Lập trình Logo! 230RC điều khiển bơm cấp nước tự động

* Nguyên lý làm việc: Khi cho nguồn điện vào cuộn dây số 1, cuộn dây sẽ sinh ra một lực hút điện từ hút lắp từ động số 3 về phía lõi làm cần 4 chuyển động và hệthống bánh răng quạt 5 cũn

Trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 Khoa Vật Lý

Khúa luận tốt nghiệp 1 Nguyễn Thị Bớch – K31C

MỞ ĐẦU

1.Lý do chọn đề tài

- Chúng ta đang sống trong thời đại mà khoa học kĩ thuật và công nghệ

đang phát triển rất mạnh mẽ Bên cạnh các lĩnh vực đã ra

đời và tồn tại từ rất lâu thì kĩ thuật điện tử tuy là một

ngành kĩ thuật còn khá non trẻ nhng sự ra

đời của nó đã làm thay đổi sâu sắc toàn bộ hoạt động của thế giới

- Một trong những thế mạnh của kĩ thuật điện tử là

điều khiển tự động và nó ngày càng đợc ứng dụng rộng rãitrong tất cả các lĩnh vực của sản xuất và đời sống nh quátrình bơm cấp nớc tự động, điều khiển đèn tín hiệu giaothông, tự động đóng mở cửa cho các bãi xe,…

- Trong quá trình bơm cấp nớc, thay thế cho việc conngời phải tốn rất nhiều thời gian và công sức để đóng,ngắt điện; đồng thời phải thờng xuyên kiểm tra, theo dõicác sự cố có thể xảy ra thì sự tự động hoá là rất cần thiết

Nó không những khắc phục đợc những nhợc điểm trên màcòn cho độ chính xác cao

- Vì lý do trên mà em đã lựa chọn đề tài: “Lập trìnhLogo! 230RC điều khiển bơm cấp nớc tự động” để nghiêncứu

2.Mục đích nghiên cứu

- Nhằm nâng cao hiểu biết, không những có thể xâydựng đợc sơ đồ và lập trình trên Logo! 230RC điều khiển

Trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 Khoa Vật Lý

Khúa luận tốt nghiệp 2 Nguyễn Thị Bớch – K31C

bơm cấp nớc tự động mà còn nhiều ứng dụng khác trongthực tế

3.Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển: “Hệthống bơm cấp nớc tự động dùng Logo! 230RC”

- Lập trình trên Logo! 230RC

4.Đối tợng nghiên cứu.

- Logo! 230RC

- Sơ đồ mạch điều khiển dùng Logo! 230RC

5.Phơng pháp nghiên cứu

- Phân tích, thực hành lập trình Logo

6.í nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.

- Việc nghiên cứu đề tài: “Lập trình Logo! 230RC điềukhiển bơm cấp nớc tự động” đòi hỏi sự hiểu biết về cácmôn chuyên ngành đặc biệt là kĩ thuật điện, kĩ thuật

điện tử, kĩ thuật số; giúp cho một ngời giáo viên khôngnhững sẽ nắm vững về chuyên môn mà còn có thể mởmang kiến thức, tiếp cận với công nghệ tiên tiến và cónhững phát minh sáng chế ứng dụng trong thực tế

CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT VỀ KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN

Sau quá trình thực hiện cơ khí hoá, điện khí hoá các ngành công nghiệp, giờ đây yêu cầu tự động hoá công nghiệp ngày càng phát triển Yêu cầu tự

động hoá công nghiệp đòi hỏi kĩ thuật điều khiển phải cónhiều thay đổi về thiết bị cũng nh thay đổi về phơngpháp điều khiển, từ các thiết bị và phơng pháp điềukhiển bằng tay nh công tắc, nút ấn, cầu dao…đến các thiết

bị tự động và bán tự động nh rơle, cầu chì, côngtắctơ,khởi động từ, áptômát với các phơng pháp điều khiển đóngcắt cố định và các phơng pháp lập trình

- Cấu tạo:

nút

1.2 R

ơle. - Phân loại: Cầu chì hộp, cầu chì ống, cầu chì nắp

vặn, cầu chì

1.2.1 Nhiệm vụ và các yêu cầu

Rơle đóng một vai trò quan trọng trong các hệ thống mạch điện, nó có thể duy trì mạch điện làm việc một

cách bình thờng trong trờng hợp bình

thờng hoặc kịp thời thông báo các tín hiệu cho công nhân vận hành biết về tình trạng làm việc không bình thờng củamạch điện.

