Xây dựng thuật toán điều khiển dây chuyền sản xuất kính

hµnh 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. 3.2. Chän thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn [7] 3.2.1. Yªu cÇu thiÕt bÞ cho viÖc ®iÒu khiÓn Tõ viÖc nghiªn cøu, t×m hiÓu vµ kh¶o s t¸ d©y chuyÒn c«ng nghÖ, nhËn thÊy ngoµi viÖc lùa chän phÇn mÒm øng dông chÝnh lµ Simatic S7 - 200 chóng ta cÇn cã nh÷ng thiÕt bÞ trî gióp cho nã ®Ó cã ®−îc gi¶i ph¸p kinh tÕ tèi −u. §ã lµ sö dông PLC S7 - 200 CPU224 vµ c¸c module nhËp/xuÊt trong khu vùc cã c¸c thiÕt bÞ nhËp vµ thiÕt bÞ xuÊt, sö dông c¸p nèi kÕt c¸c module nµy ®Õn PLC vµ kÕt nèi m¸y tÝnh víi PLC qua cæng COM víi dao diÖn truyÒn th«ng RS232 vµ RS485. 3.2.2. ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn PLC S7 - 200 CPU224 [4] 1. CÊu tróc phÇn cøng S7 - 200 lµ thÕ hÖ PLC cì nhá do h·ng Siemens (CHLB §øc) s¸ng chÕ ra, nã cã cÊu tróc kiÓu module vµ c¸c module më réng. C¸c module nµy sö dông cho nhiÒu øng dông lËp tr×nh kh¸c nhau, phï hîp víi c¸c øng dông tù ®éng ho ¸mµ dßi hái chi phÝ thÊp. ThÕ hÖ Simatic S7 - 200 ngµy nay rÊt linh ho¹t vµ hiÖu qu¶ sö dông cao. CPU S7 - 200 sö dông nguån nu«i 24V DC hay 100 - 230V AC (dßng ®iÖn tiªu §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 49 - Khoa C¬ - §iÖn thô lín nhÊt lµ tõ 110 - 700mA) tuú thuéc cÊu t¹o tõng lo¹i CPU riªng biÖt, t−¬ng øng víi c¸c nguån nu«i ®ã th× ®Çu ra cña nã cã thÓ lµ 24V DC hay ®Çu ra r¬le §Çu vµo cña PLC lµ ®iÖn ¸p 24V DC víi dßng tõ 80mA tíi 900mA. Sè ®Çu vµo ra tuú thuéc tõng lo¹i CPU nã xª dÞch tõ 6/4 tíi 24/16 ®Çu vµo/ra. Kh¶ n¨ng ghÐp nèi module më réng phô thuéc tõng lo¹i CPU, nhiÒu nhÊt lµ 7 module. Cho phÐp l−u ch−¬ng tr×nh trong mét thêi gian nhÊt ®Þnh tõ 50 giê tíi 190 giê, cßn khi cã pin cã thÓ l−u ch−¬ng tr×nh tíi 200 ngµy. CPU cña Simatic S7 - 200 cã hai thÕ hÖ, thÕ hÖ ban ®Çu khi míi xuÊt hiÖn SIMENS cã dßng CPU 21x gåm cã bèn lo¹i CPU víi tÝnh n¨ng riªng biÖt. Sau nµy SIMENS ®−a ra thÕ hÖ CPU míi 22x còng cã bèn lo¹i gÇn t−¬ng tù víi thÕ hÖ ®Çu nh−ng cã bæ sung mét sè tÝnh n¨ng míi. V× vËy ®Ó ®¸p øng môc ®Ých cña viÖc ®iÒu khiÓn, ë ®©y chóng t«i chän lo¹i CPU 224. ¾ M« t¶ c¸c ®Ìn b¸o trªn CPU: H×nh3.9: 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 H×nh3.10: S¬ ®å nèi I/O ®èi víi CPU 224 AC/DC/Relay §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 50 - Khoa C¬ - §iÖn - I 0.0 ÷ I 1.5: §Ìn xanh ë cæng vµo chØ tr¹ng th¸i tøc thêi cña cæng - Q 0.0 ÷ Q1.1: §Ìn xanh ë cæng ra b¸o hiÖu tr¹ng th¸i tøc thêi cña cæng C¸c ®Ìn SF, RUN, STOP lµ c¸c ®Ìn b¸o chÕ ®é lµm viÖc cña PLC: - §Ìn ®á SF: b¸o hiÖu hÖ thèng PLC cã h− háng - §Ìn xanh RUN: b¸o hiÖu PLC ®ang lµm viÖc - §Ìn vµng STOP: chØ ®Þnh PLC ®ang ë chÕ ®é dõng ¾ §Æc ®iÓm cña CPU 224 hiÖu n¨ng cao: - Bé nhí ch−¬ng tr×nh: 8Kb - Bé nhí d÷ liÖu: 5Kb - Tèc ®é xö lý logic 0,37μs - 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 (30khz), bé ®Õm A/B, cã thÓ sö dông ®Õm tiÕn, ®Õm lïi hoÆc c¶ ®Õm tiÕn vµ ®Õm lïi. - 128 bé Timer chia lµm 3 lo¹i cã ®é ph©n gi¶i kh¸c nhau: 4 bé timer 1ms, 16 bé timer 10ms, 236 bé timer 100ms. - Víi kÝch th−íc nhá gän dµi x réng x cao = 120,5 x 80 x 62mm víi träng l−îng 360g tiÕt kiÖm kh«ng gian tñ. Dïng ®Ó kÕt nèi trùc tiÕp víi c¶m biÕn vµ bé m· ho¸ víi dßng ®iÖn 280mA cã thÓ ®−îc sö dông nh− mét dßng ®iÖn t¶i. - TÝch hîp ®Çu vµo/ra sè: 14 ®Çu vµo vµ 10 ®Çu ra - 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 module më réng t−¬ng tù vµ sè. - ChÕ ®é ng¾t vµ xö lý ng¾t: Ng¾t truyÒn th«ng vµ ng¾t theo s−ên lªn hoÆc s−ên xuèng cña xung, ng¾t cña bé ®Õm tèc ®é cao. - Giao diÖn cã kh¶ n¨ng lËp tr×nh sö dông (Free Port) víi kh¶ n¨ng xö lý ng¾t ®èi víi viÖc trao ®æi chuçi d÷ liÖu víi c¸c thiÕt bÞ kh«ng ph¶i cña Siemens. C¸p PC/PPI cã thÓ ®−îc sö dông nh− mét chuÈn nèi tiÕp RS232/RS485 - KÕt nèi víi bus më réng cña thiÕt bÞ më réng ( chØ cã EMs cña chuÈn 22x §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 51 - Khoa C¬ - §iÖn cã thÓ ®−îc sö dông). C¸c ®Çu vµo ng¾t, cho phÐp PLC ph¶n øng víi tèc ®é cao ®èi víi c¸c biÕn t¨ng hoÆc gi¶m cña c¸c tÝn hiÖu xö lý - Hai xung ®Çu ra tÇn sè cao (max, 20KHz) sö dông trong viÖc x¸c ®Þnh vÞ trÝ vµ kiÓm so¸t tèc ®é m« t¬ ®iÒu chØnh theo tÇn sè vµ m« t¬ b−íc th«ng qua c¸c m¹ch ®iÖn - Chøc n¨ng kiÓm tra vµ chuÈn ®o¸n: Chøc n¨ng nµy hç trî cho viÖc kiÓm tra vµ chuÈn ®o¸n ®Ó dÔ sö dông. Ch−¬ng tr×nh ®Çy ®ñ ®−îc ch¹y theo sè l−îng chu kú x¸c ®Þnh tr−íc vµ ®−îc ph©n tÝch. ThiÕt bÞ bªn trong nh− bit nhí, bé ®Þnh thêi, bé ®Õm, ®−îc ghi cïng mét lóc tèi ®a lµ 124 chu kú. C¸c ®Çu vµo/ra cã thÓ ®−îc cµi ®Æt ®éc lËp theo chu kú vµ v× thÕ th−êng xuyªn kiÓm tra ch−¬ng tr×nh cña ng−êi sö dông. - C¸c ch−¬ng tr×nh cã thÓ ®−îc biªn tËp, söa ®æi cã thÓ t¶i vµo CPU chØ b»ng mét c¸i kÝch chuét, mµ ch−¬ng tr×nh ®ang sö dông kh«ng bÞ ng¾t - CPU 224 kh«ng thÓ lËp tr×nh b»ng viÖc sö dông Step7- Micro/Dos. §Ó lËp tr×nh th«ng qua bé giao diÖn nèi tiÕp cña thiÕt bÞ lËp tr×nh/PC, ®ßi hái mét c¸p PC/PPI Khi sö dông phÇn mÒm lËp tr×nh STEP7- Micro/Win32, viÖc lËp tr×nh cã thÓ th«ng qua SIMATIC CPs CP551 hoÆc CP5611 (see SIMATIC NET) hoÆc giao diÖn MPI cña thiÕt bÞ lËp tr×nh. §iÒu nµy lµm t¨ng tèi ®a tèc ®é truyÒn chÊp nhËn ®−îc lªn ®Õn 187,5Kbit/s. 2. CÊu tróc bé nhí Toµn bé ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ®−îc l−u vµo bé nhí cña S7 - 200. Bé nhí S7 -200 ®−îc chia lµm bèn vïng vµ ®−îc ghÐp nèi víi mét tô ®iÖn cã nhiÖm vô duy tr× d÷ liÖu trong mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh khi mÊt nguån. Bé nhí S7 - 200 cã tÝnh n¨ng ®éng cao, ®äc vµ ghi ®−îc trong toµn vïng trõ vïng nhí ®Æc biÖt ®−îc ký hiÖu lµ SM (Special Memory) cã thÓ truy nhËp ®Ó ®äc. ¾ Vïng ch−¬ng tr×nh: Lµ miÒn bé nhí ®−îc sö dông ®Ó l−u gi÷ c¸c lÖnh trong ch−¬ng tr×nh chÝnh. Vïng nµy thuéc kiÓu non-volanle (lµ vïng nhí ®Ó l−u ch−¬ng tr×nh thuéc miÒn nhí ®äc/ghi ®−îc mµ kh«ng bÞ mÊt d÷ liÖu nhê cã giao §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 52 - Khoa C¬ - §iÖn diÖn EEPROM) ®äc ghi ®−îc. ¾ Vïng tham sè: Lµ vïng l−u gi÷ c¸c tham sè nh− ®Þa chØ tr¹m, tõ kho¸… vïng nµy thuéc kiÓu non - volatile ®äc ghi ®−îc. ¾ Vïng d÷ liÖu: §−îc sö dông ®Ó cÊt gi÷ c¸c d÷ liÖu cña ch−¬ng tr×nh bao gåm kÕt qña, c¸c phÐp tÝnh, h»ng sè ®−îc ®Þnh nghÜa trong ch−¬ng tr×nh, bé ®Öm trong truyÒn th«ng… nã lµ miÒn nhí ®éng cã thÓ ®−îc truy cËp theo tõng bit, tõng byte, tõng tõ ®¬n hoÆc tõ kÐp. Vïng d÷ liÖu ®−îc chia lµm nh÷ng miÒn nhí nhá víi nh÷ng c«ng cô kh¸c nhau. Chóng ®−îc ký hiÖu b»ng c¸c ch÷ c¸i ®Çu tiªn cña tiÕng Anh ®Æc cho c«ng dông cña chóng. 