Thiết kế mô hình bãi xe tự động báo cáo tổng kết đề tài khoa học cấp trường

Nguồn chỉnh lưu AC-DC 24V Thông số kỹ thuật của bộ nguồn AC-DC 24V: 2.2 Giới thiệu chung về cơ cấu Servo 2.2.1 Giới thiệu chung Trong kỹ thuật điều khiển, cơ cấu servo, đôi khi được g

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Lên ý tưởng, thảo luận, đưa ra quyết định thi công mô hình thí nghiệm bãi

đỗ xe tự động sử dụng PLC FX5U để điều khiển 3 động cơ AC Servo, kết hợp LabView để sử lý ảnh từ Camera nhận dạng biển số xe và giám sát SCADA, sử dụng HMI GOT1000 để hỗ trợ điều khiển hệ thống

Nhóm đã cơ bản hoàn thiện yêu cầu đã đặt ra, chế tạo thành công mô hình thí nghiệm bãi đỗ xe, điều khiển được 3 Servo bằng PLC FX5U, kết hợp điều khiển giữa LabView, PLC, và HMI

Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng năm 20

Sinh viên

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ viii

DANH SÁCH CÁC BẢNG viii

CHƯƠNG 1: LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ SỬ DỤNG 3

2.1 Cảm biến, nguồn DC 3

2.1.1 Cảm biến quang tiệm cận 3

2.1.2 Nguồn chỉnh lưu 5

2.2 Giới thiệu chung về cơ cấu Servo 5

2.2.1 Giới thiệu chung 5

2.2.2 Ứng dụng 6

2.2.3 Động cơ Servo 7

2.3 Bộ động cơ Servo Panasonic Minas A5 8

2.3.1 Driver Servo MBDHT2510 9

2.3.2 Sơ đồ đấu nối Driver Servo MBDHT2510 10

2.4 Bộ động cơ SERVOPACK 13

2.4.1 Driver ServoPack Yakawa SGDA-02AP 13

2.4.2 Sơ đồ đấu nối ServoPack 14

2.5 Bộ động cơ Servo Omron 16

2.5.1 Driver Servo Omron R88D-UEP04V 16

2.5.2 Sơ đồ đấu nối Driver Servo Omron 18

2.6 Bộ điều khiển ( PLC – FX5U ) 20

2.6.1 PLC là gì? 20

2.6.2 Sự ra đời và phát triển của PLC 20

2.6.3 Sơ lược về Seri Melsec IQ-F 22

2.6.4 Các tính năng có sẵn trên IQ-F (FX-5U) 23

2.6.5 Những cải tiến trên FX-5U 30

2.6.6 Cấu hình Seri FX5U 32

2.7 HMI GOT-1000 33

2.7.1 Giới thiệu 33

2.7.2 Khái niệm về GOT 34

2.7.3 Các thông số kỹ thuật chính 34

CHƯƠNG 3: PHẦN MỀM SỬ DỤNG 35

3.1 Phần mềm GX-Works3 35

3.1.1 Giới thiệu phần mềm 35

3.1.2 Giao diện phần mềm 36

3.2 Phần mềm GT Designer 3 37

3.2.1 Giới thiệu phần mềm 37

3.2.3 Giao diện phần mềm 37

3.3 Phần mềm Labview 2016 38

3.3.1 Giới thiệu phần mềm 38

3.3.2 Các lệnh cơ bản 38

3.4 Phần mềm SIGMAWIN + 42

3.4.1 Giới thiệu phần mềm 42

3.4.2 Giao diện phần mềm 43

3.5 Phần mềm PANATERM 6.0 43

3.5.1 Giới thiệu phần mềm 43

3.5.2 Giao diện phần mềm 43

3.6 Phần mềm Kepsever 6.0 49

3.6.1 Giới thiệu phần mềm 49

3.6.2 Kết nối KEPServerEX Version 6 với PLC FX – 5U 51

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 60

4.1 Kích thước phần cứng hệ thống 60

4.1.1 Mặt trước 60

4.1.2 Mặt bên 61

4.1.3 Ốp Mica đen 62

