Tài liệu Tài liệu tìm hiểu về plc ban cơ điện tử đh bkhn

Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ TRUNG TÂM THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ BAN CƠ-ĐIỆN TỬ Mechatronics Department Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí PLC S7 200 Progammable Logic Controller Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí PLC CƠ BẢN Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí 1. Giới thiệu chung về PLC PLC (Programmable Logic Controller) là bộ điều khiển logic lập trình được, được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơle và các thiết bị rời cồng kềnh khác, nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa vào việc lập trình trên các thuật toán logic cơ bản. Ngoài ra nó còn có thể thực hiện những tác vụ khác như: định thời gian trễ, đếm, tính toán, v.v… Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí 1. Giới thiệu chung về PLC Ngày nay PLC được sản xuất bởi rất nhiều hãng khác nhau trên thế giới như: FESTO, MITSUBISHI, OMRON, ALLEN BRADLEY, LG …và SIEMENS. Các thiết bị phần cứng và phần mềm của hãng SIEMENS ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các quá trình tự động ở trong các nhà máy. Chúng bao gồm PG (thiết bị lập trình), họ SIMATIC S5, S7, M5, M7… các bộ phần mềm lập trình, điều khiển, giám sát, lập cấu hình mạng, giao diện người-máy như: Step7 MicroWin, Step7, WinCC,… Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí 1. Giới thiệu chung về PLC  Một số ứng dụng PLC trong công nghiệp  Thang máy Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí 1. Giới thiệu chung về PLC  Một số ứng dụng PLC trong công nghiệp  Tủ điện: Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí 1. Giới thiệu chung về PLC  Ưu điểm của PLC  Không cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển logic như kiểu Relay.  Có độ mềm dẻo sử dụng rất cao, muốn thay đổi phương pháp điều khiển chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển.  Chiếm vị trí không gian nhỏ trong hệ thống.  Nhiều chức năng điều khiển.  Tốc độ xử lý thời gian thực tương đối cao.  Công suất tiêu thụ nhỏ  Không cần quan tâm nhiều về vấn đề lắp đặt. Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí 1. Giới thiệu chung về PLC  PLC Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vì:  Bền trong môi trường công nghiệp.  Giao diện không thân thiện với người sử dụng.  Tốc độ xử lý tương đối cao.  Có nhiều loại khác nhau để lựa chọn tùy nhu cầu sử dụng và độ phức tạp của hệ thống điều khiển.  Có khả năng mở rộng số đầu vào/ra khi mở rộng nhu cầu điều khiển bằng cách nối thêm các khối vào ra chức năng.  Dể dàng điều khiển và giám sát từ máy tính.  Giá thành hợp lý tùy vào từng loại PLC Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí 1. Giới thiệu chung về PLC  Kết cấu của PLC: So với một hệ thống máy tính, PLC khác ở cả hardware (phần cứng), firmware (chương trình) và software (phần mềm). Tuy vậy về cơ bản, PLC dựa trên cơ sở một microcomputer.  Hardware: bao gồm các thiết bị công nghệ, bảng mạch in, các mođun tích hợp, pin, vỏ…  Firmware: là một bộ phận phần mềm, nó được cài đặt sẵn và được cung cấp bởi nhà sản xuất. Nó bao gồm hệ thống lịch trình, được sử dụng cho việc khởi động sau khi có nguồn cấp vào. Hơn nữa, một PLC còn có một hệ điều hành, nó được lưu ở trong ROM (bộ nhớ chỉ đọc) hoặc trong EPROM.  Software: là chương trình do người sử dụng viết. Chúng thường được cài ở trong RAM (Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên) để có thể chỉnh sửa được. Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí 1. Giới thiệu chung về PLC  Các thành phần của PLC:  Bộ Vi xử lý (CPU: Central Processing Unit)  Một hệ điều hành (software) để quản lý và thực hiện chương trình.  Bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển và dữ liệu vào ra.  Các đầu vào, đầu ra để nhập dữ liệu từ cảm biến và xuất dữ liệu ra cơ cấu chấp hành. Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí 1. Giới thiệu chung về PLC  Nguyên lý hoạt động của PLC: Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí 1. Giới thiệu chung về PLC  LOGO: Ứng dụng cho các hệ thống nhỏ khoảng vài chục I/O. Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí 1. Giới thiệu chung về PLC  Simatic S7-200: - Ứng dụng cho các hệ thống nhỏ có số lượng khoảng 148 I/O  S7-200 gồm các loại sau:       S7-200 CPU 214 S7-200 CPU 221 S7-200 CPU 222 S7-200 CPU 224 S7-200 CPU 224-XP S7-200 CPU 226 Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí  PLC của SIEMENS  Simatic S7-300: Ứng dụng cho các hệ thống vừa có số lượng vài ngàn I/O. - Bộ S7-300 CPU 318 có khả năng quản lý: 65,536 đầu vào số, 65,536 đầu ra số, 4096 đầu vào tương tự, 4096 đầu ra tương tự. - Simatic S7-300 có các loại CPU sau: CPU 312; CPU 313; CPU314; CPU 315; CPU 317; CPU 318; Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí 1. Giới thiệu chung về PLC  Cấu tạo: Bộ PLC gồm các phần sau.  Modul nguồn  Bộ xử lý trung tâm CPU  Bộ xử lý truyền thông CP  Các đầu vào/ra (số và tương tự)  Các Module đặc biệt. Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí 1. Giới thiệu chung về PLC  Module đầu vào tín hiệu số: Mô đun đầu vào của một PLC kết nối với cảm biến. Tín hiệu từ cảm biến được đưa vào bộ điều khiển trung tâm. Mô đun đầu vào có các chức năng quan trọng sau:  Nhận biết tín hiệu  Biến đổi điện áp vào thành tín hiệu logic  Bảo vệ cảm ứng điện từ điện áp bên ngoài  Thể hiện tín hiệu Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí 1. Giới thiệu chung về PLC  Module đầu ra tín hiệu số: Mô đun đầu ra đưa tín hiệu của khối điều khiển trung tâm đến phần tử điều khiển cuối cùng, nó được thực hiện theo nhiệm vụ điều khiển. Nhìn từ khía cạnh ứng dụng PLC, mô đun đầu ra có các chức năng sau:  Biến điện áp logic thành điện áp điều khiển.  Bảo vệ điện tử cảm ứng từ điện áp nhiễu từ bộ điều khiển.  Khuyếch đại công suất để đáp ứng công suất cho phần tử tự động cuối cùng.  Bảo vệ ngắn mạch và bảo vệ quá tải. Có 2 cách để đạt được những chức năng trên: là sử dụng rơle hoặc sử dụng điện tử công suất. Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí 2. PLC S7 200 của SIEMENS  Khối xử lý trung tâm - Thành phần cơ bản của S7 - 200 là khối xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit) bao gồm hai chủng loại: CPU 21x và CPU 22x. Mỗi chủng loại có nhiều CPU. Loại CPU 21x ngày nay không còn sản xuất nữa, tuy nhiên hiện vẫn còn sử dụng rất nhiều trong các trường học và trong sản xuất. Tiêu biểu cho loại này là CPU 214. Ban Cơ điện tử Viện Cơ khí - Trung tâm thực hành công nghệ cơ khí 2. PLC S7 200 của SIEMENS  CPU 214 có cấu hình như sau: Ban Cơ điện tử