Nghiên cứu ứng dụng PLC trong công nghệ sản xuất tại nhà máy xi măng La Hiên Thái Nguyên

trình được viết dưới dạng CFS hoặc LAD thì bao giờ cũng có thể chuyển sang dạng dạng STL sang dạng CFS và LAD được, ví dụ:

- Nhóm lệnh cơ bản dùng trong tất cả các loại khối và có thể được biểu diễn trong cả 3 phương pháp là STL, CFS, và LAD.

- Một số nhóm lệnh hệ thống và nhóm lệnh bổ trợ chỉ được dùng trong các khối chức năng và chỉ có thể biểu diễn bằng phương pháp STL.

2.3.2. Thiết bị lập trình

Để lập trình cho PLC, ta có thể lập trình trên máy lập trình chuyên dụng (được dùng cho các bài toán phức tạp, cỡ lớn), thiết bị lập trình cầm tay (dùng cho các bài toán cỡ nhỏ và trung bình) hoặc trên máy tính PC (dùng cho các bài toán cỡ trung bình, phức tạp)

Mỗi thiết bị PLC đều có một phần mềm chuyên dụng riêng biệt có thể chạy trên hệ điều hành Windown: chẳng hạn với OMRON là phần mềm syswins, s7-200 là phần mềm Microwin, s7-300, 400 là phần mềm Step 7.

2.4. Đánh giá ưu nhược điểm của PLC

2.4.1. Ưu điểm

Hiện nay với sự phát triển của công nghệ điện tử đã cho phép chế tạo các hệ xử lý tiên tiến, dựa trên cơ sở của bộ vi xử lý, các bộ điều khiển logic lập trình đã cho phép khắc phục được rất nhiều nhược điểm của các hệ điều khiển liên kết cứng trước đây. Có thể liệt ra một số ưu điểm chính của việc sử dụng PLC gồm:

- Giảm bớt được việc nối dây khi kiến tạo hệ thống, giá trị logic của nhiệm vụ điều khiển được thực hiện trong chương trình thay cho việc đấu nối dây.

- Tính mềm dẻo cao, trong hệ thống dùng PLC các phần tử điều khiển đã được mô tả sẵn, mối liên kết giữa các phần tử được mô tả bằng chương trình, do vậy khi cần sự thay đổi trong cấu trúc điều khiển thì chỉ cần thay đổi chương trình trong hệ thống.

- Không gian lắp đặt nhỏ hơn, PLC đòi hỏi ít không gian hơn so với hệ điều khiển rơle tương đương.

- Dải chức năng rộng.

- Tốc độ làm việc cao.

- Công suất tiêu thụ giảm.

- Lắp đặt đơn giản.

- Hệ thống được mở rộng theo khối.

- Về giá trị kinh tế: khi xét về giá trị kinh tế của PLC ta phải đề cập đến số lượng đầu ra và đầu vào, số lượng đầu vào/ra mà quá ít thì hệ rơle tỏ ra kinh tế hơn, những khi số lượng đầu vào/ra tăng lên thì hệ PLC sẽ kinh tế hơn hệ rơle.

2.4.2 Nhược điểm

Giá của các bộ điều khiển PLC hiện nay vẫn còn đắt, việc sử dụng và chọn lựa PLC phải phù hợp với từng bài toán, nếu không sẽ dẫn đến việc gây lãng phí khi đầu tư không cần thiết.

2.5. PLC S7- 300

2.5.1. Các module của PLC S7 300

2.5.1.1.Module CPU

Module CPU là module có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông... và có thể còn có một vài cổng vào/ra số. Các cổng vào/ra số có trên module CPU khác nhau, chúng được đặt tên theo bộ vi xử lý có trong nó.

Bộ nhớ của PLC S7 300 được chia làm 3 vùng chính như sau:

- Vùng chứa chương trình ứng dụng, được chia thành 3 miền:

+ OB (Organization Block): Miền chứa chương trình tổ chức

+ FC (Function): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm và có biến hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó.

