- Dòng PLC Micro 850 2080 - LC50 - 48QWB được trang bị tất cả cáctính năng của dòng sản phẩm PLC Micro 800, với thiết kế nhỏ gọn, chắcchắn và những ưu điểm nổi bật như độ bền cao, độ ổn
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
ĐỒ ÁN 1 Tìm hiểu về PLC Micro 850, biến tần PowerFlex 525 , HMI
Trang 2ĐỒ ÁN 1 Tìm hiểu về PLC Micro 850, biến tần PowerFlex 525 , HMI PannelView 800
Lời cảm ơn
Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo TS Đỗ Trọng Hiếu
đã giúp đỡ chúng em tận tình trong quá trình làm đồ án mặc dù gặp nhiều khó khăn trong quá trình làm song nhờ có sự hướng dẫn, chỉ bảo của Thầy mà chúng em có thể hoàn thành đồ án này Trong quá trình làm không thể tránh khỏi những thiếu sót do sự hạn chế về mặt kiến thức chúng em mong nhận được những đóng góp quí báu từ Thầy để
đồ án được hoàn thiện hơn.
Trang 3ĐỒ ÁN 1 Tìm hiểu về PLC Micro 850, biến tần PowerFlex 525 , HMI PannelView 800
MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU VỀ PLC MICRO 850 VÀ PHẦN MỀM
1.2.3 Thao tác trên Connected Compenents Workbench 61.2.4 Các lệnh cơ bản trên Connected Components Workbench 9
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ BIẾN TẦN POWERFLEX 525 14
2.1 Định nghĩa về biến tần 14 HYPERLINK \l "_heading=h.2jxsxqh" 2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của biến tần 14 HYPERLINK \l
Trang 4ĐỒ ÁN 1 Tìm hiểu về PLC Micro 850, biến tần PowerFlex 525 , HMI PannelView 800
3.6 Tìm hiểu về HMI PannelView 800 của hãng Allen-Bradley 27
3.6.2 Cấu trúc phần cứng của HMI PannelView 800 27
3.6.4 Ví dụ giao diện giám sát và điều khiển động cơ trên
TÀI LIỆU THAM KHẢO 35
Trang 5ĐỒ ÁN 1 Tìm hiểu về PLC Micro 850, biến tần PowerFlex 525 , HMI PannelView 800
Trang 6● TÌM HIỂU VỀ PLC MICRO 850 VÀ PHẦN MỀM CONNECTED
COMPONENTS WORKBENCH 1.1 Tìm hiểu về PLC Micro 850
1.1.1 Giới thiệu chung
- Micro 850 là dòng PLC cao nhất trong series Micro 800 ( bao gồm Micro
810, 830 và 850 )
- Tích hợp sẵn cổng giao tiếp Ethernet/IP, USB, RS232/485
- Khả năng hỗ trợ plug - in và modul mở rộng, chuyên dùng cho các hệthống điều khiển có số lượng I/O tương đối
- Ngôn ngữ lập trình chuẩn IEC 61131-3 : Ladder Diagram, FunctionBlock, Structured Text
- Độ dài của một chương trình trên Micro 850 có thể lên tới 20Kbytes
- Dòng PLC Micro 850 (2080 - LC50 - 48QWB) được trang bị tất cả cáctính năng của dòng sản phẩm PLC Micro 800, với thiết kế nhỏ gọn, chắcchắn và những ưu điểm nổi bật như độ bền cao, độ ổn định lớn, giá thành
rẻ, được cung cấp một phần mềm lập trình miễn phí với ConnectedComponents Workbench
Hình 1.1 : PLC Micro 850 (2080 - LC50 - 48QWB)
1.1.2 Thông số kĩ thuật
- Nguồn cung cấp là nguồn một chiều 24 (VDC)
- Số lượng I/O vào ra: 48 (28 Inputs, 20 Outputs)
+ Inputs : 24VDC/VAC
+ Outputs : Relay
+ Trong trường hợp cần thiết có thể mở rộng lên tới 132 I/O thôngqua 4 mô-đun mở rộng, có thể hỗ trợ kết nối thêm 5 mô-đun Plug-in
- Đọc xung tốc độ cao: 6 HSC đếm xung 100kHz
- Cổng Giao tiếp: USB 2.0, RS232/RS485, RJ-45 EtherNet/IP
- Số Module có thể mở rộng : 4
- Nhiệt độ hoạt động: -20 65 °C (-4 149 °F)
- Kích thước: 90 x 238 x 80 mm
Trang 7ĐỒ ÁN 1 Tìm hiểu về PLC Micro 850, biến
tần PowerFlex 525 ,
HMI PannelView 800
.
Hình 1.2 : Cấu trúc tổng quan phần cứng Bảng 1.1 Mô tả điều khiển PLC Micro 850
1 Khối chỉ trạng thái 9 Nắp khe cắm mở rộng I/O
6 Khối I/O có thể tháo rời 14 Cổng kết nối RJ-45
Ethernet/IP (Có LED màuvàng và màu xanh lá cây)
8 Lỗ gắn vít
Bảng 1.2 Mô tả trạng thái của PLC Micro 850
16 Trạng thái ngõ vào (Inputs) 21 Đèn báo sự cố
18 Trạng thái mạng 23 Trạng thái truyền thông
19 Trạng thái nguồn 24 Trạng thái ngõ ra (Outputs)
20 Trạng thái Run
Trang 8ĐỒ ÁN 1 Tìm hiểu về PLC Micro 850, biến tần PowerFlex 525 , HMI PannelView 8001.1.3 Giao thức hỗ trợ truyền thông, bộ đếm HSC và cổng I/O.
- Các giao thức hỗ trợ truyền thông cho Micro 850 là Modbus RTU Masterand Slave, CIP Serial Client/Server (RS232), CIP Symbolic Client/Server,ASCII, ModBus TCP Client/Server, CIP Client Messaging và SocketsClients/Server TCP/UDP
- PLC Micro 850 có 6 bộ đếm xung tốc độ cao (HSC) bao gồm HSC0,HSC1, HSC2, HSC3, HSC4, HSC5 Trong đó có 3 bộ đếm chính là HSC0,HSC2, HSC4 và 3 bộ đếm phụ HSC1, HSC3, HSC5
Bảng 1.3 Mô tả các Inputs được sử dụng cho HSC
High Speed Counter Inputs sử dụng
Trang 9ĐỒ ÁN 1 Tìm hiểu về PLC Micro 850, biến tần PowerFlex 525 , HMI PannelView 800
Hình 1.3 Sơ đồ cổng I/O
1.1.4 Thêm Module vào ra tương tự cho Micro 850
- Micro 850 không có sẵn các I/O tương tự do đó ta phải gắn thêm cácmodule vào ra tương tự
- 2085-IF4 và 2085-IF8 là hai loại module tương tự đầu vào dùng choMicro 850, đối với 2085-IF4 nó hỗ trợ 4 kênh đầu vào với cấu hình dạng tínhiệu vào có thể là tín hiệu điện áp trong dải từ 0-10V, -10-10V hoặc tín hiệudòng điện trong dải 0-20mA, 4-20mA Đối với module 2085-IF8 nó hỗ trợ
8 kênh đầu vào với cấu hình dạng tín hiệu vào có thể là tín hiệu điện áptrong dải từ 0-10V, -10-10V hoặc tín hiệu dòng điện trong dải 0-20mA, 4-20mA
2085-OF4 là module tương tự đầu ra dùng cho micro 850 hỗ trợ 4 kênh đầuvào với cấu hình dạng tín hiệu vào có thể là tín hiệu điện áp trong dải từ 0-10V, -10-10V hoặc tín hiệu dòng điện trong dải từ 0-20mA, 4-20mA
Hình 2.4 Sơ đồ chi tiết của 2085-IF8.
Trang 10ĐỒ ÁN 1 Tìm hiểu về PLC Micro 850, biến tần PowerFlex 525 , HMI PannelView 800
Hình 1.5 Sơ đồ chi tiết của 2085-OF4 và 2085- IF4.
Hình 1.6 Ghép các module vào ra tương tự với PLC.
Trang 111.2 Tìm hiều về phần mềm Connected Components Workbench 1.2.1 Giới thiệu chung
- Connected Components Workbench là phần mềm dùng để thiết kế, cungcấp chương trình điều khiển, cấu hình thiết bị và tích hợp với trình biên tậpHMI Connected Components Workbench được phát triển dựa trên sự cộngtác giữa hai tập đoàn Rockwell Automation và Microsoft dựa trên nền tảngcủa Visual Studio, cấu trúc theo tiêu chuẩn IEC 61131-3 Phần mềmConnected Components Workbench giúp giảm thiểu thời gian cài đặt banđầu cho hệ thống, đồng thời giảm chi phí cho người sử dụng
- Phần mềm Connected Components Workbench (CCW) được cung cấphoàn toàn miễn phí, có thể dùng cấu hình cho các dòng PLC Micro 800,biến tần PowerFlex và màn hình HMI PanelView
- Cung cấp nguồn tài liệu, demo, video giúp giảm thời gian cài đặt, họccách sử dụng
- Hỗ trợ nhiều ngôn ngữ phổ biến
1.2.2 Ưu điểm và tính năng.
a) Ưu điểm
- Cài đặt dễ dàng và và được cung cấp miễn phí
- Dễ dàng để cấu hình: Phần mềm Connected Components Workbench làm giảm thời gian ban đầu để thiết lập điều khiển
- Lập trình tiện lợi: Các khối chức năng do người dùng định nghĩa có khả năng làm tăng tốc độ thiết lập hệ thống nhanh chóng Teminal blocks có thể
di chuyển và mở rộng
- Tiện lợi cho cài đặt và bảo trì
- Dễ dàng để hình dung: Sử dụng các Tag cấu hình và màn hình thiết kế trực quan tạo sự tiện lợi cho điều khiển
b) Tính năng
- Là công cụ sử dụng cấu hình và lập trình cho các thiết bị kết nối
- Hỗ trợ một loạt các tùy chọn liên kết và nối mạng
- Cho phép người tạo và triển khai các khối chức năng theo định nghĩa
- Cung cấp các lựa chọn của các ngôn ngữ lập trình
- Dễ dàng lưu, khôi phục và xem lịch sử sửa đổi của một dự án, lưu bản sửađổi của dự án trong cùng một thư mục dự án
- Cho phép đặt mật khẩu bảo vệ trên các chương trình, các khối chức năng
do người dùng định nghĩa và các khối chức năng sẵn có của chương trình
Trang 12ĐỒ ÁN 1 Tìm hiểu về PLC Micro 850, biến tần PowerFlex 525 , HMI PannelView 8001.2.3 Thao tác trên Connected Compenents Workbench.
- Cũng như các phần mềm thông dụng khác, Connected Compenents
Workbench được khởi động bằng cách double click vào biểu tượng của phần mềm trên màn hình hoặc từ thư mục cài đặt phần mềm
Sau khi khởi động, cửa sổ làm việc của phần mềm Connected Compenents Workbench sẽ xuất hiện như hình dưới đây :
Hình 1.3: Giao diện làm việc của phần mềm CCW.
- Sử dụng các công cụ trên Toolbar tạo một dự án mới, hoặc mở một dự án
đã được tạo lập trước đó Để tạo một dự ánmới: File và New… (Ctrl+N hoặc click chuột chọn Create New Project) tạimục Name: đặt tên cho dự án và chọn Create
Hình 1.4: Tạo một dự án mới trên phần mềm.
- Thêm PLC Micro 850 vào dự án mới vừa tạo như sau : Vào mục
“Catalog” tiếp đến chọn mục “Controllers” và chọn “Micro 850”, chọn 1module bất kì và phiên bản của nó cuối cùng ấn “Select” và “ Add ToProject”
Trang 13ĐỒ ÁN 1 Tìm hiểu về PLC Micro 850, biến tần PowerFlex 525 , HMI PannelView 800
Hình 1.5: Thêm bộ điều khiển PLC Micro 850 vào dự án.
Để mở cửa sổ viết chương trình điều khiển : click chuột phải vào Programchọn “Add”, chọn “New LD” ( Ladder Diagram )
Hình 1.6: Tạo chương trình Ladder.
- Tại đây, chương trình điều khiển mặc định sẽ có tên là Prog1, thay đổi tênchương trình bằng cách nhấp chuột vào Prog1 và viết tên chương trình mới
và nhấn enter Tiếp theo, double click vào tên chương trình để mở ra cửa sổsoạn thảo chương trình
Hình 1.7: Thay đổi tên chương trình và mở của sổ trình soạn thảo.
- Sau khi hoàn tất chương trình, tiến hành kiểm tra lỗi và download chươngtrình vào các thiết bị
Trang 14ĐỒ ÁN 1 Tìm hiểu về PLC Micro 850, biến tần PowerFlex 525 , HMI PannelView 800
- Trong quá trình download, phần mềm sẽ được tự động kiểm tra lỗi Nếu
có lỗi xảy ra, phần mềm sẽ thông báo lỗi và không thể tiếp tục downloadchương trình Người dùng phải kiểm tra, khắc phục lỗi và thử lại việcdownload chương trình
- Download chương trình vào Micro850: Trong cửa sổ lập trình, click phảichuột vào Micro850 chọn Download
Hình 1.8: Dowload chương trình điều khiển xuống PLC.
- Tiếp theo, chọn Dowload with project Values :
Hình 1.9: Dowload with project Values
- Download chương trình vào PanelView 800: Trong cửa sổ lập trình, click phải chuột vào tên chương trình và chọn Download
Trang 15ĐỒ ÁN 1 Tìm hiểu về PLC Micro 850, biến tần PowerFlex 525 , HMI PannelView 800
Hình 1.10: Dowload chương trình xuống HMI PannelView 800.
- Tiếp theo, chọn AB_ETHIP-1, Ethernet và chọn IP của HMI là xong
Hình 3.11: Chọn IP của HMI.
⮚ Nhận xét chung: Ta có thế thấy phần mềm Connected Components
Workbench là một phần mềm dùng để viết chương trình ằng các ngôn ngữ như Ladder, SFC, IL,… sau đó tải chương trình xuống PLC để chạy, hoặc có thể tải qua phần mềm mô phỏng PLC để chạy
Trang 16
1.2.4 Các lệnh cơ bản trên Connected Components Workbench.
a) Dạng ngôn ngữ sử dụng trong phần mềm
Connected Components Workbench cung cấp cho người dùng 3 dạng ngônngữ lập trình đó là ngôn ngữ ST, LD và FBD
Hình 1.12 : Chọn dang ngôn ngữ lập trình
b) Tập lệnh cơ bản ở ngôn ngữ Ladder
● Tiếp điểm thường hở
Tiếp điểm thường hở NO (Normally Open) được đóng lại (ON) khi giá trịbit được gán bằng 1
● Tiếp điểm thường đóng
Tiếp điểm thường đóng (Normally Closed) được đóng lại (ON) khi giá trịbit được gán bằng 0
Các tiếp điểm được nối nối tiếp sẽ tạo ra mạch logic AND
Các tiếp điểm được nối song song sẽ tạo ra mạch logic OR
Cuộn dây ngõ ra
Trang 17Nếu có luồng tín hiệu chạy qua cuộn dây ngõ ra, bit ngõ ra được đặt lên 1.Nếu không có tín hiệu chạy qua cuộn dây ngõ ra, bit ngõ ra được đặt về 0.Cuộn dây ngõ ra đảo
Nếu có luồng tín hiệu chạy qua cuộn dây ngõ ra đảo, bit ngõ ra được đặt về 0
Nếu không có luồng tín hiệu chạy qua cuộn dây ngõ ra đảo, bit ngõ ra được đặt lên 1
● Các lệnh Set (đặt) và Reset (đặt lại).
Trang 18- Bộ tạo thời gian trễ TON
IN ngõ vào bộ định thì cho phép
PT (Preset Time) là ngõ vào giá trị thời gian đặt trước
ET (Elapsed Time) là ngõ ra giá trị thời gian đã trôi qua
Q ngõ ra bộ định thì khi giá trị ET bằng giá trị PT thì Q ON
Khi tín hiệu IN on thì bộ TON hoạt động bắt đầu đếm thời gian, khi mất tínhiệu IN thì TON dừng và xóa giá trị đang đếm về 0
Giản đồ định thì
- Bộ định thì TOF
Các đầu vào IN, PT và đầu ra Q, ET giống bộ TON
Ngõ ra Q của bộ định thì TOF được đặt lại về OFF sau một khoảng thờigian đặt trước ( PT)
Giản đồ định thì
Trang 19- Bộ định thì RTO (Retentive Delay Timer On)
Hoạt động giống như bộ TON chỉ khác ở chỗ khi bộ định thời RTO đangđếm mà mất tín hiệu IN thì giá trị đếm ở ET không bị xóa về 0 Chỉ khi nàotín hiệu RST được kích hoạt thì bộ định thời được đặt lại
Giản đồ định thì
● Các bộ đếm
- Bộ đếm lên CTU
CU (Count Up) ngõ vào đếm lên
RESET đặt lại giá trị đếm về 0
PV (Preset count value) giá trị đếm đặt trước
CV (Current count value) giá trị đếm hiện thời
Q ngõ ra của bộ đếm khi giá trị CV bằng giá trị PV thì Q bằng 1
CTU đếm lên 1 đơn vị khi giá trị của thông số CU thay đổi từ 0 lên 1 Nếugiá trị của thông số CV lớn hơn hoặc bằng giá trị của thông số PV thì thông
số ngõ ra của bộ đếm Q = 1 Nếu giá trị của thông số đặt lại R thay đổi từ 0lên 1, giá trị đếm hiện thời được xóa về 0
Trang 20ĐỒ ÁN 1 Tìm hiểu về PLC Micro 850, biến tần PowerFlex 525 , HMI PannelView 800
CV giá trị đếm hiện thời
Q ngõ ra bộ định thời, Q ON khi giá trị CV nhỏ hơn hoặc bằng 0
CTD đếm xuống 1 đơn vị khi giá trị của thông số CD thay đổi từ 0 lên1.Nếu giá trị của thông số CV nhỏ hơn hoặc bằng 0 thì thông số ngõ ra của
bộ đếm Q = 1 Nếu giá trị của thông số LOAD thay đổi từ 0 lên 1, giá trị tạithông số PV được nạp đến bộ đếm như là một giá trị CV mới
Giản đồ định thì CTD
Trang 21ĐỒ ÁN 1 Tìm hiểu về PLC Micro 850, biến tần PowerFlex 525 , HMI PannelView 800
Trang 22CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU VỀ BIẾN TẦN POWERFLEX 525
2.1 Định nghĩa về biến tần
Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện một chiều hoặc dòng điện xoaychiều thành dòng điện xoay chiều có tần số và điện áp có thể điều chỉnhđược Đơn giản nhất, biến tần là một loại thiết bị điện tử dùng để điều khiểntốc độ quay của động cơ không đồng bộ ba pha thông qua việc thay đổi tần
3 Mạch Nghịch lưu: Được sử dụng để xuất ra điện áp AC từ điện áp
DC Thiết bị được gọi là bộ nghịch lưu này khác với bộ chỉnh lưu về tên gọi
và chức năng Được sử dụng đẻ cấp điện áp/tần số biến thiên được tạo ra cho động cơ Sử dụng các bộ phận đóng cắt bán dẫn (IGBT và bộ phận tương tự) có thể bật và tắt
4 Mạch điều khiển: Kiểm soát điều khiển, cài đặt máy biến tần
Trang 23ĐỒ ÁN 1 Tìm hiểu về PLC Micro 850, biến tần PowerFlex 525 , HMI PannelView 800
Hình 2.2: Sơ đồ mạch điện của biến tần.
Nguyên lý hoạt động của biến tần:
- Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện
- Ở đầu kia, điện áp một chiều đó được biến đổi (nghịch lưu) thành điện
áp xoay chiều 3 pha đối xứng Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM)
- Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên
độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp – tần số là không đổi
- Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các
bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại
Hình 2.3: Biến đổi điện áp/tần số qua biến tần.
Trang 24ĐỒ ÁN 1 Tìm hiểu về PLC Micro 850, biến tần PowerFlex 525 , HMI PannelView 800
Những ưu điểm của biến tần có thể kể đến như dễ dàng thay đổi tốc độđộng cơ, đảo chiều quay của động cơ, khởi động mềm cho động cơ, giảmtổn hao trong quá trình khởi động,…Ngày nay biến tần được sủ dụng rộngrãi trong công nghiệp để điều khiển các loại động cơ
2.3 Phân loại biến tần
Biến tần có nhiều loại, nếu phân chia theo nguồn điện đầu vào thì ta có hailoại cơ bản là : biến tần cho động cơ 1 pha và biến tần cho động cơ 3 pha