Đồ án Thi công mô hình ðiều khiển và giám sát hệ thốngphân loại sản phẩm ứng dụng S7-300 & WINCC (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thi công mô hình ðiều khiển và giám sát hệ thốngphân loại sản phẩm ứng dụng S7-300 & WINCC (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH THI CÔNG MÔ HÌNH ÐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNGPHÂN LOẠI SẢN PHẨM ỨNG DỤNG S7-300 & WINCC GVHD: ThS. TẠ VĂN PHƯƠNG SVTH: LÊ THANH QUANG MSSV: 09119026 S K L 0 0 3 2 0 0 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06/2013
2. Đồ án tốt nghiệp i PHẦN A GIỚI THIỆU Phần A: Giới thiệu
3. Đồ án tốt nghiệp ii ĐỒ ÁN ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn: Ths. Tạ Văn Phương Sinh viên thực hiện: Lê Thanh Quang Mã số SV: 09119026 Cán bộ chấm phản biện: Đồ án tốt nghiệp được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH. Ngày tháng năm 2013 Phần A: Giới thiệu
4. Đồ án tốt nghiệp iii TRƯỜNG ĐẠI HỌC CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Tp. HCM, ngày 25 tháng 06 năm 2013 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Thanh Quang MSSV: 09119026 Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính Mã ngành: 19 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 2 Khóa: 2009 Lớp: 091190A I. TÊN ĐỀ TÀI: THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THÔNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ỨNG DỤNG PLC S7-300 & WINCC II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 1. Tìm hiểu và nghiên cứu PLC S7-300, phần mềm WINCC 2. Tìm hiểu phương pháp bắt tay giữa máy tính và PLC S7-300, PLC S7-300 và WINCC. 3. Thiết kế và thi công mô hình phần cứng. 4. Kết nối và lập trình cho PLC S7-300 và WINCC. 5. Lưu cơ sở dữ liệu làm việc vào phần mềm Excel III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/3/2013 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 25/06/2013 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Ths. Tạ Văn Phương CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Ths. Tạ Văn Phương ThS.GV. Nguyễn Ngô Lâm Phần A: Giới thiệu
5. Đồ án tốt nghiệp iv LỜI CẢM ƠN  Đầu tiên, xin chân thành cảm ơn Khoa Điện – Điện tử của trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM và các thầy cô ở phòng D203 đã tạo điều kiện tốt nhất để người thực hiện đồ án hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Người thực hiện đồ án xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến thầy Tạ Văn Phương, người thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và hỗ trợ rất lớn trong quá trình thực hiện đồ án. Người thực hiện đồ án xin chân thành cảm ơn các quý Thầy Cô trong khoa đã tận tình giảng dạy, trang bị cho nhóm những kiến thức quý báu trong thời gian học tập tại trường. Mặc dù người thực hiện đồ án đã rất cố gắng hoàn thành đồ án trong phạm vi và khả năng cho phép, nhưng chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Nhóm kính mong nhận được sự thông cảm và tận tình chỉ dạy của Thầy Cô và các bạn./- Trân trọng Người thực hiện đồ án Phạm Thành Trung Hồ Quang Vinh Phần A: Giới thiệu
6. Đồ án tốt nghiệp v LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay lĩnh vực tự động hoá và tin học công nghiệp là mũi nhọn của kỹ thuật hiện đại, nó đang phát triển với tốc độ cao nhờ vào thành tựu của lý thuyết điều khiển tự động. Kết hợp với các lĩnh vực tin học công nghiệp, điện tử công suất, kỹ thuật đo lường – cảm biến tạo nên những hệ thống công nghiệp kỹ thuật cao, góp phần đưa nền công nghiệp nhiều nước đạt đến đỉnh cao như Mỹ, Nhật Qua đó, người thực hiện đồ án nhận thấy đầu tư cho công nghệ điều khiển tự động là con đường đúng đắn. Bốn năm ngồi trên giảng đường đại học, người thực hiện đồ án đã tiếp nhận được một lượng lớn kiến thức chuyên ngành, càng tìm hiểu, nhóm càng thấy rõ sự tích cực của tự động hoá, những lợi ích nó mang lại không chỉ cho người lao động và chủ doanh nghiệp mà còn cho cả việc tăng trưởng GDP của quốc gia. Hiện nay, với nhịp độ phát triển không ngừng của nghành công nghiệp sản xuất, đã kéo theo sự xuất hiện của nhiều loại sản phẩm trong cùng một cơ sở sản xuất. Xuất phát từ thực tiễn đó, người thực hiện đồ án mạnh dạn thực hiện một đề tài : “ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ỨNG DỤNG S7-300 & WINCC ”. Hệ thống phân loại sản phẩm sử dụng động cơ ba pha nên có thể vận chuyển những vật có kích thước và khối lượng lớn, phân loại một cách chính xác không những thế còn có thể theo dõi được số lượng sản phẩm phân loại được và gửi dữ liệu về cơ sở dữ liệu Excel. Mục đích đầu tiên của người thục hiện đồ án là kiểm tra và hệ thống lại kiến thức đã học nhưng càng thực hiện đề tài này, người thực hiện đồ án càng mong muốn thế hệ sinh viên sau sẽ có cơ hội được tiếp cận. Với những lý do đó người thực hiện đồ án đã thực hiện theo hướng linh động nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho sinh viên khảo sát mô hình. Trong báo cáo này người thực hiện đồ án đã trình bày rõ ràng, ngắn gọn nhằm mang đến cho người đọc cái nhìn thật chi tiết về đề tài và cũng đơn giản hoá trong quá trình tìm hiểu và phát triển. Tuy người thực hiện đồ án hoàn thành đề tài đúng thời gian quy định nhưng do hạn hẹp về kiến thức, kinh nghiệm thực tế nên sản phẩm mô hình cũng như báo cáo không thể tránh được những thiếu sót. Kính mong nhận được sự đóng góp tích cực của quý thầy cô và các bạn sinh viên. Người thực hiện đồ án. Phần A: Giới thiệu
7. Đồ án tốt nghiệp vi NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Tp. HCM, ngày tháng năm 2013 Giáo viên phản biện Phần A: Giới thiệu
8. Đồ án tốt nghiệp vii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tp. HCM, ngày tháng năm 2013 Giáo viên hướng dẫn Phần A: Giới thiệu
9. Đồ án tốt nghiệp Trang 1 PHẦN B NỘI DUNG Phần B: Nội dung
10. Đồ án tốt nghiệp Trang 2 CHƯƠNG I DẪN NHẬP Chương I: Dẫn nhập
11. Đồ án tốt nghiệp Trang 3 1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Dựa vào xu hướng phát triển chung trên thế giới, nhu cầu ngày càng lớn của con người, điều đó đã làm cho các ngành sản xuất phải tạo ra sản phẩm với yêu cầu cao về cả chất lẫn lượng. Bài toán này đã được các nhà khoa học, các kỹ sư trên thế giới giải quyết bằng lĩnh vực tự động hoá, minh chứng cho đường đi đúng đắn đó là sự phát triển của nó ngày càng lan rộng. Ngày nay dường như tất cả doanh nghiệp, không nhiều thì ít cũng phải sở hữu một mô hình tự động hoá. Bên cạnh đó,sự xuất hiện của ngày càng nhiều của các tập đoàn lớn kinh doanh nhiều mặt hàng, nhiều chủng loại khác nhau dẫn đến sự khó khăn trong việc kiểm soát và phân loại sản phẩm tạo ra. Hiểu rõ sự cấp thiết trong thực tế, người thực hiện đồ án đã chọn đề tài “THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ỨNG DỤNG S7-300 & WINCC”. Đề tài này không những bám sát tình hình sản xuất thực tế ở nước ta mà còn giúp người thực hiện đồ án tích luỹ được một lượng kiến thức khi làm việc tại một nhà máy công nghiệp. Đồng thời, người thực hiện đồ án cũng hy vọng với đề tài này có thể giúp các bạn sinh viên khoá sau được tiếp cận với một mô hình gần sát thực tế, nhằm tạo cái nhìn khái quát về một hệ thống tự động hoá. 1.2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU * Đề tài được thực hiện với mục đích sau:  Nghiên cứu và tìm hiểu các thành phần cơ bản của hệ thống phân loại sản phẩm.  Hiểu được cách thức thực hiện phân loại sản phẩm.  Nằm rõ thêm về hệ thống điều khiển và giám sát hiện hành.  Nắm rõ thêm về PLC S7-300 và phần mềm WINCC.  Hiểu được phương pháp bắt tay giữa PLC S7-300 và WINCC.  Hiểu được phương pháp truyền dữ liệu từ máy tính đến PLC S7-300.  Vận dụng ngôn ngữ lập trình cho PLC S7-300 để điều khiển mô hình phân loại sản phẩm.  Thiết kế được mô hình trạm phân loại sản phẩm công suất nhỏ. Toàn bộ các thông số hoạt động của hệ thống giám sát thông qua máy tính.  Phân loại sản phẩm một cách chính xác  Thiết kế và thi công mô hình, kết nối PLC, giám sát và điều khiển hệ thống phân loại bằng WinCC. Chương I: Dẫn nhập
