Tìm hiểu hệ đo lường điều khiển máy nén khí uk135/8t

 Với các nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp đó đặt ra: "Nâng cấp hệ thống đo lường ,điều khiển máy nén khí UK135/8T". Em đó hoàn thành được các công việc sau:

Phần I: Nhiệm vụ : Tỡm hiểu tổng quan về hệ đo lường điều khiển máy nén khí UK135/8T.

 -Tỡm hiểu tổng quan về mỏy nộn khớ.

 -Tỡm hiểu cấu tạo và vai trũ mỏy nộn khớ UK135/8T trong nhà mỏy.

 -Tỡm hiểu hệ đo lường và điều khiển máy nén khí UK135/8T.

 -Tỡm hiểu những hạn chế về mặt đo lường và điều khiển máy nén khí.

 -Đề xuất các phương án nâng cấp việc điều khiển máy nén.

Phần II: Nâng cấp hệ thống đo lường và điều khiển máy nén khí UK135/8T.

 -Lựa chọn phương án nâng cấp dùng PLCS7-300.

 -Thay thế một số thiết bị trong hệ thống đo lường điều khiển cũ.

 -Tỡm hiểu về bộ điều khiển logic khả trỡnh PLCS7-300.

 -Tỡm hiểu cụng cụ lập trỡnh Step7 cho PLC.

 -Xõy dựng cấu hỡnh phần cứng cho PLC,

 -Viết chương trỡnh điều khiển máy nén khí.

 -Tỡm hiểu về phần mềm điều khiển giám sát WinCC.

 -Xõy dựng mụ hỡnh theo dừi, giỏm sỏt hệ thống bằng WinCC.

 -Tỡm hiểu về cỏc giao thức truyền thụng cụng nghiệp: Industrial Ethernet, Profibus-DP.

 -Ứng dụng cỏc giao thức truyền thụng trong hệ thống.

Những hạn chế:

 -Chỉ xây dựng được mô hỡnh cho một mỏy nộn khớ.

 -Chưa xây dựng được giao thức truyền thông trong hệ thống.

 -Chưa tỡm hiểu hết cỏc cụng cụ trong Step7.

 -Chương trỡnh điều khiển và mô hỡnh theo dừi giỏm sỏt chưa được thực hiện trong thực tế mà chỉ kiểm tra và mô phỏng trên máy tính.

Hướng phát triển của đồ án:

 -Ngiờn cứu hết cỏc cụng cụ trong Step7.

 -Xõy dựng mụ hỡnh cho tất cả cỏc mỏy nộn trong nhà mỏy.

 -Nếu có điều kiện có thể thực hiện ứng dụng thực tế trong nhà máy xi măng Bỉm Sơn.

 

 

 

 

 