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) ¾ Vïng ®èi t−îng: §−îc sö dông ®Ó l−u gi÷ d÷ liÖu cho c¸c ®èi t−îng lËp tr×nh nh− c¸c gi¸ trÞ tøc thêi, gi ¸ trÞ ®Æt tr−íc bé ®Öm, hay timer. D÷ liÖu kiÓu ®èi t−îng bao gåm c¸c thanh ghi cña timer, bé ®Õm, c¸c bé ®Õm tèc ®é cao, bé ®Öm vµo/ra t−¬ng tù vµ c¸c thanh ghi Accumunlator (AC). Vïng nµy kh«ng thuéc kiÓu non - volatile nh−ng ®äc/ghi ®−îc vµ chóng cã thÓ ®−îc truy cËp theo tõng bit, tõng byte, tõng tõ ®¬n hoÆc tõ kÐp. 3. Thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh PLC thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh theo mét chu tr×nh lÆp mçi vßng lÆp lµ mét vßng quÐt (Scan cycle). Mçi vßng quÐt ®−îc b¾t ®Çu b»ng giai ®o¹n ®äc d÷ liÖu tõ c¸c cæng vµo vïng bé ®Õm ¶o, tiÕp ®Õn lµ giai ®o¹n thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh sau ®ã lµ giai ®o¹n truyÒn th«ng néi bé vµ kiÓm tra lçi, kÕt thóc vßng quÐt lµ giai ®o¹n chuyÓn néi dung cña bé ®Öm ¶o tíi c¸c cæng. Trong tõng vßng quÐt ch−¬ng tr×nh ®−îc thùc hiÖn b»ng lÖnh ®Çu tiªn vµ lÖnh kÕt thóc t¹i §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 53 - Khoa C¬ - §iÖn lÖnh kÕt thóc (MEND). Thêi gian quÐt phô thuéc ®é dµi cña ch−¬ng tr×nh, kh«ng ph¶i vßng quÐt nµo thêi gian quÐt còng b»ng nhau mµ nã phô thuéc c¸c lÖnh tho¶ m·n trong ch−¬ng tr×nh. Trong thêi gian thùc hiÖn vßng quÐt nÕu cã tÝn hiÖu b¸o ng¾t ch−¬ng tr×nh sÏ dõng l¹i ®Ó thùc hiÖn xö lý ng¾t, tÝn hiÖu b¸o ng¾t cã thÓ thùc hiÖn ë bÊt kú giai ®o¹n nµo. T¹i thêi ®iÓm thùc hiÖn lÖnh vµo/ra. Th«ng th−êng c¸c lÖnh kh«ng lµm viÖc trùc tiÕp víi cæng vµo/ra mµ chØ th«ng qua c¸c bé ®Öm ¶o cña cæng trong vïng nhí tham sè. ViÖc truyÒn th«ng gi÷a bé ®Öm ¶o víi ngo¹i vi trong giai ®o¹n ®Çu vµ cuèi do CPU ®¶m ®−¬ng. 3.2.3. Module më réng EM231, EM235 [7] §Ó t¨ng kh¶ n¨ng cña bé ®iÒu khiÓn trong c¸c øng dông thùc tÕ mµ ë ®ã phÇn lín c¸c ®èi t−îng ®iÒu khiÓn cã sè l−îng ®Çu vµo/ra còng nh− chñng lo¹i tÝn hiÖu vµo/ra kh¸c nhau mµ c¸c bé PLC ®−îc thiÕt kÕ kh«ng bÞ cøng ho¸ vÒ cÊu h×nh, v× vËy chóng bÞ chia nhá thµnh c¸c module. PLC S7 - 200 cã nhiÒu lo¹i module më réng kh¸c nhau. C¸c module më réng vµo/ra sè hoÆc c¸c cæng vµo ra t−¬ng tù, c¸c tÝn hiÖu ®Çu ra cã thÓ lµ ®iÖn ¸p 24VDC hoÆc r¬le. 2. Thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh 1. NhËp d÷ liÖu tõ ngo¹i vi vµo bé ®Öm ¶o 3. TruyÒn th«ng vµ tù kiÓm tra lçi 4. TruyÒn d÷ liÖu tõ bé ®Öm ¶o ra ngo¹i vi §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 54 - Khoa C¬ - §iÖn B¶ng 3.2: Mét sè lo¹i module më réng cña S7 - 200 Lo¹i Module Sè l−îng ®Çu vµo Sè l−îng ®Çu ra TÝn hiÖu ®Çu vµo TÝn hiÖu ®Çu ra KÝch th−íc Réng x cao x s©u (mm) EM221 8 0 24VDC 0 EM222 8 0 0 24VDC 46 x 80 x62 EM223 4 ÷ 16 4 ÷ 16 24VDC 24VDC (46 ÷ 173,3) x 80 x 62 EM231 4 0 Analog 0 71,2 x 80 x62 EM232 0 2 Analog Analog 46 x 80 x 62 EM235 4 1 Analog Analog 71,2 x 80 x62 H×nh 3.11: S¬ ®å nèi thiÕt bÞ vµo/ra Module EM231 §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 55 - Khoa C¬ - §iÖn ¾ Module ®Çu vµo/ra analog EM231 RTD - KÝch th−íc (dµi x réng x cao): 90 x 80 x 62mm - Khèi l−îng: 0,2kg - C«ng suÊt: 2W - 3 ®Çu vµo analog - EM231 RTD thu nhËn tÝn hiÖu nhiÖt ®é d−íi d¹ng analog dÔ dµng víi tÝnh chÝnh x¸c cao b»ng viÖc sö dông cÆp nhiÖt ngÉu chuÈn. §−îc thiÕt kÕ gièng nh− nh÷ng thiÕt bÞ kh¸c cña dßng S7 - 22x, chóng ®−îc liªn kÕt víi nhau qua c¸c Bus d÷ liÖu vµ ®−îc ®Æt trªn mét gi¸ treo DIN phÝa bªn ph¶i CPU - KÕt nèi module EM231TC, EM231 RTD: Cã thÓ m¾c trùc tiÕp víi S7- 200 hoÆc cã thÓ sö dông d©y dÉn phô cã b¶o vÖ ®Ó h¹n chÕ tiÕng ån mét c¸ch tèt nhÊt. Cã thÓ m¾c thiÕt bÞ EM231 RTD víi c¶m biÕn theo 3 c¸ch: 4 d©y, 3 d©y vµ 2 d©y. C¸ch chÝnh x¸c nhÊt lµ sö dông 4 d©y, c¸ch Ýt chÝnh x¸c nhÊt lµ sö dông 2 d©y chØ ®−îc sö dông nÕu sai sè do m¾c d©y ®−îc bá qua trong c¸c øng dông. ¾ Module ®Çu vµo/ra analog EM235 - §Æc tÝnh vËt lý: H×nh 3.12: S¬ ®å nèi thiÕt bÞ vµo/ra Module EM235 EM235 §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 56 - Khoa C¬ - §iÖn KÝch th−íc (dµi x réng x cao): 90 x 80 x 62mm Khèi l−îng: 0,2kg C«ng suÊt tiªu thô: 2W Sè dÇu vµo/ra: 3 ®Çu vµo analog, 1 ®Çu ra analog - §Æc tÝnh ®Çu ra: D¶i tÝn hiÖu ra: §iÖn ¸p ±10V, dßng ®iÖn 0 ÷ 20mA KiÓu d÷ liÖu: L−ìng cùc: - 32000 ÷ 32000 vµ ®¬n cùc: 0 ÷ 32000 Thêi gian æn ®Þnh: §iÖn ¸p 100μs, dßng ®iÖn 2μs - §Æc tÝnh ®Çu vµo: D¹ng ®Çu vµo kiÓu vi ph©n §iÖn trë vµo 100MΩ §iÖn ¸p vµo cùc ®¹i: 30V Dßng ®iÖn vµo cùc ®¹i: 32mA Dßng ®iÖn nguån 5VDC, 70mA tõ khèi c¬ së Nguån cung cÊp më réng: 60mA, céng víi dßng ®iÖn ra 20mA tõ khèi c¬ së hay nguån më réng. ¾ C¸ch sö dông EM235: - §¶m b¶o nguån cung cÊp 24VDC kh«ng cã nhiÔu vµ æn ®Þnh - §iÒu chØnh Module - Sö dông d©y c¶m biÕn cµng ng¾n cµng tèt - Nèi ng¾n m¹ch nh÷ng ®Çu vµo kh«ng sö dông - Tr¸nh lµm ngËp d©y - Sö dông cïng lo¹i cho mét tuyÕn d©y ThiÕt bÞ RTD cung cÊp tÝn hiÖu vµo PLC víi nh÷ng gi÷ liÖu cho biÕt nhiÖt ®é hoÆc ®iÒu kiÖn sai sè. C¸c bit tr¹ng th¸i cho biÕt kho¶ng sai sè vµ t×nh tr¹ng kh«ng ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ/nguån cung cÊp ®ang sö dông. LEDs cho biÕt t×nh tr¹ng cña thiÕt bÞ. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 57 - Khoa C¬ - §iÖn ¾ §Þnh cÊu h×nh cho EM231: §Ó ®Þnh cÊu h×nh cho module EM231 RTD sö dông c«ng t¾c DIP, c¸c c«ng t¾c (SW1…SW3) dïng ®Ó x¸c ®Þnh ®é lín tÝn hiÖu ®Çu vµo Analog. Nªn n¹p ®iÖn theo chu kú cho PLC hoÆc sö dông nguån nu«i 24V Trung t©m nghiªn cøu Bß vµ §ßng cá BA V× B¶ng 3.3: §Þnh cÊu h×nh cho Module EM 231 Nguån ®¬n cùc SW1 SW2 SW3 §é lín tÝn hiÖu vµo §é ph©n gi¶i OFF ON 0 ÷10V 2,5mV 0 ÷ 5V 1,25mV ON ON OFF 0÷ 20mA 5μA ¾ §Þnh cÊu h×nh cho EM235: Sö dông c«ng t¾c DIP (SW1…SW6) ®Õ x¸c ®Þnh c¸c gi¶i ph¸p tÝn hiÖu vµo Analog. TÊt c¶ c¸c ®Çu vµo ®−îc ®Æt ë cïng mét ph¹m vi tÝn hiÖu ®Çu vµo Analog. H×nh 3.13: S¬ ®å nèi thiÕt bÞ vµo Module EM231TC, H×nh 3.14: S¬ ®å nèi d©y c¶m biÕn RTD §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 58 - Khoa C¬ - §iÖn B¶ng 3.4: §Þnh cÊu h×nh cho Module EM235 Nguån ®¬n cùc SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 §é lín tÝn hiÖu vµo §é ph©n gi¶i ON OFF OFF ON OFF ON 0 - 50mV 12,5μV OFF ON OFF ON OFF ON 0 - 100mV 25μV ON OFF OFF OFF ON ON 0 - 500mV 125μV OFF ON OFF OFF ON ON 0 - 1V 250μV ON OFF OFF OFF OFF ON 0 - 5V 1,25 mV ON OFF OFF OFF OFF ON 0 - 20mA 5μV OFF ON OFF OFF OFF ON 0 - 10V 2,5 mV C¸c module EM231 & EM235 cã chi phÝ thÊp tèc ®é cao 12 bit. Chóng cã kh¶ n¨ng chuyÓn ®æi ®Çu vµo analog thµnh tÝn hiÖu digital t−¬ng øng víi 149μs. Qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi tÝn hiÖu ®Çu vµo analog ®−îc thùc hiÖn mçi khi tÝn hiÖu analog ®−îc truy cËp bëi ch−¬ng tr×nh cña ng−êi sö dông. EM231 & EM235 cung cÊp tÝn hiÖu digital ch−a ®−îc xö lý (kh«ng läc hoÆc tuyÕn tÝnh ho¸) ®óng víi ®iÖn ¸p analog hay gi¸ trÞ thùc ®−îc thÓ hiÖn ë c¸c cùc ®Çu vµo cña thiÕt bÞ. V× lµ thiÕt bÞ tèc ®é cao nªn chóng cã thÓ thay ®æi nhanh chãng theo tÝn hiÖu ®Çu vµo analog. H×nh3.15: Bé ®Þnh cÊu h×nh DIP cho module EM231, EM235 §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 59 - Khoa C¬ - §iÖn 3.3. ThiÕt bÞ nhËp - xuÊt [8] ThiÕt bÞ - xuÊt phæ biÕn ®−îc sö dông trong PLC. C¸c thiÕt bÞ nhËp ®−îc ®Ò cËp gåm c¶ Digital va Analog, ch¼ng h¹n c«ng t¾c dß t×m vÞ trÝ, c¸c c«ng t¾c Proximity, c¸c c«ng t¾c quang ®iÖn, c¸c bé m· ho¸, c¸c c«ng t¾c nhiÖt vµ ¸p suÊt, c¸c ®ång hå ®iÖn ¸p, c¸c biÕn ¸p vi sai tuyÕn tÝnh, c¸ ®ång hå biÕn d¹ng, c¸c Tranzistor nhiÖt, c¸c cÆp nhiÖt ®iÖn. C¸c thiÕt bÞ xuÊt gåm r¬le thiÕt bÞ tiÕp xóc, c¸c van Solenoid, vµ c¸c ®éng c¬. C¶m biÕn ®ãng vai trß qu¹n träng trong bÊt kú hÖ thèng ®iÒu khiÓn nµo. Nã lµ c¬ quan c¶m nhËn cña bé ®iÒu khiÓn, cung cÊp th«ng tin vÒ t×nh tr¹ng cña ®èi t−îng tíi bé ®iÒu khiÓn ®Ó bé ®iÒu khiÓn cã quyÕt ®Þnh phï hîp víi thùc tÕ. C¸c bé c¶m biÕn cung cÊp tÝn hiÖu Digital/rêi r¹c (cã - kh«ng), c¸c ngâ ra cã thÓ ®−îc kÕt nèi dÔ dµng víi cæng nhËp cña PLC. Bé c¶m biÕn lµ thiÕt bÞ biÕn ®æi ®¹i l−îng kh«ng ®iÖn cÇn ®o thµnh ®¹i l−îng ®iÖn tû lÖ víi nã. BÊt kú bé c¶m biÕn nµo ®Òu cã tÝn hiÖu vµo lµ mét hµm liªn tôc cã tÝn hiÖu vµo X, Y = F(x). Trong thùc tÕ ®Ó cã ®−îc ®Æc tÝnh Êy ng−êi ta ph¶i lµm thùc nghiÖn ®Ó t×m ra mçi quan hÖ gi÷a X vµ Y. Mçi quan hÖ nµy lµ phi tuyÕn, nh−ng ®Ó n©ng cao ®é chÝnh x¸c cho thiÕt bÞ ®o c¸c nhµ s¶n xuÊt ®· ®−a ra nhiÒu ph−¬ng ph¸p ®Ó phÇn nµo lµm gi¶m c¸c sai sè ®ã. Chóng ta cÇn l−u ý r»ng trong thùc tÕ tÝn hiÖu ra cña bé c¶m biÕn kh«ng nh÷ng phô thuéc vµo X mµ cßn phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn bªn ngoµi Z khi ®ã hµm phi tuyÕn trë thµnh Y = F(x,z). ¾ §Æc tÝnh cña bé c¶m biÕn - Ph¶i xÐt ®Õn kh¶ n¨ng thay thÕ cho c¸c bé c¶m biÕn. NghÜa lµ c¶m biÕn cïng lo¹i cã cïng ®Æc tÝnh nh− nhau, nh− thÕ míi cã kh¶ n¨ng thay thÕ khi bÞ h− háng vµ kh«ng m¾c ph¶i sai sè. - C¶m biÕn ph¶i cã ®Æc tÝnh ®¬n trÞ, nghÜa lµ víi hµm Y = F(x), øng víi mét gi¸ trÞ X th× cã mét gi¸ trÞ Y t−¬ng øng. §−¬ng cong bé c¶m biÕn ph¶i æn ®Þnh nghÜa lµ kh«ng thay ®æi theo thêi gian. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 60 - Khoa C¬ - §iÖn - TÝn hiÖu ra cña bé c¶m biÕn th−êng rÊt nhá, vµ vËy ®Ó tiÖn cho viÖc ghÐp nèi dông cô ®o, hÖ thèng ®o… tÝn hiÖu ra th−êng ph¶i ®−îc chuÈn ho¸. - §Æc tÝnh quan träng cña bé c¶m biÕn lµ sai sè. Sai sè cña bé c¶m biÕn gåm hai thµnh phÇn: + Sai sè c¬ b¶n: lµ sai sè g©y ra do nguyªn t¾c c¶m biÕn, tõ kh«ng hoµn thiÖn cÊu tróc vµ yÕu kÐm cña c«ng nghÖ chÕ t¹o. + Sai sè phô: lµ sai sè g©y ra do sai sè bªn ngoµi kh¸c víi ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn. VÝ dô nh− nhiÖt ®é m«i tr−êng thay ®æi sÏ g©y ra sai sè cña c¶m biÕn ®iÖn c¶m . VËy ®Ó n©ng cao ®é tin cËy cña c¶m biÕn chóng ta cÇn hiÖu chØnh vµ thay ®æi c¸c th«ng sè sao cho phï hîp víi thùc tÕ. - §é nh¹y cña c¶m biÕn còng lµ mét c«ng cô quan träng. Nã cã t¸c dông quyÕt ®Þnh ®Õn cÊu tróc cña m¹ch, ®Ó ®¶m b¶o cho phÐp ®o ®é nh¹y cña nh÷ng biÕn ®éng nhá cña ®¹i l−îng ®o. - §Æc tÝnh ®éng cña c¶m biÕn: Khi ®¹i l−îng ®o t¸c ®éng vµo bé c¶m biÕn th−êng xuÊt hiÖn qu¸ ®é. Qu¸ tr×nh nµy cã thÓ nhanh hay chËm phô thuéc vµo lo¹i c¶m biÕn. §Æc tÝnh nµy lµ ®é t¸c ®éng nhanh, nÕu ®é t¸c ®éng nhanh chËm tøc lµ ph¶n øng cña tÝn hiÖu ra trÔ so víi sù thay ®æi cña tÝn hiÖu vµo. V× vËy, khi lùa chän c¶m biÕn ta ph¶i l−u ý ®Õn ®é t¸c ®éng nhanh cña nã sao cho phï hîp víi sù thay ®æi víi c¸c yªu cÇu kü thuËt cña bµi to¸n ®Æt ra. nÕu kh«ng gi¶i quyÕt ®−îc th× ph¶i cã sù tÝnh to¸n ®Ó bï l¹i nh÷ng ¶nh h−ëng do sù chªnh lÖch ®ã g©y ra. - Sù t¸c ®éng ng−îc l¹i cña c¶m biÕn lªn ®¹i l−îng ®o vµ tiÕp ®Õn g©y ra sù thay ®æi tÝn hiÖu ë ®Çu ra cña c¶m biÕn. V× vËy khi l¾p ®Æt c¶m biÕn ph¶i tÝnh ®Õn ®iÒu nµy. - KÝch th−íc cña c¶m biÕn cµng nhá cµng tèt cã nh− vËy míi ®−a c¶m biÕn vµo ®−îc nh÷ng n¬i chËt hÑp ®Ó ®¶m ®−¬ng ®−îc nh÷ng c«ng viÖc mµ con ng−êi kh«ng thÓ thùc hiÖn ®−îc, h¬n thÕ víi kÝch th−íc nhá ®é chÝnh x¸c cµng tèt. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 61 - Khoa C¬ - §iÖn Ngµy nay kü thuËt c¶m biÕn ph¸t triÓn rÊt m¹nh cã rÊt nhiÒu c¶m biÕn ®−îc s¶n xuÊt ra. §Ó s¶n xuÊt ra ®−îc c¶m biÕn ph¶i cã mét tr×nh ®é cao, nã lµ sù kÕt hîp gi÷a khoa häc vËt lý, ®iÖn tö, ho¸ häc vµ vËt liÖu… Tãm l¹i trong mét hÖ thèng tù ®éng ho¸, phÇn tö c¶m biÕn ®ãng vai trß quan träng nã lµ tai m¾t c¶m nhËn sù thay ®æi cña ®èi t−îng. Nhê ®ã mµ thùc hiÖn qu¸ tr×nh tù ®éng ®iÒu khiÓn c¸c th«ng sè theo yªu cÇu cña c«ng nghÖ. 3.3.1. C¶m biÕn nhiÖt ®é [9] Tõ xa x−a con ng−êi ®· nhËn thøc ®−îc hiÖn t−îng nhiÖt ®é vµ ®¸nh gi¸ c−êng ®é cña nã b»ng c¸ch ®o nhiÖt ®é, trong nhiÒu lÜnh vùc s¶n xuÊt c«ng nghiÖp hiÖn nay, nhÊt lµ ngµnh c«ng nghiÖp nhiÖt luyÖn, chÕ biÕn thùc phÈm… VÊn ®Ò ®o vµ khèng chÕ nhiÖt ®é ®−îc ®Æc biÖt chó träng v× nã lµ yÕu tè quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt l−îng s¶n phÈm. Víi môc ®Ých thiÕt kÕ m« h×nh ®iÒu khiÓn trong ®ã cã sö dông hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é lß nung thuû tinh, chóng t«i tiÕn hµnh t×m hiÓu vµ thiÕt kÕ c¶m biÕn ®o nhiÖt ®é. - §èi t−îng cÇn ®o: NhiÖt ®é lß nung thuû tinh - NhiÖm vô cña c¶m biÕn: §o vµ khèng chÕ nhiÖt ®é trong mét kho¶ng x¸c ®Þnh - C¶m biÕn nhiÖt sö dông ghÐp nèi víi PLC S7 – 200 Ho¹t ®éng cña hÖ thèng: §èi t−îng nhiÖt ®é cña lß nung thuû tinh ®−îc thu nhËn qua c¶m biÕn nhiÖt ®é chuyÓn ®æi thµnh tÝn hiÖu ®iÖn lµ tÝn hiÖu Analog vµ ®−îc ®−a tíi cæng nhËp cña PLC. T¹i ®©y tÝn hiÖu ®−îc ®äc vµo vµ xö lý ®Ó ®iÒu khiÓn, t¸c ®éng lªn ®èi t−îng th«ng qua m¹ch ®iÒu khiÓn vµ c¬ cÊu chÊp hµnh. NhiÖt ®é C¶m biÕn PLC C¬ cÊu chÊp hµnh M¹ch ®éng lùc H×nh 3.16: S¬ ®å khèi cña hÖ thèng thiÕt kÕ §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 62 - Khoa C¬ - §iÖn B¶ng 3.5: B¶ng tr¹ng th¸i cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é C¬ cÊu chÊp hµnh Tr¹ng th¸i ®èi t−îng nhiÖt ®é Lo¹i Tr¹ng th¸i Nguån nhiÖt T¾t Tr¹ng th¸i ban ®Çu cña hÖ thèng Nguån m¸t T¾t Nguån nhiÖt Më TO < = 1100 ± 50C Nguån m¸t T¾t Nguån nhiÖt Më TO >= 1100 ± 5OC Nguån m¸t T¾t C¶m biÕn LM335 lµ linh kiÖn ®Ó giao tiÕp gi÷a nhiÖt ®é phßng va PLC. Lµ c¶m biÕn nhiÖt ®é lo¹i ®ièt. Sau ®©y lµ th«ng sè kü thuËt cña LM335: - §Þnh thang trùc tiÕp theo ®é Kevil, víi ®é chÝnh x¸c 1oC - §iÖn ¸p nguån nu«i 5V - 18V - D¶i lµm viÖc ë chÕ ®é liªn tôc lµ -40oC - 100oC vµ ë chÕ ®é kh«ng liªn tôc lµ 100oC - 125oC. T¹i 25oC, IR = 1mA th× Vo = 2,98V ta cã: R 98,25 − = 1mA t R = 2,02k, chän R = 2k ¾ Khèi biÕn ®æi chuÈn ho¸ dïng khuyÕch ®¹i thuËt to¸n LM358 Ta chän kho¶ng lµm viÖc tõ 20oC ®Õn 50oC. §Æt møc 0V t¹i 20oC b»ng c¸ch ®Æt vµo ®Çu trõ cña LM 358 mét ®iÖn ¸p V1 = (273 + 20).10mV = 2,93V (víi 20 ë ®©y lµ 20oC ph¶i chuyÓn sang ®é Kevil vµ nh©n víi hÖ sè 10mV/K). M¹ch LM 33 5/ TO 92 1.82K +5VDC 10K Vo H×nh3.17: S¬ ®å nguyªn lý LM335 §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 63 - Khoa C¬ - §iÖn khuyÕch ®¹i thuËt to¸n trªn cã hÖ sè khuyÕch ®¹i K = 1 2 R R = 10 100 = 10 lÇn. Nh− vËy tÝn hiÖu vµo t−¬ng tù t−¬ng øng víi kho¶ng nhiÖt ®é tõ 20oC – 50oC th× t−¬ng øng víi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p tõ 0V ®Õn 3V. ¾ M¹ch lÆp: M¹ch lÆp cã t¸c dông chuÈn ho¸, phèi hîp trë kh¸ng gi÷a ®Çu ra vµ ®Çu vµo. Víi ®iÖn ¸p ®µu ra vµ ®Çu vµo lu«n b»ng nhau, chØ kh¸c ë chç trë kh¸ng vµo lín trë kh¸ng ra rÊt nhá. Tãm l¹i m¹ch lÆp cã t¸c dông æn ®Þnh (chuÈn ho¸ vµ phèi hîp trë kh¸ng). ¾ S¬ ®å m¹ch ®iÖn nguyªn lý: R2 R1 - + B2 5 6 7 8 4 Vo=R2/R1(V2-V1) R2 V2 V1 +5VDC R1 H×nh3.18: Khèi biÕn ®æi chuÈn ho¸ H×nh3.19: S¬ ®å nguyªn lý LM358 H×nh3.20: S¬ ®å m¹ch nguyªn lý c¶m biÕn nhiÖt §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 64 - Khoa C¬ - §iÖn Nh− ®· ph©n tÝch tõng khèi ë trªn. §Çu tiªn Sensor LM 335 c¶m biÕn nhiÖt ®é phßng chuyÓn thµnh møc ®iÖn ¸p vµ ®−a vµo ®Çu vµo c¶u m¹ch lÆp. Sau ®ã nã ®−îc ®−a vµo m¹ch biÕn ®èi chuÈn ho¸ cã ph−¬ng tr×nh V = 1 2 R R . (V2 - V1) = 10. (V2 - V1), víi V1 = 2,93V. Tõ ®©y m¹ch ®iÖn lu«n cã ®¸p øng ra t−¬ng øng víi ®Çu vµo lµ nhiÖt ®é m«i tr−êng cÇn ®o. Do ta ®· biÕn ®æi chuÈn ho¸ nªn chØ ®o nhiÖt ®é trong kho¶ng nhiÖt ®é tõ 20oC ®Õn 50oC t−¬ng øng víi møc ®iÖn ¸p 0V ®Õn 3V. NghÜa lµ cã sù t−¬ng øng cø 1oC th× øng víi 0,1V tõ ®Çu ra nµy ta ®−a vµo PLC. ¾ L−u ®å thuËt to¸n m« pháng ho¹t ®éng 3.3.2. C¶m biÕn ®o møc [10] Ng−êi ta gäi møc lµ chiÒu cao ®iÒn ®Çy c¸c chÊt láng hay c¸c h¹t trong thiÕt bÞ c«ng nghÖ. Møc cña m«i tr−êng lµm viÖc lµ mét tham sè c«ng nghÖ, th«ng tin vÒ nã dïng ®Ó kiÓm tra chÕ ®é lµm viÖc cña c¸c thiÕt bÞ c«ng nghÖ, trong mét sè tr−êng hîp dïng ®Ó ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. B»ng phÐp ®o møc cã thÓ nhËn ®−îc th«ng tin vÒ møc, khèi l−îng chÊt láng chøa trong bÓ. T0 > 1100±50C T0 < 1100±50C B¾t ®Çu T0 = 1100±50C T¾t qu¹t, bËt ®Ìn BËt qu¹t, bËt ®Ìn NhiÖt ®é chuÈn H×nh3.21: S¬ ®å thuËt to¸n m« pháng hÖ thèng lµm m¸t §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 65 - Khoa C¬ - §iÖn C¸c th«ng tin Analog hoÆc cã thÓ Digital dïng ®Ó ®ãng më van ®−îc sö dông réng r·i trong qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn. Thùc tÕ d©y chuyÒn s¶n xuÊt sö dông hÖ thèng ®o vµ ®iÒu khiÓn møc thuû tinh b»ng Lazes. Song do yªu cÇu ®iÒu khiÓn m« h×nh nªn em sö dông c¶m biÕn ®o møc thuû tinh b»ng phao. Ho¹t ®éng cña hÖ thèng: Møc thuû tinh láng ®−îc x¸c ®Þnh th«ng qua c¶m biÕn ®o møc kiÓu phao chuyÓn thµnh tÝn hiÖu rêi r¹c d−íi d¹ng Digital, tÝn hiÖu ®−îc ®−a tíi ®Çu vµo cña PLC. T¹i ®©y tÝn hiÖu ®−îc ®äc vµ xö lý ®Ó ®iÒu khiÓn th«ng qua phÇn mÒm ®iÒu khiÓn vµ c¬ cÊu chÊp hµnh. B¶ng 3.6: B¶ng tr¹ng th¸i hÖ thèng ®o møc thuû tinh C¬ cÊu chÊp hµnh Tr¹ng th¸i ®èi t−îng møc thuû tinh Lo¹i Tr¹ng th¸i Tr¹ng th¸i ban ®Çu cña hÖ thèng M¸y n¹p phèi liÖu T¾t H < = 0,7 ± 0,002m M¸y n¹p phèi liÖu Më H > = 0,7 ± 0,002m M¸y n¹p phèi liÖu T¾t ¾ ThiÕt kÕ ThiÕt bÞ ®o vµ ®iÒu khiÓn møc thuû tinh láng trong ph¹m vi hÑp nªn dïng phao h×nh cÇu ®−êng kÝnh 40mm b»ng thÐp kh«ng gØ. Phao næi trªn mÆt Møc thuû tinh C¶m biÕn PLC M¹ch ®éng lùc C¬ cÊu chÊp hµnh H×nh3.22: S¬ ®å khèi cña hÖ thèng §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 66 - Khoa C¬ - §iÖn chÊt láng vµ qua mét thanh nèi, råi ®−îc nèi víi c«ng t¾c hµnh tr×nh cã mét tiÕp ®iÓm th−êng më vµ mét tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng ®Ó biÕn ®æi thµnh tÝn hiÖu rêi r¹c ON/OFF ¾ C¬ cÊu chÊp hµnh - §éng c¬ m¸y n¹p liÖu sö dông nguån nu«i 9DCV ¾ L−u ®å thuËt to¸n m« pháng 3.3.3. C¶m biÕn quang ®iÖn [11] Mét d©y chuyÒn s¶n xuÊt c«ng nghiÖp sö dông nhiÒu lo¹i c¶m biÕn t¹i nhiÒu ®iÓm kh¸c nhau ®Ó gi¸m s¸t dßng s¶n phÈm. Trong ®ã c¶m biÕn quang ®iÖn th−êng ®−îc l¾p ®Æt ë c¸c d©y chuyÒn lµm nhiÖm vô ph¸t hiÖn, kiÓm tra vµ ®Õm s¶n phÈm trªn c¸c b¨ng chuyÒn. ë c«ng ®o¹n nµy c¶m biÕn quang ®iÖn ®· chøng tá ®−îc nh÷ng tÝnh n¨ng −u viÖt cña m×nh. C¶m biÕn quang ®iÖn thÕ hÖ ®Çu tiªn gåm cã nguån s¸ng vµ g−¬ng ph¶n x¹. Qua n¨m th¸ng, c¶m biÕn quang ®iÖn næi lªn víi nhiÒu h×nh d¸ng thiÕt kÕ ®Æc biÖt, mçi lo¹i phôc vô mét c«ng viÖc chuyªn biÖt nhÊt ®Þnh. Ngµy nay mét bé c¶m biÕn quang ®iÖn tiªu chuÈn ®−îc c¶i tiÕn gåm cã mét cùc ph¸t vµ mét cùc thu riªng biÖt, mét vµi lo¹i ®−îc trang bÞ c¸p quang kh«ng ph©n nh¸nh vµ bé khuyÕch ®¹i. N¾n ®−îc môc ®Ých cña vÊn ®Ò trªn vµ ®Ó ¸p dông cho viÖc thiÕt kÕ hÖ thèng m« pháng em ®· tiÕn hµnh t×m hiÓu thiÕt kÕ m¹ch c¶m biÕn quang H 0,7±0,002m B¾t ®Çu H = 0,7±0,002m Më m¸y n¹p liÖu T¾t m¸y n¹p liÖu KÕt thóc H×nh3.23: S¬ ®å thuËt to¸n m« pháng hÖ thèng n¹p liÖu §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 67 - Khoa C¬ - §iÖn Ho¹t ®éng cña hÖ thèng: ®èi t−îng c¶m nhËn lµ b¨ng kÝnh ®−îc thu nhËn qua c¶m biÕn (Sensor) quang d−íi d¹ng ON/OFF vµ ®−îc ®−a tíi cæng nhËp cña PLC. T¹i ®©y tÝn hiÖu ®−îc ®äc vµ xö lý ®Ó ®iÒu khiÓn vµ t¸c ®éng lªn c¬ cÊu chÊp hµnh ¾ S¬ ®å m¹ch nguyªn lý c¶m biÕn quang ®iÖn ¾ Chän linh kiÖn - §iÖn trë - Tranzitor C828 - TÕ bµo quang ®iÖn Cds ¾ Nguyªn lý ho¹t ®éng Dùa trªn nguyªn lý ho¹t ®éng cña tÕ bµo quang ®iÖn. Quang ®iÖn trë ho¹t ®éng theo hiÖu øng quang néi, gi¶ sö cã mét tÊm b¸n dÉn ph¼ng cã thÓ tÝch V ®−îc Cds C828 C828 10k220k +9VDC H×nh 3.25: S¬ ®å m¹ch nguyªn lý c¶m biÕn quang §èi t−îng b¨ng kÝnh C¶m biÕn PLC C¬ cÊu ChÊp hµnh M¹ch ®éng lùc H×nh3.24: S¬ ®å khèi cña hÖ thèng §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 68 - Khoa C¬ - §iÖn pha t¹p chÊt lo¹i n víi nång ®é donor Nd vµ cã møc n¨ng l−îng Wd. Khi bÞ chiÕu s¸ng c¸c Photon ion ho¸ nguyªn tö donor vµ gi¶i phãng ®iÖn tö lµm cho ®é dÉn thay ®æi. §é dÉn ®iÖn cña c¶m biÕn quang ®iÖn tö sÏ phô thuéc th«ng l−îng ¸nh s¸ng chiÕu vµo theo mét hµm phi tuyÕn. Cùc ph¸t bøc x¹ lµ Diode (LED) ph¸t quang. Khi ¸nh s¸ng chiÕu vµo tÕ bµo quang ®iÖn lµm cho T1 ®ãng, T2 më øng víi tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng cña PLC ®−îc më ra ng¾t m¹ch ®iÒu khiÓn. Ng−îc l¹i khi cã vËt thÓ ®i qua ch¾n chïm s¸ng chiÕu tíi tÕ bµo quang ®iÖn lµm cho T1 më, T2 ®ãng øng víi tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng cña PLC ®−îc ®ãng cung cÊp ngâ ra cho PLC. 3.3.4. R¬le 24VDC C¸c cæng ra cña PLC lµ c¸c R¬le vµ hÖ thèng ®Ìn LED. R¬le dïng ®Ó ®ãng m¹ch cung cÊp nguån mét chiÒu cho c¸c ®éng c¬ ®iÖn, r¬le ®−îc sö dông cho thiÕt bÞ chuyÓn m¹ch cã dßng ®iÖn nhá, thÊp h¬n 10A 3.4. S¬ ®å kÕt nèi cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn 3.4.1. S¬ ®å kÕt nèi PLC víi thiÕt bÞ ngo¹i vi Sau khi nghiªn cøu phÇn mÒm Step7 - micro/Win 32 vµ chän thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn CPU 224 ®Ó ®iÒu khiÓn d©y chuyÒn s¶n xuÊt kÝnh th× viÖc lùa chän c¸c thiÕt bÞ kh¸c ®Ó kÕt nèi víi d©y chuyÒn cÇn ®iÒu khiÓn lµ c«ng viÖc quan träng. Sö dông c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn quan träng lµ: M¸y tÝnh PC, CPU, c¸p PC/PPI vµ module më réng. GhÐp nèi m¸y tÝnh PC qua cæng RS232 cÇn cã c¸p nèi PC/PPI víi bé chuyÓn ®æi RS232/RS485. H×nh 3.26: S¬ ®å nguyªn lý R¬ le24VDC §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 69 - Khoa C¬ - §iÖn H×nh 3.28: HÖ thèng ®iÒu khiÓn trong c¸c d©y chuyÒn s¶n xuÊt ` Ngoµi ra trong mét sè d©y chuyÒn s¶n xuÊt lín ng−êi ta kÕt nèi m¸y tÝnh víi nhiÒu CPU kh¸c nhau vµ kÕt hîp víi nh÷ng phÇn mÒm kh¸c nh− protul… t¹o thµnh mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn, hay cßn gäi lµ m¹ng ®a chñ. Trong ®ã: TD 200 vµ OP15 lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn, hiÓn thÞ, theo dâi, kiÓm tra vµ l−u tr÷ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. 3.4.2. ThiÕt kÕ m« h×nh d©y chuyÒn s¶n xuÊt kÝnh H×nh3.27: S¬ ®å kÕt nèi tæng thÓ Module më réng Modul më réng RS-232 RS-485 Modul më réng I0.0 ÷ I0.7 Q0.0 ÷ Q2.7 §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 70 - Khoa C¬ - §iÖn ¾ M« h×nh thiÕt kÕ (H×nh 3.29 vµ h×nh 3.30) ¾ S¬ ®å nèi d©y cña hÖ thèng (H×nh 3.31, 3.32, 3.33) H×nh 3.29: M« h×nh d©y chuyÒn s¶n xuÊt kÝnh ¾ Nguyªn lý lµm viÖc §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 71 - Khoa C¬ - §iÖn Nh×n trªn h×nh vÏ ta thÊy r»ng nguån cung cÊp cho PLC lµ 220V, ®Çu vµo, ®Çu ra ®iÖn ¸p 24DCV. M« h×nh d©y chuyÒn s¶n xuÊt kÝnh chóng t«i thiÕt kÕ cã 10 ®Çu vµo, gåm cã tÝn hiÖu khëi ®éng, dõng hÖ thèng vµ ®Æc biÖt lµ tÝn hiÖu tõ c¸c c¶m biÕn nhiÖt, c¶m biÕn quang. M« h×nh d©y chuyÒn s¶n xuÊt kÝnh cã 21 ®Çu ra, c¸c ®Çu ra chóng t«i dïng hÖ thèng c¸c motor mét chiÒu vµ c¸c ®Ìn Led ®Ó thÓ hiÖn th«ng qua c¸c r¬ le 24DCV øng víi c¸c nguån cung cÊp riªng. Chi tiÕt h¬n vÒ qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn ®−îc chóng t«i tr×nh bµy trong môc yªu cÇu tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn. module më réng mµ chóng t«i nghiªn cøu vµ sö dông trong ®Ò tµi lµ EM231, nguån cung cÊp lµ 24DCV. §Çu vµo cã thÓ lµ d¹ng tÝn hiÖu t−¬ng tù Analog kiÓu ¸p hoÆc dßng hay d¹ng tÝn hiÖu sè Digital. TÝn hiÖu c¶m biÕn nhiÖt mµ chóng t«i sö dông trong m« h×nh thiÕt kÕ lµ AIW0 ®Çu vµo Analog d¹ng ®iÖn ¸p, nªn 2 ®Çu vµo ®−îc ®−a vµo A+ vµ A- . Nh− ®· ph©n tÝch trªn phÇn thiÕt kÕ c¶m biÕn nhiÖt, nhiÖt ®é ®Þnh møc lµ 500C, nhiÖt ®é trong kho¶ng tõ 20oC ®Õn 50oC t−¬ng øng víi møc ®iÖn ¸p 0V ®Õn 3V. NghÜa lµ cã sù t−¬ng øng cø 1oC th× øng víi 0,1V, tõ ®Çu ra nµy ta ®−a vµo PLC. 3.5. ViÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn Tõ viÖc nghiªn cøu d©y chuyÒn c«ng nghÖ, x©y dùng s¬ ®å thuËt to¸n ë ch−¬ng 2. Chóng t«i tiÕn hµnh viÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. 3.5.1. ViÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cho lß nung thuû tinh §Ó thuËn tiÖn cho viÖc viÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn chóng t«i sö dông c¸c ký hiÖu cho c¸c phÇn tö vµ ph©n c«ng tÝn hiÖu vµo / ra. B¶ng 3.7: Ph©n c«ng tÝn hiÖu vµo/ra cho lß nung thuû tinh §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 72 - Khoa C¬ - §iÖn Ph©n c«ng tÝn hiÖu vµo KÝ hiÖu §Þa chØ PhÇn tö Start I 0.0 Nót khëi ®éng hÖ thèng Stop I0.1 Nót dõng hÖ thèng S1 AIW0 C¶m biÕn nhiÖt ®é S2 I 0.2 ThiÕt bÞ ®o møc thuû tinh Ph©n c«ng tÝn hiÖu ra KÝ hiÖu §Þa chØ PhÇn tö L§1 Q 0.0 - HÖ thèng n¹p phèi liÖu L§2 Q 0.1 - HÖ thèng cÊp nhiÖt bªn ph¶i lß nung M1 Q 0.2 - HÖ thèng cÊp nhiÖt bªn tr¸i lß nung M2 Q 0.3 - HÖ thèng qu¹t giã lµm m¸t Tõ viÖc nghiªn cøu s¬ ®å c«ng nghÖ, ph©n c«ng tÝn hiÖu vµo ra vµ m« pháng qu¸ tr×nh chóng t«i viÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cho lß nÊu thuû tinh. Ch−¬ng tr×nh ®−îc viÕt trªn phÇn mÒm Step7.Micro/Win32. ¾ Ch−¬ng tr×nh ®−îc viÕt d−íi d¹ng Ladder logic: §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 73 - Khoa C¬ - §iÖn ¾ Ch−¬ng tr×nh dÞch sang d¹ng STL nh− sau: §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 74 - Khoa C¬ - §iÖn NETWORK 1 //§K LO NUNG THUY TINH - khoi dong he thong va nap phoi lieu // //NETWORK COMMENTS // LD SM0.0 A Start AN Stop LPS A Do_muc_thuy_tinh = Dong_co_1 LPP TON T37, W#+10 NETWORK 2 //Cap nhiet ben phai lo nung // LD SM0.0 A T37 TON T38, W#+80 NETWORK 3 LD T37 AN T38 = Bong_den_ben_phai NETWORK 4 //Cap nhiet ben trai lo nung // LD T38 LPS §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 75 - Khoa C¬ - §iÖn AN T39 = Bong_den_ben_trai LPP TON T39, W#+80 NETWORK 5 //Vong lap cap nhiet // LD T39 R T38, B#1 NETWORK 6 //Quat gio lam mat // LD SM0.0 AW>= AIW0, W#+8000 = Quat_gio_lam_mat 3.5.2. ViÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cho d©y chuyÒn kÝnh tÊm kÐo ngang §Ó thuËn tiÖn cho viÖc viÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn chóng t«i sö dông c¸c ký hiÖu cho c¸c phÇn tö vµ ph©n c«ng tÝn hiÖu vµo / ra. B¶ng 3.8: Ph©n c«ng tÝn hiÖu vµo/ra cho d©y chuyÒn kÝnh tÊm kÐo ngang §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 76 - Khoa C¬ - §iÖn Ph©n c«ng tÝn hiÖu vµo KÝ hiÖu §Þa chØ PhÇn tö Start I 0.0 Nót khëi ®éng d©y chuyÒn SX kÝnh tÊm Stop I 0.0 Nót dõng qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn S3 AIW0 C¶m biÕn quang ®iÖn Ph©n c«ng tÝn hiÖu ra KÝ hiÖu §Þa chØ PhÇn tö M3 Q 0.0 - Dµn con l¨n truyÒn ®éng chÝnh M4 Q 0.1 - Dµn con l¨n t¨ng tèc - TruyÒn ®éng con l¨n bÎ mÐp M5 L§3 Q 0.2 - HÖ thèng cÊp nhiÖt lß ñ DCD1 Q 0.3 - Dµn dao c¾t däc b¨ng kÝnh DCN1 Q 0.4 - Dµn dao c¾t ngang chuyÓn ®éng tõ tr¸i sang ph¶i DCN2 Q 0.5 - Dµn dao c¾t ngang chuyÓn ®éng tõ ph¶i sang tr¸i M6 Q 0.6 - T¨ng tèc dµn con l¨n t¨ng tèc Tõ viÖc nghiªn cøu s¬ ®å c«ng nghÖ, ph©n c«ng tÝn hiÖu vµo ra vµ m« pháng qu¸ tr×nh chóng t«i viÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cho d©y chuyÒn s¶n xuÊt kÝnh tÊm kÐo ngang. Ch−¬ng tr×nh ®−îc viÕt trªn phÇn mÒm Step7.Micro/Win32. ¾ Ch−¬ng tr×nh ®−îc viÕt d−íi d¹ng Ladder logic: §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 77 - Khoa C¬ - §iÖn §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 78 - Khoa C¬ - §iÖn ¾ Ch−¬ng tr×nh dÞch sang d¹ng STL nh− sau: §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 79 - Khoa C¬ - §iÖn NETWORK 1 //DK DAY CHUYEN KINH TAM KEO NGANG - DK dan con lan truyen dong chinh // LD SM0.0 A Start AN Stop = Dong_co1 TON T37, W#+30 NETWORK 2 //Dieu khien con lan tang toc // LD T37 LPS AN Dong_co4 = Dong_co2 LPP TON T38, W#+30 NETWORK 3 //DK dong co truyen dong con lan keo mep // LD T38 = Keo_mep TON T39, W#+30 NETWORK 4 //DK cap nhiet lo u // LD T39 = D1 §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 80 - Khoa C¬ - §iÖn TON T40, W#+60 NETWORK 5 //DK dan dao cat doc // LD T40 = Dao_cat1 NETWORK 6 //DK dan dao cat ngang bang kinh tu trai sang phai // LD SM0.0 AW>= Cam_bien, W#+100 LPS AN T41 = Dao_cat2 LPP TON T41, W#+50 NETWORK 7 //DK dan dao cat ngang bang kinh tu phai sang trai // LD T41 LPS AN T42 = Dong_co3 LPP TON T42, W#+50 NETWORK 8 //Dat thoi gian tang toc cho dan con lan tang toc // §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 81 - Khoa C¬ - §iÖn LD T42 TON T43, W#+50 NETWORK 9 //Tang toc dan con lan tang toc // //NETWORK COMMENTS // LD T43 LPS AN T36 = Dong_co4 LPP TON T36, W#+60 3.5.3. ViÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cho d©y chuyÒn kÝnh c¸n §Ó thuËn tiÖn cho viÖc viÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn chóng t«i sö dông c¸c ký hiÖu cho c¸c phÇn tö vµ ph©n c«ng tÝn hiÖu vµo/ra. B¶ng 3.9: Ph©n c«ng tÝn hiÖu vµo ra cho d©y chuyÒn kÝnh c¸n §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 82 - Khoa C¬ - §iÖn Ph©n c«ng tÝn hiÖu vµo KÝ hiÖu §Þa chØ PhÇn tö Start I 0.0 Nót khëi ®éng d©y chuyÒn SX kÝnh c¸n Stop I 0.1 Nót dõng qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn S3 AIW0 C¶m biÕn quang ®iÖn Ph©n c«ng tÝn hiÖu ra KÝ hiÖu §Þa chØ PhÇn tö M7 Q 0.0 - Dµn con l¨n truyÒn ®éng chÝnh M8 Q 0.1 - Dµn con l¨n t¨ng tèc M9 Q 0.2 - Dµn con l¨n chuyÓn tiÕp M10,C1 Q 0.3 - TruyÒn ®éng m¸y c¸n, cöa ch¶y trµn L§4 Q 0.4 - CÊp nhiÖt lß ñ DCD2 Q 0.5 - Dµn dao c¾t däc DCN1 Q 0.6 - Dµn dao c¾t ngang chuyÓn ®éng tõ tr¸i sang ph¶i DCN2 Q 0.7 - Dµn dao c¾t ngang chuyÓn ®éng tõ ph¶i sang tr¸i M11 Q 1.0 - ThiÕt bÞ bÎ ngang vµ t¨ng tèc dµn con l¨n t¨ng tèc Tõ viÖc nghiªn cøu s¬ ®å c«ng nghÖ, ph©n c«ng tÝn hiÖu vµo ra vµ m« pháng qu¸ tr×nh chóng t«i viÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cho d©y chuyÒn s¶n xuÊt kÝnh c¸n. Ch−¬ng tr×nh ®−îc viÕt trªn phÇn mÒm Step7.Micro/Win32. ¾ Ch−¬ng tr×nh ®−îc viÕt d−íi d¹ng Ladder logic: §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 83 - Khoa C¬ - §iÖn §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 84 - Khoa C¬ - §iÖn §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 85 - Khoa C¬ - §iÖn ¾ Ch−¬ng tr×nh dÞch sang d¹ng STL nh− sau: NETWORK 1 //DK DAY CHUYEN KINH CAN - DK dan con lan truyen dong chinh // LD SM0.0 A start AN stop = dong_co_1 §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 86 - Khoa C¬ - §iÖn TON T37, W#+30 NETWORK 2 //DK dan con lan tang toc // LD T37 LPS AN Dong_co_5 = dong_co_2 LPP TON T38, W#+30 NETWORK 3 //DK dan con lan chuyen tiep // LD T38 = dong_co_3 TON T39, W#+40 NETWORK 4 //DK truyen dong may can va mo cua chay tran kinh can // LD T39 = dong_co_4 TON T40, W#+60 NETWORK 5 //DK cap nhiet lo u // LD T40 = Den_soi_dot TON T41, W#+60 §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 87 - Khoa C¬ - §iÖn NETWORK 6 //DK dan dao cat doc bang kinh // LD T41 = Dao_cat_doc NETWORK 7 //DK dao cat ngang bang kinh tu trai sang phai // LD SM0.0 AW AIW0, W#+200 LPS AN T42 = Dao_cat_ngang1 LPP