Vi điều khiển và PLC - Bài tập tuyển chọn: Phần 2

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:51

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nối tiếp nội dung phần 1, phần 2 cuốn sách "Bài tập Vi điều khiển và PLC" giới thiệu tới người đọc các bài tập PLC bao gồm: Giới thiệu chung về PLC, điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha quay thuận nghịch, điều khiển hệ thống bơm nước nhà cao tầng,.... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Vi điều khiển và PLC - Bài tập tuyển chọn: Phần 2

B à i tậ p s ố 1 GIỚI THIỆU CHUNG VÊ PLC ì . KHÁI NIỆM VÊ PLC PLC là chữ viết tắt của "Programmable Logic Controller" được hiểu là bộ điều khiển có khả năng lập trình được. Chương trình do con người lập ra và nạp vào bộ nhớ của PLC, sau đó PLC sẽ thực hiện logic của quá trình điều khiển, PLC thực chất là một môđun hoá của quá trình điều khiển thiết 6ị bằng vi mạch (IC). 2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình, đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ. Có rất nhiều các hãng sản xuất bộ điều khiển lập trình với nhiều version và khả năng ứng dụng khác nhau. Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens, Omron, Mitsubishi Electric, General Electric... 3. CÁC ỨNG DỤNG CỦA PLC Bộ điều khiển lập trình PLC được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là lĩnh vực điều khiển tự động. Chiếm một vị trí quan trọng trong công nghiệp được ứng dụng trong các lĩnh vực sau: - Hệ thống chiếu sáng cho cửa hàng, siêu thị, nhà hàng, khách sạn, công ty. - Điều khiển hệ thống cung cấp nước tự động. 91
- Tự động hoá các máy gia công cơ khí như: Máy khoan, máy tiện, máy phav. máy bào... - Điều khiển các thiết bị thuỷ lực và khí nén trong công nghiệp. - Tự dộng hoá quá trình lắp ráp các linh kiện điện từ. - Tụ động đóng mớ cứa công nghiệp cho các bãi xe. nhà ga. sân bay. khách sạn. - Diều khiên các thiết bị nâng chuyển như: Băng tái. thang máy. cầé cẩu, cân trục, máy xúc... - Tự động hoá quá trình phân loại sản phâm. - Điều khiển rôbốt tự động,... 4. ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA PLC 4.1. Ưu điểm Nhờ việc logic của quá trình điều khiển thực hiện bằng chưomg trình do con người tạo ra chứ không phải bằng dây nối như các hệ thống diều khiến nối cứng, do đó PLC có những ưu điểm sau: - Dễ dàng thay đôi công nghệ cũng như nội dung chương trinh thòng qua việc lập trình. - Độ tin cậy của hệ thống cao. - Tốc độ xử lý của PLC khá cao. - Tiêu tốn ít năng lượng. - Xử lý sự cố dễ và nhanh chóng do chi cần thay đổi lại chương trình khi PLC báo lỗi chứ không cần phải kiểm tra trên toàn hệ thống. - Đấu nối các thiết bị PLC đơn giản, rút ngẩn được thời gian lắp đặt công trình. - Kết cấu mạch nhỏ gọn, giảm được kích thước định hình. - Được ứng dụng điều khiển với phạm vi rộng trong toàn bộ các ngành công nghiệp. 92
- Dễ dàng thiết lập sự trao đổi thông tin với cẩc PLC khác và các máy tính PLC thông qua cổng kết nối. - Sử dụng PLC trong những hệ thống điều khiển phức tạp sẽ cho hiệu quả kinh tế cao hơn. giá thành hạ so với các phương pháp khác. = Thích ứng trong môi trường khắc nghiệt: nhiệt độ. độ ẩm, điện áp dao . áậtog, tiếng ồn. 4.2. Nhược điểm - Việc thiết kế, sửa chữa chương trình cho PLC đòi hỏi phải có đội ngũ cáribộ biết lĩnh vực tin học, cần phải có quá trình đào tạo. - Giá thành của một hệ thống tương đối cao. % CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA PLC PLC gồm 4 khối chức năng cơ bản sau: - Bộ xử lý trung tâm CPU. - Bộ nhớ chương trình (Program Memory). - Khối vào ra (In, out, put Block). - Khối nguồn cung cấp (Power Supply). 5.1. Khối nguồn cung cấp Đây là bộ nguồn có giải điện áp vào rất rộng (85-265VAC). Nó tạo ra nguồn cung cấp 24 VDC cho tất cả các môđun của PLC. Hoạt động xử lý tín hiệu bên trong PLC có mức điện áp: DC 5V và DC 24V (Điện áp cho TT1 và CMOS) trong khi tín hiệu bên ngoài có thể lớn hơn nhiều thường là: (24-r240)V với dòng lớn. 5.2. Bộ xử lý trung tâm CPU Bộ xử lý trung tâm (CPU-Central Proccessing Unit) điều khiển và quán lý tất cả các hoạt động bên trong của PLC. Việc trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và khối vào/ra được thực hiện thông qua hệ thống bus dưới sự điều khiển của CPU. 93
a. Cẩu tao của C P U m - 1 Bộ xử lý. - 1 Bộ nhớ trong (RAM). - Cờ, các bộ thời gian, bộ đếm. - Khối chức năng tiêu chuẩn (thực hiện cho hoạt động như nhân, mã hóa). - Bộ nhớ phụ. - Cổng cho lập trình, khối giao tiếp hoặc BUS của mạng (LAN với PLC b. B ộ n h ớ chư ơng trình Đó là nơi lưu giữ chương trình quyết định hoạt động của hệ thống I khiển. Trong bộ nhớ chương trình các lệnh được ghi tuần tự theo địa riêng bộ nhớ chương trình PLC thường là RAM. Với RAM này có thể ghi và xóa chương trình bất kỳ lúc nào, tuy nhiên khi mất nguồn nuôi dung lượng của RAM cũng bị mất, do đó người ta phải nạp vào PLC các khô làm nguồn nuôi dự trữ. c. M ôđun đầu vào/ra - Môđun đầu vào: Có chức năng chuẩn bị các tín hiệu bên ngoài chuyển vào bên trong cho PLC, nó chứa các bộ lọc và bộ thích ứng mói năng lượng, được thiết kế nhận được nhiều đầu vào. Các đầu vào được tra bị đèn LED để việc quan sát được tốt hơn. - Môđun đầu ra: Có cấu tạo tương tự như môđun đầu vào, nó được gói thẳng các thông tin đầu ra đến các phần tử kích hoạt các máy làm việc. Của đầu ra cũng được trang bị đèn LED hiển thị để việc quan sát dễ dàng. 6. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CHO PLC Để biểu diễn chương trình điều khiển trên PLC có 3 phương pháp biểu diễn chính là: 94
đô bậc thang LAD (Ladder Diagram). - Lưu đồ hệ thống điều khiển CSF (Control System Flowchart). - Liệt kê danh sách lệnh STL (Statement List). TRÌNH Tự CÁC BƯỚC LẬP TRÌNH PLC r • Xác định yêu cầu công nghệ. - Xác định và phân định đầu vào/ra cho PLC. - Soạn thảo chương trình với phần mềm trên máy tính. - Mô phỏng. - Đấu nối, vận hành. PHẦN MỀM LẬP TRÌNH CHO PLC OMRON Phần mềm lập trình trên máy tính, trong thực tế có nhiều loại do các R g sản xuất PLC khác nhau đưa ra. Đối với PLC của hãng OMRON ỊQ touờng dùng hai phần mềm lập trình trên máy tính sau: !.l. Phần mềm Syswin Syswin là một phần mềm lập trình cho PLC Omron dưới dạng Ladder jiJiagram thực thụ chạy trong Windows. Để cài đặt và chạy phần mềm này G đảm bảo máy tính có cấu hình tối thiểu như sau: ần + Windows 3.1,3.11, Windows 95, Windows 98 + >486 DX50 CPU + >8MB RAM + 10 MB đĩa cứng trống 8.2. Phần mềm CX-ONE CX-ONE là một bộ phần mềm được tích họp chặt chẽ nhầm đáp ứng những yêu cầu ngày càng cao trong tự động hóa công nghiệp và hỗ trợ các 95
thiết bị rất đa dạng của OMRON. Với các phần mềm này, người sử dụng cố trong tay những công cụ mạnh, sử dụng dễ dàng và liên tục được cập nhật, cái tiên. Bàng 2.1. Các phần mềm cơ bản của CX-ONE CX-Programmer cung cấp 1 nền tảng chung cho £2L phát triển chương trinh cho tất cả các loại PLC !*► '* Proaram m er Omron từ các loại micro P L C đến những loại PLC Duplex cao cấp. CX-Compolet cung cấp cho các nhà phát triển phần CX-Com D olet mềm các thành phần để trợ giúp việc phát triển các phần mềm kết nối với các bộ điều khiển cùa í i IV -< ,ặ O M RO N dùng các công cụ như Microsoft Visual Studio.Net. C X -R ep o rter CX-Reporter cho phép người sử dụng đọc và ghi dữ liệu từ P L C bằng Microsoft Excel mà không cần phải lập trình. ềsmm&xsmmmm CX-lntegrator giúp cấu hình các mạng công nghiệp C X -ln tegrator kết nối dùng P L C như Controller Link, DeviceNet, CompoNet, CompoWay, Ethernet, bao gồm cả các chức năng Routing Table Component và Data Link Component. CX-Process Tools lả cồng cụ đi kèm vỡi khối môđun. C X -P ro c e s s r+ m m H m m m at Tool P L C Loop Control Board/Unit của OM RON, cho tM » M>> phép tạo và thử các quy trình điều khiển tuần tự và vòng cũng như các khối chức năng cho khối này. CX-Motion giúp việc đặt thông số, theo dõi và lập trình với ngôn ngữ G-Code cho các bộ điều khiển C X -M otion chuyển động loại C S1- M C series của O M RON trờ nên dễ dàng và trực quan. C X -P o sitio n CX-Position trợ giúp đặt thông số, theo dõi và lập trình bằng ngôn ngữ G-Code cho các bộ điều khiển su chuyển động loại CJ1/CS1-NC series của OMRON. 96
CX-Simulator là phần mềm mô phỏng các loại PLC CX-Simulator CS1/CJ1 Series cùa OMRON. Nó cho phép mô phỏng hoạt động của P L C ngay trẽn máy tính mà không cần phải tải phần mềm vào phần cứng PLC, V I vậy rất thích hợp cho việc kiểm tra và sửa lỗi. Cx-Protocol giúp xây dựng các chương trình kết nối ■ với các thiết bị cùa hãng thứ ba qua giao tiếp nối tiếp CX-Protocol bằng các card truyền thông của họ P L C CS1/CJ1 & các họ PLC khác. Sau đó việc thực hiện truyền thông sẽ thực hiện bằng lệnh P M C R trong ngôn ngữ bậc thang. ( A n d b u » CX-Profibus trợ giúp việc đặt cấu hình, chỉnh sửa CX-Profibus thông số và chuẩn đoán và bảo tri Porỉĩbus. CX-Thermo là phần mềm dùng để đặt thông số cho CX-Thermo các thiết bị công. CX-Designer là phần mềm thiết kế các trang màn CX-Designer hình giao diện.
Bài tập số 2 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG c ơ KHÔNG ĐỒNG B ộ BA PHA QUAY t h u ậ n n g h ị c h 1. GIỚI THIỆU CHUNG Mạch điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha quay thuận nghịch hiện nay được sử dụng rất phổ biến trong các máy công cụ, đóng mở cổng tự động, máy nâng hạ, cầu trục v.v... Để thực hiện điều khiển các mạch điện này, người ta thường sử dụng; mạch điều khiển bằng tay thông qua hộp nút bấm, cuộn dây công tắc tơ, rơle (hình 2.1). A B C 98
