Xây dựng chương trình điều khiển trạm trộn bê tông dùng PLC Misubishi

hạt từ (0,14÷5) mm theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), từ (0,15÷4,75) mm theo tiêu chuẩn Mỹ, từ (0,08÷5) mm TCVN. Lượng cát khi trộn với xi măng và nước, phụ gia phải được tính toán hợp lý, nếu nhiều cát quá thì tốn xi măng không kinh tế và ít cát quá thì cường độ bê tông giảm. 1.5.3. Đá dăm Sỏi có mặt tròn, nhẵn, độ rộng và diện tích mặt ngoaì nhỏ nên cần ít nước, tốn xi măng mà vẫn dễ đầm, dễ đổ nhưng lực dính bám với vữa xi măng nhỏ nên cường độ bê tông sỏi thấp hơn bê tông đá dăm. Ngược lại đá dăm được đập vỡ có nhiều góc cạnh, diện tích mặt ngoài lớn và không nhẵn nên lực dính bám với vữa xi măng lớn tạo ra được bê tông có cường độ cao hơn. Tuy nhiên mác của xi măng đá dăm phải cao hơn hay bằng mác của bê tông tạo ra hay bê tông cần sản xuất. 1.5.4. Nước Nước để trộn bê tông (rửa cốt liệu, nhào trộn vệ sinh buồng máy, bảo dưỡng bê tông) phải đảm bảo không ảnh hưởng xấu đến thời gian đông kết và thời gian rắn chắc của xi măng và không ăn mòn thép. Nước sinh hoạt là nước có thể dùng được . Lượng nước nhào trộn là yếu tố quan trọng quyết định tính công tác của hỗn hợp bê tông. Lượng nước dùng trong nhào trộn bao gồm lượng nước tạo hồ xi măng và lượng nước do cốt liệu. Lượng nước trong bê tông xác định tính chất của hỗn hợp bê tông. Khi lượng nước quá ít, dưới tác dụng của lực hút phân tử nước chỉ hấp thụ trên bề mặt vật rắn mà chưa tạo ra độ lưu động của hỗn hợp, lượng nước tăng đến một giới hạn nào đó sẽ xuất hiện nước tự do, màng nước trên mặt vật rắn dày thêm, nội ma sát giảm xuống, độ lưu động tăng thêm, lượng nước ứng với lúc bê tông có độ lưu động lớn nhất mà không bị phân tầng gọi là khả năng giữ nước của hỗn hợp. Nước biển có thể dùng để chế tạo bê tông cho những kết cấu làm việc trong nước bẩn nếu tổng các loại muối trong nước không vượt quá 35g trong một lít nước. Tuy nhiên cường độ bê tông sẽ giảm và không được sử dụng trong bê tông cốt thép. 1.5.5. Phụ gia Phụ gia là các chất vô cơ hoặc hoá học khi cho vào bê tông sẽ cải thiện tính chất của hỗn hợp bê tông hoặc bê tông cốt thép. Có nhiều loại phụ gia cho bê tông để cải thiện tính dẻo, cường độ, thời gian rắn chắc hoặc tăng độ chống thấm. Thông thường phụgia sử dụng có hai loại: Loại rắn nhanh và loại hoạtđộng bề mặt. Phụ gia rắn nhanh thường là loại muối gốc (CaCl2) hay muối Silic. Do là chất xúc tác và tăng nhanh quá trình thuỷ hoá của C3S và C2S mà phụ gia CaCl2 có khả năng rút ngắn quá trình rắn chắc của bê tông trong điều kiện tự nhiên mà không làm giảm cường độ bê tông ở tuổi 28 ngày. Hiện nay người ta sử dụng loại phụ gia đa chức năng, đó là hỗn hợp của phụ gia rắn nhanh và phụ gia hoạt động bề mặt hoặc các phụ gia tăng độ bền nước. Thành phần vật liệu của bê tông đóng vai trò quyết định đến chất lượng hay quyết định đến cường độ chịu lực cũng như mác của bê tông.Từ thực nghiệm người ta đã xác định được mác của bê ông ứng với từng loại vật liệu nhất định với một tỉ lệ xác định, ngược lại từ mác của bê tông người ta dễ dàng tra được tỉ lệ thành phần trong bê tông. 1.5.6. Tỷ lệ pha trộn