12. Đồ án tốt nghiệp Trang 4  Thực hiện báo cáo kết quả thống kê theo thời gian thực. * Giới hạn của đề tài:  Mô hình giám sát còn thiếu tính ổn định  Hệ thống cảm biến còn có nhiều hạn chế  Mô hình có qui mô nhỏ nên chỉ ứng dụng trong giảng dạy cũng như nghiên cứu. 1.3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu  Hệ thống PLC S7-300, các module mở rộng.  Phần mềm WINCC.  Ngôn ngữ lập trình LAD cho S7-300.  Mạng kết nối Profinet. * Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Do mô hình của đề tài nhỏ nên nhóm chỉ nghiên cứu ứng dụng trong phạm vi phân loại sản phẩm. Nghiên cứu cấu trúc PLC S7-300 và sử dụng các phần mềm hỗ trợ để thực hiện điều khiển và giám sát MÔ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM. 1.4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI * Ưu điểm nổi bật của hệ thống phân loại sản phẩm là: - Kết cấu gọn, mặt bằng chiếm diện tích nhỏ, dễ tháo lắp cơ động. - Các cụm máy được thiết kế chế tạo thành từng khối. Hệ thống móng ghép cơ động đặt trên nền đất (không phải đổ bê tông móng). Do vậy việc tháo lắp nhanh chóng, vận chuyển thuận tiện. Như vậy trạm có tính cơ động cao, phù hợp với công trình. - Điều khiển hiện đại và thuận tiện. * Yêu cầu chính đặt ra: - Trạm phân loại sản phẩm có thể phân loại sản phẩm một cách chính xác. - Trạm phân loại hoạt động hoàn toàn tự động - Việc thực hiện đề tài này giúp ứng dụng những kiến thức đã học vào thực tế, biết cách sử dụng nhiều thiết bị ngoài thực tế. Đề tài tuy không có nhiều điểm mới nhưng đã nhóm củng cố được kiến thức, nâng cao kỹ năng thực hành, những việc như: tự thiết kế và lắp ráp hệ thống khí nén, PLC, tự gia công cơ khí những chi tiết đã giúp bản thân có thêm nhiều kinh nghiệm thực tế. Chương I: Dẫn nhập
13. Đồ án tốt nghiệp Trang 5 1.5. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Hiện nay trong nước cũng có khá nhiều công ty cung cấp trang thiết bị công nghiệp lớn và nhỏ, bên cạnh đó cũng không thiếu các công ty thiết kế và xây dựng các hệ thống giám sát và điều khiển công nghiệp. Ví dụ như công ty AP Automation chuyên về thiết kế SCADA, hay công ty Kỹ Thuật Điện Tự Động Hoá Toàn Cầu chuyên cung cấp thiết bị tự động hoá, thiết kế và lắp đặt các hệ thống tự động, hệ thống SCADA Ngoài ra, còn có công ty chuyên cung cấp hệ thống phân loại sản phẩm như công ty TNHH SUN. Hình 1.1: Một số hệ thống phân loại sản phẩm thực tế Hình 1.2: Hệ thống điều khiển và giám sát 1.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  Tham khảo thực tế.  Tìm hiểu lý thuyết.  Thực nghiệm khoa học. Chương I: Dẫn nhập
14. Đồ án tốt nghiệp Trang 6 1.7. TÓM TẮT NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Thiết bị gồm 4 phần chính: hệ thống băng tải vận chuyển sản phẩm, hệ thống xilanh đẩy vật, bộ cảm biến và tủ điều khiển sử dụng PLC S7-300. Điều khiển toàn bộ hệ thống bằng bộ điều khiển PLC kết hợp với phần mềm WinCC giám sát hệ thống trên máy tính tạo thành thiết bị điều khiển quá trình công nghệ trong thời gian thực theo một chương trình đặt trước. a. Hệ thống băng tải Khối này gồm động cơ ba pha gắn với cơ cấu chuyển động là băng tải b. Hệ thống xilanh Hệ thống gồm một xilanh 24 VDC và một xilanh 220 VAC sử dụng nguồn khí nén để đẩy xilanh ra vào c. Bộ cảm biến Gồm ba cảm biến được gắn ở đầu băng tải. Một cảm biến vật, hai cảm biến phát hiện chiều cao, cảm biến sử dụng là loại npn và pnp. d. Tủ điều khiển Gồm PLC S7-300, hệ thống Role đóng ngắt và công tắc tơ. Chương I: Dẫn nhập
15. Đồ án tốt nghiệp Trang 7 CHƢƠNG II LÝ THUYẾT CƠ SỞ Chương II: Lý thuyết cơ sở
16. Đồ án tốt nghiệp Trang 8 2.1. ĐỘNG CƠ BA PHA KHÔNG ĐỒNG BỘ 2.1.1. Giới thiệu Động cơ điện không đồng bộ ba pha (AC Induction Motor) được sử dụng rất phổ biến ngày nay với vai trò cung cấp sức kéo trong hầu hết các hệ thống máy công nghiệp. Công suất của các động cơ không đồng bộ có thể đạt đến 500 kW (tương đương 670 hp) và được thiết kế tuân theo quy chuẩn cụ thể nên có thể thay đổi dễ dàng các nhà cung cấp. 2.1.2. Cấu tạo Hình 2.1: Cấu tạo bên trong động cơ không đồng bộ ba pha 2.1.2.1. Phần tĩnh Stato có cấu tạo gồm vỏ máy, lỏi sắt và dây quấn. + Vỏ máy: Vỏ máy có tác dụng cố định lõi sắt và dây quấn, không dùng để làm mạch dẫn từ. Thường vỏ máy được làm bằng gang. Đối với máy có công suất tương đối lớn ( 1000kW ) thường dùng thép tấm hàn lại làm thành vỏ máy. Tuỳ theo cách làm nguội máy mà dạng vỏ cũng khác nhau. + Lõi sắt: Lõi sắt là phần dẫn từ. Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay nên để giảm tổn hao: lõi sắt được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện ép lại. Chương II: Lý thuyết cơ sở
17. Đồ án tốt nghiệp Trang 9 + Dây quấn: Dây quấn stator được đặt vào các rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt với lõi sắt. 2.1.2.2. Phần quay Rotor có 2 loại chính : rotor kiểu dây quấn và rotor kiểu lòng sóc. + Rotor kiểu dây quấn: Rôto có dây quấn giống như dây quấn của stator. Dây quấn 3 pha của rôto thường đấu hình sao còn ba đầu kia được nối vào vành trượt thường làm bằng đồng đặt cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên ngoài. Đặc điểm là có thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay suất điện động phụ vào mạch điện rôto để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công suất của máy. Khi máy làm việc bình thường dây quấn rotor được nối ngắn mạch. Nhược điểm so với động cơ rotor lòng sóc là giá thành cao, khó sử dụng ở môi trường khắc nghiệt, dễ cháy nổ + Rotor kiểu lồng sóc: Kết cấu loại dây quấn này rất khác với dây quấn stator. Trong mỗi rãnh của lõi sắt rotor đặt vào thanh dãn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi sắt và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành ngắn mạch bằng đồng hay nhôm làm thành một cái lồng mà người ta quen gọi là lồng sóc. 2.1.2.3. Khe hở không khí Vì rotor là một khối tròn nên khe hở đều. Khe hở trong máy điện không đồng bộ rất nhỏ để hạn chế dòng điện từ hóa lấy từ lưới và như vậy mới có thể làm cho hệ số công suất của máy cao hơn. 2.1.3. Nguyên lý hoạt động Khi cho dòng điện ba pha vào các dây quấn stator của động cơ thì trong lòng stator sẽ có từ trường quay. Từ thông của từ trường quay biến thiên qua các khung dây kín của roto làm xuất hiện trong đó các sức điện động và dòng điện cảm ứng. Lực tương tác điện từ giữa từ trường quay và các dòng điện cảm ứng Chương II: Lý thuyết cơ sở
18. Đồ án tốt nghiệp Trang 10 này, tạo ra moment quay làm cho roto quay theo chiều quay của từ trường với tốc độ n < n1 của từ trường. 2.1.4. Ứng dụng Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều chủ yếu dùng làm động cơ điện( đặc biệt là loại rotor lồng sóc) có nhiều ưu điểm hơn so với động cơ DC. Do kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ nên động cơ không đồng bộ là loại máy được dùng rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp , đời sống hằng ngày. Trong công nghiệp, động cơ không đồng bộ thường được dùng làm nguồn động lực cho các máy cán thép loại vừa và nhỏ, cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ . . . Trong nông nghiệp, được dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản phẩm. Trong đời sống hằng ngày, động cơ không đồng bộ ngày càng chiếm một vị trí quan trọng với nhiều ứng dụng như: quạt gió, động cơ trong tủ lạnh, máy quay dĩa,. . . Tóm lại, cùng với sự phát triển của nền sản xuất điện khí hóa và tự động hóa, phạm vi ứng dụng của động cơ không đồng bộ ngày càng rộng rãi. 2.1.5. Các phƣơng pháp điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha So với máy điện DC, việc điều khiển máy điện xoay chiều gặp rất nhiều khó khăn bởi vì các thông số của máy điện xoay chiều là các thông số biến đổi theo thời gian, cũng như bản chất phức tạp về mặt cấu trúc máy của động cơ điện xoay chiều so với máy điện một chiều. Các phương pháp điều khiển phổ biến: • Điều khiển điện áp stator • Điều khiển điện trở rôto • Điều khiển tần số • Điều khiển công suất trượt rôto 2.2. PLC S7-300 2.2.1. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động 2.2.1.1. Cấu trúc Chương II: Lý thuyết cơ sở
