Thiết Kế Máy Quấn Dây Cho Máy Biến Áp 1 Pha Dùng PLC

Tuy nhiên, trong thực tế việc chế tạo loại máy biến áp này còn được thực hiện một cách thủ công dẫn đến hiệu suất không cao, việc quấn dây được thực hiện chủ yếu bằng tay dẫn đến các thô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ MÁY QUẤN DÂY CHO MÁY

BIẾN ÁP 1 PHA DÙNG PLC

Hồ Minh Nhị Nguyễn Thành Lợi (MSSV: 1064079) Nguyễn Hoàng Dũng Ngành: Kỹ thuật điện – Khóa 32

Tháng 4/2010

Bộ môn Kỹ thuật điện -

*******

Cần Thơ, ngày 22 tháng 01 năm 2010

PHIẾU ĐĂNG KÍ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Năm học: 2009-2010

1 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thành Lợi MSSV: 1064079

2 Cán bộ hướng dẫn: Ths Hồ Minh Nhị

Ths Nguyễn Hoàng Dũng

3 Tên đề tài: Thiết kế máy quấn dây máy biến áp 1 pha dùng PLC

4 Địa điểm thực hiện: Khoa Công Nghệ Đại học Cần Thơ

5 Mục đích của đề tài: Hệ thống lại kiến thức cho sinh viên chuẩn bị ra trường,

bước đầu cho sinh viên làm quen với thực tế bên ngoài

6 Các nội dung chính và giới hạn của đề tài: Phương pháp điều khiển động cơ

một chiều bằng PLC, tính toán quấn dây biến áp 1 pha công suất nhỏ dưới

100VA

7 Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài: phòng thí nghiệm và thiết bị

gồm PLC, máy tính

8 Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 500.000đ

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thành Lợi

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

1 Cán bộ hướng dẫn: Ths Hồ Minh Nhị

2 Đề tài: Thiết kế máy quấn dây cho máy biến áp 1 pha dùng PLC

3 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi MSSV: 1064079

4 Lớp: Kỹ thuật điện I – Khóa 32

5 Nội dung nhận xét:

a Nhận xét về hình thức của tập thuyết minh:

- -

b Nhận xét về nội dung của luận văn (đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ):

* Các nội dung và công việc đã đạt được:

- -

* Những vấn đề còn hạn chế:

- -

c Kết luận, đề nghị:

- -

6 Điểm đánh giá:

- -

Cần Thơ, ngày tháng năm 2010

Cán bộ hướng dẫn

Hồ Minh Nhị Nguyễn Hoàng Dũng

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

1 Cán bộ chấm phản biện: Đoàn Phú Cường

2 Đề tài: Thiết kế máy quấn dây máy biến áp 1 pha dùng PLC

3 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi MSSV: 1064079

4 Lớp: Kỹ thuật điện I Khóa: 32

5 Nội dung nhận xét:

a Nhận xét về hình thức của tập thuyết minh của LVTN:

-

-

b Nhận xét về nội dung của LVTN (đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ):

* Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài:

Trước hết xin cảm gia đình đã là nguồn động viên rất lớn và là chỗ dựa vững chắc nhất của con trong suốt quá trình học tập

Kính gởi đến thầy Hồ Minh Nhị, thầy Nguyễn Hoàng Dũng lời cảm ơn chân thành sâu sắc nhất, cảm ơn hai thầy đã tận tình hướng dẫn chỉ dạy từ khi bắt đầu thực hiện cho đến khi hoàn thành luận văn này

Em xin cảm ơn tất cả quý thầy cô của trường Đại học Cần Thơ nói chung, quý thầy cô của Bộ môn Kỹ thuật điện và Bộ môn Tự động hóa nói riêng đã tận tình giảng dạy, trang bị cho em những kiến thức bổ ích trong khoảng thời gian học đại học

Tôi xin cảm ơn tất cả bạn bè đã động viên, góp ý, giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình học tập và thực hiện luận văn

Tôi xin cảm ơn tất cả

Cần Thơ, tháng 4 năm 2010

Nguyễn Thành Lợi

Trong sự nghiệp giáo dục của nước ta hiện nay mục tiêu là giáo dục và đào tạo ra con người có đủ đức đủ tài, có văn hóa, có kỹ năng nghề nghiệp và có thái độ ứng xử tốt nhằm phục vụ tốt cho sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa – xây dựng nước nhà Để đạt được mục đích đó thì thế hệ trẻ đặc biệt là sinh viên phải luôn chủ động tìm hiểu nghiên cứu và ứng dụng những thành tựu khoa học mới, cùng những nhu cầu, ứng dụng thực tế cấp thiết của nền công nghiệp nước nhà

Là sinh viên năm cuối được làm luận văn tốt nghiệp là cơ hội cho em tìm hiểu thêm về kiến thức thực tế, củng cố những kiến thức đã học, em đã được nghiên

cứu đề tài: “Thiết kế máy quấn dây máy biến áp một pha dùng PLC”

Đề tài đề cập đến một lĩnh vực đang ứng dụng rất phổ biến trong công nghiệp nhưng lại là kiến thức mới đối với sinh viên Luận văn của em được chia thành 6 chương:

 Chương 1: Tổng quan

 Chương 2: Cơ sở lý thuyết quấn dây máy biến áp 1 một pha

 Chương 3: Giới thiệu PLC S7-200

 Chương 4: Giới thiệu WinCC

 Chương 5: Điều khiển động cơ DC

 Chương 6: Thiết kế máy quấn dây máy biến áp 1 pha

- Phần 1: Thiết kế cơ khí

- Phần 2: Thiết kế bộ điều khiển

- Phần 3: Lập trình

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Dẫn nhập 1

1.2 Giải pháp 1

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT QUẤN DÂY BIẾN ÁP MỘT PHA 3

