Tổng quan về bộ điều khiển lập trình PLC

Qui trình vận hành toàn hệ thống được thay đổi dễ dàng theo các yêu cầu vận hành mới, theo các qui trình sản xuất cần cải tiến bằng cách lập trình lại nội dung chương trình bên trong PLC.Như vậy với PLC, con người có khả năng làm cho hệ thống điều khiển đạt đến các kết quả :Vận hành ổn định - Giao tiếp được với máy tính - Dễ lập trình và bảo trì - Có thể tái sử dụng vào các ứng dụng khác; cũng như khả năng mở rộng hệ thống điều khiển....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng quan về bộ điều khiển lập trình PLC 3.1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC: Với những hệ thống điều khiển dùng khí cụ điện từ, hệ thống điều khiển có kích thước lớn; khó thay đổi qui trình điều khiển để đáp ứng các cải tiến qui trình sản xuất . Tiến bộ hơn với các hệ thống điều khiển dùng các mạch điện tử bán dẫn, không gian choán chỗ thiết bị điều khiển thu gọn lại; nhưng cũng chưa đáp ứng được yêu cầu thay đổi qui trình điều khiển theo yêu cầu cải thiện các qui trình sản xuất. Vào năm 1968, các kỹ sư của General Motors Copration’s Hydramatic đã nghiên cứu và phát triển một thiết bị có tên gọi là bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controllers). Bộ điều khiển lập trình giúp người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một qui trình điều khiển theo trình tự định trước. Các tín hiệu điều khiển trên ngõ ra PLC thường được kích hoạt bởi tác nhân kích thích bố trí trên ngọ vào; hơn nữa PLC cho phép thực thi quá trình có thời gian trễ( định thì ) hay thực thi các đếm chu trình có lập lại; thu thập và xử lý các tín hiệu số . . . . . Với thiết bị mới này, người vận hành có thể thay đổi qui trình điều khiển dễ dàng mà không cần phải thay đổi cách liên kết các thiết bị động lực đang được kết nối. Qui trình vận hành toàn hệ thống được thay đổi dễ dàng theo các yêu cầu vận hành mới, theo các qui trình sản xuất cần cải tiến bằng cách lập trình lại nội dung chương trình bên trong PLC.Như vậy với PLC, con người có khả năng làm cho hệ thống điều khiển đạt đến các kết quả : ả Vận hành ổn định. ị Giao tiếp được với máy tính. ớ Dễ lập trình và bảo trì. ả Có thể tái sử dụng vào các ứng dụng khác; cũng như khả năng mở rộng hệ thống điều khiển. Các ưu điểm chính của PLC : ủ PLC có thể điều khiển nhiều tình huống xảy ra trong công nghiệp. Từ việc thực hiện một hành động đơn giản cho đến nhiều hành động được tích hợp với nhau một cách phức tạp. ạ Các chương trình trong PLC có thể được lập lại rất nhanh để điều khiển các công việc khác nhau trong một hệ thống, nghĩa là ta không cần phải đấu nối lại mạch điều khiển vốn rất phức tạp và tốn kém. ố Một chương trình PLC khi được viết hoàn chỉnh, ta có thể sao chép sang các PLC khác dễ dàng. Khối lượng công việc lập trình và thiết kế của con người khi nhân bản các thiết bị của dây chuyền sản xuất. ấ Đáp ứng công việc