Giáo trình Thực hành kết nối và vận hành hệ thống cơ điện tử (Nghề Cơ điện tử Trình độ Cao đẳng)

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giảng trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Thực hành kết nối vận hành hệ thống điện tử môn học chuyên môn nghề tự chọn của nghề Cơ điện tử biên soạn dựa theo chương trình khung đã xây dựng và ban hành năm 2021 của trường Cao đẳng nghề Cần Thơ dành cho nghề Cơ điện tử hệ Cao đẳng Chúng xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Cao Đẳng Nghề Cần Thơ cá nhân, đồng nghiệp góp nhiều cơng sức để nội dung giáo trình hồn thành cách tốt Mặc dù cố gắng biên soạn, chắn tài liệu khơng tránh khỏi sai sót Chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy cô giáo, đồng nghiệp ta đọc giúp giáo trình hồn thiện lần tái sau Nội dung giáo trình biên soạn với lượng thời gian thực hành doanh nghiệp 270 gồm có: Chương 01 MH42-01: Lý thuyết liên quan Chương 02 MH42-02: Nội dung công việc thực hành Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh thiếu sót Rất mong nhận sự đóng góp ý kiến thầy, cơ, để nhóm biên soạn điều chỉnh hoàn thiện Cần Thơ, ngày tháng năm 2021 Tham gia biên soạn Chủ biên: Đỗ Hữu Hậu Lê Hữu Nghĩa MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN Cảm biến nhiệt độ 1.1 Nhiệt điện trở Platin 1.2 Nhiệt điện trở Niken .8 1.3 IC cảm biến nhiệt độ 10 Cảm biến tiệm cận 12 2.1 Cảm biến tiệm cận điện cảm (Inductive Proximity Sensor) 12 2.2 Cảm biến tiệm cận điện dung (Capacitive Proximity Sensor) .13 Cảm biến từ 16 Cảm biến phân loại màu 17 Cảm biến quang .17 5.1 Quang trở (photoresistor) 22 5.2 Cảm biến quang loại thu phát độc lập 22 5.3 Cảm biến quang loại phản xạ gương 25 5.4 Cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán 26 Hệ thống khí nén 28 6.1 Các bước lắp ráp máy nén 28 6.2 Cách lắp đặt máy khí nén van khí nén 29 6.3 Quy trình vận hành máy khí nén van khí nén 30 6.4 Quy trình bảo trì, bảo dưỡng máy khí nén van khí nén 30 6.5 Một số u cầu an tồn máy khí nén van khí nén 31 6.6 Các loại van điều khiển khí nén thơng dụng .31 6.7 Các loại máy nén khí dùng cơng nghiệp 33 Hệ thống thủy lực 35 7.1 Các bước lắp đặt bơm thủy lực 35 7.2 Thiết kế trạm nguồn thủy lực, nguồn thủy lực .36 7.3 Phân tích số lỗi thường gặp số mạch điều khiển thủy lực 39 Cách phân loại PLC phổ biến 41 CPU S7-1200 45 9.1 Giới thiệu 45 9.2 Module mở rộng PLC S7-1200 46 9.3 Giao tiếp 47 9.4 Lập trình 47 9.5 Màn hình điều khiển giám sát PLC Siemens S7-1200 47 10 PLC Siemens S7 1500 48 10.1 Các điều khiển trung tâm CPUs PLC Siemens S7 1500 .48 10.2 Mô đun vào ra PLC Siemens S7 1500 .50 10.3 Nguồn cung cấp PLC Siemens S7 1500 50 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG CÔNG VIỆC THỰC HÀNH 52 Các tiêu chí thực cơng việc 52 1.1 Nhóm cơng việc kết nối hệ thống 52 1.2 Nhóm công việc vận hành hệ thống 56 Nội dung thực hành 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Thực hành kết nối vận hành hệ thống điện tử Mã mơn học: MH42 Vị trí, tính chất, ý nghĩa, vai trị mơn học: - Vị trí mơn học: Mơn học bố trí thực cuối chương trình đào tạo sau sinh viên học xong mô đun Kỹ thuật cảm biến, Điều khiển điện khí nén, Điều khiển thủy lực, PLC bản; sinh viên học song song với mơn học, mô đun chuyên môn nghề như: Bài tập tổng hợp Cơ điện tử, SCADA, Cơng nghệ CAD/CAM… - Tính chất môn học: Là môn học chuyên môn nghề tự chọn chương trình đào tạo cao đẳng Cơ điện tử - Ý nghĩa, vai trị mơn học: Thực hành doanh nghiệp môn học quan trọng chương trình đào, thơng qua việc thực hành doanh nghiệp theo chuyên đề giúp sinh viên áp dụng kiến thức cảm biến, khí nén - thủy lực PLC học vào thực tế tiếp cận với thực tiễn công nghệ doanh nghiệp, sở sản xuất, kinh doanh Mục tiêu mơn học: - Kiến thức: + Ơn tập, tổng hợp kiến thức, kỹ cảm biến, khí nén - thủy lực PLC học qua thực tiễn doanh nghiệp + Các bước kết nối vận hành hệ thống điện tử + Trình bày đặc tính cấu tạo nguyên lý làm việc cảm biến, khí nén - thủy lực PLC - Kỹ năng: + Kết nối vận hành hệ thống điện tử yêu cầu kỹ thuật + Lập trình ứng dụng dùng PLC thực tế đạt yêu cầu kỹ thuật công nghệ + Kết nối mạch điện theo yêu cầu công nghệ thiết bị doanh nghiệp - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Có sáng kiến, tìm tịi, khám phá q trình học tập cơng việc + Có khả tự định hướng, chọn lựa phương pháp tiếp cận thích nghi với học + Có lực đánh giá kết học tập nghiên cứu + Tự học tập, tích lũy kiến thức, kinh nghiệm để nâng cao trình độ chun mơn Nội dung mơn học: Thời gian (giờ) Thực hành, thí Số Tên chương mục Tổng Lý nghiệm, Kiểm TT số thuyết thảo tra luận, tập Chương 1: Lý thuyết liên quan 12 12 Cảm biến nhiệt độ 1 1.1 Nhiệt điện trở Platin 1.2 Nhiệt điện trở Niken 1.3 IC cảm biến nhiệt độ Cảm biến tiệm cận 1 2.1 Cảm biến tiệm cận điện cảm (Inductive Proximity Sensor) 2.2 Cảm biến tiệm cận điện dung (Capacitive Proximity Sensor) Cảm biến từ Cảm biến phân loại màu Cảm biến quang 5.1 Quang trở (photoresistor) 5.2 Cảm biến quang loại thu phát độc lập 5.3 Cảm biến quang loại phản xạ gương Hệ thống khí nén 6.1 Các bước lắp ráp máy nén 6.2 Cách lắp đặt máy khí nén van khí nén 6.3 Quy trình vận hành máy khí nén van khí nén 6.4 Quy trình bảo trì, bảo dưỡng máy khí nén van khí nén 6.5 Một số u cầu an tồn máy khí nén van khí nén 6.6 Các loại van điều khiển khí nén thơng dụng 6.7 Các loại máy nén khí dùng cơng nghiệp Hệ thống thủy lực 7.1 Các bước lắp đặt bơm thủy lực 7.2 Thiết kế trạm nguồn thủy lực, nguồn thủy lực 7.3 Phân tích số lỗi thường gặp số mạch điều khiển thủy lực Cách phân loại plc phổ biến CPU S7-1200 9.1 Giới thiệu 9.2 Module mở rộng PLC S7-1200 9.3 Giao tiếp 9.4 Lập trình 9.5 Màn hình điều khiển giám sát PLC Siemens S7-1200 10 PLC Siemens S7- 1500 10.1 Các điều khiển trung tâm CPUS PLC Siemens S7- 1500 10.2 Mô đun vào ra PLC Siemens S71500 10.3 Nguồn cung cấp PLC Siemens S71500 Chương 2: Nội dung công việc thực hành 1 1 1 2 2 0.5 0.5 1.5 1.5 258 254 1 Các tiêu chí thực cơng việc 1.1 Nhóm cơng việc kết nối hệ thống 1.2 Nhóm cơng việc vận hành hệ thống Nội dung thực hành Kiểm tra Cộng 254 270 254 15 254 1 CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN Mã chương: MH42-01 Giới thiệu: Lâu nói phát triển sản xuất công nghiệp người ta hay để cập đến vai trị tự động hóa Nên nói vai trị tự động hóa vai trị điện tử Cơ điện tử hay kỹ thuật điện tử có vai trị khả nhìn nhận vấn đề sản xuất cơng nghiệp đời sống, để có kiến thức để vận hành hệ thống điện tử sinh viên cần phải biết kỹ thuật cảm biến, khí nén, thủy lực, PLC… Mục tiêu: - Ôn tập kiến thức cảm biến, khí nén, thủy lực PLC mà sinh viên học trường - Giới thiệu thêm loại cảm biến, khí nén, thủy lực PLC phổ biến - Hệ thống kiến cảm biến, khí nén, thủy lực PLC học để áp dụng vào thực tiễn - Có khả định hướng, chọn lựa phương pháp tiếp cận thích nghi với nội dung học tập Nội dung chính: Cảm biến nhiệt độ 1.1 Nhiệt điện trở Platin Platin vật liệu cho nhiệt điện trở dùng rộng rãi cơng nghiệp Có tiêu chuẩn nhiệt điện trở platin, khác chúng nằm mức độ tinh khiết vật liệu Hầu hết quốc gia sử dụng tiêu chuẩn quốc tế DIN IEC 751 – 1983 (được sửa đổi lần thứ vào năm 1986, lần thứ vào năm 1995) USA tiếp tục sử dụng tiêu chuẩn riêng Ở tiêu chuẩn sử dụng phương trình Callendar – VanDusen: R(t) = R0 [1 + A.t + B.t2 + C (t – 1000C).t3] R0 trị số điện trở định mức 00C Theo tiêu chuẩn DIN vật liệu Platin dùng làm nhiệt điện trở có pha tạp Do bị tạp chất khác thẩm thấu trình sử dụng thay đổi trị số điện so với Platin ròng, nhờ ổn định lâu dài theo thời gian, thích hợp công nghiệp Trong công nghiệp nhiệt điện trở Platin thường dùng có đường kính 30 (so sánh với đường kính sợi tóc khoảng 100 ) * Mạch ứng dụng với nhiệt điện trở platin: ADT70 IC hãng Analog Devices sản xuất, cung cấp kết hợp lý tưởng với Pt1.000, ta có dải đo nhiệt độ rộng, sử dụng với Pt100 Trong trường hợp có cách biệt, với nhiệt điện trở Platin kỹ thuật màng mỏng, ADT70 đo từ 500C đến 5000C, với nhiệt điện trở Platin tốt, đo đến 1.000 0C Độ xác hệ thống gồm ADT70 nhiệt điện trở Platin thang đo -200 0C đến 1.0000C phụ thuộc nhiều vào phẩm chất nhiệt điện trở Platin Các thông số thiết bị ADT70: - Sai số: ± 10C - Điện áp hoạt động: vôn ±5 vôn - Nhiệt độ hoạt động: Từ – 400C đến 1250C (dạng 20 – lead DIP, SO packages) - Ứng dụng: Thiết bị di động, điều khiển nhiệt độ ADT70 có thành phần chính: Nguồn dịng điều chỉnh phận khuyếch đại, nguồn dịng điều chỉnh phận khuyếch đại Nguồn dòng sử dụng để cung cấp cho nhiệt điện trở điện trở tham chiếu Bộ phận khuyếch đại so sánh điện áp nhiệt điện trở điện áp điện trở tham chiếu, sau đưa tín hiệu điện áp tương ứng với nhiệt độ (ADT70 cịn có 1opamp, nguồn áp 2,5 vôn) Dải đo ADT70 phụ thuộc vào đặc tính nhiệt điện trở, điều quan trọng phải chọn lựa nhiệt điện trở thích hợp với ứng dụng thực tế Hình 1.1 Sơ đồ khối ADT70 1.2 Nhiệt điện trở Niken Nhiệt điện trở niken so sánh với Platin rẻ tiền có hệ số nhiệt độ lớn gần gấp lần ( ) Tuy nhiên dải đo từ -600C đến +2500C, 350 C niken có thay đổi pha, cảm biến niken 100 thường dùng công nghiệp điều hồ nhiệt độ phịng R(t) = R0 (1 + A.t + B.t2 + D.t4 + F.t6) A = 5,485 x 10-3 ; B = 6,650 x 10-6 ; D = 2,805 x 10-11; F = -2,000 x 10-17 Với trường hợp khơng địi hỏi xác cao, ta sử dụng phương trình sau: R(t) = R0 (1 + a.t) a = alpha = 0,00672(Ohms/Ohm/ C) Từ dễ dàng chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ: T = (Rt/R0 – 1) / a = (Rt/R0 – 1)/0,00672 Cảm biến nhiệt độ ZNI 1.000 hãng ZETEX Semiconductors sản xuất sử dụng nhiệt điện trở Ni, thiết kế có giá trị 1.000(tại 00C) - Mạch ứng dụng với nhiệt điện trở Ni: Zni 1.000 với ZMR500 dùng với DVM nhiệt kế * Cách nối dây đo: Nhiệt điện trở thay đổi điện trở theo nhiệt độ, với dịng điện khơng đổi qua nhiệt điện trở, ta đo U = R.I, để cảm biến khơng bị nóng lên qua phép đo, dòng điện cần phải nhỏ khoảng mA Với Pt 100 0C ta có điện khoảng 0,1 vôn, điện cần đưa đến máy đo qua dây đo Ta có kỹ thuật nối dây đo: Hình 1.2 Cách nối dây nhiệt điện trở Tiêu chuẩn IEC 751 yêu cầu dây nối đến đầu nhiệt điện trở phải có màu giống (đỏ trắng) dây nối đến đầu phải khác màu - Kỹ thuật dây: Hình 1.3 Kỹ thuật nối dây Giữa nhiệt điện trở mạch điện tử nối dây, dây dẫn điện có điện trở, điện trở nối nối tiếp với điện trở dây đo, mạch điện trở nhận điện cao điện cần đo, kết ta có thị nhiệt kế cao nhiệt độ cần đo, khoảng cách xa, điện trở dây đo lên đến vài ôm Để đảm tránh sai số phép đo điện trở dây đo gây ra, người ta bù trừ điện trở dây đo mạch điện sau: Một biến trở bù trừ nối vào hai dây đo nhiệt điện trở thay điện trở 100Ω.Mạch điện tử thiết kế với điện trở dự phòng dây đo 10Ω Ta chỉnh biến trở có thị 00C Biến trở điện trở dây đo 10Ω - Kỹ thuật dây: Hình 1.4 Kỹ thuật nối dây Từ nhiệt điện trở dây đo nối thêm điện trở Với cách nối dây ta có mạch đo hình thành, hai mạch dùng làm mạch chuẩn, với kỹ thuật dây, sai số phép đo điện trở dây đo thay đổi nhiệt độ khơng cịn Tuy nhiên dây đo cần có trị số kỹ thuật có nhiệt độ Kỹ thuật dây phổ biến - Kỹ thuật dây: Hình 1.5 Kỹ thuật nối dây Với kỹ thuật dây người ta đạt kết đo tốt nhất, hai dây dùng cho dịng điện khơng đổi qua nhiệt điện trở Hai dây khác dùng làm dây đo điện nhiệt điện trở, trường hợp tổng trở ngõ vào mạch đo lớn so với điện trở dây đo, điện trở dây đo coi không đáng kể, điện đo không bị ảnh hưởng điện trở dây đo thay đổi nhiệt * Các cấu trúc cảm biến nhiệt platin nickel: - Nhiệt điện trở với vỏ gốm: Sợi Platin giữ chặt ống gốm sứ với bột ốit nhôm, dải đo từ – 2000C đến 8000C - Nhiệt điện trở với vỏ thuỷ tinh: Loại có độ bền học độ nhạy cao, dải đo từ – 2000C đến 4000C, dùng mơi trường hố chất có độ ăn mịn hố học cao - Nhiệt điện trở với vỏ nhựa: Giữa lớp nhựa polyamid dây platin có đường kính khoảng 30 mm dán kín Với cấu trúc mảng, cảm biến dùng để đo nhiệt độ bề mặt ống hay cuộn dây biến Dải đo từ – 800C đến 2300C - Nhiệt điện trở với kỹ thuật màng mỏng: Loại có cấu trúc cảm biến gồm lớp màng mỏng (platin) đặt ceramic thuỷ tinh Tia lazer sử dụng để chuẩn hoá giá trị điện trở nhiệt điện trở 1.3 IC cảm biến nhiệt độ Rất nhiều công ty, hãng chế tạo sản xuất IC bán dẫn để đo hiệu chỉnh nhiệt độ IC cảm biến nhiệt độ mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín hiệu dạng điện áp tín hiệu dịng điện Dựa vào đặc tính nhạy cảm bán dẫn với nhiệt độ, tạo điện áp dòng điện tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối C, F, K hay tuỳ loại Đo tín hiệu điện ta cần biết nhiệt độ cần đo Tầm đo giới hạn từ -550C đến 1500C, độ xác từ 1% đến 2% tuỳ theo loại Sự tác động nhiệt độ tạo điện tích tự lỗ trống chất bán dẫn phá vỡ phân tử, bứt electron thành dạng tự di chuyển qua vùng cấu trúc mạng tinh thể, tạo xuất lỗ trống nhiệt làm cho tỉ lệ điện tử tự lỗ trống tăng lên theo quy luật hàm số mũ với nhiệt độ Kết tượng mức điện áp thuận, dòng thuận mối nối p – n diode hay transistor tăng theo hàm số mũ theo nhiệt độ Trong mạch tổ hợp, cảm biến nhiệt thường điện áp lớp chuyển tiếp p – n transistor loại bipolar, Texinstruments có STP 35 A/B/C; National Semiconductor LM 35/4.5/50…vv Cảm biến nhiệt LM 35/ 34 National Semiconductor: Hầu hết cảm biến nhiệt độ phổ biến sử dụng có phần phức tạp, chẳng hạn cặp nhiệt độ ngẫu có mức ngõ thấp yêu cầu bù nhiệt, thermistor khơng tuyến tính, thêm vào ngõ loại cảm biến không tuyến tính tương ứng thang chia nhiệt độ Các khối cảm biến tích hợp chế tạo khắc phục đặc điểm đó, ngõ chúng quan hệ với thang đo Kelvin độ Celsius Fahrenheit 10 - Máy trộn v.v… CPU S7-1200 9.1 Giới thiệu Các module CPU khác có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, nhớ chương trình khác nhau… S7-1200 có dịng CPU 1211C, CPU 1212C 1214C  Hình 1.64: PLC S7-1200 Các khối chức CPU S7-1200 S7-1200 trang bị thêm tính bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào CPU chương trình điều khiển Các đặc tính CPU S7-1200 thể bảng sau:  45 9.2 Module mở rộng PLC S7-1200 PLC S7-1200 mở rộng module tín hiệu module gắn để mở rộng chức năng CPU Ngoài ra, cài đặt thêm module truyền thơng để hỗ trợ giao thức truyền thông khác Khả mở rộng loại CPU tùy thuộc vào đặc tính, thơng số quy định nhà sản xuất S7-1200 có loại module mở rộng sau: - Communication module (CP) - Signal board (SB) - Signal Module (SM) Các đặc tính module mở rộng sau:  46 9.3 Giao tiếp S7-1200 hỗ trợ kết nối Profibus kết nối PTP (point to point) Giao tiếp PROFINET với: - Các thiết bị lập trình - Thiết bị HMI - Các điều khiển SIMATIC khác Hỗ trợ giao thức kết nối: - TCP/IP - SIO-on-TCP - Giao tiếp với S7   Hình 1.65: Các kết nối PLC S7-1200 9.4 Lập trình Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ ba ngơn ngữ lập trình FBD, LAD SCL Phần mềm tích hợp TIA Portal 11 Siemens 9.5 Màn hình điều khiển giám sát PLC Siemens S7-1200 Màn hình hệ – Thiết bị lý tưởng từ 3” đến 15” để điều hành giám sát hệ thống tự động – Dễ dàng biểu diễn nhờ sử dụng hình đồ họa Pixel-Graphic 47 – Hoạt động cách sử dụng cảm ứng phím chức – Được trang bị với chức cần thiết báo động, vẽ đồ thị, đồ họa vector, chuyển đổi ngôn ngữ – Kết nối đơn giản với điều khiển thông qua giao diện ethernet RS 232/485 – Vận hành nhanh nhờ tích hợp chuẩn đốn người dùng thiết lập IP cho SIMATIC S7-1200 Màn hình hệ – SIMATIC HMI Basic Panels, 2nd generation thiết bị phát triển đầy đủ chức năng, loại thiết bị ứng dụng HMI đơn giản – Thiết bị có độ rộng hình 4”, 7”, 9” 12” , hoạt động tổ hợp phím cảm ứng – Độ phân giải cao, hình hiển thị rộng với 64.000 màu, thích hợp với lắp đặt thẳng đứng Giao diện người dùng sáng tạo với khả sử dụng cải tiến mở phạm vi lựa chọn đa dạng nhờ chức điều khiển đồ họa Giao diện USB cho phép kết nối bàn phím, chuột, hay máy quét vạch hỗ trỡ lưu trữ liệu đơn giản USB – Tích hợp gao diện Ethernet RS 232/485 cho phép kết nối đơn giản đến điều khiển PLC Siemens S7 1500  Hình 1.66: PLC S7-1500 10 PLC Siemens S7 1500 10.1 Các điều khiển trung tâm CPUs PLC Siemens S7 1500 CPU 1511-1 PN + CPU cấp thấp dòng sản phẩm điều khiển S7-1500 + Thích hợp cho ứng dụng có phạm vi chương trình tốc độ xử lý mức trung bình + Có cổng kết nối truyền thơng PROFINET + Tích hợp chức Motion Control để điều khiển tốc độ, vị trí, hỗ trợ cho encoder + Tích hợp Web Server với tùy chọn để tạo trang web người dùng định nghĩa CPU 1513-1 PN + CPU sử dụng cho ứng dụng với yêu cầu mức độ trung bình phạm vi chương trình + Tốc độ tính tốn CPU từ mức trung bình đến cao + Có cổng kết nối truyền thơng PROFINET 48 + Tích hợp chức Motion Control để điều khiển tốc độ, vị trí, hỗ trợ cho encoder + Tích hợp Web Server với tùy chọn để tạo trang web người dùng định nghĩa CPU 1515-2 PN + CPU sử dụng cho ứng dụng với yêu cầu mức trung bình phạm vi chương trình + Tốc độ tính tốn CPU từ mức trung bình đến cao + Có cổng kết nối truyền thông PROFINET + Thêm giao diện PROFINET với địa IP riêng biệt + Tích hợp chức Motion Control để điều khiển tốc độ, vị trí, hỗ trợ cho encoder + Tích hợp Web Server với tùy chọn để tạo trang web người dùng định nghĩa PLC S7 1500 CPU 1516-3 PN/DP + CPU với chương trình nhớ liệu lớn dịng sản phẩm điều khiển S7-1500 Được sử dụng cho ứng dụng với yêu cầu cao phạm vi chương trình kết nối mạng + CPU có tốc độ tính tốn xử lí cao + Có cổng kết nối truyền thông PROFINET + Thêm giao diện PROFINET với địa IP riêng biệt + Có giao diện PROFIBUS DP + Tích hợp chức Motion Control để điều khiển tốc độ, vị trí, hỗ trợ cho encoder + Tích hợp Web Server với tùy chọn để tạo trang web người dùng định nghĩa PLC S7 1500 CPU 1517-3 PN/DP + CPU với chương trình nhớ liệu lớn dòng sản phẩm điều khiển S7-1500 Được sử dụng cho ứng dụng với yêu cầu cao phạm vi chương trình kết nối mạng + CPU có tốc độ tính tốn xử lí cao + Dùng cho nhiệm vụ tự động hóa cơng nghiệp nhiều loại máy móc + Có cổng kết nối truyền thơng PROFINET + Thêm giao diện PROFINET với địa IP riêng biệt + Có giao diện PROFIBUS DP + Tích hợp chức Motion Control để điều khiển tốc độ, vị trí, hỗ trợ cho encoder + Tích hợp Web Server với tùy chọn để tạo trang web người dùng định nghĩa PLC S7 1500 CPU 1518-4 PN/DP + CPU với chương trình nhớ liệu lớn dòng sản phẩm điều khiển S7-1500 Được sử dụng cho ứng dụng với yêu cầu cao phạm vi chương trình, hiệu kết nối mạng + CPU có tốc độ tính tốn xử lí cao + Dùng cho nhiệm vụ tự động hóa cơng nghiệp nhiều loại máy móc + Có cổng kết nối truyền thông PROFINET + Thêm giao diện PROFINET với địa IP riêng biệt + Có giao diện PROFIBUS DP 49 + Tích hợp chức Motion Control để điều khiển tốc độ, vị trí, hỗ trợ cho encoder + Tích hợp Web Server với tùy chọn để tạo trang web người dùng định nghĩa 10.2 Mô đun vào ra PLC Siemens S7 1500 Mô đun vào Số + Bao gồm: đầu vào/ra số dành cho SIMATIC S7-1500 ET 200MP + Phục vụ cho thích ứng linh hoạt điều khiển nhiệm vụ tương ứng + Thêm đầu vào/ra để mở rộng hệ thống Mô đun vào Tương tự + Bao gồm: đầu vào/ra tương tự dành cho SIMATIC S7-1500 ET 200MP + Thời gian chuyển đổi tín hiệu ngắn + Sử dụng để kết nối với thiết bị truyền động tương tự cảm biến mà không cần khuếch đại thêm + Có khả giải nhiệm vụ tự động hóa phức tạp Các Mơ đun đặc biệt PLC Siemens S7-1500 Mô đun Truyền thông + Mô đun truyền thông cho trao đổi liệu cách sử dụng kết nối point-topoint + Module truyền thông để kết nối với PROFIBUS + Module truyền thông để kết nối với Industrial Ethernet Mô đun công nghệ + Mô đun công nghệ dành cho SIMATIC S7-1500 ET 200MP + Mô đun với đầu vào đầu với thời gian kiểm sốt cho chức chuyển mạch xác với thời gian đáp ứng vài us + Mô đun cho phép đếm tốc độ cao phát vị trí với cảm biến vị trí khác + Với đầu vào đầu tích hợp cho nhiệm vụ cấp độ trình thời gian đáp ứng ngắn 10.3 Nguồn cung cấp PLC Siemens S7 1500 Nguồn pha, 24VDC cho S7-1500 Thiết kế chức SIMATIC PM 1507 với nhiều lựa chọn điện áp đầu vào lựa chọn tối ưu phù hợp với SIMATIC S7-1500 PLC Nó cung cấp nguồn cho thành phần hệ thống S7-1500 CPU, hệ thống cung cấp nguồn (PS), mô đun vào số, cần thiết cung cấp nguồn cho cảm biến, cấu chấp hành với 24VDC Những trọng tâm cần ý chương - Cảm biến tiệm cận - Cảm biến quang - Quy trình bảo trì, bảo dưỡng máy khí nén van khí nén - Các bước lắp đặt bơm thủy lực - Các loại CPU PLC S7-1200 - Các loại CPU PLC S7-1500 Bài tập mở rộng nâng cao 50 Sinh viên tìm hiểu thêm loại cảm biến, khí nén, thủy lực PLC khác sử dụng doanh nghiệp bước vận hành, sử dụng bảo dưỡng chúng Yêu cầu đánh giá kết học tập chương Nội dung: + Về kiến thức: Tìm hiểu loại cảm biến, khí nén, thủy lực PLC phổ biến sử dụng doanh nghiệp + Về kỹ năng: Hệ thống kiến cảm biến, khí nén, thủy lực PLC học + Năng lực tự chủ trách nhiệm: Có khả định hướng, chọn lựa phương pháp tiếp cận thích nghi với nội dung học tập Phương pháp: + Về kiến thức: Được đánh giá phương pháp viết, trắc nghiệm + Về kỹ năng: Kỹ Hệ thống kiến cảm biến, khí nén, thủy lực PLC học vào công việc thực hành doanh nghiệp + Năng lực tự chủ trách nhiệm: Định hướng, chọn lựa phương pháp tiếp cận thích nghi với nội dung học tập 51 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG CÔNG VIỆC THỰC HÀNH Mã chương: MH42-02 Giới thiệu: Kỹ thuật cảm biến mô đun chuyên môn nghề Cơ điện tử Mô đun nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức nguyên lý, cấu tạo, mạch ứng dụng thực tế loại cảm biến … với kiến thức sinh viên áp dụng trực tiếp vào lĩnh vực sản xuất đời sống Ngoài kiến thức dùng làm phương tiện để học tiếp môn chuyên môn nghề Cơ điện tử PLC, Hệ thống khí nén – thủy lực, MPS… Mục tiêu: - Tìm hiểu cơng việc liên quan hệ thống khí nén – thủy lực thực tế - Tìm hiểu cơng việc lắp đặt, kiểm tra hệ thống cảm biến, Đấu nối cảm biến thực tế - Tìm hiểu ứng dụng PLC thực tế - Vận dụng kiến thức cảm biến, khí nén, thủy lực PLC học trường để áp dụng vào công việc doanh nghiệp - Thực biện pháp an toàn lao động, an tồn điện vệ sinh cơng nghiệp Nội dung chính: Các tiêu chí thực cơng việc 1.1 Nhóm cơng việc kết nối hệ thống Tên cơng việc: Phân tích vẽ hệ thống điện tử Mơ tả cơng việc Phân tích thành phần vẽ hệ thống điện tử: Xác định ký hiệu, thiết bị đường đấu nối vẽ Các tiêu chí thực hiện: Người đọc vẽ phân tích đầy đủ xác tốn cơng nghệ Người đọc vẽ phân tích đầy đủ xác thành phần hệ thống Đưa phương án triển khai thực công việc Tên công việc: Kết nối hệ thống cảm biến với điều khiển Mô tả công việc Kiểm tra kết nối cảm biến với hệ thống điện tử: Xác định vị trí điểm kết nối phương thức kết kết nối, thực trình kết nối, kiểm tra tín hiệu truyền sau kết nối Các tiêu chí thực hiện: Tín hiệu từ cảm biến truyền điều khiển xác, khơng bị nhiễu suy hao Đường dây kết nối từ cảm biến đến hệ thống điều khiển phải gọn gàng, tiết kiệm, mỹ quan Các đầu nối kết nối chắn, đánh số rõ ràng đảm bảo không bị nhầm lẫn sai sót Tên cơng việc: Kết nối hệ thống thủy lực - khí nén với điều khiển Mơ tả cơng việc Kiểm tra kết nối hệ thống thủy lực khí nén với điều khiển: Xác định vị trí điểm kết nối phương thức kết kết nối, thực q trình kết nối, kiểm tra tín hiệu truyền sau kết nối Các tiêu chí thực hiện: 52 Tín hiệu truyền từ hệ thống điều khiển đảm bảo phù hợp chuẩn điện áp, dịng điện, cơng suất thiết bị thủy lực - khí nén Tín hiệu truyền đủ công suất, không bị suy hao đảm bảo hệ thống thủy lực hoạt động bình thường Các đầu nối kết nối chắn, đánh số rõ ràng đảm bảo khơng bị nhầm lẫn sai sót Tên công việc: Kết nối hệ thống truyền động điện với điều khiển Mô tả công việc Kiểm tra kết nối hệ thống truyền động điện với điều khiển: Xác định vị trí điểm kết nối phương thức kết kết nối, thực trình kết nối, kiểm tra tín hiệu truyền sau kết nối Các tiêu chí thực hiện: Tín hiệu truyền từ hệ thống điều khiển đảm bảo phù hợp chuẩn điện áp, dịng điện, với hệ thống truyền động Tín hiệu truyền không bị nhiễu suy hao đảm bảo hệ thống truyền động nhận đầy đủ xác thông tin truyền Các đầu nối kết nối chắn, đánh số rõ ràng đảm bảo không bị nhầm lẫn sai sót Tên cơng việc: Kết nối máy công cụ điều khiển số với điều khiển trung tâm Mô tả công việc - Kiểm tra kết nối máy công cụ với điều khiển trung tâm: Xác định phương thức kết nối, thực kết nối, thiết lập cấu hình máy cơng cụ, kiểm tra tín hiệu truyền máy cơng cụ hệ thống điều khiển Các tiêu chí thực hiện: Thực trình kết nối hệ thống điều khiển máy cơng cụ Các tham số cấu hình máy địa chỉ, tốc độ giao thức truyền thơng hồn tồn xác phù hợp Tín hiệu truyền không bị nhiễu suy hao đảm bảo hệ thống truyền động nhận đầy đủ xác thơng tin truyền Các đầu nối kết nối chắn, đánh số rõ ràng đảm bảo không bị nhầm lẫn sai sót Tên cơng việc: Kết nối robot cơng nghiệp với điềun khiển trung tâm Mô tả công việc Kiểm tra kết nối robot công nghiệp với điều khiển trung tâm: Xác định phương thức kết nối, thực kết nối, thiết lập cấu hình robot, kiểm tra tín hiệu truyền máy cơng cụ hệ thống điều khiển Các tiêu chí thực hiện: Thực trình kết nối hệ thống điều khiển robot Các tham số cấu địa chỉ, tốc độ giao thức truyền thơng hồn tồn xác phù hợp Tín hiệu truyền khơng bị nhiễu suy hao đảm bảo hệ thống truyền động nhận đầy đủ xác thơng tin truyền Các đầu nối kết nối chắn, đánh số rõ ràng đảm bảo khơng bị nhầm lẫn sai sót Tên công việc: Kết nối điều khiển với máy tính Mơ tả cơng việc 53 Kiểm tra kết nối điều khiển với máy tính: Xác định ph ương thức truyền, thực đấu nối dây PLC máy tính, thiết lập cấu hình PLC phần mềm giám sát, kiểm tra q trình truyền thơng Các tiêu chí thực hiện: Các tín hiệu truyền thơng ổn định, xác khơng bị suy hao đường truyền Cấu hình PLC thiết lập chuẩn xác giao thức truyền, tốc độ truyền, địa thiết bị Dây, cáp gọn gàng ống máng đảm bảo mỹ quan Phần mềm giám sát kết nối tới điều khiển, trang giao diện phải thể đầy đủ trực quan tốn cơng nghệ Tên cơng việc: Kết nối truyền thông hệ thống điều khiển Mô tả công việc Kiểm tra kết nối truyền thông hệ thống điều khiển: Xác định ph ương thức truyền, thực đấu nối dây hệ thống điều khiển, thiết lập cấu hình hệ thống, kiểm tra trình truyền thơng Các tiêu chí thực hiện: Các tín hiệu truyền thơng ổn định, xác khơng bị suy hao đường truyền, không bị xung đột đường truyền Tốc độ truyền thông phù hợp với tiêu chuẩn Dây, cáp gọn gàng ống máng đảm bảo mỹ quan Tên công việc: Cài đặt hệ điều hành Mô tả công việc Chuẩn bị dụng cụ, vật tư, trang thiết bị cài đặt hệ điều hành: Chuẩn bị dụng cụ thiết bị tài liệu, đọc hưỡng dẫn cài đặt, thực cài đặt hệ điều hành, kiểm tra hệ điều hành sau cài đặt Các tiêu chí thực hiện: Phần mềm hệ điều hành cài đặt phải chạy ổn định khơng bị lỗi tương thích với phần mềm ứng dụng Phải cài đặt phần mềm bảo vệ máy tính đảm bảo máy tính hoạt động an tồn Tên cơng việc: Cài đặt phần mềm ứng dụng Mô tả công việc Chuẩn bị dụng cụ vật tư trang thiết bị cài đặt phần mềm ứng dụng: Chuẩn bị dụng cụ thiết bị tài liệu, đọc hưỡng dẫn cài đặt, thực cài đặt phần mềm ứng dụng, kiểm tra phần mềm ứng dụng sau cài đặt Các tiêu chí thực hiện: Phần mềm ứng dụng cài đặt phải chạy ổn định, có quyền, khơng bị lỗi tương thích với hệ điều hành Cài đặt bảo mật, đảm bảo an toàn liệu chương trình Tên cơng việc: Lập chương trình Mơ tả cơng việc Phân tích tốn cơng nghệ viết chương trình điều khiển: Phân tích cơng nghệ yêu cầu công nghệ, thiết lập sơ đồ khối lưu đồ thuật tốn Lập trình kiểm tra chương trình Các tiêu chí thực hiện: Chương trình phải đảm bảo hoạt động đầy đủ theo yêu cầu tốn cơng nghệ 54 Chương trình viết rõ ràng, có ký hiệu giải thích đảm bảo thuận tiện cho người quan sát sửa lỗi Chương trình mở rộng, biến đổi linh hoạt dễ dàng tương tác với chương trình khác Tên công việc: Chạy thử phần mềm Mô tả công việc Kiểm tra chạy thử phần mềm: Rà soát lại chương trình phần mềm, chạy chương trình, phát sửa lỗi, lưu lại chương trình sau chạy thử Các tiêu chí thực hiện: Phần mềm sau chạy thử khơng bị lỗi, q trình chạy thử cho kết xác Lưu giữ lại đầy đủ chương trình sau chạy thử Tên cơng việc: Chạy thử không tải Mô tả công việc Kiểm tra chạy thử không tải: Kiểm tra lại hệ thống, chạy thử theo rõi kết quả, ghi chép toàn số liệu trình chạy thử, hiệu chỉnh sai lệch xử lý cố Các tiêu chí thực hiện: Các trạng thái hệ thống kiểm tra kỹ điều kiện hoạt động an toàn Q trình chạy thử khơng tải phải đảm bảo an toàn cho hệ thống người thực Hệ thống phải dừng khẩn cấp xảy số ngồi tính tốn Tên cơng việc: Chạy thử có tải Mô tả công việc Kiểm tra chạy thử có tải: Kiểm tra tải thơng số q trình chạy khơng tải, chạy thử có tải theo rõi kết quả, ghi chép toàn số liệu trình chạy thử, hiệu chỉnh sai lệch xử lý cố Các tiêu chí thực hiện: Hệ thống hoạt động ổn định, trạng thái hoạt động phải đuợc giám sát chặt chẽ Hệ thống phải đáp ứng trước biến đổi tải Hệ thống phải dừng khẩn cấp xảy số tính tốn Đảm bảo an tồn hệ thống người vận hành hệ thống Tên công việc: Chạy thử chế độ làm việc Mô tả công việc Kiểm tra chạy thử chế độ làm việc: Kiểm tra trạng thái hệ thống điều kiện an toàn, chạy thử chế độ thủ công, chạy thử chế độ tự động, kiểm tra xử lý cố Các tiêu chí thực hiện: Các chế độ hệ thống hoạt động bình thường Các cơng tắc chuyển chế độ ký hiệu rõ ràng thuận tiện cho người sử dụng Đảm bảo an toàn cho hệ thống người vận hành hệ thống Tên công việc: Lập bảng theo dõi kết chạy thử Mô tả công việc Chuẩn bị sổ tay lập bảng theo dõi ghi chép q trình hoạt động chạy thử Các tiêu chí thực hiện: Bảng theo rõi lập phải đầy đủ cột mục, chức Các tham số phải ghi lại liên tục, xác đầy đủ 55 Các cố bất thường phải ghi chép lại đầy đủ xác Sổ ghi chép cất giữ cẩn thận không để bị thất lạc Sổ ghi chép phải ghi rõ đầy đủ ngày tháng năm, điều kiện hồn cảnh 1.2 Nhóm cơng việc vận hành hệ thống Tên công việc: Chuẩn bị vận hành hệ thống điện tử Mô tả công việc Chuẩn bị điều kiện cho vận hành hệ thống điện tử bao gồm: Chuẩn bị quy trình vận hành, chuẩn bị dụng cụ trang thiết bị cho vận hành hệ thống chuẩn bị vật tư vận hành hệ thống Các tiêu chí thực hiện: Thực bước quy trình vận hành Trang thiết bị dùng cho vận hành chuẩn bị đầy đủ Vật tư cho trình vận hành chuẩn bị đầy đủ theo yêu cầu kỹ thuật Tên công việc: Kiểm tra điều kiện an tồn Mơ tả cơng việc Kiểm tra điều kiện an toàn hệ thống điện tử trước vận hành bao gồm: Các điều kiện an tồn hệ thống khí truyền động, điều kiện an toàn hệ thống điện - điện tử, điều kiện an toàn hệ thống thủy lực - khí nén, điều kiện an tồn hệ thống cảm biến đo lường, điều kiện an tồn hệ thống điều khiển Các tiêu chí thực hiện: Các điều kiện an tồn hệ thống khí cấu truyền động đảm bảo Các điều kiện an toàn hệ thống hệ thống điện - điện tử đảm bảo Các điều kiện an tồn hệ thống thủy lực - khí nén đảm bảo Các điều kiện an toàn hệ thống cảm biến đo lường đảm bảo Các điều kiện an toàn hệ thống điều khiển đảm bảo Tên công việc: Kiểm tra trạng thái sẵn sàng Mô tả công việc Kiểm tra trạng thái sẵn sàn làm việc hệ thống điện tử trước vận hành bao gồm: Trạng thái sẵn sàng hệ thống khí truyền động, trạng thái sẵn sàng hệ thống điện - điện tử, trạng thái sẵn sàng hệ thống thủy lực - khí nén, trạng thái sẵn sàng hệ thống cảm biến đo lường, trạng thái sẵn sàng hệ thống điều khiển Các tiêu chí thực hiện: Các trạng thái sẵn sàng làm việc hệ thống khí cấu truyền động đảm bảo Các trạng thái sẵn sàng làm việc hệ thống hệ thống điện - điện tử đảm bảo Các trạng thái sẵn sàng làm việc hệ thống thủy lực - khí nén đảm bảo Các trạng thái sẵn sàng làm việc hệ thống cảm biến đo lường đảm bảo Các trạng thái sẵn sàng làm việc hệ thống điều khiển đảm bảo Tên công việc: Vận hành hệ thống điện tử Mô tả công việc Đưa hệ thống điện tử vào làm việc, gồm: Lập quy trình vận hành, đưa hệ thống trạng thái ban đầu, lập chương trình vận hành, chạy thử, kiểm tra chương trình, chạy tự động theo chương trình Các tiêu chí thực hiện: 56 Hệ thống vận hành theo quy trình Trạng thái ban đầu hệ thống xác lập Hệ thống lập trình theo yêu cầu kỹ thuật Hệ thống chạy thử theo yêu cầu kỹ thuật Hệ thống chạy tự động vận hành theo yêu cầu kỹ thuật Tên công việc: Giám sát hệ thống điện tử vận hành Mô tả công việc Giám sát hệ thống điện tử trình làm việc, theo dõi thông số làm việc hệ thống, ghi nhận xử lý lỗi, trì hoạt động ổn định hệ thống Các tiêu chí thực hiện: Các thông số hệ thống giám sát Sự cố phát khắc phục kịp thời Hệ thống đảm bảo hoạt động theo yêu cầu kỹ thuật Tên công việc: Vệ sinh công nghiệp sau vận hành Mô tả công việc Quét dọn, lau chùi vệ sinh công nghiệp hệ thống điện tử sau vận hành Các tiêu chí thực hiện: Hệ thống ngừng hoạt động hoàn toàn Hệ thống vệ sinh sẽ, khô Dụng cụ trang thiết bị thu dọn gọn gàng, để vị trí Nội dung thực hành Nhận công việc giao từ người hướng dẫn thực quy chế nhà xưởng Tìm hiểu bước kết nối vận hành hệ thống điện tử nơi thực hành Kết nối vận hành hệ thống điện tử nơi thực hành ghi nhận kết Tìm hiểu có lỗi xảy xin ý kiến tham khảo người hướng dẫn tiến hành khắc phục lỗi Tìm hiểu nguyên lý bước kết nối, vận hành thiết bị khác liên quan nơi thực hành ghi nhận nội dung tìm hiểu Xin ý kiến tham khảo người hướng dẫn tiến hành kiểm tra tiến hành lắp đặt, vận hành, Quan sát, ghi nhận kết Khắc phục lỗi có (kiểm tra lỗi, xin ý kiến tham khảo tiến hành sửa lỗi, khắc phục cố) Ghi nhận kết Những trọng tâm cần ý chương - Tên cơng việc thực hành khí theo tiêu chuẩn kỹ nghề quốc gia - Các yêu cầu công việc kết nối vận hành - Các tiêu chí thực cơng việc kết nối vận hành Bài tập mở rộng nâng cao Sinh viên tìm hiểu thêm loại cảm biến, khí nén, thủy lực PLC sử dụng doanh nghiệp Yêu cầu đánh giá kết học tập chương Nội dung: + Về kiến thức: Tìm hiểu kết nối vận hành hệ thống điện tử thực tế 57 + Về kỹ năng: Vận dụng kiến thức cảm biến, khí nén, thủy lực PLC học trường để áp dụng vào công việc kết nối vận hành hệ thống điện tử doanh nghiệp + Năng lực tự chủ trách nhiệm: Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác, an tồn vệ sinh cơng nghiệp Phương pháp: + Về kiến thức: Được đánh giá phương pháp viết, trắc nghiệm + Về kỹ năng: Kỹ vận dụng kiến thức cảm biến, khí nén, thủy lực PLC học trường vào thực tế + Năng lực tự chủ trách nhiệm: Thực an tồn lao động, an tồn điện vệ sinh cơng nghiệp Điều kiện để công nhận, cấp chứng nhận đạt môn học đào tạo: Người học công nhận cấp chứng nhận đạt mơn học có điểm trung bình mơn học theo thang điểm 10 đạt từ 4,0 trở lên 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển Lê văn Doanh, Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hòa, Đào Văn Tân NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2001 [2] Cảm biến ứng dụng Dương Minh Trí.NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2001 [3] Bộ Tiêu chuẩn kỹ nghề Quốc gia nghề Cơ diện tử [4] Hệ thống điều khiển thuỷ lực - TS.Nguyễn Ngọc Phương, Huỳnh Nguyễn Hoàng NXB Giáo dục – 2005 [5] HT điều khiển điện - thuỷ lực, Ts Nguyễn Ngọc Phương, NXB Giáo dục- 2007 [6] Lập trình với PLC s7-1200 s7-1500, Ngơ Văn Thun, Phạm Quang Huy, NXB Thanh Niên 59