Báo cáo đồ án tốt nghiệp PLC - MÔ HÌNH DẠY HỌC MẠNG TRUYỀN THÔNG CCLINK (Có code)

Nội dung thực hiện: Phương thức truyền thông CCLink. Phương thức truyền thông RS485 Vận hành mô hình MPS Thiết kế và thi công phần cứng, kết nối dây giữa các trạm Thiết kế giao diện giám sát và điều khiển trên máy tính bằng phần mềm GTDesigner 3. Viết chương trình PLC cho hệ thống. Chạy thử nghiệm mô hình. Cân chỉnh lại mô hình và chương trình. Viết báo cáo đề tài tốt nghiệp. Báo cáo đề tài tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN -⸙∆⸙ -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH DẠY HỌC MẠNG TRUYỀN THÔNG CC-LINK

GVHD: Th.S TRẦN VĂN SỸ SVTH: HỒ QUỐC TUẤN 15151239 HUỲNH MINH HÒA 15151152

Tp Hồ Chí Minh tháng 7 năm 2019

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

o0o

Tp HCM, ngày 4 tháng 7 năm 2019

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH DẠY HỌC MẠNG

TRUYỀN THÔNG CC-LINK

II NHIỆM VỤ

1 Các số liệu ban đầu:

- Nhóm tiến hành tìm hiểu về PLC Q2AS1-CPU, phần mềm Gx Developer

- Tiến hành tìm hiểu, đọc tài liệu về chuẩn truyền thông CC-link và RS-485

- Tìm tài liệu và manual của các module truyền thông CC-link và RS-485

2 Nội dung thực hiện:

- Phương thức truyền thông CC-Link

- Phương thức truyền thông RS-485

- Vận hành mô hình MPS

- Thiết kế và thi công phần cứng, kết nối dây giữa các trạm

- Thiết kế giao diện giám sát và điều khiển trên máy tính bằng phần mềm GT Designer 3

- Viết chương trình PLC cho hệ thống

- Chạy thử nghiệm mô hình

- Cân chỉnh lại mô hình và chương trình

- Viết báo cáo đề tài tốt nghiệp

- Báo cáo đề tài tốt nghiệp

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 22/03/2019

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/07/2019

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Ths.TRẦN VĂN SỸ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

o0o

Tp HCM, ngày 4 tháng 7 năm 2019

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên 1: HỒ QUỐC TUẤN MSSV: 15151239

Họ tên sinh viên 2: HUỲNH MINH HÒA MSSV: 15151152

(20/05-02/06)

Hoàn thiện phần cứng Chạy chương trình CC-Link,RS-485 Tuần 13

(03/06-09/06)

Truyền thông CC-Link biến tần Kiểm tra vận hành hệ thống Tuần 14 Chạy chương trình toàn bộ hệ thống

Tuần 15

(17/06-23/06)

Viết báo cáo Thảo luận với GVHD về báo cáo và sửa chữa lỗi



PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên Sinh viên: Hồ Quốc Tuấn MSSV: 15151239

Họ và tên Sinh viên: Huỳnh Minh Hòa MSSV: 15151152

Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển và Tự Động Hóa

Tên đề tài:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH DẠY HỌC MẠNG TRUYỀN THÔNG

CC-LINK

Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: ThS TRẦN VĂN SỸ

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?

5 Đánh giá loại:

6 Điểm: (Bằng chữ: )

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20…

Giáo viên hướng dẫn

(Ký & ghi rõ họ tên)

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

o0o

Tp HCM, ngày 4 tháng 7 năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi xin cam kết đề tài này là do chúng tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó

Người thực hiện đề tài

Lời đầu tiên chúng em muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến với thầy TRẦN VĂN

SỸ - giảng viên Khoa Điện – Điện Tử trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố

Hồ Chí Minh, đã tận tình giúp đỡ, hỗ trợ chúng em hoàn thành đồ án này

Chúng em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến những thầy cô khoa Điện – Điện Tử nói riêng cũng như các thầy cô giáo trong trường nói chung đã giảng dạy, tiếp bước chúng em trong quá trình chúng em học tập tại trường Sư Phạm Kỹ Thuật thật sự là một máy trường mơ ước với đầy đủ trang thiết bị, vật chất để chúng em có thể phát triển khả năng của mình cũng như khám phá công nghệ, tiếp cận với các kỹ thuật tiên tiến, hòa nhập, bước vào đời Thật khó để có thể thấy được một không gian xanh, rộng mở, mang nét cổ kính giữa lòng thành phố nhưng vẫn mang theo bao nhiêu nền tảng của công nghệ tiên tiến trên thế giới Kiến thức chúng em nhận được từ sự giảng dạy tận tình của thầy cô là những nền tảng căn bản và cốt lõi nhất, tạo tiền đề để chúng em có thể phát triển đề tài tốt nghiệp này