4.1.4 Ốp Mica trong 63

4.1.5 Ốp Mica dán Poster 63

4.2 Sơ đồ kết nối 64

4.2.1 Sơ đồ kết nối PLC với các thiết bị 64

4.2.2 Sơ đồ động lực của tủ 65

4.2.3 Sơ đồ trên cửa tủ 66

4.3 Sơ đồ cấu trúc điều khiển 67

4.4 Lưu đồ giải thuật 68

4.4.1 Giải thuật cất xe 68

4.4.2 Giải thuật lấy xe 69

CHƯƠNG 5 : TỔNG KẾT 70

5.1 Những công việc đã làm 70

5.2 Những kết quả đạt được 73

5.3 Những khó khăn 75

5.4 Cách khắc phục và hướng phát triển 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

LỜI CẢM ƠN 78

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Cảm biến quang tiệm cận 3

Hình 2.2 Cấu trúc cảm biến quang 3

Hình 2.3 Nguồn chỉnh lưu AC-DC 24V 5

Hình 2.4 Cấu tạo động cơ Servo 7

Hình 2.5 Động cơ servo 7

Hình 2.6 Bộ động cơ Servo Minas A5 8

Hình 2.7 Driver Servo Panasonic MBDHT2510 9

Hình 2.8 Sơ đồ đấu nối động lực cho Driver Panasonic Minas A5 10

Hình 2.9 Sơ đồ kết nối các cổng trên Driver Panasonic Minas A5 11

Hình 2.10 Sơ đồ điều khiển vị trí Servo Panasonic Minas A5 12

Hình 2.11 Bộ ServoPack SGDA-02AP 13

Hình 2.12 Driver ServoPack SGDA-02AP 13

Hình 2.13 Sơ đồ nguồn của Driver ServoPack 14

Hình 2.14 Sơ đồ điều khiển ServoPack 15

Hình 2.15 Bộ Servo Omron 100W 16

Hình 2.16 Driver Servo Omron R88D-UEP04V 16

Hình 2.17 Sơ đồ đấu nối động lực cho Servo Omron 18

Hình 2.18 Sơ đồ kết nối điều khiển vị trí của Driver Servo Omron 19

Hình 2.19 PLC IQ-F (FX5U) 22

Hình 2.20 Ví dụ về điều khiển biến tần với đầu ra analog 24

Hình 2.21 Ví dụ về sản xuất hàng loạt các thiết bị sử dụng thẻ SD 25

Hình 2.22 Cổng RS485 trên PLC - FX5U 26

Hình 2.23 Ví dụ về chứ năng khóa bảo mật 27

Hình 2.24 Socket Truyền thông 27

Hình 2.25 Bảo trì từ xa 28

Hình 2.26 Giao tiếp SLMP 28

Hình 2.27 Chức năng điều khiển vị trí của PLC - FX5U 29

Hình 2.28 Module điều khiển vị trí 30

Hình 2.29 Vùng nhớ PLC 31

Hình 2.30 Tổng quan cấu hình PLC FX-5U 32

Hình 2.31 HMI-GOT 1000 33

Hình 3.1 Phần mềm GX-Works3 35

Hình 3.2 Giao diện GX-Works3 36

Hình 3.3 Giao diện phần mềm GT Designer 3 37

Hình 3.4 Phần mềm SigmaWin+ 43

Hình 3.5 Giao diện Parameter của PANATERM 6.0 44

Hình 3.6 Giao diện Monitor của PANATERM 6.0 45

Hình 3.7 Giao diện Alarm của PANATERM 6.0 46

Hình 3.8 Giao diện WaveGraphic của PANATERM 6.0 47

Hình 3.9 Giao diện Trial Run của PANATERM 6.0 48

Hình 3.10 Phần mềm KEPServerEX Version 6 49

Hình 3.11 Cài đặt port Ethernet trên GX-Works3 51

Hình 3.12 Đặt địa chỉ IP cho port Ethernet 52

Hình 3.13 Add Module SLMP cho port Ethernet 53

Hình 3.14 Tạo channel mới cho dự án Kepware 6.0 54

Hình 3.16 Chọn kiểu kết nối phù hợp cho Kepware 6.0 55

Hình 3.17 Chọn dòng PLC phù hợp với dự án 56

