4 Chƣơng ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN SỬ DỤNG PLC S7-200 CPU 22 THIẾT KẾ
4.3. Quỏ trỡnh đấu nối thực tế
Hỡnh 4.3. Mặt trƣớc tủ và bờn trong tủ điện
Mặt trƣớc tủ chứa cỏc đốn bỏo tớn hiệu và cầu xoay cho phộp chuyển đổi chế độ làm việc. Bờn trong tủ điện đặt cỏc rơle trung gian và 2 contactor
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Bàn chứa PLC cú ghộp nối 2 mụ đun mở rộng EM 222 và EM 235, trờn bề mặt tủ ta quan sỏt thấy cỏc đầu vào I0.0-I1.5. Cỏc đầu ra Q0.0-Q2.7. Cỏc cụng tắc tạo tớn hiệu phản hồi tƣơng đƣơng với cỏc đầu vào. Cỏc đầu đấu nối đó đƣợc tớch hợp sẵn theo cỏc bản vẽ đi dõy (hỡnh 4.1). Cỏp truyền thụng kết nối giữa PLC và mỏy tớnh.
Hỡnh 4.5. Bàn thớ nghiệm TĐD sử dụng PLC hoàn chỉnh
Để thực hiện mạch tự động đúng mỏy biến ỏp dự phũng, ta cần sử dụng cỏc đầu vào, đầu ra ký hiệu nhƣ bảng 4.2
Bảng 4.2. Cỏc kớ hiệu đầu vào và ra đấu nối với PLC
Variables Symbols Types Comment
Start_1 I0.0 Input Khởi động hệ thống
Stop_S I0.1 Input Dừng hệ thống
Test I0.2 Input Kiểm tra sự hoạt động của hệ thống
RU1 I0.3 Input Rơle kiểm tra mất ỏp pha A MBA1
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
RU3CDai I0.5 Input
Rơle kiểm tra cú điện ỏp trờn lƣới cấp cho MBA1
RU4 I0.6 Input Rơle kiểm tra mất ỏp pha A MBA2
RU5 I0.7 Input Rơle kiểm tra mất ỏp pha B MBA2
RU6CucDai I1.0 Input
Rơle kiểm tra cú điện ỏp trờn lƣới cấp cho MBA2
CD1 I1.1 Input Tiếp điểm của cuộn đúng 1
CD2 I1.2 Input Tiếp điểm của cuộn đúng 2
K1 I1.3 Input Tiếp điểm của contactor 1
E1 I1.4 Input Cho phộp MBA1 hoạt động
E2 I1.5 Input Cho phộp MBA2 hoạt động
CD1_1 Q0.0 Output Cuộn dõy cuộn đúng 1 mỏy cắt 1
CD2_1 Q0.1 Output Cuộn dõy cuộn đúng 2 mỏy cắt 2
CC1 Q0.2 Output Cuộn dõy cuộn cắt 1
CC2 Q0.3 Output Cuộn dõy cuộn cắt 2
K1_1 Q0.4 Output Cuộn dõy contactor K1_1
K2_1 Q0.5 Output Cuộn dõy contactor K2_1
K3_1 Q0.6 Output Cuộn dõy contactor K3_1
Den Q0.7 Output Đốn bỏo sự cố
M_ M0.0- M10.0 Memory Cỏc biến nhớ
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Network 1: Khi khởi động chƣơng trỡnh ta reset tất cả cỏc đầu ra của bit nhớ.
từ địa chỉ M10.0, M10.1, M10.2….M10.9. Trong đú:
+ M10.0 sẽ reset về trạng thỏi ban đầu cho cuộn hỳt CD1_1(Network 8) + M10.1 sẽ reset về trạng thỏi ban đầu cho cuộn hỳt contactor CD2_1(Network 14) + M10.4 sẽ reset về trạng thỏi ban đầu cho cuộn hỳt contactor K1_1(Network 9) + M10.5 sẽ reset về trạng thỏi ban đầu cho cuộn hỳt contactor K2_1(Network 15) + M10.6 sẽ reset về trạng thỏi ban đầu cho cuộn hỳt contactor K3_1(Network 15)
Network 2: Khi ấn nỳt Stop lập tức cắt điện cuộn đúng CD1, CD2, đồng thời
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Network 3: Cỏc tiếp điểm biến nhớ lần lƣợt chờ lệnh từ cỏc biến nhớ M1.0 và
M1.1 để cấp điện cho cuộn cắt mỏy biến ỏp 1 (CC1: Q0.2).
Network 4: Khi ấn nỳt Stop sẽ cấp điện cho cuộn cắt CC1 thụng qua tiếp điểm
biến nhớ M1.0 Network 3. Lỳc này cuộn đúng CD1 đang đúng. Tiếp điểm timer
T45 sẽ duy trỡ cho biến nhớ M1.0 sau 1s cuộn cắt CC1 sẽ cắt mỏy cắt mỏy biến ỏp số 1 sau 1s.
Network 5: Khi ấn nỳt Stop sẽ cấp điện cho cuộn cắt CC2 nếu cuộn đúng CD2
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
M1.3 đồng thời M0.0 đang đúng. Tiếp điểm M1.2 cú thể đúng hoặc mở (Network
6.)
Network 6: Cuộn cắt CC2: Q0.3 chờ lệnh từ cỏc tiếp điểm biến nhớ M1.2 và
M1.3. Khi cú lệnh từ một trong hai tiếp điểm biến nhớ gửi đến CC2 của mỏy cắt số 2 sẽ cắt mỏy biến ỏp 2 ra.
Network 7: Khi khởi động chƣơng trỡnh cấp điện cho cuộn dõy CD1 để đúng
cuộn đúng của mỏy cắt 1 cấp nguồn cho mỏy biến ỏp số 1 (BA1) với điều kiện là cuộn đúng CD2 của mỏy cắt sụ 2 phải mở và cú điện ỏp trờn lƣới cấp cho BA1 thụng qua tớn hiệu phản hồi RU3
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Network 8: Tiếp điểm M10.0 sẽ đúng lại dƣới sự cho phộp của khúa E1, đồng
thời tiếp điểm thƣờng đúng CD2_1 đang đúng, lỳc này cuộn dõy CD1 cú điện
Network 9: Khi ấn nỳt star tiếp điểm M0.0 sẽ đúng lại đồng thời CD1 đúng
tiếp điểm ở Network 8 sẽ cấp điện cho biến nhớ M10.4 biến nhớ này đƣợc duy trỡ sau sau 1s nhờ timer T37. tiếp điểm biến nhớ M10.4 sẽ đúng lại dƣới sự cho phộp của khúa E1 Contactor K1_1 sẽ đúng lại cấp nguồn cho tải
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Network 10: Tiếp điểm M0.0 sẽ đúng lại, tiếp điểm K1_1 đúng lại thỡ bắt đầu
kiểm tra sự cố mất điện trờn cỏc pha thụng qua 2 tớn hiệu phản hồi về của rơle điện ỏp cực tiểu RU1 Và RU2. Nếu xảy ra một trong cỏc sự cố mất điện pha hoặc dõy trong thời gian là 3s thỡ Timer T38 sẽ đúng tiếp điểm (Network 11)
Network 11: Timer T38 đúng lại cấp điện cho đốn bỏo sự cố. Đồng thời reset
lại cỏc địa chỉ biến nhớ M10.0, M12.0, M10.4 sẽ cắt điện cuộn dõy CD1, contactor K1. tiếp điểm Den: Q0.7 sẽ đúng lại cấp nguồn cho biến nhớ M1.1 thụng qua tiếp
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
điểm thƣờng đúng T40. Tiếp điểm biến nhớ M1.1 sẽ cấp nguồn cho CC1 (Network
3) thời gian đúng điện cho cuộn cắt CC1 của mỏy cắt 1 đƣợc duy trỡ là 1s cho tới khi
CC1 đƣợc cắt hoàn toàn.
Network 12: Khi cú sự cố về pha đốn sự cố đƣa tớn hiệu về Timer T50, thời
gian tiếp điểm timer T50 đƣợc duy trỡ trong 2s
Network 13: Tiếp điểm timer T50 đúng lại và đồng thời tớn hiệu phản hồi về
của rơle điện ỏp cực đại RU6 (kiểm tra điện ỏp nguồn của BA2). Nếu nguồn cấp cho BA2 là khả thi. thỡ lỳc đú mới cấp nguồn cho biến nhớ M10.1. Nếu nguồn BA2 khụng khả thi thỡ biến nhớ M10.1 lỳc này vẫn đang ở trạng thỏi khụng.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Network 14: Tiếp điểm biến nhớ M10.1 đúng lại đồng thời cú sự cho phộp
làm việc từ khúa E2 và cuộn đúng CD1_1 của mỏy cắt số 1 đó đƣợc cắt ra, tiếp điểm thƣờng đúng CD1_1 đúng lại. Sẽ cấp nguồn cho cuộn đúng CD2_1.
Network 15: khi cuộn dõy CD2_1 Cú điện sẽ đúng tiếp điểm CD2_1 thụng
qua tiếp điểm thƣờng đúng của Contactor K2_1 sẽ cấp nguồn cho Timer T41, tiếp điểm Timer T41 sẽ đúng lại. Ở đõy dƣới sự cho phộp của khúa E2 sẽ lần lƣợt đúng contactor K2, K3.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Network 16: Khi tiếp điểm cuộn đúng CD2 và tiếp điểm contactor K2_1 đúng
thỡ bắt đầu kiểm tra tớn hiệu phản hồi từ rơle điện ỏp cực tiểu RU4 và RU5. Nếu xảy ra sự cố mất điện pha hoặc dõy trong thời gian 3s thỡ chƣơng trỡnh tự động đúng mỏy biến ỏp 1 vào làm việc thụng qua timer T42
Network 17: Sau khi phỏt hiện sự cố tiếp điểm timer T42 sẽ đúng lại cấp
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
CD2(M10.0), contactor K2(M10.5) và cấp điện cho cuộn cắt CC2 thụng qua tiếp điểm biến nhớ M1.2 (Network 6) duy trỡ sau 1s qua tiếp điểm timer T47.
4.5. Cỏc thao tỏc lấy kết quả thớ nghiệm
Ta tiến hành kết nối bàn PLC và mỏy tớnh thụng qua cỏp kết nối chuyển đổi tớn hiệu USB-PPI của Siemens. Cỏch nạp chƣơng trỡnh từ mỏy tớnh vào PLC và ngƣợc lại đƣợc thực hiện theo cỏc bƣớc thao tỏc (Mục 3.3.4.7).
Ta sẽ đi kiểm nghiệm lại tớnh đỳng đắn làm việc của chƣơng trỡnh PLC với bài toỏn đặt ra cụ thể nhƣ sau.
Khi đƣa BA1 vào vận hành. PLC tiến hành kiểm tra lần lƣợt tớn hiệu phản hồi về từ rơle điện ỏp cực tiểu RU1 và RU2 nếu đủ pha PLC đƣa BA1 vào hoạt động
Bài toỏn 1: Hệ thống đang làm việc bỡnh thƣờng, lỳc này cuộn đúng MC1
đúng nguồn cấp điện cho BA1 đang làm việc, K1_1 đang làm việc cấp nguồn cho phụ tải. Mỏy biến ỏp 2 làm việc ở chế độ dự phũng. Tạo sự cố giả tƣởng bằng cỏch tắt cỏc nỳt tay gạt nhƣ hỡnh 4.6
Hỡnh 4.6. Cỏc đầu tớn hiệu vào cú sử dụng cụng tắc gạt tạo sự cố giả tƣởng cho PLC Trong đú cỏc đầu vào PLC từ địa chỉ I0.0 đến I1.5 đƣợc trỡnh bày theo bảng 4.2. Để tiện quan sỏt ta sử dụng phần mềm mụ phỏng S7-200 Simulator. Ta quan sỏt cỏc tớn hiệu phản hồi về PLC.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hỡnh 4.7. BA1 hoạt động bỡnh thƣờng
- Đầu Q0.0 đƣa tớn hiệu ra cuộn dõy cuộn đúng CD1_1 đƣa BA1 vào làm việc. - Đầu Q0.4 đƣa tớn hiệu ra cuộn dõy contactor K1_1 cấp nguồn cho phụ tải.
Bảng 4.3. Bảng trạng thỏi BA1 hoạt động bỡnh thƣờng Variables Symbols Trạng thỏi Comment
Start_1 I0.0 1 Khởi động hệ thống
Stop_S I0.1 0 Dừng hệ thống
Test I0.2 1 Kiểm tra sự hoạt động của hệ thống
RU1 I0.3 1 Rơle kiểm tra mất ỏp pha A MBA1
RU2 I0.4 1 Rơle kiểm tra mất ỏp pha B MBA1
RU3CDai I0.5 1
Rơle kiểm tra cú điện ỏp trờn lƣới cấp cho MBA1
RU4 I0.6 1 Rơle kiểm tra mất ỏp pha A MBA2
RU5 I0.7 1 Rơle kiểm tra mất ỏp pha B MBA2
RU6CucDai I1.0 1
Rơle kiểm tra cú điện ỏp trờn lƣới cấp cho MBA2
CD1 I1.1 1 Tiếp điểm của cuộn đúng 1
CD2 I1.2 1 Tiếp điểm của cuộn đúng 2
K1 I1.3 1 Tiếp điểm của contactor 1
E1 I1.4 1 Cho phộp MBA1 hoạt động
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
CD1_1 Q0.0 1 Cuộn dõy cuộn đúng 1 mỏy cắt 1
CD2_1 Q0.1 0 Cuộn dõy cuộn đúng 2 mỏy cắt 2
CC1 Q0.2 0 Cuộn dõy cuộn cắt 1
CC2 Q0.3 0 Cuộn dõy cuộn cắt 2
K1_1 Q0.4 1 Cuộn dõy contactor K1_1
K2_1 Q0.5 0 Cuộn dõy contactor K2_1
K3_1 Q0.6 0 Cuộn dõy contactor K3_1
Den Q0.7 0 Đốn bỏo sự cố
Bài toỏn 2: Khi bị sự cố về mất điện ỏp pha hoặc điện ỏp dõy bất kỳ.
Ở đõy ta tạo sự cố bằng cỏch gạt cụng tắc nỳt 3, đầu ra sẽ cú những tớn hiệu sau: Q0.2 cấp nguồn cho cho cuộn cắt CC1 để cắt BA1 ra khỏi lƣới, PLC sẽ tiến hành kiểm tra cỏc tớn hiệu đầu vào. Giả thiết nguồn cấp cho BA2 và điện ỏp cỏc pha là khả thi ta cú kết quả mụ phỏng theo hỡnh; Q0.1 cấp nguồn cho CD2_1 đúng BA2 vào làm việc; Q0.5 cấp nguồn cho K2_1 cấp nguồn cho phụ tải; Q0.6 cấp nguồn cho contactor K3_1 nối giữa 2 thanh cỏi; Q0.7 đốn bỏo sự cố mất pha trờn BA1.
Hỡnh 4.8. Mụ tả chuyển trạng thỏi làm việc của PLC từ BA1 về BA2. Ta cú bảng đỏnh giỏ trạng thỏi của hệ thống PLC nhƣ sau.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Variables Symbols Trạng thỏi Comment
Start_1 I0.0 1 Khởi động hệ thống
Stop_S I0.1 0 Dừng hệ thống
Test I0.2 1 Kiểm tra sự hoạt động của hệ thống
RU1 I0.3 0 Rơle kiểm tra mất ỏp pha A MBA1
RU2 I0.4 1 Rơle kiểm tra mất ỏp pha B MBA1
RU3CDai I0.5 1
Rơle kiểm tra cú điện ỏp trờn lƣới cấp cho MBA1
RU4 I0.6 1 Rơle kiểm tra mất ỏp pha A MBA2
RU5 I0.7 1 Rơle kiểm tra mất ỏp pha B MBA2
RU6CucDai I1.0 1
Rơle kiểm tra cú điện ỏp trờn lƣới cấp cho MBA2
CD1 I1.1 1 Tiếp điểm của cuộn đúng 1
CD2 I1.2 1 Tiếp điểm của cuộn đúng 2
K1 I1.3 1 Tiếp điểm của contactor 1
E1 I1.4 1 Cho phộp MBA1 hoạt động
E2 I1.5 1 Cho phộp MBA2 hoạt động
CD1_1 Q0.0 0 Cuộn dõy cuộn đúng 1 mỏy cắt 1
CD2_1 Q0.1 1 Cuộn dõy cuộn đúng 2 mỏy cắt 2
CC1 Q0.2 0 Cuộn dõy cuộn cắt 1
CC2 Q0.3 0 Cuộn dõy cuộn cắt 2
K1_1 Q0.4 0 Cuộn dõy contactor K1_1
K2_1 Q0.5 1 Cuộn dõy contactor K2_1
K3_1 Q0.6 1 Cuộn dõy contactor K3_1
Den Q0.7 1 Đốn bỏo sự cố
- Nếu ta khụng cho phộp BA2 hoạt động cú thể sử dụng khúa E2 gạt về 0. sử dụng cụng tắc gạt 5. Ta cú kết quả nhƣ hỡnh 4.9 lỳc này đốn bỏo sự cố Q0.7 sẽ hoạt động
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hỡnh 4.9. Khúa E2 cho phộp làm việc của PLC trờn BA2. Ta cú bảng đỏnh giỏ trạng thỏi của hệ thống PLC nhƣ sau.
Bảng 4.5. Bảng trạng thỏi mụ tả khúa E2 cho phộp làm việc của PLC trờn BA2. Variables Symbols Trạng thỏi Comment
Start_1 I0.0 1 Khởi động hệ thống
Stop_S I0.1 0 Dừng hệ thống
Test I0.2 1 Kiểm tra sự hoạt động của hệ thống
RU1 I0.3 0 Rơle kiểm tra mất ỏp pha A MBA1
RU2 I0.4 0 Rơle kiểm tra mất ỏp pha B MBA1
RU3CDai I0.5 1
Rơle kiểm tra cú điện ỏp trờn lƣới cấp cho MBA1
RU4 I0.6 1 Rơle kiểm tra mất ỏp pha A MBA2
RU5 I0.7 1 Rơle kiểm tra mất ỏp pha B MBA2
RU6CucDai I1.0 1
Rơle kiểm tra cú điện ỏp trờn lƣới cấp cho MBA2
CD1 I1.1 1 Tiếp điểm của cuộn đúng 1
CD2 I1.2 1 Tiếp điểm của cuộn đúng 2
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
E1 I1.4 1 Cho phộp MBA1 hoạt động
E2 I1.5 0 Cho phộp MBA2 hoạt động
CD1_1 Q0.0 0 Cuộn dõy cuộn đúng 1 mỏy cắt 1
CD2_1 Q0.1 0 Cuộn dõy cuộn đúng 2 mỏy cắt 2
CC1 Q0.2 0 Cuộn dõy cuộn cắt 1
CC2 Q0.3 0 Cuộn dõy cuộn cắt 2
K1_1 Q0.4 0 Cuộn dõy contactor K1_1
K2_1 Q0.5 0 Cuộn dõy contactor K2_1
K3_1 Q0.6 0 Cuộn dõy contactor K3_1
Den Q0.7 1 Đốn bỏo sự cố
Bài toỏn 3: Giả sử BA2 đang hoạt động bỡnh thƣờng thỡ xuất hiện sự cố mất
điện pha hoặc dõy. Ta tạo sự cố giả tƣởng bằng cỏch gạt cụng tắc 6 hoặc 7, hoặc cả 6 và 7.
Nếu BA1 đủ điều kiện cấp nguồn thỡ PLC sẽ cho hoạt động Q0.0 cấp nguồn cho CD1_1, Q0.4 cấp nguồn cho contactor K1_1 hoạt động
Hỡnh 4.10. Mụ tả chuyển trạng thỏi làm việc của PLC từ BA2 về BA1. Ta cú bảng đỏnh giỏ trạng thỏi của hệ thống PLC nhƣ sau.
Bảng 4.6. Bảng trạng thỏi mụ tả chuyển trạng thỏi làm việc của PLC từ BA2 về BA1. Variables Symbols Trạng thỏi Comment
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Start_1 I0.0 1 Khởi động hệ thống
Stop_S I0.1 0 Dừng hệ thống
Test I0.2 1 Kiểm tra sự hoạt động của hệ thống
RU1 I0.3 1 Rơle kiểm tra mất ỏp pha A MBA1
RU2 I0.4 1 Rơle kiểm tra mất ỏp pha B MBA1
RU3CDai I0.5 1
Rơle kiểm tra cú điện ỏp trờn lƣới cấp cho MBA1
RU4 I0.6 0 Rơle kiểm tra mất ỏp pha A MBA2
RU5 I0.7 0 Rơle kiểm tra mất ỏp pha B MBA2
RU6CucDai I1.0 1
Rơle kiểm tra cú điện ỏp trờn lƣới cấp cho MBA2
CD1 I1.1 1 Tiếp điểm của cuộn đúng 1
CD2 I1.2 1 Tiếp điểm của cuộn đúng 2
K1 I1.3 1 Tiếp điểm của contactor 1
E1 I1.4 1 Cho phộp MBA1 hoạt động
E2 I1.5 1 Cho phộp MBA2 hoạt động
CD1_1 Q0.0 1 Cuộn dõy cuộn đúng 1 mỏy cắt 1
CD2_1 Q0.1 0 Cuộn dõy cuộn đúng 2 mỏy cắt 2
CC1 Q0.2 0 Cuộn dõy cuộn cắt 1
CC2 Q0.3 0 Cuộn dõy cuộn cắt 2
K1_1 Q0.4 1 Cuộn dõy contactor K1_1
K2_1 Q0.5 0 Cuộn dõy contactor K2_1
K3_1 Q0.6 0 Cuộn dõy contactor K3_1
Den Q0.7 0 Đốn bỏo sự cố
Nếu BA1 khụng đủ điều kiện cấp nguồn cho phụ tải, ở đõy cú thể là sự cố mất điện pha, hoặc mất điện dõy thỡ PLC sẽ dừng hoạt động