Thiết bị điều khiển này nhận tín hiệu tương tự xuất ra từ PLC (từ module Analog Output). Tuy nhiên module này chỉ hiểu được các giá trị số, không thể nhập trực tiếp giá trị 50 Hz hay[r]
(1)1
GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN:PLC NÂNG CAO
NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ- CĐKTCN ngày … tháng … năm……… củaHiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR-VT)
(2)2
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Việc tổ chức biên soạn giáo trình PLC Nâng Cao để phục vụ cho đào tạo chuyên ngành Cơ Điện Tử trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu cố gắng lớn người biên soạn Nội dung giáo trình xây dựng sở thưà kế nội dung mô đun giảng dạy nhà trường, kết hợp với nội dung nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao tình hình nhằm nâng cao chất lượng đào tạo Là tài liệu tham khảo cho đội ngũ giáo viên học sinh – sinh viên nhà trường
Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo
(3)3
giảng lớp giáo viên để việc học môn đạt hiệu
Trong trình giảng dạy biên soạn giáo trình này, chúng tơi nhận động viên quý thầy, cô Ban Giám Hiệu nhà trường ý kiến đồng nghiệp khoa Điện Chúng xin chân thành cảm ơn hy vọng giáo trình giúp cho việc dạy học môđun PLC Nâng Cao trường ngày tốt
Mặc dù nỗ lực, song thiếu sót Do dó chúng tơi mong nhận góp ý sửa đổi bổ sung thêm để giáo trình ngày hồn thiện
Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày … tháng … năm …… Tham gia biên soạn
(4)4
Mục Lục Trang
GIÁO TRÌNH
LỜI GIỚI THIỆU
BÀI 1: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA DÙNG HÀM ANALOG
1 XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG TRONG PLC
2 Cấu hình cho Micromaster 420 PLC 300 Step
BÀI 2: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU DÙNG 24
HÀM ANALOG 24
1 Hàm chỉnh tín hiệu đầu vào FC105 “SCALE “ 24
2 Hàm chỉnh tín hiệu đầu FC106 “UNSCALE” 26
BÀI 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC 30
1 Phân tích u cầu cơng nghệ 30
2 Phương pháp điều khiển 30
3 Phương pháp điều khiển hai pha 31
(5)5
+ Để học mô đun này, người học phải có kiến thức kỹ thuật điều khiển động , kỹ thuật kỹ biến.đặc biệt kỹ thuật tháo lắp, lắp đặt điện điều khiển khí
nén
- Tính chất: Là Mođun bắt buộc chương trình đào tạo nghề Cơ điện tử
- Ý nghĩa vai trị mơ đun: Cung cấp kiến thức cần thiết học đào tạo kỹ tự lập kế hoạch, tự thực tự kiểm tra
Mục tiêu mô đun
- Về kiến thức :
+ Trình bày chuyển đổi đo + Trình bày chuyển đổi đo
+ Mô tả nguyên lý hoạt động, ứng dụng động bước + Đọc vẽ sơ đồ điện điều khiển động bước - Về kỹ
+ Ứng dụng chúng tốn thực tế + Lập trình, kết nối, vận hành
(6)6
- Về lực tự chủ trách nhiệm:
Người học có khả làm việc độc lập làm nhóm, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ lẫn học tập rèn luyện, có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm công việc
Mục tiêu:
- Trình bày chuyển đổi đo - Ứng dụng chúng toán thực tế - Lập trình, kết nối, vận hành
- Thực kết nối PLC thiết bị ngoại vi - Ứng dụng hàm Analog điều khiển động không đồng ba pha
- An toàn cho người thiết bị
BÀI 1: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA DÙNG HÀM ANALOG
1 XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG TRONG PLC
Khi làm việc với PLC, có loại tín hiệu cần quan tâm: tín hiệu số (Digital) tín hiệu tương tự (Analog)
