Đồ án Nghiên cứu, ứng dụng PLC trong điều khiển tự động máy xấn tôn

Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 1 “Nghiên cứu, ứng dụng PLC trong điều khiển tự động máy xấn tôn” Chương I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ LẬP TRÌNH (PLC) 1.1. Khái niệm về PLC. PLC là các chữ được viết tắt từ : Programmable Logic Controller Theo hiệp hội quốc gia về sản xuất điện Hoa kỳ ( NEMA- National Electrical Manufactures Association) thì PLC là một thiết bị điều khiển mà được trang bị các chức năng logic, tạo dãy xung, đếm thời gian, đếm xung và tính toán cho phép điều khiển nhiều loại máy móc và các bộ xử lý. Các chức năng đó được đặt trong bộ nhớ mà tạo lập sắp xếp theo chương trình. Nói một cách ngắn gọn PLC là một máy tính công nghiệp để thực hiện một dãy quá trình. 1.2.Điểm mạnh và điểm yếu của PLC. a)Điểm mạnh của PLC Từ thực tế sử dụng người ta thấy rằng PLC có những điểm mạnh như sau: - PLC dễ dang tạo luồng ra và dễ dàng thay đổi chương trình - Chương trình PLC dễ dàng thay đổi và sửa chữa: Chương trình tác động đến bên trong bộ PLC có thể được người lập trình thay đổi dễ dàng bằng xem xét việc thực hiện và giải quyết tại chỗ những vấn đề liên quan đến sản xuất, các trạng thái thực hiện có thể nhận biết Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 2 dễ dàng bằng công nghệ điều khiển chu trình trước đây. Như thế, người lập trình chương trình thực hiện việc nối PLC với công nghệ điều khiển chu trình. Người lập chương trình được trang bị các công cụ phần mềm để tìm ra lỗi cả phần cứng và phần mềm, từ đó sửa chữa thay thế hay theo dõi được cả phần cứng và phần mềm dễ dàng hơn - Các tín hiệu đưa ra từ bộ PLC có độ tin cậy cao hơn so với các tín hiệu được cấp từ bộ điều khiển bằng rơle. - Phần mềm lập trình PLC dễ sử dụng: phần mềm được hiểu là không cần những người sử dụng chuyên nghiệp sử dụng hệ thống rơle tiếp điểm và không tiếp điểm. Không như máy tính, PLC có mục đích thực hiện nhanh các chức năng điều khiển, chứ không phải mang mục đích làm dụng cụ để thực hiện chức năng đó. Ngô ngữ dùng để lập trình PLC dễ hiểu mà không cần đến khiến thức chuyên môn về PLC. Cả trong việc thực hiện sửa chữa cũng như việc duy trì hệ thống PLC tại nơi làm việc Việc tạo ra PLC không những dễ cho việc chuyển đổi các tác động bên ngoài thành các tác động bên trong (tức chương trình), mà chương trình tác động nối tiếp bên trong còn trở thành một phần mềm có dạng tương ứng song song với các tác động bên ngoài. Việc chuyển đổi ngược lại này là sự khác biệt lớn so với máy tính. - Thực hiện nối trực tiếp : PLC thực hiện các điều khiển nối trực tiếp tới bộ xử lý (CPU) nhờ có đầu nối trực tiếp với bộ xử lý. đầu I/O này được đặt tại giữa các dụng cụ ngoài và CPU có chức năng chuyển đổi tín hiệu từ các dụng cụ ngoài thành các mức logic và chuyển đổi các giá trị đầu ra từ CPU ở mức logic thành các mức mà các dụng cụ ngoài có thể làm việc được. - Dễ dàng nối mạch và thiết lập hệ thống: trong khi phải chi phí rất nhiều cho việc hàn mạch hay nối mạch trong cấp điều khiển rơle, thì ở PLC những công việc đó đơn giản được thực hiện bởi chương trình và các chương trình đó được lưu giữ ở băng catssete hay đĩa CDROM, sau đó thì chỉ việc sao trở lại. Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 3 - Thiết lập hệ thống trong một vùng nhỏ: vì linh kiện bán dẫn được đem ra sử dụng rộng dãi nên cấp điều kiện này sẽ nhỏ so với cấp điều khiển bằng rơle trước đây, - Tuổi thọ là bán- vĩnh cửu: vì đây là hệ chuyển mạch không tiếp điểm nên độ tin cậy cao, tuổi thọ lâu hơn so với rơle có tiếp điểm. b) Điểm yếu của PLC Do chưa tiêu chuẩn hoá nên mỗi công ty sản xuất ra PLC đều đưa ra các ngôn ngữ lập trình khác nhau, dẫn đến thiếu tính thống nhất toàn cục về hợp thức hoá. Trong các mạch điều khiển với quy mô nhỏ, giá của một bộ PLC đắt hơn khi sử dụng bằng phương pháp rơle. 1.3.Cấu trúc của PLC : Hệ thống PLC thông dụng có năm bộ phận cơ bản, gồm bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao diện nhập/ xuất (I/O), và thiết bị lập trình. (Hình 1.1) Bộ xử lý Giao diện nhập Giao diện xuất Nguồn công suất Bộ nhớ Thiết bị lập trình Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 4 Hình 1.1 a) Bộ xử lý của PLC : Bộ xử lý còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), là linh kiện chứa bộ vi xử lý, biên dịch các tín hiệu nhập và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu động trong bộ nhớ của CPU, truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các thiết bị xuất. b) Bộ nguồn: Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp DC (5V) cần thiết cho bộ xử lý và các mạch điện có trong các module giao diện nhập và xuất. c) Bộ nhớ: Bộ nhớ là nơi lưu chương trình được sử dụng cho các hoạt động điều khiển, dưới sự kiểm tra của bộ vi xử lý. Trong hệ thống PLC có nhiều loại bộ nhớ : Bộ nhớ chỉ để đọc ROM (Read Only Memory) cung cấp dung lượng lưu trỡ cho hệ điều hành và dữ liệu cố định được CPU sử dụng. Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM ( Ramden Accept Memory) dành cho chương trình của người dùng. Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM dành cho dữ liệu. Đây là nơi lưu trữ thông tin theo trạng thái của các thiết bị nhập, xuất, các giá trị của đồng hồ thời chuẩn các bộ đếm và các thiết bị nội vi khác. RAM dữ liệu đôi khi được xem là bảng dữ liệu hoặc bảng ghi. Một phần của bộ nhớ này, khối địa chỉ, dành cho các địa chỉ ngõ vào, ngõ ra, cùng với trạng thái của ngõ vào và ngõ ra đó. Một phần dành cho dữ liệu được cài đặt trước, và một phần khác dành để lưu trữ các giá trị của bộ đếm, các giá trị của đồng hồ thời chuẩn, vv… Bộ nhớ chỉ đọc có thể xoá và lập trình được ( EPROM ) Là các ROM có thể được lập trình, sau đó các chương trình này được thường trú trong ROM. Người dùng có thể thay đổi chương trình và dữ liệu trong RAM. Tất cả các PLC đều có một lượng RAM nhất định để lưu chương trình do người dùng cài đặt và dữ liệu chương trình. Tuy nhiên để tránh mất mát chương trình khi nguồn công suất bị ngắt, PLC sử dụng ác quy để duy Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 