Giáo trình PLC nâng cao (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ CĐ/TC) - Trường Cao đẳng Nghề An Giang

Giáo trình PLC nâng cao gồm các nội dung chính như: điều khiển các động cơ khởi động và dừng theo trình tự; điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha quay hai chiều có hãm trước lúc đảo chiều; điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha, quay hai chiều, mở máy bằng phương pháp, có hãm trước lúc đảo chiều; Điều khiển đèn giao thông;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Trang 1

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH AN GIANG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG

GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: PLC NÂNG CAO

NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP NGHỀ & CAO ĐẲNG NGHỀ

Ban hành theo QĐ số: 70/QĐ-CĐN, ngày 11 tháng 01 năm 2019

của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề An Giang)

An Giang – Năm 2019

Trang 2

Trang 1

GIỚI THIỆU

Trong chương trình PLC cơ bản, người học đã được học tất cả các lệnh cơ bản trong PLC S7-300 và làm một số bài tập ứng dụng có liên quan đến qui trình công nghệ thực tế Tuy nhiên do hạn chế về thời gian nên người học chưa được thực hành lắp đặt và vận hành các hệ thống điều khiển bằng PLC một cách thành thạo, kể cả hệ thống điều khiển lẫn mạch động lực Bên cạnh đó, các hệ thống điều khiển phức tạp, đòi hỏi kỹ năng lập trình cao cũng chưa được giới thiệu

Nhằm giải quyết những vấn đề nêu trên trong giới hạn thời gian và năng lực của người học, giáo trình PLC nâng cao được biên soạn dựa theo chương trình chi tiết đã được ban hành, gồm các nội dung sau:

- Bài 1: Điều khiển các động cơ khởi động và dừng theo trình tự

- Bài 2: Điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha quay hai chiều có hãm trước lúc đảo chiều

- Bài 3: Điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha, quay hai chiều, mở máy bằng phương pháp Y-, có hãm trước lúc đảo chiều

- Bài 4: Điều khiển đèn giao thông

- Bài 5: Đếm sản phẩm

- Bài 6: Điều khiển đóng mở cửa tự động

- Bài 7: Điều khiển máy bán nước tự động

- Bài 8: Điều khiển máy trộn

- Bài 9: Điều khiển thang máy

An Giang, ngày tháng năm 2018 Tham gia biên soạn

TRẦN KIM THUẤN

Trang 3

Trang 2

MỤC LỤC

Lời giới thiệu 1

Mục lục 2

Chương trình mô đun 3

BÀI 1: ĐIỀU KHIỂN CÁC ĐỘNG CƠ KHỞI ĐỘNG VÀ DỪNG THEO TRÌNH TỰ A Lý thuyết 1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 7

2 Các lệnh sử dụng trong chương trình 7

3 Kết nối và vận hành hệ thống 7

B Thực hành 1 Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch động lực 8

2 Lập trình theo yêu cầu bài tập 8

3 Kiểm tra nguyên lý hoạt động 9

4 Kết nối các ngỏ vào/ra với thiết bị ngoại vi 9

BÀI 2: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA QUAY HAI CHIỀU CÓ HÃM TRƯỚC LÚC ĐẢO CHIỀU A Lý thuyết 1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 14

BÀI 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA, QUAY HAI CHIỀU, MỞ MÁY BẰNG PHƯƠNG PHÁP Y-, CÓ HÃM TRƯỚC LÚC ĐẢO CHIỀU A Lý thuyết 1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 17

Trang 4

Trang 3

BÀI 4: ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG

A Lý thuyết

1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 22

BÀI 5: ĐẾM SẢN PHẨM A Lý thuyết 1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 28

BÀI 6: ĐIỀU KHIỂN ĐÓNG MỞ CỬA TỰ ĐỘNG A Lý thuyết 1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 35

BÀI 7: ĐIỀU KHIỂN MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG A Lý thuyết 1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 43

BÀI 8: ĐIỀU KHIỂN MÁY TRỘN

Trang 5

Trang 4

A Lý thuyết

1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 47

BÀI 9: ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY A Lý thuyết 1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 55

BÀI 10: MÀN HÌNH CẢM ỨNG I Cài đặt phần mềm, khởi tạo project 61

II Thiết kế giao diện cho màn hình HMI 69

III Kết nối PLC với màn hình cảm ứng 81

BÀI 11: HIỂN THỊ DỮ LIỆU VÀ CÀI ĐẶT DỮ LIỆU TỪ THIẾT BỊ NGOẠI VI A Lý thuyết: 1 Cấu trúc của khối cài đặt và hiển thị dữ liệu 83

2 Cách truy cập địa chỉ vùng nhớ vào/ra 84

4 Kết nối các ngỏ vào/ra với thiết bị ngoại vi 86

BÀI 12: PLC CỦA CÁC HÃNG KHÁC I PLC của hãng Omron 88

II PLC của hãng Mitsubishi 91

III PLC của hãng Siemens (S7-200) 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 105

Trang 6

Trang 5

CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN PLC NÂNG CAO

Tên mô đun: PLC NÂNG CAO

Mã mô đun: MĐ 27

Thời gian thực hiện mô đun: 135 giờ (Lý thuyết: 32 giờ, thực hành, thí nghiệm, thảo luận: 91 giờ, kiểm tra: 12 giờ)

I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN

1 Vị trí: Trước khi học mô đun này cần hoàn thành các môn học, mô đun cơ

sở, đặc biệt các môn học, mô đun: Tin học cơ bản; Trang bị điện và PLC cơ bản

2 Tính chất: Là mô đun kỹ thuật chuyên ngành, thuộc các mô đun đào tạo nghề bắt buộc

II MỤC TIÊU CỦA MÔ ĐUN

- Có khả năng tự nghiên cứu để sử dụng các loại PLC của các hãng khác

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập

Kiểm tra

1 Bài 1: Điều khiển các động cơ khởi động

2 Bài 2: Điều khiển động cơ không đồng bộ

ba pha quay hai chiều có hãm trước lúc 8 2 6

Trang 7

Trang 6

đảo chiều

3 Bài 3: Điều khiển động cơ không đồng bộ

ba pha, quay hai chiều, mở máy bằng

phương pháp Y-, có hãm trước lúc đảo

6 Bài 6: Điều khiển đóng mở cửa tự động 12 3 9

7 Bài 7: Điều khiển máy bán nước tự động 12 3 9

9 Bài 9: Điều khiển thang máy 16 4 12

11 Bài 11: Hiển thị dữ liệu và cài đặt dữ liệu

từ thiết bị ngoại vi

Trang 8

Trang 7

BÀI 1: ĐK CÁC ĐỘNG CƠ KHỞI ĐỘNG VÀ DỪNG THEO

TRÌNH TỰ

- MỤC TIÊU CỦA BÀI:

Sau khi học xong bài này, người học đạt được các yêu cầu sau:

+ Trình bày được nguyên lý làm việc chung của một hệ thống điều khiển động cơ khởi động và dừng theo trình tự, giải thích được các lệnh dùng trong chương trình điều khiển

+ Lập trình được chương trình điều khiển các động cơ khởi động và dừng theo trình tự, hệ thống hoạt động đúng yêu cầu Kết nối phần cứng đúng Vận hành được hệ thống

+ Đảm bảo an toàn lao động, trật tự, vệ sinh nơi làm việc

A PHẦN LÝ THUYẾT:

1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống:

Trong kỹ thuật, có những qui trình công nghệ yêu cầu các động cơ phải được khởi động và dừng đúng trình tự Khoảng cách về thời gian dừng/khởi động giữa các động cơ có thể được điều khiển bằng tay hoặc dùng các loại timer Việc khống chế để các động cơ này hoạt động đúng trình tự cũng có thể được thực hiện bằng

hệ thống các rơle hoặc các thiết bị lập trình có nhớ, đặc biệt là lập trình bằng PLC Trong bài học này, ta sẽ tiến hành lập trình cho một hệ thống gồm 3 động cơ Đ1, Đ2, Đ3 khởi động và dừng theo trình tự dùng các lệnh của PLC S7-300

- Các ngỏ vào bảo vệ quá tải

* Các ngỏ ra điều khiển động cơ:

3 Kết nối và vận hành hệ thống:

* Kết nối các ngỏ vào:

- Ngỏ vào khởi động hệ thống: Kết nối nút nhấn “ON”

- Ngỏ vào dừng hệ thống theo trình tự: Kết nối nút nhấn “OFF”

- Ngỏ vào dừng hệ thống khẩn cấp: Kết nối nút nhấn “STOP”

- Các ngỏ vào bảo vệ quá tải: Kết nối đến rơle nhiệt

- Nguồn 24VDC được kết nối đến điểm chung của các nút nhấn và cực còn lại của rơle nhiệt

Trang 9

I Bài tập 1: Viết chương trình điều khiển hai động cơ chạy luân phiên theo

yêu cầu sau:

- Khi nhấn ON thì mỗi động cơ chạy 5s, dừng 5s luân phiên

- Khi nhấn OFF thì động cơ chạy kết chu kỳ sẽ dừng lại

- Khi nhấn STOP thì động cơ dừng khẩn cấp

1 Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch động lực:

2 Lập trình theo yêu cầu bài tập:

- Mở chương trình, khởi tạo project

- Thiết lập phần cứng:

+ Khai báo CPU, khai báo địa chỉ các ngỏ vào/ra CPU

+ Khai báo các module mở rộng, khai báo địa chỉ cho các module mở rộng

Trang 10

Trang 9

3 Kiểm tra nguyên lý hoạt động:

- Chạy chương trình mô phỏng:

+ Khi nhấn “ON” thì T0 được kích hoạt, động cơ DC1 chạy, sau 5S, D1 dừng DC2 chạy Hai động cơ này chạy, dừng luân phiên, hệ thống điều khiển theo chế

độ lặp vòng cho đến khi nhấn “STOP” thì hệ thống dừng khẩn cấp T0 và T1 định thời gian chạy cho DC1 và DC2

+ Khi nhấn “OFF”, Một bit nhớ trung gian được set, tiếp điểm của bit nhớ này

sẽ ngắt chế độ lặp vòng nên hệ thống chỉ hoàn thành chu kỳ hiện tại

- Hiệu chỉnh chương trình

4 Kết nối các ngỏ vào/ra với thiết bị ngoại vi:

- Bảng xác định kết nối vào/ra với ngoại vi:

Thiết bị bên ngoài Địa chỉ vào/ra Chức năng điều khiển

Nút nhấn STOP I0.0 Dừng khẩn cấp

Nút nhấn ON I0.1 Khởi động hệ thống

Nút nhấn OFF I0.2 Dừng sau khi hết chu kỳ

Rơle trung gian 1 Q0.0 Đóng K1, cấp điện 3 pha cho động cơ Đ1 Rơle trung gian 2 Q0.1 Đóng K2, cấp điện 3 pha cho động cơ Đ2

II Bài tập 2: Viết chương trình điều khiển ba động cơ Đ1, Đ2, Đ3 khởi động

và dừng theo trình tự với yêu cầu sau:

- Khi nhấn ON thì Đ1 chạy trước, 5s sau đến Đ2, 5s sau đến Đ3

- Khi nhấn OFF thì các động cơ dừng theo trình tự ngược lại

- Khi nhấn Stop thì các động cơ dừng đồng loạt

- Cả 3 động cơ đều có bảo vệ quá tải

1 Sơ đồ nguyên lý mạch động lực:

PLC

24VDC Rơle 1

Rơle 2

I0.0 I0.1 I0.2 Q0.0

Q0.1

Trang 11

Trang 10

+ Khai báo CPU, thiết lập địa chỉ các ngỏ vào/ra CPU

+ Khai báo các module mở rộng

- Lập trình trên phần mềm

Đ3

A

B

C K1 K2 K3

Đ2 Đ1

Trang 12

Trang 11

+ Nhấn “ON” thì Đ1 chạy, đồng thời timer T0 cũng được kích hoạt, sau 5s, T0 đóng điện cho động cơ Đ2 Khi Đ2 chạy thì timer T1 cũng được kích hoạt và sau 5s nó sẽ đóng điện cho động cơ Đ3

+ Khi nhấn “OFF” thì bit nhớ M0.0 được set nên ngắt điện cho Đ3, đồng thời timer T2 cũng được kích hoạt, sau 5s thì bit nhớ M0.1 được set nên Đ2 bị ngắt điện

và timer T3 cũng được kích hoạt, 5s tiếp theo, T3 ngắt điện cho Đ1

Nút nhấn STOP I0.0 Dừng khẩn cấp

Nút nhấn OFF I0.2 Dừng sau khi hết chu kỳ

Rơle nhiệt của Đ1 I0.3 Bảo vệ quá tải cho Đ1

Rơle trung gian 1 Q0.0 Đóng K1, cấp điện 3 pha cho động cơ Đ1 Rơle trung gian 2 Q0.1 Đóng K2, cấp điện 3 pha cho động cơ Đ2 Rơle trung gian 3 Q0.2 Đóng K3, cấp điện 3 pha cho động cơ Đ3

III Bài tập 3: Viết chương trình điều khiển 3 động cơ chạy luân phiên theo

yêu cầu sau:

- Khi nhấn ON 1 thì Đ1 chạy trước, 5s sau đến Đ2, 5s sau đến Đ3

- Khi nhấn OFF 1 thì các động cơ dừng theo trình tự ngược lại: Đ3 dừng trước, 5s sau đến Đ2, 5s sau đến Đ1

- Khi nhấn ON 2 thì Đ3 chạy trước, 5s sau đến Đ2, 5s sau đến Đ1

- Khi nhấn OFF 2 thì các động cơ dừng theo trình tự ngược lại: Đ1 dừng trước, 5s sau đến Đ2, 5s sau đến Đ3

- Khi nhấn Stop thì các động cơ dừng đồng loạt

1) Sơ đồ nguyên lý mạch động lực:

Sơ đồ tương tự như bài tập 2

PLC

24VDC Rơle 1

Rơle 2

I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5

Q0.0 Q0.1 Q0.2

Rơle 3

Trang 13

Trang 12

2) Lập trình theo yêu cầu bài tập:

Học sinh tự thực hiện các bước tương tự như các bài tập trên

Trang 14

Trang 13

Chương trình này phải điều khiển 3 động cơ nhưng chạy theo 2 trình tự khác nhau nên không thể điều khiển trực tiếp các ngỏ ra mà thông qua các bit nhớ trung gian, gồm có 3 Network hoạt động như sau:

- Network 1: Khi nhấn I0.1 (ON 1) thì các bit nhớ M0.0, M0.1, M0.2 lần lượt tích cực và tác động đến Q0.0, Q0.1, Q0.2 làm 3 động cơ khởi động tuần tự từ Đ1 đến Đ3 Khi nhấn I0.2 (OFF 1) thì các bit nhớ M0.3, M0.4, M0.5 lần lượt tích cực, tác động xóa các bit nhớ M0.0, M0.1, M0.2 lần lượt về 0 dẫn đến 3 động cơ dừng tuần tự từ Đ3 đến Đ1

- Network 2: Khi nhấn I0.3 (ON 2) thì các bit nhớ M1.0, M1.1, M1.2 lần lượt tích cực và tác động đến Q0.2, Q0.1, Q0.0 làm 3 động cơ khởi động tuần tự từ Đ3 đến Đ1 Khi nhấn I0.4 (OFF 2) thì các bit nhớ M1.3, M1.4, M1.5 lần lượt tích cực, tác động xóa các bit nhớ M1.0, M1.1, M1.2 lần lượt về 0 dẫn đến 3 động cơ dừng tuần tự từ Đ1 đến Đ3

- Network 3: Các động cơ được điều khiển gián tiếp bởi các bit nhớ trung gian

4) Kết nối các ngỏ vào/ra với thiết bị ngoại vi:

Dựa vào hai bài tập trên, học sinh tự thiết lập bảng xác định kết nối vào/ra và

tự vẽ sơ đồ kết nối và điền vào bảng sau, sau đó thực hiện các bước tiếp theo cho đến khi hoàn thành bài tập

Trang 15

Trang 14

BÀI 2: ĐK ĐCKĐB 3 PHA QUAY 2 CHIỀU, KHỞI ĐỘNG Y-

MỤC TIÊU CỦA BÀI:

Sau khi học xong bài này, học sinh đạt được các yêu cầu sau:

- Trình bày được nguyên lý làm việc của hệ thống điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha quay 2 chiều, khởi động Y/∆

- Lập trình được chương trình điều khiển hệ thống trên

- Lắp đặt và nối dây cho PLC PLC S7-200, PLC S7-300 để điều khiển ĐC kđb 3 pha quay 2 chiều, khởi động Y/∆

- Sửa đổi kết nối phần cứng và chương trình cho phù hợp với các ứng dụng tương tự khác

Trong công nghiệp có nhiều trường hợp cần phải đảo chiều quay động cơ, đối với các động cơ công suất lớn thì cần điều khiển mở máy để giảm dòng điện mở máy Trong những trường hợp vừa cần đảo chiều, vừa cần điều khiển mở máy thì ta phải lập trình kết hợp hai yêu cầu này sao cho an toàn và hiệu quả, thường các động cơ công suất lớn cần phải trãi qua chế độ khởi động thì không có đảo chiều trực tiếp, nghĩa là hệ thống không đảo chiều liên động Một chương trình đảo chiều quay động

cơ đồng thời cho động cơ khởi động Y/∆ thường được ứng dụng trong trường hợp này Chương trình kiểu này cần đảm bảo hai yêu cầu cơ bản là phải có khống chế giữa hai chiều quay động cơ và mỗi khi đảo chiều phải trãi qua chế độ khởi động

2 Các lệnh dùng trong chương trình:

* Các ngõ vào điều khiển và bảo vệ:

- Ngỏ vào khởi động hệ thống quay theo chiều thuận hoặc ngược(I0.1, I0.2)

- Ngỏ vào dừng hệ thống (I0.0)

- Ngỏ ra điều khiển chạy thuận (Q0.0)

- Ngỏ ra điều khiển chạy ngược (Q0.1)

- Ngỏ ra điều khiển chế độ khởi động Y (Q0.2)

- Ngỏ ra điều khiển chế độ ∆ (Q0.3)

* Timer ấn định thời gian khởi động

* Các tiếp điểm duy trì và khống chế để đảm bảo động cơ hoạt động đúng qui trình: Đây là các tiếp điểm được gán trùng địa chỉ với các ngỏ ra hoặc các timer, mức logic của chúng phụ thuộc vào các ngỏ ra và các timer trùng địa chỉ với chúng

- Ngỏ vào khởi động hệ thống: Kết nối nút nhấn “ON thuận” và “ON ngược”

- Ngỏ vào dừng hệ thống: Kết nối nút nhấn “OFF”

* Kết nối các ngỏ ra:

Trang 16

Bài tập ứng dụng: Viết chương trình điều khiển một động cơ KĐB 3 pha quay

hai chiều, không liên động, khởi động Y/∆, thời gian khởi động là 5s:

- Nhấn ”ON thuận”: động cơ khởi động 5s, chạy thuận

- Nhấn ”ON ngược”: động cơ khởi động 5s, chạy ngược

- Nhấn ”OFF” để dừng động cơ

A

B C

KT KN

K∆

KΥ

Trang 17

Trang 16

+ Nhấn “ON T” hoặc “ON N” (I0.1/I0.2) thì động cơ quay theo chiều tương ứng, đồng thời chế độ Y cũng được đóng, sau thời gian khởi động thì T0 ngắt chế độ

Y, chuyển sang ∆ Khi hệ thống đang hoạt động mà nhấn đảo chiều thì không có tác dụng vì đã có khống chế chéo Muốn đảo chiều quay thì phải cho dừng động cơ và nhấn “ON” theo chiều ngược lại

- Bảng xác định kết nối vào/ra với ngoại vi:

Nút nhấn OFF I0.0 Dừng khẩn cấp

Nút nhấn ON thuan I0.1 Khởi động hệ thống

Nút nhấn ON nguoc I0.2 Dừng sau khi hết chu kỳ

Rơle trung gian 1 Q0.0 Đóng KT, cấp điện chế độ chạy thuận

Rơle trung gian 2 Q0.1 Đóng KN, cấp điện chế độ chạy ngược

Rơle trung gian 3 Q0.2 Đóng KΥ, cấp điện chế độ sao

Rơle trung gian 4 Q0.3 Đóng K∆, cấp điện chế độ tam giác

Rơle 2

I0.0 I0.1 I0.2

Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Rơle 3 Rơle 4

Trang 18

Trang 17

BÀI 3: ĐK ĐCKĐB 3 PHA QUAY 2 CHIỀU, KHỞI ĐỘNG Y/∆,

CÓ HÃM TRƯỚC LÚC ĐẢO CHIỀU

- Trình bày được nguyên lý làm việc của hệ thống điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha quay 2 chiều, khởi động Y/∆, có hãm lúc đảo chiều

- Lập trình được chương trình điều khiển hệ thống trên

- Lắp đặt và nối dây cho PLC PLC S7-200, PLC S7-300 để điều khiển ĐC kđb 3 pha quay 2 chiều, khởi động Y/∆, có hãm trước khi đảo chiều

- Sửa đổi kết nối phần cứng và chương trình cho phù hợp với các ứng dụng tương tự khác

Khi một động cơ đang quay, muốn đảo chiều thì động cơ phải giảm tốc độ, dừng

và quay theo chiều ngược lại, để quá trình đảo chiều diễn ra nhanh chóng, thuận lợi và

an toàn thì trong hệ thống thường có bộ phận hãm trước lúc đảo chiều Như vậy nếu động cơ đang hoạt động mà ta nhấn nút đảo chiều quay thì thiết bị hãm sẽ được kích hoạt trong 1 khoảng thời gian nhất định và sau đó thiết bị đảo chiều mới đóng điện cho động cơ quay theo chiều ngược lại Trong PLC, việc ấn định thời gian hãm có thể được thực hiện bằng các timer và bộ phận đảo chiều được điều khiển bằng một ngỏ

ra

* Các ngõ vào điều khiển và bảo vệ:

- Ngỏ vào khởi động hệ thống quay theo chiều thuận hoặc ngược(I0.1, I0.2)

- Ngỏ vào dừng hệ thống theo trình tự (I0.0)

- Ngỏ ra điều khiển chạy thuận (Q0.0)

- Ngỏ ra điều khiển chạy ngược (Q0.1)

- Ngỏ ra điều khiển chạy chế độ Y (Q0.2)

- Ngỏ ra điều khiển chạy chế độ ∆(Q0.3)

- Ngỏ ra điều khiển chế độ hãm (Q0.4)

* Các timer ấn định thời gian khởi động và hãm

* Các tiếp điểm duy trì và khống chế để đảm bảo động cơ hoạt động đúng trình tự: Đây là các tiếp điểm được gán trùng địa chỉ với các ngỏ ra hoặc các timer, mức logic của chúng phụ thuộc vào các ngỏ ra và các timer trùng địa chỉ với chúng

Trang 19

Trang 18

- Ngỏ vào khởi động hệ thống: Kết nối nút nhấn “ON thuận” và “ON ngược”

Bài tập ứng dụng: Viết chương trình điều khiển một động cơ KĐB 3 pha quay

hai chiều, khởi động /∆, thời gian khởi động 3s, khi đảo chiều có hãm bằng nguồn

DC

- Khi nhấn Thuận thì động cơ tắt chế độ chạy ngược, hãm 3s, sau đó chạy thuận

- Khi nhấn Ngược thì động cơ tắt chế độ chạy thuận, hãm 3s, sau đó chạy ngược

- Khi động cơ đang chạy, nhấn OFF thì động cơ dừng không hãm, nhấn STOP thì động cơ dừng có hãm

- Khi động cơ đang dừng mà mở máy thì không có chế độ hãm

Trang 20

Trang 19

Trang 21

Trang 20

3 Kiểm tra nguyên lý hoạt động của hệ thống:

+ Nhấn “ON T” hoặc “ON N” (I0.1/I0.2) lần đầu thì động cơ quay theo chiều tương ứng, không trãi qua chế độ hãm Khi đảo chiều quay thì động cơ chuyển sang chế độ hãm 3 giây, các timer T1, T2 dùng để định thời gian hãm khi đảo chiều quay, đồng thời cũng tác động đóng điện cho động cơ quay theo chiều ngược lại sau khi hết thời gian hãm Động cơ được hãm khi ở chế độ  nên sau khi hãm phải ngắt T0 để động cơ khởi động lại

+ Khi động cơ đang đứng yên mà nhấn ON T/ON N (I0.1/I0.2) thì động cơ phải khởi động ngay mà không trãi qua chế độ hãm nên ta phải dùng bộ đếm C0 để đếm số lần tác động lên địa chỉ I0.1/I0.2, nếu số lần tác động lớn hơn 1 thì bộ so sánh mới tích cực và cho phép chế độ hãm hoạt động Để hiệu ứng này tiếp tục xảy ra trong những lần khởi động sau thì phải dùng I0.0 reset bộ đếm

+ Khi nhấn STOP thì động cơ hãm dừng, kết thúc quá trình hãm dừng cũng phải reset bộ đếm để khi hoạt động lại, động cơ không trãi qua chế độ hãm ở lần nhấn ON đầu tiên

+ Ta không thể dùng chung timer cho chế độ hãm thuận và hãm ngược vì sau khi hãm, timer có nhiệm vụ đóng cho động cơ chạy theo chiều ngược lại, nếu dùng chung timer thì cả 2 chế độ thuận và ngược đều được kích hoạt Chế độ hãm dừng thì sau khi hãm timer không đóng cho động cơ chạy tiếp tục nên cũng phải dùng riêng timer

+ Mở chương trình mô phỏng

+ Download chương trình

+ Điều khiển hệ thống trên trình mô phỏng

+ Hiệu chỉnh chương trình

Trang 22

Trang 21

- Bảng xác định kết nối vào/ra với ngoại vi:

Nút nhấn OFF I0.0 Dừng khẩn cấp

Nút nhấn ON T I0.1 Khởi động hệ thống

Nút nhấn ON N I0.2 Dừng sau khi hết chu kỳ

Nút nhấn STOP I0.3 Bảo vệ quá tải cho Đ1

Rơle trung gian 1 Q0.0 Đóng KT, cấp điện chế độ chạy thuận

Rơle trung gian 2 Q0.1 Đóng KN, cấp điện chế độ chạy ngược

Rơle trung gian 3 Q0.2 Đóng KΥ, cấp điện chế độ sao

Rơle trung gian 4 Q0.3 Đóng K∆, cấp điện chế độ tam giác

Rơle trung gian 5 Q0.4 Đóng KH, cấp điện chế độ hãm

Rơle 2

I0.0 I0.1 I0.2 I0.3

Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4

Rơle 3 Rơle 4 Rơle 5

Trang 23

Trang 22

BÀI 4: ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG

Sau khi học xong bài này, người học sinh đạt được các yêu cầu sau:

- Trình bày được nguyên lý làm việc chung của một hệ thống điều khiển đèn giao thông, giải thích được các lệnh dùng trong chương trình điều khiển

- Viết được chương trình điều khiển đèn giao thông, hệ thống hoạt động đúng yêu cầu Kết nối phần cứng đúng

- Đảm bảo an toàn lao động, trật tự, vệ sinh nơi làm việc

Trong phạm vi bài học, ta không xét đến các giao lộ có phân luồng giao thông phức tạp Hoạt động của hệ thống đèn giao thông đơn giản tại 1 giao lộ có nguyên lý chung như sau:

- Các đèn trên các cột đối diện (nằng trên cùng 1 đường) có cùng thời gian sáng tắt

- Đèn đỏ trên đường này có thời gian sáng bằng tổng thời gian sáng của đèn xanh

và đèn vàng trên đường kia Có thể minh họa bằng giản đồng xung như sau:

- Lệnh vào: dùng làm các lệnh khởi động và dừng

- Lệnh ra: dùng để xuất ngỏ ra

- Bit nhớ trung gian

- Timer: định thời gian sáng của đèn

Xanh 1 Vàng 1

Đỏ 1 Xanh 2 Vàng 2

Đỏ 2

Trang 24

Trang 23

- Các ngỏ ra CPU được nối đến các rơle trung gian để đóng ngắt các công tắc tơ

- Ngỏ ra mở rộng: kết nối trực tiếp đến nguồn 220V và công tắc tơ dùng để điều khiển các đèn, ở đây ta chỉ mô phòng 6 đèn, nếu cần lắp đầy đủ thì có các đèn sáng tắt đồng thời nên được mắc song song từng đôi một

L

N

Xanh 1 Vàng 1 Đỏ 1 Xanh 2 Vàng 2 Đỏ 2 Rơle 1 Rơle 2 Rơle 3 Rơle 4 Rơle 5 Rơle 6

Trang 25

Trang 24

Nhấn “ON” (I0.1) hệ thống bắt đầu hoạt động, T0 và T1 đều được kích hoạt, Tuy nhiên, T0 chưa có tác động, ngược lại T1 xuất hiện ngỏ ra nên đèn “XANH2” và

“DO1” sáng cùng lúc Sau 6s, hết chu kỳ sáng của đèn “XANH2” thì T1 ngắt cho

“XANH2” và đóng cho “VANG2” sáng 2s Sau 2s này thì “DO1” cũng hết chu ký sáng nên T0 ngắt “DO1” và đóng cho “DO2” sáng Tương tự như vậy thì đèn “DO2”,

“XANH1” và “VANG1” cũng có chu kỳ hoạt động tương tự Tiếp điểm thường đóng của Q0.5 được dùng để khống chế trong trường hợp đèn “DO2” đang sang mà nhấn nhằm nút “ON” thì hệ thống sẽ hoạt động không đúng theo giản đồ xung trên

Trang 26

Trang 25

Nút nhấn OFF I0.0 Dừng hệ thống

Rơle trung gian 1 Q0.0 Cấp điện cho đèn xanh 1

Rơle trung gian 2 Q0.1 Cấp điện cho đèn vàng 1

Rơle trung gian 3 Q0.2 Cấp điện cho đèn đỏ 1

Rơle trung gian 4 Q0.3 Cấp điện cho đèn xanh 2

Rơle trung gian 5 Q0.4 Cấp điện cho đèn vàng 2

Rơle trung gian 6 Q0.5 Cấp điện cho đèn đỏ 2

- Sơ đồ kết nối:

- Kết nối phần cứng theo sơ đồ

- Download về PLC

- Cho hệ thống hoạt động

II BÀI TẬP 2: Viết chương trình điều khiển đèn giao thông tại 1 ngã tư theo

yêu cầu sau:

- Ở giờ không cao điểm, nhấn ON1, đèn sáng trên 2 đường là như nhau: Đỏ 8s, xanh 6s, vàng 2s

Trong giờ cao điểm, nhấn ON2, đèn sáng như sau:

+ Đường ưu tiên: đỏ 6s, xanh 10s, vàng 2s

+ Đường không ưu tiên: Đỏ 12s, Xanh 4s, vàng 2s

- Khi chuyển chế độ thì nhấn OFF, sau đó nhấn ON

1 Sơ đồ nguyên lý mạch động lực: Tương tự như bài trên

PLC

24VDC Rơle 1

Rơle 2

I0.0 I0.1 Q0.0

Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5

Rơle 3 Rơle 4 Rơle 5 Rơle 6

Trang 27

Trang 26

Dựa vào bài tập trên, học sinh tự thực hiện các bước lập trình theo yêu cầu bài tập

Hoạt động của hệ thống: tương tự như bài trên nhưng các dữ liệu thời gian không được cái trực tiếp vào các timer mà dùng lệnh move để nạp dữ liệu vào các ô nhớ

Chuyển dữ liệu thời gian vào các ô nhớ nội

Trang 28

Trang 27

Điều khiển các đèn sáng - tắt theo thời gian được ghi trong các ô nhớ

Nhấn “ON 1” (I0.1) hệ thống bắt đầu hoạt động, dữ liệu thời gian được truyền đến ngỏ vào các timer, đồng thời các timer cũng được kích hoạt, hệ thống hoạt động theo chế độ của giờ thấp điểm Nhấn “ON 2” thì dữ liệu thời gian của giờ cao điểm được nạp vào các timer, hệ thống cũng hoạt động tương tự như trên nhưng chù kỳ sang/tắt của các đèn theo chế độ giờ cao điểm

4 Kết nối các ngỏ vào/ra với thiết bị ngoại vi:

- Bảng xác định kết nối vào/ra với ngoại vi và sơ đồ kết nối được thực hiện

tương tự như bài 1 Sinh viên tự lập bảng kết nối, tiến hành kết nối hệ thống và cho hệ thống hoạt động

Trang 29

Trang 28

BÀI 5: ĐẾM SẢN PHẨM

- MỤC TIÊU CỦA BÀI:

Sau khi học xong bài này, học sinh đạt được các yêu cầu sau:

+ Trình bày được nguyên lý làm việc chung của các hệ thống đếm sản phẩm, giải thích được các lệnh dùng trong chương trình điều khiển

+ Viết được chương trình điều khiển đếm sản phẩm Kết nối phần cứng đúng + Đảm bảo an toàn lao động, trật tự, vệ sinh nơi làm việc

A PHẦN LÝ THUYẾT

Trong công nghiệp, khi cần đếm hoặc phân loại sản phẩm, ta thường dùng các cảm biến gắn trên các băng tải Các cảm biến này thường là cảm biến quang, cảm biến tiệm cận hoặc một số cảm biến thông dụng khác Các cảm biến này vừa có chức năng nhận biết sản phẩm trên băng tải mà nó còn là tín hiệu để điều khiển qui trình công nghệ Thí dụ như: dựa vào số sản phẩm đi qua cảm biến mà một hay một vài băng tải

có thể khởi động hoặc dừng, dựa vào hình dạng hoặc kích thước của sản phẩm mà sản phẩm được phân loại và được kiểm soát về chất lượng Để hiểu rõ hơn qui trình công nghệ, ta sẽ phân tích một số bài tập cụ thể trong phần sau

- Lệnh vào: các lệnh khởi động và dừng, các cảm biến nhận biết sản phẩm

- Lệnh ra: dùng để xuất ngỏ ra, điều khiển các động cơ

- Timer: định thời gian hoạt động của băng tải

- Counter dùng để đếm sản phẩm

- Ngỏ vào dừng hệ thống theo trình tự: Kết nối nút nhấn “OFF”

- Ngỏ vào điều khiển quá trình và đếm sản phẩm: kết nối đến công tắc hành trình

Trang 30

Trang 31

Trang 30

3 Kiểm tra hoạt động của hệ thống:

Nhấn “ON”, “Tai 1” hoạt động, đưa thùng đến công tắc hành trình S1, khi thùng chạm S1 thì “Tai 1” dừng và “Tai 2” hoạt động Khi “Tai 2” hoạt động thì sản phẩm bắt đầu đi qua cảm biến S2 nên hệ thống bắt đầu đếm sản phẩm Khi đủ 10 sảm phẩm

đi qua thì bộ so sánh tác động dừng “Tai 2” và cho “Tai 1” chạy lại, bộ đếm được reset để đếm lại từ đầu, thùng sản phẩm đầy được kéo đi và thùng rỗng được đưa đến cho đến khi thù rỗng chạm S1 thì “Tai 1” dừng, …, qui trình lặp lại cho đến khi nhấn

“Stop” để dừng hệ thống Lưu ý là khi thùng rỗng trên “Tai 1” chạm “S1” thì tải dừng, nghĩa là “S1” luôn bị tác động cho đến khi thùng đầy và chạy khỏi vị trí này Như vậy ta phải dùng lệnh nhận biết cạnh lên tín hiệu để hệ thống chỉ bị tác động tại thời điểm thùng vừa chạm cảm biến

Công tắc S1 I0.2 Dừng tải 1, khởi động tải 2

Cảm biến S2 I0.3 Cảm biến đếm sản phẩm

Rơ le nhiệt I0.4 Bảo vệ quá tải

Q1.0 Q1.1 Q1.2

K 3

Trang 32

Trang 31

II Bài tập 2: Viết chương trình điều khiển một động cơ kéo băng tải có cảm

biến đếm sản phẩm bên trên theo yêu cầu sau:

- Khi nhấn ON thì động cơ chạy, sau khi sản phẩm thứ 5 đi qua cảm biến 2s thì tải dừng và tự khởi động lại sau khi dừng 5s Khi nhấn STOP thì hệ thống dừng khẩn cấp

- Khi nhấn OFF thì hệ thống dừng sau khi đủ 10 sản phẩm tiếp theo

Học sinh dựa vào kiến thức có được từ các bài tập trước để vẽ sơ đồ mạch động lực cho hệ thống này

- Lập trình trên phần mềm

- Chạy mô phỏng chương trình:

+ Nhấn “ON” (I0.1), thì bộ đếm xuống C0 được set giá trị đếm là 5 và làm ngắt T0, tải bắt đầu chạy kéo sản phẩm qua cảm biến Khi đủ 5 phản phẩm đi qua băng tải thì C0 tràn và đóng cho T0 hoạt động, sau 2s thì T0 ngắt tải và đóng cho T1 chạy, khi

Trang 33

Sinh viên tự lập bảng kết nối vào/ra với ngoại vi, vẽ sơ đồ kết nối và thực hiện các bước tiếp theo đến khi hoàn chỉnh bài tập

- Lập bảng xác định kết nối vào/ra với ngoại vi

Viết chương trình điều khiển hai động cơ hoạt động như sau:

- Khi nhấn “ON” (I0.0)thì động cơ 1 hoạt động kéo băng tải có sản phẩm trên tải, sau khi đủ 5 sản phẩm qua băng tải 2s thì động cơ dừng trong 5s rồi hoạt động lại, chu

kỳ lặp lại 3 lần thì dừng hẳn (Cảm biến đếm sản phẩm là I0.1)

- Khi động cơ thứ nhất dừng thì động cơ thứ hai hoạt động (trong thời gian 5s), ở chu kỳ hoạt động sau cùng, khi động cơ 1 dừng hẳn thì động cơ 2 cũng chạy 5s rồi dừng hẳn

- Khi hệ thống đang hoạt động mà nhấn “ON” một lần nữa thì hệ thống dừng ( Nếu động cơ 2 đang chạy thì phải hết thời gian 5s mới dừng hẳn)

Sinh viên dựa vào kiến thức có được từ các bài tập trước để vẽ sơ đồ mạch động lực cho hệ thống này

- Nhấn “ON” (I0.0), hệ thống bắt đầu hoạt động, “D1” chạy, kéo sản phẩm qua cảm biến “CBIEN”, khi bộ đếm C0 đếm đủ 5 sản phẩm thì bộ so sánh sẽ so sánh giá trị đếm hiện tại với 5 và cho tích cực bit nhớ M0.0 Bit nhớ M0.0 kích hoạt T0 hoạt động trong 2s và cho dừng tải “D1” và khởi động tải “D2” đồng thời kích hoạt timer

Trang 35

Trang 34

IV Bài tập 4: Viết chương trình điều khiển hai động cơ kéo 2 băng tải có cảm

biến đếm sản phẩm theo yêu cầu sau:

- Khi nhấn “ON” lần đầu thì 2 băng tải chạy, nhấn “ON” lần thứ hai để dừng khẩn cấp

- Khi chưa có SP nào đi qua thì đèn 1 sáng

- Khi tổng sản phẩm trên 2 băng tải là từ 1 ÷10 thì đèn 1 tắt, đèn 2 sáng

- Khi đủ 30 sản phẩm thì hệ thống dừng và tự khởi động lại sau 5s

- Khi số sản phẩm qua hai băng tải lệch nhau quá 2 sp thì băng tải nào có sản phẩm nhiều hơn phải tạm dừng để chờ cho đến khi băng tải kia có cùng số lượng sản phẩm thì mới chạy lại

Sinh viên tự hoàn thành các yêu cầu của bài tập 3 và 4 theo hường dẫn của giáo viên

Trang 36

Trang 35

BÀI 6: ĐIỀU KHIỂN ĐÓNG MỞ CỬA TỰ ĐỘNG

- Lập trình được chương trình đóng mở cửa tự động bằng PLC S7 – 200/S7 –

Hoạt động của hệ đóng mở cửa tự động có nguyên lý chung như sau:

Bình thường cửa ở trạng thái đóng Khi có người đến gần cửa, cảm biến nhận biết và điều khiển motor quay thuận để mở cửa Khi cửa mở hết hành trình, cảm biến

mở cửa sẽ tác động dừng động cơ (thường dùng công tắc hành trình làm cảm biến mở cửa) Khi người còn ở gần cửa thì cửa luôn ở trạng thái mở Sau khi người rời khỏi cửa (khoảng 3s hoặc 5s) thì motor quay ngược để tác động đóng cửa lại, cửa đóng hết hành trình thì motor tự dừng Khi cửa đang trong hành trình đóng mà có người đi tới thì motor đảo chiều quay để mở cửa Hệ thống thường có chuông báo kẹt cửa

- Timer: định thời gian kích hoạt đóng cửa sau khi người rời khỏi cửa và thời gian chuông báo

- Ngỏ vào cảm biến nhận người: Kết nối cảm biến trong và cảm biến ngoài

- Ngỏ vào cảm biến đóng cửa, mở cửa: kết nối các công tắc hành trình

- Nếu dùng các ngỏ ra CPU để điều khiển mô hình thì ta kết nối trực tiếp đến các motor đóng/mở cửa, chuông báo trên mô hình

Trang 37

Trang 36

- Khi cần điều khiển hệ thống thực tế thì ta phải dùng các ngỏ ra mở rộng (hoặc ngỏ ra CPU thông qua role trung gian) để kết nối đến các công-tắc-tơ nhằm cấp nguồn 220V cho các motor, chông báo

Trang 38

Trang 37

- Chạy chương trình mô phỏng:

+ Khi có người đến gần cửa: cảm biến trong hoặc cảm biến ngoài tích cực  cửa

mở, khi cửa mở xong, cảm biến mở tích cực  ngắt động cơ

+ Khi người vẫn còn ở gần cửa trong trạng thái cửa mở, lúc này cả cảm biến trong hoặc ngoài và cảm biến mở cửa đều tích cực, nên 2 động cơ vẫn ở trạng thái ngừng hoạt động  Cửa tiếp tục mở ở tình trạng mở

+ Khi người đi mà cửa vẫn ở vị trí mở thì hai cảm biến trong và ngoài không tích cực thì timer bắt đầu đếm thời gian, sau 3s, cửa đóng

Trang 39

Trang 38

+ Khi cửa đóng xong: Cảm biến đóng cửa tác động ngắt động cơ đóng cửa

+ Khi cửa đang trong quá trình đóng mà có người đến thì cửa phải chuyển sang

mở

+ Khi cửa bị kẹt: Không có người đến gần, cửa đang ở quá trình đóng hoặc mở

mà không đến điểm dừng  động cơ chạy quá thời gian qui định thì có còi báo và cho dừng động cơ đóng/mở cửa

Cảm biến ngoài I0.1 Phát hiện người vào

Cảm biến trong I0.2 Phát hiện người ra

Cảm biến mở cửa I0.3 Dừng động cơ quay thuận

Cảm biến đóng cửa I0.4 Dừng động cơ quay ngược

Rơle trung gian 1 Q0.0 Cấp điện cho động cơ mở cửa trái

Rơle trung gian 2 Q0.1 Cấp điện cho động cơ mở cửa phải

Rơle trung gian 3 Q0.2 Cấp điện cho động cơ đóng cửa trái

Rơle trung gian 4 Q0.3 Cấp điện cho động cơ đóng cửa phải

Rơle trung gian 5 Q0.4 Cấp điện cho chuông báo

- Sơ đồ kết nối:

- Kết nối phần cứng theo sơ đồ

- Download về PLC

- Cho hệ thống hoạt động

II BÀI TẬP 2: Viết chương trình điều khiển bãi đậu xe theo yêu cầu sau :

- Bãi đậu xe có sức chứa 10 ô tô, có cảm biến đếm lượng xe ra/vào Cảm biến sẽ phát hiện xe vào để mở cửa phải và phát hiện xe ra để mở cửa trái Sau khi xe rời khỏi

vị trí cửa 3s, cửa tự đóng lại

PLC

24VDC Rơle 1

Rơle 2

I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4

Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Rơle 3 Rơle 4

Trang 40

Học sinh dựa vào bài tập 1 để vẽ sơ đồ mạch động lực cho bài này

Network 1: Đóng mở cửa cho xe vào: Khi cảm biến I0.1 phát hiện xe vào thì Q0.0 tích cực sẽ tác động motor quay thuận, mở cửa cho xe vào Khi cửa chạm cảm biến mở cửa I0.3 (công tắc hành trình) thì động cơ dừng Sau khi xe đi khỏi cửa 3s thì timer T0 tác động làm Q0.2 tích cực, điều khiển motor quay ngược, bắt đầu quá trình đóng cửa, công tắc hành trình I0.3 nhả ra Khi cửa chạm cảm biến đóng cửa I0.4 (công tắc hành trình) thì động cơ dừng

Định dạng
Số trang	106
Dung lượng	5,36 MB