19. Đồ án tốt nghiệp Trang 11 Tất cả các PLC ( programmable Logic Controller ) đều có thành phần chính là :  Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong (có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM).  Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC.  Các Modul vào /ra. Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay 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 được kiểm tra và sẵn 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, RS458 Hình 2.2: Sơ đồ khối PLC 2.2.1.2. Nguyên lý hoạt động Đơn vị xử lý trung tâm CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình để đóng ngắt các ngõ ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ. Hệ thống bus: Chương II: Lý thuyết cơ sở
20. Đồ án tốt nghiệp Trang 12 Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song:  Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau.  Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu.  Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC . Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song. Nếu một modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, nó sẽ chuyển tất cả trạng thái đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC. Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế. Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O. Bên cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 18 MHZ. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống. Bộ nhớ PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp: Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I / O. Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các relay. Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ. Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý sẽ tăng giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo. Với một địa chỉ mới, nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đầu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc. Chương II: Lý thuyết cơ sở
21. Đồ án tốt nghiệp Trang 13 Bộ nhớ bên trong PLC được tạo ra bởi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng chứa 2000 – 16000 lệnh, tùy theo loại vi mạch. Trong PLC các bộ nhớ như Ram, EPROM đều được sử dụng. - RAM ( Random Access Memory ) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung bất cứ lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất. Để tránh tình trạng này, các PLC đều được trang bị một pin khô – có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm. Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình. Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM, nhờ khả năng tiêu thụ năng lượng thấp và tuổi thọ cao. - EPROM ( Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được. Nội dung của EPROM không bị mất khi bị mất nguồn, nó được gắn sẵn trong máy, đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn. Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC. Trên PG ( Programer) có sẵn chỗ ghi và xóa EPROM. Kích thƣớc bộ nhớ: Các loại PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 – 1000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo. Các loại PLC loại lớn có kích thước từ 1K – 16K, có khả năng chứa từ 2000 – 16000 dòng lệnh. Ngoài ra còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM, EPROM. Các ngõ vào ra I / O Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các module (các đầu vào của PLC), các cơ cấu chấp hành được nối với các module ra (các đầu ra của PLC). Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiêu xử lý là 12/24VDC hoặc 100/240VAC. Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I / O được cung cấp bởi các đèn led trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dễ dàng và đơn giản. Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra. 2.2.2. Giới thiệu PLC S7-300 CPU 315-2DP - Hệ thống điều khiển có kích thước nhỏ nhất. Chương II: Lý thuyết cơ sở
22. S K L 0 0 2 1 5 4