5 trì nội dung RAM trong một thời gian. Sau khi được cài đặt vào RAM chương trình có thể được tải vào vi mạch của bộ nhớ EPROM, thường là module có khoá nối với PLC, do đó chương trình trở thành vĩnh cửu. Ngoài ra còn có các bộ đệm tạm thời lưu trữ các kênh nhập/xuất ( I/O). Dung lượng lưu trữ của bộ nhớ được xác định bằng số lượng từ nhị phân có thể lưu trữ được. Như vậy nếu dung lượng bộ nhớ là 256 từ, bộ nhớ có thể lưu trữ 256×8 = 2048 bit, nếu sử dụng các từ 8 bit và 256× 16 = 4096 bit nếu sử dụng các từ 16 bit. d) Thiếp bị lập trình. Thiết bị lập trình được sử dụng để nhập chương trình vào bộ nhớ của bộ xử lý. Chương trình được viết trên thiết bị này sau đó được chuyển đến bộ nhớ của PLC. e) Các phần nhập và xuất. Là nơi bộ xử lý nhận các thông tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đến các thiết bị bên ngoài. Tín hiệu nhập có thể đến từ các công tắc hoặc từ các bộ cảm biến vv… Các thiết bị xuất có thể đến các cuộn dây của bộ khởi động động cơ, các van solenoid vv… 1.4.Cấu trúc bên trong cơ bản của PLC. Cấu trúc cơ bản bên trong của PLC bao gồm bộ xử lý trung tâm (CPU) chứa bộ vi xử lý hệ thống, bộ nhớ, và mạch nhập/ xuất. CPU điều khiển và xử lý mọi hoạt động bên trong của PLC. Bộ xử lý trung tâm được trang bị đồng hồ có tần số trong khoảng từ 1 đến 8 MHz. Tần số này quyết định tốc độ vận hành của PLC, cung cấp chuẩn thời gian và đồng bộ hóa tất cả các thành phần của hệ thống. Thông tin trong PLC được truyền dưới dạng các tín hiệu digital. Các đường dẫn bên trong truyền các tín hiệu digital được gọi là Bus. Về vật lý bus là bộ dây dẫn truyền các tín hiệu điện. Bus có thể là các vệt dây dẫn trên bản mạch in hoặc các dây điện trong cable bẹ. CPU sử dụng bus dữ liệu để gửi dữ liệu giữa các bộ phận, bus địa chỉ để gửi địa chỉ tới các vị trí truy cập dữ liệu được lưu trữ và bus điều khiển dẫn tín hiệu liên quan đến các hoạt Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 6 động điều khiển nội bộ. Bus hệ thống được sử dụng để truyền thông giữa các cổng và thiết bị nhập /xuất. Cấu trúc của PLC được minh hoạ như sơ đồ sau. CPU Cấu hình CPU tùy thuộc vào bộ vi xử lý. Nói chung CPU có: 1. Bộ thuật toán và logic (ALU) chịu trách nhiệm xử lý dữ liệu, thực hiện các phép toán số học (cộng, trừ, nhân, chia) và các phép toán logic AND, OR,NOT,EXCLUSIVE- OR. Bus ®Þa chØ Bus ®iÒu khiÓn ¾ c quy RAM ch−¬ng tr×nh ng−êi dïng CPU § ång hå ROM HÖ thèng RAM D÷ liÖu ThiÕt bÞ NhËp/XuÊt Palen ch−¬ng tr×nh BUS HÖ thèng (I/O) Bé ®Öm Khíp nèi quang Kho¸ Bé truyÒn ®éng Giao diÖn bé truyÒn ®éng C¸c kªnh nhËp C¸c kªnh xuÊt Bus d÷ liÖu H×nh 1.2 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 7 2. Bộ nhớ còn gọi là các thanh ghi, bên trong bộ vi xử lý, được sử dụng để lưu trữ thông tin liên quan đến sự thực thi của chương trình. 3. Bộ điều khiển được sử dụng để điều khiển chuẩn thời gian của các phép toán. BUS Bus là các đường dẫn dùng để truyền thông bên trong PLC. Thông tin được truyền theo dạng nhị phân, theo nhóm bit, mỗi bit là một số nhị phân 1 hoặc 0, tương tự các trạng thái on/off của tín hiệu nào đó. Thuật ngữ từ được sử dụng cho nhóm bit tạo thành thông tin nào đó. Vì vậy một từ 8 - bit có thể là số nhị phân 00100110. Cả 8- bit này được truyền thông đồng thời theo dây song song của chúng. Hệ thống PLC có 4 loại bus. 1. Bus dữ liệu: tải dữ liệu được sử dụng trong quá trình xử lý của CPU. Bộ xử lý 8- bit có 1 bus dữ liệu nội có thể thao tác các số 8- bit, có thể thực hiện các phép toán giữa các số 8-bit và phân phối các kết quả theo giá trị 8- bit. 2. Bus địa chỉ: được sử dụng để tải các địa chỉ và các vị trí trong bộ nhớ. Như vậy mỗi từ có thể được định vị trong bộ nhớ, mỗi vị trí nhớ được gán một địa chỉ duy nhất. Mỗi vị trí từ được gán một địa chỉ sao cho dữ liệu được lưu trữ ở vị trí nhất định. để CPU có thể đọc hoặc ghi ở đó bus địa chỉ mang thông tin cho biết địa chỉ sẽ được truy cập. Nếu bus địa chỉ gồm 8 đường, số lượng từ 8-bit, hoặc số lượng địa chỉ phân biệt là 28 = 256. Với bus địa chỉ 16 đường số lượng địa chỉ khả dụng là 65536. 3. Bus điều khiển: bus điều khiển mang các tín hiệu được CPU sử dụng để điều khiển. Ví dụ để thông báo cho các thiết bị nhớ nhận dữ liệu từ thiết bị nhập hoặc xuất dữ liệu và tải các tín hiệu chuẩn thời gian được dùng để đồng bộ hoá các hoạt động. 4. Bus hệ thống: được dùng để truyền thông giữa các cổng nhập/xuất và các thiết bị nhập/xuất. Bộ nhớ Trong hệ thống PLC có nhiều loại bộ nhớ như: bộ nhớ chỉ để đọc (ROM), bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM), bộ nhớ chỉ đọc có thể xoá Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 8 và lập trình được (EPROM). Các loại bộ nhớ này đã được trình bày ở trên. Chương II CÁC THIẾT BỊ NHẬP- XUẤT Các thiết bị nhập/ xuất trong PLC bao gồm: các tín hiệu digital và analog, Chẳng hạn các công tắc cơ dò tìm vị trí, các công tắc proximity, các công tắc quang điện, các bộ mã hoá, các công tắc nhiệt độ và công tắc áp xuất, các đồng hồ điện áp các biến áp vi sai tuyến tính, các đồng hồ biến dạng, các transitor nhiệt, các cặp nhiệt điện. Các thiết bị xuất gồm rơle, các thiết bị tiếp xúc, các van solenoid, và động cơ v.v… 2.1 Các thiết bị nhập: Một số các thiết bị nhập thông dụng cho PLC: 2.1.1 Công tắc cơ : Công tắc cơ tạo ra tín hiệu đóng- mở, hoắc các tín hiệu là kết quả của tác động cơ học làm công tắc mở hoặc đóng. Loại công tắc này có thể được sử dụng để cho biết sự hiện diện của chi tiết gia công trên bàn máy, do chi tiết ép vào công tắc làm cho công tắc đóng. Sự vắng mặt của chi tiết gia công được biểu thị bằng công tắc mở và sự hiện hữu của chi tiết gia công được biểu thị bằng công tắc đóng. Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 9 2.1.2 các bộ cảm biến. Hiện nay các bộ cảm biến được sử dụng rộng rãi trong việc đưa tín hiệu đầu vào của PLC. Có rất nhiều loại cảm biến. a) bộ cảm biến quang điện: Các thiết bị chuyển mạch quang điện có thể vận hành theo kiểu truyền phát, vật thể cần phát hiện sẽ chắn chùm sáng không cho chúng chiếu tới thiết bị dò hoặc theo kiểu phát xạ vật thể cần phát hiện sẽ phản chiếu chùm sáng lên thiết bị dò. Trong cả hai kiểu, cực phát bức xạ thông thường gọi là điốt phát quang (LED) thiết bị dò bức xạ có thể là các transistor quang thường là một cặp transistor. Cặp transistor này làm tăng độ nhạy của thiết bị tuỳ theo mạch được sử dụng đầu ra có thể được chế tạo để chuyển mạch đến mức cao hoặc mức thấp sau khi ánh sáng truyền đến transistor. Các bộ cảm biến được cung cấp dưới dạng các hộp cảm nhận sự có mặt của vật thể ở khoảng cách ngắn. b) Cảm biến nhiệt độ : Dạng đơn giản của cảm biến nhiệt độ có thể được sử dụng để cung cấp tín hiệu đóng – ngắt khi nhiệt độ đạt đến giá trị xác định đó là phần tử lưỡng kim. Phần tử này gồm hai dải kim loại khác nhau, ví dụ: đồng thau và sắt, được gắn với nhau. Hai kim loại này có hệ số dãn nở khác nhau. Khi nhiệt độ tăng dải lưỡng kim sẽ bị uốn cong do một trong hai kim loại có hệ số dãn nở nhiệt lớn hơn. khi nguội hiệu ứng uốn cong xảy ra theo chiều ngược lại. Sự chuyển động này của dải lưỡng kim có thể được sử dụng để ngắt các thiết bị tiếp xúc điện. c) Cảm biến áp suất: VËt thÓ Diode ph¸ t quang ThiÕt bÞ dß quang häc VËt thÓ nguån s¸ ng ThiÕt bÞ dß quang häc C¸ c ch©n kÕt nèi ®iÖn Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 10 Các bộ cảm biến áp suất thông dụng cung cấp các đáp ứng liên quan đến áp suất là kiểu màng và kiều xếp. Kiểu màng gồm một đĩa mỏng bằng kim loại hoặc chất dẻo, được định vị theo chu vi. Khi áp xuất ở hai phía của màng khác nhau, tâm màng bị lệch. Độ lệch này tương ứng với chênh lệch áp suất ở hai phía và có thể phát hiện nhờ các đồng hồ biến dạng được gắn với màng hoặc sử dụng bộ lệch này để nén tinh thể áp điện. Khi tinh thể áp điện bị nén sẽ có sự dịch chuyển tương đối giữa các điện tích âm và các điện tích dương trong tinh thể đó và các bề mặt phía ngoài của các tinh thể sẽ tích điện và như vậy hiệu điện thế xuất hiện. Ví dụ về loại cảm biến này là bộ cảm biến Motorola MPX100AP hình 2.3 Bộ cảm biến này có chân không ở một phía của màng, do đó độ lệch của màng cung cấp giá trị áp suất tuyệt đối tác động lên phía bên kia màng. Tín hiệu ra là điện áp, tỉ lệ với áp suất tác động. Bộ cảm biến áp suất có thể được sử dụng để đo mức chất lỏng trong thùng chứa. Áp suất do cột chất lỏng có chiều cao h so với mức nào đó là hρg trong đó ρ là tỉ trọng của chất lỏng và g là gia tốc trọng trường (hình 2.4) ¸p suÊt t¸c dông C¸c ch©n nèi ®iÖn H×nh 2.3 §ång hå ¸p suÊt mμng ChÊt láng H×nh 2.4 ¸p suÊt t¸c dông C¸c ch©n nèi ®iÖn H×nh 2.3 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 11 2.2 Các thiết bị xuất. Các cổng ra của PLC có kiểu rơle hoặc bộ cách điện quang với các kiểu Transistor hoặc triac tuỳ theo các thiết bị được kết nối với chúng sẽ được đóng hoặc mở. Nói chung tín hiệu digital từ kênh suất của PLC được sử dụng để điều khiển thiết bị kích hoạt, sau đó thiết bị kích hoạt điều khiển quá trình nào đó. Thuật ngữ thiết bị kích hoạt được sử dụng cho thiết bị biến đổi tín hiệu điện thành hoạt động có công suất cao hơn, sau đó hoạt động này sẽ điều khiển quá trình Hiện nay PLC được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thuỷ lực, chúng dùng trong việc điều khiển tự động các van điều khiển hướng vận hành bằng solennoid. Van này được sử dụng để điều khiển hướng lưu thông của khí nén hay dầu ép và cũng được sử dụng để vận hành các thiết bị khác, chẳng hạn như chuyển động của Piston trong xylanh. Hình 2.5 minh hoạ kiểu van cuộn được sử dụng để điều khiển chuyển động của Piston trong xylanh. Trong sơ đồ trên khí nén hoặc dầu thủy lực được nạp vào cổng P, cổng này được nối với nguồn áp suất từ bơm hoặc máy nén, và cổng T được nối kết để cho phép dầu tở về thùng chứa hoặc di vào hộp hệ thống thủy lực để đẩy không khí ra ngoài. Khi không có dòng điện chạy qua cuộn solenoid dầu thuỷ lực hoặc khí nén được nạp vào bên phải Piston và được xả ra ở bên trái , kết quả là Piston di chuyển về bên trái. Khi có dòng điện đi qua cuộn ChÊt láng vμo A B PT T Lß xo Piston-Xilanh Solenoid Van 5/2 Dßng ®iÖn qua solenoid kÐo con tr−ît vÒ bªn ph¶i. Khi kh«ng cã dßng ®iÖn lß xo kÐo con tr−ît vÒ bªn tr¸i ChÊt láng ra H×nh 2.5 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 12 solenoid van cuộn chuyển dầu hoặc khí nén đến bên trái Piston và được xả ra ở bên phải. Piston dịch chuyển về bên phải. Sự dịch chuyển của piston có thể được sử dụng để đẩy bộ chuyển hướng hoặc thực hiện dạng dịch chuyển khác cần có công suất. 2.2.1 Một số cơ cấu điều khiển, điều chỉnh trong hệ thống thuỷ lực: Trong hệ thống dầu ép, ngoài cơ cấu biến đổi năng lượng ra còn có rất nhiều loại cơ cấu điều khiển và điều chỉnh làm các nhiệm vụ khác nhau, tùy theo công dụng Các cơ cấu đó có thể được chia ra làm ba loại chính - Cơ cấu chỉnh áp - Cơ cấu chỉnh lưu lượng - Cơ cấu chỉnh hướng. a) Cơ cấu chỉnh áp. Cơ cấu chỉnh áp dùng để điều chỉnh áp suất, tức là cố định hoặc tăng, giảm trị số áp suất trong hệ thống. Van an toàn hay van tràn. Van an toàn dùng để đề phòng sự quá tải trong hệ thống dầu ép. Khi áp suất trong hệ thống vượt quá mức điều chỉnh van, van an toàn mở ra để đưa dầu về bể dầu do đó áp suất giảm xuống. Nhiều khi van an toàn còn làm nhiệm vụ giữ áp suất không đổi trong hệ thống dầu ép. Trong trường hợp này van an toàn đóng vai trò của van áp lực hoặc van tràn để xả bớt dầu thừa về bể dầu. Sơ đồ kết cấu và kí hiệu như hình 2.6 H×nh 2.6 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 13 b) Cơ cấu điều chỉnh lưu lượng. Cơ cấu điều chỉnh lưu lượng dùng để xác định lượng chất lỏng chảy qua nó trong một đơn vị thời gian, và nhơ thế có thể điều chỉnh được vận tốc của cơ cấu chấp hành trong hệ thống thuỷ lực . Van tiết lưu: Van tiết lưu dùng để điều chỉnh lưu lượng dầu và do đó điều chỉnh vận tốc của cơ cấu chấp hành trong hệ thống dầu ép. Sơ đồ kết cấu và kí hiệu như hình 2.7 Đây là một dạng van kim với đầu côn để có thể điều chỉnh được lưu lượng đi đến xilanh hay động cơ thuỷ lực. Chính vì vậy có thể điều chỉnh được vận tốc của xilanh. c) Cơ cấu điều khiển hướng. Cơ cấu điều khiển hướng là loại cơ cấu điều khiển dùng để đóng, mở, nối liền hoặc ngăn cách các đường dẫn dầu về những bộ phận tương ứng của hệ thống thuỷ lực. Cơ cấu điều hướng thường dùng các loại sau. Van một chiều. Van một chiều dùng để điều khiển hướng chất lỏng đi theo một hướng và ở hướng kia dầu bị chặn lại. Trong hệ thống thuỷ lực van một chiều thường được đặt ở nhiều vị trí khác nhau tuỳ thuộc vào những mục đích khác nhau. Sơ đồ kết cấu và kí hiệu như hình 2.8 H×nh 2.7 H×nh 2.8 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 14 Van đảo chiều. Van đảo chiều là một loại cơ cấu điều khiển dùng đóng, mở các ống dẫn để khởi động các cơ cấu biến đổi năng lượng, dùng để đảo chiều các xilanh truyền lực hay động cơ dầu bằng cách đổi hướng chuyển động của dầu ép. Nguyên tắc làm việc. Van đảo chiều có rất nhiều dạng khác nhau, nhưng dựa vào một số đặc điểm chung là số vị trí và số cửa để phân biệt chúng với nhau: Số vị trí: là số chỗ định vị con trượt của van. Thông thường van đảo chiều có hai hoặc ba vị trí, ở những trường hợp đặc biệt có thể có nhiều hơn. Số cửa (đường): là số lỗ để dẫn dầu vào hay ra. Số cửa của van đảo chiều thường dùng là 2, 3, 5, đôi khi dùng nhiều hơn. a) Van đảo chiều hai vị trí (2/2) Tử số chỉ số cửa, mẫu số chỉ số vị trí Sơ đồ và kí hiệu như hình 2.9 Kí hiệu mỗi vị trí là một ô vuông Các mũi tên trong các ô chỉ đường dẫn dầu qua các cửa. Các kí hiệu giống chữ T trong ô vuông là chỉ cửa dầu bị chặn b)Van đảo chiều 3 cửa hai vị trí (3/2) c)Van đảo chiều 5 cửa 2 vị trí. Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 15 d) Van đảo chiều 5 cửa 3 vị trí Một số môđun được sử dụng trong hệ thống thuỷ lực : BA b b a P T a Van 4/2 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 16 BA b oa b TP Van 4/3 a Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 17 b p BPT A aa) t Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 18 Chương III Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 19 LẬP TRÌNH PLC Các chương trình dùng trong hệ thống dựa trên bộ xử lý phải được tải vào hệ thống theo mã máy, đây là chuỗi số theo mã nhị phân để biểu diễn các lệnh chương trình. Tuy nhiên, có thể sử dụng ngôn ngữ Assembly, là ngôn ngữ dựa trên thuật nhớ, ví dụ LD được sử dụng để cho biết hoạt động được yêu cầu để tải thêm dữ liệu tiếp theo LD, và chương trình máy tính (Assembler ) được dùng để diễn dịch thuật nhớ thành mã máy. Việc lập trình có thể được thực hiện ngay từ đầu bằng cách sử dụng các ngôn ngữ bậc cao ví dụ C, BASIC, PASCAL, FORTRAN, COBOL,…Các ngôn ngữ này sử dụng các hàm có sẵn và được biểu diễn bằng các từ đơn giản hoặc kí hiệu mô tả hàm. Ví dụ, trong ngôn ngữ C, kí hiệu & được sử dụng cho toán tử logic AND. Tuy nhiên việc sử dụng các phương pháp này để viết chương trình đòi hỏi một số kĩ năng lập trình nhất định, trong khi các PLC được nhắm đến người dùng là các kỹ sư, không đòi hỏi kiến thức quá cao về lập trình. Do dó việc lập trình bằng ngôn ngữ bậc thang được nghiên cứu và ứng dụng. Đây là phương pháp viết chương trình, có thể chuyển thành mã máy nhờ phần mềm chuyên dùng cho bộ vi xử lý của PLC. Chương này giới thiệu phương pháp lập trình cho PLC một cách tổng quát bằng cách sử dụng các sơ đồ thang. 3.1 Sơ đồ bậc thang. Để giới thiệu về sơ đồ thang ta khảo C«ng t¾c Ngâ vμo dc L1 L2 §éng c¬. M H×nh 3.1 a L1 L2 M §éng c¬.C«ng t¾c H×nh 3.1 b Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 20 sát sơ đồ mắc dây mạch điện như trên hình 3.1a Sơ đồ này trình bày mạch điện dùng để mở hoặc tắt động cơ điện Ta có thể vẽ lại sơ đồ này theo cách khác, sử dụng hai đường dọc để biểu diễn đường dẫn công suất vào và nối phần còn lại giữa hai mạch đó. Hình 3.1b Cả hai mạch đều có công tắc mắc nối tiếp với động cơ và động cơ được cấp điện khi đóng công tắc. Mạch được trình bày trên hình 3.1b được gọi là sơ đồ thang. Với sơ đồ này, nguồn điện cấp cho các mạch luôn luôn được trình bày bằng hai đường dọc, phần con lại của mạch là các đường ngang. Các đường công suất trông giống mặt đứng của thang và các đường ngang của mạch tương tự các nấc thang. Các nấc ngang chỉ cho thấy phần điều khiển của mạch. Các sơ đồ thường cho thấy vị trí vật lý tương đối của các bộ phận trong mạch và cách nối kết chúng. Các sơ đồ thang không nhằm mục đích trình bày vị trí thực tế mà chú trọng trình bày rõ ràng cách điều khiển. 3.2 Lập trình bậc thang PLC. Phương pháp lập trình PLC thông dụng dựa trên các sơ đồ thang. Việc viết chương trình tương đương với việc vẽ mạch chuyển mạch. Sơ đồ thang gồm hai đường dọc biểu diễn đường dẫn công suất. Các mạch nối kết theo đường ngang (các nấc thang) giữa hai đường dọc này. Để vẽ sơ đồ thang cần tuân theo các bước sau: a- Các đường dọc trên sơ đồ biểu diễn đường công suất, các mạch được nối kết giữa hai đường này. b- Mỗi nấc thang xác định một hoạt động trong quá trình điều khiển. c- Sơ đồ thang được đọc từ trái qua phải, từ trên xuống. Hình 3.2 minh hoạ sự quét do PLC thực hiện. NÊc 1 NÊc 2 NÊc 3 NÊc 4 Trường đại học Bách Khoa Hà Nội --- Đồ án Tốt Nghiệp 21 Nấc thứ nhất được đọc từ trái sang phải, tiếp theo nấc thứ hai được đọc từ trái sang phải v.v…khi ở chế độ hoạt động PLC sẽ đi từ đầu đến cuối của chương trình thang, nấc cuối của chương trình thang được ghi chú rõ ràng sau đó chương trình lại được lặp lại từ đầu. Quá trình lần lượt đi qua tất cả các nấc của chương trình được gọi là chu trình. d- Mỗi nấc thang bắt đầu với một hoặc nhiều ngõ vào và kết thúc với ít nhất một ngõ ra. e- Các thiết bị điện được trình bày ở điều kiện chuẩn của chúng vì vậy công tắc thường mở được trình bày trên sơ đồ thang ở trạng thái mở. Công tắc thường đóng được trình bày ở trạng thái đóng. f- Thiết bị bất kỳ có thể xuất hiện trên nhiều nấc thang. Ví dụ có thể có rơle đóng mạch một hoặc nhiều thiết bị. Các mẫu tự và/hoặc các số giống nhau được sử dụng để ghi nhãn mác cho thiết bị trong từng trường hợp. g- Các ngõ vào và ra được nhận biết theo địa chỉ của chúng, kí hiệu tuỳ theo nhà sản xuất PLC. Đó là địa chỉ ngõ vào hoặc ngõ ra trong bộ nhớ của PLC. Hình 3.3 trình bày các ký hiệu tiêu chuẩn được sử dụng cho thiết bị nhập và xuất. Ký hiệu nà