2. YÊU CÂU CÔNG NGHỆ - Án nút mở máy, động cơ quay thuận 15 giây, dừng 2 giây trước khi quay ngược 15 giây. Dừng hẳn kết thúc 1 chu trình. Ấn nút dừng D hệ thống dừng làm việc. - Nếu trong quá trình làm việc có sự cố quá tải, rơle nhiệt tác động hệ thống dừng lại. 3. PHÂN ĐỊNH ĐẦU VÀO/RA + Đầu vào: Nút mở máy M = 000.01; nút dừng D = 000.03; tiếp điểm rơle nhiệt RN = 000.05. + Đầu ra: Cuộn dây công tắc tơ KT = 010.05; Cuộn dây công tắc tơ KN =010.07. 4. ĐẤU NỐI VÀO/RA CHO PLC 11 NC 10 NC 09 NC 08 07 07 06 06 05 RN 05 COM 04 04 D J = , 03 C P M 1A 03 02 02 M ■ ■ 01 CO M 00 01 -----|l||- COM CO M 2 4 V -D C - i 00 l_2 CO M -220V + Li - Hình 2.2. S ơ đồ đấu nối đầu vào/ra cho PLC mạch điện điều khiển động CO’ 3 pha quay thuận nghịch 99
5. CHƯƠNG TR ÌN H Đ IÊU KHIỂN 100
Bài tập số 3 ĐIÊU KHIẺN KHỞI ĐỘNG ĐỘNG c ơ ĐIỆN MỘT CHIÊU QUA BA CẮP ĐIỆN TRỞ 1. GIỚI THIỆU CHUNG Quá trình mở máy các động cơ điện, dòng khởi động thường tăng lên lởn so với dòng định mức. Dòng khởi động lớn có ảnh hưởng xấu đến độ bền của các động cơ điện. Do vậy tron thực tế đế làm L'iảm dòng khởi động, người ta thường sử dụng các biện v .ap như: Khới độny qua biến áp tự ngẫu, đổi nối sao tam giác, dùng đi^n trớ phụ,... Hình 2.3. S ơ đồ n g u y ê n lý mạch điện khời động động c ơ điện một chiều qua 3 cấp điện trở phụ 101
2. YÊU CẦU CÔNG NGHỆ - Ấn nút mở máy M động cơ Đ khởi động với 3 điện trờ phụ mẳc nổi tiếp với mạch phần ứng, ở tốc độ m. Sau 5 giây sẽ loại RI để tăng dần tốc độ lên n2. Sau 10 giây loại R2 để tăng tốc độ lên n3. Sau 15 giây loại R3 tăng tốc độ đạt tốc độ định mức. - Mạch làm việc ổn định trong 10 giây và tự động dừng lại. - Ấn nút dừng D mạch điện ngừng hoạt động. 3. PHÂN ĐỊNH ĐẦU VÀO/RA + Đầu vào: Nút mở máy M = 000.01 ; Nút dừng D = 000.03. + Đầu ra: Cuộn dây công tắc tơ K = 010.00; Cuộn dây công tắc tợ Kpi = 010.01; Cuộn dây công tắc tơ Kp2 = 010.03; Cuộn dây công tắc tor Kp3 = 010.05. 4. ĐẤU NỐI VÀO /RA CHO PLC 11 NC 10 NC 09 NC 08 07 07 06 06 05 K p3 05 COM D çJm 04 . 04 03 03 KP2 M c i 02 CPM1A 02 -220V 01 COM 00 0 1 K pi COM COM 24V-DC -X 00 K L2 COM ~ 220V + L1 - H inh¿.4. S ơ đồ đấu nối đầu vào/ra cho PLC mạch điện khời động động c ơ điện một chiều qua 3 cấp điện trờ phụ 102
5. CHƯƠNG T R ÌN H Đ IỀ U KHIỂN I 001 003 IMS 1000 II II \Ã \A A < II v\ v\ 1000 Ị— II— Ị 1 ,0 00 11 — 1r TIM 1!)feET»!ef{lì!H)pcOtye] 00 0 TGB1 TTHrUĩter w SSieiue 1 00 0 T OD MŨ HI U II II * < j)1 II II u m 11_ — 11---------------- -- TiM lO m Tlner iTHe) PCOT^ Qs 91 3 Tlnernufitier Ãõõ Setvau mQ O T 01 MD mó II II r\ II II V 1 .0 00 — 11 11-------------- . T!M 1 ĨKTtner (T sr}PCDT p ] Í» ln ye m m TtefíU!te iiã SKBtó 1090 im m II II A
Bài tập số 4 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BƠM NƯỚC NHÀ CAO TẦNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG Trong thực tế hiện nay việc cung cấp nước cho các nhà cao thường được thực hiện theo mô hình cấp nước như (hình 2.5). Bơm MI dùng bơm nước từ nguồn nước vào bể chứa số 1 (thường đặt dưới tầng 1). Bơm M2 dùng bơm nước từ bể chứa số 1 lên bể số 2 (thường đặt ở tầng cao nhất). Các cảm biến Sl, S3 kiểm tra giới hạn mức nước thấp của các bể. Các cảm biến S2, S4 kiểm tra giới hạn mức nước cao của các bể. Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý mạch điện bơm nước nhà cao tầng 104
2. YÊU CẦU CÔNG NGHỆ - Án nút mở máy M, hệ thống sẽ hoạt động ở chế độ chờ. - Nếu mức nước ở các bể ờ dưới các cảm biến s 1 hoặc S3 thì các bơm MI hoặc M2 sẽ chạy để bơm nước lên các be. - Khi mức nước lên tới mức các cảm biến S2 hoặc S4, các bơm sẽ tự động ngừng hoạt động. - Ấn nút dừng D hệ thống dừng làm việc. 3. PHÂN ĐỊNH ĐẦU VÀO/RA + Đầu vào: Nút mở máy M = 000.01; nút dừng D = 000.11; cảm biến SI = 000.03; cảm biến S2 = 000.05; cảm biến S3 = 000.07; cảm biến S4 = 000.09. + Đầu ra: Cuộn dây rơle RI = 010.00; Cuộn dây rơle R2 = 010.01. 4. ĐẤU NỐI VÀO/RA CHO PLC D i 11 NC 10 NC 09 NC 08 07 S3 07 06 06 05 S2 V 05 COM 04 04 03 03 02 CPM1A 02 M I J I 01 COM 00 ụì K2 COM COM k X 00 R1 24V-DC H - L2 COM -220V + L1 - Hình 2.6. S ơ đồ đấu nối đầu vào/ra cho PLC mạch điện bơm nư ớc nhà cao tầng 105
5. CHƯƠNG T R ÌN H Đ ÍÊ U KHIỂN 0.01 0.11 20 .0 I I IX A 2.C0 ---- ] ỉ- --- 2.0C- 0.03 0.05 1 .0 00 I I \A \A A I I v\ v\ \J 10.00 — ị ì— 0.07 09 .0 1 .0 01 M M A vì H V 10.01 L _ [|_ J cutvim 106
Bài tập số 5 ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG HAI LUỒNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG Để đảm bảo an toàn giao thông tại các ngã tư đường phố, hiện nay người ta thường bố trí các cột đèn giao thông. Cột đèn giao thông có hai loại, đó là: Cột đèn với hộp đèn 3 màu xanh, vàng, đỏ và cột đèn gồm có hộp đèn đi kèm với LED hiển thị thời gian (hình 2.7). V LED • • • XI VI DI IZZI CU CZ! (HU □ £=□ □ □ □ □ □ # ữ • LED XI VI DI A Hình 2.7. Sơ đồ đèn giao thông ngã 4 hai luồng 107
Xanh 1 15s >l < Vàng 1 J— L Đỏ 1 Xanh 2 I«. .158. Vàng 1 Đỏ 2 2Ọs. < Hình 2.8. Giản đồ thời gian làm việc hệ thống đèn ngã 4 hai luồng 2. YÊU CÂU CÔNG NGHỆ - Hệ thống đèn giao thông ngã tư hai luồng hoạt độnu theo nguyên tad Xanh 1 + Đỏ 2; Vàng 1 + Đỏ 2 và ngược lại Xanh 2 + Đo 1; Vàng 2 - Đó 1 , - Ấn nút M hệ thống hoạt động. Đèn xanh sáng tro n g 15 giây; Sau khs đèn xanh tắt, đèn vàng sáng trong 5 giây. - Sau khi đèn vàng tắt, đèn đỏ sáng trong 20 giây. Khi đèn đo tắt. quá trình lặp lại theo tuần tự. - Án nút D dừng hệ thống. 3. PHẦN Đ ỊN H ĐÂU VÀO/RA + Đầu vào: Nút mở M = 000.01; nút dừng D = 000.03. + Đầu ra: Đèn xanh 1 = 010.00; đèn vàng 1 =010.01; đèn đỏ 1 = 010.02; đèn xanh 2 = 010.04; đèn vàng 2 = 010.05; đèn đỏ 2 = 010.07. 108
ĐẤU NỐI VÀO/RA CHO PLO 11 NC 10 NC 09 NC Đ ỏ 2
5. CHƯƠNG T R ÌN H Đ IỀ U KHIỂN 100reTBBf(TtoH)|BCOTỊịJÍ ‘ 3T3X C Traváér seau IQOib H teí (TI*fỉ|BC0T^6 ìgi»55ânc T tér kierm 3KI0U 10Q reTterfl*r)pcO T )p sg^ỉâng T in Ẽ ỉiỉa ttr Sen» xari vg an ’ SBl lO m Tner fT»®r. õCO Os T/pe T rernreer S s ie u Kar: Vn: ag 110