CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MỘT VÀI MÔ HÌNH THỰC HÀNH PHỤC VỤ GIẢNG DẠY MÔN HỌC PLC
2.4.1. Phân tích xây dựng cấu hình mô hình điều khiển nhiệt độ
PLC nói chung và PLC Mitsubishi nói riêng đều có những chức năng riêng ngoài chức năng logic thông thường. Đó là các modul mở rộng chuyên dụng cho những trường hợp đặc biệt của điều khiển quá trình. Một trong những modul chức năng đó là modul điều khiển nhiệt độ. Mitsubishi có hai modul tích hợp điều khiển nhiệt độ đó là FX-2AD-PT và FX-4AD-TC.Các modul này được ghép nối trực tiếp với CPU qua cáp mở rộng và có khả năng đọc vào tín hiệu tương tự từ cảm biến nhiệt độ và xuất ra tín hiệu dạng số đểu điều khiển đóng cắt tải nhiệt theo luật điều khiển PID.
Để xây dựng mô hình điều khiển nhiệt độ cần dựa trên nguyên tắc điều khiển vòng kín sau
GIAO DIệN hmI PLC Và MODUL TíCH HợP
MạCH CÔNG SUÊT
CảM BIếN
D¢Y §èT
lò NHIệT
§ÇU §O
Hình 2.18: Sơ đồ cấu trúc mô hình điều khiển nhiệt độ
Các thiết bị chính trong mô hình gồm: PLC và modul tích hợp, màn hình GOT, Cảm biến nhiệt độ PT-100 và Thermocouple, Điện trở đốt nóng, Mạch công suất dùng SSR đóng cắt tải nhiệt theo phương pháp tỉ lệ thời gian.
2. 4.2. Chọn thiết bị cho mô hình điều khiển nhiệt độ
- Các thiết bị cần dễ tìm và đồng bộ
- Các thiết bị cần đảm bảo chức năng và giá cả vừa phải đối với một phòng thực hành.
1.Chọn PLC
Chọn loại PLC của Mitsubishi loại ngõ vào ra transistor phổ biến nhất.
Chọn PLC FX2N-32MT
Hình 2.19: PLC FX2N-32MT
PLC FX2N-32MT-ESS/UL Số ngõ vào số: 16.
Số ngõ ra số: 16, Transistor.
Nguồn cung cấp: 240 VAC.
2. Chọn màn hình cảm ứng HMI Như mô hình băng tải.
- Chọn màn hình HMI F940GOT-LWD-E 3. Chọn modul mở rộng
Bắt buộc phải chọn các modul sau a) Chọn modul mở rộng FX-2AD-PT
Hình 2.20: Modul FX-2AD-PT
Bảng thông số kỹ thuật:
Bảng 2.2: Bảng thông số kỹ thuật của modul FX-2AD-PT Có thể chọn nhiệt độ Centigrade hay Fahrenheit Chỉ tiêu
Centigrade Fahrenheit
Số kênh 2
Khoảng giá trị tín hiệu hợp lệ ở ngõ vào
Cảm biến bạch kim PT100(100Ω), 3 dây, 2 kênh (CH1,CH2), 3850PPM/ độ C (DIN 43760) Dòng vào từ cảm biến 1mmA (Cảm biến: PT100 100Ω)
Khoảng bù nhiệt -100ºC đến +600ºC -148 đến 1112ºF
Độ phân giải 0,2ºC 0.36ºF
Độ chính xác toàn bộ ±1% độ chia ( của khoảng bù nhiệt) 12 bít(kể cả dấu) cảu tín hiệu liên tục ở ngõ vào) Ngõ ra tín hiệu số Khoảng giá trị -1000 đến
+6000
Khoảng giá trị -1480 đến +11120
Tốc độ chuyển đổi tín
hiệu 15ms cho 2 kênh
Sự cách ly Cach ly quan giữa mạch số và mạch tín hiệu liên tục
Nguồn cấp điện
Được cấp từ điện nguồn 24V DC, 50mA từ ngoài và nguồn 5V, 30mA từ PLC
Đặc tính vào/ra Mô-đun chiếm 8 ngõ vào/ra
b) Chọn modul mở rộng FX-4AD-TC
Hình 2.21: PLC FX2N-32MT
Bảng thông số kỹ thuật:
Bảng 2.3: Bảng thông số kỹ thuật của modul FX-4AD-TC
Nhiệt độ Centigrade Nhiệt độ Fahrenheit Chỉ tiêu Giá trị ºC và ºF đồng thời tồn tại và được đọc từ bộ nhớ đệm
BFM
Tín hiệu vào
Cặp nhiệt điện: Loaij K hay J (có thể dùng cho từng kênh), 4 kênh
Loại
K -100ºC đến +1200ºC Loại
K -148ºF đến +2192ºF Khoảng nhiệt độ
Loại
J -100ºC đến +600ºC Loại
J -148ºF đến +1112ºF Giá trị chuyển đổi 12 bit được lưu dưới dạng số bù hai 16 bit
Loại
K -1000 đến 12000 Loại
K -1480 đến 21920 Tín hiệu số ngõ ra
Loại
J -1000 đến 6000 Loại
J -1480 đến 11120 Loại
K 0.4ºC Loại
K 0.72ºF
Độ phân giải
Loại
J 0.4ºC Loại
J 0.54ºF
Độ chính xác toàn
bộ/ độ chia ±(0.5% khoảng nhiệt độ +1ºC)/điểm đông đặc của nước 0ºC/32ºF Tốc độ chuyển đổi 240ms ±2% x 4 kênh (kênh không dùng không được chuyển đổi 4.Chọn cảm biến nhiệt độ PT-100
Chọn loại cảm biến có dải đo vừa phải của hãng Omron Cảm biến nhiệt độ E52MY 0-4000C
Mã hàng: E52MY-PT100. Nhà sản xuất: Omron Cảm biến nhiệt độ E52MY-PT100
Dải đo: 0-4000C Chiều dai can:20 cm Cấp chính xác: B
Cách điện cho dây dẫn bên trong: Ceramic Vật liệu bảo vệ ống: SUS 316 ống đúc
Loại dây dẫn: 3 dây dẫn
Hình 2.22: Cảm biến PT-100 5. Chọn cặp nhiệt điện Thermocouple
Chọn loại cảm biến có dải đo vừa phải của hãng Omron Chọn Thermocouple của Omron
Mã hàng: E52-CA1D M6 2M . Dải đo: 0°C ~ 400°C
Phần tử cảm biến: K (CA), Class 2 (0.75) Loại dây dẫn: 2 dây
Hình 2.23: Cặp nhiệt điện Thermocouple 6.Chọn điện trở đốt nóng
Chọn loại công suất nhỏ
Chọn loại công suất nhỏ 100w, gia tốc nhiệt nhỏ của nhà sản suất Vietkong Nhiệt độ tối đa cho phép là 4000C, Điện áp 220VAC
Hình 2.24: Điện trở đốt nóng 7. Chọn Solid State Relay (SSR)
Chọn loại có tiếp điểm đóng cắt dòng nhỏ Chọn SSR của hãng Fotek
Dòng tải: 10A
Điện áp vào: 3-32VDC Điện áp ngõ ra: 24-380VAC
Thời gian đáp ứng: ON=10ms, OFF=10ms
Hình 2.25: Solid State Relay
2. 4.3. Danh mục thiêt bị và đồ kết nối các thiết bị trong mô hình - Danh mục thiêt bị
Bảng 2.4: Danh mục thiết bị
Thiết bị Số lượng
PLC FX2N 1
Màn hình Got 1
Modul FX-2AD-PT 1
Modul FX-4AD-TC 1
Cảm biến PT-100 1
Cảm biến TC 1
Điện trở đốt nóng 2
Bộ điều khiển nhiệt
độ 1
Attomat 3
SSR 2
Bộ nguồn 1
- Sơ đồ lắp đặt thiết bị lên mô hình
OUT PUT IN PUT
PLC
MÔ hình thí nghiệm tự động hóaMITSUBISHI
KHOA ĐIệN
thiết bị đo luờng
L+ L+
L- L-
I- I-
X0 X2 X4 X6 X10 X14
X1 X3 X5 X7 X11 X13 X15
S/S
N L GND
X12
0V
24V
Y0 Y1 Y2 Y3 Y5 Y6 Y10
Y4 Y7 Y11
COM0 COM1COM2COM3 COM4
DõNG KHÈN
NGUồN CấP CHO
MáY TíNH
1000
820
GOT
L+
L- L+
L-
L- L+
I- FG
L- L+
I- FG
L- L+
L- L+
L- L+
L- L+
PLC- FX 2NC FX-2AD-PT FX-4AD-TC
RO LE 24VDC
L N
L N
soi dot
L N
24VDC 0V
24VDC 0V
atomat
khoi nguon
L N
soi dot atomat
L+
L-
I- L
N
L+
L- L
N cam bien PT-100 cam bien thermocouple
BO DIEU KHIEN NHIET DO
1 2
3 4 10 5 11 6 7
13 14 15 12
16
NO NO
Lò đốt
Hình 2.26: Sơ đồ lắp đặt thiết bị mô hình điều khiển nhiệt độ.