nhanh, chính xác, ổn định trong thời gian dài so với các thiết bị điều khiển khác, đây là tiêu chuẩn quan trọng nhất và là thế mạnh của PLC. ủ Khi xét tính kinh tế, với một hệ thống điều khiển cần dùng relay trung gian ; nhiều bộ định thì và bộ đếm nên thay thế bằng PLC. 1 Khi dùng PLC, và kết nối mạng các PLC ; chúng ta có thể liên kết sử dụng được các thiết bị giao tiếp khác: bộ chuyển đổi A/D, bộ đếm nhanh… Ngoài ra còn có thể dùng màn hình theo dõi hiển thị, nhập xuất ghi nhân các dữ liệu; đây chính là bước chuyển tiếp từ quá trình điều khiển dùng PLC sang hệ thống giám sát SCADA, 2.2 CẤU TRÚC CỦA PLC: Cấu trúc của PLC bao gồm các thành phần sau: ầ Thiết bị giao tiếp ngõ vào (Input Interface) ế Thiết bị giao tiếp ngõ ra (Output Interface) ế Đơn vị xử lý trung tâm (CPU – Central Processing Unit) ử Đơn vị lưu trữ (bộ nhớ - Memory ) Mối quan hệ giữa các thành phần trên được trình bày trong hình 3.1 : Input Interface CPU Memory Output Interface HÌNH 3.1: các thành phần cơ bản của một PLC Lưu đồ thông tin trong PLC được xử lí theo trình tự sau: ự CPU sẽ đọc bộ nhớ ớ Kiểm tra trạng thái thiết bị giao tiếp ngõ vào – nhập dữ liệu ệ Cập nhật trạng thái CPU – xử lý dữ liệu ệ Cập nhật trạng thái thiết bị giao tiếp ngõ ra – xuất dữ liệu 2.2.1.THIẾT BỊ GIAO TIẾP TRÊN NGÕ VÀO (INPUT INTERFACE) Đây là nơi nhận tất cả các tín hiệu ngõ vào (thường dùng điện áp 24VDC hoặc 110VAC). Người thiết kế phải lựa chọn loại PLC tương thích với điện áp đang sử dụng. Các tín hiệu nhận trên ngõ vào được chuyển đến bộxử lý trung tâm CPU, để phòng ngừa sự cố gây hư hại cho CPU các nhà sản xuất sử dụng các linh kiện chuyển tín hiệu dùng phương pháp quang “Opto-Isolation” để tách biệt CPU với các tín hiệu điện áp cấp trực tiếp trên các ngõ vào. 2.2.2.THIẾT BỊ GIAO TIẾP TRÊN NGÕ RA (OUTPUT INTERFACE) Đây là nơi xuất các tín hiệu điều khiển đến các thiết bị; linh kiện bố trí trên ngõ ra PLC. Tín hiệu ngõ ra được cung cấp từ bộ xử lý trung tâm đến các ngõ ra thông qua các phần tử (trình bày trong bảng tóm tắt sau); tùy thuộc loại PLC và các yêu cầu điều khiển. LOẠI THIẾT BỊ ĐÓNG TẦM ĐIỆN ÁP VẬN THỜI GIAN TÁC ĐỘNG TRUNG CẮT HÀNH BÌNH RELAY 250VAC HOẶC 30VDC 10ms TRANSISTOR 5V ĐẾN 30V DC 0.2ms TRIAC 85V AC ĐẾN 242V AC ON :1ms ; OFF :10ms 2 Tương tự như ngõ vào, Output Interface giao tiếp trực tiếp với CPU nên cũng cần sự tách biệt dùng “Opto-Isolation” để tránh các sự số áp có thể gây thiệt hại cho CPU. KHI CÁC NGÕ VÀO, RA LIÊN KẾT DẠNG LOGIC : Module trên ngõ vào cho phép ghi nhận quá trình diển tiến các trạng thái , đồng thời chuyển đổi tín hiệu điện nhận được sang các trạng thái logic (0 hay 1) ạ Module trên ngõ ra cho phép tác động lên các cơ cấu khởi động được liên kết với nó; đồng thời các module ngõ ra có thể chuyển đổi các trạng thái logic (0 hay 1) sang các tín hiệu điện. KHI CÁC NGÕ VÀO, RA LIÊN KẾT DẠNG TRUYỀN DỮ LIỆU : Trên các ngõ vào hay ra ta ...