+ FB (Function Block): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm, có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác.

- Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng, được chia thành 7 miền khác nhau, bao gồm:

+ I: Miền bộ đệm các dữ liệu cổng vào số (Process image input). Trước khi bắt đầu thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng đầu vào

và cất giữ chúng trong vùng nhớ I. Thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của cổng vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đệm I.

+ Q: Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số (Process image output). Kết thúc giai đoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tới các cổng ra số. Thông thường chương trình không trực tiếp gán giá trị tới tận cổng ra mà chỉ chuyển chúng vào bộ đệm Q.

+ M: Miền các biến cờ. Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ này để lưu giữ các tham số cần thiết và có thể truy nhập nó theo bit (M), byte (MB), từ (MW) hay từ kép (MD).

+ T: Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer), bao gồm việc lưu giữ giá trị thời gian đặt trước (PV - Preset value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV- Current value) cũng như giá trị logic đầu ra của bộ thời gian.

+ C: Miền nhớ phục vụ bộ đếm (Counter), bao gồm việc lưu giữ giá trị đặt trước PV, giá trị đếm thời gian tức thời CV và giá trị logic đầu ra của bộ đếm.

+ PI: Miền địa chỉ cổng vào của các module tương tự (I/O External input). Các giá trị tương tự tại cổng vào của module tương tự sẽ được module đọc và chuyển tự động theo những địa chỉ. Chương trình ứng dụng có thể truy nhập miền nhớ PI theo từng byte (PIB), từng từ (PIW), hoặc theo từng từ kép (PID).

+ PQ: Miền địa chỉ cổng ra cho các module tương tự (I/O External input). Các giá trị theo những địa chỉ này sẽ được module tương tự chuyển tới các cổng ra tương tự. Chương trình ứng dụng có thể truy nhập miền nhớ PQ theo từng byte (PQB), từng từ (PQW), hoặc từng từ kép (PQD).

- Vùng chứa các khối dữ liệu, được chia thành 2 loại:

+ DB (Data block): Miền chứa các dữ liệu được tổ chức thành khối. Kích thước cũng như số lượng khối do người sử dụng quy định, phù hợp với từng bài toán điều khiển. Chương trình có thể truy nhập miền này theo từng bit (DBX), byte (DBB), từ (DBW) hoặc từ kép (DBD)

+ L (Local data block): Miền dữ liệu địa phương, được các khối chương trình OB, FC, FB tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tức thời và trao đổi dữ liệu của biến hình thức với những khối chương trình đã gọi nó. Nội dung của một số dữ liệu trong miền nhớ này sẽ bị xóa hết khi kết thúc chương trình tương ứng trong OB, FC, FB. Miền này có thể được truy nhập từ chương trình theo bit (L), byte (LB), từ LW) hoặc từ kép (LD).

2.5.1.2. Module mở rộng

Các module mở rộng được chia thành 5 loại chính:

+ Module nguồn nuôi PS (Power Supply), có 3 loại 2A, 5A, 10A

+ Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, bao gồm: Module mở rộng các cổng vào số (DI-Digital input), Module mở rộng các cổng vào/ra số (DO-Digital output), Module mở rộng các cổng vào/ra số (DI/DO), Module mở rộng các cổng vào tương tự (AI-Analog input), Module mở rộng các cổng ra tương tự (AI-Analog input), Module mở rộng các cổng vào/ra tương tự (AI/AO).

+ Module ghép nối IM (Interface module) có nhiệm vụ nối từng nhóm module mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản lý chung bởi module CPU.

+ Module có chức năng điều khiển riêng FM (Function module)

+ Module phục vụ truyền thông trong mạng giữa các PLC hoặc giữa PLC với máy tính.

2.5.2. Cấu trúc chương trình

Chương trình cho S7 300 được lưu trong bộ nhớ của PLC ở vùng dành riêng cho chương trình và có thể được lập

với hai dạng cấu trúc khác nhau:

- Lập trình tuyến tính (Liear programming): Toàn bộ chương trình điều khiển nằm trong một khối bộ nhớ. Loại hình cấu trúc tuyến tính này phù hợp với bài toán tự động nhỏ, không phức tạp.


	lệnh 1
	----------------------------
	lệnh 2
Vòng quét	---------------------------- lệnh thứ i
	----------------------------
	lệnh cuối cùng

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 81 trang tài liệu này.

Khối được chọn phải là khối OB1, là khối mà PLC luôn quét và thực hiện các lệnh trong nó thường xuyên,từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng và quay lại lệnh đầu tiên (hình 2.8)

OB1

Hình 2.8. Cấu trúc lập trình tuyến tính

FC2

- Lập trình có cấu trúc (Structure programming): chương trình được chia thành những phần nhỏ ( chương trình con FC hay FB), mỗi phần thực hiện một nhiệm vụ cụ thể của bài toán điều khiển chung và toàn bộ các phần này lại được sự quản lý thống nhất bởi khối OB1. Trong OB1 có các lệnh gọi những khối chương trình con theo thứ tự phù hợp với bài toán điều khiển đặt ra. Một nhiệm vụ cụ thể có thể còn được chia thành nhiều nhiệm vụ cụ thể và nhỏ hơn nữa, do đó, một chương trình con cũng có thể được gọi từ một khối chương trình con khác. Lập trình có cấu trúc dạng như hình 2.9.

FC1

OB1

FB5

Hệ điều hành

FB3

Hình 2.9. Lập trình cấu trúc

...

FC7

FB9

...

Loại hình cấu trúc này phù hợp với những bài toán điều khiển nhiều nhiệm vụ và phức tạp. PLC S7- 300 có 4 loại khối cơ bản:

khiển.

+ Khối OB (Organization Block): Tổ chức và quản lý chương trình điều

+ Khối FC (Program Block): Khối chương trình với những chức năng riêng

giống như một chương trình con hoặc một hàm (chương trình con có nhiều biến hình thức)

+ Khối FB (Function Block): là loại khối FC đặc biệt có khả năng trao đổi một lượng dữ liệu lớn với các khối chương trình khác.

+ Khối DB (Data Block): Khối chứa các dữ liệu cần thiết để thực hiện chương trình.

Trên cơ sở của việc phân tích các khối chức năng và nguyên lý làm việc của PLC nói chung và PLC S7-300 nói riêng, phần tiếp theo của đề tài sẽ đi xây dựng các lưu đồ thuật toán nhằm phục vụ cho việc viết chương trình điều khiển để tự động hoá một số quá trình công nghệ cơ bản của nhà máy sản xuất xi măng La Hiên Thái Nguyên.

CHƯƠNG 3

ỨNG DỤNG PLC CHO QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ

Để có thể tự động hoá quá trình sản xuất của nhà máy trên cơ sở của các thiết bị khả trình PLC S7-300 trong chương này sẽ đi trình bày các thuật toán phục vụ cho một số công đoạn chính của nhà máy có liên quan mật thiết đến năng suất và chất lượng sản phẩm của đầu ra. Từ các thuật toán này ta có thể viết các chương trình điều khiển PLC phù hợp với công đoạn nạp liệu và đồng nhất nguyên liệu.

3.1. Thuật toán

3.1.1 Chương trình con AUTO

Chương trình này có nhiệm vụ xác định có hay không có nguyên liệu để khởi động băng tải.

BAT ÐAU

Doc du lieu tu sensor Sn

Sn = 1

BTn = 1

BTn = 0

KET THUC

3.1.2 Chương trình con MANU

Chương trình này có nhiệm vụ nhận dữ liệu do người vận hành đưa vào để khởi động cho băng tải.

BAT ÐAU

Nhan du lieu tu nguoi van hanh

DLn = 1

DLn+1 = 1

BTn = 1

BTn = 0

KET THUC