Hình 3.18 Đặt địa chỉ IP cần kết nối 57

Hình 3.19 Chọn giao thức và nhập số Port cần kết nối 58

Hình 3.20 Giao diện tạo Tagname cho Kepware 6.0 59

Hình 3.21 Giao diện kết nối Kepware 59

Hình 4.1 Mặt trước của mô hình thí nghiệm 60

Hình 4.2 Mặt bên của mô hình thí nghiệm 61

Hình 4.3 Ốp Mica đen 62

Hình 3.4 Ốp mica trong 63

Hình 3.5 Ốp mica dán Poster 63

Hình 4.6 Sơ đồ kết nối PLC với các thiết bị 64

Hình 3.7 Sơ đồ động lực của tủ điện 65

Hình 4.8 Sơ đồ điện trên cửa tủ 66

Hình 4.9 Sơ đồ cấu trúc điều khiển 67

Hình 4.10 Giải thuật cất xe 68

Hình 4.11 Giải thuật lấy xe 69

Hình 4.12 Thi công phần cứng mô hình thí nghiệm 70

Hình 4.13 Thi công lắp đấu dây dẫn điện 71

Hình 4.14 Tiến hành lập trình hệ thống 72

Hình 5.1 Mô hình hệ thống bãi đỗ xe tự động 73

Hình 5.2 Giao diện giám sát SCADA bằng Labview 74

Hình 5.3 Giao diện trên HMI GOT1000 75

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1: Cấu hình PLC FX5U 34

CHƯƠNG 1: LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Hiện nay, tình trạng dân số Việt Nam đang đạt ngưỡng hơn 90 triệu dân Năm 2015, Việt Nam đang và chuẩn bị gia nhập TPP (Trans-Pacific Strategic Economic Partnership Agreement), tạo ra bước ngoặc lớn cho kinh tế Việt Nam, đặt biệt là ngành kinh doanh mua bán ô-tô Khi Việt Nam gia nhập TPP thì giá thuế ô tô sẽ giảm mạnh so với trước đó Với một dân số đông như vậy cộng với nhu cầu đi lại thì trong nhiều năm tới, trung bình mỗi

hộ dân cư sẽ trang bị cho chính mình một chiếc ô tô, thì sẽ dẫn đến tình trạng khan hiếm nơi để gửi xe Hơn nữa xu thế của thế giới là công nghệ 4.0, sự phát triển ồ ạt của các thiết

bị tư động hóa đã đưa nền công nghiệp lên một tầm cao mới Nắm được tình hình đó, nhóm chúng tôi phát triển đề tài: Bãi giữ xe thông minh

Để thiết kế được một bãi giữ xe tiết kiệm diện tích chúng ta phải làm gì? Ý tưởng của nhóm chính là một bãi giữ xe với các tầng như một dự án chung cư Như đã biết, chung

cư là một dự án nhà ở tiết kiệm diện tích được xây dựng ở các thành phố lớn.Vì vậy ta cũng

có thể hình thành một bãi giữ xe như vậy, để có thể tiết kiệm được diện tích đáng kể Để thực hiện được ý tưởng đó, chúng tôi phải tìm các thiết bị phù hợp Qua quá trình tìm hiểu chúng tôi đã sử dụng PLC - FX5U của hãng MITSHUBISHI

PLC là một thiết bị được xử dụng rộng rãi trong công nghiệp, vì khả năng đáp ứng thời gian thực và chống nhiễu rất tốt Ngoài ra chúng tôi còn kết hợp với một phần mềm rất mới và đang được phát triển ở Châu Âu là National Instruments LabVIEW Phần mềm này cho chúng ta một chức năng đó là xử lý ảnh nhận diện biển số xe đặc biệt là có thể tạo một giao diện giám sát và thu thập dữ liệu

Trong quá trình thực hiện đề tài, sẽ có nhiều sai sót mắc phải Đặc biệt là những thiếu sót khi chúng tôi chưa có kinh nghiệm thực tế Mong giảng viên sẽ tận tình chỉ bảo,

để tạo ra một sản phẩm hoàn hảo, góp phần tạo nên một đất nước vững mạnh với những kỹ

sư có trình độ chuyên môn cao

Nhiệm vụ đặt ra:

- Lập trình PLC-FX5U

- Lập trình LabVIEW

- Kết nối truyền thông giữa PLC và LabVIEW

- Điều khiển động cơ Servo

- Thiết kế giao diện người và máy HMI GOT1000

- Thiết kế giao diện giám sát và thu thập dữ liệu SCADA trên LABVIEW

- Làm nên một mô hình thu nhỏ mô phỏng

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ SỬ DỤNG

2.1 Cảm biến, nguồn DC

2.1.1 Cảm biến quang tiệm cận

Khái niệm: Một Cảm biến tiệm cận (còn được gọi là “Công tắc tiệm cận” hoặc

đơn giản là “PROX”) phản ứng khi có vật ở gần cảm biến Trong hầu hết các trường hợp, khoảng cách này chỉ là vài mm

Cấu trúc thiết kế: Cấu trúc của cảm biến quang khá đơn giản, bao gồm 3 thành

Emitting Diode) Ánh sáng được phát ra theo xung Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt được ánh sáng của cảm biến và ánh sáng từ các nguồn khác (như ánh nắng mặt trời hoặc ánh sáng trong phòng) Các loại LED thông dụng nhất

là LED đỏ, LED hồng ngoại hoặc LED lazer Một số dòng cảm biến đặc biệt dùng LED trắng hoặc xanh lá Ngoài ra cũng có LED vàng

b) Bộ thu sáng

Thông thường bộ thu sáng là một phototransistor (tranzito quang) Bộ phận này cảm nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ Hiện nay nhiều loại cảm biến quang sử dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên dụng ASIC ( Application Specific Integrated Circuit) Mạch này tích hợp tất cả bộ phận quang, khuếch đại, mạch xử lý và chức năng vào một vi mạch (IC) Bộ phận thu có thể nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ phát (như trường hợp của loại thu-phát), hoặc ánh sáng phản xạ lại

từ vật bị phát hiện (trường hợp phản xạ khuếch tán)

c) Mạch xử lý tín hiệu ra

Mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu ON/OFF được khuếch đại Khi lượng ánh sáng thu được vượt quá mức ngưỡng được xác định, tín hiệu ra của cảm biến được kích hoạt Mặc dù một số loại cảm biến thế hệ trước tích hợp mạch nguồn và dùng tín hiệu ra là tiếp điểm rơ-le (relay) vẫn khá phổ biến, ngày nay các loại cảm biến chủ yếu dùng tín hiệu ra bán dẫn (PNP/NPN) Một số cảm biến quang còn có cả tín hiệu tỉ lệ ra phục vụ cho các ứng dụng đo đếm

2.1.2 Nguồn chỉnh lưu

Hình 2.3 Nguồn chỉnh lưu AC-DC 24V

Thông số kỹ thuật của bộ nguồn AC-DC 24V:

2.2 Giới thiệu chung về cơ cấu Servo

2.2.1 Giới thiệu chung

Trong kỹ thuật điều khiển, cơ cấu servo, đôi khi được gọi tắt là servo, là một thiết

bị tự động có sử dụng lỗi cảm biến phản hồi âm để điều chỉnh hành động của một cơ cấu

Nó thường bao gồm một bộ mã hóa (Encoder) đi kèm bên trong hoặc cơ cấu phản hồi vị trí khác để đảm bảo đầu ra đạt được hiệu quả mong muốn

Thuật ngữ này chỉ áp dụng một cách chính xác đối với những hệ thống mà các thông tin phản hồi hoặc các tín hiệu điều chỉnh sai số giúp điều khiển vị trí cơ khí, tốc độ hay các thông số khác Ví dụ, một điều khiển cửa sổ điện của ô tô không phải là một cơ

cấu servo, vì không có thông tin phản hồi tự động để điều khiển vị trí-người vận hành thực hiện điều này bằng cách quan sát bằng mắt thường Ngược lại điều khiển hành trình của xe ô tô sử dụng phản hồi vòng kín, thì được xếp vào như là một cơ cấu servo

2.2.2 Ứng dụng

a) Điều khiển vị trí

Một loại servo phổ biến có hỗ trợ điều khiển vị trí Thông thường, các cơ cấu servo

có thể là điện, thủy lực hoặc khí nén Chúng hoạt động trên nguyên lý phản hồi âm, trong

đó đầu vào điều khiển được so sánh với vị trí thực tế của hệ thống cơ khí được đo lường bằng một số loại cảm biến tại đầu ra Khoản chênh lệch giữa giá trị thực tế và giá trị mong muốn (một "tín hiệu sai số") được khuếch đại (và chuyển đổi) và được dùng để điều khiển

hệ thống theo hướng cần thiết để giảm hoặc loại bỏ sai số Quá trình này là một trong những ứng dụng được sử dụng rộng rãi của lý thuyết điều khiển Các servo điển hình có thể cung cấp một đầu ra là chuyển động tròn (góc quay) hoặc đầu ra chuyển động thẳng

b) Điều khiển tốc độ

Điều khiển tốc độ thông qua một thiết bị điều tốc là một loại cơ cấu servo

khác Động cơ hơi nước sử dụng các thiết bị điều tốc cơ khí; một ứng dụng ban đầu khác

là để điều chỉnh tốc độ của bánh xe nước Trước Thế chiến thứ II cánh quạt tốc độ không đổi được phát triển để điều khiển tốc độ động cơ máy bay Điều khiển nhiên liệu cho động cơ tuabin khí sử dụng bộ điều tốc điện hoặc thuỷ lực

chuyển các ống kính một cách chính xác Một ổ đĩa cứng có một hệ thống servo từ tính với độ định vị chính xác đến micromet Trong các máy móc công nghiệp, servo được sử dụng để thực hiện các chuyển động phức tạp, trong nhiều ứng dụng

2.2.3 Động cơ Servo

2.2.3.1 Cấu tạo

Động cơ servo về nguyên lý, cấu tạo phần điện - từ thì giống như các loại động cơ bình thường (nghĩa là cũng có phần cảm ứng, khe hở từ thông, cách đấu dây, v.v.) nhưng

có sự khác biệt về cấu trúc cơ học, đó là động cơ servo có hình dáng dài, đường kính trục

và rotor nhỏ hơn động cơ bình thường cùng công suất, momen

Hình 2.4 Cấu tạo động cơ Servo

Có 3 loại động cơ servo được sử dụng hiện nay, đó là động cơ servo AC dựa trên nền tảng động cơ AC lồng sóc; Động cơ servo DC dựa trên nền tảng động cơ DC; và động

cơ servo AC không chổi than dựa trên nền tảng động cơ không đồng bộ và động cơ đồng

bộ

Hình 2.5 Động cơ servo

2.2.3.2 Đặc tính của động cơ Servo

- Tăng tốc độ đáp ứng

- Tăng khả năng đáp ứng

- Mở rộng vùng điều khiển

- Khả năng ổn định tốc độ

- Tăng khả năng chịu đựng của động cơ

2.2.3.3 Nguyên lý hoạt động của động cơ Servo

Động cơ servo được thiết kế để quay có giới hạn chứ không phải quay liên tục như động cơ DC hay động cơ bước Mặc dù ta có thể chỉnh động cơ quay liên tục nhưng công dụng chính của động cơ servo là đạt được góc quay chính xác trong khoảng từ 90o-180o Điều khiển động cơ là điều khiển độ rộng xung

2.2.3.4 Nguyên lý hoạt động của Encoder

Encoder dùng để quản lý vị trí góc của một đĩa quay, đĩa quay có thể là bánh xe, trục động cơ, hoặc bất kì thiết bị quay nào cần xác định vị trí góc

Encoder tuyệt đối chỉ rõ ràng vị trí của encoder, chúng ta không cần xử lý gì thêm, cũng biết chính xác vị trí của encoder, encoder có 1,2 hoặc tối đa là 3 vòng lỗ Cứ mỗi lần

đi qua một lỗ, chúng ta phải lập trình để thiết bị đo đếm lên 1 Do vậy, encoder loại này có tên incremental encoder (encoder tăng lên 1 đơn vị), do đó không thể cho ta biết chính xác

vị trí

2.3 Bộ động cơ Servo Panasonic Minas A5

Hình 2.6 Bộ động cơ Servo Minas A5

 Phương thức điều khiển: IGBT PWM Sinusoidal wave driver

 Encoder: tương đối 20-bit (1048576 xung/vòng)

 Các dạng điều khiển: - Control signal

- Analog signal

- Pulse signal

 Chuẩn giao tiếp: USB, RS232, RS485

 Panel điều khiển: MODE, SET, UP, DOWN, SHIFT

 Các chế độ điều khiển: - Điều khiển vị trí

- Điều khiển tốc độ

- Điều khiển momen

- Điều khiển vị trí và vận tốc

- Điều khiển vận tốc và momen

- Điều khiển đóng kín

2.3.2 Sơ đồ đấu nối Driver Servo MBDHT2510

Hình 2.8 Sơ đồ đấu nối động lực cho Driver Panasonic Minas A5

Hình 2.9 Sơ đồ kết nối các cổng trên Driver Panasonic Minas A5

Hình 2.10 Sơ đồ điều khiển vị trí Servo Panasonic Minas A5

2.4 Bộ động cơ SERVOPACK

Hình 2.11 Bộ ServoPack SGDA-02AP

2.4.1 Driver ServoPack Yakawa SGDA-02AP

Hình 2.12 Driver ServoPack SGDA-02AP

Các thông số kỹ thuật chính:

 Công suất: 200W

 Input Power: 1 pha 230V ±10%, 50Hz~60Hz

 Phương thức điều khiển: Single-phase, full-wave rectification IGBT-PWM

 Encoder: Tương đối 2048 xung/vòng

 Các dạng điều khiển: - Pulse signal

- Analog

 Chuẩn giao tiếp: RS232

 Các phương thức điều khiển: - Điều khiển vị trí

- Điều khiển tốc độ

- Điều khiển momen

2.4.2 Sơ đồ đấu nối ServoPack

Hình 2.13 Sơ đồ nguồn của Driver ServoPack

Hình 2.14 Sơ đồ điều khiển ServoPack

2.5 Bộ động cơ Servo Omron

Hình 2.15 Bộ Servo Omron 100W

2.5.1 Driver Servo Omron R88D-UEP04V

Hình 2.16 Driver Servo Omron R88D-UEP04V

Các thông số kỹ thuật chính:

 Công suất: 100W

 Input Power: 1 pha 230V ±10%, 50Hz~60Hz

 Phương thức điều khiển: PWM method based on IGBT

 Encoder: Tuyệt đối 1024 xung/vòng

 Các dạng điều khiển: - Pulse signal

- Analog

 Chuẩn giao tiếp: RS232

 Các phương thức điều khiển: - Điều khiển vị trí

- Điều khiển tốc độ

- Điều khiển momen

2.5.2 Sơ đồ đấu nối Driver Servo Omron

Hình 2.17 Sơ đồ đấu nối động lực cho Servo Omron

Hình 2.18 Sơ đồ kết nối điều khiển vị trí của Driver Servo Omron

2.6 Bộ điều khiển ( PLC – FX5U )

2.6.1 PLC là gì?

PLC là từ viết tắt của Programmable Logical Controller ( chương trình điều khiển

tự động có lập trình), chương trình này được lưu trữ trong bộ nhớ ROM và được nạp vào thông qua máy vi tính cá nhân

Trong PLC chức năng bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một

chương trình, chương trình này được nạp vào bộ nhớ PLC Khi đó PLC sẽ thực hiện quá trình điều khiển dựa vào chương trình đã được nạp sẵn Cấu trúc và sơ đồ đấu dây của bộ điều khiển không phụ thuộc vào chức năng hay quá trình hoạt động Tất cả các linh kiện cần thiết cho việc thiết kế mạch đều được lập trình sẵn trong bộ PLC như : sensor, công tắc, nút nhấn, tế bào quang điện, và tất cả các cơ cấu chấp hành như cuộn dây, đèn tín hiệu, bộ định thì, role trung gian, … đều được nối vào PLC Nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của quy trình công nghệ ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ PLC Điều này rất tiện ích cho các kỹ sư thiết kế

2.6.2 Sự ra đời và phát triển của PLC

Tự động ngày càng đóng vai trò quan trọng trong đời sống và công nghiệp Ngày nay, ngành tự động đã phát triển đến trình độ cao nhờ những tiến bộ của lý thuyết điều khiển tự động, tiến bộ của những ngành khác như điện tử, tin học… Nhiều hệ thống điều khiển đã ra đời, nhưng phát triển mạnh và có khả năng phục vụ rộng là bộ điều khiển PLC

Khái niệm bộ điều khiển lập trình PLC là ý tưởng của nhóm kỹ sư hãng General Motors vào năm 1968, và họ đã đề ra các chỉ tiêu kỹ thuật nhằm đáp ứng những yêu cầu điều khiển như sau :

 Dễ lập trình và thay đổi chương trình điều khiển, sử dụng thích hợp trong các nhà máy công nghiệp

 Cấu trúc dạng Module dễ mở rộng, dễ bảo trì và sửa chữa

 Đảm bảo độ tin cậy trong môi trường sản xuất của các nhà máy công nghiệp

 Sử dụng các linh kiện bán dẫn nên phải có kích thước nhỏ gọn hơn mạch role mà chức năng vẫn tương đương

 Giá cả cạnh tranh

Những chỉ tiêu này đã tạo được sự quan tâm của những kỹ sư thuộc nhiều ngành nghiên cứu khả năng ứng dụng PLC trong công nghiệp Các kết quả nghiên cứu đã đưa ra thêm một số các chỉ tiêu cần phải có trong chức năng của PLC :

a) Về phần mềm :

Từ các lệnh logic đơn giản được hỗ trợ thêm các lệnh về tác vụ định thì, tác vụ đếm Sau đó là các lệnh về xử lý toán học, xử lý bảng dữ liệu, xử lý xung ở tốc độ cao, tính toán số liệu thực 32 bit, xử lý thời gian thực, đọc mã vạch…

b) Về phần cứng :

 Bộ nhớ lớn hơn

 Số lượng ngõ vào, ngõ ra nhiều hơn

 Nhiều loại module chuyên dùng hơn

Đến năm 1976 thì PLC có khả năng điều khiển các ngõ vào, ngõ ra từ xa bằng kỹ thuật truyền thông ( khoảng 200 mét ) Sự gia tăng những ứng dụng của PLC trong công nghiệp đã thúc đẩy các nhà sản xuất hoàn chỉnh kỹ thuật của các họ PLC với mức độ khác nhau về khả năng tốc độ xử lý và hiệu suất

Các họ PLC phát triển từ loại làm việc độc lập, chỉ với 20 ngõ vào / ra và dung lượng bộ nhớ chương trình khoảng 500 bước, đến các họ PLC có cấu trúc module nhằm làm dễ dàng hơn cho việc mở rộng thêm chức năng chuyên dùng như :

phải chú trọng đến những ứng dụng và phát triển của tự động trong sản xuất công nghiệp, nhằm nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm, cũng như giá thành sản phẩm hạ Một trong những phương án tốt nhất và được sử dụng rộng rãi ngày nay là thay thế những công nghệ cũ bằng những hệ thống điều khiển tự động dùng PLC

2.6.3 Sơ lược về Seri Melsec IQ-F

Từ sử dụng riêng lẻ cho đến ứng dụng trong hệ thống mạng, sê-ri MELSEC IQ-F nâng tầm doanh nghiệp của bạn lên nấc thang mới trong nghành

* Hiệu suất vượt trội

- Chức năng nội suy đơn giản

- Điều khiển đồng bộ 4 trục với mơ đun Chuyển động Đơn giản (khơng cần phần mềm định vị chuyên dụng)

* Môi trường lập trình trực quan

- Lập trình dễ dàng bằng cách kéo và thả

- Giảm thời gian phát triển với module FB

- Thiết lập parameter cho nhiều chức năng khác nhau

2.6.4 Các tính năng có sẵn trên IQ-F (FX-5U)

2.6.4.1 Hiệu suất CPU

Động cơ thực hiện trình tự mới là cốt lõi của MELSEC IQ-F, có khả năng chạy các chương trình có cấu trúc và nhiều chương trình, cũng như hỗ trợ văn bản có cấu trúc và các khối chức năng ,v.v

a) Đầu vào/ra Analog gắn sẵn

FX5U được trang bị đầu vào analog 2ch 12-bit và đầu ra analog 1ch Với thiết lập parameters, không cần lập trình

Chuyển dịch giá trị, mở rộng và đầu ra báo động cũng có thể được thiết lập

có thể ngăn truy cập trái phép từ một nguồn bên ngoài bằng mật khẩu từ xa

Hình 2.20 Ví dụ về điều khiển biến tần với đầu ra analog

d) Công tắcCHẠY/DỪNG/RESET

Công tắc CHẠY/DỪNG hiện bao gồm chức năng RESET PLC có thể được khởi động lại mà không cần tắt nguồn điện chính để sửa lỗi hiệu quả

e) Cổng RS-485 gắn sẵn (với chức năng MODBUS®)

Kết nối với các thiết bị nối tiếp xa đến 50 m với cổng RS-485 gắn sẵn Có thể điều khiển đến 16 biến tần Mitsubishi với lệnh giao tiếp biến tần chuyên dụng Chức năng MODBUS hỗ trợ kết nối lên đến 32 bộ ngoại vi gồm các PLC, bộ cảm biến và bộ điều chỉnh nhiệt

Hình 2.22 Cổng RS485 trên PLC - FX5U

f) Bảo mật

MELSEC iQ-F có chức năng bảo mật nâng cao (mật khẩu tập tin, mật khẩu

từ xa, khóa bảo mật) để ngăn các cá nhân trái phép có hành vi trộm cắp dữ liệu

và các vận hành bất hợp pháp

Hình 2.23 Ví dụ về chứ năng khóa bảo mật

g) Giao tiếp tuyến hệ thống tốc độ cao

MELSEC iQ-F thực hiện giao tiếp tuyến hệ thống tốc độ cao ở tốc độ 1,5 k từ/ms (nhanh hơn xấp xỉ 150 lần so với FX3U) Đạt được hiệu suất tối đa ngay

cả khi sử dụng mô đun chức năng thông minh với lượng lớn dữ liệu

h) Ít tốn pin hơn và không cần bảo trì

Các chương trình có thể được lưu lại ngay cả khi không có pin, và dữ liệu đồng hồ có thể được lưu trong vòng mười ngày bằng siêu tụ điện

(Có thể thay đổi theo trạng thái sử dụng)

Dữ liệu đồng hồ và bộ nhớ thiết bị có thể được lưu (chốt) trong thời gian mất điện bằng cách sử dụng pin tùy chọn

 Kết nối trực tiếp với các PLC khác

 Bảo trì từ xa:

Hình 2.24 Socket Truyền thông

Có thể thực hiện đọc/ghi chương trình bằng GX Works3 kết nối thông qua VPN