Mô hình lắp đặt điện kết hợp bộ điều khiển lập trình cỡ nhỏ

ỦY BAN NHÂN DÂN TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THỦ ĐỨC oOo— NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Tên đề tài: MƠ HÌNH LẮP ĐẶT ĐIỆN KẾT HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH CỠ NHỎ Chủ nhiệm đề tài : Nguyễn Phát Lợi Tôn Ngọc Triều Tp.Hồ Chí Minh, Tháng năm 2020 Trường Cao đẳng Cơng nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH CỠ NHỎ 1.1 TỔNG QUÁT 1.2 ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH CỠ NHỎ TRONG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP 1.3 GIỚI THIỆU MỘT SỐ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH CỠ NHỎ THƠNG DỤNG 1.3.1 Bộ điều khiển lập trình EASY 1.3.2 Bộ điều khiển lập trình ZEN 1.3.3 Bộ điều khiển lập trình LOGO! CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH LOGO! 2.1 PHÂN LOẠI VÀ KẾT CẤU PHẦN CỨNG 2.1.1 Bộ lập trình LOGO! với hình hiển thị 2.1.2 Bộ điều khiển lập trình LOGO! khơng tích hợp hình 2.1.3 LOGO! 12/24 RCE 2.2 ĐẶC ĐIỂM NGÕ VÀO, NGÕ RA VÀ KẾT NỐI PHẦN CỨNG 10 2.2.1 Kết nối với Mô đun mở rộng 10 2.2.2 Tháo/ lắp LOGO! DIN rail 10 2.2.3 Tháo/ lắp LOGO! bảng điện 11 2.2.4 Kết nối phần cứng cho LOGO 12 2.3 CÁC CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA LOGO! 14 2.3.1 Các hàm sử dụng LOGO! 14 2.3.2 Các chức đặc biệt LOGO! 18 CHƯƠNG 3: THƠNG SỐ MƠ HÌNH 3.1 CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA MƠ HÌNH 23 3.2 DANH MỤC VẬT TƯ, THIẾT BỊ THỰC HIỆN MƠ HÌNH 23 CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH CHO LOGO! 4.1 BỐN QUY TẮC SỬ DỤNG PHÍM TRÊN LOGO! 25 4.1.1 Thay đổi chế độ lập trình 25 4.1.2 Các ngõ vào ngõ 25 4.1.3 Con trỏ di chuyển trỏ 25 Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang i Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử 4.1.4 Lập kế hoạch 25 4.2 LẬP TRÌNH TRỰC TIẾP TRÊN LOGO! 26 4.2.1 Chọn chế độ Programming 26 4.2.2 Ví dụ lập trình trực tiếp LOGO! 26 4.2.3 Gán tên cho chương trình 29 4.2.4 Đặt mật cho chương trình 29 4.2.5 Chuyển LOGO! sang trạng thái RUN mode 31 4.2.6 Ví dụ điều chỉnh chương trình LOGO! 32 4.2.7 Xố khối chương trình 35 4.3 LẬP TRÌNH BẰNG PHẦN MỀM LOGO!SOFT 36 4.3.1 Kiểm tra/ thiết lập địa IP cho máy tính cá nhân 36 4.3.2 Thiết lập địa IP cho LOGO! 37 4.3.3 Kiểm tra kết nối máy tính cá nhân với LOGO! 38 CHƯƠNG 5: BÀI TẬP THỰC HÀNH VỚI LOGO! 5.1 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 40 5.2 ĐIỀU KHIỂN TUẦN TỰ NHIỀU ĐỘNG CƠ 45 5.3 ĐẢO CHIỀU QUAY ĐỘNG CƠ 49 5.4 ĐIỀU KHIỂN CỬA TỰ ĐỘNG 53 5.5 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG 57 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận 61 6.2 Hướng phát triển đề tài 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang ii Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Điều khiển động thông qua PLC Hình 1.2: Sử dụng điều khiển lập trình cỡ nhỏ cơng nghiệp Hình 1.3: Bộ điều khiển lập trình EASY 822 – DC – TC Hình 1.4: Bộ điều khiển lập trình ZEN – 10C1DR – D – V2 Hình 1.5: Bộ điều khiển lập trình ZE 20C1DR – D – V2 Hình 1.6: LOGO!8 Hình 1.7: Kết nối LOGO! thông qua Ethernet Hình 2.1: LOGO! với hình hiển thị Hình 2.2: LOGO! khơng có hình hiển thị Hình 2.3: LOGO! 12/24 RCE: 6ED1052-1MD08-0BA0 Hình 2.4: Lắp LOGO! mơ đun mở rộng DIN rail 10 Hình 2.5: Mơ đun mở rộng vị trí kết nối với mô đun LOGO! 11 Hình 2.6: Tháo mơ đun LOGO! mơ đun mở rộng khỏi DIN rail 12 Hình 2.7: Lắp cố định mơ đun LOGO! lên bảng điện 13 Hình 2.8: Cấp nguồn cho LOGO! 14 Hình 2.9: Kết nối ngõ vào cho LOGO!24RCE 15 Hình 2.10: Kết nối ngõ cho LOGO! 16 Hình 2.11: Kết nối cáp RJ45 cho LOGO! 17 Hình 2.12: Biểu diễn hàm OR sơ đồ nguyên lý ký hiệu LOGO! 18 Hình 2.13: Biểu diễn hàm AND sơ đồ nguyên lý ký hiệu LOGO! 19 Hình 2.14: Biểu diễn hàm NOT sơ đồ nguyên lý ký hiệu LOGO! 16 Hình 2.15: Biểu diễn hàm NAND sơ đồ nguyên lý ký hiệu LOGO! 16 Hình 2.16: Biểu diễn hàm NOR sơ đồ nguyên lý ký hiệu LOGO! 17 Hình 2.17: Biểu diễn hàm XOR sơ đồ nguyên lý ký hiệu LOGO! 18 Hình 4.1: Hộp thoại Run 36 Hình 4.2: Hộp thoại Local Area Connection 36 Hình 4.3:Hộp thoại Internet Properties 37 Hình 4.4: Hộp thoại Internet Protocal Version 37 Hình 4.5: Kiểm tra kết nối thành cơng 39 Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang iii Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử Hình 4.6: Kiểm tra kết nối thất bại 39 Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang iv Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Bảng Logic hàm OR 15 Bảng 2.2: Bảng Logic hàm AND 15 Bảng 2.3: Bảng Logic hàm NOT 16 Bảng 2.4: Bảng Logic hàm NAND 16 Bảng 2.5: Bảng Logic hàm NOR 17 Bảng 2.6: Bảng Logic hàm XOR 18 Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang v Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH CỠ NHỎ 1.1 TỔNG QUÁT Các hệ thống điều khiển điện công nghiệp chuyển dần từ việc sử dụng relay để đóng ngắt mạch truyền thống sang dùng điều khiển lập trình (PLC) Với ưu điểm gọn nhẹ, dễ bảo quản, sửa chữa, ngơn ngữ lập trình dễ học, độ tin cậy cao, đồng thời giao tiếp với thiết bị thơng minh khác như: máy tính, mô đun mở rộng, mạng internet , điều khiển lập trình ngày nhiều người sử dụng, đặc biệt điều khiển lập trình cỡ nhỏ với giá thành ngày cạnh tranh Hình 1.1: Điều khiển động thông qua PLC Bộ điều khiển lập trình cỡ nhỏ có ưu điểm kích thước nhỏ gọn, sử dụng nhiều cấp điện áp, tiết kiệm khơng gian, giá thành rẻ, lập trình trực tiếp máy lập trình thơng qua máy tính Tuy nhiên, nhược điểm chúng số ngõ vào ngõ không nhiều nên không phù hợp cho điều khiển yêu cầu điều khiển phức tạp, chức tích hợp bên nhớ có dung lượng nhỏ 1.2 ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH CỠ NHỎ TRONG DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP Chương trình điểu khiển lập trình trực tiếp điều khiển lập trình máy tính với giao diện dễ sử dụng Khi cần thay đổi tính làm việc hệ thống, ta cần thay đổi chương trình nhớ điều khiển, mà không cần phải thay đổi kết nối phần cứng hệ thống Đây ưu điểm lớn điều khiển lập trình Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử Hình 1.2: Sử dụng điều khiển lập trình cỡ nhỏ công nghiệp Với ưu điểm tính tích hợp trên, điều khiển cỡ nhỏ sử dụng rộng rãi công nghiệp dân dụng, với ứng dụng như: Trong công nghiệp: Điều khiển động cơ, máy công nghệ, hệ thống bơm, hệ thống nhiệt… Trong dân dụng: Hệ thống chiếu sáng, hệ thống bơm nước, hệ thống báo động, hệ thống tưới tự động… 1.3 GIỚI THIỆU MỘT SỐ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH CỠ NHỎ THƠNG DỤNG 1.3.1 Bộ điều khiển lập trình EASY EASY loại PLC cỡ nhỏ cung cấp hãng Moeller (Đức) chuyên dùng cho ứng dụng đơn giản như: Đóng gói, xử lý vật liệu, băng tải nhỏ, gia công kim loại, máy đục lỗ nhỏ, thiết bị bơm nhỏ, cửa tự động, mái hiên tự động Hình 1.3: Bộ điều khiển lập trình EASY 822 – DC – TC Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử Bộ điều khiển lập trình EASY cung cấp hiệu suất tốt đáp ứng tối đa nhu cầu làm việc đồng thời cung cấp tính linh hoạt tiện lợi cho việc lâp trình cài đặt như: Kết nối điều khiển từ xa dễ dàng, bảo trì nhanh chóng Với thiết kế tối ưu, điều khiển EASY phù hợp với mục đích sau: - Dành riêng cho việc kiểm sốt truyền thơng liên tục - Dễ dàng lắp đặt dây nhờ phần mềm SoMachine Basic EL - Dễ dàng chép liệu với thẻ nhớ mở rộng lên tới 32 Gb - Dễ dàng cập nhật chương trình với kết nối USB thẻ nhớ SD - Đầu vào thiết kế để bảo vệ tải - Độ bền linh kiện tăng cường hoạt động môi trường ô nhiễm - Dễ dàng đặt hàng nhờ có số lượng lớn tài liệu tham khảo đầy đủ 1.3.2 Bộ điều khiển lập trình ZEN ZEN loại PLC cỡ nhỏ cung cấp hãng OMRON (Nhật) từ năm 2001 ZEN cịn gọi hệ rơ le lập trình (Programable relays) với nhiều ưu điểm bật: - Tiết kiệm điều khiển tự động hoá cỡ nhỏ: Một xử lý trung tâm cung cấp 12 đầu vào đầu (đối với khối CPU 20 cổng vào ra) Thích hợp sử dụng cho điều khiển cỡ nhỏ hệ thống cung cấp nước cho nhà cao tầng hay điều khiển ánh sáng cho văn phịng cơng sở Hình 1.4: Bộ điều khiển lập trình ZEN – 10C1DR – D – V2 - Hoạt động dễ dàng với hệ điều khiển giá rẻ: Lập trình ladder trực tiếp từ xử lý trung tâm Chương trình ladder dễ dàng copy Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử - Bảng điều khiển nhỏ hơn: Zen có kích thước nhỏ 90 x 70 x 56 mm ( chiều cao x chiều rộng x chiều sâu ) thuận lợi cho việc lắp đặt - Dễ dàng việc lắp ráp nối dây: Việc gá đặt dễ dàng với rãnh nhỏ phía mặt sau Sẵn có Timer Counters cần nối dây cho nguồn cấp cổng vào Thao tác kết nối đơn giản cần dùng tuốc nơ vít - Có thể kết hợp với module mở rộng tăng số lượng đầu vào ra: Số lượng đầu vào Zen lên tới 24 đầu vào 20 đầu nhờ kết hợp thêm module mở rộng - Biện pháp khắc phục điện: EEPROM lưu trữ chương trình liệu cài đặt hệ thống không cấp điện tới ZEN Các liệu thời gian, counter, holding timer bit làm việc lưu nhờ sử dụng nguồn nuôi - Dễ dàng lưu trữ copy chương trình: Sử dụng băng từ nhớ dễ dàng lưu trữ copy chương trình - Có thể lập trình theo kiểm tra hoạt động từ máy vi tính: Phầm mềm Zen Support cung cấp cách hồn chỉnh cho q trình mơ máy vi tính - Dung lượng đóng cắt lớn hơn: Cơng tắc đầu chịu dịng 8A ( 250VAC ) Các công tắc độc lập với - Đầu vào xoay chiều: Đối với CPU có nguồn cấp đầu vào xoay chiều, kết nối trực tiếp với điện áp từ 100V đến 240V - Lập trình dễ dàng: Có thể đặt cho bit đầu hoạt động khác - Các Timer phong phú: Mỗi Timer hỗ trợ kiểu hoạt động kiểu thang chia thời gian Cùng với holding Timers giữ trạng thái Timer nguồn cấp bị ngắt - Counter đếm tăng đếm giảm: Có sẵn 16 Counter điều khiển đếm tăng đếm giảm Sử dụng so sánh lập trình cho nhiều đầu từ Counter - Hỗ trợ Timer hoạt động theo ngày theo mùa Khối CPU với sẵn có chức đơng hồ lịch hỗ trợ 16 Weekly Timer Calendar Timer Calendar Timer hỗ trợ điều khiển theo mùa, Weekly Timer hỗ trợ điều khiển theo ngày - Đầu vào tương tự trực tiếp: Khối CPU với đầu vào nguồn cấp chiều có đầu vào tương tự ( từ 0V đến 10V ) so sánh tương tự - Bảo dưỡng dễ dàng hơn: Sử dụng chức hiển thị khối CPU để hiển thị tin nhắn người sử dụng cài đặt ngày, thời gian liệu khác Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử Câu hỏi 2: Gán giá trị ngõ vào/ra cho LOGO! Câu hỏi 3: Viết chương trình cho LOGO! điều khiển động theo yêu cầu Câu hỏi 4: Sử dụng phần mềm LOGO! Soft Comfort để lập trình cho LOGO! Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang 48 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử 5.3 ĐẢO CHIỀU QUAY ĐỘNG CƠ Yêu cầu: Một hệ thống phun sơn tự động hoạt động sau: Nhấn nút Start, băng tải sản phẩm từ trái sang phải, súng phun sơn hoạt động, đèn màu đỏ sáng Khi sản phẩm đến Sensor súng ngừng phun sơn, băng tải hoạt động đến sản phẩm qua khỏi sensor băng tải dừng giây Sau băng tải tự động sang trái, sản phẩm vừa qua khỏi sensor súng phun sơn hoạt động lại Khi sản phẩm đến Sensor súng ngừng phun sơn, băng tải hoạt động đến sản phẩm qua khỏi sensor băng tải dừng giây Sau băng tải tự động sang phải, sản phẩm vừa qua khỏi sensor súng phun sơn hoạt động lại Hoạt động theo chu kỳ lần dừng Khi nhấn Stop, sản phẩm theo hành trình hết hành trình dừng băng tải Khi động bị tải nhấn nút dừng khẩn cấp, tồn hệ thống ngừng hoạt động Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang 49 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử Câu hỏi 1: Vẽ sơ đồ kết nối phần cứng cho mạch Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang 50 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Khoa Điện – Điện tử Trang 51 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử Câu hỏi 2: Gán giá trị ngõ vào/ra cho LOGO! Câu hỏi 3: Viết chương trình cho LOGO! điều khiển động theo yêu cầu Câu hỏi 4: Sử dụng phần mềm LOGO! Soft Comfort để lập trình cho LOGO! Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang 52 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử 5.4 ĐIỀU KHIỂN CỬA TỰ ĐỘNG Yêu cầu: Một hệ thống cửa tự động garage hoạt động theo yêu cầu sau: Khi cửa vị trí đóng, cơng tắc hành trình S2 tác động, đèn đỏ (R) sáng Khi nhấn nút Open, động cấp nguồn kéo cửa lên, lúc đèn xanh (G) nhấp nháy Khi cửa mở hết, lúc cơng tắc hành trình S1 tác động, động dừng, đèn xanh (G) sáng, xe qua Khi bấm nút Close, động cấp nguồn kéo cửa xuống, lúc đèn đỏ (R) nhấp nháy Khi cửa đóng hồn tồn, lúc cơng tắc hành trình S2 tác động, động dừng, đèn đỏ (R) sáng, báo hiệu xe không vào Trong lúc cửa đóng, sensor phát có vật cản, động dừng quay ngược lại kéo cửa lên Trường hợp động bị tải, nhấn nút Stop động dừng Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang 53 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử Câu hỏi 1: Vẽ sơ đồ kết nối phần cứng cho mạch Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang 54 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Khoa Điện – Điện tử Trang 55 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử Câu hỏi 2: Gán giá trị ngõ vào/ra cho LOGO! Câu hỏi 3: Viết chương trình cho LOGO! điều khiển động theo yêu cầu Câu hỏi 4: Sử dụng phần mềm LOGO! Soft Comfort để lập trình cho LOGO! Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang 56 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử 5.5 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG Yêu cầu: Một hệ thống đèn chiếu sáng hoạt động sau: Cơng tắc điều khiển đèn ON/OFF Từ 18h đến 6h sáng ngày hôm sau, công tắc trạng thái OFF, có người bước vào vùng phát sensor đèn tự động sáng khoảng thời gian 10 giây Sau 10 giây, sensor không cịn tín hiệu đèn tắt Trong khoảng thời gian này, cơng tắc trạng thái ON đèn sáng Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang 57 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử Câu hỏi 1: Vẽ sơ đồ kết nối phần cứng cho mạch Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang 58 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Khoa Điện – Điện tử Trang 59 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử Câu hỏi 2: Gán giá trị ngõ vào/ra cho LOGO! Câu hỏi 3: Viết chương trình cho LOGO! điều khiển động theo yêu cầu Câu hỏi 4: Sử dụng phần mềm LOGO! Soft Comfort để lập trình cho LOGO! Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang 60 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN Đề tài hoàn thành nhiệm vụ đặt ra, bao gồm nội dung sau: - Nghiên cứu điều khiển lập trình cỡ nhỏ - Nghiên cứu tập thực hành phù hợp với nội dung chương trình đào tạo mơ hình thực - Thi cơng mơ hình lắp đặt điện kết hợp điều khiển lập trình cỡ nhỏ 6.2.HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI - Nghiên cứu dòng sản phẩm LOGO! - Nghiên cứu tập thực hành - Nghiên cứu thi cơng mơ hình phần cứng kết hợp với mơ hình để giảng dạy trực quan Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang 61 Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Khoa Điện – Điện tử TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Siemens, Logo System manual, 2019 [2] Nguyễn Văn Ban, Giáo trình Điều khiển lập trình cỡ nhỏ, trường cao đẳng nghề Đắk Lắk Thực hiện: Nguyễn Phát Lợi Trang 62