Phần 1 Giáo trình Điều khiển lập trình cỡ nhỏ trình bày các nội dung: Giới thiệu chung về bộ điều khiển lập trình cơ nhỏ, các chức năng cơ bản của logo, các chức năng đặc biệt của logo, lập trình trực tiếp trên logo. Tham khảo nội dung tài liệu để nắm bắt nội dung chi tiết.
LỜI NÓI ĐẦU Trong xã hội đại với tiến vượt bậc khoa học kỹ thuật Việc ứng dụng cơng nghệ tự động hóa vào nhà máy, xí nghiệp, hệ thống dây truyền sản xuất ngày nhiều nhằm nâng cao hiệu sản xuất, suất lao động, giá trị kinh tế Cơ phải đáp ứng yêu cầu: - Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình đơn giản dễ hiểu - Dễ sửa chữa thay - Ổn định môi trường công nghiệp - Giá cạnh tranh Tuy nhiên cơng nghệ tự động hóa khơng đòi hỏi phải đáp ứng u cầu mặt kỹ thuật mà phải đảm bảo tính kinh tế an tồn Chính nhờ u cầu người ta sử dụng thiết bị vi xử lý đưa vào mạch điều khiển để tạo nên thay đổi sâu sắc vượt bậc lĩnh vực sản xuất phục vụ đời sống sinh hoạt hàng ngày Điển hình kỹ thuật điều khiển lập trình LOGO! với chương trình điều khiển đơn giản, nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán đặc biệt dễ dàng trao đổi thông tin với môi trường xung quanh Trên thực tế ngành sản xuất công nghiệp, mục tiêu tăng suất lao động, số lượng chất lượng giải đường gia tăng mức độ tự động hóa trình thiết bị sản xuất Việc tự động hóa nhằm mục đích tăng sản lượng cải thiện chất lượng độ xác sản xuất Những hệ thống có khả khởi động, kiểm sốt dừng trình sản xuất theo yêu cầu giám sát đo đếm giá trị biến xác định trình nhằm đạt kết mong muốn sản phẩm đầu máy thiết bị gọi hệ thống điều khiển Q trình tự động hóa sản xuất nhằm thay phần toàn thao tác vật lý cơng nhân vận hành máy móc thiết bị thông qua hệ thống điều khiển Những hệ thống điều khiển tự động hóa điều khiển trình sản xuất với độ tin cậy cao, ổn định mà khơng cần cần can thiệp người BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH CƠ NHỎ 1.Tổng quát điều khiển lập trình * Định nghĩa, khái niệm điều khiển nối cứng điều khiển lập trình - Hệ thống điều khiển công nghiệp tạo từ nhóm gồm thiết bị điện điện tử, mang đến xác, đại tránh hư hại sản xuất Hệ thống điều khiển bao gồm nhiều dạng khác nhau, khác từ nguồn lượng sử dụng, cách thức vận hành máy móc thiết bị Hệ thống điều khiển nối cứng hệ thống sử dụng điểm tiếp rơle vào việc điều khiển trình tự động vận hành máy móc thiết bị, kèm theo việc sử dụng dây điện để kết nối chúng với bảng điều khiển Do đó, hệ thống điều khiển nối cứng có nhiều nhược điểm sau : - Tốn nhiều công sức cho việc kết nối dây điện - Khó khăn cho việc thay sửa chữa - Khó xác định lỗi nhanh chóng, muốn đòi hỏi người thợ phải có kỹ tay nghề cao - Khi có cố điện, phải tạm ngưng sản xuất để xác định lỗi tiến hành sửa chữa - Nhu cầu điều khiển dễ sử dụng, linh hoạt có giá thành thấp thúc đẩy phát triển hệ thống điều khiển lập trình (programmable control systems) – hệ thống sử dụng vi xử lý (CPU) nhớ để điều khiển máy móc hay q trình Bộ điều khiển lập trình đời nhằm thay hệ thống điều khiển truyền thống dùng rơ-le thiết bị rời cồng kềnh Nó tạo khả điều khiển thiết bị dễ dàng linh hoạt dựa việc sử dụng lệnh logic Ngoài ra, lập trình thực tác vụ khác định thời, đếm…làm tăng khả điều khiển cho hoạt động phức tạp, với điều khiển lập trình nhỏ Thiết bị điều khiển lập trình (Programmable Controller) nhà thiết kế cho đời năm 1968 (công ty General Motor - Mỹ) Tuy nhiên, hệ thống đơn giản cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn việc vận hành hệ thống Vì nhà thiết kế bước cải tiến hệ thống làm cho hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành Nhưng việc lập trình cho hệ thống khó khăn lúc khơng có thiết bị lập trình chun dùng hỗ trợ cho cơng việc lập trình Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (Programmable Controller Handle) đời vào năm 1969 Điều tạo phát triển thực cho kỹ thuật điều khiển lập trình Các nhà thiết kế bước chuẩn hóa ngơn ngữ lập trình, ngơn ngữ lập trình dùng khối hàm (FBD) giản đồ hình thang (Ladder Diagram) Các nhà sản xuất liên tục đưa công cụ (cả phần mềm thiết bị) hỗ trợ cho việc lập trình, giám sát gỡ rối Cấu trúc điều khiển LOGO 2.1 Khái niệm Logo: - Logo module logic hệ Siemens , điều khiển có khả lâp trình đơn giản có sẵn đầu vào ứng dụng cho quy trình tự động hố cỡ nhỏ - Loại có hình LCD : Có hiển thị LCD nút để thao tác cho phép lập trình tay trực tiếp Logo qua phần mềm lầp trình máy tính - Loại khơng có hình LCD : Khơng có hiển thị nút để thao tác Dùng phần mềm lập trình máy tính nạp vào Logo để chạy, logo nối thêm module mở rộng tới đầu vào đầu Logo có hai loại vói nguồn điện cung cấp 24V 230V: - Loại bình thường có đầu vào đầu - Loại lớn có 12 đầu vào đầu - Loại LB11 có 12 đầu vào đầu mở rơng thêm vào- 2.2 Sơ đồ khối điều khiển LOGO Thông thường, Logo thường có số khối sau: Nguồn Đầu vào Đầu Module với nắp bao phủ Panel điều khiển ( khóa ) Màn hiển thị LCD AS kết nối giao diện * Bảng thông số kỹ thuật họ Logo B ản g 1.1: Thông số đặc tính họ LOGO * Khả mở rộng LOGO * Đối với version LOGO! 12/24 RC/RCo LOGO! 24/24o: Khả mở rộng: modul digital modul analog: Bản g 1.2: Thông số đặc tính mở rộng họ LOGO * Đối với version LOGO! 24 RC/RCo LOGO! 230 RC/Rco: Khả mở rộng: modul digital modul analog: B ảng 1.3: Thơng số đặc tính mở rộng họ LOGO *Phương pháp kết nối LOGO - Kết nối đầu vào số * Cách đấu dây họ LOGO!230: Hình 1.2: Sơ đồ đấu dây họ LOGO!230 Việc dây cho đầu vào chia thành hai nhóm, nhóm đầu vào Các đầu vào nhóm cấp pha điện áp Các đầu vào hai nhóm cấp pha khác pha điện áp * Cách đấu dây họ LOGO! AM2: Hình 1.3: Sơ đồ đấu dây họ LOGO! AM2 * Cách đấu dây họ LOGO! AM2 PT100 Hình 1.4: Sơ đồ đấu dây họ LOGO! AM2 PT100 - Kết nối đầu số: * Đối với đầu dạng relay: Ta kết nối nhiều dạng tải khác vào đầu Ví dụ: đèn, motor, contactor, relay… Tải trở: tối đa 10A Tải cảm: tối đa 3A Sơ đồ kết nối sau: Hình 1.5: Sơ đồ đấu dây đầu relay LOGO * Đối với đầu dạng transistor: Tải kết nối vào đầu LOGO phải thoả điều kiện sau: dòng điện khơng vượt 0.3 A Sơ đồ kết nối sau: Hình 1.6: Sơ đồ đấu dây đầu Transistor LOGO *Kết nối với modul analog output LOGO! AM Hình 1.7: Sơ đồ đấu dây Analog LOGO BÀI : CÁC CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA LOGO Các cổng logic 1.1 Cổng AND – VÀ * Sơ đồ nối thể tiếp diểm * Biểu tượng hàm: * Bảng trạng thái: I1 I2 I3 Q 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 * Kết luận: - Đầu = tất đầu vào - Đầu = có đầu vào = 1.2 Cổng OR – HOẶC *Sơ đồ nối biểu tiếp điểm *Biểu tượng hàm * Bảng trạng thái : I1 I2 I3 Q 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 * Kết luận: - Đầu =1 có đầu vào =1 - Đầu =0 tất đầu vào = 10 - Phương pháp 1: sử dụng hàm hàm ghi xóa * Bước 4: Kết nối cấu chấp hành, nạp chương trình chạy cấu chấp hành - Kết nối cấu chấp hành : Với Logo ! có tín hiệu vào 220V xoay chiều, cổng rơ le, ta kết nối với cấu chấp hành theo sơ đồ sau Hình 4.35: Kết nối Logo ! với cấu chấp hành 90 - Nạp chương trình chạy cấu chấp hành Sau thực việc kết nối Logo ! với ngoại vi, ta tiến hành down load chương trình viết máy tính xuống Logo ! chạy cấu chấp hành D2 Mạch điều khiển hai động làm việc theo thời gian * Bước 1: Phân tích quy trình làm việc - Xác định quy trình làm việc phụ tải : Chúng ta xác định quy trình làm việc phụ tải thơng qua mạch động lực điều khiển động pha làm việc tuần tự, dùng rơ le thời gian sau : Hình 4.36: Mạch động lực, điều khiển động làm việc - Quy trình làm việc : - Quy trình làm việc mô tả sau : + Ấn M1 (3;5) Công tắc tơ K1 (7;4) có điện, tiếp điểm thường mở K1(3;5) đóng lại trì, đồng thời rơle thời gian có điện, chuẩn bị cấp nguồn cho CTT K2 Các tiếp điểm K1 (2;8), (4;10), (6;12) mạch động lực đóng lại cấp nguồn cho động M khởi động động M1 làm việc, tiếp điểm thường mở K1 (6;15) đóng lại, đèn xanh sáng báo động làm việc + Sau thời gian chỉnh định rơle thời gian, tiếp điểm T1(9 ;11) đóng lại CTT K2 (13;4) có điện tiếp điểm thường mở K2(11;9) đóng lại trì Đồng thời tiếp điểm mạch động lực K2 (14;20), (16;22), (18;24) đóng động làm việc, tiếp điểm thường mở K2 (6;17) đóng lại, đèn vàng sáng báo động làm việc + Muốn dừng động ta ấn nút D + Bảo vệ tải cho động dùng rơ le nhiệt RN 91 + Để bảo vệ ngắn mạch ta dùng Aptomat TA + Nếu động chưa làm việc, ta điều khiển chạy động động khơng thể làm việc bị khóa tiếp điểm T1 + Ấn D dừng máy * Xác định mối quan hệ logic tín hiệu đầu vào đầu : - Lựa chọn thiết bị điều khiển: Nút ấn M: thường mở Nút ấn D: thường đóng Tiếp điểm rơ le nhiệt RN: thường đóng Sơ đồ kết nối với sau: Hình 4.37: Sơ đồ lựa chọn kết nối tín hiệu điều khiển với CPU Ta có quan hệ lơ gic tín hiệu vào/ra theo giản đồ thời gian sau : 92 Hình 4.38: Giản đồ thời gian biểu diễn quan hệ đại lượng * Bước 2: Khai báo địa đầu vào- đầu - Địa đầu vào I1 : M ( nút ấn mở máy, thường mở ) I2 : D( nút dừng động – Thường đóng ) I3 : RN ( tiếp điểm thường đóng rơle nhiệt để bảo vệ tải động cơ) Q1 : K1 ( cuộn dây công tắc tơ K1 ) Q2 : K2 ( cuộn dây công tắc tơ K2 ) * Bước : Chương trình điều khiển mạch điều khiển Trên sở Quy trình làm việc, giản đồ thời gian địa vào/ra ta tiến hành viết chương trình phần mềm Logo ! soft sau: - Phương pháp 1: sử dụng hàm 93 - Phương pháp 2: sử dụng hàm hàm ghi xóa * Bước 4: Kết nối cấu chấp hành, nạp chương trình chạy cấu chấp hành - Kết nối cấu chấp hành : Với Logo ! có tín hiệu vào 220V xoay chiều, cổng rơ le, ta kết nối với cấu chấp hành theo sơ đồ sau Hình 4.39: Kết nối Logo ! với cấu chấp hành 94 - Nạp chương trình chạy cấu chấp hành Sau thực việc kết nối Logo ! với ngoại vi, ta tiến hành down load chương trình viết máy tính xuống Logo ! chạy cấu chấp hành 2.3.5 Mơ hình mạch điện động cấp tốc độ E1 Mạch điện thay đổi tốc độ ∆/YY nút bấm * Bước 1: Phân tích quy trình làm việc - Xác định quy trình làm việc phụ tải : Chúng ta xác định quy trình làm việc phụ tải thơng qua mạch động lực điều khiển động thay đổi tốc độ với hai cấp tốc độ nút bấm sau: Hình 4.40: Mạch động lực điều khiển động hai cấp tốc độ nút bấm Mạch hoạt động sau : + Cấp nguồn cho mạch điện : Đóng AP + Chạy tốc độ thấp: Ấn M1(3;5) Cơng tắc tơ K1 (9;4) có điện, tiếp điểm thường mở K1 (3;5) đóng lại trì, đèn xanh sáng, tiếp điểm thường đóng K1 (13;15) mở khống chế khoá chéo K2, K3 (15;4) Đồng thời tiếp điểm mạch động lực K1 (2;8), (4;10), (6;12) đóng cấp nguồn cho động M làm việc chế độ nối dây + Chạy tốc độ cao: Ấn M2 (5;7) Công tắc tơ K1 (9;4) điện, tiếp điểm thường đóng K1 (13;15) đóng lại Cơng tắc tơ K2, K3 (15;4) có điện, tiếp điểm thường mở K2(11;13) đóng lại trì, (đèn vàng sáng), tiếp điểm thường 95 đóng K2(7;9) mở khống chế khố chéo tốc độ thấp Đồng thời tiếp điểm mạch động lực K2 (2;26), (4;24), (6;22), K3 (14;20), (16;20), (18;20) đóng, động M chuyển sang làm việc với chế độ nối YY dây + Dừng máy: Muốn dừng máy ấn D ngắt điện toàn mạch điều khiển, động dừng hoạt động Muốn kết thúc trình làm việc ta ngắt AP + Thiết bị bảo vệ: Khi xảy tải, tùy vào tốc độ làm việc động ( tương ứng với chế độ đấu ∆ YY) rơle nhiệt RN1, RN2 tác động, tiếp điểm thường đóng RN(8;N) mở ngắt mạch điều khiển Khi có cố ngắn mạch AP tác động, cắt điện toàn hệ thống * Xác định mối quan hệ logic tín hiệu đầu vào đầu : - Lựa chọn thiết bị điều khiển: Nút ấn M1 , M2: thường mở Nút ấn D: thường đóng Tiếp điểm rơ le nhiệt RN: thường đóng Sơ đồ kết nối với sau: Hình 4.41: Sơ đồ lựa chọn kết nối tín hiệu điều khiển với CPU Ta có quan hệ lơ gic tín hiệu vào/ra theo giản đồ thời gian sau : 96 Hình 4.1: Giản đồ thời gian biểu diễn quan hệ đại lượng * Bước 2: Khai báo địa đầu vào- đầu - Địa đầu vào I1 : M1 ( nút ấn mở máy, thường mở ) I2 : M2 ( nút ấn mở máy, thường mở ) I3 : D( nút dừng động – Thường đóng ) I4 : RN ( tiếp điểm thường đóng rơle nhiệt để bảo vệ tải động cơ) Q1 : K1 ( cuộn dây công tắc tơ K1, động chạy tốc độ thấp ) Q2 : K2 ( cuộn dây công tắc tơ K2 , động chạy tốc độ cao) Q3 : K3 ( cuộn dây công tắc tơ K3 , động chạy tốc độ cao) * Bước : Chương trình điều khiển mạch điều khiển Trên sở Quy trình làm việc, giản đồ thời gian địa vào/ra ta tiến hành viết chương trình phần mềm Logo ! soft sau: - Phương pháp 1: sử dụng hàm 97 - Phương pháp 2: sử dụng hàm hàm ghi xóa * Bước 4: Kết nối cấu chấp hành, nạp chương trình chạy cấu chấp hành - Kết nối cấu chấp hành : Với Logo ! có tín hiệu vào 220V xoay chiều, cổng rơ le, ta kết nối với cấu chấp hành theo sơ đồ sau 98 Hình 4.2: Kết nối Logo ! với cấu chấp hành - Nạp chương trình chạy cấu chấp hành Sau thực việc kết nối Logo ! với ngoại vi, ta tiến hành down load chương trình viết máy tính xuống Logo ! chạy cấu chấp hành E2 Mạch điện thay đổi tốc độ ∆/YY có khống chế thời gian * Bước 1: Phân tích quy trình làm việc - Xác định quy trình làm việc phụ tải : Chúng ta xác định quy trình làm việc phụ tải thơng qua mạch động lực điều khiển động thay đổi tốc độ với hai cấp tốc độ sau: 99 Hình 4.3: Mạch động lực, điều khiển động thay đổi tốc độ với cấp tốc độ - Quy trình làm việc : + Cấp nguồn cho mạch điện : Đóng AP + Chạy tốc độ thấp: Ấn M Công tắc tơ K1 (A;5) có điện, tiếp điểm thường mở K1 (1;3) đóng lại trì, đèn xanh sáng, tiếp điểm thường đóng K1 (1;6) mở khống chế khoá chéo K2, K3 (1;6) Đồng thời tiếp điểm mạch động lực K1 (2;8), (4;10), (6;12) đóng cấp nguồn cho động M làm việc chế độ nối ∆ dây + Chạy tốc độ cao: Khi công tắc tơ K1 (A;5) có điện, tiếp điểm thường mở K1 (1;3) đóng lại trì đồng thời rơle thời gian T(2;7) có điện Sau thời gian đặt tiếp điểm thường đóng mở chậm T(5;8) mở cơng tắc tơ K1 (A;5) điện, tiếp điểm thường đóng K1 (1;6) đóng lại Tiếp điểm thường mở đóng chậm T(6;8) đóng lại Cơng tắc tơ K2, K3 (1;6) có điện (đèn vàng sáng), tiếp điểm thường đóng K2(A;5) mở khống chế khoá chéo tốc độ thấp Đồng thời tiếp điểm mạch động lực K2 (2;18), (4;16), (6;14), K3 (8;20), (10;20), (12;20) đóng động M chuyển sang làm việc với chế độ nối YY dây + Dừng máy: Muốn dừng máy ấn D ngắt điện toàn mạch điều khiển, động dừng hoạt động Muốn kết thúc trình làm việc ta ngắt AP + Thiết bị bảo vệ: Khi xảy tải, tùy vào tốc độ làm việc động ( tương ứng với chế độ đấu ∆ YY) rơle nhiệt RN1, RN2 tác động, tiếp điểm thường đóng RN(8;N) mở ngắt mạch điều khiển Khi có cố ngắn mạch AP tác động, cắt điện toàn hệ thống * Xác định mối quan hệ logic tín hiệu đầu vào đầu : - Lựa chọn thiết bị điều khiển: Nút ấn M: thường mở 100 Nút ấn D: thường đóng Cơng tắc hành trình: thường đóng Tiếp điểm rơ le nhiệt RN: thường đóng Sơ đồ kết nối với sau: Hình 4.42: Sơ đồ lựa chọn kết nối tín hiệu điều khiển với CPU Ta có quan hệ lơ gic tín hiệu vào/ra theo giản đồ thời gian sau : Hình 4.43: Giản đồ thời gian biểu diễn quan hệ đại lượng 101 * Bước 2: Khai báo địa đầu vào- đầu - Địa đầu vào I1 : M ( nút ấn mở máy, thường mở ) I2 : D( nút dừng động – Thường đóng ) I3 : RN ( tiếp điểm thường đóng rơle nhiệt để bảo vệ tải động cơ) Q1 : K1 ( cuộn dây công tắc tơ K1 ) Q2 : K2 ( cuộn dây công tắc tơ K2 ) Q3 : K3 ( cuộn dây công tắc tơ K3 ) * Bước : Chương trình điều khiển mạch điều khiển Trên sở Quy trình làm việc, giản đồ thời gian địa vào/ra ta tiến hành viết chương trình phần mềm Logo ! soft sau: - Phương pháp 1: sử dụng hàm - Phương pháp 2: sử dụng hàm hàm ghi xóa 102 * Bước 4: Kết nối cấu chấp hành, nạp chương trình chạy cấu chấp hành - Kết nối cấu chấp hành : Với Logo ! có tín hiệu vào 220V xoay chiều, cổng rơ le, ta kết nối với cấu chấp hành theo sơ đồ sau 220V M D RN 0V L M I1 I2 Q1 I3 I4 Q2 I5 I6 AI1 AI2 Q3 0V K1 K2 K3 220V Hình 4.44: Kết nối Logo ! với cấu chấp hành 103 Q4 - Nạp chương trình chạy cấu chấp hành Sau thực việc kết nối Logo ! với ngoại vi, ta tiến hành down load chương trình viết máy tính xuống Logo ! chạy cấu chấp hành 104 ...BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH CƠ NHỎ 1. Tổng qt điều khiển lập trình * Định nghĩa, khái niệm điều khiển nối cứng điều khiển lập trình - Hệ thống điều khiển cơng nghiệp... đầu vào =1 11 1.4 Cổng NAND – VÀ ĐẢO *Sơ đồ nối biểu tiếp điểm * Biểu tượng hàm * Bảng trạng thái : I1 I2 I3 Q 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 12 Hàm = tất dầu vào Hàm =1 có đầu vào hàm =0 1. 5 Cổng HOẶC-... hành Nhưng việc lập trình cho hệ thống khó khăn lúc khơng có thiết bị lập trình chun dùng hỗ trợ cho cơng việc lập trình Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (Programmable