Tài liệu Báo cáo ứng dụng plc đo, điều khiển và cảnh báo áp suất trên đường ống với dải đo 0 5 bar

Bài tập lớn NTóm 7_Đ5_K8 GVHD:Nguyên Tu Hà 1 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà MỤC LUỤC LỜI MỞ ĐẦU.....................................................................................................4 LỜI CẢM ƠN.....................................................................................................5 CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYÊT...................................................................6 1.1.Đặt vấn đề......................................................................................................6 1.2. Lý do chọn đề tài..........................................................................................6 1.3. Mục đích.......................................................................................................7 1.4 Phương pháp đo.............................................................................................7 1.4.1 Định nghĩa:.................................................................................................7 1.4.2. Nguyên lý đo áp suất.................................................................................7 1.5 Tì hiiêu về PLC S7-200.............................................................................10 1.5.1 khái quat về PLC S7-200.........................................................................10 1.5.2: Nguyên tắc thực hiện chương trinh:........................................................16 1.5.3 Giới thiệu về PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY..............................17 1.5.4 . Module analog EM235...........................................................................19 1.5.4.6 cài đă ̣t d̉i tín hiê ̣u vào.......................................................................27 1.5.5 Nguyên lý hoạt động chung của các c̉̀ biến và các tín hiệu đo chuẩn trong công nghiệp.......................................................................................................29 CHƯƠNG II: THIÊT Ê H ̣ THÔNG.............................................................31 2.1 Lựa Chọn Thiết Bị.......................................................................................31 2.1.1: PLC S7-200 CPU 224 AC/DC/RELAY Của Sièens.........................31 2.1.2 Giới thiệu chung Modul ̀ở rộng EM235................................................33 NTóm 7_Đ5_K8 2 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà 2.1.3 Biến tần Sièens MM440........................................................................34 2.1.4 RELAY TRUNG GIAN:..........................................................................42 2.1.5 Chọn động cơ...........................................................................................43 2.1.6 Chọn C̉̀ biến đo áp suất........................................................................43 2.2. Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây..........................................................45 2.2.1. Sơ đồ khối...............................................................................................45 2.2.2. Sơ đồ đấu dây..........................................................................................47 2.3. Xây dựng thuật toán...................................................................................48 2.3.1 Phân tích yêu cầu công nghệ...................................................................48 2.5: Xây Dựng Thuật Toán...............................................................................50 2.5.1 nguyên lí...................................................................................................50 2.5.2 Chuyiên đổi tín hiệu từ lưu lượng sang dòng điện...................................50 2.5.3: gỉn đồ thời gian. Mô phỏng trên V4.0 Step7-200 MicroWIN...............52 2.6 Viết chương trinh ̀ô phỏng trên PLC S7-200...........................................53 2.7 Chương Trinh hi Chạy Mô Phỏng Trên S7-200.......................................57 Chương III: ết qủ đề tài................................................................................58 3.1. ết luận nội dung đề tài..............................................................................58 3.2.Các hạn chế.................................................................................................58 3.3.Biện pháp khắc phục...................................................................................58 3.4 ết qủ thực nhiê ̣̀.....................................................................................58 Tài liệu thà kh̉o.............................................................................................59 NTóm 7_Đ5_K8 3 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà LUỜI MỞ ĐẦU Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực s̉n xuất c̉ trong công nghiệp và dân dụng. Từ những ứng dụng điê điều khiiên các hệ thống đơn gỉn, chỉ có chức năng đóng ̀ở ON/OFF thông thường cho đến các ứng dụng cho các lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong quá trinh s̉n xuất. Các lĩnh vực tiêu biiêu ứng dụng PLC hiện nay bao gồ̀ : Hoá học và dầu khí: định áp suất (dầu), bờ dầu, điều khiiên hệ thống ống dẫn, cân đong trong ngành hoá… Chế tạo ̀áy và s̉n xuất: tự động hoá trong chế tạo ̀áy, cân đong, quá trinh lắp đặt ̀áy, điều khiiên nhiệt độ lò kì loại… Bột giấy, giấy, xử lý giấy: Điều khiiên ̀áy bằ, quá trinh ủ bọt, quá trinh cán,gia nhiệt… Thực phẩ̀, rượu bia, thuốc lá: đế̀ s̉n phẩ̀, kiiề tra s̉n phẩ̀, kiiề soát quá trinh s̉n xuất, bờ (bia, nước trái cây…) cân đong, đóng gói, hoà trộn… ì loại: Điều khiiên quá trinh cán, cuốn (thép), qui trinh s̉n xuất, kiiề tra chất lượng. Năng lượng: điều khiiên nguyên liệu (cho quá trinh đốt, xử lý trong các turbin…) các trạ̀ cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu ̀ột cách tự động (than, gỗ, dầu ̀ỏ). Ứng dụng PLC trong công nghiệp cũng như trong đời sống là không thiê phủ nhận. kế thừa những tinh hoa đó nhó̀ chúng è đã quyết định xây dựng đề tài: “ Ứng dụng PLUC đo, điều khiển và cảnh báo á́ uuâ ârên đương ng v i giải đo: [0 ÷ 5]bar” NTóm 7_Đ5_K8 4 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà LUỜI CẢM ƠN Bài tâ ̣p lớn ̀ôn PLC là ̀ột bài tập vô cùng quan trọng trong hành trang của ̀ỗi sinh viên. Nó cũng như đánh dấu 1 bước trưởng thành ̀ới của ̀ỗi chúng è. Điê hoàn thành được bài đồ án ̀ôn này cho phép nhó̀ chúng è xin được bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô giáo trong Khoa Điện- Trương Đại Học Công Nghiệ́ Hà Nội đã truyền thụ những kiến thức vô cùng quý báu và bổ ích trong thời gian đã qua. Nhó̀ sinh viên thực hiện đề tài của chúng è cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới cô: Nguyễn Thu Hà - Bộ Môn Đo LUương Và Điều Khiển- Khoa Điên- Trương Đại Học Công Nghiệ́ Hà Nội. Cô đã luôn tận tinh giúp đỡ chỉ b̉o, cung cấp tài liệu và tạo ̀ọi điều kiện thuận lợi cho nhó̀ trong suốt thời gian tì hiiêu, nghiên cứu và xây dựng đề tài. Em xin chân âhành cảm ơn ! NTóm 7_Đ5_K8 5 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà CHƯƠNG I: CƠ SỞ LUÝ THUYẾT 1.1.Đặâ vun đề Sự phát triiên của PLC đã đè lại nhiều thuận lợi và là̀ cho các thao tác ̀áy trở nên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn. Nó có kh̉ năng thay thế hoàn toàn cho các phương pháp điều khiiên truyền thống dùng relay; kh̉ năng điều khiiên thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trinh trên các lệnh logic cơ b̉n; gỉi quyết các vấn đề toán học và công nghệ; Biến tần (Inverter, Variable Speed Drive – VSD) là thiết bị dùng điê điều khiiên tốc độ động cơ dựa trên sự thay đổi tần số là̀ việc. Trên thế giới hiện nay, biến tần được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp. Ngoài ý nghĩa về ̀ặt điều khiiên, nó còn có nhiều chức năng khác như khởi động ̀ề̀, hã̀, đ̉o chiều, điều khiiên thông ̀inh… Trong đa số trường hợp, việc sử dụng biến tần còn ̀ang lại hiệu qủ kinh tế (tiết kiệ̀ điện năng tiêu thụ). Biến tần được ứng dụng nhiều cho các động cơ có yêu cầu về thay đổi tốc độ như: bờ, quạt, băng t̉i, thang ̀áy… 1.2. LUý do chọn đề âài Các trạ̀ bờ cung cấp nước với công suất lớn thường được sử dụng trong khu công nghiệp, khu dân cư, các chung cư, khách sạn và tòa nhà cao tầng, hệ thống phân phối nước sạch trong ̀ạng lưới cấp nước sinh hoạt, các trạ̀ cấp nước nông thôn… Các trạ̀ bờ nước phổ biến hiện nay đều được thiết kế theo phương pháp truyền thống với đặc điiề là các bờ được khởi động trực tiếp sao/ tà giác và tất c̉ các động cơ đều hoạt động ở tốc độ định ̀ức. Phương pháp này có nhược điiề chính là tổn hao điện năng lớn và khó kiiề soát được áp suất trong đường ống nước. Trên cơ sở những kiến thức được trang bị trên ghế nhà trường, dựa vào những tính năng ưu việt của PLC và biến tần. È xin được lựa chọn đề tài “Đo, cảnh báo và điều khiển á́ uuâ đương ng cho mộâ bơm” với những chức năng cơ b̉n giống với ̀ột hệ thống biến tần sử dụng 1 bờ . NTóm 7_Đ5_K8 6 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà 1.3. Mục đích Mục đích của đề tài là ổn định áp suất trong đường ống ở ̀ột ngưỡng đặt trước thông qua sự điều khiiên của PLC đối với biến tần, hệ thống bờ dựa trên tín hiệu ̀à c̉̀ biến áp suất trong đường ống đưa về. 1.4 Phương ́há́ đo 1.4.1 Định nghĩa: Áp suất là đại lượng có giá trị bằng tỉ số giữa lực tác dụng vuông góc lên ̀ột ̀ặt với diện tích của nó. Công âhức: P= dF dS P: áp suất F: lực tác dụng S: tiết diện Đối với các chất lỏng, khí hoặc hơi ( gọi chung là chất lưu), áp suất là ̀ột thông số quan trọng xác định trạng thái nhiệt động học của chúng Trong công nghiệp, việc đo áp suất chất lưu có ý nghĩa rất lớn trong việc đ̉̀ b̉o an toàn thiết bị, cũng như giúp cho việc kiiề tra và điều khiiên hoạt động của ̀áy ̀óc thiết bị có sử dụng chất lưu. Trong hệ đơn vị quốc tế (SI), đơn vị áp suất là Pascal: 1 Pascal là áp suất tạo bởi một lực có độ lớn bằng 1N pTân bố đồng đều trên một diện tícT 1m2 tTeo Tướng pTáp tuyến 1.4.2. Nguyên lý đo á́ uuâ Đối với chất lưu không chuyiên động, áp suất chất lưu là áp suất tĩnh. Do vậy, đo áp suất chất lưu thực chất là xác định lực tác dụng lên ̀ột diện tích thành binh. NTóm 7_Đ5_K8 7 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà Đối với chất lưu không chuyiên động chứa trong ̀ột ống hở đặt thẳng đứng, áp suất tĩnh tại ̀ột điiề M cách bề ̀ặt tự do ̀ột khỏng h được xác định theo công thức: p = p0+ ρgh Trong đó: p0 là áp suất khí quyiên ρ: khối lượng riêng của chất lưu g: gia tốc trọng trường. Điê đo áp suất tĩnh có thiê tiến hành bằng các cách sau: - Đo áp suất chất lưu lấy qua ̀ột lỗ được khoan trên thành binh nhờ c̉̀ biến thích hợp. - Đo trực tiếp biến dạng của thành binh do áp suất gây nên. Trong cách đo thứ nhất, ph̉i sử dụng ̀ột c̉̀ biến đặt sát thành binh. Trong trường hợp này, áp suất cần đo được cân bằng với áp suất thủy tĩnh do cột chất lỏng ̀ẫu tạo nên hoặc tác động lên ̀ột vật trung gian có phần tử nhạy c̉̀ với lực do áp suất gây ra. hi sử dụng vật trung gian điê đo áp suất, c̉̀ biến thường trang bị thề bộ phận chuyiên đổi điện. Trong cách đo thứ hai, người ta gắn lên thành binh các c̉̀ biến đo ứng suất điê đo biến dạng của thành binh. Đối với chất lưu chuyiên động, áp suất chất lưu (p) là tổng áp suất tĩnh (p t) và áp suất động (pđ): p = pt+ pđ Áp suất tĩnh tương ứng với áp suất gây nên khi chất lỏng không chuyiên động. Áp suất động do chất lưu chuyiên động gây nên và có giá trị tỷ lệ với binh phương vận tốc chất lưu : NTóm 7_Đ5_K8 8 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà ρ v2 ρd = 2 Trong đó ρ là khối lượng riêng chất lưu hi dòng ch̉y va đập vuông góc với ̀ột ̀ặt phẳng, áp suất động chuyiên thành áp suất tĩnh, áp suất tác dụng lên ̀ặt phẳng là áp suất tổng. Do vậy áp suất động được đo thông qua chênh lệch giữa áp suất tổng và áp suất tĩnh. Thông thường việc đo hiệu áp suất (p - pt) thực hiện nhờ hai c̉̀ biến nối với hai đầu ra của ̀ột ống Pitot (như hinh vẽ bên dưới), trong đó c̉̀ biến (1) đo áp suất tổng, c̉̀ biến (2) đo áp suất tĩnh Hinh 1 c̉̀ biến áp suất Hinh 1.2 Đo áp suất đô ̣ng bằng ống pitol Có thiê đo áp suất động bằng cách đặt áp suất tổng lên ̀ặt trước và áp suất tĩnh lên ̀ặt sau của ̀ột ̀àng đo, như vậy tín hiệu do c̉̀ biến cung cấp chính là chênh lệch giữa áp suất tổng và áp suất tĩnh 1, ̀àng đo NTóm 7_Đ5_K8 9 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà 2, phần tử áp điê ̣n Hinh 1.3 Đo áp suất động bằng ̀àng 1.5 Tìm hiểu về PLUC S7-200 1.5.1 khái uáâ về PLUC S7-200 A. Gi i âhiệu về PLUC PLC ( Progrà̀able Logic Controller ): là thiết bị điều khiiên đặc biệt, dựa trên bộ vi sử lý, sử dụng bộ nhớ lập trinh điê lưu các lệnh, thực hiện các chức năng và thuật toán điê diều khiiên ̀áy, và các thiết bị khác, nó cũng được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và thương ̀ại. Vào khỏng nằ 1968, các nhà s̉n xuất ô tô đã đưa ra các yêu cầu kỹ thuât đầu tiên cho thiết bị điêù khiiên lô gíc kh̉ lập trinh. Mục đích đầu tiên là thay thế cho các tủ điêu khiiên cồng kềnh, tiêu thụ nhiều điện năng và thường xuyên ph̉i thay thiê các rơ le do hỏng cuộn hút hay gẫy các thanh lò xo tiếp điiề. Mục đích thứ hai là tạo ra ̀ột thiều bị điều khiiên có tính linh hoạt trong việc thay đổi chương trinh điều khiiên. Các yêu cầu kỹ thuật này chính là cơ sở của các ̀áy tính công nghiệp, ̀à ưu điiề chính của nó là sự lập trinh dễ dàng bởi các kỹ thuật viên và các kỹ sư s̉n xuất. Với thiết bị điều khiiên kh̉ lập trinh, người ta có thiê gỉ̀ thời gian dừng trong s̉n xuất, ̀ở rộng kh̉ năng hoàn thiện hệ thống s̉n xuất và thích ứng với sự thay đổi trong s̉n xuất. Một số nhà s̉n xuất thiết bị điều khiiên trên cơ sở ̀áy tính đã s̉n xuất ra các thiết bị điều khiiên kh̉ lập trinh còn gọi là PLC. Những PLC đầu tiên được ứng dụng trong công nghiệp ô tô vào nằ 1969 đã đè lại sự ưu việt hơn hẳn các hệ thống điều khiiên trên cơ sở rơ le. Các thiết bị này được lập trinh dễ dàng, không chiế̀ nhiều không gian trong các xưởng s̉n xuất và có độ tin cậy cao hơn các hệ thống rơ le. Các ứng dụng của PLC đã nhanh chóng rộng ̀ở ra tất c̉ các ngành công nghiệp s̉n xuất khác. NTóm 7_Đ5_K8 10 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà Hai đặc điiề chính dẫn đến sự thành công của PLC đó chính là độ tin cậy cao và kh̉ năng lập trinh dễ dàng. Độ tin cậy của PLC được đ̉̀ b̉o bởi các ̀ạch bán dẫn được thiết kế thích ứng với ̀ôi trường công nghiệp. hi các vi xử lý được đưa vào sử dụng trong những nằ 1974 – 1975, các kh̉ năng cơ b̉n của PLC được ̀ở rộng và hoàn thiện hơn. Các PLC có trang bị vi xử lý có kh̉ năng thực hiện các tính toán và xử lý số liệu phức tạp, điều này là̀ tăng kh̉ năng ứng dụng của PLC cho các hệ thống điều khiiên phức tạp. Các PLC không chỉ dừng lại ở chổ là các thiết bị điều khiiên lô gíc,nó còn có kh̉ năng thay thế c̉ các thiết bị điều khiiên tương tự. Vào cuối những nằ b̉y ̀ươi việc truyền dữ liệu đã trở nên dễ dàng nhờ sự phát triiên nh̉y vọt của công nghiệp điện tử. Các PLC có thiê điều khiiên các thiết bị cách xa hàng vài trằ ̀ét. Các PLC có thiê trao đổi dữ liệu cho nhau và việc điều khiiên quá trinh s̉n xuất trở nên dễ dàng hơn. Thiết bị điều khiiên kh̉ lập trinh PLC chính là các ̀áy tính công nghiệp dùng cho ̀ục đích điều khiiên ̀áy, điều khiiên các ứng dụng công nghiệp thay thế cho các thiết bị “cứng” như các rơ le, cuộn hút và các tiếp điiề. Ngày nay chúng ta có thiê thấy PLC trong hàng nghin ứng dụng công nghiệp. Chúng được sử dụng trong công nghiệp hoá chất, công nghiệp chế biến dầu, công nghiệp thực phẩ̀, công nghiệp cơ khí, công nghiệp xử lý nước và chất th̉i, công nghiệp dược phẩ̀, công nghiệp dệt ̀ay, nhà ̀áy điện hạt nhân, trong công nghiệp khai khoáng, trong giao thông vận t̉i, trong quân sự, trong các hệ thống đ̉̀ b̉o an toàn, trong các hệ thống vận chuyiên tự động, điều khiiên rô bốt, điều khiiên ̀áy công cụ CNC vv. Các PLC có thiê được kêt nối với các ̀áy tính điê truyền, thu thập và lưu trữ số liệu bao gồ̀ c̉ quá trinh điều khiiên bằng thống kê, quá trinh đ̉̀ b̉o chất lượng, chẩn đoán sự cố trực tuyến, thay đổi chương trinh điều khiiên từ xa Sự ra đời của ̀áy tính cá nhân PC trong những nằ tá̀ ̀ươi đã nâng cao đáng kiê tính năng và kh̉ năng sử dụng của PLC trong điều khiiên ̀áy và quá trinh s̉n xuất. Các PC giá thành không cao có thiê sử dụng như các thiêt bị lập trinh và là giao diện giữa người vận hành và hệ thống điêu khiiên. Nhờ sự phát triiên của các phần ̀ề̀ đồ hoạ cho ̀áy tính cá nhân PC, các PLC cũng được trang bị các giao diện đồ hoạ điê có thiê ̀ô phỏng hoặc hiện thị các hoạt động của từng bộ phận trong hệ thống điêu khiiên. Điều này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với các ̀áy CNC, vi nó tạo cho ta kh̉ năng ̀ô phỏng trước quá trinh gia công, nhằ̀ tránh các sự cố do lập trinh NTóm 7_Đ5_K8 11 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà sai. Máy tính cá nhân PC và PLC đều được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiiên s̉n xuất và c̉ trong các hệ thống dịch vụ. PLC được s̉n xuất bởi nhiều hãng khác nhau trên thế giới. Về nguyên lý hoạt động, các PLC này có tính năng tương tự giống nhau, nhưng về lập trinh sử dụng thi chúng hoàn toàn khác nhau do thiết kế khác nhau của ̀ỗi nhà s̉n xuất. PLC khác với các ̀áy tính là không có ngôn ngữ lập trinh chung và không có hệ điều hành. hi được bất lên thi PLC chỉ chạy chương trinh điều khiiên ghi trong bộ nhớ của nó, chứ không thiê chạy được hoạt động nào khác. Một số hãng s̉n xuất PLC lớn có tên tuổi như: Sièens, Toshiba, Mishubisi, Òron, Allan Bradley, Rocwell, Fanuc là các hãng chiế̀ phần lớn thị phần PLC thế giới. Các PLC của các hãng này được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp sử dụng công nghệ tự động hoá. B: Ưu nhược điểm PLUC Các thiết bị điều khiiên PLC tạo thề sức ̀ạnh, tốc độ và tính linh hoạt cho các hệ thống công nghiệp. Bằng sự thay thế các phần tử cơ điện bằng PLC, quá trinh điều khiiên trở nên nhanh hơn, rẻ hơn, và quan trọng nhất là hiệu qủ hơn. PLC là sự lựa chọn tốt hơn các hệ thống rơ le hay ̀áy tính tiêu chuẩn do ̀ột số lý do sau: -Tốn ít không gian: Một PLC cần ít không gian hơn ̀ột ̀áy tính tiêu chuẩn hay tủ điều khiiên rơ le điê thực hiện cùng ̀ột cức năng. - Tiết kiệm năng lượng: PLC tiêu thụ năng lượng ở ̀ức rất thấp, ít hơn c̉ các ̀áy tính thông thường. -Giá thành thấp : Một PLC giá tương đương cỡ 5 đến 10 rơ le, nhưng nó có kh̉ năng thay thế hàng trằ rơ le. - Khả năng thích ứng với môi trường công nghiệp: Các vỏ của PLC được là̀ từ các vật liệu cứng, có kh̉ năng chống chịu được bụi bẩn, dầu ̀ỡ, độ ẩ̀, rung động và nhiễu. Các ̀áy tính tiêu chuẩn không có kh̉ năng này. - Giao diện tực tiếp: Các ̀áy tính tiêu chuẩn cần có ̀ột hệ thống phức tạp điê có thiê giao tiếp với ̀ôi trường công nghiệp. Trong khi đó các PLC có thiê giao diện trực tiếp nhờ các ̀ô đun vào ra I/O. NTóm 7_Đ5_K8 12 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà - Lập trình dễ dàng: Phần lớn các PLC sử dụng ngôn ngữ lập trinh là sơ đồ thang, tương tự như sơ đồ đấu của các hệ thống điều khiiên rơ le thông thường. - Tính linh hoạt cao: Chương trinh điều khiiên của PLC có thiê thay đổi nhanh chóng và dễ dàng bằng cách nạp lại chương trinh điều khiiên ̀ới vào PLC bằng bộ lập trinh, bằng thẻ nhớ, bằng truyền t̉i qua ̀ạng. C: Cuu ârúc chung PLUC  Bộ nguồn: cung cấp nguồn thiết bị và các ̀odule ̀ở rộng được kết nối vào.  CPU: thực hiện chương trinh và dữ liệu điê điều khiiên tự động các tác vụ hoặc quá trinh.  Vùng nhớ.  Các ngõ vào/ra: gồ̀ có các ngõ vào/ra số, vào/ra tương tự. Các ngõ vào dùng điê quan sát tín hiệu từ bên ngoài đưa vào (c̉̀ biến, công tắc), ngõ ra dùng điê điều khiiên các thiết bị ngoại vi trong quá trinh.  Các cổng/̀odule truyền thông (CP: Cò̀unication Professor): dùng điê nối CPU với các thiết bị khác điê kết nối thành ̀ạng, xử lý thực hiện truyền thông giữa các trạ̀ trong ̀ạng.  Các loại ̀odule chức năng (FM: Function Module): Ví dụ các ̀odule điều khiiên vòng kín, các ̀odule thực hiện logic ̀ờ… - Phân loại:  PLC thường được phân là̀ hai loại theo cấu trúc phần cứng: o PLC kiiêu hộp đơn. o Thường sử dụng trong các thiết bị lập trinh cỡ nhỏ. o Được cung cấp dưới dạng nguyên chiếc bao gồ̀ c̉ bộ nguồn, bộ xửlý, bộ nhớ và các thiết bị nhập xuất.  PLC kiiêu ̀odule. o iiêu ̀odule gồ̀ các ̀odule riêng cho bộ nguồn, bộ xử lý,… o Các ̀odule thường được lập trên các rãnh bên trong hộp kì loại. o Sự phối hợp các ̀odule cần thiết tuỳ theo công dụng do ngừơi dùng xác định ⇒khá linh hoạt. - CPU thường có: NTóm 7_Đ5_K8 13 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà + Bộ thuật toán và logic: xử lý dữ liệu, thực hiện các phép toán số học (cộng, trừ) và các phép toán logic. + Bộ nhớ (thanh ghi): dùng điê lưu trữ thông tin. + Bộ điều khiiên: chuẩn thời gian của các phép toán. D: Cuu ârúc bên ârong của PLUC NTóm 7_Đ5_K8 14 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà Hinh 1.4 cấu trúc bên trong PLC Một hệ thống lập trinh cơ b̉n ph̉i gồ̀ có 2 phần: hối xử lý trung tầ (CPU: Central Processing Unit) và hệ thống giao tiếp vào/ra ( I/O) Trong đó:  Thiết bị đầu vào gồ̀ các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiiên như nút nhấn, c̉̀ biến, công tắc hành trinh…  Input, Output: các cổng nối phía đầu vào ra của PLC hay các Module ̀ở rộng.  Cơ cấu chấp hành gồ̀ các thiết bị điều khiiên như: chuông, đèn, contactor, động cơ, van khí nén, heater, ̀áy bờ, led hiiên thị…  Chương trinh điều khiiên: định ra quy luật thay đổi tín hiệu Output đầu ra theo tín hiệu Input đầu vào như ̀ong ̀uốn. Các chương trinh điều khiiên được tạo ra bằng cách sử dụng bộ lập trinh chuyên dụng cầ̀ tay ( Hand – Hold progrà̀er PG) hoặc chạy bằng phần ̀ề̀ điều khiiên trên ̀áy tính sau đó được nạp vào PLC thông qua cáp kết nối PLC với ̀áy tính ( hay PG).  hối điều khiiên trung tầ (CPU: Central Processing Unit) gồ̀ ba phần: Bộ xử lý, hệ thống bộ nhớ và hệ thống nguồn cung cấp.  Có nhiều loại bộ nhớ điê người sử dụng lựa chọn theo ̀ục đích hay yêu cầu sử dụng  ROM ( Read Only Mèory): bộ nhớ chỉ đọc không nhớ, dùng lưu trữ chương trinh cố định, không thay đổi thường dùng cho nhà s̉n xuất PLC.  RAM ( Randò Access Mèory) : bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên dùng điê lưu dữ liệu và chương trinh cho người sử dụng.  EPROM: ROM lập trinh có thiê xóa được.  EEPROM: Electrically EPROM. Thiếâ bị nhậ́ xuuâ: NTóm 7_Đ5_K8 15 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà Tín hiệu nhập từ các bộ c̉̀ biến có thiê là:  Tín hiệu analog: từ các bộ c̉̀ biến nhiệt độ, áp suất,…  Tín hiệu rời rạc: từ các công tắc trực tiếp, gián tiếp (công tắc điện từ, công tắc kiiêu điện dung…)  Chuỗi xung: từ encoder. Tín hiệu xuất ra có thiê dưới dạng:  Tín hiệu analog: điều khiiên động cơ…  Tín hiệu số: điều khiiên contactor, van điều khiiên hướng trong các van solenoid… 1.5.2: Nguyên âắc âhực hiện chương ârình: PLC thực hiện chương trinh theo chu trinh vòng lặp. Mõi vòng lặp được gọi là vòng quét. Trong từng vòng quét, chương trinh được thực hiện tư lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc (MEND). Có thiê lập trinh cho PLC S7-200 bằng cách sử dụng phần ̀ề̀ sau STEP7Micro/WIN. Các chương trinh cho S7-200 ph̉i có cấu trúc bao gồ̀ chương trinh chính (̀ain progrà) và sau đó đến các chương trinh con và các chương trinh xử lý ngắt. Chương trinh con là ̀ột bộ phận của chương trinh chính, thực hiện ̀ỗi khi được gọi từ chương trinh chính. Ưu điiề của chương trinh con: Gỉ̀ kích thước chương trinh chính. Thời gian quét gỉ̀ (nếu không thỏ điều kiện thi sẽ không nh̉y tới chương trinh con). Dễ dàng sao chép qua các chương trinh khác. Các chương trinh xử lý ngắt là ̀ột bộ phận của chương trinh. Chương trinh phục vụ ngắt được gọi khi có sự kiện ngắt xuất hiện. Sự kiện