Giáo trình Điều khiển và khống chế lò tạo khí

 Giỏo trỡnh Điều khiển và khống chế lũ tạo khớ Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 3 Chương I : tìm hiểu quá trình công nghệ lò tạo khí I_1: Sơ lược về công nghệ sản xuất phân đạm . Quá trình sản xuất phân đạm tại nhà máy phân đạm và hoá chất Hà Bắc được vẽ trên hình I_1 . Trải qua rất nhiều công đoạn phức tạp , nhưng có thể chia ra thành các khâu chính sau : Than , không khí và hơi nước được đưa vào tạo khí . Tại lò tạo khí có các phản ứng hóa học phức tạp để tạo ra khí than . Khí than khi ra khỏi lò tạo khí có thành phần gồm nhiều loại khí khác nhau như : CO,CO2,N2,NH4,H2S … (thànhphần của khí than phụ thuộc chủ yếu vào nhiên liệu sản xuất khí than) . Khí than sau khi sinh ra ở lò tạo khí được đưa vào các khâu tinh chế để tách ra các sản phẩm như : N2,H2,CO,CO2 …Sau đó N2 và H2 được đưa vào khâu hợp thành để sản xuất amoniac(NH3) ,còn CO,CO2 được đưa vào khâu sản xuất CO . Cuối cùng NH3 và CO sinh ra được đưa vào khâu sản xuất đạm để tạo ra đạm là NH2-CO-NH2 . Từ quá trình tổng thể để sản xuất phân đạm ta thấy là tạo khí là một khâu rất quan trọng trong cả dây chuyền sản xuất phân đạm . Khí than sinh ra ở lò tạo khí là nguyên liệu đưa vào các khâu tiếp theo do đó thành phần khí than tạo ra ở lò tạo khí sẽ quyết định chất lượng sản phẩm và hiệu xuất sản xuất của cả quá trình sản xuất phân đạm của nhà máy . I_2: Quá trình khí hoá than và những ảnh hưởng của nhiên liệu tới quá trình khí hoá . 1. quá trình khí hoá than . quá trình khí hoá than được tiến hành trong lò khí hoá than (gọi là lò tạo khí) . Lò này là lò đứng do Trung Quốc lắp đặt từ những năm 70 , bao gồm các bộ phận sau : 1 : Bộ phận nạp than 2 : Chuông chắn 3 : Zôn sấy 4 : Zôn chưng khô Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 4 5 : Zôn khử 6 : Zôn ôxy hóa 7 : Khu vực xỉ 8 : Mũi gió I : Đường gió vào II : Đường khí ra III : Đường nhiên liệu Phía trên lò là bộ phận nạp than vào , phía dưới có các bộ phận chứa nước để thải tro xỉ và thực hiện sự khí hoá than . Tác nhân khí hoá như không khí và hơi nước quá nhiệt có thể đi qua mũi gió ở phía dưới , còn nhiên liệu dạng khí tạo thành lúc đó sẽ theo đường ống phía trên đi ra ngoài . Theo chiều từ trên xuống : nhiên liệu rắn (ở đây là than Antraxit Hòn Gai) lần lượt được sấy khô , khử , oxy hoá và cuối cùng tạo thành xỉ than . Và do đó cũng theo chiều cao người ta phân lò khí hoá than thành các zôn : sấy , chưng khô , khử , oxy hoá và xỉ . Ta có thể gộp zôn sấy và zôn chưng khô gọi là zôn chuẩn bị , còn zôn khử và zôn oxy hoá gọi là zôn khí hoá . Sự phân bố các zôn được mô tả bằng hình vẽ I_2 . 2. Nguyên lý của quá trình khí hoá than . Dòng khí từ dưới lên qua zôn chuẩn bị làm cho nhiên liệu được đốt nóng lên và hơi nước trong đó được tách ra . Khi đốt nóng khoảng 250 á 350oC nhiên liệu được chưng khô , tại đây các sản phẩm dạng khí và hơi nước tạo thành oxit cacbon (CO) , hiđro(H2) , cacbua hiđro nặng (chủ yếu là êtylen) , hiđrosunfua (H2S) , amoniac(NH3) , nhựa than . Nhiên liệu càng nhiều chất bốc thì sản phẩm chưng khô càng nhiều . Thành phần của sản phẩm chưng khô phụ thuộc vào loại nhiên liệu và dao động trong khoảng rộng . Sản phẩm chưng khô càng nhiều thì chất liệu khí than càng tăng . Sau khi tách chất bốc hoàn toàn , nhiên liệu ở dạng cốc . Than cốc này được nung đỏ đi vào zôn khí hoá . Tại zôn này , phản ứng hoá học phức tạp xảy ra giữa cốc nung đỏ và các tác nhân khí hoá như không khí và nước . Ví dụ nếu cho tác nhân khí hoá than theo đường từ dưới lên trên thì không khí sẽ tác dụng với than cốc tạo thành khí cacbonic (CO2) , đồng thời hơi nước cũng tác dụng với cacbon để tạo thành cacbonic và hiđro . Những khí CO và H2 tạo nên lại tiếp tục cháy để tạo ra khía CO2 và H2O vì môi trường khí tồn tại ở dạng oxy hoá . Càng lên phía trên lượng khí oxy càng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 5 giảm, môi trường của dòng khí không còn oxy . Chính vì thế theo chiều cao hàm lượng CO và H2O tác dụng với cacbon nung đỏ tạo ra CO và H2 . Như vậy ở zôn khử hàm lượng CO và H2 khá cao . Các phản ứng oxy hoá đều toả nhiệt , nhiệt này sẽ cung cấp cho phản ứng khử và đốt nóng cốc . Nhiên liệu càng ẩm càng chứa nhiều chất bốc thì thời gian nhiên liệu lưu lại ở zôn khí hoá càng lâu . Nghĩa là tốc độ phản ứng trong zôn khử phụ thuộc rất nhiều vào mức độ chuẩn bị nhiên liệu . ở đây cần phải duy trì nhiệt độ ở zôn khí hoá khoảng 1000oC vì ở nhiệt độ này hầu hết khí CO2 đều bị khử thành oxitcacbon (CO) . Nhiệt độ càng cao phản ứng khử tiến hành càng thuận lợi . Như vậy khí than nhận được là do sản phẩm các phản ứng xảy ra ở zôn khí hoá và các khí nhận được từ zôn chưng khô . Thành phần của khí than khi ra khỏi zôn khí hoá cũng có sự thay đổi . Một số khí CO và H2 có tham ,/gia phản ứng tạo ra các sản phẩm ở dạng lỏng và CH4 . Trong các phản ứng có phản ứng thu nhiệt và phản ứng toả nhiệt , song nếu yêu cầu sản xuất NH3 thì khí tạo ra phải có yêu cầu về tỷ lệ như sau : ( CO + H2 ) : N2 = 3 : 1 Do vậy phản ứng oxy hoá (toả nhiệt) và phản ứng khử (thu nhệt) là không cân đối . Để đáp ứng nhu cầu trên người ta sử dụng hai giải pháp sau đây : - Dùng không khí giàu oxy và hơi nước đi vào lò khí hoá than . Lượng oxy giàu sao cho nhiệt toả ra bằng nhiệt thu vào của phản ứng : H2O + C . - Dùng phương pháp chế khí gián đoạn theo chu khỳ 5 bước (hiện nay nhà máy phân đạm và hoá chất Hà Bắc đang sử dụng phương pháp này) . Trong đó giữa các giai đoạn chế khí than ẩm có giai đoạn thổi gió làm tăng nhiệt độ cho tầng nhiên liệu . 3. Những ảnh hưởng của nhiên liệu tới quá trình khí hoá . 3.1 Độ ẩm của nhiên liệu . Nếu độ ẩm của nhiên liệu cao thì chẳng những tiêu tốn nhiệt vào quá trình bốc hơi ẩm và đốt nóng hơi ẩm đến nhiệt độ khí làm giảm chất lượng khí than . Điều đó dẫn đến phải tổ chức lớp nhiên liệu có chiều cao thích hợp hoặc thay đổi chế độ khí hoá . 3.2 ảnh hưởng của nhựa than . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 6 Nhựa than tồn tại ở dạng lỏng hoặc hơi và có ảnh hưởng đến chất lượng khí than ở những mức độ khác nhau . Vì nhiệt sinh ra của nhựa than khá cao (tới 31400KJ/KG) , vì vậy nếu nó nằm ở dạng hơi thì chất lượng khí than tăng lên nhiều .Nếu có một điều kiện nào đó (độ ẩm hoặc chiều cao lớp than không được tổ chức hợp lý) thì than tách ra ở dạng lỏng . Trong trường hợp này chất lượng giảm xuống và quá trình khí hoá than gặp nhiều khó khăn vì do nhựa than tách ra trong lò là kết dính các lớp nhiên liệu . Nếu nhựa than tách ra ở đường ống dẫn sẽ gây ách tắc tại đó . Đặc biệt với van ba ngả nếu bị kẹt , tắc thì rất nguy hiểm . Chính vì vậy phải có thiết bị tách nhựa than ra khỏi khí than . 3.3 ảnh hưởng của tro xỉ . ở vùng dưới lò tro xỉ có thể nóng đỏ vì nhiệt độ mà nó tiếp xúc khá cao . Nếu nhiệt độ nóng chảy của xỉ than thấp thì nó sẽ kết dính thành mảng lớn làm cản trở quá trình khí hoá và lò bị bịt kín một phần hay hầu hết . Lúc đó gió sẽ tập trung đi vào những vùng chưa bị kết dính xỉ . Điều này dẫn đến tác nhân hóa vượt quá năng lượng bình thường ở vùng này dẫn đến hàm lượng CO2 và N2 của khí than tăng lên . Nếu quá trình tiếp diễn lâu thì nhiệt độ tại vùng đó sẽ tăng do kết quả của phản ứng toả nhiệt , làm cho nhiệt độ xỉ tiếp tục tăng dẫn đến tê liệt quá trình khí hoá than và kéo theo làm giảm nghiêm trọng chất lượng khí than . Ngoài ra để phá xỉ phải tốn nhiều năng lượng cho ghi quay phá xỉ . Để hạn chế hiện tượng kết tảng ta phải tối ưu hoá vùng khí hoá than , điều chỉnh nhiệt độ và mực nước vỏ két thích hợp chống lại sự kết dính khi cần thiết. 3.4 ảnh hưởng của sản phẩm chưng khô . Tùy từng loại nhiên liệu mà sản lượng , sản phẩm chưng khô thu được ở mức độ khác nhau . Nếu sản phẩm chưng khô càng cao chất lượngkhí than càng tăng . 3.5 ảnh hưởng của kích thước và hạt cốc . Kích thước hạt than và hạt cốc đóng vai trò đáng kể trong quá trình khí hoá than , nếu kích thước hạt nhỏ thì tổng diện tích tiếp xúc bề mặt của chúng với tác nhân khí hoá tăng lên , tốc độ phản ứng tăng . Tuy nhiên nếu kích thước hạt quá nhỏ hoặc độ bền cơ học kém dẫn đến vỡ vụn thì sức cản thuỷ lực tăng , dễ gây bí tắc lò cản trở quá trình khí hoá . Bởi vậy ta phải chọn than , tuyển chọn kích thước hợp lý . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 7 I_3: Công nghệ sản xuất khí than tại lò tạo khí của công ty phân đạm và hoá chất Hà Bắc . 1. Hệ thống thiết bị . Hệ thống thiết bị chính của quá trình chế tạo khí than của lò tạo khí được xây dựng như hình I_3 . Với một công đoạn bao gồm : - Lò khí hoá than . - Lò đốt . - Lò hơi nhiệt thừa . - ống khói . - Một hệ thống dẫn hơi nước quá nhiệt (0,8at) . Không khí có áp xuất P = 2000mmH2O và hỗn hợp của chúng cũng như các ống dẫn khí than nối giữa 5 bộ phận kể trên với nhau đến túi rửa phong rồi đến két khí . Quá trình điều khiển chế khí thực hiện qua 5 giai đoạn do hệ thống điều khiển (cơ khí thuỷ lực với hệ thống dầu cao áp) đảm nhiệm . Hệ thống điều khiển có nhiệm vụ điều khiển hệ thống cao áp (hoặc nước cao áp) đóng mở van công nghệ theo chương trình . 2. Công nghệ chế khí than ẩm . Khí than ẩm dùng làm khí nguyên liệu tổng hợp amoniac (NH3) . Quá trình chế khí đòi hỏi rất nhiều yêu cầu về cân bằng nhiệt giữa phản ứng thu nhiệt và phản ứng toả nhiệt (như đã nói ở trên) . Chính vì vậy để đáp ứng các yêu cầu đó quá trình chế khí than được chia thành 5 giai đoạn sau : - Giai đoạn thổi gió . - Giai đoạn thổi lên chế khí lần 1 . - Giai đoạn thổi xuống . - Giai đoạn thổi lên lần 2 . - Giai đoạn thổi sạch . 2.1 Giai đoạn thổi gió . Như ta đã nói ở trên , theo yêu cầu sản xuất amoniac NH3 thì khí tạo ra phải có tỷ lệ (CO + H2) : N2 = 3 : 1 nên tỷ lệ phản ứng toả nhiệt và thu nhiệt trong quá trình khí hoá không cân bằng . Điều này dẫn đến phải có một giai đoạn chế khí than khô nhằm tăng nhiệt độ cho tầng nhiên liệu . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 8 Trong giai đoạn này không khí được đưa vào đáy lò thông qua tầng than . Khí than khô được đưa ra ở đỉnh lò , qua lò đốt , lò hơi nhiệt thừa rồi phóng ra không khí qua ống khói . ở giai đoạn này chỉ có van không khí được mở , còn van hơi nước vẫn đóng . 2.2 Giai đoạn thổi lên chế khí lần 1 . Hỗn hợp không khí và hơi nước quá nhiệt được đưa vào đáy lò như là một tác nhân khí hoá . Hỗn hợp khí than được đưa ra ở đỉnh lò , qua lò đốt hơi nhiệt thừa , túi rửa thuỷ phong rồi ra két khí . Trong giai đoạn này nhiệt độ ở zôn khí hoá giảm đi , khí than tạo ra là hỗn hợp của khí than khô và khí than ẩm . ở giai đoạn này tại zôn khí hoá xảy ra các phản ứng sau : C + O2 = CO2 2C + O2 = 2CO H2O + C = CO + H2 Môi trường khí bao quanh cục than còn dư O2 nên phản ứng tiếp tục xảy ra để tạo ra CO và H2 . Càng lên cao nồng độ CO2 và CO càng tăng nhưng nồng độ O2 càng giảm . ở cuối zôn khí hoá môi trường khí quyển chuyển dần sang dạng khử , nồng độ oxy trở nên vô cùng nhỏ , nồng độ CO , CO2 tăng vọt lên , trong zôn khử CO2 và H2O lại bị khử thành CO và H2 . Hơi nước quá nhiệt vào zôn oxy hoá sẽ làm giảm nhiệt độ của zôn này vì phản ứng thu nhiệt . Trong dòng khí có hiện tượng cháy CO và H2 nên bề mặt nhiên liệu thấp hơn hẳn so với nhiệt độ dòng khí , điều đó ngăn trở việc tạo dạng xỉ , dẫn đến quá trình khí hoá lưu thông dễ dàng và đều đặn hơn . 2.3 Giai đoạn thổi xuống chế khí . Trong giai đoạn này hỗn hợp hơi nước và không khí được đưa qua lò đốt (nhằm đốt nóng khí) rồi được đưa sang lò khí hoá theo chiều từ dỉnh lò đến đáy lò . Tại đây tác nhân khí hoá (không khí và hơi nước quá nhiệt) sẽ phản ứng với nhiên liệu làm phát sinh khí than , khí than này được đưa ra ở đáy lò , qua van 3 ngả vào túi rửa , tháp rửa và két khí . Các phản ứng xảy ra cũng tương tự như ở giai đoạn thổi lên chế khí lần 1 . 2.4 Giai đoạn thổi lên chế khí lần 2 . Giai đoạn này tương tự như giai đoạn thổi lên chế khí lần 1 . 2.5 Giai đoạn thổi sạch . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 9 Giống như giai đoạn thổi gió nhưng ở đây khí than khô được đưa về két khí , mục đích nhằm thu hồi khí than và tăng lượng khí N2 trong khí than . Thổi sạch các khí than còn dư trong các lò , chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo . 5 giai đoạn công nghệ kể trên được thực hiện trong một chu kỳ chế khí , hết chu kỳ này sẽ thực hiện chu kỳ tiếp theo như cũ . Mỗi chu kỳ được thực hiện trong vòng xấp xỉ 180 giây . 3. Hệ thống điều khiển van công nghệ của lò tạo khí . Để thực hiện các giai đoạn công nghệ kể trên và lặp lại theo từng chu kỳ ở đây sử dụng hệ thống dầu cao áp để đóng mở các van công nghệ . Nguyên lý hoạt động đóng mở van công nghệ được mô tả tóm tắt trên hình vẽ I_4 . Tại các van công nghệ được bố trí các xylanh pittôn để điều khiển đóng mở . Các xylanh này có thể được điều khiển bằng dầu cao áp . Khi đóng mở các van công nghệ hệ thống điều khiển sẽ điều khiển dầu cao áp tác dụng vào mặt trái hoặc mặt phải của pittôn làm cho pittôn dịch chuyển kéo theo cần đóng mở của van công nghệ . Hệ thống dầu cao áp được thực hiện nhờ máy bơm cao áp và đưa về thùng chứa cao áp . Thùng này được coi là bộ dữ trữ năng lượng cho hệ thống hoạt động khi mất điện , máy bơm ngừng hoạt động . 4. Nguyên tắc đảm bảo an toàn . Khí than là một hỗn hợp dễ nổ , mặt khác khí ra lò có nhiệt độ cao , vì vậy nếu có không khí lọt vào là nổ ngay . Do đó nguyên tắc thiết kế hệ thống tự động phải đảm bảo được : - ở giai đoạn nào đó , van nào phải mở van nào phải đóng , đóng sớm bao nhiêu , muộn bao nhiêu giây là phải đúng như vậy không được sai sót . - Nhiều khi trục trặc đột xuất như hệ thống điều khiển dừng , mất điện, cơ cấu gãy hỏng … thì các van công nghệ phải về vị trí dừng máy (tức là vị trí an toàn , khí than và không khí không thể lẫn vào nhau được) .Vị trí dừng máy được xác định trong bảng trạng thái các van ở các giai đoạn . Để giải quyết vấn đề an toàn trên hệ thống cần đạt được : 4.1 : Van không khí tăng N2 thổi lên , van thêm không khí thêm N2 thổi xuống phải đóng sớm và mở muộn so với van hơi nước khi thổi lên , thổi xuống là 3% . 4.2 : Van không khí lần 2 phải đóng sớm hơn van ống khói và phải làm sao khi đóng phải rất nhanh và khi mở phải chậm . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 10 4.3 : Thời gian đóng mở của các van phải đạt được : các van hơi nước và van không khí tăng N2 , thời gian đóng mở là từ 1 đến 2 giây . Các van 3 ngả, ống khói , van không khí lần 1 (van thổi gió) là từ 2 đến 3 giây . 4.4 : Trường hợp mất điện đột xuất thì các van phải tự đóng về vị trí dừng máy an toàn, trường hợp này thực hiên nhờ các cơ cấu sau đây : Khi mất điện hệ thống điều khiển không hoạt động , các tín hiệu ra đều bằng 0 . Bơm dầu cao áp cũng dừng , song áp lực dầu cao áp do có thùng dầu cao áp dự trữ nên không giảm ngay mà vẫn đủ để thao tác đóng mở các van công nghệ (có thể tác dụng trong vài giờ) . Các rơle trung gian được bố trí các trạng thái sao cho khi toàn bộ hệ thống không điện thì các vị trí đóng mở đường ống dầu cao áp cho nó được giãn đến các van cần đóng mở và đưa chúng về vị trí dừng máy an toàn đã nêu . Các vấn đề nêu ở 4.1 , 4.2 , 4.3 là do hệ thống điều khiển thực hiện . I_4 : Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển . Nguyên tắc hoạt động của hệ thống điều khiển như hình I_5 . Toàn bộ máy bao gồm các bộ phận chính sau : - Bộ điều khiển tự động ZK . - Bộ thao tác bằng tay SC . - Bảng hiển thị quá trình làm việc . - Các rơle trung gian DF điều khiển hệ thống dầu cao áp . - Và sensor cảm biến vị trí các van công nghệ . Bộ phận trung tâm của hệ thống điều khiển là bộ điều khiển tự động ZK cấu tạo bằng bộ điều khiển chương trình PLC . Bộ này có chức năng đưa các tín hiệu điện để điều khiển tự động các rơle trung gian DF . Các rơle này khi có tín hiệu sẽ tác động đóng mở các đường ống dẫn cao áp đến xylanh pittôn của các van công nghệ . Vị trí đóng mở các van công nghệ sẽ là tín hiệu có hay không có điện của các rơle tương ứng . Bộ thao tác bằng tay SC cho các tín hiệu ra tương tự như bộ tự động ZK và được nối song song với bộ tự động ZK . Tuy nhiên bộ SC không điều khiển tự động mà phải thao tác các giai đoạn bằng tay . Bộ này có tác dụng thay thế bộ tự động khi khởi động lò hoặc khi có sự cố . Tại các van công nghệ còn bố trí các sensor cảm biến trạng thái kiểu điện từ JC đưa tín hiệu về để hiển thị trên bảng trạng thái hệ thống , đồng thời phản hồi ngược về bộ tự động ZK . Tại đây tín hiệu Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 11 sẽ được xử lý và tác động vào các trạng thái làm việc của hệ thống , đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn . Các thông số đặt thời gian của các giai đoạn , cả chu kỳ và các thao tác khi vận hành máy được đặt trên các phím bấm của bộ tự động ZK hoặc điêù khiển trên bộ thao tác bằng tay . Thời gian mỗi giai đoạn trong một chu kỳ phụ thuộc vào tính chất của nhiên liệu để quyết định và thường xuyên phải thay đổi cho phù hợp với tính chất của nhiên liệu từng thời kỳ từng ngày cũng như yêu cầu của công nghệ trong việc khống chế tỷ lệ thành phần khí than theo yêu cầu sản xuất NH3 . Chương II : xây dựng hệ điều khiển khống chế lò tạo khí Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 12 Hệ thống điều khiển công nghệ lò tạo khí được thiết kế gồm 4 bộ phận chính đảm nhiệm các chức năng sau : - Bộ điều khiển tự động . - Bộ thao tác bằng tay . - Các rơle trung gian . - Bộ hiển thị , các sensor kiểm tra các trạng thái van công nghệ và nguồn cung cấp . Trong đó bộ điều khiển tự động là quan trọng nhất , nó đảm nhiệm hầu hết các chức năng điều khiển . Với phạm vi của đồ án này em chỉ đề cập tới thiết kế và xây dựng bộ điều khiển tự động . Các bộ phận khác có liên quan lấy các thông số kỹ thuật , cách lắp đặt giống như của hệ thống điều khiển tự động hiện có do Trung Quốc lắp đặt tại nhà máy . II_1 : Cơ sở tính toán thiết kế và xây dựng bộ điều khiển tự động . 1. Yêu cầu chung . Việc tính toán thiết kế hệ thống điều khiển cần thỏa mãn được các yêu cầu chung sau : - Đảm bảo điều khiển các van công nghệ đúng trạng thái (theo bảng trạng thái) chỉ định cho công nghệ và mỗi chu kỳ thời gian cũng như thời gian của từng giai đoạn . - Đảm bảo chặt chẽ các yêu cầu về an toàn , thứ tự đóng mở các van công nghệ giữa các giai đoạn chế khí và thời gian đóng mở của các van như đã trình bày ở trên . - Đảm bảo độ tin cậy , có thể thao tác sang bộ điều khiển bằng tay khi quá trình kiểm tra nội bộ phát hiện có hiện tượng bị trục trặc . - Đáp ứng một số chức năng cho việc theo dõi vận hành . - Đảm bảo tính năng có thể thay đổi mềm dẻo theo các yêu cầu công nghệ về chu kỳ , tỷ lệ phần trăm các giai đoạn công nghệ và phương thức và phương thức vận hành . 2. Trạng thái vận hành của các van công nghệ . Với quy trình công nghệ đã nói ở trên : việc đóng mở các van công nghệ sẽ được thực hiện theo 5 giai đoạn . Đồng thời căn cứ vào các yêu cầu an toàn trong Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 13 vận hành nên mỗi giai đoạn quan trọng có thể được chia ra làm 2 hoặc 3 bước nhỏ . Mỗi bước các van lại được đóng mở sao cho hệ thống giữ an toàn nhất . Ngoài ra quá trình vận hành lò tạo khí được chia làm 5 chế độ vận hành : - Chế độ vận hành lò bình thường . - Chế độ vận hành lò không thêm N 2 . - Chế độ vận hành lò không mở van gió lần 2 . - Chế độ vận hành lò thổi lên lần 2 . - Chế độ vận hành lò chế khí trơ . 2.1 Trạng thái các van khi lò vận hành bình thường . Bảng trạng thái đóng mở các van công nghệ trong một chu kỳ được mô tả ở bảng II_1 . ở đây để điều khiển 1 chu kỳ công nghệ phải thực hiện qua 12 bước khác nhau . Thời gian của 1 chu kỳ các giai đoạn cần được đảm bảo có thể đặt được trong khoảng : - Tổng thời gian của 1 chu kỳ là : từ 165 á 185 giây (thông số này ít thay đổi) . - Thời gian thổi lên lần 2 là : từ 10 á 20 giây . - Thời gian thổi sạch là : từ 0 á 10 giây . - Thời gian thổi gió là : từ 20 á 99 giây . - Thời gian thổi len lần 1 là : từ 20 á 99 giây . - Thời gian thổi xuống là : từ 20 á 99 giây . Khi thay đổi thời gian của các giai đoạn thì phải thay đổi sao cho tổng thời gian các giai đoạn vận hành bằng thời gian của cả 1 chu kỳ vận hành . 2.2 Trạng thái các van khi vận hành lò không thêm N2 . Bảng trạng thái đóng mở các van công nghệ trong 1 chu kỳ được biểu diễn trên bảng II_2 . Với trang thái này khi vận hành lò các van liên tục đóng trong cả chu kỳ . Cũng có thể cho vận hành chỉ không thêm N2 khi thổi lên và không thêm N2 khi thổi xuống và ngược lại . Khi khởi động giai đoạn thổi lên đầu tiên không thực hiện bất kỳ 1 thao tác thêm N2 nào . 2.3 Trạng thái vận hành không mở gió lần 2 . Bảng trạng thái vận hành các van công nghệ trong 1 chu kỳ được biểu diễn trên bảng II_3 . Trong trạng thái vận hành này thì khi vận hành không mở van gió , van thổi gió lần 2 . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 14 2.4 Trạng thái vận hành lò thổi lên hoàn toàn . Bảng trạng thái vận hành các van công nghệ trong 1 chu kỳ được biểu diễn trên bảng II_4 . Trong trạng thái vận hành này giống như trạng thái vận hành lò bình thường nhưng để đảm bảo an toàn thì khi thổi xuống đổi thành thổi lên và giai đoạn này không thêm N2 . 2.5 Trạng thái vận hành lò chế khí trơ . Bảng trạng thái vận hành các van công nghệ được biểu diễn trên bảng II_5. Trong trạng thái vận hành này 4 giai đoạn : thổi lên lần 1 , thổi xuống , thổi lên lần 2 , thổi sạch đều phóng không hết . Khi ở giai đoạn thổi gió thì đưa khí về két khí . Trong quá trình chế khí không thao tác thêm N2 và các thông số của các giai đoạn cũng phải đặt hợp lý theo yêu cầu của công nghệ . II_2 : Xây dựng bộ điều khiển tự động . 1. Cơ sở của việc sử dụng PLC . Trong công nghiệp trước đây , các hệ thống điều khiển số thường được cấu tạo trên cơ sở các rơle và các mạch logic điện tử kết nối với nhau theo nguyên lý làm việc của hệ thống . Đối với các hệ làm việc đơn giản và có tính độc lập thì viậc sử dụng các phần tử logic có sẵn liên kết cứng với nhau rất có ưu điểm vầ giá thành . Tuy nhiên trong các hệ thống điều khiển phức tạp nhiều chức năng thì việc cấu trúc theo kiểu cứng có nhiều nhược điểm như : - Hệ thống cồng kềnh , đầu nối phức tạp dẫn tới độ tin cậy kém . - Trường hợp cần thay đổi chức năng của hệ thống , hoặc sửa chữa các hư hỏng bắt buộc phải dừng toàn bộ hệ thống để đấu hoặc nối lại . Hiện nay với sự phát triển của công nghệ điện tử đã cho phép chế tạo các hệ vi xử lý tiên tiến . Dựa trên cơ sở của bộ vi xử lý bộ điều khiển khả lập trình PLC (Programable Logic Control) ra đời cho phép khắc phục được rất nhiều nhược điểm của các hệ điều khiển liên kết cứng trước đây . Việc sử dụng PLC đã trở nên rất phổ biến trong công nghiệp tự động hoá .Có thể liệt kê các ưu điểm chính của việc sử dụng PLC gồm : Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 15 - Giảm bớt được việc đấu nối dây khi kiến tạo hệ thống . Giá trị logic của nhiệm vụ điều khiển được thực hiện trong chương trình thay cho việc đấu nối dây . - Tính mềm dẻo cao : trong hệ thống dùng PLC các phần tử điều khiển đã được mô tả sẵn , mối liên kết giữa các phần tử được mô tả bằng chương trình . Do vậy khi cần sử dụng , cần sự thay đổi trong cấu trúc điều khiển thì chỉ cần thay đổi chương trình trong bộ nhớ của hệ thống . - Sự đánh giá các nhu cầu là đơn giản : nếu biết con số đúng của đầu vào và đầu ra cần thiết thì có thể đánh giá kích cỡ yêu cầu của bộ nhớ (độ dài chương trình) tối đa là bao nhiêu . Do đó có thể dễ dàng và nhanh chóng lựa chọn loại PLC cho phù hợp với yêu cầu đề ra . - Không gian lắp đặt nhỏ . - Dải chức năng rộng . - Tốc độ làm việc cao . - Công suất tiêu giảm . - Lắp đặt đơn giản . - Hê thống có thể mở rộng theo khối . 2. Tổng quát bộ điều khiển tự động . Căn cứ vào các yêu cầu kỹ thuật , chức năng vận hành , thao tác như trên việc xây dựng bộ điều khiển tự động có thể chia ra làm 2 phần : thiết kế phần cứng và thiết kế phần mềm . - Phần mềm là các chương trình lập cho việc điều khiển , đảm bảo thực hiện các chức năng về phương pháp , trạng thái vận hành , đặt các thông số theo các yêu cầu của công nghệ . - Phần cứng là một bộ PLC đảm nhiệm các chức năng : thu nhận các tín hiệu đặt , các tín hiệu phản hồi và đưa ra các tín hiẹu điều khiển van công nghệ . Đồng thời hiển thị các thông số , trạng thái vận hành của hệ thống . Để đảm bảo độ tin cậy cho khả năng chống nhiễu , chịu sự sụt áp tốt , hệ thống được thiết kế với 2 nguồn cung cấp độc lập (nguồn cho CPU và các mođun vào , ra và nguồn công suất cho các van) . Tổng hợp số đầu vào , ra cho bộ điều khiển chương trình PLC là : a. Các tín hiệu ra Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 16 - Tín hiệu đưa ra điều khiển các van công nghệ (đồng thời đưa ra hiển thị các LED trên bảng hiển thị) : 9 điểm 24V . - Tín hiệu đưa ra hiển thị trạng thái các giai đoạn làm việc của 1 chu kỳ tạo khí : 5 điểm 24V . - Tín hiệu đưa ra báo hiệu khi có sự cố : 1 điểm 24V. b. Các tín hiệu vào - Các công tắc đặt chế độ làm việc : 5 điểm . - Các công tắc đặt chế độ điều khiển : 1 điểm . - Công tắc dừng toàn bộ hệ thống khi có sự cố : 1 điểm . Bộ tự động bao gồm các khối sau : - Thiết bị điều khiển logic khả trình (CPU) . - Mạch nhận tín hiệu phản hồi (Modul Input) . - Mạch đặt thông số và thao tác . - Mạch xử lý tín hiệu ra (Modul Ouput) . - Nguồn cung cấp (gồn 2 bộ : nguồn cho mạch điều khiển và nguồn cho mạch lực) . Như vậy sơ đồ chức năng tổng quát bộ điều khiển tự động được thiết kế như hình II_6 . 3. Bài toán cho chương trình điều khiển . Căn cứ vào yêu cầu công nghệ đã nêu ở trên , việc thiết kế phần mềm dựa trên cơ sở thực hiện lập trình đẻ đưa ra các trạng thái đầu ra của thiết bị (phần cứng) đáp ứng được yêu cầu công nghệ . Từ bảng trạng thái của van công nghệ đã nêu ở trên , do việc điều khiển các van công nghệ thực hiện bởi các tín hiệu điều khiển rơle trung gian do PLC đảm nhiệm . Như vậy ta có bảng trạng thái của các tín hiệu đầu ra của PLC để điều khiển các van công nghệ trong các chế độ vận hành như sau : - Trạng thái các van khi lò vận hành bình thường : bảng II_7 . - Trạng thái vận hành lò không thêm N 2 : bảng II_8 . - Trạng thái vận hành lò không mở van gió lần 2 : bảng II_9 . - Trạng thái vận hành lò thổi lên hoàn toàn : bảng II_10 . - Trạng thái vận hành lò chế khí trơ : bảng II_11 . Trong đó các tín hiệu có điện tương ứng với các trạng thái tác động của các rơle trung gian , đồng thời tương ứng với các trạng thái mở của các van công nghệ : Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 17 van gió lần 1 , van tổng hơi nước , van N 2 thổi lên , van N 2 thổi xuống . Các tín hiệu ra không có điện tương ứng với trạng thái tác động của các rơle trung gian , đồng thời tương ứng với trạng thái đóng của các van công nghệ: van gió lần 1 , van gió lần 2 , van tổng hơi nước , van N2 thổi lên , van N2 thổi xuống . Các tín hiệu ra có điện tương ứng với trạng thái tác động của các rơle trung gian đồng thời tương ứng với trạng thái mở phía cho thổi lên của các van 3 ngả hơi nước , khí than . Các tín hiệu ra không có điện tương ứng với trạng thái tác động của các rơle trung gian , đồng thời ứng với trạng thái mở phía cho thổi xuống của các van 3 ngả hơi nước , khí than nói trên . Riêng với tín hiệu ra điều khiển van ống khói thì ngược lại do yêu cầu đảm bảo an toàn . Nếu đầu ra điều khiển có điện thì đóng khói . Thời gian duy trì mở van ống khói khi mất điện do hệ thống dầu cao áp thực hiện (khoảng từ 1 đến 3 giờ) . 4. Tổng hợp mạch . Căn cứ vào các bảng trạng thái trạng thái , để xây dựng mô hình hàm đièu khiển thì trước hết ta phải tổng hợp mạch . Bài toán tổng hợp mạch là bài toán khó , hơn nữa từ một yêu cầu đề ra lại có rất nhiều cách giải quyết khác nhau . Do vậy vấn đề chung ở đây là phải dựa vào 1 chỉ tiêu tối ưu nào đó , đồng thời để tìm được lời giải tối ưu thì ngoài các suy luận toán học logic , người thiết kế còn phải tận dụng các kinh nghiệm thực tế rất phong phú và đa dạng . Các phương pháp tổng hợp mạch ; - Phương pháp giải tích . - Phương pháp dựa vào toán tử trạng thái và biến cố . - Phương pháp dùng bảng tác động hoặc hàm tác động các biến cố . - Phương pháp dùng bảng trạng thái . - Phương pháp đồ hình Mealy hoặc Moore . - Phương pháp Grafcet . Trong dây chuyền sản xuất công nghiệp , các thiết bị máy móc thường hoạt động theo một trình tự logic chặt chẽ nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn cho nhười và thiết bị . Cấu trúc làm việc trình tự của dây chuyền đẽ đưa ra yêu cầu cho điều khiển là điều khiển sự hoạt độnh thống nhất chặt chẽ của dây chuyền , đồng thời cũng gợi ý cho ta sự phân nhóm logic của automat trình tự bởi các tập Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 18 hợp con của máy móc và các thuật toán điều khiển bằng các chương trình con . Sơ đồ khối của hệ điều khiển quá trình được thể hiện trên hình sau : Tín hiệu vào Một quá trình công nghiệp gồm 3 hình thức điều khiển hoạt động sau : - Hoàn toàn tự động , lúc này chỉ cần sự chỉ huy chung của nhân viên vận hành hệ thống . - Bán tự động , làm việc có liên quan trực tiếp đến các thao tác liên tục của con người giữa các chuỗi hoạt động tự động . - Bằng tay , tất cả hành động của hệ đều do con người thao tác . Trong quá trình làm việc để đảm bảo an toàn , tin cậy và linh hoạt , hệ điều khiển cần có sự chuyển đổi dễ dàng từ kiểu “bằng tay” sang “tự động” và ngược lại , vì như vậy hệ điều khiển mới đáp ứng đúng các yêu cầu thực tế . Trong quá trình làm việc , sự “không bình thường” trong hoạt động của dây chuyền có rất nhiều loại , khi thiết kế ta phải cố gắng mô tả chúng một cách đầy đủ nhất . Trong số các hoạt động “không bình thường” của chương trình điều khiển một dây chuyền tự động , người ta phân biệt các loại sau : - Hư hỏng “một bộ phận” trong cấu trúc điều khiển . Lúc này cần phải xử lý riêng phần chương trình có chỗ hư hỏng , đồng thời phải lưu tâm cho dây chuyền hoạt động lúc có hư hỏng và sẵn sàng chấp nhận lại điều khiển khi hư hỏng được sửa chữa xong . - Hư hỏng trong “cấu trúc trình tự” điều khiển . - Hư hỏng ở bộ phận chấp hành (hư hỏng thiết bị chấp hành , hư hỏng cảm biến , hư hỏng bộ phận thao tác …) . Khi thiết kế hệ thống phải tính đến các phương thức làm việc khác nhau để đảm bảo an toàn và sử lý kịp thời các hư hỏng trong hệ , phải luôn luôn có phương án can thiệp trực tiếp của người vận hành đến việc dừng máy khẩn cấp , xử lý tắc ngẽn vật liệu và các hiện tượng nguy hiểm khác . Grafcet là công cụ rất hữu ích để thiết kế và thực hiện đầy đủ các yêu cầu của hệ tự động hoá các quá trình công nghệ kể trên . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 19 Ta thấy trong quá trình công nghệ của lò tạo khí thì mỗi chu kỳ hoạt động được chia làm 5 giai đoạn và mỗi giai đoạn lại có thể chia thành các bước nhỏ . Tổng cộng có 12 bước trong một chu kỳ , các bước này được thực hiện một cách tuần tự . Như vậy dựa vào bảng trạng thái các tín hiệu ra của PLC ta có thể tổng hợp mạch bằng phương pháp Grafcet như hình II_12 . Từ Grafcet ở hình II_12 ta có : * ở chế độ vận hành lò bình thường : S0 + = g + S1.12.V6.V8 + S2.12.V6 + S3.12.V6.V8 + S4.12.V6 + S5.12.V1.V2 S0 - = S1.1 + S2.1 + S3.1 + S4.1 + S5.1 S1.1 + = S0 + m1 S1.1 - = S1. 2 S1.2 + = S1.1.V3.V8 S1.2 - = S1.3 S1.3 + = S1.2.V3.V4.V8 S1.3 - = S1.4 S1.4 + = S1.3.V3.V8 S1.4 - = S1.5 S1.5 + = S1.4.V3.V5.V6.V7.V8 S1.5 - = S1.6 S1.6 + = S1.5.V5.V6.V7.V8 S1.6 - = S1.7 S1.7 + = S1.6 .V5.V6.V7 S1.7 - = S1.8 S1.8 + = S1.7.V1.V2.V5.V7 S1.8 - = S1.9 S1.9 + = S1.8.V1.V2.V5.V6.V7.V9 S1.9 - = S1.10 S1.10 + = S1.9.V1.V2.V5.V6.V7 S1.10 - = S1.11 S1.11 + = S1.10.V5.V6.V7 S1.11 - = S1.12 S1.12 + = S1.11.V5.V6.V7.V8 S1.12 - = S0 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 20 * ở chế độ vận hành không thêm N2 : S0 + = g + S1.12.V6.V8 + S2.12.V6 + S3.12.V6.V8 + S4.12.V6 + S5.12.V1.V2 S0 - = S1.1 + S2.1 + S3.1 + S4.1 + S5.1 S2.1 + = S0 + m2 S2.1 - = S2.2 S2.2 + = S2.1.V3 S2.2 - = S2.3 S2.3 + = S2.2.V3.V4 S2.3 - = S2.4 S2.4 + = S2.3.V3.V6 S2.4 - = S2.5 S2.5 + = S2.4.V3.V5.V6 S2.5 - = S2.6 S2.6 + = S2.5.V5.V6 S2.6 - = S2.7 S2.7 + = S2.6.V5.V6 S2.7 - = S2.8 S2.8 + = S2.7.V1.V2.V5.V6 S2.8 - = S2.9 S2.9 + = S2.8. V1.V2.V5.V6 S2.9 - = S2.10 S2.10 + = S2.9. V1.V2.V5.V6 S2.10 - = S2.11 S2.11 + = S2.10.V5.V6 S2.11 - = S2.12 S2.12 + = S2.11.V5.V6 S2.12 - = S0 *ở chế độ vận hành không mở van gió lần 2 : S0 + = g + S1.12.V6.V8 + S2.12.V6 + S3.12.V6.V8 + S4.12.V6 + S5.12.V1.V2 S0 - = S1.1 + S2.1 + S3.1 + S4.1 + S5.1 S3.1 + = S0 + m3 S3.1 - = S3.2 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 21 S3.2 + = S3.1.V3.V8 S3.2 - = S3.3 S3.3 + = S3.2.V3.V8 S3.3 - = S3.4 S3.4 + = S3.3 .V3.V6 S3.4 - = S3.5 S3.5 + = S3.4.V3.V5.V6.V7.V8 S3.5 - = S3.6 S3.6 + = S3.5.V5.V6.V7.V8 S3.6 - = S3.7 S3.7 + = S3.6.V5.V6.V7 S3.7 - = S3.8 S3.8 + = S3.7.V1.V2.V5.V6.V7 S3.8 - = S3.9 S3.9 + = S3.8.V1.V2.V5.V6.V7.V9 S3.9 - = S3.10 S3.10 + = S3.9.V1.V2.V5.V6.V7 S3.10 - = S3.11 S3.11 + = S3.10.V5.V6.V7 S3.11 - = S3.12 S3.12 + = S3.11.V5.V6.V7.V8 S3.12 - = S0 * ở chế độ vận hành thổi lên hoàn toàn : S0 + = g + S1.12.V6.V8 + S2.12.V6 + S3.12.V6.V8 + S4.12.V6 + S5.12.V1.V2 S0 - = S1.1 + S2.1 + S3.1 + S4.1 + S5.1 S4.1 + = S0 + m4 S4.1 - = S4.2 S4.2 + = S4.1.V3 S4.2 - = S4.3 S4.3 + = S4.2.V3.V4 S4.3 - = S4.4 S4.4 + = S4.3.V3.V6 S4.4 - = S4.5 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 22 S4.5 + = S4.4.V3.V5.V6 S4.5 - = S4.6 S4.6 + = S4.5.V5.V6 S4.6 - = S4.7 S4.7 + = S4.6.V5.V6 S4.7 - = S4.8 S4.8 + = S4.7.V5.V6 S4.8 - = S4.9 S4.9 + = S4.8.V5.V6 S4.9 - = S4.10 S4.10 + = S4.9.V5.V6 S4.10 - = S4.11 S4.11 + = S4.10.V5.V6 S4.11 - = S4.12 S4.12 + = S4.11.V5.V6 S4.12 - = S0 * ở chế độ vận hành chế khí trơ : S0 + = g + S1.12.V6.V8 + S2.12.V6 + S3.12.V6.V8 + S4.12.V6 + S5.12.V1.V2 S0 - = S1.1 + S2.1 + S3.1 + S4.1 + S5.1 S5.1 + = S0 + m5 S5.1 - = S5.2 S5 .2 + = S5.1.V3.V6 S5.2 - = S5.3 S5.3 + = S5.2.V3.V4.V6 S5.3 - = S5.4 S5.4 + = S5.3.V3.V6 S5.4 - = S5.5 S5.5 + = S5.4.V3.V5 S5.5 - = S5.6 S5.6 + = S5.5.V5 S5.6 - = S5.7 S5.7 + = S5.6.V5 S5.7 - = S5.8 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 23 S5.8 + = S5.7.V5 S5.8 - = S5.9 S5.9 + = S5.8.V5 S5.9 - = S5.10 S5.10 + = S5.9.V5 S5.10 - = S5.11 S5.11 + = S5.10.V5 S5.11 - = S5.12 S5.12 + = S5.11.V5 S5.12 - = S0 5. Lưu đồ thuật toán . Căn cứ vào yêu cầu đặt ra , đồng thời dựa vào các hàm điều khiển trên ta có lưu đồ của chương trình điều khiển như hình II_13 . 