Giáo trình PLC nghề kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí phần 2

Giới thiệu sơ đồ cấu trúc PLC Thiết bị lập trình PLC bao gồm khối xử lý trung tâm là CPU trong đó có chứa các chương trình điều khiển và các modul giao tiếp vào\ ra các khối chức năng n

BÀI 10: CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA PLC

1 Sơ đồ cấu trúc của phần tử:

1.1 Giới thiệu sơ đồ cấu trúc PLC

Thiết bị lập trình PLC bao gồm khối xử lý trung tâm là CPU trong đó có chứa các chương trình điều khiển và các modul giao tiếp vào\ ra các khối chức năng như timer, bộ đếm, bộ đệm và không thể thiếu đó là bộ nhớ

Sơ Đồ Khối cấu trúc PLC

+ CPU : Là một vi xử lý điều khiển tất cả các hoạt động của PLC như thực hiện

chương trình , xử lý vào ra và truyền thông với các thiết bị bên ngoài

+ Bộ nhớ : Gồm nhiều bộ nhớ khác nhau với các chức năng khác nhau như bộ

nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ đệm, bộ nhớ hệ điều hành Tùy theo yều cầu của người dùng có thể chọn các bộ nhớ khác nhau như :

Bộ nhớ ROM : Là loại bộ nhớ không thay đổi được bộ nhớ này chỉ thay đổi

được một lần

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 bị mất điện, điều này có thể khắc phục bằng cách sử dụng pin

Bộ nhớ EPROM : Gần giống như ROM nhưng nguồn nuôi của EPROM không

cần dùng pin, tuy nhiên nội dung của nó có thể bị xóa nếu chiếu tia cực tím vào cửa sổ nhơ trên EPROM và có thể nạp lại nội dung bằng Mạch nạp

Bộ nhớ EEPROM : Là sự kết hợp hai ưu điểm của RAM và EPROM loại này

có thể nạp và xóa bằng tín hiệu điện nhưng số lần nạp có giới hạn

+ Các khối Timer, Couter có chức năng tạo thời gian trễ và đếm tín hiệu xung điện

+ Bộ đệm : Trước khi các tín hiều số đưa vào cổng vào ra từ các thiết bị ngoại vi được đưa và CPU thì chúng đước lưu vào bộ đệm vào ra

+ Khối ngắt cĩ tác dụng ưu tiên thực hiện chương trình ngắt khi cĩ sự kiện cần

ưu tiên trong chương trình chính

1.2 Các thơng số kỹ thuật

Hiện nay Siemen được coi là một trong những hãng điện tử hàng đầu về cơng nghệ tự động hĩa cĩ chất lượng cao và được sản xuất với cơng nghệ mới nhất và rất đa dạng Từ cơng tắc tơ rơle, các bộ định giờ, cảm biến nút ấn biến tần v.v … cho tới các thiết bị điều khiển khả trình như PLC Tuy nhiên Siemen sản xuất rất nhiều bộ điều khiển lập trình khác nhau Tuy nhiên thơng dụng hơn cả là CPU S7_200

Tìm hiểu bộ lập trình điều khiển PLC S7_200 CPU 224

+ Điện áp nguồn cung cấp : AC 85÷264 V, Hoặc DC từ 20.4V ÷ 28.8V

+ Điện áp nguồn cho đầu vào : 24V

+ Số lượng đầu vào ra : 24 đầu vào ra trong đĩ cĩ 14 đầu vào và 10 đầu ra cĩ khả năng kết lối thêm 7 modul vào ra mở rộng

+ Dịng điện đầu ra : 0,7A với loại DC/DC/DC và 2A với loại AC/DC/Rơle trong đĩ tương ứng là : Điện áp nguồn/Điện áp đầu vào/Đầu ra

+ Dung lượng bộ nhớ : 4096 Word chương trình, 2560 Word dữ liệu

+ Các chế độ làm việc : Cĩ 3 chế độ làm việc

 Run : Là chế độ PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ

 Stop : Cưỡng bức PLC dừng chương trình dang chạy và chuyển sang chế độ stop, PLC sẽ tụ động chuyển từ RUN sang STOP nếu chương trình gặp sự cố hoặc trong chương trình cĩ lệnh STOP

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

Cổng truyền thơng S7_200 : Dùng cổng truyền thơng nối tiếp RS485 để phục vụ cho việc phục vụ cho thiết bị ghép nối lập trình hoặc với trạm PLC khác Sử dụng cáp PPI đi kèm với máy tính để ghép nối truyền thơng vơi PLC

+ Số lượng timer : 256 bộ timer chia làm 3 loại với các giải khác nhau : 4 timer 1ms, 16 timer 10ms, và 236 timer 100ms

Số lượng bộ đếm : 256 chia làm 3 loại bộ đếm : Bộ đếm tiến, bộ đếm lùi, bộ đếm tiến lùi

+ 256 bít nhớ đặc biệt dùng để thơng báo trạng thái và đạt chế độ làm việc + 6 bộ đếm tốc độ cao 20khz và 30khz

+ 2 kiểu phát xung nhanh ( tần số cao ) cho dãy kiểu xung PTO và PWM

+ 2 bộ điều chỉnh tương tự

2 Ngơn ngữ lập trình của PLC:

2.1 Các ký hiệu phần tử trong PLC

Trong ngơn ngữ lập trình LAD

LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa, những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của

bảng điều khiển bằng rơ le Trong chương trình LAD, các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau:

Tiếp điểm thường mở

Tiếp điểm thường đĩng

 Cuộn dây (coil): Là biểu tượng   mô tả rơ le được mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho rơ le

 Hộp (Box): Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp Những dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp là các bộ thời gian (Timer), bộ đếm (counter) và các hàm toán học Cuộn dây và các hộp phải mắc đúng chiều dòng điện

Mạng LAD: Là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện, đi từ đường nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải Đường nguồn bên trái là dây pha, đường nguồn bên phải là dây trung hòa và cũng là đường trở về nguồn cung cấp (thường không được thể hiện khi dùng chương trình tiện dụng STEPT MICRO / DOS hoặc STEPT – MICRO/WIN Dòng điện chạy từ trái qua tiếp điểm

đến đóng các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn

cĩ cấu trúc chung là ( Tên lệnh + tốn hạng )

2 2 Ngôn ngữ lập trình

Các loại PLC thường cò nhiều loại ngôn ngữ lập trình khác nhau nhằm phục

vụ cho nhiều đối tượng sử dụng khác nhau PLC s7_200 có 3 loại ngôn ngữ lập trình cơ bản :

 Ngôn ngữ hình thang : LAD

 Ngôn ngữ hình khối : FBD

 Ngôn ngữ máy tính : STL

3 Kết nối với phần tử ngoại vi:

Việc kết nối giữa PLC với ngoại vi rất quan trọng Nó quyết định đến việc PLC có thể giao tiếp với thiết bị lập trình( máy tính ) cũng như hệ thống điều khiển có thể hoạt động đúng theo yêu cầu thiết kế hay không Ngoài ra việc kết nối còn ảnh hưởng tới độ an toàn cho PLC cũng như hệ thống điều khiển

Sơ đồ bề mặt của bộ điều khiển PLC s7_200 CPU 224 Kết nối các ngõ vào với ngoại vi :

Các ngõ vào của PLC có thể được chế tạo là một khối riêng hoặc được tích hợp trên CPU Trong trường hợp nào thì các ngõ vào này cũng cần được cấp nguồn riêng với điện áp tùy thuộc vào loại CPU

Xoay chiều: 15…35VAC , f = 47… 63 HZ; dòng cần thiết nhỏ nhất là 4mA

79…135VAC, f = 47… 63 HZ ; dòng cần thiết nhỏ nhất là 4mA

Mạch điện 1 ngõ vào số sử dụng nguồn cấp AC Một chiều : 15… 35VDC ; dòng cần thiết nhỏ nhất là 4mA

Mạch điện 1 ngõ vào số sử dụng nguồn cấp AC Tùy theo yêu cầu mà có thể quyết định sử dụng ngõ vào nào :

Ngõ vào DC : - Điện áp thường thấp do đó an toàn hơn

- Đáp ứng ngõ vào DC rất nhanh

- Điện áp DC có thể kết nối với nhiều phần tử khác nhau trong hệ thống

Đối với các ngõ vào ra của các CPU 214 là : DC/DC/DC

CPU 224 là : AC/DC/ relays Kết nối các ngõ ra với ngoại vi :

Các ngõ vào của PLC có thể được chế tạo là một khối riêng hoặc được tích hợp trên CPU Trong trường hợp nào thì các ngõ vào này cũng cần được cấp nguồn riêng với điện áp tùy thuộc vào loại CPU

Xoay chiều: 20…264VAC , f = 47… 63 HZ; dòng cần thiết nhỏ nhất là 4mA Một chiều : 5…30VDC

20.4… 28.8 VDC đối với ngõ ra trsnsistor

Các khối ra tiêu chuẩn của PLC thương có từ 8 đến 32 ngõ ra cùng loại và có dòng định mưc khác nhau ngõ ra có thể là rơle , transistor hoặc triac rơle là ngõ

ra linh hoạt nhất Chúng có thể là AC hoặc DC Tuy nhiên đáp ứng ngõ ra chậm, giá thành cao và bị hư hỏng sau vài triệu lần đóng cắt

Sơ đồ ngõ ra transistor

Sơ đồ ngõ ra relay

3.1 Kết nối với máy tính

Muốn nạp chương trình từ Máy tính vào PLC người sử dụng phải soạn thảo chương trình từ máy tính sau đó kết nối với PLC bằng các kết nối trực tiếp máy tính với PLC thông qua giao thức RS 232 qua cáp PC/PPI

Kết nối máy tính với CPU S7_200 RS 232 /PPI MULTI_ MASTER

Công tắc chọn chế độ điều khiển kết nối

3.2 Kết nối với cơ cấu chấp hành

Kết nối ngõ ra PLC với cơ cấu chấp hành :

Ngõ ra DC kết nối vỡi cơ cấu chấp hành

Ngõ ra AC kết nối vỡi cơ cấu chấp hành

4 Nạp chạy chương trình lập trình:

4.1 Nạp chương trình từ PLC vào PC

Trong STEP 7 – Micro/Win mở một dự án để giữ các khối sẽ được upload từ PLC

 Nếu muốn upload vào một dự án rỗng , chọn File > New hoặc sử

dụng biểu tượng New Project trên toolbar

 Nếu muốn up load vào một dự án tồn tại , chọn File > Open hoặc

sử dụng biểu tượng trên toolbar

 Chọn File > Upload hoặc sử dụng biểu tượng Upload trên toolbar

 Hộp thoại Upload xuất hiện để yêu cầu chọn các khối : Program Block hoặc Data Block , and System Block Chọn các khối muốn Upload sau đó nhấn OK

4.2 Nạp chương trình từ PC vào PLC

Khi truyền thông giữa PLC và máy tính đước kết nối ta còn có thể download chương trình đã lập trình từ máy tính xuống PLC và cần lưu ý thêm rằng khi download một Program Block hay Data Block , System Block thì nội dung của các khối mới sẽ đè lên các khối lệnh cũ trong PLC Các bước thực hiện như sau : Sau khi đã soạn thảo xong chương trình điều khiển cho hệ thống để down load được phải chắc chắn rằng chương trình không có lỗi về cú pháp>

 Nhấp chuột vào biểu tượng trên thanh công cụ toolbar hoặc chọn đường dẫn File > Download để dơn chương trình xuống PLC

 Nếu PLC đang ở chế đọ Run thì một hộp thoại xuất hiện yêu cầu bạn đặt S7_200 ở chế độ Stop Chọn Ok để PLC ở chế độ Stop và down load chương trình xuống

BÀI 11: MẠCH KẾT NỐI CƠ BẢN CÁC TRẠNG THÁI

1 Phương pháp vẽ các ký hiệu trên PC bằng LAD:

1.1 Giới thiệu các ký hiệu trong PLC

Ngôn ngữ LAD là ngôn ngữ đồ họa thích hợp với người sử dụng trong các ngành điện tự động, điện công nghiệp vì các kỹ hiệu được mô phỏng gần giống với mạch điện trang bị Việc điều khiển các cơ cấu chấp hành có thể sử dụng mạch trang bị điện nhưng có nhược điểm là phức tạp trong thiết kế, đi dây nhiều

và khó kiểm tra lỗi Ngoài ra với các thiết kế phức tạp thì mạch trang bị không đáp ứng được

PLC ra đời giải quyết tất cả các vấn đề trên Ngoài ra PLC lại được sử dụng gần giống với Mạch trang bị nên dễ dàng sử dụng

Các phần tử trong PLC tương ứng với các thiết bị trong mạch trang bị như :

- Nút ấn, công tắc hành trình được thay bằng các tiếp didemr thường đóng thường hở

- Công tắc tơ hay các rơ le trung gian được thay bằng cuộn dây

- Các rơ le thời gian được thay bằng hàm thời gian

- Ngoài ra PLC cung cấp rất nhiều công cụ lập trình giúp việc lập trình đơn giản có thuật toán có cấu trúc và không có cấu trúc

Các tín hiệu này được lưu trong vùng chứa tham số của hệ điều hành bao gồm :

Miền nhớ I : Là miền dữ liệu các cổng vào số, Trước khi bắt đầu thực hiện thực hiện chương trình PLC sẽ đọc các giá trị logic của tất cả các cổng vào và cất chung trong vùng nhớ I

Các ký hiệu thường sử dụng trong miền này là :

: tiếp điểm thường hở

: tiếp điểm thường đóng Miền nhớ Q : Miền bộ đệm các cổng ra số Kết thúc giai đoạn thực hiện chương trình sẽ chuyển các giá trị logic của bộ đệm tới các cổng ra số Thông thường không trực tiếp gán giá trị tới cổng ra mà chuyển chúng ra bộ đệm Q

Ký hiệu thương sử dụng trong miền này là :

: Cuộn dây ngõ ra Miền nhớ các biến cờ M : Chương trình sử dụng vùng nhớ này để lưu giữ các tham số cần thiết , có thể truy cập nó ở dạng bit(M), byte (MB), từ (MW), hay từ kép (MD)

Các ký hiệu thường được sử dụng trong miền này :

Trong đó xxx là bits nhớ

ví dụ xxx = M0.0 Miền nhớ phục vụ thời gian T : bao gồm việc lưu giữ giá trị thời gian đặt trước(PV) và giá trị thời gian tức thời (CV) và giá trị đầu ra của bộ thời gian

Ký hiệu sử dụng :

Trong đó Txxx là tên của bộ thời gian

Ví dụ Txxx = T37 Miến nhớ phục vụ bộ đếm C : bao gồm việc lưu giữ giá trị thời gian đặt trước(PV) và giá trị thời gian tức thời (CV) và giá trị đầu ra của bộ đếm

Ký hiệu sử dụng trong vùng này :

Trong đó Cxxx là tên của bộ thời gian

Ví dụ Cxxx = C15

2 Vẽ mạng LAD liên kết các trạng thái

2.1 Liên kết các trạng thái thường đóng, thường mở, duy trì

PLC sẽ thực hiện tuần tự các công việc từ trên xuống dưới, và các công việc này được PLC chia nhỏ trong các network :

Sử dụng bộ thời gian :

Network 1 : Tạo tín hiệu duy trì cho bộ thời gian T37 hoạt động

Network 2 : Sử dụng tiếp điểm thường hở T37 điều khiển động cơ

Mô tả hoạt động : Khi ngõ vào I0.0 = 1 timer T37 được kick nếu sau khoảng thời gian 10* 100ms I0.0 vẫn giữ nguyên trạng thái thì Bít T37 sẽ được bật lên 1 ( khi đó Q0.0 = 1)

Giản đồ tín hiệu tác động theo thời gian của bộ thời gian

Sử dụng bộ đếm counter :

Network 1 : Tạo tín hiệu cho bộ đếm hoạt động

Network 2 : Sử dụng tiếp điểm của bộ đếm đểm điều khiển ngõ ra :

Mô tả hoạt động : Mỗi lần cố tín hiệu sườn lên của I0.0, giá trị của bộ đếm tăng lên 1 Khi giá trị hiện tại của bộ đếm lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt PV ngõ ra sẽ được bật lên On Khi ngõ vào I0.2 của chân Reset được kick giá trị hiện thời của

bộ đếm được trả về 0

Giản đồ tín hiệu tác động theo thời gian của bộ đếm

2.2 Kết nối các trạng thái tín hiệu điều đầu vào, đầu ra

Một hệ thống điều khiển bằng PLC hoàn chỉnh bào gồm :

_ Lập trình cho Hệ thống trên PLC bằng máy tính:

_ Download Chương trình xuống PLC

_ Kết nối PLC với các thiết bi ngoại vi : như PLC với các ngõ vào/ra số, PLC với các Moldul mở rộng, Và PLC với cơ cấu chấp hành

Ví dụ kết nối trên S7-200 CPU 224 ngõ vào/ra

BÀI 12: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN CẦU THANG

1 Phân tích quy trình làm việc: 1.1 Xác định quy trình làm việc của phụ tải

Có hai cách mắc mạch đèn cầu thang :

Cách 1 :

Cách 2 :

Nhưng thường sử dụng cách 1 :

Nguyên lý hoạt động :

Giả sử ở trạng thái ban đầu công tắc 1 và 2 ở vị trí như hình vẽ Ta bật công tắc 1 tiếp điểm 1 và 5 nối tiếp với nhau Dòng điện từ dây lửa L qua tiếp điểm 1, 5 và tới tiếp điểm 4 vể N bóng đèn sáng đi tới công tắc 2 tiếp điểm 2 , 4 không nối tiếp nhau nữa khi đó không có dòng chạy qua bóng đèn không sáng

1.2 Xác định mối quan hệ trạng thái của tín hiệu đầu vào và đầu ra

Như vậy công tắc 1 và công tắc 2 là hai tín hiều điều khiển và chỉ có hai trạng thái, đóng hoặc mở Tương ứng với 0 hoăc 1 trong kỹ thuật số

Trong kỹ thuật số người ta không sử dụng các công tắc để điều khiển cho bóng đèn ( Ngõ ra ) mà sử dụng các cổng logic để điều khiển ngõ ra Công tắc 1

có hai trạng thái đóng hoặc mở thì ký thuật số tương ứng có tín hiệu vào A và Ā

là hai trạng thái ngược nhau tương ứng với 1 và 0 Bài toán trên được phân tích trong kỹ thuật số như sau : Y = A.Ē + E Ā Trong đó Y là ngõ ra và A và E là các tín hiệu Trong đó Y là một hàm hàm toán học của các tín hiệu, tương ứng

với mạch logic XOR

Trong PLC người ta sử dụng các tìn hiệu điện để điều khiển các ngõ ra

2 Thiết kế mạch điều khiển bằng PLC:

2.1 Khai báo địa chỉ đầu vào- đầu ra:

- Địa chỉ đầu vào:

I0.0: CT1 (công tắc 2 vị trí thông thường)

I0.1: CT2 (công tắc 2 vị trí thông thường)

- Địa chỉ đầu ra:

Q0.0: Đèn cầu thang

2.2 Vẽ sơ đồ thiết kế mạch điều khiển:

- Ta có mạch điều khiển được lập trình bằng LAD trên PLC S7-200 như sau:

- Mạch điều khiển được lập trình bằng STL trên PLC S7-200 như sau:

-

3 KẾT NỐI CƠ CẤU CHẤP HÀNH, NẠP CHƯƠNG TRÌNH CHẠY THỬ:

3.1 Kết nối cơ cấu chấp hành:

Với PLC loại AC/DC/RLY ta có mạch kết nối với công tắc và với đèn như sau:

Hình 12.4 Sơ đồ kết nối PLC với ngoại vi

3.2 Nạp chương trình, chạy cơ cấu chấp hành:

Sau khi thực hiện việc kết nối PLC với ngoại vi, ta tiến hành down load chương trình đã viết trên máy tính xuống PLC và chạy cơ cấu chấp hành

Mạch động lực được nối như sơ đồ rơ le ở trên hình 12.4

* Các bước và cách thực hiện công việc:

1 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, VẬT TƯ:

(Tính cho một ca thực hành gồm 20HSSV)

1 Cáp kết nối CPU và máy tính 24RC – 230V- 8A Theo nhóm

2 Máy tính cài đặt phần mềm SIMATIC S7-200,

Tiêu chuẩn thực hiện công việc

Lỗi thường gặp, cách khắc phục

0.4

M

2L

1.3 1.0

24DCV

AC/DC/RLY0.1

Theo sơ đồ mạch điện

2.2 Qui trình cụ thể:

Bước 1:

- Phân tích chu trình làm việc thông qua sơ đồ điều khiển rơle

- Xác định mối quan hệ logic của tín hiệu đầu vào và đầu ra

Bước 2:

Thiết kế mạch điều khiển bằng logic:

Khai báo địa chỉ

Vẽ sơ đồ thiết kế

Bước 3:

Kết nối với cơ cấu chấp hành và chạy thử:

Kết nối cơ cấu chấp hành

Nạp chương trình chạy cơ cấu chấp hành

* Bài tập thực hành của học sinh, sinh viên:

1 Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, vật tư

2 Chia nhóm:

3 Thực hiện qui trình tổng quát và cụ thể

* Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập:

Kiến thức Phân tích yêu cầu bài toán

Kỹ năng Kết nối PLC S7 - 200 với máy tính PC

Lập trình bằng máy tính đúng yêu cầu bài toán 4

Thái độ - Cẩn thận, lắng nghe, ghi chép, từ tốn, thực hiện tốt vệ

BÀI 13: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA

QUAY MỘT CHIỀU

1 Phân tích quy trình làm việc

1.1 Xác định quy trình làm việc của phụ tải:

Mạch điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha quay một chiều có thể mổ

tả quy trình hoạt động như sau:

Ấn nút Start, động cơ M chạy

Ấn nút Stop, động cơ M dừng

Bảo vệ quá tải cho động cơ dùng rơ le nhiệt RN

Để điều khiển động cơ M ta dùng công tắc tơ K và cấp điện và bảo vệ ngắn mạch ta dùng Aptomat TA Sơ đồ mạch điện động lực điều khiển động cơ như hình 13.1

Hình 13.1 Mạch động lực điều khiển động cơ KĐB 3 pha chạy một chiều

1.2 Xác định mối quan hệ logic của tín hiệu đầu vào và đầu ra

- Lựa chọn thiết bị điều khiển:

Nút ấn Start: thường mở Nút ấn Stop: thường đóng Tiếp điểm rơ le nhiệt RN: thường đóng

Sơ đồ kết nối với PLC như sau:

Hình 13.2 Sơ đồ lựa chọn kết nối tín hiệu điều khiển với PLC

Từ sơ đồ hình 13.2 ta thấy ở trạng thái ban đầu, tín hiệu Stop có mức logic là 1, RN là 1, Start là 0 Khi Start chuyển từ 0 sang 1 thì K có mức logic là

1 Khi tín hiệu Stop hoặc RN chuyển từ 1 sang 0 thì K chuyển từ 1 sang 0 Vì vậy, ta có giản đồ thời gian quan hệ các tín hiệu Start, Stop, RN, K như hình 13.3

Hình 13.3 Giản đồ thời gian biểu diễn quan hệ giữa các đại lượng

- Quan hệ logic của tín hiệu đầu vào và đầu ra như sau:

Từ giản đồ thời gian hình 13.3 ta thấy: khi tín hiệu đầu vào Stop bằng 1 and RN bằng 1 and Start bằng 1 thì tín hiệu ra K bằng 1 Tuy nhiên, tín hiệu Start là không chắc chắn, chỉ là 1 trong khi ấn và khi dừng ấn thì trở về 0 Nên tín hiệu ra K được dùng để hỗ trợ cho tín hiệu Start Khi tín hiệu đầu vào Stop bằng 0 hoặc RN bằng 0 thì tín hiệu đầu ra K bằng 0 Vậy hàm thuật toán logic của biến đầu ra K là:

K

F  Stop Start  K RN

Trong đó: x là tín hiệu vào ứng với lệnh tiếp điểm thường mở trong PLC

Fx là hàm tín hiệu ra ứng với lệnh cuộn dây trong PLC

2 Thiết kế mạch điều khiển bằng PLC:

2.1 Khai báo địa chỉ đầu vào- đầu ra:

- Địa chỉ đầu vào:

Tín hiệu đầu vào Địa chỉ Chức năng

Start I0.0 Nút ấn mở máy, thường mở, động cơ quay Stop I0.1 Nút dừng động cơ, thường đóng

RN I0.2 Tiếp điểm thường đóng của rơle nhiệt để bảo vệ

quá tải động cơ

- Địa chỉ đầu ra:

Tín hiệu đầu ra Địa chỉ Chức năng

K Q0.0 Cuộn dây của công tắc tơ K

2.2 Vẽ sơ đồ thiết kế mạch điều khiển:

Trên cơ sở quy trình làm việc và địa chỉ vào/ra ta tiến hành viết chương trình trên phần mềm Step 7 Micro/win như sau:

Hình 13.4 Mạch điều khiển động cơ KĐB 3 pha bằng PLC

Sau khi viết chương trình chúng ta dùng chương trình mô phỏng SIMULINK S7 200 để kiểm tra các chức năng của mạch theo giản đồ thời gian

đã có

3 Kết nối cơ cấu chấp hành, nạp chương trình chạy thử

3.1 Kết nối cơ cấu chấp hành

Để điều khiển đầu ra là cuộn dây công tắc tơ K, ta chọn PLC loại AC/DC/RLY có: các tín hiệu vào là +24VDC ứng với mức logic 1 và 0VDC ứng với mức logic 0, cổng ra rơ le Sơ đồ kết nối với cơ cấu chấp hành theo sơ

đồ sau:

Hình 13.5 Kết nối PLC với cơ cấu chấp hành

Mạch động lực được nối như sơ đồ rơ le ở trên hình 13.1

3.2 Nạp chương trình chạy cơ cấu chấp hành

Sau khi thực hiện việc kết nối PLC với ngoại vi, ta tiến hành down load chương trình đã viết trên máy tính xuống PLC và chạy cơ cấu chấp hành và đánh giá kết quả

BÀI 14: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ 3 PHA

1 Phân tích quy trình làm việc

1.1 Xác định quy trình làm việc của phụ tải:

Mạch điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha quay hai chiều có thể mổ

tả quy trình hoạt động như sau:

Nếu ấn nút MT thì động cơ M quay thuận hoặc ấn nút MN động cơ M quay ngược Ấn nút D động cơ M dừng Để điều khiển động cơ M ta dùng công tắc tơ K và cấp điện và bảo vệ ngắn mạch ta dùng Aptomat TA Sơ đồ mạch điện động lực điều khiển động cơ như hình 14.1

Từ hình 14.1, quy trình làm việc được mô tả như sau:

Ấn nút MT, cuộn dây công tắc tơ KT có điện, động cơ M chạy thuận

Ấn nút MN, cuộn dây công tắc tơ KN có điện, động cơ M chạy ngược

Để đảm bảo động cơ hoạt động hai chiều chắc chắn thì hai công tắc tơ KT

và KN không cùng làm việc, ta dùng liên động cho nút ấn MT và MN

Khi động cơ quá tải, rơ le nhiệt RN tác động, KT và KN mất điện, động

cơ M dừng

1.2 Xác định mối quan trạng thái của tín hiệu đầu vào và đầu ra

- Lựa chọn thiết bị điều khiển:

Nút ấn MT: thường mở Nút ấn MN: thường mở Nút ấn D: thường đóng Tiếp điểm rơ le nhiệt RN: thường đóng

Sơ đồ kết nối với PLC như sau:

Hình 14.2 Sơ đồ lựa chọn kết nối tín hiệu điều khiển với PLC

Từ sơ đồ hình 14.2 ta thấy ở trạng thái ban đầu, tín hiệu D có mức logic là

1, RN là 1, MT và MN là 0 Khi MT chuyển từ 0 sang 1 thì KT có mức logic là

1 hoặc khi MN chuyển từ 0 sang 1 thì KN có mức logic là 1 Khi tín hiệu D hoặc

RN chuyển từ 1 sang 0 thì KT và KN chuyển từ 1 sang 0 Vì vậy, ta có giản đồ thời gian quan hệ các tín hiệu MT, MN, D, RN, KT, KN như hình 14.3

Hình 14.3 Giản đồ thời gian biểu diễn quan hệ giữa các đại lượng

- Quan hệ logic của tín hiệu đầu vào và đầu ra như sau:

Từ giản đồ thời gian hình 14.3 ta thấy: khi tín hiệu đầu vào D bằng 1 and

RN bằng 1 and MT bằng 1 thì tín hiệu ra KT bằng 1 Tuy nhiên, tín hiệu MT là không chắc chắn, chỉ là 1 trong khi ấn MT và khi dừng ấn thì trở về 0 Nên tín hiệu ra KT được dùng để hỗ trợ cho tín hiệu MT Khi tín hiệu đầu vào d bằng 0 hoặc RN bằng 0 thì tín hiệu đầu ra KT bằng 0 Khi MN có mức logic là 1 thì KN bằng 1, ngay tức thì MN đảo được dùng để chuyển KT về 0, thực hiện khóa liên động Vậy hàm thuật toán logic của biến đầu ra KT là:

.( ).

KT

F  D MN MT  KT RN

Khi tín hiệu đầu vào D bằng 1 and RN bằng 1 and MN bằng 1 thì tín hiệu

ra KN bằng 1 Tuy nhiên, tín hiệu MN là không chắc chắn, chỉ là 1 trong khi ấn

MN và khi dừng ấn thì trở về 0 Nên tín hiệu ra KN được dùng để hỗ trợ cho tín hiệu MN Khi tín hiệu đầu vào d bằng 0 hoặc RN bằng 0 thì tín hiệu đầu ra KN bằng 0 Khi MT có mức logic là 1 thì KT bằng 1, ngay tức thì MT đảo được dùng để chuyển KN về 0, thực hiện khóa liên động Vậy hàm thuật toán logic của biến đầu ra KN là:

KN

F  D MT MN  KN RN

2 Thiết kế mạch điều khiển bằng phần tử logic

2.1 Khai báo địa chỉ đầu vào- đầu ra

- Địa chỉ đầu vào:

Tín hiệu

đầu vào

Địa chỉ Chức năng

MT I0.0 Nút ấn mở máy, thường mở, động cơ quay thuận

MN I0.1 Nút ấn mở máy, thường mở, động cơ quay ngược

D I0.2 Nút dừng động cơ, thường đóng

RN I0.3 Tiếp điểm thường đóng của rơle nhiệt để bảo vệ quá tải

động cơ

- Địa chỉ đầu ra:

Tín hiệu đầu ra Địa chỉ Chức năng

KT Q0.0 Cuộn dây của công tắc tơ KT

KN Q0.1 Cuộn dây của công tắc tơ KN

2.2 Vẽ sơ đồ thiết kế mạch điều khiển:

Trên cơ sở Quy trình làm việc và địa chỉ vào/ra ta tiến hành viết chương trình trên phần mềm Step 7 Micro/win như sau:

Hình 14.4 Mạch điều khiển bằng PLC

Sau khi viết chương trình chúng ta dùng chương trình mô phỏng SIMULINK S7 200 để kiểm tra các chức năng của mạch theo giản đồ thời gian

đã có

3 Kết nối cơ cấu chấp hành, nạp chương trình chạy thử

3.1 Kết nối cơ cấu chấp hành

Để điều khiển đầu ra là cuộn dây công tắc tơ K, ta chọn PLC loại AC/DC/RLY có: các tín hiệu vào là +24VDC ứng với mức logic 1 và 0VDC ứng với mức logic 0, cổng ra rơ le Sơ đồ kết nối với cơ cấu chấp hành như sau: