Giáo Trình - Điều khiển và khống chế lò tạo khí

ở hình 6_a , khi trạng thái 1đã hoạt động , nếu chuyển t 12 thoả mãn thì trạng thái 2 hoạt động ; nếu chuyển t 13 thoả mãn thì trạng thái 3 hoạt động . ởhình 6_b , nếu trạng thái 7 hoạt động và t 79 thoả mãn thì trạng thái 9 hoạt động , cũng như vậy nếu trạng thái 8 hoạt động và t 89 thoả mãn thì trạngthái 9 hoạt động . ởhình 6_c , nếu trạng thái 1 hoạt động và t 123 thoả mãn thì trạng thái 2 và 3 đồng thời hoạt động . ởhình 6_d , nếu trạng thái 7 và 8 cùng hoạt động và t 789 thoả mãn thì trạng thái 9 hoạt động .

pdf50 trang | Chia sẻ: aloso | Lượt xem: 1684 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Giáo Trình - Điều khiển và khống chế lò tạo khí, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
-------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 18 hợp con của máy móc và các thuật toán điều khiển bằng các chương trình con . Sơ đồ khối của hệ điều khiển quá trình được thể hiện trên hình sau : Tín hiệu vào Một quá trình công nghiệp gồm 3 hình thức điều khiển hoạt động sau : - Hoàn toàn tự động , lúc này chỉ cần sự chỉ huy chung của nhân viên vận hành hệ thống . - Bán tự động , làm việc có liên quan trực tiếp đến các thao tác liên tục của con người giữa các chuỗi hoạt động tự động . - Bằng tay , tất cả hành động của hệ đều do con người thao tác . Trong quá trình làm việc để đảm bảo an toàn , tin cậy và linh hoạt , hệ điều khiển cần có sự chuyển đổi dễ dàng từ kiểu “bằng tay” sang “tự động” và ngược lại , vì như vậy hệ điều khiển mới đáp ứng đúng các yêu cầu thực tế . Trong quá trình làm việc , sự “không bình thường” trong hoạt động của dây chuyền có rất nhiều loại , khi thiết kế ta phải cố gắng mô tả chúng một cách đầy đủ nhất . Trong số các hoạt động “không bình thường” của chương trình điều khiển một dây chuyền tự động , người ta phân biệt các loại sau : - Hư hỏng “một bộ phận” trong cấu trúc điều khiển . Lúc này cần phải xử lý riêng phần chương trình có chỗ hư hỏng , đồng thời phải lưu tâm cho dây chuyền hoạt động lúc có hư hỏng và sẵn sàng chấp nhận lại điều khiển khi hư hỏng được sửa chữa xong . - Hư hỏng trong “cấu trúc trình tự” điều khiển . - Hư hỏng ở bộ phận chấp hành (hư hỏng thiết bị chấp hành , hư hỏng cảm biến , hư hỏng bộ phận thao tác …) . Khi thiết kế hệ thống phải tính đến các phương thức làm việc khác nhau để đảm bảo an toàn và sử lý kịp thời các hư hỏng trong hệ , phải luôn luôn có phương án can thiệp trực tiếp của người vận hành đến việc dừng máy khẩn cấp , xử lý tắc ngẽn vật liệu và các hiện tượng nguy hiểm khác . Grafcet là công cụ rất hữu ích để thiết kế và thực hiện đầy đủ các yêu cầu của hệ tự động hoá các quá trình công nghệ kể trên . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 19 Ta thấy trong quá trình công nghệ của lò tạo khí thì mỗi chu kỳ hoạt động được chia làm 5 giai đoạn và mỗi giai đoạn lại có thể chia thành các bước nhỏ . Tổng cộng có 12 bước trong một chu kỳ , các bước này được thực hiện một cách tuần tự . Như vậy dựa vào bảng trạng thái các tín hiệu ra của PLC ta có thể tổng hợp mạch bằng phương pháp Grafcet như hình II_12 . Từ Grafcet ở hình II_12 ta có : * ở chế độ vận hành lò bình thường : S0 + = g + S1.12.V6.V8 + S2.12.V6 + S3.12.V6.V8 + S4.12.V6 + S5.12.V1.V2 S0 - = S1.1 + S2.1 + S3.1 + S4.1 + S5.1 S1.1 + = S0 + m1 S1.1 - = S1. 2 S1.2 + = S1.1.V3.V8 S1.2 - = S1.3 S1.3 + = S1.2.V3.V4.V8 S1.3 - = S1.4 S1.4 + = S1.3.V3.V8 S1.4 - = S1.5 S1.5 + = S1.4.V3.V5.V6.V7.V8 S1.5 - = S1.6 S1.6 + = S1.5.V5.V6.V7.V8 S1.6 - = S1.7 S1.7 + = S1.6 .V5.V6.V7 S1.7 - = S1.8 S1.8 + = S1.7.V1.V2.V5.V7 S1.8 - = S1.9 S1.9 + = S1.8.V1.V2.V5.V6.V7.V9 S1.9 - = S1.10 S1.10 + = S1.9.V1.V2.V5.V6.V7 S1.10 - = S1.11 S1.11 + = S1.10.V5.V6.V7 S1.11 - = S1.12 S1.12 + = S1.11.V5.V6.V7.V8 S1.12 - = S0 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 20 * ở chế độ vận hành không thêm N2 : S0 + = g + S1.12.V6.V8 + S2.12.V6 + S3.12.V6.V8 + S4.12.V6 + S5.12.V1.V2 S0 - = S1.1 + S2.1 + S3.1 + S4.1 + S5.1 S2.1 + = S0 + m2 S2.1 - = S2.2 S2.2 + = S2.1.V3 S2.2 - = S2.3 S2.3 + = S2.2.V3.V4 S2.3 - = S2.4 S2.4 + = S2.3.V3.V6 S2.4 - = S2.5 S2.5 + = S2.4.V3.V5.V6 S2.5 - = S2.6 S2.6 + = S2.5.V5.V6 S2.6 - = S2.7 S2.7 + = S2.6.V5.V6 S2.7 - = S2.8 S2.8 + = S2.7.V1.V2.V5.V6 S2.8 - = S2.9 S2.9 + = S2.8. V1.V2.V5.V6 S2.9 - = S2.10 S2.10 + = S2.9. V1.V2.V5.V6 S2.10 - = S2.11 S2.11 + = S2.10.V5.V6 S2.11 - = S2.12 S2.12 + = S2.11.V5.V6 S2.12 - = S0 *ở chế độ vận hành không mở van gió lần 2 : S0 + = g + S1.12.V6.V8 + S2.12.V6 + S3.12.V6.V8 + S4.12.V6 + S5.12.V1.V2 S0 - = S1.1 + S2.1 + S3.1 + S4.1 + S5.1 S3.1 + = S0 + m3 S3.1 - = S3.2 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 21 S3.2 + = S3.1.V3.V8 S3.2 - = S3.3 S3.3 + = S3.2.V3.V8 S3.3 - = S3.4 S3.4 + = S3.3 .V3.V6 S3.4 - = S3.5 S3.5 + = S3.4.V3.V5.V6.V7.V8 S3.5 - = S3.6 S3.6 + = S3.5.V5.V6.V7.V8 S3.6 - = S3.7 S3.7 + = S3.6.V5.V6.V7 S3.7 - = S3.8 S3.8 + = S3.7.V1.V2.V5.V6.V7 S3.8 - = S3.9 S3.9 + = S3.8.V1.V2.V5.V6.V7.V9 S3.9 - = S3.10 S3.10 + = S3.9.V1.V2.V5.V6.V7 S3.10 - = S3.11 S3.11 + = S3.10.V5.V6.V7 S3.11 - = S3.12 S3.12 + = S3.11.V5.V6.V7.V8 S3.12 - = S0 * ở chế độ vận hành thổi lên hoàn toàn : S0 + = g + S1.12.V6.V8 + S2.12.V6 + S3.12.V6.V8 + S4.12.V6 + S5.12.V1.V2 S0 - = S1.1 + S2.1 + S3.1 + S4.1 + S5.1 S4.1 + = S0 + m4 S4.1 - = S4.2 S4.2 + = S4.1.V3 S4.2 - = S4.3 S4.3 + = S4.2.V3.V4 S4.3 - = S4.4 S4.4 + = S4.3.V3.V6 S4.4 - = S4.5 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 22 S4.5 + = S4.4.V3.V5.V6 S4.5 - = S4.6 S4.6 + = S4.5.V5.V6 S4.6 - = S4.7 S4.7 + = S4.6.V5.V6 S4.7 - = S4.8 S4.8 + = S4.7.V5.V6 S4.8 - = S4.9 S4.9 + = S4.8.V5.V6 S4.9 - = S4.10 S4.10 + = S4.9.V5.V6 S4.10 - = S4.11 S4.11 + = S4.10.V5.V6 S4.11 - = S4.12 S4.12 + = S4.11.V5.V6 S4.12 - = S0 * ở chế độ vận hành chế khí trơ : S0 + = g + S1.12.V6.V8 + S2.12.V6 + S3.12.V6.V8 + S4.12.V6 + S5.12.V1.V2 S0 - = S1.1 + S2.1 + S3.1 + S4.1 + S5.1 S5.1 + = S0 + m5 S5.1 - = S5.2 S5 .2 + = S5.1.V3.V6 S5.2 - = S5.3 S5.3 + = S5.2.V3.V4.V6 S5.3 - = S5.4 S5.4 + = S5.3.V3.V6 S5.4 - = S5.5 S5.5 + = S5.4.V3.V5 S5.5 - = S5.6 S5.6 + = S5.5.V5 S5.6 - = S5.7 S5.7 + = S5.6.V5 S5.7 - = S5.8 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 23 S5.8 + = S5.7.V5 S5.8 - = S5.9 S5.9 + = S5.8.V5 S5.9 - = S5.10 S5.10 + = S5.9.V5 S5.10 - = S5.11 S5.11 + = S5.10.V5 S5.11 - = S5.12 S5.12 + = S5.11.V5 S5.12 - = S0 5. Lưu đồ thuật toán . Căn cứ vào yêu cầu đặt ra , đồng thời dựa vào các hàm điều khiển trên ta có lưu đồ của chương trình điều khiển như hình II_13 . 6. Lựa chọn thiết bị . Để lựa chọn thiết bị và chương trình phần mềm cho việc lắp ráp bộ tự động em đã khảo sát nhiều chủng loại thiết bị và phần mềm điều khiển chương trình của nhiều hãng đã đặt đại lý tại Việt Nam . Hiện nay ở Việt Nam thiết bị và phần mềm điều khiển PLC chủ yếu là thuộc 3 hãng nổi tiếng : OMRON (Nhật Bản) , SIEMENS (Đức) , GEFANUC (Anh) . Thực tế thấy : - Tính năng kỹ thuật , độ tin cậy thiết bị và chương trình của các hãng là tương đương nhau , giá cả chênh lệch là không đáng kể . - Thiết bị của OMRON và GEFANNUC mới vào thị trường Việt Nam, thực tế thì chưa sử dụng nhiều . Các dịch vụ lắp đặt , bảo hành , tư vấn kỹ thuật chưa chuyên sâu , các văn phòng của 2 hãng này mới chỉ mang tính chất quảng cáo . - Thiết bị Siemens đã chiếm lĩnh thị trường Việt Nam từ rất sớm . Hiện tại có nhiều nhà máy lắp đặt và sử dụng như : nhà máy xi măng Hoàng Thạch , thuỷ điện Hoà Bình , nhà máy bia Halida , nhà máy thuốc lá Thăng Long … Về mặt dịch vụ lắp đặt , bảo hành , tư vấn kỹ thuật sâu rộng , do vậy em chọn thiết bị PLC của hãng Siemens . Cụ thể : - Phần cứng PLC Simatics S7-300 . - Phần mềm : Step 7 . Sau đây là các thông số kỹ thuật của thiết bị : Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 24 a. CPU Simatics S7-300 : CPU 314 . - Điện áp nguồn nuôi : 24v - Điện áp dao động cho phép : 20,4 á 28,8v - Dòng điện định mức : 1A - Công suất tiêu hao : 8W - Bộ nhớ RAM : 24Kb/800 lệnh (1 lệnh = 3 byte) - Bộ nhớ cơ sở : 2048 bít - Thời gian thực hiện 1 lệnh : 0,3 ms - Bộ đếm : 64 - Bộ thời gian :125 - Digital I/O cực đại cho phép : 512 - Analog I/O cực đại cho phép : 64 - Cổng giao tiếp : MPI - Nối mạng : SINEC L2/L2DP - Trọng lượng : 530 gam - Kích thước (dài x cao x rộng) : 80 x125 x120 (mm) . b. Modul Digital Input . - Số đầu vào :16 - Điện áp nguồn nuôi :24v - Điện áp dao động cho phép : 20,4 á 28,8v - Điện áp vào mức '1' : 11 á 30v - Điện áp vào mức '0' : -3 á 5v - Dòng điện vào mức '1' : 7,5 mA - Công suất tiêu hao : 3,5W - Trọng lượng : 200gam - Kích thước (dài x cao x rộng) : 40 x125 x120 (mm) . c. Modul Digital Ouput - Số đầu ra : 16 - Điện áp nguồn nuôi : 24v - Điện áp dao động cho phép : 20,4 á 28,8v - Điện áp ra mức '1' : 5mA á 0,5A - Dòng điện tiêu thụ tổng (ở 60o) : 2A Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 25 - Công suất tiêu hao : 4,9W - Trọng lượng : 190gam - Kích thước (dài x cao x rộng) : 40 x125 x120 (mm) . d. Modul POWER Suply PS 307 PE (nguồn cung cấp riêng cho mạch vi xử lý) - Điện áp vào : 120/230v - Điện áp dao động cho phép : 93 á 132v/187 á264v - Tần số :50/60Hz - Dòng điện định mức vào : 2/1A - Điện áp ra : 24v(±5%) - Dòng cực đại :5A - Công suất tiêu hao :18W - Trọng lượng :740gam - Kích thước (dài x cao x rộng) : 80 x125 x120 (mm) . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 26 Chương III : TìM HIểU Và ứNG DụNG PLC TRONG THIếT Kế Hệ THốNG ĐIềU KHIểN KHốNG CHế . A : Tìm hiểu PLC . III_1: Cấu tao chung của PLC . Thiết bị điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Control) viết tắt là PLC , là loại thiết bị cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển số thông qua 1 ngôn ngữ lập trình thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng mạch số . Để có thực hiện được một chương trình điều khiển , PLC phải có tính năng như một máy tính , nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU) , một hệ điều hành , bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển , dữ liệu và các cổng vào/ra để giao tiếp được với đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh . Bên cạnh đó nhằm phục vụ bài toán điều khiển số , PLC còn phải có thêm các khối chức năng đặc biệt khác như : bộ đếm (Counter) , bộ thời gian (Timer) …và những khối hàm chuyên dụng (hình dưới) . CPU Bộ nhớ chương trình Bộ đệm vào / ra Khối vi xử lý trung tâm + Hệ điều hành Timer Counter Bít cờ Cổng vào ra onboard Cổng ngắt và đếm tốc độ cao Quản lý ghép nối Bus của PLC Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 27 1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) . Bộ xử lý trung tâm là hạt nhân của PLC , nó thực hiện các phép tính logic , số học và điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống . Bộ xử lý gọi các lệnh từ bộ nhớ để thực hiện một cách tuần tự . Theo chương trình nó xử lý các thông tin đầu vào và chuyển kết quả xử lý đến đầu ra. Trên thực tế , mọi PLC thế hệ mới đều dựa trên kỹ thuật vi xử lý . Một số PLC còn sử dụng thêm các bộ vi xử lý chuyên dụng để điều khiển các chức năng , phức tạp như các phép tính toán học hay bộ điều chỉnh PID . 2. Bộ nhớ . Mọi PLC đều dựa trên 2 loại bộ nhớ là : ROM và RAM có dung lượng tuỳ thuộc vào thiết kế riêng của từng loại PLC . Việc sử dụng các phần của bộ nhớ phụ thuộc vào thiết kế hệ thống của nhà sản xuất , tuy nhiên có thể phân chia bộ nhớ của PLC ít nhất thành 5 vùng sau : - Bộ nhớ điều hành (Executive Memory) - Bộ nhớ hệ thống (System Memory) - Bảng ảnh vào ra (I/O Image Table) - Bộ nhớ số liệu (Data Memory) - Bộ nhớ chương trình (User Program Memory) 2.1 Bộ nhớ điều hành . Bộ nhớ điều hành (hay hệ điều hành) luôn nằm trong ROM , do được phát triển bởi nhà sản xuất nên rất ít khi cần thay đổi . Hệ điều hành là một chương trình ngôn ngữ máy đặt biệt để chạy PLC nó chỉ dẫn cho bộ vi xử lý ‘đọc’ và ‘hiểu’ các lệnh , biểu tượng do người sử dụng lập trình , theo dõi mọi trạng thái ra và duy trì giám sát các trạng thái hiện tại của hệ thống . 2.2 Bộ nhớ hệ thống . Khi hệ điều hành thực hiện nhiệm vụ của mình thì cần một số vùng để lưu giữ kết quả và thông tin trung gian , do đó một phần của bộ nhớ RAM được dùng cho mục đích này . Thông thường vùng bộ nhớ hệ thống chỉ do hệ điều hành sử dụng . Một số PLC dùng bộ nhớ hệ thống cho việc lưu giữ thông tin liên lạc giữa bộ lập trình với hệ điêù hành . Ví dụ như hệ điều hành tạo một mã lỗi chứa trong vùng bộ nhớ hệ thống , như vậy trong quá trình thực hiện , chương trình sử dụng có thể đọc mã lỗi này để xử lý . Mặt khác người sử dụng cũng có thể gửi thông tin cho hệ điều Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 28 hành trước khi thực hiện chương trình sử dụng bằng cách ghi thông tin vào vùng bộ nhớ này . 2.3 Bảng ảnh vào ra . Một phần của bộ nhớ RAM được dùng để lưu giữ trạng thái hiện tại của các tín hiệu vào ra hay còn gọi là bảng ảnh vào ra . Như vậy trạng thái mỗi tín hiệu vào ra được lưu giữ tại một vị trí tương ứng trong bảng ảnh vào ra và có địa chỉ duy nhất xác định , mỗi modul vào ra đơn lẻ được gán một vùng riêng trong bảng ảnh vào ra . 2.4 Bộ nhớ số liệu . Bộ nhớ số liệu được dùng để lưu giữ các số liệu cần thiết trong chương trình như trạng thái bộ đếm , bộ thời gian , các tham số toán hạng hay các quá trình cần lưu giữ số liệu tạm thời . Một số nhà chế tạo chia vùng bộ nhớ số liệu thành 2 vùng: 1 cho số liệu cố định và 1 cho số liệu thay được . Vùng số liệu cố định chỉ có thể lập trình thông qua thiết bị lập trình , CPU không cho phép ghi số liệu vào vùng này mà chỉ được ghi số liệu vào vùng số liệu thay đổi được . 2.5 Bộ nhớ chương trình Vùng cuối của bộ nhớ trong PLC được dùng để chứa chương trình của người sử dụng . Đây là vùng nhớ mà hệ điều hành sẽ chỉ cho CPU đọc và thực hiện các lệnh của chương trình . Vùng nhớ chương trình có thể được chia nhỏ tiếp nếu CPU dùng một phần của bộ nhớ này để lưu giữ các thông báo mã ASCII , các chương trình con hay các hàm đặc biệt khác . Phần lớn các PLC lưu giữ các số liệu và chương trình sử dụng trong RAM . Một số hệ thống cho phép lưu giữ cả chương trình và vùng số liệu cố định trong bộ nhớ EPROM , khi đó người sử dụng có thể lập trình chạy thử trong RAM cho hoạt động đúng trước khi nạp vào EPROM . Lưu ý rằng , bộ nhớ RAM có đặc điểm là nội dung bộ nhớ thay đổi nhanh nhưng bộ nhớ sẽ bị xoá khi có lỗi nguồn cung cấp và không có nguồn backup . Để lưu giữ an toàn chương trình điều khiển phải ghi vào bộ nhớ EPROM hoặc EEROM . Tuy nhiên các bộ nhớ ROM có thời gian truy cập lớn nên khi khởi tạo PLC các chương trình điều khiển trên bộ nhớ phụ (EPROM or EEROM) này thường được sao chép vào RAM nhằm tăng tốc độ hoạt động của hệ thống . 3. Khối vào ra . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 29 Khối vào ra của PLC thực hiện công việc ghép nối giữa các thiết bị công nghiệp công suất lớn với mạch điện tử công suất nhỏ , chứa và thực hiện chương trình điều khiển . Phần lớn các PLC thực hiện với các điện áp trong từ 5á15v (điện áp TTL và CMOS) , trong khi tín hiệu từ thiết bị vào có thể lớn hơn rất nhiều , thường từ 24á240v với dòng vào một vài ampe . Như vậy khối vào ra là bộ ghép nối giữa mạch điện tử của PLC với thế giới bên ngoài do đó đảm bảo được trạng thái tín hiệu cần thiết với tính chất cách ly. Điều này cho phép PLC được nối trực tiếp với các cơ cấu chấp hành , các thiết bị vào ra mà không cần mạch điện hoặc rơle trung gian . Một tiêu chuẩn đề ra đối với tất cả các kênh I/O là phải được cách ly với hệ điều khiển vi xử lý đắt tiền bằng việc sử dụng mạch Optoilator trên các modul vào ra . ở PLC cỡ nhỏ có các đầu vào ra trong cùng một khối với CPU thì các đầu vào cũng như các đầu ra thường chuẩn cùng một loại để kinh tế cho nhà sản xuất . Các PLC kiểu modul giúp người sử dụng linh hoạt trong việc lựa chọn , kết hợp các khối vào ra có mức tín hiệu thích hợp . III_2 : Giới thiệu về PLC S7-300 . 1. Giới thiệu chung . SIMATIC S7 là loại PLC dùng để điều khiển các hệ thống công nghiệp . S7- 300 rất thuận tiện và kinh tế cho những hệ có nhiều dây nối , cho những nhiệm vụ khác nhau . Ví dụ như : - Máy dùng cho mục đích đặc biệt . - Máy dệt . - Máy đóng gói . - Điều khiển hệ thống . - Máy công cụ . CPU của S7-300 có 5 loại , tuỳ theo nhiệm vụ cụ thể mà chọn cho thích hợp : CPU312 IFM , CPU313, CPU314 , CPU315 , CPU315-2DP . 1.1 Đặc điểm chung của S7-300 . CPU S7-300 gồm các bộ phận sau : - Bộ xử lý trung tâm CPU . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 30 - Modul tín hiệu vào ra (SMs) có thể là số hoặc tương tự . - Modul chức năng (FMs) để đếm nhanh . - Mạch nguồn (PSs) cung cấp điện áp 115/230v . - Modul giao diện (IMs) để nối các modul mở rộng . 1.2 Đặc điểm của các CPU . - CPU312 IFM : dùng để đo lường tần số tới 10KHz ngắt đầu vào và xử lý nhanh (xử lý một sự kiện ngắt trong 1ms hoặc ít hơn) . - CPU313 : dùng cho những ứng dụng nhỏ , yêu cầu cần xử lý nhanh . - CPU314 : dùng cho những ứng dụng yêu cầu cần xử lý nhanh . - CPU315 và CPU315-2DF : dùng cho những nhiệm vụ phức tạp và cho hệ có cấu trúc phức tạp . Bảng III_14 nêu các thông số kỹ thuật của các loại CPU nói trên . 2. Cấu trúc của CPU S7-300 . Hình dưới trình bày tổng quan về cách phân chia bộ nhớ cho các vùng nhớ khác nhau . Accumulator Address register Data block register Status word Bao gồm : - Vùng System memory - Vùng Load memory ACCU1 ACCU2 AR1 AR2 DB (share) DI (instance) Status System memory Bộ đệm ra số Q Bộ đệm vào số I Vùng nhớ cờ M Timer T Counter Work memory ã Logic block ã Data block ã Local block , Stack Load memory ã user program (RAM) ã User program (EEPROM) I/O ngoại vi Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 31 - Vùng Work memory Kích thước của các vùng nhớ này phụ thuộc vào chủng loại của từng modul CPU. Load memory : Là vùng nhớ chứa chương trình ứng dụng (do người sử dụng viết) bao gồm tất cả các khối chương trình ứng dụng OB , FC , FB , các khối chương trình trong thư viện hệ thống được sử dụng (SFC,SFB) . Vùng nhớ này được tạo bởi một phần bộ nhớ RAM của CPU và EEPROM (nếu có EEPROM) . Khi thực hiện động tác xoá bộ nhớ (MRES) toàn bộ các khối chương trình nằm trong RAM sẽ bị xoá . Cũng như vậy , khi chương trình hay khối dữ liệu được đổ (down load) , từ thiết bị lập trình (PG , máy tính) vào modul CPU , chúng sẽ được ghi lên phần RAM của vùng nhớ Load memory . Work memory : Là vùng nhớ chứa các khối DB đang được mở , khối chương trình (OB,FC,FB,SFC hoặc SFB) đang được CPU thực hiện và phần bộ nhớ cấp phát cho những tham số hình thức để các khối chương trình này trao đổi tham trị với hệ điều hành và với các khối chương trình khác (local block) . Tại một thời điểm nhất định vìng Work memory chỉ chứa một khối chương trình .Sau khi khối chương trình đó được thực hiện xong thì hệ điều hành sẽ xoá nó khỏi Work memory và nạp vào đó khối chương trình kế tiếp đến lượt được thực hiện . System memory : là vùng nhớ chứa các bộ đệm vào/ra số (I,Q) , các biến cờ (M) , thanh ghi C-Word,PV,T-bit của Timer , thanh ghi C-Word,PV,C-bit của Counter . Việc truy cập , sửa đổi dữ liệu những ô nhớ thuộc vùng nhớ này được phân chia hoặc bởi hệ điều hành của CPU hoặc do chương trình ứng dụng . Ngoài ra còn có : - 2 thanh ghi 32 bits (ACCU1 và ACCU2) : dùng để nạp và thực hiện các phép toán . - 2 thanh ghi địa chỉ 32 bits (AR1 và AR2) : dùng để chỉ dẫn địa chỉ . - Từ trạng thái 16 bits (STW) : dùng để chứa kết quả RLO , OV , OS , CCO , CC1 . 3. Hoạt động của CPU . Hoạt động của CPU S7-300 được chia ra thành các bước sau : - CPU quét trạng thai của modul vào vào cập nhật vào thanh ghi ảnh . - CPU thực hiện chương trình của người sử dụng . - CPU đưa kết quả từ thanh ghi ảnh ra các modul ra . Sau khi ghi kết quả lên đầu ra thì CPU thực hiện tiếp các bước của chu kỳ tiếp theo . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 32 Chu kỳ quét của CPU được miêu tả trong sơ đồ dưới đây : 4. Các chế độ hoạt động của CPU S7-300 . CPU S7-300 hoạt đông theo 3 chế độ sau : - Chế độ START_UP - Chế độ STOP - Chế độ RUN 4.1 Chế độ STOP - Đặt I/O ở trạng thái xác định trước đó . - Không thực hiện chương trình . 4.2 Chế độ START_UP - Thực hiện khởi động lại . Khởi động chương trình OB100 (Start-up) Kiểm tra thời gian quét , chu kỳ quét Đọc trạng thái đầu vào và chuyển vào bảng ảnh Thực hiện chương trình trong OB1 (chu kỳ xử lý) Sự kiện (tín hiệu thời gian, xử lý giao tiếp…) Gọi các khối OB khác Viết tới xử lý bằng ảnh Tín hiệu từ modul ngoại vi Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 33 - Xoá những phần duy trì của bít nhớ , bộ thời gian , bộ đếm … - Loại bỏ tất cả các thông báo dự trữ xử lý và thông báo chuẩn bị làm việc . - Nội dung danh sách địa chỉ và bảng ảnh I/O . - Nạp thông số các modul vào . - Đọc cấu hình I/O và so sánh trạng thái thực tế của I/O vật lý với trạng thái xảy ra . 4.3 Chế độ RUN Thực hiện chương trình của người sử dụng , cập nhật I/O , xử lý các tín hiệu vào ra đưa ra . Hoạt động của CPU S7-300 được mô tả như hình sau : - Trạng thái 1 : Khi bật nguồn - Trạng thái 2 : Khi lựa chọn RUN or RUN_P , lúc này CPU trong chế độ START_UP . - Trạng thái 3 : Nếu có lỗi CPU chuyển sang chế độ STOP . - Trạng thái 4 : Nếu START_UP xử lý thành công thì CPU chuyển sang chế độ RUN . - Trạng thái 5 : Nếu có lỗi thì CPU chuyển sang chế độ STOP . 5. Cách đọc và ghi dữ liệu của CPU . 5.1 Cách đoc dữ liệu từ đầu vào . - CPU đọc giá trị từ đầu vào như một phần của chu kỳ quét . Giá trị của mỗi đầu vào được nạp xuống bảng ảnh vào (bảng ảnh có 128 byte) . - Dựa trên việc xác định địa chỉ bằng lệnh , chương trình đọc giá trị đầu vào hoặc thông qua bảng ảnh hoặc vùng nhớ đầu vào ngoại vi (truy cập trực tiếp tới modul đầu vào) . RUN STOP START_ UP 2 3 4 5 1 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 34 5.2 Cách viết dữ liệu đầu ra - Cách viết tới đầu ra 1 cách tuần tự . Chương trình chuyển dữ liệu hoặc là tới vùng nhớ hoặc là tới đầu ra ngoại vi (truy cập trực tiếp tới modul đầu ra) . Việc chuyển dữ liệu có thể là bits , byte , từ . - CPU cập nhật đầu ra như một phần của chu kỳ quét . Giá trị trong bảng xử lý ảnh ra được chuyển tới đầu ra vật lý . 6. Địa chỉ tuyệt đối cho I/O vật lý . Địa chỉ I/O vật lý của hệ PLC S7-300 tương ứng với các vùng nhớ ngoại vi thông qua đó ta có thể truy cập I/O qua bảng ảnh vào và bảng ảnh ra . Việc định địa chỉ tuyệt đối của mỗi đầu vào và ra phụ thuộc vào số khe (slot) mà modul đó cắm . Ngoài ra việc gán địa chỉ cho I/O có thể truy cập theo biểu tượng . Trong một chương trình có thể lặp 2 địa chỉ : biểu tượng và giá trị tuyệt đối nhưng không xen lẫn vào nhau được .Việc mặc định địa chỉ cho I/O được mô tả bằng hình III_15 . III_3 : Một số lệnh cơ bản trong ngôn ngữ lập trình STEP7 . Các loại PLC nói chung thường có nhiều ngôn ngữ lập trình nhằm phục các đối tượng sử dụng khác nhau . PLC S7-300 có 3 ngôn ngữ lập trình cơ bản : - Ngôn ngữ 'liệt kê lệnh' , ký là STL (Statement list) . Đây là dạng ngôn ngữ lập trình thông thường của máy tính . Một chương trình được ghép bởi nhiều câu lệnh theo một thuật toán nhất định, mỗi lệnh chiếm một hàng và đều có cấu trúc 'tên lệnh' + 'toán hạng' . - Ngôn ngữ 'hình khối' , ký hiệu là FBD (Function block diagram) . Đây cũng là kiểu ngôn ngữ đồ họa dành cho người có thói quen thiết kế mạch điều khiển số . - Ngôn ngữ 'hình thang' , ký hiệu là LAD (Ladder logic) . Đây là dạng nhôn ngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển logic . Một chương trình viết trên LAD hoặc FBD có thể chuyển sang được dạng STL, nhưng ngược lại thì không được . Trong STL có nhiều lệnh không có trong LAD hay FBD . Chính vì lý do đó , trong đồ án này em chỉ giới thiệu ngôn ngữ STL để lập trình minh họa . Như đã nói ở trên , cấu trúc của một lệnh STL có dạng : 'tên lệnh' + 'toán hạng' Ví dụ : Nhãn : L PIW304 // Đọc nội dung cổng vào của modul analog Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 35 tên lệnh toán hạng trong đó toán hạng có thể là một dữ liệu hoặc một địa chỉ ô nhớ . Khi thực hiện lệnh , CPU sẽ ghi nhận lại trạng thái của pháp tính trung gian cũng như của kết quả vào một thanh ghi đặc biệt 16 bits ,được gọi là thanh ghi trạng thái (Status word) . Mặc dù thanh ghi trạng thái này có độ dài 16 bits nhưng chỉ sử dụng 9 bits với cấu trúc như sau : 8 7 6 5 4 3 2 1 0 BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC - FC (First check) : Khi phải thực hiện một dãy lệnh logic liên tiếp nhau gồm các phép tính Ù,Ú và nghịch đảo , bit FC có giá trị bằng 1 . Nói cách khác , FC=0 khi dãy lệnh logic tiếp điểm vừa được kết thúc . - RLO (Result of logic operation) : Kết quả tức thời của phép tính logic vừa được thực hiện . - STA (Status bit) : Bít trạng thái này luôn có giá trị logic của tiếp điểm được chỉ định trong lệnh . - OR : Ghi lại giá trị của phép tính logic Ù cuối cùng được thực hiện để phụ giúp cho việc thực hiện phép toán Ú sau đó . Điều này là cần thiết vì trong một biểu thức hàm hai trị , phép tính Ù bao giờ cũng phải được thực hiện trước các phép tính Ú . - OS (Stored overflow bit) : Ghi lại giá trị bít bị tràn ra ngoài mảng ô nhớ . - OV (Overflow bit) : Bít báo kết quả phép tính bị tràn ra ngoài mảng ô nhớ . - CC0 và CC1 (Condition code) : Hai bít báo trạng thái của kết quả phép tính với số nguyên , số thực , phép dịch chuyển hoặc phép tính logic trong ACCU - BR (Binary result bit) : Bít trạng thái cho phép liên kết hai loại ngôn ngữ lập trình STL và LAD . Chẳng hạn cho phép người sử dụng có thể viết một khối chương trình FB hoặc FC trên ngôn ngữ STL nhưng gọi và sử dụng chúng trong một chương trình khác viết trên LAD . Để tạo ra một mối liên kết đó , ta cần phải kết thúc một khối chương trình trong FB , FC bằng lệnh ghi . 1. Các lệnh logic . A : quét giá trị toán hạng với '1' , kết quả kết hợp với RLO qua phép toán AND . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 36 AN : quét giá trị toán hạng với '0' , kết quả kết hợp với RLO qua phép toán AND . O : quét giá trị toán hạng với '1' , kết quả kết hợp với RLO qua phép toán or . ON : quét giá trị toán hạng với '0' , kết quả kết hợp với RLO qua phép toán or . 2. Lênh SET và RESET . S : gán giá trị '1' cho toán hạng nếu RLO = '1' . R : xoá toán hạng về '0' nếu RLO = '1' . SET : gán giá trị '1' cho các bít . CLR : xoá giá trị các bít về '0' . 3. Các lệnh nạp và chuyển . L : nạp nội dung toán hạng vào thanh ghi ACC1 . T : chuyển nội dung của thanh ghi ACC1 đến toán hạng . 4. Các lệnh so sánh nội dung của 2 thanh ghi ACC1 và ACC2 . a. So sánh bằng : == I : so sánh bằng nhau giữa 2 số nguyên chứa trong 2 thanh ghi . == D : so sánh bằng nhau giữa 2 số nguyên dưới dạng từ kép chứa trong 2 thanh ghi . == R : so sánh bằng nhau giữa 2 số thực chứa trong 2 thanh ghi . b. So sánh khác : I : so sánh khác nhau giữa 2 số nguyên chứa trong 2 thanh ghi . R : so sánh khác nhau giữa 2 số thực chứa trong 2 thanh ghi . D : so sánh khác nhau giữa 2 số nguyên dưới dạng từ kép chứa trong 2 thanh ghi . c. So sánh hơn : >I , >D , >R : giá trị nội dung chứa trong thanh ghi thứ nhất lớn hơn giá trị nội dung chứa trong thanh ghi thứ hai (dưới dạng số nguyên , từ kép , số thực) . d. So sánh nhỏ hơn : Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 37 <I , <D , <R : giá trị nội dung chứa trong thanh ghi thứ nhất nhỏ hơn giá trị nội dung chứa trong thanh ghi thứ hai (dưới dạng số nguyên , từ kép , số thực) . e. So sánh lớn hơn hoặc bằng : >=I, >=D, >=R : giá trị nội dung chứa trong thanh ghi thứ nhất lớn hơn hoặc bằng giá trị nội dung chứa trong thanh ghi thứ hai (dưới dạng số nguyên , từ kép , số thực) . f. So sánh nhỏ hơn hoặc bằng : <=I, <=D, <=R : giá trị nội dung chứa trong thanh ghi thứ nhất nhỏ hơn hoặc bằng giá trị nội dung chứa trong thanh ghi thứ hai (dưới dạng số nguyên , từ kép , số thực) . 5. Các lệnh nhảy . JC :nhảy đến nhãn khi kết quả của RLO = '1' . JU : nhảy đến nhãn không phụ thuộc vào RLO . Ngoài ra còn có các lệnh nhảy khác như : JZ , JN , JP , JPZ , JPM . 6. Các lệnh gọi . CALL : chương trình quét tiếp tục ở khối được gọi . CC : gọi khối khi RLO = '1' . UC : gọi khối không phụ thuộc vào RLO . 7. Các lệnh toán học . Các lệnh toán học ( +, - , * , / ) được thực hiện giữa 2 thanh ghi ACC1 và ACC2 kết quả được gửi vào ACC1 . a. Đối với số nguyên : +I , -I , *I , /I : cộng , trừ , nhân , chia nội dung của 2 thanh ghi dưới dạng số nguyên . b. Đối với dữ liệu ghi dưới dạng từ kép : +D , -D , *D , /D : cộng , trừ , nhân , chia nội dung của 2 thanh ghi dưới dạng từ kép . c. Đối với số thực : +R , -R , *R , /R : cộng , trừ , nhân , chia nội dung của 2 thanh ghi dưới dạng số thực . 8. Các bộ thời gian . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 38 Trong S7-300 có 5 loại bộ thời gian là :SP ,SE ,SD ,SS ,SF . - SP : bộ thời gian dạng xung , bộ này khởi động ngay sau khi RLO chuyển từ '0' lên '1' và bị xoá về '0' khi RLO về '0' . Trạng thái đầu ra là '1' trong suốt thời gian hoạt động . - SE : bộ thời gian xung mở rộng , bộ này được khởi động theo sườn lên của RLO và không phụ thuộc vào RLO trong suốt quá trình hoạt động . - SD : bộ thời gian khởi động phát trễ , bộ này được khởi động theo sườn lên của RLO và bị xoá về '0' khi RLO về '0' . - SS : bộ thời gian khởi động có giữ , bộ này được khởi động theo sườn lên của RLO và không bị ảnh hưởng bởi RLO trong suốt quá trình hoạt đông . - SF : bộ thời gian tắt trễ , bộ này khởi động theo sườn xuống của RLO . 9. Bộ đếm . Giống như STEP5 thì STEP7 cũng có các bộ đếm là : - CU : là bộ đếm lên (tăng ) . - CD : là bộ đếm xuống (lùi) . 10. Lệnh kết thúc khối . BE : là lệnh kết thúc một khối . 11. Một số lệnh khác . Ngoài các nhóm lệnh trên thì còn một số lệnh khác như lệng quay , lệnh trễ … Ví dụ : NOP0 : 16 bít trong RAM bị xoá về '0' , lệnh này thường được dùng để tạo trễ . NOP1 : 16 bít trong RAM được đặt lên '1' . B : chương trình điều khiển . 1. Khối OB1 : chương trình điều khiển công nghệ lò tạo khí . Network 1 : Bắt đầu hoạt động của chương trình . A( O I 0.7 O Q 0.7 ON I 0.0 ) JC p1 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 39 JU p2 p1 : UC FC 15 BE p2 : A I 0.0 AN Q 0.7 AN I 0.7 A( O I 0.1 O I 0.2 O I 0.3 O I 0.4 O I 0.5 ) JC p3 JU p4 p3 : L DB1.DBW 24 T MW 105 CALL FC1 p4 : NOP 0 2. Khối FC1 : chọn chế độ làm việc . Network 1 : Chế độ làm việc bình thường . A I 0.1 AN I 0.2 AN I 0.3 AN I 0.4 AN I 0.5 = Q 13.1 Network 2 : Chế độ làm việc không thên N2 . AN I 0.1 A I 0.2 AN I 0.3 AN I 0.4 AN I 0.5 = Q 13.2 Network 3 : Chế độ làm việc không mở van gió lần 2 . AN I 0.1 AN I 0.2 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 40 A I 0.3 AN I 0.4 AN I 0.5 = Q 13.3 Network 4 : Chế độ làm việc thổi lên hoàn toàn . AN I 0.1 AN I 0.2 AN I 0.3 A I 0.4 AN I 0.5 = Q 13.4 Network 5 : Chế độ làm việc chế khí trơ . AN I 0.1 AN I 0.2 AN I 0.3 AN I 0.4 A I 0.5 = Q 13.5 Network 6 : Chọn bước làm việc . L 0 T MW 1 L 0 ==I JZ d1 JU s1 d1 : CALL FC 2 s1 : L 1 L MW 1 ==I JZ d2 JU s2 d2 : CALL FC 3 s2 : L 2 L MW 1 ==I JZ d3 JU s3 d3 : CALL FC 4 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 41 s3 : L 3 L MW 1 ==I JZ d4 JU s4 d4 : CALL FC 5 s4 : L 4 L MW 1 ==I JZ d5 JU s5 d5 : CALL FC 6 s5 : L 5 L MW 1 ==I JZ d6 JU s6 d6 : CALL FC 7 s6 : L 6 L MW 1 ==I JZ d7 JU s7 d7 : CALL FC 8 s7 : L 7 L MW 1 ==I JZ d8 JU s8 d8 : CALL FC 9 s8 : L 8 L MW 1 ==I JZ d9 JU s9 d9 : CALL FC 10 s9 : L 9 L MW 1 ==I Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 42 JZ d10 JU s10 d10 : CALL FC 11 s10 : L 10 L MW 1 ==I JZ d11 JU s11 d11 : CALL FC 12 s11 : L 11 L MW 1 ==I JZ d12 JU s12 d12 : CALL FC 13 s12 : NOP 0 3. Khối DB1 . ADDR NAME TYPE Initial Value Comment +0.0 dw1 S5TIME S5T#3S Bước 1 +2.0 dw2 S5TIME S5T#3S Bước 2 +4.0 dw3 S5TIME S5T#3S Bước 3 +6.0 dw4 S5TIME S5T#3S Bước 4 +8.0 dw5 S5TIME S5T#3S Bước 5 +10.0 dw6 S5TIME S5T#3S Bước 6 +12.0 dw7 S5TIME S5T#3S Bước 7 +14.0 dw8 S5TIME S5T#3S Bước 8 +16.0 dw9 S5TIME S5T#3S Bước 9 +18.0 dw10 S5TIME S5T#3S Bước 10 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 43 +20.0 dw11 S5TIME S5T#3S Bước 11 +22.0 dw12 S5TIME S5T#3S Bước 12 +24.0 dw0 S5TIME S5T#2S Trễ 4. Khối DB2 . ADDR NAME TYPE Initial Value Comment +0.0 cđ1b1 WORD W#16#84 +2.0 cđ1b2 WORD W#16#8C +4.0 cđ1b3 WORD W#16#24 +6.0 cđ1b4 WORD W#16#F4 +8.0 cđ1b5 WORD W#16#FO +10.0 cđ1b6 WORD W#16#70 +12.0 cđ1b7 WORD W#16#73 +14.0 cđ1b8 WORD W#16#173 +16.0 cđ1b9 WORD W#16#73 +18.0 cđ1b10 WORD W#16#870 +20.0 cđ1b11 WORD W#16#FO +22.0 cđ1b12 WORD W#16#AO 5. Khối DB3 . ADDR NAME TYPE Initial Value Comment +0.0 cđ2b1 WORD W#16#4 +2.0 cđ2b2 WORD W#16#C +4.0 cđ2b3 WORD W#16#24 +6.0 cđ2b4 WORD W#16#34 +8.0 cđ2b5 WORD W#16#30 +10.0 cđ2b6 WORD W#16#30 +12.0 cđ2b7 WORD W#16#33 +14.0 cđ2b8 WORD W#16#33 +16.0 cđ2b9 WORD W#16#33 +18.0 cđ2b10 WORD W#16#30 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 44 +20.0 cđ2b11 WORD W#16#30 +22.0 cđ2b12 WORD W#16#20 6. Khối DB4 . ADDR NAME TYPE Initial Value Comment +0.0 cđ3b1 WORD W#16#84 +2.0 cđ3b2 WORD W#16#84 +4.0 cđ3b3 WORD W#16#24 +6.0 cđ3b4 WORD W#16#F4 +8.0 cđ3b5 WORD W#16#FO +10.0 cđ3b6 WORD W#16#70 +12.0 cđ3b7 WORD W#16#73 +14.0 cđ3b8 WORD W#16#173 +16.0 cđ3b9 WORD W#16#73 +18.0 cđ3b10 WORD W#16#70 +20.0 cđ3b11 WORD W#16#FO +22.0 cđ3b12 WORD W#16#AO 7. Khối DB5 . ADDR NAME TYPE Initial Value Comment +0.0 cđ4b1 WORD W#16#4 +2.0 cđ4b2 WORD W#16#C +4.0 cđ4b3 WORD W#16#24 +6.0 cđ4b4 WORD W#16#34 +8.0 cđ4b5 WORD W#16#30 +10.0 cđ4b6 WORD W#16#30 +12.0 cđ4b7 WORD W#16#30 +14.0 cđ4b8 WORD W#16#30 +16.0 cđ4b9 WORD W#16#30 +18.0 cđ4b10 WORD W#16#30 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 45 +20.0 cđ4b11 WORD W#16#30 +22.0 cđ4b12 WORD W#16#20 8. Khối DB6 . ADDR NAME TYPE Initial Value Comment +0.0 cđ5b1 WORD W#16#24 +2.0 cđ5b2 WORD W#16#2C +4.0 cđ5b3 WORD W#16#24 +6.0 cđ5b4 WORD W#16#14 +8.0 cđ5b5 WORD W#16#10 +10.0 cđ5b6 WORD W#16#10 +12.0 cđ5b7 WORD W#16#10 +14.0 cđ5b8 WORD W#16#10 +16.0 cđ5b9 WORD W#16#10 +18.0 cđ5b10 WORD W#16#10 +20.0 cđ5b11 WORD W#16#10 +22.0 cđ5b12 WORD W#16#0 9. Khối FC2 : bước 1 . Network 1 : Nạp hằng số thời gian . L DB1.DBW 0 T MW 200 Network 2 : Bộ thời gian . AN Q 14.4 L MW 200 SE T 1 AN I 0.7 R T 1 L T 1 T QW 1 LC T 1 T QW 1 A T 1 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 46 = Q 12.1 Network 3 : Cđ1- bước 1 . A Q 12.1 A Q 13.1 S Q 8.3 S Q 8.2 Network 4 : Cđ2- bước 1 . A Q 12.1 A Q 13.2 S Q 8.2 Network 5 : Cđ3- bước 1 . A Q 12.1 A Q 13.3 S Q 8.2 S Q 8.7 Network 6 : Cđ4- bước 1 . A Q 12.1 A Q 13.4 S Q 8.2 Network 7 : Cđ5- bước 1 . A Q 12.1 A Q 13.5 S Q 8.2 S Q 8.5 Network 8 : Hiển thị giai đoạn làm việc . A Q 12.1 S Q 0.0 AN Q 12.1 R Q 0.0 Network 9 : Nạp hằng số mẫu . A Q 13.1 JC a1 JU a2 a1 : L DB2.DBW 0 T MW 111 a2 : A Q 13.2 JC a3 JU a4 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 47 a3 : L DB3.DBW 0 T MW 111 a4 : A Q 13.3 JC a5 JU a6 a5 : L DB4.DBW 0 J MW 1 a6 : A Q 13.4 JC a7 JU a8 a7 : L DB5.DBW 0 T MW 111 a8 : A Q 13.5 JC a9 JU a10 a9 : L DB6.DBW 0 T MW 111 a10 : NOP 0 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 48 giới thiệu về grafcet 1. Định nghĩa Grafcet : Grafcet là từ viết tắt của tiếng Pháp “Graphe fonctionnel de commande étape transition” , là một đồ hình chức năng cho phép mô tả các trạng thái làm việc của hẹ thống và biểu diễn quá trình điều khiển với các trạng thái chuyển biến từ trạng thái này sang trạng thái khác , đó là một Grafcet định hướng và được xác định bởi các phần tử sau : G := { E , T , A , M }. Trong đó : + E = { E1 , E2 , … , Em } là một tập hữu hạn các trạng thái (giai đoạn) của hệ thống , được ký hiệu bằng các hình vuông . Mỗi trạng thái ứng với những tác động nào đó của phần tử điều khiển và trong một trạng thái các hành vi điều khiển là không thay đổi . Một trạng thái có thể là hoạt động hoặc không hoạt động . Điều khiển chính là thực hiện các mệnh đề logic chứa các biến vào và các biến ra để hệ thống có được một trạng thái xác định trong hệ và đó cũng chính là một trạng thái của Grafcet . Ví dụ trạng thái Ej ở hình 1 là sự phối hợp của biến ra P và M , với M = Ek.a , trong đó Ek là biến đặc trưng cho sự hoạt động của trạng thái Ek , còn a là biến đầu vào của hệ . + T = { t1 , t2 , … , ti } là tập hợp các chuyển trạng thái được biểu diễn bằng gạch ngang “_” . Hàm Boole gắn với một chuyển trạng thái được gọi là “một tiếp nhận” . Giữa hai trạng thái luôn luôn tồn tại một chuyển trạng thái . Chuyển trạng thái tj ở hình 2 được thực hiện bởi tích logic Ev.a.c , trong đó Ev là biến đặc trưng cho sự hoạt động của trạng thái Ev , còn a và c là các biến vào . Việc chấp nhận chuyển tj là tj = Ev.a.c . Chuyển trạng thái tj ở hình 3 được thực hiện bởi điều kiện logic : Ek.(ưa) , trong đó Ek là biểu diễn hoạt động của trạng thái Ek , còn ưa biểu diễn sự thay đổi từ 0 á 1 của biến vào a . (P,Ek.a:M) Ej Hình_1 Ev.a.c tj Hình_2 tj Hình_3 Ek.(ưa) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 49 + A = { a1 , a2 , … , an } là tập hợp các cung định hướng nối giữa một trạng thái với một chuyển hoặc một chuyển với một trạng thái . + M = { m1 , m2 , … , mm }là tập các giá trị (0,1) . Nếu mi = 1 thì trạng thái i là hoạt động , nếu mi = 0 thì trạng thái i là không hoạt động . Grafcet cho một quá trình luôn luôn là một đồ hình kép kín từ trạng thái đầu đến trạng thái cuối và từ trạng thái cuối đến trạng thái đầu . 2. Một số ký hiệu dùng trong grafcet : Một trạng thái được biểu diễn bằng một hình vuông có đánh số . Gắn liền với biểu tượng trạng thái là một hình chữ nhật bên cạnh , trong hình chữ nhật này có ghi các tác động của trạng thái đó . ã Trạng thái khởi đầu được thể hiện bằng 2 hình vuông lồng vào nhau . ã Trạng thái hoạt động được thể hiện bằng một hình vuông . a b c d Trong đó : a,b _ Ký hiệu trạng thái c _ Trạng thái khởi đầu d _ Trạng thái hoạt động Hình 5-a Hình 5_b Hình 5_c Hình 5_d Việc chuyển tiếp từ trạng thái này sang trạng thái khác được thực hiện khi các điều kiện chuyển tiếp được thoả mãn . Chẳng hạn việc chuyển tiếp giữa các trạng 3 Sự di chuyển chi tiết từ A á B 3 Quá trình hãm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9a Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 50 thái 3 và 4 (hình 5.a) được thực hiện khi tác động lên biến b , còn chuyển tiếp giữa trạng thái 5 và 6 được thực hiện ở sườn tăng của biến c (hình 5.b) , ở hình 5.c là tác động của sườn giảm của biến d . Chuyển tiếp giữa trạng thái 9 và 9a (hình 5.d) sẽ sảy ra sau 2s kể từ khi có tác động cuối cùng của trạng thái 9 được thực hiện . Các ký hiệu phân nhánh t12 t13 t79 t89 Hình 6_a(OR) Hình 6_b(OR) t123 t789 Hình 6_c(AND) Hình 6_d(AND) ở hình 6_a , khi trạng thái 1đã hoạt động , nếu chuyển t12 thoả mãn thì trạng thái 2 hoạt động ; nếu chuyển t13 thoả mãn thì trạng thái 3 hoạt động . ở hình 6_b , nếu trạng thái 7 hoạt động và t79 thoả mãn thì trạng thái 9 hoạt động , cũng như vậy nếu trạng thái 8 hoạt động và t89 thoả mãn thì trạng thái 9 hoạt động . ở hình 6_c , nếu trạng thái 1 hoạt động và t123 thoả mãn thì trạng thái 2 và 3 đồng thời hoạt động . ở hình 6_d , nếu trạng thái 7 và 8 cùng hoạt động và t789 thoả mãn thì trạng thái 9 hoạt động . 1 3 2 7 8 9 3 2 1 7 8 9 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 51 a a d b e c f Hình 7_a Hình 7_b Hình 7_a biểu diễn Grafcet cho phép thực hiện bước nhảy . Khi điều kiện a được thoả mãn thì quá trình sẽ chuyển hoạt động từ trạng thái 2 sang trạng thái 5 và bỏ qua các trạng thái trung gian 3 , 4 ;nếu điều kiện a không được thoả mãn các trạng thái chuyển tiếp theo trình tự bình thường ( 2ị3ị4 ) . ở hình 7_b khi điều kiện f không thoả mãn thì trạng thái 8 sẽ quay lại trạng thái 7 , nếu f thoả mãn thì trạng thái 8 mới chuyển sang trạng thái 9 . 3. Quy tắc vượt qua chuyển tiếp . ã Một chuyển tiếp là hợp cách (hoặc chuẩn) khi tất cả các trạng thái đầu vào của nó là hoạt động . Một chuyển tiếp chỉ được vượt qua khi nó là chuẩn và tiếp nhận gắn với chuyển tiếp là đúng . ã Vượt qua một chuyển tiếp sẽ làm hoạt động trạng thái kế tiếp và khử bỏ hoạt động của trạng thái trước đó . 2 4 5 3 6 8 9 7 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfGiáo Trình - Điều khiển và khống chế lò tạo khí.pdf