6. Lựa chọn thiết bị . Để lựa chọn thiết bị và chương trình phần mềm cho việc lắp ráp bộ tự động em đã khảo sát nhiều chủng loại thiết bị và phần mềm điều khiển chương trình của nhiều hãng đã đặt đại lý tại Việt Nam . Hiện nay ở Việt Nam thiết bị và phần mềm điều khiển PLC chủ yếu là thuộc 3 hãng nổi tiếng : OMRON (Nhật Bản) , SIEMENS (Đức) , GEFANUC (Anh) . Thực tế thấy : - Tính năng kỹ thuật , độ tin cậy thiết bị và chương trình của các hãng là tương đương nhau , giá cả chênh lệch là không đáng kể . - Thiết bị của OMRON và GEFANNUC mới vào thị trường Việt Nam, thực tế thì chưa sử dụng nhiều . Các dịch vụ lắp đặt , bảo hành , tư vấn kỹ thuật chưa chuyên sâu , các văn phòng của 2 hãng này mới chỉ mang tính chất quảng cáo . - Thiết bị Siemens đã chiếm lĩnh thị trường Việt Nam từ rất sớm . Hiện tại có nhiều nhà máy lắp đặt và sử dụng như : nhà máy xi măng Hoàng Thạch , thuỷ điện Hoà Bình , nhà máy bia Halida , nhà máy thuốc lá Thăng Long … Về mặt dịch vụ lắp đặt , bảo hành , tư vấn kỹ thuật sâu rộng , do vậy em chọn thiết bị PLC của hãng Siemens . Cụ thể : - Phần cứng PLC Simatics S7-300 . - Phần mềm : Step 7 . Sau đây là các thông số kỹ thuật của thiết bị : Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 24 a. CPU Simatics S7-300 : CPU 314 . - Điện áp nguồn nuôi : 24v - Điện áp dao động cho phép : 20,4 á 28,8v - Dòng điện định mức : 1A - Công suất tiêu hao : 8W - Bộ nhớ RAM : 24Kb/800 lệnh (1 lệnh = 3 byte) - Bộ nhớ cơ sở : 2048 bít - Thời gian thực hiện 1 lệnh : 0,3 ms - Bộ đếm : 64 - Bộ thời gian :125 - Digital I/O cực đại cho phép : 512 - Analog I/O cực đại cho phép : 64 - Cổng giao tiếp : MPI - Nối mạng : SINEC L2/L2DP - Trọng lượng : 530 gam - Kích thước (dài x cao x rộng) : 80 x125 x120 (mm) . b. Modul Digital Input . - Số đầu vào :16 - Điện áp nguồn nuôi :24v - Điện áp dao động cho phép : 20,4 á 28,8v - Điện áp vào mức '1' : 11 á 30v - Điện áp vào mức '0' : -3 á 5v - Dòng điện vào mức '1' : 7,5 mA - Công suất tiêu hao : 3,5W - Trọng lượng : 200gam - Kích thước (dài x cao x rộng) : 40 x125 x120 (mm) . c. Modul Digital Ouput - Số đầu ra : 16 - Điện áp nguồn nuôi : 24v - Điện áp dao động cho phép : 20,4 á 28,8v - Điện áp ra mức '1' : 5mA á 0,5A - Dòng điện tiêu thụ tổng (ở 60o) : 2A Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 25 - Công suất tiêu hao : 4,9W - Trọng lượng : 190gam - Kích thước (dài x cao x rộng) : 40 x125 x120 (mm) . d. Modul POWER Suply PS 307 PE (nguồn cung cấp riêng cho mạch vi xử lý) - Điện áp vào : 120/230v - Điện áp dao động cho phép : 93 á 132v/187 á264v - Tần số :50/60Hz - Dòng điện định mức vào : 2/1A - Điện áp ra : 24v(±5%) - Dòng cực đại :5A - Công suất tiêu hao :18W - Trọng lượng :740gam - Kích thước (dài x cao x rộng) : 80 x125 x120 (mm) . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 26 Chương III : TìM HIểU Và ứNG DụNG PLC TRONG THIếT Kế Hệ THốNG ĐIềU KHIểN KHốNG CHế . A : Tìm hiểu PLC . III_1: Cấu tao chung của PLC . Thiết bị điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Control) viết tắt là PLC , là loại thiết bị cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển số thông qua 1 ngôn ngữ lập trình thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng mạch số . Để có thực hiện được một chương trình điều khiển , PLC phải có tính năng như một máy tính , nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU) , một hệ điều hành , bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển , dữ liệu và các cổng vào/ra để giao tiếp được với đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh . Bên cạnh đó nhằm phục vụ bài toán điều khiển số , PLC còn phải có thêm các khối chức năng đặc biệt khác như : bộ đếm (Counter) , bộ thời gian (Timer) …và những khối hàm chuyên dụng (hình dưới) . CPU Bộ nhớ chương trình Bộ đệm vào / ra Khối vi xử lý trung tâm + Hệ điều hành Timer Counter Bít cờ Cổng vào ra onboard Cổng ngắt và đếm tốc độ cao Quản lý ghép nối Bus của PLC Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 27 1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) . Bộ xử lý trung tâm là hạt nhân của PLC , nó thực hiện các phép tính logic , số học và điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống . Bộ xử lý gọi các lệnh từ bộ nhớ để thực hiện một cách tuần tự . Theo chương trình nó xử lý các thông tin đầu vào và chuyển kết quả xử lý đến đầu ra. Trên thực tế , mọi PLC thế hệ mới đều dựa trên kỹ thuật vi xử lý . Một số PLC còn sử dụng thêm các bộ vi xử lý chuyên dụng để điều khiển các chức năng , phức tạp như các phép tính toán học hay bộ điều chỉnh PID . 2. Bộ nhớ . Mọi PLC đều dựa trên 2 loại bộ nhớ là : ROM và RAM có dung lượng tuỳ thuộc vào thiết kế riêng của từng loại PLC . Việc sử dụng các phần của bộ nhớ phụ thuộc vào thiết kế hệ thống của nhà sản xuất , tuy nhiên có thể phân chia bộ nhớ của PLC ít nhất thành 5 vùng sau : - Bộ nhớ điều hành (Executive Memory) - Bộ nhớ hệ thống (System Memory) - Bảng ảnh vào ra (I/O Image Table) - Bộ nhớ số liệu (Data Memory) - Bộ nhớ chương trình (User Program Memory) 2.1 Bộ nhớ điều hành . Bộ nhớ điều hành (hay hệ điều hành) luôn nằm trong ROM , do được phát triển bởi nhà sản xuất nên rất ít khi cần thay đổi . Hệ điều hành là một chương trình ngôn ngữ máy đặt biệt để chạy PLC nó chỉ dẫn cho bộ vi xử lý ‘đọc’ và ‘hiểu’ các lệnh , biểu tượng do người sử dụng lập trình , theo dõi mọi trạng thái ra và duy trì giám sát các trạng thái hiện tại của hệ thống . 2.2 Bộ nhớ hệ thống . Khi hệ điều hành thực hiện nhiệm vụ của mình thì cần một số vùng để lưu giữ kết quả và thông tin trung gian , do đó một phần của bộ nhớ RAM được dùng cho mục đích này . Thông thường vùng bộ nhớ hệ thống chỉ do hệ điều hành sử dụng . Một số PLC dùng bộ nhớ hệ thống cho việc lưu giữ thông tin liên lạc giữa bộ lập trình với hệ điêù hành . Ví dụ như hệ điều hành tạo một mã lỗi chứa trong vùng bộ nhớ hệ thống , như vậy trong quá trình thực hiện , chương trình sử dụng có thể đọc mã lỗi này để xử lý . Mặt khác người sử dụng cũng có thể gửi thông tin cho hệ điều Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 28 hành trước khi thực hiện chương trình sử dụng bằng cách ghi thông tin vào vùng bộ nhớ này . 2.3 Bảng ảnh vào ra . Một phần của bộ nhớ RAM được dùng để lưu giữ trạng thái hiện tại của các tín hiệu vào ra hay còn gọi là bảng ảnh vào ra . Như vậy trạng thái mỗi tín hiệu vào ra được lưu giữ tại một vị trí tương ứng trong bảng ảnh vào ra và có địa chỉ duy nhất xác định , mỗi modul vào ra đơn lẻ được gán một vùng riêng trong bảng ảnh vào ra . 2.4 Bộ nhớ số liệu . Bộ nhớ số liệu được dùng để lưu giữ các số liệu cần thiết trong chương trình như trạng thái bộ đếm , bộ thời gian , các tham số toán hạng hay các quá trình cần lưu giữ số liệu tạm thời . Một số nhà chế tạo chia vùng bộ nhớ số liệu thành 2 vùng: 1 cho số liệu cố định và 1 cho số liệu thay được . Vùng số liệu cố định chỉ có thể lập trình thông qua thiết bị lập trình , CPU không cho phép ghi số liệu vào vùng này mà chỉ được ghi số liệu vào vùng số liệu thay đổi được . 2.5 Bộ nhớ chương trình Vùng cuối của bộ nhớ trong PLC được dùng để chứa chương trình của người sử dụng . Đây là vùng nhớ mà hệ điều hành sẽ chỉ cho CPU đọc và thực hiện các lệnh của chương trình . Vùng nhớ chương trình có thể được chia nhỏ tiếp nếu CPU dùng một phần của bộ nhớ này để lưu giữ các thông báo mã ASCII , các chương trình con hay các hàm đặc biệt khác . Phần lớn các PLC lưu giữ các số liệu và chương trình sử dụng trong RAM . Một số hệ thống cho phép lưu giữ cả chương trình và vùng số liệu cố định trong bộ nhớ EPROM , khi đó người sử dụng có thể lập trình chạy thử trong RAM cho hoạt động đúng trước khi nạp vào EPROM . Lưu ý rằng , bộ nhớ RAM có đặc điểm là nội dung bộ nhớ thay đổi nhanh nhưng bộ nhớ sẽ bị xoá khi có lỗi nguồn cung cấp và không có nguồn backup . Để lưu giữ an toàn chương trình điều khiển phải ghi vào bộ nhớ EPROM hoặc EEROM . Tuy nhiên các bộ nhớ ROM có thời gian truy cập lớn nên khi khởi tạo PLC các chương trình điều khiển trên bộ nhớ phụ (EPROM or EEROM) này thường được sao chép vào RAM nhằm tăng tốc độ hoạt động của hệ thống . 3. Khối vào ra . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 29 Khối vào ra của PLC thực hiện công việc ghép nối giữa các thiết bị công nghiệp công suất lớn với mạch điện tử công suất nhỏ , chứa và thực hiện chương trình điều khiển . Phần lớn các PLC thực hiện với các điện áp trong từ 5á15v (điện áp TTL và CMOS) , trong khi tín hiệu từ thiết bị vào có thể lớn hơn rất nhiều , thường từ 24á240v với dòng vào một vài ampe . Như vậy khối vào ra là bộ ghép nối giữa mạch điện tử của PLC với thế giới bên ngoài do đó đảm bảo được trạng thái tín hiệu cần thiết với tính chất cách ly. Điều này cho phép PLC được nối trực tiếp với các cơ cấu chấp hành , các thiết bị vào ra mà không cần mạch điện hoặc rơle trung gian . Một tiêu chuẩn đề ra đối với tất cả các kênh I/O là phải được cách ly với hệ điều khiển vi xử lý đắt tiền bằng việc sử dụng mạch Optoilator trên các modul vào ra . ở PLC cỡ nhỏ có các đầu vào ra trong cùng một khối với CPU thì các đầu vào cũng như các đầu ra thường chuẩn cùng một loại để kinh tế cho nhà sản xuất . Các PLC kiểu modul giúp người sử dụng linh hoạt trong việc lựa chọn , kết hợp các khối vào ra có mức tín hiệu thích hợp . III_2 : Giới thiệu về PLC S7-300 . 1. Giới thiệu chung . SIMATIC S7 là loại PLC dùng để điều khiển các hệ thống công nghiệp . S7- 300 rất thuận tiện và kinh tế cho những hệ có nhiều dây nối , cho những nhiệm vụ khác nhau . Ví dụ như : - Máy dùng cho mục đích đặc biệt . - Máy dệt . - Máy đóng gói . - Điều khiển hệ thống . - Máy công cụ . CPU của S7-300 có 5 loại , tuỳ theo nhiệm vụ cụ thể mà chọn cho thích hợp : CPU312 IFM , CPU313, CPU314 , CPU315 , CPU315-2DP . 1.1 Đặc điểm chung của S7-300 . CPU S7-300 gồm các bộ phận sau : - Bộ xử lý trung tâm CPU . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 30 - Modul tín hiệu vào ra (SMs) có thể là số hoặc tương tự . - Modul chức năng (FMs) để đếm nhanh . - Mạch nguồn (PSs) cung cấp điện áp 115/230v . - Modul giao diện (IMs) để nối các modul mở rộng . 1.2 Đặc điểm của các CPU . - CPU312 IFM : dùng để đo lường tần số tới 10KHz ngắt đầu vào và xử lý nhanh (xử lý một sự kiện ngắt trong 1ms hoặc ít hơn) . - CPU313 : dùng cho những ứng dụng nhỏ , yêu cầu cần xử lý nhanh . - CPU314 : dùng cho những ứng dụng yêu cầu cần xử lý nhanh . - CPU315 và CPU315-2DF : dùng cho những nhiệm vụ phức tạp và cho hệ có cấu trúc phức tạp . Bảng III_14 nêu các thông số kỹ thuật của các loại CPU nói trên . 2. Cấu trúc của CPU S7-300 . Hình dưới trình bày tổng quan về cách phân chia bộ nhớ cho các vùng nhớ khác nhau . Accumulator Address register Data block register Status word Bao gồm : - Vùng System memory - Vùng Load memory ACCU1 ACCU2 AR1 AR2 DB (share) DI (instance) Status System memory Bộ đệm ra số Q Bộ đệm vào số I Vùng nhớ cờ M Timer T Counter Work memory ã Logic block ã Data block ã Local block , Stack Load memory ã user program (RAM) ã User program (EEPROM) I/O ngoại vi Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 31 - Vùng Work memory Kích thước của các vùng nhớ này phụ thuộc vào chủng loại của từng modul CPU. Load memory : Là vùng nhớ chứa chương trình ứng dụng (do người sử dụng viết) bao gồm tất cả các khối chương trình ứng dụng OB , FC , FB , các khối chương trình trong thư viện hệ thống được sử dụng (SFC,SFB) . Vùng nhớ này được tạo bởi một phần bộ nhớ RAM của CPU và EEPROM (nếu có EEPROM) . Khi thực hiện động tác xoá bộ nhớ (MRES) toàn bộ các khối chương trình nằm trong RAM sẽ bị xoá . Cũng như vậy , khi chương trình hay khối dữ liệu được đổ (down load) , từ thiết bị lập trình (PG , máy tính) vào modul CPU , chúng sẽ được ghi lên phần RAM của vùng nhớ Load memory . Work memory : Là vùng nhớ chứa các khối DB đang được mở , khối chương trình (OB,FC,FB,SFC hoặc SFB) đang được CPU thực hiện và phần bộ nhớ cấp phát cho những tham số hình thức để các khối chương trình này trao đổi tham trị với hệ điều hành và với các khối chương trình khác (local block) . Tại một thời điểm nhất định vìng Work memory chỉ chứa một khối chương trình .Sau khi khối chương trình đó được thực hiện xong thì hệ điều hành sẽ xoá nó khỏi Work memory và nạp vào đó khối chương trình kế tiếp đến lượt được thực hiện . System memory : là vùng nhớ chứa các bộ đệm vào/ra số (I,Q) , các biến cờ (M) , thanh ghi C-Word,PV,T-bit của Timer , thanh ghi C-Word,PV,C-bit của Counter . Việc truy cập , sửa đổi dữ liệu những ô nhớ thuộc vùng nhớ này được phân chia hoặc bởi hệ điều hành của CPU hoặc do chương trình ứng dụng . Ngoài ra còn có : - 2 thanh ghi 32 bits (ACCU1 và ACCU2) : dùng để nạp và thực hiện các phép toán . - 2 thanh ghi địa chỉ 32 bits (AR1 và AR2) : dùng để chỉ dẫn địa chỉ . - Từ trạng thái 16 bits (STW) : dùng để chứa kết quả RLO , OV , OS , CCO , CC1 . 3. Hoạt động của CPU . Hoạt động của CPU S7-300 được chia ra thành các bước sau : - CPU quét trạng thai của modul vào vào cập nhật vào thanh ghi ảnh . - CPU thực hiện chương trình của người sử dụng . - CPU đưa kết quả từ thanh ghi ảnh ra các modul ra . Sau khi ghi kết quả lên đầu ra thì CPU thực hiện tiếp các bước của chu kỳ tiếp theo . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 32 Chu kỳ quét của CPU được miêu tả trong sơ đồ dưới đây : 4. Các chế độ hoạt động của CPU S7-300 . CPU S7-300 hoạt đông theo 3 chế độ sau : - Chế độ START_UP - Chế độ STOP - Chế độ RUN 4.1 Chế độ STOP - Đặt I/O ở trạng thái xác định trước đó . - Không thực hiện chương trình . 4.2 Chế độ START_UP - Thực hiện khởi động lại . Khởi động chương trình OB100 (Start-up) Kiểm tra thời gian quét , chu kỳ quét Đọc trạng thái đầu vào và chuyển vào bảng ảnh Thực hiện chương trình trong OB1 (chu kỳ xử lý) Sự kiện (tín hiệu thời gian, xử lý giao tiếp…) Gọi các khối OB khác Viết tới xử lý bằng ảnh Tín hiệu từ modul ngoại vi Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 33 - Xoá những phần duy trì của bít nhớ , bộ thời gian , bộ đếm … - Loại bỏ tất cả các thông báo dự trữ xử lý và thông báo chuẩn bị làm việc . - Nội dung danh sách địa chỉ và bảng ảnh I/O . - Nạp thông số các modul vào . - Đọc cấu hình I/O và so sánh trạng thái thực tế của I/O vật lý với trạng thái xảy ra . 4.3 Chế độ RUN Thực hiện chương trình của người sử dụng , cập nhật I/O , xử lý các tín hiệu vào ra đưa ra . Hoạt động của CPU S7-300 được mô tả như hình sau : - Trạng thái 1 : Khi bật nguồn - Trạng thái 2 : Khi lựa chọn RUN or RUN_P , lúc này CPU trong chế độ START_UP . - Trạng thái 3 : Nếu có lỗi CPU chuyển sang chế độ STOP . - Trạng thái 4 : Nếu START_UP xử lý thành công thì CPU chuyển sang chế độ RUN . - Trạng thái 5 : Nếu có lỗi thì CPU chuyển sang chế độ STOP . 5. Cách đọc và ghi dữ liệu của CPU . 5.1 Cách đoc dữ liệu từ đầu vào . - CPU đọc giá trị từ đầu vào như một phần của chu kỳ quét . Giá trị của mỗi đầu vào được nạp xuống bảng ảnh vào (bảng ảnh có 128 byte) . - Dựa trên việc xác định địa chỉ bằng lệnh , chương trình đọc giá trị đầu vào hoặc thông qua bảng ảnh hoặc vùng nhớ đầu vào ngoại vi (truy cập trực tiếp tới modul đầu vào) . RUN STOP START_ UP 2 3 4 5 1 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 34 5.2 Cách viết dữ liệu đầu ra - Cách viết tới đầu ra 1 cách tuần tự . Chương trình chuyển dữ liệu hoặc là tới vùng nhớ hoặc là tới đầu ra ngoại vi (truy cập trực tiếp tới modul đầu ra) . Việc chuyển dữ liệu có thể là bits , byte , từ . - CPU cập nhật đầu ra như một phần của chu kỳ quét . Giá trị trong bảng xử lý ảnh ra được chuyển tới đầu ra vật lý . 