Người thực hiện đề tài

Trang bìa i

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN v

LỜI CAM ĐOAN vi

LỜI CẢM ƠN vii

MỤC LỤC viii

DANH MỤC HÌNH xi

DANH MỤC BẢNG xiv

TÓM TẮT xv

Chương 1 TỔNG QUAN 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU 1

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1

1.4 GIỚI HẠN 2

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.1 Giới thiệu chung PLC MITSUBISHI 3

2.1.1 Khái niệm 3

2.1.2 Nguyên lý hoạt động của PLC 4

2.1.3 Bộ nhớ 4

2.2 Các dòng PLC MITSUBISHI 5

2.2.1 PLC MITSUBISHI FX3G 5

2.2.2 PLC MITSUBISHI dòng A 6

2.2.3 PLC MITSUBISHI dòng Q 8

2.3 Tổng quan về mạng truyền thông CC-Link 9

2.4 Phần mềm GX-Developer 12

2.4.1 Chi tiết 12

2.4.2 Mở phần mềm hoặc tạo một dự án mới: 15

2.4.3 Kết nối với PLC 17

2.5 Tổng quan về mạng truyền thông RS-485 19 Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

3.1.1 Sơ đồ khối của mô hình truyền thông CC-Link 20

3.1.2 Quy trình hoạt động của mô hình truyền thông CC-Link: 21

3.2 Tính toán và thiết kế hệ thống 22

3.2.1 Lựa chọn thiết bị 22

3.2.1.1 Giới thiệu về PLC Q2ACPU-S1 22

3.2.1.2 Module Input AX-24 24

3.2.1.3 Module ngõ ra AY-42 25

3.2.2 Module truyền thông CC-Link AJ61QBT11 26

3.2.3 Module truyền thông AJ71QC24N-R4 30

3.3 Giới thiệu tủ điều khiển MPS 31

3.3.1 Cảm biến từ PRL18-8DN 32

3.3.2 Cảm biến quang BS5-T2M 32

3.3.3 Van điện từ DV 1120 33

3.3.4 Bộ tách nước khí nén TPC PP2-02BG 34

3.3.5 Relay trung gian omron LY2N 34

3.4 Biến tần Mitsubishi E700 35

Chương 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 37

4.1 Giới thiệu hệ thống 37

4.2 Thi công hệ thống 37

4.2.1 Thi công phần cứng 37

4.2.2 PLC trạm Local điều khiển mô hình MPS 38

4.3 Thực hiện giao tiếp CC-Link giữa hai PLC MITSUBISHI Q2A-S1 40

4.4 Truyền thông RS-485 giữa hai PLC 46

4.4.1 Module gửi đi 46

4.4.2 Module nhận về 48

4.5.Truyền thông giữa PLC và biến tần 48

4.6 Thiết kế giao diện HMI 52

Chương 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 64

5.1 Kết quả 64

Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỀN 66

6.1 Kết luận: 66

6.1.1 Kết quả thu được: 66

6.1.3 Hạn chế của đề tài: 66 6.1.4 Những khó khăn gặp phải và hướng giải quyết khi thực hiện đề tài: 66 6.2 Hướng phát triển của đề tài: 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Hình 2.1: PLC MITSUBISHI FX3G 5

Hình 2.2: PLC MITSUBISHI dòng A2UCPU 7

Hình 2.3: PLC MITSUBISHI dòng Q 8

Hình 2.4: Các dòng Q CPU 8

Hình 2.5: Tỉ lệ tốc độ truyền và khoảng cách 10

Hình 2.6: Thời gian truyền thông mạng cố định 10

Hình 2.7: Hệ thống rẽ nhánh mạng CC-Link 12

Hình 2.8: Giao diện chính của phần mềm Gx-Developer 12

Hình 2.9: Thanh tiêu đề của phần mềm Gx-Developer 13

Hình 2.10: Thanh menu của phần mềm Gx-Developer 13

Hình 2.11: Thanh menu của phần mềm Gx-Developer 13

Hình 2.12: Thanh dữ liệu dự án của phần mềm Gx-Developer 14

Hình 2.13: Màn hình chỉnh sửa của phần mềm Gx-Developer 14

Hình 2.14: Thanh trạng thái của phần mềm Gx-Developer 15

Hình 2.15: Tạo một dự án mới 15

Hình 2.16: Chọn PLC series và PLC Types 16

Hình 2.17: Các công cụ để viết chương trình 16

Hình 2.18: Cách viết chương trình 17

Hình 2.19: Kết nối giữa GX-Developer và PLC 17

Hình 2.20: Thiết lập cấu hình của Gx-Developer 18

Hình 2.21: Chọn biểu tượng Write to PLC từ thanh công cụ 18

Hình 2.22: Chọn và ghi dữ liệu 18

Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 20

Hình 3.2: Lưu đồ hoạt động của hệ thống 21

Hình 3.3: PLC Q2A 22

Hình 3.4: Module ngõ vào AX-42 24

Hình 3.5: Tên và chức năng của các chân trong module AX-42 24

Hình 3.6: Module ngõ ra AY-42 25

Hình 3.7: Tên và chức năng của các chân trong module AY-42……….25

Hình 3.8: Module AJ61QBT11 26

Hình 3.9: Sơ đồ chân 26

Hình 3.11: Module AJ71QC24N-R4 30

Hình 3.12: Sơ đồ nối dây của module AJ71QC24N-R4 31

Hình 3.13: Mô hình tủ MPS 31

Hình 3.14: Cảm biến từ PRL18-8DN 32

Hình 3.15: Sơ đồ chân kết nối cảm biến từ 32

Hình 3.16: Cảm biến quang BS5-T2M 32

Hình 3.17: Sơ đồ nối dây cảm biến quang BS5-T2M 33

Hình 3.18: Van điện từ DV 1120 33

Hình 3.19: TPC PP2-02BG 34

Hình 3.20: Relay trung gian omron LY2N 34

Hình 3.21: Biến tần E700 35

Hình 3.22: Sơ đồ giao tiếp giữa PLC và biến tần 36

Hình 4.1: PLC dùng làm trạm Master 37

Hình 4.2: PLC dùng làm trạm Local………37

Hình 4.3:PLC trạm master kết nối với biến tần………37

Hình 4.4: Kết nối 2 PLC với nhau……… 38

Hình 4.5: Mô hình hoàn chỉnh của hệ thống………38

Hình 4.6: PLC trạm Local điều khiển mô hình MPS 38

Hình 4.7: Sơ đồ chân PLC Q2A-S1 39

Hình 4.8: Truyền thông CC-Link 2 PLC 40

Hình 4.9: Ghi các giá trị thông số vào bộ nhớ đệm bằng lệnh TO 42

Hình 4.10: Ghi thông số vào bộ nhớ trong 43

Hình 4.12: Thông số được truyền từ E2PROM đến bộ nhớ đệm 43

Hình 4.13: Bộ nhớ đệm RX, RY 44

Hình 4.14: Bộ nhớ đệm RWr, RWw 45

Hình 4.15: Cấu hình CC-Link trạm master 46

Hình 4.16: Cấu hình CC-Link trạm Local 46

Hình 4.17: Các thông số cần được cấu hình ở mudule gửi 47

Hình 4.18: Cấu trúc lệnh GP.SWRITE 47

Hình 4.19: Các thông số cần được cấu hình ở module nhận 48

Hình 4.20: Cấu trúc của lệnh GP.SWRITE 48

Hình 4.24: Ghi thông số vào E2PROM 50

Hình 4.25: Thông số được truyền từ E2PROM đến bộ nhớ đệm 51

Hình 4.26: Bộ nhớ đệm RX/RY 51

Hình 4.27: Bộ nhớ đệm RWr, RWw 52

Hình 4.28: Cửa sổ New Project Wizard 53

Hình 4.29: Chọn kiểu HMI 53

Hình 4.30: Thông tin HMI 54

Hình 4.31: Chọn PLC sử dụng 54

Hình 4.32: Chọn kết nối PLC với HMI 55

Hình 4.33: Chọn Diriver cho kết nối 55

Hình 4.34: Thông tin về kết nối HMI 56

Hình 4.35: Cửa sổ tổng hợp các tham số 57

Hình 4.36: Giao diện làm việc 57

Hình 4.37: Thiết bị sử dụng trong hệ thống 58

Hình 4.38: Cửa sổ Bit Switch 58

Hình 4.39: Cửa sổ Go to screen Switch 59

Hình 4.40: Màn hình Trang chủ trong giao diện thiết kế 59

Hình 4.41: Cửa sổ Bit Lamp 60

Hình 4.42: Giao diện Trang chủ sau khi thiết kế 61

Hình 4.43: Giao diện điều khiển sau khi thiết kế 61

Hình 4.44: Giao diện Giới thiệu sau khi được thiết kế 62

Hình 4.45: Nạp chương trình từ máy tính xuống HMI 62

Hình 4.46: Cửa sổ Communicate Configuration 63

