BÀI TẬP THỰC HÀNHBài thực hành số 1: Lập trình điều khiển mở cửa bằng xilanhYêu cầu: Thiết kế và lập trình một hệ thống điều khiểnđóng mở cửa theo yêu cầu sau: Hệ điều khiển bằng PLC: Bấ
Hoạt động theo nhóm
- Tự tổ chức hoạt động theo nhóm từ 3 đến 7 ngừời.
- Các thanh viên trong nhóm phải có ý thức kỷ luật và đoàn kết
- Có trách nhiệm trong công việc của nhóm và biết chia sẻ tài liệu, kiến thức.
Nghiên cứu phát triển ứng dụng
- Sinh viên có thể tổ chức nghiên cứu tập thể hoặc cá nhân để phát triển một ứng dụng thực tiễn liên quan đến các nội dung đã học.
Trong quá trình nghiên cứu, việc thể hiện sự nhạy bén và trao đổi thẳng thắn về các vấn đề gặp phải là rất quan trọng Điều này giúp xác định hướng đi phù hợp để đạt được mục tiêu nghiên cứu một cách hiệu quả.
Ghi chép vào tài liệu thực hành
- Sau mỗi bài thực hành, sinh viên cần ghi chép/ báo cáo vào tài liệu thực hành.
- Ghi chú lại những lưu ý quan trọng trong quá trình thực hành.
MỤC TIÊU CỦA HỌC PHẦN
Giúp sinh viên nắm được các vấn đề sau:
- Làm quen và nắm được cách sử dụng phần mềm CX-One và TiaPortal để lập trình
- Phân biệt được các thiết bị điện và khí nén
- Nắm được nguyên lý hoạt động
- Biết cách đấu nối một số mạch cơ bản.
- Có khả năng phân tích, lập trình các bài toán cơ bản và nâng cao
- Thực hiện lập trình mô hình hóa một số bài toán
BÀI TẬP THỰC HÀNH Bài thực hành số 1: Lập trình điều khiển mở cửa bằng xilanh
Hệ thống điều khiển cửa được thiết kế và lập trình bằng PLC, cho phép người dùng bấm nút để mở hoặc đóng cửa xi lanh tự động hoàn toàn Nút bấm mở cửa chỉ hoạt động khi cửa đã đóng hoàn toàn, trong khi nút bấm đóng cửa chỉ có tác dụng khi cửa đã mở hoàn toàn Hệ thống bao gồm 4 nút bấm, phục vụ cho việc đóng/mở cửa từ cả bên trong lẫn bên ngoài.
Vật tư, thiết bị
Hệ điều khiển bằng 4 nút bấm -> sử dụng 4 nút bấm
Để điều khiển xi-lanh mở và đóng cửa, có thể sử dụng các loại van khí nén như van 3/2 một tác động tự hồi vị trí, van 5/2 một tác động tự hồi vị trí, và van 5/2 hai tác động.
• Để xác định xi-lanh đi hết hành trình hay chưa có thể sử dụng hai công tắc hành trình hoặc công tắc cảm biến từ (auto switch)
Mục tiêu của bài
Bấm nút mở cửa hoặc đóng cửa xi lanh đều tự đi hết hành trình.
Nút bấm mở cửa chỉ hoạt động khi cửa đóng hẳn, tương tự với nút đóng cửa chỉ hoạt động khi cửa mở hẳn
Hệ thống gồm 4 nút để có thể đóng/ mở cửa cả trong lẫn ngoài
NỘI DUNG THỰC HÀNH
1 Lựa chọn thiết bị và xác định địa chỉ vào ra: Địa chỉ Tên thiết bị Chức năng
I0.0 Nút nhấn Điều kiển xy lanh đi ra
I0.1 Nút nhấn Điều khiển xy lanh đi về
I0.2 Cảm biến Cmar biến xy lanh đi ra hết I0.3 Cảm biến Cảm biển xy lanh đi về hết
Q0.0 Role trung gian Rơle điều khiển hành trình đi ra xylanh
Q0.1 Role trung gian Role điều khiển hành trình đi vè xylanh
2 Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển:
3 Sơ đồ mạch kết nối các thiết bị thực tế:
4 Chương trình điều khiển và giải thích từng network:
Mạng 0 cho phép kết nối song song hai nút bấm mở cửa tại cùng địa chỉ I0.0, giúp tiết kiệm tài nguyên địa chỉ Khi nhấn nút mở cửa từ bên trong hoặc bên ngoài, tín hiệu sẽ được gửi đến địa chỉ I0.0, và tín hiệu đầu ra Q0.0 sẽ được duy trì ở mức cao nhờ vào lệnh set.
Net work 1 : nếu cửa mở hoàn toàn cảm biến I0.2 báo hiệu và reset tín hiệu đầu ra q0.0.
Khi nhấn nút đóng cửa từ bên trong hoặc bên ngoài, hệ thống sẽ kích hoạt xi lanh đóng cửa (Q0.1) nếu cửa đã được đóng hoàn toàn, được xác nhận bởi cảm biến I0.3, và sau đó sẽ reset Q0.1.
5 Kết quả đạt được, nhận xét và nêu các ứng dụng khác trên thực tế:
Tự động hóa quy trình đóng/mở cửa:
Hệ thống điều khiển tự động cho phép cửa hoạt động theo trình tự mong muốn, đảm bảo quá trình mở và đóng diễn ra an toàn và chính xác.
Hệ thống đảm bảo an toàn bằng cách chỉ cho phép mở cửa khi cửa đã đóng hoàn toàn và chỉ cho phép đóng cửa khi cửa đã mở hoàn toàn Điều này giúp ngăn chặn các sự cố như kẹt cửa hoặc hư hỏng do vận hành không đúng thứ tự.
Với 4 nút điều khiển (2 bên trong và 2 bên ngoài), người dùng có thể dễ dàng đóng/mở cửa từ cả hai phía, mang lại sự tiện lợi và linh hoạt tối đa trong quá trình sử dụng.
-Tính đơn giản và hiệu quả:
Hệ thống dễ dàng lập trình và triển khai, đáp ứng tốt yêu cầu cơ bản về tự động hóa quá trình đóng/mở cửa.
- An toàn cao: Nhờ sử dụng cảm biến vị trí cửa, hệ thống đảm bảo hoạt động đúng trình tự và tránh các tình huống nguy hiểm
- Tính ứng dụng cao: Hệ thống có thể được sử dụng trong nhiều môi trường khác nhau, từ nhà ở, công ty, đến các nhà máy công nghiệp.
Hệ thống hiện tại thiếu tính năng cảnh báo lỗi, dẫn đến việc không có cơ chế xử lý sự cố khi xảy ra lỗi trong quá trình hoạt động.
- Phụ thuộc vào cảm biến: Nếu cảm biến hỏng hoặc gặp sự cố, hệ thống có thể không hoạt động đúng như mong muốn
Các ứng dụng khác trong thực tế:
- Cửa tự động tại các trung tâm thương mại, tòa nhàHệ thống điều khiển cổng trong các khu công nghiệp, khu dân cư:
Hệ thống có khả năng tự động điều khiển các cổng lớn, thích hợp cho những khu vực yêu cầu bảo mật cao hoặc có lưu lượng người và xe qua lại đông đúc.
- Hệ thống cửa kho lạnh hoặc cửa phòng sạch
Bài thực hành số 2: Điều khiển đóng mở cửa thông gió nhà xưởng bằng xi-lanh sử dụng PLC
Yêu cầu: Nút chọn chế độ tự động hoặc bằng tay
Khi hoạt động ở chế độ tự động, tác động nút bấm mở cửa sẽ khiến xi-lanh tự động đẩy ra, mở cửa và đèn xanh lá sẽ sáng báo hiệu cửa đã mở hoàn toàn Ngược lại, khi nhấn nút bấm đóng cửa, xi-lanh tự động sẽ rút về để đóng cửa, và khi cửa đã đóng kín, đèn đỏ sẽ sáng để thông báo cửa đã đóng hoàn toàn.
Khi hoạt động ở chế độ bằng tay, nhấn giữ nút mở cửa để xi lanh đẩy ra; thả nút sẽ dừng tại chỗ, và khi cửa mở hoàn toàn, đèn xanh lá sẽ sáng Để đóng cửa, nhấn giữ nút đóng, thả nút sẽ dừng, và khi cửa đóng hoàn toàn, đèn đỏ sẽ sáng Để đảm bảo an toàn trong chế độ tự động, nếu sau 2 giây cửa chưa hoàn thành hành trình, xi lanh sẽ tự động đi ra.
• Hệ điều khiển có 2 chế độ làm việc có thể sử dụng 2 nút bấm, 1 nút bấm tự nhớ hoặc 1 công tắc gạt…để xác lập chế độ
Trong chế độ hoạt động bằng tay, để điều khiển xi lanh, bạn cần nhấn giữ nút mở cửa Khi thả nút, xi lanh sẽ dừng lại ở vị trí hiện tại Để điều khiển hiệu quả, hãy lựa chọn van khí nén 5/3.
Tùy thuộc vào loại van, vị trí giữa của nó có những chức năng khác nhau Nguyên lý hoạt động của van là khi có dòng điện tác động vào một trong hai cuộn coil, van sẽ trượt sang bên để thực hiện công tắc dẫn khí, điều khiển xilanh di chuyển ra hoặc về Khi cuộn coil không còn tín hiệu điều khiển, van sẽ trở lại vị trí giữa, khiến xilanh ngừng di chuyển.
• 1 Xi-lanh trục 2 tác động
• Để xác định xi-lanh đi hết hành trình hay chưa có thể sử dụng hai công tắc hành trình hoặc công tắc cảm biến từ (auto switch)
• 02 đèn báo hiệu vị trí
II Mục tiêu của bài
Nút chọn chế độ tự động hoặc bằng tay
Khi hoạt động ở chế độ tự động, việc nhấn nút mở cửa sẽ kích hoạt xi-lanh tự động đẩy cửa ra Khi cửa đã mở hoàn toàn, đèn xanh lá sẽ sáng để thông báo Ngược lại, khi nhấn nút đóng cửa, xi-lanh sẽ tự động rút lại để đóng cửa, và khi cửa đóng kín, đèn đỏ sẽ sáng để báo hiệu.
Khi hoạt động ở chế độ bằng tay, bạn cần nhấn giữ nút mở cửa để xi lanh đẩy ra; khi thả nút, xi lanh sẽ dừng lại Khi cửa mở hoàn toàn, đèn xanh lá sẽ sáng lên để báo hiệu Tương tự, nhấn giữ nút đóng cửa để xi lanh thu lại, và khi thả nút, xi lanh sẽ dừng Đèn đỏ sẽ sáng khi cửa đã đóng hoàn toàn Để đảm bảo an toàn trong chế độ tự động, nếu sau 2 giây cửa chưa hoàn thành hành trình, xi lanh sẽ tự động đi ra.
Nội dung thực hành
1 Lựa chọn thiết bị và xác định địa chỉ vào ra: Địa chỉ Tên thiết bị Chức năng
I0.0 Công tắc Chọn chế độ hoạt động cho cửa I0.1 Nút bấm Điều khiển mở của tự động
I0.2 Cảm biến Cảm biến của mở hết
I0.3 Nút bấm Điều khiển đóng cửa tự động
I0.4 Cảm biến Cửa đã đóng hết
Q.0 Role trung gian Điều khiển mở cửa
Q1.1 Role trung gian Điều khiển đóng cửa
Q1.4 Role trung gian Điều khiển mở cửa bằng tay
Q1.5 Role trung gian Điều khiển đóng của bằng tay
2 Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển:
3 Sơ đồ mạch kết nối các thiết bị thực tế:
4 Chương trình điều khiển và giải thích từng network:
Chế độ hoạt động của cửa được điều chỉnh thông qua công tắc i0.0 trong mạng 0 Khi công tắc bật, bít nhớ trung gian w100.01 sẽ kích hoạt, cho phép cửa hoạt động tự động Ngược lại, nếu công tắc tắt, cửa sẽ chuyển sang chế độ hoạt động bằng tay.
Tại mạng 1,2, chúng ta có thể điều khiển cửa tự động mở và đóng Khi công tắc i0.0 được bật, nhấn nút i0.1 để cửa tự động mở và giữ mở cho đến khi cửa hoàn toàn mở và cảm biến nhận tín hiệu Nếu nhấn nút i0.3, cửa sẽ tự động đóng cho đến khi cảm biến đóng nhận tín hiệu Trong quá trình cửa đang đóng, không thể mở cửa và ngược lại, nhờ vào các tiếp điểm khóa chéo.
Lệnh timer Net work 3,4 kiểm soát thời gian hoạt động của chế độ tự động Nếu cửa đóng hoặc mở không hoàn thành hành trình trong vòng 2 giây, cửa sẽ tự động mở lại.
Mạng 5,6: Chế độ mở và đóng bằng tay khi công i0.0 không có tác động Khi nhấn nút đóng mở cửa, trạng thái sẽ không được duy trì, và cửa chỉ mở khi nhấn nút mà không đi hết hành trình.
Net work 7,8 là đen báo mở , đóng Nhờ cảm biến đi hết hành trình đèn sẽ sáng nếu cảm biến có tín hiệu
5 Kết quả đạt được, nhận xét và nêu các ứng dụng khác trên thực tế:
Kết quả đạt được sau khi lập trình và triển khai hệ thống điều khiển đóng mở cửa thông gió bằng xi-lanh sử dụng PLC sẽ bao gồm:
1 Chế độ tự động: tự động đẩy ra và mở cửa Khi cửa mở hoàn toàn, đèn xanh sẽ bật sáng, báo hiệu rằng cửa đã mở hết.
Khi người dùng nhấn nút để đóng cửa, xi-lanh sẽ tự động rút lại và thực hiện quá trình đóng cửa Khi cửa đã hoàn toàn khép lại, đèn đỏ sẽ bật sáng, thông báo rằng cửa đã được đóng kín.
Cơ chế an toàn của hệ thống đảm bảo rằng nếu cửa không đóng hoàn toàn trong vòng 2 giây, hệ thống sẽ tự động mở lại cửa, giúp bảo vệ an toàn cho người vận hành và thiết bị.
Khi người dùng nhấn giữ nút mở cửa, xi-lanh sẽ tự động đẩy ra để mở cửa Nếu người dùng thả nút trước khi cửa mở hoàn toàn, xi-lanh sẽ dừng lại tại vị trí hiện tại Đèn xanh sẽ bật sáng khi cửa được mở hoàn toàn.
Khi người dùng nhấn giữ nút đóng cửa, xi-lanh sẽ tự động rút lại để hoàn tất quá trình đóng cửa Nếu nút được thả ra giữa chừng, xi-lanh sẽ dừng lại tại vị trí hiện tại Khi cửa đã đóng hoàn toàn, đèn đỏ sẽ bật sáng để thông báo.
Hệ thống điều khiển cửa thông gió nhà xưởng sử dụng xi-lanh và PLC đáp ứng hiệu quả, an toàn và linh hoạt Nó hoạt động ổn định trong môi trường công nghiệp và có khả năng mở rộng khi cần thiết.
Cần xem xét các yếu tố tối ưu thời gian trễ và khả năng mở rộng trong tương lai để đáp ứng hiệu quả hơn các yêu cầu thực tế của nhà xưởng.
Các ứng dụng của bài toán điều khiển cửa thông gió bằng PLC có thể bao gồm:
1 Nhà máy sản xuất: Điều khiển cửa thông gió trong các khu vực sản xuất để đảm bảo không khí thông thoáng và an toàn cho công nhân.
Hệ thống thông gió trong tòa nhà tự động điều chỉnh cửa thông gió, giúp tối ưu hóa hiệu suất của các hệ thống điều hòa không khí trong các tòa nhà cao tầng và cơ sở thương mại.
Nhà kho và kho lưu trữ cần được thiết kế với hệ thống thông gió hiệu quả, nhằm duy trì chất lượng sản phẩm và bảo vệ hàng hóa khỏi các tác động tiêu cực từ môi trường.
Hệ thống phòng cháy chữa cháy đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát cửa thông gió, giúp ngăn chặn khói và khí độc lây lan sang các khu vực khác trong tòa nhà.
Cơ sở nghiên cứu và phòng thí nghiệm cần kiểm soát thông gió hiệu quả để đảm bảo môi trường làm việc an toàn và ổn định, phục vụ cho các hoạt động nghiên cứu và thí nghiệm.
Bài thực hành số 3: Thử nghiệm vòng đời làm việc phải được thực hiện trên xi lanh tác động kép
Khi nhấn nút khởi động, xy lanh sẽ đi ra và đi về liên tục
Khi đạt đến 10 chu kỳ, toàn bộ hoạt động sẽ dừng lại
Để khởi động lại hệ thống, công tắc nút đặt lại phải được kích hoạt Một chu kỳ hoạt động của xilanh bao gồm quá trình đi ra và đi về, với vị trí của xilanh được xác định thông qua các công tắc RS1 và RS2.
Có thể sử dụng công tắc nút dừng để dừng hoạt động trước khi hết 10 chu kỳ
Có thể khởi động lại hoạt động bị gián đoạn bằng cách nhấn lại vào nút khởi động
Hệ gồm có 3 nút bấm: Start, stop, reset
Van điện từ 5/2 2 tác động, 3/2 1 tác động…
1 Xi-lanh trục 2 tác động
Để xác định xi-lanh đi hết hành trình hay chưa có thể sử dụng hai công tắc hành trình hoặc công tắc cảm biến từ (auto switch)
II Mục tiêu của bài
Vật tư, thiết bị
Hệ gồm có 2 nút bấm
1 Van điện từ 5/2 2 tác động + 1 van 5/2 1 tác động
2 Xi-lanh trục 2 tác động
Đèn xanh làm đèn báo tín hiệu
Mục tiêu của bài
Để giúp sinh viên dễ dàng hình dung hướng lập trình xử lý bài thực hành, việc xác định các thiết bị trong hệ thống là rất quan trọng Đồng thời, việc lập bảng địa chỉ vào ra PLC cũng cần thiết, vì nó giúp sinh viên xác định vị trí kết nối giữa thiết bị ngoại vi và PLC Qua đó, sinh viên có thể phân biệt các địa chỉ và biến trong quá trình lập trình, từ đó nâng cao hiệu quả học tập và thực hành.
Giúp sinh viên có thể đấu mạch theo bảng địa chỉ đã được viết
Và lập trình và nạp chương trình.
III NỘI DUNG THỰC HÀNH:
1 Lựa chọn thiết bị và xác định địa chỉ vào ra: Địa chỉ Tên thiết bị Chức năng
I0.0 Nút nhấn Nút nhấn dk1
I0.1 Nút nhấn Nút nhất đk2
I0.2 Cảm biến thường mở Cảm biến vật
I0.3 Cảm biến thường đóng Cảm biến nhận biết vật
I0.4 Cảm biến Cảm biến mở hết xylanh1 I0.5 Cảm biến Cảm biến đi hết xy lanh 2
I06 Cảm biến Cảm biến về hết xylanh2
I0.7 Cảm biến Cảm biến về hết xylanh1
Q1.0 Role Điều khiển xylanh1 đi ra
Q1.1 role Điều khiển xylanh2 đi ra
Q1.2 role Điều khiển xylanh2 về
Q1.3 đèn Đèn báo hệ thống hoạt động
Q1.4 role Điều khiển xylanh 1 đi về
2 Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển:
3 Sơ đồ mạch kết nối các thiết bị thực tế:
4 Chương trình điều khiển và giải thích từng network: lúc 2 nút ( dk1,dk2) thì xylanh1 đi ra (Q1.0) và bit nhớ w100.3 hoạt động
Net work 1 : khi bit nhớ w100.3 hoạt động và cảm biến đi ra hết của xylanh 1 có tín hiệu thì xilanh 2 sẽ đi ra (Q1.1)
Net work 2 : Khi bộ đếm thời gian 3s có tín hiệu xylanh2 sẽ đi về ( q1.2 ) đến khi chạm vào cảm biến về của xylanh2
Net work 4 : khi xilanh 2 hoạt độn thì đèn báo sẽ sáng ( q1.3)
Net work 5 : khi bộ đém thời gian hoạt động có tín hiệu ra và xylanh 2 đi về có tín hiệu tại cảm biến thì xylanh 1 sẽ đi về(q1.4)
Net work 6 : bộ đếm thời gian sẽ hoạt động khi xylanh2 đi ra và chạm cảm biến ra sau 3s sẽ xuất tín hiệu.
5 Kết quả đạt được, nhận xét và nêu các ứng dụng khác trên thực tế:
Khi vật được đặt chính xác vào máy, để đảm bảo an toàn, cần nhấn giữ đồng thời nút PB1 và PB2 để xylanh kẹp giữ vật Vị trí của vật được xác định nhờ vào hai cảm biến.
1 trong 2 cảm biến không phát hiện vật không thể hoạt động.
Khi xi lanh 1 đã vào đúng vị trí giữ vật, tức là đã đi hết hành trình, thì xi lanh 2 mới bắt đầu đi xuống và đèn xanh sẽ sáng báo hiệu máy khoan đang hoạt động Sau khi xi lanh 2 hoàn thành hành trình của mình, nó sẽ trở về vị trí ban đầu, và chỉ khi xi lanh 2 đã trở về hoàn toàn, xi lanh 1 mới tiếp tục trở về hết hành trình của mình.
Hệ thống xilanh hoạt động tuần tự hoạt động rất hiệu quả và linh hoạt.
Bài thực hành này giúp sinh viên nâng cao kinh nghiệm và khả năng tư duy lập trình PLC trong thực tế, đồng thời tìm hiểu một số quy trình cơ bản trong doanh nghiệp vừa và nhỏ.
Các ứng dụng khác trên thực tế:
