Báo cáo thực tập Điều khiển hệ thống Điện công nghiệp

Phần mềm CX-One V4.41 bao gồm rất nhiều chương trình cho thiết bị củahãng OMRON, trong đó một số phần mềm thông dụng như:  Programmer: phần mềm lập trình cho PLC Omron, Programmer cung

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Giới thiệu

MỤC LỤC

TRANG Trang tựa

MỤC LỤC i

LIỆT KÊ HÌNH iv

MỞ ĐẦU vii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM 1

1.1 vài nét về cx-one và các phần mềm liên quan 1

1.2 giới thiệu về phần mềm cx-Programmer 2

1.2.1 Khái niệm 2

1.2.2 Chức năng 3

1.2.3 Một số thao tác cơ bản trong CX-Programmer 4

1.3 giới thiệu về phần mềm cx-supervisor 14

1.3.1 Khái niệm 14

1.3.2 Chức năng 15

1.3.3 Một số công cụ làm việc trong phần mềm và chức năng 16

CHƯƠNG 2 SỬ DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN 20

2.1 giới thiệu 20

Trang i

Giới thiệu

2.1.1 Sơ lược về biến tần 3G3MX2 20

2.1.1.1 Thông số cơ bản biến tần 3G3MX2 20

2.1.1.2 Bản vẽ kích thước của biến tần 21

2.1.1.3 Sơ đồ đấu nối của biến tần 21

2.1.2 Sơ lược về PLC OMRON CP1H 22

2.1.2.1 Thông số cơ bản PLC OMRON CP1H 22

2.1.3 Kết nối PLC OMRON CP1H với biến tần 3G3MX2 23

2.2 tiến hành set up biến tần và các điều lưu ý về PLC OMRON CP1H 23

2.3 yêu cầu điều khiển 27

2.3.1 Điều khiển chức năng ON/OFF 27

2.3.2 Điều khiển chức năng điều chỉnh tần số - SET FREQUENCY 27

2.3.3 Điều khiển chức năng cho chạy thuận hoặc nghịch cho biến tần – Set Forward or Reverse 27

2.4 tiến hành mô phỏng phần mềm 28

2.4.1 Thiết kế giao diện trên CX-Supervisor 28

2.4.2 Thiết kế sơ đồ ladder CX-Programmer 30

2.5 kết quả đạt được 37

2.6 MỞ RỘNG 39

Trang ii

Giới thiệu

2.6.1 Sử dụng chức năng đọc dữ liệu lên Coil và thể hiện trạng thái của

động cơ bằng đèn 39

2.6.1.1 Các điều lưu ý về PLC CP1H 40

2.6.1.2 Yêu cầu điều khiển 41

2.6.2 Tiến hành mô phỏng phần mềm 42

2.6.2.1 Thiết kế giao diện trên CX – Supervisor 42

2.6.2.2 Thiết kế sơ đồ ladder CX-Programmer 43

2.6.3 Kết quả đạt được 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

PHỤ LỤC 1

Trang iii

Giới thiệu

LIỆT KÊ HÌNH

TRANG

Hình 1.1 CX-One của OMRON 1

Hình 1.2 Giao diện khi đang mở CX-Programmer 3

Hình 1.2 Tạo một Project mới 4

Hình 1.2 Thiết lập PLC 4

Hình 1.2 Các thành phần trên cửa số Project 5

Hình 1.2 Các cửa sổ phụ trên màn hình của giao diện CX-Programmer 6

Hình 1.2 Kiểm tra kết nối (Communication) với PLC 7

Hình 1.2 Thêm tiếp điểm 8

Hình 1.2 Thêm cuộn dây 9

Hình 1.2 Thêm Function 10

Hình 1.2 Kiểm tra và biên dịch chương trình 11

Hình 1.2 Thiết lập chế độ chạy online với PLC 12

Hình 1.2 Nạp (Download) chương trình vào PLC 13

Hình 1.2 Chuyển PLC sang chế độ Monitor Mode 14

Hình 1.2 Giao diện đang mở của CX-Supervisor 15

Hình 1.2 Giao diện phần mềm CX-Supervisor 16

Hình 1.2 Thanh công cụ Standard 17

Hình 1.2 Thanh công cụ Text 18

Hình 1.2 Thanh công cụ điều sắc Palette 18

Trang iv

Giới thiệu

Hình 1.2 Thanh công cụ Graphic Objects 19 Hình 1.2 Thanh công cụ ActiveX 19

Trang v

Mục tiêu của đề tài

Nhằm nắm rõ và hiểu được ngôn ngữ lập trình PLC Sử dụng PLC trong điềukhiển hệ thống điện công nghiệp mang lại nhiều lợi ích về hiệu suất, độ chínhxác và linh hoạt Với sự phát triển của công nghệ, PLC ngày càng trở nênmạnh mẽ hơn, đáp ứng được nhu cầu tự động hóa ngày càng cao trong côngnghiệp

Nội dung của báo cáo

Cấu trúc của đề tài bao gồm 4 chương:

Trang vi

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM

1.1 VÀI NÉT VỀ CX-ONE VÀ CÁC PHẦN MỀM LIÊN QUAN

Hình 1.1 CX-One của OMRON

CX-ONE là 1 bộ phần mềm được tích hợp chặt chẽ nhằm đáp ứng những yêucầu ngày càng cao trong tự động hóa công nghiệp và hỗ trợ các thiết bị rất đadạng của OMRON Với các phần mềm này, người sử dụng có trong taynhững công cụ mạnh, sử dụng dễ dàng và liên tục được cập nhật, cải tiến.Software bao gồm CX-Programmer, CX-Simulator, CX-Designer, CX-Motion (Pro), CX-Position, CX-Drive, CX-Server, CX-Integrator, CX-Process Tool, CX-Thermo, CX-Sensor và NV-Designer

Phần mềm CX-One V4.41 bao gồm rất nhiều chương trình cho thiết bị củahãng OMRON, trong đó một số phần mềm thông dụng như:

 Programmer: phần mềm lập trình cho PLC Omron, Programmer cung cấp 1 nền tảng chung để lập chương trình cho tất cảcác loại PLC Omron từ các loại micro PLC đến những loại PLCDuplex cao cấp

CX- CX-Simulator: phần mềm mô phỏng các loại PLC Omron Nó cho phép

mô phỏng hoạt động của PLC ngay trên máy tính mà không cần phảitải phần mềm vào phần cứng PLC, vì vậy rất thích hợp cho việc kiểmtra sửa lỗi các lệnh trong quá trình lập trình viên tạo dự án chương trìnhmới

 CX-Designer: phần mềm thiết kế, lập giao diện cho màn hình cảm ứngHMI Omron NS Series

 NV-Designer: phần mềm lập trình thiết kế giao diện màn hình HMIOmron NV Series

 CX-Drive: phần mềm cấu hình, cài đặt thông số cho Servo Omron

 CX-Thermo: phần mềm dùng để thiết lập cài đặt thông số cho các thiết

bị công nghiệp của Omron như bộ điều khiển nhiệt độ

 CX-Protocol: giúp xây dựng các chương trình kết nối với các thiết bịcủa hãng thứ ba qua giao tiếp nối tiếp bằng các card truyền thông củaPLC hãng Omron Việc truyền thông sẽ thực hiện bằng lệnh PMCRtrong chương trình PLC

Bên cạnh CX-One chúng ta còn sử dụng thêm CX-Supervisor là phần mềmchuyên dụng cho thiết kế và giám sát hoạt động của thiết bị thông qua máytính Các ứng dụng có thể được tạo ra nhanh chóng nhờ các hàm và thư viện

Hình 1.2 Giao diện khi đang mở CX-Programmer.

1.2.2 Chức năng

 Tạo và quản lý các dự án (Project) tự động hóa;

 Kết nối PLC qua nhiều đường giao tiếp;

 Cho phép thực hiện các thao tác chỉnh sửa và theo dõi khi đang online(như force set/reset, online edit, monitoring,…);

 Đặt thộng số hoạt động cho PLC;

 Cấu hình đường truyền mạng;

 Hỗ trợ nhiều chương trình, nhiều PLC trong cùng Project và nhiềuSection trong một chương trình

1.2.3 Một số thao tác cơ bản trong CX-Programmer

Tạo một Project mới

Bấm nút New để tạo

Project mới

Hình 1.3 Tạo một Project mới

Hình 1.4 Thiết lập PLC.

Các thành phần trên cửa số Project

Hình 1.5 Các thành phần trên cửa số Project

Các cửa sổ phụ trên màn hình của giao diện của CX-Programmer

Hình1.6

Các cửa sổ phụ trên màn hình của giao diện CX-Programmer

 Cửa sổ Workspace: là cửa sổ thường nằm bên trái màn hình & liệt kêcác thông tin chính trong 1 chương trình như Symbol, Section, Settings,Memory ;

 Cửa sổ Address Reference: cho phép quan sát việc sử dụng 1 địa chỉ bộnhớ bất kỳ trong chương trình;

 Cửa sổ Watch: Với cửa sổ này, người sử dụng có thể quan sát giá trịcủa 1 địa chỉ trong bộ nhớ cũng như thực hiện các thao tác thay đổi giátrị của chúng ngay từ CX-Programmer;

 Cửa sổ Output: Các kết quả kiểm tra & biên dịch chương trình cùng cácthông tin khác sẽ được hiển thị trên cửa sổ này

Kiểm tra kết nối (Communication) với PLC

 Bấm vào nút Work Online để kết nối với PLC sau khi đã nối cáp giữamáy tính với PLC Sau khi kết nối được thiết lập, CX-Programmer sẽ ởchế độ làm việc Online

 Bấm lại vào nút Work Online sẽ chuyển sang chế độ Offline để có thểsửa chương trình

Hình 1.7 Kiểm tra kết nối (Communication) với PLC.

Thêm tiếp điểm

Hình 1.8 Thêm tiếp điểm

Thêm cuộn dây

Hình 1.9 Thêm cuộn dây.

Thêm Function

 Mọi chương trình đều cần có ít nhất 1 lệnh End để đánh dấu điểm kết thúccủa chương trình Lệnh End và nhiều khối chức năng khác (function) cóthể nhập vào dùng công cụ Instruction

Hình 1.10 Thêm Function

Kiểm tra và biên dịch chương trình

 Việc biên dịch chương trình để nhằm phát hiện các lỗi do sai cú pháp,thiếu/thừa các phần tử, trong chương trình Kết quả biên dịch được hiểnthị trong tab compile của cửa sổ Ouput

Hình 1.11 Kiểm tra và biên dịch chương trình

 Bước tiếp theo chúng ta sẽ nạp chương trình đã viết vừa qua vào PLC Vềnguyên tắc, PLC cần chuyển sang Program Mode trước khi cho phép thay đổi

nội dung chương trình PLC Tuy vậy, ta có thể nạp chương trình vào PLC kể

cả khi đang ở bất kỳ chế độ nào nhờ có các tính năng của CX-Programmer trợgiúp

Bấm nút Work Online để kết nối với PLC, sau đó sử dụng các nút trên thanhcông cụ để thay đổi chế độ chạy của PLC

Hình 1.12 Thiết lập chế độ chạy online với PLC

 Khi đang online với PLC, các nút này cũng trực tiếp phản ánh chế độ làm việc hiện hành của PLC

Nạp (Download) chương trình vào PLC

Hình 1.13 Nạp (Download) chương trình vào PLC

Chuyển PLC sang chế đọ Monitor Mode

Để chạy chương trình vừa nạp vào PLC, cần chuyển PLC sang chế độMonitor hoặc Run mode Ở đây ta sẽ chọn chế độ Monitor để sử dụng cácchức năng khác của CX-Programmer

Hình 1.14 Chuyển PLC sang chế độ Monitor Mode.

1.3 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM CX-SUPERVISOR

1.3.1 Khái niệm

Phần mềm CX-Supervisor 3.0 là phần mềm chuyên dụng dùng cho các thiết

kế và giám sát các quy trình hoạt động của máy móc thông qua máy tính

Hình 1.15 Giao diện đang mở của CX-Supervisor1.3.2 Chức năng

- Điều hành các giao diện quá trình

- Giám sát và thu thập dữ liệu

- Quản lý thông tin

- Kiểm soát quá trình sản xuất

- Kiểm soát tổng quan

- Điều khiển các quá trình liên tục

- Giám sát các cảnh báo và lập báo cáo

- Mô phỏng và mô hình hóa thông qua các hoạt hình đồ họa

- Ghi nhận dữ liệu, ghi nhận lỗi Kết nối với các cơ sở dữ liệu

- Kết nối với các OPC Server Hỗ trợ các đối tượng ActiveX

- Hỗ trợ lập trình theo cú pháp Visual Basic và JavaScript

1.3.3 Một số công cụ làm việc trong phần mềm và chức năng

Giao diện chính

Hình 1.16 Giao diện phần mềm CX-Supervisor.Giao diện chính của CX-Supervisor gồm 3 phần:

-Workspace: nơi quản lý các trang màn hình

-Các thanh công cụ dùng để thiết kế giao diện SCADA-Giao diện màn hình hiển thị các trang màn hình SCADA

Thanh công cụ Standard

Thanh công cụ StandardThanh công cụ Standard có các công cụ chính cần quan tâm đó là:

- Device Setup : là phần khai báo PLC sử dụng để kết nối với máy tính

- Alarm Editor: dùng để thiết lập các cảnh báo trong quá trình vận hành điềukhiển

(Ví dụ: các cảnh báo khi thao tác điều khiển, các cảnh báo, báo động khi có

CX- Chú ý: Không thể xóa System Point ra khỏi Point Database )

- Project Editor : cho phép quản lý các project, có thể thêm, bớt các trangvào trong Project

- Graphic Library Editor: cung cấp hình ảnh minh họa giúp người thiết kế

dễ dàng trong việc lựa chọn hình ảnh miêu tả đối tượng phù hợp

Thanh công cụ Text

Hình1.18 Thanh công cụ Text

Thanh công cụ Text cho phép thay đổi, tùy chỉnh Font chữ, kích thước, địnhdạng, canh lề Text

Thanh công cụ điều sắc Palette:

Thanh công cụ điều sắc cho phép thay đổi màu sắc (ForeColor, BackColor),dạng đường (Line Style), kiểu trang trí (Fill Pattern) cho các đối tượng

Hình 1.19 Thanh công cụ điều sắc Palette

Thanh công cụ Graphic Objects :

Thanh công vụ Graphic Objects cho phép tạo ra các đối tượng đồ họa hỗ trợcho việc thiết kế giao diện SCADA

Hình 1.20 Thanh công cụ Graphic Objects

Thanh công cụ ActiveX:

Hình 1.21 Thanh công cụ ActiveX

CHƯƠNG 2 SỬ DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN

2.1 GIỚI THIỆU

2.1.1 Sơ lược về biến tần 3G3MX2

2.1.1.1 Thông số cơ bản biến tần 3G3MX2

-Biến tần 3G3MX2 được cải tiến và sản xuất thay thế cho biến tần 3G3MX-Nguồn cấp 1 pha (200-240VAC), 3P (200-240VAC), 3P (380-480VAC), 50 –

60 (Hz) (± 5%)

-Công suất 0.1 – 15kW

-Tần số 2 – 15kHz

-Thời gian tăng tốc, giảm tốc 0.01 – 3600s

-Truyền thông: Hỗ trợ các chuẩn truyền thông RS422/RS485, USB, EtherCAT,CompoNet và DeviceNet

-Cấp bảo vệ: IP20

-Ứng dụng của biến tần

+ Đối với tải thường: Quạt, bơm, HVAC…

2.1.1.2 Bản vẽ kích thước của biến tần

2.1.1.3 Sơ đồ đấu nối của biến tần

2.1.2 Sơ lược về PLC OMRON CP1H

2.1.2.1 Thông số cơ bản PLC OMRON CP1H

-Điện áp cấp nguồn: 100/240VAC hoặc 24VDC;

-Tổng đầu I/O: 20/40 I/O;

-Loại ngõ ra: Relay hoặc Transistor;

-Đầu ra xung cho 4 trục điều khiển định vị có độ chính xác cao;

2.1.3 Kết nối PLC OMRON CP1H với biến tần 3G3MX2

-Kết nối giữa PLC OMRON CP1H với biến tần 3G3MX2 là RS485 Để kết nốiđược yêu cầu trên PLC phải có port mở rộng (Option Board) CP1W-CIF01 (chuẩntruyền thông MODBUS) và trên biến tần 3G3MX2 ta cần cổng kết nối J45 (đầu cápmạng internet) bật ON S7 cho phép truyển thống MODBUS

2.2 TIẾN HÀNH SET UP BIẾN TẦN VÀ CÁC ĐIỀU LƯU Ý VỀ PLC OMRONCP1H

A001 => 03: Truyền thông MODBUSA002 => 03: Truyền thông MODBUSC071 => 06: 19.2 kbps

C072 => 1 (Slave Address)C074 => 01: Even parityC075 => 1: 1bitC076 => 02: Ignore

*Lưu ý: Phải đồng bộ với PLC CP1H

 COIL NUMBER LIST

0001h => Cho phép chạy/dừng;

0002h => Cho phép chạy thuận/nghịch

*Lưu ý: Địa chỉ Coil trước khi nhập vào PLC phải trừ 1

 HOLDING REGISTER NUMBER LIST

0002h => Cài đặt tần số ngoài tỷ lệ Scale 0.01

*Lưu ý: Cần chú ý đổi tần số qua số Hexa và tỷ lệ Scale 0.01

Ở đây PLC sử dụng SERIAL PORT 2 nên vùng nhớ sẽ từ D32300

Muốn truyền thông thì A640.00 phải lên 1 (ON: Execution in progress) vàquan trọng bit A640.02 báo lỗi

Function code để đưa vào vùng nhớ D32301 Ta cần chú ý 2 Function codechính:

05h: Writing into the coil (Ghi vào Coil) => Dùng để Run/Stop biến tần;06h: Writing into holding register (Ghi vào dữ liệu của thanh ghi) => Dùng đểnhập tần số mong muốn biến tần hoạt động

2.3 YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN

2.3.1 Điều khiển chức năng ON/OFF

Sau khi cài đặt các thông số biến tần như trên, ta chuyển về địa chỉ D001 để xemtần số;

Khi nhấn nút START/RUN trên CX-Supervisor biến tần sẽ chạy (Đèn báo nút RUNtrên PLC CP1H sẽ sáng vàng) và biến tần sẽ chạy tần số đã được cài đặt mặc định

và sau khi nhấn nút STOP thì biến tần sẽ dần dần trở về 0 (Dừng)

2.3.2 Điều khiển chức năng điều chỉnh tần số - SET FREQUENCY

Đầu tiên, ta nhấn nút START/RUN trên CX-Supervisor để biến tần hoạt động Sau

nhập tần số chúng ta mong muốn => Biến tần sẽ lập tức tăng/giảm bằng với giá trị

mà ta đã set cho biến tần

*Lưu ý: Tỷ lệ Scale ở đây là 0,01Hz Nếu chúng ta muốn nhập tần số là 36Hz thìtrên Number Pab ta nhập là 3600Hz

2.3.3 Điều khiển chức năng cho chạy thuận hoặc nghịch cho biến tần – Set Forward or Reverse

Sau khi cho START/RUN biến tần, Set địa chỉ biến tần về địa chỉ D003 Thôngthường biến tần sẽ chạy thuận ở lần đầu chạy, lúc này trên biến tần sẽ hiện chữ “F”(Forward- Chạy thuận) Sau đó, ta sẽ gạt công tắc xuống vị trí REV, biến tần sẽgiảm dần tần số để chuyển chế độ chạy và sau khoảng thời gian trên biến tần sẽ hiệnchữ “r” (Reverse – Chạy nghịch) Nếu nhấn nút OFF, biến tần sẽ dừng

2.4 TIẾN HÀNH MÔ PHỎNG PHẦN MỀM

2.4.1 Thiết kế giao diện trên CX-Supervisor

Mở CX-Supervisor → File → New Project → Machine Edition Pro-ject → Đặt tênFile→Save

Nhấn vào biểu tượng được khoanh tròn Device Setup → Add → Chọn Server (FINS) → OK → Chọn Device Type CP1H-XA (giống PLC đã chọnbên CX-Programmer) → OK

CX-Nhấn vào Point Editor sẽ hiện lên cửa sổ Point Editor Sau đó, thêm các Point như sau:

Tạo các 2 nút nhấn dùng để RUN/STOP, 1 công tắc dùng đểFORWARD/REVERSE và 1 màn hình để hiển thị tần số chạy và thay đổi tần số(NUMBER PAB) như hình sau:

Sau đó, SAVE FILE and COMPILE để check lỗi chương trình

2.4.2 Thiết kế sơ đồ ladder CX-Programmer

Mở CX-Programmer → File → New → Chọn Device Type là CP1H - XAsau đó nhấn OK;

Chọn vào Settings và cài đặt để PLC và biến tần đồng bộ với nhau;

Ở đây, ta sử dụng PORT 2 của PLC;

 Baud rate 19200, 8 bit, 1 bit dừng và kiểm tra chẵn

Để truyển thông ta cho A640.00 lên 1 Truyền bit 1 cho T0001

Nút RUN/START, Write into the Coil tức 05h ghi vào vùng nhớ D32301, địa chỉ là

0 vào vùng nhớ D32303, #FF00 vào vùng nhớ D32304 để biến tần hoạt động

Làm tương với nút STOP, nhưng ở vùng nhớ D32304 là giá trị “0” để dừng biến tần