Tín hiệu số đơn giản, chất tín hiệu số có trạng thái Logic tương ứng với mức điện áp logic PLC (ví dụ mức điện áp V ứng với mức Logic 0, mức điện áp 24V ứng với mức Logic 1)
(7)7
đầu (ví dụ biến đổi dải dòng điện ~ 20mA thành dải giá trị số ~ 1000) Độ xác phép biến đổi phụ thuộc vào độ phân giải Module (nghĩa độ dài chuỗi bit chứa giá trị số)
Module Analog đầu chất biến đối Từ số sang tương tự (Digital Analog Converter-DAC) có chức biến đổi tín hiệu dạng số đầu vào sang tín hiệu tương đầu (ví dụ biến đổi dải giá trị số ~ 4000 thành dải dòng điện ~ 20mA) Độ xác phép biến đổi phụ thuộc vào độ phân giải Module (nghĩa độ dài chuỗi bit chứa giá trị số)
Quy trình để xử lý tín hiệu Analog đầu vào
Đo đại lượng thực tế cần đo đếm (nhiệt độ, áp suất, mức,…) thiết bị đo tương ứng, thiết bị đo chuyển giá trị đại lượng đo thành tín hiệu đầu dạng tương tự Tín hiệu tương tự đưa vào module Analog input PLC để biến đổi thành giá trị số Tuy nhiên người lập trình khơng thể sử dụng giá trị số mà phải quy đổi tín hiệu số khung giá trị đại lượng cần đo Từ mang giá trị xử lý logic điều khiển (so sánh, tính tốn,…)
Quy trình xử lý tín hiệu Analog đầu
Đại lượng cần điều khiển (tần số động cơ, độ mở van tuyến tính,…) điều khiển thiết bị điều khiển trực tiếp (biến tần, mạch điều khiển van) Thiết bị điều khiển nhận tín hiệu tương tự xuất từ PLC (từ module Analog Output) Tuy nhiên module hiểu giá trị số, nhập trực tiếp giá trị 50 Hz hay 10V vào Người lập trình phải quy đổi giá trị đặt tương ứng thành giá trị số theo dải biến đổi Module)
(8)8
Hàm FC 106 “unscale” hàm cho phép chỉnh đầu analog
2 Cấu hình cho Micromaster 420 PLC 300 Step
Để thực việc truyền thơng ta cần phải tiến hành cấu hình cho trạm PLC 300 cách sử dụng phần mềm Step thực sau :
(9)9
Sau nhấn OK khi ta giao diện sau
(10)10
Tương tự ta lấy trạm máy tính cách insert→station→PG/PC
Lấy mạng PROFISBUS cách chọn insert →Subnet →PROFIBUS
Tiến hành khai báo cấu hình phần cứng cho trạm PLCChọn SIMATIC 300(1)
(11)11
Slot chọn modul nguồn PS (chọn PS 307 5A)
(12)12
Chọn PROFIBUS(1) sau nhấn OKKhi xuất cửa sổ có nhánh profibus
Tiếp để PLC nhận dạng biến tần cần cài đặt file GSD cách chọn Options→intall GSD file
(13)13
Khi file GSD cài đặt ta tiến hành cấu hình biến tần vào mạng profibusBằng cách chọn PROFIBUS DP SIMOVERT MICROMASTER
(14)14
Khi ta cửa sổ sau có biểu tượng biến tần treo nhánh Profibus
Trong truyền thông Micromaster 420 có hại loại điện PPO3 (gồm từ PZD1 PZD2) PPO1 (gồm từ bao gồm PKW, PZD1và PZD2)
2.2.1 Cấu hình theo điện PPO3
Với loại điện ta đọc thơng số từ biến tần viết các giá trị tới biến tần
(15)15
Thực tương tự bước biến tần thứ chọn địa PROFIBUS
(16)16
Nhấn lên biểu tượng để lưu cấu hình lựa chọnChọn station→ exit để khỏi hình cấu hình
Tiến hành cấu hình để điều khiển từ máy tính cách kích chuột phải lên biểu tượng PG/PC→ Object properties
(17)17
MIP →OK
OK
(18)18
Kích đúp lên biểu tượng PROFIBUS(1) mở cửa sổ NetPro
(19)19
Sau kích lên biểu tượng công cụ để lưu lại cử sổ xuất chọn
mục compile and check everything→OK
(20)20
Quá trình cấu hình Step hoàn thành
Các tham số cần cài đặt cho biến tần để biến tần hoạt động theo điện PPO3 P0918 = địa dành cho truyền thông
P0700 = chọn nguồn lệnh CB đường truyền COM P1000 = chọn giá trị đặt tần số
