Gia cong phan loai san pham PLC s7 200

đề tài plc hệ thống phân loại sản phẩm cp1en30chế tạo hệ thống tự động hóa nhận dạng và phân loại sản phẩm công nghiệpcông nghệ phân loại sản phẩm theo màu sắche thong phan loai san pham bang plcđề tài plc hệ thống phân loại sản phẩmcong nghe phan loai san phẩm

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hưng Yên, ngày……tháng…….năm 2018

Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hưng Yên, ngày……tháng…….năm 2017

Mục lục

CHƯƠNG I: SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 1.1 Đặt vấn đề

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuậtđiện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọilĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin

do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phầnvào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹthuật điều khiển tự động nói riêng Xuất phát từ những đợt đi thực tập tốt nghiệptại nhà máy, các khu công nghiệp và tham quan các doanh nghiệp sản xuất, chúng

em đã được thấy nhiều khâu được tự động hóa trong quá trình sản xuất Một trongnhững khâu tự động trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sảnphấm sản xuất ra được các băng tải vận chuyến và sử dụng hệ thống nâng gắp phânloại sản phẩm Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự độnghóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong những khâu phân loại, đóng bao bì mà vẫncòn sử dụng nhân công, chính vì vậy nhiều khi cho ra năng suất thấp chưa đạt hiệuquả Từ những điều đã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiến thức

mà em đã học được ở trường muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần,đồng thời vẫn đảm bảo được độ chính xác cao về kích thước Nên em đã quyếtđịnh thiết kế và thi công một mô hình sử dụng băng chuyền để phân loại sản phấm

vì nó rất gần gũi với thực tế, vì trong thực tế có nhiều sản phấm được sản xuất rađòi hỏi phải có kích thước tương đối chính xác và nó thật sự rất có ý nghĩa đối vớichúng em, góp phần làm cho xã hội ngày càng phát triển mạnh hơn, để xứng tầmvới sự phát triến của thế giới

1.2 Các băng chuyền phân loại sản phẩm

1.2.1 Giới thiệu chung

Băng tải thường được dùng để di chuyến các vật liệu đơn giản và vật liệu rờitheo phương ngang và phương nghiêng Trong các dây chuyền sản xuất, các thiết

bị này được sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyến các cơ cấunhẹ, trong các xưởng luyện kim dùng đề vận chuyển quặng, than đá, các loại xỉ lòtrên các trạm thủy điện thì dùng vận chuyển nhiên liệu

Trên các kho bãi thì dùng để vận chuyển các loại hàng bưu kiện, vật liệu hạt hoặc 1

số sản phẩm khác Trong 1 số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, hóachất thì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoàn thành giữacác công đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sản phẩmkhông dùng được

Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiềutrong thực tế hiện nay Dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và

có tính lặp lại, nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc.Chưa kể đến có những phân loại dựa trên các chi tiết kĩ thuật rất nhỏ mà mắtthường khó có thế nhận ra Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tói chất lượng sản phẩm

và uy tín của nhà sản xuất Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sảnphẩm ra đời là một sự phát triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này

Tùy vào mức độ phức tạp trong yêu cầu phân loại, các hệ thống phân loại tựđộng có những quy mô lớn, nhỏ khác nhau Tuy nhiên có một đặc điểm chung làchi phí cho các hệ thống này khá lớn, đặc biệt đối với điều kiện của Việt Nam Vìvậy hiện nay đa số các hệ thống phân loại tự động đa phần mới chỉ được áp dụngtrong các hệ thống có yêu cầu phân loại phức tạp, còn một lượng rất lớn các doanhnghiệp Việt Nam vẫn sử dụng trực tiếp sức lực con người đế làm việc Bên cạnhcác băng chuyền đế vận chuyển sản phẩm thì một yêu cầu cao hơn được đặt ra đó

là phải có hệ thống phân loại sản phẩm Còn rất nhiều dạng phân loại sản phẩm tùytheo yêu cầu của nhà sản xuất như: Phân loại sản phẩm theo kích thước, Phân loạisản phẩm theo màu sắc, Phân loại sản phẩm theo khối lượng, Phân loại sản phẩmtheo mã vạch, Phân loại sản phẩm theo hình ảnh v.v Vì có nhiều phương phápphân loại khác nhau nên có nhiều thuật toán, hướng giải quyết khác nhau cho từngsản phẩm, đồng thời các thuật toán này có thể đan xen, hỗ trợ lẫn nhau Ví dụ nhưmuốn phân loại vải thì cần phân loại về kích thước và màu sắc, về nước uống (nhưbia, nước ngọt) cần phân loại theo chiều cao, khối lượng, phân loại xe theo chiềudài, khối lượng, phân loại gạch granite theo hình ảnh v.v

Phân loại sản phẩm to nhỏ sử dụng cảm biến quang: sản phẩm chạy trênbăng chuyền ngang qua cảm biến quang thứ 1 nhưng chưa kích cảm biến thứ 2 thìđược phân loại vật thấp nhất, khi sản phẩm qua 2 cảm biến đồng thời thì được phânloại vật cao nhất

Phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc của sản phẩm: sử dụng những cảm biếnphân loại màu sắc sẽ được đặt trên băng chuyền, khi sản phấm đi ngang qua nếucảm biến nào nhận biết đc sản phẩm thuộc màu nào sẽ được cửa phân loại tự động

mở để sản phấm đó đựợc phân loại đúng Phát hiện màu sắc bằng cách sử dụng cácyếu tố là tỷ lệ phản chiếu của một màu chính (ví dụ như đỏ, xanh lá cây hoặc xanhtrời) được phản xạ bởi các màu khác nhau theo các thuộc tính màu của đối tượng.Bằng cách sử dụng công nghệ lọc phân cực đa lớp gọi là FAO (góc quang tự do),cảm biến E3MC phát ra màu đỏ, xanh lá cây và màu xanh sáng trên một trục quanghọc đon E3MC sẽ thu ánh sáng phản chiếu của các đối tượng thông qua các cảmbiến nhận và xử lý tỷ lệ các màu xanh lá cây, đỏ, xanh lam của ánh sáng để phânbiệt màu sắc của vật cần cảm nhận

Phân loại sản phấm dùng webcam: sử dụng 1 camera chụp lại sản phẩm khichạy qua và đưa ảnh về so sánh với ảnh gốc Neu giống thì cho sản phẩm đi qua,còn nếu không thì loại sản phẩm đó

Nhận thấy thực tiễn đó, nay trong luận văn này, em sẽ làm một mô hình rấtnhỏ nhưng có chức năng gần như tương tự ngoài thực tế Đó là: tạo ra một dâychuyền băng tải để vận chuyển sản phẩm, phân loại sản phẩm theo kích thước đãđược đặt trước

1.2.2 Ưu điểm của băng tải

- Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo các hướngnằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết họp giữa nằm ngang với nằm nghiêng

- Vốn đầu tư không lớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng

dễ dàng, làm việc tin cậy, năng suất cao và tiêu hao năng lượng so với máy vậnchuyển khác không lớn lắm

1.2.3 Cấu tạo của băng tải

1 Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật.

2 Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho bộ phận kéo

3 Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo

4 Hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ ) làm phần trượt cho bộ phận kéo và các yếu tốlàm việc

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về PLC

2.1.1 Giới thiệu về PLC

Thiết bị điều khiển logic khả trình (Progammable Logic Control), viết tắtthành PLC, là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển sốthông qua ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thực hiện thuật toán đó bằngmạch số Như vậy, với chương trình điều khiển trong mình, PLC trở thành một bộđiều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin vớimôi trường xung quanh (với các PLC khác hoặc với máy tính) Toàn bộ chươngtrình được lưu trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương trình (khối OB,

FC hoặc FB) và được thực hiện lặp theo chu kì của vòng quét (Scan)

Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải

có tính năng như một máy tính, nghĩa là phải có một bộ vi xử lí (CPU), một hệthống điều hành, bộ nhớ để điều khiển chương trình điều khiển, dữ liệu và phải cócổng vào ra để giao tiếp được với các đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tinvới môi trường xung quanh Bên cạnh đó, nhằm phục vụ bài toán điều khiển số,PLC còn cần phải có thêm các khối chức năng đặc biệt như bộ đếm(Counter), bộđịnh thời gian (Timer) và những khối hàm chuyên dụng

2.1.2 Vai trò của PLC

PLC được xem như trái tim trong một hệ thống điều khiển tự động đơn lẻ vớichương trình điều khiển được chứa trong bộ nhớ của PLC, PLC thường xuyênkiểm tra trạng thái của hệ thống thông qua các tín hiệu hồi tiếp từ thiết bị nhập để

từ đó đưa ra những tín hiệu điều khiển tương ứng đến các thiết bị xuất

PLC có thể được sử dụng cho những yêu cầu đơn giản và được lặp đi lặp lạitheo chu kỳ, hoặc liên kết với máy tính chủ khác hoặc máy tính chủ thông qua mộtkiểu hệ thống mạng truyền thông để thực hiện các quá trình xử lý phức tạp

Mức độ thông minh của một hệ thống điều khiển phụ thuộc chủ yếu vào khảnăng của PLC để đọc được các dữ liệu khác nhau từ các cảm biến cũng như bằngcác thiết bị nhập bằng tay.

Tiêu biểu cho các thiết bị nhập bằng tay: nút ấn, bàn phím và chuyển mạch.Mặt khác để đo, kiểm tra chuyển động, áp suất, lưu lượng chất lỏng PLC phảinhận các thiết bị từ cảm biến

VD: tiếp điểm hành trình, cảm biến quang tín hiệu đưa vào PLC có thể là tínhiệu số (Digital) hoặc tín hiệu tương tự (Analog), các tín hiệu này được giao tiếpvới PLC thông qua các modul nhận tín hiệu vào khác nhau DI (vào số ) hoặc AI(vào tương tự )

Đối tượng điều khiển :

Một hệ thống điều khiển sẽ không có ý nghĩa thực tế nếu không giao tiếpđược với thiết bị xuất, các thiết bị xuất thông dụng như: môtơ, van, rơle , các đènbáo cũng giống như thiết bị nhập, các thiết bị xuất được nối đến các ngõ ra củamodul ra (output) Các modul ra này có thể là DO (ra số) hoặc AO (ra tương tự)

2.1.3 Cấu tao của PLC

Thiết bị điều khiển lập trình SPF (PLC) bao gồm khối xử lý trung tâm (CPU)trong đó có chứa chương trình điều khiển và các modul giao tiếp xuất /nhập cónhiệm vụ liên kết trực tiếp với các thiết bị xuất / nhập, sơ đồ khối cấu tạo PLCđược vẽ như hình

*Khối xử lý trung tâm :

Là một vi xử lý điều khiển tất cả các hoạt động của PLC: thực hiện chươngtrình, xử lý vào/ ra và truyền thông đến các thiết bị bên ngoài

* Bộ nhớ:

Có nhiều các bộ nhớ khác nhau dùng để chứa chương trình, hệ thống làmột phần mềm điều khiển các hoạt động của hệ thống, sơ đồ LAD, trị số của timer,counter được chứa trong vùng nhớ ứng dụng, tùy theo yêu cầu của người dùng cóthể chọn các bộ nhớ khác

- Bộ nhớ ROM: là bộ nhớ không thay đổi dược, bộ nhớ này chỉ nạp được mộtlần nên ít được sử dụng phổ biến như các loại bộ nhớ khác

- Bộ nhớ RAM: là bộ nhớ có thể thay đổi được và dùng để chứa các chươngtrình ứng dụng cũng như dữ liệu, dữ liệu chứa trong RAM sẽ bị mất khi mất điện.Tuy nhiên, điều này có thể khắc phục bằng cách dùng pin

- Bộ nhớ EPROM: giống như ROM nguồn nuôi cho EPROM không cần dùngpin, tuy nhiên nội dung chứa trong nó có thể xóa bằng cách chiếu tia cực tím vàomột cửa sổ nhỏ trên EPROM và sau nạp lại nội dung bằng máy nạp

- Bộ nhớ EEPROM: kết hợp hai ưu điểm của RAM và EPROM loại này có thểxóa và nạp bằng tín hiệu điện Tuy nhiên số lần nạp cũng có giới hạn

* Khối vào ra:

Mọi hoạt động xử lý tín hiệu bên trong PLC có mức điện áp 5VDC và15VDC(điện áp cho TTL và cho CMOS) trong khi tín hiệu bên ngoài có thể lớnhơn nhiều thường là 24VDC đến 240VDC với dòng lớn

Khối vào ra có vai trò mạch giao tiếp giữa vi mạch điện tử của PLC vớicác mạch công suất bên ngoài kích hoạt các cơ cấu tác động Nó thực hiện sựchuyển đổi các mức điện áp tín hiệu và cách ly, tuy nhiên khối vào ra cho phépPLC kết nối trực tiếp với các cơ cấu tác động có công suất cỡ nhỏ cỡ 2A trở xuống,không cần các mạch công suất hay các rơle trung gian

2.1.4 Ưu nhược điểm của hệ thống

Trong giai đoạn đầu của thời kỳ phát triển công nghiệp vào khoảng năm

1960 và 1970, yêu cầu tự động của hệ thống điều khiển được thực hiện bằng cácrơle điện từ nối nối tiếp với nhau bằng dây dẫn điện trong bảng điều khiển.Trongnhiều trường hợp bảng điều khiển có kích thước khá lớn đến nỗi không thể gắntoàn bộ lên trên tường và các dây nối cũng không hoàn toàn tốt vì thế rất thườngxảy ra trục trặc trong hệ thống

Một điểm quan trọng nữa là do thời gian làm việc của các rơle có giới hạnnên khi cần thay thế cần phải ngừng toàn bộ hệ thống và dây nối cũng phải thay thếcho phù hợp, bảng điều khiển chỉ dùng cho một yêu cầu riêng biệt không thể thayđổi tức thời chức năng khác mà phải lắp ráp toàn bộ và trong trường hợp bảo trìcũng như sửa chữa cần đòi hỏi thợ chuyên môn có tay nghề cao Tóm lại hệ thốngđiều khiển rơle hoàn toàn không linh động

* Ưu điểm của hệ thống điều khiển PLC :

Sự ra đời của hệ thống điều khiển PLC đã làm thay đổi hẳn hệ thống điều khiểncũng như các quan niệm thiết kế về chúng Hệ thống điều khiển dùng PLC cónhiều ưu điểm:

- Giảm 80% số lượng dây nối.

- Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp

- Có chức năng tự chuẩn đoán do đó giúp cho công tác sửa chữa được nhanh chóng

và dễ dàng

- Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình (máy tính, mànhình ) mà không cần thay đổi phần cứng nếu không có yêu cầu thêm bớt các thiết

bị xuất/ nhập

- Số lượng Rơle và Timer ít hơn nhiều so với hệ điều khiển cổ điển

- Số lượng tiếp điểm trong chương trình sử dụng không hạn chế

- Thời gian hoàn thành một chu trình điều khiển rất nhanh (vài ms)dẫn đến tăng tốc

độ sản xuất

- Chi phí lắp đặt thấp

- Độ tin cậy cao

- Chương trình điều khiển có thể in ra giấy chỉ trong vài phút giúp thuận tiện chovấn đề bảo trì sửa chữa hệ thống

2.1.5 Ứng dụng của hệ thống điều khiển PLC

Từ các ưu điểm như trên, hiện nay PLC đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vựckhác nhau, trong công nghiệp như:

- Hệ thống nâng vận chuyển

- Dây truyền đóng gói

- Các Robot lắp ráp sản phẩm

- Điều khiển bơm

- Dây truyền xử lí hóa học

- Dây truyền sản xuất thủy tinh

- Sản xuất xi măng

- Công nghệ chế biến thực phẩm.

- Dây truyền chế tạo linh kiện bán dẫn

- Dây truyền lắp ráp ti vi

- Điều khiển hệ thống đèn giao thông

- Quản lí tự động bãi đỗ xe

- Hệ thống báo động

- Dây truyền may công nghiệp

- Dây truyền sản xuất xe ô tô

- Điều khiển thang máy

2.2 Giới thiệu về PLC S7-200

2.2.1 Giới thiệu chung về họ PLC S7-200

PLC S7-200 là thiết bị điều khiển logic lập trình cỡ nhỏ của hãng SIEMENS

- Cộng hòa liên bang Đức, có cấu trúc kiểu modul và CPC các module mở rộng.Các module này được sử dụng cho nhiều các ứng dụng lập trình khác nhau

Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý CPU 222, CPU 224 hay CPU

226 Về hình thức bên ngoài, sự khác nhau giữa các loại CPU này nhận biết đượcnhờ đầu vào ra và nguồn cung cấp

- CPU 222 có 8 cổng vào và 6 cổng ra và có khả năng mở rộng thêm bằng 2module mở rộng

- CPU 224 có 14 cổng vào và 10 cổng ra và có khả năng mở rộng thêm bằng 7module mở rộng.

- CPU 226 có 24 cổng vào và 16 cổng ra và có khả năng mở rộng thêm bằng 14module mở rộng

Phần cứng có một điều khiển khả trình PLC được cấu tạo thành các module Một

bộ PLC thương có các module sau:

- Module nguồn (PS)

- Module bộ nhớ chương trình

- Module đơn vị xử lý trung tâm (CPU)

- Module đầu vào, ra

- Module ghép nối

- Module chức năng phụ

Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC của hãng SIEMENS

Mỗi module được ghép thành 1 đơn vị riêng, có phích cắm nhiều chân đểcắm vào rút ra được dễ dàng trên một panel cơ khí có dạng hộp hoặc bảng

Trên panel có lắp các đường:

- Đường ray nguồn để dẫn nguồn 1 chiều lấy từ đầu ra của module nguồnPSCN (thường là 24V) đến cung cấp cho các module khác

- Bus liên lạc để trao đổi thông tin giữa các module với thế giới bên ngoài

a Đơn vị xử lý trung tâm CPU

Mỗi thiết bị PLC chỉ có một module CPU Có 2 loại đơn vị xử lý trung tâmCPU:

- Đơn vị xử lý "đơn bít": thích hợp cho việc xử lý các thao tác logic Do vấn

đề thời gian xử lý nên không thực hiện được các chức năng phức tạp Tuy nhiên nó

có giá thành thấp nên vẫn được dùng để thực hiện các bài toán đơn giản

- Đơn vị xử lý "đa bít": Loại này tốc độ xử lý cao hợn vì vậy thích hợp nhiềuvới việc xử lý nhanh chóng các thông tin số và thực hiện các bài toán phức tạp Sở

dĩ đạt được tốc độ cao vì không những nó có thể xử lý tín hiệu theo bit mà còn xử

lý từ bao gồm nhiều bít có thể tới 16 bít

Nguyên lý hoạt động của CPU có thể được mô tả tóm tắt như sau:

Các thông tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự vì đã đượcđiều khiển và kiểm soát bởi bộ nhớ chương trình Bộ vi xử lý liên kết các tín hiệtriêng lẻ lại với nhau theo các quy định từ đó rút ra kết quả là các lệnh cho đầu ra

Sự thao tác lần lượt của chương trình dẫn đến một thời gian trễ gọi là thời gianquét

b Bộ nhớ S7-200

Bộ nhớ của S7-200 được chia thành 4 vùng nhớ với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì

dữ liệu trong 1 khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn Bộ nhớ S7-200 có tínhnăng động cao, đọc và ghi được toàn vùng loại trừ các vùng các bít nhớ đặc biệt(Special Memory) chỉ có thể truy cập để đọc

Hình 2.3 Cấu trúc bộ nhớ của S7-200

* Vùng nhớ chơng trình :

Là vùng nhớ đợc dùng để lu giữ chơng trình, vùng này thuộckiểu đoc ghi đợc (non – volatile) Chơng trình điều khiển hiệnhành đợc lu trữ trong bộ nhớ chơng trình bằng các bộ phận lutrữ điện từ nh RAM, PROM hay EPROM Chơng trình đợc tạo ravới sự giúp đỡ của 1 thiết bị lập trình cắm trên panel của PLC

Một nguồn điện duy trì là cần thiết cho RAM ngay cả trongtrờng hợp mất nguồn chính Ngời ta cho phép thiết kế thànhmodul để cho phép rhực hiện các chức năng điều khiển có quymô khác nhau Đồng thời muốn mở rộng bộ nhớ chỉ cần cắm cácthẻ nhớ vào panel của PLC

* Vùng nhớ tham số:

Là vùng lu giữ các tham số nh từ khoá, địa chỉ trạm… Cũnggiống nh vùng chơng trình, vùng tham số thuộc kiễu đọc ghi đợc(non - volatile)

* Vùng nhớ dữ liệu:

Vùng nhớ dữ liệu đợc sử dụng để cất dữ liệu của chơngtrình bao gồm kết quả các phép tính, hằng số đợc định nghĩatrong chơng trình, bộ đệm truyền thông… Một phần của vùngnhớ này (200 byte đầu tiên với CPU 212 và 1k byte đầu tiên vớiCPU 214) thuộc kiểu ghi đợc(non - volatile)

Vùng nhớ dữ liệu là miền nhớ động, nó có thể đợc truy nhậptheo từng bit, từng byte hay từ đơn (word) hoặc từ kép Ghi cácdữ liệu kiểu bảng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu bảngthờng chỉ đợc sử dụng theo những mục đích nhất định

Vùng nhớ dữ liệu lại đợc chia thành những miền nhớ nhỏ vớicác công dụng khác nhau Chúng đợc kí hiệu bằng những chữ cái

đầu tiên của tên tiếng Anh đặc trng cho công dụng của chúng

nh sau:

+ V – Variable memory/miền đọc ghi đợc

+ I – Input image register/ miền đệm cổng vào

+ O - Output image register/ miền đệm cổng ra

+ M – Internal memory bits/ Miền nhớ nội

+ SM – Special memory bits/ miền nhớ đặc biệt

Tất cả các miền này đều có thể truy nhập đợc theo từngbít, từng byte hay theo từ đơn hoặc từ ghép

* Vùng nhớ đối tợng:

Vùng nhớ đối tợng đợc sử dụng để lu trữ dữ liệu cho các đốitợng lập trình nh giá trị tức thời, giá trị đặc biệt của bộ đếm,hay timer Dữ liệu kiểu đối tợng bao gồm các thanh ghi củatimer, bộ đếm, các bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào ra tơng tự

và các thanh ghi AC ( accumulator)

Kiểu dữ liệu đối tợng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu

đối tợng đợc ghi theo mục đích cần sử dụng của đối tợng đó

c Modul đầu vào

Modul có chức năng lấy tín hiệu đa vào PLC, nó có chứa bộlọc và bộ thích ứng mức năng lợng, một mạch phối ghép có lựachọn đợc dùng để ngăn cách giải điện của mạch trong và mạchngoài Phần lớn các modul đầu vào đợc thiết kế để có thể nhận

đợc nhiều đầu vào và nếu thêm đầu vào thì có thể cắm thêmcác thẻ đầu vào khác Viêc chuẩn đoán h hỏng sai sót sẽ đợc thực

hiện một cách dễ dàng nếu mỗi đầu vào đợc trang bị một điốtphát quang báo mức tín hiệu đầu vào.

d Modul đầu ra

Modul đầu ra có cấu tạo giống nh modul đầu vào Nó gửithẳng thông tin đầu ra đến các phần tử kích hoạt của máy làmviệc Vì vậy nhiều modul vào ra thích hợp với các mạch phốighép khá nhau đã đợc cung cấp Điốt phát quang có thể đợc lắp

để quan sát đầu ra giúp cho việc phát hiện những lỗi lắp ghép

Số lợng đầu ra có thể đồng thời hoạt động, phụ thuộc vào từngloại thiết bị và có thể hạn chế bởi lý do điện hoặc nhiệt

e Chức năng phối ghép

Modul phối ghép đợc dùng để nối các thiết bị điều khiểnkhả trình với thiết bị bên ngoài nh màn hình, panel mở rộng haythiết bị lập trình thông qua cổng truyền thông nối tiếp RS 485với phích cắm 9 chân gọi là cổng MPI

Thêm vào đó, các chức năng phụ cũng cần thiết hoạt động songsong với các chức năng thuần tuý của 1 PLC cơ bản Cũng có khingời ta ghép thêm các thẻ điện tử phụ đặc biệt để tạo ra cácchức năng phụ đó Trong các trờng hợp này đều phải dùng đếnmạch phối ghép

Hỡnh 2.4 Sơ đồ cổng truyền thụng RS 485

Ghép nối S7-200 với máy tính PC thông qua cổng RS 232 cần có cáp nối PC/PCI với bộ chuyển đổi RS 232/RS 485.

S7 – 200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS với phích cắm 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với các thiết bị lập trình khác hoặc các trạm PLC khác Tốc độ truyền của máy lập trình kiểu PPI lag

9600 baud Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là 300

đến 38400 baud.

f Các chức năng phụ

- Bộ nhớ duy trì : có chức năng nh rơle duy trì , nó duy trìtín hiệu khi mất nguồn điện Khi đợc cấp nguồn trở lại thì bộchuyển đổi bộ nhớ nằm ở trạng thái nh trớc lúc mất nguồn

- Bộ định thời gian timer : bộ thời gian có chức năng tơng

tự nh các rơle thời gian, việc đặt thời gian đợc thực hiện từ bênngoài hoặc đợc lập trình sẵn

- Bộ đếm (counter) : Dùng để đếm sự kiện, có thể lậptrình cơ bản hặc thông qua các thẻ từ phụ, việc đặt giá trị bộ

đếm thông qua lập trình hoặc nút bấm

- Chức năng số học: Đợc thiết kế để thực hiện bốn chứcnăng số học cơ bản : Cộng trừ, nhân, chia và các chức năng so

sánh Sự có mặt của các chức năng phụ làm nâng cao khả nănglập trình của PLC.

- Chức năng điều khiển số (NC) : Chức năng này làm PLC cóthể đợc ứng dụng để điều khiển quá trình công nghệ của máycông cụ hoặc tay máy của ngời máy công nghiệp

g Nguồn cấp, pin và nguồn nuôi bộ nhớ

Nguồn cấp xoay chiều hoặc 1 chiều

Nguồn pin có thể đợc sử dụng để mở rộng thời gian lu giữ chocác số liệu có trong bộ nhớ Nguồn pin đợc tự động chuyển sangtrạng thái tích cực nếu nh dung lợng tụ nhớ bị cạn kiệt và nó phảithay thế vào vị trí đó để dữ liệu trong bộ nhớ không bị mất

đi

2.2.2.2 Thực hiện chương trỡnh

PLC thực hiện chơng trình theo vòng lặp Mỗi vòng lặp

đ-ợc gọi là 1 vòng quét (scan) Mỗi vòng quét đđ-ợc bắt đầu giai

đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào bộ đệm ảo, tiếp theo là giai

đoạn thực hiện chơng trình Trong từng vòng quét, chơng trình

đợc thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh kết thúc(MEND) Sau giai đoạn thực hiện chơng trình là giai đoạntruyền thông tin nội bộ và kiểm tra lỗi Vòng quét kết thúc bằnggiai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới đầu ra

Nh vậy tại các thời điểm thực hiện lệnh vào ra, thông thờnglệnh không làm việc trực tiếp với các cổng vào ra mà chỉ thôngqua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số Việc truyềnthông tin giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong giai đoạn 1 và giai

đoạn 4 do CPU quản lý Khi gặp lệnh vào ra ngay lập tức thì hệthống sẽ dừng ngay mọi việc khác, ngay cả chơng trình xử lýngắt , để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào ra

Hỡnh 2.5 Vũng quột chương trỡnh trong PLC S7-200

2.2.3 Phương phỏp lập trỡnh với PLC S7-200

Có thể lập trình cho PLC S7-200 bằng cách sử dụng 1trong các phần mềm sau đây :

- Chơng trình chính đợc kết thúc bằng lệnh MEND

- Chơng trình con là bộ phận của chơng trình Các chơngtrình con phải đợc viết sau lệnh kết thúc chơng trình chínhMEND

Các chơng trình xử lý ngắt là một bộ phận của chơng trình.Nếu cần sử dụng chơng trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kếtthúc chơng trình chính MEND.

Các chơng trình con đợc nhóm lại thành 1 nhóm ngay sauchơng trình chính Sau đó đến ngay chơng trình xử lý ngắt.Bằng cách viết nh vậy, cấu trúc chơng trình đợc rõ ràng vàthuận tiện hơn trong việc đoc chơng trình sau này Có thể dotrộn lẫn các chơng trình con và chơng trình xử lý ngắt đằngsau chơng trình chính

Cách lập trình cho S7 – 200 nói riêng và cho các PLC nóichung của SIEMENS dựa trên 2 phơng pháp cơ bản :

- Phơng pháp hình thang (Ladder logic) viết tắt là LAD

- Phơng pháp liệt kê ( Statement List) viết tắt là STL

Nếu chơng trình đợc viết theo kiểu LAD, thiết bị lập trình sẽ tựtạo ra một chơng trình theo kiểu STL tơng ứng Ngợc lại khôngphải mọi chơng trình đợc viết theo kiểu STL cũng có thểchuyển sang dạng LAD

2.3 Động cơ điện một chiều

2.3.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Động cơ điện một chiều có cấu trúc gồm 3 bộ phận chính: phần cảm, phầnứng, cổ góp và chổi than

Phẩn cảm là bộ phận tạo ra từ trường đặt ở stato, thông thường phần cảm làmột nam châm điện gồm có cực từ N-S và cuộn dây kích từ

Phần ứng có lõi thép đặt ở rotor, có phay rãnh để đặt dây quấn phần ứng Mỗi cuộndây được nối tới hai lá góp của cổ góp điện

T rong chế độ máy phát, cần cấp điện một chiều cho cuộn kích từ và nối rotorvới động cơ sơ cấp khác để quay rotor (máy lai động cơ) Khi rotor quay trong từtrường phần cảm, trong cuộn dây sẽ xuất hiện thế điện động, được cổ góp và chổithan nắn thành sđđ một chiều

Trong chế độ động cơ, cần cấp điện một chiều cho cuộn kích từ và cuộn dâyphần ứng Dòng điện chạy trong phần ứng sẽ tác dụng với từ trường gây bởi phầncảm tạo thành momen quay rotor

Hình 2.6 Sơ đồ cấu tạo động cơ điện một chiều

2.3.3 Đắc tính cơ của động cơ điện một chiều

a Đặc tính cơ của động cơ kích từ độc lập và song song