Chương 1. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (326.27 KB, 10 trang )
Lập trình với SPS S7-300
7
Chơng1.Hệ thống điều khiển.
1.1.Khái niệm hệ thống điều khiển:
Trong công nghiệp yêu cầu tự động hoá ngày càng tăng, đòi hỏi kỹ thuật điều
khiển phải đáp ứng đợc những yêu cầu đó. Để giải quyết đợc nhiệm vụ điều
khiển ngời ta có thể thực hiện bằng hai cách: thực hiện bằng Rơle, khởi động từ
... hoặc thực hiện bằng chơng trình nhớ. Hệ điều khiển bằng Rơle và hệ điều
khiển bằng lập trình có nhớ khác nhau ở phần xử lý: thay vì dùng Rơle, tiếp
điểm và dây nối trong phơng pháp lập trình có nhớ chúng đợc thay bằng cách
mạch điện tử. Nh vậy thiết bị PLC làm nhiệm vụ thay thế phần mạch điện điều
khiển trong khâu xử lý số liệu. Nhiệm vụ của sơ đồ mạch điều khiển sẽ đợc xác
định bằng một số hữu hạn các bớc thực hiện xác định gọi là "chơng trình".
Chơng trình này mô tả các bớc thực hiện gọi là tiến trình điều khiển, tiến trình
này đợc lu vào bộ nhớ nên đợc gọi là "điều khiển lập trình có nhớ". Trên cơ
sở khác nhau của khâu xử lý số liệu ta có thể biểu diễn hai hệ điều khiển nh
sau:
Các bớc thiết lập sơ đồ điều khiển bằng Rơle:
Hình 1-1:lu đồ điều khiển dùng Rơle
Xác định nhiệm vụ điều khiển
Sơ đồ mạch điện
Chọn phần tử mạch điện
Dây nối liên kết các phần tử
Kiểm tra chức năng
Lập trình với SPS S7-300
8
Các bớc thiết lập sơ đồ điều khiển bằng PLC:
Hình 1-2: Lu đồ điều khiển bằng PLC
Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển ngời ta cần thay đổi mạch điều khiển
bằng cách lắp lại mạch, thay đổi phần tử mới đối với hệ thống điều khiển bằng
Rơle điện. Trong khi đó khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển ta chỉ cần thay đổi
chơng trình soạn thảo đối với hệ điều khiển bằng lập trình có nhớ.
Sự khác nhau giữa hệ điều khiển bằng Rơle điện và lập trình có nhớ có thể
minh hoạ bằng một ví dụ sau:
Điều khiển hệ thống 3 máy bơm nớc qua 3 khởi động từ K1, K2, K3. Trình
tự điều khiển nh sau: Các máy bơm hoạt động tuần tự nghĩa là K1 đóng trớc
tiếp đến là K2 rồi cuối cùng là K3 đóng.
Để thực hiện nhiệm vụ theo yêu cầu trên mạch điều khiển ta thiết kế nh sau:
Trong đó các nút ấn S1, S2, S3, S4 là các phần tử nhập tín hiệu.
Các tiếp điểm K1, K2, K3 và các mối liên kết là các phần xử lý.
Các khởi động từ K1, K2, K3 là kết quả xử lý.
Xác định nhiệm vụ điều khiển
Thiết kế thuật giải
Sọan thảo chơng trình
Kiểm tra chức năng
Lập trình với SPS S7-300
9
Hình 1-3:Sơ đồ điều khiển
Nếu ta thay bằng thiết bị điều khiển PLC ta có thể mô tả nh sau:
-Tín hiệu vào: S1, S2, S3, S4 vẫn giữ nguyên.
-Tín hiệu ra: K1, K2, K3 là các khởi động từ vẫn giữ nguyên.
-Phần tử xử lý:đợc thay thế bằng PLC.
Hình 1-4
Khi thực hiện bằng chơng trình điều khiển có nhớ PLC ta chỉ cần thực hiện
nối mạch theo sơ đồ sau:
S1
S2
K1
S3
K2
S4
K3
K2K1
K1 K2 K3
Nhập
số liệu
Xử lý
Kết quả
S1
S2 K1 S3 K2 S4 K3
K2K1
K1 K2 K3
Lập trình với SPS S7-300
10
Hình 1-5:Sơ đồ nối dây thực hiện bằng PLC
Nếu bây giờ nhiệm vụ điều khiển thay đổi ví dụ nh các bơm 1,2,3 hoạt động
theo nguyên tắc là chỉ một trong số các bơm đợc hoạt động độc lập. Nh vậy
đối với mạch điều khiển dùng Rơle ta phải tiến hành lắp giáp lại toàn bộ mạch
điều khiển, trong khi đó đối với mạch điều khiển dùng PLC thì ta lại chỉ cần
soạn thảo lại chơng trình rồi nạp lại vào CPU thì ta sẽ có ngay một sơ đồ điều
khiển theo yêu cầu nhiệm vụ mới mà không cần phải nối lại dây trên mạch điều
khiển.
Nh vậy một cách tổng quát có thể nói hệ thống điều khiển PLC là tập hợp
các thiết bị và linh kiện điện tử. Để đảm bảo tính ổn định, chính xác và an toàn..
trong quá trình sản xuất, các thiết bị này bao gồm nhiều chủng loại, hình dạng
khác nhau với công suất từ rất nhỏ đến rất lớn. Do tốc độ phát triển quá nhanh
của công nghệ và để đáp ứng đợc các yêu cầu điều khiển phức tạp nên hệ thống
điều khiển phải có hệ thống tự động hoá cao. Yêu cầu này có thể thực hiện đợc
bằng hệ lập trình có nhớ PLC kết hợp với máy tính, ngoài ra còn cần có các thiết
bị ngoại vi khác nh: Bảng điều khiển, động cơ, cảm biến, tiếp điểm, công tắc
tơ,...
Khả năng truyền dữ liệu trong hệ thống rất rộng thích hợp cho hệ thống xử lý
và cũng rất linh động trong các hệ thống phân phối .
Mỗi một thành phần trong hệ thống điều khiển có một vai trò quan trọng nh
đợc trình bày trong hình vẽ sau.
S1 S2 S3 S4
K1 K2 K3
PLC
24V
N
Nhập số
liệu
Xử lý
Kết quả
Lập trình với SPS S7-300
11
Hình 1-6: Mô hình hệ thống điều khiển PLC
Hệ thống PLC sẽ không cảm nhận đợc thế giới bên ngoài nếu không có các
cảm biến, và cũng không thể điều khiển đợc hệ thống sản xuất nếu không có
các động cơ, xy lanh hay các thiết bị ngoại vi khác nếu cần thiết có thể sử dụng
các máy tính chủ tại các vị trí đặc biệt của dây chuyền sản xuất .
1.1.1.Hệ thống điều khiển PLC điển hình :
Trong hệ thống điều khiển PLC các phần tử nhập tín hiệu nh : chuyển mạch,
nút ấn, cảm biến, ... đợc nối với đầu vào của thiết bị PLC. Các phần tử chấp
hành nh : đèn báo, rơ le, công tắc tơ,... đợc nối đến lối ra của PLC tại các đầu
nối.
Chơng trình điều khiển PLC đợc soạn thảo dới các dạng cơ bản (sẽ đợc
trình bày ở phần sau) sẽ đợc nạp vào bộ nhớ bên trong PLC, sau đó tự động
thực hiện tuần tự theo một chuỗi lệnh điều khiển đợc xác định trớc .
Hệ còn cho phép công nhân vận hành thao tác bằng tay các tiếp điểm, nút
dừng khẩn cấp để đảm bảo tính an toàn trong các trờng hợp xảy ra sự cố.
1.1.2.Vai trò của PLC:
PLC đợc xem nh trái tim trong một hệ thống điều khiển tự động đơn lẻ với
chơng trình điều khiển đợc chứa trong bộ nhớ của PLC, PC thờng xuyên
kiểm tra trạng thái của hệ thống thông qua các tín hiệu hồi tiếp từ thiết bị nhập
để từ đó có thể đa ra những tín hiệu điều khiển tơng ứng đến các thiết bị xuất.
Khối xử lý
trung tâm
Giao tiếp ngõ
vào
Bộ nhớ
Giao
tiếp
ngõ
ra
Từ tiếp
điểm
cảm
biến
đến cuộn
dây, mô
tơ,....
Nguồn
nuôi