ngắt đã được định nghĩa trước trong hệ thống. NTóm 7_Đ5_K8 16 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà Hinh 1.5 vòng quyét của PLC 1.5.3 Gi i âhiệu về PLUC S7-200 CPU224 AC/DC/RELUAY Với đề tài này è sử dụng PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY Thông tin: - Nguồn cấp: 85-264VAC. 47-63Hz - ích thước: 120.5̀̀ x 80̀̀ x 62̀̀ - Dung lượng bộ nhớ chương trinh: 4096 words - Dung lượng bộ nhớ dữ liệu: 2560 words - Bộ nhớ loại EEFROM - Có 14 cổng vào, 10 cổng ra. - Có thiê thề vào 7 ̀odul ̀ở rộng kiê c̉ ̀odul Analog. - Tốc độ xử lý ̀ột lệnh logic Boole 0.37μs - Có 256 tìer , 256 counter, các hà̀ số học trên số nguyên và số thực. - Có 6 bộ đế̀ tốc độ cao, tần số đế̀ 20 Hz - Có 2 bộ điều chỉnh tương tự. - Các ngắt: phần cứng, theo thời gian, truyền thông,… - Đồng hồ thời gian thực. - Chương trinh được b̉o vệ bằng Password. - Toàn bộ dung lượng nhớ không bị ̀ất dữ liệu 190 giờ khi PLC bị ̀ất điện. - Xuất sứ: Sièens Ger̀any NTóm 7_Đ5_K8 17 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà Hinh 1.6 hinh ̉nh của PLC S7-200 CPU-224 - CPU được cấp nguồn 220VAC.Tích hợp 14 ngõ vào số (̀ức 1 là 24Vdc, ̀ức 0 là 0Vdc). 10 ngõ ra dạng relay. Mô âả các đèn báo ârên S7-200: - SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu khi PLC có hỏng hóc. - RUN (đèn xanh): Đèn xanh sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ là̀ việc và thực hiện chương trinh nạp ở trong ̀áy. - STOP (đèn vàng): Đèn vàng sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ dừng, không thực hiện chương trinh hiện có. - Ix.x (đèn xanh)chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Ix.x. Đèn sáng tương ứng ̀ức logic là 1. - Qx.x (đèn xanh): chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Qx.x. Đèn sáng tương ứng ̀ức logic là 1. Cách đuu n i ngõ vào ra PLUC: NTóm 7_Đ5_K8 18 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà Hinh 1.7 Sơ đô đấu nối ngõ vào ra của PLC Cách đuu n i S7-200 và các module mở rộng: - S7-200 và ̀odule vào/ra ̀ở rộng được nối với nhau bằng dây nối. Hai đầu dây nối được b̉o vệ bên trong PLC và ̀odule.Chúng ta có thiê kết nối PLC và ̀odule sát nhau điê b̉o vệ hoàn toàn dây nối. CPU224 cho phép ̀ở rộng tối đa 7 ̀odule. PLC S7-200 có các ̀odule analog ̀ở rộng như sau:  EM 231 : gồ̀ có 4 ngõ vào analog.  EM 232 : gồ̀ có 2 ngõ ra analog.  EM 235 : gồ̀ có 4 ngõ vào và 1 ngõ ra analog.  Với đê tài cTúng em cTọn module analog EM 235 1.5.4 . Module analog EM235 1.5.4.1 hái niê ̣̀ về analog Module analog là ̀ột công cụ điê xử lý các tín hiệu tương tự thông qua việc xử lý các tín hiệu số.  Analog input NTóm 7_Đ5_K8 19 Bài tập lớn GVHD:Nguyên Tu Hà Thực chất nó là ̀ột bộ biến đổi tương tự - số (A/D). Nó chuyiên tín hiệu tương tự ở đầu vào thành các con số ở đầu ra. Dùng điê kết nối các thiết bị đo với bộ điều khiiên: chẳng hạn như đo nhiệt độ.  Analog output Analog output cũng là ̀ột phần của ̀odule analog. Thực chất nó là ̀ột bộ biến đổi số - tương tự (D/A). Nó chuyiên tín hiệu số ở đầu vào thành tín hiệu tương tự ở đầu ra. Dùng điê điều khiiên các thiết bị với d̉i đo tương tự. Chẳng hạn như điều khiiên Van ̀ở với góc từ 0-100%, hay điều khiiên tốc độ biến tần 050Hz. 1.5.4.2 Giới thiê ̣u về Module analog EM 235 EM 235 là ̀ột ̀odule tương tự gồ̀ có 4AI và 1AO 12bit (có tích hợp các bộ chuyiên đổi A/D và D/A 12bit ở bên trong). Hinh 1.8 ̀odule analog è 235 NTóm 7_Đ5_K8 20