- Một hệ thống rơle đợc coi là đảm bảo và tin cậyphải đảm bảo các nhiệm vụ sau:

+ Thông báo các tín hiệu cần thiết cho ngời vận hànhbiết về tình trạng làm việc không bình thờng của mạch

+ Tính tác động chọn lọc: Khi sự cố xảy ra thì thiết bịbảo vệ gần nhất phải tác động để loại trừ sự cố ra khỏimạch

+ Độ tin cậy: Bảo vệ rơle đợc gọi là tin cậy có nghĩa làcác sự cố xảy ra trong các hình thức vận hành khác nhau vàcác trạng thái làm việc không bình thờng thì rơle bảo vệphải tác động chính xác không tác động nhầm và cũngkhông cự tuyệt sự làm việc

Một hệ thống rơle đợc coi nh độ tin cậy cao phải đáp ứng

đủ yêu cầu của bảo vệ, mạch phải đơn giản và làm việc chắc chắn

+ Độ nhạy của rơle bảo vệ: Khả năng phản ứng của hệthống rơle đối với sự cố và các trạng thái làm việc khôngbình thờng của thiết bị gọi là độ nhạy Để đảm bảo cơ cấubảo vệ tác động chính xác thì cơ cấu bảo vệ phải có

độ nhạy đầy đủ trong điều kiện làm việc bất lợi nhất

1.2.2.Một số loại rơle.

1.1.2.1 Rơle thời gian (dựa theo nguyên tắc điện từ):

điểm của nó đợc mở ra.

Xét rơle thời gian kiểu cơ học:

Hình 1.2 Rơle thời gian kiểu cơ học.

* Nguyên lý làm việc: Khi cho nguồn điện vào cuộn dây

số 1, cuộn dây sẽ sinh ra một lực hút điện từ hút lắp từ

động số 3 về phía lõi làm cần 4 chuyển động và hệthống bánh răng quạt 5 cũng chuyển động theo nhờ cơ cấu

đồng hồ số 6 mà tốc độ của bánh răng hình quạt chậm đitạo nên thời gian cần thiết cho việc đóng tiếp điểm, thờigian đó đợc định bởi vị trí tiếp điểm động chạm vào tiếp

điểm tĩnh và có thể đạt đợc từ 0,5 - 0,9giây

1.2.2.1 Rơle nhiệt.

- Rơle nhiệt đợc chế tạo dựa trên nguyên lý sự thay đổi

về kích thớc của vật thể khi nhiệt độ của chúng thay đổi

- R¬le nhiÖt gåm cã nhiÒu lo¹i, tuú theo cÊu t¹o cña nã

I PT

I

I

Hình 1.3 Rơle nhiệt đốt gián tiếp.

+ Rơle nhiệt đốt trực tiếp: Có nghĩa là dòng điện phụ tải đi trực tiếp vào thanh kim loại 2 chất

Hình 1.4 Rơle nhiệt đốt trực tiếp.

+ Rơle đốt nóng hỗn hợp:

Hình 1.5 Rơle đốt nóng hỗn hợp.

- Phân theo nhiệm vụ của rơle nhiệt:

+ Rơle nhiệt dùng để điều chỉnh nhiệt độ: Nhiệm

vụ của nó dùng để theo dõi hoạt động nào đó để duy trì hoạt động đó, đại lợng đó không đổi

+ Rơle nhiệt dùng để bảo vệ: Nhiệm vụ của nó là phát tín hiệu cho mạch điều khiển khi trị số công tác vợt quá trị số cho phép cụ thể nh trong

áptômát, khởi động từ

Xột cấu tạo và nguyờn lý làm việc của rơle nhiệt đốt giỏn tiếp:

11.Dây điện trở đợc mắc nối tiếp với phụ tải

2.Thanh kim loại 2 chất có hệ số giãn nở vì

2nhiệt khác nhau đợc gắn chặt với nhau 3

một đầu cố định, một đầu tự do

43.Đòn gánh

4.Lò xo phản

5 Tiếp điểm động

56.Nút ấn phục hồi của rơle

7.Buồng giữ nhiệt bằng amiăng

động

- Khi dòng điện lớn hơn dòng điện định mức (hiện tợngquá tải) lợng nhiệt sinh ra trong dây điện trở số 1 lớn làmthanh kim loại hai chất số 2 bị nóng lên và nó biến dạngcong lên phía trên, đòn gánh số 3 mất điểm tựa lò xo 4 làm

hệ thống tiếp điểm số 5 mở ra đa tín hiệu đi cắt mạch

- Vì rơle nhiệt dựa trên sự biến dạng của vật thể donhiệt độ gây nên do vậy cần có thời gian cần thiết để tạolên lực cắt tiếp điểm Do vậy đối với dòng

điện lớn hơn rất nhiều dòng điện định mức thì rơle nhiệt không thể bảo vệ

đợc mà phải kết hợp với cầu chì để bảo vệ mạch điện Do vậy rơle nhiệt chỉ ứng dụng bảo vệ quá tải cho mạch điện.

- Cách điều chỉnh trị số tác động và thời gian tác động của rơle nh sau:

+ Điều chỉnh khoảng cách của thanh kim loại 2 với dây

điện trở số 1

+ Điều chỉnh khoảng gối đỡ của đòn gánh với thanh kim loại 2 chất

+ Điều chỉnh lực căng của lò xo số 4

- Phân theo số pha: áptômát 1 pha, 2 pha, 3 pha.

- Phân theo tính năng bảo vệ: áptômát bảo vệ dòng cực đại, dòng cực tiểu, dòng ngợc, áptômát bảo vệ điện áp thấp

- Phân theo số phần tử bảo vệ: áptômát 1 phần tử, 2 phần tử, 3 phần tử

* Cấu tạo và nguyên lý làm việc của một số loại áptômát

- áptômát 2 phần tử (bảo vệ dòng cực đại và sụt áp)

1. Tiếp điểm của áptômát

+ Khi đóng bằng tay nếu mạch điện làm việc ở trạng thái bình thờng (Iđm, Uđm) thì áptômát làm việc bình thờng.

+ Khi có hiện tợng sự cố xảy ra (ví dụ ngắn mạch ở một

điểm A nào

đó) dòng điện ngắn mạch chạy qua cuộn dây của rơle dòng làm lực hút điện từ

5 1

6 9

+ Khi ngắn mạch ở pha không có rơle dòng hoặc do

điện áp của lới bị sụt quá điện áp định mức, lúc này lựchút của rơle điện áp nhỏ hơn lực lò xo kéo nên vấu của nó

- Khi thực hiện đóng cắt bằng tay thì thực hiện bằng cần

số 5 trong trờng hợp phụ tải làm việc định mức, tình trạng làm việc bình thờng khi đó

áptômát làm việc bình thờng Việc đóng cắt tuỳ theo ý muốncủa con ngời.

3 2 1

5

4

6 7

8

- Nhờ đóng cắt bằng điện từ mà côngtắctơ có thể thựchiện đợc điều khiển sự làm việc từ xa các loại phụ tải và đợc

áp dụng nhiều trong truyền động và tự động hoá

- Phân loại côngtắctơ:

+ Phân theo tính chất của nguồn điện: Côngtắctơ xoaychiều và côngtắctơ một chiều

+ Phân theo số pha: Côngtắctơ 1 pha, 2 pha, 3 pha

+ Phân theo nhiệm vụ: Côngtắctơ đơn, côngtắctơ kép.Côngtắctơ đơn là chỉ có một côngtắctơ dùng để đóngcắt mạch điện đơn thuần, côngtắctơ kép là dùng 2 cáiphối hợp với nhau để đóng cắt và đảo chiều mạch điện

* Cấu tạo và nguyên lý làm việc của côngtắctơ xoay chiều:

- Khi đặt điện áp U = Uđm của cuộn dây vào cuộn dây

số 4, nó sẽ sinh ra một lực hút điện từ hút lắp động về phíalõi mang theo tiếp điểm động về phía tiếp điểm tĩnh lúc

đó đợc đóng mạch lúc này tiếp điểm phụ cũng đợc đónglại để thông báo côngtắctơ có làm việc Hồ quang phát sinh

ở tiếp điểm 2 đợc dập tắt nhờ buồng dập hồ quang số 3

- Đối với côngtắctơ xoay chiều trên mạch từ đặt vòngngắn mạch để chống hiện tợng lắp từ bị rung.

- Muốn cắt côngtắctơ ngừng làm việc thì cắt điện áp vàocuộn dây số 4 khi

đó lực hút điện từ bằng 0 lò xo số 6 kéo phần động để ngắt mạch

* Đối với mỗi côngtắctơ nó có 2 trị số định mức:

- Trị số làm việc của cuộn dây điện từ để thực hiện việc

đóng cắt trên đó có ghi : Uđm; số vòng dây W; đờng kính dây quấn

- Trị số làm việc của côngtắctơ: có ghi số pha, Uđm mạch chính; Iđm mạch

chính, đó là trị số lớn nhất để côngtắctơ làm việc ổn

định và không bị phá hoại

* Khi chọn côngtắctơ để sử dụng ta phải căn cứ vào

điện áp của mạch để chọn côngtắctơ, và căn cứ vào côngsuất của phụ tải để chọn dòng điện mà tiếp điểm chính

động cắt mạch khi mạch bị quá tải.

3 2 1

5

4

6 7

RN

* Cấu tạo và nguyên lý làm việc:

Khởi động từ là một côngtắctơ đợc mắc kèm theo rơle nhiệt, nó có cấu tạo nh sau:

rơle nhiệt 10.Tiếp

điểm rơle nhiệt

* Nguyên lý làm việc: Tiếp điểm của rơle nhiệt đợc đấunối tiếp vào cuộn dây của côngtắctơ (tiếp điểm thờng

đóng) Phần tử nhiệt của rơle nhiệt đợc

đấu nối tiếp với phụ tải

- Khi đặt điện áp vào cuộn dây điện từ số 4 cuộn dây này sinh ra lực hút

điện từ hút nắp từ về phía lõi mang theo hệ thống tiếp

điểm động đúng về tiếp

điểm tĩnh mạch điện động lực đợc nối thông Ở trạng tháibình thờng (U = Uđm, I = Iđm) thì dòng điện chạy qua rơlenhiệt không đủ khả năng làm nóng phần tử nhiệt nên tiếp

điểm RN số 10 vẫn đợc đóng kín, khởi động từ làm

việc bình thờng

- Khi mạch điện bị quá tải, dòng điện qua phần tử nhiệtcủa rơle nhiệt số 9 lớn hơn dòng điện định mức do vậy màlợng nhiệt sinh ra lớn làm nóng thanh kim loại và nó cong lêndẫn đến tiếp điểm RN số 10 mở ra làm cuộn dây số 4 bịmát điện, lò xo số 6 kéo tiếp điểm chính ra, khởi động từcắt mạch, nh vậy khởi động từ chỉ có tác dụng bảo vệ khidòng điện trong mạch bị quá tải, không có tác dụng bảo vệ

đối với dòng điện ngắn mạch

Hình 1.11: Sơ đồ mạch điện dùng côngtắctơ điều khiển động cơ KĐB

3 pha tự duy trì.

Cuộn dây KM: Cuộn hút côngtắctơ.

Tiếp điểm KM: Tiếp điểm thờng hở

côngtắctơ FR: Tiếp điểm thờng kín

- Cấp điện cho mạch lực

- Nhấn nút Start (S1) nối kín mạch điều khiển, cuộn hútcôngtắctơ KM có điện hút các tiếp điểm thờng hở KM,

đồng thời tiếp điểm phụ KM nối song song với nút ấn S1cũng đóng lại nên khi nhả S1 ra, mạch điều khiển vẫn kín,máy điện vẫn tiếp tục hoạt động

- Nhấn nút D mạch điều khiển hở mạch, cuộn dây KMmất điện, các tiếp điểm chính KM nhả ra ngắt động cơkhỏi nguồn điện, đồng thời tiếp điểm phụ KM cũng nhả ra

- Cầu chì CC bảo vệ ngắn mạch cho máy điện, 2 rơle

FR bảo vệ quá tải Khi động cơ bị quá tải, dòng điện trongmạch chính đi qua phần tử đốt nóng của rơle nhiệt FR ởmạch lực vợt quá ngỡng làm việc tiếp điểm thờng kín rơlenhiệt FR mở ra Cuộn dây KM mất điện sẽ làm nhả các tiếp

điểm KM Khi điện áp nguồn sụt quá giới hạn cho phép, lực

điện từ của cuộn dây KM không duy trì đợc lực đóng cáctiếp điểm KM

2.2 Điều khiển động cơ quay thuận – nghịch có bảo vệ liên

động bằng tiếp

điểm của nút ấn

a)Sơ đồ nguyên lý.

Hình 1.12: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ

quay thuận – nghịch có bảo vệ bằng tiếp điểm của các nút ấn.

KT: Côngtắctơ điều khiển

quay thuận KN: Côngtắctơ

điều khiển quay ngợc D: Nút

ấn Stop (dừng máy)

S1: Nút ấn Start1 (quay

- Nhấn nút S1, cuộn dây KT của côngtắctơ có điện,hút các tiếp điểm KT động cơ đợc quay theo chiều thuận,

đồng thời tiếp điểm phụ KT nối song song với nút ấn S1cũng đợc đóng lại Đồng thời khi đó tiếp điểm liên độngcủa nút ấn S1 đợc mở ra để bảo vệ máy điện

- Nhấn nút S2, mạch điều khiển quay thuận bị hở,

đồng thời mạch điều khiển quay ngợc đợc đóng kín, códòng điện qua cuộn dây KN của côngtắctơ hút các tiếp

điểm chính KN, động cơ đợc quay theo chiều ngợc lại,

đồng thời tiếp điểm phụ KN nối song song với nút ấn cũng

đợc đóng lại

để duy trì hoạt động của máy điện khi ta bỏ tay khỏi nút ấn S2

- Nhấn nút D mạch điều khiển hở, cuộn dây KN mất

điện, các điểm KN nhả ra, động cơ ngừng hoạt động

2.3 Điều khiển động cơ quay thuận – nghịch có bảo vệ liên

có bảo vệ liên động bằng tiếp điểm côngtắctơ.

KT: Côngtắctơ điều khiển

quay thuận KN: Côgtắctơ

điều khiển quay ngợc D: Nút

ấn Stop (dừng máy)

S1: Nút ấn Start1 (quay

- Cấp điện cho mạch lực

- Nhấn nút S1, cuộn dây KT có điện hút các tiếp điểmchính KT động cơ quay thuận, đồng thời tiếp điểm phụ KTnối song song với S1 đóng lại duy trì hoạt động của máy

điện khi ta bỏ tay khỏi nút ấn S1

- Nhấn nút S2, cuộn dây KN có điện hút các tiếp điểmchính KN, động cơ quay theo chiều ngợc lại, đồng thời tiếp

điểm phụ KN nối song song với nút ấn S2 đóng lại, duy trìhoạt động của máy điện khi ta bỏ tay khỏi nút ấn

- Nhấn nút D, mạch điều khiển bị hở mạch, động cơ ngừng hoạt động

CHƯƠNG II: LOGO VÀ KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN LẬP

8 1 1 1 X

+ S, R, Q là các giá trị của các tín hiệu vào điều khiển (S, R) và trạng thái của FF (Q) tại thời điểm t.

+ Q’ là trạng thái sẽ chuyển biến tới của FF sau thời gian quá độ là  t

Q là biến ra.

Dấu x là dấu nhân logic

Để biểu diễn phép nhân logic ta chọn mạch điện

đơn giản thực hiện hàm AND:

Hỡnh 2.1 Sơ đồ mạch điện thực hiện hàm AND

Các biến đợc các công tắc và bóng đèn thực hiện theo bảng sau

Q là biến

ra ‘_’ làdấu đảo

Để thực hiện phép đảo logic ta chọn mạch điện đơngiản sau thực hiện hàm logic đảo Núm ấn thờng đóng Cthực hiện biến vào, bóng đèn thực hiện theo biến ra:

Hỡnh 2.2 Sơ đồ mạch điện thực hiện hàm NOT

Núm C có 2 trạng thái ứng với 2 mức logic: Không ấn: Mức 0

Dấu ‘+’ là dấu cộng logic

Để hiểu đợc phép cộng logic ta chọn mạch điện đơn giản thực hiện hàm OR Các biến đợc các công tắc và các bóng đèn thực hiện theo mạch

2.Sử dụng Logo trong điều khiển

- Các thiết bị trên đây chỉ đóng vai trò đơn thuần là

đóng hay cắt khi có sự cố xảy ra Nhu cầu của con ngờingày càng cao, với một yêu cầu đặt ra là khi chúng ta muốn

điều khiển theo một chơng trình cài đặt sẵn thì sao để

đáp ứng đợc yêu cầu này con ngời đã sáng chế ra máy tính