P2041 = P2040 = P0719 =
P2013 = PKW
P2012 = chọn từ PZD1 PZD2
Ví dụ 1: Giả sử cần đọc thông số P0700(lựa chọn nguồn lệnh) biến tần ta cần gửi tới biến tần tin có nội dung sau :
AK = yêu cầu đọc nội giá trị tham số
PUN = 2BC (do tham số P0700 dạng mã dec cần chuyển sang mã hex 700 dec = 2BC hex)
Từ thứ IND gồm bye, bye thứ có giá trị 00 tham số nhỏ 1999 Index =0 IND = 0000
Từ thứ PWE1 từ thứ PWE2 phải thiết lập không Như tin từ PROFIBUS => MM4 có nội dung
Từ thứ (PKE): 12BC Từ thứ (IND): 0000 Từ thứ (PWE1): 0000
Từ thứ (PWE2): 0000Bản tin trả lời từ MM4 => PROFIBUS Từ thứ (PKE): 12BC có nội dung
Từ thứ (IND): 0000 Từ thứ (PWE1): 0000 Từ thứ (PWE2): 0006
Điều có nghĩa nguồn lệnh lựa chọn CB đường truyền COM Ví dụ 2: đọc tham số P1082 ( tần số lớn nhất)
(21)21
Từ thứ (PKE): 243A có nội dung Từ thứ (IND): 0000
Từ thứ (PWE1): 4248 Từ thứ (PWE2): 0000
Điều có nghĩa nội dung tin trả lời có độ dài từ có giá trị 4248 0000 Giá trị số IEEE chuyển sang số thực sau
Số IEEE gồm 32 bít
Bít thứ 31 bít dấu dương âm Từ bít 23 tới 30 số mũ
(22)22
Ví dụ 3: đọc tham số P2000 (tần số tham khảo) AK =
Do tham số lớn 1999 nhỏ 3999 nên từ thứ IND = 0080 Vậy từ thứ có giá trị 1000
PNU = (2000 - 2000) dec = dec = hex Từ thứ thứ đặt
Như tin từ PROFIBUS => MM4 có nội dung Từ thứ (PKE): 1000
Từ thứ (IND): 0080 Từ thứ (PWE1): 0000 Từ thứ (PWE2): 0000
Bản tin trả lời từ MM4 => PROFIBUS Từ thứ (PKE): 2000 có nội dung Từ thứ (IND): 0080
Từ thứ (PWE1): 4248 Từ thứ (PWE2): 0000
Điều có nghĩa nội dung tin trả lời có độ dài từ có giá trị 4248 0000 Là 50Hz
Ví dụ 4: đọc tham số P2010 ( tốc độ baud USS đường truyền BOP ) AK =
PNU = 2010 – 2000 = 10 dec = A hex Do từ thứ có giá trị 100A
Tham số lớn 1999 nhỏ 3999 đọc index nên IND =0180 Từ thứ từ thứ phải
Như tin từ PROFIBUS => MM4 sẽ có nội dung Từ thứ (PKE): 100A
(23)23
Ví dụ 5: Thay đổi giá trị tham số P1082 ( tần số lớn )
Để viết giá trị tới tham số ta cần phải biết giá trị có độ dài Word hay double Word để xác định giá trị cho tham số AK 3, trường hợp khơng biết giá trị có độ dài Word hay double Word ta nên gửi tin để đọc tham số trước để xác định độ dài tham số (tham khảo ví dụ 2) Như tin từ PROFIBUS => MM4 sẽ có nội dung
Từ thứ (PKE): 143A Từ thứ (IND): 0000 Từ thứ (PWE1): 0000 Từ thứ (PWE2): 0000
Bản tin trả lời từ MM4 => PROFIBUS Từ thứ (PKE): 243A sẽ có nội dung Từ thứ (IND): 0000
Từ thứ (PWE1): 4248 Từ thứ (PWE2): 0000
Trong tin trả lời với AK = ta xác định giá trị tham số có độ dài double Word điều có nghĩa ta thay đổi giá trị tham số tin gửi tới biến tần AK cần đặt 3, giả sử ta chuyển giá trị tần số lớn thành 40 Hz (IEEE floating value = 4220 0000)
Từ thứ thứ cần đặt giá trị 4220 0000 Như tin từ PROFIBUS => MM4 có nội dung Từ thứ (PKE): 343A
(24)24
Từ thứ (PWE1): 4220 Từ thứ (PWE2): 0000
Bản tin trả lời từ MM4 => PROFIBUS Từ thứ (PKE): 243A
Từ thứ (IND): 0000 Từ thứ (PWE1): 4248 Từ thứ (PWE2): 0000
Ví dụ 6: đánh giá lỗi tin trả lời
Trong ví dụ việc viết giá trị tham số thực biến tần dừng
(không chạy) việc sửa đổi thực biến tần chạy biến tần báo “ khơng thể thực yêu cầu” tức tham số P1082 thay đổi biến tần chạy, số lỗi từ thứ PKE2 tra bảng để biết tên lỗi
BÀI 2: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU DÙNG HÀM ANALOG
Mục tiêu:
- Trình bày chuyển đổi đo.
- Ứng dụng hàm Analog điều khiển tốc độ động chiều ( DC) - Thực kết nối PLC thiết bị ngoại vi.
- Xử lý tín hiệu analog điều khiển tốc độ động chiều ( DC)
- An toàn cho người thiết bị.
1 Hàm chỉnh tín hiệu đầu vào FC105 “SCALE “
Mô tả chức SCALE:
Nhận giá trị kiểu Integer (IN) chuyển đổi thành giá trị kiểu số thực đơn vị điện scale giới hạn thấp giới hạn cao (LO_LIM HI_LIM) Kết ghi vào cổng OUT
SCALE sử dụng phương trình:
(25)25
HI_LIM báo lỗi Nếu giá trị integer đầu vào thấp K1 đầu giữ LO_LIM báo lỗi
Các tham số hàm FC105:
Thông tin lỗi:
Nếu giá trị integer đầu vào lớn K2 đầu (OUT) giữ HI_LIM báo lỗi Nếu giá trị integer đầu vào nhỏ K1 đầu giữ LO_LIM
Before exexution
IN MW10 = 22
HI_LIM MD 20 = 100.0
LO_LIM MD 30 = 0.0
OUT MD 40 =
BIPOLAR I2.0 = TRUE
After execution:
(26)26
bào lỗi Trạng thái tín hiệu ENO RET_VAL với W#16#0008 Ví dụ sử dụng:
Ví dụ sử dụng:
2 Hàm chỉnh tín hiệu đầu FC106 “UNSCALE”
Mô tả chức
Chức UNSCALE nhận giá trị kiểu Real (IN) đơn vị điện scale giới hạn thấp giới hạn cao (LO_LIM HI_LIM) sau chuyển đổi thành giá trị kiểu nguyên Kết ghi vào cổng OUT
UNSCALE sử dụng phương trình:
OUT=[((IN – LO_LIM)/(HI_LIM – LO_LIM))*(K2 – K1)]+ K1
Hằng số K1 K2 set dựa vào giá trị đầu vào BIPOLAR UNIPOLAR
IPOLAR: Giá trị integer đầu nằm -27648 +27648 K2 = -27648.0
K2 = +27648.0
UNIPOLAR: Giá trị đầu integer nằm 27648 K1 = 0.0
K2 = +27648.0
Nếu giá trị đầu vào nằm dải LO_LIM HI_LIM đầu (OUT) giữ gần với giới hạn thấp giới hạn cao dải xác định (BIPOLAR UNIPOLAR) báo lỗi
(27)27
Yêu cầu:
Viết chương trình đọc mức nước thực Viết chương trình mở van vị trí 5.2 Tính tốn mức nước từ cảm biến
Ngun tắc hoạt động cảm biến mức sau: Khi mức nước h1 : tín hiệu nhỏ 4mA Khi mức nước h2 : tín hiệu nhỏ 20mA
Before exexution
IN MD10 = 50.03978588
HI_LIM MD 20 = 100.0
LO_LIM MD 30 = 0.0
OUT MD 40 =
BIPOLAR I2.0 = TRUE
After execution:
(28)28
Nguyên tắc analog đầu vào:
Khi có dịng 4mA đặt đầu vào chuyển đổi số đầu Con số đưa tới CPU để xử lý
Tương tự có dịng 20mA số 27648
Sự biến đổi từ giá trị đầu vào tương tự sang đầu số biến đổi 1-1 Và hồn tồn tuyến tính ta lập mối quan hệ sau: 5.3 Điều khiển van
Van điều khiển dòng điện
Khi dòng điện cấp cho van 4mA , van đóng hồn tồn (0%) Khi dịng điện cấp cho van 20mA , van mở hoàn toàn ( 100%)
Nếu dòng điện giá trị dãi → 20mA van mở vị trí → 100%
Nguyên tắc hoạt động analog đầu ra:
Khi đặt vào module số , đầu module chuyển sang tín hiệu dịng 4mA Tương tự đặt số 27648 giá trị đầu 20 mA
Ta xây dựng mối quan hệ sau:
Tương tự ta xây dựng phương trình biểu diễn mối quan hệ: Y = 1728x – 6912 chọn x dòng điện cần tạo
Y = 6912 x / Nếu chọn x độ mở van
Ta viết hàm để tính tốn theo phương trình Hoặc sử dụng hàm sẵn có thư viện, FC106 “UNSCALE”
5.4 Viết chương trình phần mềm Step7 Tạo Project
(29)(30)30
BÀI 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC
Mục tiêu :
- Mô tả nguyên lý hoạt động, ứng dụng động bước - Đọc vẽ sơ đồ điện điều khiển động bước - Thực kết nối PLC thiết bị ngoại vi - Xử lý tín hiệu analog điều khiển động bước
