ ra theo hướng mũi tên)

Trang 35

QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG NGÕ VÀO NGẪU NHIÊN

Khi ngõ vào thay đổi thì 1 trạng thái bền sẽ chuyển thành 1 trạng thái bền hoặc không bền khác

Giản đồ bao gồm các trạng thái và các cung định hướng liên kết giữa các trạng thái đó để diễn tả hoạt động của quá trình được gọi là giản đồ trạng thái

Trang 36

X 1 X 2

T T

Ví dụ minh họa :

Giả sử ta đã có sẵn sơ đồ trạng thái như sau (B1) :

B2 : lập bảng trạng thái, khoanh tròn các trạng thái bền

B3 : Rút gọn bảng trạng thái Để giảm bớt các trạng thái, cần ghép các trạng

thái sao cho ko bị xung đột ngõ vào trên bất kỳ cột nào

Trang 37

S

Qn+1 R

Qn+1

R\ Qn+1 S

Trang 38

Trang 39

Mô tả :

d > h3 d > d0 h > h1

khoảng cách xuất hiện 2 vật > d0

Vẽ giản đồ trạng thái và thiết kế mạch phát hiện 2 vật ngã liên tiếp, lỗi được xóa khi có vật đứng đi qua

Giải pháp : (đây chỉ là giải pháp tham khảo, vì bài này thầy chưa sửa nên có gì

sai sót thì lên trường giải quyết)

Đặt 1 biến trung gian x4 = x1 + x2, giả sử ko có trường hợp vật đang đứng lại ngã, hoặc ngược lại

Trang 40

Trang 41

Trang 42

R3 = /x4/x3y4

S4 = /x4/x3y3

R4 = /x4x3y2 + x4/x3y1

B6 : vẽ mạch điều khiển

Trang 43

BÀI TẬP ÔN THI

Câu 1:

Thiết kế mạch điều khiển cho quá trình sau:

Chương trình:

Trang 44

Câu 2:

Vẽ giản đồ xung trạng thái và mạch điều khiển cho hệ thống phân loại xe ngắn, dài, trung bình.Biết xe có chiều dài d > d2-d1, khoảng cách xuất hiện giữa 2 xe >d1

Trạng thái:

Với x1, x2, x3: là các cảm biến như hình vẽ

Trang 45

Giản đồ trạng thái:

Thiết kế mạch điều khiển:

Trang 46

Trang 47

Trang 48

Trang 49

Trang 50

Chương trình:

Tiêu đề	Thiết kế hệ thống ngõ vào tuần tự
Tác giả	CLB Sinh Viên Nghiên Cứu Khoa Học
Trường học	Trường Đại Học
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2012
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	724,99 KB