Thiết kế hệ thống điều khiển chuông tự động báo giờ học bằng Module Logo 230 RC

1. Tính cấp thiết của đề tài Cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển, ngành tự động hóa đã và đang đạt được nhiều tiến bộ mới. Tự động hóa không những làm giảm nhẹ sức lao động cho con người mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm. Chính vì thế tự động hóa ngày càng khẳng định được vị trí cũng như vai trò của mình trong các ngành công nghiệp và đang được phổ biến rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Không chỉ dừng lại ở đó, sự phát triển của tự động hóa còn đem lại nhiều tiện ích phục vụ đời sống hàng ngày cho con người. Một minh chứng rõ nét chính là sự ra đời của chuông báo tự động với nhiều tiện ích hơn, đa năng hơn. Để phục vụ tốt hơn nữa đời sống con người trong thời điểm xã hội ngày càng hiện đại và phát triển hiện nay, vẫn luôn đòi hỏi cải tiến hơn nữa công nghệ cùng những tính năng tiện ích cho chuông báo tự động. Việc ứng dụng thành công các thành tựu của lý thuyết điều khiển tối ưu, công nghệ thông tin, công nghệ máy tính, công nghệ điện điện tử và các lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác trong những năm gần đây đã dẫn đến sự ra đời và phát triển thiết bị điều khiển logic có khả năng lập trình (PLC). Cũng từ đây đã tạo ra một cuộc cách mạng trong lĩnh vực kỹ thuật điều khiển. Ngày nay công nghệ PLC đóng vai trò quan trọng trong cơ khí năng lượng và là bộ não cho các bộ phận cần tự động hoá và cơ giới hoá. Do đó điều khiển logic khả lập trình PLC rất cần thiết đối với các kỹ sư cơ khí cũng như các kỹ sư điện điện tử, từ đó giúp họ nắm được phạm vi ứng dụng rộng rãi và kiến thức về PLC cũng như cách sử dụng thông thường. Vấn đề báo tiết học trong các trường Trung cấp, Cao đẳng, Đại học trống, tiếng kẻng để báo tiết học thường bất cập, được thể hiện ở chỗ: Khuôn viên trường có diện tích lớn có thể lên tới vài trục thậm chí đến hàng trăm hecta. Số lượng sinh viên là rất lớn. Cách bố chí phòng học, phòng thí nghiệm chia theo từng khu, từng khoa riêng biệt. Khu giảng đường thường xây theo kiến trúc nhà cao tầng. Từ những nguyên nhân trên mà ta không thể sử dụng trống, kẻng để báo tiết học. Thay vào đó người ta sử dụng hệ thống chuông bấm. Hệ thống chuông bấm giải quyết được các vấn đề: Lắp đặt dễ dàng, hệ thống bao gồm nhiều chuông được bố trí ở nhiều địa điểm cần thiết. Việc điều khiển rất đơn giản, chỉ cần một người bảo vệ ngồi trong phòng ấn nút điều khiển. Độ tin cậy cao. Nhưng nhược điểm lớn nhất của hệ thống chuông bấm này đó chính là con người. Phải mất một người thường xuyên phải trực ở đó để bấm chuông báo giờ. Đôi khi người trực quên hoặc xem nhầm giờ, và rất nhiều nguyên nhân khách quan khác ảnh hưởng đến sự sai lệch thời gian tiết học. Ngoài ra rất khó phân biệt tiếng chuông vào lớp, ra chơi hay tan học. Từ những vấn đề trên mà chúng tôi lựa chọn đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển chuông tự động báo giờ học bằng Module Logo 230 RC để nghiên cứu. 2. Mục tiêu của đề tài Thiết kế hệ thống chuông báo giờ học thỏa mãn các yêu cầu sau: Tự động phát chuông theo thời gian biểu tùy cài đặt. Không hạn chế số chuông điều khiển Không cần người điều khiển Tự động phát hiện ngày lễ ngừng phát chuông Đảm bảo thời gian thực, chính xác, ngay cả khi mất điện lâu dài Cho phép cài đặt lại thời gian Cho phép lựa chọn không hạn chế số lần phát chuông trong một ngày 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu Bộ điều khiển khả trình Module Logo 230 RC. Phần mềm Logo Soft Comfort. Chuông điện và rơle trung gian, các thiết bị đóng cắt khác… 3.2. Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu chương trình tự động điều khiển giờ học cho các trường học. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu và sử dụng phần mềm Logo Soft Comfort. Nghiên cứu các hàm trong bộ điều khiển PLC Logo 230RC. Lập trình và mô phỏng chương trình điều khiển chuông tiết học trên phần mềm.