2.1 Lý thuyết 3

2.2 Tóm tắt các bước tính toán số liệu quấn dây máy biến áp 1 pha 14

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 17

3.1 Khái niệm chung 17

3.2 Ứng dụng PLC vào các quy trình điều khiển tự động 17

3.3 Giới thiệu về họ PLC S7-200 19

3.3.1 Phân loại 19

3.3.2 Đặc điểm 19

3.3.3 Giao thức kết nối truyền thông 21

3.3.4 Cấu trúc bộ nhớ 22

3.3.5 Cách lưu trữ và hoạt động 23

3.4 Lập trình cho CPU S7-200 27

3.4.1 Lập trình theo danh sách 27

3.4.2 Lập trình theo hình thang 28

3.4.3 Lập trình theo hình khối 29

3.5 Tập lệnh của CPU S7-200 31

3.5.1 Các lệnh về bit 31

3.5.2 Các cấu trúc so sánh 35

3.5.3 Các bộ định thời 37

3.5.4 Các lệnh về sao chép nội dung ô nhớ 40

3.5.5 Lệnh PLS 41

CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ WINCC 44

4.1 Nội dung của Control Center 45

4.1.1 Chức năng 45

4.1.2 Cấu trúc 45

4.1.3 Soạn thảo 46

4.1.4 Các thành phần của Project 47

4.2 Alarm logging 53

4.2.1 Chức năng 53

4.2.2 Khái quát về Alarm logging 53

4.3.2 Nhiệm vụ của Tag logging CS 54

4.3.3 Nhiệm vụ của Tag logging RT 54

4.3.4 Thực hiện Tag logging 54

4.4 Graphics Designer 55

4.4.1 Chức năng 55

4.4.2 Cấu trúc 56

4.5 Global Script 56

4.6 Report Designer 57

4.6.1 Giới thiệu 57

4.6.2 Báo cáo 58

CHƯƠNG 5: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC 60

5.1 Khái niệm chung 60

5.2 Cấu tạo, nguyên lý, phân loại và phương trình cơ bản 60

5.2.1 Cấu tạo 60

5.2.2 Nguyên lý 61

5.2.3 Phân loại 61

5.2.4 Phương trình cơ bản 62

5.3 Điều khiển tốc độ động cơ một chiều 62

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÁY QUẤN DÂY BIẾN ÁP 1 PHA 64

6.1 Thiết kế cơ khí 64

6.2 Thiết kế bộ điều khiển 66

6.3 Lập trình 68

6.3.1 Tính toán số vòng và tiết diện dây quấn 68

6.3.2 Lập trình trên Step7-MicroWin 70

Tuy nhiên, trong thực tế việc chế tạo loại máy biến áp này còn được thực hiện một cách thủ công dẫn đến hiệu suất không cao, việc quấn dây được thực hiện chủ yếu bằng tay dẫn đến các thông số của máy biến áp không đảm bảo, không có tính đồng đều giữa các máy biến áp cùng loại

1.2 Giải pháp

Từ thực tế trên, em nhận thấy thiết kế một máy quấn dây là cần thiết Do

đó, là sinh viên năm cuối với các kiến thức đã học về các môn: Lập trình Delphi, Kỹ thuật điện 1, Kỹ thuật điện 2, Điện tử cơ bản, PLC và kiến thức về

SCADA nên em chọn đề tài: “Thiết kế máy quấn dây cho máy biến áp một

pha dùng PLC” cho luận văn tốt nghiệp của mình

Các bước để thiết kế một máy quấn dây như sau:

+ Thiết kế cơ khí: bộ phận chính là một khung đỡ và ba trục quay, trong đó:

- Trục quay 1 được nối với một động cơ có nhiệm vụ quấn dây

- Trục quay 2 được nối với một động cơ để điều khiển con lăn phối dây

- Trục quay 3 được dùng để lắp cuộn xả dây

+ Thiết kế bộ điều khiển: sơ đồ cấp nguồn cho 2 động cơ và đấu nối với PLC, sơ đồ mạch cảm biến hồng ngoại làm tín hiệu ngõ vào cho PLC

+ Thiết kế phần mềm: lập trình tính toán trên Delphi và lập trình điều khiển trên PLC

CHƯƠNG 2

LÝ THUYẾT QUẤN DÂY MÁY BIẾN ÁP 1 PHA 2.1 Lý thuyết

Các bước thực hiện quấn dây máy biến áp 1 pha:

Bước 1: Đo các kích thước chuẩn của lá thép E, I

Khi sử dụng lá thép E, I cần đo các kích thước như hình sau:

Hình 2.1: Các kích thước cơ bản của lõi thép E, I

Ký hiệu và tên gọi các kích thước cơ bản của lõi thép:

a: bề rộng trụ giữa lõi thép

b: bề dày của lõi thép

c: bề rộng cửa sổ lõi thép

h: chiều cao cửa sổ lõi thép

- Với các kích thước a, c, h được đo trực tiếp trên một lá thép E, I

- Dụng cụ đo là thước kẹp

- Riêng kích thước b được xác định gián tiếp bằng cách đo bề dày của mỗi lá thép E, I; sau đó đếm tổng số lá thép E, I Từ đó tính ra bề dày của lõi thép biến áp theo quan hệ:

b = (bề dày của một lá thép) x (tổng số lá thép) (2.1)

- Với lá thép kỹ thuật điện tiêu chuẩn theo dạng tole cán nóng hay cán lạnh, vận hành ở tần số f=50 hz, bề dày tiêu chuẩn của lá thép thuộc một trong hai tiêu chuẩn sau: 0,5mm và 0,35mm

- Kích thước tổng quát của toàn bộ lá thép sau khi ghép sát được xác định theo hình 2.2 Ta có thể tính khối lượng của lõi thép biến áp (dạng tiêu chuẩn) theo quan hệ 2.2

Hình 2.2: Các kích thước ngoài của lõi

Gọi Wfer là khối lượng của lõi thép biến áp, với khối lượng riêng là 7,8kg/dm3, khi biết được các kích thước cơ bản a, b chúng ta có quan hệ sau:

Trong đó, đơn vị đo được xác định như sau: (Wfer)=(kg), (a)=(b)=(dm)

Sau khi xác định các kích thước lõi thép, chúng ta tính tiết diện trụ giữa của lõi thép chữ E Đây chính là tiết diện cho từ thông chính móc vòng xuyên qua các bộ dây quấn:

Gọi At là tiết diện trụ giữa của lõi thép, ta có:

At = a.b (2.3)

Trong đó đơn vị đo: (At) = (cm2), (a)=(b)=(dm)

Bước 2: Xác định giá trị n v (số vòng dây tạo ra 1 volt sức điện động cảm ứng)

Trong bước này ta thực hiện 2 thao tác:

- Chọn mật độ từ thông (hay từ cảm) B dùng tính toán cho lõi thép

- Áp dụng công thức tính toán sức điện động tạo ra trong dây quấn biến áp để

tính số vòng dây tạo ra trong 1 volt sức điện động

mật độ từ thông B=1T đến B=1,2T (hàm lượng silic thấp chọn B thấp) Lá thép

kỹ thuật điện thuộc dạng dẫn từ đẳng hướng

- Với lá thép kỹ thuật điện có bề dày tiêu chuẩn 0,35mm và 0,5mm; lá thép thuộc dạng tole cán lạnh và hàm lượng silic khoảng 4% chúng ta chọn giá trị mật độ từ thông B=1,4T đến B=1,6T Lá thép kỹ thuật điện thuộc dạng dẫn từ định hướng Với lá thép này mạch từ cấu tạo theo dạng đặc biệt: hình xuyến…

đó theo sơ đồ nguyên lý máy biến áp cần thực hiện, chúng ta chỉ có được thông

số điện áp định mức của các bộ dây

Gọi U1, U2 là điện áp định mức của dây quấn sơ cấp và thứ cấp biến áp, chúng ta có thể tính toán số vòng dây quấn biến áp theo quan hệ (2.5) và (2.6) khi thực hiện thi công

Chú ý:

Trong các bài toán đòi hỏi chính xác, tỉ số chênh lệch này được xác định theo các bảng số thống kê cho trước Tỉ số này phụ thuộc vào cấp công suất của biến

áp

Bước 4: Chọn mật độ dòng điện, ước lượng hiệu suất, chọn giá trị hệ số lắp đầy, tính toán đường kính dây quấn sơ và thứ cấp

Trong bước 4, chúng ta tiến hành tuần tự các công đoạn sau:

- Chọn mật độ dòng điện J qua dây quấn máy biến áp Giá trị mật độ dòng điện theo lý thuyết phụ thuộc vào các thông số sau: cấp cách điện chịu nhiệt của vật liệu của vật liệu dùng thi công cho bộ dây biến áp, chế độ làm việc máy biến áp (liên tục, ngắn hạn lặp lại hay ngắn hạn không lặp lại…), kiểu thông gió giải nhiệt cho dây quấn máy biến áp…

Muốn chọn giá trị mật độ chính xác chúng ta cần tham khảo các bảng số tiêu chuẩn

- Tính toán tiết diện cửa sổ lõi thép: gọi Acs là diện tích cửa sổ, chúng ta có quan hệ sau:

Trong đó: (Acs)=(mm2), (c)=(h)=(mm) Với lá thép tiêu chuẩn chúng ta có quan hệ giữa các kích thước cơ bản

a, b với cửa sổ lõi thép như sau:

; 2

Giá trị này theo thi công được xác định trong phạm vi: Klđ=0,36÷0,46

- Gọi η là hiệu suất của máy biến áp, theo lý thuyết máy biến áp, với máy thuộc dạng một pha, chúng ta có định nghĩa hiệu suất theo quan hệ sau:

Tổng tiết diện dây quấn sơ cấp và thứ cấp

Tiết diện cửa sổ lõi thép

Klđ =

1 1

2 2 2





I U

I U

Trong các trường hợp tải có tính cảm, đồng thời nếu xem tổn hao thép rất bé, điện kháng tản từ của biến áp không cao, lúc đó giá trị hệ số công suất tải và giá trị hệ số công suất phía sơ cấp có thể xem như gần bằng nhau Lúc đó chúng ta có thể viết như sau:

1 2 1 1

2 2 1 1 1

2 2 2 1

cos

cos P

P

S

S I U

I U I

U

I U

2 1 1

][

mm A

A J

2 2

1

2 2 2

1 1

2 1 2

4

4

d

U

U I

2

U

U d

d



 hay

2 1 1

2

U

U s

s



 (2.14)

Trong đó: d1, d2 lần lượt là đường kính phía dây trần sơ cấp và thứ cấp

- Với dây quấn sơ cấp và thứ cấp là dây điện tính đến tiết diện của lớp tráng men, đường kính dây có men bọc quan hệ với dây trần như sau:

Công suất tác dụng tiêu thụ trên tải Công suất tác dụng cung cấp vào sơ cấp

+ Quan hệ này hoàn toàn chính xác khi dây quấn tiết diện tròn và lớp bọc dày 0,05mm đồng thời đường kính dây quấn thay đổi trong phạm vi từ 0,25mm đến 1mm

Trong quá trình tính toán ước lượng sơ bộ, chúng ta có thể lập quan hệ sau đây để loại bỏ ảnh hưởng chênh lệch giá trị giữa s và scđ

2 1 1

2 1

2

U

U s

s s

s cđ

lđ

A

s N s N

K 1 1  2 2

Trong đó đơn vị của các tiết diện tính theo mm2 Chọn giá trị Klđ=0,46 chúng ta thành lập quan hệ sau dùng để xác định tiết diện dây quấn sơ cấp và thứ cấp (có tính luôn lớp men cách điện)

)2().(

)1(

2

1 1

2

2 2 1 1

U

U s

s

A K s

N s N

cđ cđ

cs lđ cđ cđ

Giải 2 phương trình trên ta được tiết diện dây quấn (có tính lớp cách điện)

của dây quấn sơ và thứ cấp

Chú ý:

- Khi tính được các giá trị đường kính dây quấn, chúng ta phải chỉnh tròn

số các giá trị tính được theo đúng các kích thước dây có sẵn, quy định do các nhà sản xuất

- Quá trình chỉnh này phải khéo léo để không làm gia tăng hệ số lắp đầy (đưa đến thực trạng không bỏ lọt dây vào cửa sổ lõi thép), nhưng cũng không được làm giảm quá thấp hệ số lắp đầy (tránh tình trạng làm giảm thấp công suất máy biến áp, không tận dụng kích thước sẵn có của lõi thép)

Bước 5: Ước lượng công suất biểu kiến nhận được từ phía thứ cấp máy biến áp

Với các kết quả tính được trong bước 4, dựa vào tiết diện dây trần ở phía sơ cấp

và thứ cấp, giá trị mật độ dòng điện đã chọn, chúng ta tính dòng điện định mức qua dây quấn mang đầy tải (tải đúng định mức)

- Kích thước và vật liệu làm khuôn quấn dây

- Bề dày giấy cách điện giữa các lớp dây quấn

 Với khuôn quấn dây chúng ta lựa chọn theo các phương án sau:

 Phương án dùng khuôn nhựa đúc sẵn

Chúng ta có thể dùng khuôn nhựa đúc sẵn khi kích thước khuôn tương thích với kích thước lõi thép Chọn theo phương án này không tốn thời gian làm khuôn nhưng phải thực hiện công tác chuẩn bị làm sạch các cạnh khuôn nhựa trước khi quấn dây

Vì khả năng chịu nhiệt của khuôn nhựa không cao so với các loại vật liệu cách điện khác: carton cách điện… đồng thời để tạo dễ dàng trong quá trình chế tạo, bề dày của khuôn nhựa thường bằng hay lớn hơn 1mm; như vậy chiều cao

của dây quấn sẽ nhỏ hơn chiều cao cửa sổ lõi thép làm giảm thấp số vòng dây quấn cho mỗi lớp

Điều cuối cùng cần quan tâm khi chọn khuôn là chú ý đến bề dày

b của lõi thép Giá trị bề dày lõi thép xác định trong quá trình tính toán số vòng dây

sẽ nhỏ hơn bề dày lõi thép biến áp thực tế

Tóm lại, trước khi thi công chúng ta nên ghép toàn bộ các lá thép vào khuôn nhựa để xác định khả năng chứa của khuôn Nếu khuôn quá rộng so với

bề dày cuả lõi thép dễ sinh ra hiện tượng rung và tiếng ồn ở tần số thấp khi biến áp vận hành Ngược lại nếu khuôn quá hẹp, chúng ta không thể ghép toàn bộ lá thép vào khuôn, như vậy số liệu tính toán sẽ sai lệch

Hình 2.3: Khuôn nhựa dùng quấn dây và phương pháp ghép thử lõi thép và khuôn

Trong hình 2.3 trình bày dạng khuôn nhựa các vị trí cần làm sạch trước khi thi công, cách ghép thử lõi thép vào khuôn nhựa Kích thước của khuôn dùng quấn dây được trình bày trong hình 2.4

Hình 2.4: Chiều cao hiệu dụng dây quấn

Khi tính toán số vòng dây quấn trên một lớp, chiều cao quấn dây được xác định theo kích thước đã trừ đi bề dày của khuôn quấn (phần khuôn che phía trên 2 mặt của bộ dây) Gọi chiều cao quấn dây là chiều cao hiệu dụng Hhd, ta có:

Hhd = h-2.(bề dày khuôn quấn dây) (2.22)

 Phương án gia công khuôn quấn dây bằng giấy cách điện

Khi dùng giấy cách điện làm khuôn quấn dây máy biến áp, ta phải chọn giấy có độ dày khoảng 1mm (nếu khuôn 1 lớp) hoặc 0,5mm (khi thực hiện khuôn có 2 lớp) Giấy cách điện làm khuôn phải cứng, có độ bền cơ học

Trong hình 2.5 trình bày trình tự thực hiện khuôn quấn dây làm bằng giấy cách điện, khi thực hiện chúng ta cần chú ý đến các điểm sau:

- Lõi gỗ phải có kích thước quan hệ với kích thước lõi thép như sau:

+ Kích thước a’ của lõi gỗ phải lớn hơn kích thước a của lá thép khoảng 0,5mm

+ Kích thước b’ phải lớn hơn kích thước toàn bộ lá thép E ghép sát lại, kích thước này lớn hơn kích thước b dùng trong tính toán tiết diện lõi thép

+ Kích thước h của lõi gỗ bằng độ cao h của cửa sổ lõi thép

- Bề rộng của tấm giấy cách điện dùng làm ‘tai’ của khuôn quấn dây, dùng cho các cạnh dây quấn tránh xây xát với lá thép trong quá trình lắp ghép, phải có bề rộng bằng với bề rộng của cửa sổ lõi thép

- Phải dùng keo dán lớp giấy gấp mí của khuôn quấn dây Lớp gấp

mí phải luôn nằm bên phía cánh a của lõi thép

- Dùng keo dán định vị các lớp giấy cách điện (‘tai’ của khuôn quấn) vào khuông quấn dây

- Sau khi thực hiện, chờ cho các lớp keo khô hẳn, cho lõi gỗ thoát khỏi khuôn giấy và dùng lá thép E ướm kiểm tra lại điều kiện bỏ lọt lá thép E vào khuôn quấn dây Nếu cần thiết dùng kéo tỉa định hình những vị trí dư thừa Sau khi cho lá thép E vào khuôn, kiểm tra độ cao của khuôn phải cao bằng hay thấp hơn chiều cao h của cửa sổ lõi thép (xem hình 2.6)

Hình 2.5: Phương pháp thực hiện khuôn quấn dây

Hình 2.6: Thoát lõi gỗ và ướm thử lá thép E vào khuôn quấn dây

Dựa vào kích thước khuôn ta xác định số vòng dây cho mỗi lớp dây quấn và

bề dày tính toán cho bộ dây

- Số vòng dây quấn cho một lớp dây quấn thứ cấp:

cd

hd k d

N SL

N SL

e: bề dày cuộn dây quấn có tính luôn cách điện giữa các lớp dây quấn

ecđ1: bề dày lớp cách điện giữa các lớp dây quấn sơ cấp

ecđ2: bề dày lớp cách điện giữa các lớp dây quấn thứ cấp Thông thường với máy biến áp 1 pha công suất dưới 50VA, dây quấn sơ cấp

có thể không cần cách điện các lớp, để tránh làm tăng bề dày cuộn dây do giấy cách điện lớp tạo ra Chỉ cần cách điện lớp giữa các dây quấn sơ cấp và thứ cấp Với công nghệ này khi thi công cần rãi đều số vòng dây quấn trên mỗi lớp trong quá trình quấn dây; đồng thời phải tẩm cách điện thật kỹ Với các biến áp công suất lớn

từ 100VA trở lên, chúng ta nên dùng cách điện giữa các lớp trong mỗi cuộn dây; bề dày cách điện phụ thuộc vào khoảng điện áp chênh lệch giữa 2 lớp dây quấn Nếu điện áp chênh lệch giữa 2 lớp không quá 600V, ta có thể chọn giấy presspahhn có

độ dày cách điện khoảng 0,1mm

- Kiểm tra lại hệ số lắp đầy tính theo bề dày chiếm chỗ của cuộn dây so với

bề rộng cửa sổ lõi thép

Trong trường hợp này, nếu không để ý đến bề dày của khuôn quấn dây, chúng ta có hệ số lắp đầy cửa sổ lõi thép tính theo bề dày chiếm chỗ của cuộn dây quấn biến áp như sau:

Klđcs=

c

e

(2.28) Giá trị cho phép của hệ số Klđcs = (0,75÷0,82) Nếu giá trị tính toán được nhỏ hơn khoảng giá trị cho phép, chúng ta chưa tận dụng hết khả năng của lõi thép, ngược lại nếu giá trị tính toán lớn hơn khoảng giá trị cho phép thì cuộn dây có khả năng không bỏ lọt cửa sổ

Đến bước này, nếu giá trị tính toán đã thỏa, chúng ta tiến hành sang phần thi công quấn dây biến áp

2.2 Tóm tắt các bước tính toán số liệu dây quấn máy biến áp 1 pha

Bước 1: Xác định tiết diện thực của lõi sắt (S 0 )

Căn cứ vào kích thước lõi sắt a, b xác định kích thước lõi sắt nơi quấn dây

Sau đó trừ đi phần lớp cách điện, oxit trên bề mặt lá sắt để còn lại tiết diện thực của lõi sắt bằng công thức:

2 ,

Bước 2: Tính số vòng dây mỗi volt

Ta có:

0

4

50.44,4

10

S B

Bước 4: Tính số vòng dây cuộn thứ cấp W 2

Khi tính số vòng dây của cuộn thứ cấp cần phải dự trù tăng thêm một số vòng dây để bù trừ sự sụt áp do trở kháng của cuộn thứ cấp

Độ dự trù điện áp ∆U2 được chọn theo bảng 2

Bảng 2: Cho phép chọn ∆U2 theo công suất biểu kiến

Bước 5: Tính tiết diện dây sơ cấp và thứ cấp

Khi tính tiết diện dây nên căn cứ vào điều kiện làm việc của máy biến áp, công suất… mà chọn mật độ dòng J cho phù hợp để khi máy biến áp vận hành định mức, dây dẫn không phát nhiệt thoái hóa hơn 800C

Bảng 3:

Nếu máy biến áp làm việc ngắn hạn 3÷5 giờ, thông gió tốt nơi để máy biến

áp Có thể chọn J=5A/mm2 để tiết kiệm khối lượng dây đồng

Tiết diện dây sơ cấp được xác định theo mật độ dòng J

J U

P s

1

2 1

d1 = 1,13 s1 ; d1 = 1,13 s2

Bước 6: Kiểm tra lại khoảng trống chứa dây

Trước hết, xác định cách bố trí cuộn dây sơ cấp, thứ cấp quấn chồng lên nhau hoặc quấn 2 cuộn rời ra Trên cơ sở đó chọn chiều dài L của cuộn sơ cấp, thứ cấp quấn dây trên khuôn cách điện

 Bề dày của cuộn sơ cấp W 1

L W

Dây bọc cotton: ecd = 0,15÷0,4mm

Số lớp dây ở cuộn sơ cấp:

lop lop

W

W N

 Bề dày toàn bộ của cả bộ dây quấn

Tùy theo sự bố trí cuộn dây sơ cấp và thứ cấp mà tính bề dày cuộn dây Do bố trí hai cuộn dây quấn chồng lên nhau nên ta có:

t

 = (1,1÷1,25).(ek+12e cd1e cd2)

So sánh bề dày cuộn dây εt với bề rộng cửa sổ nếu εt < c thì thỏa điều kiện cho phép tiến hành quấn dây

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200

3.1 Khái niệm chung

Viết tắt của chữ Programmable Logic Controller, đây là bộ điều khiển logic

dựa trên công nghệ vi điều khiển Một hệ thống PLC là một mạch tích hợp của

nhiều bộ phận bao gồm xử lý số học, điều khiển bộ nhớ, và các thiết bị nhập –

xuất v.v…, chức năng chính mà bất kỳ PLC nào cũng phải có là thu nhập các tín

hiệu đầu vào, căn cứ vào yêu cầu chương trình trong PLC mà thực hiện so sánh,

tính toán và xuất các tín hiệu đóng ngắt đầu ra cho phù hợp Chương trình trong

PLC là do người sử dụng thực hiện bằng một hệ thống ngôn ngữ lập trình dựa

trên quy trình của một sơ đồ điều khiển bất kỳ, chương trình sau khi viết xong

được dịch ra mã máy và nạp vào bộ nhớ chương trình (EEPROM-Electrical Erase

Programmable Read Only Memory hay còn gọi là ROM điện) của PLC ( các PLC

khác nhau có dạng ngôn ngữ lập trình khác nhau) PLC cho phép nối trực tiếp

những cơ cấu tác động đóng ngắt có công suất nhỏ ở ngõ ra và những mạch

chuyển đổi ngõ vào, đối với các mạch có công suất lớn khi cần ghép nối với PLC

cần có mạch điện tử trung gian

3.2 Ứng dụng PLC vào các quy trình điều khiển tự động

Tự động hoá là một trong những yêu cầu căn bản của một nền công ngiệp

phát triển, đối với tự động hoá các quy trình điều khiển sẽ chính xác hơn, các sản

phẩm làm ra sẽ có chất lượng đồng nhất hơn và quan trọng nhất là do tiết kiệm

được chi phí nhân công và tiêu hao vật tư nên các sản phẩm này sẽ có giá thành rẻ

hơn các sản phẩm cùng loại sản xuất bằng tay

Tự động hoá giải phóng người lao động khỏi những công việc nặng nhọc

và nguy hiểm, tạo điều kiện cho họ có nhiều thời gian hơn để nghiên cứu và cải

tiến các quy trình tự động hoá ngày càng tốt hơn

Ngày nay với sự phát triển của xã hội, nhu cầu về cuộc sống ngày càng

cao, tự động hoá không chỉ là ứng dụng trong công nghiệp mà xuất hiện ở khắp

mọi nơi, phục vụ cho mọi nhu cầu dân dụng của cuộc sống

Trong giai đoạn ban đầu (khoảng cách giữa những thập niên 50 của thế kỷ

20) trong các quy trình sản xuất của các ngành công nghiệp một hệ thống điều

khiển tự động là tổ hợp phức tạp của các rơle điện cơ Tuy nhiên các hệ thống có

một số nhược điểm:

- Kích thước quá lớn và quá phức tạp đối với các hệ thống lớn, khó kiểm

soát, thời gian lắp đặt lâu

- Khi hoạt động xuất hiện hiện tượng hao mòn các tiếp điểm đóng ngắt

nên yêu cầu bảo dưỡng duy tu thường xuyên, tuổi thọ thiết bị thấp

Hệ thống điều khiển rơle là một hệ thống điều khiển theo quy trình

cứng có chức năng cố định, khi có yêu cầu thay đổi bất kỳ về quy trình hoạt động

thì chỉ thực hiện bằng cách nối lại hệ thống dây dẫn hoặc thay đổi thành hệ thống

Các khuyết điểm của hệ thống sử dụng rơle được khắc phục khi công

nghệ mạch tích hợp ra đời vào những năm cuối thập niên 60 đầu thập niên 70, với

một mạch tích hợp người ta có thể kết hợp một lượng lớn Transistor trên một vi

mạch, các bộ PLC ra đời dựa trên công nghệ này PLC được ứng dụng rộng rãi

trong các hệ thống tự động hoá do thỏa mãn được các tính năng yêu cầu mà các

rơle điện không có:

- Độ tin cậy cao, khả năng kháng nhiễu tốt, không cần kiểm tra bảo

dưỡng định kỳ

- Nhiều chức năng, có thể dùng để tính toán, so sánh các biến trạng thái

với đáp ứng thời gian nhanh do xử lý bằng tín hiệu điện tử

- Có khả năng cập nhật chương trình điều khiển do bộ nhớ chương

trình lưu trữ bằng EEPROM

- Lắp đặt đơn giản, kích thước hệ thống nhỏ, tiết kiệm không gian, dễ

dùng, cải tiến quy trình sản xuất, thay đổi thông số chương trình khi có yêu cầu

bằng việc thêm vào các môđun mở rộng và cấu trúc lại chương trình điều khiển

- Có khả năng nối mạng với các PLC theo mạng chủ tớ (Master- Slave)

hay mạng ngang cấp

- Dùng PLC ta có thể không cần đến các bộ rơle trung gian, thời gian,

các bộ đếm do chúng được tích hợp trong bộ nhớ của PLC

- Với các ưu điểm trên, dần dần các hệ thống điều khiển bằng PLC đã

thay thế cho điều khiển bằng rơle, trải qua nhiều giai đoạn, PLC hiện nay rất đa

dạng về tính năng với nhiều chủng loại do nhiều tập đoàn thiết bị điện sản xuất

Hiện nay trên thị trường Việt Nam có thể tìm thấy OMRON và MITSUBISHI của

Nhật, SIEMENS và FESTO của Đức, SCHNEIDER và TELEMECANIQUE của

Pháp, AB (Allen-Bradley) của Mỹ và một số thương hiệu của Trung Quốc, Đài

Loan v.v… Các PLC của từng hãng khác nhau có các tính năng khác nhau, một số

PLC còn được nhà sản xuất cung cấp phần mềm mô phỏng (Run Time Screen) trên

máy vi tính (PC) kèm theo phần mềm lập trình nhằm giúp người sử dụng dễ dàng

kiểm tra chương trình điều khiển mà không cần thi công mạch điều khiển thực tế

như họ PLC của hãng SCHNEIDER

Đối với mỗi thương hiệu PLC, tuỳ theo nhu cầu của người sử dụng mà

có nhiều chủng loại PLC khác nhau của cùng một hãng, lấy ví dụ với hãng

SIEMENS có họ PLC S7-200 dùng cho các quy trình vừa và nhỏ, họ PLC S7-300

dùng cho các quy trình lớn Trong cùng họ PLC, căn cứ vào số đầu vào và ra

(Input/ Output) và khả năng lưu trữ bộ nhớ cũng phân ra làm nhiều dòng PLC

khác nhau, đáp ứng mọi nhu cầu của người sử dụng, cụ thể như họ PLC S7-200

có dòng 21x bao gồm CPU 212, 214, 215, 216, dòng 22x bao gồm 221, 222, 224,

226 v.v…

3.3 Giới thiệu về họ PLC S7- 200

Như đã trình bày, họ S7_200 của hãng SIEMENS dùng cho việc điều khiển

các quy trình sản xuất nhỏ ( Micro Programmable Logic Controller) Các PLC

trong họ này có cấu trúc nhỏ gọn, dễ mở rộng, ít tốn kém

3.3.1 Phân loại PLC S7-200

Họ PLC S7-200 bao gồm hai dòng khác nhau, dòng cũ là dòng 21x bao gồm

CPU 212, 214, 215, 216 các CPU này chạy trên chương trình

STEP7-Micro/Win16 vào giữa năm 2000 SIEMENS cho ra đời dòng 22x chạy trên

chương trình ứng dụng STEP7-Micro/ Win32, dòng 22x bao gồm CPU 221, 222,

224, 226 Mỗi CPU trong cùng một dòng sử dụng chung một tập lệnh, chúng chỉ

khác nhau về số đầu vào ra (I/O) và dung lượng bộ nhớ chương trình cũng như bộ

nhớ dữ liệu, tuỳ theo yêu cầu của quy trình điều khiển mà ta có sự lựa chọn chủng

loại PLC phù hợp sao cho đạt được hiệu quả kinh tế cao nhất

Hình dạng một PLC của họ S7-200

3.3.2 Các đặc điểm của CPU S7-200

Theo nguyên tắc tiếp thu công nghệ mới, dòng 22x của họ S7-200 được

chọn để giới thiệu trong đề tài luận văn này

Các đầu vào và ra cục bộ ( I / O) trên CPU

Analog

Các lệnh Tốc độ sử lý

2 (20 KHz, Dùng choDC)

2 (20 KHz, Dùng choDC)

2 (20 KHz, Dùng choDC) Định thời

gian ngắt

2 (từ 1 ms tới 255ms)

2 (từ 1 ms tới 255ms)

2 (từ 1 ms tới 255ms)

2 (từ 1 ms tới 255ms) Ngắt phần

cứng đầu vào

4, có bộ lọc đầu vào

4, có bộ lọc đầu vào

4, có bộ lọc đầu vào

4, có bộ lọc đầu vào Đồng hồ

thời gian

thực

Có ( dạng ngăm đựng)

Có (dạng ngăn đựng)

Có (bên trong) Có (bên trong)

Mật mã bảo

mật

3.3.3 Giao thức kết nối truyền thông cho PLC

Giao thức thường gặp là kết nối PLC với máy vi tính PC (personal

computer), một hệ thống cơ bản bao gồm một CPU S7-200, một máy vi tính sử

dụng phần mềm STEP7-Micro/Win 32 bản 3.1, một cáp truyền thông Máy vi

tính cần một trong các thành phần sau để giao tiếp với PLC:

a) Cáp CP/PPI (do PLC thông qua liên kết RS485 nhưng máy tính chỉ

có RS232 nên phải dùng cáp chuyển đổi) Các bước thực hiện:

- Đặt tốc độ truyền (baud rate) cho cáp PC/PCI, có hai tốc độ truyền là 9600

b) Giao tiếp qua card MPI/CP, cần các thành phần sau

Một bộ xử lý đa truyền thông (CP) và cáp giao tiếp nhiều điểm (MPI) hay

một card (MPI) và một cáp sử dụng cho card MPI

3.3.4 Cấu trúc bộ nhớ PLC S7-200

Một PLC bất kỳ đều có các thành phần cấu tạo như sau:

Các thành phần cấu tạo PLC có chức năng như sau:

CPU: Bộ xử lý trung tâm (Center Processing Unit), nó điều khiển mọi hoạt

động của PLC theo chương trình đề ra, thực hiện tính toán so sánh, định thời gian,

đếm các tín hiệu đầu vào tốc độ xung Clock cấp từ mạch thạch anh

Bộ nhớ nằm bên trong CPU bao gồm bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu,

mỗi vùng có các chức năng và nhiệm vụ khác nhau

Bộ nhớ chương trình dùng chứa chương trình điều khiển và xử lý dữ liệu

Chương trình này được CPU sử dụng mỗi khi PLC hoạt động Để đảm bảo

tính an toàn khi có sự cố mất điện, bộ nhớ chương trình được sử dụng bằng

EEPROM (Electrical Ereasable Programmable Read Only Memory) Khi nạp

chương trình vào PLC chương trình được trữ trong bộ nhớ này

Bộ nhớ dữ liệu dùng chứa các thông số của chương trình trong quá trình

hoạt động như trạng thái các biến, giá trị đếm tức thời của Timer và Couter v.v

Khi nguồn điện cấp cho PLC bị mất nội dung của bộ nhớ dữ liệu vẫn được duy trì

vài ngày nhờ một tụ điện Bộ nhớ dữ liệu được sử dụng bằng Ram (Random

miền nhớ này có thể truy cập theo bit, byte (8bit), word (2byte), doubleword

(2word) Vùng dữ liệu lại được chia thành nhiều miền nhớ nhỏ với các công dụng

riêng như sau:

+ V (Variable Memory) : Vùng nhớ biến

+ I (Input Image Register) : Vùng nhớ ảnh ngõ vào

+ Q (Output Image Register): Vùng nhớ ảnh ngõ ra

+ M (Internal Memory Bit) : Vùng nhớ nội

+ SM (Special Memory Bit) : Vùng nhớ đặc biệt

- Vùng đối tượng: Chứa các thông số của Timer, Couter, các bộ đếm cao tốc, các ngõ ra Analog, các thanh ghi tích luỹ, các hằng số được chứa trong

vùng nhớ này

Vùng nhớ EEPROM được chia thành 3 vùng, vùng chương trình, vùng tham

số của CPU, vùng dữ liệu Về bản chất các vùng nhớ của bộ nhớ EEPROM hoàn

toàn giống như vùng như RAM EEPROM dùng để nạp lại chương trình và một

số nội dung cho vùng nhớ RAM bị mất nguồn nuôi

Các vùng nhớ của S7_200

3.3.5 Cách lưu trữ và hoạt động của S7-200

Một chương trình của PLC S7-200 bao gồm 3 thành phần cơ bản:

- Nội dung chương trình chính (User Progam)

- Dữ liệu chương trình (Data Block)

- Các tham số của CPU (CPU Configuration)

Khi nạp chương trình từ máy tính vào CPU, các phần trên được nạp vào

miền nhớ RAM của CPU, CPU cũng tự động sao lưu các yếu tố này vào miền

nhớ EEPROM (trong đó Data Block được nạp tới giới hạn của vùng nhớ V) cho

mục đích lưu trữ lâu dài

Tải chương trình vào CPU

Khi đọc chương trình vào CPU, các tham số của CPU được đưa ra từ RAM

trở lại máy tính, còn chương trình và dữ liệu chương trình (Data Block) được đưa

về máy tính từ EEPROM

Đọc chương trình từ CPU

Khi CPU đang hoạt động, nếu bị mất nguồn nuôi CPU sẽ tự động sao lưu 14

byte của vùng nhớ M (MB0MB13) vào EEPROM:

Sao lưu các thành phần của vùng nhớ Bít (Bit Memory) vào EEPROM khi

nguồn tắt Khi có nguồn cấp trở lại, CPU nạp lại chương trình vào các tham số của

CPU từ vùng EEPROM vào RAM

Nạp lại chương trình và tham số cho CPU khi có điện

Khi được cấp nguồn lại sau khi mất điện, CPU kiểm tra RAM để xác minh

rằng dữ liệu vẫn tồn tại trong RAM nhờ tụ điện Nếu điện cấp cho RAM vẫn được

duy trì tức miền nhớ được giữ lại (retentive) không đổi, CPU chỉ cần nạp miền

nhớ không được giữ lại (non-retentive) của vùng nhớ V từ EEPROM tới RAM

Nạp lại chương trình sau khi mất nguồn nuôi với RAM vẫn được duy trì

bằng tụ điện

Nếu toàn bộ nội dung RAM không được giữ lại (trường hợp mất nguồn nuôi

một thời gian dài), CPU sẽ xoá nội dung RAM (bao gồm cả vùng retentive và

non-retentive) và bít nhớ báo mất dữ liệu SM0.2 được set lên (Retentive Data

Lost Memory Bit) trong chu kỳ quét đầu tiên của PLC, khi đó dữ liệu trong

EEPROM được chép tới RAM

Chúng ta có thể định nghĩa 6 vùng giữ lại đặt cho các miền nhớ sao cho các

miền nhớ này được tự động sao lưu mỗi chu kỳ quét Các miền có thể định nghĩa

là: vùng V, M, C và T Đối với các bộ định thì (sẽ trình bày sau) chỉ có Retentive

Timer (TORN) có thể sao lưu Trong chương trình STEP7-Micro/Win 32, mặc

định rằng 14 byte đầu tiên của vùng nhớ M là non-retentive, 14 byte này sẽ không

tự động sao lưu vào EEPROM khi CPU bị mất nguồn nếu không định nghĩa dạng

mặc định (default) trong System Block Đối với Time và Couter chỉ sao lưu giá trị

đếm tức thời, không sao lưu bit trạng thái

Ngoài ra để lưu trữ, chúng ta có thể dùng Memory Cartridge để lưu trữ

chương trình Nguyên lý đọc và ghi vào Memory Cartridge được trình bày bên

dưới

Lưu trữ bộ nhớ CPU vào Memory Cartridge

Chú ý: khi nạp dữ liệu vào Memory Cartridge, CPU phải ở trạng thái STOP

(sẽ trình bày ở sau) Khi đọc dữ liệu vào Memory Cartridge, RAM phải được xóa,

tất cả dữ liệu trong Memory Cartridge được chép đến RAM và từ RAM, nội dung

chương trình (User Program), các tham số của CPU (CPU Configuration) và dữ

liệu chương trình (data block) được chép đến EEPROM

Đọc dữ liệu từ Memory Cartridge

3.4 Lập trình cho CPU S7-200

Một CPU S7-200 với phần mềm STEP7-Micro/Win 32 cung cấp cho người

sử dụng 3 phương thức lập trình là dạng LAD, STL và FBD với thiết lập SIMATIC

và IEC 1131-3:

3.4.1 Lập trình theo kiểu danh sách lệnh (Statement List Editor)

Phương thức này biểu diễn chương trình điều khiển bằng các dòng lệnh liên

tiếp mỗi dòng lệnh là nội dung mà các thao tác mà CPU phải tác động đến các đối

tượng lệnh (toán hạng) Nói chung, STL dành cho những người có kinh nghiệm lập

trình, đây là ngôn ngữ thuần tuý của CPU Đối tượng lệnh bao gồm hai thành phần,

phần đầu tên và loại đối tượng lệnh, phần sau là tham số xác định cụ thể đối tượng

lệnh (địa chỉ đối tượng)

VD: IB5 (trong đó IB là loại đối tượng và 5 là tham số)

VD về một chương trình dạng STL Các đặc điểm chính cần biết khi chọn phương pháp lập trình dạng STL:

- STL thích hợp cho các lập trình viên có kinh nghiệm

- STL có thể cho phép bạn giải quyết các vấn đề không thể thực hiện

dễ dàng bằng dạng LAD hay FBD

- Chỉ sử dụng được STL với thiết lập SIMATIC

- Trong khi luôn có thể sử dụng dạng STL để hiển thị một chương trình viết bằng dạng LAD hay FBD, điều ngược lại thì không luôn đúng Không thể

luôn sử dụng dạng LAD hay FBD để hiển thị một chương trình viết bằng dạng

STL

3.4.2 Lập trình theo biểu đồ hình thang (Ladder Logic Editor)

Đây là phương thức lập trình bằng hình ảnh được dử dụng thông dụng bởi

nhiều lập trình viên tại các nhà máy, xí nghiệp Phương pháp này biểu thị chức

năng điiều khiển bằng các ký hiệu sơ đồ mạch điện như tiếp điểm, cuộn dây v.v…

Khi viết chương trình dạng LAD ta tiến hành sắp xếp các khối hình thành một hệ

thống Logic (Network Logic) để có thể thực hiện yêu cầu đề ra Chương trình được

xử lý một Network tại một thời điểm từ trái sang phải và từ trên xuống dưới, khi

CPU xử lý tới cuối chương trình nó lại thực hiện từ đầu chương trình Các khối

lệnh hình ảnh có thể là các tiếp điểm, cuộn dây hoặc các khối hình hộp:

- Các tiếp diểm (Contacts): là biểu tượng mô tả tiếp điểm của rơle bao gồm các tiếp điểm thường đóng và các tiếp điểm thường mở

- Các cuộn dây (Coils): là biểu tượng của rơle được mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho rơle

- Các khối hình hộp (Boxes): mỗi khối mô tả một chức năng khác nhau như so sánh, Timer, Counter, các phép toán v.v… Các chức năng này được

thực hiện khi có dòng điện chạy tới

Các đặc điểm chính cần biết khi chọn phương pháp lập trình dạng LAD:

- Dạng LAD dể dàng cho người bắt đầu sử dụng

- Vấn đề mô tả bằng đồ hoạ dễ dàng và được sử dụng phổ biến hơn

- Dạng LAD có thể sử dụng được cả hai thiết lập SIMATIC và IEC 1131-3

- Luôn sử dụng dạng STL để hiển thị chương trình viết bằng dạng

LAD

3.4.3 Lập trình theo kiểu biểu đồ hình khối (Function Block Diagram)

STEP7-Micro/Win 32 cho phép tạo các lệnh như các hộp Logic giống với

các biểu đồ cổng chung Trong FBD không có công tắc (contact) và cuộn dây

(coils) như dạng LAD nhưng có các lệnh tương đương xuất hiện như các hộp lệnh

Logic của chương trình nhận được từ sự liên kết giữa các hộp lệnh, vd đầu ra từ

một lệnh (như hộp lệnh END) có thể sử dụng làm điều kiện cho một lệnh khác (như

Timer) để tạo sự điều khiển hợp lý Khái niệm liên kết cho phép giải quyết một

trạng thái rộng của vấn đề logic

Một chương trình dạng FBD

Các đặc điểm chính cần biết khi chọn phương pháp lập trình dạng FBD:

- Dạng đồ hoạ logic bằng cổng thích hợp để theo dõi chương trình

- Dạng FBD có thể sử dụng được cả hai thiết lập SIMATIC và IEC113-3

- Luôn sử dụng dạng STL để hiển thị chương trình viết bằng dạng FBD

) Phương pháp lập trình theo kiểu danh sách lệnh (STL) sử dụng vùng ngăn xếp logic (Stack Logic) của CPU để giải quyết các thao tác

Logic Ngăn xếp logic là một hệ thống gồm 9 bit xếp chồng lên nhau, các

thuật toán liên quan đến ngăn xếp logic chỉ làm việc với bit đầu tiên và

bit thứ hai của ngăn xếp Khi có yêu cấu phối hợp hai bit đầu tiên của

ngăn xếp thì ngăn xếp sẽ được kéo lên 1 bit các dạng LAD và FBD tự

động chèn các lệnh vào toán hạng Stack, trong STL phải thực hiện chèn

vào vùng Stack bằng các lệnh

Cấu trúc chung cho một chương trình của CPU S7-200:

Chương trình chính mỗi vòng quét thực hiện một lần

Chương trình con thứ nhất thực hiện mỗi khi được gọi từ chương trình chính

Chương trình con thứ hai thực hiện mỗi khi được gọi từ chương trình chính

Chương trình con thứ n thực hiện mỗi khi được gọi từ chương trình chính

Chương trình xử lý ngắt thực hiện mỗi khi chương trình ngắt xảy ra

Chương trình xử lý ngắt thực hiện mỗi khi sự kiện ngắt xảy ra

Main Program (Không cần lệnh kết thúc không điều kiện)

SBR0 (Không cần lệnh kết thúc không điều kiện)

SBR1 (Không cần lệnh kết thúc không điều kiện)

SBRn (Không cần lệnh kết thúc không điều kiện)

INT 0 (Không cần lệnh kết thúc không điều kiện)

INT 1 (Không cần lệnh kết thúc không điều kiện)

3.5 Tập lệnh của CPU S7-200 (22x)

3.5.1 Các lệnh về bit

a) Các tiếp điểm chuẩn

Các lệnh này nhận giá trị chuyển đến từ vùng nhớ hay thanh ghi ảnh nếu

kiểu dữ liệu là I hoặc Q

Tiếp điểm thường mở: Các tiếp điểm này đóng khi bit logic có giá trị 1

Tiếp diểm thường đóng: Các tiếp điểm này đóng khi bit logic có giá tri 0

Ở dạng LAD: Tiếp điểm thường đóng và thường

mở thể hiện bằng công tắc

Ở dạng FBD: Tiếp điểm thường đóng thể hiện bằng khối AND/OR, các lệnh này thao tác các tín hiệu Boolean với cú pháp giống như dạng LAD Tiếp điểm thường mở được xây dựng bằng các biểu tượng phủ định lại chân của tín hiệu vào Đầu vào cả AND hoặc

OR có thể mở rộng đến cả 7 ngõ vào

Ở dạng STL: Tiếp điểm thường đóng thể hiện bằng các lệnh Load, And và Or, tiếp điểm thường mở thể hiện bằng lệnh Load Not, And Not và Or Not Các lệnh này đưa giá trị của bit n (đối với tiếp điểm thường mở) và Not của bit n (đối với tiếp điểm thường đóng) lên đỉnh vùng Stack

b) Tiếp điểm tức thời

Lệnh tức thời xử lý giá trị khi có yêu cầu tại các ngõ vật lý không cần cập

nhật thông qua thanh ghi ảnh (tức xử lý tại thời điểm khác không phải thời điểm

nhập/xuất của vòng quét)

Tiếp điểm thường mở tức thời: Các tiếp điểm này đóng khi giá trị vật lý

Ở dạng STL: Tiếp điểm thường mở tức thời thể hiện bằng một chuỗi các lệnh Load Immediate, And Immediate và Or Immediate

Tiếp điểm thường đóng tức thời thể hiện bằng các lệng Load Not Immediate, And

Not Immediate, Or Not Immediate Khi thực hiện các lệnh này, giá trị ngõ vào

vật lý (đối với tiếp điểm thường mở tức thời) và Not của giá trị ngõ vào vật lý

(đối với tiếp điểm thường đóng tức thời) được đưa lên đỉnh vùng Stack

c) Tiếp điểm NOT

Tiếp điểm này lấy đảo của trạng thái trước nó nghĩa là nếu phía trước tiếp

điểm Not được nối nguồn thì phần phía sau tiếp điểm Not không được nối nguồn và

ngược lại

Ở dạng LAD: Lệnh NOT thể hiện bằng công tắc

Ở dạng FBD: Lệnh NOT sử dụng một biểu tượng phủ định tại đầu vào khối Boolean

Ở dạng STL: Lệnh NOT thay đổi giá trị đỉnh vùng Stack từ 0 lên 1hoặv từ 1 xuống 0

Toán hạng: Không có

Kiểu dữ liệu: Không