Chương 6. Thiết kế hệ thống điều khiển bằng điện khí nén
6.5.4. Viết chương trình điều khiển
Sau khi đã tạo được dự án gồm tên dự án, cấu hình phần cứng , lưu vào sẽ được CPU khai báo --> S7 program--> Block, Symbols
Trong Block chứa khối OB1 để viết chương trình điều khiển chính.
Trong bảng symbols cho phép ta đặt các địa chỉ hình thức thay thế cho địa chỉ chính thức nhằm mục đích dễ dàng lập trình, dễ hiểu hơn khi kiểm soát chương trình.
Hình 6.27: Bảng Symbols
Như bảng symbol trên nút Stop được gắn với địa chỉ I0.0. Như thế khi lập trình ta có thể viết địa chỉ là “Stop” thay vì viết I0.0
+ Cách vào màn hình lập trình.
Khi vào khối OB1 để lập trình, màn hình sẽ hỏi ngôn ngữ lập trình ta chọn STL,LAD, FBD tùy ý. ở đây ta chọn ngôn ngữ LAD (Hình thang). Sau khi chấp nhận ta có màn h×nh lËp tr×nh.
Hình 6.28: Tập lệnh của S7-300 lấy trong INSERT-->Program element Các lệnh được chèn như hình vẽ (Hình 6.29). Tại các dấu hỏi chấm ta viết địa chỉ vào
đó theo chương trình điều khiển.
Hình 6.29: Các lệnh được chèn vào chương trình điều khiển Chương trình điều khiển viết xong như hình (Hình 6.30)
Tập lệnh
của S7 Chèn các
lệnh vào Chèn
network mới
Hình 6.30: Chương trình điều khiển viết xong
Sau khi viết xong chương trình có thể chạy mô phỏng trong PLCsim của phần mềm.
Nội dung mô phỏng như sau: Từ màn hình Simatic manager chọn biểu tượng mô phỏng khi đó xuất hiện màn hình mô phỏng
-CPU đang ở chế độ Stop.
- Ngõ vào IB0, ngõ ra QB0
Hình 6.31: Mô phỏng trong PLCsim
Do phần lập trình ngõ ra của ta là Q4.0 nên đổi “QB O” thành “QB4”
Hình 6.32: Download để chạy thử chương trình
Chuyển công tắc CPU về chế độ RUN. Muốn bit đầu vào bằng 1 ta nhắp chuột vào
ô tương ứng ở đây ta nhắp và nhả Start “I0.1” đầu ra Q4.0 sẽ lên 1 (dấu tích), nhắp nhả
I0.0 đầu ra sẽ mất.
Hình 6.33: Giao diện mô phỏng bằng PLCSim
Ta có thể quan sát trên màn hình lập trình bằng cách nhắp vào Debug --> Monitor.
Bây giờ ta có thể thực hiện một ví dụ lập trình mới.
6.5.5. VÝ dô
Tạo mới một dự án trong đó:
- Tên dự án “ Bai 1 tao mot du an”
- Dùng một mô đun nguồn 5A, CPU 312C, 32 ngõ vào số, 24 ngõ ra số, 2 ngõ vào tương tự, 4 ngõ ra tương tự.
- Sử dụng các lệnh logic tiếp điểm viết chương trình điều khiển động cơ
Hình 6.34: Đặt tên cho New Project
Hình 6.35: Khai báo cấu hình phần cứng
Tiếp theo ta chọn SIMATIC 300 Station , khi đó được màn hình mới và chọn SIMATIC 300 (1)
Chọn Hardware
Chọn Rack300--> Rail
Hình 6.36: Cấu hình phần cứng của PLC
Hình 6.37: Chèn các mô đun vào sẽ được cấu hình phần cứng Ta chèn các mô đun vào sẽ được cấu hình phần cứng như Hình 6.37
Khi cần đặt thuộc tính cho mô đun nào ta nháy kép vào mô đun đó. Ví dụ ta muốn thay
đổi địa chỉ mô đun DI32xDC24V, nháy kép vào ta được.
Hình 6.38: Thay đổi địa chỉ của mô đun
Vào addresses ta có thể thay đổi được đia chỉ hiện thời bằng cách bỏ “System default”
và gõ vào địa chỉ mới mong muốn.
Kết thúc ta “save” để lưu giữ và chuyển về màn hình lập trình như thực hiện ở phần trên.
6.5.6. Bài tập:
Tạo mới một dự án trong đó:
Tên dự án “ LT DK HT dong dau”
Sử dụng phần mềm Simatic Manager, PLC S7-300 để lập trình điều khiển hệ thống tự động đóng dấu trên tem nhãn niêm phong của hộp sản phẩm hoạt động theo yêu cầu công nghệ sau:
Hệ thống kết nối như hình 6.39. Ban đầu các xi lanh ở vị trí thu vào, mô tơ chấm mực ở phía ngoài. Khi có tín hiệu Start hệ thông khởi động. Xi lanh1 đẩy băng giấy vào vị trí, Xilanh 2 đẩy hộp mực vào vị trí, mô tơ 3 quay chấm mực cho con dấu. Sau khi chấm xong mô tơ 3 quay về vị trí đầu, Xilanh 2 thu về.
Hình 6.39: Hệ thống đóng dấu Trong đó:
1- Xi lanh đẩy giấy (X1) 4- Xi lanh chặn giấy (X4)
2- Xi lanh đẩy hộp mực dấu (X2) 5- Xi lanh đẩy dao cắt giấy (X5) 3- Mô tơ quay chấm mực (M3)
1. Giản đồ thời gian
Hình 6.40: Giản đồ bước các phần tử khí tác động Ghi chú: A1, A2, B1, B2, C1, C2 là các cảm biến hành trình tác động điện.
2. Lựa chọn thiết bị, khai báo phần cứng bộ điều khiển lập trình PLC và kết nối 1
2
3 4 5
X1 X2 M3
1 0 1 0 0 1
Star t A1
A2
B2 B1
C 1
C2
STT Tên phần tử Ký hiệu Thông số kỹ thuật Số lượng
1 Nút khởi động ON Putton 5A, 220v 01 chiếc
2 Nót dõng OFF Putton 5A, 220v 01 chiÕc
3 CÇu dao CD 1 pha, 15A, 380V 01 chiÕc
4 Rơ le trung gian K1; ...K6 Một chiều 24v 06 bộ
5 Mô hình đóng dấu xxx Thiết bị KFV 01Bộ
6 Nguồn câp khí xxx Thiết bị KFV 01Bộ
7 Dây dẫn điện PVC 1x 0,75 10 mét
8 Mô đun nguồn PS....
PLC –S7300
01 module
9 Mô đun xử lý CPU... 01 module
10 Mô đun mở rộng đầu vào số DI.... 01module
11 Mô đun mở rộng đầu ra số DO... 01 module
12 Bộ dụng cụ lắp đặt Kìm, tuốc lô vít.... 01 bộ
.... ...
Hình 6.41: Lựa chọn thiết bị cho một nhóm thực tập b. Khai báo phần cứng bộ điều khiển lập trình PLC
Sử dụng phần mềm simatic manager khai báo phần cứng (hardware) theo thứ tự các bước :
Đặt tên New project Insert station simatic 300 Hardware Rack 300 Rail;
Lựa chọn và khai báo các mô đun lần lượt mô đun chính rồi đến mô đun mở rộng (chú ý mã của, các thông số và vị trí khai báo của mô đun liên quan tới địa chỉ quản lý dữ liệu) ;
Lưu cấu hình phần cứng của bộ PLC đã khai báo.
c. Kết nối thiết bị phần cứng
+ Kết nối mạch động lực (Mạch khí nén)
4 2
5 1
3
1Y1 2Y1
50% 50%
A1 A2
4 2
5 1
3
1Y2 2Y2
50% 50%
B1 B2
4 2
5 1
3
1Y3 2Y3
50% 50%
Hình 6.42: Sơ đồ mạch khí nén + Kết nối PLC với các phần tử vào, ra
- Các phần tử đầu vào kết nối với mô đun mở rộng đầu vào - Các phần tử chấp hành kết nối với mô đun mở rộng đầu ra
- Kết nối nguồn cho PLC và cuộn dây rơ le (nguồn một chiều 24v cấp cho PLC)
Hình 6.43: Sơ đồ kết nối PLC
3. Xác định địa chỉ miền nhớ cho các phần tử vào ra và các phân tử trung gian của bộ
®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC a. Các phần tử đầu vào D I4.0 ; M I4.1;
b. Các phần tử chấp hành
(1Y1) K1 Q8.0 ; (2Y1) K2 Q8.1;
(1Y2) K3 Q8.2; (2Y2) K4 Q8.3;
(1Y3)K5 Q8.4; (2Y3)K6 Q8.5 c. Các phần tử trung gian và biến cờ M Bé thêi gian Timer : S- ODT BiÕn cê M0.0 – M0.7
4. LËp tr×nh ®iÒu khiÓn
Sử dụng phần mềm “Trình quản lý Simatic S7- 300” và tập lệnh của nó viết chương trình điều khiển hệ thống đóng dấu như sau:
5. Nạp chương trình và chạy thử
a. Cấp nguồn cho thiết bị lập trình điều khiển + Nguồn (+)/(-) 24v DC cho PLC
+ Nguồn khí cho phần tử chấp hành b. Chuẩn bị và nạp chương trình
+ Bật công tắc chuyển đổi chế độ làm việc của thiết bị lập trình về vị trí Reset để xãa bé nhí.
+ Bật công tắc chọn chế độ Stop, download chương trình lên thiết bị điều khiển lập tr×nh
c. Chạy thử
+ Bật công tắc chọn chế độ Run, chạy thử chương trình, sửa lỗi + Kiểm tra hoàn thiện.
6. Một số lỗi thường gặp và phương pháp khắc phục
STT Hư hỏng (lỗi) Nguyên nhân PP khắc phục 1 Phần cứng
không tác động
Kết nối không tiếp xúc Kiểm tra, nối lại cho tiếp xúc tèt
2 Chương trình chạy sai.
Lệnh, giải thuật chưa
đúng
Kiểm tra lại lệnh, và giải thuật 3 Thao tác, vận
hành
Không đúng trình tự, và yêu cầu điều khiển
Thao tác đúng trình tự
Bảng 6.8 Một số lỗi thường gặp và phương pháp khắc phục
2.0 1.0
2.0 1.0
1.5 1.3 1.4
1.2 1.1
Câu hỏi và Bài tập chương 6
1. Cho sơ đồ mạch khí nén như hình vẽ:
Hình 6.44 Sơ đồ mạch khí nén điều khiển 2 cơ cấu chấp hành a. Nêu tên và ghi ký hiệu các thiết bị trong sơ đồ;
b. Thuyết minh sơ đồ mạch khí nén trên;
c. Thiết kế mạch điện - khí nén điều khiển 1.0 và 2.0 theo cùng quy trình hoạt
động trên.
2.0 1.0
1.7 1.6
1.5
1.2 1.1
1.3 1.4
2. Cho sơ đồ mạch khí nén như hình vẽ:
Hình 6.45 Sơ đồ mạch khí có điều khiển tốc độ cho 1 cơ cấu chấp hành a. Nêu tên và ghi ký hiệu các thiết bị trong sơ đồ;
b. Thuyết minh sơ đồ mạch khí nén trên;
c. Thiết kế mạch điện - khí nén điều khiển 1.0 và 2.0 theo cùng quy trình hoạt
động trên.
1.7 1.0
2.0 1.8
1.6 1.3
1.4 1.5 1.2
1.1
3. Cho sơ đồ mạch khí nén như hình vẽ:
Hình 6.46 Sơ đồ mạch khí có điều khiển tốc độ cho 2 cơ cấu chấp hành
a. Nêu tên và ghi ký hiệu các thiết bị trong sơ đồ;
b. Thuyết minh sơ đồ mạch khí nén trên;
c. Thiết kế mạch điện - khí nén điều khiển 1.0 và 2.0 theo cùng quy trình hoạt
động trên.
4. Cho các sơ đồ mạch khí sau:
Yêu cầu:
- Chú thích tên và giải thích chức năng của từng phần tử trong sơ đồ.
- Thiết kế sơ đồ mạch điện - khí nén.
- Phân tích nguyên lý làm của mạch điện - khí nén.
4 2
5 1
3
A0 A1
2
1 3
A0
50%
2
1 12
3
2
1 3
A1
1 2 1
2
1 3
2
1 3
Hình 6.47. Mạch khí nén tự động đảo chiều Xy lanh
40% 40%
4 2
5
1 3
X1 X2
4 2
5
1 3
Y1 Y2
2
1 3
1S2 1S3 2S1 2S2
1.0 2.0
1v1
1v2
2v1 2v2
2v3
Hình 6.48. Mạch khí nén điều khiển tốc độ của 2 Xy lanh
4 2
5 13
A0 A1 2S
4 2
5 1 3
50% 50% 50% 50%
2
1 3
A0
2
1 3
1 2 1
2
1 3
A1
2
1 3
2S
2
12 1
3
Hình 6.49. Mạch khí nén điều khiển đảo chiều 2 Xy lanh (sử dụng 3 CTHT)
40% 40%
4 2
5 1 3
4 2
5 1 3
1S2 1S3 2S1 2S2
2
1 3
2
1 3
2S1
2
1 3
1S2 2
1 3
2S2
2
1 3
1S3
2
1 3
1 2 1
2
1 3
1v1
1.0 2.0
ss1 s s2
1v2
1v3 1v4
2v1 2v2
2v3
2v4
2v5
4 2
5
1 3
X1 X2
4 2
5 1
3 Y1
2
1 3
1 2 1
A0 A1
60%
1
2
3
V 1 V 2
1.0
Hình 6.51. Mạch khí nén điều khiển đảo chiều 1 Xy lanh (có điều chỉnh tốc độ)
4 2
5 1 3
2
1 3
4 2
5 1 3
2
1 3
A1
2
1 3
A0 30%
2
1 12
3 2
1 3
1 2 1
A0 A1
60%
1 2
3
open
Hình 6.52.Mạch khí nén điều khiển tự động đảo chiều 1 Xy lanh
5. Một cánh cửa đóng, mở được điều khiển bằng hệ thống truyền động điện - khí nén nh sau:
Nhấn 1 trong hai nút S1 hoặc S2 xy lanh tác động 2 phía đi ra làm mở cánh cửa.khi nhả nút nhấn cánh cửa sẽ chờ một khoảng thời gian thì xy lanh mới được đi vào
đóng cánh cửa.
Yêu cầu:
- Hãy vẽ sơ đồ mạch điều khiển điện - khí nén.
- Chú thích tên và giải thích chức năng của từng phần tử trong sơ đồ - Phân tích nguyên lý làm việc của mạch.
6. Một thanh truyền của một xy lanh tác động 2 phía được di chuyển đi ra bằng cách tác động vào nút nhấn, cuối hành trình đồng thời đạt đến áp suất bằng 10 bar thì xy lanh sẽ tự quay về.
Yêu cầu:
- Hãy vẽ sơ đồ mạch điều khiển điện - khí nén.
- Chú thích tên và giải thích chức năng của từng phần tử trong sơ đồ - Phân tích nguyên lý làm việc của mạch.
7. Những thùng carton cần được mang đến băng tải khác, nhấn nút Start xy lanh A đi ra chậm nâng thùng carton lên phía trên, đến cuối hành trình xy lanh B đi ra chậm để
đẩy thùng carton vào băng tải. Sau đó xy lanh B đi trở vào, đến cuối hành trình xy lanh A tiếp tục đi vào hoàn tất một chu trình.
Yêu cầu:
- Hãy vẽ sơ đồ mạch điều khiển điện - khí nén.
- Chú thích tên và giải thích chức năng của từng phần tử trong sơ đồ - Phân tích nguyên lý làm việc của mạch.
8. Một chi tiết bằng nhôm cần được đóng nhãn hiệu được điều khiển bằng hệ thống
điện- khí nén như sau:
Nhấn nút Start xy lanh tác động 2 phía đi ra chậm để đẩy chi tiết vào vị trí dập, sau đó xy lanh tác động 2 phía B đi ra để đóng nhãn hiệu chi tiết, cuối cùng cả 2 xy lanh A và B đều trở về cùng một lúc.
Yêu cầu:
- Hãy vẽ sơ đồ mạch điều khiển điện - khí nén.
- Chú thích tên và giải thích chức năng của từng phần tử trong sơ đồ.
- Phân tích nguyên lý làm việc của mạch.
Nhấn 1 nút nhấn xy lanh 1.0 đi ra với thời gian T1=0,6s đồng thời đẩy chi tiết vào bộ phận kiểm tra, đến cuôí hành trình và chờ một khoảng thời gian T2-1s sau đó xy lanh 1.0 quay trở về với thời gian T3=0,4s.Chu trình được điều khiển tự động ( Yêu cầu khi hết phôi để kiểm tra thì chu trình tự dừng lại).
Yêu cầu:
+ Vẽ mạch điều khiển điện - khí nén + Phân tích nguyên lý làm việc của mạch.
10. Một chi tiết cần khoan 4 lỗ giống nhau được điều khiển bởi hệ thống sau:
Chi tiết được đặt vào bằng tay, nhấn nút Start xy lanh A mang đầu khoan sẽ đi ra thực hiện chuyển động khoan lỗ thứ nhất, cuối hành trình quay trở về. Sau đó xy lanh B đi vào để di chuyển chi tiết đến lỗ khoan thứ hai, xy lanh A đi ra thực hiện khoan lỗ khoan thứ hai rồi lùi về , xy lanh C đi vào để di chuyển chi tiết đến lỗ khoan thứ ba, xy lanh A lại đi ra thực hiện khoan lỗ thứ ba rồi đi về, xy lanh B đi ra để di chuyển chi tiết đến lỗ khoan thứ tư sau đó xy lanh A lại đi ra thực hiện khoan lỗ khoan thứ tư rồi lùi về, xy lanh C đi ra để trở về vị trí ban đầu và hoàn tất một chu trình khoan.
Yêu cầu:
+ Vẽ mạch điều khiển điện - khí nén + Phân tích nguyên lý làm việc của mạch.
11. Trình bày các phép biến đổi của đại số Boole.