Hình 4.47: Tải chương trình lên HMI 63

Hình 5.1: Xây dựng được mô hình PLC truyền thông cho biến tần 64

Hình 5.2: PLC trạm Loacal điều khiển mô hình MPS 64

Hình 5.3: PLC kết nối với biến tần 65

Hình 5.4: Mô hình hoàn thiện của hệ thống 65

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của mạng CC-Link 11

Bảng 3.1: Thông số của PLC Q2ACPU-S1 23

Bảng 3.2: Bảng công tắc cài dặt chế độ 28

Bảng 3.3: Bảng công tắc cài đặt chế độ truyền 28

Bảng 4.1: địa chỉ ngõ vào, ra của tủ MPS khi kết nối với PLC 39

Bảng 4.2: Giá trị thông số cần cài đặt 42

Khi các hệ thống tự động hóa công nghiệp trở nên phức tạp và lớn với nhiều thiết

bị tự động hóa trên nền tảng điều khiển cùng với những tiến bộ trong công nghệ kỹ thuật

số thì mạng truyền thông cc-link đang ngày một được sử dụng rộng rãi

Trong đề tài này, nhóm đã thực hiện một mô hình trạm truyền thông CC-Link giữa hai PLC MITSUBISHI Một PLC đóng vài trò là trạm Local dùng điều khiển tủ MPS mini phân loại sản phẩm theo cảm biến từ, một PLC còn lại đóng vai trò là trạm Master Sau khi trạm Local phân loại đủ sản phẩm sẽ gửi tín hiệu về trạm Master, trạm Master

sẽ điều khiển biến tần thông qua mạng truyền thông CC-Link và nhóm còn truyền thông mạng RS-485 dùng làm mạng dự phòng để tránh khi mạng CC-Link không chạy Các kết quả chạy thử cho thấy hệ thống hoạt động với độ tin cậy cao

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Mạng truyền thông công nghiệp là xương sống cho bất kỳ kiến trúc hệ thống tự động hóa nào vì nó đã được cung cấp một phương tiện trao đổi dữ liệu mạnh mẽ, khả năng kiểm soát dữ liệu và tính linh hoạt để kết nối các thiết bị khác nhau Với việc sử dụng các mạng truyền thông kỹ thuật số độc quyền trong các ngành công nghiệp trong thập kỷ qua đã dẫn đến cải thiện tính chính xác và toàn vẹn tính hiệu kỹ thuật số đầu cuối

Các mạng này có thể là LAN ( Local Area Network – Mankg cục bộ, được sử dụng trong một khu vực hạn chế) hoặc WAN ( Wide Area Network – Mạng diện rộng được sử dụng làm hệ thống toàn cầu ) cho phép truyền tải một lượng lớn dữ liệu bằng cách sử dụng một lượng lớn kênh hạn chế Nó cũng dẫn đến việc sử dụng các giao thức truyền thông khác nhau giữa các bộ điều khiển kỹ thuật số, thiết bị hiện trường, các công cụ phần mềm liên quan đến tự động hóa khác nhau và các hệ thống bên ngoài Khi các hệ thống tự động hóa công nghiệp trở nên phức tạp và lớn với nhiều thiết

bị tự động hóa trên nền tảng điều khiển cùng với những tiến bộ trong công nghệ kỹ thuật

số thì mạng truyền thông công nghiệp đang ngày một được sử dụng rộng rãi

Sau khi tốt nghiệp, để có thể hòa nhập nhanh với hoạt động bảo trì, sữa chữa và

có thể lập trình về PLC ở các nhà máy, đặc biệt là trong lĩnh vực mạng truyền thông CC – Link của hãng PLC Mitsubishi, nhóm thực hiện đề tài chọn hướng nghiên cứu ứng dụng mạng CC – Link để điều khiển cơ cấu chấp hành cũng như truyền thông dữ liệu

KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH DẠY HỌC MẠNG TRUYỀN THÔNG CC-LINK”

1.2 MỤC TIÊU

Trong đề tài này, nhóm sẽ nghiên cứu về các vần đề sau:

- Tìm hiều truyền thông mạng CC-Link giữa hai PLC MITSUBISHI

- Tìm hiều truyền thông mạng RS-485 giữa hai PLC MITSUBISHI

- Tìm hiều truyền thông mạng CC-Link giữa PLC MITSUBISHI với biến tần

- Xây dựng mô hình trạm truyền thông giữa hai PLC MITSUBISHI

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Chương 1: Tổng Quan

Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

Chương 3: Tính Toán và Thiết Kế

Chương 4: Thi Công Hệ Thống

Chương 5: Kết Quả Thực Hiện

Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển

1.4 GIỚI HẠN

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Giới thiệu chung PLC MITHUBISHI

2.1.1 Khái niệm

PLC viết tắt của “Programmable Logic Controller” là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục "lặp" trong chương trình do "người sử dụng lập ra" chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình

Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau:

Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học

Modul mở rộng

Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và các Logic thời gian.Tuy nhiên,bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính

dễ dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả … Chính điều này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch … sau

đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn … Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng I / O nhiều hơn

Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này Như vậy nếu muốn thay đổi hay

mở rộng chức năng của quy trình công nghệ, ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong

bộ nhớ của PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dễ dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với sử dụng các bộ dây nối hay Relay

2.1.2 Nguyên lý hoạt động của PLC

CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình,

sẽ đóng hay ngắt các đầu ra Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết

để thực thi Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ

Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song:

bộ các hoạt động trong PLC

Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song

Nếu một modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, nó sẽ chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế

Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O Bên cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống

2.1.3 Bộ nhớ

PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp: Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay

Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong

bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ Địa chỉ của từng

ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo Với một địa chỉ mới, nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đầu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc

Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bởi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng chứa 2.000 - 16.000 dòng lệnh, tùy theo loại vi mạch Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng

- RAM (Random Access Memory) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình Khuynh hướng hiện nay dùng CMOS-RAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn

dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn, nó được gắn sẵn trong máy, đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC Trên PG (Programer) có sẵn chỗ ghi và xóa EPROM

những truy xuất linh động của RAM và có tính ổn định Nội dung của nó có thể được xóa và lập trình lại, tuy nhiên số lần lưu sửa nội dung là có giới hạn

lập trình Đĩa cứng hoặc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài

Kích thước bộ nhớ:

PLC FX3G được cải tiến từ dòng FX1N, nó được kế thừa tất cả những tính năng của dòng PLC FX kết hợp với sự tiến bộ vượt bậc của dòng PLC thế hệ FX3 nhắm đến

sự đổi mới công nghệ mang đến cho người dùng sự ổn định và tính linh hoạt cao Dòng FX3G PLC được tích hợp bộ nhớ trong lên đến 32Kb, tốc độ xử lý một lệnh đơn logic trong thời gian 0.21µs Thêm vào đó, nó cho phép xử lý trên số thực và các ngắt

Việc lập trình trên FX3G dễ hơn bao giờ hết nhờ vào sự thực thi thông qua đồng thời 2 cổng truyền thông tốc độ cao là RS422 & USB Còn với dòng FX3G ngõ ra kiểu transistor cho phép phát xung độc lập trên 3 ngõ ra lên đến 100 kHz, được nhà sản xuất tích hợp và cải tiến nhiều tập lệnh điều khiển vị trí

Số I/O của FX3G linh hoạt: 14/24/40/60 I/O Ngoài ra việc kết nối mở rộng thông qua 2 bus bên trái và bên phải cho phép kết nối mở rộng thêm các khối chức năng đặc biệt như analog / truyền thông nối mạng…vv để đạt được hiệu suất làm việc tốt hơn

- Loại ngõ ra: relay, transitor

- Phát xung tốc độ cao: lên tới 3 chân 100kHz

- Tổng I/O: 14/24/40/60

- Có thể mở rộng lên tới 128 I/O thông qua module hoặc 256 I/O thông qua mạng CCLink

2.2.2 PLC MITSUBISHI dòng A

Hình 2.2: PLC MITSUBISHI dòng A2UCPU

Với mô hình đặc điểm kỹ thuật cao nhất của AnN hoặc AnA tối đa 2048 I/O có thể được kiểm soát Với AnU, CPU có thể điều khiển 512/1024/2048/4096 I/O tùy theo kiểu máy Số I/O này có thể kết nối trực tiếp với giá CPU, nhưng tất cả module AnU CPU có khả năng kiểm soát 8192 I/O Đây là tổng số I/O được kết nối trực tiếp cộng với I/O được kiểm soát thông qua hệ thống I/O từ xa của MELSECNET/10 hoặc CCLink

Khả năng tương thích được duy trì giữa AnN, AnA và AnU CPU Tất cả các đun I / O, mô-đun cung cấp điện, lắp gái đỡ, mô-đun chức năng đặc biệt là chung cho tất cả các CPU của mô hình này Ngoài ra chương trình tự tương thích hướng lên từ AnN đến AnA đến AnU Ngoài ra , các chương trình cho A Series cũng tương thích với dòng PLC nhỏ hơn A2C và AnS

Tất cả các PLC dòng A hỗ trợ các hệ thống mạng tiêu chuẩn công nghiệp chẳng hạn như Ethernet, PROFIBUS, MODBUS và hệ thống MELSECNET của Mitsubishi

thêm vào dòng mạng được hỗ trợ Tất cả A Series các module CPU tương thích với mạng MELSECNET/10 và có thể tồn tại trong cùng phân khúc mạng và có thể tồn tại trong cùng phân khúc mạng Sự kết hợp của MELSECNET / 10 và AnU cung cấp chức năng tối đa và hiệu suất với chức năng chính nổi, tăng 8k bit + 8k từ bộ nhớ thiết bị mạng được làm mới theo chu kỳ, 4 phân đoạn mạng trên mỗi PLC, v.v dự phòng cáp

và mạng dự phòng theo dõi chẩn đoán Mạng trường mở mới, CC-Link, cũng được hỗ trợ bởi tất cả PLC dòng A

2.2.3 PLC MITSUBISHI dòng Q

PLC họ Qn là bộ điều khiển lập trình mạnh nhất của Mitsubishi tại thời điểm hiện nay

Bộ PLC dòng Q ra đời nhằm đáp ứng các nhu cầu mở rộng không ngừng của các

hệ thống sản xuất tích hợp các kỹ thuật mới, các nhu cầu về truyền thông nhằm phá bỏ hạn chế của các bộ lập trình truyền thống

Hình 2.3: PLC MITSUBISHI dòng Q

Điểm nổi bật của PLC dòng Q là kỹ thuật multi_Processor, cho phép tại một thời điểm 4 CPU cùng tham gia xử lý các quá trình điều khiển máy móc, điều khiển vị trí, truyền thông,…do đó tính năng thời gian được tăng cường, thời gian quét vòng chương trình giảm xuống chỉ còn 0.5-2ms

Hình 2.4: Các dòng Q CPU

Ở PLC Q Series các chức năng mạng được đặc biệt tăng cường , cho phép lập cấu hình mạng Melsec Net với tổng khoảng cách truyền thông lên đến 13,6 km với tốc độ đường truyền tối đa cho phép có thể đạt được 25Mbps Đặc biệt các PLC Q Series được

hỗ trợ các chức năng cho phép kết nối mạng internet , cho phép truyền các Email cảnh báo đến cấp điều khiển cao hơn ở khoảng cách rất xa

2.3 Tổng quan về mạng truyền thông CC-Link

CC-Link là một mạng lưới Fieldbus xử lý cả hai chu kỳ dữ liệu I / O dữ liệu và các dữ liệu tham số mạch hở với tốc độ cao CC-Link được phát triển bởi Mitsubishi

và ngày nay được quản lý bởi CC-Link Partner Association (CLPA) CC-Link là 1 mạng phổ biến ở Châu Á Hơn nữa, nó được sử dụng cho các ứng dụng chú trọng thời gian dựa trên công nghệ tự động của Mitsubishi CC-Link được chứng nhận bởi

CLPA

CC-Link là một Fieldbus cho mạng truyền thông tốc độ cao giữa các bộ điều khiển và thiết bị truyền thông minh như I/O, cảm biến và bộ truyền động trong các mạng lưới với hơn 65 trạm, nó cung cấp khả năng truyền thông thật sự mà không cần lặp lại Được hỗ trợ bởi mật độ rộng của thiết bị tự động từ nhiều nhà máy, CC-Link cung cấp yếu tố truyền thông cho sản xuất tích hợp và hiệu quả hoặc quá trình cơ sở thông qua cáp đơn Sự đáp ứng thời gian nhanh là kết quả của các giao thức đơn giản

và hiệu quả cao

- Mạng CC-Link: Mạng chuẩn thiết bị trường với công suất lên tới 10Mbps

Đặc điểm của mạng CC-link:

liệu bit và word

bằng cách sử dụng T-branch và module quang lặp lại (Optical repeater

module)

Hình 2.5: Tỉ lệ tốc độ truyền và khoảng cách

- Giao tiếp giữa những bộ điều khiển phân tán: CC-link sử dụng chu kỳ truyền

ổn định cao, cho bởi giao thức N:N giữa các bộ điều khiển

- Đa dạng các sản phẩm được cung cấp từ đối tác của nhà sản xuất ( hơn 450 loại sản phẩm hỗ trợ từ hơn 400 công ty trên toàn thế giới)

- Thời gian truyền thông mạng cố định

Hình 2.6: Thời gian truyền thông mạng cố định

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của mạng CC-Link

Hệ thống rẽ nhánh của mạng CC-Link

Hình 2.7: Hệ thống rẽ nhánh mạng CC-Link 2.4 Phần mềm GX-Developer

Đây là phần mềm lập trình PLC phổ biến nhất của hãng Mitsubishi Tuy có tuổi đời khá lâu rồi nhưng qua nhiều bản update bổ sung chức năng thì phần mềm này vẫn

đủ khả năng để lập trình đa số các dòng PLC của Mitsubishi như Q-CPU, L-CPU, CPU, S-CPU, FX-CPU Điểm hạn chế của phần mềm là giao diện chưa thực sự thân thiện, hạn chế ngôn ngữ lập trình ở con số 3 (Ladder, SFC, Instruction list) và hỗ trợ ít chức năng kết nối, bảo mật

A-Hình 2.8: Giao diện chính của phần mềm Gx-Developer 2.4.1 Chi tiết

Thanh tiêu đề: Biểu diễn tên của dự án được mở

Hình 2.9: Thanh tiêu đề của phần mềm Gx-Developer Thanh menu: Thả xuống các mục menu được hiển thị khi một menu được chọn

Hình 2.10: Thanh menu của phần mềm Gx-Developer Thanh công cụ: Chức năng thường xuyên được sử dụng được hiển thị với các nút biểu

tượng So với các lựa chọn từ Menu, chức năng mong muốn có thể thực hiện trực tiếp

Hình 2.11: Thanh menu của phần mềm Gx-Developer Thanh dữ liệu dự án: Màn hình chương trình chính, đặt tên cho các biến và màn hình

cài đặt parameter…

Hình 2.12: Thanh dữ liệu dự án của phần mềm Gx-Developer

Màn hình chỉnh sửa: để viết và sửa chương trình

Hình 2.13: Màn hình chỉnh sửa của phần mềm Gx-Developer

Thanh trạng thái: Các trạng thái hoạt động và cài đặt bàn phím được hiển thị

Hình 2.14: Thanh trạng thái của phần mềm Gx-Developer

2.4.2 Mở phần mềm hoặc tạo một dự án mới:

- Bước 1: Tạo một dự án mới

Hình 2.15: Tạo một dự án mới

- Bước 2: Chọn PLC series và PLC Types:

Hình 2.16: Chọn PLC series và PLC Types

- Bước 3: Chọn công cụ viết

Hình 2.17: Các công cụ để viết chương trình

- Bước 4: Viết chương trình

Hình 2.18: Cách viết chương trình 2.4.3 Kết nối với PLC

Gx-Developer được kết nối với PLC thông qua cáp truyền thông FX-USB-AW

Hình 2.19: Kết nối giữa GX-Developer và PLC

Thiết lập cấu hình của GX-Developer để giao tiếp với PLC

Hình 2.20: Thiết lập cấu hình của Gx-Developer

Ghi một chương trình tới PLC:

- Bước 1: Chọn [Online] [Write to PLC] hoặc chọn biểu tượng từ thanh công cụ

Hình 2.21: Chọn biểu tượng Write to PLC từ thanh công cụ

- Bước 2: Nhấn chọn các biểu tượng được ghi sau đó nhấn Execute

Hình 2.22: Chọn và ghi dữ liệu

2.5 Tổng quan về mạng truyền thông RS-485

Khi một mạng cần phải chuyển các khối nhỏ thông tin trên một khoảng cách dài, RS-485 thường là chuẩn giao tiếp được lựa chọn Các nút mạng có thể là máy tính cá nhân, vi điều khiển, hoặc bất kỳ thiết bị có khả năng truyền thông nối tiếp không đồng

bộ So với Ethernet và giao diện mạng khác, phần cứng và giao thức yêu cầu của

RS-485 đơn giản hơn và rẻ hơn

Liên kết RS485 được hình thành cho việc thu nhận dữ liệu ở khoảng cách xa và điều khiển cho những ứng dụng Những đặc điểm nổi trội của RS485 là nó có thể hỗ trợ một mạng lên tới 32 trạm thu phát trên cùng một đường truyền, tốc độ baud có thể lên tới 115.200 cho một khoảng cách là 4000feet (1200m)

Phương pháp truyền:

- Chuẩn RS 485 chỉ truyền trên 2 dây và B sử dụng sự chênh lệch áp giữa A

và B theo logic 0 hoặc 1 chứ không hề so sánh với đất Điều này đảm bảo tín hiệu truyền đi xa bởi khi nếu có trường hợp sụt áp thì đồng thời hai dây đều sụt áp nên tín hiệu vẫn đảm bảo logic 1 hoặc 0

- Cặp dây xoắn (Twisted-pair wire) là cặp dây có chiều dài bằng nhau và được xoắn lại với nhau Sử dụng cặp dây xoắn sẽ giảm thiểu được nhiễu, nhất là khi truyền ở khoảng cách xa và với tốc độ cao

- Điện trở đầu cuối (Terminating Resistor) đơn giản là điện trở được đặt tại hai điểm tận cùng kết thúc của đường truyền Giá trị của điện trở đầu cuối lí tưởng là bằng giá trị trở kháng đặc tính của đường dây xoắn, thường thì vào khoảng 100 - 120Ω

Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

3.1 YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN

3.1.1 Sơ đồ khối của mô hình truyền thông CC-Link

Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống

3.1.2 Quy trình hoạt động của mô hình truyền thông CC-Link:

Hình 3.2: Lưu đồ hoạt động của hệ thống

Mô tả quy trình hoạt động:

Trạng thái ban đầu chưa nhấn Start thì mô hình MPS và biến tần vẫn chưa hoạt động Sau khi nhấn Start, mô hình MPS bắt đầu chạy và cho phép thực hiện các lệnh

từ PLC gửi về

Tiếp theo phôi được cấp thủ công, phôi được xilanh đẩy vào băng tải, đi qua cảm biến tiệm cận từ để xác định chất liệu Sau đó số phôi nhựa sẽ được di chuyển về cuối băng tải Phôi kim loại sẽ được hệ thống xilanh khí nén đưa vào đúng vị trí đã thiết kế Khi số lượng phôi kim loại đạt đến ba, PLC số 1 sẽ gửi tín hiệu về PLC số 2 theo hai đường CC-Link và RS-485 Sau khi nhận được tín hiệu, PLC số 2 sẽ điều khiển biến tần hoạt động với tần số được đặt trước thông qua CC-Link Biến tần chạy theo thời gian đặt trước và dừng lại, đợi chu kỳ tiếp theo

Khi nhấn nút nhấn reset, mô hình MPS sẽ trở về trạng thái ban đầu Số sản phẩm phân loại được sẽ được trả về không Còn khi nhấn nút Stop, hệ thống sẽ dừng hoàn toàn và chỉ hoạt động lại khi ta nhấn nút Start

3.2 Tính toán và thiết kế hệ thống

3.2.1 Lựa chọn thiết bị

3.2.1.1 Giới thiệu về PLC Q2ACPU-S1

Hiệu suất MSP (Bộ xử lý chuỗi của Mitsubishi) đã được cải thiện rất nhiều so với các loại được sử dụng trong AnA / AnUCPU QnACPUs cho tốc độ xử lý nhanh hơn khoảng 3 lần so với AnUCPUs

Mỗi mô-đun CPU được trang bị bộ nhớ tích hợp lớn cùng với khoảng 30k words

bộ nhớ thiết bị bên trong

Để hỗ trợ nhiều tính năng lập trình của PLC Q2AS1-CPU, mỗi mô-đun chương trình có thể được cài đặt với bộ nhớ trong của riêng nó Dữ liệu của thiết bị cục bộ không ảnh hưởng đến kết quả của các mô-đun chương trình khác, và ngược lại, nó không bị ảnh hưởng bởi các mô-đun khác

Hình 3.3: PLC Q2A

Sau đây là thông số của PLC Q2ACPU-S1:

Bảng 3.1: Thông số của PLC Q2ACPU-S1

3.2.1.2 Module Input AX-24

Hình 3.4: Module ngõ vào AX-42

- AX-42 là module ngõ vào cấp dòng của PLC Mitsubishi với các thông số sau:

- Số ngõ vào: 64 ngõ vào

- Điện áp đầu vào: 12/24VDC

- Kiều đầu vào: Logic chìm DC

- Thời gian đáp ứng Bật-Tắt: 10ms

- Phương pháp cách nhiệt: bộ ghép quang

Hình 3.5: Tên và chức năng của các chân trong module AX-42

3.2.1.3 Module ngõ ra AY-42

AY-42 là module ngõ ra rút dòng của PLC Mitsubishi với các thông số sau:

- Số ngõ ra: 64 ngõ ra

- Điện áp đầu vào: 12/24VDC

- Dòng điện đầu vào: 40mA

- Kiều đầu vào: Logic chìm DC

- Thời gian đáp ứng Bật-Tắt: 2ms

Hình 3.6: Module ngõ ra AY-42

Hình 3.7: Tên và chức năng của các

chân trong module AY-42