các thành phần trong bê tông Khái niệm mác bê tông : Khi nói đến mác bê tông là nói đến khả năng chịu nén của mẫu bê tông. Theo tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam (TCVN 3105:1993, TCVN 4453:1995), mẫu dùng để đo cường độ là một mẫu bê tông hình lập phương có kích thước 150 mm × 150 mm × 150 mm, được dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn quy định trong TCVN 3105:1993, trong thời gian 28 ngày sau khi bê tông ninh kết. Sau đó được đưa vào máy nén để đo ứng suất nén phá hủy mẫu (qua đó xác định được cường độ chịu nén của bê tông), đơn vị tính bằng MPa (N/mm²) hoặc daN/cm² (kg/cm²). Trong kết cấu xây dựng, bê tông chịu nhiều tác động khác nhau: chịu nén, uốn, kéo, trượt, trong đó chịu nén là ưu thế lớn nhất của bê tông. Do đó, người ta thường lấy cường độ chịu nén là chỉ tiêu đặc trưng để đánh giá chất lượng bê tông, gọi là mác bê tông. Mác bê tông được phân loại từ 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 và 600. Khi nói rằng mác bê tông 200 chính là nói tới ứng suất nén phá hủy của mẫu bê tông kích thước tiêu chuẩn, được dưỡng hộ trong điều kiện tiêu chuẩn, được nén ở tuổi 28 ngày, đạt 200 kG/cm². Còn cường độ chịu nén tính toán của bê tông mác 200 chỉ là 90 kG/cm² (được lấy để tính toán thiết kế kết cấu bê tông theo trạng thái giới hạn thứ nhất). Ngày nay người ta có thể chế tạo bê tông có cường độ rất cao lên đến 1000 kg/cm². Độ sụt bê tông : Độ sụt hay độ lưu động của vữa bê tông, dùng để đánh giá khả năng dể chảy của hỗn hợp bê tông dưới tác dụng của trọng lượng bản thân hoặc rung động -Thành phần định mức cấp phối vật liệu cho 1 m3 bê tông dùng xi măng Hoàng Thạch PCB.30 . stt Mác bê tông Xi măng (kg) Cát (m3) Đá (m3) Nước (Lit) 1 150 228,205 0,505 0,913 185 2 200 330,505 0,481 0,900 185 3 250 415,125 0,455 0,887 185 Bảng 1.1. Thành phần định mức cấp phối Từ bảng trhành phần bê tông này , ta có thể tính toán giá trị khối lượng của đá , cát , xi măng , nước , phụ gia cho từng mẻ . Sau đó lấy các giá trị này để lập thành 1 giá trị tương ứng đưa vào đầu cân để lấy tín hiệu điều khiển đưa về PLC Chương 2 YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHỆ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG 2.1. Yêu cầu công nghệ của trạm trộn bê tông 2.1.1.Yêu cầu công nghệ của cối trộn Khi động cơ trộn quay, qua hộp giảm tốc nó kéo trục trính cối trộn quay. Trên trục chính có gắn các cánh trộn, các cánh trộn quay trong cối trộn sẽ đảo đều vật liệu trong cối trộn Thời gian trộn có thể kéo dài từ 30 đến 60 giây tuỳ theo người vận hành đặt + Yêu cầu chiều quay cánh trộn : - Đây là chuyển động quay theo một chiều, - Không cần ổn định tốc độ - Mômen quay lớn - Làm việc liên tục trong cả ca sản xuất + Yêu cầu đối với động cơ kéo cánh trộn - Làm việc trong chế độ dài hạn - Không cần ổn định tốc độ - Động cơ trộn có các thông số : P =22 Kw , n = 1000 v/ph + Yêu cầu điều khiển : Khi khởi động trạm trộn, động cơ trộn hoạt động đầu tiên, ta phải chắc chắn các thiết bị khác trong trạm sẵn sàng hoạt động, các cửa xả sẵn sàng( khí nén đủ ), nguyên vật liệu đủ, se skíp ở vị trí hứng liệu, cửa xả bê tông ở vị trí đóng, nguồn điện cấp cho các thiết bị khác đã có đủ, các yêu cầu về mác bê tông, số lượng bê tông cần trộn rõ ràng. 2.1.2 Yêu cầu nghệ của xe skíp kéo liệu Cấu tạo là một thùng rỗng có miệng đễ hứng cốt liệu , có cửa xả cốt liệu, di chuyển lên- xuống trên 2 thanh ray và được một tời kéo liệu kéo Hoạt động: ở đầu chu kỳ hoạy động xe skíp nằm ở vị trí chờ cốt liệu từ bong ke rơi xuống, khi khối lượng vật liệu đã đủ nó được tời kéo liệu kéo lên vị trí đổ cốt liệu vào cối trộn nếu lúc đó cửa xả bê tông đã đóng, động cơ trộn còn đang làm việc và số mẻ trộn còn tiếp tục. Nếu trong quá trình kéo lên tói gần vị trí đổ cốt liệu mà chu kì trộn của mẻ trước chưa kết thúc ( Trong cối trộn vật liệu vẫn còn, bê tông chưa xả hết hoạc cửa xả chưa đóng lại ) thì xe skíp phải dừng lại cho đén khi chu kì hoạt động của mẻ trước kết thúc mới được phép đi lên đổ cốt liệu vào cối trộn. Sau khi đổ hết cốt liệu nó laị đi xuống vị trí chờ đổ cốt liệu + Yêu cầu chuyển động: Dừng khi: Đợi xả cốt liệu từ bong ke Chờ kết thúc chu kì trộn của mẻ trước Chờ đổ hết cốt liệu cào cối trộn Đi lên khi: Không có lệnh dừng để đợi Trọng lượng cốt liệu trong thùng đã đủ Đi xuống khi: Đã đổ hết cốt liệu vào cối trộn +Yêu cầu về động cơ Làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại Có đảo chiều quay Khởi động trong chế độ đầy tải Không cần ổn định tốc độ trong xuốt quá trình làm việc Động cơ có P = 7,5 Kw, n = 1450 v/ph 2.1.3 Yêu cầu công nghệ của vít tải đứng Cấu tạo: Gồm một trục vít vô tận lằm trong một ống bằng kim loại. Nó được kéo quay bằng động cơ KĐB. Khi quay nó kéo vật liệu kằm trong các khoang trống đi theo. Vít tải đứng chỉ làm việc khi ta cấp xi măng cho silô chứa +Yêu cầu về chuyển động Không đảo chiều quay Không ổn định tốc độ Chỉ hoạt động khi cấp xi măng lên silô chứa Hoạt động trong chế độ dài hạn + Yêu cầu về động cơ Động cơ có công suất P = 7,5 Kw, n = 1450 vòng / phút Hoạt động ở chế độ dài hạn Không đảo chiều quay Không ổn định tốc độ trong quá trình làm việc 2.1.4 Yêu cầu công nghệ của vít tải xiên Cấu tạo giống vít tải đứng Hoạt động: Khi có lệnh điều khiển, động cơ quay kéo vít tải quay, nó xẽ đưa dần xi măng lên thùng cân. Đây là chuyển động không đảo chiều quay, không cần ổn định tốc độ , dừng chính sác Yêu cầu đối với động cơ kéo vít tải xiên Động cơ có công suất P =11 Kw, n= 1450 v/ph Hoạt động ở chế độ ngắn hạn lặp lại Không đảo chiều quay Không ổn định tốc độ trong quá trình làm việc 2.1.5. Yêu cầu công nghệ của máy nén khí Máy nén khí tạo ra nguồn khí có áp suất cao cấp cho các pitông đóng mở cửa xả cốt liệu, xả nước, xả ximăng và bê tông. Trong trạm trộn máy nén khí còn phải làm việc trước cả cối trộn . Máy sẽ tự dừng hoạt động khi áp suất trong bình đạt yêu cầu + yêu cầu về động cơ kéo máy nén khí không ổn định tốc độ chỉ quay theo một chiều làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại Động cơ có thông số P = 2 Kw, n = 1450 v/ph 2.1.6. Yêu cầu công nghệ của bơm nước Bơm nước cấp nước từ bể chứa lên thùng cân nước. Đây là hoạt động không đảo chiều quay và có dừng chính xác. + yêu cầu về động cơ kéo máy bơm nước không ổn định tốc độ chỉ quay theo một chiều làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại Động cơ có thông số P = 3 Kw, n = 1450 v/ph 2.1.7. Yêu cầu công nghệ của cửa xả cốt liệu Các cửa xả cốt liệu được đóng mở nhờ lực của các pittông khí nén. Quá trình đóng mở này phải thật chính xác về thời gian thực. Nếu sai, khối lượng vật liệu cho vào trộn xẽ sai và ta không khống chế được mác bêtông cũng như khối luọng một mẻ trộn 2.2.Thiết kế trạm biến áp Công suất tính toán của trạm là: (công thức 2.1) Stt = (Pđộng cơ trộn + Pđộng có xe kíp + Pvít tải + Pnén khí +Pbơm nước +Pbơm phụ gia +Pđầm cát +Pđầm xi + Pđầm đá)/ 0,8 (2.1) Trong đó: 0,8 là hệ số cosj tính chung cho toàn bộ động cơ. Do sử dụng một máy biến áp nên ta chọn công suất của máy biến áp SđmB lớn hơn hoặc bằng công suất tính toán Stt (SđmB òStt) Ta chọn công suất máy biến áp là: SđmB=200 KVA 35 KV/ 0,4KV. Do máy biến áp này được chế tạo trong nước nên ta không phải tính toán đến hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ. Để trạm trộn hoạt động liên tục, khi xảy ra mất điện thì trạm đã lắp một máy phát điện dự phòng. Máy này được đấu song song với máy biến áp. Khi xảy ra mất điện thì ngay lập tức máy phát sẽ cấp điện trở lại cho hệ thống được tiếp tục làm việc. 2.3. Lựa chọn máy cắt điện Bảng thông số của máy cắt điện: Loại Điện áp định mức Dòng điện làm việc Giới hạn dòng điện cắt Dòng điện xung kích PB – 35/400 35KV 400A 44KA 50KA Bảng 2.1. Thông số của máy cắt điện Từ các thông số của quá trình chọn thông số máy cắt ta có thể chọn được cầu chì cao áp. Cầu chì cao áp ta chọn loại của hãng SIMENS chế tạo các thông số ở bảng dưới đây: Loại Uđm Iđm Icắt N min Icắt N max 3GD 201 – 3B 35KV 30A 62A 63KA Bản 2.2. Thông số cầu chì cao áp của hãng Simens 2.4. Chọn tủ động lực Tủ động lực gồm có 1 Aptômat tổng đầu vào và1 aptômat cấp từ lưới điện xuống các nhánh, một aptômat từ máy phát dự phòng, có 7 aptômat nhánh đầu ra đóng, cắt cho các động cơ phụ tải. Aptômat trong tủ động lực sử dụng aptômát của hãng Merlin Gerin của Pháp chế tạo. Các aptômát được đặt trong vỏ tủ tự tạo. Bảng lựa chọn aptomat cho tủ động lực: dùng aptomat hạ áp kiểu MCCBS và ELCBS của hãng Mitsubishi Loại Số lượng Uđm Iđm Ingắt NF630-SE 2 500V 300A 600A NF100-SA T/A 1 415V 80A 160A NF50-HC 2 380V 5A 10A NF100-ST/A 1 380V 25A 60A NF30-SS 6 380V 3A 6A Bảng 2.3. Thông số aptomat hạ áp 2.5. Các phần tử đóng cắt, bảo vệ, đo lường liên động 2.5.1. Thiết bị bảo vệ Các thiết bị bảo vệ khác nhau sẵn sàng bảo vệ máy phát, máy biến áp đường dâyvà thiết bị tiêu thụ lưới điện. Mục đích của các thiết bị này là phát hiện sự cố cách ly chúng khỏi lưới một cách chọn lọc và nhanh chóng sao cho có thể hạn chế được nhiều nhất hậu quả của sự cố. Vì vậy các rơ le bảo vệ cần phải tác động nhanh với độ tin cậy cao và khả năng sẵn sàng đáp ứng cao nhất có thể được. a)Cầu chì dùng để bảo vệ cho thiết bị điện và lưới điện tránh khỏi dòng điện ngắn mạch. Cầu chảy có bộ phận chủ yếu là dây chảy. Trị số mà dòng điện mà dây chảy bị chảy đứt được gọi là dòng điện giới hạn (Igh). Rõ ràng, cần có dòng điện giới hạn lớn hơn dòng điện định mức (Igh >Iđm) để dây chảy không bị đứt khi làm việc với dòng điện định mức. Thông thường, đối với dây chảy cầu chì thì: Igh= (1,25÷1,45)Iđm. Nhược điểm: Khi xảy ra sự cố ngắn mạch, dây chảy đứt, người vận hành phải thay dây chảy cầu chì do đó ảnh hưởng đến năng suất làm việc của máy Việc để cho người vận hành thay dây chảy cầu chì là tạo cho người vận hành chấp hành không đúng dẫn đến làm sai. Rơ le nhiệt:dùng để bảo vệ các thiết bị điện (động cơ) khỏi bị quá tải Rơ le nhiệt có dòng điện làm việc tới vài trăm Ampe, ở lưới điện một chiều 440V và xoay chiều tới 500V, tần số 50Hz. Trong thực tế sử dụng, dòng điện định mức của rơle nhiệt thường được chọn bằng dòng điện định mức của động cơ điện cần được bảo vệ quá tải, sau đó chỉnh giá trị của dòng điện tác động dựa theo công thức 2.2 : Itđ = (1,2÷1,3) Iđm ( 2.2 ) b)Công tắc Là khí cụ đóng- cắt bằng tay hoặc bằng tác động cơ khí ở lưới điện hạ áp. Việc đóng, ngắt các tiếp điểm cũng có thể theo các nguyên tắc cơ khí khác nhau Sử dụng công tắc hành trình kiểu gạt có cần gạt với bánh xe ở đầu cần. Khi bị gạt, cần gạt sẽ gạt sang trái hoặc sang phải và từ đó đóng hoặc ngắt tiếp điểm bên trong công tắc. c)Nút ấn Dùng để đóng- cắt mạch ở lưới điện hạ áp. Nút ấn thường được dùng để điều khiển các rơ le, công tắc tơ, chuyển đổi mạch tín hiệu, bảo vệ... Sử dụng phổ biến nhất là dùng nút ấn trong mạch điều khiển động cơ để mở máy, dừng và đảo chiều quay. Nút ấn cũng có kiểu hở và kiểu được bảo vệ kín để chống bụi, nước, chống nổ... và có loại có cả đèn báo để trạng thái của nút ấn. d)Aptomat (máy ngắt tự động) Là khí cụ điện đóng mạch bằng tay và cắt mạch tự động khi có sự cố như: quá tải, ngắn mạch, sụt áp... Kết cấu các aptomat rất đa dạng và được chia theo chức năng bảo vệ: aptomat dòng điện cực đại, aptomat dòng điện cực tiểu, aptomat điện áp thấp... Aptomat dòng điện cực đại được dùng để bảo vệ mạch điện khi quá tải và ngắn mạch. Aptomat điện áp thấp dùng để bảo vệ mạch điện khi điện áp tụt thấp không đủ điều kiện làm việc hoặc khi mất điện áp. Các aptomat có thể kết hợp nhiều nguyên lý làm việc thành các aptomat vạn năng: vừa bảo vệ quá dòng hay ngắn mạch, vừa bảo vệ điện áp thấp, vừa bảo vệ quá tải... e)Các rơle Rơle là loại khí cụ điện tự động dùng để đóng- cắt mạch điện điều khiển hoặc mạch bảo vệ để liên kết giữa các khối điều khiển khác nhau, thực hiện các thao tác logic theo một quá trình công nghệ. -Rơle điện từ: là loại rơle đơn giản nhất và dùng rộng rãi nhất, làm việc dựa trên nguyên lý điện từ và về kết cấu nó tương tự như công tắc tơ nhưng chiều đóng- cắt mach điện điệu khiển, không trực tiếp dùng trong mạch lực... -Rơ le trung gian: khuyếch đại các tín hiệu điều khiển, nó nằm ở vị trí giữa hai rơle khác nhau. Số lượng tiếp điểm (tiếp điểm thường đóng, tiếp điểm thường mở, tiếp điểm chuyển đổi có cực động chung) của rơle trung gian thường nhiều hơn các loại rơle khác. -Rơle dòng điện: bảo vệ mạch điện khi dòng điện trong mạch vượt quá hay giảm dưới một trị số nào đó đã được chỉnh định trong rơle. -Rơle điện áp: bảo vệ các thiết bị điện khi điện áp đặt vào thiết bị tăng quá hoặc giảm quá mức qui định.Cuộn điện áp được mắc song song với mạch điện của thiết bị điện cần bảo vệ. Rơle điện áp chia ra 2 loại theo nhiệm vụ bảo vệ: + Rơle điện áp cực đại: nắp từ động không quay ở điện áp bình thường. Khi điện áp tăng quá mức, lực từ thắng lực cản lò xo, nắp từ động sẽ quay và rơle tác động. +Rơle điện áp cực tiểu: nắp từ động sẽ quay ở điện áp bình thường. Khi điện áp giảm quá mức, lực lò xo thắng lực từ, nắp từ động sẽ quay ngược và rơle tác động. -Rơle thời gian: Là loại rơ le tạo trễ đầu ra nghĩa là khi đầu vào có tín hiệu điều khiển thì sau một khoảng thời gian nào đó đầu ra mới tác động (tiếp điểm rơle mới đóng hoặc mới mở). Thời gian trễ có thể từ vài phần giây đến hàng giờ hoặc hơn nhiều. 2.5.2. Khóa liên động Để đảm bảo điều khiển tin cậy các thiết bị đóng cắt cao áp trong mỗi khoang và ở mức cao hơn trong toàn bộ hệ thống được khoá liên động với nhau. Các điều khiển khoá liên động phụ thuộc vào cấu hình mạch khoá liên động và trạng thái của hệ thống ở thời điểm đã cho. Khoá liên động đặc biệt ngăn ngừa bộ cách li hoạt động trong khi có tải. Các điều kiện khoá liên động phải được xác định theo sơ đồ trạm. 2.5.3. Thiết bị đo lường Trong quá trình vận hành đóng cắt cần đo đạc ghi chép và đánh giá nhiều đại lượng như dòng điện, điện áp, công suất. Để làm được việc này hệ thống sơ cấp phải có các máy biến dòng, máy biến điện áp chúng có thể đặt trên thanh góp hoặc các nhánh, tủ điều khiển hoặc bàn điều khiển. Việc lắp các thiết bị đo lường này nhằm mục đích người vận hành có thể quan sát được các hiển thị trên tủ điều khiển tại buồng điều khiển tại chỗ hoặc trung tâm điều khiển, trên các đồng hồ đo như: Đồng hồ đo dòng (Ampemet), đồng hồ đo áp (Volmet)...để tránh các sự cố xảy ra như hiện tượng quá tải. Chương 3 GIỚI THIỆU PLC MITSUBISHI VÀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH SFC 3.1 Khái niệm chung PLC viết tắt của Progammble Logic Control, là thiết bị lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các phép toán điều khiển thông qua một ngôn ngữ lập trình. Nó đươc thiết kế chuyên dụng trong công nghiệp để điều khiển các quá trình từ đơn giản đến phức tạp và tuỳ thuộc vào người sử dụng mà nó có thể thực hiện hàng loạt các chương trình. Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC hiện nay có ứng dụng rất rộng rãi nó có thể thay thế được cả một mảng rơle, hơn thế nữa PLC giống như một máy tính nên có thể lập trình được. Chương trình của PLC có thể thay đổi rất dễ dàng, các chương trình con cũng có thể sửa đổi nhanh chóng. Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC đáp ứng được hầu hết các yêu cầu và như là yếu tố chính trong việc nâng cao hơn nữa hiệu quả sản xuất trong công nghiệp. Trước đây thì việc tự động hoá chỉ được áp dụng trong sản xuất hàng loạt năng suất cao. Hiện nay cần thiết phải tự động hoá cả trong sản xuất nhiều loại khác nhau để nâng cao năng suất và chất lượng. 3.2. Tổng quan về PLC Misubishi họ FX3U 3.2.1. Giới thiệu chung Kỹ thuật điều khiển khả trình đã phát triển mạnh và chiếm một vị trí rất quan trọng trong các ngành kinh tế quốc dân, nó không những thay thế cho cơ cấu rơle trước kia mà còn chiếm lĩnh các chức năng quan trọng khác như tính toán, chẩn đoán kỹ thuật này không những điều khiển hiệu quả hoạt động của từng máy đơn lẻ mà còn có khả năng nối mạng rất mạnh trong việc kết nối mạng sản xuất với hiệu quả, mức tin cậy cũng như độ bền rất cao. Kỹ thuật điều khiển logic khả trình phát triển trên cơ sở công nghệ máy tính và từng bước phát triển tiếp cận theo nhu cầu phát triển của công nghiệp. Từ đó bộ điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Controllor) ra đời. Ta có thể tạm định nghĩa PCL là một máy tính công nghiệp có khả năng thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình. Thay cho việc phải thể hiện thuật toán bằng mạch số. Với PLC toàn bộ thuật toán chương trình điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC, dưới dạng các khối chương trình và được thực hiện theo chu kỳ vòng quét gọi là Scan. 3.2.2. Tìm hiểu PLC Misubishi họ FX3U a) Họ PLC Mitsubishi FX3U Dòng FX3U là thế hệ thành công thứ ba của gia đình PLC Mitsubishi Electric cho thị trường quốc tế. Thiết kế nhỏ gọn, đặc biệt bộ điều khiển với tính năng mới thứ hai đó là "bộ chuyển đổi Bus" hệ thống, trong đó bổ sung cho hệ thống Bus hiện có được sử dụng để mở rộng chức năng đặc biệt và bổ sung phát triển module mạng lên mười lần để có thể kết nối được với bộ chuyển đổi Bus mới này. Các tăng cường hỗ trợ mạng cũng tăng thêm công suất I / O của mô hình chủ đạo mới, mà bây giờ có thể được mở rộng tối đa 384 I / O, bao gồm các kết nối mạng. Hình 3.1. Giao tiếp PLC Mitsubishi FX3U qua các cổng Ngoài ra, FX3U cũng hỗ trợ đầy đủ Profibus / DP cũng như Ethernet, sử dụng giao thức TCP và UDP, tốc độ cao 0.065μs theo lý thuyết, FX3U đi kèm với một bộ nhớ tiêu chuẩn 64k bước, nhiều hơn 8 lần so với bộ nhớ của FX2N. Thêm bộ nhớ có nghĩa là người dùng có thể viết rộng hơn và nhiều hơn nữa các chương trình phức tạp, lưu trữ nhiều dữ liệu hơn trong bộ nhớ chương trình, hoặc tận dụng lợi thế lớn của việc sử dụng công cụ lập trình IEC 61131-3 phong cách. - Thông số kỹ thuật của PLC Mitsubishi FX3U Đặc điểm kĩ thuật FX3U Cổng vào ra Tối đa 384 Chương trình bộ nhớ 64000 bước RAM Chương trình thực hiện Thực hiện theo chu kì Rơle nội bộ 7680 Rơle đặc biệt 512 Rơle chuyển tiếp 4096 Bộ thời gian 512 Bộ đếm 235 Các mức đếm Năm , tháng,tuần, ngày , giờ, giây Dữ liệu đăng kí 8000 Tập tin đăng kí 32768 Chỉ số đăng kí 16 Đăng kí đặc biệt 512 Số con trỏ 4096 Bảng 3.1. Thông số kỹ thuật của PLC Mitsubishi FX3U Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển PLC có tính năng như một máy tính, nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, một bộ nhớ để lưu giữ chương trình, dữ liệu và tất nhiên phải có cổng vào ra để giao tiếp với thiết bị điều khiển và trao đổi thông tin với môi trường xung quanh. Bên cạnh đó, nhằm phục vụ các bài toán điều khiển số, PLC còn có thêm các khối chức năng đặc biệt như: Bộ đếm, bộ thời gian và những khối hàn chuyên dụng. Phần cứng của một bộ điều khiển khả trình PLC được cấu tạo thành những module cho thấy sơ đồ các modul phần cứng của một bộ PLC. Một bộ PLC thường có những Module sau: - Module nguồn (PS) - Module đơn vị xử lý trung tâm (CPU) - Module bộ nhớ chương trình - Module đầu vào - Module đầu ra - Module phối ghép - Module chức năng phụ. Mỗi Module được ghép thành một đơn vị riêng, có phích cắm nhiều chân để cắm và rút ra dễ dàng trên một Pannel cơ khí có dạng bảng hoặc hộp. Trên Panel có lắp các đường: - Đường ray nguồn để dẫn nguồn một chiều lấy từđầu Modul nguồn PS (thường là 24V) đến cung cấp cho các Module khác. - Bus liên lạc để trao đổi thông tin giữa các Module với thế giới bên ngoài. b) Lập trình cho PLC Mitsubishi - Định nghĩa chương trình Chương trình là một chuỗi các lệnh nối tiếp nhau được viết theo một ngôn ngữ mà PLC có thể hiểu được. Có ba dạng chương trình: Instruction, Ladder và SFC/STL. Không phải tất cả các công cụ lập trình đề có thể làm việc được cả ba dạng trên. Nói chung bộ lập trình cầm tay chỉ làm việc được với dạng Instruction trong khi hầu hết các công cụ lập trình đồ họa sẽ làm việc được ở cả dạng Instruction và Ladder. Các phần mềm chuyên dùng sẽ cho phép làm việc ở dạng SFC. Hình 3.2. Các dạng lập trình cơ bản cho PLC Mitsubishi - Các thiết bị cơ bản dùng trong lập trình Có 6 thiết bị lập trình cơ bản. Mỗi thiết bị có công dụng riêng. Để dể dàng xác định thì mỗi thiết bị được gán cho một kí tự: X: dùng để chỉ ngõ vào vât lý gắn trực tiếp vào PLC Y: dùng để chỉ ngõ ra nối trực tiếp từ PLC T: dùng để xác định thiết bị định thì có trong PLC C: dùng để xác định thiết bị đếm có trong PLC M và S: dùng như là các cờ hoạt động bên trong PLC Tất cả các thiết bị trên được gọi là “Thiết bị bit”, nghĩa là các thiết bị này có 2 trạng thái: ON hoặc OFF, 1 hoặc 0. Trong khuôn khổ của đồ án này, em xin được trình bày về 2 ngôn ngữ lập trình mà em đã sử dụng để lập trình cho PLC Mitsubishi FX3U đó là Ladder và SFC. 3.2.3. Ngôn ngữ lập trình Ladder (ngôn ngữ bậc thang) Là ngôn ngữ có dạng đồ họa cho phép nhập chương trình có dạng như một sơ đồ mạch điện logic, dùng các kí hiệu điện để biểu diễn các công tắc logic ngõ vào và rơle logic ngõ ra. Ngôn ngữ này gần với chúng ta hơn ngôn ngữ Instruction và được xem như là một ngôn ngữ cấp cao. Phần mềm lập trình sẽ biên dịch các kí hiệu logic trên thành mã máy và lưu vào bộ nhớ của PLC. Sau đó PLC sẽ thực hiện các tác vụ điều khiển theo logic thể hiện trong chương trình. LD X000 OUT Y000 Hình 3.3. Lệnh LD chỉ khi công tắc thường mở và đường bus trái (Ngõ ra Y000 đóng khi công tắc X000 đóng hay ngõ vào X000 = 1) 3.2.4. Ngôn ngữ lập trình SFC a, Điều khiển trình tự và ưu thế nổi bật của ngôn ngữ lập trình SFC Điều khiển trình tự là một mảng quan trọng và có vai trò không nhỏ trong điều khiển tự động. Có thể gặp rất nhiều ví dụ về điều khiển trình tự trong công nghiệp, trong dân dụng cũng như trong nhiều lĩnh vực khác. Các hệ thống trạm trộn, lò phản ứng, một dây chuyền sản xuất xi măng hay một máy giặt và cụ thể hơn là hệ thống trạm trộn bê tông được trình bày trong đồ án này là một ví dụ khá điển hình cho điều khiển trình tự. Đặc biệt trong công nghiệp, điều khiển trình tự thường giữ vai trò chính điều khiển các công đoạn, các quá trình theo trình tự trong một dây chuyền sản xuất. Kể từ s