TON T42, W#+50 NETWORK 8 //DK dan dao cat ngang bang kinh tu phai sang trai // LD T42 LPS AN T43 = Dao_cat_ngang2 LPP TON T43, W#+50 NETWORK 9 //Dat thoi gian cho gian con lan tang toc // LD T43 §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 88 - Khoa C¬ - §iÖn TON T44, W#+60 NETWORK 10 //DK dan con lan tang toc va co cau be ngang // LD T44 LPS AN T45 = Dong_co_5 LPP TON T45, W#+50 3.6. KÕt luËn ch−¬ng 3 Trªn c¬ së nghiªn cøu d©y chuyÒn vµ s¬ ®å thuËt to¸n ®iÒu khiÓn cña d©y chuyÒn c«ng nghÖ s¶n xuÊt kÝnh c¸n vµ kÝnh tÊm x©y dùng lµ tiÒn ®Ò ®Ó viÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. Muèn vËy chóng t«i ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu vµ thiÕt kÕ c¸c hÖ thèng c¶m biÕn cho phï hîp víi d©y chuyÒn s¶n xuÊt. §ång thêi chóng t«i còng ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu phÇn cøng CPU224 vµ phÇn mÒm Step7-Micro/Win32 cña Simatic S7- 200 lµ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn quan träng, cã nhiÒu tÝnh n¨ng −u viÖt ®Ó ®iÒu khiÓn d©y chuyÒn s¶n xuÊt trong c¸c Nhµ m¸y. Tõ ®ã chóng t«i ®· tiÕn hµnh x©y dùng m« h×nh cho d©y chuyÒn s¶n xuÊt kÝnh vµ viÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cho tõng giai ®o¹n ®iÒu khiÓn t−¬ng øng víi c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt trong d©y chuyÒn ®Ó tiÕn hµnh tù ®éng ho¸ hoµn toµn qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Ch−¬ng tr×nh ®−îc ch¹y thµnh c«ng trªn m«i tr−êng Step7- Micro/Win32 vµ c¸c module më réng cña nã. Qua ®©y chóng ta còng thÊy ®−îc gi¸ trÞ to lín vµ ý nghÜa cña viÖc øng dông tù ®éng hãa vµo qu¸ tr×nh s¶n xuÊt kÝnh trong tiÕn tr×nh ph¸t triÓn c«ng nghiÖp. KÕt luËn vµ ®Ò nghÞ §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 89 - Khoa C¬ - §iÖn 1. KÕt luËn Sau mét thêi gian tiÕn hµnh nghiªn cøu, t×m hiÓu vµ thùc hiÖn ®Ò tµi tèt nghiÖp, mÆc dï thêi gian cã h¹n vµ gÆp nhiÒu khã kh¨n nh−ng víi sù nç lùc cña b¶n th©n vµ sù gióp ®ì tËn t×nh cña quý C«ng ty cïng thÇy c«, b¹n bÌ, trong toµn khoa C¬ §iÖn ®Æc biÖt lµ ThÇy gi¸o ThS. Ng« TrÝ D−¬ng cho ®Õn nay ®Ò tµi cña t«i c¬ b¶n hoµn thµnh. Tõ nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu ®¹t ®−îc trong ®Ò tµi: “ThiÕt kÕ m« h×nh ®iÒu khiÓn d©y chuyÒn s¶n xuÊt kÝnh c¸n vµ kÝnh tÊm kÐo ngang” chóng t«i m¹nh d¹n ®−a ra nh÷ng kÕt luËn vµ ®Ò nghÞ sau: ¾ MÆt tÝch cùc: - §Ò tµi ®· nªu ®−îc qu¸ tr×nh h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn cña C«ng ty kÝnh §¸p CÇu vµ viÖc ¸p dông tù ®éng ho¸ trong d©y chuyÒn s¶n xuÊt kÝnh. Vai trß cña tù ®éng ho¸ trong c¸c xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp vµ øng dông cña nã ë n−íc ta hiÖn nay, tõ ®ã nãi lªn ý nghÜa to lín cña viÖc ¸p dông tù ®éng ho¸ trong c¸c xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp. - Nghiªn cøu, t×m hiÓu thiÕt bÞ lËp tr×nh PLC S7 - 200, ®Æc biÖt lµ CPU 224 vµ c¸c module më réng EM231, EM235. TiÕn hµnh thiÕt kÕ l¾p ®Æt ®−îc mét sè m¹ch c¶m biÕn nh−: c¶m biÕn nhiÖt, c¶m biÕn quang, thiÕt bÞ ®o møc. Tõng b−íc x©y dùng hÖ thèng ph−¬ng ph¸p lËp tr×nh trªn m«i tr−êng Step 7 - Micro/Win 32, nhê ®ã cã thÓ lËp ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cho d©y chuyÒn s¶n xuÊt kÝnh. - Qua nghiªn cøu, t×m hiÓu d©y chuyÒn c«ng nghÖ vµ ho¹t ®éng cña nhµ m¸y chóng t«i x©y dùng s¬ ®å thuËt to¸n biÓu diÔn c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt kÝnh. Tõ d©y chuyÒn c«ng nghÖ vµ s¬ ®å thuËt to¸n x©y dùng m« h×nh ®iÒu khiÓn. Víi viÖc kÕt nèi, ch¹y thö m« h×nh ®iÒu khiÓn cã thÓ kh¼ng ®Þnh r»ng s¬ ®å thuËt to¸n lµ hoµn toµn ®óng. ¾ MÆt h¹n chÕ: - Do kh«ng cã ®Çy ®ñ hÖ thèng thiÕt bÞ lËp tr×nh PLC vµ hÖ thèng thiÕt bÞ c¶m biÕn tiªu chuÈn nªn ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ch−a ®−îc hoµn thiÖn c¸c qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn cßn gi¸n ®o¹n. - Do ®iÒu kiÖn vµ kh¶ n¨ng cßn h¹n chÕ nªn viÖc x©y dùng m« h×nh ch−a ®−îc hoµn thiÖn, mét sè kh©u trong ®ã ®−îc thay thÕ b»ng c¸c bé thêi gian Timer. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 90 - Khoa C¬ - §iÖn ¾ 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 vÒ sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ tù ®éng ho¸ vµ viÖc ¸p dông nã ë n−íc ta hiÖn nay… §Ò tµi cßn gióp t«i tiÕp cËn víi nh÷ng kiÕn thøc vÒ ®iÒu khiÓn Logic vµ c¸c phÇn mÒm lËp tr×nh th«ng dông hiÖn nay. ThÊy râ ®−îc vÞ trÝ vµ tÇm quan träng cña tù ®éng ho¸ trong s¶n xuÊt c«ng nghiÖp còng nh− trong c¸c ngµnh s¶n xuÊt kh¸c hiÖn nay. 2. KiÕn 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. Mong r»ng cã nhiÒu thêi gian t×m hiÓu tiÕp cËn víi thùc tÕ nhiÒu h¬n n÷a. Qua nghiªn cøu thùc nghiÖm thÊy r»ng, ®Ó n©ng cao n¨ng suÊt, chÊt l−îng s¶n phÈm C«ng ty cÇn tiÕn hµnh thay thÕ, c¶i t¹o l¹i mét sè hÖ thèng cho phï hîp víi qui tr×nh c«ng nghÖ. §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 91 - Khoa C¬ - §iÖn Tµi liÖu tham kh¶o [1] Tµi liÖu C«ng ty KÝnh §¸p CÇu [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 “Phan Xu©n Minh” NXB Khoa häc vµ kü thuËt [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” NXB Khoa häc vµ kü thuËt, Hµ Néi - 2002 [9] [10] C¸c bé c¶m biÕn trong kü thuËt ®o l−êng “Lª V¨n Doanh vµ Ph¹m Th−îng Hµn” Nxb Khoa häc vµ kü thuËt, Hµ Néi - 2000 [11] Tham kh¶o tµi liÖu Th.s. NguyÔn V¨n §−êng - §HNN I - Hµ Néi [12] øng dông PLC SIEMENS Vµ MOELLER trong tù ®éng ho¸ NXB Thµnh Phè Hå ChÝ Minh §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 92 - Khoa C¬ - §iÖn Môc lôc Më ®Çu ...............................................................................................................................1 1. §Æt vÊn ®Ò .................................................................................................................1 2. Môc ®Ých cña ®Ò tµi ..................................................................................................2 3. Néi dung cña ®Ò tµi...................................................................................................2 4. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu..........................................................................................2 Ch−¬ng 1: Tæng quan.......................................................................................................4 1.1. Sù h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn cña C«ng ty kÝnh §¸p CÇu - B¾c Ninh [1] .............4 1.2. Vai trß cña ngµnh c«ng nghiÖp s¶n xuÊt kÝnh [1]................................................6 1.3. Vai trß cña ngµnh Tù ®éng ho¸ [2] ......................................................................8 1.3.1. Sù h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn cña ngµnh tù ®éng ho¸ ................................ 8 1.3.2. Thµnh tùu vµ kÕt qu¶ mang l¹i do ¸p dông tù ®éng ho¸ [3].................. 10 1.3.3. C«ng nghÖ th«ng tin víi tù ®éng ho¸ [2] .............................................. 11 1.4. Môc ®Ých vµ ý nghÜa cña viÖc thiÕt kÕ m« h×nh ®iÒu khiÓn ..............................13 1.5. KÕt luËn ch−¬ng 1 ...............................................................................................13 Ch−¬ng 2: X©y dùng thuËt to¸n ®iÒu khiÓn d©y chuyÒn s¶n xuÊt kÝnh ..................15 2.1. C«ng nghÖ s¶n xuÊt kÝnh [1]...............................................................................15 2.2. C«ng nghÖ nÊu thuû tinh (Giai ®o¹n 1)..............................................................18 2.2.1. Yªu cÇu c«ng nghÖ [1] .......................................................................... 18 2.2.2. X©y dùng s¬ ®å thuËt to¸n..................................................................... 19 2.3. C«ng nghÖ s¶n xuÊt kÝnh tÊm kÐo ngang (Giai ®o¹n 2)...................................21 2.3.1. Yªu cÇu c«ng nghÖ [1] .......................................................................... 21 2.3.2. S¬ ®å thuËt to¸n ..................................................................................... 21 2.4. C«ng nghÖ s¶n xuÊt kÝnh c¸n (Giai ®o¹n 3).......................................................23 2.4.1. Yªu cÇu c«ng nghÖ [1] .......................................................................... 23 2.4.2. X©y dùng s¬ ®å thuËt to¸n..................................................................... 24 2.5. KÕt luËn ch−¬ng 2 ...............................................................................................25 §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 93 - Khoa C¬ - §iÖn Ch−¬ng 3: ThiÕt kÕ m« h×nh ®iÒu khiÓn d©y chuyÒn s¶n xuÊt KÝnh c¸n vµ KÝnh tÊm kÐo ngang..................................................................................................................26 3.1. øng dông phÇn mÒm Simatic S7 - 200 ...............................................................26 3.1.1. Giíi thiÖu chung vÒ PLC [2] ................................................................. 26 3.1.2. Vai trß cña PLC trong ®iÒu khiÓn tù ®éng ............................................ 27 3.1.3. ¦u ®iÓm cña viÖc sö dông PLC trong tù ®éng ho¸ [2].......................... 28 3.1.4. HiÖu qu¶ kinh tÕ cña PLC [2].................................................................. 30 3.1.5. Kh¶ n¨ng vµ nh÷ng øng dông cña bé ®iÒu khiÓn Logic kh¶ tr×nh PLC [4] .... 30 3.1.6. CÊu tróc c¬ b¶n cña bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC [5] ............................ 33 3.1.7. Tr×nh tù thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn sö dông bé ®iÒu khiÓn PLC ....... 36 3.1.8. Ng«n ng÷ lËp tr×nh cña Simatic S7 - 200 [6]......................................... 38 3.1.9. Ph−¬ng ph¸p lËp tr×nh trªn phÇn mÒm Step7- Micro/Win32 ................ 41 3.2. Chän thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn [7] ................................................................................48 3.2.1. Yªu cÇu thiÕt bÞ cho viÖc ®iÒu khiÓn ..................................................... 48 3.2.2. ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn PLC S7 - 200 CPU224 [4]...................................... 48 3.2.3. Module më réng EM231, EM235 [7] ................................................... 53 3.3. ThiÕt bÞ nhËp - xuÊt [8]......................................................................................59 3.3.1. C¶m biÕn nhiÖt ®é [9]............................................................................ 61 3.3.2. C¶m biÕn ®o møc [10]........................................................................... 64 3.3.3. C¶m biÕn quang ®iÖn [11] ..................................................................... 66 3.3.4. R¬le 24VDC.......................................................................................... 68 3.4. S¬ ®å kÕt nèi cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn ...............................................................68 3.4.1. S¬ ®å kÕt nèi PLC víi thiÕt bÞ ngo¹i vi.................................................. 68 3.4.2. ThiÕt kÕ m« h×nh d©y chuyÒn s¶n xuÊt kÝnh.......................................... 69 3.5. ViÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn..............................................................................71 3.5.1. ViÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cho lß nung thuû tinh ............................. 71 3.5.2. ViÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cho d©y chuyÒn kÝnh tÊm kÐo ngang...... 75 3.5.3. ViÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cho d©y chuyÒn kÝnh c¸n........................ 81 §å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn Träng Hïng - §iÖn 45A Tr−êng §HNNI - Hµ Néi - 94 - Khoa C¬ - §iÖn KÕt luËn vµ ®Ò nghÞ.........................................................................................................88 1. KÕt luËn...................................................................................................................89 2. KiÕn nghÞ.................................................................................................................90 Tµi liÖu tham kh¶o Môc lôc.............................................................................................................................92