Giáo trình PLC nâng cao (Nghề: Điện tử công nghiệp - Cao đẳng): Phần 2 - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội

(NB) Giáo trình PLC nâng cao giúp người học có thể kết nối dây giữa PC - CPU và thiết bị ngoại vi, nắm được cấu hình phần cứng của một số loại PLC của hãng khác, viết chương trình, nạp trình để thực hiện được một số bài toán ứng dụng đơn giản trong công nghiệp, phân tích luận lý một số chương trình, phát hiện sai lỗi và sửa chữa khắc phục. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình phần 2 dưới đây.

Trang 1

Bài 3 Lắp đặt mô hình điều khiển bằng PLC Giới thiệu:

Nước ta hiện nay đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa Vì thế,

tự động hóa sản xuất đóng vai trò quan trọng, tự động hóa giúp tăng năng suất, tăng

độ chính xác và do đó tăng hiệu quả quá trình sản xuất Để có thể thực hiện tự động hóa sản xuất, bên cạnh các máy móc cơ khí hay điện, các dây chuyền sản xuất…v.v, cũng cần thiết phải có các bộ điều khiển để điều khiển chúng.Trong đó, điều khiển lập trình là một trong các bộ điều khiển đáp ứng được yêu cầu đó

Mục tiêu:

Trình bày được cách kết nối giữa PLC và thiết bị ngoại vi theo nội dung đẵ học Kiểm tra nối dây bằng phần mềm chính xác theo nội dung đã học

Thực hiện cài đặt phần mềm đạt các yêu cầu kỹ thuật

Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp

Nội dung chính:

3.1 Giới thiệu

- Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi làm các thao tác máy trở nên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn Nó có khả năng thay thế hoàn toàn cho các phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơle

Hình 3.1a: Điều khiển băng chuyền và đóng gói sản phẩm:

Trang 2

- PLC có khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản; khả năng định thời, đếm; giải quyết các vấn đề toán học và công nghệ; khả năng tạo lập, gởi đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đích kiểm soát sự kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của máy hoặc một dây chuyền công nghệ ( hình 3.1 a,b,c,d)

Hình 3.1b: ứng dụng PLC vào máy khai thác mỏ

Hình 3.1c: điều khiển dây truyền lắp ráp máy tính

Trang 3

Hình 3.1d: Ứng dụng PLC vào máy dán nhãn thuốc lá

Những đặc điểm làm cho PLC có tính năng ưu việt và thích hợp trong môi trường công nghiệp gồm có:

+ Khả năng kháng nhiễu rất tốt

+ Cấu trúc dạng module rất thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo nâng cấp + Có những modul chuyên dụng để thực hiện những chức năng đặc biệt hay những modul truyền thông để kết nối PLC với mạng công nghiệp hoặc mạng Internet

+ Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động

+ Yêu cầu của người lập trình không cần giỏi về kiến thức điện tử mà chỉ cần nắm vững công nghệ sản xuất và biết chọn thiết bị thích hợp là có thể lập trình được

+ Nội dung bài học này sẽ đề cập đến việc lắp đặt mô hình điều khiển bằng PLC để giúp người học hiểu rõ hơn về những tính năng ưu việt của PLC

3.2 Cách kết nối dây

Mục tiêu:

Nắm vững cách kết nối cảm biến vào PLC

Đấu động cơ 3 pha.( hình 3.2 a,b,c)

Trang 4

Hình 3.2a: Động Cơ đấu sao Hình 3.2b: Động cơ đấu tam giác

Hình 3.2c: đấu động cơ vào contactor

Trang 5

Hình 3.2d: Cảm biến cảm ứng từ

Hình 3.2e: Cảm biến điện dung

Hình 3.2f: Cảm biến quang

Trang 6

Kết nối cảm biến vào PLC ( hình 3.3)

Hình 3.3a: kết nối ngõ vào cảm biến kiểu NPN

Hình 3.3b: kết nối ngõ vào cảm biến kiểu PNP

Trang 7

Kết nối nút nhấn công tắc hành trình vào PLC ( hình 3.4)

Hình 3.4a: nút nhấn

Hình 3.4b: công tắc hành trình

Kết nối nút nhấn, công tắc hành trình vào PLC ( hình 3.4c)

Hình 3.4c

Trang 8

Yêu cầu công nghệ:

Mô hình bao gồm: Một thang máy

Yêu cầu: Khi nhấn phím bấm thang máy ON ( khi buồng trong thang máy đã chứa đầy vật liệu – có cảm biến khối lượng )

+ Nếu chưa đầy thang máy không chạy lên

+ Khi thang máy đầy, thang chạy lên và dừng lại

+ Khi vật liệu chuyển ra bên ngoài hết,người vận hành bấm nút ON thì thang máy mới được chạy xuống

Trang 9

lượng

xuống(K2) I0.3 Cảm biến khối

Trang 10

Viết chương trình điều khiển:

Trang 11

Chạy mô phỏng chương trình:

Bài tập thực hành:

Chương trình điều khiển thang máy hoạt động theo yêu cầu sau:

Chọn tầng bằng các phím GND, 1, 2 và 3 Có các cảm biến vị trí V0, V1, V2

và V3 để biết thang đang ở tầng nào

Nếu chọn phím 1 thì cho động cơ hoạt động kéo thang từ tầng trệt lên tầng 1

và dừng lại, chuông kêu, cửa mở trong vòng 10s rồi đóng lại Tương tự cho các phím khác

Nếu không có phím chọn khác thì động cơ hoạt động đưa thang về tầng trệt chờ Động cơ đi lên = quay thuận Động cơ đi xuống = quay ngược

Yêu cầu thực hành

Vẽ mạch động lực và sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi

Viết chương trình điều khiển

3.3.2 Mô hình động cơ Y-∆

Điều khiển đc kđb 3 pha quay thuận – nghịch,

Sau bài học này học sinh có thể viết được chương trình PLC điều khiển động

cơ không đồng bộ 3 pha quay thuận nghịch, mở máy Y/

PHẦN THỰC HÀNH:

Yêu cầu công nghệ:

Điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha:

+ Quay thuận – nghịch trực tiếp

+ Mở máy Y/

( Thực hiện đảo chiều khi động cơ đang làm việc ở chế độ đấu )

Trang 12

Trình tự thực hành:

Vẽ giản đồ thời gian:

Quy định địa chỉ ngõ vào/ra:

Vẽ sơ đồ kết nối thiết bị:

Hình 3.5:Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi

Trang 13

Trang 14

BÀI TẬP THỰC HÀNH:

Điều khiển động cơ 1 pha bơm nước giếng lên hồ chứa với yêu cầu sau: Nước hồ cạn động cơ chạy

Nước hồ đầy động cơ dừng

Khi động cơ đang chạy nếu nước trong ống không có 30 giây sau động cơ dừng lại, chuông kêu báo mồi nước

Yêu cầu thực hành:

Viết chương trình điều khiển

3.3.3 Mô hình xe chuyển nhiên liệu

Cho hệ thống cung cấp nhiên liệu cho nhà xưởng bởi hệ thống xe lấy các bình hóa chất tự động từ cần trục sắp xếp theo thứ tự là A-B-A-B Có hai loại xe A,B cung cấp cho hai xưởng khác nhau Vì các thùng hóa chất được sắp xếp theo thứ tự, để phân loại đúng sản phẩm xe A lấy thùng hóa chất A và xe B lấy thùng hóa chất B Nếu không phải, xe rẽ vào đường chờ

Người lái xe đưa xe vào vị trí lấy nhiên liệu, cảm biến S2 tác động làm đèn đỏ D1 sáng lên, yêu cầu:

+ Dừng xe

+ Cảm biến S1 Phân biệt loại xe A

+ Cảm biến S4 Phân biệt loại xe B

Trang 15

>>>Cảm biến S1 và S3 phát hiện xe và thùng hóa chất cùng loại A, bảng N1 sáng lên yêu cầu dừng xe 5s sau đó đi thẳng, Đèn D1 tắt, sau 10s đèn N1 tắt

>>>Cảm biến S4 và S5 phát hiện xe và thùng hóa chất cùng loại B, bảng N2 sáng lên yêu cầu xe rẽ trái vào vị trí chờ Sau 10s đèn N2 tắt

Chu trình lại tiếp tục

Trang 16

Trang 19

Hệ thống gốm 4 bồn chứa có các bơm để chuyển chất lỏng qua hệ thống, mỗi bồn được gắn một cảm biến để nhận biết khi nào bồn cạn hay đa y và bồn 2 phần tử phát nóng được nối với cảm biến nhiệt độ Bồn 3 được gắn một cần k huấy để trộn hai thành phần tử lỏng khi chúng được vào bồn 1 và 2 Các bồn phía dưới, bồn 3và

4, có dung tích gấp đôi bồn 1 và 2

Bồn 1 và 2 được đổ đầy các từ các bồn chứa chất kiềm và polime riêng biệt, thông qua bơm 1 và 2 Bơm 1 và 2 ngưng hoạt động khi có tín hiệu từ cảm biến báo đầy bồn.Phần tử phát nóng trong bồn 2 được kích hoạt, nâng nhiệt độ polime lên 60 ° C Khi cảm biến nhiệt độ đóng, tín hiệu này sẽ tắt bộ điều khiển rung và kích hoạt bơm 3 và 4 để chuyển dung dịch vào bồn phản ứng, bồn 3 cần khuấy cũng được kích hoạt khi bồn này có hỗn hợp dung dịch và trong khoảng thời gian tối thiểu là 60 gia y, bơm 5 sẽ chuyển hỗn hợp đã trộn vào bồn 4, bồn sản phẩm, thông qua bộ lọc Bơm 5 dừng hoạt động khi bồn 4 đầy và bồn 3 cạn Cuối cùng, sản phẩm dung dịch được đưa vào bồn chứa lưu trữ.Quá trình xử lý kết thúc một chu kỳ hoạt động

Dùng PLC của hãng Mitsubishi, hãng Omron viết chương trình

3.3.4 Đo chiều dài và xắp xếp vật liệu

Trang 20

PHẦN THỰC HÀNH:

Cho hệ thống kiểm tra loại sản phẩm (dài hay ngắn) và sắp xếp sản phẩm như hình dưới Giả sử rằng trên Xylanh có gắn hai công tắc hành trình nam châm SM1 (trạng thái ban đầu) và SM2 (trạng thái ra), xylanh trở về bởi lò xo Với những yêu cầu sau:

Nhấn nút Khởi động băng tải chạy, nhấn nút Dừng khi đó băng tải dừng Nếu sản phẩm loại ngắn đưa vào khay B1

Nếu sản phẩm loại dài đưa vào khay B2

Nhấn nút Khởi động băng tải chạy, nhấn nút Dừng khi đó băng tải dừng

S1 tác động-dừng băng tải, nếu

+ S2 tác động, S3 không tác động khi đó xylanh P sẽ đẩy sản phẩm vào khay B1 + S2 và S3 đều tác động, tiếp tục chạy băng tải để đưa sản phẩm vào khay B2

Trang 21

Trang 22

Viết chương trình điều khiển trình tự cơ cấu cấp phôi cho máy dập:

Nguyên lý hoạt động của cơ cấu:

+ Trạng thái 1:Băng tải hoạt động, xylanh co, cơ cấu dập không hoạt động + Trạng thái 2:Xy-lanh duỗi ra, băng tải dừng, cơ cấu dập không hoạt động + Trạng thái 3:Xy lanh co, băng tải dừng, cơ cấu kẹt không hoạt động

+ Trạng thái 4:Cơ cấu dập hoạt động, băng tải dừng, xy lanh co

+ Sau đó quay về trạng thái 1

Trang 23

Dùng PLC của hãng Mitsubishi, hãng Allenbradley, hang simen viết chương trình

Gồm 1 cần gạt 2 vị trí: B lên và A xuống, hành trình s1 giới hạn trên, hành trình s2 giới hạn dưới Trên cần gạt có gắn nút nhấn điều khiển xe chạy thẳng Xe được thiết kế cho tải trọng dưới 1000kg, cần gạt qua trái xe rẽ phải, cần gạt qua phải xe rẽ trái

Trang 24

I0.3 Cần gạt ở vị trí B

I0.4 Cần gạt ở vị trí A

Trang 27

Đầu tiên cơ cấu đưa phôi vào Khi ta mở công tắc và nhấn nút thì piston A đi vào làm công việc kẹp chặt phôi Sau đó piston B đi vào uốn cong phôi lần đầu với góc 90, xong piston B lùi về và piston C đi vào thực hiện uốn cong phôi lần hai với hình dáng giống như cữ chặn, sau đó piston C lùi về khi piston C lùi về thì piston A cũng lùi về và phôi được lấy ra thực hiện xong một chu kỳ.

4 2

5 1 3

4 2

5 1 3 Y3

5 1 3 Y4

Hình 3.6: Sơ đồ kết nối khí nén (sơ đồ động lực)

Trang 28

3.3.6 Thiết bị vô nước chai

Mô hình bao gồm: một băng tải, một xi lanh để nâng hạ cần rót nước, 2 van solenoid, một cảm biến nhận biết chai, 2 công tắc hành trình

Yêu cầu: Khi chai đã làm vệ sinh xong,được bỏ lên dây chuyền (băng tải ) Nhấn phím bấm điều khiển ON băng tải hoặt động, đưa chai đến vị trí rót nước.Băng tải dừng (cảm biến nhận chai điều khiển băng tải dừng trong 2s)

Trang 29

Khi đó cần rót nước hạ xuống đến CTHT giới hạn dưới thì dừng lại và Van xả nước mở ra để rót nước vào chai Sau thới gian 3s van xả đóng lại Sau đó cần xả kéo lên đến GH Trên thì dừng lại Sau đó băng tải tiếp tục làm việc

I0.2 Cảm biến dưới Q0.2 Cần rót đi lên (Y2)

I0.3 Hành trình dưới

I0.4 Hành trình trên

Trang 30

Chạy mô phỏng chương trình:

Trang 31

BÀI TẬP THỰC HÀNH:

Lập trình PLC điều khiển dây chuyền sản xuất gồm 3 động cơ hoạt động như sau: Nhấn nút khởi động cho động cơ Đ1 chạy, sau 5s cho phép vận hành Đ2 Nhấn nút khởi động cho động cơ Đ2 chạy, đồng thời lúc này động cơ Đ1 ngừng, sau 10s thì cho phép vận hành động cơ Đ3

Nhấn nút khởi động động cơ Đ3 chạy đồng thời lúc này động cơ Đ2 ngừng Nhấn nút dừng thì bất kỳ động cơ nào chạy cũng phải ngừng

Yêu cầu thực hành:

Mô hình bao gồm: hai máy bơm để bơm hóa chất vào, 1 máy bơm để hút hóa chất ra, một động cơ trộn hóa chất, 1 van xả hóa chất, 1 cảm biến báo hóa chất đầy, một cảm biến báo hóa chất trong bồn đã hết

Yêu cầu: Lập trình PLC điều khiển bồn trộn hóa chất từ 2 loại khác nhau hoạt động như sau:

Nhấn nút khởi động, bơm 1 và 2 là việc bơm 2 loại hóa chất vào bồn trộn, khi hóa chất đã đầy thì 2 bơm ngưng và máy trộn họat động trong vòng 5 phút Khi trộn xong thì van xả và bơm 3 họat động bơm hoá chất để sử dụng Khi sử dụng hết thì van xả và bơm 3 ngưng làm việc động thơi lúc đó bơm 1 và 2 họat động trở lại cho chu kỳ mới Nếu trong quá tình họat động có sự cố hoặc bấm nút dừng thì hệ

thống sẽ dừng ngay

Trang 32

I0.1 Cảm biến báo đầy Q0.2 Máy trộn(K3)

Q0.4 Van xả(Y)

Trang 33

Trang 35

Bài 1:

Chương trình điều khiển máy trộn bê tông, theo yêu cầu sau:

Nhấn nút ON, các van V1 mở 5s, V2 mở 10s và V3 mở 15s cho vật liệu vào máy (V1 chứa nước, V2 chứa xi măng, V3 chứa cát)

Sau đó động cơ Đ1 hoạt động 10s để trộn

Van V4 mở ra và động cơ Đ2 hoạt động bơm bê tông ra ngoài

Khi hết bê tông trong máy, sẽ bắt đầu qui trình mới

Nhấn nút OFF, dừng quá trình trộn sau khi hết bê tông trong máy

Nếu có sự cố thì nhấn nút E để dừng ngay

Bài 2:

Chương trình điều khiển 2 bồn trộn hóa chất theo yêu cầu sau:

Bảng điều khiển có 5 nút nhấn: ON, OFF, M1, M2, RESET

Nếu nhấn nút ON thì cả 2 bồn trộn hoạt động trong 30s

Nếu nhấn M1 thì bồn 1 hoạt động 15s, bồn 2 dừng

Nếu nhấn M2 thì bồn 2 hoạt động 15s, bồn 1 dừng

Khi đang trộn, nếu van của 1 trong 2 bồn bị hở phải báo chuông và dừng trộn ngay Sau khi khắc phục sự cố, nhấn nút RESET để trả lại trạng thái bình thường

Nhấn nút OFF sẽ dừng hoạt động các bồn trộn

Yêu cầu thực hành:

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 3

Nội dung:

+ Về kiến thức: Trình bày được cách kết nối giữa PLC và thiết bị ngoại vi,

nắm được quy trình công nghệ của một số mô hình: thang máy xây dựng, Mô hình động cơ Y-∆, Mô hình xe chuyển nhiên liệu, Đo chiều dài và xắp xếp vật liệu,

Trang 36

Thiết bị nâng hàng, Thiết bị vô nước chai, Thiết bị trộn hóa chất

+ Về kỹ năng: Thực hiện lập trình cho PLC đạt các yêu cầu về kỹ thuật,

Xử lý các hư hỏng trên PLC đạt yêu cầu kỹ thuật, Thực hiện thay thế các hệ thống PLC đạt yêu cầu kỹ thuật

+ Về thái độ: Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp

Trang 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Nhóm biên soạn đã tham khảo các tài liệu:

[1] Nguyễn Trọng Thuần, Điều khiển logic và ứng dựng, NXB Khoa học kỹ thuật 2006 [2] Trần Thế San (biên dịch), Hướng dẫn thiết kế mạch và lập tŕnh PLC, NXB Đà Nằng 2005 [3] Tăng Văn Mùi (biên dịch), Điều khiển logic lập trình PLC, NXB Thống kê 2006.”và nhiều tài liệu khác

[4] Electrical-electronic - Heungryong Khoa học xuất bản, Jae Keun Lee, 2010 04

Định dạng
Số trang	37
Dung lượng	2,73 MB