Đồ án Modul LOGO! với giải pháp cho bài toán tự động hoá cỡ nhỏ

Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp 1 Chương1: TỔNG QUAN VỀ PLC 1.1 Hệ thống điều khiển là gì ?. Hình 1.1.a : Một hệ thống điều khiển điển hình dùng PLC Sự phát triển của kỹ thuật điều khiến tự động hiện đại và công nghệ điều khiển lôgic lập trình dụa trên cơ sở phát triển của tin học, cụ thể là sự phát triển của kỹ thuật máy tính. Sự phát triển của máy tính điện tử và kèm theo nó là phát triển tin học cùng với sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động, dựa trên cơ sở tin học, gắn liền với những phát minh liên tiếp sau đó đã đóng một vai trò quan trọng và quyết định trong việc phát triển ồ ạt kỹ thuật máy tính và các ứng dụng của nó như PLC, CNC … . Trong quá trình phát triển của khoa học kỹ thuật trước đây ngay vào khoảng thời gian những năm cách đây không phải là xa xôi lắm, người ta mới chỉ phân biệt hai phạm trù kỹ thuật điều khiển bằng cơ khí và điều khiển bằng điện tử. Nhưng từ cuối thập kỷ 20 người ta đã phải dùng nhiều chỉ tiêu chi tiết để phân biệt các loại kỹ thuật điều khiển, bởi vì trong thực tế sản xuất cần đòi hỏi điều khiển tổng thể những hệ thống máy chứ không chỉ điều khiển từng máy đơn lẻ. Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy trở lên nhanh nhạy dễ dàng và tin cậy hơn. Kỹ thuật điều khiển lôgic khả lập trình phát triển dựa trên cơ sở công nghệ máy tính và đã từng bước phát triển tiếp cận theo các nhu cầu của công nghiệp. Quy trình lập trình lúc ban đầu được chuẩn bị để sử dụng trong các xí nghiệp công nghiệp điện tử, ở đó trang bị kỹ thuật và tay nghề thành thạo đã được kết hợp với Nút ấn CT giới hạn CT mức CT Hành trình MODUL PLC 0000 0001 Tim oo Tim 00 0001 10000 10001 Mạch phần mềm Mô tơ Cuộn dây Bộ xấy Đèn Heater Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp 2 nhau. Đến nay, các thiết bị và kỹ thuật PLC đã phát triển tới mức những người sử dụng nó không cần giỏi những kiến thức về điện tử mà chỉ cần nắm vững công nghệ sản xuất để chọn thiết bị thích hợp là có thể lập trình được. Trình độ của khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng hay khó khăn, cũng là một chỉ tiêu quan trọng để xếp hạng hệ thống điều khiển. ở đây có sự phân biệt giữa những bộ điều khiển mà người dùng có thể thay đổi được quy trình hoạt động so với các bộ điều khiển không thay đổi được quy trình hoạt động có nghĩa là điều khiển theo quy trình cứng. Tuỳ theo kết cấu của hệ thống và cấu tạo của mỗi thành phần mà mỗi phạm trù điều khiển trên đây lại chia ra làm nhiều loại điều khiển khác nhau. Những đặc trưng lập trình của các loại điều khiển được trình bày trên sơ đồ hình 1.1.b: Hình 1.1.b: Những đặc trưng lập trình của các loại điều khiển 1.2 Vai trò của một bộ điều khiển PLC. ĐIỀU KHIỂN Với các chức năng được lưu trữ ằ Tiếp xúc vật lý Bộ nhớ khả lập QUY TRÌNH CỨNG QUY TRÌNH MỀM Không thay đổi Thay đổi được Khả lập trình tự do Bộ nhớ thay đổi được Liên kết cứng Lên kết phích cắm Ram eeprom Rom eprom Rơle, linh kiện điện tử, mạch điện tử, cơ thuỷ khí PLC xử lý một bít PLC xử lý từ ngữ Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp 3 Trong moôt heô thoâng ñieău khieơn töï ñoông, PLC ñöôïc xem nhö laø traùi tim cụa heô thoâng ñieău khieơn. Vôùi moôt chöông trình öùng dúng (ñaõ ñöôïc löu tröõ beđn trong boô nhôù cụa PLC) thì PLC lieđn túc kieơm tra tráng thaùi cụa heô thoâng, bao goăm: kieơm tra tín hieôu phạn hoăi töø caùc thieât bò nhaôp, döïa vaøo chuông trình logic ñeơ xöû lyù tín hieôu vaø mang caùc tín hieôu ñieău khieơn ra thieât bò xuaât. PLC ñöôïc duøng ñeơ ñieău khieơn nhöõng heô thoâng töø ñôn giạn ñeân phöùc táp. Hoaịc ta coù theơ keât hôïp chuùng vôùi nhau thaønh moôt máng truyeăn thođng coù theơ ñieău khieơn moôt quaù trình phöùc hôïp. 1.3 Các thành phần của một bộ PLC. Phần cứng của các bộ khả lập trình PLC được cấu tạo thành những môđun (hình 1.3) cho thấy sơ đồ các môđun phần cứng của một bộ PLC. Một bộ PLC thông thường có những môđun phần cứng như sau. + Môđun nguồn + Môđun bộ nhớ trương trình + Môđun đầu vào (thẻ đầu vào) + Môđun đầu ra (thẻ đầu ra) + Môđun phối ghép (thẻ phối ghép) + Môđun chức năng phụ Mỗi môđun đó được lắp thành những đơn vị riêng, có phích cắm nhiều chân để cắm vào rút ra dễ dàng trên một panen cơ khí có dạng bảng hoặc hộp. Trên panen có nắp: + Đường ray nguồn để đưa nguồn điện một chiều (thường là 24v) từ đầu ra của môđun nguồn lấy từ môđun nguồn, đưa đi cung cấp cho tất cả các môđun khác. + Luồng liên lạc để trao đổi thông tin giữa các môđun và với bên ngoài. Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp 4 Mở rộng được Đơn vị xử lý Bộ nhớ Đ ầu vào Đầu ra Mạch phối Chức năng trung tâm CPU chương trình có lọc khuyếch đại ghép phụ 24v Bus 220v Nguồn năng lượng chính Hình 1.3: Các môđun phần cứng của một PLC. 1.3.1. Đơn vị xử lý trung tâm CPU. Trong mỗi thiết bị PLC chỉ có một đơn vị trung tâm. Có hai loại đơn vị xử lý: + Đơn vị xử lý “ một – bít”, thích hợp cho việc xử lý các thao tác lôgic, nhưng vì thời gian xử lý là quá dài đối với một tín hiệu đơn cho nên không thực hiện được các chức năng phức tạp mà không gặp phải những rắc rốivầ vấn đề thời gian. Loại xử lý một bít kết cấu đơn giản cho nên giá thành hạ. Vì vậy tuy xử lý có chậm nhưng vẫn được dùng cho những trường hợp không cần nhanh lắm và bài toán không quá phức tạp. + Đơn vị xử lý bằng “ từ ngữ “. Loại xử lý này hấp dẫn hơn loại nói trên, vì loại này thích hợp hơn nhiều với việc xử lý nhanh các thônh tin số. Sở dĩ nó đạt được tốc độ cao là vì nó không xử lý đơn bít mà xử lý từ ngữ bao gồm nhiều bít. Tuy Màn hình Máy in Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp 5 nhiên bộ xử lý từ ngữ có cấu trúc phức tạp hơn nhiều và do đó giá đắt hơn, cho nên nó không thể loại bộ xử lý đơn bít ra khỏi thị trường tin học. Cả hai loại vẫn song song tồn tại và mỗi laọi được lựa chọn tuỳ theo nhu cầu ứng dụng. Bộ điều khiển lôgic khả lập trình với đơn vị xử lý trung tâm bằng từ ngữ được dùng khi đòi hỏi xử lý văn bản và các thông tin số, các phép tính, đo lường đánh giá, điều khiển, kiểm tra,ghi nhớ cũng như xử lý các tín hiệuđơn trong mã nhị nguyên. . Như vậy rõ ràng là chính bộ xử lý quyết định khả năng và chức năng của PLC. Dưới đây là bảng so sánh các đặc trưng của đơn vị xử lý trung tâm (CPU) loại 1 bít và loại từ ngữ: Bộ xử lý 1 bít Bộ xử lý từ ngữ Xử lý trực tiếp các tín hiệu đầu vào và đầu ra (địa chỉ đơn) Các tín hiệu đầu vào và đầu ra chỉ có thể được địa chỉ hoá thông qua từ ngữ Cung cấp những lệnh nhỏ hơn, thông thường chỉ là một quyết định có/ không Việc cung cấp những lệnh lớn hơn đòi hỏi những tri thức về máy tính Ngôn ngữ đầu vào đơn giản, không cần kiến thức tính toán Ngôn ngữ đầu vào phức tạp dùng cho việc cung cấp lệnh lớn Khả năng hạn chế trong việc xử lý dử liệu số (nghĩa là không có khả năng toán học và lôgic) Thu thập và xử lý dữ liệu số Chương tình liên tiếp chạy không gián đoạn, thời gian chu trình tương đối dài Các quá trình thời gian – tới hạn địa chỉ hoá qua các lệnh gián đoạn hoặc chuyển đổi điều khiển khẩn cấp Chỉ phối ghép với máy tính đơn giản Phối ghép với máy tính lớn hoặc hệ thống máy tính Khả năng xử lý các tín hiệu tương tự bị hạn chế Xử lý tín hiệu tương tự ở cả đầu vào và đầu ra 1.3.2 Boô nhôù (Memory). Coù nhieău loái boô nhôù khaùc nhau. Ñađy laø nôi löu giöõ tráng thaùi hoát ñoông cụa heô thoâng vaø boô nhôù cụa ngöôøi söû dúng. Ñeơ ñạm bạo cho PLC Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp 6 hoát ñoông , phại caăn coù boô nhôù ñeơ löu tröõ chöông trình, ñođi khi caăn môû roông boô nhôù ñeơ thöïc hieôn caùc chöùc naíng khaùc nhö : + Vuøng ñeôm tám thôøi löu tröõ tráng thaùi cụa caùc keđnh xuaât / nhaôp ñöôïc gói laø RAM xuaât / nhaôp + Löu tröõ tám thôøi caùc tráng thaùi cụa caùc chöùc naíng beđn trong : Timer , Counter, Relay Boô nhôù goăm coù loái sau : + Boô nhôù chư ñóc (ROM: Read Only Memory): ROM khođng phại laø moôt boô nhôù khạ bieân, noù coù theơ laôp trình chư moôt laăn. Do ñoù khođng thích hôïp cho vieôc ñieău khieơn “meăm” cụa PLC. ROM ít phoơ bieân so vôùi caùc loái boô nhôù khaùc. + Boô nhôù ghi ñóc (RAM: Random Access Memory): RAM laø moôt boô nhôù thöôøng ñöôïc duøng ñeơ löu tröõ döõ lieôu vaø chöông trình cụa ngöôøi söû dúng. Döõ lieôu trong RAM seõ bò maât ñi neâu nguoăn ñieôn bò maât. Tuy nhieđn vaân ñeă naøy ñöôïc giại quyeât baỉng caùch gaĩn theđm vaøo RAM moôt nguoăn ñieôn döï phoøng. Ngaøy nay, trong kyõ thuaôt phaùt trieơn PLC , ngöôøi ta duøng CMOSRAM nhôø söï tieđu toân naíng löôïng khaù thaâp cụa noù vaø cung caâp pin döï phoøng cho caùc RAM naøy khi maât nguoăn. Pin döï phoøng coù tuoơi thó ít nhaât moôt naím tröôùc khi caăn thay theâ, hoaịc ta chón pin sác gaĩn vôùi heô thoâng , pin seõ ñöôïc sác khi caâp nguoăn cho PLC. + Boô nhôù chư ñóc chöông trình xoùa ñöôïc (EPROM: Erasable Programmable Read Only Memory): EPROM löu tröõ döõ lieôu gioâng nhö ROM, tuy nhieđn noôi dung cụa noù coù theơ bò xoaù ñi neâu ta phoùng tia töû ngoái vaøo, ngöôøi vieât phại vieât lái chöông trình trong boô nhôù. + Boô nhôù chư ñóc chöông trình xoaù ñöôïc baỉng ñieôn (EEPROM: Electric Erasable Programmable Read Only Memory): EPROM keât hôïp khạ naíng truy linh ñoông cụa RAM vaø tính khạ bieân cụa EPROM, noôi dung tređn EEPROM coù theơ bò xoaù vaø laôp trình baỉng ñieôn, tuy nhieđn chư giôùi hán trong moôt soâ laăn nhaât ñònh. 1.3.3 Caùc thieât bò nhaôp. Söï thođng minh cụa moôt heô thoâng töï ñoông hoùa phú thuoôc vaøo khạ naíng ñóc caùc tín hieôu töø caùc cạm bieân töï ñoông cụa PLC. Hình thöùc giao dieôn cô bạn giöõa PLC vaø caùc thieât bò nhaôp laø: Nuùt aân, caău dao, phím,…. Ngoaøi ra, PLC coøn nhaôn ñöôïc tín hieôu töø caùc thieât bò nhaôn dáng töï ñoông nhö: cođng taĩc tráng thaùi, cođng taĩc giôùi hán, cạm bieân quang ñieôn, cạm bieân caâp đoô , …. Caùc loái tín hieôu nhaôp ñeân PLC phại laø Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp 7 tráng logic ON/OFF hoaịc tín hieôu Analog. Nhöõng tín hieôu ngoõ vaøo naøy ñöôïc giao tieâp vôùi PLC qua caùc modul nhaôp. 1.3.4 Thieât bò xuaât. Trong moôt heô thoâng töï ñoông hoùa, thieât bò xuaât cuõng laø moôt yeâu toâ raât quan tróng. Neâu ngoõ ra cụa PLC khođng ñöôïc keât noâi vôùi thieât bò xuaât thì haău nhö heô thoâng seõ bò teđ lieôt hoøan toaøn. Caùc thieât bò xuaât thođng thöôøng laø: ñoông cô, cuoôn dađy nam chađm, relay, chuođng baùo ,…. Thođng qua hoát ñoông cụa motor, caùc cuoôn dađy, PLC coù theơ ñieău khieơn moôt heô thoâng töø ñôn giạn ñeân phöùc táp. Caùc loái thieât bò xuaât laø moôt phaăn keât caâu cụa heô thoâng töï ñoông hoùa vaø vì theâ noù ạnh höôûng tröïc tieâp vaøo hieôu suaât cụa heô thoâng . Tuy nhieđn, caùc thieât bò xuaât khaùc nhö laø : ñeøn pilot, coøi vaø caùc baùo ñoông chư cho bieât caùc múc ñích nhö: Baùo cho chuùng ta bieât giao dieôn tín hieôu ngoõ vaøo, caùc thieât bò ngoõ ra ñöôïc giao tieâp vôùi PLC qua mieăn roông cụa modul ngoõ ra PLC. 1.3.5 Mô đun phối ghép. Mô đun phối ghép dùng để nối bộ điều khiển khả lập trình PLC với các thiết bị bên ngoài, như màn hình thiết bị lập trình hoặc với panen mở rộng. Thêm vào đó , nhiều chức năng phụ cũng cần thiết hoạt động song song với những thiết bị chức năng thuần tuý lôgic của bộ PLC cơ bản . Cũng có khi người ta ghép thêm những thẻ điện tử phụ đặc biệt để tạo ra các chức năng phụ đó. Trong những trường hợp này đề phòng phải dùng đến mạch phối ghép. 1.3.6 Các chức năng phụ. Những chức năng phụ điển hình nhất của PLC là: + Bộ nhớ duy trì có cùng chức năng như rơle duy trì, nghĩa là bảo tồn tín hiệu trong quá trình mất điện. Khi nguồn điện trở lại thì bộ chuyển đổi của bộ nhớ nằm ở tư thế như trước lúc mất điện. + bộ thời gian của PLC có chức năng tương tụ như các rơle thời gian. Việc đặt thời gian được lập trình hoặc điều chỉnh từ bên ngoài. + Được lập trình bằng các lệnh lôgic cơ bản hoặc thông qua các thẻ điện tử phụ. Việc đặt bộ đếm được thực hiện bằng lập trình hoặc bằng nút bấm. + Bộ ghi tương ứng với cơ cấu nút bấm – bước. Bước tiếp theo được thả ra bửi bộ phát thời gian hoặc bằng xung của mạch chuyển đổi. + Chức năng số học được thực hiện để thực hiện bốn chức năng số học cơ bản: cộng, trừ , nhân và chia, và các chức năng so sánh: lớn hơn, nhỏ hơn, bằng và Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp 8 không bằng. Sự có mặt của chức năng số học giúp mở rộng đáng kể cơ hội ứng dụng cho PLC . + Chức năng điềi khiển số (NC) – làm cho PLC có thể được ứng dụng để điều khiển các quá trình công nghệ trên máy công cụ hoặc trên các tay máy của người máy công nghiệp. Bộ PLC với các chức năng phụ đặc biệt chỉ thích hợp nếu có chủ định thực hiện các chức năng khác ngoài sự thay thế việc điều khiển rơle đơn giản. nếu các chức năng đó không được sử dụng một cách đầy đủ thì tốt nhất là sử dụng nhữ bộ PLC không có các chức năng đó. 1.4 So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thông thường khác . Hieôn nay, caùc heô thoâng ñieău khieơn baỉng PLC ñang daăn daăn thay theâ cho caùc heô thoâng ñieău khieơn baỉng relay, contactor thođng thöôøng. Ta haõy thöû so saùnh öu, khuyeât ñieơm cụa hai heô thoâng tređn: ♦ Heô thoâng ñieău khieơn thođng thöôøng: • Thođ keôch do coù quaù nhieău dađy daên vaø relay tređn bạn ñieău khieơn. • Toân khaù nhieău thôøi gian cho vieôc thieât keâ, laĩp ñaịt. • Toâc ñoô hoát ñoông chaôm. • Cođng suaât tieđu thú lôùn. • Moêi laăn muoân thay ñoơi chöông trình thì phại laĩp ñaịt lái toøan boô, toân nhieău thôøi gian. • Khoù bạo quạn vaø söõa chöõa. ♦ Heô thoâng ñieău khieơn baỉng PLC: • Nhöõng dađy keât noâi trong heô thoâng giạm ñöôïc 80% neđn nhoû gón hôn. • Cođng suaât tieđu thú ít hôn. • Söï thay ñoơi caùc ngoõ vaøo, ra vaø ñieău khieơn heô thoâng trôû neđn deê daøng hôn nhôø phaăn meăm ñieău khieơn baỉng maùy tính hay tređn Console. • Toâc ñoô hoát ñoông cụa heô thoâng nhanh hôn. • Bạo trì vaø söõa chöõa deê daøng. • Ñoô beăn vaø tin caôy vaôn haønh cao. • Giaù thaønh cụa heô thoâng giạm khi soâ tieâp ñieơm taíng. • Coù thieât bò choâng nhieêu. Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp 9 • Ngođn ngöõ laôp trình deê hieơu. • Deê laôp trình vaø coù theơ laôp trình tređn maùy tính, thích hôïp cho vieôc thöïc hieôn caùc leônh tuaăn töï cụa noù. • Caùc modul rôøi cho pheùp thay theâ hoaịc theđm vaøo khi caăn thieât . Do nhöõng lyù do tređn PLC theơ hieôn roõ öu ñieơm cụa noù so vôùi caùc thieât bò ñieău khieơn thođng thöôøng khaùc. PLC coøn coù khạ naíng theđm vaøo hay thay ñoơi caùc leônh tuyø theo yeđu caøu cụa cođng ngheô. Khi ñoù ta chư caăn thay ñoơi chöông trình cụa noù, ñieău naøy noùi leđn tính naíng ñieău khieơn khaù linh ñoông cụa PLC. 1.5 Các bước thiết kế một hệ thống điều khiển dùng PLC. Ñeơ thieât keâ 1 chuông trình ñieău khieơn cho moôt hoát ñoông bao goăm nhöõng böôùc sau: 1.5.1 Xaùc ñònh qui trình cođng ngheô. Tröôùc tieđn , ta phại xaùc ñònh thieât bò hay heô thoâng naøo muoân ñieău khieơn. Múc ñích cuoâi cuøng cụa boô ñieău khieơn laø ñieău khieơn moôt heô thoâng hoát ñoông Söï vaôn haønh cụa heô thoâng ñöôïc kieơm tra bôûi caùc thieât bò ñaău vaøo. Noù nhaôn tín hieôu vaø gôûi tín hieôu ñeân CPU , CPU xöû lyù tín hieôu vaø gôûi noù ñeân thieât bò xuaât ñeơ ñieău khieơn söï hoát ñoông cụa heô thoâng nhö laôp trình saün trong chöông trình 1.5.2 Xaùc ñònh ngoõ vaøo, ngoõ ra. Taât cạ caùc thieât bò xuaât , nhaôp beđn ngoaøi ñeău ñöôïc keât noâi vôùi boô ñieău khieơn laôp trình. Thieât bò nhaôp laø nhöõng contact, cạm bieân ... Thieât bò xuaât laø nhöõng cuoôn dađy , valve ñieôn töø , motor, boô hieơn thò. Sau khi xaùc ñònh taât cạ caùc thieât bò xuaât nhaôp caăn thieât, ta ñònh vò caùc thieât bò vaøo ra töông öùng cho töøng ngoõ vaøo, ra tređn PLC tröôùc khi vieât chöông trình. 1.5.3 Vieât chöông trình. Khi vieât chöông trình theo sô ñoă hình baôc thang (ladder ) phại theo söï hoát ñoông tuaăn töï töøng böôùc cụa heô thoâng Sử dụng các khối chức năng, đó là những hàm logic và những hàm đặc biệt để lập trình. Có thể lập trình trực tiếp trên PLC nhờ các phím chức năng. Hoặc có thể lập trình trên máy tính sau đó đổ chương trình xuống PLC nhờ cáp nối. 1.5.4 Náp chöông trình vaøo boô nhôù. Bađy giôø chuùng ta coù theơ cung caâp nguoăn cho boô ñieău khieơn coù laôp trình thođng qua coơng I/O. Sau ñoù náp chöông trình vaøo boô nhôù thođng qua boô console laôp trình hay maùy tính coù chöùa phaăn meăm laôp trình hình thang, Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp 10 hoặc các phần mềm lập trình khác như LOGO! Sotf Comfort, Step7 .... Sau khi náp xong, kieơm tra lái baỉng haøm chuaơn ñoaùn. Neâu ñöôïc mođ phoûng toaøn boô hoát ñoông cụa heô thoâng ñeơ chaĩc chaĩn raỉng chuông trình ñaõ hoát ñoông toât. 1.5.5 Cháy chöông trình. Tröôùc khi nhaân nuùt Start, phại chaĩc chaĩn raỉng caùc dađy daên noâi caùc ngoõ vaøo, ra ñeân caùc thieât bò nhaôp, xuaât ñaõ ñöôïc noâi ñuùng theo chư ñònh. Luùc ñoù PLC môùi baĩt ñaău hoát ñoông thöïc söï. Trong khi cháy chöông trình, neâu bò loêi thì maùy tính hoaịc boô Console seõ baùo loêi , ta phại söõa lái cho ñeân khi noù hoát ñoông an toaøn Sau ñađy laø löu doă phöông phaùp thieât keâ boô ñieău khieơn: Xác định yêu cầu của hệ thống điều khiển Veõ löu ñoă chung cụa heô thoâng ñieău khieơn Lieôt keđ taât cạ caùc ngoõ ra, ngoõ vaøo noâi töông ñoâi â ù /O C Chuyeơn löu ñoă sang sô ñoă hình thang Náp laôp trình sô ñoă hình thang thieât keâ cho PLC phaăn Mođ phoûng chöông trình vaø söûa loêi meăm Hieôu chưnh chöông trình cho phuø hôïp Keât noâi toaøn boô thieât bò Chöông trình OK Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp 11 Với bất cứ một bộ điều khiển nào thì người thiết kế đều phải tuân thủ tất cả các bước trên. Nếu không muốn hệ thống của mình gặp trục trặc. Chương 2: MODUL LOGO! VỚI GIẢI PHÁP CHO BÀI TOÁN TỰ ĐỘNG HOÁ CỠ NHỎ Cháy thöû chöông trình Hieôu ñính lái phaăn meăm Náp chöông trình vaøo EPROM Laôp hoă sô heô thoâng cho taât cạ END Chöông trình OK Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp 12 Modul logic vạn năng với tên gọi là LOGO! Của tập đoàn SIEMENS AG tự động hoá (AUT) tại Nuernberg, thuộc cộng hoà Liên bang Đức . Phục vụ các nhiệm vụ điều khiển cỡ nhỏ trong các lĩnh vực lắp đặt điện dân dụng và lắp ráp tủ đóng cắt điện hạ thế, cũng như trong nghành chế tạo máy và các ứng dụng thực tế khác. Nó thay thế các công nghệ thông dụng mà hiện tại vẫn còn đang được sử dụng rộng rãi. LOGO! Chứa đựng tất cả các chức năng như rơle tiếp điểm, rơle trễ, rơle nhớ, rơle xung, bộ phát xung đồng hồ, bộ đếm và đồng hồ định thời gian. LOGO! Giúp tiết kiệm nguyên vật liệu, không gian, thời gian và góp phần lớn vào hướng giảm giá thành trong nghành kỹ nghệ điện. Tập đoàn SIEMENS AG là nhà cung cấp tiên phong, đứng hàng đầu thế giới về các modul logic và đặt tên cho chúng là LOGO! Như một họ thiết bị mới trong nghành kỹ nghệ điện. Với phạm vi tính năng thấp hơn các bộ điều khiển khả trình Micro. LOGO! Ra đời với mục tiêu thực hiện các ứng dụng nơi mà các giải pháp thông thường với các bộ điều khiển khá trình cỡ nhỏ hoặc tích hợp từ các phânf tử điện tử rời rạc không còn kinh tế, hay chỉ có thể thực hiện được với sự tốn kém về vật liệu, không gian và thời gian, khi giá cả chấp nhận được. Thay vì luôn phải phát triển một bảng mạch cho từng ứng dụng cụ thể thì nay đã có modul logic đa năng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Không cần một sự đào tạo hay kiến thức đặc biệt nào để làm cho LOGO! hoạt động. Chỉ cần chọn các chức năng tích hợp sẵn và nối chúng lại với nhau bằng việc ấn phím để xây dựng nên các mạch điện và có thể thay đổi các mạch điện này rất dễ dàng vào bất cứ lúc nào khi muốn mà không cần phải dùng dụng cụ hay đi dây lại. Tóm lại là LOGO! rất dễ sử dụng. Một mạch điện sau khi được thiết lập cho phép chép vào một modul trương trình và chuyển sang modul logic khác một cách dễ dàng. So sánh với công nghệ thông thường điều này có nghĩa là giảm thời gian một cách đáng kể. Ngoài ra còn có một cách khác để lưu trữ các ứng dụng là dùng máy tính cá nhân để lập trình. Những ứng dụng mà LOGO! có thể điều khiển là hầu như không có giới hạn. Từ các ứng dụng gia đình và thương mại. Ví dụ như: - Chiếu sáng trong các phòng của nhà, cầu thang, của hàng. - Mạch đèn huỳnh quang. - Hệ thống tưới nước - Máy hàn cáp - Hệ thống băng tải - Hệ thống đo mức Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp 13 - Hệ thống nhiệt và thông gió - Hệ thống cảnh báo và chuông báo động - Thang máy, máy nâng - Hệ thống cửa nhà, gara ôtô - Hệ thống quản lý năng lượng .... Và rất nhiều những ứng dụng khác nữa. Một ưu điểm nổi bật nữa là LOGO! thoả mãn những yêu cầu cao như: độ chống va đập, độ tương thích điện từ và làm việc được ở những nơi có khí hậu khắc nhiệt. Điều đó làm cho LOGO! trở lên lý tưởng cho những ứng dụng công nghiệp. Thậm trí cả trên những vùng biển. Trong cam kết của mình những kỹ sư của tập đoàn SIEMENS AG đã nói: “Ước mơ và những câu chuyện khoa học viễn tưởng về những hoạt động được lập trình thông minh đã thành hiện thực vào ngày Robốt ra đời. Con người bắt đầu nghĩ tới tương lai của mình khi mọi thao tác đơn giản chỉ là nhấn nút điều khiển tự động. Mục đích của SIEMENS khi tới đất nước xinh đẹp này là đem theo những thiết bị tin cậy với độ chính xác cao, bền vững và các giả pháp kỹ thuật đồng bộ, thích ứng với bất kỳ nhu cầu nào trong hệ thống vận hành sản xuất công nghiệp hay dịch vụ kỹ thuật”. SIEMENS AG - Nuremberg - Germany 2.1 Các tính năng kỹ thuật của LOGO! . Hiện nay Siemens đã cho ra đời nhiều mẫu LOGO! với đặc tính kỹ thuật khác nhau như các loại mà đầu ra là transistor, rơle; loại chứa đồng hồ thời gian thực; có hoặc không có màn hình; loại 12 đầu vào 8 đầu ra, 8 vào 4 ra... Nhìn chung các loại LOGO! đều có thể lập trình trực tiếp hoặc dễ dàng hơn bằng các phần mềm chuyên dụng như LOGO!Soft; LOGO!Soft Comfort... thông qua cáp nối với PC hay modul lập trình. Phần mềm LOGO!Soft Comfort với tính năng Simulation đã giúp cho việc lập trình cho LOGO! càng trở nên đơn giản và hiệu quả, tiết kiệm được thời gian và công sức. LOGO! có khả năng nhận biết được các trạng thái cơ bản và các hàm sau: - Constants: Input, AsiInput, Output, AsiOutput, Marker, Status 1, Status 0. - Basic Functions: AND, AND (Edge), NAND, NAND (Edge), OR, NOR, XOR, NOT. - Special Functions: On Delay, Off Delay, On/Off Delay, Retentive On Delay, Latching Relay, Pulse Relay, Wiping Relay/Pulse Output, Interval Time-Delay Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp 14 Relay, Edge-Triggered, Seven-Day Time Switch, Year Clock, Up/Down Counter, Hours Counter, Pulse Generator, Pulse Generator, Random Generator, Trigger, Stairwell Light Switch, Dual-Function Switch, Message Text. Tài nguyên của LOGO! bị hạn chế ở mức: ( Maximum Resources ) Function Blocks 56 RAM 27 ROM 15 Parameters 48 Timer 16 Stack 58 Digital Inputs 12 Digital Outputs 8 ASi Inputs 4 ASi Outputs 4 Marker 8 Analog Inputs 0 Text Box 5 Vì vậy, khi lập trình cho LOGO! chúng ta cần quan tâm đến các thông số trên để đảm bảo chương trình có thể chạy tốt trên loại LOGO! mà chúng ta đang có. Các thông số kỹ thuật của LOGO! + Kích thước 72 x 90 x55 mm + 19 chức năng tích hợp bên trong + 8 đầu vào và 4 đầu ra + Có đồng hồ bên trong có thể lưu nguồn trên 80 giờ trên LOGO! 12RC/ 24RC/ 230RC + Tối đa 56 hàm + Có khả năng tích hợp + Có 3 bộ đếm thời gian + 2 đầu vào 1kHz trên mỗi LOGO! 12RC/24 + 4 bộ chốt trạng thái 2.2 Lắp ráp và nối dây cho LOGO! . Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp 15 2.2.1 Lắp ráp. LOGO! được lắp trong hộp nối dây hoặc tủ điện, phải đảm bảo được các đầu nối được bọc cách điện nếu không chúng sẽ gây nguy hiểm. LOGO! được gá trên một thânh chuẩn DIN với chiều rộng 35 mm. Sử dụng một tuốc nơ vít có đầu rộng 3 mm để nối dây cho LOGO! . Kích thước dây: 1x2,5 mm2 và 2x1,5 mm2 2.2.2 Nối với nguồn điện. LOGO! 230R và LOGO! 230RC được nối với nguồn điện áp từ 115 – 220 vAC, tần số là 50 – 60 Hz. Diện áp đường dây có thể từ 85 –260 vAC tại điện áp 230v LOGO! tiêu thụ dòng 26mA LOGO! 24 và LOGO! 24R thích hợp với nguồn điện 24vDC điện áp cung cấp có thể từ 20,4 – 28,8v. Với điện áp 24v thì LOGO! 24/24R lần lượt tiêu thụ dòng 30/62mA Kết nối L+ N L+ M I1 I2 ............... I8 L1 N I1 I2 ....................I8 2.2.3 Nối các đầu vào của LOGO! Nối các bộ cảm biến tới đầu vào. Các đầu vào có thể là các công tắc, cảm biến quang điện hoặc công tắc điều khiển bằng ánh sáng ... Đặc tính của bộ cảm biến cho LOGO! 230R và LOGO! 230RC + LOGO! nhận biết trạng thái 0 (khoá mở) tại áp < 40v AC. Dòng vào lớn nhất là 0,24 mA SIEMENS LOGO! 24/24R SIEMENS LOGO! 230R/230RC Khoa Điện Đồ án tốt nghiệp 16 + LOGO! nhận biết trạng thái 1 tại áp >79v AC. không