Ứng dụng PLC s7- 200 điều khiển các van bán dẫn công suất

Trang 1

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐAI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Hà Nội, 05/2013

Trang 2

ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PLC S7-200 ĐIỀU KHIỂN

CÁC VAN BÁN DẪN CÔNG SUẤT

 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS NGUYỄN HỮU HẢI

 SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Trang 3

NỘI DUNG THUYẾT MINH

 I Giới hạn đề tài

 II Tổng quan về các van bán dẫn công suất

 III Tìm hiểu các tính năng của PLC S7-200

 IV Ứng dụng PLC S7-200 điều khiển các van bán dẫn công suất

 V Kết luận

Trang 5

I GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

 Quá trình điều khiển điện áp tại mạch lực thông qua điều chỉnh độ

rộng xung xuất ra từ đầu ra của PLC để điều khiển kích xung IGBT được tiến hành một cách tự động từ chương trình điều khiển của máy tính

 Viết phần mềm giao diện điều khiển giám sát

 Trong đồ án này chúng em dùng PLC S7 – 200.Chương trình sẽ mô phỏng quá trình điều chỉnh điện áp tại mạch lực

- Điện áp tại cầu chỉnh lưu được điều khiển bằng tay thông qua các nút nhấn trên mạch

- Điều khiển bằng máy tính thông qua phần mềm mô phỏng WINCC giao tiếp bằng cổng COM

Trang 8

II TỔNG QUAN VỀ CÁC VAN BÁN DẪN CÔNG SUẤT

 Van bán dẫn công suất là gì?

 Nguyên lý hoạt động

 Các van bán dẫn công suất phổ biến

 Ứng dụng

Trang 9

Van bán dẫn công suất là gì?

 Van bán dẫn công suất là các phần tử bán dẫn công suất được sử dụng như những khóa bán dẫn trong các bộ

biến đổi bán dẫn.

 Khi mở dẫn dòng thì nối tải vào nguồn, khi khóa thì

không cho dòng điện chạy qua

 Đóng vai trò trung tâm trong công nghệ biến đổi điện năng từ dạng này sang dạng khác ( Điện tử công suất.)

Trang 10

 Quy luật nối tải vào nguồn phụ thuộc vào các sơ đồ của

bộ biến đổi và phụ thuộc vào cách thức điều khiển các van trong bộ biến đổi.

Trang 11

Các van bán dẫn công suất phổ biến

Trang 12

IGBT ( CM50DY-12H của MITSUBISHI )

Trang 13

Giới thiệu về IGBT CM50DY-12H của

MITSUBISHI

 Module IGBT CM50Y _12H được thiết kế bởi hãng Mitsubishi để sử dụng cho ứng dụng đóng cắt Mỗi module bao gồm 2 IGBT trong dạng nửa cầu với mỗi transistor mắc ngược.Tất cả các thành phần

và kết nối được cách ly bởi đế tản nhiệt, tạo thành một hệ thống dễ lắp rắp và quản lí nhiệt

Trang 15

Ứng dụng

 Điều khiển động cơ xoay chiều

 Điều khiển động cơ bước/servo

 UPS( bộ lưu trữ điện dự phòng)

 Nguồn điện hàn

Trang 16

III TÌM HIỂU CÁC TÍNH NĂNG

CỦA PLC S7-200

 Tổng quan về PLC S7-200 của Siemens

 Tìm hiểu tập lệnh & các ngôn ngữ lập trình cho S7-200

 Tính năng & ứng dụng

Trang 17

Tổng quan về PLC S7-200 của siemens

Trang 18

Tổng quan về PLC S7-200 của

siemens

PLC S7-200 là một loại PLC cỡ nhỏ của công ty Siemens Cấu trúc S7-200 gồm 1 CPU và các module mở rộng cho nhiều ứng dụng khác

nhau.S7-200 gồm nhiều loại: CPU 221, 222, 224, 226….có nhiều nhất

7 module mở rộng khi có nhu cầu: tổng số ngõ vào/ra, ngõ vào/ra Analog, kết nối mạng ( AS-I, Profibus )

Ghép nối PLC và máy tính sử dụng cáp PC/PPI chuyển đổi giữa RS232 và RS485

Trang 19

PLC S7-200 có các đặc trưng

về thông số kĩ thuật như sau

Trang 20

Cấu trúc bộ nhớ của S7-200

Bộ điều khiển lập trình S7-200 được chia thành 4 vùng nhớ Với 1 tụ

có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong thời gian nhất định khi mất nguồn bộ nhớ S7-200 có tính năng động cao, đọc và ghi trong phạm vi toàn vùng loại trừ các bít nhớ đặc biệt SM( Special Memory) chỉ có thể truy nhập

Trang 21

Tìm hiểu tập lệnh &

các ngôn ngữ lập trình cho S7-200

 Các ngôn ngữ lập trình của S7-200

 STL (Statement List)

 LAD (Ladder Logic)

 FBD (Funtion Block Diagrams)

Trang 23

 Các lệnh cơ bản

 Các lệnh về tiếp điểm đặc biệt

 Tiếp điểm nào tác động cạnh xuống, tác động cạnh lên

 Tiếp điểm trong vùng nhớ đặc biệt

• SM0.0: Vòng quét đầu tiên thì mở nhưng từ vòng quét thứ 2 trở

đi thì đóng.

• SM0.1: Ngược lại với SM0.0, vòng quét đầu tiên tiếp điểm này

đóng, kể từ vòng quét thứ 2 thì mở ra và giữ nguyên trong suốt quá trình hoạt động.

• SM0.4: Tiếp điểm tạo xung với nhịp xung với chu kì là 1 phút.

• SM0.5: Tiếp điểm tạo xung với nhịp xung với chu kì là 1 giây

Trang 24

 Các lệnh cơ bản

 Các lệnh thời gian (Timer)

 TON:Timer tạo thời gian trễ không có nhớ

 TONR: Timer tạo thời gian trễ có nhớ

Trang 25

Các lệnh di chuyển nội dung

Lệnh chuyển đổi dữ liệu

Lệnh tăng giảm một đơn vị

Các lệnh số học

Lệnh truy cập đồng hồ thời gian thực

Trang 26

 Cấu trúc chương trình của S7-200

 Chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính (main program) sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt.

 Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình (MEND).

 Các chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình, nếu cần sử dụng chương trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc MEND.

 Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương trình

chính, sau đó đến ngay các chương trình xử lý ngắt bằng cách viết như vậy cấu trúc chương trình được rõ ràng và thuận tiện hơn trong việc đọc chương trình có thể trộn lẫn các chương trình con và chương trình xử lý ngắt đằng sau chương trình chính

Trang 27

 Giới thiệu phần mềm lập trình Step 7 MicroWin V4

Trang 28

 Các bước soạn thảo một chương trình trên Step 7

MicroWin

Trang 29

Tính năng & ứng dụng

 S7-200 có từ 6 đầu vào/4 đầu ra số (CPU221) đến 24 đầu vào/16 đầu

ra số (CPU226) C ó thể mở rộng số đầu vào ra nhờ các module mở rộng Các đầu vào của S7-200 sử dụng mức 24 VDC rất thích hợp cho việc kết nối với các cảm biến tiệm cận hay cảm biến quang PLC cũng

có luôn đầu cấp nguồn 24 VDC cho các đầu vào, có bảo vệ quá dòng

Đầu ra có hai sự lựa chọn: đầu ra transistor cho ra điện áp DC phù hợp với các ứng dụng như hút van 24 VDC chiều công suất nhỏ, relay trung gian , đặc biệt là đầu ra kiểu này có thể sử dụng để phát ra xung cho chức năng PTO hay PWM

Trang 30

 Chức năng chính của PLC là để điều khiển Logic, điều khiển tuần tự, liên động Trong bộ lệnh của S7-200 có đầy đủ các lệnh bit Logic, so sánh, bộ đếm, dịch/quay các thanh ghi, timer cho phép lập trình cho các ứng dụng điều khiển Logic một cách dễ dàng Đặc biệt nó có các lệnh phát hiện ra các sườn xung cho phép ta xử lý thời điểm chuyển trạng thái của tín hiệu Nếu cần xử

lý các thời điểm chuyển trạng thái nhanh hơn ta có thể sử dụng ngắt.

 Bên trong S7-200 có tích hợp một đồng hồ thời gian thực Ta có thể sử dụng

nó cho các ứng dụng điều khiển thời gian dài hay các ứng dụng mà việc điều khiển phụ thuộc vào thời gian trong ngày (như điều khiển đèn giao thông) hay có thể theo mùa trong năm (đèn chiếu sáng).

Trang 31

thông

Trang 32

 Do thời gian thực hiện lệnh PID lâu cho nên S7-200 chỉ có

khả năng thực hiện vài vòng kín với thời gian lấy mẫu từ vài

ms đến vài trăm ms thoả mãn cho các ứng dụng biến thiên

chậm (điều khiển nhiệt độ )

 S7-200 có các bộ đếm bằng phần cứng (HSC-High speed counter) Các bộ đếm này cho phép S7-200 có thể kêt nối với các máy phát tốc xung để đo tốc độ động cơ, hay với Encoder để

đo tốc độ và chiều quay cũng như đo khoảng di chuyển trong các máy gia công cơ khí.

Trang 33

encoder

Trang 34

 Với chức năng PTO ta có thể lập trình để đầu ra bắn ra một số xung vuông với tần số nào đó Các xung này có thể chia ra thành nhiều đoạn với tần số có thể tăng dần hay giảm dần Nó thích hợp cho các ứng dụng như là điều khiển động cơ bước chẳng hạn.

Trang 35

IV ỨNG DỤNG PLC S7-200 ĐIỀU KHIỂN

CÁC VAN BÁN DẪN CÔNG SUẤT

 Xây dựng sơ đồ nguyên lí hệ thống

 Thuật toán điều khiển & chương trình điều khiển trên S7-200

 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát bằng phần mềm Win CC

 Lắp đặt mô hình hệ thống thực tế

Trang 36

Xây dựng sơ đồ nguyên lí hệ thống

 Sơ đồ mạch lực

Trang 37

Xây dựng sơ đồ nguyên lí hệ thống

 Sơ đồ nguyên lí mạch điều khiển

Trang 38

Thuật toán điều khiển &

chương trình điều khiển trên S7-200

 Thuật toán điều khiển

Trang 39

 Chương trình điều khiển

Input:

Start: I0.4

Phát xung: I0.0

Tăng độ rộng xung: I0.1

Giảm độ rộng xung: I0.2

Stop: I0.5

Output:

Q0.0

Trang 40

 Chương trình chính

Trang 41

 Chương trình chính

Trang 42

 Chương trình con 1: phát xung

Trang 43

 Chương trình con 2: tăng độ rộng xung

Trang 44

 Chương trình con 3: giảm độ rộng xung

Trang 45

Thiết kế giao diện điều khiển giám sát bằng phần mềm Win CC

 Giao diện điều khiển giám sát trên Win CC

Trang 46

Lắp đặt mô hình hệ thống thực tế

 Mô hình thực tế hệ thống

Trang 47

 Mô tả hoạt động của hệ thống

 Khi nhấn nút Start , sau đó nhấn phát xung trên “Bảng điều khiển” trên WinCC thì thông qua OPC sever và PC access 1.0 PLC sẽ được điều khiển phát xung với tần số nhất định là 1khz, có đọ rộng xung Ton là 200 µs và Toff là 800µs Độ rộng xung Ton sẽ được điều chỉnh

thông qua nút ấn “Tang”,”giảm” mỗi lần “Tăng”,”Giảm” thì độ rộng

xung sẽ tăng (giảm) thêm 50 µs Khi giảm nhiều lần thì độ rộng xung Ton

có thể về “0” Hệ thống sẽ dừng hoạt động ngay khi ta an “Stop” Sau mỗi lần ấn “Stop” rồi khởi đọng lại bằng “Start” và “Phat xung” thì độ rộng

xung T on sẽ về như ban đầu ( bằng 200 µs)

Trang 48

 Chạy mô hình thực tế của hệ thống

VIDEO DUOC THEM O BAN CHÍNH THUC

Trang 50

V KẾT LUẬN

 Kết quả cơ bản đã đạt được

Về mặt lý thuyết:

thiết bị

Về mặt ứng dụng:

qua phần mền

Trang 51

V KẾT LUẬN

 Định hướng phát triển trong trong lai

- Hoàn thiện các chức năng đã xây dựng; cải tiến giao diện người

dùng được tiện lợi hơn

- Hệ thống mới chỉ xây dựng được phần giám sát và điều khiển, là

phần quan trọng nhất của hệ thống

- Trong tương lai sẽ hoàn thiện tiếp các chức năng khác của hệ thống

- Tìm kiếm để đưa ra các tính năng mới thêm vào hệ thống

- Tìm hiểu thực tế để đưa hệ thống ứng dụng vào thực tế và sản xuất

Trang 52

V KẾT LUẬN

 Hạn chế của đồ án

Đề tài “ Ứng dụng PLC S7-200 điều khiển van bán

dẫn công suất” là một đề tài mới đối với sinh viên

chúng em Nên trong đề tài có nhiều điểm thiếu sót và hạn chế

Trang 53

XIN CẢM ƠN CÁC THẦY CÔ & MỌI NGƯỜI ĐÃ CHÚ Ý LẮNG

NGHE !

Trang 54

HẾT !

Định dạng
Số trang	54
Dung lượng	3,66 MB