doc94 trang | Chia sẻ: huong.duong | Lượt xem: 934 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tìm hiểu hệ đo lường điều khiển máy nén khí uk135/8t, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
kẽm 692,63 419,58 Điểm núng chảy của bạc 1235,08 961,93 Điểm núng chảy của vàng 1337,58 1064,43 Một số nước phương tõy sử dụng thang nhiệt độ Pharenhait(F) và Renkin(Ra). Mối liờn hệ giữa K,C ,F và Ra như sau: t (C ) = T(K) – 273,15 = (nF - 32) = mRa – 273,15. Trong mỗi khoảng nhiệt độ, sử dụng cỏc thiết bị đo chuẩn khỏc nhau. Thiết bị đo chuẩn cho khoảng nhiệt độ từ 13,81 đến 903,89K là nhiệt kế điện trở bạch kim cũn khoảng nhiệt độ từ 630,74 đến 1064,43C sử dụng thiết bị đo chuẩn là cặp nhiệt điện Platinnorodi-Platin. Ở mỏy nộn khớ UK135/8T khoảng nhiệt độ cần đo nằm ở mức một cho nờn dựng nhiệt kế điện trở để đo bao gồm: nhiệt độ khớ nộn, nhiệt độ khớ hỳt, nhiệt độ dầu trong ống gúp, nhiệt độ gối đỡ. Nguyờn lý đo nhiệt độ như sau: Dựng nhiệt kế điện trở. Nhiệt kế điện trở là cảm biến đo nhiệt độ cú thể sử dụng để đo nhiệt độ trong khoảng từ -260 đến 750C. Nguyờn lý hoạt động của nhiệt kế điện trở dựa vào sự phụ thuộc của điện trở của vật dẫn hay bỏn dẫn vào nhiệt độ của nú theo cụng thức: R = f(R,t). Trong đú: R là nhiệt độ ở 0C . R là nhiệt độ ở tC . Nhiệt kế điện trở sử dụng ở mỏy nộn khớ này được chế tạo từ dõy dẫn là bạch kim, trong khoảng nhiệt độ thay đổi từ 0 đến 660C thỡ mối liờn hệ giữa điện trở và nhiệt độ của bạch kim được mụ tả theo cụng thức: R = R(1+ 3,64.10t – 5,8.10t). Để đo được cỏc thụng số nhiệt độ của mỏy nộn người ta dựng can nhiệt điện trở nhỳng trực tiếp vào mụi trường đo. Sơ đồ cấu tạo của nú được mụ tả như hỡnh vẽ dưới: Dõy điện trở được quấn thành hai đường song song trờn một tấm mica 1 cú khứa răng cưa, Hai đầu của điện trở được hàn lờn hai dõy nối 4 bằng bạc hai lỏ mica2 được ộp hai phớa lỏ 1 để cỏch điện dõy điện với vỏ, ống nhụm 3 bảo vệ dõy điện trở và cỏc tấm mica khỏi sự tỏc động cơ học. Hai dõy dẫn được cỏch điện bằng cỏc ống 5, cũn đầu cuối của chỳng được nối vào hai cốt đấu 8 để nối với mạch ngoài vỏ bảo vệ bằng kim loại 6 được gắn chặt lờn đầu nối 9 của can nhiệt điện trở. Hệ thống dõy điện trở, dõy dẫn và cốt đấu được gắn chặt lờn đầu nối qua tấm lút cỏch điện 7. Tấm lút này cú vai trũ ngăn khụng cho nước vào can nhiệt điện trở 10 là nắp đậy của can nhiệt điện trở. Trong một số can nhiệt điện trở người ta ghộp thờm cỏc lỏ đủa mỏng đàn hồi vào giữa cỏc lỏ mica để giảm quỏn tớnh nhiệt và tăng khả năng truyền nhiệt từ vỏ bảo vệ vào dõy điện trở. Can nhiệt điện trở dựng trong mỏy nộn là can nhiệt điện trở bạch kim TCП100( hoặc PT-100) cú điện trở R= 100Ω. 3.2.2. Đo ỏp suất chất lưu Cỏc thụng số ỏp suất cần đo trong mỏy nộn khớ: Áp suất dầu trong ống chớnh. Áp suất khớ trờn đường ống xả, ống hỳt. Áp suất dầu trong ống gúp. Áp suất là một trong cỏc thụng số quan trọng nhất của chất lưu. Đo ỏp suất chất lưu chuyển động: Khi chất lưu chuyển động cần phải tớnh đến ba dạng ỏp suất cựng tồn tại : ỏp suất tĩnh Ps của chất lưu khụng chuyển động, ỏp suất động Pd do chuyển động với vận tốc V của chất lưu gõy nờn và ỏp suất tổng cộng Pt là tổng của hai ỏp suất trờn: Pt = Ps + Pd. Áp suất động tỏc dụng lờn mặt phẳng đặt vuụng gúc với dũng chảy sẽ làm tăng ỏp suất tĩnh và cú giỏ trị tỷ lệ với bỡnh phương vận tốc. Nghĩa là: Pd = . Trong đú r là khối lượng riờng của chất lưu. Đo cỏc ỏp suất chất lưu chuyển động được thực hiện bằng cỏch nối hai đầu ra của ống Pitot hai cảm biến, một cảm biến đo ỏp suất tổng cộng và một cảm biến đo ỏp suất tĩnh, trang bị trực tiếp một ăngten là ống Pitot với hai cảm biến ỏp suất kớch thước nhỏ để đo ỏp suất động. Cỏc màng của cảm biến này được đặt sao cho một màng vuụng gúc với dũng chảy và màng thứ hai song song với trục ống. Phương phỏp chuyển đổi tớn hiệu: Bộ chuyển đổi ỏp điện. Khi sử dụng vật trung gian là một cấu trỳc ỏp điện, ta cú thể chuyển đổi trực tiếp ứng lực dưới tỏc dụng của lực F (do ỏp suất chất lưu gõy nờn) thành tớn hiệu điện Q. Thớ dụ, nếu tạo điện cực kim loại trờn một phiến mỏng cắt từ tinh thể thạch anh theo hướng vuụng gúc với một trong ba trục điện rồi tỏc dụng lờn nú một lực cơ học thỡ sẽ xảy ra hiện tượng phõn cực điện: Trờn cỏc bản cực kim loại xuất hiện cỏc điện tớch Q. Điện tớch này tỷ lệ với lực tỏc dụng: Q = kF Trong đú k là hằng số ỏp điện và F là lực tỏc động. Trường hợp thạch anh, k = 2,32 .10culong/newton. Cấu trỳc của phần tử ỏp điện dạng ống cho phộp tăng diện tớch bằng cỏch đơn giản hoỏ kiểu kết hợp cỏc phần tử. Đối với cấu trỳc loại này, điện tớch trờn cỏc bản cực được tớnh từ biểu thức: Q = kF. Trong đú D và d là đường kớnh trong và đường kớnh ngoài của ống, h là chiều cao của phần phủ kim loại. Ống được làm bằng cỏch kết hợp hai phần tử phõn cực ngược với mặt đối xứng. Cỏc cảm biến ỏp điện cú thể được giảm thiểu kớch thước một cỏch dễ dàng. Trong trường hợp ống dạng hỡnh trụ cú thể giảm đường kớnh xuống vài mm. Dải ỏp suất đo được của cảm biến ỏp điện nằm trong khoảng từ vài mbar đến hàng ngàn bar. Độ nhạy của cảm biến thay đổi trong khoảng từ 0,05 pC/bar đến 1 pC/bar phụ thuộc vào hỡnh dạng phần tử ỏp điện và dải đo. Độ tuyến tớnh thay đổi trong phạm vi từ ±0,01 đến ±1% của dải đo với độ trễ nhỏ hơn 0,0001% và độ phõn giải 0,001%. Độ lớn của tớn hiệu đầu ra thay đổi từ 5 đến 100mV. 3.2.3. Đo lưu lượng Cỏc thụng số lưu lượng cần đo trong mỏy nộn khớ: Lưu lượng nước. Lưu lượng khớ. Đo lưu lượng bằng Rụtamột cụng nghiệp. Nguyờn lý đo lưu lượng bằng Rụtamột cụng nghiệp: Lưu lượng của dũng chảy khi đi qua bộ phận thu hẹp của dũng chảy tỷ lệ với căn bậc hai của hiệu ỏp suất hai bờn bộ phận thu hẹp và tỷ lệ bậc nhất với diện tớch thoỏt của dũng chảy tại vị trớ thu hẹp. Nghĩa là: q = C.F. với C- hệ số tỷ lệ. Như vậy nếu tạo ra được một thiết bị thay đổi được F khi q thay đổi và bảo đảm DP = const thỡ sẽ cú mối liờn hệ gần như tuyến tớnh giữa q và. Lưu lượng của dũng chảy được xỏc định thụng qua giỏ trị diện tớch F. Thiết bị này được gọi là Rụtamột và phương phỏp đo lưu lượng bằng Rụtamột được gọi là phương phỏp đo lưu lượng theo độ giảm ỏp khụng đổi. Nguyờn tắc làm việc của Rụtamột cụng nghiệp: Rụtamột cụng nghiệp là cảm biến đo lưu lượng theo độ giảm ỏp khụng đổi cú trang bị cỏc bộ chuyển đổi sang tớn hiệu điện hoặc tớn hiệu khớ nộn để truyền đi xa. Cỏc Rụtamột này được chế tạo với thõn bằng kim loại, cũn phao gắn liờn động với chuyển đổi đo. Cỏc Rụtamột cụng nghiệp sử dụng chuyển đổi đo là biến ỏp vi sai.Phao của Rụtamột được lồng trong tấm lỗ 2 (hỡnh vẽ dưới), tiết diện của dũng chảy là khe hở giữa thành phao và miệng lỗ. Đồng thời phao cũng được gắn cố định với lừi ferit3 của biến ỏp vi sai, phao cú thể cú hai loại: Phao hỡnh cụn hoặc phao hỡnh nấm.. Khi trong đường ống cú lưu lượng chảy qua thỡ dưới tỏc động của ỏp lực dũng chảy phao sẽ được đẩy lờn, tiết diện thoỏt của dũng chảy tăng lờn, ỏp lực của dũng chảy lờn phao giảm xuống. Cho đến khi ỏp lực của dũng chảy lờn phao cõn bằng với trọng lượng hệ thống phao thỡ phao ngừng chuyển động và lừi ferit sẽ cú một vị trớ xỏc định trong biến ỏp vi sai. Điện ỏp Ur là đại lượng biểu thị lưu lượng của dũng chảy trong đường ống. Cấp chớnh xỏc của Rụtamột là 1,5 và 2,5. CHƯƠNG 4 Những hạn chế trong đo lường và điều khiển mỏy nộn khớ UK135/8T và phương hướng nõng cấp hệ thống. 4.1. Những hạn chế Về mặt điều khiển toàn bộ hệ thống hoạt động là cỏc thiết bị rất cũ của nga, vận hành đều bằng tay, tỏc động trực tiếp lờn thiết bị điều khiển, độ chớnh xỏc điều chỉnh khụng cao vỡ tất cả cỏc thao tỏc đều là do trực quan quan sỏt sau đú điều khiển, độ linh hoạt hệ thống chưa cao, chủ yếu dựa vào chủ quan của người vận hành mỏy. Do điều chỉnh thủ cụng nờn hiệu suất làm việc của mỏy chưa cao, đảm bảo mỏy hoạt động cần cú cụng nhõn kỹ sư nhiều kinh nghiệm nờn rất khú, vỡ điều chỉnh thủ cụng bằng cỏc tiếp điểm cơ khớ rất cồng kềnh. Về hệ thống đo chưa được số hoỏ, cỏc đầu ra của thiết bị đo là cỏc tớn hiệu chưa được chuẩn hoỏ để đưa đi điều khiển chỉ dừng lại ở mức độ đo để kiểm tra cỏc thụng số và sau đú điều khiển hoàn toàn bằng cơ khớ, chưa tự động hoỏ được quỏ trỡnh đo và điều khiển hệ thống. 4.2. í tưởng nõng cấp hệ thống và cỏc phuơng ỏn nõng cấp 4.2.1 Cỏc phương ỏn nõng cấp hệ thống Dựa vào yờu cầu điều khiển của bài toỏn và cỏc yờu cầu kỹ thuật đặt ra, dựa vào số đầu vào điều khiển và số đầu ra điều khiển em xin đưa ra cỏc phương ỏn cú thể thực hiện nhiệm vụ đặt ra như sau: 1.Phương ỏn 1: Sử dụng LOGO230RLC để viết chương trỡnh và điều khiển mỏy nộn khớ đảm bảo đỳng yờu cầu kỹ thuật của hệ thống, sử dụng một Screen để theo dừi hoạt động hệ thống bằng chương trỡnh riờng. +)Ưu điểm của phương ỏn : -Giỏ thành nõng cấp rẻ. -Ngụn ngữ lập trỡnh khỏ đơn giản. +)Nhược điểm của phương ỏn: -Độ tin cậy hoạt động khụng cao, khụng linh hoạt trong việc viết chương trỡnh điều khiển. -Hoạt động của hệ thống chưa được tối ưu hoỏ. -Khụng thể tiến hành điều khiển trực tiếp trờn một màn hỡnh mỏy tớnh vỡ khụng cú phần mềm tớch hợp cỏc chương trỡnh điều khiển giỏm sỏt hệ thống. 2.Phương ỏn 2: Sử dụng PLCS7-200 để viết chương trỡnh và điều khiển hệ thống theo đỳng yờu cầu đặt ra vỡ số đầu vào và đầu ra của hệ thống khụng quỏ lớn và chương trỡnh điều khiển cũng khụng quỏ phức tạp. +)Ưu điểm của phương ỏn: -Giỏ thành nõng cấp khỏ rẻ. -Chương trỡnh điều khiển linh hoạt khắc phục được cỏc lỗi điều khiển và cỏc sự cố được khắc phục và cảnh bỏo hoàn toàn. -Cú phần mềm theo dừi và giỏm sỏt hoạt động hệ thống trực tiếp được trờn một mỏy tớnh trung tõm. +)Nhược điểm của hệ thống: -Chỉ ứng dụng được trong cỏc hệ thống điều khiển nhỏ khụng đỏp ứng được cho cỏc hệ thống lớn. 3.Phương ỏn 3: Sử dụng PLCS7-300 để viết chương trỡnh điều khiển cho mỏy nộn, toàn bộ quỏ trỡnh giỏm sỏt và điều khiển cú thể được tiến hành trờn mỏy tớnh trung tõm bằng phần mềm cụng nghiệp tớch hợp cho hệ thống PCS7. +)Ưu điểm của phương ỏn: -Thoả món hoàn toàn yờu cầu của bài toỏn. -Linh hoạt trong điều khiển. -Cú thể ứng dụng cho một hệ thống lớn cho nhiều mỏy nộn. -PLCS7-300 được ứng dụng rộng rói và phổ biến trong cỏc nhà mỏy hiện nay nờn việc học tập và sử dụng nú cho người điều khiển dễ dàng. +)Nhược điểm hệ thống: -Giỏ thành đắt hơn cỏc phương ỏn trờn. 4.2.2 Lựa chọn phương ỏn nõng cấp Dựa vào cỏc phõn tớch và yờu cầu đặt ra em chọn phương ỏn 3 để nõng cấp hệ thống bởi cỏc lý do sau: -Bài toỏn được giải quyết một cỏch tối ưu. -Tiện lợi trong sử dụng vỡ cỏc lệnh lập trỡnh khụng phức tạp, hệ thống đơn giản. -Sử dụng cho một mỏy nộn khớ thỡ giỏ thành nõng cấp đắt nhưng cho nhiều mỏy nộn thỡ giỏ thành lại rẻ. -Để giỳp cho việc nghiờn cứu và sử dụng nú trong điều khiển bởi nú rất phổ biến hiện nay. -Và mục đớch chớnh là cho việc học tập và tỡm hiểu nú trong đề tài tốt nghiệp của em. 4.3. Tổng hợp lại yờu cầu bài toỏn và cỏc cụng việc nõng cấp Số đầu vào điều khiển là 22 đầu vào, số đầu ra điều khiển là 31 đầu ra, cỏc cụng việc cần làm: Thứ nhất: sử dụng hệ lại thống cảm biến cũ nhưng chuẩn hoỏ cỏc đầu ra cho phự hợp đầu vào PLC, giữ lại mạch điều khiển rơ le, thay bộ chỉnh điện điều chỉnh ỏp suất bằng chương trỡnh viết sẵn. Thứ hai: thay thế cỏc tiếp điểm cơ khớ bằng cỏc tiếp điểm mềm, bằng cỏch sử dụng PLCS7-300, tự động hoỏ quỏ trỡnh vận hành và điều khiển bằng cỏc chương trỡnh phần mềm được viết sẵn. Thứ ba: ngoài chương trỡnh điều khiển viết cho PLC cần phải cú một chương trỡnh giỳp ta theo dừi hoạt động của mỏy đồng thời cú thể điều khiển mỏy tại một trung tõm điều khiển xa hiện trường ,bao quỏt toàn bộ hoạt động của mỏy tại một mỏy tớnh trung tõm. Phần II NÂNG CẤP HỆ THỐNG DÙNG PLCS7-300 CHƯƠNG 1 Xõy dựng mụ hỡnh hệ thống 1.1. Mụ hỡnh hệ thống Hoạt động của hệ thống được mụ tả như sau: Tớn hiệu đầu vào của PLC được lấy từ thiết bị hiện trường là mỏy nộn khớ: bao gồm tớn hiệu của cỏc cảm biến, tớn hiệu cỏc khoỏ đúng mở khởi động và dừng mỏy, cỏc tớn hiệu này phải được đưa qua cỏc bộ chuẩn hoỏ chuẩn điện ỏp để phự hợp với chuẩn đầu vào của PLC là 24V. Tớn hiệu đầu ra của PLC đưa đi điều khiển cỏc quỏ trỡnh khởi động, dừng mỏy nộn khớ, điều chỉnh lưu lượng, đúng mở cỏc van, bảo vệ hay đưa ra cỏc tớn hiệu cảnh bỏo khi cú sự cố, khắc phục sự cố bằng chương trỡnh sự cố. Cỏc tớn hiệu này được đưa tới mạch điện điều khiển là cỏc mạch rơle. Như vậy hoạt động của mỏy nộn khớ được viết sẵn bằng chương trỡnh điều khiển lưu trong bộ nhớ của PLC. Phần giao tiếp giữa PLC và mỏy tớnh giỏm sỏt (MT) giỳp ta theo dừi trạng thỏi hoạt động của mỏy nộn khớ một cỏch trực tiếp trờn màn hỡnh giỏm sỏt, phần mềm sử dụng mụ phỏng hệ thống được dựng là WCC. CHƯƠNG 2 Giới thiệu tổng quan về họ PLCS7- 300 cựng với ngụn ngữ lập trỡnh của nú Điều khiển dựng PLC nú tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa vào việc lập trỡnh trờn cỏc lệnh logic cơ bản. Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả trạng thỏi tớn hiệu ngừ vào, được đưa về từ quỏ trỡnh điều khiển, thực hiện logic được lập trong chương trỡnh và kớch ra tớn hiệu điều khiển cho thiết bị bờn ngoài tương ứng. Với cỏc mạch giao tiếp chuẩn ở khối vào và khối ra của PLC cho phộp nú kết nối trực tiếp đến những cơ cấu tỏc động cú cụng suất nhỏ ở ngừ ra và những mạch chuyển đổi tớn hiệu ở ngừ vào, mà khụng cần cú mạch giao tiếp hay rơle trung gian. Tuy nhiờn cần phải cú mạch điện tử cụng suất trung gian khi PLC điều khiển những thiết bị cú cụng suất lớn. Việc sử dụng PLC cho phộp hiệu chỉnh hệ thống điều khiển mà khụng cần sự thay đổi nào về mặt kết nối dõy, sự thay đổi chỉ là thay đổi chương trỡnh điều khiển trong bộ nhớ thụng qua lập trỡnh chuyờn dựng. Hơn nữa chỳng cũn cú ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào sử dụng nhanh hơn so với những hệ thống điều khiển mà đũi hỏi cần phải thực hiện việc nối dõy phức tạp giữa cỏc thiết bị rời. 2.1.Giới thiệu thiết bị logic khả trỡnh (PLCS7- 300) Thiết bị điều khiển logic khả trỡnh viết tắt PLC, là loại thiết bị cho phộp thực hiện linh hoạt cỏc thuật toỏn điều khiển số thụng qua một ngụn ngữ lập trỡnh, thay cho việc phải thực hiện thuật toỏn đú bằng mạch số. Như vậy với chương trỡnh điều khiển trong mỡnh, PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toỏn và đặc biệt dễ trao đổi thụng tin với mụi trường xung quanh (với cỏc PLC khỏc hoặc với mỏy tớnh). Toàn bộ chương trỡnh điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC dưới dạng cỏc khối chương trỡnh (khối OB, FC hoặc FB) và được thực hiện lặp theo chu trỡnh của vũng quột (scan). Nguyờn lý chung của PLC: Để cú thể thực hiện được chương trỡnh điều khiển PLC phải cú tớnh năng như một mỏy tớnh, nghĩa là phải cú một bộ vi xử lý, một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trỡnh điều khiển, dữ liệu và tất nhiờn là phải cú cỏc cổng vào/ra để giao tiếp với cỏc đối tượng điều khiển và để giao tiếp với mụi trường xung quanh 2.1.1. Cỏc module của PLCS7- 300 Để tăng tớnh mềm dẻo trong ứng dụng thực tế, PLC được thiết kế sao cho khụng bị cứng hoỏ về cấu hỡnh. Chỳng được chia nhỏ thành cỏc module, số cỏc module được sử dụng nhiều hay ớt tuỳ theo từng bài toỏn, song bao giờ cũng phải cú một module chớnh là module CPU. Cỏc module cũn lại là cỏc module truyền/ nhận tớn hiệu với đối tượng điều khiển, cỏc module chuyờn dụng như PID, điều khiển động cơChỳng được gọi chung là cỏc module mở rộng. Tất cả cỏc module được gỏ trờn những thanh ray (Rack). Module CPU: Module CPU là loại module cú chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, cỏc bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thụng (RS485)và cú thể cú một vài cổng vào ra số được gọi là cổng vào ra onboard. Cú rất nhiều loại module khỏc nhau chỳng được đặt theo tờn như CPU312, CPU314, Những module cựng sử dụng một loại bộ vi xử lý nhưng khỏc nhau về cổng vào/ra onboard cũng như khối hàm đặc biệt được tớch hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng cỏc cổng vào onboard này sẽ được phõn biệt với nhau trong tờn gọi bằng thờm cụm chữ cỏi IFM (Intergrated Funtion Module) vớ dụ CPU312IFM Ngoài ra cũn cú cỏc loại module CPU với hai cổng truyền thụng, trong đú cổng truyền thụng thứ hai cú chức năng chớnh là phục vụ việc nối mạng phõn tỏn. Cỏc loại module CPU được phõn biệt với những module CPU khỏc bằng thờm cụm từ DP (Distributed Port) trong tờn gọi vớ dụ CPU315-DP Cỏc module mở rộng: Cỏc module mở rộng chỳng thường được chia làm 5 loại chớnh: +) Module PS (Power Supply): Module nguồn nuụi. Cú 3 loại 2A, 5A, và 10A. +) Module SM (Signal Module): Module mở rộng cổng tớn hiệu vào/ra, bao gồm: -DI (Digital Input) Module mở rộng cỏc cổng vào số, tuỳ vào từng loại module số cỏc cổng cú thể là 8, 16, hoặc 32. -DO (Digital Output) Module mở rộng cỏc cổng ra số. -DI/DO: Module mở rộng cỏc cổng vào/ra số, số cỏc cổng vào/ra số mở rộng cú thể là 8/8 hoặc 16/16 tuỳ vào từng loại module. -AI (Analog Input) module mở rộng cỏc cổng vào tương tự, về bản chất chỳng chớnh là những bộ chuyển đổi tương tự/số 12 bits (AD), tức là mỗi tớn hiệu được chuyển thành một tớn hiệu số cú độ dài 12 bits. Số cỏc cổng vào tương tự cú thể là 2, 4 hoặc 8 tuỳ từng loại module. -AO (Analog Output) module mở rộng cỏc cổng ra tương tự, chỳng chớnh là cỏc bộ chuyển đổi số tương tự . -AI/AO module mở rộng cỏc cổng vào/ra tương tự. +) Module IM (Interface Module): Module ghộp nối. Đõy là module chuyờn dụng cú nhiệm vụ nối từng nhúm cỏc module mở rộng với nhau thành một khối và được quản lý chung bởi một module CPU. Thụng thường cỏc module mở rộng được gỏ liền nhau trờn một thanh đỡ gọi là Rack. Trờn mỗi rack cú thể gỏ được nhiều nhất 8 module mở rộng (khụng kể module CPU và module nguồn nuụi). Một module CPU S7-300 cú thể làm việc trực tiếp được nhiều nhất với 4 racks và cỏc rack này phải được nối với nhau bằng module IM. 2.1.2 Cấu trỳc bộ nhớ của CPU S7- 300 +) Vựng chứa chương trỡnh ứng dụng .Vựng nhớ chương trỡnh được chia thành 3 miền : (Load memory). OB (Organiation block): Miền chứa chương trỡnh tổ chức. FC (Function): Miền chứa chương trỡnh con được tổ chứa thành hàm cú biến hỡnh thức để trao đổi dữ liệu với chương trỡnh đó gọi nú. FB (Function block): Miền chứa chương trỡnh con, được tổ chức thành hàm và cú khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một chương trỡnh nào khỏc .Cỏc dữ liệu này phải được xõy dựng thành một khối dữ liệu riờng (gọi là DB-data block). +) Vựng chứa tham số của hệ điều hành và chương trỡnh ứng dụng, được phõn chia thành 7 miền khỏc nhau bao gồm: (System memmory) I (Process image input):Miền bộ đệm cỏc dữ liệu cổng vào số.Trước khi bắt đầu thực hiện chương trỡnh, PLC sẽ đọc giỏ trị logic của tất cả cỏc cổng đầu vào và cất giữ chỳng trong vựng nhớ I Q (Proces image output):Miền bộ đệm cỏc dữ liệu cổng ra số.kết thỳc giai đoạn thực hiện chương trỡnh , PLC sẽ chuyển giỏ trị logic của bộ đệm Q tới cỏc cổng ra số .thụng thường chương trỡnh khụng trực tiếp gỏn giỏ trị tới tận cổng rầm chỉ chuyển chỳng vào bộ đệm Q M: Miền cỏc biến cờ .Chương trỡnh ứng dụng sử dụng vựng nhớ này để lưu giữ cỏc tham số cần thiết và cú thể truy nhập nhúm theo bit (M),byte (MB),từ (MW) hay từ kộp (MD). T: Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer )bao gồm việc lưu giữ giỏ trị thời gian đặt trước (PV-Preset value) , giỏ trị đếm thời gian tức thời (CV-current value) cũng như giỏ trị logic đầu ra của bộ thời gian. C: Miền nhớ phục vụ bộ đếm (Counter) bao gồm việc lưu giữ giỏ trị đặt trước (PV-Preset value) ,giỏ trị đếm tức thời (CV-Current value) và giỏ trị logic đầu ra của bộ đếm. PI: Miền địa chỉ cổng vào của cỏc module tương tự (I/O External input). Cỏc giỏ trị tương tự tại cổng vào của module tương tự sẽ được module đọc và chuyển tự động theo cỏc địa chỉ. Chương trỡnh ứng dụng cú thể truy cập miền nhớ PI theo từng byte (PIB), từng từ (PIW), từng từ kộp (PID). PQ: Miền địa chỉ cổng ra cho cỏc module tương tự, cỏc giỏ trị theo những địa chỉ này sẽ được module tương tự chuyển tới cỏc cổng ra tương tự. Chương trỡnh ứng dụng cú thể truy cập miền nhớ PQ theo từng byte (PQB), từng từ (PQW), từng từ kộp (PQD). +) Vựng chứa cỏc khối dữ liệu, được chia thành hai loại: (Work memmory) DB (Data Block): Miền chứa cỏc dữ liệu được tổ chức thành khối. Kớch thước cũng như số lượng khối do người sử dụng quy định, phự hợp với từng bài toỏn điều khiển. Chương trỡnh cú thể truy cập miền này theo từng bit (DBX), byte (DBB), từ (DBW), từ kộp (DBD). L (Local data block): Miền dữ liệu địa phương, được cỏc khối chương trỡnh OB, FC, FB tổ chức và sử dụng cho cỏc biến nhỏp tức thời và trao đổi dữ liệu của biến hỡnh thức với những khối chương trỡnh đó gọi nú. Nội dung của một số dữ liệu trong miền nhớ này sẽ bị xoỏ khi kết thỳc chương trỡnh tương ứng trong OB, FC, FB. Miền này cú thể được truy cập từ chương trỡnh theo bit (L), theo byte (LB), theo từ (LW), hoặc theo từ kộp (LD). 2.2.3. Vũng quột chương trỡnh PLC thực hiện chương trỡnh theo chu trỡnh lặp. Mỗi vũng lặp được gọi là vũng quột (scan). Mỗi vũng quột được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ cỏc cổng vào số tới vựng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trỡnh. Trong từng vũng quột chương trỡnh được thực hiện từ lệnh đầu tiờn đến lệnh kết thỳc của khối OB1 (Block end). Sau giai đoạn thực hiện chương trỡnh là giai đoạn chuyển cỏc nội dung của bộ đệm ảo Q tới cỏc cổng ra số. Vũng quột được kết thỳc bằng giai đoạn truyền thụng nội bộ và kiểm lỗi. Bộ đệm I và Q khụng liờn quan đến cổng vào/ra tươngtự nờn cỏc lệnh truy nhập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cỏc cổng vật lý chứ khụng qua bộ đệm. Thời gian cần thiết để PLC thực hiện một vũng quột được gọi là thời gian vũng quột (scan time), thời gian vũng quột khụng cố định tức là khụng phải vũng quột nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau. Cú vũng quột được thực hiện lõu, cú vũng quột thực hiện nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương trỡnh được thực hiện và khối dữ liệu được truyền thụng trong vũng quột đú . Giữa việc gửi tớnhiệu để đối tượng xử lý, tớnh toỏn đến việc gửi lệnh đến đối tượng điều khiển cú một thời gian trễ đỳng bằng thời gian vũng quột. Nếu sử dụng cỏc khối chương trỡnh đặc biệt ở chế độ ngắt, PLC sẽ ưu tiờn chương trỡnh ngắt được thực hiện cho dự nú đang làm bất cứ việc gỡ (trừ một số CPU). Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thụng thường lệnh khụng làm việc trực tiếp với cổng vào/ra mà chỉ thụng qua bộ đệm ảo của cổng trong vựng nhớ tham số. Việc truyền thụng giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong cỏc giai đoạn 1 và 3 do hệ điều hành CPU quản lý. Ở một số module CPU, khi gặp lệnh vào ra ngay lập tức, hệ thống sẽ cho dừng mọi cụng việc khỏc, ngay cả chương trỡnh xử lý ngắt, để thực hiện trực tiếp với cổng vào/ra. 2.2.4. Cấu trỳc chương trỡnh Chương trỡnh cho S7-300 được lưu trong bộ nhớ của PLC ở vựng dành riờng cho chương trỡnh và cú thể được lập ở hai dạng khỏc nhau: +) Lập trỡnh tuyến tớnh: Toàn bộ chương trỡnh điều khiển nằm trong một khối trong bộ nhớ, khối được chọn là khối OB1, là khối mà PLC luụn quột và thực hiện cỏc lệnh trong nú thường xuyờn, từ lệnh đầu tiờn đến lệnh cuối cựng và quay trở lại lệnh đầu tiờn. +) Lập trỡnh cú cấu trỳc: Chương trỡnh được chia thành những phần nhỏ với từng nhiệm vụ riờng và cỏc phần này nằm trong những khối chương trỡnh khỏc nhau. PLCS7-300 cú 4 loại khối cơ bản: Loại khối OB (Organization block): Khối tổ chức và quản lý chương trỡnh điều khiển. Cú nhiều loại khối OB mỗi khối cú những chức năng khỏc nhau. Chỳng được phõn biệt bằng cỏc số nguyờn đi sau, vớ dụ OB1, OB35, OB40 Loại khối FC (Program block): Khối chương trỡnh với những chức năng riờng giống như một chương trỡnh con hoặc một hàm. Một chương trỡnh ứng dụng cú thể cú nhiều khối FC cỏc khối này được phõn biệt với nhau bằng số nguyờn sau nú vớ dụ FC1, FC2 Loại khối FB (Funtion block): Là loại khối FC đặc biệt cú khả năng trao đổi một lượng dữ liệu lớn với cỏc khối chương trỡnh khỏc. Cỏc dữ liệu này phải được tổ chức thành khối dữ liệu riờng cú tờn là Data block. Một chương trỡnh ứng dụng cú thể cú nhiều khối FB, mỗi khối này được phõn biệt bằng số nguyờn đứng sau nú FB1, FB2 Loại khối DB (Data block): Khối chứa cỏc dữ liệu cần thiết để thực hiện chương trỡnh. Cỏc tham số của khối do người dựng tự đặt. Một chương trỡnh ứng dụng cú thể cú nhiều khối DB. Chỳng được phõn biệt bằng số nguyờn đứng sau DB1, DB2 UDT (User Define Data Type): Là một kiểu dữ liệu đặc biệt do người sử dụng tự định nghĩa. Chương trỡnh trong cỏc khối được liờn kết với nhau bằng lệnh gọi khối, chuyển khối. Xem cỏc phần trong cỏc khối như những chương trỡnh con thỡ S7-300 cho phộp gọi chương trỡnh con lồng nhau, tức là chương trỡnh con này gọi một chương trỡnh con khỏc và từ một chương trỡnh con được gọi lại gọi tới một chương trỡnh con thứ 3. Số cỏc lệnh gọi lồng nhau tuỳ thuộc vào từng chủng loại module CPU mà ta sử dụng. Nếu số lần gọi lồng nhau vượt quỏ giới hạn cho phộp PLC sẽ tự chuyển sang chế độ STOP và đặt cờ bỏo lỗi. 2.2.5. Những khối OB đặc biệt 1. OB1: Chương trỡnh trong khối OB1 được gọi đều đặn trong một vũng quột. Cỏc bước thực hiện khi khối OB1 được gọi: Hệ điều hành bắt đầu một vũng quột. CPU ghi tất cả cỏc biến trong bộ đệm cổng ra của "Process Image" tới cỏc module ra. CPU đọc trạng thỏi của tất cả cỏc module vào, và cập nhật giỏ trị cỏc biến vào bộ đệm cổng vào của "Process Image". CPU xử lý chương trỡnh người sử dụng và thực thi cỏc lệnh cú trong chương trỡnh. Vào cuối

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docDA0379.DOC