Giáo trình hình thành phân đoạn ứng dụng nguyên lý cấu tạo của hệ thống mạch từ p7 pps

B¸o c¸o tèt nghiƯp Ngun Duy Hoµng

Tr−êng §H N«ng nghiƯp I - 62 - T§H K46 - Khoa C¬ §iƯn
Khai báo sử dụng các bộ đếm HSC0, HSC1 và HSC2 nên được thực
hiện tại vòng quét đầu tiên, khi mà bit SM0.1 có giá trò logic là 1. Thủ tục
khai báo tốt nhất là một chương trình con và chương trình con đó được gọi
bằng lệnh CALL trong vòng quét đầu.
Các công việc của chương trình con khai báo sử dụng Bộ đếm tốc độ
cao bao gồm:
- Nạp giá trò về kiểu hoạt động phù hợp cho byte điều khiển. Ví dụ như
khi khai báo kiểu hoạt động cho HSC1 với:
* Tín hiệu xóa ngoài tích cực khi có logic là 1 thì phải ghi 0 vào SM47.0
* Tín hiệu kích (start) ngoài tích cực khi có logic là 1 thì ghi 0 vào SM47.1
* Tần số đếm bằng tần số của tín hiệu vào thì ghi 0 vào SM47.2
* Đếm tiến theo sườn lên của tín hiệu vào thì ghi 1 vào SM47.3
* Cho phép đổi chiều đếm thì ghi 1 vào SM47.4
* Cho phép thay đổi giá trò dặt trước thì ghi 1 vào SM47.5
* Cho phép thay đổi giá trò đếm tức thời thì ghi 1 vào SM47.6
* Cho phép kích HSC1 thì ghi 1 vào SM47.7
-Xác đònh chế độ là việc cho bộ đếm bằng lệnh HDEF. Ví dụ như muốn
xác đònh chế độ làm việc số 3 cho HSC1 thì thực hiện lệnh sau trong
STL: HDEF K1 K3
-Nạp giá trò đếm tức thời ban đầu và giá trò đặt trước. Ví dụ nạp giá trò
đếm tức thời ban đầu là 0 và giá trò đặt trước là 3 cho HSC1 thì thực hiện
lệnh sau trong STL:
MOVD K0 SMD48 giá trò đếm tức thời ban đầu là0.
MOVD K3 SMD52 giá trò đặt trước là 3.
-Khai báo sử dụng chế độ ngắt vào/ra và kích tín hiệu báo ngắt. Ví dụ
như sử dụng HSC1 làm tín hiệu báo ngắt vào/ra mã hiệu 13 (khi
CV=PV) và mã hiệu 14 (khi đổi chiều đếm) với các chương trình xử lý
ngắt tương ứng có nhãn là 0 và 1 thì thực hiện các lệnh sau trong STL:

ATCH K0 K13
ATCH K1 K14
.
B¸o c¸o tèt nghiƯp Ngun Duy Hoµng

Tr−êng §H N«ng nghiƯp I - 63 - T§H K46 - Khoa C¬ §iƯn
-Kích bộ đếm với kiểu làm việc đã ghi trong byte điều khiển bằng lệnh HSC. Ví
dụ như kích bộ đếm HSC1 theo SMB47 bằng cách thực hiện lệnh sau trong
- STL: HSC K1
3.2.11. §ång hå thêi gian thùc
§ång hå nµy chØ cã tõ CPU 224 trë lªn, cã 2 lƯnh ®äc vµ ghi cho ®ång
hå nµy. Nh÷ng gi¸ trÞ ®−ỵc ®äc hc ghi lµ nh÷ng gi¸ trÞ vỊ ngµy, th¸ng, n¨m,
vµ c¸c gi¸ trÞ giê, phót, gi©y. C¸c d÷ liƯu ®−ỵc ®äc vµ ghi víi ®ång hå thêi
gian thùc cã ®é dµi 1 byte vµ ®−ỵc m· ho¸ thµnh m· nhÞ thËp ph©n BCD.
Chóng n»m trªn bé ®Ưm 8 byte kỊ tiÕp nhau:
Byte 0 n¨m 00-99
Byte 1 th¸ng 0- 12
Byte 2 ngµy 1 – 31
Byte 3 giê 0 -23
Byte 4 phót 0 – 59
Byte 5 gi©y 0 – 59
Byte 6 00
Byte 7 ngµy trong tn 1- 7 (1 lµ chđ nhËt)
CÊu tróc lƯnh :
LƯnh ®äc d÷ liƯu tõ ®ång hå thêi gian thùc:
Read _ RTC ( d¹ng LAD)
TODR ( d¹ng STL)
LƯnh ghi d÷ liƯu vµo ®ång thêi gian thùc
Set _ RTC ( d¹ng LAD)
TODW (d¹ng STL)

Bé ®Ưm 8 byte ®−ỵc chØ thÞ b»ng to¸n h¹ng T, T cã thĨ lµ thanh ghi:
T VB, IB, QB, MB, SMB, SB, LB, *VD, *AC, *LD
Chó ý:
Tut ®èi kh«ng sư dơng TODR Vµ TODW ®ång thêi võa ë trong
ch−¬ng tr×nh chÝnh vµ trong ch−¬ng tr×nh xư lý ng¾t. V× khi mét lƯnh TODR
hay TODW ®· ®−ỵc thùc hiƯn trong ch−¬ng tr×nh chÝnh th× trong ch−¬ng tr×nh
ng¾t sÏ kh«ng ®−ỵc thùc hiƯn n÷a.
n. KÕt nèi PLC víi thiÕt bÞ chÊp hµnh
CPU 224 cã hai lo¹i, mét lo¹i sư dơng ngn 220 V xoay chiỊu vµ mét
lo¹i sđ dơng ngn 24 V mét chiỊu. Víi CPU 224 sư dơng ngn 1 chiỊu th×
.
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn Duy Hoµng

Tr−êng §H N«ng nghiÖp I - 64 - T§H K46 - Khoa C¬ §iÖn
®Ó cÊp nguån cho PLC thi cäc L(+) ®Êu víi d−¬ng nguån cßn ch©n ®Êt ®Êu víi
(-) nguån
S¬ ®å kÕt nèi nh− sau:

.
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng

Trờng ĐH Nông nghiệp I - 65 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện
Chơng 4
Xây dựng mô hình cắt ống

4.1 Tổng quan mô hình cắt ống
4.1.1 Nguyên lý hoạt động của mô hình

Hình 26. Sơ đồ hoạt động của mô hình cắt ống
Sau một thời gian thực tập tốt nghiệp tại công ty ống thép Việt Nam,
qua việc nghiên cứu các quy trình công nghệ tôi nhận thấy công đoạn cắt ống
là công đoạn quan trọng đã đợc tự động hoá hoàn toàn và phù hợp với khả
năng xây dựng mô hình của đề tài. Trong điều kiện cụ thể tôi đã xây dựng mô
hình cắt ống tự động trên cơ sở ứng dụng kỹ thuật lập trình PLC và có thể thể
hiện một phần công đoạn cắt ống thực tại nhà máy.
Trong mô hình cắt ống tự động có các thiết bị cụ thể nh sau:
a. Khâu băng tải bao gồm :
+ Động cơ kéo băng tải 50W 220V tốc độ 50m/phút
+ Các quả lô truyền chuyển động để dẫn hớng và kéo ống
Khâu
băng tải
Khâu đo
chiều dài
Khâu kẹp ống
Khâu cắt ống
Bắt đầu
Kết thúc
.
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng

Trờng ĐH Nông nghiệp I - 66 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện
b. Khâu đo chiều dài
+ Máy phát xung 400xung/vòng điện áp cấp 5V DC, điện áp mức lôgíc
1 5V DC
+Khối trụ bằng thép có chu vi 7 cm gắn đồng trục với máy phát xung
+ Mạch đo chiều dài và hiển thị chiều dài
c. Khâu kẹp ống
+ Xilanh khí nén, đầu kẹp, các van khí nén điều khiển bằng điện, van
tiết lu điều chỉnh lu lợng khí
d. Khâu cắt ống
+ Xilanh khí nén, các van khí nén điều khiển bằng điện, van tiết lu
điêu chỉnh lu lợng khí
+ Động cơ dao cắt 25W 24VDC, dao cắt
+ Sensor tiệm cận giới hạn hành trình dới của dao
Tất cả hoạt động của các thiết bị trên đền đợc PLC chỉ huy làm việc
theo chơng trình định sẵn. Khi mô hình làm việc đầu tiên PLC cho khâu băng
tải làm việc, đồng thời khâu đo chiều dài làm việc. Khâu đo chiều dài làm việc
xong thông báo cho PLC biết đã đủ chiều dài, khâu kẹp ống làm việc kẹp chặt
ống. Cuối cùng khâu cắt ống làm việc và kết thúc một vòng làm việc. Cụ thể
các thiết bị tự động đợc sử dụng trong mô hình nhu sau:
4.2 Các thiết bị tự động xây dựng hệ thống tự động cắt
4.2.1. Các thiết bị cảm biến và điều khiển không lập trình
a. Sensor cảm biến tiếp xúc tiệm cận ( Proximity Sensor )


Hình 27. Promixity Sensor
.
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng

Trờng ĐH Nông nghiệp I - 67 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện
Cảm biến này hoạt động theo nguyên lý cảm ứng đo vị trí và sự chuyển
dịch. Vật cần đo vị trí đợc gắn vào một phần tử gây ra sự biến thiên từ thông
trong cuộn dây vật gắn vào ở đây là miếng kim loại (Metal Object). Khi phần
tử động tịnh tiến hoặc quay thì hệ số tự cảm của cuộn dây trong Sensor hoặc
thông qua sự thay đổi mối liện hệ giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp của biến thế
thay đổi gây nên sự thay đổi điện áp giữa hai đầu thứ cấp.


Hình 28. Nguyên lý hoạt động của Sensor tiệm cận
Trong mô hình cắt ống Sensor tiệm cận có nhiệm vụ nh một công tắc
hành trình, giới hạn vị trí dới của dao cắt ống. Đầu ra của Senser này đợc
đa vào một đầu vào của PLC, khi dao cắt hết ống gặp Sensor này và nó phát
tín hiệu báo cho PLC biết dao cắt xong.
b. Rơle




Hình 29. Relay
Trong hệ thống các rơle nhận tín hiệu từ các cổng ra của PLC để cấp
nguồn cho cuộn dây của rơle. Các tiếp điểm thờng mở của rơle đóng vai trò
nh công tắc nối giữa nguồn điện vào động cơ hoặc cuộn van, và các tiếp
điểm này sẽ đóng lại khi có tín hiệu của PLC. Thời gian đóng và thời điểm
đóng do PLC quyết định theo chơng trình điều khiển.
.
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng

Trờng ĐH Nông nghiệp I - 68 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện
U2

12
2
c. Encorder Máy phát xung theo vòng quay



Hình 30. Encorder
Đây là một loại cảm biến đo chiều dài và tốc độ, trong hệ thống cắt ống
tự động máy phát xung ứng dụng đo chiều dài. Đầu trục máy phát xung đợc
gắn đồng trục với một con lăn đợc tiện với chu vi chính xác là 7 cm. Khi
băng tải chạy kéo ống đi vào tỳ lên con lăn và làm trục máy phát xung quay và
một vòng Encorder phát ra 400 xung

5 xung. Những xung này sẽ đợc đa
vào một bộ vi xử lý, bộ này sẽ xử lý và chuyển thành chiều dài của ống.
Cấu tạo của Encorder bao gồm một đĩa có đục lỗ trên đó, một cặp thu
phát hồng ngoại, bộ khuếch đại lên 5V DC. Khi cấp nguồn cho Encorder
nguồn phát phát liên tục tia hồng ngoại, để đầu thu nhận đợc tia hồng ngoại
này thì lỗ trên đĩa phải nằm giữa cặp thu phát, trục của đĩa máy phát xung là
trục của Encorder. Khi đầu thu nhận đợc tín hiệu của đầu phát thì lúc đó tín
hiệu ra là mức cao 5 V.
4.2.2 Thiết kế lắp đặt mạch đo chiều dài sử dụng vi điều khiển AT90S2313
AT 90S8535 l b vi iu khin CMOS 8 bit tiờu th in nng thp
da trờn kin trỳc RISC. Vi cụng ngh ny cho phộp cỏc lnh thc thi ch
trong mt chu kỡ nhp xung, vỡ th tc x lý d liu cú th t n 1 triu
lnh trờn giõy tn s 1 Mhz. Vi iu khin ny cho phộp ngi thit k cú
th ti u hoỏ mc tiờu th nng lng m vn m bo tc x lớ. Phn
ct lừi ca AVR kt hp tp lnh phong phỳ v s lng vi 32 thanh ghi lm
vic a nng. Ton b 32 thanh ghi u c ni trc tip vi ALU
.

B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn Duy Hoµng

Tr−êng §H N«ng nghiÖp I - 69 - T§H K46 - Khoa C¬ §iÖn
(Arithmetic Logic Unit), cho phép truy cập 2 thanh ghi độc lập bằng một chu
kì xung nhịp. Kiến trúc đạt được có tốc độ xử lý nhanh gấp 10 lần vi điều
khiển dạng CISC thông thường.

H×nh 31. CÊu tróc phÇn cøng cña chÝp AVR AT 90S2313/ SO
.
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng

Trờng ĐH Nông nghiệp I - 70 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện
U2
AT90S2313/SO
1
4
5
10
20
12
13
14
15
16
17
18
19
2
3
6

7
8
9
11
RESET
XTAL2
XTAL1
GND
VCC
PB0/AIN0
PB1/AIN1
PB2
PB3/OC1
PB4
PB5/MOSI
PB6/MISO
PB7/SCK
PD0/RXD
PD1/TXD
PD2/INT0
PD3/INT1
PD4/T0
PD5/T1
PD6/ICP

Hình 32. Chíp vi điều khiển AVR AT 90S2313/ SO
Đặc tính của chíp vi điều khiển:
+ Kiến trúc đờng ống lệnh kiểu hai tầng cho phép tăng tốc độ xử lý lệnh
+ Có chứa nhiều bộ phận ngoại vi ngay trong chíp, bao gồm cổng vào
ra I/O số, bộ biến đổi ADC, bộ nhớ EEPROM, bộ định thời, UART, bộ điều

chế độ rộng xung (PWM) Đặc điểm này làm cho chíp AVR nổi bật hơn các
dòng vi điều khiển cũ.
+ c ch to theo kin trỳc RISC, hiu cao v in nng tiờu th thp
+ B lnh gm 118 lnh, hu ht u thc thi ch trong mt chu kỡ
xung nhp
+ 32x8 thanh ghi lm vic a dng.
+ 8KB Flash ROM lp trỡnh c ngay trờn h thng
+ Giao din ni tip SPI cho phộp lp trỡnh ngay trờn h thng
+ Cho phộp 1000 ln ghi/xoỏ
+ B EEPROM 128 byte .
+ Cho phộp 100.000 ghi/xoỏ.
+ B nh SRAM 128 byte.
+ B bin i ADC 8 kờnh, 10 bit .
+ 32 ngừ I/O lp trỡnh c
+ B truyn ni tip bt ng b vn nng UART
+ Vcc=2.7V n 6V
+ Tc lm vic: 0 n 8 Mhz
+ Tc x lớ lnh n 8 MIPS 8 MHz ngha l 8 triu lnh trờn giõy
+ B m thi gian thc (RTC) vi b dao ng v ch m tỏch bit
.
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Duy Hoàng

Trờng ĐH Nông nghiệp I - 71 - TĐH K46 - Khoa Cơ Điện
+ 1 b Timer 8 bit v 1 b Timer 16 bit vi ch so sỏnh v chia tn
s tỏch bit v ch bt mu.
+ Ba kờnh iu ch rng xung PWM
+ Cú n 13 interrupt ngoi v trong
+ B nh thi Watchdog lp trỡnh c. t ng reset khi treo mỏy
+ B so sỏnh tng t
+ Ba ch ng : ch ri (Idle), tit kim in ( Power save) v ch

Power Down
Thiết kế mạch điều khiển và hiển thị chiều dài ống
Mục đích :
Mạch đo chiều dài sẽ nhận tìn hiệu xung từ máy phát xung. Trên mạch
thiết kế sẵn các nút ấn với các chức năng, ban đầu ngời vận hành sẽ ấn nút để
đặt chiều dài cần đo, sau đó dữ liệu này sẽ đợc lu vào bộ nhớ Flash của chíp
AVR. Khi ống chạy máy phát xung liên tục phát xung và chíp sẽ đếm những
xung này và chuyển thành cm chiều dài với 400 xung tơng ứng với 7cm
a. Thiết kế và chế tạo mạch điều khiển, hiển thị chiều dài ống
Từ mục đích của mạch đếm và cấu trúc của chíp vi sử lý AT90S2313 ta
đa ra sơ đồ thuật toán điều khiển nh sau:
.