CHƢƠNG 4 CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG Mễ HèNH
4.1. ĐỘNG CƠ HỘP SỐ 24VDC
Động cơ hộp số 24VDC dựng cho pallet và cần gạt. Thụng số kỹ thuật: - Nguồn 24 VDC. - Tốc độ 70vũng/phỳt. - Cụng suất 7 W. - Khối lƣợng 150 g. - Đƣờng kớnh trục 6 mm. - Hệ số giảm tốc là 60:1. Hỡnh 4.1 Động cơ hộp số 24VDC 4.2. ĐỘNG CƠ HỘP SỐ 12VDC
Động cơ 12VDC đƣợc sử dụng làm cần gạt nƣớc cho ụtụ. Trong mụ hỡnh, nú đƣợc dựng quay visme bi cho cơ cấu truyền động nõng, hạ và ngang.
Thụng số kỹ thuật: - Nguồn 12 VDC. - Tốc độ 40-60 vũng/phỳt. - Cụng suất 50 W. - Khối lƣợng 1,3 kg. Hỡnh 4.2 Động cơ hộp số 12VDC
5.3. RELAY TRUNG GIAN OMRON LY2N AC220/240
Relay là thiết bị điện dựng để đúng cắt mạch điện điều khiển, bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch động lực [3].
Relay trung gian Omron LY2N AC220/240 là Relay loại tiếp điểm kiểu DPDT (số cực) cú đốn, 8 chõn cú 2 cặp tiếp điểm (2 NO và 2 NC) dựng cho điều khiển logic và cỏc ứng dụng về điều khiển cụng suất.
Hỡnh 4.3 Relay LY2N AC220/240
Thụng số kỹ thuật:
- Kớch thƣớc: 36x28x21,5 mm.
- Chịu đƣợc điện ỏp: 2000 V, dũng 10 A.
- Điện ỏp cuộn dõy: 220 VAC/5A.
Sơ đồ chõn
- Chõn 1-5, 2-6 là 2 cặp NC.
- Chõn 3-5, 4-6 là 2 cặp NO để điều khiển chiều quay động cơ.
Hỡnh 4.4 Sơ đồ chõn Relay LY2N AC220/240
4.4. CẢM BIẾN QUANG
Cảm biến quang dựng để phỏt hiện nhiều dạng vật thể khỏc nhau. Khi cú ỏnh sỏng thớch hợp chiếu vào bề mặt của cảm biến quang, chỳng sẽ thay đổi tớnh chất. Tớn hiệu quang đƣợc biến đổi thành tớn hiệu điện nhờ hiện tƣợng phỏt xạ điện tử ở cực catot khi cú một lƣợng ỏnh sỏng chiếu vào. Cảm biến quang cú cỏc ƣu điểm sau:
- Khụng tiếp xỳc với vật cần phỏt hiện.
- Cú thể phỏt hiện vật từ khoảng cỏch gần hoặc xa. - Khụng bị hao mũn, tuổi thọ cao.
- Cú thời gian đỏp ứng nhanh (1ms).
- Cú thể phỏt hiện mọi loại vật thể, vật chất.
Cảm biến quang đúng vai trũ rất quan trọng trong lĩnh vực cụng nghiệp tự động húa. Trong mụ hỡnh bói đỗ xe cao tầng, 2 cảm biến quang đƣợc sử dụng là cảm biến
quang SHARP GP1A73A1 và cảm biến quang E3F-DS4C30.
4.4.1. Cảm biến quang SHARP GP1A73A1
Cảm biến quang SHARP GP1A73A1 là cảm biến để thay thế cụng tắc hành trỡnh, đƣợc sử dụng trong cỏc hệ thống cần độ chớnh xỏc cao.
Thụng số kỹ thuật:
- Loại: NPN.
- Khoàng cỏch phỏt hiện: 10 mm.
- Điện ỏp cấp: 4,5~5VDC.
- Dũng cấp: 16,5 mA.
- Dũng điện đầu ra: 8 mA.
Hỡnh 4.5 SHARP GP1A73A1
4.4.2. Cảm biến quang E3F-DS4C30
Thụng số kĩ thuật:
- Điện ỏp cấp: 6-36VDC.
- Loại : NPN.
- Dũng điện đầu ra: 200 mA. - Khoảng cỏch phỏt hiện : 30 cm .
- 3 dõy: Dõy nõu là nguồn, đen là tớn hiệu ra, xanh là GND.
Hỡnh 4.6 E3F-DS4C30
4.5. BỘ ĐỔI NGUỒN 220VAC - 12VDC
Bộ đổi nguồn xoay chiều thành điện một chiều 12V đƣợc sử dụng để chuyển đổi điện ỏp đầu vào cho cỏc thiết bị sử dụng điện 12VDC. Bảo vệ quỏ tải, quỏ ỏp. Bộ đổi nguồn 12VDC để cấp cho động cơ và cảm biến.
Thụng số kỹ thuật:
- Điện ỏp đầu vào: 220 – 240 VAC.
- Điện ỏp đầu ra: 12 VDC. - Tần số: 50-60 Hz.
- Dũng ra tối đa 5 A.
Hỡnh 4.7 Bộ đổi nguồn 220/240VAC – 12VDC
4.6. APTOMAT
Aptomat là thiết bị điện dựng để tự động cắt mạch điện, bảo vệ quỏ tải, ngắn mạch, sụt ỏp…, hồ quang đƣợc dập trong khụng khớ [3].
Thụng số kỹ thuật:
- Điện ỏp cung cấp: 250 VAC/50Hz.
- Cƣờng độ dũng điện định mức: 6 A.
Hỡnh 4.8 Aptomat
4.7. CẦU CHè
Cầu chỡ là thiết bị điện dựng để bảo vệ cỏc thiết bị điện và mạch điện trỏnh quỏ dũng điện. Trong mạng điện ta thƣờng thấy cầu chỡ bảo vệ cỏc dõy điện, cỏp, bảo vệ đồ dựng điện trong nhà, bảo vệ mỏy biến ỏp, động cơ điện [3].
4.8. NÚT NHẤN
Nỳt nhấn là loại thiết bị điện để điều khiển từ xa (cú khoảng cỏch) đúng cắt tự động mạch điện (mạch điện động cơ điện,…) [3].
Cú hai loại nỳt nhấn: nỳt nhấn thƣờng hở và nỳt ấn thƣờng đúng. Trong đồ ỏn, em sử dụng nỳt nhấn thƣờng hở.
Khi nhấn nỳt thƣờng hở thỡ tiếp điểm đúng lại, nối mạch điện. Khi bỏ tay ra, nhờ lũ xo phản, tiếp điểm trở về vị trớ ban đầu là hở mạch.
CHƢƠNG 5. ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN Mễ HèNH
5.1. GIỚI THIỆU PLC IVC
5.1.1. Khỏi niệm
IVC là PLC của hóng cụng nghệ điều khiển tự động INVT cú trụ sở tại Thõm Quyến - Trung Quốc, PLC này cú kớch thƣớc nhỏ gọn, bao gồm hai dũng IVC1 và IVC2, đõy là sản phẩm cú tớnh năng vƣợt trội, phự hợp với cỏc yờu cầu điều khiển hiện đại. PLC này đƣợc thiết kế theo cấu trỳc dạng modun, bộ xử lý cú tốc độ xử lý nhanh, dễ dàng kiểm soỏt cỏc hoạt động hệ thống. Về cơ bản modun này cú 2 cổng truyền thụng đƣợc tớch hợp sẵn và hệ thống cú thể kết nối truyền thụng qua chuẩn Profibus với cỏc modun mở rộng. Cỏc modun mở rộng này cú khả năng đếm xung I/O (Input/Output) tốc độ cao, đƣợc sử dụng cho điều khiển vị trớ chớnh xỏc [1].
5.1.2. Đặc điểm kỹ thuật
Bảng 5.1 Đặc điểm kỹ thuật PLC IVC
Chức năng IVC1 IVC2
I/O
I/O kiểu số
10 vào /06 ra, 14 vào /10 ra, 20 vào /12 ra, 24 vào /16 ra,32 vào /32 ra, 40 vào /40 ra
10 vào /06 ra, 14 vào /10 ra, 16 vào /14 ra, 24 vào /16 ra, 36 vào /24 ra Số lƣợng module mở rộng 8 4 Tốc độ xung ra 2 x 100 kHZ Phần tử Timer 100ms: T0-T209 10ms: T210 – T251
1ms: T252 – T255 Counter 16 bit đếm lờn: C0 – C199 32 bit đếm: C200 – C235 32 bit tốc độ cao: C236 – C255 Dữ liệu đăng kớ D0 –D7999 Đăng kớ bự Z0 –Z15 Dữ liệu đăng kớ đặc biệt SD0 – SD255 Tiếp điểm hỗ trợ M0 – M1999 M0 – M2047 Tiếp điểm hỗ trợ đặc biệt SM0 – SM1999 Tiếp điểm trạng thỏi S0 – S991 S0 – S1023 Ngắt Thời gian ngắt nội 3 3 Ngắt ngoại 8 16 Đếm tốc độ cao 6 6 Số cổng ngắt 8 Đầu ra PTO 2 Tổng hợp Thời gian xử lý lệnh cơ bản 0.09às 0.3às
thực
Truyển thụng
Cổng Port 0: RS-232
Port 1: RS-232/RS-485
Giao thức Modbus, Free Port,
Programming Port
Modbus, Free Port, Programming Port, N:N bus Kiểm soỏt truy cập và bảo vệ chƣơng trỡnh
Mật khẩu Upload, download,
giỏm sỏt
Upload, download, giỏm sỏt, chƣơng trỡnh con, khả năng định dạng Vụ hiệu húa upload Cú Cú Tuổi thọ của đầu ra tiếp điểm relay
220Vac/15VA 1s ON/ 1s OFF, 3.200.000 lần 220Vac/30VA 1s ON/ 1s OFF, 1.200.000 lần
220Vac/72VA 1s ON/ 1s OFF, 300.000 lần
Nguồn cấp Phạm vi điện
5.1.3. Cấu trỳc cơ bản
Hỡnh 5.1 Cấu trỳc PLC IVC1
Hỡnh 5.2 Cấu trỳc PLC IVC2
5.1.4. Truyền thụng
Mỗi loại PLC IVC đều cú 2 cổng dành cho truyền thụng là port 0 và port 1. Trong đú port 0 của PLC để giao tiếp với HMI và port 1 của PLC để truyền thụng với biến tần theo chuẩn Modbus RTU. Cú 3 giao thức truyền thụng trong PLC IVC gồm: Modbus, N:N, Free port [1].
Để thiết lập truyền thụng ta làm theo trỡnh tự nhƣ hỡnh:
Hỡnh 5.3 Thiết lập truyền thụng
Trong cửa số phần mềm AutoStation, tại cửa sổ Project Manager System Block Communication Port.
Tab Communication Port hiện ra, ta chọn port truyền thụng. Vớ dụ trong hỡnh ta chọn PLC Communication Port (0) setting chọn kiểu truyền thống Modbus Protocoolsetting.
Cửa sổ Modbus Protocool hiện ra, tiến hành chọn cỏc thụng số nhƣ: Baud rate, Data bit, Stop bit, Parity check, Station no.
5.1.4.1. Truyền thụng Modbus
Modbus là kiểu truyền thụng chớnh của PLC IVC giỳp PLC giao tiếp với biến tần và cỏc thiết bị khỏc thụng qua RS-485 trờn PORT1, hoặc chuyển đổi RS-232/RS- 485 trờn PORT0 với khoảng cỏch truyền tối đa là 1200m, tốc độ truyền tối đa là 38400bit/s.
Ngoài ra cũn giao tiếp HMI và cỏc thiết bị đo thụng qua RS-232 PORT 0 hoặc PORT 1 với khoảng cỏch truyền tối đa là 15 m, tốc độ truyền tối đa là 38400bit/s.
5.1.4.2. Truyền thụng N:N
PLC IVC1 hỗ trợ thờm truyền thụng N:N giao tiếp thụng qua cổng RS-485 PORT1, hoặc chuyển đổi RS-232/RS-485 PORT0. N:N cho phộp trao đổi dữ liệu giữa 2:32 PLC với tốc độ truyền tối đa 115200bps.
5.1.4.3. Truyền thụng Free port
Giao thức này cho phộp giao tiếp với nhiều loại định dạng dữ liệu nhờ sự hỗ trợ mó ASCII và nhị phõn. PLC cú thể giao tiếp với nhiều định dạng tựy chỉnh cựng một lỳc nhƣ biến tần, mỏy quột mó vạch và cỏc thiết bị thụng minh khỏc.
5.2. PLC IVC1-2416MAR
5.2.1. Cấu hỡnh
Cỏch gọi tờn PLC IVC1-2416 MAR nhƣ sau [1]: IVC: tờn PLC của hóng INVT.
1: Số hiệu sản phẩm mà trong đú: 1 là mini, 2 là nhỏ, 3 là trung bỡnh, 4 là lớn. 2416: 24 đầu vào, 16 đầu ra.
M: Module chớnh hoặc E: Module mở rộng.
A: Nguồn đầu vào 220VAC hoặc D: nguồn đầu vào 24VDC. R: Ngừ ra Relay hoặc T: ngừ ra Transistor.
Bảng 5.2 Thụng số PLC IVC1-2416MAR Loại Số Tƣơng tự Nguồn VAC I/0 Điện ỏp đầu vào Đầu ra Cổng vào/ Cổng com Cổng ra/ Cổng com Đầu vào Đầu ra IVC1- 2416MAR 85~264 24/16 24Vdc Relay 24/1 16/4 Khụng Khụng Loại Xung Đầu vào Đầu ra IVC1- 2416MAR Cú Cú
5.2.2. Sơ đồ nối dõy
Hỡnh 5.5 Sơ đồ nối dõy đầu vào
Y0 COM0 Y1 COM1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7COM2 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 Y16 Y17COM2 X5 X4 X3 X2 X1 X0 X26 X27 L N 24VCOM S/S AC-N AC-L PLC IVC1-2416MAR
Hỡnh 5.6 Sơ đồ nối dõy đầu ra
5.3. PHẦN MỀM AUTOSTATION
5.3.1. Giới thiệu
Phần mềm AutoStation là cụng cụ hỗ trợ lập trỡnh cho PLC của hóng INVT. AutoStation cú 3 ngụn ngữ: LAD, IL, SFC.
Để kết nối phần mềm AutoStation với PLC ta sử dụng cỏp nối trực tiếp từ PLC đến mỏy tớnh, hoặc truyền thụng theo chuẩn Modbus thụng qua cổng chuyển đổi nối tiếp, hoặc truyền Internet thụng qua modem.
Yờu cầu cấu hỡnh mỏy tớnh [1].
Bảng 5.3 Cấu hỡnh phần mềm AutoStation
Cấu hỡnh tối thiểu Cấu hỡnh đề nghị
CPU Intel pentium 233 Inter pentium 1G
Memory 64M 128M
Card màn hỡnh Độ phõn giải 640x480 Độ phõn giải 800x600
Cổng truyền thụng RS-232 kết nối với ổ cắm DB9 hoặc cổng USB
Hỗ trợ Windows 98, Windows ME, NT4.0, Windows XP,
Windows 7
Y0 COM0 Y1 COM1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7COM2 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 Y16 Y17COM2
+24V 5V X5 X4 X3 X2 X1 X0 X26 X27 L N 24VCOM S/S AC-N AC-L AC-L AC-N PLC IVC1-2416MAR
Cửa sổ làm việc.
Hỡnh 5.7 Cửa sổ làm việc phần mềm AutoStation
5.3.2. Download chƣơng trỡnh
Cỏch download chƣơng trỡnh từ PC (Personal Computer) xuống PLC nhƣ sau:
Bƣớc 1: Cài đặt USB Cable drivers PLC tại đƣờng link: http://www.dattech.com.vn/download/phan-mem/
Bƣớc 2: Kiểm tra cổng Com trong PC.
Hỡnh 5.8 Kiểm tra cổng Com PC
Hỡnh 5.9 Kiểm tra chuẩn truyền thụng AutoStation Để kết nối PC và PLC ta chọn Program port protocol. Để kết nối PC và PLC ta chọn Program port protocol.
Bƣớc 4: Cài đặt cổng Com trong phần mềm AutoStation.
Hỡnh 5.10 Cài đặt cổng Com AutoStation
Bƣớc 5: Download chƣơng trỡnh xuống phần cứng.
Nếu PLC đang ở chế độ RUN thỡ bảng thụng bỏo này sẽ xuất hiện khi ta ấn download. Chọn OK.
Hỡnh 5.11 Xuất hiện thụng bỏo 1
Sau khi nhấn OK thỡ bảng thụng bỏo sau xuất hiện. Chọn Yes.
Hỡnh 5.12 Xuất hiện thụng bỏo 2 Xuất hiện bảng thụng bỏo nhƣ hỡnh dƣới. Chọn Download. Xuất hiện bảng thụng bỏo nhƣ hỡnh dƣới. Chọn Download.
Hỡnh 5.13 Nhấn download
Nhƣ vậy là đó hoàn thành quỏ trỡnh download chƣơng trỡnh từ PC xuống PLC.
5.3.3. Một số lệnh cơ bản
Ngụn ngữ dựng trong đồ ỏn này là LAD (Ladder diagram) nờn trong mục này em xin giới thiệu một số lệnh LAD cơ bản trong phần mềm AutoStation mà đồ ỏn này sử dụng.
5.3.3.1. Thường mở
Thƣờng dựng tiếp điểm này để biểu thị hở mạch. Khi cú dũng điện 24VDC đi vào tiếp điểm thỡ nú sẽ đúng lại.
Hỡnh 5.14 Thƣờng mở Tiếp điểm thƣờng mở sẽ đúng khi giỏ trị của bit là 1. Vớ dụ:
Hỡnh 5.15 Vớ dụ thƣờng mở
5.3.3.2. Thường đúng
Thƣờng dựng tiếp điểm này để biểu thị mạch đúng. Khi cú dũng điện đi vào tiếp điểm thƣờng đúng này mạch sẽ mở.
Hỡnh 5.16 Thƣờng đúng TIếp điểm thƣờng đúng sẽ đúng khi giỏ trị của bit là 0. Vớ dụ:
Hỡnh 5.17 Vớ dụ thƣờng đúng Mạch này sẽ mở ra khi cú dũng điện đi vào M0.
5.3.3.3. Lệnh out
Dựng để phỏt tớn hiệu để điều khiển ngừ ra hoặc cỏc trung gian.
Hỡnh 5.18 Lệnh out
Giỏ trị của bit là 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 1 và ngƣợc lại. Vớ dụ:
Hỡnh 5.19 Vớ dụ lệnh out
Với mạch trờn ta điều khiển ngừ ra Y0 bằng ngừ vào thƣờng hở là M1. Nếu M1 đúng thỡ Y0 đúng. Tới khi M1 khụng cũn tỏc động thỡ Y0 mở ra. Để duy trỡ cho Y0 đúng mà M1 đó mở thỡ ta thờm tự giữ.
5.3.3.4. Lệnh set
Hỡnh 5.20 Lệnh set
Giỏ trị của cỏc bit sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 1. Khi đầu vào của lệnh này bằng 0 thỡ cỏc bit này vẫn giữ nguyờn trạng thỏi.
Vớ dụ: Hỡnh 5.21 Vớ dụ lệnh set Thƣờng mở M0 đúng thỡ Lệnh Set M1 bị tỏc động, M1 đúng. Khi M0 mở thỡ M1 vẫn giữ mức 1. 5.3.3.5. Lệnh reset Hỡnh 5.22 Lệnh reset
Giỏ trị của cỏc bit sẽ bằng 0 khi đầu vào của lệnh này bằng 1. Khi đầu vào của lệnh này bằng 0 thỡ cỏc bit này vẫn giữ nguyờn trạng thỏi.
Vớ dụ:
Hỡnh 5.23 Vớ dụ lệnh reset
Thƣờng mở M0 đúng thỡ Lệnh Reset M1 bị tỏc động, M1 mở. Khi M0 mở thỡ M1 vẫn giữ mức 1.
5.3.3.6. Timer đúng chậm TON
Ta dựng cỏc TON khi muốn trỡ hoón một khoảng thời gian rồi sau đú mới tỏc động.
Bộ TON sẽ hoạt động khi ngừ vào In đƣợc tỏc động lờn 1. Muốn dừng Timer ta dựng lệnh reset (R) hoặc ngắt nguồn vào IN của Timer.
Vớ dụ:
Hỡnh 5.25 Vớ dụ timer TON
Thƣờng mở M0 lờn 1 thỡ bộ TON đƣợc kớch. Vớ dụ trờn ta đặt TON là T1 thỡ Y0 sẽ lờn mức 1 sau 0.4s khi M0 lờn 1 và giữ nguyờn trạng thỏi.
Hỡnh 5.26 Đồ thị timer TON
Chỳ ý: Nếu đó sử dụng T1 thỡ cỏc Bộ TON khỏc khụng đƣợc sử dụng T1 lại.
5.3.3.7. Timer mở chậm TOF
Ta dựng cỏc TOF khi muốn duy trỡ một khoảng thời gian rồi sau đú mới ngừng tỏc động.
Hỡnh 5.27 Lệnh timer TOF Vớ dụ:
Hỡnh 5.28 Vớ dụ timer TOF
Thƣờng mở M0 lờn 1 thỡ bộ TOF đƣợc kớch. Vớ dụ trờn ta đặt TOF là T1 thỡ ngay lập tức Y0 sẽ lờn mức 1 và xuống mức 0 sau 0.5s và giữ nguyờn trạng thỏi.
Hỡnh 5.29 Đồ thị timer TOF
5.3.3.8. Bộ đếm lờn Counter up (CTU)
Bộ đếm lờn CTU đƣợc biểu diễn nhƣ sau:
Hỡnh 5.30 Lệnh Counter up Vớ dụ:
Hỡnh 5.31 Vớ dụ counter up
Thƣờng mở M0 đúng, bộ CTU đƣợc kớch, mỗi khi bộ CTU nhận đƣợc tớn hiệu thỡ bộ đếm CTU sẽ tăng giỏ trị lờn 1 đơn vị. Khi giỏ trị của bộ đếm CTU lớn hơn hoặc bằng giỏ trị đặt trƣớc là 3 thỡ ngừ ra C0 sẽ lờn mức 1.