Thiết kế hệ thống tưới nhỏ giọt tự động phục vụ sản xuất rau an toàn

n lý ho¹t ®éng cña PLC. + Cross Reference: Cöa sæ Cross Reference cho phÐp kiÓm tra nh÷ng b¶ng chøa x¸c to¸n h¹ng sö dông trong ch−¬ng tr×nh vµ còng lµ vïng nhí ®· ®−îc g¸n (Bit Usage vµ Bye Usage) . Trong khi ch−¬ng tr×nh so¹n th¶o ë chÕ ®é RUN, ta cã thÓ kiÓm tra nh÷ng sè (EU, ED) ®ang ®−îc sö dông trong ch−¬ng tr×nh. Th«ng tin trong Cross Reference vµ Usage kh«ng ®−îc t¶i ®Õn PLC. - C¸ch t¹o ra mét Project §Ó t¹o mét Project míi ta chØ cÇn kÝch ho¹t vµo biÓu t−îng Step7 - Micro/ Win32 th× mét Project míi sÏ ®−îc t¹o ra. Ta cã thÓ t¹o mét Project míi sö dông thanh thùc ®¬n b»ng c¸ch lùa chän File  New hoÆc Ên tæ hîp phÝm Ctr+N. §Ó më mét Project cã s½n b»ng c¸ch lùa chän File Open hoÆc Ên tæ hîp phÝm Ctr+O vµ lùa chän tªn Project muèn më. - L−u tr÷ mét Project §Ó l−u tr÷ mét Project míi t¹o ra, ta lùa chän lÖnh trªn thanh thùc ®¬n Project Save All hoÆc kÝch vµo biÓu tr−îng trªn thanh c«ng cô hoÆc nhÊn tæ hîp phÝm Ctrl+S. ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 46 3. So¹n th¶o ch−¬ng tr×nh Step7 - Micro/Win32 cho phÐp t¹o mét ch−¬ng tr×nh mµ cã thÓ sö dông mét trong 2 cöa sæ lµ: LAD hoÆc STL. - So¹n th¶o ch−¬ng tr×nh trong LAD. Cöa sæ ®Ó so¹n th¶o ch−¬ng tr×nh LAD cã d¹ng nh− sau: §Ó so¹n th¶o ch−¬ng tr×nh, ta tiÕn hµnh theo nh÷ng b−íc sau: + NhËp tiªu ®Ò cho vïng so¹n th¶o b»ng c¸ch kÝch ®óp vµo dßng ch÷ xanh c¸c Network. + §Ó so¹n th¶o c¸c phÇn tö thang, ta kÝch vµo biÓu t−îng t−¬ng øng trªn thanh chØ dÉn hoÆc lùa chän trªn dang s¸ch chØ dÉn. + NhËp vµo ®Þa chØ hoÆc tham sè trong mçi vïng ch÷ vµ Ên ENTER. H×nh 7: Cöa sæ so¹n th¶o ch−¬ng tr×nh LAD ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 47 H×nh 8: Cöa sæ so¹n th¶o ch−¬ng tr×nh STL + NhËp tªn, ®Þa chØ vµ gi¶i thÝch cho tõng ®Þa chØ b»ng c¸ch vµo Viewsymbol Table. - So¹n th¶o ch−¬ng tr×nh trong STL. Th«ng th−êng qu¸ tr×nh so¹n th¶o ®−îc viÕt b»ng ch−¬ng tr×nh LAD, sau ®ã chuyÓn sang d¹ng STL, cöa sæ giao diÖn cña STL ®−îc minh häa nh− sau: C¸c b−íc ®Ó so¹n th¶o mét ch−¬ng tr×nh trong STL - Tr−íc hÕt chia c¸c ®o¹n ch−¬ng tr×nh nµy thµnh tõng m¶ng, vµ mçi m¶ng ph¶i cã tõ khãa NETWORK. - Tr−íc mçi lêi chó thÝch ph¶i cã mét ®−êng song ®«i (//). Khi thªm mçi dßng chó thÝch còng ph¶i b¾t ®Çu bëi ®−êng song ®«i. - C¸c lÖnh, to¸n h¹ng ®Þa chØ cña lÖnh vµ lêi chó thÝch ph¶i ®−îc ng¨n c¸ch bëi mét kho¶ng trèng hoÆc mét Tab. ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 48 H×nh 9: Cµi ®Æt truyÒn th«ng gi÷a m¸y tÝnh vµ CPU Cµi ®Æt truyÒn th«ng Chän c¸p truyÒn th«ng - Gi÷a c¸c to¸n h¹ng vµ ®Þa chØ kh«ng ®−îc cã kho¶ng c¸ch. - Mçi to¸n h¹ng riªng biÖt ®−îc t¸ch rêi bëi mét dÊu phÈy, mét kho¶ng trèng hoÆc mét Tab. - Sö dông c¸c lêi trÝch dÉn ®Ó thay cho viÖc so¹n th¶o tªn ký hiÖu. 4. Ch¹y ch−¬ng tr×nh Sau khi viÕt ch−¬ng tr×nh vµ l−u tr÷ vµo bé nhí ta tiÕn hµnh kÕt nèi vµ ch¹y ch−¬ng tr×nh theo c¸c b−íc nh− sau: - Cµi ®Æt truyÒn th«ng. Qu¸ tr×nh cµi ®Æt truyÒn th«ng ®Ó chän c¸p, cÊu h×nh CPU, c¸c ®Þa chØ truyÒn th«ng. Ta tiÕn hµnh nh− sau: + Tõ thanh thùc ®¬n ViewCommunications nh− h×nh vÏ. + Sau khi hép tho¹i Communications Setup xuÊt hiÖn nh¸y ®óp vµo biÓu t−îng trªn cïng bªn ph¶i. Hép tho¹i Setting the PG/PC xuÊt hiÖn. Trong hép tho¹i cã nhiÒu øng dông kh¸c nhau nh− lµ STEP 7 vµ Win CC, v× thÕ ta cÇn ph¶i lùa chän øng dông cÇn ®Æt tham sè. Khi ®· lùa chän “Micro/WIN” vµ ®· cµi ®Æt ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 49 H×nh10: Hép tho¹i Set PG/PC Interface trong phÇn cøng, ta cÇn ®Æt thuéc tÝnh thùc sù cña viÖc kÕt nèi phÇn cøng. §Çu tiªn cÇn ph¶i x¸c ®Þnh giao thøc ®Þnh sö dông trong m¹ng. Nªn sö dông lo¹i PPI. Sau khi ®· lùa chän giao thøc sö dông ph¶i lùa chän tham sè giao diÖn chÝnh x¸c trong hép tho¹i. Trong ®ã chøa s½n c¸c giao diÖn ®¨ cµi ®Æt cïng víi lo¹i giao thøc trong ngoÆc ®¬n. Ch¼ng h¹n chän “PC/PPI cable(PPI)”. Sau ®ã ta ph¶i lùa chän c¸c tham sè liªn quan víi cÊu h×nh hiÖn cã. KÝch vµo nót “Properties....” trong hép tho¹i ®Ó lùa chän. - N¹p ch−¬ng tr×nh vµo CPU. Sau khi cµi ®Æt truyÒn th«ng ta n¹p ch−¬ng tr×nh vµo CPU b»ng viÖc Download ch−¬ng tr×nh. 5. C¸ch Download mét ch−¬ng tr×nh NÕu ®· thiÕt lËp thµnh c«ng liªn kÕt gi÷a PC vµ PLC ta cã thÓ Download ch−¬ng tr×nh tíi PLC ®ã. * Chó ý: Khi Download ch−¬ng tr×nh tíi PLC néi dung cña nã sÏ ®−îc ghi ®Ì lªn néi dung hiÖn thêi cña PLC .V× vËy ph¶i ch¾c ch¾n lµ muèn ghi ®Ì lªn tr−íc khi b¾t ®Çu Download . ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 50 C¸c b−íc tiÕn hµnh: + Tr−íc khi Download ta ph¶i ch¾c ch¾n PLC ë chÕ ®é STOP . KiÓm tra ®Ìn b¸o hiÖu cña PLC, nÕu ch−a ë tr¹ng th¸i ®ã ph¶i kÝch nut “STOP” trªn thanh c«ng cô hoÆc chän PLCSTOP . + KÝch nót trªn thanh c«ng cô hay chän PLC Download + Theo mÆc ®Þnh, hép kiÓm “Program Code Block”, “Data Block”, “CPU conguartion” ®· ®−îc ®¸nh dÊu . NÕu kh«ng muèn Download khèi nµo cã thÓ xo¸ bá ®¸nh dÊu. - KÝch vµo “OK” ®Ó b¾t ®Çu. - NÕu Download thµnh c«ng hép tho¹i “Download Successful” xuÊt hiÖn. - ChuyÓn tr¹ng th¸i cña PLC tõ STOP sang RUN tr−íc khi ch¹y ch−¬ng tr×nh trªn PLC. - NÕu Download kh«ng thµnh c«ng ta ph¶i thiÕt lËp l¹i truyÒn th«ng gi÷a PLC vµ PC vµ thùc hiÖn l¹i c¸c b−íc nh− trªn. 3.1.2. PhÇn cøng PLC Simatic S7 - 200 3.1.2.1. Chän hÖ thèng c¶m biÕn Trong m« h×nh cã sö dông hÖ thèng c¶m biÕn møc lµ c¸c phao, hÖ thèng c¸c phao nµy cã t¸c dông b¸o møc dung dÞch trong b×nh vÒ bé ®iÒu khiÓn trung t©m. Do kh«ng cã thiÕt bÞ chuyªn dông nªn hÖ thèng c¶m biÕn møc ®−îc chóng t«i thiÕt kÕ: tõ c¸c c«ng t¾c hµnh tr×nh vµ c¸c phao næi, c¸c phao ®−îc nèi cøng víi c¸c cÇn g¹t cña c«ng t¾c hµnh tr×nh, khi cã dung dÞch phao sÏ næi vµ ®ãng tiÕp ®iÓm l¹i ®−a tÝn hiÖu digital vÒ bé ®iÒu khiÓn PLC S7 – 200, t¹i ®©y PLC sÏ xö lý tÝn hiÖu vµ ®−a ra lÖnh ®iÒu chØnh c¬ cÊu chÊp hµnh. 3.1.2.2. Kh¸i qu¸t chung vÒ PLC ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic lËp tr×nh ®−îc (PLC) hiÖn nay cã øng dông rÊt réng r·i. Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn cña PLC cã thÓ thay thÕ c¶ mét m¶ng r¬le, h¬n ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 51 thÕ n÷a, PLC gièng nh− mét m¸y tÝnh nªn cã thÓ lËp tr×nh ®−îc. Ch−¬ng tr×nh cña PLC cã thÓ thay thÕ rÊt dÔ dµng, c¸c ch−¬ng tr×nh con còng cã thÓ ®−îc söa ®æi nhanh chãng. V× vËy kh«ng chØ cã c¸c chuyªn gia phÇn mÒm mµ ngay c¶ c¸c kü thuËt viªn hay ng−êi vËn hµnh còng cã thÓ lËp tr×nh ®−îc cho PLC. Trong c¹nh tranh c«ng nghiÖp th× hiÖu qu¶ cña nÒn s¶n xuÊt nãi chung lµ ch×a kho¸ cña thµnh c«ng. HiÖu qu¶ cña nÒn s¶n xuÊt bao trïm nh÷ng lÜnh vùc nh−: - Tèc ®é s¶n xuÊt ra mét s¶n phÈm cña thiÕt bÞ vµ cña d©y chuyÒn ph¶i nhanh. - Gi¸ nh©n c«ng vµ vËt liÖu lµm ra s¶n phÈm ph¶i h¹. - ChÊt l−îng cao vµ Ýt phÕ phÈm. - Thêi gian chÕt cña m¸y mãc lµ tèi thiÓu. - M¸y s¶n xuÊt cã gi¸ rÎ. C¸c bé ®iÒu khiÓn ch−¬ng tr×nh ®¸p øng ®−îc hÇu hÕt c¸c yªu cÇu trªn vµ nh− lµ yÕu tè chÝnh trong viÖc n©ng cao h¬n n÷a hiÖu qu¶ s¶n xuÊt trong c«ng nghiÖp. Tr−íc ®©y th× viÖc tù ®éng ho¸ chØ ®−îc ¸p dông trong s¶n xuÊt hµng lo¹t n¨ng suÊt cao. HiÖn nay cÇn thiÕt ph¶i tù ®éng ho¸ c¶ trong s¶n xuÊt nhiÒu lo¹i kh¸c nhau víi sè l−îng kh«ng lín, ®Ó n©ng cao n¨ng suÊt, chÊt l−îng vµ nh»m cùc tiÓu ho¸ vèn ®Çu t− cho xÝ nghiÖp. C¸c thÕ hÖ PLC míi, c¸c hÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t (FMS) bao gåm c¸c thiÕt bÞ nh− m¸y ®iÒu khiÓn sè, robot c«ng nghiÖp, d©y truyÒn tù ®éng, m¸y tÝnh ho¸ c«ng nghiÖp ®· ®¸p øng rÊt tèt c¸c yªu cÇu nµy. 3.1.2.3. Sù ph¸t triÓn cña PLC. Trong qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt, tr−íc ®©y ng−êi ta chØ ph©n biÖt hai ph¹m trï kü thuËt ®iÒu khiÓn b»ng c¬ khÝ vµ ®iÒu khiÓn b»ng ®iÖn tö. Tõ cuèi thÕ kû XX ng−êi ta ®· dïng nhiÒu chØ tiªu chi tiÕt ®Ó ph©n biÖt c¸c lo¹i kü thuËt ®iÒu khiÓn, v× trong thùc tÕ s¶n xuÊt cßn ®ßi hái tæng thÓ nh÷ng hÖ thèng m¸y chø kh«ng chØ ®iÒu khiÓn tõng m¸y ®¬n lÎ. ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 52 ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic kh¶ tr×nh PLC ®−îc s¸ng t¹o tõ nh÷ng ý t−ëng ban ®Çu cña mét nhãm kü s− thuéc h·ng general motors vµo nh÷ng n¨m 1968- 1970. Nã ph¸t triÓn trªn c¬ së m¸y tÝnh vµ ®· tõng b−íc ph¸t triÓn tiÕp cËn theo c¸c nhu cÇu cña c«ng nghÖ. Quy tr×nh lËp tr×nh lóc ban ®Çu ®−îc chuÈn bÞ ®Ó sö dông trong c¸c xÝ nghiÖp ®iÖn tö mµ r¬le ®iÖn tõ ë ®ã kh«ng ®¸p øng ®−îc nh÷ng yªu cÇu ®iÒu khiÓn cao. Ngµy nay, do yªu cÇu cña nÒn s¶n xuÊt lµ cÇn ph¶i mét lóc cã thÓ ®iÒu khiÓn ®−îc nhiÒu quy tr×nh c«ng nghÖ. Do ®ã PLC ®· ph¸t triÓn rÊt m¹nh vÒ sè l−îng ®Çu vµo/ra vµ c¸c bé nhí ch−¬ng tr×nh cña nã. Lo¹i PLC cì võa m· hiÖu CQM1H cã tèi ®a 512 ®Çu vµo/ra, bé nhí ch−¬ng tr×nh 15,2 kword, lín h¬n nhiÒu so víi c¸c bé ®iÒu khiÓn PLC tr−íc kia chØ cã vµi chôc ®Çu vµo/ra vµ bé nhí ch−¬ng tr×nh chØ tèi ®a lµ 1kword ®Õn 2 kword. §Ó cho phÐp ng−êi sö dông trao ®æi th«ng tin gi÷a c¸c m«i tr−êng lµm viÖc, ng−êi ta con trang bÞ thªm cho PLC hÖ thèng th«ng tin, c¸c bé ®iÒu khiÓn kh¶ tr×nh lo¹i nhá PLC S7-200 cña siemens hiÖn ®−îc thiÕt lËp c¸c chøc n¨ng c«ng nghÖ th«ng tin. C¸c chøc n¨ng nµy ®−îc cung cÊp bëi bé xö lý truyÒn th«ng c«ng nghiÖp m¹ng ethernet. C¸c chøc n¨ng th«ng tin ®Æc biÖt sÏ rÊt h÷u Ých trong c¸c øng dông nh−: tù ®éng ho¸ trong toµ nhµ, c¸c tr¹m thuû ®iÖn, c¸c tr¹m ph¸t ®iÖn nhê søc giã hay c¸c hÖ thèng giao th«ng vËn t¶i. Ngoµi ra PLC hiÖn ®¹i cßn ®−îc trang bÞ h¹i lo¹i CS1 vµ CJ1 héi tô nh÷ng tiÕn bé cña ngµnh c«ng nghÖ tù ®éng ho¸. CJ1 chØ cã kÝch th−íc rÊt khiªm tèn ch−a cao b»ng chiÕc card visit nh−ng cã thÓ qu¶n lý tíi 2560 ®Çu vµo/ra. Khi sè ®Çu vµo ra t¨ng lªn, ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn còng sÏ dµi ra vµ phøc t¹p h¬n, v× vËy dÉn tíi thêi gian quÐt thùc thi ch−¬ng tr×nh sÏ chËm ®i. CJ1 cã thÓ xö lý nhanh h¬n tíi 30 lÇn so víi thÕ hÖ PLC tr−íc, nã cã thÓ thùc thi 30.000 lÖnh chØ trong thêi gian 1ms. Lo¹i PLC míi nµy mang l¹i nh÷ng lîi Ých ®ã lµ tÝnh n¨ng hç trî nhiÒu ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 53 ng−êi lËp tr×nh, thËm trÝ lµ cïng mét lóc. Nh÷ng øng dông ®ßi hái thêi gian ®¸p øng cao còng th−êng lµ nh÷ng øng dông phøc t¹p, yªu cÇu nhiÒu c«ng søc. TÝnh hiÖu qu¶ cña PLC nµy cßn ®−îc thÓ hiÖn kh¶ n¨ng ph©n t¸n c¸c ®Çu vµo ra trªn nhiÒu khu vùc kh¸c nhau nh−ng vÉn ®−îc qu¶n lý tËp trung. Ngoµi kh¶ n¨ng gi¶m ®¸ng kÓ d©y dÉn kÕt nèi, t¨ng ®é tin cËy vµ gi¶m thêi gian söa lçi, PLC cßn cã tÝnh n¨ng vµo ra th«ng minh. VÝ dô: mét ®Çu ra r¬le cã thÓ tù ghi l¹i sè lÇn ®ãng më tiÕp ®iÓm. cpu cña PLC chÝnh cã thÓ ®äc th«ng tin nµy vµ th«ng b¸o cho nh©n viªn b¶o d−ìng cÇn kiÓm tra hay thay thÕ tiÕp ®iÓm khi tuæi thä lµm viÖc ®Õn h¹n. Lo¹i CS1D lµ mét lo¹i PLC míi cã tÝnh n¨ng dù phßng ë nhiÒu cÊp ®é. - Dù phßng nguån: Trªn rack cña CS1d cã thÓ l¾p 2 bé nguån, mçi khi mét trong hai bé bÞ háng , lËp tøc sÏ cã bé dù phßng thay thÕ vµo, ®¶m b¶o hÖ thèng kh«ng bÞ ¶nh h−ëng. - Dù phßng cpu: CS1D hç trî 2 cpu ch¹y song song víi c¬ chÕ ®ång bé d÷ liÖu vµ tr¹ng th¸i víi nhau. Khi module gi¸m s¸t cã sù cè ë mét trong hai cpu nµy th× cpu cßn l¹i sÏ trë thµnh cpu chÝnh tÝch cùc. - Dù phßng bus: Th«ng tin gi÷a c¸c PLC sÏ ®−îc ®¶m b¶o th«ng suèt c¶ khi mét ®−êng c¸p bÞ háng th«ng qua c¬ chÕ ®−êng vßng. Khi bÊt kú mét thµnh phÇn nµo cña hÖ thèng cã dù phßng bÞ sù cè, ng−êi vËn hµnh cã thÓ thay thÕ nã b»ng mét module míi mµ kh«ng cÇn t¾t nguån. Sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ ®· gióp PLC ngµy mét m¹nh h¬n, th«ng minh h¬n, nhá h¬n, trong khi ®ã sù c¹nh tranh cña thÞ tr−êng lai lµm cho gi¸ thµnh cña nã ngay cµng gi¶m ®i dÉn ®Õn kh¶ n¨ng øng dông cña nã ngµy cµng cao vµ mang l¹i mu«n vµn lîi Ých cho nh©n lo¹i. 3.1.2.4 Vai trß cña PLC. Trong mét hÖ thèng thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng, bé ®iÒu khiÓn PLC ®−îc coi nh− bé n·o cã kh¶ n¨ng ®iÒu hµnh toµn bé hÖ thèng. Víi mét ch−¬ng th×nh øng dông ®iÒu khiÓn ( l−u gi÷ trong bé nhí PLC ) trong kh©u chÊp hµnh, ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 54 PLC gi¸m s¸t chÆt chÏ, æn ®Þnh chÝnh x¸c tr¹ng th¸i cña hÖ thèng th«ng qua tÝn hiÖu cña c¸c thiÕt bÞ ®Çu vµo. Sau ®ã nã sÏ c¨n cø trªn ch−¬ng tr×nh logic ®Ó x¸c ®Þnh tiÕn tr×nh ho¹t ®éng ®ång thêi truyÒn tÝn hiÖu tíi thiÕt bÞ ®Çu ra. PLC cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó ®iÒu khiÓn nh÷ng thao t¸c øng dông ®¬n gi¶n, lÆp ®i lÆp l¹i hoÆc mét vµi thiÕt bÞ trong sè chóng cã thÓ ®−îc nèi m¹ng cïng víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn trung t©m hoÆc nh÷ng m¸y tÝnh trung t©m th«ng qua mét phÇn cña m¹ng truyÒn dÉn, Víi môc ®Ých ®Ó tæ hîp viÖc ®iÒu khiÓn mét qu¸ tr×nh xö lý phøc t¹p. Tr−íc kia bé PLC gi¸ rÊt ®¾t, kh¶ n¨ng ho¹t ®éng bÞ h¹n chÕ vµ quy tr×nh lËp tr×nh rÊt phøc t¹p. V× nh÷ng lý do ®ã mµ nã chØ ®−îc dïng cho nh÷ng m¸y vµ thiÕt bÞ ®Æc biÖt cã sù thay ®æi thiÕt kÕ cÇn ph¶i tiÕn hµnh ngay c¶ trong giai ®o¹n lËp b¶ng nhiÖm vô vµ lËp luËn chøng. Ngµy nay, víi nh÷ng tiÕn bé nhanh chãng trong c«ng nghÖ siªu nhá ®em l¹i hiÖu n¨ng cao vµ tèi thiÓu ho¸ kÝch th−íc, chóng ®· më ra thÞ tr−êng míi cho PLC. C¸c phÇn cøng ®iÒu khiÓn hoÆc c¸c ®iÒu khiÓn dùa trªn m¸y tÝnh PC ( Personal Computer ) ®−îc më réng víi c¸c tÝnh n¨ng thùc, nay ®· cã thÓ ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh tù ®éng ho¸ phøc t¹p. NhiÒu lo¹i PLC kh¸c nhau bao trïm nhiÒu chøc n¨ng, tõ c¸c m¸y tÝnh m¹ng nhá vµ c¸c khèi ph©n t¸n cho tíi c¸c PLC hiÖu n¨ng cao, Ýt lçi, cã tÝnh modul. Chóng kh¸c nhau vÒ tèc ®é xö lý, kh¶ n¨ng nèi m¹ng hoÆc c¸c modul vµo ra. C¸c PC hiÖn ®¹i ®· cho phÐp ph¸t triÓn c«ng cô lËp tr×nh PLC nhanh chãng trong vßng 10 n¨m qua. C¸c ph−¬ng ph¸p lËp tr×nh PLC truyÒn thèng nh− danh s¸ch lÖnh, logic b−íc hoÆc s¬ ®å hµm hÖ thèng ®iÒu khiÓn, cho tíi nay ®ang ®−îc ¸p dông m¹nh mÏ vµ ®ang trªn con ®−êng ®¹t tíi ®Ønh cao cña nã. 3.1.2.5. ¦u ®iÓm cña PLC. Víi kh¶ n¨ng lËp tr×nh ®¬n gi¶n, cïng víi sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ m¸y tÝnh. §Õn nay bé ®iÒu khiÓn PLC ®¹t ®−îc nh÷ng −u thÕ c¬ b¶n trong viÖc øng dông ®iÒu khiÓn c¸c d©y truyÒn c«ng nghÖ: ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 55 * ChuÈn bÞ vµo t¸c ®éng nhanh: ThiÕt kÕ modul cho phÐp thÝch nghi ®¬n gi¶n víi bÊt kú mäi chøc n¨ng ®iÒu khiÓn. Khi bé ®iÒu khiÓn vµ c¸c bé phô kiÖn ®· ®−îc l¾p ghÐp th× bé PLC vµo t− thÕ s½n sµng lµm viÖc ngay. * §é tin cËy cao vµ ngµy cµng t¨ng: C¸c thµnh phÇn ®iÖn tö cã tuæi thä dµi h¬n so víi c¸c thiÕt bÞ c¬. §é tin cËy cña PLC ngµy cµng cao vµ tuæi thä ngµy cµng t¨ng. ViÖc b¶o d−ìng ®Þnh kú th−êng lµ cÇn thiÕt ®èi víi ®iÒu khiÓn R¬le nh−ng víi PLC viÖc nµy ®−îc lo¹i bá. * DÔ dµng thay ®æi hoÆc so¹n th¶o ch−¬ng tr×nh: Nh÷ng thay ®æi cÇn thiÕt c¶ khi b¾t ®Çu khëi ®éng hoÆc nh÷ng lóc tiÕp theo ®Òu cã thÓ thùc hiÖn dÔ dµng mµ kh«ng cÇn bÊt cø mét thao t¸c nao ë phÇn cøng. MÆt kh¸c cã thÓ thay ®æi mµ kh«ng tæn thÊt g× vÒ mÆt kinh tÕ. * Sù ®¸nh gi¸ c¸c nhu cÇu la ®¬n gi¶n: NÕu biÕt chÝnh x¸c sè ®Çu vµo vµ ®Çu ra cÇn thiÕt th× cã thÓ ®¸nh gi¸ kÝch cì yªu cÇu cña bé nhí ( ®é dµi cña ch−¬ng tr×nh) tèi ®a lµ bao nhiªu. Do ®ã cã thÓ dÔ dµng, nhanh chãng lùa chon lo¹i PLC phï hîp víi yªu cÇu ®Ò ra. * Xö lý t− liÖu tù ®éng: Trong nhiÒu bé ®iÒu khiÓn PLC viÖc xö lý t− liÖu ®−îc tiÕn hµnh tù ®éng lµm cho viÖc thiÕt kÕ tù ®éng trë nªn ®¬n gi¶n. * Kh¶ n¨ng t¸i t¹o: Ng−êi ta −a dung c¸c bé PLC h¬n c¸c bé ®iÒu khiÓn kh¸c kh«ng chØ v× nã cã thÓ sö dông thuËn lîi cho c¸c m¸y ®· lµm viÖc æn ®Þnh mµ cßn v× nã cã thÓ ®¸p øng nhu cÇu cña c¸c thiÕt bÞ mÉu ®Çu tiªn mµ ng−êi ta cã thÓ thay ®æi c¶i tiÕn trong qu¸ tr×nh vËn hµnh. * TiÕt kiÖm kh«ng gian: PLC ®ßi hái Ýt kh«ng gian h¬n so víi ®iÒu khiÓn b»ng r¬le t−¬ng øng. Trong nhiÒu tr−êng hîp kh«ng gian ®−îc thu hÑp v× cã nhiÒu bé phËn ®−îc gi¶m bít. ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 56 Sù c¶i biÕn thuËn tiÖn: Nh÷ng bé ®iÒu khiÓn nÕu chØ muèn c¶i biÕn mét bé phËn nhá trong d·y chøc n¨ng, cã thÓ c¶i t¹o mét c¸ch ®¬n gi¶n b»ng c¸ch sao chÐp, c¶i biÕn hoÆc thªm vµo phÇn míi. So víi kü thuËt ®iÒu khiÓn b»ng r¬le ë ®©y cã thÓ gi¶m phÇn lín tæng thêi gian l¾p r¸p, do cã thÓ lËp tr×nh c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn tr−íc hoÆc trong khi l¾p r¸p b¼ng ®iÒu khiÓn. * So víi bé ®iÒu khiÓn b»ng R¬le th× viÖc l¾p ®Æt bé PLC ®¬n gi¶n h¬n nhiÒu so víi viÖc l¾p ®Æt mét bé ®iÒu khiÓn b»ng R¬le. * ThÝch øng trong m«i tr−êng kh¾c nghiÖt: C¸c PLC cã thÓ lµm viÖc trong m«i tr−êng nhiÖt ®é cao, ®é Èm cho phÐp, sù dao ®éng cña ®iÖn ¸p lín… * Cã thÓ tÝnh to¸n ®−îc gi¸ thµnh: Khi ®iÒu khiÓn mét hÖ thèng nµo ®ã ta lËp ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn vµ chon thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn. Nh− vËy víi yªu cÇu cña c«ng nghÖ ta cã thÓ lùa chän ®−îc thiÕt bÞ vµ tÝnh to¸n ®−îc chi phÝ cña mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn. * So s¸nh víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn logic th«ng th−êng (d¹ng kinh ®iÓn) th× hÖ thèng ®iÒu khiÓn dung PLC cã nh÷ng chØ tiªu −u viÖt h¬n h¼n: ChØ tiªu §iÒu khiÓn Logic kinh ®iÓn §iÒu khiÓn Logic kh¶ tr×nh PhÇn tö ®iÒu khiÓn (PhÇn cøng) Môc ®Ých ®Æc biÖt Môc ®Ých chung Ph¹m vi ®iÒu khiÓn Nhá vµ trung b×nh Trung b×nh vµ lín Thay ®æi hoÆc thªm bít Khã DÔ B¶o tr× b¶o d−ìng Khã thùc hiÖn DÔ thùc hiÖn §é tin cËy Phô thuéc vµo thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o Cao HiÖu qu¶ kinh tÕ ¦u ®iÓm ë vïng ho¹t ®éng c«ng suÊt nhá ¦u ®iÓm víi mäi vïng ho¹t ®éng ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 57 * øng dông ®iÒu khiÓn trong ph¹m vi réng: Ngµy nay, víi nhiÒu chøc n¨ng, PLC cho phÐp ta øng dông chóng vµo rÊt nhiÒu hÖ thèng ®iÒu khiÓn. 3.1.2.6 HiÖu qu¶ kinh tÕ cña PLC. Khi sö dông mét ph−¬ng ¸n nµo trong ®iÒu khiÓn tù ®éng th× ngoµi yÕu tè kü thuËt chóng ta còng ph¶i xÐt ®Õn tÝnh kinh tÕ cña ph−¬ng ¸n ®ã ®Ó xem ph−¬ng ¸n cã thÓ kh¶ thi hay kh«ng?. NÕu ph−¬ng ¸n ®ã kh¶ thi th× c¶ hai yÕu tè kinh tÕ kü thuËt ®Òu ph¶i ®¶m b¶o. Do PLC ra ®êi thay thÕ cho hÖ r¬le nªn viÖc so s¸nh PLC vµ hÖ r¬le ®· ®−îc c¸c nhµ ®Çu t− tÝnh to¸n vµ ®−a ra kÕt qu¶ d−íi ®©y: Tõ h×nh 2.1 cã thÓ thÊy r»ng: VÒ mÆt kinh tÕ, viÖc sö dông PLC kinh tÕ h¬n hÖ R¬le rÊt nhiÒu ë quy m« s¶n xuÊt lín, v× tæng chi phÝ cña mét hÖ PLC thÊp h¬n so víi tæng chi phÝ cho mét hÖ R¬le. VÒ mÆt kü thuËt, th× viÖc sö dông bé PLC cã mét h¹n chÕ lµ ph¶i dïng ®éi ngò nh©n viªn kü thuËt tr×nh ®é cao th× míi cã thÓ thiÕt kÕ lËp tr×nh vµ Gi ¸ tiÒn Sè luîng ®Çu vµo/ra So s¸nh gi÷a hÖ kinh tÕ R¬le vµ PLC LËp tr×nh PLC Tæng gi ¸trÞ cña R¬le Tæng gi ¸trÞ cña PLC Logic m¹ch cøng hÖ R¬le PhÇn cøng PLC PhÇn cøng hÖ R¬le - cuén tõ H×nh 11: So sµnh kinh tÕ R¬le vµ PLC ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 58 thao t¸c bé PLC. Tuy nhiªn víi tÝnh n¨ng h¬n h¼n hÖ r¬le, ng−êi ta ®· sö dông PLC thay thÕ cho hÖ r¬le. D−íi ®©y chóng t«i ®−a ra mét sè −u, nh−îc ®iÓm vÒ mÆt kü thuËt cña hai hÖ ®iÒu khiÓn nµy: §iÒu khiÓn b»ng R¬le §iÒu khiÓn b»ng PLC ¦u ®iÓm * N¾m biÕt ®−îc vµ ®é tin cËy trong mét thêi gian dµi. * N¾m biÕt ®−¬c ®é tin cËy. * NhiÒu bé phËn ®· tiªu chuÈn ho¸. * RÊt Ýt nh¹y c¶m víi nhiÔu. * Kinh tÕ nhÊt ®èi víi hÖ thèng nhá. ¦u ®iÓm * §é tin cËy cao nhê sö dông c¸c phÇn tö tiÕp xóc. * Thay ®æi dÔ dµng qua c«ng nghÖ phÝch c¾m. * L¾p ®Æt ®¬n gi¶n. * Thay ®æi nhanh quy tr×nh ®iÒu khiÓn mµ kh«ng cÇn thay ®æi phÇn cøng. * KÝch th−íc nhá. * Cã thÓ nèi víi m¹ng m¸y tÝnh. Nh−îc ®iÓm * Thêi gian l¾p ®Æt l©u ( nèi d©y, nèi m¹ch). * Thay ®æi quy trinh rÊt khã kh¨n do ph¶i ®æi l¹i phÇn cøng cña hÖ thèng. * Khã theo dâi vµ kiÓm tra c¸c hÖ thèng lín, phøc t¹p. * Cã h− hao trong sö dông, do ®ã cÇn b¶o d−ìng th−êng xuyªn. * KÝch th−íc lín. Nh−îc ®iÓm * Gi¸ thµnh t¹o dùng cao. * Ng«n ng÷ lËp tr×nh lµ ng«n ng÷ "®ãng", mçi h·ng s¶n xuÊt cã mét ng«n ng÷ riªng, dÉn ®Õn khã kh¨n cho viÖc trao ®æi ng«n ng÷ lËp tr×nh. ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 59 Nh÷ng −u ®iÓm trªn ®©y cña bé ®iÒu khiÓn PLC so víi bé ®iÒu khiÓn b»ng r¬le ®· cho phÐp nã cã mÆt hÇu hÕt trong qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn tõng m¸y, thiÕt bÞ s¶n xuÊt ®éc lËp hoÆc c¶ mét d©y chuyÒn s¶n xuÊt lín. Vµ ®Æc biÖt bé ®iÒu khiÓn PLC ®· thay thÕ hoµn toµn bé ®iÒu khiÓn b»ng r¬le trong nh÷ng qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn quan träng cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. 3.1.2.7. øng dông cña PLC §èi víi mçi hÖ thèng ®iÒu khiÓn, PLC ®Òu cã nh÷ng chøc n¨ng kh¸c nhau ®Ó øng dông vµo hÖ thèng ®ã. D−íi ®©y chóng t«i xin tr×nh bµy chøc n¨ng cña PLC ®èi víi tõng kiÓu ®iÒu khiÓn. KiÓu ®iÒu khiÓn Chøc n¨ng §iÒu khiÓn chuyªn gia gi¸m s¸t * Thay cho ®iÒu khiÓn r¬le * Thêi gian ®Õm * Thay cho c¸c panel ®iÒu khiÓn m¹ch in * §iÒu khiÓn tù ®éng, b¸n tù ®éng, b»ng tay c¸c m¸y vµ c¸c qu¸ tr×nh. §iÒu khiÓn d·y * Thùc hiÖn c¸c phÐp to¸n sè häc * Cung cÊp th«ng tin * §iÒu khiÓn liªn tôc (NhiÖt ®é ¸p xuÊt) * §iÒu khiÓn ®éng c¬ chÊp hµnh * §iÒu khiÓn ®éng c¬ b−íc §iÒu khiÓn mÒm dÎo * §iÒu hµnh qu¸ tr×nh vµ b¸o ®éng * Ph¸t hiÖn lçi vµ ®iÒu hµnh * GhÐp nèi víi m¸y tÝnh (RS232/RS242) * GhÐp nèi víi m¸y in * M¹ch tù ®éng ho¸ xÝ nghiÖp ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 60 Trong viÖc ®iÒu khiÓn, chøc n¨ng cña PLC cßn ®−îc thÓ hiÖn ë chç: - thu nhËn c¸c tÝn hiÖu ®Çu vµo, tÝn hiÖu ph¶n håi (Tõ c¸c c¶m biÕn) - Liªn kÕt ghÐp nèi vµ ®ãng më m¹ch phï hîp víi ch−¬ng tr×nh - TÝnh to¸n vµ so¹n th¶o c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn trªn c¬ së so s¸nh c¸c th«ng tin thu ®−îc - Ph¸t triÓn c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn ®ã ®Õn c¸c ®Þa chØ thÝch hîp. Trong s¶n xuÊt, bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC ®−îc øng dông rÊt phæ biÕn. D−íi ®©y chóng t«i ®−a ra mét sè øng dông cña nã. * HÖ thèng b¬m cÊp n−íc: trong s¶n xuÊt, trong sinh ho¹t hay trong lÜnh vùc ch¨m sãc c©y trång trong nhµ kÝnh, cã nh÷ng yªu cÇu tù ®éng b¬m n−íc víi nh÷ng ch−¬ng tr×nh kh¸c nhau: + HÖ thèng b¬m n−íc cung cÊp cho s¶n xuÊt vµ sinh ho¹t: trong c¸c xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp hay c¸c khu nhµ ë cao tÇng, th−êng ®−îc thiÕt kÕ cã hå chøa n−íc phôc vô cho s¶n suÊt vµ sinh ho¹t. §éng c¬ b¬m n−íc cña hå chøa theo nguyªn t¾c: - Khi møc n−íc trong hå gi¶m xuèng d−íi møc thÊp th× ®éng c¬ ®−îc cÊp ®iÖn ®Ó b¬m n−íc tõ giÕng hay tõ hÖ thèng n−íc thuû côc vµo hå chøa - Khi mùc n−íc trong hå t¨ng lªn ®Õn møc cao th× ®éng c¬ bÞ ng¾t ®iÖn vµ ngõng b¬m. - §éng c¬ b¬m cã thÓ ho¹t ®éng ë chÕ ®é tù ®éng hay chÕ ®é ®iÒu khiÓn b»ng tay. + HÖ thèng b¬m n−íc th¶i c«ng nghiÖp: Trong c«ng nghiÖp, mét sè nhµ m¸y, xÝ nghiÖp trong n−íc th¶i cã mang theo ho¸ chÊt ®éc h¹i nªn kh«ng trùc tiÕp th¶i ra m«i tr−êng mµ ph¶i cho vµo mét hå chøa. Sau khi sö lý c¸c lo¹i ho¸ chÊt ®éc h¹i míi ®−îc b¬m n−íc ®· xö lý ra m«i tr−êng bªn ngoµi. §èi víi hÖ thèng lo¹i nµy, khi mùc n−íc trong hå lªn ®Õn møc cao th× ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b¬m n−íc ph¶i th¶i ®i, khi mùc n−íc xuèng møc thÊp th× ®iÓu khiÓn ®éng c¬ ngõng l¹i. ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 61 + HÖ thèng b¬m n−íc, phun s−¬ng cho nhµ kÝnh, ho¹t ®éng theo giê tong ngµy vµ ngµy trong tuÇn: Mét sè lo¹i c©y trång ®−îc t−íi n−íc trong mçi ngµy hai lÇn vµo buæi s¸ng vµ buæi tèi, mçi lÇn t−íi trong thêi gian 5 phót. Mét sè lo¹i c©y kh¸c cã yªu cÇu t−íi n−íc c¸ch ngµy, hai ngµy t−íi mét lÇn vµo buæi tèi, thêi gian t−íi 5 phót. PLC hoµn toµn cã thÓ ®¸p øng c¸c yªu cÇu tù ®éng ®iÒu khiÓn trªn rÊt ®¬n gi¶n vµ Ýt hao tèn thiÕt bÞ ®iÖn h¬n so víi s¬ ®å ®iÓu khiÓn cã tiÕp ®iÓm dïng khÝ cô ®iÖn tõ. * HÖ thèng tù ®éng ®ãng më cöa: trong c¸c xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp, c¸c nhµ hµng kh¸ch s¹n cao cÊp, hay trong c¸c ho¹t ®éng phôc vô cho ®êi sèng, cho sinh ho¹t kh¸c, ng−êi ta cÇn mét hÖ thèng cöa tù ®éng më khi cã ng−êi hay xe vµo ra vµ tù ®ãng l¹i khi ng−êi hay xe ®· qua khái cöa. §èi víi c¸c hÖ thèng ®ãng më cöa tù ®éng nh− ®· nªu trªn, th−êng ®−îc thiÕt kÕ cã hai bé c¶m biÕn lµ lo¹i thu ph¸t hång ngo¹i ®−îc ®Æt ë bªn ngoµi vµ bªn trong cöa. Khi cã ng−êi hay xe ®Õn tr−íc cöa th× tia hång ngo¹i tõ bé ph¸t sÏ ph¶n chiÕu vÒ bé thu vµ cho ra tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®ãng hay më cöa. Th«ng th−êng, ng−êi ta ®Æt tiÕp ®iÓm hµnh tr×nh ®Ó giíi h¹n chu tr×nh më hay ®ãng cöa. Khi më hÕt cöa th× tiÕp ®iÓm hµnh tr×nh sÏ t¸c ®éng ng¾t m¹ch, ®ãng hÕt cöa th× tiÕp ®iÓm hµnh tr×nh còng sÏ t¸c ®éng ®Ó ng¾t m¹ch. HÖ thèng tù ®éng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ : trong lÜnh vùc trang thiÕt bÞ diÖn cho c¸c nhµ m¸y c«ng nghÖ hay c¸c m¸y c«ng cô hoÆc phô trî cho s¶n xuÊt, c¸c nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn tù déng ®iÒu khiÓn th−êng gÆp nh−: - §iÒu khiÓn ®éng c¬ ch¹y tuÇn tù hay dõng tuÇn tù. - §éng c¬ khëi ®éng kiÓu sao - tam gi¸c ®Ó giíi h¹n dßng - §éng c¬ ®Êu kiÓu tam gi¸c-sao ®Ó ®æi tèc ®é - §iÒu khiÓn ®éng c¬ m¸y nÐn khÝ. - §iÒu khiÓn tù ®éng hÖ thèng l¹nh c«ng nghiÖp Víi bé PLC, viÖc thùc hiÖn c¸c nguyªn t¾c tù ®éng ®iÒu khiÓn trªn sÏ trë thµnh rÊt ®¬n gi¶n. ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 62 - Nhµ s¶n xuÊt Thôy sÜ mikron chän PLC cña Siemens sö dùng trong x−ëng chÕ t¹o cña hä. PLC ®èi tho¹i qua hÖ thèng m¸y tÝnh c«ng nghiÖp ch¹y phÇn mÒm HMI lµ ch×a kho¸ ®Ó lµm cho hÖ thèng lín nµy ®Ï thiÕt lËp vµ sö dông. - Nhµ s¶n xuÊt ¤t« Jaguar (Anh) sö dông c¸c PLC vµ bé truyÒn ®éng ®Ó ®¶m b¶o ho¹t ®éng cña d©y chuyÒn s¶n xuÊt víi c¸c tÝnh n¨ng mosbus Ethernet TCP/IP vµ Web cho phÐp c¸c kü s− kiÓm tra t×nh tr¹ng thiÕt bÞ tõ mäi vÞ trÝ trong nhµ m¸y. Chóng t«i cã thÓ liÖt kª mét sè øng dung th«ng dông cña PLC: * HÖ thèng cÊp nhiªn liÖu * HÖ thèng ®iÒu khiÓn b¨ng truyÒn * §iÒu khiÓn d©y truyÒn ®ãng gãi * §iÒu khiÓn chuyÓn ®éng cña Robot * C«ng nghÖ giÊy * ChÕ t¹o kÝnh * S¶n xuÊt xi m¨ng * C«ng nghÖ in * Xö lý thùc phÈm * C¸c m¸y c«ng cô * S¶n xuÊt thuèc l¸ * C«ng nghiÖp giÊy vµ nghiÒn * §iÒu khiÓn qu¸ tr×nh th¸o rãt * ThiÕt bÞ xö lý ho¸ chÊt * §iÒu khiÓn thiÕt bÞ ®iÒu hoµ kh«ng khÝ * §iÒu khiÓn thiÕt bÞ xö lý gi¸m s¸t * D©y truyÒn chÕ t¹o linh kiÖn ®iÖn - ®iÖn tö * Nhµ m¸y ho¸ dÇu * HÖ thèng ®iÒu khiÓn ®Ìn giao th«ng ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 63 * HÖ thèng ®iÒu khiÓn ga xe löa * Nhµ m¸y chÕ t¹o ¤t« * HÖ thèng ®iÒu khiÓn an toµn * HÖ thèng ®iÒu khiÓn thang m¸y * HÖ thèng ®iÒu khiÓn nhµ m¸y ®iÖn * LuyÖn ph«i chÕ t¹o thÐp * Tù ®éng ho¸ trong x©y dùng * §iÒu khiÓn m¸y khoan…. * Tù ®éng ho¸ trong n«ng nghiÖp…. 3.1.2.8. CÊu tróc c¬ b¶n cña PLC. * CÊu tróc c¬ b¶n cña PLC nãi chung. ThiÕt bÞ lËp tr×nh Bé nhí Bé xö lÝ Giao diÖn xuÊt Giao diÖn nhËp Nguån c«ng suÊt HÖ thèng PLC H×nh 12: So sµnh kinh tÕ R¬le vµ PLC ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 64 *Bé sö lý trung t©m (CPU) : §−îc x©y dùng tõ c¸c vi sö lý (8 bit, 12 bit hoÆc 32 bit) cã c¸c bé nhí ch−¬ng tr×nh RAM, ROM. Th«ng th−êng nã cã 2 cæng giao diÖn víi thiÕt bÞ ngo¹i vi lµ m¸y tÝnh (PC) vµ bé lËp tr×nh. Bé xö lý trung t©m ghÐp nèi vµo - ra qua 3 BUS : BUS d÷ liÖu, BUS ®iÒu khiÓn vµ BUS ®Þa chØ. Chøc n¨ng cña bé vi sö lý trung t©m trong PLC lµ : ®iÒu khiÓn vµ kiÓm so¸t c¸c ch−¬ng tr×nh ®−îc l−u d÷ trong bé nhí mét c¸ch tuÇn tù. Nã liªn kÕt c¸c tÝn hiÖu l¹i víi nhau theo quy ®Þnh vµ tõ ®ã ®−a ra c¸c lÖnh cho ®Çu ra. Sù thao t¸c tuÇn tù cña ch−¬ng tr×nh dÉn ®Õn 1 thêi gian trÔ, khi ®ã bé ®Õm cña ch−¬ng tr×nh quÐt qua 1 ch−¬ng tr×nh ®Çy ®ñ råi sau ®ã l¹i lÆp l¹i. Thêi gian cña chu k× nµy ®−îc gäi lµ "thêi gian quÐt" vµ phô thuéc vµo dung l−îng cña bé nhí. *Bé nhí ch−¬ng tr×nh : th−êng lµ c¸c bé phËn l−u tr÷ ®iÖn tö nh− : RAM, PROM, hoÆc EPROM. Ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn khi t¶i xuèng tõ thiÕt bÞ lËp tr×nh, chóng sÏ ®−îc gi÷ l¹i trong c¸c bé nhí nµy. §Ó duy tr× ch−¬ng tr×nh trong tr−êng hîp mÊt ®iÖn nguån ®ét ngét, ta ph¶i cung c¸p 1 nguån dù phßng cho c¸c bé nhí nµy. Trong thiÕt kÕ ng−êi ta th−êng chia bé nhí thµnh tõng modul ®Ó cho phÐp ®iÒu khiÓn c¸c ch−¬ng tr×nh cã kÝch th−êng kh¸c nhau. Khi cÇn më réng bé nhí chØ cÇn c¾m thªm c¸c thÎ nhí ®iÖn tö vµo c¸c panel cña PLC. *modul ®Çu vµo : chøa c¸c bé läc vµ bé thÝch øng n¨ng l−îng. Nã cã chøc n¨ng chuÈn bÞ c¸c tÝn hiÖu cña phÇn tö ®Çu vµo d−íi d¹ng tÝn hiÖu t−¬ng tù hoÆc sè, sau ®ã chuyÓn vµ CPU ®Ó xö lý. §Ó thuËn tiÖn trong viÖc ®iÒu khiÓn, c¸c modul ®Çu vµo ®−îc thiÕt kÕ ®Ó cã thÓ nhËn nhiÒu ®Çu vµo vµ mçi ®Çu vµo th−êng ®−îc trang bÞ 1 ®ièt ph¸t quang ®Ó kiÓm tra h− háng. *modul ®Çu ra : ®−îc cÊu t¹o nh− modul ®Çu vµo. Nã cã chøc n¨ng truyÒn c¸c th«ng tin ®Õn c¸c phÇn tö kÝch ho¹t cho c¸c thiÕt bÞ lµm viÖc. V× ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 65 vËy modul ®Çu ra ®−îc thiÕt kÕ ®Ó thÝch hîp víi nhiÒu m¹ch phèi ghÐp kh¸c nhau. ViÖc kiÓm tra, quan s¸t trùc quan ®−îc thÓ hiÖn qua c¸c ®iot ph¸t quang ë mçi ®Çu ra. *Bé nguån cung cÊp : th«ng th−êng nguån cung cÊp cho PLC ®−îc cÊp tõ nguån 220V ~ hoÆc 110V~ (tÇn sè 50 ÷ 60 Hz) hoÆc 24V 1 chiÒu. Bé nguån sÏ cho ra c¸c ngån æn ®Þnh cao, cÊp cho CPU, hoÆc cho modul ®Çu vµo vµ modul ®Çu ra. 3.1.2.9. CÊu tróc c¬ b¶n cña PLC S7 - 200 víi khèi xö lý CPU224. * KÕt nèi víi m¸y tÝnh: §Ó cã thÓ lËp tr×nh ®iÒu khiÓn hÖ thèng vµ n¹p S7-200 cÇn ph¶i kÕt nèi nã víi m¸y tÝnh theo s¬ ®å nh− sau Modul më réng RS-232 RS-485 I0.0 ÷ I0.7 Q0.0 ÷ Q2.7 Module më réng H×nh13: S¬ ®å kÕt nèi tæng thÓ ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 66 * CÊu h×nh cøng CPU 224: S7-200 lµ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic kh¶ lËp tr×nh cña h·ng Siemens (CHLB §øc), cã cÊu tróc theo kiÓu modul vµ cã c¸c modul më réng. C¸c modul nµy sö dông cho nhiÒu môc ®Ých sö dông kh¸c nhau. HiÖn nay ®· xuÊt hiÖn trªn thÞ tr−êng víi rÊt nhiÒu lo¹i S7-200 víi tÝnh n¨ng ngµy cµng ®−îc c¶i tiÕn: tõ CPU 212, CPU 214… ®Õn CPU 224, CPU 226... ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn chóng t«i sö dông trong ®Ò tµi lµ CPU 224, v× vËy chóng t«i chØ tr×nh bµy cÊu tróc cña CPU 224. CPU 224 cã ®Çy ®ñ tÝnh n¨ng cña c¸c CPU phiªn b¶n tr−íc cïng víi nh÷ng c¶i tiÕn ®¸ng kÓ vÒ kü thuËt. * §Æc ®iÓm kü thuËt cña CPU 224: - Bé nhí ch−¬ng tr×nh : 8KB - Bé nhí d÷ liÖu: 5 KB - Ng«n ng÷ ch−¬ng tr×nh : LAD, FBD, STL - B¶o vÖ ch−¬ng tr×nh : 3 møc password b¶o vÖ - 256 bé ®Õm: 6 bé ®Õm tèc ®é cao(30 kHz), bé ®Õm A/B(tèi ®a 20 kHz), cã thÓ sö dông ®Õm tiÕn, ®Õm lïi hoÆc c¶ ®Õm tiÕn vµ lïi. H×nh14: M« h×nh phÇn cøng CPU224 §Ìn b¸o Cæng truyÒn th«ng §Çu ra §Çu vµo Nèi Modul më réng Nguån vµo Hép c«ng t¾c ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 67 - 128 bé Timer chia lµm 3 lo¹i cã ®é ph©n gi¶i kh¸c nhau: 4 bé Timer 1ms, 16 bé Timer 10 ms, 236 Timer 100 ms. - Sè ®Çu vµo ra: cã 14 ®Çu vµo sè, 10 ®Çu ra sè - Cã tèi ®a 94 ®Çu vµo sè, 74 ®Çu ra sè, 28 ®Çu vµo t−¬ng tù, 7 ®Çu ra t−¬ng tù víi 7 modul më réng t−¬ng tù vµ sè. - 2 bé ®iÒu chØnh t−¬ng tù - 2 ®Çu ph¸t xung tèc ®é cao, tÇn sè 20 kHz cho d·y xung kiÓu PTO hoÆc PWM. ViÖc kÕt hîp ®Çu ra sè tèc ®é cao vµ bé ®Õm tèc ®é cao cã thÓ sö dông cho c¸c øng dông cÇn ®iÒu khiÓn cã ph¶n håi tèc ®é. - Tèc ®é xö lý logic 0.37 μs - C¸c chÕ ®é ng¾t vµ xö lý ng¾t: ng¾t truyÒn th«ng, ng¾t theo s−ên lªn hoÆc s−ên xuèng cña xung, ng¾t cña bé ®Õm tèc ®é cao, vµ ng¾t truyÒn xung. * M« t¶ c¸c ®Ìn b¸o trªn CPU : - SP(®Ìn ®á ): §Ìn ®á b¸o hiÖu hÖ thèng bÞ háng. - RUN(®Ìn xanh): §Ìn xanh chØ ®Þnh PLC lµm viÖc vµ ch−¬ng tr×nh ®−îc n¹p vµo m¸y. - STOP:(®Ìn vµng): §Ìn vµng STOP chØ ®Þnh PLC ®ang ë chÕ ®é dõng, dõng ch−¬ng tr×nh ®ang thùc hiÖn l¹i. - Ix.x(®Ìn xanh): ®Ìn xanh ë cæng vµo chØ tr¹ng th¸i tøc thêi cña cæng vµo Ix.x. §Ìn nµy b¸o tÝn hiÖu tr¹ng th¸i cña tÝn hiÖu theo gi¸ trÞ logic cña cæng. - Qx.x(®Ìn xanh):§Ìn nµy b¸o hiÖu tr¹ng th¸i tøc thêi cña cæng ra Qx.x,tr¹ng th¸i tÝn hiÖu ®Çu ra theo gi¸ trÞ logic cña cæng. * Cæng truyÒn th«ng: S7 200 sö dông cæng RS485 víi phÝch nèi 9 ch©n ®Ó phôc vô cho viÖc ghÐp nèi víi thiÕt bÞ lËp tr×nh hoÆc víi tr¹m PLC kh¸c.Tèc ®é truyÒn cho m¸y lËp tr×nh (kiÓu PPI) lµ 9600 baud. Tèc ®é cung cÊp cña PLC theo kiÓu tù do lµ ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 68 tõ 300 ®Õn 38400 baud. S7 200 khi ghÐp nèi víi m¸y lËp tr×nh PG702 hoÆc c¸c m¸y lËp tr×nh thuéc hä PG7xx cã thÓ sö dông c¸p nèi th¼ng qua MPI .C¸p ®ã kÌm theo m¸y lËp tr×nh. GhÐp nèi m¸y tÝnh PC qua cæng RS 232 cÇn cã c¸p nèi PC/PPI víi bé chuyÓn ®æi RS232 /RS 485. * C«ng t¾c chän chÕ ®é lµm viÖc cho CPU 224 C«ng t¾c chän chÕ ®é lµm viÖc cã ba vÞ trÝ cho phÐp lùa chän c¸c chÕ ®é lµm viÖc kh¸c nhau cho CPU 224 - RUN cho phÐp PLC thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh.PLC S7 200 sÏ rêi khái chÕ ®é RUN vµ chuyÓn sang chÕ ®é STOP nÕu trong m¸y cã sù cè hoÆc trong ch−¬ng tr×nh gÆp lÖnh STOP ,thËm chÝ ngay c¶ khi c«ng t¾c ë chÕ ®é RUN . Nªn quan tr¹ng th¸i thùc t¹i cña PLC theo ®Ìn b¸o. - STOP c−ìng bøc PLC dõng c«ng viÖc thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh ®ang ch¹y vµ chuyÓn sang chÕ ®é STOP. ë chÕ ®é STOP PLC cho phÐp hiÖu chØnh l¹i ch−¬ng tr×nh hoÆc n¹p l¹i ch−¬ng tr×nh míi. - TERM cho phÐp m¸y lËp tr×nh quyÕt ®Þnh mét trong chÕ ®é lµm viÖc hoÆc ë RUN hoÆc ë STOP. * CÊu tróc bé nhí cña CPU 224 Bé nhí cña PLC S7 200 ®−îc chia lµm 4 vïng víi mét tô cã nhiÖm vô duy tr× d÷ liÖu trong kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh khi mÊt nguån.Bé nhí cña S7 200 cã tÝnh n¨ng ®éng cao ,®äc vµ ghi trong toµn vïng, lo¹i trõ c¸c bit nhí ®Æc biÖt chØ cã thÓ truy cËp ®Ó ®äc. - Vïng ch−¬ng tr×nh: Lµ miÒn bé nhí ®−îc sö dông ®Ó l−u tr÷ c¸c lÖnh ch−¬ng tr×nh. Vïng nµy thuéc kiÓu non- volatile ®äc ghi ®−îc. - Vïng tham sè: Lµ miÒn l−u gi÷ c¸c tham sè nh− : tõ khãa, ®Þa chØ tr¹m....Còng gièng nh− vïng ch−¬ng tr×nh ,vïng tham sè ®äc /ghi ®−îc. ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 69 - Vïng d÷ liÖu: §−îc sö dông ®Ó cÊt c¸c d÷ liÖu cña ch−¬ng tr×nh bao gåm c¸c kÕt qu¶ c¸c phÐp tÝnh, h»ng sè ®−îc ®Þnh nghÜa trong ch−¬ng tr×nh,bé ®Öm truyÒn th«ng. - Vïng ®èi t−îng: Bao gåm Timer, bé ®Õm tèc ®é cao vµ c¸c ®Çu ra t−¬ng tù. Vïng nµy kh«ng thuéc kiÓu non- volatile nh−ng ®äc /ghi ®−îc. - Vïng d÷ liÖu: Vïng d÷ liÖu lµ vïng cã ý nghÜa quan träng trong viÖc thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh . Nã lµ miÒn nhí ®éng, cã thÓ truy cËp theo tõng bit, tõng byte, tõ ®¬n hoÆc tõ kÐp. Vïng d÷ liÖu l¹i chia thµnh nhiÒu miÒn nhí nhá víi c¸c c«ng dông kh¸c nhau. C¸c vïng ®ã gåm: V - Variable memory (MiÒn nhí). I - Input image register (Bé ®Öm cæng vµo). O - Output image register (Bé ®Öm cæng ra). M - Internal memory bits (Vïng nhí néi). SM - Special memory bits (Vïng nhí ®Æc biÖt). * KÕt nèi PLC - KÕt nèi d©y cung cÊp cho CPU vµ c¸c ®Çu vµo ra cña CPU. ViÖc kÕt nèi d©y nguån cung cÊp cho CPU vµ nèi c¸c ®Çu vµo/ra cña CPU ®−îc m« t¶ nh− trªn h×nh vÏ: H×nh15: S¬ ®å nèi I/O ®èi víi CPU 224 AC/DC/Relay ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 70 Qua s¬ ®å kÕt nèi chóng ta thÊy r»ng nguån cung cÊp cho c¸c ®Çu vµo, ®Çu ra cña CPU lµ 24VDC TÊt c¶ c¸c ®Çu cuèi cña S7-200 ®−îc nèi ®Êt ®Ó ®¶m b¶o an toµn vµ ®Ó khö nhiÔu cho tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. Nguån cung cÊp cho c¶m biÕn còng lµ 24VCD còng lµ mét chiÒu cã thÓ sö dông cho c¸c ®Çu vµo c¬ së, c¸c modul më réng vµ c¸c cuén d©y r¬ le më réng. 3.1.3. Tr×nh tù thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn sö dông PLC. ViÖc lËp tr×nh cho PLC ®· ngµy cµng trë nªn phæ biÕn ë ViÖt Nam hiÖn nay nhê sù phæ cËp PLC cho rÊt nhiÒu øng dông. Ng−êi lËp tr×nh cã thÓ lËp tr×nh trªn m¸y tÝnh vµ viÕt ra c¸c ch−¬ng tr×nh theo yªu cÇu cô thÓ råi n¹p vµo PLC ®Ó ®iÒu khiÓn 1 hÖ thèng nµo ®ã. Quy tr×nh thùc hiÖn lµ : - Nghiªn cøu yªu cÇu ®iÒu khiÓn. - Ph©n ®Þnh ®Çu vµo vµ ®Çu ra. - ViÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. - N¹p ch−¬ng tr×nh vµo bé nhí PLC. - Cho PLC ch¹y thö ®Ó ®iÒu khiÓn ®èi t−îng. * Nghiªn cøu yªu cÇu ®iÒu khiÓn cña thiÕt bÞ. ®iÒu ®Çu tiªn chóng ta ph¶i quyÕt ®Þnh thiÕt bÞ hoÆc hÖ thèng nµo mµ chóng tao muèn ®iÒu khiÓn. Môc ®Ých chñ yÕu cña bé ®iÒu khiÓn ®−îc lËp tr×nh ho¸ lµ ®Ó ®iÒu khiÓn 1 hÖ thèng bªn ngoµi. HÖ thèng ®−îc ®iÒu khiÓn nµy cã thÓ lµ ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 71 1 thiÕt bÞ, m¸y mãc, hoÆc qu¸ tr×nh sö lý vµ th−êng ®−îc gäi lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn. * Ph©n ®Þnh nh÷ng ®Çu vµo vµ nh÷ng ®Çu ra. TÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ ®Çu vµo vµ ®Çu ra bªn ngoµi ®−îc nèi víi nh÷ng bé ®iÒu khiÓn PLC ph¶i ®−îc x¸c ®Þnh. Nh÷ng thiÕt bÞ ®Çu vµo lµ nh÷ng chñng lo¹i chuyÓn m¹ch, thiÕt bÞ c¶m øng… nh÷ng thiÕt bÞ ®Çu ra lµ nh÷ng thiÕt bÞ tõ tÝnh, nh÷ng van ®iÖn tõ, ®éng c¬ vµ ®Ìn chØ b¸o… Sau viÖc nhËn d¹ng nh÷ng chñng lo¹i thiÕt bÞ ®Çu vµo vµ ®Çu ra ®ã, ph©n c«ng nh÷ng sè l−îng phï hîp víi sè ®Çu vµo (input) vµ ®Çu ra (output) nèi d©y thùc tÕ sÏ kÕ tiÕp theo sè l−îng cña bé ®iÒu khiªn PLC. Sù ph©n ®Þnh sè l−îng nh÷ng ®Çu vµo vµ nh÷ng ®Çu ra ph¶i ®−îc ®−a ra ngoµi tr−íc viÖc nèi ®Çu d©y theo s¬ ®å ladder bëi v× sè lÖnh lµ gi¸ trÞ chÝnh x¸c cña nh÷ng tiÕp ®iÓm trong s¬ ®å ladder. * ViÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. TiÕp theo, viÕt ch−¬ng tr×nh d−íi d¹ng s¬ ®å ladder th«ng qua thø tù thao t¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn nh− ®· x¸c ®Þnh, theo tõng b−íc 1. Tõ s¬ ®å ladder cã thÓ dÞch sang c¸c d¹ng kh¸c ®Ó tiªn theo dâi ch−¬ng tr×nh. * N¹p ch−¬ng tr×nh vµo bé nhí. Tõ ch−¬ng tr×nh ®· viÕt vµ c¸c ®Çu vµo/ra x¸c ®Þnh. Ta truy nhËp ch−¬ng tr×nh trong bé nhí hoÆc bµn phÝm lËp tr×nh hoÆc b»ng m¸y vi tÝnh víi sù trî gióp cña c«ng cô phÇn mÒm lËp tr×nh. Sau khi hoµn chØnh phÇn lËp tr×nh, ta kiÓm tra bÊt k× lçi m· ho¸ nµo b»ng c«ng cô lµ chøc n¨ng chuÈn ®o¸n mµ nÕu cã thÓ ®−îc th× m« pháng toµn bé thao t¸c ®Ó thÊy r»ng nã ®−îc nh− mong muèn. *Ch¹y thö c¸c ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. §Ó ®¶m b¶o cÊu tróc ch−¬ng tr×nh vµ c¸c tham sè ®· cµi ®Æt lµ chÝnh x¸c tr−íc khi ®−a vµo hÖ ®iÒu khiÓn, ta cÇn ch¹y thö ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 72 NÕu cã lçi hoÆc ch−a hîp lý th× söa khi ch¹y ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn, tèt nhÊt ta nªn ghÐp nèi víi ®èi t−îng vµ hoµn chØnh ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 73 Nèi tÊt c¶ thiÕt bÞ vµo / ra víi PLC KiÓm tra tÊt c¶ c¸c d©y nèi Ch¹y thö ch−¬ng tr×nh Söa l¹i phÇn mÒm Ch−¬ng tr×nh ®óng L−u ch−¬ng tr×nh vµo EPROM S¾p xÕp cã hÖ thèng tÊt c¶ c¸c b¶n vÏ KÕt thóc T×m hiÓu c¸c yªu cÇu cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn Dùng mét l−u ®å chung cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn Liªn kÕt c¸c ®Çu vµo / ra t−¬ng øng vìc c¸c ®Çu I/O cña PLC Phiªn dÞch l−u ®å sang gi¶n ®å thang LËp tr×nh gi¶n ®å thang vµo PLC Thay ®æi ch−¬ng tr×nh M« pháng ch−¬ng tr×nh vµ kiÓm tra phÇn mÒm Ch−¬ng tr×nh ®óng H×nh 16: Tr×nh tù thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn dïng PLC ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 74 3.1.4. ThiÕt kÕ hÖ thèng t−íi 3.1.4.1. TÝnh to¸n thñy lùc ®−êng èng Chän ®−êng èng OEF lµ ®−êng èng c¬ b¶n Qv = 5* q = 5 * 0.295 * 10-6 = 1.475 * 10-6 m3/s Hv = Ho = hwO – F + hF + ZF TÝnh to¸n: ( c¸c sè liÖu ®−îc tra trong c¸c b¶ng phô lôc trong gi¸o tr×nh : Thñy lùc vµ CÊp tho¸t n−íc trong n«ng nghiÖp, cña t¸c gi¶ Hoµng §øc Liªn – NguyÔn Thanh Nam ) * Tæn thÊt trªn ®o¹n EF lef 8 hwEF = [ ∑ξ + λ ] QEF2 = 1.096 * 10-6 m dEF π2 dEF4 g Trong ®ã: Q2 W2 ξ = 2.3 tra b¶ng PL1-3 víi = 1 ; = 1 Q1 W1 λ = 2.1 tra phô lôc 4 o a b c d e f ghij k Q v H×nh 17: §o¹n ®−êng èng c¬ b¶n ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 75 lEF = 0.05 m dEF = 21 mm QEF = q = 0.6 * 10 -6 m3/s * Tæn thÊt trªn ®o¹n DE lDE 8 hwDE = [ ∑ξ + λ ] QDE2 = 0.675 * 10-6 m dDE π2 dDE4 g Trong ®ã: Q2 ξ = 1 tra b¶ng PL1-2 víi = 1 Q1 λ = 0.21 tra phô lôc 4 lEF = 0.35 m dEF = 21 mm QEF = q = 0.6 * 10 -6 m3/s * Tæn thÊt trªn ®o¹n CD lCD 8 hwCD = [ ∑ξ + λ ] QCD2 = 2.433 * 10-6 m dCD π2 dCD4 g Trong ®ã: Q3 ξ = 0.55 tra b¶ng PL1-4 víi = 0.5 Q1 λ = 0.21 tra phô lôc 4 ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 76 lEF = 0.35 m dEF = 21 mm QEF = 2q = 1.2 * 10 -6 m3/s * Tæn thÊt trªn ®o¹n BC lBC 8 hwBC = [ ∑ξ + λ ] QBC2 = 5.406 * 10-6 m dBC π2 dBC4 g Trong ®ã: Q3 ξ = 0.5 tra b¶ng PL1-4 víi = 0.5 Q1 λ = 0.21 tra phô lôc 4 lBC = 0.35 m dBC = 21 mm QBC = 3q = 1.8 * 10 -6 m3/s * Tæn thÊt trªn ®o¹n AB lAB 8 hwAB = [ ∑ξ + λ ] QAB2 = 9.66 * 10-6 m dAB π2 dAB4 g Trong ®ã: Q2 ξ = 0.52 tra b¶ng PL1-4 víi = 3/4 Q1 λ = 0.21 tra phô lôc 4 ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 77 lAB = 0.35 m dAB = 21 mm QAB = 4q = 2.4 * 10 -6 m3/s * Tæn thÊt trªn ®o¹n OA lOA 8 hwOA = [ ∑ξ + λ ] QOA2 = 15.206 * 10-6 m dOA π2 dOA4 g Trong ®ã: Q3 ξ = 0.55 tra b¶ng PL1-4 víi = 4/5 Q1 λ = 0.21 tra phô lôc 4 lOA = 0.35 m dOA = 21 mm QOA = 5q = 3 * 10 -6 m3/s Tæng tæn thÊt: HW = hWOA + hWAB + hWBC + hWCD + hWDE + hWEF = 34.476 * 10 -6 m Víi cét ¸p ra: hr = 0.5 m , Zr = 0.35 m Theo kÕt qu¶ tÝnh to¸n l−îng hao tæn rÊt nhá cã thÓ bá qua ®−îc, c«ng suÊt cña m¸y b¬m ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: γ QV HV N = = 3 * 10-5 kW = 0.03 W 1000 η Trong ®ã: γ = 10000 N/m3 ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 78 QV = 3 * 10 -6 m3/s HV ≈ hr + Zr = 0.85 m η = 85% * TÝnh ¸p suÊt Chon m¹t ngang OE lµ mÆt chuÈn - ViÕt ph−¬ng tr×nh Becnuli cho mÆt c¾t t¹i K vµ t¹i E. Do ®o¹n èng ng¾n nªn bá qua hao tæn vµ coi gÇn ®óng vËn tèc tai K vµ t¹i E lµ nh− nhau. ZK + γ Pk + g Vk 2 2 = Ze + γ Pe + g Ve 2 2 Trong ®ã: PK = Pa = 10 5 N/m2 ZE = O ZK = 35 cm γ = 10.000 N/m3 PE = γZK + PK = 103500 N/m2 - ViÕt ph−¬ng tr×nh Becnuli cho mÆt c¾t t¹i O vµ t¹i E. ZO + γ Po + g Vo 2 2 = Ze + γ Pe + g Ve 2 2 + HW Trong ®ã: Ze = ZO = O VE = W q VO = W 5q = 5 VE W = Π R2 víi R = 11.5 mm q = 0.295 10-6 m3/s ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 79 HW = 34.476 * 10 -6 m PO = PE + HW – 12 VE 2 γ = 103500.345 N/m2 ¸p suÊt ®Çu èng trªn ®©y lµ c¨n cø ®Ó ®iÒu chØnh bé ®iÒu ¸p ®Ó ®¶m b¶o tèc ®é ch¶y còng nh− l−îng dung dÞch t−íi cho c©y phï hîp nhÊt. Trªn ®©y chóng t«i míi tÝnh thÝ nghiÖm mét ®o¹n èng, còng víi ph−¬ng ph¸p nµy chóng ta hoµn toµn cã thÓ tÝnh ®−îc c«ng suÊt cho hÖ thèng trong thùc tÕ. Trong m« h×nh do h¹n chÕ nªn chóng t«i sö dông m¸y b¬m t−íi MB4 c«ng suÊt 300 W, ®Ó cã thÓ gi¶m l−u l−îng ®−a ra èng t−íi chóng t«i cho m¸y b¬m MB4 ch¹y thiÕu ®iÖn ¸p, vµ khãa nhá van cung cÊp. 3.2. S¬ ®å tæng thÓ ®iÒu khiÓn hÖ thèng ¶nh m« h×nh H×nh 18: S¬ ®å tæng thÓ ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 80 3.3. LËp tr×nh ®iÒu khiÓn hÖ thèng 3.3.1. Ph©n c«ng tÝn hiÖu Vµo/Ra 3.3.2. L©p tr×nh trén dung dÞch 3.3.2.1. LËp tr×nh d¹ng LAD ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 81 3.3.2.2. LËp tr×nh d¹ng STL NETWORK 1 //NETWORK TITLE (single line) // //NETWORK COMMENTS // LD SM0.0 A Start ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 82 A MC1 O B1 AN Stop LPS AN T37 = B1 LPP TON T37, W#+50 NETWORK 2 LD MC2 O B2 LPS AN T38 = B2 LPP TON T38, W#+50 NETWORK 3 LD MC3 O B3 LPS AN T39 = B3 LPP TON T39, W#+50 NETWORK 4 LDN MT4 LPS AN T40 = B4 LPP TON T40, W#+50 3.3.3. LËp tr×nh ®iÒu khiÓn t−íi 3.3.3.1. LËp tr×nh d¹ng LAD ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 83 3.3.3.1. LËp tr×nh d¹ng STL ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 84 NETWORK 1 //NETWORK TITLE (single line) // //NETWORK COMMENTS // LD SM0.0 A Start AN Stop AN MT4 = V4 = V5 = V6 TON T37, W#+50 NETWORK 2 LD T37 LPS AN T38 = B4 LPP TON T38, W#+50 NETWORK 3 LD T38 TON T39, W#+50 NETWORK 4 LD T39 ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 85 R T38, B#1 3.3.4. LËp tr×nh t−íi 2 3.3.4.1. LËp tr×nh d¹ng LAD ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 86 ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 87 3.3.4.2. LËp tr×nh d¹ng STL NETWORK 1 //NETWORK TITLE (single line) // //NETWORK COMMENTS // LD SM0.0 A Start AN Stop AN MT4 = V4 TON T39, W#+80 NETWORK 2 LD V4 LPS AN T37 = B4 LPP TON T37, W#+50 NETWORK 3 LD T37 TON T38, W#+50 NETWORK 4 LD T38 R T37, B#1 NETWORK 5 LD T39 = V5 TON T40, W#+80 NETWORK 6 LD T40 = V6 ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 88 3.4. KÕt luËn ch−¬ng III Víi c¬ së lý thuyÕt ®· nghiªn cøu chóng t«i ®· x©y dùng s¬ ®å thuËt to¸n ë ch−¬ng II, trong ch−¬ng III nµy chóng t«i ®· x©y dùng ®−îc mét hÖ thèng t−íi tù ®éng phôc vô s¶n xuÊt rau an toµn nhê viÖc nghiªn cøu s¬ ®å c«ng nghÖ cã trong thùc tiÔn. HÖ thèng t−íi tù ®éng nµy ®−îc chóng t«i thiÕt kÕ bao gåm c¶ phÇn trén dung dÞch, víi ph−¬ng ph¸p trén b»ng c¸ch b¬m tuÇn hoµn dung dÞch trong b×nh trén chÝnh, dung dÞch sÏ ®−îc trén ®Òu tr−íc khi ®−îc b¬m t−íi cho c©y. Víi bé ®iÒu khiÓn kh¶ tr×nh PLC S7-200 víi khèi xö lý CPU224, vµ c¸c thiÕt bÞ th«ng dông cã s½n trong n−íc chóng t«i ®· thiÕt kÕ ®−îc hÖ thèng t−íi hoµn toµn tin c©y vµ dÔ dµng sö dông ®ång thêi øng dung rÊt tiÖn lîi ë n−íc ta, do nã hoµn toµn ®¶m nhiÖm ®−îc nhiÖm vô t−íi vµ l¹i cßn cã mét gi¸ thanh rÊt h¹ so víi c¸c thiÕt bÞ cïng lo¹i ®−îc ngo¹i nhËp. Chóng t«i hy väng hÖ thèng nµy sÏ ®−îc tiÕp tôc nghiªn cøu ®Ó d−a ra thùc tiÔn s¶n xuÊt gãp phÇn thùc hiÖn sím c«ng cuéc c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt n−íc. ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 89 KÕt luËn vµ ®Ò nghÞ 1. KÕt luËn Sau mét thêi gian nghiªn cøu ®Ò tµi, mÆc dï gÆp nhiÒu khã kh¨n nh−ng víi nç lùc cña b¶n th©n cïng víi sù h−íng dÉn tËn t×nh cña thÇy gi¸o ThS. Ng« TrÝ D−¬ng ®Õn nay ®Ò tµi tèt nghiÖp cña t«i ®· c¬ b¶n hoµn thµnh. Tõ kÕt qu¶ nghiªn cøu d−îc trong ®Ò tµi "ThiÕt kÕ hÖ thèng t−íi tù ®éng phôc vô s¶n xuÊt rau an toµn". Chóng t«i ®−a ra mét sè kÕt luËn vµ ®Ò nghÞ sau: MÆt tÝch cùc - §Ò tµi ®· nªu ®−îc qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña ngµnh tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt trong n−íc cung nh− trªn thÕ giíi, ph©n tÝch vai trß, ý nghÜa øng dông còng nh− h¹n chÕ cña nã trong s¶n xuÊt. - Nghiªn cøu vÒ thiÕt bÞ phÇn cøng cña PLC S7-200, cô thÓ bé ®iÒu khiÓn logic kh¶ tr×nh CPU224 - Nghiªn cøu phÇn mÒm S7-200. Tõ ®ã lËp tr×nh ®iÒu khiÓn hÖ thèng víi s¬ ®å c«ng nghÖ thùc tiÔn. - M« pháng hÖ thèng dïng phÇn mÒm matlab - X©y dùng m« h×nh thùc, ch¹y thö kiÓm nghiÖm l¹i lý thuyÕt. MÆt h¹n chÕ - Do cßn rÊt nhiÒu h¹n chÕ vÒ mÆt tµi chÝnh nªn. C¸c c¶m biÕn møc sö dông trong m« h×nh lµ tù chÕ t¹o nªn chØ dïng ®−îc trong m« h×nh mµ kh«ng dïng c¸c c¶m biÕn nµy trong hÖ thèng s¶n xuÊt thùc tÕ ®−îc. Mét sè thiÕt bÞ quan träng nh− bé ®iÒu ¸p ch−a ®−a vµo ®−îc m« h×nh thùc nghiÖm. MÆt nhËn thøc - Qua qu¸ tr×nh nghiªn cøu, t×m hiÓu c¸c tµi liÖu ®Ó thùc hiÖn ®Ò tµi ngoµi nh÷ng hiÓu biÕt v« cung quan träng vÒ sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ tù ®éng ho¸, viÖc øng dông cña tù ®éng ho¸ vµo s¶n xuÊt… §Ò tµi con gióp t«i ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 90 tiÕp cËn víi nh÷ng kiÕn thøc vÒ ®iÒu khiÓn logic vµ c¸c phÇn mÒm lËp tr×nh ®ang ®−îc øng dông r«ng r·i trong c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng hiÖn nay nh−: simatic, matlab…. - H¬n thÕ n÷a ®Ò tµi cßn gióp t«i cã thªm kiÕn thøc thùc tÕ vÒ ¸p dông tù ®éng ho¸ trong n«ng nghiÖp mét lÜnh vùc v« cïng quan träng vµ còng lµ nhiÖm vô cña mét kü s− tù ®éng ho¸ n«ng nghiÖp. 2. §Ò nghÞ. Trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ m« h×nh ®iÒu khiÓn do thêi gian vµ nhËn thøc cßn h¹n chÕ nªn viÖc t×m hiÓu x©y dùng m« h×nh, viÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ch−a ®óng víi d©y chuyÒn s¶n xuÊt thùc tÕ. Mét sè kh©u trong ®ã ®−îc m« h×nh ho¸ vµ c¶i biÕn mét c¸ch thuËn tiÖn. KÝnh mong bé m«n cïng khoa C¬ §iÖn t¹o ®iÒu kiÖn t«t h¬n n÷a vÒ thêi gian còng nh− thiÕt bÞ ®Ó ®Ò tµi cã thÓ hoµn thµnh tèt h¬n vµ cã tÝnh øng dông thùc tÕ cao. ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 91 Tµi liÖu tham kh¶o [1] C¸c tµi liÖu vÒ Rau an toµn [2] T¹p chÝ tù ®éng ho¸ [3] Tù ®éng ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh c«ng nghÖ “TrÇn Do·n TiÕn” Nxb khoa häc kü thuËt, Hµ Néi - 2000 [4] Bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh vËn hµnh vµ øng dông “Lª Hoµi Quèc vµ Chung TÊn L©m” Nxb TPHCM [5] §iÒu khiÓn Logic lËp tr×nh PLC “T¨ng V¨n Mïi vµ T.S . NguyÔn TiÕn Dòng” Nxb khoa häc vµ kü thuËt [6] H−íng dÉn lËp tr×nh S7 - 200 [7] S7 - 200 Specifications - Simens [8] ThÕ giíi c¶m biÕn trong ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn “Lª V¨n Doanh vµ §µo V¨n T©n” [9] [10] C¸c bé c¶m biÕn trong kü thuËt ®o l−êng “Lª V¨n Doanh vµ Ph¹m Th−îng Hµn” [11] Tham kh¶o tµi liÖu Th.s. NguyÔn V¨n §−êng - §HNN I - Hµ Néi [12] “Thuû lùc vµ CÊp tho¸t n−íc trong n«ng nghiÖp” NXB Gi¸o dôc TS. Hoµng §øc Liªn ( chñ biªn) – TS. NguyÔn Thanh Nam