Báo cáo bài tập PLC nguyễn thanh hải

Mục tiêu đề tài Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu, thiết kế và giải quyết các hệ thống tự động đóng cửa garage sử dụng PLC của Mitsubishi sử dụng phương pháp ladder để lập trình.. Mô tả

di chuyển, lắp đặt, dể bảo quản và sửa chữa, khả năng xử lý nhanh, hoạt động tốt trong môi trường công nghiệp,…

1.2 Mục tiêu đề tài

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu, thiết kế và giải quyết các hệ thống tự động đóng cửa garage sử dụng PLC của Mitsubishi sử dụng phương pháp ladder để lập trình Hệ thống dùng trong các bãi giữ xe, nhà ở hay trong trong các nhà máy xí nghiệp, bệnh viện,

2.1 Mô tả quy trình công nghệ

Cửa garage tự động hoạt động trên nguyên lý dùng các cảm biến quang để xác định có xe và tác động động cơ quay thuận nghịch để đóng, mở cửa Sử dụng công tắc hành trình tác động để ngừng quay động cơ Từ nguyên lý làm việc trên ta thấy muốn hệ thống hoạt động được cần có động cơ 3 pha, công tắc hành trình loại thường

hở, cảm biến quang loại thu phát Sau đây là chu trình làm việc như hình 2.1

Hình 2.1: Hệ thống đóng, mở cửa garage tự động

Khi bật công tắc hệ thống đóng cửa và kiểm tra xem có xe hay không Khi có

xe đến cảm biến X2, đèn Y6 sáng lên, cửa garage sẽ đi lên và lúc này Buzzer Y7 hoạt động Cửa garage vẫn đi lên cho đến khi tác động công tắc hành trình thì dừng, lúc này buzzer cũng ngừng hoạt động Xe đi qua cửa qua cảm biến X3, đèn Y6 tắt, cửa garage sẽ đi xuống và lúc này buzzer Y7 hoạt dộng Cửa garage vẫn đi xuống cho đến công tắc hành trình dưới được tác đồng thì dừng, lúc này buzzer cũng ngừng hoạt động Đồng thời ta kết hợp hai nút nhấn UP là X10 và DOWN là X11 để mở hoặc đóng cửa, nhưng khi có xe trong vùng xác định giữa X2 và X3 thì hai nút nhấn này không thể tác động

2.2 Lựa chọn thiết bị vào

Các thiết bị được sử dụng ở ngõ vào PLC:

Phát hiện vật chuyển động trong tầm của cảm biến (10m)

 Cấu tạo và thông số kĩ thuật của cảm biến BEN10M-TDT

Cảm biến quang điện thu-phát thực tế như hình 2.2

Hình 2.2: Cặp thu phát cảm biến Đầu ra là NPN, có 3 dây nối NPN cho phép dòng điện trong cảm biến đi vào

chạy trong cảm biến tới cực chung

Sau đây là nguyên lý hoạt động của PLC như hình 2.3:

Hình 2.3: Sơ đồ kết nối cảm biến với PLC

Cảm biến chịu phản ứng của các tác nhân vật lý Nếu cảm biến không hoạt động, điện áp đường tác động thấp, khi đó Transistor khóa Có nghĩa là đầu ra NPN không có dòng vào/ra Khi cảm biến hoạt động làm cho đường tác động có điện áp cao, Transistor mở khóa và tác động đóng khóa Dòng chạy từ cảm biến tới đất Điện

áp ở đầu ra của NPN giảm xuống -V

Thông số kỹ thuật BEN10M-TDT:

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật cảm biến BEN10M-TDT

Vật thể phát hiện tiêu chuẩn - Giấy trắng 100 x 100mm

Đặc tính trễ - Tối đa 20% khoảng cách phát hiện Điện áp nguồn cấp - 12VDC - 24VDC +/- 10% kể cả xung

tối đa 10%(p-p)

Ngõ ra điều khiển - Ngõ ra transistor colector hở, tối đa

200mA, điện áp dư tối đa 1V

Mức chiếu sáng của môi trường Hoạt động đối với ánh sáng mặt trời

Max 11000lx, đối với đèn chiếu sáng Max 3000lx

Nhiệt độ mối trường - Hoạt động - 250C tới 550C (không

đóng băng hoặc ngưng tụ)

- Bảo quản - 250C tới 700C (không đóng băng hoặc ngưng tụ)

Độ ẩm môi trường - Hoạt động 35% đến 85%RH

- Bảo quản 35% đến 95%RH

Mức độ chịu rung - Biên độ rung 1,5mm tại tần số 10 -

55HZ trong 2 giờ theo x, y ,z

Mức độ chịu sốc - Mức độ phá hủy 500m/s2 cho 3 lần ở

mỗi hướng x,y,z

Sơ đồ đấu dây của cảm biến như hình 2.4

Hình 2.4: Sơ đồ đấu dây của cảm biến

Dây nối cảm biến trong hình dạng thực tế như hình 2.5

Hình 2.5: Hình dạng cảm biến

2.2.2 Lựa chọn công tắc hành trình

Sử dụng công tắc hành trình tác động vào để cơ cấu dừng hoạt động vì nó dễ điều khiển, có hai chế độ là dẫn và ngắt, khi có vật thể tác động vào thì dẫn, ngược lại thì ngắt Công tắc hành trình được sử dụng ở các cơ cấu điều khiển để ngưng hoạt động của động cơ

Chọn loại công tắc hành trình loại đầu dài có con lăn để giảm hư hại giữa vật thể tác động vào công tắc hành trình trong hình 2.6 là loại D4MC-2000

Hình 2.6:Công tắc hành trình NC/NO omron

Độ ẩm môi trường - Bảo quản 35% đến 95%RH

Mức độ chịu rung - Biên độ rung 1,5mm tại tần số 10 -

55HZ

Mức độ chịu sốc - Mức độ phá hủy 500m/s2 cho 3 lần ở

mỗi hướng x,y,z

Ngoài ra D4MC - 2000 còn có các ưu điểm sau

 Nhiều kiểu dáng tác động, cho các ứng dụng khác nhau

 Đấu nối kiểu terminal có bọc cao su bảo vệ độ kín

 Đạt tiêu chuẩn UL/CSA and CCC

 Kiểu dáng lắp đặt đơn giản, giảm thời gian bảo trì, thay thế

Sơ đồ dấu dây của công tắc hình trình khi kết nối với PLC như hình 2.7

Hình 2.7: Sơ đồ dấu dây công tắc hành trình

2.2.3 Lựa chọn nút nhấn

Sử dụng nút nhấn để điều khiển cửa garage lên xuống bằng tay khi không có

xe hoặc khi hệ thống cảm biến có sự cố hay bảo trì

Chọn nút nhấn đèn led màu xanh lá cây như hình 2.8 để sáng lên khi nhấn nút điều khiển

- Động cơ một pha DC

- Động cơ ba pha AC

- Động cơ ba pha DC

Thông số kỹ thuật động cơ Teco

Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật Motor Teco

1 ~ 120

1

Hình dạng động cơ được sử dụng trong hệ thống như hình 2.9

Hình 2.10: Đèn ABB KL70-401G Light Element

Thông số kỹ thuật đèn ABB KL70-401G Light Element

Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật đèn ABB KL70-401G Light Element

Tín hiệu - Liên tục

Nhiệt độ môi trường - Hoạt động -350C tới 660C

2.3.4 Lựa chọn CONTACTOR 3 pha

Lựa chọn contactor công nghiệp phù hợp với động cơ 3 pha vậy nên chọn

contactor M65 New CJX2-1210 AC như hình 2.12

Hình 2.12: Contactor công nghiệp

2.4 Lựa chọn PLC

PLC được phân loại theo 2 cách

o Hãng sản xuất gồm các nhãn hiệu như Siemen, Omron, Misubishi,…

Nhược điểm của dòng FX0 là không có khả năng mở rộng số lượng I/O được quản lý, không có khả năng nối mạng, không có khả năng kết nối với các Module chuyên dùng, thời gian thực hiện chương trình lâu (thời gian thực hiện các lệnh cơ bản khoảng 1.6us – 3.6us, các lệnh ứng dụng khoảng vài trăm us)

Bảng 2.8: Thông số kỹ thuật PLC FX0S-30MR-DS

Dung lượng chương trình 8000 bước Sử dụng bộ nhớ EEPROM

bên trong Cấu hình

vào ra

(I/O)

Vào Tối đa 18 ngõ: X0 - X17 Trừ FX0S-30M có 16 ngõ

Ra Tối đa 16 ngõ: Y0- Y15 Trừ FX0S-30M có 14 ngõ

Thông thường Số lượng: 64 Từ S0-S63

Khởi tạo Số lượng: 10 (tập con) Từ S0-S9

Từ C235-C238

1 pha hoạt động

bằng ngõ vào

Số lượng: 3

C241, C242, C244

lượng: 3

Tần số đếm từ C246, C247, C249

Pha A/B Số

lượng: 3

2kH/ trở xuống

*Lưu ý: mọi bộ đếm đều được chốt

2.5 Sơ đồ nối dây

Mạch điều khiển ở hình 2.13 mô tả các kết nối vào ra với PLC

Stop

N L

PLC

Top LS Buttom LS Blue While

While

220VACNL

Blue

Brown Brown

Hình 2.14: Mạch động lực kết nối với động cơ của hệ thống garage xe

3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM

3.1 Yêu cầu thiết kế

Hệ thống đóng cửa garage xe tự động có 3 chế độ hoạt động

o Cửa đi xuống, buzzer hoạt động khi nhấn nút xuống hoặc không có xe trong vùng làm việc của cảm biến cửa sẽ đi xuống Chế độ tự động khi có xe và điều khiển khi không có xe

o Cửa đi lên, buzzer hoạt động: Khi có xe đến hoặc được nhấn nút đi lên

o Cửa dừng, buzzer ngừng hoạt động: Khi cửa garage không hoạt động

3.2 Sơ đồ trạng thái

Hệ thống garage xe tự động được mô tả bằng state diagram như hình 3.1

Hình 3.1: Sơ đồ trạng thái hoạt động của hệ thống

Cửa đi lên, Buzzer on, đèn stop off

Công tắc hành trình trên

X2=1 hoặc X3=1

và công tắc hành

trình trên = 0

UP và công tắc hành trình trên = 0

Công tắc hành trình dưới

X2 và X3 và công tắc hành trình dưới = 0

DW và X3, X2, công tắc hành trình dưới = 0

UP

DW và X3=0 và X2=0

M6 M5

M7

Hình 3.2: Chọn F1 giao diện garage xe

 B2: Phần mềm sẽ hiện ra giao diện mô phỏng tiếp đến nhấn vào edit leader

 B3: Ta có thể viết chương trình mới hoặc mở chương trình đã viết sẵn như hình 3.3

Hình 3.3: Chọn file đã viết sẵn

 B4: Thực hiện write to PLC như hình 3.4 để mô phỏng

Hình 3.4: Viết chương trình vào PLC để mô phỏng

Hệ thống hoạt động khi mới cấp nguồn như hình 4.1

Hình 4.1: Khi vừa cấp nguồn cửa đóng lại

Điều khiển cửa garage thông qua nút nhấn UP(X10) và DOWN(X11) ở hình 4.2

và hình 4.3

Hình 4.2: Nhấn nút up cửa đi lên

Hình 4.3: Nhấn nút down cửa đi xuống

Khi có xe đến cảm biến X2 hệ thống sẽ tự hoạt động như hình 4.4 và nút nhấn

bị vô hiệu hóa khi có vật thể như hình 4.5

Hình 4.5: Khi có xe trong vùng giới hạn nút UP và DOWN bị vô hiệu hóa

Xe đang còn trong phạm vi của cảm biến X2 hoặc X3 thì cửa vẫn còn mở để đảm bảo an toàn như hình 4.6 và khi cả 2 cảm biến hết tác động thì cửa garage sẽ đóng như hình 4.7

Hình 4.6: Khi xe qua cửa đến cảm biến X3 lên mức [1] cửa vẫn mở

Hình 4.7: Khi xe qua cửa cảm biến X2 và X3 xuống mức [0] thì cửa đóng lại

Ta có thể điều khiển được nút nhấn khi cảm biến không được tác động như hình 4.8

Hình 4.8: Khi cảm biến X2 và X3 xuống mức [0] thì có thể sử dụng được nút nhấn

5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.1 Kết luận

Qua bài tiểu luận này nhóm đã đạt được

o Tìm hiểu phần cứng của PLC Mitsubishi, các công cụ hỗ trợ hệ thống như cảm biến, nút nhấn, công tắc hành trình,…

o Sử dụng được phần mềm FX-Training, viết chương trình bằng ngôn ngữ ladder, thiết kế thành công hệ thống cửa garage xe tự động

o Hiểu được kết nối phần cứng cũng như phần mềm của plc

5.2 Hướng Phát triển đề tài

o Thực hiện mô hình thực tế đề tài tại nhờ ở, bãi giữ xe, kho hàng trong công nghiệp,…

o Thiết kế màn hình HMI để báo cáo hoạt động và điều khiển hệ thống garage

xe

o Thêm vào chức năng báo quá tải để đảm bảo hệ thống hoạt động tốt

o Thêm vào chứa năng thời gian bảo trì sau 30 ngày hoạt động

o Có thể thay đổi nút nhấn bằng remote hoặc smartphone để điều khiển garage

o Thêm công tắc để vô hiệu hóa chức năng tự động khi chỉ cho phép điều khiển bằng tay

1 Slide bài giảng của thầy Nguyễn Thanh Hải

2 PROGRAMMING MANUAL THE FX SERIES OF PROGRAMMABLE CONTROLLER