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG 3

DANH MỤC CÁC HÌNH 3

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG I CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CHUÔNG ĐIỆN 8

1.1 Phương pháp dùng vi điều khiển 8

1.2 Phương pháp dùng PLC Logo 13

1.2.1 Giới thiệu về module Logo 230RC 13

1.2.2 Đầu ra, đầu vào Logo 230RC 14

1.2.3 Sơ đồ đấu nối 15

1.2.4 Đồng hồ (khoá định thời gian) 15

1.3 So sánh các phương pháp điều khiển 18

1.3.1 Phương pháp dùng vi điều khiển 18

1.3.2 Phương pháp dùng PLC Logo 19

1.4 Nhận xét và lựa chọn phương án 19

CHƯƠNG II ỨNG DỤNG PLC LOGO 230RC VÀO ĐIỀU KHIỂN CHUÔNG BÁO TIẾT HỌC TỰ ĐỘNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG 20

2.1 Sự phát triển của PLC 20

2.2 Các thao tác trên PLC Logo 21

2.2.1 Thao tác chỉnh thông số trực tiếp trên Logo 21

2.2.2 Xóa chương trình trên logo 21

2.2.3 Viết chương trình mới trên màn hình hiển thị logo 22

2.2.4 Chạy chương trình (Logo ở chế độ Run) 22

2.3 Lập trình PLC Logo 230RC trên phần mềm Soft Comfort V7.0 24

2.3.1 Giới thiệu phần mềm Logo Soft Comfort V7.0 24

2.3.2 Cổng truyền thông 24

2.3.3 Cài đặt phần mềm Soft Comfort V7.0 trên máy tính 25

2.3.4 Cách viết chương trình điều khiển trên phần mềm Logo Softcomfort V7.0 26

2.3.5 Cách cài đặt thông số và mô phỏng trên phần mềm Logo Softcomfort 26

2.3.6 Cách download, upload một chương trình điều khiển giữa PC và Logo 26

2.4 Các khối chức năng trong bộ PLC Logo 230RC 27

2.4.1 Các đầu nối CO (Conectors) 27

2.4.2 Các hàm chức năng cơ bản GF (General Function ) 27

2.4.3 Các hàm chức năng đặc biệt SF (Special Functions) 31

2.5 Lựa chọn thiết bị ghép nối 38

2.5.1 PLC Logo 230RC 38

2.5.2 Chuông điện 39

2.5.3 Đèn báo 39

2.5.4 Rơle 40

2.6 Thời gian biểu trường Đại Học Hùng Vương 40

2.6.1 Giờ học chi tiết mùa hè 40

2.6.2 Giờ học chi tiết mùa đông 41

2.7 Lưu đồ thuật toán điều khiển 41

2.7.1 Lưu đồ điều khiển theo mùa 41

2.7.2 Lưu đồ điều khiển theo tiết học 42

2.7.3 Chương trình điều khiển 42

KẾT LUẬN 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

DANH MỤC CÁC BẢNG

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiểu chuông điện

Hình 1.7 Sơ đồ đấu nối Modul Logo

Hình 2.1 Xóa chương trình trên Logo

Hình 2.2 Màn hình soạn thảo khi chọn Edit Prg

Hình 2.3 Cài đặt chạy chương trình trên PLC Logo

Hình 2.4 Sơ đồ chân của cổng truyền thông

Hình 2.5 Giao diện phần mềm Soft Comfort V7.0

Hình 2.6 Giản đồ thời gian hàm On – delay

Hình 2.7 Giản đồ thời gian hàm Off – delay

Hình 2.8 Giản đồ thời gian Rơle On – Delay có nhớ

Hình 2.9 Giản đồ thời gian bộ phát xung phụ thuộc tín hiệu analogHình 2.10 Giản đồ thời gian bộ phát xung không đồng bộ

1 Tính cấp thiết của đề tài

Cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện tử, côngnghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển, ngành tự động hóa đã và đang đạtđược nhiều tiến bộ mới Tự động hóa không những làm giảm nhẹ sức lao độngcho con người mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao động,cải thiện chất lượng sản phẩm Chính vì thế tự động hóa ngày càng khẳng địnhđược vị trí cũng như vai trò của mình trong các ngành công nghiệp và đangđược phổ biến rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp trên thế giới nói chung

và ở Việt Nam nói riêng

Không chỉ dừng lại ở đó, sự phát triển của tự động hóa cònđem lại nhiều tiện ích phục vụ đời sống hàng ngày cho con người Một minhchứng rõ nét chính là sự ra đời của chuông báo tự động với nhiều tiện ích hơn,

đa năng hơn Để phục vụ tốt hơn nữa đời sống con người trong thời điểm xã hộingày càng hiện đại và phát triển hiện nay, vẫn luôn đòi hỏi cải tiến hơn nữa côngnghệ cùng những tính năng tiện ích cho chuông báo tự động Việc ứng dụngthành công các thành tựu của lý thuyết điều khiển tối ưu, công nghệ thông tin,công nghệ máy tính, công nghệ điện điện tử và các lĩnh vực khoa học kỹ thuậtkhác trong những năm gần đây đã dẫn đến sự ra đời và phát triển thiết bị điềukhiển logic có khả năng lập trình (PLC) Cũng từ đây đã tạo ra một cuộc cáchmạng trong lĩnh vực kỹ thuật điều khiển

Ngày nay công nghệ PLC đóng vai trò quan trọng trong cơ khínăng lượng và là bộ não cho các bộ phận cần tự động hoá và cơ giới hoá Do

đó điều khiển logic khả lập trình PLC rất cần thiết đối với các kỹ sư cơ khícũng như các kỹ sư điện - điện tử, từ đó giúp họ nắm được phạm vi ứng dụngrộng rãi và kiến thức về PLC cũng như cách sử dụng thông thường

Vấn đề báo tiết học trong các trường Trung cấp, Cao đẳng, Đại học trống,tiếng kẻng để báo tiết học thường bất cập, được thể hiện ở chỗ:

- Khuôn viên trường có diện tích lớn có thể lên tới vài trục thậm chí đến

hàng trăm hecta.

- Số lượng sinh viên là rất lớn

- Cách bố chí phòng học, phòng thí nghiệm chia theo từng khu, từng khoariêng biệt

- Khu giảng đường thường xây theo kiến trúc nhà cao tầng

Từ những nguyên nhân trên mà ta không thể sử dụng trống, kẻng để báotiết học Thay vào đó người ta sử dụng hệ thống chuông bấm

Hệ thống chuông bấm giải quyết được các vấn đề:

- Lắp đặt dễ dàng, hệ thống bao gồm nhiều chuông được bố trí ở nhiều địađiểm cần thiết

- Việc điều khiển rất đơn giản, chỉ cần một người bảo vệ ngồi trong phòng

ấn nút điều khiển

- Độ tin cậy cao

Nhưng nhược điểm lớn nhất của hệ thống chuông bấm này đó chính làcon người Phải mất một người thường xuyên phải trực ở đó để bấm chuông báogiờ Đôi khi người trực quên hoặc xem nhầm giờ, và rất nhiều nguyên nhânkhách quan khác ảnh hưởng đến sự sai lệch thời gian tiết học Ngoài ra rất khóphân biệt tiếng chuông vào lớp, ra chơi hay tan học

Từ những vấn đề trên mà chúng tôi lựa chọn đề tài: "Thiết kế hệ thống

điều khiển chuông tự động báo giờ học bằng Module Logo 230 RC" để nghiên

cứu

2 Mục tiêu của đề tài

Thiết kế hệ thống chuông báo giờ học thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Tự động phát chuông theo thời gian biểu tùy cài đặt

- Không hạn chế số chuông điều khiển

- Không cần người điều khiển

- Tự động phát hiện ngày lễ ngừng phát chuông

- Đảm bảo thời gian thực, chính xác, ngay cả khi mất điện lâu dài

- Cho phép cài đặt lại thời gian

- Cho phép lựa chọn không hạn chế số lần phát chuông trong một ngày

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Bộ điều khiển khả trình Module Logo 230 RC

- Phần mềm Logo Soft Comfort

- Chuông điện và rơle trung gian, các thiết bị đóng cắt khác…

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu chương trình tự động điều khiển giờ học cho cáctrường học

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu và sử dụng phần mềm Logo Soft Comfort

- Nghiên cứu các hàm trong bộ điều khiển PLC Logo 230RC

- Lập trình và mô phỏng chương trình điều khiển chuông tiết học trênphần mềm

5 Phương pháp nghiên cứu

5.1 Phương pháp tổng hợp khái quát hóa tài liệu

Thông qua đọc, dịch tài liệu, sách, tạp chí và các tài liệu khác, chúng tôidùng phương pháp này để phân tích tổng hợp lí thuyết liên quan đến đề tài đểthu thập thông tin cần thiết

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Sử dụng phần mềm Logo Soft Comfort là nền tảng cho việc nghiên cứuứng dụng các phần mềm PLC cho ngành tự động hóa

- Sản phẩm của đề tài có tính ứng dụng cao trong thực tế.

- Là tài liệu tham khảo cho sinh viên các ngành điện - điện tử, điều khiển

và tự động hóa

CHƯƠNG I

CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CHUÔNG ĐIỆN

1.1 Phương pháp dùng vi điều khiển

Thành phần cơ bản của bộ điều khiển là một vi điều khiển được ngườithiết kế lập trình và ghi vào bộ nhớ của vi điều khiển, mỗi khi thực hiện lệnh viđiều khiển sẽ kiểm tra và khống chế các thiết bị bên ngoài (Động cơ, các cảmbiến, rơle, các công tắc ) khi kiểm tra xong các thiết bị đó vi điều khiển thực

(real time clock)

Khối chuông báo

Khối hiển thị(LCD 16x2)

Khối điều chỉnh

Khối xử lý

VI ĐIỀUKHIỂN8051

hiện theo lệnh đã lập trình và đưa ra các quyết định điều khiển

Vi điều khiển nhận tín hiệu điều khiển từ các thiết bị đầu vào như là: cáccảm biến, công tắc hành trình, các nút điều khiển hay tín hiệu đưa vào từ bànphím Đây là các thiết bị đưa lệnh điều khiển vì vậy yêu cầu cho các thiết bị này

là phải đảo bảo độ tin cậy cao để có được lệnh điều khiển chính xác

Tín hiệu đầu ra của vi điều khiển đóng vai trò là lệnh điều khiển các đốitượng điều khiển

Đối tượng ở đây là cuộn hút của chuông điện Lập trình đọc thời gian(RTC), khi thời gian thực bằng với các khoảng thời gian đã cài đặt trước là cáckhoảng thời gian ra chơi và vào lớp thì sẽ set chân điều khiển lên 1 vàchuông kêu

Vi điều khiển gồm 4 khối con:

- Khối RTC tạo đồng hồ gian thực Giao tiếp hai chiều với vi điều khiển

- Khối chuông báo Là khối chương trình lập trình được đưa vào để viđiều khiển so sánh với thời gian ở RTC

- Khối hiển thị dùng để hiển thị giao tiếp với người vận hành Hiển thịthời gian của khối RTC, và các chế độ cài đặt

- Khối xử lý (vi điều khiển) Là khối xử lí tính toán các thuật toán của hệthống, cũng như điều khiển các khối khác

Hình 1.1 Sơ đồ khối

Hình 1.2 Mạch điều khiển cuộn hút chuông bằng Transistor và rơle

Do cuộn hút của chuông điện sử dụng nguồn điện xoay chiều 220VACnên ta sử dụng Transistor điều khiển cuộn hút rơle hoặc công tắc tơ, rơle vàcông tắc tơ có tác dụng cách li về điện với mạch động lực và nó điều khiển đóngngắt chuông điện Transistor Q1 được điều khiển bởi chân P3.2 của vi điềukhiển

Hình 1.3 Mạch tạo xung nhịp cho vi điều khiển

Sử dụng thạch anh 12MHz để tạo dao động bên trong vi điềukhiển Nối vào 2 chân XTAL1 và XTAL2 Thời gian thực được lập trình dựatrên tần số dao động này Ta lập trình một đồng hồ thời gian trên cơ sở bộ ngắt

bộ định thời, xung nhịp hoạt động cho vi điều khiển

Hình 1.4 Mạch tạo thời gian thực

DS1307 là một IC thời gian thực với nguồn cung cấp nhỏ, dùng để cậpnhật thời gian và ngày tháng với 56 bytes SRAM Địa chỉ và dữ liệu được truyềnnối tiếp qua 2 đường bus 2 chiều Nó cung cấp thông tin về giờ, phút, giây, thứ,ngày, tháng, năm Ngày cuối tháng sẽ tự động được điều chỉnh với các thángnhỏ hơn 31 ngày, bao gồm cả việc tự động nhảy năm Đồng hồ có thể hoạt động

ở dạng 24h hoặc 12h với chỉ thị AM/PM DS1307 có một mạch cảm biến điện

áp dùng để dò các điện áp lỗi và tự động đóng ngắt với nguồn pin cung cấp

DS 1307 hoạt động với vai trò slave trên đường bus nối tiếp Việc truycập được thi hành với chỉ thị START và một mã thiết bị nhất định được cungcấp bởi địa chỉ các thanh ghi Tiếp theo đó các thanh ghi sẽ được truy cập liêntục đến khi chỉ thị STOP được thực thi

Hình 1.5 Vi điều khiển 8051

Vi điều khiển 8051 làm nhiệm vụ đọc time trên DS1307 sau đó nó kiểmtra xem ngắt được tác động hay không Nếu có thì điều chỉnh time, hiển thị timelên LCD, kiểm tra xem giờ hiện tại có bằng giờ báo chuông hay không Nếu cóthì gọi chương trình điều khiển chuông kêu Hệ thống sử dụng 5 nút để điềukhiển hệ thống (như hình vẽ là các chân P3.0, P3.1, P3.2, P3.3, RST):

- Nút “START/STOP”(P3.0) khởi động hoặc dừng không báo chuông vàonhững ngày trường không tổ chức học như những ngày lễ tết, thi học kì, nhưngđồng hồ thời gian thực vẫn chạy

- Nút “SET”(P3.1) ta chọn chế độ cài đặt điều chỉnh đồng hồ số Với 4trạng thái để cài đặt thời gian: “0” - Normal, “1” - giờ, “2” - phút, “4”- ngày, “5”

- tháng, “6” - năm, “7” - thứ trong tuần

- Nút “UP”(p3.2), “DOWN”(P3.3) là nút tăng hoặc giảm thời gian chođồng hồ trong các chế độ điều chỉnh time

- Nút “RESET”(RST) khôi phục lại toàn bộ hệ thống chở về trạng thái

ban đầu khi xảy ra lỗi.

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiểu chuông điện

* Nguyên lý hoạt động:

Ban đầu khi khởi động nó sẽ thực hiện việc đọc dữ liệu từ DS1307 vàhiển thị ngày giờ hiện tại lên màn hình LCD Kế tiếp nếu có ngắt gọi đến (tứctác động) vào phím SET để điều chỉnh thời gian (Tăng - UP button, Giảm -DOWN button) cho RTC, khi đó vi điều khiển sẽ điều khiển việc tăng hay giảm

time (ngày, tháng, năm, thứ, giờ, phút), theo ý muốn của người sử dụng, bằngcách nhấn phím UP hoặc phím DOWN Set xong thì LCD sẽ trở về màn hình lúctrước và hiển thị thời gian theo time đã cài đặt và hoạt động.

Trong quá trình time hiện tại được hiển thị trên LCD mà ta thấy thì viđiều khiển luôn thực hiện việc kiểm tra (lặp lại việc kiểm tra) thời gian hiện tạixem xem có trùng với mốc thời gian vào tiết học hay kết thúc tiết học haykhông? Nếu có, thì nhảy tới chương trình báo chuông và đổ chuông báo, thờigian chuông dài hay ngắn có thể thay đổi trên code, là do người lập trình thiếtlập, thiết lập mốc thời gian theo ý muốn Tức là, cứ thỏa mãn điều kiện thời gianhiện tại bằng với thời gian đã hẹn trước sẽ có chuông reo

1.2 Phương pháp dùng PLC Logo

1.2.1 Giới thiệu về module Logo 230RC

Bộ điều khiển module Logo 230RC là thiết bị có khả năng lập trình được.Sản phẩm Logo 230RC là của tập đoàn Siemens thuộc cộng hòa liên bang Đức.Phục vụ các nhiệm vụ điều khiển cỡ nhỏ trong các lĩnh vực lắp đặt điện dândụng và lắp ráp tủ đóng cắt điện hạ thế, cũng như trong lĩnh vực chế tạo máy vàcác ứng dụng thực tế khác Nó thay thế các công nghệ thông dụng mà hiện tạivẫn đang được sử dụng rộng rãi Logo 230RC chứa đựng tất cả các chức năngnhư rơle tiếp điểm, rơle trễ, rơle nhớ, rơle xung, bộ phát xung đồng bộ, bộ đếm

và đồng hồ định thời gian Logo giúp tiết kiệm nguyên vật liệu, không gian, thờigian và góp phần lớn vào hướng giảm giá thành trong ngành kĩ thuật điện

Tập đoàn Siemens cho ra đời nhiều mẫu Logo, với đặc tính kĩ thuật khácnhau như các loại mà đầu ra là transistor, rơle, loại chứa đồng hồ thời gian thực,

có hoặc không có màn hình, loại 12 đầu vào 8 đầu ra, 8 vào 4 ra… Với yêu cầucủa đề tài báo giờ học giảng đường yêu cầu độ chính xác về thời gian cao Do đó

ta chọn bộ lập trình Logo 230RC, với bộ này có tích hợp đồng hồ thời gian thựcchạy chính xác và khá ổn định

Các thông số kĩ thuật của Logo 230RC như sau:

- L1 = 85 253 VDC

- I115VAC = 10 30 mA

- Lối ra điều khiển 4 rơle có lối ra cách điện với dòng 8A

- Giao tiếp với máy tính PC

- Kích thước: 72x90x55

- Ngõ ra dùng rơle có I0MAX = 8 A Với bốn công tắc thời gian (theo đồnghồ) với ba lần đóng cắt cho mỗi công tắc

1.2.2 Đầu ra, đầu vào Logo 230RC

Mỗi đầu vào được nhận dạng bởi chữ I với con số Khi nhìn Logo từmặt trước, bạn nhận thấy các đầu nối của đầu vào phía trên bên phải Mỗi đầu

ra được đánh dấu bởi chữ Q và một con số Có thể thấy đầu nối output ở phíadưới

Logo 230RC có ngõ vào ở mức “0” khi công tắc hở hay có điện áp ≤ 40VDC, ngõ ra có mức “1” khi công tắc đóng hay có điện áp ≥ 79 VAC Dòngđiện ngõ vào lớn nhất là 0.24 mA Thời gian đổi trạng thái từ “0” lên “1” hay từ

“1” xuống “0” tối thiểu là 50 ms để Logo nhận biết được

Logo Có ngõ đầu ra là rơle, với tiếp điểm của rơle cách ly với nguồn nuôi

và ngõ ra Tải ở ngõ ra có thể là đèn, động cơ, công tắc… và có thể dùng cácnguồn điện áp cấp cho tải thuần trở là 8A và tải cảm là 2A

1.2.3 Sơ đồ đấu nối

Hình 1.7 Sơ đồ đấu nối Modul Logo

I1: Start/Stop, dùng việc báo chuông tự động và chuyển sang điều khiểnbằng tay

I2: Reset, thiết lặp lại thời thời gian của Logo Khi xảy ra lỗi hết pin phụ,

do mất điện nguồn một thời gian dài

Q1: Đóng cắt cuộn hút của rơle điều khiển chuông điện

1.2.4 Đồng hồ (khoá định thời gian)

Dòng sản phẩm Logo có gắn chữ C ví dụ: Logo 230RC là mạch có chế độthời gian thực Trong đó chữ C tức là clock - đồng hồ

a Bộ định thời gian theo tuần

Kênh No1, No2,

No3

Mỗi một kênh cho phép tađặt thời gian On và Off củacác ngày trong tuần

Output Q Ngõ ra được Set lên khi thời

gian trong ngày trùng với thờigian đặt trong các kênh.

Mỗi đồng hồ có 3 Cam định giờ Thông số No1, No2, No3

Sử dụng thông số No để cho 3 Cam định giờ của đồng hồ Thông số củaCam No1 như sau:

Khối B01

Cam No1B01: No1

Day = Mon

On = 07:00 Thời gian mở là 7h00Off =07:31 Thời gian tắt là 7h31

Ngày trong tuần

Mon, Tu, We, Th , Fr , Sa , Su tương ứng thứ hai, thứ ba, thứ tư, thứnăm, thứ sáu, thứ bảy, chủ nhật

Mo Fr Hàng ngày từ thứ hai đến thứ sáuMon Sa Hàng ngày từ thứ hai đến thứ bảy

Định thời gian đóng:

Bất kỳ thời gian nào giữa 00:00 giờ và 23:59 giờ

: có nghĩa là không định thời gian đóng

Định thời gian cắt:

Bất kỳ thời gian nào giữa 00:00 giờ và 23:59 giờ

: có nghĩa là không định thời gian cắt

Bộ nhớ đệm cho đồng hồ.

Trong Logo 230RC đồng hồ trong vẫn chạy khi mất nguồn Nói cáchkhác đồng hồ có nguồn điện dự phòng Trong thời gian dự phòng của nguồnLogo 230RC phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường

Trong trường hợp ngày định dạng ở các kênh trùng nhau thì trạng thái ngõ

ra sẽ được quyết định theo kênh có mức ưu tiên cao (No3>No2>No1)

b Đặt đồng hồ khoá định giờ

Đặt thời gian chuyển mạch tiến hành như sau:

- Định vị con trỏ tới vị trí của đồng hồ (ví dụ No1).

- Bấm phím “OK” Logo mở cửa sổ thông số cho vòng Cam Con trỏ vị tríngày của tuần

- Sử dụng phím  để lựa chọn một hay nhiều ngày của tuần

- Sử dụng phím  để di chuyển con trỏ tới đầu của thời gian đóng

- Đặt thời gian đóng:

+ Sử dụng phím  để thay đổi giá trị Để di chuyển con trỏ tới vị tríkhác ta sử dụng phím  Ta có thể lựa chọn giá trị : tại vị trí đầu tiên ( :

có nghĩa là công tắc không hoạt động)

+ Đặt thời gian tắt quá trình tương tự như bước trên

- Kết thúc quá tình nhập bằng việc ấn phím “OK”

c Bộ định ngày trong năm

Thông số No

Định gian thời điểm On vàOff vào hai ngày khác nhautrong năm

Output Q

Ngõ ra được Set lên khingày hiện tại rơi vào vùngngày định trước

Giản đồ thời gian:

MM: Month (tháng)

DD: Day (ngày)

Thời điểm On và Off được đặt vào ngmày nào đó trong năm Khi ngàyhiện tại trong năm rơi vào khoảng thời gian này thì ngõ ra sẽ được set lên 1

Việc thiết đặt No cũng tương tự như thiết đặt các No của bộ địnhthời gian theo tuần đã nêu ở bên trên.

d Đặt thời gian trong chế độ đặt thông số.

Chuyển sang chế độ đặt thông số bằng cách ấn đồng thời hai phím “OK”

và “ESC”

Chọn “ Set clock” và bấm “OK” Menu sau xuất hiện:

Con trỏ được đặt phía trước ngày trong tuần Chọn ngày trong tuần bằngcác phím chức năng, cũng như vậy cho đặt thời gian đúng Kết thúc bằng phím

“OK”

1.3 So sánh các phương pháp điều khiển

1.3.1 Phương pháp dùng vi điều khiển

a Ưu điểm

- Chi phí phần cứng tương đối thấp, linh kiện phổ biến dễ dàng tìm thấy

và mua trên thị trường

- Tiêu thụ điện năng thấp

- Tiết kiệm không gian

- Mô phỏng và thử nghiệm đơn giản

- Có thể thiết kế từng khối riêng rẽ đặc biệt có thể thay đổi linh hoạt thờiđiểm vào/ra nhờ thay đổi khối giải mã

b Nhược điểm

- Mỗi lần muốn thay đổi chương trình phải lắp đặt lại toàn bộ

- Tốn khá nhiều thời gian cho việc thiết kế lắp đặt

- Quy trình lập trình, thuật toán tương đối phức tạp

- Độ bền và tin cậy không cao

SetClockDay =_MonTime

- Sau một thời gian dùng sẽ bị sai lệch về thời gian thực do hệ thống bịảnh hưởng của nhiễu bên ngoài, do chương trình lập trình.

- Khi mất điện nhiều lần dẫn đến hệ thống sẽ bị sai số vì khi mất điện cácthông số hiện thời không được lưu mà bị reset về 0 ban đầu

1.3.2 Phương pháp dùng PLC Logo

a Ưu điểm

- Công suất tiêu thụ ít

- Ngôn ngữ lập trình đơn giản

- Các modul rời cho phép thay thế hoặc thêm vào khi cần thiết

- Có độ bền và độ tin cậy vận hành khá cao

- Dễ dàng thay đổi chương trình khi cần

- Bảo trì sửa chữa dễ dàng

- Dễ lập trình và có thể lập trình trên máy tính thích hợp cho việc thựchiện các lệnh tuần tự của nó

- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nốimạng, các Modul mở rộng

Phương án dùng PLC Logo là hợp lý nhất Chỉ có một nhược điểm là giáthành mua thiết bị cao, nhưng gần đây giá thành giảm dần rất nhiều

Từ những lý do trên PLC thể hiện rõ ưu điểm của nó so với các thiết bịđiều khiển thông thường khác PLC còn có khả năng thêm vào hay thay đổi cáclệnh tùy theo yêu cầu công nghệ Khi đó ta chỉ cần thay đổi chương trình của nó,điều này nói lên tính năng điều khiển khá linh động của PLC Logo

CHƯƠNG II ỨNG DỤNG PLC LOGO 230RC VÀO ĐIỀU KHIỂN CHUÔNG BÁO TIẾT HỌC TỰ ĐỘNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG

2.1 Sự phát triển của PLC

Trong rất nhiều ứng dụng của Tự động hóa, chúng ta không thể khôngnói đến công nghệ PLC, là một công nghệ lập trình tối ưu dùng để điềukhiển các chương trình hoạt động tự động Công nghệ PLC kết hợp vớimáy vi tính là nền móng vững chắc cho ngành Tự động hóa phát triển.Trong cạnh tranh công nghiệp thì hiệu quả của nền sản suất nói chung

là chìa khóa của thành công Hiệu quả của nền sản suất bao trùm nhữnglĩnh vực rất rộng như:

- Tốc độ sản suất ra một sản phẩm của thiết bị và của dây truyền phải nhanh

- Giá nhân công và vật liệu làm ra sản phẩm phải hạ

- Chất lượng sản phẩm cao và phế phẩm giảm

- Thời gian hao mòn của máy móc là tối thiểu

- Máy sản xuất có giá trị rẻ

Các bộ điều khiển chương trình đáp ứng được hầu hết các yêu cầu trên

và như là yếu tố chính trong việc nâng cao hơn nữa hiệu quả sản suấttrong công nghiệp Trước đây thì việc Tự động hóa chỉ được áp dụngtrong sản xuất hàng loạt, năng suất cao Hiện nay cần thiết phải tự độnghóa cả trong sản xuất nhiều loại hàng hóa khác nhau, trong việc nângcao chất lượng cũng như để đạt năng suất cao hơn và nhằm giảm vốnđầu tư cho thiết bị và xí nghiệp

Các hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS) đáp ứng được các nhu cầu này Hệthống bao gồm các thiết bị như các máy điều khiển số, rôbôt công nghiệp,dây truyền tự động và máy tính hóa công việc điều khiển sản xuất Bạn sẽtìm thấy nhiều ứng dụng của các bộ điều khiển chương trình trong thiết bịsản xuất tự động

I: 1 2 3 4 5 6 7 8

Q: 1 2 3 4

> ProgramPC/CardStart

Clear PrgNo

Yes

Trước khi có các bộ điều khiển chương trình trong sản xuất đã có nhiềuphần tử điều khiển, kể cả các trục cam, các bộ khống chế hình trống Khi xuấthiện rơle điện tử thì panel rơle trở thành chủ đạo trong điều khiển Khitransistors xuất hiện nó được áp dụng ngay ở những chỗ mà rơle điện tử khôngđáp ứng được những yêu cầu điều khiển cao

Ngày nay, lĩnh vực điều khiển được mở rộng đến cả quá trình sản xuấtphức tạp, đến các hệ thống điều khiển tổng thể với các mạch vòng kín, đến các

hệ thống xử lý số liệu và điều khiển kiểm tra tập trung hóa

Hệ thống điều khiển logic thông thường không thể thực hiện điều khiểntổng thể được, và các bộ điều khiển chương trình hóa hoặc điều khiển bằng máy

vi tính đã trở nên cần thiết

2.2 Các thao tác trên PLC Logo

Một ưu điểm của Logo là thiết bị có màn hình hiển thị LCD và cácphím chức năng Do đó người sử dụng có thể can thiệp lập trình thay đổi thông

số trực tiếp trên logo mà không cần tới máy tính Để lập trình trực tiếp người lậptrình sử dụng kết hợp các phím chức năng, giao tiếp với màn hình LCD bố trítrên PLC Logo

2.2.1 Thao tác chỉnh thông số trực tiếp trên Logo

Chỉnh thông số nhanh: Nhấn hai phím kết hợp ESC + OK, sau đó chọnParam, sau đó dùng phím mũi tên di chuyển con trỏ tới các khối chức năng cầnchỉnh thông số

Chỉnh thông số trên chương trình điều khiển: Vào mục soạn thảo (EditPrg), sau đó dùng phím mũi tên di chuyển con trỏ tới các khối chức năng cầnchỉnh thông số

2.2.2 Xóa chương trình trên logo

Để can thiệp vào chương trình điều khiển cho Logo ta thực hiện như sau:

- Cấp nguồn cho Logo Sau khi được cấp nguồn màn hình sẽ xuất hiệnnhư hình 2.1a:

Hình 2.1 Xóa chương trình trên logo

Nhấn nút trái - phải (

- OK: màn hình sẽ xuất hiện

- Chọn Program: nhấn OK

- Để giao tiếp với thẻ nhớ (Card) và PC: nhấn OK

- Để chạy chương trình: nhấn Start

Chú ý: để di chuyển con trỏ (>) ta sử dụng các phím trái , phải

và lên, xuống

- Khi chọn Program màn hình sẽ xuất hiện hình 2.1b:

- Xóa chương trình chọn Clear Khi chọn Clear màn hình xuất hiệnhình 2.1c:

Nếu muốn xoá chọn Yes và nhấn OK

Muốn trở lại màn hình trước hoắc không xoá chọn No và nhấn OK

2.2.3 Viết chương trình mới trên màn hình hiển thị logo

- Để soạn thảo chương trình chọn Edit Prg Khi chọn Edit Prg màn hìnhxuất hiện hình 2.2:

Hình 2.2 Màn hình soạn thảo khi chọn Edit Prg

Dùng các phím chức năng chọn các khối chức năng để soạn thảo chươngtrình

Chú ý: + Nhập chương trình từ đầu ra tín hiệu (Q) tới đầu vào tín hiệu (I)

+ Giữa đầu ra tín hiệu và đầu vào tín hiệu: số khối không quá 7 khối.2.2.4 Chạy chương trình (Logo ở chế độ Run)

Khi chương trình đã hoàn tất nhấn phím ESC cho đến khi xuất hiện giaodiện hình 2.3a:

B01Q01

>StopSet ParamSet clockPrg Namec)

>Set ClockSet Param

Hình 2.3 Cài đặt chạy chương trình trên PLC logo

Chọn Start để chạy chương trình

- Cài đặt thời gian chọn: Set Clock

Khi chọn Clock màn hình sẽ xuất hiện hình 2.3b dùng các phím chứcnăng di chuyển con trỏ chọn thay đổi: thứ, giờ, tháng, ngày, năm

Chú ý: Với các dòng sản phẩm Logo V3.0 đến V7.0

Để lập trình trực tiếp người lập trình thao tác như sau:

+ Cấp nguồn cho Logo

+ Màn hình xuất hiện hình 2.3c

Chọn Stop màn hình xuất hiện hình 2.3d

+ Chọn Program để soạn thảo chương trình

- Khi chọn program màn hình xuất hiện hình 2.3e

Chọn Password để nhập mã bảo vệ chương trình hoặc thay đổi chươngtrình cũ Chọn xong nhấn OK Nhập Password bằng cách sử dụng các phím lênxuống để chọn ký tự

Khi soạn thảo xong chương trình nhấn phím ESC cho đến khi màn hìnhxuất hiện Start sau đó chọn Start Dùng phím trái phải di chuyển màn hình hiểnthị xuất hiện các tín hiệu vào ra.

PLC Logo đang ở chế độ Run Muốn thay đổi thông số nhấn đồng thời haiphím ESC + OK Màn hình sẽ xuất hiện hình 2.3f

Chọn Set Clock: để thay đổi thời gian

Chọn Set Param để thay đổi các tham số của các khối chứa năng như: thờigian trễ, số đếm

Chọn Card để giao tiếp với thẻ nhớ (Nhập chương trình từ thẻ nhớ hoặcghi chương trình lên thẻ nhớ)

Chọn Start để Run chương trình Khi Logo ở chế độ Run (làm việc):

- Dùng phím ESC để màn hình xuất hiện như khi bắt đầu cấp nguồn choLogo

- Dùng phím trái, phải di chuyển để màn hình xuất hiện chế độ Run hoặchiện thị thông số thời gian

2.3 Lập trình PLC Logo 230RC trên phần mềm Soft Comfort V7.0

2.3.1 Giới thiệu phần mềm Logo Soft Comfort V7.0

Phần mềm Logo Soft comfort V7.0 do hãng Siemens cung cấp dùng đểphục vụ cho việc lập trình cho thiết bị PLC Logo V7.0 của hãng

Với cáp PC/Logo người sử dụng dễ dàng download và upload chươngtrình từ PC xuống Logo và ngược lại

Đặc biệt phần mềm có tính năng mô phỏng vì vậy rất thuận tiện cho việckiểm tra độ chính xác, tin cậy của chương trình điều khiển, thuận tiện cho việcsinh viên có thể tự học ở nhà khi không có thiết bị thật

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật cũng như yêu cầu sản xuất hãngSiemens tung ra thị trường không ngừng các dòng sản phẩm có nhiều tính năngđặc biệt mới, tích hợp nhiều đầu vào đầu ra Từ các dòng sản phẩm đầu tiênLogo OBA1 đến Logo OBA7 nhà sản xuất cho ra các phiên bản phần mềm lậptrình như là Soft Comfort V1.0 đến Soft Comfort V7.0

2.3.2 Cổng truyền thông

5 4 3 2 1

9 8 7 6

PLC Logo 230RC sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác Tốc độ truyền thông cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là 300 đến 38.400.

7: 24VDC (120mA tối đa) Hình 2.4 Sơ đồ chân của cổng truyền thông

8: Truyền và nhận giữ liệu

9: Không sử dụng

Để ghép nối Logo 230RC với máy lập trình PC hay lactop có thể sử dụng một cáp nối thẳng MPI

2.3.3 Cài đặt phần mềm Soft Comfort V7.0 trên máy tính

Phần mềm Logo Soft comfort tương thích cho hệ điều hành Windows 7.0

và Windows 8.0