6. Địa chỉ tuyệt đối cho I/O vật lý . Địa chỉ I/O vật lý của hệ PLC S7-300 tương ứng với các vùng nhớ ngoại vi thông qua đó ta có thể truy cập I/O qua bảng ảnh vào và bảng ảnh ra . Việc định địa chỉ tuyệt đối của mỗi đầu vào và ra phụ thuộc vào số khe (slot) mà modul đó cắm . Ngoài ra việc gán địa chỉ cho I/O có thể truy cập theo biểu tượng . Trong một chương trình có thể lặp 2 địa chỉ : biểu tượng và giá trị tuyệt đối nhưng không xen lẫn vào nhau được .Việc mặc định địa chỉ cho I/O được mô tả bằng hình III_15 . III_3 : Một số lệnh cơ bản trong ngôn ngữ lập trình STEP7 . Các loại PLC nói chung thường có nhiều ngôn ngữ lập trình nhằm phục các đối tượng sử dụng khác nhau . PLC S7-300 có 3 ngôn ngữ lập trình cơ bản : - Ngôn ngữ 'liệt kê lệnh' , ký là STL (Statement list) . Đây là dạng ngôn ngữ lập trình thông thường của máy tính . Một chương trình được ghép bởi nhiều câu lệnh theo một thuật toán nhất định, mỗi lệnh chiếm một hàng và đều có cấu trúc 'tên lệnh' + 'toán hạng' . - Ngôn ngữ 'hình khối' , ký hiệu là FBD (Function block diagram) . Đây cũng là kiểu ngôn ngữ đồ họa dành cho người có thói quen thiết kế mạch điều khiển số . - Ngôn ngữ 'hình thang' , ký hiệu là LAD (Ladder logic) . Đây là dạng nhôn ngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển logic . Một chương trình viết trên LAD hoặc FBD có thể chuyển sang được dạng STL, nhưng ngược lại thì không được . Trong STL có nhiều lệnh không có trong LAD hay FBD . Chính vì lý do đó , trong đồ án này em chỉ giới thiệu ngôn ngữ STL để lập trình minh họa . Như đã nói ở trên , cấu trúc của một lệnh STL có dạng : 'tên lệnh' + 'toán hạng' Ví dụ : Nhãn : L PIW304 // Đọc nội dung cổng vào của modul analog Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 35 tên lệnh toán hạng trong đó toán hạng có thể là một dữ liệu hoặc một địa chỉ ô nhớ . Khi thực hiện lệnh , CPU sẽ ghi nhận lại trạng thái của pháp tính trung gian cũng như của kết quả vào một thanh ghi đặc biệt 16 bits ,được gọi là thanh ghi trạng thái (Status word) . Mặc dù thanh ghi trạng thái này có độ dài 16 bits nhưng chỉ sử dụng 9 bits với cấu trúc như sau : 8 7 6 5 4 3 2 1 0 BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC - FC (First check) : Khi phải thực hiện một dãy lệnh logic liên tiếp nhau gồm các phép tính Ù,Ú và nghịch đảo , bit FC có giá trị bằng 1 . Nói cách khác , FC=0 khi dãy lệnh logic tiếp điểm vừa được kết thúc . - RLO (Result of logic operation) : Kết quả tức thời của phép tính logic vừa được thực hiện . - STA (Status bit) : Bít trạng thái này luôn có giá trị logic của tiếp điểm được chỉ định trong lệnh . - OR : Ghi lại giá trị của phép tính logic Ù cuối cùng được thực hiện để phụ giúp cho việc thực hiện phép toán Ú sau đó . Điều này là cần thiết vì trong một biểu thức hàm hai trị , phép tính Ù bao giờ cũng phải được thực hiện trước các phép tính Ú . - OS (Stored overflow bit) : Ghi lại giá trị bít bị tràn ra ngoài mảng ô nhớ . - OV (Overflow bit) : Bít báo kết quả phép tính bị tràn ra ngoài mảng ô nhớ . - CC0 và CC1 (Condition code) : Hai bít báo trạng thái của kết quả phép tính với số nguyên , số thực , phép dịch chuyển hoặc phép tính logic trong ACCU - BR (Binary result bit) : Bít trạng thái cho phép liên kết hai loại ngôn ngữ lập trình STL và LAD . Chẳng hạn cho phép người sử dụng có thể viết một khối chương trình FB hoặc FC trên ngôn ngữ STL nhưng gọi và sử dụng chúng trong một chương trình khác viết trên LAD . Để tạo ra một mối liên kết đó , ta cần phải kết thúc một khối chương trình trong FB , FC bằng lệnh ghi . 1. Các lệnh logic . A : quét giá trị toán hạng với '1' , kết quả kết hợp với RLO qua phép toán AND . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 36 AN : quét giá trị toán hạng với '0' , kết quả kết hợp với RLO qua phép toán AND . O : quét giá trị toán hạng với '1' , kết quả kết hợp với RLO qua phép toán or . ON : quét giá trị toán hạng với '0' , kết quả kết hợp với RLO qua phép toán or . 2. Lênh SET và RESET . S : gán giá trị '1' cho toán hạng nếu RLO = '1' . R : xoá toán hạng về '0' nếu RLO = '1' . SET : gán giá trị '1' cho các bít . CLR : xoá giá trị các bít về '0' . 3. Các lệnh nạp và chuyển . L : nạp nội dung toán hạng vào thanh ghi ACC1 . T : chuyển nội dung của thanh ghi ACC1 đến toán hạng . 4. Các lệnh so sánh nội dung của 2 thanh ghi ACC1 và ACC2 . a. So sánh bằng : == I : so sánh bằng nhau giữa 2 số nguyên chứa trong 2 thanh ghi . == D : so sánh bằng nhau giữa 2 số nguyên dưới dạng từ kép chứa trong 2 thanh ghi . == R : so sánh bằng nhau giữa 2 số thực chứa trong 2 thanh ghi . b. So sánh khác : I : so sánh khác nhau giữa 2 số nguyên chứa trong 2 thanh ghi . R : so sánh khác nhau giữa 2 số thực chứa trong 2 thanh ghi . D : so sánh khác nhau giữa 2 số nguyên dưới dạng từ kép chứa trong 2 thanh ghi . c. So sánh hơn : >I , >D , >R : giá trị nội dung chứa trong thanh ghi thứ nhất lớn hơn giá trị nội dung chứa trong thanh ghi thứ hai (dưới dạng số nguyên , từ kép , số thực) . d. So sánh nhỏ hơn : Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 37 <I , <D , <R : giá trị nội dung chứa trong thanh ghi thứ nhất nhỏ hơn giá trị nội dung chứa trong thanh ghi thứ hai (dưới dạng số nguyên , từ kép , số thực) . e. So sánh lớn hơn hoặc bằng : >=I, >=D, >=R : giá trị nội dung chứa trong thanh ghi thứ nhất lớn hơn hoặc bằng giá trị nội dung chứa trong thanh ghi thứ hai (dưới dạng số nguyên , từ kép , số thực) . f. So sánh nhỏ hơn hoặc bằng : <=I, <=D, <=R : giá trị nội dung chứa trong thanh ghi thứ nhất nhỏ hơn hoặc bằng giá trị nội dung chứa trong thanh ghi thứ hai (dưới dạng số nguyên , từ kép , số thực) . 5. Các lệnh nhảy . JC :nhảy đến nhãn khi kết quả của RLO = '1' . JU : nhảy đến nhãn không phụ thuộc vào RLO . Ngoài ra còn có các lệnh nhảy khác như : JZ , JN , JP , JPZ , JPM . 6. Các lệnh gọi . CALL : chương trình quét tiếp tục ở khối được gọi . CC : gọi khối khi RLO = '1' . UC : gọi khối không phụ thuộc vào RLO . 7. Các lệnh toán học . Các lệnh toán học ( +, - , * , / ) được thực hiện giữa 2 thanh ghi ACC1 và ACC2 kết quả được gửi vào ACC1 . a. Đối với số nguyên : +I , -I , *I , /I : cộng , trừ , nhân , chia nội dung của 2 thanh ghi dưới dạng số nguyên . b. Đối với dữ liệu ghi dưới dạng từ kép : +D , -D , *D , /D : cộng , trừ , nhân , chia nội dung của 2 thanh ghi dưới dạng từ kép . c. Đối với số thực : +R , -R , *R , /R : cộng , trừ , nhân , chia nội dung của 2 thanh ghi dưới dạng số thực . 8. Các bộ thời gian . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 38 Trong S7-300 có 5 loại bộ thời gian là :SP ,SE ,SD ,SS ,SF . - SP : bộ thời gian dạng xung , bộ này khởi động ngay sau khi RLO chuyển từ '0' lên '1' và bị xoá về '0' khi RLO về '0' . Trạng thái đầu ra là '1' trong suốt thời gian hoạt động . - SE : bộ thời gian xung mở rộng , bộ này được khởi động theo sườn lên của RLO và không phụ thuộc vào RLO trong suốt quá trình hoạt động . - SD : bộ thời gian khởi động phát trễ , bộ này được khởi động theo sườn lên của RLO và bị xoá về '0' khi RLO về '0' . - SS : bộ thời gian khởi động có giữ , bộ này được khởi động theo sườn lên của RLO và không bị ảnh hưởng bởi RLO trong suốt quá trình hoạt đông . - SF : bộ thời gian tắt trễ , bộ này khởi động theo sườn xuống của RLO . 9. Bộ đếm . Giống như STEP5 thì STEP7 cũng có các bộ đếm là : - CU : là bộ đếm lên (tăng ) . - CD : là bộ đếm xuống (lùi) . 10. Lệnh kết thúc khối . BE : là lệnh kết thúc một khối . 11. Một số lệnh khác . Ngoài các nhóm lệnh trên thì còn một số lệnh khác như lệng quay , lệnh trễ … Ví dụ : NOP0 : 16 bít trong RAM bị xoá về '0' , lệnh này thường được dùng để tạo trễ . NOP1 : 16 bít trong RAM được đặt lên '1' . B : chương trình điều khiển . 1. Khối OB1 : chương trình điều khiển công nghệ lò tạo khí . Network 1 : Bắt đầu hoạt động của chương trình . A( O I 0.7 O Q 0.7 ON I 0.0 ) JC p1 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 39 JU p2 p1 : UC FC 15 BE p2 : A I 0.0 AN Q 0.7 AN I 0.7 A( O I 0.1 O I 0.2 O I 0.3 O I 0.4 O I 0.5 ) JC p3 JU p4 p3 : L DB1.DBW 24 T MW 105 CALL FC1 p4 : NOP 0 2. Khối FC1 : chọn chế độ làm việc . Network 1 : Chế độ làm việc bình thường . A I 0.1 AN I 0.2 AN I 0.3 AN I 0.4 AN I 0.5 = Q 13.1 Network 2 : Chế độ làm việc không thên N2 . AN I 0.1 A I 0.2 AN I 0.3 AN I 0.4 AN I 0.5 = Q 13.2 Network 3 : Chế độ làm việc không mở van gió lần 2 . AN I 0.1 AN I 0.2 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 40 A I 0.3 AN I 0.4 AN I 0.5 = Q 13.3 Network 4 : Chế độ làm việc thổi lên hoàn toàn . AN I 0.1 AN I 0.2 AN I 0.3 A I 0.4 AN I 0.5 = Q 13.4 Network 5 : Chế độ làm việc chế khí trơ . AN I 0.1 AN I 0.2 AN I 0.3 AN I 0.4 A I 0.5 = Q 13.5 Network 6 : Chọn bước làm việc . L 0 T MW 1 L 0 ==I JZ d1 JU s1 d1 : CALL FC 2 s1 : L 1 L MW 1 ==I JZ d2 JU s2 d2 : CALL FC 3 s2 : L 2 L MW 1 ==I JZ d3 JU s3 d3 : CALL FC 4 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 41 s3 : L 3 L MW 1 ==I JZ d4 JU s4 d4 : CALL FC 5 s4 : L 4 L MW 1 ==I JZ d5 JU s5 d5 : CALL FC 6 s5 : L 5 L MW 1 ==I JZ d6 JU s6 d6 : CALL FC 7 s6 : L 6 L MW 1 ==I JZ d7 JU s7 d7 : CALL FC 8 s7 : L 7 L MW 1 ==I JZ d8 JU s8 d8 : CALL FC 9 s8 : L 8 L MW 1 ==I JZ d9 JU s9 d9 : CALL FC 10 s9 : L 9 L MW 1 ==I Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 42 JZ d10 JU s10 d10 : CALL FC 11 s10 : L 10 L MW 1 ==I JZ d11 JU s11 d11 : CALL FC 12 s11 : L 11 L MW 1 ==I JZ d12 JU s12 d12 : CALL FC 13 s12 : NOP 0 3. Khối DB1 . ADDR NAME TYPE Initial Value Comment +0.0 dw1 S5TIME S5T#3S Bước 1 +2.0 dw2 S5TIME S5T#3S Bước 2 +4.0 dw3 S5TIME S5T#3S Bước 3 +6.0 dw4 S5TIME S5T#3S Bước 4 +8.0 dw5 S5TIME S5T#3S Bước 5 +10.0 dw6 S5TIME S5T#3S Bước 6 +12.0 dw7 S5TIME S5T#3S Bước 7 +14.0 dw8 S5TIME S5T#3S Bước 8 +16.0 dw9 S5TIME S5T#3S Bước 9 +18.0 dw10 S5TIME S5T#3S Bước 10 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 43 +20.0 dw11 S5TIME S5T#3S Bước 11 +22.0 dw12 S5TIME S5T#3S Bước 12 +24.0 dw0 S5TIME S5T#2S Trễ 4. Khối DB2 . ADDR NAME TYPE Initial Value Comment +0.0 cđ1b1 WORD W#16#84 +2.0 cđ1b2 WORD W#16#8C +4.0 cđ1b3 WORD W#16#24 +6.0 cđ1b4 WORD W#16#F4 +8.0 cđ1b5 WORD W#16#FO +10.0 cđ1b6 WORD W#16#70 +12.0 cđ1b7 WORD W#16#73 +14.0 cđ1b8 WORD W#16#173 +16.0 cđ1b9 WORD W#16#73 +18.0 cđ1b10 WORD W#16#870 +20.0 cđ1b11 WORD W#16#FO +22.0 cđ1b12 WORD W#16#AO 5. Khối DB3 . ADDR NAME TYPE Initial Value Comment +0.0 cđ2b1 WORD W#16#4 +2.0 cđ2b2 WORD W#16#C +4.0 cđ2b3 WORD W#16#24 +6.0 cđ2b4 WORD W#16#34 +8.0 cđ2b5 WORD W#16#30 +10.0 cđ2b6 WORD W#16#30 +12.0 cđ2b7 WORD W#16#33 +14.0 cđ2b8 WORD W#16#33 +16.0 cđ2b9 WORD W#16#33 +18.0 cđ2b10 WORD W#16#30 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 44 +20.0 cđ2b11 WORD W#16#30 +22.0 cđ2b12 WORD W#16#20 6. Khối DB4 . ADDR NAME TYPE Initial Value Comment +0.0 cđ3b1 WORD W#16#84 +2.0 cđ3b2 WORD W#16#84 +4.0 cđ3b3 WORD W#16#24 +6.0 cđ3b4 WORD W#16#F4 +8.0 cđ3b5 WORD W#16#FO +10.0 cđ3b6 WORD W#16#70 +12.0 cđ3b7 WORD W#16#73 +14.0 cđ3b8 WORD W#16#173 +16.0 cđ3b9 WORD W#16#73 +18.0 cđ3b10 WORD W#16#70 +20.0 cđ3b11 WORD W#16#FO +22.0 cđ3b12 WORD W#16#AO 7. Khối DB5 . ADDR NAME TYPE Initial Value Comment +0.0 cđ4b1 WORD W#16#4 +2.0 cđ4b2 WORD W#16#C +4.0 cđ4b3 WORD W#16#24 +6.0 cđ4b4 WORD W#16#34 +8.0 cđ4b5 WORD W#16#30 +10.0 cđ4b6 WORD W#16#30 +12.0 cđ4b7 WORD W#16#30 +14.0 cđ4b8 WORD W#16#30 +16.0 cđ4b9 WORD W#16#30 +18.0 cđ4b10 WORD W#16#30 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 45 +20.0 cđ4b11 WORD W#16#30 +22.0 cđ4b12 WORD W#16#20 8. Khối DB6 . ADDR NAME TYPE Initial Value Comment +0.0 cđ5b1 WORD W#16#24 +2.0 cđ5b2 WORD W#16#2C +4.0 cđ5b3 WORD W#16#24 +6.0 cđ5b4 WORD W#16#14 +8.0 cđ5b5 WORD W#16#10 +10.0 cđ5b6 WORD W#16#10 +12.0 cđ5b7 WORD W#16#10 +14.0 cđ5b8 WORD W#16#10 +16.0 cđ5b9 WORD W#16#10 +18.0 cđ5b10 WORD W#16#10 +20.0 cđ5b11 WORD W#16#10 +22.0 cđ5b12 WORD W#16#0 9. Khối FC2 : bước 1 . Network 1 : Nạp hằng số thời gian . L DB1.DBW 0 T MW 200 Network 2 : Bộ thời gian . AN Q 14.4 L MW 200 SE T 1 AN I 0.7 R T 1 L T 1 T QW 1 LC T 1 T QW 1 A T 1 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 46 = Q 12.1 Network 3 : Cđ1- bước 1 . A Q 12.1 A Q 13.1 S Q 8.3 S Q 8.2 Network 4 : Cđ2- bước 1 . A Q 12.1 A Q 13.2 S Q 8.2 Network 5 : Cđ3- bước 1 . A Q 12.1 A Q 13.3 S Q 8.2 S Q 8.7 Network 6 : Cđ4- bước 1 . A Q 12.1 A Q 13.4 S Q 8.2 Network 7 : Cđ5- bước 1 . A Q 12.1 A Q 13.5 S Q 8.2 S Q 8.5 Network 8 : Hiển thị giai đoạn làm việc . A Q 12.1 S Q 0.0 AN Q 12.1 R Q 0.0 Network 9 : Nạp hằng số mẫu . A Q 13.1 JC a1 JU a2 a1 : L DB2.DBW 0 T MW 111 a2 : A Q 13.2 JC a3 JU a4 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 47 a3 : L DB3.DBW 0 T MW 111 a4 : A Q 13.3 JC a5 JU a6 a5 : L DB4.DBW 0 J MW 1 a6 : A Q 13.4 JC a7 JU a8 a7 : L DB5.DBW 0 T MW 111 a8 : A Q 13.5 JC a9 JU a10 a9 : L DB6.DBW 0 T MW 111 a10 : NOP 0 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 48 giới thiệu về grafcet 1. Định nghĩa Grafcet : Grafcet là từ viết tắt của tiếng Pháp “Graphe fonctionnel de commande étape transition” , là một đồ hình chức năng cho phép mô tả các trạng thái làm việc của hẹ thống và biểu diễn quá trình điều khiển với các trạng thái chuyển biến từ trạng thái này sang trạng thái khác , đó là một Grafcet định hướng và được xác định bởi các phần tử sau : G := { E , T , A , M }. Trong đó : + E = { E1 , E2 , … , Em } là một tập hữu hạn các trạng thái (giai đoạn) của hệ thống , được ký hiệu bằng các hình vuông . Mỗi trạng thái ứng với những tác động nào đó của phần tử điều khiển và trong một trạng thái các hành vi điều khiển là không thay đổi . Một trạng thái có thể là hoạt động hoặc không hoạt động . Điều khiển chính là thực hiện các mệnh đề logic chứa các biến vào và các biến ra để hệ thống có được một trạng thái xác định trong hệ và đó cũng chính là một trạng thái của Grafcet . Ví dụ trạng thái Ej ở hình 1 là sự phối hợp của biến ra P và M , với M = Ek.a , trong đó Ek là biến đặc trưng cho sự hoạt động của trạng thái Ek , còn a là biến đầu vào của hệ . + T = { t1 , t2 , … , ti } là tập hợp các chuyển trạng thái được biểu diễn bằng gạch ngang “_” . Hàm Boole gắn với một chuyển trạng thái được gọi là “một tiếp nhận” . Giữa hai trạng thái luôn luôn tồn tại một chuyển trạng thái . Chuyển trạng thái tj ở hình 2 được thực hiện bởi tích logic Ev.a.c , trong đó Ev là biến đặc trưng cho sự hoạt động của trạng thái Ev , còn a và c là các biến vào . Việc chấp nhận chuyển tj là tj = Ev.a.c . Chuyển trạng thái tj ở hình 3 được thực hiện bởi điều kiện logic : Ek.(ưa) , trong đó Ek là biểu diễn hoạt động của trạng thái Ek , còn ưa biểu diễn sự thay đổi từ 0 á 1 của biến vào a . (P,Ek.a:M) Ej Hình_1 Ev.a.c tj Hình_2 tj Hình_3 Ek.(ưa) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 49 + A = { a1 , a2 , … , an } là tập hợp các cung định hướng nối giữa một trạng thái với một chuyển hoặc một chuyển với một trạng thái . + M = { m1 , m2 , … , mm }là tập các giá trị (0,1) . Nếu mi = 1 thì trạng thái i là hoạt động , nếu mi = 0 thì trạng thái i là không hoạt động . Grafcet cho một quá trình luôn luôn là một đồ hình kép kín từ trạng thái đầu đến trạng thái cuối và từ trạng thái cuối đến trạng thái đầu . 2. Một số ký hiệu dùng trong grafcet : Một trạng thái được biểu diễn bằng một hình vuông có đánh số . Gắn liền với biểu tượng trạng thái là một hình chữ nhật bên cạnh , trong hình chữ nhật này có ghi các tác động của trạng thái đó . ã Trạng thái khởi đầu được thể hiện bằng 2 hình vuông lồng vào nhau . ã Trạng thái hoạt động được thể hiện bằng một hình vuông . a b c d Trong đó : a,b _ Ký hiệu trạng thái c _ Trạng thái khởi đầu d _ Trạng thái hoạt động Hình 5-a Hình 5_b Hình 5_c Hình 5_d Việc chuyển tiếp từ trạng thái này sang trạng thái khác được thực hiện khi các điều kiện chuyển tiếp được thoả mãn . Chẳng hạn việc chuyển tiếp giữa các trạng 3 Sự di chuyển chi tiết từ A á B 3 Quá trình hãm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9a Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 50 thái 3 và 4 (hình 5.a) được thực hiện khi tác động lên biến b , còn chuyển tiếp giữa trạng thái 5 và 6 được thực hiện ở sườn tăng của biến c (hình 5.b) , ở hình 5.c là tác động của sườn giảm của biến d . Chuyển tiếp giữa trạng thái 9 và 9a (hình 5.d) sẽ sảy ra sau 2s kể từ khi có tác động cuối cùng của trạng thái 9 được thực hiện . Các ký hiệu phân nhánh t12 t13 t79 t89 Hình 6_a(OR) Hình 6_b(OR) t123 t789 Hình 6_c(AND) Hình 6_d(AND) ở hình 6_a , khi trạng thái 1đã hoạt động , nếu chuyển t12 thoả mãn thì trạng thái 2 hoạt động ; nếu chuyển t13 thoả mãn thì trạng thái 3 hoạt động . ở hình 6_b , nếu trạng thái 7 hoạt động và t79 thoả mãn thì trạng thái 9 hoạt động , cũng như vậy nếu trạng thái 8 hoạt động và t89 thoả mãn thì trạng thái 9 hoạt động . ở hình 6_c , nếu trạng thái 1 hoạt động và t123 thoả mãn thì trạng thái 2 và 3 đồng thời hoạt động . ở hình 6_d , nếu trạng thái 7 và 8 cùng hoạt động và t789 thoả mãn thì trạng thái 9 hoạt động . 1 3 2 7 8 9 3 2 1 7 8 9 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org -------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------- T.g: Phan Việt Cường 51 a a d b e c f Hình 7_a Hình 7_b Hình 7_a biểu diễn Grafcet cho phép thực hiện bước nhảy . Khi điều kiện a được thoả mãn thì quá trình sẽ chuyển hoạt động từ trạng thái 2 sang trạng thái 5 và bỏ qua các trạng thái trung gian 3 , 4 ;nếu điều kiện a không được thoả mãn các trạng thái chuyển tiếp theo trình tự bình thường ( 2ị3ị4 ) . ở hình 7_b khi điều kiện f không thoả mãn thì trạng thái 8 sẽ quay lại trạng thái 7 , nếu f thoả mãn thì trạng thái 8 mới chuyển sang trạng thái 9 . 3. Quy tắc vượt qua chuyển tiếp . ã Một chuyển tiếp là hợp cách (hoặc chuẩn) khi tất cả các trạng thái đầu vào của nó là hoạt động . Một chuyển tiếp chỉ được vượt qua khi nó là chuẩn và tiếp nhận gắn với chuyển tiếp là đúng . ã Vượt qua một chuyển tiếp sẽ làm hoạt động trạng thái kế tiếp và khử bỏ hoạt động của trạng thái trước đó . 2 4 5 3 6 8 9 7 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -