Các ứng dụng công nghiệp

Tiêu chuẩn RS-422
Tiêu chuẩn RS-485
Tiêu chuẩn mạch vòng dong 20-mA


Chơng 9 Các ứng dụng công nghiệp
1. Điều khiển băng tải:
Ví dụ 9.1 Trong công nghiệp ta hay gặp vấn đề cần điều khiển xe cấp phôi điều
khiển tự động AGV (Automated Guided Vehicle) trong các phân xởng. Một ví dụ đơn
giản là ta cần điều khiển Xe C giữa hai điểm A và B. Các điểm này đợc chỉ thị bới các
các công tắc mini M1 và M2. Xe đợc điều khiển bằng hai nút ấn P1 và P2. Ban đầu xe
dừng tại điểm A, công tắc mini M1 đợc bật và xe sẽ đứng yên cho tới khi nào nút P1
đợc ấn. Khi đó đầu ra Z1 đợc kích hoạt và động cơ của xe đợc bật lên, xe bắt đầu
chuyển động hớng đến điểm B. Chuyển động này sẽ tiếp tục ngay cả khi P1 hay P2 đợc
ấn. Khi xe đạt đến điểm B, nó làm bật công tắc mini M2. Công tắc M2 bật làm cho đầu ra
Z2 đợc kích hoạt và ngắt đầu ra Z1. Xe bắt đầu chuyển động theo chiều ngợc lại từ B
đến A. Trong quá trình chuyển động nếu ta ấn nút P2, xe sẽ đảo chiều chuyển động và lại
chuyển động theo hớng đến B. Nh vậy là đầu ra Z2 đợc ngắt và đầu ra Z1 đợc kích
hoạt. Nếu P2 không đợc bấm, xe tiếp tục đi vế đến điểm A và sẽ dừng khi công tắc mini
M1 đợc bật.





Z1 Z2

C


M1 M2

P1 P2

PLC



Hình 1***
Hệ thống điều khiển hoạt động khi bắt đầu công tắc nguồn trên PLC đợc bật và trạng
thái khởi động đợc kích hoạt. Đầu ra Z1 và Z2 đang ở trạng thái tắt. Nếu nút ấn P1 cha
đợc ấn, xe ở nguyên ở trạng thái khởi động. Khi nút ấn P1 chuyển từ trạng thái 0 sang 1,
thiết bị điều khiển thay đổi trạng thái bên trong nó và đầu ra Z1 đợc kích hoạt. Tại B, khi
xe đến thì công tắc mini M2 chuyển từ 0 sang 1, Z1 đợc tắt và Z2 đợc kích hoạt. Xe
chuyển động về A. Nếu nút P2 không đợc ấn, xe chạy về đến A, công tắc mini M1
chuyển trạng thái từ 0 sang 1, xe dừng tại vị trí khởi động. Nếu nút P2 đợc ấn trớc khi

134
xe quay về đến A, Z2 tắt và Z1 đợc kích hoạt, xe quay lại điểm B và lắp lại hành trình từ
B về A.
Nếu thể hiện chức năng của hệ thống điều khiển bằng các hàm lô gíc thì ta sẽ có:
2221111
... PZMMPMZ ++=

12122
.).( ZPMMZ +=

Chơng trình điều khiển của hệ thống viết bằng ngôn ngữ bảng lệnh cơ bản sẽ có dạng:
STR M1
AND P1

STR NOT M1
AND M2
OR STR
STR NOT Z2
AND P2
OR STR
OUT Z1
STR M2
OR NOT M1
AND NOT P2
AND NOT Z1
OUT Z2
Chơng trình điều khiển viết trong ngôn ngữ LAD:


M1 IR2 IR0


IR0

P1 M2 IR0 Z1


IR1


P2 M2 IR1

IR1

M2 IR2

IR2


IR2 M1 IR1 Z2




135
Chơng trình thể hiện bằng ngôn ngữ Grafcet:





1 Khởi động hệ thống & M
1
=1

P
1
=1



2 Chuyển động đến
B : Z
1

=1, Z
2
=0

M
2
= 1

Chuyển động về
3 A: Z
2
= 1, Z
1
=0



P
2
= 1 M
1
= 1

Ví dụ 9.2. Một sản phẩm cơ khí dạng thanh sản xuất trên dây chuyền tự động đợc
chuyển ra trên băng tải. Chiều dài của sản phẩm không đợc vợt qua kích thớc L. Hệ
thống phân loại sản phẩm (hình **. ) bao gồm băng tải, hai cảm biến quang điện đặt cách
nhau một khoảng đúng bằng L. Các càm biến này gồm một đầu phát sáng và một đầu thu.
Đầu ra của các cảm biến quang điện này là tín hiệu điện áp tơng ứng với mức lô gíc 0
hay 1, khi có sản phẩm đi qua giữa chúng và các đầu phát. Phía sau cảm biến thứ hai là
một cửa xả, điều khiển bằng động cơ M. Nếu thanh sản phẩm nào dài hơn L, động cơ phải
đợc kích hoạt để thanh sản phẩm đó rơi xuống. Nếu sản phẩm không dài hơn L, động cơ
M không hoạt động và để thanh sản phẩm đi ra. Một khi thanh sản phẩm đã rơi, động cơ
M đợc tắt và cửa xả đợc đóng lại và hệ thống lại sẳn sàng cho chọn sản phẩm tiếp theo.
Khoảng cách giữa các thanh sản phẩm để lựa chọn, phảu đảm bảo đợc điều kiện là chỉ
có 1 thanh đi vào vùng kiểm tra mỗi lần. Vấn đề ở đây là thiết kế hệ thống điều khiển lô
gíc, mà đầu vào của nó là các đầu ra từ cảm biến x1 và x2 và đầu ra Z kích hoạt động cơ
M.




136



Nguồn sáng


Sản phẩm Cửa xả

Băng tải

Cảm biến quang
X
1
X
2

M



X
2
PLC Z

X
1


Hình **. Hệ thống phân loại sản phẩm

Nh vậy ta thấy rằng khi khởi động hệ thống thì X
1
=0 và X
2
=0. Nếu sản phẩm đi qua các
cảm biến thì có thể X
1
=1, sau đó X

2
=1. Nếu X
1
=1 khi X
2
chuyển từ 0 thành 1, thì sản
phẩm này đã dài hơn yêu cầu. Động cơ dừng khi X
2
=0
Chơng trình trong ngôn ngữ bảng lệnh cơ bản sẽ có dạng:
STR X
1
AND X
2
OUT Z
Chơng trình bằng ngôn ngữ Grafcet:


1 Khởi động hệ thống phân loại


X
1
.X
2
=1

Mở cửa xả: Z=1
2

X
2
=0



137

1. Điều khiển cấp phôi tự động cho máy CNC
4.1
ứng dụng PLC trong điều khiển hệ thống cấp phôi cho máy công cụ

Ta có hệ thống tự động cấp phôi cho máy công cụ phục vụ bởi một rô bốt công
nghiệp nh hình vẽ.

Cảm biến mã vạch C
1
/R
1

Tấm chắn R
4

Phôi Băng tải


Cảm biến tiếp xúc MS
1

Rô bốt
C
2
, R
2
, R
3
Máy CNC C
3
, C
4



Rô bốt cấp phôi vào máy CNC và lấy chi tiết từ máy CNC ra băng tải. Khi
phôi chạy trên băng tải, chạm vào cảm biến tiếp xúc MS
1
, cảm biến mã vạch sẽ
quét để nhận dạng phôi. Nếu đúng chi tiết yêu cầu, tấm chắn sẽ đợc đẩy ra để
dừng phôi lại. Rô bốt sẽ kẹp phôi và gá vào máy nếu máy đang ở trạng thái
không làm việc. Ngợc lại, rô bốt phải chờ để tháo chi tiết đã gia công xong từ
máy CNC ra băng tải. Các thành phần của hệ thống điều khiển gồm:

TT Ký
hiệu
Mô tả Trạn
g
thái
Chú thích
1 MS

1
Cảm biến tiếp xúc 1 Phôi đến
2 R
1
Đầu ra của cảm biến mã vạch 1 Quét mã vạch
3 C
1
Đầu vào của cảm biến mã vạch 1 Đúng loại phôi
4 R
2
Đầu ra của rô bốt 1 Gá lắp phôi
5 R
3
Đầu ra của rô bốt 1 Tháo chi tiết
6 C
2
Đầu vào của rô bốt 1 Rô bốt đang bận
7 R
4
Đầu ra của cơ cấu đẩy tấm
chặn
1 Đẩy tấm chắn ra
8 C
3
Đầu vào từ máy CNC 1 Máy CNC đang bận
9 C
4
Đầu vào từ máy CNC 1 Gia công xong

2. Điều khiển thang máy
3. Điều khiển máy rửa xe
4. Điều khiển lò hơi

138