HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM KÝ THUẬT ĐIỆN I

HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM KÝ THUẬT ĐIỆN I

TR NG Đ I H C BÁCH KHOA KHOA ĐI N – ĐI N T PHỊNG THÍ NGHI M K THU T ĐI N Tài Liệu: H NG D N THÍ NGHI M K THU T ĐI N I (Ph n PLC) Biên soạn: Phòng TN K Thu t Đi n (B3) TP H CHÍ MINH, THÁNG NĔM 2008 Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện M CL C Trang M cl c Gi i thi u Ch ng Tìm hiểu PLC (Bài 1) Ch ng H ớng dẫn thí nghiệm v PLC 21 Ch Phần 1: PLC Vấn đ ĐK khởi động, đ o chi u động c KĐB (Bài 2.1) 22 Vấn đ Đi u khiển trình theo thời gian (Bài 2.2) 25 Vấn đ Đi u khiển dây chuy n công nghiệp (Bài 2.3) 27 Vấn đ Đi u khiển bãi đậu xe (Bài 2.4) 29 Vấn đ Đi u khiển phân loại đ m s n phẩm (Bài 2.5) 31 ng H ớng dẫn làm chuẩn bị báo cáo thí nghiệm 33 Trang Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện GI I THI U Thí nghiệm Kỹ thuật điện g m phần: - Phần 1: Làm quen với PLC vài ứng dụng th c t - Phần 2: Các thí nghiệm vật lý v nh ng ki n thức học môn Kỹ thuật điện I Tập tài liệu giới thiệu với sinh viên nội dung thí nghiệm Phần M c đích – Làm quen với thi t bị công nghiệp: thi t bị động l c thi t bị u khiển – Làm quen với khái niệm u khiển cứng (bằng thi t bị, dây n i) u khiển m m (bằng ch ng trình) – Tìm hiểu v u khiển ch ng trình (PLC) – Tìm hiểu v cách sử dụng PLC để u khiển đ i t ợng đ n gi n Cơng c thí nghi m – Bộ PLC S7 – 200, CPU 212, 216, hay 226 – Phần m m STEP7 – MicroWIN/16, hay STEP7 – MicroWIN/16 – Các thi t bị đầu vào L u ý: – Sinh viên thí nghiệm s v n đ v PLC đ ợc đ a tập tài liệu Cán h ớng dẫn quy t định nh ng v n đ mà sinh viên cần th c – Tr ớc buổi thí nghiệm, sinh viên cần soạn tr ớc chuẩn bị cho v n đ đ ợc định vào buổi (theo mẫu Ch ng 3) Sinh viên ph i trình cho cán h ớng dẫn chuẩn bị này, n u không khơng đ ợc vào thí nghiệm – Sau đợt thí nghiệm, sinh viên nộp báo cáo (theo mẫu Ch phần thí nghiệm v PLC ng 3) để đ ợc tính điểm cho – Sinh viên đ ợc giới thiệu th c tập bài: ƒ Bài 0: Sinh viên đọc tr ớc nhà, không cần làm chuẩn bị báo cáo, thử lập trình ví dụ cho ƒ Bài 1: V n đ (ph i làm chuẩn bị báo cáo) ƒ Bài 2: Cán h ớng dẫn phân công V n đ 2, 3, 4, hay (ph i làm chuẩn bị báo cáo) – Về điểm số: Điểm đ ợc tính SV tham d đầy đủ buổi TN có nộp báo cáo ¾ SV chức ƒ Điểm môn học tổng Phần (50%) Phần (50%) – không thi trắc nghiệm ƒ Riêng Phần (PLC) có thành phần điểm nh sau: chuẩn bị (5%), thái độ thí nghiệm (15%), tr lời câu h i cu i buổi thí nghiệm (20%), nội dung hình thức báo cáo (10%) ¾ SV quy (sẽ thơng báo sau) Phần 1: PLC Trang Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện CH NG (Bài 1) TÌM HI U PLC I Các ki n thức c b n v PLC Các u khiển lập trình đ ợc – PLC (Programmable Logic Controller) đ ợc sử dụng r t rộng rãi hệ th ng u khiển t động nh ứng dụng th ng mại công nghiệp Các PLC đ ợc thi t k vào gi a nh ng nĕm 70 để thay th cho hệ th ng u khiển relay Ban đầu chúng bao g m xử lý bit với nhớ ch ng trình, ghi tích lũy s ngõ vào ngõ ra, v chức nĕng chúng th c đ ợc thao tác logic đ n gi n xử lý đ ợc với ngõ vào s Ngày PLC phát triển mạnh thao tác với tín hiệu t ng t nh th c phép toán phức tạp nh u khiển PID, u khiển mờ Chúng đ ợc dùng hầu nh t t c giai đoạn trình s n xu t u khiển q trình Khơng gi ng nh hệ th ng đ u dây phần cứng truy n th ng, PLC có kh nĕng lập trình lại, giám sát on-line, có kh nĕng phát lỗi b n thân PLC thi t bị đ ợc k t n i với chúng ch Quá trình th c thi PLC bao g m giai đoạn: giám sát ngõ vào, tính tốn c sở ng trình u khiển ngõ để t động hóa q trình hay cơng cụ PLC diện r t nhi u ứng dụng cụ thể Chúng thi t bị làm việc r t lâu b n, làm việc u kiện môi tr ờng s n xu t bao g m độ ẩm, nhiễu, thay đổi nhiệt độ ch n động T t c hệ th ng PLC đ u g m có thành phần c b n cần thi t để thao tác với d liệu vào, xử lý d liệu u khiển ngõ Các kh i c b n PLC bao g m xử lý trung tâm (CPU), nhớ, giao ti p ngõ vào giao ti p ngõ Ngoài ra, PLC tích hợp kh i ngu n, xung clock giao ti p truy n thông để nạp ch ng trình, giám sát trạng thái PLC hay n i mạng PLC với Ngõ vào PLC đ a vào tín hiệu s hay t ng t từ thi t bị khác (c m bi n) bi n đổi thành tín hiệu logic để CPU sử dụng Bộ xử lý trung tâm CPU tính tốn th c thi phép tính u khiển d a lệnh u khiển nhớ Bộ giao ti p ngõ bi n đổi lệnh u khiển từ CPU thành tín hiệu s hay t ng t để dùng u khiển thi t bị ch p hành khác (actuator) Một thi t bị lập trình đ ợc dùng để nhập lệnh mong mu n, nh ng lệnh quy t định PLC làm tác động ngõ vào cụ thể Một thi t bị giao ti p (operator interface) cho phép thơng tin q trình đ ợc hiển thị để nhập thông s u khiển Bộ nhớ PLC nói chung đ ợc chia thành phần: nhớ ch vùng nhớ l u thơng s c u hình hệ th ng ng trình, nhớ d liệu Bộ nhớ ch ng trình l u tr lệnh s đ lập trình LAD hay STL Vùng nhớ u khiển cách thức sử dụng vùng nhớ d liệu I/O Các lệnh LAD hay STL đ ợc vi t thi t bị lập trình (PC) đ ợc nạp (t i) vào vùng nhớ ch ng trình PLC Phần 1: PLC Trang Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện B NH ROM,RAM NGÕ VÀO Công tắc, ti p điểm, … Bi n trở, điện áp h i ti p, … NGÕ RA S Relay, đèn, … S CPU T NG T T NG T Hiển thị, điện áp u khiển, … Hình 1: C u trúc chung PLC Bộ nhớ d liệu đ ợc dùng nh vùng làm việc bao g m vùng nhớ cho phép tính, vùng l u tr tạm thời cho k t qu tạm s Vùng nhớ d liệu bao g m vùng nhớ cho thi t bị nh : vùng nhớ timer (T) (word bit), counter (C) (word bit), đ m t c độ cao (HC), vùng nhớ ngõ vào (I), vùng nhớ ngõ (Q), ngõ vào t ng t (AI), ngõ t ng t (AQ), vùng nhớ bi n (V), vùng nhớ bên (M), vùng nhớ đặc biệt (SM),… Bộ nhớ thông s g m ô nhớ l u tr thông s cài đặt, mật khẩu, địa thi t bị u khiển thơng tin v khơng gian nhớ sử dụng PLC hoạt động theo cách thức đ n gi n việc lặp lại trình sau D liệu vào từ bên đ ợc chuyển đổi qua giao ti p ngõ vào thành dạng mà CPU dùng CPU tính tốn d a d liệu vào theo ch ng trình ng ời dùng đ ợc l u tr nhớ Các k t qu q trình tính tốn đ ợc đ a tới giao ti p ngõ để chuyển đổi thành dạng mà thi t bị k t n i với PLC sử dụng II Cấu trúc chung h thống u n dùng PLC PLC đ ợc nhi u hãng ch tạo, hãng có nhi u họ khác nhau, có nhi u phiên b n (version) họ, chúng khác v tính nĕng giá thành, phù hợp với mức độ toán đ n gi n hay phức tạp Ngồi cịn có ghép n i mở rộng cho phép liên k t nhi u PLC nh (thành mạng PLC) để th c chức nĕng phức tạp, hay giao ti p với máy tính để tạo thành mạng tích hợp, th c việc theo dõi, kiểm tra, u khiển q trình cơng nghệ phức tạp hay tồn phân x ởng s n xu t Mặc dù vậy, hệ th ng u khiển dùng b t kỳ loại PLC đ u có c u trúc nh hình Thi t bị đầu vào Thi t bị lập trình Máy tính Input Thi t bị đầu vào PLC Output Ch ng trình u khiển PG/PC C c u ch p hành Hình 2: C u trúc chung hệ th ng u khiển dùng PLC Phần 1: PLC Trang Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện Trong đó: ● Ngõ vào dạng s : g m hai trạng thái ON OFF Khi trạng thái ON ngõ vào s đ ợc coi nh mức logic hay mức logic cao Khi trạng thái OFF ngõ vào s đ ợc coi nh mức logic hay mức logic th p ● Ngõ vào t ng t : tín hiệu vào tín hiệu t mA, – 20 mA hay – 10VDC ng t , th ờng ngõ vào t ng t có tầm – 20 ● Ngõ s : g m trạng thái ON OFF Các ngõ th ờng đ ợc n i để u khiển van solenoid, cuộn dây contactor, đèn hiệu ● Ngõ t ng t : tín hiệu tín hiệu t ng t , th ờng có tầm từ – 10 VDC ● Thi t bị đầu vào: g m thi t bị tạo tín hiệu u khiển, th ờng nút nh n, c m bi n … * C m bi n: thi t bị nhằm bi n đổi trạng thái vật lý thành tín hiệu điện để PLC sử dụng C m bi n đ ợc n i với ngõ vào PLC Một ví dụ sử dụng nút nh n n i với đầu vào PLC, tín hiệu điện đ ợc gửi tới PLC trạng thái (đóng/mở) ti p điểm nút nh n ● Thi t bị ch p hành (Actuator): thi t bị bi n đổi tín hiệu điện từ PLC thành tác động vật lý Actuator đ ợc n i với ngõ PLC Một ví dụ actuator sử dụng Soft Starter (bộ khởi động m m) đ ợc n i đầu PLC, tùy thuộc vào tín hiệu ngõ PLC mà Soft Starter khởi động hay dừng động c Nút nh n th ờng hở Nút nh n th ờng đóng Cơng tắc th ờng hở NGÕ VÀO PLC Cơng tắc th ờng đóng Ti p điểm th ờng hở Ti p điểm th ờng đóng Hình Các dạng tín hiệu ngõ vào PLC ● Ch ng trình u khiển: ch ng trình bao g m hay nhi u lệnh nhằm th c nhiệm vụ cụ thể Việc lập trình cho PLC đ n gi n xây d ng tập hợp lệnh Có nhi u cách để lập trình cho PLC nh : dạng lập trình hình thang (LAD), dạng câu lệnh (STL), hay dạng s đ kh i chức nĕng (FBD) Ch ng trình u khiển định qui luật thay đổi tín hiệu output phía đầu PLC theo s thay đổi tín hiệu input phía đầu vào theo nh mong mu n Các ch ng trình u khiển đ ợc tạo cách sử dụng lập trình chuyên dụng cầm tay (handheld programmer hay PG = programmer) chạy phần m m u khiển máy tính PC đ ợc nạp vào PLC thông qua cáp, n i gi a PLC PC PG Cần ý ch ng trình để u khiển hệ th ng chạy PLC, khơng cần có máy tính hay lập trình để chạy PLC, chúng đóng vai trị lập trình hay giám sát hoạt động thơng qua việc trao đổi thông tin với PLC Phần 1: PLC Trang Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện Ch ng trình PLC th ờng có c u trúc, g m có ch ng trình (main program), ch ng trình (subroutine) ch ng trình ngắt (interrupt) Nhờ c u trúc ch ng trình trở nên dễ đọc rõ ràng h n Ch ng trình PLC đ ợc th c thi theo chu kỳ quét liên tục Ch ng trình PLC th c thi phần trình lặp lại: chu kỳ quét Chu kỳ quét PLC bắt đầu với việc CPU đọc trạng thái ngõ vào Ch ng trình ứng dụng đ ợc th c sử dụng trạng thái đầu vào Khi ch ng trình th c xong CPU bắt đầu trình t chẩn đoán tác vụ giao ti p Chu kỳ quét k t thúc việc cập nhật ngõ ra, sau lại lặp lại từ đầu Thời gian th c chu kỳ quét phụ thuộc vào kích th ớc ch ng trình, s l ợng ngõ vào/ra cần đ ợc giám sát PLC vào s l ợng u cầu giao ti p Đọc ngõ vào Cập nhật ngõ Chu kỳ quét Thực chương trình Truyền thông/Tự kiểm tra Hình Chu kỳ (vòng) quét PLC ● Thi t bị lập trình (PG/PC): ch ng trình vi t thi t bị lập trình truy n xu ng PLC ● Cáp k t n i (cáp PPI): thi t bị cần thi t để truy n d liệu từ thi t bị lập trình đ n PLC ™ Quy trình thi t k hệ u khiển dùng PLC: Bao g m b ớc c b n nh sau: i) Xác định quy trình u khiển: b ớc cần ph i bi t v đ i t ợng u khiển PLC Các thay đổi đ i t ợng u khiển đ ợc kiểm tra th ờng xuyên thi t bị đầu vào, thi t bị gởi tín hiệu đ n PLC để tính tốn xu t tín hiệu đ n thi t bị đầu để u khiển hoạt động đ i t ợng ii) Xác định tín hiệu vào ra: b ớc cần xác định cách k t n i thi t bị đầu vào, với PLC Thi t bị vào ti p điểm, c m bi n,… Thi t bị loại cuộn dây điện từ , đèn, … iii) Soạn th o ch iv) Nạp ch ng trình: ch ng trình đ ợc vi t d ới dạng LAD, STL, hay dạng FBD ng trình cho PLC v) Chạy ch ng trình: tr ớc khởi động hệ th ng cần kiểm tra n i dây từ PLC đ n thi t bị ngoại vi q trình chạy kiểm tra cần th c b ớc tinh chỉnh hệ th ng để đ m b o an toàn đ a vào hoạt động th c t Trong thí nghiệm với PLC S7-200 (của hãng Siemens) sinh viên cần quan tâm tới hai v n đ sau: ●S đ n i dây PLC: thể s đ n i dây th c thi t bị phía input phía output vào PLC S7–200 ●S đ u khiển PLC: đ ợc vi t STEP7-Micro/WIN phần m m dùng cho PLC thuộc chủng loại S7-200 Phần 1: PLC Trang Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện III Gi i thi u PLC S7-200 PLC đ ợc phân thành hai loại: Micro PLC Modular PLC - Micro PLC loại PLC mà ngõ vào, xử lý, ngõ ngu n đ u đ ợc đặt chung kh i Các PLC rẻ th ờng đ ợc dùng ngành cơng nghiệp nhẹ mà điện áp cao khơng cần thi t Chúng có nh ng c u hình khác v ngõ vào, ngõ ra, kh nĕng nhớ làm việc lâu dài để th a mãn ứng dụng khác Họ PLC S7-200 Siemens thuộc loại PLC - Modular PLC loại PLC dùng ứng dụng công nghiệp nặng th ờng hệ th ng dạng mơ đun Các loại PLC có c u hình khác v ngõ vào/ngõ ra, ngu n cung c p, dạng tín hiệu (rời rạc hay t ng t ), ứng dụng mạng u khiển từ xa Các hệ th ng PLC bao g m mô đun xử lý, mô đun ngõ vào/ngõ ra, gắn, mơ đun ngu n, lập trình mô đun giao ti p n u cần thi t Họ PLC S7-300, S7-400 Siemens thuộc loại - Bộ xử lý c PLC loại Micro hay Modular đ u bao g m CPU, nhớ, cổng giao ti p cổng ngoại vi Không ph i t t c PLC đ u có c u hình gi ng mà khác v nhớ, c u hình ngõ vào/ngõ ra, c u hình mạng nhi u đặc tính khác Sau giới thiệu vài loại CPU họ S7-200 đ ợc sử dụng nội dung thí nghiệm: a B S7-200/CPU 212 có m t số tính nh sau: – S cổng vào/ra (I/O): ngõ vào s /6 ngõ s (có địa I0.0 ÷ I0.7, Q0.0 ÷ Q0.5) – S t i đa mở rộng ghép n i: (với t i đa 64 ngõ vào s /64 ngõ s ) – T c độ xử lý lệnh Boolean: 1.2 μs/lệnh – Bộ đ m thời gian (timer): 64 – Bộ đ m (counter): 64 – Bộ đ m t c độ cao (high-speed counter): (2 kHz-software) b B S7-200/CPU 216 có tính sau: – S cổng vào/ra (I/O): 24 ngõ vào s /16 ngõ s s (có địa I0.0 ÷ I2.7, Q0.0 ÷ Q1.7) – S t i đa mở rộng ghép n i: – T c độ xử lý lệnh Boolean: 0.8 μs/lệnh – Bộ đ m thời gian (timer): 256 – Bộ đ m (counter): 256 – Bộ đ m t c độ cao (high-speed counter): (1 software – hardware) – Bộ nhớ ch ng trình/d liệu: 8KB/5KB – Cổng giao ti p: c B S7-200/CPU 226 có tính sau: – S cổng vào/ra (I/O): 24 ngõ vào s /16 ngõ s (địa từ I0.0 ÷ I2.7, Q0.0 ÷ Q1.7) – S t i đa mở rộng ghép n i: – T c độ xử lý lệnh Boolean: 0.37 μs/lệnh – Bộ đ m thời gian (timer): 256 – Bộ đ m (counter): 256 – Bộ đ m t c độ cao (high-speed counter): (30 kHz) Phần 1: PLC Trang Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện – Đ ng h thời gian th c – Bộ nhớ ch ng trình/d liệu: 8KB/5KB – Cổng giao ti p: – S ngõ xung: (20 kHz) IV S đồ nối dây thực S7 – 200 S đ n i dây CPU 212: Ngu n DC cho PLC Các ngõ n i với c c u ch p hành Các ngõ vào n i với tín hiệu u khiển Ngu n DC cho ngõ vào Hình S đ n i dây PLC S7-200, CPU 212 Với cách n i dây nh s đ thể hiện, công tắc (hay nút nh n) ngõ vào đ ợc tác động, ngõ vào trạng thái logic (trạng thái ON) N u công tắc bị ngắt (hay không nh n nút n a), ngõ vào t ng ứng trạng thái logic (trạng thái OFF) Nguyên tắc chung có điện áp kho ng quy định tr ớc (thông th ờng 15 – 30 VDC) so với điểm chuẩn điện áp (các ngõ vào ký hiệu COM) đặt vào ngõ vào ngõ vào trạng thái 1, n u khơng có điện áp đủ lớn so với điểm chuẩn điện áp đặt vào ngõ vào ngõ vào trạng thái Các CPU 216 CPU 226 đ ợc n i dây t V Gi i thi u ch ng t với CPU 212 ng trình STEP7 – Micro/WIN D ng l p trình: STEP7 – Micro/WIN h tr hai d ng l p trình sau: a Dạng STL (Statement List): dạng ngơn ng sử dụng danh sách câu lệnh b Dạng LAD (ladder): dạng ngôn ng đ hoạ sử dụng ký hiệu t mạch điện (hình thang) ng t nh s đ c Dạng FBD (Function Block Diagram): dạng ngôn ng đ hoạ sử dụng ký hiệu t s đ kh i logic AND, OR Phần 1: PLC ng t Trang Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện Ph n t Các l nh c b n ch Ký hi u Lệnh ti p điểm th ờng mở (Normally open) n Lệnh ti p điểm th ờng đóng (Normally closed) n ng trình d ng LADDER: Tên qui c n = I0.0, I0.1, …,I0.7, … Lệnh bit SET Lệnh RESET bit Bộ thời đóng TON định gian trễ (On-delay timer) Lệnh tác động bit n ON n = Q0.0, Q0.1, …,Q0.5, – I: ti p điểm th c n i cổng vào … – Q: ti p điểm output u khiển n = C0, C1, …, C63, … – C: ti p điểm đ m đ.khiển n = T0, T1, …, T63, … – T: ti p điểm timer u khiển n = I0.0, I0.1, …,I0.7, … Lệnh tác động bit n OFF n = Q0.0, Q0.1, …,Q0.5, – I: ti p điểm th c n i cổng vào … – Q: ti p điểm output u khiển n = C0, C1, …, C63, … – C: ti p điểm đ m đ.khiển n = T0, T1, …, T63, … – T: ti p điểm timer u khiển Lênh tác động phát tín hiệu phía tr ớc lệnh chuyển từ OFF sang ON (cạnh lệnh) Lệnh phát cạnh lên P Lệnh ngõ (OUTput instruction) Tính chất n n = Q0.0, Q0.1, …, Q0.5, Trang thái logic bit n ln … trạng thái logic phía tr ớc lệnh n = Q0.0, Q0.1, … (1 bit Khi lệnh SET tác động, bit n chuyển b t kỳ) sang ON gi n = Q0.0, Q0.1, … (1 bit Khi lệnh RESET tác động, bit n b t kỳ) chuyển sang OFF gi Txxx= * T32: đ n vị tính ms T96 (CPU216, 226) * T33 – T36: - 10ms – Khi IN từ lên sau thời gian định PT, Txxx chuyển sang trạng thái ON (1) – B t IN từ xu ng Txxx chuyển sang OFF (0) T97–T100 (CPU216, 226) * T37 – T63: - 100ms T101–T255 CPU216,226) – IN: tín hiệu vào – PT: hệ s thời gian trễ Phần 1: PLC Trang 10 Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện Gi sử ngõ Q0.1 mức logic 0, T37 trạng thái nên ti p điểm th ờng đóng T37 Network mức Khi nh n nút nh n S ngõ vào I0.0 có mức logic 1, ti p điểm th ờng mở I0.0 s đ LAD đóng lại, cuộn dây Q0.1 có tín hiệu từ đ ờng cơng su t nên có mức logic 1, ti p điểm th ờng mở Q0.1 đóng lại Khi nh nút nh n S ngõ vào I0.0 có mức logic 0, ti p điểm th ờng mở I0.0 mở nh ng cuộn dây Q0.1 có tín hiệu từ đ ờng công su t (do ti p điểm Q0.1 đóng) Khi cuộn dây Q0.1 trạng thái ngõ vào IN Timer ondelay T37 có tín hiệu từ đ ờng công su t làm khởi động Timer Trị s đ m tức thời Timer tĕng dần theo theo thời gian, trị s tức thời lớn h n trị s đặt tr ớc PT T37 (bit) lên mức Ti p điểm th ờng đóng T37 hở làm ngắt tín hiệu từ đ ờng cơng su t vào cuộn dây Q0.1(Network 1) , ti p điểm th ờng mở Q0.1 hở Tín hiệu vào chân IN Timer T37 bị ngắt làm cho Timer T37 bị reset ( trị s đ m tức thời trở v bit T37 trở v trạng thái 0) Ví d 3: Mạch đ m lên xu ng a S đ dạng LAD b S đ n i dây PLC: 24 VDC S1 S2 I0.0 I0.1 I0.2 … PLC Q0.0 Q0.1 Q0.5 K 24 VDC Phần 1: PLC Trang 19 Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện Gi n đồ th i gian gi i thích: Dùng nút nh n S1,S2 S3 để tạo xung đ a vào I0.0 , I0.1và I0.2 t ng ứng Mỗi nh n S1 ngõ vào I0.0 có s chuyển trạng thái từ mức logic lên 1, chân đ m lên CU đ m có s chuyển đổi từ Off sang On làm cho giá trị đ m tức thời tĕng lên đ n vị T ng t nh n S2 có s chuyển đổi trạng thái chân đ m xu ng CD đ m làm cho giá trị tức thời gi m xu ng đ n vị Khi giá trị đ m tức thời lớn h n giá trị đặt PV (=4) bit C48 lên mức logic Khi nh n nút nh n S3 ngõ vào I0.3 chuyển lên mức logic 1, ti p điểm th ờng mở I0.2 đóng lại cho phép tín hiệu từ đ ờng cơng su t vào chân reset R đ m, giá trị tức thời đ m trở v I0.0 I0.1 I0.2 Giá trị tức thời C48 4 C48 (bit) Q0.0 Chú ý: Bộ đ m lên CTU hoạt động t ng t nh đ m lên xu ng CTUD nh ng loại đ m có đầu vào: chân đ m lên CU, chân reset R chân giá trị đặt PV Với lệnh PLC, t t c ngõ vào lệnh ph i đ ợc n i với ti p điểm Phần 1: PLC Trang 20 Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện CH NG H NG D N CÁC BÀI THÍ NGHI M V PLC M c đích – Làm quen với thi t bị công nghiệp: thi t bị động l c thi t bị u khiển – Làm quen với khái niệm u khiển cứng (bằng thi t bị, dây n i) u khiển m m (bằng ch ng trình) – Tìm hiểu v u khiển ch ng trình (PLC) – Tìm hiểu v cách sử dụng PLC để u khiển đ i t ợng đ n gi n Cơng c thí nghi m – Bộ PLC S7 – 200, CPU 212, 216, hay 226 – Phần m m STEP7 – MicroWIN/16, hay STEP7 – MicroWIN/16 – Các thi t bị đầu vào Chú ý: Sinh viên thí nghiệm s v n đ v PLC đ ợc phần h ớng dẫn Cán h ớng dẫn thí nghiệm quy t định cần thí nghiệm Phần 1: PLC Trang 21 Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện Vấn đ (Bài 2) ĐI U KHI N KH I Đ NG, Đ O CHI U Đ NG C KĐB Trong thí nghiệm này, anh chị dùng đ n s M, đ ợc tính theo mã s sinh viên nh sau: B ng Mã số sinh viên XYZ (X, Y, Z ba ch s cu i mã s sinh viên) N X + 2Y + Z + 25 = ab, c N= (a nhận giá trị 0) M = ab + c M Các anh chị ph i trình bày lại B ng ứng với mã s sinh viên báo cáo Ví dụ: Mã số sinh viên 402002893 (X=8, Y=9, Z=3) N + × + × + 25 N= = 11,4 M = 11 + = 15 M Mã số sinh viên 40200283 (X=2, Y=8, Z=3) N + × + × + 25 N= = 9,8 M = + = 17 M I Mơ t vấn đ A Bài tốn Cho s đ đ u dây để khởi động đ o chi u động c KĐB pha (bằng cách đ o pha): A B C Stop K1 K2 Run1 K2 K2 D2 Động c KĐB pha a) Mạch động l c D1 K1 Run2 K1 ~ K1 K2 b) Mạch u khiển relay (r le) Cách vận hành – Nh n nút Run1: động c quay theo chi u thuận, đèn Đ1 sáng – Nh n nút Run2: động c quay theo chi u ng ợc, đèn Đ2 sáng – Nh n nút Stop để dừng động c , nh để ngắt điện động c tr ớc đổi chi u quay – N u động c quay khơng thể đ o chi u đ ợc Phần 1: PLC Trang 22 Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện B Bài toán S đ đ u dây mạch động l c để khởi động đ o chi u động c KĐB t nhiên có b n nút nh n Run1, Run2, Dir, Stop ng t nh phần A, Cách vận hành – Nh n nút Run1: động c quay theo chi u thuận, đèn Đ1 sáng – Nh n nút Run2: động c quay theo chi u ng ợc, đèn Đ2 sáng – Nh n nút DIR để đ o chi u động c , động c không đ o chi u mà ph i sau kho ng thời gian ngắt điện M giây Trong thời gian đèn Đ3 nh p nháy với tần s Hz (có thể dùng SM0.5 hay Timer) – Nh n nút Stop để dừng động c C Bài toán S đ đ u dây để khởi động đ o chi u động c KĐB, khởi động Y → Δ (để gi m dòng điện khởi động) K1 K2 ~ Kh i đ u dây động c KĐB(hình b) K3 K4 U1 W1 V1 V2 U2 W2 K5 a) Mạch động l c b) Kh i đ u dây động c U1-U2 , V1-V2 , W1-W2 cuộn dây stator động c KĐB (3 pha) Qui trình khởi động: – Đóng ti p điểm K5 – Sau 50 ms đóng ti p ti p điểm K3 – Thời gian khởi động M s, sau kho ng thời gian ngắt ti p điểm K5 đóng K3 – Sau 50 ms đóng ti p điểm K4 * Cách vận hành: – Nh n nút Run1: động c khởi động Y/D theo chi u thuận, đèn Đ1 sáng – Nh n nút Run2: động c khởi động Y/D theo chi u ng ợc, đèn Đ2 sáng – Nh n nút Stop để dừng động c , nh để ngắt điện động c tr ớc đổi chi u quay Phần 1: PLC Trang 23 Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện H ớng dẫn: Có thể vi t phần khởi động Y/Δ thành ch động đ ợc gọi ch ng trình ng trình con, ch ng trình khởi Chương trình Chương trình Chương trình gọi chương trình II N i dung thí nghi m Tìm hiểu cách hoạt động s đ đ u dây Xác định s tín hiệu vào/ra cho tốn Lập trình PC để dùng PLC th c chức nĕng u khiển cho toán a Vẽ s đ đ u dây dùng PLC b Vẽ s đ u khiển dạng LAD Nạp ch Phần 1: PLC ng trình u khiển vào PLC kiểm tra hoạt động PLC Trang 24 Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện Vấn đ (Bài 2) ĐI U KHI N QUÁ TRÌNH THEO TH I GIAN Trong thí nghiệm này, anh chị dùng đ n s M, đ ợc tính theo mã s sinh viên nh sau: B ng Mã số sinh viên XYZ (X, Y, Z ba ch s cu i mã s sinh viên) N X + Y + 2Z + 28 N= = ab, c (a nhận giá trị 0) M = ab + c M Các anh chị ph i trình bày lại B ng ứng với mã s sinh viên báo cáo Ví dụ: Mã số sinh viên 402002893 (X=8, Y=9, Z=3) N × + + × + 28 N= = 11,8 M = 11 + = 19 M I Mô t vấn đ Cho qui trình đóng gói cơng nghiệp nh sau: Phễu rót hàng Nam châm M2 C m bi n đ m Count Động c M1 Thùng ch a hàng • Khi khởi động động c M1 dùng để kéo bĕng t i ph i m t giây để đ a hệ th ng bĕng t i chạy ổn định • Cần M giây để đ a gói hàng từ đầu đ n cu i bĕng t i để x p vào thùng • Nắp phễu rót hàng M2 đ ợc u khiển mở đóng cách c p điện (ứng với mở) không c p điện (ứng với đóng), ng ời ta dùng đ m (counter) hoạt động nguyên tắc sử dụng c m bi n đ m dạng t bào quang điện contact hành trình • Mỗi hộp đ ng 10 gói hàng (l y ví dụ) ™ Đầu tiên ng ời vận hành nh n nút START để khởi động động c M1 định thời gian thứ nh t (timer loại on-delay) Sau giây (chẳng hạn), bĕng t i chạy ổn định timer thứ nh t bắt đầu u khiển nam châm M2 để mở nắp phễu cho hàng r i xu ng bĕng t i Khi đủ s gói hàng qui định (chẳng hạn, 10 gói) cho thùng đ m lên u khiển để: + Đóng nắp phễu cách ngừng cung c p điện cho M2 + Khởi động timer (loại on-delay) thứ hai (để định thời gian M giây) Phần 1: PLC Trang 25 Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện – Sau M giây, reset giá trị đ m v nh ban đầu; cung c p điện trở lại cho M2, nắp phễu mở chu kỳ chuyển hàng t động bắt đầu – Dây chuy n đ ợc dừng hoạt động cách nh n nút STOP II N i dung thí nghi m Xác định s tín hiệu vào cần liên k t với PLC Lập trình PC để dùng PLC th c chức nĕng u khiển a Vẽ s đ đ u dây dùng PLC b Vẽ s đ u khiển dạng LAD Nạp ch Phần 1: PLC ng trình u khiển vào PLC kiểm tra hoạt động PLC Trang 26 Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện Vấn đ (Bài 2) ĐI U KHI N DÂY CHUY N CÔNG NGHI P Trong này, anh chị dùng đ n s M, đ ợc tính theo mã s sinh viên nh sau: B ng Mã số sinh viên XYZ (X, Y, Z ba ch s cu i mã s sinh viên) N X + 2Y + Z + 30 N= = ab, c (a nhận giá trị 0) M = ab + c M Các anh chị ph i trình bày lại B ng ứng với mã s sinh viên báo cáo Ví dụ: Mã số sinh viên 402002893 (X=8, Y=9, Z=3) N + × + × + 30 = 12,4 N= M = 12 + = 16 M I Mô t vấn đ Cho dây chuy n công nghiệp nh sau: S2 S1 M1 C1 C2 M2 Vùng làm việc • Dây chuy n có c m bi n quang S1 để phát s n phẩm vào vùng làm việc (workcell) C m bi n quang S2 đ ợc dùng để phát s n phẩm kh i vùng làm việc • Ngõ PLC u khiển bĕng t i M1 chạy mở cửa C1, cho phép s n phẩm vào vùng làm việc; đ ng thời u khiển bĕng t i M2 chạy mở cửa C2, cho phép s n phẩm kh i vùng làm việc • Bộ u khiển đ m s s n phẩm vùng làm việc thông qua c m bi n S1 S2 • N u có h n M s n phẩm vùng làm việc bĕng t i đầu vào M1 đ ợc dừng N u khơng có s n phẩm vùng làm việc (dùng lệnh so sánh) bĕng t i đầu M2 đ ợc ngừng N u bĕng t i đầu vào đ ợc dừng h n 10 giây đ m đ ợc reset v không (cho s n phẩm vùng làm việc bị loại b ) (bĕng t i M1) t động bắt đầu lại Đầu tiên ng ời vận hành nh n nút START, đèn RUN báo hiệu hệ th ng bắt đầu làm việc, bĕng t i M1 khởi động , dây chuy n vận hành theo quy trình nêu Dây chuy n đ ợc dừng hoạt động cách nh n nút STOP, đèn RUN tắt Phần 1: PLC Trang 27 Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện II N i dung thí nghi m Xác định s tín hiệu vào cần liên k t với PLC Lập trình PC để dùng PLC th c chức nĕng u khiển a Vẽ s đ đ u dây dùng PLC b Vẽ s đ u khiển dạng LAD Nạp ch Phần 1: PLC ng trình u khiển vào PLC kiểm tra hoạt động PLC Trang 28 Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện Vấn đ (Bài 2) ĐI U KHI N BÃI Đ U XE Trong này, anh chị dùng đ n s M, đ ợc tính theo mã s sinh viên nh sau: B ng Mã số sinh viên XYZ (X, Y, Z ba ch s cu i mã s sinh viên) N X + Y + Z + 32 N= = ab, c (a nhận giá trị 0) M = ab + c M Các anh chị ph i trình bày lại B ng ứng với mã s sinh viên báo cáo Ví dụ: Mã số sinh viên 402002893 (X=8, Y=9, Z=3) N × + + × + 32 = 12,6 N= M = 12 + = 18 M I Mô t vấn đ Bãi đậu xe đ ợc mơ t nh hình vẽ sau: PS1 PS2 D1 D2 FULL • Bãi đậu xe có hai cửa vào D1 D2 đ ợc đóng mở độc lập nhau, cửa có c m bi n phát có xe đ n gần PS1 PS2 (chẳng hạn c m bi n quang, ) • Sức chứa bãi đậu xe h u hạn (l y ví dụ M chỗ), gi thi t xe có kích th ớc chuẩn (ví dụ, xe chỗ) • Tại cửa vào có đèn tín hiệu báo h t chỗ FULL, đèn đ ợc bật lên bãi đậu xe h t chỗ đỗ xe Nút nh n Reset cho phép xác định bãi xe tr ng Khi có xe đ n gần cửa vào (do c m bi n PS1 báo v ) cửa vào D1 đ ợc mở kho ng thời gian (chẳng hạn M+5 giây) xe vào bãi, trừ tín hiệu FULL bật (cửa khơng mở có xe đ n gần tr ờng hợp này) Khi có xe đ n gần cửa D2 (do c m bi n PS2 báo v ) cửa D2 đ ợc mở kho ng thời gian (chẳng hạn M+5 giây) xe kh i bãi Một đ m đ ợc dùng để đ m s xe có bãi (sẽ đ ợc tĕng lên đ n vị có xe vào đ ợc gi m đ n vị có xe ra), bật tín hiệu FULL báo h t chỗ s xe bãi đạt giới hạn sức chứa bãi Phần làm thêm (không bắt buộc): Đ i với cửa D1 D2, đ ợc nâng hay hạ đ u đ ợc kiểm tra công tắc hành trình (một cơng tắc hành trình báo cửa hạ t i đa, công tắc hành trình báo cửa nâng lên t i đa) Phần 1: PLC Trang 29 Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện II N i dung thí nghi m Xác định s tín hiệu vào cần liên k t với PLC Lập trình PC để dùng PLC th c chức nĕng u khiển a Vẽ s đ đ u dây dùng PLC b Vẽ s đ u khiển dạng LAD Nạp ch Phần 1: PLC ng trình u khiển vào PLC kiểm tra hoạt động PLC Trang 30 Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện Vấn đ (Bài 2) ĐI U KHI N PHÂN LO I VÀ Đ M S N PH M Trong này, anh chị dùng đ n s M, đ ợc tính theo mã s sinh viên nh sau: B ng Mã số sinh viên XYZ (X, Y, Z ba ch s cu i mã s sinh viên) N X + 2Y + Z + 26 N= = ab, c (a nhận giá trị 0) M = ab + c M Các anh chị ph i trình bày lại B ng ứng với mã s sinh viên báo cáo Ví dụ: Mã số sinh viên 402002893 (X=8, Y=9, Z=3) N + × + × + 26 N= = 11.6 M = 11 + = 17 M I Mô t vấn đ Cho dây chuy n công nghiệp phân loại đ m s n phẩm theo tiêu chuẩn sau: d chi u dài s n phẩm vào L chi u dài t i đa thành phẩm yêu cầu - N u d ≥ L xem nh s n phẩm khổ - N u d < L xem nh s n phẩm vừa Gi sử kho ng cách gi a s n phẩm liên ti p lớn h n d Các c m bi n X1và X2 đặt d ới bĕng chuy n dùng để phân loại s n phẩm Yêu c u: - Xác định nhập s s n phẩm vừa cần đ m cho thùng hàng (M sản phẩm) - Nh n nút START (NO) để khởi động dây chuy n (Motor: M = 1) - Chờ giây để bĕng chuy n chạy ổn định Sau cho phép đ a s n phẩm vào (Enable: EN=1) - Bắt đầu trình phân loại đ m s n phẩm loại vừa (d < L, R=0) N u s n phẩm khổ (ph phẩm) xu t tín hiệu loại b (Remove: R=1 - để u khiển cần gạt ph phẩm ngồi) Tín hiệu giữ (R = 1) có sản phẩm vào Phần 1: PLC Trang 31 Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện OUTPUT PLC S7 INPUT L X1 X2 S n phẩm Loại vừa R Ph phẩm EN M - Khi đủ s s n phẩm yêu cầu xu t tín hiệu báo đầy (FULL = 1) tạm ngừng đ a s n phẩm vào bĕng chuy n (EN = 0) - Chờ M+5 giây, sau xố đ m, reset tín hiệu báo đầy (FULL = 0); cho s n phẩm chạy vào (EN = 1) t động ti p tục chu kỳ trình phân loại đ m - Nh n nút STOP (NO) để dừng dây chuy n (H ớng dẫn: dùng thêm lệnh CTUD, P, SET, RESET,…) II N i dung thí nghi m Xác định s tín hiệu vào cần liên k t với PLC Lập trình PC để dùng PLC th c chức nĕng u khiển a Vẽ s đ đ u dây dùng PLC b Vẽ s đ u khiển dạng LAD Nạp ch ng trình u khiển vào PLC kiểm tra hoạt động PLC Phần 1: PLC Trang 32 Tài liệu Hướng dẫn TN Kỹ Thuật Điện CH NG H NG D N LÀM BÀI CHU N B VÀ BÀI BÁO CÁO THÍ NGHI M ================================================================== CHU N B THÍ NGHI M KTĐ Họ tên: MSSV: BÀI 1(2), V N Đ (2, 3, 4, 5) Nhóm: (TÊN BÀI TN) -1 Mô t tốn (v n đ ): Mơ t đ i t ợng, quy luật u khiển cần đạt đ ợc S đ n i dây PLC: Vẽ s đ n i dây PLC cho toán (s đ thể rõ chức nĕng đầu vào, đầu PLC đ ợc sử dụng) Lập trình ch ng trình u khiển: Vẽ s đ LADDER ch ng trình, s đ thể rõ network, có gi i thích Gi i thích hoạt động ch Gi i thích hoạt động ch ng trình: ng trình vi t (theo qui trình hay theo Network) Nhận xét: Nêu lên u khuy t điểm hệ th ng sử dụng PLC ch ng trình ================================================================== ================================================================= BÁO CÁO THÍ NGHI M KTĐ Họ tên: MSSV: BÀI 1(2), V N Đ (2, 3, 4, 5) Nhóm: (TÊN BÀI TN) -1 Mô t tốn (v n đ ): Mơ t đ i t ợng, quy luật u khiển cần đạt đ ợc S đ n i dây PLC: Vẽ s đ n i dây PLC cho toán (s đ thể rõ chức nĕng đầu vào, đầu PLC đ ợc sử dụng) Lập trình ch ng trình u khiển: Vẽ s đ LADDER ch ng trình, s đ thể rõ network, có gi i thích Gi i thích hoạt động ch Gi i thích hoạt động ch ng trình: ng trình vi t (theo qui trình hay theo Network) Nhận xét: Nêu lên u khuy t điểm hệ th ng sử dụng PLC ch Phần 1: PLC ng trình Trang 33 ... v? ?i PLC v? ?i ứng dụng th c t - Ph? ??n 2: Các thí nghiệm vật lý v nh ng ki n thức học môn K? ?? thuật ? ?i? ??n I Tập t? ?i liệu gi? ?i thi? ??u v? ?i sinh viên n? ?i dung thí nghiệm Ph? ??n M c đích – Làm quen v? ?i thi. .. ph i bi t v đ i t ợng u khiển PLC Các thay đ? ?i đ i t ợng u khiển đ ợc kiểm tra th ờng xuyên thi t bị đầu vào, thi t bị g? ?i tín hiệu đ n PLC để tính tốn xu t tín hiệu đ n thi t bị đầu để u khiển... NG D N CÁC B? ?I THÍ NGHI M V PLC M c đích – Làm quen v? ?i thi t bị công nghiệp: thi t bị động l c thi t bị u khiển – Làm quen v? ?i kh? ?i niệm u khiển cứng (bằng thi t bị, dây n i) u khiển m m (bằng