Mô hình quang báo điều khiển bằng PLC

NỘI DUNG LỜI MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, chương trình giảng dạy về PLC còn hạn chế, trong khi nhu cầu cập nhật công nghệ mới từ các công ty, xí nghiệp ngày càng tăng Do đó, nghiên cứu và đưa các mô-đun điều khiển vào giảng dạy PLC là một yêu cầu thực tế cần thiết.

Để đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội và nâng cao chất lượng đào tạo, bộ môn Điện công nghiệp đã triển khai nhiều bộ thực tập PLC Tuy nhiên, việc kết nối và điều khiển thiết bị ngoại vi vẫn còn hạn chế Để khắc phục vấn đề này, một mô hình led quảng cáo được điều khiển bằng PLC đã được thi công, nhằm phục vụ nhu cầu học tập của sinh viên và hỗ trợ quá trình thực tập nâng cao cũng như nghiên cứu của giảng viên.

Tình hình nghiên cứu

 Trong nước: http://tailieu.vn/luan-van-ung-dung-cua-plc-vao-de-dieu-khien- led 255289.html Ứng dụng của PLC vào để điều khiển led Đề tài điều khiển chạy chữ led dung PLC

 Ngoài nước: http://www.sign-tech.com/products/view/23145-23145(PLC-KIT) PLC120-240VAC/DC KIT LED Sign Nhà cung cấp kit PLC điều khiển led sign.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

 Thiết kế Modun Led sign

 Thi công mô hình Led sign thẫm mỹ, đáp ứng yêu cầu đa dạng cho môn thực tập PLC

 Viết chương trình điều khiển Modun led sign.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

 Mô hình led sign dùng trong quảng cáo

 PLC hiện có tại phòng thí nghiệm.

Phương pháp nghiên cứu

 Đọc tài liệu, tra cứu internet

Đóng góp của đề tài

 Mô hình: Mô hình quang báo điều khiển bằng PLC

 Báo cáo nghiên cứu khoa học về điều khiển mô hình quang báo điều khiển bằng PLC.

Kết cấu của đề tài

Chương 1: Tổng quan về led quảng cáo

Chương 2: Thiết kế mô hình led quảng cáo

Chương 3: Phần mềm điều khiển

Chương 4: Bài tập ứng dụng

Chương 5: Kết luận và đề xuất.

TỔNG QUAN VỀ LED QUẢNG CÁO

Tổng quan

LED, viết tắt của Light Emitting Diode (Điot phát quan), là loại điot có khả năng phát ra ánh sáng hoặc tia tử ngoại Cấu tạo của đèn LED bao gồm một bán dẫn loại P kết hợp với một bán dẫn loại N, giúp tiết kiệm điện năng và mang lại hiệu suất ánh sáng vượt trội Đèn LED phát ra nhiệt độ thấp hơn nhiều so với các loại đèn chiếu sáng thông thường Hiện nay, đèn LED có nhiều loại khác nhau, bao gồm đèn LED trang trí karaoke, đèn LED chiếu sáng trong nhà và đèn LED chiếu sáng ngoài trời.

LED đã được sử dụng từ những năm 60 để hiển thị thời gian và dung lượng pin qua các màu sắc như đỏ, xanh lá cây và vàng, nhưng chưa có màu trắng Năm 1993, công ty Hóa chất Nichia của Nhật Bản đã nghiên cứu thành công công nghệ chế tạo đèn LED phát sáng trắng, nhờ vào sự phối hợp giữa ánh sáng đỏ và xanh lá cây Kết quả nghiên cứu này đã mở ra cơ hội mới cho việc ứng dụng đèn LED trong đời sống.

 Cơ chế hoạt động của LED:

+ Đèn Led giống như nhiều loại điốt bán dẫn khác

Màu sắc của đèn LED khác nhau tùy thuộc vào mức năng lượng phóng thích, với bước sóng ánh sáng phát ra cũng thay đổi theo Mức năng lượng và màu sắc của đèn LED hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử trong chất bán dẫn.

+ Khi LED hoạt động thông thường thì cường độ dòng điện từ 10mA đến 50mA

+ Có nhiều kích cỡ, hình dạng, màu sắc

+ Giá thành thỏa đáng, tiết kiệm được chi phí

+ Được chế tạo từ vật liệu polyme, LED có độ bền cao, dễ vận tải mà không lo bị vỡ

+ Đèn LED cho nhiều ánh sáng, có tuổi thọ tới 70 nghìn giờ sử dụng

+ Tiết kiệm điện lực 70 đến 80% so với loại đèn thông thường

+ Nhiệt năng tỏa ra trong quá trình hoạt động không đáng kể

+ Hoạt động tốt trong hoàn cảnh nhiệt độ thấp

+ Sử dụng dòng điện một chiều với hiệu điện thế nhỏ

+ Thiện với môi trường vì không tỏa ra tia cực tím, không có thủy ngân

Ứng dụng của led

Đèn LED được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như chiếu sáng, đọc sách và quảng cáo, đặc biệt là trong quảng cáo ngoài trời, nơi khó thay thế Với tuổi thọ cao gấp hai đến ba lần so với bóng đèn truyền thống và sự đa dạng về màu sắc như đỏ, xanh lá, xanh da trời và màu hổ phách, đèn LED đang trở thành giải pháp trang trí hiện đại trong thế kỷ 21 Các nhà sản xuất đánh giá đèn LED có tiềm năng lớn trong tương lai.

THIẾT KẾ MÔ HÌNH LED QUẢNG CÁO

Nguyên lý thiết kế phần cứng

Hình 2.1 Nguyên lý mạch chuyển đổi điện áp 5V-24V

Hình 2.2: Sắp xếp led trên Corel

Hình 2.3 Bản vẽ chi tiết khung hộp trên Corel.

Nguyên lý đấu nối đèn led

* Đối với led màu đỏ và vàng:

 Thông số kỹ thuật: VF = 1.9 -2.2 V, IF= 15-25 mA

 Nguồn điện cung cấp là Nguồn U nguồn = 24V

 Chọn hiệu điện thế trung bình của 2 loại bóng trên là: Uled = 2V

 Cường độ dòng điện qua led, ví dụ chọn I = 10mA = 0.015A

 Mắc nối tiếp 8 led với 1 con điện trở

 Ta có công thức tính điện trở là:

 Tuy nhiên tuỳ theo yêu cầu của khách hàng về độ sáng của bảng led, ta có thể tăng, hoặc giảm giá trị điện trở R

 Để led sáng đẹp, thường chọn cường độ dòng điện qua led I = 20mA = 0.02A, ta tính được R = 400 Ohm

* Đối với led màu trắng, xanh lá cây, xanh dương (xanh côban):

 Thông số kỹ thuật: VF = 3.0 - 3.4 V, IF = 15-25mA

 Nguồn điện cung cấp là Nguồn U nguồn = 24V

 Chọn Hiệu điện thế trung bình của 3 loại bóng trên là: Uled = 3V

 Cường độ dòng điện qua led, ví dụ chọn I = 15mA = 0.015A

 Mắc nối tiếp 7 led với 1 con điện trở:

 Ta có công thức tính trở là:

 Để led sáng đẹp, thường chọn cường độ dòng điện qua led I = 20mA = 0.02A, ta tính được R = 150 Ohm

Để đấu trở hạn dòng cho LED có điện áp từ 3,0 - 3,4V (như LED màu trắng, xanh lá, xanh dương), cần lựa chọn điện trở phù hợp Điện trở quá lớn sẽ làm giảm dòng điện qua LED, khiến LED sáng yếu và không đẹp Do đó, việc tính toán điện trở cần thiết để đảm bảo LED sáng đẹp và bền là rất quan trọng.

Hình 2.4 Cách đấu điện trở hạn dòng.

Trong mạch đấu nối 7 bóng LED, sử dụng điện trở R1 với giá trị R1 = 24V - (Uled*7)/Iled Do tất cả 3 bóng LED cùng loại, dòng điện tổng I sẽ bằng I1 = I2 = … = I7 Nếu mạch thiếu một bóng LED, cần thêm một điện trở R2 nối tiếp với R1, với giá trị R2 = Uled/Iled.

(Uled, Iled là giá trị ghi trên led) Nếu thiếu 2 LED thì R2 = 2 x Uled/Iled đấu vào bảng điều khiển

Cách đấu song song nhiều nhánh nối tiếp kết hợp giữa hai phương pháp này mang lại sự tiện lợi, chỉ cần sử dụng một điện trở công suất thay vì phải thêm một điện trở cho mỗi nhánh.

+24V Ở nhánh nào thiếu LED thì ta lại thêm giá trị điện trở như đấu nối tiếp 3 LED:

Khi sử dụng chung một loại LED, việc đấu 3 nhánh song song sẽ làm giảm giá trị điện trở xuống còn 1/3 Cụ thể, công thức tính điện trở tổng Rtổng là Rtổng = R1nhánh/Nnhánh Ví dụ, khi đấu 3 nhánh LED nối tiếp, cần sử dụng điện trở hạn dòng là 220Ω Nếu đấu N nhánh song song, điện trở sẽ được tính theo công thức R = 220Ω/Nnhánh.

Công suất trở Nnhánh: P = Nnhánh(24V - 3*Uled )*Iled

Khi số nhánh trong mạch điện quá nhiều, công suất tiêu thụ của trở sẽ tăng cao, thường vượt quá 10 Watt Trong trường hợp này, cần phải sử dụng thêm một trở có giá trị công suất phù hợp để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho mạch.

- Đấu song song cùng giá trị thì: Rtổng = R1/2 = R2/2 = Rn/n Itổng = I1 + I2 + In

Khi đấu nối tiếp các giá trị, tổng dòng điện sẽ được tính theo công thức Itổng = I1/2 = I2/2 = In/n, trong đó Rtổng = R1 + R2 + Rn Để chọn dòng của nguồn, công thức cần sử dụng là Inguồn = n.Inhánh, với n là số nhánh nối (3 hoặc 5) và I là dòng điện của một LED, do các LED được nối tiếp với nhau.

Với LED có điện áp từ 2.0 - 2,2V (đỏ, vàng) ta sẽ đấu 5 LED, cách đấu tương tự như cách đấu 3 LED điện áp 3,0 - 3,4V

Mạch điều khiển nhận tín hiệu vào ở mức âm, do đó, điện áp sẽ đi qua LED và trở, sau đó được đưa vào các chân (lỗ) trên bảng mạch Ngoài ra, có thể kết nối dây vào tản nhiệt của con MOSFET để đảm bảo hiệu suất hoạt động.

 Các sự cố thường gặp với mạch điều khiển LED:

Nếu số lượng LED cần kết nối vượt quá giới hạn của một kênh, bạn có thể kết hợp hai kênh thành một hoặc thêm kênh mới, theo hướng dẫn đấu điện trở vào mạch.

1 con MOSFET song song (trường hợp này rất ít, vì 1 chữ rất lớn)

- Điện áp đầu vào của mạch không được vượt quá 30V cho cả xoay chiều và 1 chiều Không thì mạch sẽ bị cháy nổ

- Đèn báo hiệu điện áp không vào kiểm tra xem IC ổn áp hoặc nguồn vào

- IC đang chạy mà dừng, kiểm tra xem thạch anh hoặc test lại chíp

- Những LED hiển thị số kênh ra không sáng: kiểm tra LED vẫn sáng thì chết MOSFET

- Nếu đấu mạch vào bảng LED thấy hiện tượng không chạy hay sụt áp thì kiểm tra lại bảng LED xem nối chạm ở đâu.

PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN

Tổng quát chung về bộ điều khiển logic PLC

Thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC) là một hệ vi xử lý chuyên dụng, được sử dụng để tự động hóa việc điều khiển các thiết bị điện và quy trình công nghiệp.

Trong hệ thống điều khiển, PLC là 1 khâu trung gian trong việc xử lý các thông tin rồi đưa ra các tín hiệu tới các thiết bị chấp hành

Ngày nay, các thiết bị điều khiển hiện đại đã thay thế hệ thống rơ le thông thường và sử dụng bán dẫn bằng các bộ điều khiển lập trình, mang lại hiệu suất cao và tính linh hoạt cho các ứng dụng công nghiệp.

 Giảm bớt quá trình ghép nối dây vì vậy mà giảm được giá thành đầu tư

Giảm diện tích lắp đặt, thiết bị hoạt động tin cậy và xử lý nhanh chóng Khả năng chống nhiễu tốt và dễ dàng bảo trì, bảo dưỡng nhờ cấu trúc modul.

 Chưa thích hợp cho quá trình nhỏ chỉ có 1 vài tín hiệu vào ra vì thế khi dung thì giá thành rất cao

Ngôn ngữ hệ đóng của PLC, sử dụng các hãng riêng, tạo ra sự khó khăn trong việc thay thế PLC hoạt động như một máy tính với cấu trúc bao gồm bộ vi xử lý (CPU), hệ điều hành, bộ nhớ và các cổng vào ra để giao tiếp với các thiết bị khác Ngoài ra, PLC còn tích hợp các khối chức năng đặc biệt như bộ đếm (counter), bộ định thời gian (timer) và các khối hàm chuyên dụng, giúp nâng cao khả năng điều khiển và tự động hóa trong các ứng dụng công nghiệp.

Hình 3.1: Cấu trúc của bộ PLC

Giới thiệu về PLC S7-400

PLC S7-400 là một sản phẩm PLC mạnh mẽ với khả năng xử lý cao và quản lý bộ nhớ tốt, đồng thời hỗ trợ kết nối mạng công nghiệp So với S7-300, S7-400 nổi bật với nhiều tính năng hơn, đặc biệt là trong lĩnh vực truyền thông.

Tốc độ xử lý của thiết bị rất nhanh, với khả năng thực hiện lệnh chỉ từ 0.1 đến 0.2 giây, giúp đáp ứng các nhiệm vụ phức tạp một cách hiệu quả Thiết bị còn hỗ trợ thẻ nhớ MMC-flash Eprom, cho phép mở rộng bộ nhớ và sao lưu dữ liệu dễ dàng.

S7-400 hỗ trợ nhiều mạng truyền thông, bao gồm INDUSTRIAL ETHERNET cho cấp giám sát, PROFIBUS cho cấp trường, và AS-I cho cảm biến thiết bị chấp hành Hệ thống cũng sử dụng MPI để kết nối các thiết bị như CPU, PG/PC, TD/TO Các loại hình mạng điểm-điểm hoặc bus được triển khai thông qua giao diện tích hợp trên bus trường, sử dụng CPU hoặc các mô-đun giao diện như IM, FM, CP.

Giao diện MPI cho phép tích hợp các hệ thống PG/PC và HMI với hệ thống SIMATIC S7/C7/WinAC, hỗ trợ kết nối tối đa 125 điểm MPI với tốc độ truyền dữ liệu lên tới 187.5Kbit/s Thông qua MPI, các bộ điều khiển có thể truyền dữ liệu lẫn nhau, cho phép một CPU truy cập vào nhiều đầu vào và đầu ra của các bộ điều khiển khác Hơn nữa, giao diện này còn được tích hợp trong hệ điều hành S7-400, nâng cao khả năng truyền dữ liệu.

Khối vi xử lý trung tâm

Cổng ngắt và đếm tốc độ cao

Bus của PLC liệu tới các trạm vận hành mà không cần lập trình giúp điều khiển vận hành và giao diện

Giao diện PROFIBUS – DP của S7-400 cho phép kết nối vào bus trường PROFIBUS, giúp dễ dàng tạo chương trình phân tán để giao tiếp với các thiết bị trường Các mô-đun vào ra phân tán được cấu hình bằng STEP7 giống như các mô-đun vào ra tập trung, cho phép S7-400 hoạt động như trạm master hoặc slave.

Tính năng chia sẻ cho phép người dùng điều khiển, giám sát và lập trình thông qua hai giao diện MPI và PD Điều này có nghĩa là một thiết bị PG có thể lập trình và vận hành cho nhiều CPU, hoặc nhiều thiết bị PG có thể cùng truy cập vào một CPU.

Giao diện phụ của DP S7-400 bao gồm nhiều cổng serial (PtP-Point to Point) kết nối với các máy quét Giao diện này sử dụng chuẩn RS422/RS485, cho phép tốc độ truyền đạt lên đến 38.4Kbit/s.

Một số CPU được thiết kế với cấu trúc đầu vào ra đặc biệt, cho phép chúng đếm hoặc đo lường các máy phát xung Ngoài ra, những CPU này còn tích hợp các chức năng điều khiển vị trí thông qua các đầu vào ra đặc biệt.

Cấu trúc phần cứng của PLC S7-400

Để tăng tính mềm dẻo trong hệ thống điều khiển, các bộ điều khiển PLC được thiết kế với cấu hình không cố định, cho phép sử dụng nhiều loại tín hiệu vào ra khác nhau Các bộ điều khiển này được chia thành các modul, trong đó modul CPU là modul chính, còn các modul khác đảm nhận chức năng truyền nhận tín hiệu và điều khiển chuyên dụng như PID hoặc động cơ Tất cả các modul này được lắp đặt trên một giá đỡ gọi là Rack, đảm bảo tính linh hoạt và hiệu quả cho từng trạm PLC.

3 Trung tâm vi xử lý CPU

4 Các modul mở rộng vào ra

Bên cạnh đó, hệ thống còn trang bị các công tắc để chọn chế độ làm việc, cùng với các đèn LED báo hiệu, giúp hiển thị trạng thái hiện tại của PLC.

Hình 3.2 Hình dáng của 1 PLC S7-400

3.3.1 Các thanh RACK (giá đỡ): Đó là các khung cơ khí của SIMATIC S7-400 dùng để bảo vệ các modul, cung cấp điện áp nguồn và kết nối giữa các modul qua bus nội bộ

Hình 3.3 Cấu hình của Rack PLC S7-400

 Dùng cho các bộ điều khiển trung tâm

 Dùng cho các công việc tự động hoá phân tán qua sự hỗ trợ 4 modul

 Dùng để tạo ra hệ thống S7-400 H hoàn chỉnh trong 1 giá đỡ đơn

 Thích hợp cho S7-400: vận hành 2 CPU riêng biệt với các CPU đầu vào ra riêng của từng CPU

 Cũng có thể dùng như giá mở rộng

 Dùng cho tối đa 18 modul

Giá lắp bộ S7-400 sử dụng thanh ray nhôm chuẩn DIN có chiều dài cố định, với bus và giắc nối ở phía sau Nó có thể được thiết kế thành giá lắp trung tâm (CR), giá lắp mở rộng (ER) hoặc kết hợp cả hai để tạo thành giá lắp vạn năng (UR).

Giá lắp trung tâm S7-400 có 18 hoặc 19 vị trí cho các modul (UR1 hoặc UR2) với chiều rộng cố định Nguồn cung cấp và CPU được cắm vào khe cắm, sử dụng tối đa 2 vị trí cho modul Thông thường, modul nguồn được lắp ở vị trí bên trái nhất, sau đó là CPU và các modul vào ra Các modul có thể được lắp đặt theo yêu cầu mà không cần gần nhau, cho phép có khoảng trống giữa các modul Modul giao tiếp, dùng để kết nối với các giá lắp mở rộng, được lắp ở bên phải Các modul được kết nối với nhau thông qua các bus phía sau, sử dụng các đường trục vào ra song song và các đường trục truyền dữ liệu nối tiếp.

Giá lắp phân đoạn 2 cho phép sử dụng hai CPU trên một nguồn cung cấp chung, với khả năng trao đổi dữ liệu qua đường trục truyền dữ liệu Mỗi CPU sử dụng các đường BUS tín hiệu vào ra riêng biệt Phân đoạn bên trái có 10 modul vào ra, trong khi phân đoạn bên phải có 8 modul Giá lắp phân đoạn UR2-H bao gồm hai phân đoạn, mỗi phân đoạn có 9 khe cắm, có thể sử dụng như một giá lắp trung tâm hoặc mở rộng cho các trạm S7-400 tiêu chuẩn và S7-400H cao cấp Lưu ý rằng mỗi phân đoạn yêu cầu nguồn cung cấp riêng và đường trục truyền tín hiệu vào ra cũng như dữ liệu là độc lập.

 Dùng cho các CPU và các thiết bị mở rộng

 Dùng cho tối đa 18 modul

 Ngoài ra thích hợp với S7 400

 Dùng cho các CPU và các thiết bị mở rộng

 Dùng tối đa cho 9 modul

Các rack trong hệ thống S7-400 được thiết kế để hỗ trợ hai CPU hoạt động độc lập trong một rack, không sử dụng chế độ nhiều máy tính Tuy nhiên, các CPU có khả năng giao tiếp với nhau thông qua bus nội bộ Mỗi CPU có thể định địa chỉ cục bộ, trong khi các mô-đun vào ra được tách biệt để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.

Khi số lượng vị trí cho các modul vào ra trên giá lắp trung tâm không đủ hoặc cần lắp đặt các modul ở xa vị trí trung tâm, việc sử dụng giá lắp mở rộng là cần thiết Các giá lắp mở rộng này sẽ được kết nối với giá lắp trung tâm thông qua các modul giao tiếp IM.

Có thể nối tối đa 21 giá lắp mở rộng vào một giá lắp trung tâm, với địa chỉ của mỗi giá lắp được xác định bằng phím trên modul Modul giao tiếp IM luôn phải được lắp ở cực phải của giá mở rộng Các modul IM460-1 và IM461-1 cho phép lắp đặt từng giá lắp mở rộng cách giá lắp trung tâm khoảng 1,5m, trong khi modul IM360-1 và IM362-0 hỗ trợ tối đa 4 giá lắp mở rộng với khoảng cách 3m Đối với khoảng cách lên tới 100m, có thể sử dụng modul IM360-3 và IM31-3 để kết nối với các giá lắp mở rộng Nguồn cung cấp cho hệ thống là điện áp 5V.

Giá lắp mở rộng ER1 và ER2 có khả năng mở rộng tới 18 và 19 khe cắm, thích hợp cho các mô-đun tín hiệu đơn giản Các mô-đun này không yêu cầu xử lý báo động, nguồn 24V một chiều, nguồn dự phòng, và cũng không cần giao tiếp qua đường trục truyền dữ liệu.

3.3.2 Trung tâm vi xử lý CPU:

Hình 3.4 Cấu hình của modul CPU

CPU là bộ vi xử lý chính của S7 400, thực hiện việc xử lý thông tin hệ thống và áp dụng các thuật toán điều khiển để phát tín hiệu phù hợp Modul này bao gồm vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, bộ thời gian, bộ đếm cổng truyền thông và các cổng vào ra onboard Các giá trị của bộ đếm được lưu trữ trong bộ nhớ ứng dụng, cho phép người dùng lựa chọn bộ nhớ phù hợp với nhu cầu Bộ nhớ ROM, mặc dù không thể thay đổi và chỉ được nạp một lần, nhưng ít được sử dụng phổ biến so với các loại bộ nhớ khác.

Bộ nhớ RAM là loại bộ nhớ có khả năng thay đổi, được sử dụng để lưu trữ chương trình ứng dụng và dữ liệu Tuy nhiên, dữ liệu trong RAM sẽ bị mất khi mất điện, nhưng vấn đề này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng pin dự phòng.

Bộ nhớ EPROM tương tự như bộ nhớ ROM, không cần nguồn pin để hoạt động Tuy nhiên, nội dung trong EPROM chỉ có thể được xóa bằng cách chiếu tia cực tím vào ô cửa sổ nhỏ trên chip và nạp lại dữ liệu thông qua máy nạp chuyên dụng.

Bộ nhớ EEPROM kết hợp những ưu điểm của bộ nhớ ROM và khả năng xóa nạp bằng tín hiệu điện, mặc dù số lần xóa nạp vẫn có giới hạn.

Cấu trúc của CPU bao gồm các thành phần sau:

 Khối đèn LED hiển thị các trạng thái và các trạng thái lỗi

 Các công tắc chọn chế độ

 Khe cắm các thẻ nhớ mở rộng

 Các cổng truyền thông (giao diện)

 Khối nguồn và các pin dự phòng

Phân loại CPU bao gồm các loại sau: CPU 412-1, 412-2, CPU 414-2,414-3, CPU 416-3, 416-2, CPU 417-4, CPU 41X 3 PN/DP … vv

* Các thông số kỹ thuật của 1 số loại CPU điển hình:

Bộ nhớ Được tích hợp sẵn 48 KB cho chương trình 48KB cho dữ liệu

128KB cho chương trình 128KB cho dữ liệu

Có khả năng mở rộng Không Không Không Không

Bộ nhớ chương trình ứng dụng được tích hợp sẵn

FEPROM có khả năng nâng cấp

RAM có thể mở rộng

256 KB RAM -Với thẻ nhớ (FEPRAM) lên tới

64 MB -Với thẻ nhớ (RAM) lên tới 64

256 KB RAM -Với thẻ nhớ (FEPRAM) lên tới 64

MB -Với thẻ nhớ (RAM) lên tới 64 MB

256 KBRAM -Với thẻ nhớ (FEPRAM) lên tới

MB -Với thẻ nhớ (RAM) lên tới 64

256 KBRAM -Với thẻ nhớ (FEPRAM) lên tới 64

MB -Với thẻ nhớ (RAM) lên tới 64 MB

-phép cộng dấu phẩy tĩnh

-Phép cộng dấu phẩy động

-lựa chọn bộ định thời

Từ 1ms tới 9990 Độ lớn khối tối đa 64KB 64KB 64KB 64KB

Số cảnh báo quá trình

Số ngắt theo thời điểm

Các ngắt theo thời gian trễ

Ngôn ngữ lập trình STEP7 V5.0 SP2

(LAD,CSF,STL) SCL,CFC,GRAGH

STEP7 V5.0 SP2 (LAD,CSF,STL)SCL, CFC,GRAGH

STEP7 V5.0 SP2 (LAD,CSF,STL) SCL,CFC,GRAGH

STEP7 V5.0 SP2 (LAD,CSF,STL)SCL, CFC,GRAGH Điện áp cung cấp Định mức 24V Định mức 24V Định mức 24V Định mức 24V Dòng tiêu thụ từ BUS 1.5A -1.6A 1.5A -1.6A 1.5A -1.6A 1.5A -1.6A

Dũng dự phũng 10àA tới 300 àA 10àA tới 300 àA 10àA tới 300 àA 10àA tới 300 àA

Nguồn điện áp 5 đến 15V 5 đến 15V 5 đến 15V 5 đến 15V

Tốc độ truyền 12Mbit/s 12Mbit/s 12Mbit/s 12Mbit/s

Số DP slave tối đa 32 32 32 32

Số khe căn tối đa 512 512 512 512

Dải địa chỉ tối đa 2KB 2KB 2KB 2KB

Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật của 1 số loại CPU điển hình

Chức năng của modul nguồn cung cấp nguồn cho các modul khác của S7-

400 trên cùng 1 giá đỡ với cấp điện áp như nhau thong qua 1 đường BUS đa năng nhưng nó không cung cấp nguồn cho modul tín hiệu

Hình 3.5 Cấu hình của modul nguồn

* Đặc điểm của modul nguồn:

 Làm mát đối lưu tự nhiên

 Các cổng kết nối nguồn áp AC- DC có mã hoá

 Bảo vệ từng lớp 1 (tăng dần) từ IEC61140, VDE0140

 Hạn chế sự xâm nhập hiện hành tuỳ theo NOMUR

 Giám sát cả 2 điện áp ra Nếu 1 trong những điện áp bị sự cố thì modul nguồn sẽ gửi tín hiệu lỗi về CPU

Bộ pin dự phòng giữ vai trò quan trọng trong việc duy trì các thông số thiết lập và nội dung của bộ nhớ RAM thông qua kết nối với CPU qua đường BUS Ngoài ra, pin dự phòng còn cho phép khởi động lại CPU Cả modul nguồn và modul dự phòng đều đồng thời giám sát điện áp của pin để đảm bảo hoạt động ổn định.

 Các đèn LED báo các trạng thái hoạt động và lỗi đều nằm ở phía trước của modul nguồn

Một số chỉ dẫn và chức năng của các modul

TYPE Mã số Điện áp vào Điện áp ra

85VAC to 264VAC hay 88VDC to 300VDC

Bảng 3.2 Một số chỉ dẫn và chức năng của các modul

Ngôn ngữ lập trình PLC S7 – 400

Có 3 ngôn ngữ lập trình cơ bản thường được sử dụng trong lập trình với PLC S7-400 là STL (Statement list), LAD (Ladder logic), FBD (Function Block Diagram)

STL là một ngôn ngữ lập trình dạng liệt kê lệnh, thường được sử dụng trong lập trình máy tính Chương trình STL được tạo thành từ nhiều câu lệnh theo một thuật toán cụ thể, với mỗi lệnh nằm trên một dòng và có cấu trúc chung là “Tên lệnh + Toán hạng” PLC S7-400 hỗ trợ chuyển đổi từ các ngôn ngữ LAD và FBD sang STL, nhưng không cho phép chuyển đổi ngược lại từ STL sang ngôn ngữ khác.

LAD, hay còn gọi là ngôn ngữ hình thang, là một dạng lập trình sử dụng đồ họa để thể hiện các lệnh một cách trực quan Loại ngôn ngữ này rất dễ sử dụng và phù hợp với những ai có kinh nghiệm trong thiết kế mạch điều khiển logic.

FBD: là dạng ngôn ngữ hình khối, phù hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển số.

Kỹ thuật lập trình

Để tạo Project mới chúng ta có 2 cách : Dùng “New Project” Wizard và sử dụng “New”

3.5.1 Tạo Project mới bằng “New Project” Wizard

Bạn chọn File->”New Project” Wizard

Cửa sổ New Project hiện ra Click Next để tiếp tục

Hình 3.7 Cửa sổ tạo project Ở của sổ kế bạn chọn loại CPU rồi click Next

Hình 3.8 Cửa sổ chọn loại PLC Ở của sổ kế tiếp, chọn các khối OB và ngôn ngữ lập trình OB1 là khối OB chính giống như hàm Main

Hình 3.9 Cửa sổ chọn ngôn ngữ lập trình Đặt tên cho New Project cuối cùng chọn Finish

Cửa sổ đặt tên cho project trong Simatic Manager được chia thành hai phần chính: bên trái là cấu trúc phần cứng, còn bên phải hiển thị các khối Tại phần bên phải, người dùng có thể tạo các khối một cách dễ dàng.

OB ngắt, Khối FC, FB, DB, VAT Để lập trình cho khối nào các bạn double click mở khối đó ra Ở đây ta lập trình cho khối OB1

Hình 3.11 Cửa sổ chọn block lập trình

Cửa sổ lập trình cho khối OB1 được chia thành 4 phần chính, giúp bạn dễ dàng bắt đầu lập trình cho PLC Ví dụ, một chương trình đơn giản có thể là nhấn I0.0 để bật đèn trong 10 giây rồi tắt Đây chỉ là một chương trình cơ bản nhằm mục đích mô phỏng.

Hình 3.12 Cửa sổ lập trình

3.5.2 Cách tạo New Project thủ công:

Hình 3.13 Tạo mới project thủ công Đặt tên và đường dẫn lưu

Hình 3.14 Cửa sổ đặt tên và chọn nơi lưu project

Click chuột phải : Tạo Trạm 400

Hình 3.15 Cửa sổ chọn loại PLC

Hình 3.16 Cửa sổ chọn trạm PLC để cấu hình

Double vào Hardware để chọn phần cứng cho PLC

Hình 3.17 Cửa sổ chọn cấu hình phần cứng cho PLC

Cửa số bên phải để chọn thiết bị :

Để lắp đặt hệ thống, bạn cần thực hiện các bước sau: Bước 1 là chọn Rack, Bước 2 chọn Module nguồn tại Slot 1, Bước 3 chọn Module CPU tại Slot 3, và Bước 4 là chọn Module mở rộng từ Slot 4 trở đi Để tìm hiểu chức năng của CPU đã chọn, bạn chỉ cần nhấp chuột phải vào CPU và chọn Properties.

Cuối cùng save lại là xong

Hình 3.22 Xem thông tin của CPU

Hình 3.23 Chọn module ngõ vào

Hình 3.24 Chọn module ngõ ra

Hình 3.25 Chọn module ngõ ra tương tự

Hình 3.26 Chọn module ngõ vào tương tự

Tiếp điểm thường mở nhấn F2, thường đóng nhấn F3, Cuộn dây nhấn F6 còn các thiết bị khác nhấn Atl+ F9 (Hay có thể dùng chuột click chọn từng lệnh)

Hình 3.28 Cách lập trình dạng ladder.

Chương trình điều khiển

Khởi động bằng cách nhấn vào chữ "Trường" trong 5 giây, sau đó lần lượt nhấn vào các chữ "Cao", "Đẳng", "Công", "Nghệ", và "Thủ" mỗi chữ trong 5 giây Sau khi nhấn xong, tất cả đèn sẽ tắt trong 5 giây Tiếp theo, lặp lại quy trình này với chữ "Trường", "Cao Đẳng", "Công Nghệ", và "Thủ Đức", mỗi chữ sáng trong 5 giây trước khi tắt tất cả đèn và tiếp tục lặp lại quá trình.

- Dừng: Nhấn off tất cả hệ thống ngưng hoạt động

3.6.2 Xác định ngõ vào/ ngõ ra

Kí hiệu Toán hạng Mô tả

Start I0.0 Nút nhấn khởi động hệ thống

OFF I0.1 Nút nhấn dừng hệ thống

Kí hiệu Toán hạng Mô tả Đ1 Q0.0 ĐÈN CHỮ TRƯỜNG Đ2 Q0.1 ĐÈN CHỮ CAO Đ3 Q0.2 ĐÈN CHỮ ĐẲNG Đ4 Q0.3 ĐÈN CHỮ CÔNG Đ5 Q0.4 ĐÈN CHỮ NGHỆ Đ6 Q0.5 ĐÈN CHỮ THỦ Đ7 Q0.6 ĐÈN CHỮ ĐỨC

Ngõ ra Q0.3, Q0.4 tác động mức cao Đ

Ngõ ra Q0.0–Q0.7 tác động mức thấp Đ

Q0.0, Timer đặt lại giá trị ban đầu Đ

Ngõ ra Q0.5 tác động mức cao Đ

Ngõ ra Q0.0 – Q07 tác động mức thấp Đ

Q0.0, Timer đặt lại giá trị ban đầu Đ

Hình 3.29 Lưu đồ chương trình chính.

Hình 3.30 Sơ đồ kết nối PLC.

BÀI TẬP ỨNG DỤNG

- Khởi động: Nhấn on sáng chữ Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức 70 s sau tắt hết các đèn 10s tiếp theo lặp lại quá trình

4.1.5 Vẽ sơ đồ kết nối PLC

4.1.6 Kết nối thiết bị ngoại vi

4.1.7 Nạp chương trình vào PLC

4.1.8 Soạn thảo chương trình led quảng cáo trong WinCC

Để khởi động, nhấn vào chữ "Trường" trong 10 giây, sau đó nhấn vào chữ "Cao Đẳng" trong 10 giây tiếp theo, tiếp tục với chữ "Công Nghệ" trong 10 giây, và cuối cùng là chữ "Thủ Đức" trong 10 giây Sau khi tất cả các đèn tắt, chờ thêm 5 giây và lặp lại quá trình này.

Để khởi động, nhấn vào chữ "Trường" trong 10 giây, sau đó nhấn vào chữ "Cao" trong 10 giây tiếp theo Tiếp theo, nhấn vào chữ "Đẳng" trong 10 giây, rồi đến chữ "Công" trong 10 giây tiếp theo Sau đó, nhấn vào chữ "Nghệ" trong 10 giây, tiếp theo là chữ "Thủ" trong 10 giây Cuối cùng, nhấn vào chữ "Đức" trong 5 giây, rồi chờ tất cả các đèn tắt trong 5 giây Lặp lại quá trình bằng cách nhấn vào chữ "Trường" trong 10 giây, sau đó là "Cao Đẳng" trong 10 giây, tiếp theo là "Công Nghệ" trong 10 giây và "Thủ Đức" trong 10 giây Cuối cùng, tắt tất cả đèn trong 5 giây và lặp lại quy trình.

Khởi động bằng cách nhấn vào chữ "Trường" trong 10 giây, sau đó lần lượt nhấn vào các chữ "Cao", "Đẳng", "Công", "Nghệ", "Thủ" trong 10 giây mỗi chữ, và cuối cùng là chữ "Đức" trong 5 giây Sau khi tất cả các đèn tắt trong 5 giây, lặp lại quy trình này 10 lần Sau đó, tắt tất cả các đèn trong 10 giây, rồi bật lại tất cả trong vòng 60 giây trước khi tắt hết trong 10 giây và tiếp tục lặp lại quá trình.

Để khởi động, nhấn vào chữ "Trường" trong 10 giây, sau đó lần lượt nhấn vào các chữ "Cao", "Đẳng", "Công", "Nghệ", và "Thủ" mỗi chữ 10 giây, riêng chữ "Đức" nhấn 5 giây Sau khi tất cả đèn tắt trong 5 giây, lặp lại quá trình này 10 lần Cuối cùng, nhấn vào chữ "Trường" 10 giây, tiếp theo là "Cao Đẳng", "Công Nghệ", và "Thủ Đức" mỗi chữ 10 giây, rồi tất cả đèn tắt trong 5 giây và lặp lại quá trình.

Để khởi động, nhấn vào chữ "Trường" trong 10 giây, sau đó nhấn vào chữ "Cao" trong 10 giây tiếp theo, rồi đến chữ "Đẳng" trong 10 giây, tiếp theo là chữ "Công" trong 10 giây, rồi chữ "Nghệ" trong 10 giây, và cuối cùng là chữ "Thủ" trong 10 giây Sau đó, nhấn vào chữ "Đức" trong 5 giây, rồi tất cả các đèn sẽ tắt trong 5 giây Lặp lại quá trình này 10 lần Cuối cùng, nhấn vào chữ "Trường" trong 10 giây, sau đó là chữ "Cao Đẳng" trong 10 giây, tiếp theo là chữ "Công Nghệ" trong 10 giây, rồi chữ "Thủ Đức" trong 10 giây, và kết thúc bằng việc tắt tất cả các đèn trong 5 giây trước khi bật lại tất cả các đèn.

Để khởi động, nhấn vào chữ "Trường" trong 10 giây, sau đó nhấn "Cao" trong 10 giây tiếp theo, tiếp tục với "Đẳng" trong 10 giây, "Công" trong 10 giây, "Nghệ" trong 10 giây, và "Thủ" trong 10 giây Sau đó, nhấn "Đức" trong 5 giây, rồi tất cả các đèn sẽ tắt trong 5 giây Lặp lại quá trình này 10 lần Sau đó, nhấn "Trường" trong 10 giây, "Cao Đẳng" trong 10 giây, "Công Nghệ" trong 10 giây, và "Thủ Đức" trong 10 giây Cuối cùng, tất cả các đèn sẽ tắt trong 5 giây, sau đó sáng hết các đèn trong 60 giây và tắt hết các đèn trong 10 giây, rồi lặp lại quá trình.

Khởi động hệ thống bằng cách nhấn nút để bật chữ "Trường Cao Đẳng" trong 10 giây, sau đó chuyển sang chữ "Công Nghệ" trong 10 giây, và tiếp theo là chữ "Thủ Đức" trong 5 giây Sau khi tất cả các đèn tắt trong 5 giây, lặp lại quy trình này 10 lần Tiếp theo, bật chữ "Trường" trong 10 giây, sau đó là "Cao Đẳng" trong 10 giây, tiếp theo là "Công Nghệ" trong 10 giây, và "Thủ Đức" trong 10 giây Sau khi tất cả các đèn tắt trong 5 giây, bật hết các đèn trong 60 giây, tắt hết đèn trong 10 giây, và lặp lại quy trình.

Tiêu đề	Mô Hình Quang Báo Điều Khiển Bằng PLC
Tác giả	Đào Thị Mỹ Chi
Trường học	Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức
Chuyên ngành	Khoa Điện - Điện Tử
Thể loại	Đề Tài
Năm xuất bản	2015
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	78
Dung lượng	4,83 MB