ĐỒ án môn học PLC đề tài hệ thống phân loại sản phẩm dùng PLC

Các ngõ ra này thường được nối ra để điều khiển các cuộn dây contactor, đèn tín hiệu,… - Thiết bị đầu vào: Các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển thường là nút nhấn, cảmbiến.. Chương tr

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT T.P HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG- ĐIỀU KHIỂN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC PLC

ĐỀ TÀI

Hệ Thống Phân loại Sản Phẩm dùng

PLC

GVHD : Trương Đình Nhơn - Ngô Văn Thuyên.

SVTH : Hoàng Thanh Tuyên - MSSV: 14542099 SVTT : Hồ Trung Hòa - MSSV: 14542058 Lớp : 1454DVT2

Vũng Tàu , tháng 08 năm 2017

SVTH: Hoàng Thành Tuyên – Ho Trung Hoà

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

LỜI NÓI ĐẦU

Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật máy tính, đã cho ra đời các thiết bị điều khiển số như: CNC, PLC Các thiết bị này cho phép khắc phục được rất nhiều các nhược điểm của hệ thống điều khiển trước đó, và đáp ứng được yêu cầu kinh tế và kỹ thuật trong sản xuất.

Với sự phát triển của khoa học công nghệ như hiện nay, thì việc ứng dụng thiết bị logic khả trình PLC để tự động hóa quá trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăng năng xuất lao động, giảm sức người, nâng cao chất lượng sản phẩm đang là một vấn đề cấp thiết và có tính thời sự cao.

Trong quá trình tiến hành làm báo cáo thực tập, bản thân em đã cố gắng tham khảo tài liệu và tìm hiểu thực tế , nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên bản báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót Do đó, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp và nhận xét đánh giá quí báu của các thầy cô để đồ

án của em được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình và chu đáo của thầy:TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN –NGÔ VĂN THUYÊN đã giúp đỡ em rất nhiều

để em hoàn thành được đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn !

SVTH: Hoàng Thành Tuyên – Ho Trung Hoà

Mục lục

Chương 1: khái niệm plc

Chương 2:Tìm hiểu về cảm biến

Chương 3: kết nối PLC

Chương 4: kết Luận

…000…000… 000…

KẾT LUẬN:

CHƯƠNG 1 Khái niệm cơ bản về PLC

PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trìnhđược (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông quamột ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tựcác sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác độngvào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện đượcđếm (counter) Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điềukhiển 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 (Input) và xuất tínhiệu ở ngõ ra (Output) tại các thời điểm đã lập trình Như vậy nếu ta thay đổi cácchương trình được cài đặt trong PLC là ta có thể thực hiện các chức năng khác nhau,trong các môi trường điều khiển khác nhau

1.2 Cấu trúc chung của PLC

1.2.1 Cấu trúc

PLC được nhiều hãng chế tạo, và mỗi hãng có nhiều họ khác nhau, và có nhiềuphiên bản trong mỗi họ, chúng khác nhau về tính năng và giá thành, phù hợp với bàitoán đơn giản hay phức tạp Ngoài ra còn có các bộ ghép mở rộng cho phép ghép nhiều

bộ PLC nhỏ để thực hiện các chức năng phức tạp, hay giao tiếp với máy tính tạo thànhmột mạng tích hợp, việc thực hiện theo dõi, kiểm tra, điều khiển một quá trình côngnghệ phức tạp hay toàn bộ một phân xưởng sản xuất Mặc dù vậy, một hệ thống điềukhiển dùng bất cứ loại PLC nào đều cũng có cấu trúc sau:

SVTH: Hoàng Thành Tuyên – Ho Trung Hoà

- Ngõ vào dạng số: Gồm hai trạng thái ON và OFF Khi ở trạng thái ON thì ngõvào số được coi như ở mức logic 1 hay mức logic cao Khi ở trang thái OFF thì ngõ vào

có thể đươc coi như ở mức logic 0 hay mức logic thấp

- Ngõ ra số: Gồm hai trạng thái ON và OFF Các ngõ ra này thường được nối ra

để điều khiển các cuộn dây contactor, đèn tín hiệu,…

- Thiết bị đầu vào: Các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển thường là nút nhấn, cảmbiến

- Thiết bị chấp hành(Autuator): Là thiết bị biến đổi tín hiệu điện từ PLC thànhmột tác động vật lý Autuator được nối với ngõ ra của PLC

- Chương trình điều khiển: Một chương trình bao gồm một hay nhiều lệnh nhằmthực hiện một nhiệm vụ cụ thể Việc lập trình cho PLC chỉ đơn giản là xây dựng mộttập hợp các lệnh Để lập trình cho PLC này, lập trình hình thang (LAD) hay dạng câulệnh (STL) Chương trình điều khiển định ra quy luật thay đổi tín hiệu output ở phíađầu ra của PLC theo sự thay đổi tín hiệu input ở phía đầu vào theo mong muốn và chạyphần mềm điều khiển trên máy tính PC và được nạp vào PLC thông qua cáp, nối giữaPLC và PC hay PG

+ Thiết bị lập trình (PG/PC): Chương trình viết trong thiết bị lập trình vàtruyền xuống PLC

+ Cáp kết nối (cáp PPI): Thiết bị cần thiết để truyền dữ liệu từ thiết bị lập trìnhxuống PLC

PLC đều có thành phần chính là: Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong (cóthể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM)

Về cơ bản PLC được chia thành 5 phần chính như sau:

- Input : Giao diện đầu vào

- Output: Giao diện đầu ra

- CPU: Bộ xử lý trung tâm

- Memory: Bộ nhớ giữ liệu và chương trình

- Poweer supply: Nguồn cấp cho hệ thống

Hình 1.1: Sơ đồ cầu trúc cơ bản một PLC

Nguồn cung cấp (Power Supply) biến đổi điện cung cấp từ bên ngoàithành mức thích hợp cho các mạch điện tử bên trong PLC (thông thường là220VAC , 5VDC hoặc 12VDC)

Phần giao diện đầu vào biến đổi các đại lượng điện đầu vào thành các mức tínhiệu số (digital) và cấp vào cho CPU xử lý

Bộ nhớ (Memory) lưu chương trình điều khiển được lập bởi người dùng và các

dữ liệu khác như cờ, thanh ghi tạm, trạng thái đầu vào, lệnh điều khiển đầu ra, Nộidung của bộ nhớ được mã hoá dưới dạng mã nhị phân

Bộ xử lý trung tâm (CPU) tuần tự thực thi các lệnh trong chương trình lưutrong bộ nhớ, xử lý các đầu vào và đưa ra kết quả kết xuất hoặc điều khiển chophần giao diện đầu ra (output)

Phần giao diện đầu ra thực hiện biến đổi các lệnh điều khiển ở mức tín hiệu sốbên trong PLC thành mức tín hiệu vật lý thích hợp bên ngoài như đóng mở rơle,biến đổi tuyến tính số tương tự,

SVTH: Hoàng Thành Tuyên – Ho Trung Hoà

Thông thường PLC có kiến trúc kiểu module hoá với các thành phần chính ởtrên có thể được đặt trên một module riêng và có thể ghép với nhau tạo thành một hệthống PLC hoàn chỉnh.

Riêng loại Micro PLC như CPM1/2(A) và CP1L/1H là loại tích hợp sẵn toàn

bộ các thành phần trong một bộ

1.2.2 Các địa chỉ bộ nhớ trong CP1L/1H

Các địa chỉ dạng bit trong PLC được biểu diễn dưới dạng như sau :

[Tiền tố][Địa chỉ word] [Số của bit trong word]

Hình 1.2: Các đỉa chỉ trong PLC

Special Relay, LR cho Link Relay, IR cho Internal Relay, Riêng vùng nhớInternal Relay và CIO là các bit vào ra I/O không cần có tiền tố IR hay CIOkhi tham chiếu Special Relay cũng thường được coi là Internal Relay và khôngcần có tiền tố

Ví d ụ : 000.00 là bit thứ nhất của word 000

000.01 là bit thứ hai của word 000 000.15 là bit thứ 16 của word 000 Dấu chấm phân cách giữa địa chỉ word và bit đổi khi có thể được bỏđi; nhưng khi nhập thì dấu chấm vẫn nên phải nhập vào để tránh nhầm lẫn

1.2.3 Các bít đầu vào PLC vá các đèn tín hiệu điện bên ngoài

Các bit trong PLC phản ánh trạng thái đóng mở của công tắc điện bên ngoàinhư trên hình Khi trạng thái khoá đầu vào thay đổi (đóng/mở), trạng thái các bittương ứng cũng thay đổi tương ứng (1/0) Các bit trong PLC được tổ chức thành từngword; ở ví dụ trên hình, các khoá đầu vào được nối tương ứng với word 000.

1.2.4 Các bít đầu ra PLC và các thiết bị điện bên ngoài

Hình 2.3 là ví dụ về các bit điều khiển đầu ra của PLC Các bit của word

0100 (từ 100.00 đến 100.15) sẽ điều khiển bật tắt các đèn tương ứng với trạngthái ("1" hoặc "0") của nó

1.3 Bộ training kit CP1L/1H

Bộ CP1L/1H dành cho việc đào tạo (CP1L/1H Training kit) là một bộ điềukhiển lập trình loại nhỏ loại CP1L-L14 có thêm 8 khoá chuyển mạch đầu vào để

mô phỏng các đầu vào số (đánh số từ 0 đến 7) và có sẵn 6 đèn chỉ thị trạng thái đâu

SVTH: Hoàng Thành Tuyên – Ho Trung Hoà

Hình 1.3: Các bit trạng thái trong PLC.

Hình 1.4: Các bit đầu ra của PLC.

ra (đánh số từ 00 đến 05) được điều khiển bởi chương trình do người dùng lập(User program)

Đèn hiển thị trạng thái đầu ra (Output Indicators)

Hình 1.5: Bộ Training kit CP1L/1HCác thành phần trên bộ CP1L-14:

Hình 1.6: Các thành phần chính trên PLC CP1L-14

+ Khe cắm card nhớ (Memory cassette): Dùng để gắn card nhớ (15) để lưuchương trình, các thông số và bộ nhớ dữ liệu của CP1L/1H Nó cũng có thể dùng đểcopy và nạp chương trình sang các bộ PLC loại CP1L/1H khác mà không cần dùngmáy tính.

+ Peripheral USB port: Dùng để nối với máy tính cho việc lập trình

+ Núm chiết áp chỉnh (Analog adjuster): Khi quay chiết áp này, giá trị của bộ nhớ trong PLC ở địa chỉ A642 sẽ thay đổi trong khỏang 0-255

+ Đầu nối đầu vào chiết áp analog: Đầu nối này dùng kết nối với tín hiệu đầu vào

từ 0-10VDC, để thay đổi giá trị của thanh ghi bộ nhớ A643 trong khỏang 0-255 Đầu vào này không có cách ly

+ DIP switch: Dùng để đặt các thông số hoạt động như cấm ghi vào vùng nhớchương trình, tự động nạp dữ liệu từ card nhớ,

+ Pin: Lưu nội dung RAM và đồng hồ khi nguồn tắt

+ Các đèn báo hoạt động: Khi gặp một sự cố trầm trọng, các đèn chỉ thị trạngthái đầu vào sẽ thay đổi Khi có lỗi CPU hay lỗi với bus vào/ ra (CPU Error/ I/OBus Error): các LED đầu vào sẽ tắt hoặc có lỗi với bộ nhớ hoặc lỗi hệ thống(Memory Error/ System Error) các LED đầu vào vẫn giữ trạng thái của chúngtrước khi xảy ra lỗi cho dù trạng thái thực đầu vào đã thay đổi

Đèn Trạng thái Chức năng

Power

(màu xanh)

Bật PLC được cấp điện bình thường

Tắt PLC không được cấp điện bình thường

( không có điện, điện yếu,…)Run

(màu xanh)

Bật PLC đang hoạt động ở chế độ Run hay moin tor

Tắt PLC đang ở chế độ Program hoặc bị dừngSáng PLC gặp lỗi nghiêm trọng (chương trình PLC ngừng

chạy), bao gồm lỗi Fals hay lỗi phần cứng(WDT) Tất

cả các đầu sẽ tắt

SVTH: Hoàng Thành Tuyên – Ho Trung Hoà

(Đỏ)

Nhấp nháy PLC gặp lỗi không nghiêm trọng ( PLC tiếp tục chạy ở

chế độ Run)Tắt PLC hoạt động bình thường không có lỗi

PRHPL

(vàng)

Sáng Đang truyền thong qua cổng USBTắt Hiện không có truyền thong qua cổng USBINH

(vàng)

Sáng Bít đầu ra (A500.15) bật Lúc này tất cả các đầu ra trên

PLC sẽ tắt, bất kể chương trình đều khiển

Lưu ý: Không tắt điện trong khi đèn đang sáng

Tắt Hoạt động như bình thường

+ Dây nguồn điện cung cấp cho PLC(Power Supply Input Terminal): Đầu nốiđất tín hiệu (Functional Earth Terminal) (chỉ đối với loại AC) nhằm tăng khả năngchống nhiễu và tránh điện giật Đầu nối đất bảo vệ (Protective Earth Terminal) để tránhđiện giật PLC có thể được cung cấp bằng nguồn điện xoay chiều 100-240VAC hoặc 1chiều 24VDC (tuỳ loại) Đầu nối tín hiệu vào (Input Terminal)

+ Các đèn chỉ thị trạng thái đầu vào (Input Indicator): Đèn LED

trong nhóm này sẽ sáng khi đầu vào tương ứng lên ON (hình)

+ Khe cắm các card truyền thông mở rộng tùy chọn: Dùng để cắm thêm các cardRS-232C (16) hay RS-422A/485 (17) Model với 14/20 I/O có 1 khe cắm có thể lắpđược 1 card Model 30/40/60 I/O có 2 khe cắm có thể lắp được 2 card truyền thông mởrộng

+ Đầu nối với module vào ra mở rộng (Expansion I/O Unit): Dùng để nốimodule có CPU (là module chính có bộ xử lý trung tâm - CPU và chứa chương trìnhứng dụng - User program) với module vào ra mở rộng (Expansion I/O Unit) để bổ

sung đầu vào ra cho module chính.

+ Các đèn chỉ thị trạng thái đầu ra (Output Indicator): Đèn LED trong nhóm này

sẽ sáng khi đầu ra tương ứng lên ON

+ Đầu nối nguồn cấp DC ra từ PLC (DC Power Supply Output Terminal) và đầunối cho đầu ra Điện áp ra ở đầu nối nguồn cấp DC chuẩn là 24VDC với dòng địnhmức là 0,3A có thể được dùng cấp cho các đầu vào số DC

+ Chốt gắn trên thanh ray DIN

+ Card nhớ (Memory cassette) (tùy chọn): Dùng để lưu dữ liệu từ bộ nhớ flashtrong CPU Cắm vào khe cắm Card nhớ(1)

+ Card truyền thông RS-232C (tùy chọn) Cắm vào khe cắm truyền thông

+ Card truyền thông RS-422A/485 (tùy chọn) Cắm vào khe cắm truyềnthông(Hình 1.7)

SVTH: Hoàng Thành Tuyên – Ho Trung Hoà.Hình 1.7: Kết nối 2 PLC RS422/485:CP1W-CIF11

1.4 Phần mềm lập trình CX-Programmer

PLC có thể được đặt một trong 3 chế độ từ phần mềm lập trình Programmer

CX-1.4.1 Bước đầu với lập trình (Programming): Gồm có 3 chế độ làm việc của PLC

Program mode: Là chế độ dùng khi viết chương trình hay thực hiện các thay đổihoặc sửa đổi đối với chương trình hiện hành

Monitor mode: Là chế độ được dùng khi thay đổi nội dung bộ nhớ trong khiPLC đang chạy (Run)

