Báo cáo bài tập plc nguyễn thanh hải

Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Mục Lục TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI MÔ TẢ HỆ THỐNG 2.1 MƠ TẢ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 2.2 LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀO 2.2.1 Lựa chọn cảm biến 2.2.2 Lựa chọn công tắc hành trình 2.2.3 Lựa chọn nút nhấn 2.3 LỰA CHỌN NGÕ RA 8 2.3.2 Lựa chọn đèn o Bá 2.3.1 Lựa chọn động 10 2.3.4 Lựa chọn CONTACTOR pha 11 2.5 SƠ ĐỒ NỐI DÂY THIẾT KẾ PHẦN MỀM 3.2 SƠ ĐỒ TRẠNG THÁI 3.3 CHƯƠNG TRÌNH PLC 14 c YÊU CẦU THIẾT KẾ 13 họ 3.1 11 oa LỰA CHỌN PLC kh 2.4 o cá 2.3.3 Lựa chọn buzzer 14 14 15 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 18 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 23 5.1 KẾT LUẬN 23 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 I Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Các hệ thống đóng cửa garage tự động địi hỏi phải có an tồn tuyệt đối, độ xác cao, hiệu xuất lớn, dễ giám sát, chịu rung động, môi trường làm việc ô nhiễm,… Để thực u cầu cơng ty, nhà thường sử dụng cơng nghệ lập trình PLC, với ưu điểm vượt trội mà điều khiển cổ điển dùng dây nối relay so sánh lập trình dễ dàng, gọn nhẹ, dễ dàng di chuyển, lắp đặt, dể bảo quản sửa chữa, khả xử lý nhanh, hoạt động tốt môi trường công nghiệp,… 1.2 Mục tiêu đề tài Mục tiêu đề tài nghiên cứu, thiết kế giải hệ thống tự động Bá đóng cửa garage sử dụng PLC Mitsubishi sử dụng phương pháp ladder để lập o trình Hệ thống dùng bãi giữ xe, nhà hay trong nhà máy xí o cá nghiệp, bệnh viện, oa kh c họ Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải MƠ TẢ HỆ THỐNG 2.1 Mơ tả quy trình cơng nghệ Cửa garage tự động hoạt động nguyên lý dùng cảm biến quang để xác định có xe tác động động quay thuận nghịch để đóng, mở cửa Sử dụng cơng tắc hành trình tác động để ngừng quay động Từ nguyên lý làm việc ta thấy muốn hệ thống hoạt động cần có động pha, cơng tắc hành trình loại thường hở, cảm biến quang loại thu phát Sau chu trình làm việc hình 2.1 o Bá o cá oa kh c họ Hình 2.1: Hệ thống đóng, mở cửa garage tự động Khi bật cơng tắc hệ thống đóng cửa kiểm tra xem có xe hay khơng Khi có xe đến cảm biến X2, đèn Y6 sáng lên, cửa garage lên lúc Buzzer Y7 hoạt động Cửa garage lên tác động công tắc hành trình dừng, lúc buzzer ngừng hoạt động Xe qua cửa qua cảm biến X3, đèn Y6 tắt, cửa garage xuống lúc buzzer Y7 hoạt dộng Cửa garage xuống cơng tắc hành trình tác đồng dừng, lúc buzzer ngừng hoạt động Đồng thời ta kết hợp hai nút nhấn UP X10 DOWN X11 để mở đóng cửa, có xe vùng xác định X2 X3 hai nút nhấn khơng thể tác động Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải 2.2 Lựa chọn thiết bị vào Các thiết bị sử dụng ngõ vào PLC: - cảm biến quang - cơng tắc hành trình - nút nhấn 2.2.1 Lựa chọn cảm biến  Các loại cảm biến dùng Cảm biến quang điện, cảm biến điện cảm,…  Ở đề tài chọn cảm biến quang điện để xác định vị trí dịch chuyển xe tơ  Mơ hình đóng mở cửa garage tự động dùng cảm biến quang Bảng 2.1: Lựa chọn cảm biến Cảm biến Cảm biến phát Công dụng cá lượng o Số Bá STT Phát vật o BEN10M-TDT tầm oa Tên cảm biến : chuyển động kh vật thể Hình ảnh cảm biến (10m) c họ  Cấu tạo thông số kĩ thuật cảm biến BEN10M-TDT Cảm biến quang điện thu-phát thực tế hình 2.2 Hình 2.2: Cặp thu phát cảm biến Đầu NPN, có dây nối NPN cho phép dịng điện cảm biến vào điện áp chung Bình thường đầu cảm biến Transistor có vai trị khóa (khi sụt áp) Nếu cảm biến vừa phát đối tượng tạo dòng tác động Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải trực tiếp tới Transistor NPN Khi khơng có dịng tác động Transistor khơng cho phép dịng chạy cảm biến Khi có tác động Transistor mở khóa cho phép dịng chạy cảm biến tới cực chung Sau nguyên lý hoạt động PLC hình 2.3: o Bá cá Hình 2.3: Sơ đồ kết nối cảm biến với PLC o Cảm biến chịu phản ứng tác nhân vật lý Nếu cảm biến không hoạt kh động, điện áp đường tác động thấp, Transistor khóa Có nghĩa đầu NPN oa khơng có dịng vào/ra Khi cảm biến hoạt động làm cho đường tác động có điện áp áp đầu NPN giảm xuống -V c  Kích thước 18mm họ cao, Transistor mở khóa tác động đóng khóa Dịng chạy từ cảm biến tới đất Điện  Ngõ vào 10 – 24 VDC  Khoảng cách phát 10m  Dòng định mức 40mA  Vỏ làm chất liệu ABS  Chống nhiễu tốt  Gọn tiết kiệm chỗ  Bảo vệ chống ngắn mạch nối cực nguồn  Chế độ hoạt động Ligh-ON Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Thông số kỹ thuật BEN10M-TDT: Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật cảm biến BEN10M-TDT Tên thiết bị BEN10M-TDT Khoảng cách phát 10m Vật thể phát tiêu chuẩn - Giấy trắng 100 x 100mm Đặc tính trễ - Tối đa 20% khoảng cách phát Điện áp nguồn cấp - 12VDC - 24VDC +/- 10% kể xung tối đa 10%(p-p) Ngõ điều khiển - Ngõ transistor colector hở, tối đa 200mA, điện áp dư tối đa 1V Thời gian đáp ứng Tối đa 1ms Mức chiếu sáng môi trường Hoạt động ánh sáng mặt trời Bá Max 11000lx, đèn chiếu sáng o o cá Nhiệt độ mối trường Max 3000lx - Hoạt động - 250C tới 550C (khơng kh đóng băng ngưng tụ) - Bảo quản - 250C tới 700C (khơng đóng oa băng ngưng tụ) - Hoạt động 35% đến 85%RH họ Độ ẩm môi trường c - Bảo quản 35% đến 95%RH Mức độ chịu rung - Biên độ rung 1,5mm tần số 10 55HZ theo x, y ,z Mức độ chịu sốc - Mức độ phá hủy 500m/s2 cho lần hướng x,y,z Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Sơ đồ đấu dây cảm biến hình 2.4 Hình 2.4: Sơ đồ đấu dây cảm biến Dây nối cảm biến hình dạng thực tế hình 2.5 o Bá o cá oa kh 2.2.2 Lựa chọn cơng tắc hành trình c họ Hình 2.5: Hình dạng cảm biến Sử dụng cơng tắc hành trình tác động vào để cấu dừng hoạt động dễ điều khiển, có hai chế độ dẫn ngắt, có vật thể tác động vào dẫn, ngược lại ngắt Cơng tắc hành trình sử dụng cấu điều khiển để ngưng hoạt động động Chọn loại cơng tắc hành trình loại đầu dài có lăn để giảm hư hại vật thể tác động vào cơng tắc hành trình hình 2.6 loại D4MC-2000 Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Hình 2.6:Cơng tắc hành trình NC/NO omron Thơng số kỹ thuật D4MC-2000 Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật D4MC-2000 Tên thiết bị - D4MC - 2000 Bánh xe cần dài - 63mm Cấp bảo vệ - IP67 Tuổi thọ hoạt động - 10.000.000 (tác động cơ), 500.000 lần (tác động điện) - 0.05 mm/s ~ 0.5 m/s Cách điện - 100MΩ (ở 500VDC) Điện trở tiếp điểm - 15mΩ max Đấu nối - Kiểu terminal có bọc cao su bảo vệ độ Bá Tốc độ tác động o o cá Nhiệt độ mối trường kín - Hoạt động -100C tới 800C (khơng đóng băng) kh - Bảo quản - 250C tới 700C (khơng đóng Độ ẩm mơi trường - Bảo quản 35% đến 95%RH họ Mức độ chịu rung oa băng ngưng tụ) - Biên độ rung 1,5mm tần số 10 - c 55HZ Mức độ chịu sốc - Mức độ phá hủy 500m/s2 cho lần hướng x,y,z Ngồi D4MC - 2000 cịn có ưu điểm sau  Nhiều kiểu dáng tác động, cho ứng dụng khác  Đấu nối kiểu terminal có bọc cao su bảo vệ độ kín  Đạt tiêu chuẩn UL/CSA and CCC  Kiểu dáng lắp đặt đơn giản, giảm thời gian bảo trì, thay Sơ đồ dấu dây cơng tắc hình trình kết nối với PLC hình 2.7 Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Hình 2.7: Sơ đồ dấu dây cơng tắc hành trình 2.2.3 Lựa chọn nút nhấn Sử dụng nút nhấn để điều khiển cửa garage lên xuống tay khơng có xe hệ thống cảm biến có cố hay bảo trì Chọn nút nhấn đèn led màu xanh hình 2.8 để sáng lên nhấn nút điều khiển o Bá cá Hình 2.8: Nút nhấn có đèn loại trịn 24VDC o kh Thơng số kỹ thuật nút nhấn có đèn, trịn AL6M - M24S: Bảng 2.4: Thơng số kỹ thuật nút nhấn oa - Nút nhấn có đèn, tròn AL6M - M24S Tên thiết bị - 16mm Màu - Xanh Điện áp hoạt động - 24VDC c họ Đường kính 2.3 Lựa chọn ngõ Các thiết bị đươc sử dụng ngõ PLC: - Motor pha - đèn báo màu xanh, đèn báo màu đỏ - buzzer - contactor pha 2.3.1 Lựa chọn động  Những loại động dùng - Động pha AC Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải - Động pha DC - Động ba pha AC - Động ba pha DC Thông số kỹ thuật động Teco Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật Motor Teco - Motor giảm tốc Teco Cấp bảo vệ - IP55 Màu - Xám Tần số - 50-60Hz Điện áp hoạt động - 380V Vân hành - Liên tục Nhiệt độ môi trường - - 150C tới 400C Tỉ số truyền Bá Tên thiết bị o - 1 ~ 120 cá o Hình dạng động sử dụng hệ thống hình 2.9 oa kh c họ Hình 2.9: Động có hộp giảm tốc 2.3.2 Lựa chọn đèn Có nhiều đèn báo cơng nghiệp với màu phổ biến màu đỏ, xanh cây, vàng với ứng dụng khác Chọn đèn báo màu xanh để báo hiệu có xe khu vực quy định, màu xanh để báo hiệu khu vực an toàn để xe qua Lựa chọn đèn ABB KL70 - 401G Light Element hình 2.10 Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Hình 2.10: Đèn ABB KL70-401G Light Element Thông số kỹ thuật đèn ABB KL70-401G Light Element Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật đèn ABB KL70-401G Light Element Tên thiết bị - Tín hiệu tháp ánh sáng Màu đèn - Xanh Tín hiệu - Liên tục Điện áp hoạt động - 220 VAC/VDC Bá Đường kính - 5cm / 2.0’’ o cá Đồng thời ta chọn thêm đèn ABB KL70-401R có thơng số o màu đỏ để báo hiệu động dừng kh 2.3.3 Lựa chọn buzzer oa Buzzer hệ thống đóng cửa garage xe chủ yểu để cảnh báo cửa lên cửa xuống, đảm bảo an toàn cho người sử dụng Ta chọn buzzer ABK875- c họ R5 hình 2.11 Hình 2.11: Buzzer báo động Thông số kỹ thuật Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật Buzzer ABK875-R5 Tên sản phẩm - ABK875-R5 Màu - Xám Âm loại - Âm báo động DB mét - 112 dB Kích thước tổng thể - 117 X W 124 x D 84 (mm) 10 Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Tín hiệu - Liên tục Điện áp hoạt động - 230VAC Tần số - 350-400Hz Cân nặng - 2,1Kg Nhiệt độ môi trường - Hoạt động -350C tới 660C 2.3.4 Lựa chọn CONTACTOR pha Lựa chọn contactor công nghiệp phù hợp với động pha nên chọn contactor M65 New CJX2-1210 AC hình 2.12 o Bá o cá oa kh Hình 2.12: Contactor công nghiệp Lựa chọn PLC c PLC phân loại theo cách họ 2.4 o Hãng sản xuất gồm nhãn hiệu Siemen, Omron, Misubishi,… o Version:  PLC Siemen có họ : S7-200, S7-300, S7-400, Logo  PLC Misubishi có họ: FX, FX0, FXON Sử dụng PLC để điều khiển cửa garage nên chọn loại PLC Mitsubishi, dịng FX0S-30MR-DS thích hợp Cơ cấu máy nhỏ gọn, chi phí thấp, module hình khối mở rộng có hệ thống dễ dàng nâng cấp Đặc diểm PLC FX0S loại PLC có kích thước nhỏ gọn, phù hợp với ứng dụng với số lượng I/O nhỏ 30, giảm chi phí lao động kích cờ panel điều khiển Với việc sử dụng nhớ chương trình EEPROM cho phép liệu chương trình lưu lại nhớ trường hợp nguồn đột xuất, giảm thiều thời 11 Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải gian bao hành sản phẩm Dòng FX0 tích họp sẵn bên đếm tốc độ cao tạo ngắt, cho phép xử lý tốt số ứng dụng phức tạp Nhược điểm dịng FX0 khơng có khả mở rộng số lượng I/O quản lý, khơng có khả nối mạng, khơng có khả kết nối với Module chuyên dùng, thời gian thực chương trình lâu (thời gian thực lệnh khoảng 1.6us – 3.6us, lệnh ứng dụng khoảng vài trăm us) Bảng 2.8: Thông số kỹ thuật PLC FX0S-30MR-DS Dung lượng chương trình 8000 bước Sử dụng nhớ EEPROM bên Cấu hình Tối đa 18 ngõ: X0 - X17 Trừ FX0S-30M có 16 ngõ Vào vào Chốt Trừ FX0S-30M có 14 ngõ Số lượng: 512 Từ M0-M511 Từ M496-M511 Số lượng:56 Từ M8000 - M8255 o Đặc biệt Số lượng: 11 (tập con) cá trợ (M) Tối đa 16 ngõ: Y0- Y15 o Bá Ra (I/O) Rơ le phụ Thông thường Số lượng: 64 kh Từ S0-S63 thái (S) Khởi tạo Số lượng: 10 (tập con) Từ S0-S9 Bộ định 100 ms Số lượng: 56 oa Rơ le trạng Thông thường c họ Từ T0-T55 thời Timer 10 ms (T ) Số lượng: 24 Bộ đếm Thông thường Số lượng: 16 Từ C0-C15 (C) Chốt Số lượng: (tập con) Từ C14-C15 Bộ đếm pha Số Từ C235-C238 tốc độ cao (HSC) Từ T32-T55 (khi M8028 ON) Tần sổ đếm lừ lượng: 14kHz trở xuống pha hoạt động Số ngõ vào lượng: pha Số C241, C242, C244 Tần số đếm từ C246, C247, C249 lượng: 12 Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải 2kH/ trở xuống Số Pha A/B *Lưu ý: lượng: C251.C252.C254 đếm Thanh ghi Thông thường chốt Số lượng: 32 Từ D0-D31 dử liệu Số lượng: (tập con) Từ D0-D31 (D) Chốt Được điều chỉnh Số lượng:1 D8013 bên Đặc biệt Số lượng: 27 Từ D8000 - D8255 Chỉ mục Số lượng: V, Z Số lượng: 64 Từ P0-P63 Con trỏ (P) Dùng với lệnh Bá CALL Số lượng: o Dùng với ngắt cá Nguồn o cung cấp oa Sơ đồ nối dây kh 2.5 24V DC +10% -15% Mạch điều khiển hình 2.13 mơ tả kết nối vào với PLC họ PLC c Brown Stop Blue While Buzzer DW Button UP Button Brown Blue Light L While N 220VAC Top LS Buttom LS OL KR KF GND L N 220VAC 24VDC 13 Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Hình 2.13: Mạch điều khiển kết nối với PLC hệ thống cửa garage xe tự động Mạch động lực kết nối với contactor điều khiển PLC hình 2.14 L1 L2 L3 CB KR KF o Bá OL cá M o kh Hình 2.14: Mạch động lực kết nối với động hệ thống garage xe c Yêu cầu thiết kế họ 3.1 oa THIẾT KẾ PHẦN MỀM Hệ thống đóng cửa garage xe tự động có chế độ hoạt động o Cửa xuống, buzzer hoạt động nhấn nút xuống khơng có xe vùng làm việc cảm biến cửa xuống Chế độ tự động có xe điều khiển khơng có xe o Cửa lên, buzzer hoạt động: Khi có xe đến nhấn nút lên o Cửa dừng, buzzer ngừng hoạt động: Khi cửa garage không hoạt động 3.2 Sơ đồ trạng thái Hệ thống garage xe tự động mơ tả state diagram hình 3.1 14 Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Cơng tắc hành trình M5 M6 DW X3, X2, cơng tắc hành trình = Dừng, Buzzer off, đèn stop on Cửa xuống, Buzzer on, đèn stop off X2 X3 công tắc hành trình = UP cơng Cơng tắc hành tắc hành trình trình = DW X3=0 X2=0 UP Bá X2=1 X3=1 cơng tắc hành trình = Cửa lên, o Buzzer on, đèn o cá stop off oa kh M7 Hình 3.1: Sơ đồ trạng thái hoạt động hệ thống Chương trình PLC họ 3.3 c Để mơ chương trình cửa garage tự động ta sử dụng phần mềm FXTraining hãng Mitsubishi o Các bước mô phỏng:  B1: Mở giao diện phần mềm FX-Training chọn F1 hình 3.2 15 Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Hình 3.2: Chọn F1 giao diện garage xe  B2: Phần mềm giao diện mô tiếp đến nhấn vào edit leader Bá  B3: Ta viết chương trình mở chương trình viết sẵn o hình 3.3 o cá oa kh c họ Hình 3.3: Chọn file viết sẵn  B4: Thực write to PLC hình 3.4 để mơ 16 Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải o Bá Hình 3.4: Viết chương trình vào PLC để mô o cá oa kh c họ 17 Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Hệ thống hoạt động cấp nguồn hình 4.1 o Bá cá Hình 4.1: Khi vừa cấp nguồn cửa đóng lại o hình 4.3 oa kh Điều khiển cửa garage thơng qua nút nhấn UP(X10) DOWN(X11) hình 4.2 c họ Hình 4.2: Nhấn nút up cửa lên 18 Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải o Bá Hình 4.3: Nhấn nút down cửa xuống cá Khi có xe đến cảm biến X2 hệ thống tự hoạt động hình 4.4 nút nhấn o oa kh bị vơ hiệu hóa có vật thể hình 4.5 c họ Hình 4.4: Khi xe đến cửa cảm biến X2 lên mức [1] cửa lên 19 Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải o Bá Hình 4.5: Khi có xe vùng giới hạn nút UP DOWN bị vô hiệu hóa cá Xe cịn phạm vi cảm biến X2 X3 cửa cịn mở để o oa đóng hình 4.7 kh đảm bảo an tồn hình 4.6 cảm biến hết tác động cửa garage c họ Hình 4.6: Khi xe qua cửa đến cảm biến X3 lên mức [1] cửa mở 20 Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Bá Hình 4.7: Khi xe qua cửa cảm biến X2 X3 xuống mức [0] cửa đóng lại o Ta điều khiển nút nhấn cảm biến không tác động hình o cá 4.8 oa kh c họ Hình 4.8: Khi cảm biến X2 X3 xuống mức [0] sử dụng nút nhấn UP DOWN 21 Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Chương trình PLC điều khiển cửa garage xe viết phần mềm FX-Training hãng Mitsubishi o Bá o cá oa kh c họ 22 Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận Qua tiểu luận nhóm đạt o Tìm hiểu phần cứng PLC Mitsubishi, cơng cụ hỗ trợ hệ thống cảm biến, nút nhấn, cơng tắc hành trình,… o Sử dụng phần mềm FX-Training, viết chương trình ngơn ngữ ladder, thiết kế thành công hệ thống cửa garage xe tự động o Hiểu kết nối phần cứng phần mềm plc 5.2 Hướng Phát triển đề tài o Thực mơ hình thực tế đề tài nhờ ở, bãi giữ xe, kho hàng công nghiệp,… Bá o Thiết kế hình HMI để báo cáo hoạt động điều khiển hệ thống garage o xe cá o Thêm vào chức báo tải để đảm bảo hệ thống hoạt động tốt o kh o Thêm vào chứa thời gian bảo trì sau 30 ngày hoạt động o Có thể thay đổi nút nhấn remote smartphone để điều khiển garage oa o Thêm công tắc để vơ hiệu hóa chức tự động cho phép điều khiển c họ tay 23 Báo cáo tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải TÀI LIỆU THAM KHẢO Slide giảng thầy Nguyễn Thanh Hải PROGRAMMING MANUAL THE FX SERIES OF PROGRAMMABLE CONTROLLER o Bá o cá oa kh c họ 24