Nghiên cứu ứng dụng lập trình PLC tự động đóng máy biến áp dự phòng tại phòng thí nghiệm trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp

Hiện tại, trong chương trình thí nghiệm của sinh viên chuyên ngành Hệ thống điện trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp vẫn đang thí nghiệm bài Tự động đóng máy biến áp dự phòng với đa số c

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN NGỌC QUANG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH PLC TỰ ĐỘNG ĐÓNG

MÁY BIẾN ÁP DỰ PHÕNG TẠI PHÕNG THÍ NGHIỆM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

THÁI NGUYÊN – 2014

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

-*** -

NGUYỄN NGỌC QUANG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH PLC TỰ ĐỘNG ĐÓNG MÁY

BIẾN ÁP DỰ PHÕNG TẠI PHÕNG THÍ NGHIỆM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 60520202

Người hướng dẫn khoa học : TS Nguyễn Hiền Trung

Ngày giao đề tài : Ngày 14 tháng 6 năm 2013

Ngày hoàn thành luận văn : Ngày 25 tháng 2 năm 2014

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PHÕNG QUẢN LÝ ĐT

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dựa trên sự hướng dẫn của tập thể các nhà khoa học và các tài liệu tham khảo đã trích dẫn Kết quả nghiên cứu là trung thực và chưa từng công bố trên các tài liệu khác

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 2 năm 2014

Học viên

Nguyễn Ngọc Quang

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Nguyễn Hiền

Trung người đã hướng dẫn tận tình và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn thạc sĩ này

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô ở Khoa Điện – Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã đóng góp nhiều ý kiến và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng QLĐT sau Đại học, xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất về mọi mặt để tôi hoàn thành khóa học

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 2 năm 2014

Người thực hiện

Nguyễn Ngọc Quang

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN iii

MỤC LỤC v

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Phương pháp nghiên cứu 3

4 Những kết quả đạt được 3

5 Cấu trúc của luận văn 3

1 Chương 1 HIỆN TRẠNG MẠCH TỰ ĐỘNG ĐÓNG MÁY BIẾN ÁP DỰ PHÕNG TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP 4

1.1 Các yêu cầu cơ bản đối với thiết bị TĐD 4

1.2 Giới thiệu mạch tự động đóng máy biến áp dự phòng tại phòng thí nghiệm trường đại học kỹ thuật công nghiệp [7] 5

1.3 Một số nguyên tắc thực hiện trong sơ đồ TĐD 6

1.4 Xác định một số tham số của mạch TĐD 7

1.5 Bài thí nghiệm tự động đóng máy biến áp dự phòng 8

1.6 Kết luận chương 1 13

2 Chương 2 TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH - PLC 14

2.1 Giới thiệu về PLC 14

2.1 Quá trình phát triển của kỹ thuật điều khiển lôgic 15

2.2 Ưu thế và hạn chế của hệ thống điều khiển dùng PLC 17

2.3 Cấu hình hệ thống 19

2.4 Giới thiệu về PLC S7-200 CPU 224 DC/DC/DC 21

2.5 Giới thiệu các mô đun mở rộng 27

2.6 Truyền thông giữa PC và PLC 30

2.7 Kết luận chương 2 32

3 Chương 3 LẬP TRÌNH PLC S7-200 33

3.1 Ngôn ngữ lập trình cho S7-200 33

3.2 Nguyên tắc thực hiện chương trình 34

3.3 Sử dụng phần mềm STEP 7- Micro/WIN cho PLC S7-200 36

3.4 Một số lệnh cơ bản của S7-200 45

3.5 Kết luận chương 3 61

4 Chương 4 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG PLC S7-200 CPU 224 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐÓNG MÁY BIẾN ÁP DỰ PHÕNG 62

4.1 Các thiết bị cần cho việc thiết kế bộ điều khiển tự động đóng cắt máy biến áp dự

phòng bằng PLC S7-200 CPU 224 DC/DC/DC 62

4.2 Sơ đồ đấu dây điều khiển 63

4.3 Quá trình đấu nối thực tế 67

4.4 Lập trình điều khiển và thuyết minh chương trình điều khiển 69

4.5 Các thao tác lấy kết quả thí nghiệm 78

4.6 Kết luận chương 4 87

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ tự động đóng máy biến áp dự phòng 11

Hình 1.2 Sơ đồ bảo vệ và đóng cắt máy biến áp 1 12

Hình 2.1 Điều khiển sử dụng PLC 14

Hình 2.2 Điều khiển sử dụng rơle điện 15

Hình 2.3 Những loại đặc trưng của thiết bị điều khiển 16

Hình 2.4 Một số hình ảnh của PLC 17

Hình 2.5 Mô tả các khối chức năng của PLC 20

Hình 2.6 Hình ảnh CPU 224 DC/DC/DC 22

Hình 2.7 Công tắc chọn chế độ làm việc 23

Hình 2.8 Sơ đồ đấu dây PLC 24

Hình 2.9 Vị trí cấp nguồn cho PLC 25

Hình 2.10 Các khí cụ vào và ra đấu nối với PLC 26

Hình 2.11 Hình ảnh minh họa các đầu vào và ra đối với các thiết bị điều khiển bằng PLC 27

Hình 2.12 Mô đun mở rộng EM 222 DC 27

Hình 2.13 Mô đun mở rộng EM 223 DC/DC 27

Hình 2.14 Mô đun mở rộng EM 223 DC/Relay 28

Hình 2.15 Mô đun tương tự EM 235 28

Hình 2.16 Đấu nối giữa PLC và mô đun mở rộng 30

Hình 2.17 Cáp kết nối giữa PLC và máy tính 31

Hình 2.18 Cổng truyền thông 31

Hình 3.1 Ngăn xếp của S7-200 34

Hình 3.4 Giao diện chương trình PLC 37

Hình 3.5 Khối Programe Block 38

Hình 3.6 Xóa hoặc đổi tên chương trình con 39

Hình 3.7 Khối Data Block 39

Hình 3.8 Khối Symbol Table 42

Hình 3.9 Khối Status Chart 42

Hình 3.10 Khối Cross Reference 43

Hình 3.11 Khối Communication 43

Hình 3.12 Giao diện khối truyền thông 44

Hình 3.13 Nạp hoặc tải chương trình giữa PLC và máy tính 45

Hình 3.14 Cấu trúc một bảng dữ liệu 53

Hình 4.1 Sơ đồ mạch đi dây điều khiển PLC 63

Hình 4.2 Sơ đồ mạch đi dây động lực có kết nối với PLC 66

Hình 4.3 Mặt trước tủ và bên trong tủ điện 67

Hình 4.4 Bàn thí nghiệm PLC đang làm việc 67

Hình 4.5 Bàn thí nghiệm TĐD sử dụng PLC hoàn chỉnh 68

Hình 4.6 Các đầu tín hiệu vào có sử dụng công tắc gạt tạo sự cố giả tưởng cho PLC 78

Hình 4.7 BA1 hoạt động bình thường 79

Hình 4.8 Mô tả chuyển trạng thái làm việc của PLC từ BA1 về BA2 80

Hình 4.9 Khóa E2 cho phép làm việc của PLC trên BA2 82

Hình 4.10 Mô tả chuyển trạng thái làm việc của PLC từ BA2 về BA1 83

Hình 4.11 PLC ngừng hoạt động khi các điều kiện cung cấp nguồn cho các pha hoặc dây BA1 là không khả thi 85

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Kết quả tính tính toán của phần chuẩn bị và thí nghiệm 9

Bảng 2.1 Nguồn cung cấp cho từng loại S7-200 21

Bảng 2.2 Chỉ thị trạng thái của PLC 24

Bảng 2.3 Bảng mã cho các loại mô đun mở rộng họ S7-200 29

Bảng 4.1 Các thiết bị dùng cho thí nghiệm 62

Bảng 4.2 Các kí hiệu đầu vào và ra đấu nối với PLC 68

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Tự động đóng dự phòng (TĐD) là một trong những biện pháp hữu hiệu để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của hệ thống điện Sơ đồ TĐD rất đa dạng, tuy nhiên với bất cứ loại sơ đồ nào cũng phải đảm bảo yêu cầu là tác động nhanh và độ tin cậy Hiện tại, trong chương trình thí nghiệm của sinh viên chuyên ngành Hệ thống điện trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp vẫn đang thí nghiệm bài Tự động đóng máy biến áp dự phòng với đa số các thiết bị là của Liên Xô (cũ), trong quá trình vận hành cũng bộc lộ ít nhiều các nhược điểm trong đó có vấn đề về độ tin cậy

Kỹ thuật điều khiển lôgic khả trình PLC (Programmable Logic Control) được phát triển từ những năm 1968 -1970 Trong giai đoạn đầu các thiết bị khả trình yêu cầu người sử dụng phải có kiến thức về kỹ thuật điện tử trình độ cao Ngày nay các thiết bị PLC đã phát triển mạnh mẽ và có mức độ phổ cập rộng rãi

PLC là dạng thiết bị điều khiển đặc biệt dựa trên bộ vi xử lý, sử dụng bộ nhớ lập trình được để lưu trữ các lệnh và thực hiện các chức năng, chẳng hạn cho phép tính logic, lập chuỗi, định giờ, đếm, và các thuật toán để điều khiển máy và các quá trình công nghệ PLC được thiết kế cho các kỹ sư, không yêu cầu cao về kiến thức máy tính và ngôn ngữ máy tính Chúng được thiết kế cho các nhà kỹ thuật có thể cài đặt hoặc thay đổi chương trình Vì vậy, các nhà thiết kế PLC phải lập trình sẵn sao cho chương trình điều khiển có thể truy nhập bằng cách sử dụng ngôn ngữ đơn giản (ngôn ngữ điều khiển) Thuật ngữ lôgic được sử dụng vì việc lập trình chủ yêu liên quan đến các hoạt động lôgic, ví dụ nếu có các điều kiện A và B thì C làm việc Người vận hành nhập chương trình (chuỗi lệnh) vào bộ nhớ PLC Thiết bị điều khiển PLC sẽ giám sát các tín hiệu vào và các tín hiệu ra theo chương trình này và thực hiện các quy tắc điều khiển đã được lập trình Các PLC tương tự máy tính, nhưng máy tính được tối ưu hoá cho các tác vụ tính toán và hiển thị, còn PLC được chuyên biệt cho các tác vụ điều khiển và môi trường công nghiệp Vì vậy, các PLC:

Được thiết kế bền để chịu được rung động, nhiệt, ẩm và tiếng ồn

Có sẵn giao diện cho các thiết bị vào ra

Được lập trình dễ dàng với ngôn ngữ điều khiển dễ hiểu, chủ yếu giải quyết các phép toán lôgic và chuyển mạch

Về cơ bản chức năng của PLC cũng giống như chức năng của bộ điều khiển thiết kế trên cơ sở các rơle, công tắc tơ hoặc trên cơ sở các khối điện tử đó là:

Thu thập các tín hiệu vào và các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến

Liên kết, ghép nối các tín hiệu theo yêu cầu điều khiển và thực hiện đóng mở các mạch phù hợp với công nghệ

Tính toán và soạn thảo các lệnh điều khiển trên cơ sở so sánh các thông tin thu thập được

Phân phát các lệnh điều khiển đến các địa chỉ thích hợp

Riêng đối với máy công cụ và người máy công nghiệp thì bộ PLC có thể liên kết với bộ điều khiển số NC hoặc CNC hình thành bộ điều khiển thích nghi Trong

hệ thống của các trung tâm gia công, mọi quy trình công nghệ đều được bộ PLC điều khiển tập trung

Ở Việt Nam, việc ứng dụng lập trình PLC vào tự động hóa hệ thống điện còn nhiều hạn chế Với mong muốn ứng dụng công nghệ mới thay thế các thiết bị và công nghệ cũ, nâng cao độ tin cậy của mạch tự động đóng máy biến áp dự phòng, nên tác giả đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng lập trình PLC tự động đóng máy biến áp dự phòng” để làm vấn đề nghiên cứu cho luận văn của mình

2 Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài này đặt mục tiêu chính là nghiên cứu ứng dụng PLC S7-200 CPU 224 của Siemens để thiết kế bộ điều khiển tự động đóng máy biến áp dự phòng tại phòng thí nghiệm trường đại học kỹ thuật công nghiệp Các mục tiêu cụ thể gồm:

Tìm hiểu hiện trạng bài thí nghiệm tự động đóng máy biến áp dự phòng tại trường đại học kỹ thuật công nghiệp

Nghiên cứu bộ điều khiển lôgic S7-200 CPU 224 của Siemens

Nghiên cứu phần mềm lập trình STEP 7 – Micro/WIN

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

Đề xuất phương án cải tạo sử dụng S7-200 CPU 224

Lập chương trình điều khiển để thiết kế mạch điều khiển tự động đóng máy biến áp dự phòng

Thiết kế tủ điều khiển, đấu nối máy tính - PLC – tủ điều khiển, chạy chương trình, kiểm tra, hiệu chỉnh lại kết quả

3 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết: Phân tích đánh giá và hệ thống các công trình nghiên cứu được công bố thuộc lĩnh vực liên quan: bài báo, tạp chí, sách chuyên ngành

Nghiên cứu thực tiễn: Nghiên cứu mạch tự động đóng máy biến áp dự phòng hiện có tại phòng thí nghiệm; Nghiên cứu bộ điều khiển lôgic S7-200 CPU

224 của Siemens cũng như phần mềm lập trình điều khiển Thực nghiệm trên thiết bị thực để từ đó hiệu chỉnh lại chương trình, thiết bị cho phù hợp

4 Những kết quả đạt được

Làm rõ được vai trò của tự động đóng dự phòng trong hệ thống điện

Phân tích được cơ sở thiết kế mạch tự động đóng máy biến áp dự phòng ứng dụng PLC S7-200

Thiết kế được sơ đồ và chương trình điều khiển tự động đóng máy biến áp dự phòng ứng dụng PLC S7-200 thay thế cho mạch điều khiển dùng rơle điện cơ

đã có trong phòng thí nghiệm

Thực thi thành công bộ thí nghiệm khẳng định ưu việt của mô hình mới; Các kết quả thí nghiệm cho thấy bộ điều khiển mới làm việc tin cậy, chính xác so với mô hình đã có

5 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, luận văn gồm 4 chương: Chương 1 trình bày hiện trạng mạch tự động đóng máy biến áp dự phòng tại phòng thí nghiệm trường đại học kỹ thuật công nghiệp Chương 2 tìm hiểu bộ điều khiển khả trình PLC S7-200 Chương 3 nghiên cứu phần mềm lập trình STEP 7 – Micro/WIN cho PLC Chương 4 trình bày thiết kế và triển khai lắp ráp bộ điều khiển tự động đóng máy biến áp dự phòng sử dụng PLC S7-200 tại phòng thí nghiệm

1 Chương 1 HIỆN TRẠNG MẠCH TỰ ĐỘNG ĐÓNG MÁY

BIẾN ÁP DỰ PHÕNG TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT

Để khắc phục nhược điểm nói trên người ta sử dụng các thiết bị TĐD cho những phần tử vẫn làm việc trong chế độ bình thường nhưng vẫn chưa mang hết tải, điều này thường hợp lý về mặt kinh tế, bởi vì khi cắt một nguồn làm việc, nguồn thứ hai dưới tác động của TĐD tiếp nhận toàn bộ phụ tải (có thể bị quá tải trong giới hạn cho phép), nhưng vấn đảm bảo cung cấp điện liên tục cho thiết bị

Hiệu quả làm việc của TĐD trong hệ thống cung cấp điện khoảng 90-95% [1]

Tự động đóng dự phòng được dùng rộng rãi trong các lưới điện và các hệ thống năng lượng do có sơ đồ đơn giản và tính hiệu quả cao Trong đề tài này ta chỉ nghiên cứu tự động đóng dự phòng cho máy biến áp, dùng nguồn thao tác một chiều

1.1 Các yêu cầu cơ bản đối với thiết bị TĐD

Khi thực hiện thiết bị TĐD nguồn cung cấp hoặc các trang bị điện khác, cần tuân theo những yêu cầu sau đây:

1- Sơ đồ TĐD không được làm việc trước khi cắt máy cắt của nguồn đang làm việc, để đề phòng đóng nguồn dự trữ trong lúc nguồn làm việc chưa bị cắt ra Thực hiện yêu cầu này cũng loại trừ khả năng đóng không đồng bộ hai nguồn cung cấp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

2- Thiết bị TĐD chỉ được tác động một lần Để tăng tốc độ cắt của nguồn dự phòng khi đóng nó vào ngắn mạch chưa được giải trừ, ta thường dùng cách tăng tốc

độ của bảo vệ sau TĐD

3- Khi đặt thiết bị TĐD thì ngoài bảo vệ dòng điện cực đại làm việc chính cho nguồn đang làm việc ra ta phải đặt thêm bộ phận khởi động theo điện áp cực tiểu để đảm bảo cho sơ đồ TĐD có thể tác động khi mất điện áp trên thanh cái của nguồn cung cấp đang làm việc

4- Nếu ở nguồn cung cấp đang làm việc có đặt thiết bị tự động đóng lặp lại và không cho phép nguồn làm việc và nguồn dự trữ làm việc song song, cần phải đặt thêm bộ khóa liên động không cho làm việc song song

1.2 Giới thiệu mạch tự động đóng máy biến áp dự phòng tại phòng thí

nghiệm trường đại học kỹ thuật công nghiệp [7]

Hình 1.1 là sơ đồ tự động đóng máy biến áp dự phòng

Hình 1.2 là sơ đồ mạch bảo vệ và tự động đóng máy biến áp dự phòng BA1

Hình 1.3 là sơ đồ mạch bảo vệ và tự động đóng máy biến áp dự phòng BA2

Giả sử các máy cắt MC1 và K1 đang đóng, MC2 và K2 đang mở Khoá điều khiển KĐK1 ở trạng thái đóng (KĐK1-I đóng, KĐK1-II mở, KĐK1-III đóng) Máy biến áp BA1 đang làm việc, BA2 dự phòng Nếu máy biến áp BA1 bị sự cố, bảo vệ rơle tác động cắt MC1 (hoặc do nhân viên vận hành cắt máy biến áp theo yêu cầu) thanh cái TC1 mất điện, K2 mở, thanh cái TCB đang có điện, tiếp điểm phụ số 2 của

K1 mở ra Rơle ThG3 mất điện, nhưng tiếp điểm thường mở mở chậm POB chưa

mở ra Tiếp điểm phụ số 1 của K1 đóng lại, công tắc tơ U2 có điện, tiếp điểm U2-1

đóng lại, cuộn đóng CĐ2 có điện, đóng hai máy cắt MC2 lại Máy biến áp BA2 được đưa vào làm việc cung cấp điện cho trạm TC1 và TC2 Rơle trung gian TrG1 đảm bảo nếu xảy ra sự cố sẽ cắt máy cắt MC1 TrG2 đảm bảo đóng máy cắt MC2

Nếu máy biến áp BA2 làm việc, máy biến áp BA1 dự phòng, khi cắt hoặc sự

cố máy biến áp BA2 thì sơ đồ tác động tương tự

1.3 Một số nguyên tắc thực hiện trong sơ đồ TĐD

- Khởi động bằng rơle điện áp cực tiểu: Nếu vì một lý do nào đó mà thanh góp

TC1 bị mất điện, thì rơle điện áp giảm RU1 và RU2 sẽ tác động làm khởi động rơle thời gian ThG2 Sau một thời gian duy trì cần thiết, tiếp điểm ThG2 đóng đưa tín hiệu đi cắt MC1 và do đó khởi động TĐD So với nguyên tắc khởi động bằng bảo

vệ rơle thì nguyên tắc này có ưu điểm là khởi động TĐD vì bất cứ lý do nào làm cho các hộ tiêu thụ nối vào thanh góp TC1 bị mất điện, kể cả trường hợp hư hỏng máy biến áp hoặc hư hỏng đường dây nối từ nguồn đến thanh góp A

2- Đề phòng sơ đồ làm việc sai khi đứt cầu chì mạch áp

Bộ phận khởi động bằng rơle điện áp giảm áp cần được thực hiện như thế nào

để nó chỉ tác động khi mất điện mà không tác động khi đứt mạch áp Mạch thứ cấp của BU có đặt cầu chì bảo vệ (hình 1.1) Nếu chỉ có một rơle điện áp giảm thì khi đứt cầu chì, tiếp điểm rơle đóng lại làm khởi động thiết bị TĐD Để tránh nhược điểm đó người ta dùng 2 rơle điện áp giảm áp có tiếp điểm nối tiếp với nhau

3- Đề phòng sơ đồ TĐD làm việc vô ích khi không có điện ở nguồn dự trữ

Nếu mạch dự trữ không có điện thì việc khởi động TĐD là vô ích, do đó trong

sơ đồ TĐD cần có thêm bộ phận kiểm tra điện áp của nguồn dự trữ, thường dùng rơle điện áp tăng RU3 được cung cấp từ máy biến điện áp (BU2) nối với mạch dự trữ Nếu nguồn dự trữ có điện thì rơle RU3 sẽ luôn luôn ở trong trạng thái tác động

và TĐD có thể khởi động được khi mất điện ở nguồn làm việc

4- Đề phòng sơ đồ TĐD tác động nhiều lần

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

Sau khi thiết bị TĐD làm việc, máy cắt ở mạch dự trữ đóng lại Nếu ngắn mạch trên thanh góp của hộ tiêu thụ không tự tiêu tan thì bảo vệ rơle ở mạch dự trữ

sẽ cắt máy cắt ra, thiết bị TĐD có thể đóng máy cắt lại, chu kỳ đóng máy cắt ở mạch dự trữ sẽ tiếp tục diễn ra cho tới lúc máy cắt hỏng

Để tránh tình trạng nêu trên, mạch đóng máy cắt của đường dây dự trữ được nối qua bộ phận khoá chống tác động nhiều lần (rơle ThG3 trên hình 1.1)

1.4 Xác định một số tham số của mạch TĐD

1.4.1 Thời gian của rơle ThG2 và ThG4

Khi ngắn mạch ngoài, điện áp dư trên thanh góp TC và TC2 có thể giảm xuống rất thấp làm cho các rơle điện áp RU< khởi động Muốn TĐD tránh tác động trong trường hợp này cần phải chọn thời gian của rơle ThG2 và ThG4 lớn hơn thời gian làm việc của bảo vệ đặt tại máy cắt MC1 và MC2:

t - cấp chọn lọc về thời gian (0,3 0,5 sec)

Thời gian của rơle ThG2 và ThG4 được chọn bằng trị số lớn hơn khi tính theo các biểu (1.1) và (1.2) Tuy nhiên, thời gian này càng nhỏ thì thời gian ngừng cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ càng bé, vì vậy khi tính chọn cần phải đặt điều kiện thế nào để thời gian của rơle ThG2 và ThG4 là nhỏ nhất có thể được

1.4.2 Xác định thời gian mất điện lớn nhất

Từ khi sự cố gây mất điện máy biến áp đang làm việc BA1 đến khi có điện trở lại trên thanh cái hạ áp của trạm biến áp sau khi đã đóng máy biến áp dự phòng BA2:

1.4.3 Thời gian của rơle ThG3 và ThG5

Để đảm bảo thiết bị TĐD tác động đóng máy cắt chỉ một lần, cần chọn:

Nếu thiết bị TĐD tác động đóng nguồn dự trữ vào ngắn mạch tồn tại và thiết

bị bảo vệ rơle cắt nó ra, thì rơle ThG3 và ThG5 sẽ ngăn ngừa việc đóng trở lại vào ngắn mạch một lần nữa trong trường hợp thời gian của rơle ThG3 và ThG5 chọn theo (1.4) và (1.5) thoả mãn điều kiện:

tThG3 < tđóngMC2 + tbvBA2 + tcătMC2 (1.6)

tThG5 < tđóngMC1 + tbvBA1 + tcătMC1 (1.7) trong đó:

tdt= 0,1 s - thời gian dự trữ

Thời gian đóng, cắt của mỗi thiết bị này khoảng 0,1 s

1.5 Bài thí nghiệm tự động đóng máy biến áp dự phòng

1.5.1 Thiết bị phục vụ bài thí nghiệm

Phòng thí nghiệm có một máy biến áp nhận điện áp 0,4 kV từ mạng hạ áp, nâng lên 6 kV để cấp cho các tủ đo lường, các tủ máy cắt, hai máy cắt được dùng để cấp điện cho hai máy biến áp hợp bộ 160 – 6/0,4 kV là BA1 và BA2 Sơ đồ bố trí các thiết bị được thể hiện trên hình 1.1

Để thực hiện việc thí nghiệm “Tự động đóng máy biến áp dự phòng” ta sử dụng một số rơle trong tủ bảo vệ (hình 1.1), các rơle dùng trong mạch bảo vệ này có

sơ đồ đầu nối như hình 1.1 Máy cắt MC1 để đóng cắt điện cho máy biến áp BA1 và máy cắt MC2 để đóng cắt điện cho máy biến áp BA2 (hình 1.1)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

1.5.2 Trình tự thao tác thí nghiệm

B1: Kiểm tra vị trí của các thiết bị đóng cắt (MC, DCL….) và tình trạng của

các thiết bị phục vụ theo đúng yêu cầu của bài thí nghiệm

B2: Thao tác đóng máy biến áp tăng áp bằng các thiết bị đóng cắt đã được giới thiệu trong sơ đồ

B3: Đóng nguồn thao tác cho mạch nhị thứ

B4: Đóng dao cách ly của tủ đo lường BA1 và BA2

B5: Đóng dao cách ly của máy cắt BA1 và BA2

B6: Đóng máy cắt của BA1 (hoặc BA2 tuỳ theo chế độ vận hành do giáo viên quy định)

B7: Tạo sự cố giả tưởng bằng cách đưa dòng phụ tải qua bộ tạo nguồn dòng hoặc thao tác trực tiếp cắt MC1 (hoặc BA2 tuỳ theo chế độ vận hành do giáo viên quy định)

Sử dụng đồng hồ bấm giây để xác định các khoảng thời gian theo yêu cầu

B8: Sau khi thí nghiệm xong sinh viên phải thao tác đưa thiết bị ra khỏi lưới

và hoàn trả lại sơ đồ bảo vệ như cũ

Bảng 1.1 Kết quả tính tính toán của phần chuẩn bị và thí nghiệm

Các đại lượng

Số liệu cho trước Kết quả thí nghiệm

Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 1 Lần 2 Lần 3 Thời gian duy trì của

bảo vệ cho máy biến

áp

tbvBA1 2,0 3,0 4,0 0 0 0

tbvBA2 1,5 2,5 3,5 - - - Cấp chọn lọc thời gian tác động t 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

Ru1< Ru2< Ru3 ThG2

8 19

4 2 4

2 1

, , ,

H-íng dÉn Chøc n¨ng Hä vµ tªn Ngµy Ký Sè b¶n vÏ: 4 B¶n vÏ sè: 2

Tr-êng: §HKT C«ng NghiÖp Khoa: §iÖn Líp: TBM

7 9 9

9 3

3 5

1

7 9 9

9 3 2 5

4 2 4

2 1

, , ,

3 5

1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

Hình 1.1 Sơ đồ tự động đóng máy biến áp dự phòng

Hình 1.2 Sơ đồ bảo vệ và đóng cắt máy biến áp 1

TrG1

TH4 ThG1 K1-1

Hình 1.3 Sơ đồ bảo vệ và đóng cắt máy biến áp 2

16 14

CC2

1 3

1

MC2 23 21

Tr¾ng (Më )

§á (§ãng)

MC2 22 24

U2-2

§ C K§K2 II K§K2

§ C

§ C

3

TrG4 1 2

9 I

1.6 Kết luận chương 1

Từ bài thí nghiệm trên ta nhận thấy được hiện trạng của toàn bộ thiết bị bảo vệ đóng cắt máy biến áp dự phòng còn nhiều hạn chế Như tính linh hoạt trong xử lý đóng cắt chưa cao Thiết bị cồng kềnh và cũ, không phù hợp với điều kiện mới, đó

là gọn nhẹ, đảm bảo đóng cắt chắc chắn máy biến áp, an toàn cho người và thiết bị khi vận hành Xuất phát từ lý do trên ta đi nghiên cứu khả năng ứng dụng của PLC vào hệ thống đóng cắt dự phòng cho máy biến áp, cũng như khả năng vận hành một cách linh hoạt hiệu quả các thiết bị hiện có tại phòng thí nghiệm trường đại học kỹ thuật công nghiệp

2 Chương 2 TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ

TRÌNH - PLC

2.1 Giới thiệu về PLC

PLC được phát triển từ những năm 1968 -1970 PLC cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển lôgic thông qua một ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (đầu vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm PLC dùng để thay thế các mạch rơle trong thực tế PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái đầu ra và đầu vào Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens, Allen-Bradley, MitsubishiElectric, General Electric, Omron, Honeywell…

Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó hoạt động trong chế độ ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở đầu vào và xuất tín hiệu ở đầu ra tại các thời điểm đã lập trình

Hình 2.1 Điều khiển sử dụng PLC

2.1 Quá trình phát triển của kỹ thuật điều khiển lôgic

2.1.1 Hệ thống điều khiển dùng rơle điện

Sự bắt đầu về cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật đặc biệt vào những năm 60

và 70, những máy móc tự động được điều khiển bằng những rơle điện từ như các bộ định thời, tiếp điểm, bộ đếm, rơle điện từ Những thiết bị này được liên kết với nhau

để trở thành một hệ thống hoàn chỉnh bằng vô số các dây điện bố trí chằng chịt bên trong panel điện (tủ điều khiển)

Như vậy, với một hệ thống có nhiều trạm làm việc và nhiều tín hiệu vào/ra thì

tủ điều khiển rất lớn Điều đó sẽ dẩn đến hệ thống cồng kềnh, sửa chữa khi hỏng rất phức tạp và khó khăn Hơn nữa, các rơle tiếp điểm nếu có sự thay đổi yêu cầu điều khiển thì bắt buộc phải thiết kế lại từ đầu

Hình 2.2 Điều khiển sử dụng rơle điện

2.1.2 Hệ thống điều khiển dùng PLC

Với những khó khăn và phức tạp khi thiết kế hệ thống dùng rơle điện, vào những năm 80, người ta chế tạo ra các bộ điều khiển có lập trình nhằm nâng cao độ tin cậy, ổn định, đáp ứng hệ thống làm việc trong môi trường công nghiệp khắc

nghiệt đem lại hiệu quả kinh tế cao Đó là bộ điều khiển lập trình được, được chuẩn hóa theo tiếng Anh là Programmable Logic Controller (PLC)

Hình 2.3 là so sánh giữa PLC với các hệ thống điều khiển khác

Hình 2.3 Những loại đặc trưng của thiết bị điều khiển

2.1.3 Các chủng loại PLC

Một số PLC được sử dụng trên thị trường Việt Nam:

- Mỹ: Allen Bradley, General Electric, Square D, Texas Instruments, Cutter Hammer,…

- Đức: Siemens, Boost, Festo…

RAM-ROM- EPROM

PLC xử lý một bit PLC xử lý từ ngữ

- Nhật: Mitsubishi, Omron, Panasonic, Fanuc, Mashushita, Fuzi, Koyo,…và nhiều chủng loại khác Chế tạo ra để đáp ứng những yêu cầu điều khiển đơn giản

Hình 2.4 Một số hình ảnh của PLC

2.2 Ưu thế và hạn chế của hệ thống điều khiển dùng PLC

2.2.1 Ưu thế

- Giảm 80% số lượng dây nối

- Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp

- Có chức năng tự chuẩn đoán do đó giúp cho công tác sửa chữa được nhanh chóng và dễ dàng

- Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình (máy tính, màn hình) mà không cần thay đổi phần cứng nếu không có yêu cầu thêm bớt các thiết bị vào, ra

- Số lượng rơle và timer ít hơn nhiều so với hệ điều khiển cổ điển

- Số lượng tiếp điểm trong chương trình sử dụng không hạn chế

- Thời gian hoàn thành một chu trình điều khiển rất nhanh (vài ms) dẫn đến tăng cao tốc độ sản xuất

- Chương trình điều khiển có thể in ra giấy chỉ trong vài phút giúp thuận tiện cho vấn đề bảo trì và sửa chữa hệ thống

- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học

- Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa

- Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp

- Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các Mô đun mở rộng

- Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ

- Giá cả có thể cạnh tranh được

- Có thể nhân đôi các ứng dụng nhanh chóng và ít tốn kém Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng rơle dây nối và các lôgic thời gian Tuy nhiên, bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả … Chính điều này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh lôgic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch Sau

đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng đầu vào/ra nhiều hơn

2.2.2 Hạn chế

- Giá thành (tùy theo yêu cầu) mà ta cung cấp thiết bị PLC một cách phù hợp

- Các kỹ sư phải biết về lập trình để thiết kế chương trình cho PLC hoạt động

2.2.3 Các ứng dụng của PLC

Dễ dàng ứng dụng trong các nhà máy công nghiệp như điều khiển các quá trình sản xuất: giấy, xi măng, nước giải khát, linh kiện điện tử, xe hơi, bao bì, đóng gói,…

- Rửa xe ôtô tự động

- Thiết bị khai thác

- Giám sát hệ thống, an toàn nhà xưởng

- Hệ thống báo động

- Điều khiển thang máy

- Điều khiển động cơ

- Chiếu sáng

- Cửa công nghiệp, tự động và còn nhiều hệ thống điều khiển tự động khác

2.3 Cấu hình hệ thống

2.3.1 Cấu trúc phần cứng

Cấu trúc phần cứng của một PLC gồm có các mô đun sau:

- Mô đun nguồn

- Mô đun đầu vào

- Mô đun đầu ra

- Mô đun xử lý trung tâm (CPU)

- Mô đun bộ nhớ

- Mô đun quản lý ghép nối vào ra

2.3.2 Chức năng của các khối

- Khối mô đun đầu vào có chức năng thu nhận các dữ liệu số, tương tự và chuyển thành các tín hiệu cấp vào CPU Khối CPU quyết định và thực hiện chương trình điều khiển thông qua chương trình chứa trong bộ nhớ Khối mô đun đầu ra chuyển các tín hiệu điều khiển từ CPU thành dữ liệu tương tự, số thực hiện điều khiển đối tượng

- Bộ nguồn: Biến đổi từ nguồn cấp bên ngoài vào để cung cấp cho sự hoạt động của PLC

- Bộ nhớ, tùy theo yêu cầu của người dùng có thể chọn các bộ nhớ khác nhau:

Bộ nhớ ROM: là loại bộ nhớ không thay đổi được, bộ nhớ này chỉ nạp được một lần nên ít được sử dụng phổ biến như các loại bộ nhớ khác

Bộ nhớ RAM: là loại bộ nhớ có thể thay đổi được và dùng để chứa các chương trình ứng dụng cũng như dữ liệu, dữ liệu chứa trong RAM sẽ bị mất khi mất điện Tuy nhiên, điều này có thể khắc phục bằng cách dùng Pin

Bộ nhớ EPROM: Giống như ROM, nguồn nuôi cho EPROM không cần dùng Pin, tuy nhiên nội dung chứa trong nó có thể xoá bằng cách chiếu tia cực tím vào một cửa sổ nhỏ trên EPROM và sau đó nạp lại nội dung bằng máy nạp

Bộ nhớ EEPROM: kết hợp hai ưu điểm của RAM và EPROM, loại này có thể xóa và nạp bằng tín hiệu điện Tuy nhiên số lần nạp cũng có giới hạn

- Khối quản lý ghép nối: Dùng để ghép nối giữa PLC với các thiết bị bên ngoài như máy tính, thiết bị lập trình, bảng vận hành, mạng truyền thông công nghiệp

Hình 2.5 Mô tả các khối chức năng của PLC

2.3.2.1 Bộ điều khiển lôgic khả trình

Do công nghệ ngày càng cao nên việc lập trình PLC cũng ngày càng thay đổi, chủ yếu là sự thay đổi về cấu hình hệ thống mà quan trọng là bộ xử lý trung tâm

Thiết bị lập trình

Bộ nhớ

Bộ xử lý (CPU)

Giao diện vào

Giao diện

ra

Nguồn cung cấp

(CPU) Sự thay đổi này nhằm cải thiện một số tính năng, số lệnh, bộ nhớ, số đầu

vào/ ra, tốc độ quét, … Đây là nguyên nhân của sự xuất hiện rất nhiều loại PLC

PLC của Siemens hiện có các loại sau: S7- 200, S7- 300, S7-400

Riêng S7- 200 có các loại CPU sau: CPU 210, CPU 214, CPU 221, CPU 222, CPU 224, CPU 226, … Mới nhất có CPU 224 xp, CPU 226 xp có tích hợp analog

Bảng 2.1 Nguồn cung cấp cho từng loại S7-200

x Analog

2

2.4 Giới thiệu về PLC S7-200 CPU 224 DC/DC/DC

2.4.1 Đặc tính kỹ thuật

PLC S7 thuộc họ Simatic do hãng Siemens sản xuất Đây là loại PLC hỗn hợp vừa đơn khối vừa đa khối Cấu tạo cơ bản của loại PLC này là một đơn vị cơ bản sau đó có thể ghép thêm các mô đun mở rộng về phía bên phải Có các mô đun mở rộng tiêu chuẩn Những mô đun ngoài này bao gồm những đơn vị chức năng mà có thể tổ hợp lại cho phù hợp với những nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể

Hình 2.6 Hình ảnh CPU 224 DC/DC/DC

Đặc tính kỹ thuật của CPU S7-200 như sau:

- Nguồn cung cấp: 24 VDC đối với loại DC/DC/DC

- Điện áp đầu vào/ra: DC 24V

- Gồm 14 đầu vào và 10 đầu ra Ngoài ra có thể thêm 7 mô đun mở rộng

- Dòng điện đầu ra 0,7A với loại DC/DC/DC và 2A với loại AC/DC/Relay

- Dung lượng bộ nhớ 4096 word chương trình và 2560 word dữ liệu

- Các chế độ làm việc: có 3 chế độ làm việc

+ RUN: Chế độ PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ

+ STOP: Cưỡng bức PLC dừng chương trình đang chạy và chuyển sang chế

độ STOP PLC sẽ tự động chuyển chương trình từ RUN sang STOP nếu có sự cố hoặc chương trình gặp lệnh STOP

+ TERM: Cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ hoạt động cho PLC: RUN hoặc STOP

Hình 2.7 Công tắc chọn chế độ làm việc

- Cổng truyền thông: S7-200 dùng cổng truyền thông nối tiếp RS485 để phục

vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với trạm PLC khác Để ghép nối với máy lập trình PG702 hoặc các máy lập trình khác trong họ PG7xx, có thể sử dụng cáp nối PPI đi kèm với lập trình

- Số lƣợng timer: 256 chia làm 3 loại với độ phân giải khác nhau: 4 timer lms,16 timer 10ms và 236 timer 100ms

- Số lƣợng bộ đếm (counter): 256 chia làm 3 loại bộ đếm tiến, bộ đếm lùi và

bộ đếm vừa đếm tiến vừa đếm lùi

- 256 bit nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc

- Có đầu nối đất bảo vệ (Protective Earth Terminal) để tránh điện giật

- Đầu nối nguồn cấp DC ra từ PLC (DC Power Supply Output Terminal)

- Điện áp ra chuẩn là DC 24V với các dòng định mức là 0,3A có thể được cung cấp cho các đầu vào số DC

+ Các đèn LED chỉ thị trạng thái của PLC (PC Status Indicators)

Bảng 2.2 Chỉ thị trạng thái của PLC

RUN Màu xanh Báo PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương

trình được nạp STOP Màu vàng Báo PLC đang ở chế độ dừng làm việc

- Các đèn chỉ thị trạng thái đầu vào (Input Indicator) Đèn LED trong nhóm này sẽ sáng khi đầu vào tương ứng lên ON

- Các đèn chỉ thị trạng thái đầu ra (Output Indicator) Các đèn LED này sẽ sáng khi rơle tương ứng được bật

- Kích thước: Rộng x Cao x Sâu : 120 x 80 x 62

2.4.2 Kết nối điều khiển

Hình 2.8 Sơ đồ đấu dây PLC

Cấp nguồn:

Hình 2.9 Vị trí cấp nguồn cho PLC

Chú ý: phân biệt loại cấp nguồn nuôi cho PLC

+ Loại DC nguồn nuôi có kí hiệu là M, L+

+ Loại AC nguồn nuôi có kí hiệu là N, L1

Đầu vào: các đầu vào thường dùng là

- Nút nhấn, công tắc gạt, ba chấu,…

- Các loại cảm biến: quang điện, tiệm cận, điện dung, từ, kim loại, siêu âm, cảm biến màu sắc, cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ …

+ Sensor tiệm cận (approximate sensor) có tác dụng phát hiện các vật kim loại

ở gần: khi đưa một vật kim loại đến gần, đầu ra (OUT) sẽ có điện áp +24V

+ Sensor hồng ngoại (infrared sensor): đây là loại sensor phản xạ Nó có một

đầu phát ra và một đầu thu hồng ngoại có trạng thái bình thường, đầu ra có điện áp

+24V Khi có một vật ở gần, các tia hồng ngoại từ đầu phát được phản xạ tới đầu thu, đầu ra có điện áp 0V

- Công tắc hành trình (loại có tay gạt, loại tiếp điểm tác động vuông góc), công tắc thường, rơle trung gian, sensor nhiệt độ, sensor báo khói…

Giả sử cần kết nối 1 công tắc, hoặc 1 nút nhấn cho đầu vào PLC

+ Chân 1M, 2M nối chung với chân M

+ Chân L+ nối vào 1 đầu của tiếp điểm, đầu còn lại của tiếp điểm nối vào các đầu vào I trên PLC

Hình 2.10 Các khí cụ vào và ra đấu nối với PLC

Đầu ra:

+ Kết nối PLC điều khiển đèn Light, điều khiển rơle, các cơ cấu chấp hành,… + Chân 1L, 2L nối vào nguồn dương

+ Từng đầu ra từ PLC nối vào 1 đầu của tải, đầu còn lại của tải nối vào nguồn âm

Các thiết bị được điều khiển ở đầu ra:

- Động cơ DC, động cơ AC 1 pha và 3 pha

- Van khí nén (Loại 12 VDC hoặc 24 hoặc loại 220 VAC ), van thuỷ lực, van solenoid

- Đèn báo, đèn chiếu sáng

- Chuông báo giờ, chuông báo động sự cố

- Biến tần (1 pha, 3pha )

Hình 2.11 Hình ảnh minh họa các đầu vào và ra đối với các thiết bị điều khiển bằng PLC 2.5 Giới thiệu các mô đun mở rộng

Tùy vào mục đích sử dụng mà lựa chọn mô đun mở rộng cho phù hợp, bảng 2.3 mô tả tổng hợp các loại mô đun mở rộng có thể kết nối với PLC S7-200 Sau đây ta chỉ xem xét một số mô đun mở rộng có liên quan đến vấn đề nghiên cứu

2.5.1 Mô đun EM 222 DC

Hình 2.12 Mô đun mở rộng EM

Mô đun mở rộng EM 222 DC loại 6ES7222-1BF22-0XA0 (hình 2.12) được gắn thông qua cáp nối tới CPU 224 Sử dụng nguồn trực tiếp từ CPU, chỉ có 8 đầu ra số

2.5.2 Mô đun EM 223 DC/DC

+ Mô đun này (hình 2.13) được gắn thông qua cáp nối tới CPU 224 Sử dụng nguồn trực tiếp từ CPU

+ Mô đun có 16 đầu vào dạng số, 16 đầu ra kiểu rơle

+ Địa chỉ bắt đầu là I2.0 cho đầu vào và Q2.0 cho đầu ra

2.5.3 Mô đun EM 223 DC/Relay

Hình 2.14 Mô đun mở rộng EM 223

DC/Relay

Hình 2.15 Mô đun tương tự EM 235

+ Tương tự như mô đun EM223 16I/16Q-DC/Relay

+ Mô đun này tích hợp 4 đầu vào số và 4 đầu ra kiểu rơle

+ Địa chỉ bắt đầu là I4.0 cho đầu vào, Q4.0 cho đầu ra

2.5.4 Mô đun tương tự EM 235

Đầu vào tương tự: 4 AI, DC +/- 10V

Đầu ra tương tự: 1 AO, DC +/- 10V

Dải đầu vào/trở kháng đầu vào: 0 đến 50 mV; 0 đến 100 mV; 0 đến 500 mV; 0 đến 1V; 0 đến 5 V; 0 đến 10 V; 0 đến 20 mA; +/- 25 mV; +/- 50 mV; +/- 100 mV; +/- 200 mV; +/- 500 mV; +/- 1 V; +/- 2.5 V; +/-5 V; +/- 10V

Bảng 2.3 Bảng mã cho các loại mô đun mở rộng họ S7-200

DC, SINK/SOURCE INPUT P/N: 6ES7221-1BF22-0XA0

120/230V AC, P/N: 6ES7221-1EF22-0XA0

DC, SINK/SOURCE INPUT P/N: 6ES7221-1BH22-0XA0

DC, P/N: 6ES7222-1BF22-0XA0

(RELAY OUTPUTS) 2A P/N: 6ES7222-1HF22-0XA0

120/230V AC, 0.5A P/N: 6ES7222-1EF22-0XA0

4-24V DC; 5 A/POINT SOURCE P/N: 6ES7222-1BD22-0XA0

(RELAY); 10 A, 5 - 30V DCOR 5 - 250V AC P/N: 6ES7222-1HD22-0XA0

V DC P/N: 6ES7223-1BF22-0XA0

RELAY, 5-30 V DC, 250 V AC P/N: 6ES7223-1HF22-0XA0

SINK/SOURCE, 8 DO DC 24V, 0.75A/POINT SOURCE P/N: 6ES7223-1BH22-0XA0

SINK/SOURCE, 8 DO RELAY, 2A/POINT P/N: 6ES7223-1PH22-0XA0

SINK/SOURCE, 16DO 24V DC, 0.75A/POINT,SOURCE P/N: 6ES7223-1BL22-0XA0

SINK/SOURCE 16 DO RELAY, 2A/POINT P/N: 6ES7223-1PL22-0XA0

6ES7223-1BM22-0XA0

SIMATIC S7-200, DIGITAL I/O EM 223, FOR S7-22X CPU ONLY, 32DI 24V DC, SINK/SOURCE, 32DO 24V DC, 0.75A/POINT,SOURCE P/N: 6ES7223-1BM22- 0XA0

SINK/SOURCE 32 DO RELAY, 2A/POINT P/N: 6ES7223-1PM22-0XA0

DC, 12 BIT CONVERTER P/N: 6ES7231-0HC22-0XA0

DC, MAX 2AE 0 20MA 12/11 BIT CONVERTER P/N: 6ES7231-0HF22-0XA0

+/-10V; 1AQ, DC +/-10V 12 BIT CONVERTER P/N: 6ES7235-0KD22-0XA0

10V DC, 12 BIT CONVERTER P/N: 6ES7232-0HB22-0XA0

10V DC, 0 20MA 12/11 BIT CONVERTER P/N: 6ES7232-0HD22-0XA0

2.5.5 Cách đấu nối các mô đun mở rộng cho S7-200

PLC S7-200 đƣợc mở rộng bằng cách nối thêm các mô đun Mô đun mở rộng với đầu vào hoặc đầu ra đƣợc kết nối với các đơn vị cơ sở thông qua cáp tín hiệu nhƣ hình 2.15

Hình 2.16 Đấu nối giữa PLC và mô đun mở rộng Cáp kết nối đƣợc bảo vệ bởi một nắp trên các đơn vị cơ sở, các mặt tiếp xúc S7-200 và các mô đun hoàn toàn kín giúp cho việc bảo vệ các kết nối đƣợc tốt hơn

2.6 Truyền thông giữa PC và PLC

S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với jack nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm khác của PLC Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI (Point to Point Interface) là 9600 baud

Hình 2.17 Cáp kết nối giữa PLC và máy tính

Cổng truyền thông

Hình 2.18 Cổng truyền thôngGiải thích: