Giáo trình hình thành ứng dụng điều tiết hóa chất bảo vệ thực vật gây nên tồn dư kim loại p7

Tham khảo tài liệu ''giáo trình hình thành ứng dụng điều tiết hóa chất bảo vệ thực vật gây nên tồn dư kim loại p7'', khoa học tự nhiên, nông - lâm phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

* Hệ thống điều khiển ga xe lửa

* Nhà máy chế tạo Ôtô

* Hệ thống điều khiển an toàn

* Hệ thống điều khiển thang máy

* Hệ thống điều khiển nhà máy điện

* Luyện phôi chế tạo thép

* Tự động hoá trong xây dựng

* Điều khiển máy khoan…

* Tự động hoá trong nông nghiệp…

3.1.2.8 Cấu trúc cơ bản của PLC

* Cấu trúc cơ bản của PLC nói chung

Thiết bị lập trình

Bộ nhớ

Bộ xử lí

Giao diện xuất

Giao diện nhập

Nguồn công suất

Hệ thống PLC

Hình 12: So sành kinh tế Rơle và PLC

*Bộ sử lý trung tâm (CPU) : Được xây dựng từ các vi sử lý (8 bit, 12

bit hoặc 32 bit) có các bộ nhớ chương trình RAM, ROM Thông thường nó có

2 cổng giao diện với thiết bị ngoại vi là máy tính (PC) và bộ lập trình

Bộ xử lý trung tâm ghép nối vào - ra qua 3 BUS : BUS dữ liệu, BUS điều khiển và BUS địa chỉ

Chức năng của bộ vi sử lý trung tâm trong PLC là : điều khiển và kiểm soát các chương trình được lưu dữ trong bộ nhớ một cách tuần tự Nó liên kết các tín hiệu lại với nhau theo quy định và từ đó đưa ra các lệnh cho đầu ra Sự thao tác tuần tự của chương trình dẫn đến 1 thời gian trễ, khi đó bộ đếm của chương trình quét qua 1 chương trình đầy đủ rồi sau đó lại lặp lại Thời gian của chu kì này được gọi là "thời gian quét" và phụ thuộc vào dung lượng của

bộ nhớ

*Bộ nhớ chương trình : thường là các bộ phận lưu trữ điện tử như :

RAM, PROM, hoặc EPROM Chương trình điều khiển khi tải xuống từ thiết

bị lập trình, chúng sẽ được giữ lại trong các bộ nhớ này

Để duy trì chương trình trong trường hợp mất điện nguồn đột ngột, ta phải cung cáp 1 nguồn dự phòng cho các bộ nhớ này

Trong thiết kế người ta thường chia bộ nhớ thành từng modul để cho phép điều khiển các chương trình có kích thường khác nhau Khi cần mở rộng

bộ nhớ chỉ cần cắm thêm các thẻ nhớ điện tử vào các panel của PLC

*modul đầu vào : chứa các bộ lọc và bộ thích ứng năng lượng Nó có

chức năng chuẩn bị các tín hiệu của phần tử đầu vào dưới dạng tín hiệu tương

tự hoặc số, sau đó chuyển và CPU để xử lý

Để thuận tiện trong việc điều khiển, các modul đầu vào được thiết kế để

có thể nhận nhiều đầu vào và mỗi đầu vào thường được trang bị 1 điốt phát quang để kiểm tra hư hỏng

*modul đầu ra : được cấu tạo như modul đầu vào Nó có chức năng

đồ án tốt nghiệp sv Lương văn kiên

vậy modul đầu ra được thiết kế để thích hợp với nhiều mạch phối ghép khác nhau

Việc kiểm tra, quan sát trực quan được thể hiện qua các điot phát quang

ở mỗi đầu ra

*Bộ nguồn cung cấp : thông thường nguồn cung cấp cho PLC được cấp

từ nguồn 220V ~ hoặc 110V~ (tần số 50 ữ 60 Hz) hoặc 24V 1 chiều Bộ nguồn sẽ cho ra các ngồn ổn định cao, cấp cho CPU, hoặc cho modul đầu vào

và modul đầu ra

3.1.2.9 Cấu trúc cơ bản của PLC S7 - 200 với khối xử lý CPU224

* Kết nối với máy tính:

Để có thể lập trình điều khiển hệ thống và nạp S7-200 cần phải kết nối

nó với máy tính theo sơ đồ như sau

Modul mở rộng RS-232

RS-485 I0.0 ữ I0.7

Q0.0 ữ Q2.7

Module mở rộng

Hình13: Sơ đồ kết nối tổng thể

Click to buy NOW!

w

w

w

.d ocu -tra c k. co

w d ocu -tra c k. co

m

* Cấu hình cứng CPU 224:

S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả lập trình của hãng Siemens (CHLB Đức), có cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng Các modul này sử dụng cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau Hiện nay đã xuất hiện trên thị trường với rất nhiều loại S7-200 với tính năng ngày càng được cải tiến: từ CPU 212, CPU 214… đến CPU 224, CPU 226

Thiết bị điều khiển chúng tôi sử dụng trong đề tài là CPU 224, vì vậy chúng tôi chỉ trình bày cấu trúc của CPU 224

CPU 224 có đầy đủ tính năng của các CPU phiên bản trước cùng với những cải tiến đáng kể về kỹ thuật

* Đặc điểm kỹ thuật của CPU 224:

- Bộ nhớ chương trình : 8KB

- Bộ nhớ dữ liệu: 5 KB

- Ngôn ngữ chương trình : LAD, FBD, STL

- Bảo vệ chương trình : 3 mức password bảo vệ

- 256 bộ đếm: 6 bộ đếm tốc độ cao(30 kHz), bộ đếm A/B(tối đa 20 kHz), có thể sử dụng đếm tiến, đếm lùi hoặc cả đếm tiến và lùi

Hình14: Mô hình phần cứng CPU224

Đèn báo

Cổng truyền thông

Đầu ra

Đầu vào

Nối Modul

mở rộng Nguồn vào

Hộp công tắc

đồ án tốt nghiệp sv Lương văn kiên

- 128 bộ Timer chia làm 3 loại có độ phân giải khác nhau: 4 bộ Timer 1ms, 16 bộ Timer 10 ms, 236 Timer 100 ms

- Số đầu vào ra: có 14 đầu vào số, 10 đầu ra số

- Có tối đa 94 đầu vào số, 74 đầu ra số, 28 đầu vào tương tự, 7 đầu ra tương tự với 7 modul mở rộng tương tự và số

- 2 bộ điều chỉnh tương tự

- 2 đầu phát xung tốc độ cao, tần số 20 kHz cho dãy xung kiểu PTO hoặc PWM Việc kết hợp đầu ra số tốc độ cao và bộ đếm tốc độ cao có thể sử dụng cho các ứng dụng cần điều khiển có phản hồi tốc độ

- Tốc độ xử lý logic 0.37 μs

- Các chế độ ngắt và xử lý ngắt: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên hoặc sườn xuống của xung, ngắt của bộ đếm tốc độ cao, và ngắt truyền xung

* Mô tả các đèn báo trên CPU :

- SP(đèn đỏ ): Đèn đỏ báo hiệu hệ thống bị hỏng

- RUN(đèn xanh): Đèn xanh chỉ định PLC làm việc và chương trình

được nạp vào máy

- STOP:(đèn vàng): Đèn vàng STOP chỉ định PLC đang ở chế độ dừng, dừng chương trình đang thực hiện lại

- Ix.x(đèn xanh): đèn xanh ở cổng vào chỉ trạng thái tức thời của cổng vào Ix.x Đèn này báo tín hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng

- Qx.x(đèn xanh):Đèn này báo hiệu trạng thái tức thời của cổng ra Qx.x,trạng thái tín hiệu đầu ra theo giá trị logic của cổng

* Cổng truyền thông:

S7 200 sử dụng cổng RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với trạm PLC khác.Tốc độ truyền cho máy lập trình (kiểu PPI) là 9600 baud Tốc độ cung cấp của PLC theo kiểu tự do là

Click to buy NOW!

w

w

w

.d ocu -tra c k. co

w d ocu -tra c k. co

m

từ 300 đến 38400 baud

S7 200 khi ghép nối với máy lập trình PG702 hoặc các máy lập trình thuộc họ PG7xx có thể sử dụng cáp nối thẳng qua MPI Cáp đó kèm theo máy lập trình

Ghép nối máy tính PC qua cổng RS 232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232 /RS 485

* Công tắc chọn chế độ làm việc cho CPU 224

Công tắc chọn chế độ làm việc có ba vị trí cho phép lựa chọn các chế độ làm việc khác nhau cho CPU 224

- RUN cho phép PLC thực hiện chương trình.PLC S7 200 sẽ rời khỏi chế

độ RUN và chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP ,thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế độ RUN Nên quan trạng thái thực tại của PLC theo đèn báo

chương trình hoặc nạp lại chương trình mới

- TERM cho phép máy lập trình quyết định một trong chế độ làm việc hoặc ở RUN hoặc ở STOP

* Cấu trúc bộ nhớ của CPU 224

Bộ nhớ của PLC S7 200 được chia làm 4 vùng với một tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn.Bộ nhớ của S7

200 có tính năng động cao ,đọc và ghi trong toàn vùng, loại trừ các bit nhớ đặc biệt chỉ có thể truy cập để đọc

- Vùng chương trình: Là miền bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ các lệnh

chương trình Vùng này thuộc kiểu non- volatile đọc ghi được

- Vùng tham số: Là miền lưu giữ các tham số như : từ khóa, địa chỉ

trạm Cũng giống như vùng chương trình ,vùng tham số đọc /ghi được

đồ án tốt nghiệp sv Lương văn kiên

Trường dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 69

- Vùng dữ liệu: Được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao

gồm các kết quả các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình,bộ

đệm truyền thông

- Vùng đối tượng: Bao gồm Timer, bộ đếm tốc độ cao và các đầu ra tương

tự Vùng này không thuộc kiểu non- volatile nhưng đọc /ghi được

- Vùng dữ liệu: Vùng dữ liệu là vùng có ý nghĩa quan trọng trong việc

thực hiện chương trình Nó là miền nhớ động, có thể truy cập theo từng bit, từng byte, từ đơn hoặc từ kép

Vùng dữ liệu lại chia thành nhiều miền nhớ nhỏ với các công dụng khác nhau Các vùng đó gồm:

SM - Special memory bits (Vùng nhớ đặc biệt)

* Kết nối PLC

- Kết nối dây cung cấp cho CPU và các đầu vào ra của CPU

Việc kết nối dây nguồn cung cấp cho CPU và nối các đầu vào/ra của CPU được mô tả như trên hình vẽ:

Click to buy NOW!

w

w

w

.d ocu -tra c k. co

w d ocu -tra c k. co

m

Qua sơ đồ kết nối chúng ta thấy rằng nguồn cung cấp cho các đầu vào,

đầu ra của CPU là 24VDC

Tất cả các đầu cuối của S7-200 được nối đất để đảm bảo an toàn và để khử nhiễu cho tín hiệu điều khiển

Nguồn cung cấp cho cảm biến cũng là 24VCD cũng là một chiều có thể

sử dụng cho các đầu vào cơ sở, các modul mở rộng và các cuộn dây rơ le mở rộng

3.1.3 Trình tự thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng PLC

Việc lập trình cho PLC đã ngày càng trở nên phổ biến ở Việt Nam hiện nay nhờ sự phổ cập PLC cho rất nhiều ứng dụng Người lập trình có thể lập trình trên máy tính và viết ra các chương trình theo yêu cầu cụ thể rồi nạp vào PLC để điều khiển 1 hệ thống nào đó Quy trình thực hiện là :

- Nghiên cứu yêu cầu điều khiển

- Phân định đầu vào và đầu ra

- Viết chương trình điều khiển

- Nạp chương trình vào bộ nhớ PLC

- Cho PLC chạy thử để điều khiển đối tượng

* Nghiên cứu yêu cầu điều khiển của thiết bị

điều đầu tiên chúng ta phải quyết định thiết bị hoặc hệ thống nào mà chúng tao muốn điều khiển Mục đích chủ yếu của bộ điều khiển được lập trình hoá

đồ án tốt nghiệp sv Lương văn kiên

1 thiết bị, máy móc, hoặc quá trình sử lý và thường được gọi là hệ thống điều khiển

* Phân định những đầu vào và những đầu ra

Tất cả các thiết bị đầu vào và đầu ra bên ngoài được nối với những bộ

điều khiển PLC phải được xác định Những thiết bị đầu vào là những chủng loại chuyển mạch, thiết bị cảm ứng… những thiết bị đầu ra là những thiết bị từ tính, những van điện từ, động cơ và đèn chỉ báo…

Sau việc nhận dạng những chủng loại thiết bị đầu vào và đầu ra đó, phân công những số lượng phù hợp với số đầu vào (input) và đầu ra (output) nối dây thực

tế sẽ kế tiếp theo số lượng của bộ điều khiên PLC Sự phân định số lượng những đầu vào và những đầu ra phải được đưa ra ngoài trước việc nối đầu dây theo sơ đồ ladder bởi vì số lệnh là giá trị chính xác của những tiếp điểm trong sơ đồ ladder

* Viết chương trình điều khiển

Tiếp theo, viết chương trình dưới dạng sơ đồ ladder thông qua thứ tự thao tác hệ thống điều khiển như đã xác định, theo từng bước 1 Từ sơ đồ ladder có thể dịch sang các dạng khác để tiên theo dõi chương trình

* Nạp chương trình vào bộ nhớ

Từ chương trình đã viết và các đầu vào/ra xác định Ta truy nhập chương trình trong bộ nhớ hoặc bàn phím lập trình hoặc bằng máy vi tính với

sự trợ giúp của công cụ phần mềm lập trình Sau khi hoàn chỉnh phần lập trình, ta kiểm tra bất kì lỗi mã hoá nào bằng công cụ là chức năng chuẩn đoán

mà nếu có thể được thì mô phỏng toàn bộ thao tác để thấy rằng nó được như

mong muốn

*Chạy thử các chương trình điều khiển

Để đảm bảo cấu trúc chương trình và các tham số đã cài đặt là chính xác trước khi đưa vào hệ điều khiển, ta cần chạy thử chương trình điều khiển

Click to buy NOW!

w

w

w

.d ocu -tra c k. co

w d ocu -tra c k. co

m

Nối tất cả thiết bị vào / ra với PLC

Kiểm tra tất cả các dây nối

Chạy thử chương trình

Sửa lại phần mềm

Chương trình

đúng

Lưu chương trình vào EPROM

Sắp xếp có hệ thống tất cả các bản vẽ

Kết thúc

Tìm hiểu các yêu cầu của hệ thống điều khiển

Dựng một lưu đồ chung

của hệ thống điều khiển

Liên kết các đầu vào / ra

tương ứng vỡc các đầu

I/O của PLC

Phiên dịch lưu đồ sang

giản đồ thang

Lập trình giản đồ thang

vào PLC

Thay đổi

chương trình

Mô phỏng chương trình

và kiểm tra phần mềm

Chương trình

đúng