Run mode: Là chế độ dùng để thực hiện (chạy) chương trình mà ta đã lập

và nạp vào PLC Chương trình bên trong PLC không thể được thay đổi khi đang ởtrong chế độ này

Theo mặc định, PLC của Omron đều có thể được lập trình song song bằng 2ngôn ngữ: Dòng lệnh (Statement List hay mnemonic code) và sơ đồ bậc thang(Ladder diagram) và các lệnh tương ứng tương đương dạng dòng lệnh (StatementList)

1.4.2 Lập trình bằng sơ đồ bậc thang (Ladder Diagram)

Ban đầu, PLC được sử dụng chủ yếu để thay thế các sơ đồ điện phức tạp gồm rấtnhiều các rơle, tiếp điểm, timer, mạch giữ, và các phần tử điện trung giankhác làm nhiệm vụ của các mạch logic Tuy nhiên khi dùng PLC, các phần tử logictrung gian này được thay thế hoàn toàn bằng các sơ đồ điện "ảo" bên trong PLC

do người thiết kế lập trình Việc mô phỏng các sơ đồ điện này được lập bằng một dạngngôn ngữ điều khiển gọi là sơ đồ bậc thang

Hình 1.8: Sơ đồ bậc thang

Thành phần cơ bản của một sơ đồ bậc thang bao gồm :

- Power bus trái và phải : Giống với dây nguồn "nóng" và dây "nguội" của sơ đồđiện Các power bus này luôn được vẽ thẳng đứng như trên hình

- Các tiếp điểm thường đóng (NC) và thường mở (NO)

- Các cuộn dây hút/nhả các tiếp điểm khác

- Các phần tử điện khác như timer, counter, và các lệnh khác

1.5 Hoạt động cơ bản của Micro PLC “CP1L/1H”

PLC gồm hai khối chính là thực hiện chương trình và cập nhật các đầu vào ra(Input/output) Quá trình này thực hiện liên tục không ngừng theo một vòng kín gọi làscan hay cycle hoặc sweep Phần thực hiện chương trình gọi là program scan chỉ bị bỏqua khi PLC chuyển sang chế độ program Ngoài ra còn khối phục vụ yêu cầu từ cổngtruyền thông là thiết bị giao tiếp với người điều hành cho phép các thông tin quá trình

sẽ được hiển thị và có thể đưa vào các trị tham số mới (hình 1.9)

Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC và các Modulvào /ra

Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằngtay hay bằng máy tính Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay, RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã

SVTH: Hoàng Thành Tuyên – Ho Trung Hoà

được kiểm tra và sẳn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458,…( hình 1.9, 1.10, 1.11).

Hình 1.9: Lưu đồ thực hiện trong PLC

Hình 1.10: RS-232C

Hình 1.11: Sơ đồ chân cổng RS-232C trên card truyền thông cắm thêm

Hình 1.12: RS-232C

Hình 1.13: RS-485/422

1.6 Khảo sát về PLC của hãng OMRON

OMRON được thành lập tại Nhật bản năm 1933, hiện nay có trên 25000 nhânviên và doanh số bán hàng trên 5 tỷ USD mỗi năm OMRON được coi là một trongnhững hãng điện tử hàng đầu thế giới về công nghệ tự động hoá Các thiết bị tự độngcủa OMRON có chất lượng cao, được sản xuất với công nghệ mới nhất và rất đa dạng:

từ công tắc đơn giản, rơle các loại, bộ định giờ, bộ đếm, cảm biến, kiểm soát nhiệt

độ, cho tới các thiết bị điều khiển chương trình hiện đại Tất cả có gần 20.000 mặthàng khác nhau, liên tục được cải tiến

Đến đầu năm 1996, Công ty Omron Electronics Pte.Ltd đã thâm nhập vào thịtrường ở Việt nam, như tại Thủ đô Hà nội và thành phố Hồ Chí Minh Hiện tại Omron

đã có tên tuổi trên thị trường thế giới Hệ thống phân phối cũng cung cấp các dịch vụ

SVTH: Hoàng Thành Tuyên – Ho Trung Hoà