- An toàn cho người thiết bị
1 Phân tích u cầu cơng nghệ - Nhấn START cho phép hoạt động - Nhấn FOR: động quay thuận liên tục, - Nhấn REV: động quay ngược liên tục, - Nhấn STOP: dừng động
2 Phương pháp điều khiển
Phương pháp điều khiển pha
CuỘN CuỘN
2
CUÔN CUÔN
4
(31)31
3 Phương pháp điều khiển hai pha
CuỘN CuỘN CUÔN
3
CUÔN 4
1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1
Nguyên tắc điều khiển động bước đơn cực:
Động bước đơn cực, ( động vĩnh cửu động hỗn hợp ) có 5,6 dây thường quấn sơ đồ Khi dùng, đầu nối trung tâm thường nối vào cực dương nguồn cấp, hai đầu lại mấu nối đất để đảo chiều từ trường tạo cuộn
* Nhiệm vụ:
- Vẽ mạch động lực
- Lập bảng xác lập ngõ vào/ra - Vẽ sơ đồ nối dây PLC
(32)32
- Kết nối thiết bị ngoại vi, download, vận hành chương trình
Bảng trạng thái:
* Nối dây PLC:
Bộ ứng dụng điều khiển động bước chia làm module:
(33)33
Thông số kỹ thuật
- Điện áp làm việc: 24VDC - Dòng định mức: 1.2A
- Có đĩa quay chia độ để thể bước dịch chuyển Các đầu vào /ra module
- Power: Nguồn cấp 24VDC - PUL: Đầu vào nhận xung từ PLC
- DIR: Đầu vào điều khiển chiều quay motor - /EN: Đầu vào dừng kích hoạt điều khiển động - GND: Mass chung
(34)34
Thông số kỹ thuật
- Điện áp làm việc: 220VAC
- Các tham số hiển thị: Tần số xung điều khiển - Xung ra: 4.5 ~ 24V
- Bộ hiển thị: Đồng hồ MP5W Các đầu vào /ra module - L, N: Nguồn cung cấp 220VAC - Pulse input: Xung đầu vào - Hold/Reset:
(35)35
Q0.1
(36)36
* Chương trình:
CÁC BƯỚC THỰC HIỆN VỚI S7- 300:
Đầu tiên, ta khởi động S7-300, để khởi động S7-300 Ta nhấp chuột vào Start > All Programs > Simatic > SIMATIC Manager
Hộp thoại NEW Project xuất Nhấp Next để chương trình tiếp tục
(37)37
Sau chọn CPU ta nhấp chuột vào Next, chọn chế độ làm việc LAD(ngơn ngữ
lập trình dạng bậc thang)
(38)38
Nhấn Finish hộp thoại xuất Hình 3.6
(39)(40)40
IV MÔ PHỎNG VỚI S7-300.
Ta bắt đầu mô cách nhấp chuột vào (Simulation On/Off ) cửa sổ
SIMATIC Manager để chạy mơ chương trình:
(41)41
Hình 4.2
Trước hết ta nhấp chuột vào MRES để Reset nhớ ảo phần mơ Để nạp chương trình vào nhớ, lúc hộp thoại MRES(4050:6) xuất hỏi bạn có có muốn xố chương trình cũ hay khơng Ta nhấp chuột vào Yes để xố chương trình cũ nạp chương trình mới
Hình 4.3 Nhấn vào biểu tượng để nạp chương trình vào
Hình 4.4
(42)42
động mạch
Hình 4.5
Khi hình lên màu xanh có tín hiệu báo chuẩn bị mơ chương trình
Hình 4.6
Để hiển thị trạng thái ngõ ta vào Insert > Input Variable Hình 4.7
Hình 4.7
(43)43
Hình 4.8 Ta chọn nút RUN để chương trình hoạt động
Hình 4.9
(44)44
Dựa vào nguyên lý hoạt động yêu cầu mạch điện để thực chạy mô phỏng, kiểm tra chương trình
Kết thúc mơ ta nhấp chuột vào STOP (Set CPU to Stop Mode) để dừng
chương trình mơ Hình 4.11
Download chương trình
- Để Download chương trình trước tiên ta phải thiết lập truyền thông cho hệ thống
(45)45
Khi ta có cửa sổ để thiết lập truyền thơng máy tính PLC
(46)
46
Sau thiết lập truyền thơng ta tiến hành Download để chạy
(47)