giáo trình điều khiển logic

Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện CHƯƠNG :LÝ THUYẾT CƠ SỞ (3T) 0.1 Khái niệm logic trạng thái : + Trong sống hàng ngày vật tượng đập vào mắt : có /khơng ;thiếu /đủ ;còn /hết ;trong /đục ;nhanh /chậm ;……hai trạng thái đối lập hoàn toàn + Trong kĩ thuật (đặc biệt kĩ thuật điện - điều khiển ) Ỉ khái niệm vè logic hai trạng thái : đóng /cắt ;bật /tắt ;start /stop ;… + Trong toán học để lượng hoá hai trạng thái đối lạp vật hay tượng người ta dùng hai gía trị &1 gọi hai giá trị logic Ỵ Các nhà khoa học xây dựng “ hàm“ & “ biến“ hai giá trị &1 Ỉ hàm biến gọi hàm & biến logic Ỉ sở để tính tốn hàm & số gọi đại số logic Ỉ Đại số có tên boole (theo tên nhà bác học boole) 0.2 Các hàm đại số logic tính chất chúng : B1.1_ hàm logic biến: Tên hàm Bảng chân l ý x Y0 0 Hàm lặp Y1 thuật toán logic Y0 = Y0 = x x Y1 = Hàm đảo Y2 Y2 = x Hàm đơn vị Y3 1 Hàm khơng y15 Kí hiệu sơ đồ kiểu rơle kiểu khối điên tử Ghi Hàm Y3 = Hàm Y3 = x + x B 1.2_ Hàm logic hai biến y= f(x1 ,x2 ) Hàm hai biến ,mỗi biến nhận hai giá trị &1 ,nên có 16 giá trị hàm từ y0 Ỉ Tên hàm Bảng chân l ý x1 0 1 thuật toán x2 1 logic Hàm không Y0 0 Hàm Y1 0 0 Y0 = x1 x 2+ x x2 Y1 = x1.x2 Hàm cấm x1 Y2 0 kiểu rơle Kí hiệu sơ đồ kiểu khối điên tử Ghi Y2 = x1 x Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Y3 0 1 Y3 = x1 Hàm cấm x2 Y4 0 Hàm lặp x1 Hàm lặp x2 Y5 Y4 = x x2 0 1 Y5 = x2 Y6 Y6 = x x2+ x1 x Y6 =x1 ⊕ x2 Hàm Y7 1 Hàm piec Y8 0 Y8 = x x Hàm dấu Hàm đảo x1 Hàm kéo theo x1 Hàm đảo x2 Hàm kéo theo x2 Hàm cheffer Hàm đơn vị Y9 1 Y9= x ⊕ x Hàm loại trừ x1 x2 1 1 1 Y15 = Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện Y7 = x1 + x2 Y10 1 0 Y10 = x Y11 1 Y11 = x + x1 Y12 1 Y12 = x Y13 1 Y13 = x + x2 Y14 1 Y15 1 1 x1 Y14 = x + x Y15 = x +x1 1 1 x2 Y14 = x + x x1 1 1 x2 Y13 = x + x2 Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh x1 1 1 x2 Y12 = x 2 Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic x1 1 1 x2 x1 1 1 0 x2 Y11 = x + x1 Y10 = x Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện x1 1 1 x2 Y9= x ⊕ x x1 1 1 x2 Y8 = x x x1 x2 x1 x2 x1 x2 x1 x2 1 0 1 1 1 Y7 = x1 + x2 1 Y5 = x2 1 x1 1 1 Y3 = x1 x2 Y6 =x1 ⊕ x2 x1 x1 Y4 = x x2 1 1 1 Y1 = x1.x2 x2 Y2 = x1 x x2 1 x1 0 Y0 = 0 x2 * Ta thấy : hàm đối xứng qua trục (y7 y8 ) nghĩa : y0 = y 15 , y1 = y 14 , y2 = y 13 , * Hàm logic n biến : y = f(x1,x2,x3, ,xn) biến nhận 21 giá trị Ỉ n biếnnnhận 2n giá trị ;mà tổ hợp nhận giá trị Ỵ hàm có tất 2 Ex : biến Ỉ tạo hàm 2 biến Ỉ tạo 16 hàm 2 biến Ỉ tạo 256 hàm 2 Ỵ khả tạo hàm lớn số biến nhiều Tuy nhiên tất khả qua khả sau : tổng logic nghịch đảo logic Tích logic 0.3 Định lý -tính chất -hệ số đại số logic: 0.3.1.1.Quan hệ hs 0 =0 Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện =0 =0 +0 =0 +1 =1 +0 =1 +1 =1 =1 =0 Ỉ quan hệ hai số (0,1) Ỵ hàm tiên đề đại số logic Ỉ chúng quy tắc phép tốn tư logic 0.3.2 Quan hệ biến số : A.0 =0 A =A A+1 =1 A +0 =A A A =0 A + A =1 0.3.3 Các định lý tương tự đại số thường : + Luật giao hoán : A B =B A A +B =B +A + Luật kết hợp : ( A +B) +C =A +( B +C) ( A B) C =A ( B C) + Luật phân phối : A ( B +C) =A B +A C 0.3.4 Các định lý đặc thù có đại số logic : A A =A A +A =A Định lý De Mogan : A.B = A + B A+ B = A B Luât hàm nguyên : A =A 0.3.5 Một số đẳng thức tiện dụng : A ( B +A) = A A + A B = A A B +A B = A A + A B = A +B A( A + B ) = A B (A+B)( A + B ) = B (A+B)(A + C ) = A +BC AB+ A C + BC = AB+ A C Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện (A+B)( A + C )(B +C) =(A+B)( A + C ) Các biểu thức vận dụng để tinh giản biểu thức logic ,chúng không giống đại số thường Cách kiểm chứng đơn giản dể áp dụng để chứng minh thành lập bảng thật 0.4 Các phương pháp biểu diễn hàm logic : 0.4.1 phương pháp biểu diễn thành bảng : * Nếu hàm có n biến bảng có n+1 cột ( n cột cho biến & cột cho hàm ) * 2n hàng tương ứng với 2n tổ hợp biến Ỵ Bảng gọi bảng thật bảng chân lý EX : Trong nhà có cơng tắc A,B,C Chủ nhà muốn đèn chiếu sáng công tắc A,B,C hở A đóng B,C hở A hở B đóng C hở với giá trị hàm y cho ta biểu diễn thành bảng sau : Công tắc đèn A B 0 0 1 1 1 1 Đèn C Y sáng 0 sáng 0 sáng 0 * Ưu điểm cách biểu diễn dễ nhìn nhầm lẫn * Nhược điểm :Cồng kềnh , đặc biệt số biến lớn 0.4.2 phương pháp biểu diễn hình học : a) Hàm biến Ỉ biểu diễn đường thẳng b) Hàm hai biến Ỉ biểu diễn mặt phẵng 10 x1 10 11 00 01 x2 Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện c) Hàm ba biến Ỉ biểu diễn khơng gian chiều X2 110 010 011 111 X1 000 001 100 101 X3 d) Hàm n biến Ỉ biểu diễn không gian n chiều 0.4.3 phương pháp biểu diễn biểu thức đại số : Bất kỳ hàm logic n biến biểu diễn thành hàm có tổng chuẩn đầy đủ tích chuẩn đầy đủ a) Cách viết dạng tổng chuẩn đầy đủ ( chuẩn tắc tuyển ) : - Chỉ quan tâm đến tổ hợp biến mà hàm có giá trị - Trong tổ hợp (Đầy đủ biến ) biến có giá trị giữ nguyên (xi) - Hàm tổng chuẩn đầy đủ tổng chuẩn đầy đủ tích A 0 0 1 1 Công tắc đèn B C 0 1 1 0 1 1 Đèn Y x 1 x Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ mơn tự động Đo Lường – Khoa Điện Ỵ Hàm Y tương ứng tổ hợp giá trị biến ABC =001 ,011 ,100 ,111 Ỵ Y= A B C + A BC +A B C +ABC * Để đơn giản cách trình bày ta viết lại: f = Σ 1, ,4 ,7 Với N =2 ,5 (các thứ tự tổ hợp biến mà không xác định ) b) Cách viết dạng tích /chuẩn đầy đủ ( hội tắc tuyển ): - Chỉ quan tâm đến tổ hợp biến àm có giá trị hàm - Trong tổng biến xi = giữ nguyên xi = đảo biến xi - Hàm tích chuẩn đày đủ tích tổng ,từ bảng hàm Y tương ứng tổ hợp giá trị biến : A+B+C =0 +0 +0 ,1 +1 +0 A +B +C , A + B +C Ỉ Y =( A +B +C )( A + B +C ) * Để đơn giản cách trình bày ta viết lại: f = Π (0,6) Với N =2 ,5 (các thứ tự tổ hợp biến mà không xác định ) 0.4.4 phương pháp biểu diễn bảng Karnaugh: - Bảng có dạng chn n biến Æ 2n ô tương ứng với giá trị tổ hợp biến - Giá trị biến xếp theo thứ tự theo mã vòng ( khơng khơng bảng Karnaugh !) *Vài điều sơ lược mã vòng : Giả sử cho số nhị phân B1B2B3B4 Ỉ G3G2G1G0 (mã vòng) tính sau : Gi = Bi+1 ⊕ Bi ex G0 = B1 ⊕ B0 = B1 B0 +B1 B0 G1 = B2 ⊕ B1 = B2 B1 +B2 B1 G2 = B3 ⊕ B2 = B3 B2 +B3 B2 G3 = B4 ⊕ B3 = 0⊕ B3 =1.B3 +0 B3 = B3 x2 x1 x1 x2 x3 00 01 11 00 x3 x4 x1x2 0 00 1 01 00 01 11 10 11 10 Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện x3 x4x5 000 001 011 010 110 111 101 100 x1x2 00 01 11 10 x4x5x6 x1x2 x3 000 001 011 010 110 111 101 100 000 001 011 010 110 111 101 100 0.4.5 phương pháp tối thiểu hố hàm logic : Mục đích việc tối ưu hố hàm logic Ỉ thực hiẹn mạch :kinh tế đơn giản ,vẫn bảo đảm chức logic theo yêu cầu Ỵ tìm dạng biểu diễn đại số đơn giản có phương pháp sau : 1) phương pháp tối thiểu hàm logic biến đổi đại số : Dựa vào biểu thức phần 0.3 chương EX1: y =a ( b c + a) + (b + c )a b = a b c + a + ba b + c a b = a Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện phương pháp : y =a ( b c + a) + (b + c )a b = a b c + a + ba b + c a b = a y =a ( b c + a) + (b + c )a b = a b c + a(b+ b )(c+ c )+a b c = a b c + abc + ab c + a b c + a b c +a b c m5 m7 m6 m5 m4 m4 (phương pháp :dùng bảng nói phần sau ) EX2 : y =(a + c )b EX3 : Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Param, Index DB-Ptr Value Done Error Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện WORD VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC, AIW, *VD, *AC, *LD, Constant DWORD &VB WORD VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC, AQW, *VD, *AC, *LD DWORD,REAL VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, *VD, *AC BOOL I, Q, M, S, SM, T, C, V, L BYTE VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *AC, *LD - Ðầu vào Drive địa MM mà lệnh USS_RPM_x chuyển tới Ðịa hợp lệ đến 31 - Param số tham số (là giá trị cần đọc từ MM) - Index trỏ vào giá trị để đọc - Value giá trị thông số phản hồi - Ðầu vào DB_Ptr cung cấp địa đệm 16 byte Trong lệnh USS _RPM_x, đệm dùng chứa kết lệnh đưa đến từ MM Khi lệnh USS_RPM_x hoàn tất, đầu Done set lên đầu Error (kiểu byte) đầu Value chứa kết việc thực lệnh Ðầu Error Value không hợp lệ đầu Done set lên 4.4 Lệnh USS _WPM _x: Cấu trúc lệnh: Có lệnh ghi cho giao thức USS: USS_WPM_W: lệnh ghi tham số Word USS_WPM_D: lệnh ghi tham số Double Word USS _WPM_R: lệnh ghi tham số thực Chỉ lệnh đọc (USS_WPM _x) ghi (USS_WPM_x) làm việc thời điểm Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 163 Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện Lệnh USS_WPM_x hoàn thành việc thực lệnh MM nhận biết cách thức lệnh, lỗi trạng thái thơng báo.Vòng qt tiếp tục thực trình chờ phản hồi - Bit EN phải set phép truyền yêu cầu, nên giữ lại trạng thái bit Done set lên - tín hiệu hồn thành q trình ( Ví dụ: lệnh USS-WPM-x truyền đến MM vòng quét đầu vào XMT_REQ on) Do đó, đầu vào XMT-REQ nên kích xung nhận sườn xung lên để truyền yêu cầu cho chuyển tiếp dương đầu vào EN - Ðầu vào Drive địa MM mà lệnh USS_WPM_x chuyển tới Ðịa hợp lệ đến 31 - Param số tham số - Index biến vào giá trị để đọc - Value giá trị thông số cần ghi đến nhớ RAM biến tần Ðối với MM3 ghi giá trị vào EEPROM, cách cài đặt tham số P971 - Ðầu vào DB-Ptr cung cấp địa đệm 16 byte Trong lệnh USS _WPM_x, đệm dùng chứa kết lệnh đưa đến từ MM Khi lệnh USS_WPM_x hoàn tất, đầu Done set lên đầu Error (kiểu byte) chứa kết việc thực lệnh Khi đầu vào EEPROM set lên, lệnh ghi vào nhớ RAM EEPROM biến tần Khi đầu vào EEPROM khơng set lệnh ghi vào nhớ RAM MM3 khơng hỗ trợ chức này, đó, cần phải chắn đầu vào không set để lệnh làm việc với MM3 Bảng 2.9: Kiểu liệu toán hạng đầu vào/ra lệnh USS_WPM_x Ðầu vào/ra Kiểu liệu Toán hạng XMT-REQ BOOL I, Q, M, SM, T, C, V, L EEPROM BOOL I, Q, M, S, SM, T, C, V, L Drive BYTE VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *AC, *LD, Constant Param, Index WORD VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC, AIW, *VD, *AC, *LD, Constant DB-Ptr DWORD &VB Value WORD VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC, AQW, *VD, *AC, *LD DWORD,REAL VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, *VD, *AC Done BOOL I, Q, M, S, SM, T, C, V, L Error BYTE VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *AC, *LD Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 164 Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện 7.4.5 Kết nối cài đặt MicroMaster Series (MM3): 5.1 Kết nối MM3: Có thể sử dụng cáp chuẩn PROFIBUS đầu nối để kết nối S7-200 với MicroMaster Series * Chú ý: Các thiết bị kết nối với điện khác nguyên nhân dẫn tới việc phát sinh dòng điện khơng mong muốn cáp kết nối Dòng điện nguyên nhân dẫn tới lỗi truyền thông làm hỏng thiết bị Cần phải chắn tất thiết bị kết nối vào cáp truyền thông có dòng điện định mức cách ly để ngăn ngừa dòng điện phát sinh khơng mong muốn 5.2 Cài đặt MM3: Trước kết nối đến S7-200, cần phải chắn có đủ thơng số MM Sử dụng keypad có sẵn biến tần để cài đặt sau: Reset biến tần để cài đặt lại (tuỳ chọn) Nhấn phím P: hiển thị P000 Nhấn phím mũi tên lên xuống hiển thị P944 Nhấn P để nhập thông số: P944 = Cho phép truy xuất để đọc/ghi tất thông số Nhấn P, nhấn phím mũi tên lên xuống hiển thị P009 Nhấn P để nhập: P009 = 3 Kiểm tra lại việc cài đặt thông số động cho biến tần Việc cài đặt phải theo loại động sử dụng Nhấn P, nhấn phím mũi tên lên xuống hiển thị thông số cần cài đặt Nhấn P để nhập: P081 = Tần số định mức động (Hz) P082 = Tốc độ định mức động (RPM) P083 = Dòng điện định mức động (A) P084 = Ðiện áp định mức động (V) P085 = Công suất định mức động (kW/HP) Ðặt chế độ điều khiển chỗ hay từ xa ( Local/Remove ) Nhấn P, nhấn phím mũi tên lên xuống hiển thị P910 Nhấn P để nhập: P910 = ( Remove ) Ðịnh giá trị tốc độ Baud cho chuẩn RS-485 Nhấn P, nhấn phím mũi tên lên xuống hiển thị P092 Nhấn P để nhập, nhấn phím mũi tên để hiển thị giá trị tốc độ Baud cho chuẩn RS-485: P092 ( 1200 baud ) ( 2400 baud ) ( 4800 baud ) ( 9600 baud - chuẩn ) ( 19200 baud ) Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 165 Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện Nhập địa Slave Mỗi drive (tối đa 31) vận hành qua bus Nhấn P, nhấn phím mũi tên lên xuống hiển thị P091 Nhấn P để nhập Nhấn phím mũi tên để hiển thị địa mong muốn, nhấn P nhập: P091 = ⎟ 31 Ðịnh thời gian tăng tốc (tuỳ chọn) Với thời gian đặt tốc độ động tăng dần đạt max Nhấn P, nhấn phím mũi tên lên xuống hiển thị P002 Nhấn P để nhập: P002 = ⎟ 650.00 Ðịnh thời gian giảm tốc (tuỳ chọn) Sau khoảng thời gian động giảm đến tốc độ dừng Nhấn P, nhấn phím mũi tên lên xuống hiển thị P003 Nhấn P để nhập: P003 = ⎟ 650.00 Serial Link Time-out Ðây khoảng thời gian lớn cho phép hai lần truy nhập liệu Thời gian tính sau liệu nhận Nếu liệu điện không nhận, biến tần ngắt hiển thị mã lỗi F008 Ðặt giá trị để ngừng việc điều khiển Nhấn P, nhấn phím mũi tên lên xuống hiển thị P093 Nhấn P để nhập Nhấn phím mũi tên để nhập giá trị mong muốn: P093 = ( 240 (thời gian tính giây) 10 Serial Link Nominal System Setpoint Giá trị thay đổi, phải tương ứng 50Hz 60Hz, định nghĩa tương ứng với giá 100% giá trị cho PV SP Nhấn P, nhấn phím mũi tên lên xuống hiển thị P094 Nhấn P để nhập Nhấn phím mũi tên để chọn giá trị mong muốn: P094 = ⎟ 400.00 11 Tương thích USS (tuỳ chọn) Nhấn P, nhấn phím mũi tên lên xuống hiển thị P095 Nhấn P để nhập: P095 = độ phân giải 0,1Hz độ phân giải 0,01Hz 12 EEPROM điều khiển (tuỳ chọn) Nhấn P, nhấn phím mũi tên lên xuống hiển thị P971 Nhấn P để nhập: P971 = 0: Thay đổi thông số cài đặt (bao gồm P971) bị mất nguồn 1: Tham số cài đặt lưu lại suốt thời gian nguồn 13: Hiển thị vận hành Nhấn P để thoát 7.4.6 Kết nối cài đặt MicroMaster Series (MM4): 6.1 Kết nối MM4: Ðể kết nối với MM4, ta sử dụng cáp RS-485 (nối trực tiếp S7-200 với MM4) Ngồi ra, dùng cáp chuẩn PROFIBUS đầu nối để kết nối * Chú ý: Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 166 Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện Các thiết bị kết nối với điện khác nguyên nhân dẫn tới việc phát sinh dòng điện khơng mong muốn chạy cáp kết nối Dòng điện nguyên nhân dẫn tới lỗi truyền thông làm hỏng thiết bị Cần phải chắn tất thiết bị kết nối vào cáp truyền thơng có dòng điện định mức cách ly để ngăn ngừa dòng điện phát sinh khơng mong muốn Nếu S7-200 điểm nút cuối mạng, kết nối điểm - điểm (point-to-point), cần phải sử dụng đầu A1 B1 (không phải A2 B2) đầu cắm 6.2 Cài đặt MM4: Trước kết nối đến S7-200, cần phải chắn có đủ thơng số MM Sử dụng keypad có sẵn biến tần để cài đặt sau: Reset để cài đặt lại cho hệ thống (tuỳ chọn): P0010 = 30 P0970 = Nếu bỏ qua bước này, thông số set theo giá trị: USS PZD length: P2012 Index0 = USS PKW length: P2013 Index0 = 127 Cho phép truy nhập đọc/ghi thông số: P0003 = 3 Kiểm tra cài dặt thông số động cho biến tần: P0304 = điện áp động (V) P0305 = dòng điện động (A) P0307 = công suất động (W) P0310 = tần số động (Hz) P0311 = tốc độ động (RPM) Các thông số cài đặt thay đổi tuỳ thuộc vào loại động sử dụng Trước cài đặt thông số P0304, P0305, P0307, P0310, P0311, cần thiết phải set thông số P0010 lên trước Sau kết thúc việc cài đặt, đặt thông số P0010 Các thơng số P0304, P0305, P0307, P0310, P0311 thay đổi chế độ quick commissioning Ðịnh chế độ điều khiển từ xa hay chỗ (Local/Remove): P0700 Index0 = 5 Ðặt lựa chọn tần số setpoint cho USS cổng COM P1000 Index0 = Ðịnh thời gian tăng tốc (tuỳ chọn), thời gian để động tăng tốc đến tốc độ max: P1120 = ⎟ 650,00 (s) Ðịnh thời gian giảm tốc (tuỳ chọn), thời gian để động giảm dần tốc độ dừng: P1121 = ⎟ 650,00 (s) Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 167 Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện Ðặt tần số tham chiếu: P2000 = đến 650 Hz Tiêu chuẩn hoá USS: P2009 Index0 = 10 Ðặt giá trị tốc độ baud cho chuẩn RS-485: P2010 Index0 = (2400 baud) (4800 baud) (9600 baud) (19200 baud) (38400 baud) (57600 baud) 10 (115200 baud) 11 Nhập địa Slave: P2011 Index0 = đến 31 12 Ðặt thời gian trống hai điện, khoảng thời gian cho phép hai lần truy nhập liệu điện Nó sử dụng để cắt biến tần khoảng thời gian xảy lỗi truyền thông Thời gian tính từ lúc sau liệu hợp lệ điện nhận Nếu có liệu không nhận, biến tần ngắt hiển thị mã lỗi F0070 Ðặt giá trị để ngừng điều khiển P2014 Index0 = đến 65,535 ms 13 Chuyển liệu từ RAM đến EEPROM: P0971 = (bắt đầu chuyển) Lưu cài đặt thay đổi thơng số vào EEPROM 7.4.7 Chương trình từ PLC để điều khiển thu thập thông số từ mạng biến tần Network 1: Chương trình cài đặt tham số truyền thông với biến tần Clanhke Network 2: Chương trình điều khiển biến tần Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh // 1_chọn USS Protocol // 9600_Tốc độ truyền PLC biếm tần // 16#00000001_Địa biến tần // MB3_Chứa kết việc thực lệnh (xem bảng mã lỗi) // M0.3_bit báo trạng thái làm việc lệnh USS_INIT // V500.0_Khởi động dừng động // V500.1=1 _Dừng động với thời gian lâu trường hợp OFF3 //F_ACKN Lỗi biến tần xố tín hiệu đưa đến từ chân tích cực //SM0.0_ln có nghĩa động ln quay thuận //Drive = 0, địa biến tần 168 mạng //Type = 0, kiểu biến tần MM3, tương ứng với MM4 // VD88_giá trị setpoint tốc độ động (nằm giới hạn từ 200%÷+200%) Đề cương chi tiết mơn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện Chương trình tiến hành tương tự n biến tần mạng USS, với n = (0 ÷31), từ đệm, từ kép, từ đơn, byte bit trạng thái dùng phần mềm khác VisualBasic, Delphi để thiết kế giao diện, tạo lập sở liệu, nhật kí, cảnh báo để hình thành mạng SCADA mini để điều khiển giám sát hệ thống Ngoài mạng biến tần dùng PLC để điều khiển, tích hợp mạng bao gồm nhiều PLC biến tần có điều khiển giám sát từ PC Để làm điều khó khăn khơng có hỗ trợ gói phần mềm Microcomputing Siemens Phần mềm cài đặt, có tool, file ocx, dll hữu ích cho việc định nghĩa đường truyền, quét cập nhật theo kiện, tạo lập giao diện, truy xuất liệu từ PLC Phần mềm hỗ trợ cho VisualBasic 7.5 Ứng dụng PLC hệ thống điều khiển giám sát: Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 169 Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện Các bước tiến hành thiết lập hệ thống điều khiển giám sát từ PC: + Cấp trường: Thiết kế phần cứng dựa vào yêu cầu trình cơng nghệ Thuật tốn điều khiển cho trạm mạng Quy định địa trạm, giao thức truyền thơng, thuật tốn truyền thơng trạm mạng, quy định trạm master/slave mạng PPI; trạm ngang cấp mạng Freeport (giao thức gọi điều khiển cổng tự do_mỗi trạm trạm chủ trạm tớ) Đây việc cần thiết trình tích hợp mạng Lập bảng quy định địa chỉ, mã hiệu, lỗi cần thiết cho việc truyền thơng Viết chương trình điều khiển tương ứng cho trạm + Cấp điều khiển giám sát: Cài đặt phần mềm hỗ trợ như: Prodave, microcomputing Thiết kết giao diện HMI mềm VisualBiasic, Delphi Lập trình hướng đối tượng tương ứng với thiết bị sơ đồ công nghệ kết hợp với bảng quy định tiến hành bước 4 Thiết lập sở liệu, nhật kí vận hành, cảnh báo, báo cáo, vẽ đồ thị, truy xuất đến máy in cần thiết Kiểm tra toàn tiến hành thủ tục kết nối Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 170 Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện CHƯƠNG LỰA CHỌN, LẮP ĐẶT, KIỂM TRA VÀ BẢO TRÌ HỆ THỐNG (5 LT) 9.1 Xem xét khả thi: Khảo sát hệ thống: Ở tài liệu đề cập tới PLC số hãng công nghiệp lớn giới đặc biệt hệ CPU S7-200 Siemens Đặc điểm loại PLC nhớ chương trình liệu bé, khả tính tốn, xử lý với tốc độ không cao, hỗ trợ ngắt (thời gian, vào ra, truyền thơng…) Số module mở rộng tối đa có module, số đầu vào/ra tổng cộng xem bảng chi tiết trích từ catalogue hãng S7-200 gồm có series cũ series mới: Series cũ 21x bao gồm loại sau: CPU 210, 212, 214, 215-2DP, 216 loại khơng sản xuất nữa, sản xuất theo đơn đặt hàng số nhà máy để phục vụ cho mục đích thay Series 22x bao gồm loại sau: CPU 221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM hãng sản xuất loại Do tài liệu chủ yếu đề cập đến loại CPU Series 22x Bảng 1: Quy định nguồn dòng cung cấp cho module Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 171 Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện Bảng 2: Cấu hình I/O max S7-200 series CPU 22x Từ bảng cấu hình cho thấy CPU S7-200 thích hợp cho ứng dụng nhỏ vừa Dựa vào quy mô hệ thống, hệ thống sản xuất theo dây Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 172 Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện chuyền phân dây chuyền làm nhiều cụm dựa đặc điểm công nghệ Sao cho cụm làm việc tương đối độc lập nhau, khoảng cách dây nối dến cảm biến cấu chấp hành không vượt chiều dài quy định tương ứng với loại, số I/O hợp lý nằm khoảng mà loại PLC nhỏ cho phép 8.2 Trình tự thiết kế hệ thống PLC: Trình tự thiết kế hệ thống thực qua bước sau: Từ cụm chia phần xem xét khả thi hệ thống tiến hành phân tích chi tiết quy trình cơng nghệ, hệ truyền động trang bị điện Mô tả chi tiết liên động phần tử hệ thống sở thành lập giản đồ thời gian hay lưu đồ thuật toán đặc biệt phải ý đến lỗi xảy q trình máy hoạt động bình thường Tính chọn thiết bị cảm biến cấu chấp hành: • Nếu đầu vào có chức logic 0&1 tính chọn cho đầu vào số • Nếu có chức phân tích tín hiệu để phục vụ cho việc giám sát (nhiệt độ, độ ẩm, mức, lưu lượng, khối lượng, lực tác dụng…) điều khiển có phản hồi phải tính chọn cho đầu vào analog • Nếu điều chỉnh động theo phương pháp PID loop phải tính chọn cho đầu analog • Cơ cấu chấp hành Piton thuỷ lực hay khí nén phải tính chọn van thuỷ khí tương ứng Để điều khiển van phải tính chọn cho đầu số, ngoại trừ van tiết lưu van phần trăm điều khiển thơng qua động tính chọn biến tần điều chỉnh tương ứng với động Ngồi dùng PID loop để điều khiển van đó, lúc phải tính chọn cho dầu analog • Cơ cấu chấp hành động phải xem xét có cần thiết phải điều khiển tốc độ khơng Nếu có phải tính chọn biến tần, điều chỉnh điện áp động chiều hay module điều khiển vị trí động bước Xem xét có cần thiết phải kết nối biến tần với PLC không? Nếu đơn việc khởi động dừng động khơng thiết phải kết nối qua cổng truyền thông mà cần dùng đầu số đủ Nếu cần thiết giám sát dòng điện, điện áp, nhiệt độ… đặt lại giá trị tốc độ phải kết nối biến tần với PLC thông qua cổng truyền thông theo giao thức riêng hãng Hiện hai giao thức sử dụng thông dụng biến tần MicroMaster 430,440 USS protocol Mudbus protocol • Tính chọn cơng tắc, nút ấn panel điều khiển tay • Ngồi phải xem xét dòng cấu chấp hành: Ich > 1.5A PLC loại DC/DC/RLY; Ich > 0.2A loại DC/DC/DC thiết phải thơng qua hệ rơ le trung gian, Transistor, Tiristor hay Triac Tính chọn PLC: • Các ứng dụng sử dụng đầu phát xung nhanh thiết phải chọn PLC đầu Transistor (loại DC/DC/DC) Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 173 Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện • Nếu khơng sử dụng cho ứng dụng có đầu phát xung nhanh nên chọn PLC loại đầu rơle (loại DC/DC/RLY) Vì loại đơn giản việc giao tiếp với cấu chấp hành • Tính tổng số: - Đầu vào số - Đầu số - Đầu vào analog - Đầu analog Tính chọn module Digital Tính chọn muodule analog (dựa vào bảng 1) • Xem xét sử dụng cổng truyền thơng vào mục đích điều khiển biến tần, kết nối panel, OPs (Operation), PC hay mạng nên sử dụng PLC có hai cổng truyền thông PPI CPU 2224XP, 226, 226XM Nếu hệ thống làm việc dây chuyền phải thiết kế mạng để kết nối PLC lại với Quy trình thiết kế chạy mạng nêu rõ mơn học mạng truyền thơng cơng nghiệp, giáo trình giới hạn PLC 8.3 Thiết kế chương trình PLC: Trình tự thiết kế chương trình PLC thực theo bước sau đây: Trên sở giản đồ thời gian hay lưu đồ thuật tốn dựa theo tốn cơng nghệ phân tích phần 8.2 Tiến hành phân chia địa vào/ra, thiết lập vùng nhớ để phục vụ cho trình xử lý liệu Liệt kê đếm, định thời cần thiết phải sử dụng chương trình, bit, byte… vùng nhớ đặc biệt Liệt kê chương trình con, chương trình xử lý ngắt Sau tiến hành biên dịch từ giản đồ thời gian hay lưu đồ thuật toán sang ngơn ngữ PLC Có thể dùng cơng tắc đèn Led hay dùng phần mềm PLCsim cho S7-200 để chạy thử chương trình chế độ offline Trên sở xem xét, đánh giá mức độ tối ưu chương trình Chương trình cần phải viết ngắn gọn (nhất chương trình xử lý ngắt) tin cậy, đặc biệt cần phải có chương trình xử lý cố 8.4 Tổ chức bố trí phần cứng hệ thống: Hệ thống PLC bao gồm: Module nguồn, module CPU, Module mở rộng tất lắp giá theo chẩn DIN hình vẽ Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 174 Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện Hình 1: Giá lắp đặt PLC theo chuẩn DIN Ở hai mặt giao tiếp với dây nối cảm biến cấu chấp hành, không gian tối Hình 2: Khoảng cách lắp đặt cho phép PLC tủ điện thỉu phải 25mm Có thể lắp đặt Rack theo chiều đứng ngang Số rack không vượt hai rack Khoảng cách hai mặt trước sau tủ không nhỏ 75mm PLC phải đặt khơng gian tương đối thống, bụi Trong tủ điện thường phải có quạt thơng gió Hình 3: Mơ hình tủ điện có lắp đặt PLC Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 175 Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện Hình 4: Mơ hình tủ điện có lắp đặt PLC biến tần Trên mơ hình vài tủ điện làm ví dụ để tham khảo cách bố trí phần cứng hệ thống 8.5 Chạy thử chương trình: Đây trình chạy thật máy chế độ online Trước chạy chế độ phải thực bước sau: Kiểm tra mức độ tiếp xúc dây nối địa đầu vào công tắc, nút nhấn, cơng tắc hành trình dựa vào đèn trạng thái đầu vào PLC Dùng đồng hồ để đo đạc tín hiệu tương tự Kiểm tra dây nối đến cấu chấp hành lần cuối trước cho chạy thử nghiệm Xem xét chắn đấu nối theo sơ đồ hay chưa Kiểm tra điện áp cấu chấp hành xem thử đạt chưa Có thể viết đoạn chương trình nhở để kiểm tra trạng thái hoạt động đầu ra, cấu thuỷ lực khí nén Bước gọi bước chạy đơn động Thường thực cho máy móc có cơng nghệ tương đối phức tạp Các máy đơn giản bỏ qua bước Đưa cấu trở lại trạng thái ban đầu (đúng với quy trình thiết kế theo giản đồ thời gian hay lưu đồ thuật toán) Nạp chương trình vào PLC chạy liên động tồn hệ thống Xem xét, đánh giá mức độ tin cậy chương trình chưa tốt hiệu chỉnh thêm vài lần Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 176 Đề cương chi tiết môn học điều khiển logic Bộ môn tự động Đo Lường – Khoa Điện 8.6 Lập tài liệu cho hệ thống: Lập tài liệu theo gói sau: Tài liệu chung cho hệ thống như: Tài liệu phần cứng phần mềm PLC, động cơ, biến tần… Tài liệu lắp đặt: Các vẽ, tài liệu hướng dẫn lắp đặt tài liệu cách cài đặt phần mềm chạy thử nghiệm hệ thống Tài liệu vận hành: Hướng dẫn quy trình vận hành máy Tài liệu bảo dưỡng Người biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 177