Huong dan thi nghiem KTD

Bài TÌM HIỂU PLC I Cấu trúc chung hệ thống điều khiển dùng PLC Các điều khiển lập trình – PLC (Programmable Logic Controller) sử dụng rộng rãi hệ thống điều khiển tự động PLC nhiều hãng chế tạo, hãng có nhiều họ khác nhau, có nhiều loại họ, chúng khác tính giá thành, phù hợp với mức độ toán đơn giản hay phức tạp Ngoài có ghép nối mở rộng cho phép liên kết nhiều PLC nhỏ (thành mạng PLC) để thực chức phức tạp, hay giao tiếp với máy tính để tạo thành mạng tích hợp, thực việc theo dõi, kiểm tra, điều khiển trình công nghệ phức tạp hay toàn phân xưởng sản xuất Mặc dù vậy, hệ thống điều khiển dùng loại PLC có cấu trúc hình Thiết bị đầu vào Máy tính Input Thiết bị đầu vào PLC Chương trình điều khiển Output PG/PC Cơ cấu chấp hành Hình : Cấu trúc chung hệ thống điều khiển dùng PLC Trong đó: – Thiết bị đầu vào: gồm thiết bị tạo tín hiệu điều khiển, thường nút nhấn, cảm biến … – Input/Output: cổng nối phía đầu vào/ra PLC – Cơ cấu chấp hành: gồm thiết bị điều khiển, thường chuông, đèn, cuộn dây contactor, cuộn dây relay trung gian … – Chương trình điều khiển (CTĐK): chương trình định qui luật thay đổi tín hiệu output phía đầu PLC theo thay đổi tín hiệu input phía đầu vào theo mong muốn Các CTĐK tạo cách sử dụng lập trình chuyên dụng cầm tay (hand-held programmer hay PG = programmer) chạy phần mềm điều khiển máy tính PC nạp vào PLC thông qua cáp, nối PLC PC PG Cần ý chương trình để điều khiển hệ thống chạy PLC, không cần có máy tính hay lập trình để chạy PLC, chúng đóng vai trò lập trình hay giám sát hoạt động thông qua việc trao đổi thông tin với PLC Trong thí nghiệm với PLC S7-200/CPU 212 (của hãng Siemens) sinh viên cần quan tâm tới hai vấn đề sau • Sơ đồ nối dây PLC: thể sơ đồ nối dây thực thiết bị phía input phía output vào PLC S7–200/CPU 212 • Sơ đồ điều khiển PLC: viết STEP7-MicroWIN phần mềm dùng cho PLC thuộc chủng loại S7-200 II Giới thiệu PLC S7-200/CPU 212 Bộ S7-200/CPU 212 có tính sau: – Số cổng vào/ra (I/O): ngõ vào số/6 ngõ số – Số tối đa mở rộng ghép nối: (tương ứng với tối đa 64 ngõ vào số/64 ngõ số) – Tốc độ xử lý lệnh Boolean: 1.2 µs/lệnh – Bộ đếm thời gian (timer): 64 – Bộ đếm (counter): 64 – Ngõ : Loại: relay điện từ Cấp điện áp ngõ ra: VDC/ VAC Dòng tải cực đại: A/cổng Kiểu phối ghép: ghép từ – Không có bảo vệ ngắn mạch – Ngõ vào: Loại: tải loại Điện áp vào (ở trạng thái ON): 15-30 VDC, 4mA tối thiểu – Định mức: 24 VDC, 7mA – Nguồn cung cấp: điện áp từ 20.4 VDC – 28.8 VDC, dòng cung cấp chuẩn phía đầu vào: 60mA III Sơ đồ nối dây thực S7 – 200, CPU 212 Nguồn DC cho PLC Các ngõ nối với cấu chấp hành Các ngõ vào nối với tín hiệu điều khiển Nguồn DC cho ngõ vào Với cách nối dây sơ đồ thể hiện, công tắc (hay nút nhấn) ngõ vào tác động, ngõ vào trạng thái logic (trạng thái ON) Nếu công tắc bị ngắt (hay không nhấn nút nữa), ngõ vào tương ứng trạng thái logic (trạng thái OFF) Nguyên tắc chung có điện áp khoảng quy định trước (15 – 30 VDC) so với điểm chuẩn điện áp (các ngõ vào ký hiệu COM) đặt vào ngõ vào ngõ vào trạng thái 1, điện áp đủ lớn so với điểm chuẩn điện áp đặt vào ngõ vào ngõ vào trạng thái IV Giới thiệu lập trình PLC Dạng lập trình: STEP7 – MicroWIN hỗ trợ hai dạng lập trình sau : a Dạng STL (Statement List): danh sách câu lệnh b Dạng LADDER (hình thang): dạng ngôn ngữ đồ hoạ sử dụng ký hiệu tương tự sơ đồ mạch điện Các phần tử dạng LADDER dùng thí nghiệm: Phần tử Tiếp điểm thường đóng (Normally closed) Tiếp điểm thường mở (Normally open) Cuộn dây phía đầu (Output coil) Bộ định thời gian đóng trễ (On-delay timer) Ký hiệu Bộ đếm lên/xuống (Counter up/down) Cxxx n n n Txxx IN PT CU CD R Tên qui ước n = I0.0, I0.1, … ,I0.7 n = Q0.0, Q0.1, …,Q0.5 n = C0, C1, …, C63 n = T0, T1, …, T63 Tính chất – I: tiếp điểm thực nối cổng vào – Q: tiếp điểm output điều khiển – C: tiếp điểm đếm đ.khiển – T: tiếp điểm timer điều khiển n = I0.0, I0.1, …,I0.7 n = Q0.0, Q0.1,…,Q0.5 n = C0, C1, …, C63 n = T0, T1, …, T63 n = Q0.0, Q0.1, …, Q0.5 – I: tiếp điểm thực nối cổng vào – Q: tiếp điểm output điều khiển – C: tiếp điểm đếm đ.khiển – T: tiếp điểm timer điều khiển Txxx= * T32: đơn vị tính ms * T33 – T36: - 10ms * T37 – T63: - 100ms – IN : tín hiệu vào – PT: hệ số thời gian trễ Cxxx = C0, C1,…, C63 – CU: tín hiệu đếm lên – CD: tín hiệu đếm xuống – R: tín hiệu reset – PV: giá trị đặt (preset value) – Khi IN từ lên sau thời gian định PT, Txxx chuyển sang trạng thái ON (1) – Bất IN từ xuống Txxx chuyển sang OFF (0) – Cxxx đếm lên/xuống đơn vị tín hiệu chuyển từ lên chân CU/CD – Khi giá trị đếm Cxxx >= PV Cxxx chuyển qua ON (1) – Khi có tín hiệu reset chân R giá trị đếm Cxxx trở PV Điều khiển logic với PLC: PLC hiểu tín hiệu dạng binary, Ngõ vào có Logic Ngõ vào có Logic Một hệ thống điều khiển đơn giản PLC minh họa hình sau: Nút nhấn Nguồn cung cấp +24V com PLC Ngõ vào (inputs) Sơ đồ ladder A B C Ngõ (outputs) 22 0Va c Đèn Nguồn AC neut Chu kì quét PLC bao gồm trình: đọc trạng thái ngõ vào, thực thi chương trình, yêu cầu kiểm tra truyền thông, cập nhật trạng thái ngõ Chu trình lặp lại liên tục, thời gian thực phụ thuộc vào kích cỡ chương trình, số ngõ vào/ra, số lượng yêu cầu giao tiếp Lập trình cho PLC: a/ Ngõ vào/ngõ số: Phần minh họa ví dụ đơn giản: Điều khiển tắt mở đèn công tắc Giải thích hoạt động chương trình: Khi công tắc mở, CPU nhận logic từ ngõ vào I0.0, ngõ Q0.0 nhận trạng thái logic đèn tắt Khi đóng công tắc, CPU nhận logic từ ngõ vào I0.0, ngõ Q0.0 lúc có logic đèn sáng b/ Timer: Công tắc thường mở (NO) S1 dùng với timer (TR1) Khi S1 đóng, TR1 bắt đầu đếm thời gian Sau 5s, TR1 làm đóng tiếp điểm thường mở TR1, làm đèn PL1 sáng Timer On-Delay (TON) dùng ví dụ TON khởi động nhận logic ngõ vào IN Sau thời gian đặt trước ngõ vào PT, timer bit (T-bit) có logic Nối dây sơ đồ logic ví dụ Khi đóng công tắc, ngõ vào I0.3 có logic cho phép timer T37 chạy T37 có độ phân giải thời gian 100 ms PT có giá trị 50 (50x100 ms = 5s) Đèn bật sau 5s công tắc đóng Nếu công tắc mở trước 5s đóng trở lại, timer reset đếm thời gian lại từ Trong trường hợp sử dụng timer loại Retentive On-Delay (TONR) timer không bị reset ngõ vào IN bị ngắt c/ Bộ đếm: Bộ đếm lên CTU Cxxx - CU: ngõ vào đếm lên Mỗi CU chuyển từ trạng thái logic lên logic đếm tăng giá trị - R: ngõ vào reset Khi R có logic đếm bị reset - PV: giá trị đặt trước Khi giá trị đếm lớn PV counter-bit Cxxx có logic Bộ đếm lên xuống CTUD Cxxx - CU: ngõ vào đếm lên Mỗi CU chuyển từ trạng thái logic lên logic đếm tăng giá trị - CD: ngõ vào đếm xuống Mỗi CD chuyển từ trạng thái logic lên logic đếm giảm giá trị - R: ngõ vào reset Khi R có logic đếm bị reset - PV: giá trị đặt trước Khi giá trị đếm lớn Ví dụ minh họa: Đếm số lượng xe vào bãi Mỗi có xe vào, đếm tăng giá trị, có xe đếm giảm xuống Khi số lượng xe đầy, đèn cảnh báo lối vào sáng Bộ đếm lên xuống C48 dùng ví dụ này, công tắc hành trình lối vào nối với ngõ vào I0.0, lối nối với I0.1 Công tắc reset nối với I0.2 Bãi xe có 150 chỗ (PV = 150) Đầu đếm nối với ngõ Q0.1 (được nối với đèn báo đầy) Khi có xe vào, I0.0 chuyển từ logic sang logic 1, đếm tăng lên Khi có xe ra, I0.1 chuyển từ logic sang 1, đếm giảm Khi đếm đạt tới giá trị 150 ngõ Q0.1 chuyển từ logic lên logic Đèn báo đầy sáng Khi có xe ra, giá trị đếm giảm xuống 149, đèn báo tắt V Hướng dẫn lập trình với STEP7- MicroWIN Sau trình tự tổng quát cần thực để khởi tạo, kiểm tra giám sát project Một project gồm chương trình điều khiển dùng để nạp vào PLC, ghi cần thiết cho chương trình cấu hình cho loại CPU PLC Trình tự Khởi động chương trình STEP7- MicroWIN Windows Khởi tạo chương trình a Chọn New menu File b Chọn loại CPU menu PLC (PLC Type) Viết/sửa chương trình Dùng mouse (kéo double-click) ký hiệu cần sử dụng để vẽ sơ đồ LADDER lệnh bên trái đặt tên cho phần tử ví dụ hình vẽ sau: Nhập tên Network Nhấn mouse vào hàng chữ NETWORK TITLE để đặt tên cho network Dịch lệnh (compile) gỡ rối (debug) chương trình Vào menu PLC để chọn Compile hình vẽ Lúc chương trình kiểm tra cú pháp sơ đồ điều khiển Nếu sai sót cú pháp thông báo phía “0 errors” cho phép thực bước Lưu giữ chương trình : vào menu File, chọn Save As Nạp chương trình vào CPU PLC a Định CPU chế độ STOP theo hai cách: • Gạt contact PLC qua vị trí STOP • Gạt contact PLC qua vị trí TERM vào menu PLC chọn Stop b Vào menu File, chọn Download c Chọn thành phần cần nạp vào PLC (nên tắt phần Configuration) d Nhấn nút OK để nạp chương trình từ máy tính vào PLC Kiểm tra vận hành chương trình Định CPU chế độ RUN theo hai cách: • Gạt contact PLC qua vị trí RUN • Gạt contact PLC qua vị trí TERM vào menu PLC chọn Run Ví dụ minh hoạ: Ví dụ : Mạch điều khiển tắt/mở bóng đèn Đ a Sơ đồ mạch điện: S Đ b Sơ đồ điều khiển dạng LAD c Sơ đồ nối dây PLC 24 VDC S I0.0 I0.1 I0.7 PLC Q0.0 Q0.3 Đ 24 VDC Ví dụ 2: Mạch điều khiển đóng cuộn dây contactor K khoảng thời gian t = 2s nhả a Sơ đồ dạng LAD 10 b Sơ đồ nối dây: 24 VDC S I0.0 I0.1 I0.7 PLC Q0.0 Q0.1 Q0.5 K 24 VDC 11 ... vào ngõ vào ngõ vào trạng thái IV Giới thi u lập trình PLC Dạng lập trình: STEP7 – MicroWIN hỗ trợ hai dạng lập trình sau : a Dạng STL (Statement List): danh sách câu lệnh b Dạng LADDER (hình... có bảo vệ ngắn mạch – Ngõ vào: Loại: tải loại Điện áp vào (ở trạng thái ON): 15-30 VDC, 4mA tối thi u – Định mức: 24 VDC, 7mA – Nguồn cung cấp: điện áp từ 20.4 VDC – 28.8 VDC, dòng cung cấp chuẩn...II Giới thi u PLC S7-200/CPU 212 Bộ S7-200/CPU 212 có tính sau: – Số cổng vào/ra (I/O): ngõ vào số/6 ngõ