Lập trình và điểu khiển hệ thống trộn qua mạng ethernet bằng PLC

Lập trình và điểu khiển hệ thống trộn qua mạng ethernet bằng PLC

CHƯƠNG I ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Lý do chọn đề tài

Trong những thập niên gần đây, các thiết bị điện - điện tử đặt biệt là PLC được ứng dụng rộng rãi trên khắp thế giới Sự đa dạng và phát triển của ngành này không ngừng biến đổi Nó đảm bảo hiệu suất trong công việc và độ tin cậy cao cho người

sử dụng

Song song đó, việc ứng dụng PLC và Scada để điều khiển, giám sát hệ thống trong sản xuất được xúc tiến và ngày càng phổ biến trong các nhà máy sản xuất hiện nay Điều này giúp người sử dụng, quản lý và điều khiển thiết bị một cách dễ dàng

và tiện lợi

Chính vì những lý do trên chúng em chọn đề tài:

“Lập trình và điểu khiển hệ thống trộn qua mạng Ethernet bằng PLC ”

Đề tài sẽ giúp thuận lợi hơn trong việc giám sát và điều khiển hệ thống (bộ thực hành trạm trộn điều khiển bằng PLC) thông qua mạng truyền thông công nghiệp và phần mềm Scada CX-Supervisor

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

1.2.1 Mục tiêu chung

Tìm hiểu cấu trúc hoạt động của PLC và hệ thống mạng truyền thông trong

công nghiệp để điều khiển một dây chuyền sản xuất tự động cụ thể là “Bộ thực hành trạm trộn điều khiển bằng PLC” của trường Đại học Trà Vinh Qua đó có

thể nghiên cứu các hệ thống tự động khác trong công nghiệp có sự điều khiển giám sát qua mạng truyền thông

1.2.2 Mục tiêu cụ thể

 Tìm hiểu biến tần 3G3JX Omron

 Tìm hiểu điều khiển hệ thống qua mạng Ethernet

 Truyền thông 2 PLC CP1E-N30DR-A qua cổng RS-232

 Điều khiển biến tần 3G3JX qua cổng truyền thông RS-485

 Tìm hiểu và viết giao diện điều khiển và giám sát bằng phần mềm Scada Supervisor

CX- Viết chương trình điều khiển hệ thống bằng phần mềm CX-Programmer

 Kết nối giao tiếp giữa giao diện và hệ thống

 Chạy hệ thống “trạm trộn điều khiển bằng PLC”

1.3 Phạm vi nghiên cứu

1.3.1 Không gian

Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ Trường Đại Học Trà Vinh

1.3.2 Thời gian thực hiện

Thời gian thực hiện đồ án 05/12/2011 đến 25/02/2012

1.3.3 Đối tượng nghiên cứu

 Bộ thực hành trạm trộn điều khiển bằng PLC của trường Đại học Trà Vinh

 Mạng truyền thông công nghiệp (Ethernet)

 Điều khiển biến tần ( Modbus_RTU)

1.4 Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp quan sát thu thập dữ liệu

 Phương pháp tìm hiểu trực tiếp hệ thống trộn điều khiển bằng PLC của trường Đại học Trà Vinh

1.5 Hướng thực hiện đề tài

 Ấn định sản xuất khối lượng được người sử dụng nhập từ giao diện

 Sử dụng giao diện để người sử dụng lựa chọn số sản phẩm, khối lượng và tỷ

lệ theo mong muốn

 Hiển thị điện áp, tần số, dòng điện

 Sử dụng các bộ timer để tính thời gian trộn và xả sản phẩm

 Thông qua PLC để tác động đóng mở các van cấp nguyên vật liệu, máy bơm

và điều khiển động cơ khuấy trộn

 Vẽ giao diện mô hình và bảng điều khiển để dễ dàng giám sát và điều khiển

 Kết nối giữa giao diện và chương trình PLC thông qua MODBUS

 Thi công mô hình và điều khiển mô hình hoàn toàn hoạt động

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Hệ thống điều khiển là gì ? [1]

Tổng quát, một hệ thống điều khiển là tập hợp những dụng cụ, thiết bị điện tử, được dùng ở những hệ thống cần đảm bảo tính ổn định, sự chính xác, sự chuyển đổi nhịp nhàng của một quy trình hoặc một hoạt động sản xuất Nó thực hiện bất cứ yêu cầu nào của dụng cụ, từ cung cấp năng lựơng đến một thiết bị bán dẫn Với thành quả của sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thì việc điều khiển những hệ thống phức tạp sẽ được thực hiện bởi một hệ thống điều khiển tự động hóa hoàn toàn, đó là PLC, nó được sử dụng kết hợp với máy tính chủ

Ngoài ra, nó còn giao diện để kết nối với các thiết bị khác (như là: bảng điều khiển, động cơ, contact, cuộn dây, ….) Khả năng chuyển giao mạng của PLC có thể cho phép chúng phối hợp xử lý, điều khiển những hệ thống lớn Ngoài ra, nó còn thể hiện sự linh hoạt cao trong việc phân loại các hệ thống điều khiển Mỗi một

bộ phận trong hệ thống điều khiển đóng một vai trò rất quan trọng

Hình 2.1 Tổng quan hệ thống điều khiển

Từ hình 2.1 ta thấy: PLC sẽ không nhận biết được điều gì nếu nó không được kết nối với các thiết bị cảm ứng Nó cũng không cho phép bất kỳ các máy móc nào hoạt động nếu ngõ ra của PLC không được kết nối với động cơ Và tất nhiên, vùng máy chủ phải là nơi liên kết các hoạt động của một vùng sản xuất riêng biệt

2.2 Mạng truyền thông công nghiệp là gì ? [2]

Mạng truyền thông công nghiệp hay mạng công nghiệp là một khái niệm chung chỉ các hệ thống thông số, truyền bít nối tiếp, được sử dụng để ghép nối các thiết bị công nghiệp Các hệ thống mạng truyền thông công nghiệp phổ biến hiện nay cho phép liên kết mạng ở nhiều mức khác nhau, từ các cảm biến, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát và các máy tính cấp điều hành xí nghiệp, quản lý công ty Mạng truyền thông công nghiệp thực chất là một dạng đặc biệt của mạng máy tính, có thể so sánh với mạng máy tính thông thường ở các điểm giống nhau và khác nhau như sau:

 Trong nhiều trường hợp, mạng máy tính sử dụng trong công nghiệp được coi

là một phần (ở các cấp điều khiển giám sát, điều hành sản xuất và quản lý công ty) trong mô hình phân cáp của mạng công nghiệp

Đối với hệ thống truyền thông công nghiệp, đặc biệt là ở các cấp dưới thì các yêu cầu về tính năng thời gian thực, khả năng thực hiện đơn giản, giá thành hạ lại được đặt ra hàng đầu

Hình 2.2 Mô hình phân cấp trong mạng truyền thông công nghiệp

2.3 Giao thức truyền thông [2]

Một giao diện mạng bao gồm các thành phần xử lý giao thức truyền thông (phần cứng và phần mềm) và các thành phần thích ứng cho thiết bị được nối mạng

 Tầng ứng dụng (Application layer)

 Tầng trình diễn (Presentation layer)

 Tầng phiên (Session layer)

 Tầng giao vận (Transport Layer)

Có nhiều giao thức được sử dụng để giao tiếp hoặc truyền đạt thông tin trên Internet, dưới đây là một số các giao thức tiêu biểu:

 TCP (Transmission Control Protocol): thiết lập kết nối giữa các máy tính để truyền dữ liệu Nó chia nhỏ dữ liệu ra thành những gói (packet) và đảm bảo việc truyền dữ liệu thành công

 IP (Internet Protocol): định tuyến (router) các gói dữ liệu khi chúng được truyền qua Internet, đảm bảo dữ liệu sẽ đến đúng nơi cần nhận

 HTTP (HyperText Transfer Protocol): cho phép trao đổi thông tin (chủ yếu ở dạng siêu văn bản) qua Internet

 FTP (File Transfer Protocol): cho phép trao đổi tập tin qua Internet

 WAP (Wireless Application Protocol): cho phép trao đổi thông tin giữa các thiết bị không dây, như điện thoại di động

2.4 SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)[3]

Có thể hiểu SCADA là hệ thống dùng trong các ứng dụng điều khiển quá trình công nghiệp hóa chất, truyền tải điện năng Nó dựa trên 1 máy tính xử lý trung tâm (máy chủ), dữ liệu thu thập từ các cảm biến đặt tại các phân xưởng, các tòa nhà, hay các trạm từ xa được gửi về máy tính trung tâm để quản lý và điều khiển Trong hệ SCADA về nguyên tắc sẽ có 2 loại thiết bị : MTU (Master Terminal Unit)

và RTU (Remote Terminal)

Thông thường MTU đặt ở trung tâm, nó có thể là máy tính với phần cứng và phần mềm chuyên dụng nhận dữ liệu quá trình từ các trạm ở xa, hoặc nó có thể là một thiết bị Master (một dạng Controller) làm nhiệm vụ thu thập dữ liệu và điều khiển có phần truyền thông với máy tính chủ

Các cảm biến hay cơ cấu chấp hành trong hệ thống mạng công nghiệp nói chung và trong các hệ thống SCADA sẽ được ghép nối với RTU hay PLC để thực hiện một quá trình điều khiển theo một thuật toán nhất định Đồng thời dữ liệu thu thập được (dạng số) sẽ được truyền về trung tâm theo hệ thống mạng truyền thông

Các MTU nhận dữ liệu từ RTU, đồng thời đóng vai trò gửi các tham số, các lệnh điều khiển (với số lượng hạn chế) từ máy tính chủ tới RTU để điều khiển các

cơ cấu chấp hành

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRẠM TRỘN ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC

 Cơ cấu chấp hành: nhận tín hiệu từ bộ điều khiển tham gia trực tiếp trong quá trình hoạt động

 Giao diện: điều khiển và hiển thị tín hiệu thu nhận được từ bộ xử lý

 Bộ phận cảm biến: thu thập tín hiệu từ hệ thống và gửi tín hiệu về bộ điều khiển

tín hiệu điều khiển từ Scada

PLC - Chủ và PLC – Hệ thống được nối mạng với nhau thông qua cổng Built-In RS232

Các ngõ vào ra của PLC – Hệ thống dùng để điều khiển các thiết bị của hệ

thống trạm trộn điều khiển bằng PLC Cổng Option Board CP1W-CIF11 dùng để

điều khiển biến tần 3G3JX

3.3 Giao diện giám sát và điều khiển

Hình 3.3 Giao diện giám sát và điều khiển

Chức năng các nút điều khiển:

3.4 Nguyên lý hoạt động hệ thống trộn

Các quá trình bơm nước vào bể chứa dữ trữ được thực hiện một cách tự động

- Cài đặt tần số cho động cơ khuấy và động cơ băng tải, số lượng chai cần sản xuất

- Cài đặt giá trị tỉ lệ cần trộn cho bồn 1 và bồn 2

- Khi van 1 mở, nguyên liệu sẽ được đổ vào bồn 1 đúng như tỉ lệ đã đặt

- Khi van 2 mở, nguyên liệu sẽ được đổ vào bồn 2 đúng như tỉ lệ đã đặt Nguyên liệu của 2 bồn được khống chế nhờ vào cảm biến mức C2 và C1 Hai cảm biến này sẽ báo cho biết mức max, min của nguyên liệu, dùng để khống chế chống tràn cho 2 bồn

- Van 3 mở nguyên liệu sẽ đổ vào bồn 3

- Van 4 mở nguyên liệu sẽ đổ vào bồn 3

Nguyên liệu từ 2 bồn này sẽ được đổ vào bồn 3 để tiến hành trộn

Motor khuấy sẽ quay khi nguyên liệu từ bồn 2 bắt đầu đổ vào bồn 3 Khi nguyên liệu từ bồn 2 hết thì motor khuấy sẽ khuấy thêm 1 phút nữa rồi dừng

Sau khi trộn xong tiến hành rót nguyên liệu vào phôi

Motor băng chuyền hoạt động nếu cảm biến phôi B4 phát hiện, pittong 3 sẽ đẩy phôi ra băng chuyền, pittong 2 nhờ vào cảm biến B3 sẽ chặn phôi lại ( nếu Van

5 đang rót nguyên liệu vào phôi) sau khi rót xong pittong 2 sẽ lùi để phôi đi qua Pittong 1 nhờ vào cảm biến B2 sẽ chặn phôi để rót nguyên liệu vào, thời gian rót sẽ được đặt trước bằng timer trong PLC

Cảm biến B1 tác dụng phát hiện sản phẩm bị dồn, và thực hiện dừng rót tạm thời khi có sản phẩm dồn Dùng để đếm số lượng sản phẩm

Sau khi nguyên liệu bồn 3 cạn thì van 5 đóng

Sau 30 giây quá trình rót trộn và chiết rót được thực hiện lại

3.5 Giới thiệu thiết bị hệ thống

3.5.1 PLC Omron CP1E [4]

3.5.1.1 Thông số kĩ thuật CP1E-N30DR-A

Các đặc tính của CP1E-N30DR-A có thể tổng kết như dưới đây:

 AC100-240Nguồn cấp: 100-240VAC

 Ngõ vào/ra: 18-DC input/12-Relay output

 Bộ nhớ chương trình: 8Ksteps (EEPROM)

 Vùng nhớ dữ liệu DM: 8Kwords

 Số lượng timers / counters: 256

 Tốc độ xử l ý: Lệnh cơ bản (LD): 1.19µs min, Lệnh cao cấp (Mov): 7.90µs

min

 Ngõ vào tốc độ cao: Incremental: 100 kHz x 6counters; Up/down: 100kHz x

2 counters, Pulse + Direction input: 100kHz x 2counters, Differential phase

input: 50 kHz x 1counter, 5 kHz x 1counter

 Ngõ vào interrupt: 6 inputs (độ rộng xung 50µs min)

 Ngõ vào tác động nhanh: 6 inputs (độ rộng xung 50µs min)

 Ngõ ra xung (transistor output): Pulse + Direction Mode, 1Hz ~ 100 kHz: 2 outputs Continuous mode (điều khiển tốc độ), Independent mode (điều

khiển vị trí)

 Trang bị sẵn cổng USB 2.0 kết nối máy tính

 Có thể mở rộng thêm cổng truyền thông RS232C hoặc RS422/RS485

 Giao thức truyền thông: Host Link; 1:N NT Link; No-protocol mode; Serial PLC Link Slave, Serial PLC Link Master; Modbus-RTU Easy Master

 Trang bị đồng hồ thực (lock)

 Tiêu chuẩn: EC, EMC (zone B), JIS

3.5.1.2 Cấu trúc PLC CP1E-N30DR-A

Hình 3.4 PLC CP1E của hãng Omron

Cấu tạo chung của 1 bộ PLC gồm những phần như sau:

Cấu trúc phần cứng của PLC CP1E đều có các bộ phận sau: bộ xử lý, bộ nhớ,

bộ nhập, xuất

Hình 3.5 Cấu trúc PLC CP1E

 Bộ vị xử lý trung tâm (CPU): Là thành phần quan trọng nhất của PLC là bộ vi

xử lý, liên kết với các hoạt động của hệ thống PLC, thực hiện chương trình, xử

lý tín hiệu nhập xuất và thông tin liên lạc với các thiết bị bên ngoài

 Bộ nhớ (Memory): Có nhiều loại bộ nhớ khác nhau Đây là nơi lưu giữ trạng thái hoạt động của hệ thống và bộ nhớ của người sử dụng Để đảm bảo cho PLC hoạt động , phải cần có bộ nhớ để lưu trữ chương trình

 Input Area : Các tín hiệu nhận vào từ các thiết bị đầu vào bên ngoài (Input

Devices) sẽ được lưu trong vùng nhớ này

 Output Area : Các lệnh điều khiển đầu ra sẽ được lưu tạm trong vùng nhớ này Các mạch điện tử trong PLC sẽ xử lý lệnh và đưa ra tín hiêu điều khiển

thiết bị ngoài (Out Devices)

 Power Supply: thành phần cấp nguồn điện điều khiển cho CPU và tất cả các

Module chức năng, ngoài ra nó cũng cung cấp các nguồn cho thiết bị ngoại vi, chủ yếu là loại nguồn 24V

3.5.2 Biến tần 3G3JX [5]

Biến Tần là thiết bị dùng để chuyển đổi điện áp hoặc dòng điện xoay chiều

ở đầu vào từ một tần số này thành điện áp hoặc dòng điện có một tần số khác ở đấu

ra Bộ Biến Tần thường được sử dụng để điều khiển vận tốc động cơ xoay chiều theo phương pháp điều khiển tần số, theo đó tần số của lưới nguồn sẽ thay đổi thành tần số biến thiên

Phương pháp điều khiển Điều rộng xung sóng sin (Điều khiển V/f)

Chức năng bảo vệ Bảo vệ quá dòng tức thời, bảo vệ quá tải,

quá áp,thấp áp; làm mát; bảo vệ nối đất;…

Bảng 3.1 Thông số kĩ thuật biến tần 3G3JX

Hình 3.6 Biến tần 3G3JX

3.5.2.1 Cấu trúc phần cứng biến tần 3G3JX

Hình 3.7 Cấu trúc biến tần 3G3JX

 Main circuit terminal block (input side): tín hiệu thiết bị đầu vào

 Communications connector: cổng kết nối truyền thông

 Relay output terminal block: Rơle tín hiệu ngõ ra

 Control circuit terminal block: Mạch tín hiệu điều khiển

 Main circuit terminal block (output side): tín hiệu đầu ra

 S7: OPE/485 chọn cổng truyền thông (mặc định = OPE)

 S8: chức năng ngắt khẩn cấp (mặc định = OFF)

3.5.2.2 Sơ đồ nối dây của Biến Tần

Sơ đồ kết nối tiêu chuẩn

Hình 3.8 Sơ đồ kết nối tiêu chuẩn của biến tần 3G3JX

Kết nối một pha đầu vào 200VAC đến đầu cực L1 và N/L3 Theo mặc định,

MA được đặt là tiếp điểm thường đóng và MB là tiếp điểm thường mở trong ngõ

ra của relay (MA, MB) được chọn (C036)

Nối dây cung cấp cho nguồn và động cơ

Hình 3.9 Sơ đồ cung cấp nguồn động cơ

Không được nối nguồn cung cấp khác tới R/L1, S/L2, hoặc T/L3 Không được

di chuyển thanh ngắn mạch giữa P/+2 và +1, ngoại trừ khi có một nguồn DC tùy ý được nối vào

3.5.2.3 Vận hành

 Cấp nguồn cho biến tần

 Đấu dây cho tải

 Đấu dây cho các ngõ vào, ra của biến tần nếu sử dụng phương pháp tiếp điểm và đấu dây

 Cài đặt điện áp, dòng điện, tần số ngõ vào, ra

 Cài đặt các thông số cơ bản cần thiết

 Cài đặt kiểu điều khiển

 Cài đặt chế độ giám sát

 Nhấn Run để chương trình hoạt động

 Khi có sự cố hay muốn dừng thì nhấn Stop/Reset

Để biết thêm thống số cài đặt cũng như cách điều khiển biến tần 3G3JX thì tham khảo thêm ở phần phụ lục A

3.5.3 Ethernet Option Board CP1W-CIF41[6]

Ethernet Option Board cung cấp các câu lệnh tiếp nhận bởi tiêu chuẩn giao thức FINS Omron Giao diện mạng Ethernet cho phép ta dễ dàng kết nối với bộ điều khiển lập trình và upload/ download chương trình, giao tiếp giữa các bộ điều khiển (không hỗ trợ thời gian thực quét I/O trên Ethernet Option Board )

Sử dụng cổng này để kết nối PLC – Chủ thông qua mạng Ethernet với máy tính Để thực hiện việc điều khiển và giám sát hệ thống hoạt động

Hình 3.10 Ethernet Option Board CP1W-CIF41

3.5.3.1 Số hiệu chi tiết

Đèn báo LED

Nhãn : Địa chỉ IP và Subnet Mask

Kết nối Ethernet: sử dụng cáp Ethernet twisted-pair

Thể hiện trạng thái điều khiển Option Board

Đèn báo Màu Trạng thái Ý nghĩa

Không sáng Không gửi hoặc nhận tín hiệu

Sáng chớp Không có lỗi xảy ra

Bảng 3.2 Trạng thái hoạt động của Ethernet Option Board

3.5.3.2 Cấu hình của Ethernet Option Board CP1W-CIF41

Cấu hình cơ bản cho một hệ thống Ethernet 100Base-TX bao gồm một Hub mà các node được gắn dưới hình thức dấu sao bằng cách sử dụng cáp xoắn đôi Các thiết bị được hiển thị trong bảng sau đây để cấu hình mạng 100Base-TX loại CP1W-CIF41

Ethernet Option Board

(CP1W-CIF41)

Ethernet Option Board là một bộ truyền thông kết nối dòng PLC CP1E hoặc CP1H với mạng Etherner 100Base-TX

Twisted-pair cable

Đây là cáp xoắn đôi để kết nối Etherner Option Board loại 100Base-TX đến Hub, với modul kết nối RJ45 tại mỗi đầu

node trong một mạng Lan

Bảng 3.3 Cấu hình Ethernet Option Board CP1W-CIF41

3.5.3.3 Thông số kĩ thuật

Unit classification CP1 option port unit

Mounting location CP1E, CP1L and CP1H micro PLC option port Number of Units that can be

mounted

1 set (each type of CP1L and CP1H PLC can only mount 1 set Ethernet Option Board)

Media access method CSMA/CD

Modulation method Baseband

Transmission paths Star form

00 Mbit/s (100Base-TX) 10 Mbit/s (10Base-T) Baud rate

• Half/full auto-negotiation for each port

• Link speed auto-sensing for each port

Transmission media

•Unshielded twisted-pair (UDP) cable Categories:

5, 5e

• Shielded twisted-pair (STP) cable Categories:

100Ω at 5, 5e

• Unshielded pair (UDP) cable Categories: 3,4, 5, 5e

twisted-• pair (STP) cable Categories: 100Ω at

Shieldedtwisted-3, 4, 5, 5e Transfer

Transmission Distance 100 m (distance between hub and node)

Current consumption (Unit) 130 mA max at 5 V DC

Vibration resistance Conforms to JIS 0040

10 to 57Hz: 0.075-mm amplitude, 57 to 150 Hz: acceleration 9.8 m/s2 in X, Y, and Z

directions for 80 minutes each (sweep time: 8 minutes×10 sweeps = 80 minutes)

Shock resistance Conforms to JIS 0041

147m/s2, 3 times each in X, Y, and Z directions Ambient operating temperature 0 to 55°C

Ambient humidity 10% to 90% (with no condensation)

Atmosphere Must be free of corrosive gas

Ambient storage temperature -20 to 75°C

Bảng 3.4 Thông số kĩ thuật của Ethernet Otion Board CP1W-CIF41

Chú ý: Nếu 2 Ethernet Otion Board CP1W-CIF41 được thiết lập trong hệ thống

CP1L/H, thì CP1W-CIF41 thiết lập trên khe Option Board 1 sẽ bị bất thường và đèn báo lỗi sẽ bật lên, CP1W-CIF41 trên khe Option Board 2 sẽ hoạt động bình thường

3.5.4 Cảm biến mức [7]

Cảm biến mức dùng để hợp cho kiểm tra mức của bất kỳ chất lỏng dẫn điện nào Thích hợp cho hệ thống bơm tự động cấp thoát nước hay dung dịch Có bộ chống xung và chống sét cảm ứng Độ bền, độ tin cậy cao, tránh được các nhược điểm của hệ phao cơ học

Hình 3.11 Cảm biến mức

Có nhiều loại dùng cho nhiều ứng dụng: loại truyền xa (61F-G_L), loại có độ nhạy cao (61F-G_H), loại có tín hiệu cảnh báo (61F-1/2/3_), chống bơm chạy không tải (61F-G1), điều khiển 2 bơm chạy so le (61F-G_ + 61F-APN_)

Đầu đo là các thanh kim loại (electrodes) bằng thép không rỉ, hoặc hợp kim, titan dùng cho chất lỏng ăn mòn

Một bộ tiếp điểm rơle đầu ra (số lượng tuỳ loại): 5A, 250VAC - Chỉ thị: đèn LED Nguồn: 110/220 hoặc 120/240 VAC

Cho điều khiển chất lỏng với điện trở cao như nước được chưng cất

Điện áp cung cấp 100,110,120,200,220,230 hoặc 240 VAC; 50/60Hz Dải điện áp hoạt

động

85% tới 110% của điện áp định mức

Điện áp bên trong

điện cực

Dòng điện giữa các

điện cực

Tối đa khoảng 1 mA AC

Công suất tiêu thụ

Khoảng 15k tới ∞ Ω Khoảng 300k tới ∞ Ω

Đầu ra điều khiển 2 A, 220 VAC (tải cảm ứng : cosφ = 0,4)

5 A, 220 VAC (tải cưỡng lại) Nhiệt độ môi trường Hoạt động -10oC tới 55oC (-10oC tới 70oC cho 61F – T)

Độ ẩm môi trường Hoạt động : 45% tới 85% RH

Trở kháng cách điện Tối thiểu 100MΩ (ở 500 VDC)

Cường độđiện môi 2000 VAC, 50/60 Hz cho 1 phút

Tuổi thọ dự tính Điện : tối thiểu 500.000 lần hoạt động

Cơ : tối thiểu 5.000.000 lần hoạt động

Bảng 3.5 Thông số kĩ thuật cảm biến mức

3.5.4.2 Nguyên lý hoạt động

Không như loại kiểm tra mức thông thường sử dụng phao nổi, điều khiển mức 61F sử dụng điện cực để nhận biết mức chất lỏng dẫn điện Hình ảnh dưới đây mô

tả nguyên lý hoạt động đơn giản này

Bơm thường được nối thông qua một contactor, tới các tiếp điểm đầu ra của

bộ điều khiển Bộ điểu khiển mức tự động chạy máy bơm, để điều khiển mức chất

lỏng trong thùng

Tuy nhiên, trong thực tế, chỉ với 2 điện cực, gợn sóng trên bề mặt của chất lỏng làm cho bộ điều khiển khởi động thất thường làm ngắn tuổi thọ của máy bơm Giải quyết vấn đề này bằng cách cho thêm một điện cực khác để tạo một mạch tự giữ Điện cực thêm vào, E2, được nối song song với E1

Như đã chỉ ra trong hình trên, khi rơ le mạch giữ hoạt động tiếp điểm a2 thường mở đóng lại Mạch điện được tạo thành qua chất lỏng và các điện cực và được duy trì bởi E2 và E3, thậm chí khi mức chất lỏng xuống dưới E1, tiếp điểm a2 vẫn đóng

Khi mức chất lỏng xuống dưới E2, mạch tạo ra qua điện cực hở, rơ le X không hoạt động, vì thế tiếp điểm thường đóng của rơ le X đóng lại

o Áp suất chịu được tối đa 7kg/cm2

o Khối lượng 850 gram

o Kích thước (Dài x Rộng x Cao, mm) 120 x 80 x 60

 Dùng phát hiện nhiều loại vật thể

 Khoảng cách phát hiện nhỏ hoặc bằng 30cm

Ngõ ra NPN & PNP 150mA max

Bảng 3.6 Một số model cảm biến quang

3.6 Giao tiếp truyền thông (Communications) [10]

3.6.1 Giao tiếp truyền thông PLC Omron

Có rất nhiều chuẩn giao tiếp truyền thông giữa các PLC với nhau như :

 Programmable Terminals

 No-protocol Communications

3.6.2 Modbus-RTU điều khiển biến tần 3G3JX

Không cần lập trình truyền thông truyền và nhận dữ liệu với biến tần được thực thi rất dễ dàng Chỉ cần ghi địa chỉ, mã lệnh, và dữ liệu trong vùng nhớ DM Đặc bật các bit chức năng lên ON (A640.00 cho port 1, A641.00 port 2)

Các phương pháp kết nối PLC với biến tần, cài đặt các thông số truyền thông trên PLC, cài đặt biến tần, cấu trúc dữ liệu truyền, cách điều khiển biến tần được trình bày ở phần phụ lục C

3.7 Mạng truyền thông Ethernet [10]

3.7.1 Khái niệm

Mạng Ethernet công nghiệp là mạng phục vụ cho cấp quản lý và cấp phân xưởng để thực hiện truyền thông giữa máy tính và các hệ thống tự động hoá Nó phục vụ cho việc trao đổi một lượng thông tin lớn, truyền thông trên một phạm vi rộng Khi xảy ra xung đột trên mạng thì ngừng ngay lại và quá trình gửi điện tín được thực hiện lại sau một thời gian nhất định

Tất cả các trạm trên mạng (network station) chia nhau tổng băng thông của mạng Băng thông này có thể là 10Mbps (megibit per second = megabit/giây), 100Mbps hoặc 1000Mbps Ngày nay, công nghệ mạng Ethernet có thể sử dụng Switch hay Hub Ethernet thường được sử dụng nhất là công nghệ sử dụng cáp đôi xoắn 10-Mbps Công nghệ truyền thông 10-Mbps sử dụng hệ thống cáp xoắn đôi

Tốc độ chuẩn cho hệ thống Ethernet hiện nay là 100-Mbps

3.7.2 Đặc điểm mạng truyền thông Ethernet

Mạng Ethernet công nghiệp sử dụng thủ tục truyền thông OIS và TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) Theo phương pháp thâm nhập đường dẫn đã chọn CSMA/CD thì các thành phần trong mạng Ethernet công nghiệp đều bình đẳng với nhau

Các thông số của mạng Ethernet công nghiệp:

 Chuẩn truyền thông: IEEE 802.3

 Số lượng trạm : Max 1024 trạm

 Môi trường truyền thông :

 Dây dẫn : Cáp đồng trục, Cáp đôi dây xoắn

 Cáp quang : Cáp thuỷ tinh hoặc chất dẻo

Bảng 3.7 Một số loại cáp truyền Ethernet thông dụng

100BASE-T4 Đôi dây xoắn hạng 3 100m

100BASE-TX Đôi dây xoắn hạng 5 100m

Bảng 3.8 một số loại cáp truyền Ethernet tốc độ cao

Với 100BASE-TX, đôi dây xoắn hạng 5 được sử dụng có khả năng làm việc ở tần số nhịp 125MHZ và cao hơn nữa Việc sử dụng hai đôi dây xoắn tạo khả năng truyền hai chiều đồng thời

Hình 3.14 Cáp kết nối

Đôi dây xoắn (Twisted pair) là một đôi dây xoắn bao gồm hai sợi dây đồng được quấn cách ly ôm vào nhau Tác dụng thứ nhất của việc quấn dây là trường điện từ của hai dây sẽ trung hòa lẫn nhau, vì thế nhiễu xạ ra môi trường xung quanh cũng được giảm thiểu

3.7.4 Phương thức truyền thông

Các chuẩn Ethernet đều hoạt động ở tầng Data Link trong mô hình 7 lớp OSI Theo chuẩn IEEE 802.3/ Ethernet chỉ quy định lớp MAC và lớp vật lý

Địa chỉ IP (IPv4) có độ dài 32 bit và được tách thành 4 vùng, mỗi vùng (mỗi vùng 1 byte) thường được biểu diễn dưới dạng thập phân và được cách nhau bởi dấu chấm (.) Ví dụ: 203.162.7.92

Kết nối truyền thông TCP/ IP của dịch vụ truyền thông (Fins/ TCP), và xây dựng các ứng dụng bằng cách sử dụng lệnh SEND (090), RECV (098), và CMND (490) FINS/ TCP là chức năng truyền thông được hỗ trợ bởi Ethernet Option Board (CP1W-CIF41) Nó cung cấp lớp TCP / IP phục hồi tự động từ các lỗi truyền thông xảy ra trong quá trình định tuyến đa cấp

Đây là phương thức sử dụng phương pháp chuyển đổi địa chỉ IP cho các địa chỉ IP động trong TCP/IP của dịch vụ truyền thông FINS Máy tính sau khi nhận địa chỉ IP có thể gửi lệnh đến PLC và thu nhận tín hiệu phản hồi từ PLC

Nó có thể kết nối trực tuyến đến PLC sử dụng CX-Programmer từ một máy tính

3.7.5 Các bước thiết lập điều khiển

Xác định địa chỉ IP trong máy tính và địa chỉ IP trong PLC Thiết lập địa chỉ

IP trong CX-Programmer nhưng phải phù hợp với IP trong PLC IP mặc định ban đầu của PLC là 192.168.250.1

Thiết lập vùng địa chỉ IP trong vùng nhớ DM Word cho CPU

Sử dụng địa chỉ IP mặc

định

Thiết lập địa chỉ IP một cách tự do với chức năng Web

Tạo bảng chuyển

Thực hiện thiết lập thiết bị

(Tạo bảng chuyển)

 Thiết lập địa chỉ IP trong CX-Programmer

 Kết nối mạng sử dụng cáp xoắn đôi

Ấn khoá cần gạt lên/xuống ở cả hai phía của nắp khe cắm Option Board cùng một lúc để tháo nắp và sau đó kéo nắp ra ngoài

Kiểm tra cân chỉnh để cho góc cắt của Ethernet Option Board phù hợp với khe cắm Option Board, và ấn chắc chắn Ethernet Option Board cho đến khi nó bắt dính

vị trí

Bảng 3.9 Kết nối dây cáp truyền thông

Tiêu chuẩn và đặc tính kĩ thuật sau đây áp dụng cho các kết nối cáp xoắn đôi Ethernet Các thông số kỹ thuật điện: Phù hợp với chuẩn IEEE802.3 tiêu chuẩn

Chú ý: Chỉ có 1 CP1W-CIF41 có thể gắn được lên PLC Nếu 2 Ethernet Option Board CP1W-CIF41 được gắn trên PLC đèn báo lỗi sẽ bật Nếu chương trình bậc thang hoạt động với CP1W-CIF41 lỗi nghiêm trọng thì PLC sẽ tạo ra các lỗi không nghiêm trọng

 Cài đặt Hub

Kết nối cổng kết nối từ nhà mạng cung cấp đến hup Từ các ngõ ra của hup kết nối vào máy tính và PLC Cấu trúc kết nối: RJ45 8-pin Modul kết nối (phù hợp với ISO8877)

Hình 3.15 Hub kết nối RJ45 8-pin

Cảnh báo: Tắt nguồn cung cấp PLC trước khi kết nối hoặc ngắt kết nối cáp xoắn đôi

3.7.6 Trình duyệt Web

Sau khi kết nối cáp xong ta có thể truy cập Web browser

Thiết lập hệ thống Ethernet Option Board có thể được thiết lập bằng cách sử dụng trình duyệt web từ một máy tính cá nhân hoặc thiết bị khác Cửa sổ web của Ethernet Option Board được hiển thị bằng cách truy cập vào URL đây từ trình duyệt web

Trang tiếng Anh: http://(Ethernet Option Board’s IP address)/E00.htm

Trang tiếng Nhật: http://(Ethernet Option Board’s IP address)/J00.htm

Trang tiếng Trung Quốc:http://(Ethernet Option Board’s IP address)/ C00.htm

Ví dụ sử dụng qui trình sau đây để thiết lập địa chỉ IP bằng cách sử dụng Explorer và các trang web tiếng anh của Ethernet Option Board

Kết nối với Ethernet Option Board từ trình duyệt Web bằng cách sử dụng địa chỉ IP mặc định của Ethernet Option Board

http://192.168.250.1/E00.htm

Điền vào mật khẩu mặc định “ETHERNET” và nhấn vào nút “Login”

Chọn “Setting” từ Menu ở bên trái của cửa sổ hiển thị Menu cài đặt

Lựa chọn 1 Địa chỉ IP và Protocol hệ thống để hiển thị Menu hệ thống

Thực hiện các cài đặt cần thiết (ví dụ, địa chỉ IP trong ví dụ này)

Sau khi điền vào đúng giá trị, click vào nút Transfer để truyền cài đặt đến Ethernet Option Board Để kích hoạt các thiết lập mới, tắt nguồn Ethernet Option Board và sau đó bật nguồn lại, hoặc nhấp vào nút Restart

3.7.7 Giao diện hiển thị

Địa chỉ IP Thiết lập địa chỉ IP nội cho Ethernet Option Board

Phạm vi cài đặt : 00.00.00.00 - 223.225.225.225 192.168.250.1 Subnet Mask Thiết lập Subnet Mask cho Ethernet Option Board

Điều này là cần thiết nếu một phương pháp khác hơn so với phương pháp bảng địa chỉ IP được sử dụng cho việc chuyển đổi địa chỉ

Cổng FINS/UDP Xác định số cổng UDP nội được sử dụng cho

truyền thông FINS Số cổng UDP là số được sử dụng nhận dạng UDP các lớp ứng dụng

9600

Cổng FINS/TCP Xác định số cổng TCP nội để được sử dụng cho

truyền thông FINS Các số cổng TCP là số được sử dụng để xác định TCP các lớp ứng dụng.)

Phạm vi thiết lập : 1 đến 65,535

9600

Chú ý: cần thiết lập TCP cổng 80 cho HTTP không chồng lên nhau

Thiết lập số cổng chỉ có tác dụng trên chức năng FINS/TCP, không phải trên chức năng khách hàng FINS/TCP Cổng client FINS/TCP sẽ chuyển từ

- Auto (dynamic): tạo tự động (dynamic)

- Auto (static): tạo tự động (tĩnh)

- Manual: phương pháp bảng địa chỉ

- Auto & Manual: kết hợp phương pháp

Auto (dynamic)

FINS/UDP Chọn để tự động thay đổi địa chỉ IP (đích) từ xa

cho FINS/UDP hoặc không Cấm thay đổi động lực, check vào ô thứ 2

Thay đổi tự động

FINS/TCP Khi phương án này được chọn, nếu kết nối

FINS/TCP được thiết lập với server, và nếu địa chỉ

IP khác hơn 0.0.0.0 thì thiết lập điểm đích địa chỉ

IP, bất kì sự yêu cầu kết nối nào khác hơn địa IP cài đặt sẽ bị từ chối

Lựa chọn phương án này để ngăn chặn lỗi hoạt động (bởi câu lệnh FINS) từ node riêng ảnh hưởng đến PLC

Không kiểm tra

Bảng 3.10 Các thành phần trình duyệt web