Đồ án Tìm hiều máy biến áp dầu ba pha

CHƯƠNG 1: VÀI NÉT KHÁI QUÁT VỀ MÁY BIẾN ÁP DẦU BA PHA TÌM HIỀU MÁY BIẾN ÁP DẦU BA PHA Trong các hệ thống điện ngày nay, cứ mỗi KW công suất nguồn điện cần phải có khoảng 5 - 6KVA công suất máy biến áp. Tổng thất điện năng trong các máy biến áp chiếm tới gần 30% toàn bộ tổn thất điện năng trong các lưới điện. Do đó máy biến áp là một trong các thành phần chủ yếu của các hệ thống điện, có ý nghĩa quyết định tới tính kinh tế của chúng. Đến những năm cuối của thế kỷ 20 hầu như tất các các máy biến áp đều thuộc loại máy biến áp dầu, trong đó dầu đóng vai trò vừa hỗ trợ làm mát các cuốn dây, vừa làm tăng độ bền cách điện của chúng. Chất lượng dầu ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy, tuổi thọ của máy biến áp. Trong quá trình vận hành cần phải thường xuyên theo dõi tình trạng dầu để kịp thời phát hiện những thay đổi tính chất của dầu thông qua việc xác định hàng loạt các chỉ tiêu quan trọng như tạp chất cơ khí và carbon lơ lửng, độ bền cách điện, chỉ số acid, nhiệt độ chớp cháy của dầu, độ nhớt, độ trong, độ ổn định, góc tổn thất điện môi... Để quản lý chất lượng dầu cần phải trang bị nhiều phương tiện kỹ thuật, cần có các cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật giỏi, biến chế công nhân đông đảo với tay nghề cao... Mặt khác, với số lượng lớn máy biến áp dầu thì nguy cơ cháy, nổ luôn luôn thường trực, đe doạ sự cố thiết bị và gây tai nạn cho người, ô nhiễm môi trường xung quanh. Để dẫn điện từ các trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tải điện Nếu khoảng cách giữa nơi sản xuất điện và nơi tiêu thụ điện lớn, một vấn đề rất lớn đặt ra và cần được giải quyết là việc truyền tải điện năng đi xa làm sao cho kinh tế nhất và đảm bảo được các chỉ tiêu kĩ thuật. Như ta đã biết, cùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điện áp được tăng cao thì dòng điện chạy trên đường dây sẽ giảm xuống, như vậy có thể làm tiết diện dây nhỏ đi, do đó trọng lượng và chi phí dây dẫn sẽ giảm xuống, đồng thời tồn hao năng lượng trên đường dây cung sẽ giảm xuống. Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa, ít tổn hao và nết kiệm kim loại mầu trên đường đây người ta phải dùng điện áp cao, dẫn điện bằng các đường dây cao thế, thường là 35, 110, 220 và 500 KV. Trên thực tế, các máy phát điện thường không phát ra những điện áp như vậy vì lí do an toàn, mà chỉ phát ra điện áp từ 3 đến 21KV, do đó phải có thiết bị để tăng điện áp đầu đường dây lên. Mặt khác các hộ tiêu thụ thường chỉ sử dụng điện áp thấp từ 127V, 500V hay cùng lắm đến 6KV, do đó trước khi sử dung điện năng ở đây cần phải có thiết bị giảm điện áp xuống. Những thiết bị dùng để tăng điện áp ra của máy phát điện tức đầu đường dây dẫn và những thiết bị giảm điện áp trước khi đến hộ tiêu thụ gọi là các máy biến áp (MBA). MBA chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứ không chuyển hóa năng lượng. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG: Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi. Đầu vào của MBA được nối với nguồn điện, được gọi là sơ cấp (SC). Đầu ra của MBA được nối với tải gọi tà thứ cấp (TC) Khi điện áp đầu ra TC lớn hơn điện áp vào SC ta có MBA tăng áp. Khi điện áp đầu ra TC nhỏ hơn điện áp vào SC ta có MBA hạ áp . Các đại lượng và thông số của đầu sơ cấp . + U1 : Điện áp sơ cấp . + I1 : Dòng điện qua cuộn sơ cấp . + P1 : Công suất sơ cấp . + Wl : Số vòng dây cuộn sơ cấp . Các đại lượng và thông số của đầu thứ cấp . + U1 : Điện áp thứ cấp . + I1 : Dòng điện qua cuộn thứ cấp . + P1 : Công suất thứ cấp . + Wl : Số vòng dây cuộn thứ cấp CÔNG DỤNG CỦA MBA MBA đã và đang được sử dụng rộng rãi trong đời sống, phục vụ chúng ta trong việc sử dụng điện năng vào các mục đích khác nhau như : + Trong các thiết bị lò nung có MBA lò . + Trong hàn điện có MBA hàn . + Làm nguồn cho các thiết bị điện ,thiết bị điện tử công suất . + Trong lĩnh vực đo lường (Máy biến dòng ,Máy biến điện áp. . . ) + Máy biến áp thử nghiệm. + Và đặc biệt quan trọng là MBA điện lực được sử dụng trong hệ thống điện . Trong hệ thống điện MBA có vai trò vô cùng quan trọng, dùng để truyền tải và phân phối điện năng ,vì các nhà máy điện công suất lớn thường ở xa các trung tâm tiêu thụ điện (Các khu công nghiệp và các hộ tiêu thụ. . . ) vì thế cần phải xây dựng các hệ thống truyền tải điện năng. Điện áp do nhà máy phát ra thường là : 6.3; 10.5; 15.75; 38.5 KV. Để nâng cao khả năng truyền tải và giảm tổn hao công suất trên đường dây phải giảm dòng điện chạy trên đường dây ,bằng cách nâng cao điện áp truyền ,vì vậy ở đầu đường dây cần lắp đặt MBA tăng áp 110 KV ; 220KV ; 500 KV v v.và ở cuối đường dây cần đặt MBA hạ áp để cung cấp điện cho nơi tiêu thụ thường là 127V đến 500V và các động cơ công suất lớn thường là 3 đến 6KV. VAI TRÒ CỦA MÁY BIẾN ÁP TRONG TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG Hiện nay mạng điện trải rộng ở khắp mọi nơi, nhưng điện năng chỉ được sản xuất ở một số ít nhà máy phát điện , mà các nhà máy này được xây dựng ở những nơi có các đặc điểm như gần sông hồ lớn , gần mỏ than ….vì vậy mà cách xa nơi tiêu thụ hàng trăm hàng nghìn Km. Điện năng có đặc điểm là khi xản xuất ra cần phải tiêu thụ ngay .Chính vì vậy cần phải truyền tải điện năng tới ngay nơi tiêu thụ . Điện năng được truyền tải bằng các đường dây điện.Với mạng lưới dài tới hàng trăm hàng nghìn km Giả sử ta cần truyền tải một công suất P của máy phát trên quãng đường dài. Công suất P , hiệu điện thế U và dòng điện trên dây dẫn liên hệ với nhau bằng biểu thức P = U.I Do hiệu ứng jun-lenxơ,trên đường dây sẽ có một công suất hao phí ΔP sẽ biến thành nhiệt toả vào môI trường . Ta có biểu thức tính tổn hao : ΔP= U2/R Trong đó R là điện trở dây dẫn Vì ΔP là tổn hao công suất do vậy cần phải giảm ΔP xuống mức thấp nhất . Chẳng hạn muốn giảm ΔP xuống 100 lần thì ta có thể làm hai cách • Giảm R xuống 100 lần • Tăng u lên 100 lần Nếu làm theo cách thứ nhất thì ta phải tăng tiết diện dây lên 100 lần ,đồng nghĩa với việc ta phải tăng khối lượng dâu dẫn lên 100 lần .Điều này là quá tốn kém vì ta phải tăng sức trống đỡ của cột lên 100lần và giá thành vật liệu sẽ quá cao.Như ta đã biết việc tăng U lên 10 lần chỉ có thể thực hiện được khi ta sử dụng MBA.Ta nhìn vào mô hình mạng điện sau đây: Máy phát điện ở các nhà máy phát điện chỉ có thể tạo ra dòng điện tới 24kv.Trạm biến áp ở nhà máy điện có khả năng nâng điện thế đó lên tới 500kv .Quãng đường truyền tải càng xa càng cần diện áp cao. Trên quãng đường truyền tải cần nhiều trạm biến áp trung gian nhằm mục đích tiếp tục nâng hay giảm điện áp vì điện áp của nơi tiêu thụ chỉ cần điện áp thấp vai trăn vol Trong các hệ thống điện hiện nay cần phải có tối thiểu 4÷ 5 lần tăng giảm điện áp. Do đó tổng công suất đặt của các máy biến áp gấp mấy lần công suất của máy phát điện. Người ta đã tính được rằng nó gấp 6÷7 hay 8 lần hoặc hơn thế nữa hiệu suất của máy biến áp thường rất lớn 98 ÷99 % nhưng do số lượng máy biến áp nhiều lên tổn hao trong hệ thống điện là rất đáng kể. Có thể nói trên mạng truyền tải điện năng thì MBA được chia làm hai loại chính là MBA truyền tải điện áp cao, MBA trung gian và MBA phân phối. MBA truyền tải điện áp cao ,công suất lớn nó đảm nhiệm cung cấp điện cho một vùng, một khu vực. Vì vậy yêu cầu đối với loại máy này là: Un phải lớn đông thời phải điều chỉnh được điện áp đưới tải MBA phân phối với công suất vừa và nhỏ,cung cấp điện cho một vùng dân cư nhỏ, hay một số ít nhà máy. Yêu cầu với loại nay là Un từ 4-5%, AU nhỏ, điều chỉnh không điện,hay thận chí không điều chỉnh. CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG KIỂM TRA Thuyết minh chung về mô hình. Hệ thống đo lường: đo lường các giá trị dòng điện, điện áp, nhiệt độ và cosphi. Các tín hiệu được đưa vào các transducer để chuyển đổi thành tín hiệu dòng (4 – 20mA DC) hay áp (0 – 10V) với tỉ lệ tương ứng. Các tín hiệu này được đưa vào module xử lý tín hiệu liên tục FX2N-4AD để chuyển đổi thành tín hiếu số để đưa vào PLC , các tín hiệu này được xử lý bằng các thuật toán để thể hiện đúng giá trị cần đo. Các giá trị này được thể hiện ở các giao diện trên máy tính và trên màn hình GOT. Đồng thời các giá trị này được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu phục vụ cho các tác vụ ghi nhật ký (history), vẽ đồ thị (trend), xuất báo cáo (report), cảnh báo (alarm) khi các giá trị vượt ngưỡng cho phép đã đặt trước. Các thiết bị sử dụng trong mô hình. PLC FX1N-24MR (Mitsubishi): đóng vai trò là trạm chủ đặt tại trung tâm, chứa chương trình điều khiển, nhận tín hiệu được truyền về từ PLC, truyền tín hiệu điều khiển đến PLC. F940 GOT-LWD-E (Mitsubishi): là màn hình thao tác cảm ứng, giao tiếp với PLC (master) thông qua cable RS-232C, giao tiếp với máy tính thong qua cable RS-422 (làm trung gian giao tiếp PLC với máy tính), cung cấp giao diện người máy (MHI) tham gia giám sát và điều khiển hệ thống. Computer: giao tiếp với PLC master qua phần mềm GX-Developer để giám sát và điều khiển hệ thống. FX2N-4AD (Mitsubishi): module mở rộng chuyên dùng xử lý tín hiệu liên tục, nhận tín hiệu tương tự từ các Transducer rồi chuyển thành tín hiệu số 12bit vào PLC. AC Voltage Transducer (Mitsubishi), Ampere Transducer, Temperature Transducer, cosphi Transducer: chuyển đổi các tín hiệu điện áp, dong điện, nhiệt đô, cosphi thành tín hiệu chuẩn dòng hay áp theo tỉ lệ tương ứng. Đèn được dùng như các đèn báo, để báo lỗi hệ thống cho người vận hành biết xử lý. Nguyên lý hoạt động. Khi có một thông số nào báo động thì đèn báo thông số sẽ nhấp nháy và còi báo động chung sẽ kêu. Khi đó người vận hành nhấn nút nhấn khẳng định sự cố để xác định thông số báo động, lúc này đèn báo sự cố sẽ sang hẳn, còi tắt. Sơ đồ nguyên lý kết nối các thiết bị. Sơ đô kết nối. Sơ đồ kết nối màn hình GOT: Kết nối màn hình GOT với PC Kết nối màn hình GOT với PLC Sơ đồ kết nối FX2N-4AD với các Transducer. Bảng: Liệt kê các I/O của PLC TT Địa chỉ Chú thích 2 X1 Nút nhấn 1 3 X2 13 Y1 Đèn 1 14 Y2 Đèn 2 15 Y3 Đèn 3 16 Y4 Đèn 4 17 Y5 Đèn 5 18 Y6 Còi CHƯƠNG 3: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MÀN HÌNH HMI Giới thiệu chung về các loại màn hình HMI. Tổng quát: Màn hình hay còn được gọi là HMI (Human Mechine Interface) được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp. Màn hình gồm nhiều chủng loại khác nhau của các hang như Mitsubishi, Siemen, Omron, Delta,…Mỗi hãng sản xuất đều có một số tính năng như bộ lập trình bằng tay, giám sát quá trình sản xuất, truy cập các thông số, dữ liệu cài đặt…… Ngoài các tính năng trên màn hình HMI còn có thể cho nhiều tính năng khác như đồ họa để mô phỏng các thiết bị trong quá trình sản xuất giúp người vận hành các thiết bị có cái nhìn trực quan hơn về hệ thống sản xuất, giúp họ dễ thao tác kiểm tra hệ thống nhanh và hiệu quả hơn. Một số loại màn hình HMI của hãng Mitsubishi: - Loại FX-10DU đến FX-50DU. - Loại GOT-F900 series (handy và Touch Sceen). - Loại F940GOT-LWD-E. -Loại A800 Series. - Loại GOT-1000 Series. Màn hình GOT kết nối với PLC. Màn hình HMI F940GOT-LWD-E Tổng quan Màn hình F940GOT-LWD-E là loại màn hình tuy cho phần giao diện không lớn song chủng loại màn hình này được tích hợp nhiều chức năng rất mạnh. Ta có thể sử dụng loại màn hình này để tạo các hình ảnh đồ họa giúp ta có cái nhìn trực quan hơn về hệ thống. Bên cạnh cái nhìn trực quan về hệ thống thì những hình ảnh đó còn cho phép ta điều khiển và giám sát hệ thống một cách linh hoạt và dễ dàng. Loại màn hình này cho phép tới 500 trang màn hình ứng dụng, điều này giúp người sử dụng có thể giám sát hệ thống sản xuất phức tạp. Bên cạnh đó màn hình còn có chức năng như một bộ lập trình bằng tay giúp người sử dụng có thể trực tiếp lập trình cho bộ điều khiển PLC mà không cần phải sử dụng đến máy tính…. Màn hình HMI F940GOT-LWD-E Loại màn hình F940GOT có hai loại : F940GOT-SWD-E: 5.7 STN type LCD (với 8 màu) F940GOT-LWD-E: 5.7 STN type LCD (với màu trắng và đen) Chi tiết kỹ thuật. Kết nối HMI với PLC, nguồn 24VDC có tDùng nguồn nuôi riêng 24VDC. Có thể dùng chung với PLC hoặc dùng riêng - Tín hiệu cấp nguồn áp 24 VDC - Hai cổng kết nối theo chuẩn RS232 (kết nối với PC) và RS422(kết nối với PLC) Sơ đồ kết nối: Cáp kết nối PLC với màn hình. Cáp kết nối màn hinh HMI với máy tính. Hệ thống màn hình MHI kết nối PLC CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ PLC GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC Điều khiển dùng PLC. PLC là các kí tự viết tắt của từ Programmable Logic Control có nghã là bộ điểu khiển logic khả lập trình. PLC được xây dựng vào khoảng thập niên 60 bởi một nhóm kĩ sư của hãng General Motor nhằm thay thế cho các bộ điểu khiển dùng Relay. Với ý tưởng ban đầu là thiết kế một bộ điểu khiển thỏa mãn các yêu cầu sau: Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ hiểu. Dễ dàng sửa chữa, thay thế. Ổn định trong môi trường công nghiệp. Giá cả cạnh tranh. Cùng với sự phát triển của công nghệ mạng tích hợp, các bộ PLC ngày nay đã được phát triển rất mạnh để cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số, thong qua một ngôn ngữ lập trình. Với chương trình điều khiển được lập trình và được lưu trữ trong bộ nhớ PLC dưới dạng các khối chương trình và thực hiện lặp lại theo chu kì của vòng quét, PLC trở thành bộ điều khiển nhỏ gọn, linh hoạt, tin cậy và đặc biệt là PLC dễ dàng trao đổi thông tin với môi trường bên ngoài như: trao đổi thông tin với PLC khác hoặc với các máy tính nhờ các giao thức chuẩn đã được xây dựng bởi các nhà sản xuất. Trong một hệ thống điều khiển tự động, PLC được xem như là trái tim của hệ thống điều khiển. Với một chương trình ứng dựng (đã được lưu trữ bên trong bộ nhớ của PLC) thì PLC liên tục kiểm tra trạng thái của hệ thống, bao gồm: kiểm tra tín hiệu phản hồi từ các thiết bị nhập, dựa vào chương trình logic để xử lý tín hiệu và đưa các tín hiệu điều khiển ra thiết bị xuất. PLC được dùng để điều khiển những hệ thống từ đơn giản tới phức tạp hoặc có thể kết hợp chúng với nhau thành một mạng truyền thông có thể điều khiển một quá trình phức hợp. Cấu trúc của PLC. Nguồn điện Máy tính Giao tiếp ngõ vào Giao tiếp ngõ ra Bộ nhớ CPU Các tín hiệu từ công tắc, cảm biến.. Tín hiệu gửi đến motor, selenoid Cấu trúc phần cứng của PLC gồm các phần cứng sau: Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit): là bộ vi xử lý thực hiện các lệnh trong bộ nhớ chương trình. Nhập dữ liệu ở ngõ vào, xử lý chương trình, nhớ chương trình, xử lý kết quả trung gian và các kết quả này được truyền trực tiếp đến cơ cấu chấp hành để thực hiện chương trình xuất dữ liệu ra các ngõ ra. Bộ nhớ: dùng để chứa chương trình, số liệu với đơn vị nhỏ nhất là Bit. Bộ nhớ là vùng nắm giữ hệ điều hành và vùng nhớ của người sử dụng (hệ điều hành là một phần mềm hệ thống mà nó kết nối PLC để PLC thực sự hoạt động được). Các Module xuất – nhập (Input – Output). Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối với các Module vào (các đầu vào của PLC), các cơ cấu chấp hành được nối với các Module ra (các đầu ra của PLC). Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu xử lý là 12/24 hoặc 100/240VAC. Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/O được cung cấp bởi các đèn LED trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dễ dàng và đơn giản. Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON/OFF) để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch đầu ra. Những ưu điểm kỹ thuật của bộ điều khiển PLC. Cùng với sự phát triển của cả phần cứng lẫn phần mềm, PLC ngày càng tăng được những tính năng cũng như lợi ích của PLC trong hoạt động công nghiệp. Kích thước của PLC hiện nay được thu nhỏ lại để bộ nhớ và số lượng I/O càng nhiều hơn, các ứng dụng của PLC càng mạnh hơn giúp người sử dụng giải quyết được nhiều vấn đề phức tạp trong điều khiển hệ thống. Lợi ích đầu tiên của PLC là hệ thống điều khiển chỉ cần lắp đặt một lần (dối với sơ đồ hệ thống, các đường nối dây, các tín hiệu ở ngõ vào/ra...), mà không phải thay đổi kết cấu hệ thống sau này, giảm được tốn kém khi phải thay đổi lắp đặt hay khi đổi thứ tự điều khiển (đối với hệ thống điều khiển Relay) khả năng chuyển đổi hệ điều khiển cao hơn (như giao tiếp giữa các PLC để truyền dữ liệu điều khiển lẫn nhau), hệ thống được điều khiển linh hoạt hơn. Không như các hệ thống cũ, PLC có thể dễ dàng lắp đặt do chiếm một khoảng không gian nhỏ hơn nhưng điều khiển nhanh, nhiều hơn các hệ thống khác. Điều này càng tỏ ra thuận lợi hơn đối với hệ thống điều khiển lớn, phức tạp và quá trình lắp đặt hệ thống PLC ít tốn thời gian hơn các hệ thống khác. Cuối cùng là người sử dụng có thể nhận biết các trục trặc hệ thống của PLC nhờ giao diện qua màn hình máy tính (một số PLC thế hệ sau có khả năng nhận biết các hỏng hóc (Trouble shoding) của hệ thống và báo cho người sử dụng, điều này làm cho việc sửa chữa thuận lợi hơn. Chỉ tiêu so sánh Rơle Mạch số Máy tính PLC Giá thành Khá thấp Thấp Cao Thấp Kích thước vật lý Lớn Rất gọn Khá gọn Rất gọn Tốc độ điều khiển Chậm Rất nhanh Khá nhanh Nhanh Khả năng chống nhiễu Rất tốt Tốt Khá tốt Tốt Lắp đặt Mất thời gian thiết kế và lắp đặt Mất thời gian để thiết kế Lập trình phức tạp và tốn thời gian Lập trình và lắp đặt đơn giản Khả năng điểu chỉnh các tác vụ phức tạp Không có Có Có Có Thay đổi, nâng cấp và điều khiển Rất khó Khó Khá đơn giản Rất đơn giản Công tác bảo trì Kém Kém Kém Tốt Bảng so sánh bộ điểu khiển Phạm vi ứng dụng của PLC Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất cả trong công nghiệp và dân dụng. Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn giản, chỉ có chức năng đóng mở (ON/OFF) thông thường cho đến các ứng dụng cho các lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong quá trình sản xuất. Các lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện nay bao gồm: Hóa học và dầu khí: định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn, cân đong trong ngành hóa... Chế tạo máy và sản xuất: tự động hóa trong chế tạo máy, cân đong, quá trình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại... Bột giấy, giấy, xử lý giấy. Điều khiển máy băm, quá trình cáng, gia nhiệt... Thực phẩm,rượu bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm soát quá trình sản xuất... Kim loại: điều khiển quá trình cuốn cán, kiểm tra chất lượng. Năng lượng: điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý các Turbin...) các trạm cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một cách tự động. KHẢO SÁT PLC FX CỦA MITSUBISHI Đặc tính chung của FX1N. Các thiết bị. X: ngõ vào gắn trực tiếp vào PLC Y: ngõ ra nối trực tiếp từ PLC T: thiết bị định thì C: thiết bị đếm M: relay phụ trợ, cờ chuyên dùng S: relay trạng thái, cờ hiệu (S900 – S999) D: thanh ghi P: con trỏ K: hằng số thập phân H: hằng số thập lục phân Ngõ vào, ngõ ra. Ngõ vào và ngõ ra là các bộ nhớ 1 bit, nhưng các bit đó có ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái của các ngõ vào và ngõ ra trạng thái. Ngõ vào nhận tín hiệu trực tiếp từ cảm biến và ngõ ra là các Relay, Transistor hay các Triac vật lý. Các ngõ vào và ngõ ra cần được ký hiệu và đánh số để có địa chỉ xác định và duy nhất. Mỗi nhà sản xuất PLC đều có kí hiệu và cách đánh số riêng nhưng về ý nghĩa cơ bản là giống nhau Theo cách đánh số của hãng Mitsubishi, các ngõ vào và ngõ ra được đánh số theo hệ cơ số 8 (Octal). Các ngõ vào hay ngõ ra liên tiếp sẽ được đánh số liên tiếp nhau. Ký hiệu ngõ vào: X Ký hiệu ngõ ra: Y Ví dụ: 24 ngõ vào: X000 – X007, X010 – X017, X027 – X027. 16 ngõ ra: Y000 – Y007, Y010 – Y017. Thiết bị định thì. Ký hiệu: T Công dụng: định khoảng thời gian Cách dùng: Y000 {T0 K50} Cách đánh số: dùng số thập phân, ví dụ T0 đến T9, T10 đến T19. Phân loại: không có. Độ phân giải: 100ms: T0 – T199 10ms: T200 – T245 Khả nhớ 1ms: T246 – T249 Khả nhớ 100ms: T250 – T255 Bộ định kỳ khả nhớ: Có khả năng duy trì giá trị hiện hành ngay cả khi công tắc nối với nó là OFF. Khi công tắc này ON trở lại thì bộ định thì này sẽ tiếp tục hoạt động từ giá trị trước đó Các bộ định thì khả nhớ phải được reset cưỡng bức bằng lệnh. Thiết bị đếm. Bộ đếm (Counter) được dùng để đếm các sự kiện. Bộ đếm trên PLC được gọi là bộ đếm logic, vì bộ nhớ trong PLC được tổ chức có tác dụng như bộ đếm vật lý. Số lượng bộ đếm có thể sử dụng tùy thuộc vào loại PLC. Bộ đếm được ký hiệu là C và được đánh số thập phân, ví dụ C0, C128, C235... Tham số của bộ đếm là giá trị đếm của bộ đếm, nó có thể là hằng số hoặc tham số. Ví dụ: C0 K20 (tham số là hằng số), C128 D0 (tham số là biến số). a) Phân loại: Bộ đếm lên: nội dung bộ đếm tăng lên 1 khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm Bộ đếm xuống: nội dung bộ đếm giảm 1 khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm Bộ đếm lên – xuống: nội dung bộ đếm tăng lên 1 hay giảm 1 tùy thuộc cờ chuyên dùng cho pháp chiều đếm, khi có cạnh xung lên của xung kích bộ đếm. Bộ đếm pha: bộ đếm loại này thực hiện đếm lên hay đếm xuống tùy thuộc vào sự lệch pha của hai tín hiệu xung kích bộ đếm, thường dùng với Encoder. Bộ đếm tốc độ cao: bộ đếm này đếm được xung kích có tần số cao 20kHz trở xuống tùy thuộc số lượng bộ đếm loại này được sử dụng đồng thời. Bộ đếm loại này còn được chế tạo riêng trên Module chuyên dùng. Khi có tần số đếm có thể đạt tới 50kHz Ngoài ra, các bộ đếm trên có thể là: Bộ đếm 16 bit: bộ dếm 16 thường là bộ đếm chuẩn. Bộ đếm này có thể đếm được khoảng giá trị từ -32.768 đến +32.767 Bộ đếm 32 bit: bộ đếm 32 bit có thể là bộ đếm chuẩn, nhưng nó thường là bộ đếm tốc độ cao và bộ đếm tốc độ cao trên Module chuyên dùng. Khoảng đếm -2.147.483.648 đến +2.147.483.647. Bộ đếm chốt: bộ đếm có đặc tính này có khả năng duy trì nội dung đếm ngay cả khi PLC không được cấp điện, có nghĩa là khi PLC được cấp điện trở lại, bộ đếm này có hể tiếp tục thực hiện chức năng đếm tại con số đếm trước đó b) Bảng đặc tính kỹ thuật bộ định thì trên PLC FX PLC FX1S FX1N FX2N FX2NC Bộ đếm lên 16 bit 16 (C0 – C15) 16 (C0 – C15) 100 (C0 – C99) Bộ đếm lên 16 bit được chốt 16 (C16 – C31) 184 (C0 – C199) 100 (C100 – C199) Bộ đếm 2 chiều 32 bit N/A 20 (C200 – C219) Bộ đếm 2 chiều 32 bit được chốt N/A 15 (C220 – C23423) Thanh ghi: Ký hiệu: D Công dụng: lưu trữ dữ liệu Một thanh ghi 16 bit (Word), bit đầu tiên là bit dấu Các thiết bị bit và nhóm bit. X, Y, M, S là các thiết bị bit Thiết bị bit chỉ có hai trạng thái On và Off hay nói cách khác là 1 và 0 Các bit có thể nhóm lại vói nhau để biểu diễn dữ liệu lớn hơn Các nhóm Kn* Kn: xác định số bit được nhóm (n=1-8); với mỗi đơn vị của n sẽ biểu diễn 4 bit Địa chỉ đầu của nhóm bit đang xét. Ví dụ: + K1X0: X0- X3 + K1X6: X6- X11 K1X0: X0 đến X3 4 bit có địa chỉ đầu là X0 K1X6: X6 đến X11 4 bit có địa chỉ đầu là X6 K3X0: X0 đến X13 12 bit có địa chỉ đầu là X0 K8X0: X0 đến X37 32 bit có địa chỉ đầu là X0 Thiết bị word. T, C, D, V, Z là các thiết bị word. Dùng để lưu trữ dữ liệu về một sự kiện hay một hoạt động trong PLC Relay trạng thái. Ký hiệu: S Công dụng: cờ trạng thái trong bộ điều khiển X1 X0 Cách dùng: S20 S20 Cách đánh số: thập phân, nghĩa là S0 đến S9, S10 đến S19. Phân loại: relay trạng thái, relay có nguồn pin nuôi, relay bước STL, cờ hiệu Relay phụ trợ. Relay là bộ nhớ 1 bit và có tác dụng như relay phụ trợ vật lý trong mạch điều khiển dùng relay truyền thống, nên được gọi là relay logic. Relay được ký hiệu là M và được đánh số thập phân. Ví dụ: M0, M500, M8002. a) Phân loại: Relay chốt (Latched relay): relay được chốt là relay duy trì được trạng thái khi không cấp điện cho PLC. Relay này được ứng dụng trong trường hợp sau: nếu nguồn cấp điện hỏng khi PLC đang ở trạng thái hoạt động thì tất cả các ngõ ra đều tắt (OFF). Trạng thái OFF vẫn được duy trì trừ trường hợp chúng được kích hoạt lại khi PLC được cấp điện trở lại. Để thực hiện được việc duy trì trạng thái đó trong chương trình ta không kích thích trực tiếp các ngõ ra mà phải relay được chốt làm trạng thái trung gian kích các ngõ ra. Relay phụ trợ ổn định trạng thái (General Stable State Auxiliary Relays): một số relay phụ trợ được dùng trong PLC. Cuộn dây của các relay này được điều khiển bởi các Contact, tương tự như cách điều khiển ngõ ra. Tất cả relay phụ trợ có một số contact thường mở và thường đóng dùng trong PLC khi có yêu cầu. Lưu ý, các contact này không điều khiển trực tiếp các tải bên ngoài, chỉ có relay ngõ ra (Y) mớ có thể làm được. Relay chuyên dùng (Special Relay): PLC có một số relay phụ trợ chuyên dùng. Các relay này có chức năng chuyên biệt và về mặt sử dụng được phân thành hai dạng sau: Contact relay phụ trợ chuyên dùng: relay này được điều khiển tự động bởi PLC, người sử dụng không thể can thiệp Vi dụ: M8002: xung khởi động. M8012: xung clock 100ms. Điều khiển những cuộn dây relay chuyên dùng: khi sử dụng những cuộn dây này, PLC sẽ thực hiện một tác vụ chuyên biệt được xác định trước. Ví dụ: M8003: tất cả các trạng thái ngõ ra được duy trì khi PLC ngưng hoạt động. M8034: tất cả các ngõ ra đều vô hiệu Bảng đặc tính kỹ thuật relay trên PLC FX PLC FX1S FX1N FX2N FX2NC Relay phụ trợ chung 384 (M0-M383) 384 (M0-M383) 500 (M0-M499) 500 (M0-M499) Realy phụ trợ được chốt 128 (M384-M511) 1152 (M384-M1535) 2572 (M500-M3071) 2572 (M500-M3071) Tổng số 512 1536 3076 3072 Hằng số K. Ký hiệu: K Công dụng:biểu diễn bằng số thập phân Các hình thức sử dụng: Dữ liệu 16 bit, có thể biểu diễn giá trị từ -32768 đến +32767 Dữ liệu 32 bit, có thể biểu diễn giá trị từ -2147483648 đến +2147483647. Cách đánh số. Không có, hằng số K được dùng để nhập dữ liệu cho lệnh Không giới hạn số lần sử dụng hằng số K. Hằng số H. Ký hiệu: H Công dụng:biểu diễn bằng số thập lục phân Các hình thức sử dụng: Đối với dữ liệu 16 bit, có thể biểu diễn giá trị từ 0 đến FFFF Đối với dữ liệu 32 bit, có thể biểu diễn giá trị từ 0 đến FFFFFFFF Cách đánh số. Không có, hằng số H được dùng để nhập dữ liệu cho lệnh Không giới hạn số lần sử dụng hằng số H. Ngôn ngữ lập trình và các tập lệnh Khái niệm chương trình: Chương trình là một chuỗi các lệnh nối tiếp nhau được viết theo một ngôn ngữ mà PLC có thể hiểu được. Có 3 dạng chương trình: INSTRUCTION, LADDER, SFC/STL Instruction:hệ thống gồm những dòng lệnh nhập liên tiếp nhau. Ladder:phương pháp xây dựng chương trình dạng đồ họa dùng các kí hiệu lôgic dạng rơle SFC/STL:chương trình dạng lưu đồ. Các lệnh cơ bản: Lệnh load và load inverse: Tập Lệnh Chức năng Dạng mẫu Thiết bị LD Có nhiệm vụ logic khởi tạo _ loại công tắc NO X, Y, M, S, T, C LDI Có nhiệm vụ logic khởi tạo_ loại công tắc NC Nối trực tiếp bên trái mạch X, Y, M, S, T, C Tập Lệnh Chức năng Dạng mẫu Thiết bị OUT _ Điều khiển cuộn dây _ nối trực tiếp vào đầu bên phải của mạch Nhiều lệnh OUT có thể nối song song _ Không thể điều khiển thiết bị mõ vào loại X X, Y, M, S, T, C Tập Lệnh Chức năng Dạng mẫu Thiết bị ND Nối tiếp các công tắc NO X, Y, M, S, T, C NI Nối tiếp các công tắc NO X, Y, M, S, T, C Lệnh OR và OR INVERSE Tập Lệnh Chức năng Dạng mẫu Thiết bị OR Nối song song các công tắc NO.tối đa 10 công tắc song song cho 1 cuộn dây X, Y, M, S, T, C ORI Nối song song các công tắc NO.tối đa 10 công tắc song song cho 1 cuộn dây X, Y, M, S, T, C Lưu ý một bên của lệnh OR/ORI luôn nối với đầu bên trái Lệnh OR BLOCK Tập Lệnh Chức năng Dạng mẫu Thiết bị ANB Nối song song nhiều mạch công tắc Không có Đặc điểm: Lệnh ORB là lệnh độc lập và không kết hợp với bất kì thiết bị nào hay con số nào.Lệnh ORB dùng để kết nối song song nhiều mạch công tắc( các khối nối tiếp) với khối phía trước các khối nối tiếp là các khối có nhiều công tắc nối tiếp nhau hay dung trong lệnh ANB.Để khai báo điểm bắt đầu của 1 khối, ta bdungf lệnh LD hoặc LDI. Sau một khối nối tiếp ta nơi vào khối trước bằng lệnh ORB lưu ý : dùng lệnh ORB theo lô không dùng quá 8 lệnh LD và LDI nhằm để tránh lỗi chương trình. Dùng lệnh ORB trong mạch tuần tự không có giới hạn số mạch song song Lệnh AND BLOCK : Tập Lệnh Chức năng Dạng mẫu Thiết bị AND Nối tiếp nhiều mạch công tắc song song Không có Đặc điểm: Lệnh ANB là lệnh độc lập và không kết hợp với bất kì thiết bị nào hay con số nàoLệnh ANB dùng để nối tiếp nhiều mạch công tắc( thường là các khối song song) với khối phía trước. Các khối song song là các khối có nhiều công tắc nối song song với nhau hay dùng lệnh ORB . Để khai báo điểm bắt đầu của 1 khối ta dùng lệnh LD hay LDI. Sau một khối nối tiếp ta nối vào khối trước bằng lệnh ANB. Khi dùng lệnh ANB theo lô, không dùng quá 8 lệnh LD hay LDI để tránh lỗi chương trình. Lệnh ANB có thể dùng nhiều lần để nối tiếp các mạch song song với các khối trước nó Lệnh SET và RESET. Tập Lệnh Chức năng Dạng mẫu Thiết bị SET Đặt 1 thiết bị lên chế độ ON vĩnh viễn X, Y, M, S, T, C RESET Đặt 1 thiết bị lên chế độ ON vĩnh viễn X, Y, M, S, T, C Đặc điểm của lệnh SET và RESET có thể dùng cho cùng 1 thiết bị bao nhiêu lần tùy ý. Tuy nhiên trạng thái cuối cùng mới là trạng thái tác động. Lệnh END Tập Lệnh Chức năng Dạng mẫu Thiết bị END Buộc chương trình kết thúc Không có Khi dùng lệnh END trong chương trình có tác dụng buộc kết thúc quá trình quét chương trình hiện hành và tiến hành cập nhật các ngõ vào ra, các bộ định thì. Thực hioeenj cập nhật các ngõ vào ở đầu chu kỳ quét và cập nhật các ngõ ra ở cuối chu kỳ quét Việc quét chương trình là quá trình xử lý từng lệnh trong chương trình từ đầu đến cuối. khỏang thời gian này gọi là thời gian quét phụ thuộc vào độ dài và sự phức tạp của chương trình. Ngay khi dòng quét hiện hành được hoàn tất thì dòng lệnh quét tiếp theo sẽ bắt đầu ngay. Toàn bộ quá trình là 1 quá trình liên tục Chèn lệnh END vào giửa chương trình giúp ta tìm ra lỗi chương trình vì phần sau lệnh END bị vô hiệu hóa và bị cách ly khỏi vùng kiểm tra lỗi các lệnh ứng dụng Lệnh CMP. Tập Lệnh Chức năng Toán Hạng CMP So sánh 2 giá trị dữ liệu cho kết quả S1 S2 D K,H,KnX,KnY,KnM,KnS,T,C,D,V,Z Y,M,S Lưu ý: Dùng 3 thiết bị liên tiếp nhau K 100 M 0 C 20 CMP Giải thích: S1 được so sánh với dữ liệu của S2. kết quả hiển thị bằng 3 bit có địa chỉ đầu chứa trong D cho biết: Nếu S2 < S1: bit D là ON Nếu S2 = S1: bit D+1 là ON Nếu S2 > S1 : bit D+2 là ON Chú ý: các trạng thái của D sẽ được duy trì ngay cả khi lệnh CMP không còn sử dụng nữa.phép so sánh đại số cũng dùng được, nghĩa là -10< +2 Lệnh MOV . Tập Lệnh Chức năng Toán Hạng MOV Di chuyển dữ liệu từ vùng nhớ này đến vùng nhớ khác S1 S2 D K,H,KnX,KnY,KnM,KnS,T,C,D,V,Z Y,M,S Lưu ý: Dùng 3 thiết bị liên tiếp nhau Hoạt động : nội dung các thiết bị nguồn S được sao chép vào thiết bị đích D khi thỏa điều kiện ngõ vào nếu không tác động lênh MOV thì không có gi xảy ra. Lưu ý lệnh này có 1 thủ thuật lập trình đặc biệt cho phép nó bắt chước các hoạt động và các lệnh ứng dụng khác khi dùng các công cụ lập trình cũ hơn. Lệnh FROM. Tập Lệnh Chức năng Toán Hạng FROM dữ liệu được đọc từ bộ nhớ đệm của các khối chức năng chuyên dùng gắn vào S1 S2 D n K,H Chú ý M1= 0 -7 K,H Chú ý M2= 0 -31 K,H,KnX,KnY,KnM,KnS,T,C,D,V,Z K,H Chú ý hoạt động 16bit n=1 đến 32.hoạt động 32 bit n=1 đến 16 FROM K2 K10 D10 K6 X1 [ m1 ]ư [m2]ư [ D ] [ n ] Hoạt động : Lệnh FROM đọc n word của dữ liệu từ bộ nhớ đệm của khối chức năng chuyên dùng bắt đầu từ địa chỉ M2 với vị trí khối loohic xác định là M1. Dữ liệu được lưu trong PC tại địa chỉ đầu D cho n thiết bị word Các điểm chú ý: Tất cả các khối chức năng chuyên dùng mà có thể định địa chỉ với các lệnh FROM/T0 được nối với đường BUS mở rộng nằm bên phải bộ điều khiển.Mỗi khối chức năng chuyên dùng có thể được chèn tại bất kì điểm nào trong dãu các modum mở rộng. Mỗi khối chức năng chuyên dùng được định địa chỉ từ 0 tới 7 bắt đầu từ CPU. Mỗi khối chức năng chuyên dùng có các thanh ghi bộ nhớ đêm khác nhau. Chúng có công dụng cho từng khối riêng biệt. Trước khi đọc hay ghi dữ liệu phải đảm bảo rằng việc cấp phát bộ nhớ đêm được đúng. M2 : thong số này xác định địa chỉ đầu của các bộ nhớ đệm( các khối chức năng chuyên dùng). M2 có thể có các giá trị từ 0 đến 31. n: xác định số word được truyền giũa khối chức năng chuyên dùng và CPU. N nhận các giá trị từ 1 đến 31 trong hoạt động 16 bit nhưng trong hoạt động 32 bit nó chỉ có giá trị từ 1 đến 16. Địa chỉ đầu ở đích của dữ liệu đọc từ khối chức năng chuyên dùng được xác định bởi toán hạng D và sẽ chiếm n thiết bị. Lệnh này chỉ hoạt động khi thỏa điều kiện ngõ vào. Đối với bộ điều khiển họ FX có thể tùy chọn việc cho phép ngắt nghĩa là ngắt xảy ra trong quá trình hoạt động của lệnh FROM/TO hay đợi đến khi hoàn thành lệnh FROM/TO hiện hành. Điều này được thực hiện bằng cách dùng cờ chuyên dùng M8028. Bảng dưới đây trình bày các cờ được kết hợp với điều khiển của tác vụ này. Đối với FX on không có sự chọn lựa ngắt cho các lệnh FROM/TO, do đó chúng luôn hoạt động khi M8028 là OFF. Lệnh TO. Lệnh Chức năng Toán hạng m1 m2 S n TO Dữ liệu được ghi vào các bộ nhớ đệm của các khối chức năng chuyên dùng gắn vào K, H Chú ý: m1=0-7 K, H Chú ý: m2=0-31 K, H, KnX, KnY, KnM, KnS, T, C, D, V, Z K, H Chú ý: Hoạt động 16 bit n=1 đến 32. Hoạt động 32 bit n=1 đến 16 TO H2 K10 D20 K1 X0 [ m1 ]ư [m2]ư [ D ] [ n ] Hoạt động: Lệnh TO ghi dữ liệu n word vào bộ nhớ đệm có địa chỉ m2 của khối chức năng chuyên dùng với vị trí khối logic được xác định trong m1. Dữ liệu được lấy từ địa chỉ đầu của PC cho n thiết bị word. Các điểm chú ý: Các chú ý đều giống lệnh FROM trừ điểm c) được thay thế bởi các chú ý sau: c) Địa chỉ đầu của nguồn cho dữ liệu được ghi đến khối chức năng chuyên dùng được xác định bởi toán hạng S. CHƯƠNG 5: MODUL XỬ LÝ TÍN HIỆU LIÊN TỤC (ANALOG MODULES) Trước kia hệ thống điều khiển có liên quan đến tín hiệu liên tục là hệ thống điều khiển tuyến tính, nghĩa là toàn bộ hệ thống dùng mạch op-amp để xử lý tín hiệu. Tuy nghiên, việc xử dụng các mạch chuyển đổi A/D và D/A cho phép một hệ thống số có thể xử lý các tín hiệu liên tục. Tương tự, modul A/D có thể nối vào PLC để có khả năng xử lý tín hiệu liên tục. Modul A/D chuyển đổi tín hiệu liên tục từ cảm biến thành giá trị nhị phân trong một khoảng thời gian xác định, gọi là thời gian lấy mẫu, giá trị đã chuyển đổi. Sau đó, được dùng để tính toán và so sánh trong chương trình PLC. Hầu hết các thiết bị điều khiển trong công nghiệp, tín hiệu liên tục đi vào modul A/D là 4-20mA hoặc 20V vì các cảm biến tuyến tính đều cho giá trị tín hiệu nằm trong hai khoảng trên. Tùy thuộc vào nhà sản xuất và loại PLC, modul A/D có các mức về độ phân giải, thể hiện độ chính xác của bộ biến đổi A/D. Độ phân giải là số bít biểu diễn giá trị tín hiệu liên tục đã được lấy mẫu. Độ phân giải có quan hệ trực tiếp đến con số tối đa có thể biểu diễn được và số bước chia của tín hiệu liên tục. Độ phân giải là chỉ tiêu quan trọng khi chọn modul A/D cho hệ thống. Ví dụ: Giả sử tín hiệu liên tục ở ngõ vào thay đổi giữa – 10 và +10, khoảng điện áp 20V, thì mức sai lệch đối với bộ chuyển đổi 8 hay 10 bit là: 8 bit: 10/256 = 0,0391V/bước = 39,1 mV/bước, hay 25,6 bước/vôn 10 bit: 10/1024 = 0,0976V/bước = 9,76 mV/bước hay 102,4 bước/vôn. Như vậy khi thêm vào hai bit, sai số của bộ chuyển đổi từ 18mV xuống còn 5mV, cải thiện nhỏ hơn gần 4 lần. Ngoài ra, sự lựa chọn modul A/D còn phụ thuộc thêm các yếu tố khác như tốc độ chuyển đổi, số kênh và khoảng tín hiệu vào. Modul FX2N-4AD Modul FX2N-4AD có 4 kênh ngõ vào tín hiệu liên tục. Các kênh này nhận tín hiệu liên tục và chuyển đổi chúng sang giá trị số. Modul này chuyển được tín hiệu lớn nhất là 12 bit. Người sử dụng phải lựa chọn tín hiệu vào/ra là dòng điện hoặc điện áp. Dãy tín hiệu vào từ -10 đến +10V DC (độ phân giải ?? mV) và/hoặc 4 đến 20mA, -20 đến 20mA (độ phân giải 20) có thể được lựa chọn. Modul FX2N-4AD chuyển đổi dữ liệu đã chuyển đổi sang PLC thông qua bộ nhớ đệm gồm 32word (mỗi word 16bit) trên modul A/D. (không tìm được hình để chụp) Hình 3.1 Sơ đồ khối cấu tạo của bộ FX2N-4AD Hình dạng bên ngoài Hình 3.2 Hình dạng của FX2N-4AD Trọng lượng xấp xỉ 0,3 kg. Các kích thước như trên hình mm(inches) Sơ đồ bố trí các chân trên Modul FX2N-4AD Hình 3.3 Sơ đồ bố trí chân. - Tín hiệu liên tục đi vào modul thông qua cáp xoắn đôi có bọc giáp. Đường tín hiệu này nên được kết nối cách xa đường dây nguồn và các đường dây khác có thể gây nhiễu. - Nếu điện áp không ổn định thì tín hiệu ở ngõ vào có thể bị nhiễu cảm ứng điện trên hệ thống đường dây bên ngoài, khi đó nối tụ lọc 0,1 đến 0,47F, 25V ở ngõ vào. - Nếu tín hiệu ngõ vào là dòng điện, nối đầu V+ và I+ lại với nhau. - Nếu có quá nhiều nhiễu thì nối đầu FG với đầu được nối đất trên FX-4AD. - Nối đầu nối đất trên FX-4AD với đầu nối đất trên PLC. Đặc tính kỹ thuật. Ngõ vào tín hiệu liên tục. Chỉ tiêu Ngõ vào áp Ngõ vào dòng Có thể chọn hoặc ngõ vào điện áp hoặc ngõ vào dòng điện cho 4 ngõ vào. Có thể dùng cùng lúc 4 ngõ vào. Khoảng xác định tín hiệu liên tục ngõ vào -10V đến +10V DC (điện trở ngõ vào: 200) Cẩn thận: modul này có thể bị hư khi ngõ vào vượt quá giới hạn 5V -20mA đến +20mA (điện trở ngõ vào là 250) Cẩn thận: modul này có thể bị hư khi ngõ vào vượt quá giới hạn 32mA Ngõ ra tín hiệu số Chuyển đổi 12bit được lưu trong 16bit dạng số bù 2 Giá trị tối đa:+2047 Giá trị tối thiểu: -2048 Độ phân giải 5mV (khoảng chia mặc định 1/2000 trên 10V) 20A (khoảng chia mặc định 1/1000 trên 20mA) Tổng độ chính xác 1% ( đối với khoảng -10 đến +10V) 1% ( với khoảng -20mA đến +20mA) Tốc độ chuyển đổi 15ms/kênh (tốc độ thường), 6ms/kênh ( tốc độ cao) Đồ thị quan hệ tín hiệu vào/ra. Hình 3.4 Quan hệ tín hiệu ngõ vào ra của A/D Lưu ý: Khoảng giá trị được xác lập qua nội dung bộ nhớ đệm tương ứng trên modul. Sự lựa chọn tín hiệu vào là dòng hay áp phải tương ứng với sự kết nối ở ngõ vào. Sự cấp phát bộ nhớ đệm (BFM). Vùng bộ nhớ đệm của modul A/D FX-4AD được tổ chức như sau: BFM Nội dung bộ nhớ đệm *#0 Khởi tạo kênh Mặc định có giá trị H0000 *#1 Kênh 1 Lưu số lượng mẫu (1 đến 4960) dùng cho việc tính giá trị trung bình. Giá trị mặc định là 8 – tốc độ tính thường. Khi cần tốc độ tính toán cao có thể chọn giá trị 1 *#2 Kênh 2 *#3 Kênh 3 #4 Kênh 4 #5 Kênh 1 Vùng bộ nhớ đệm này chứa các giá trị ngõ vào được tính giá trị trung bình từ số mẫu lấy được trong bộ nhớ đệm của từng kênh tương ứng. #6 Kênh 2 #7 Kênh 3 #8 Kênh 4 #9 Kênh 1 Vùng bộ nhớ đệm này lưu giá trị hiện hành đang được đọc trên từng kênh. #10 Kênh 2 #11 Kênh 3 #12 Kênh 4 #13 #14 Chưa sử dụng. #15 Chọn tốc độ chuyển đổi A/D Khi giá trị 0, tốc độ thường là 15ms/kênh #16 #17 Khi đặt giá trị 1, tốc độ cao là 6ms/kênh Bộ nhớ đệm có dấu “*” có thể ghi bằng lệnh TO. Bộ nhớ đệm không có dấu “*” có thể đọc bằng lệnh FROM. Trước khi đọc bộ nhớ đệm, bảo đảm rằng tất cả các xác lập mới phải được ghi vào BFM tương ứng; nếu không, giá trị đọc được vẫn là các giá trị cũ. BFM b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 *#20 Đặt về giá trị mặc định. Mặc định = 0 *#21 Cấm điều chỉnh độ lợi, dịch chỉnh. Mặc định = (0,1): cho phép điều chỉnh *#22 Điều chỉnh độ lợi, dịch chỉnh. G4 04 G3 03 G2 02 G1 01 *#23 Giá trị dịch chỉnh. Mặc định = 0 *#24 Giá trị độ lợi. Mặc định = 5000 #25 - #28 Chưa sử dụng. #29 Trạng thái lỗi. #30 Mã nhận dạng K2010. #31 Không thể sử dụng. Xác định độ lợi và giá trị dịch chỉnh. HÌnh 3.5 Độ lợi và giá trị dịch chỉnh. Độ lợi xác định góc của đường chia được tính từ giá trị tín hiệu số 1000. Độ lợi âm. Độ lợi bằng không – mặc định 5V hay 20mA Độ lợi dương. Dịch chỉnh thể hiện vị trí đường chia, được xác định tại giá trị tín hiệu số 0. Dịch chỉnh âm. Dịch chỉnh 0 – mặc định: 0V hay 4mA. Dịch chỉnh dương. Giá trị độ lợi và giá trị dịch chỉnh có thể được xác lập riêng hay chung. Khoảng giá trị dịch chỉnh hợp lệ là -5V đến +5V hay -20mA đến 20mA và giá trị độ lợi hợp lệ là 1V đến 15V hay 4mA đến 32mA. Giá trị độ lợi và dịch chỉnh có thể được điều chỉnh từ chương trình hoặc bằng các công tắc trên FX-4AD (dùng với vôn kế hay ampe kế). Bit b1, b2 của BFM #21 nên được gán giá trị 0, 1 để cho phép điều chỉnh. Khi điều chỉnh hoàn tất thì các bít trên nên được gán trở lại 1, 0 để cấm sự thay đổi thêm. Sự khởi tạo kênh (BFM #0) nên được đặt đến khoảng gần nhất, như điện áp hay dòng. Trình tự: Cấp điện cho hệ thống (PLC có thể đang ở trạng thái RUN hay STOP). Đặt công tắc MODE sang kênh đầu tiên. Đặt giá trị dịch chỉnh (giá trị tín hiệu liên tục) vào ngõ vào của kênh đó. Nhấn nút OFFset một lần. Giá trị dịch chỉnh cho tín hiệu số (được chuyển đổi từ tín hiệu liên tục) được lưu vào FX-4AD. Đặt giá trị độ lợi (tín hiệu liên tục) vào ngõ vào của kênh đó. Nhấn nút GAIN một lần. Giá trị độ lợi của tín hiệu số được lưu trong FX-4AD. Lặp lại trình tự từ bước 3 đến bước 6 cho từng kênh có sử dụng. Đặt công tắc MODE sang vị trí READY để kết thúc bước điều chỉnh. Nếu công tắc MODE không được đặt sang kênh tương ứng thì FX-4AD được xem như đang ở trạng thái READY và không có sự điều chỉnh nào có tác dụng. Cách lấy dữ liệu từ modul A/D Chương trình ứng dụng #1 Trong chế độ ngõ vào là điện áp, 4AD chuyển đổi giá trị tín hiệu liên tục từ 0 ~ 10V thành ngõ ra tín hiệu số 0 ~ 2000. Nếu trong chương trình sử dụng khoảng giá trị số từ 0 ~ 10000 (khoảng giá trị tín hiệu đại lượng cần đo), giá trị ngõ ra của 4AD từ 0 ~ 2000 phải được chuyển đổi như chương trình ví dụ bên dưới. Giá trị số ngõ ra 4AD được chuyển đổi từ giá trị tín hiệu liên tục được lưu trong thanh ghi D1 Chương trình ứng dụng #2 Trong chế độ ngõ vào là điện áp, 4 AD chuyển đổi giá trị tín hiệu liên tục từ 0 ~ 10V thành ngõ ra tín hiệu số 0 ~ 2000. Nếu sử dụng khoảng tín hiệu liên tục từ 0 ~ A (0<A<10) bằng khoảng giá trị số ngõ ra 0 ` 2000, khoảng giá trị phải được chuyển đổi từ 0 ~ A thành 0 ~ 2000 được trình bày như chương trình ví dụ bên dưới. Nếu một giá trị số 0 ~ 2000 được sử dụng trong thanh ghi D20 , do đó A’= , nếu A = 5 Chương trình ứng dụng #3 Nếu sử dụng khoảng tín hiệu liên tục từ A~B bằng khoảng giá trị số ngõ ra 0 ~ 2000, khoảng giá trị phải được chuyển đổi từ A’ ~ B’ thành 0 ~ 2000 trong chương trình, được trình bày như chương trình ví dụ bên dưới. Nếu một khoảng giá trị số 0 ~ 2000 được yêu cầu trong D30 , , do đó: Nếu và thì Chương trình ứng dụng #4 Nếu sử dụng khoảng tín hiệu liên tục từ 4 ~ 20mA để đạt được một khoảng giá trị ngõ ra 0 ~ A, khoảng giá trị ngõ ra chuẩn 0 ~ 1000 phải được chuyển đổi sang khoảng giá trị mới. . Nếu thì - Chương trình ứng dụng #5 Nếu sử dụng khoảng tín hiệu liên tục từ 4 ~ 20mA để đạt được một khoảng giá trị ngõ ra A ~ B, khoảng giá trị ngõ ra chuẩn 0 ~ 1000 phải được chuyển đổi sang khoảng giá trị mới. Chuyển đổi khoảng giá trị ngõ ra chuẩn 0 ~ 1000 sang khoảng giá trị A ~ B như sau: CHƯƠNG 6: GIỚI THIỆU VỀ TRANSDUCER Transducer điện áp: Thông số kỹ thuật: Type: T-51HAV Input:0-150V Output: DC 4-20mA Load: 0-600 Supply:AC 110V Transducer nhiệt độ: Thông số kỹ thuật. Type: MS 3501 Input: K 0~ Output: DC 4-20mA Load: 0-500 Power: AC 100V Transducer dòng. Model: GPA Sep.No: QABICC88 Thông số kỹ thuật Input: AC 0-5A Output: 4-20mA Class: 0.5% Ro Power: AC110v Cos Power Line Transducer Type: 2377A31 Suffix: -41-AHE-7-M Input: Lead 0.5~1.0~LAG 0.5cos Output: 4~12~20mA DC CT Ratio: 1A VT Ratio: 110A Accuracy: 0,045 Input Freq: 50/60Hz Power supply: 24/48V DC 15% CHƯƠNG 7: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM GX DEVELOPER 8.0 Phần mềm GX Developer 8.0 của hãng Mitsubishi là phần mềm chuyên dùng để viết các chương trình điều khiển cho PLC loại lớn hoặc vừa của hãng Mitsubishi.phần mềm này có dung lượng khá lớn tương thích với hầu hết các chủng loại CPU lớn và cực lớn hiện nay chúng được liệt kê ở bảng dưới đây. Chủng loại CPU Kiểu CPU ACPU QCPU QnCPU MOTION (SCPU) FXCPU A171SH A172SH A173UH(S1) A273UH(S3) Q02(H) Q00(J) Q00 Q01 Q02(H) Q06(H) Q12(H) Q12PH FX0(S) FX1UC FXU/FX2C FX2N(C) Q02(H)-A Q06(H)-A Khởi động phần mềm: Đầu tiên vào Start/Programs/MELSOFT Application/GX Developer khi đó giao diện của phần mềm GX xuất hiện. Tạo một project mới. Để tạo một project mới ta nhấp chuột vào biểu tượng (Ctrl+N) hoặc vào Project chọn New Project khi đó một menu xuất hiện yêu cầu chọn loại họ PLC và loại PLC thích hợp để tiến hành lập trình Như hình bên dưới ta chọn theo thứ tự FXCPU và FX1(C) và loại ngôn ngữ lập trình dạng ladder hoặc SFC. Trong khung Setup Project name tiến hành đặt tên và chọn địa chỉ lưu project như hình bên dưới. Nhấn OK thì một trang màn hình và các công cụ hỗ trợ lập trình xuất hiện Các tổ hợp phím tắt. Ví dụ. viết chương trình sau: Khi tiếp điểm X0 đóng lại thì miền nhỏ y0 có điện khi tiếp điểm y0 có điện thì lệnh MOV có chức năng cập nhật các ngõ vào từ x0 đến x3 lưu vào miền nhớ D100 đến D103 giá trị K1 được xác định như bảng sau: k1 = 4 bits k5 = 20 bits k2 = 8 bíts k6 = 24 bits k3 = 12 bits k7 = 28 bits k4 = 16 bits k8 = 32 bits Khi tiếp điểm X1 có điện thì giữ cho Timer1 đếm. Sau khi đã thực hiện các bước mở một Project ta tiến hành viết chương trình giao diện hành làm việc xuất hiện: Để lấy contact NO ta nhấp chuột vào biểu tượng trên thanh công cụ hoặc nhấn vào nút F5 khi đó sẽ xuất hiện hội thoại bên phải để nhập địa chỉ theo yêu cầu .tiếp theo bước trên ta nhập một địa chỉ tiếp điểm chẳng hạn tiếp điểm thường mở ngõn vào X000 Sau đó nếu ta đồng ý nhấn nút OK và không dông ý nhấn nút Exit. dến đây tiếp điểm thường mở đã dược viết. Ta làm tương tự cho các contact NC X001 để tạo tiếp điểm ngõ ra Y000 ta nhấp vào biểu tượng trên thanh công cụ hoặc nhấn phím F7 khi dó sẽ xuất hiện hộp hội thoại bên phải để nhập địa chỉ ngõ ra theo yêu cầu là Y000. Để nối song song một contact với mọt tiếp điểm khác ta click vào biểu tượng trên thanh công cụ hoặc nhấn phím shift F5 tương ứng với lệnh open branch.ví dụ tiếp điểm thường mở ngõ ra Y000 được nối song song với contact X000 khi xuất hiện hộp thoại Entersymbol nhập địa chỉ vào và click OK. Sau khi đã nhập xong địa chỉ ta click OK. Tương tự để viết lệnh MOV ta chọn vào biểu tượng hoặc nhấn phím F8 và điền giá trị cần dịch chuyển bít nhớ như sau: Tiếp theo viết chương trình có dùng Timer ta nhấp vào biểu tượng trên thanh công cụ hoặc nhấn phín F7 khi đó hộp hội thoại EnterSymbol xuất hiện ta chỉ cần nhập tên của timer và giá trị đếm tương ứng vào khung và click OK . Đến dây ta đã có một chương trình hoàn chỉnh bước tiếp theo là Convert chương trình (bình thường trong quá trình lập trình ta thấy màn hình xuất hiện màu xám để thoát khỏi màn hình này ta chỉ cần nhấn nút F4 )kết quả ta có hình sau. Sau khi đã lập trình xong công việc tiếp theo là ghi chương trình vào PLC Hướng dẫn upload(đọc) và download(ghi) chương trình vào PLC. Thực thi chức năng đổ chương trình vào PLC . Sau khi biến dịch xong vào menu Online >Write to PLC . Chọn tab > để chọn tê chương trình cần nạp vào PLC: Param + progP: chỉ chọn chương trình chính và các tham số . Select all: chọn tất cả . Cancel all selections:hủy chọn tất cả . Click vào nút [Execute] để hoàn tất việc đổ chương trình. CHƯƠNG 8: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM GT DESIGNER. Tạo chương trình mới. Chọn File/ New. Để tạo design một màn hình got, chọn loại plc và loại got cần dùng. Công cụ chủ yếu trong Gt Designer. Thanh Toolbar: Chương trình mặc định đã gắn nhiều công cụ mặc định trên thanh toolbar: Thanh công cụ cơ bản: là nơi chứa các chức năng cơ bản của chương trình Gồm các lệnh tạo mới, mở lưu project: Các lệnh lưu, các lện cắt, copy, paste, preview: Lệnh chuyển đổi giữa hai hay nhiều màn hình: Lệnh đóng màn hình, hiển thị các danh sách các object: Hiển Thị danh sách các object đã dùng trong project,cho biết ngõ vào và ngõ ra hiển thị định dạng gì, các ghi chú, mở hộp Template, lệnh mở hộp công cụ Tool Palette Thanh hiển thị trạng thái: thanh này cho biết giá trị và một số đường nét… mà ta đang dùng. Đây là một thanh công cụ rất quan trọng. cài đặt khoảng di chuyển của con trỏ. phóng to thu nhỏ màn hình. kích thước các chữ trong các comments. chế độ ON/OFF. cài đặt màu nền. Thanh Figure/Object: thanh này cho phép chọn các đường vẽ, đối tượng để gắn vào màn hình got. Các loại đèn: Thanh chức năng edit: thanh này giúp người thiết kế chỉnh sửa các đường nét, các nhóm đối tượng,.. các lệnh Edit: Thanh Menu: gồm các lệnh ứng dụng, các chương trình ứng dụng. Sơ đồ thanh menu bar: Truyền thông với GT DESIGNER: Ngoài thiết kế giao diện cho got, GT Designer còn cho phép đổ dữ liệu từ PLC ra got, nhận dữ liệu từ got vào plc, cài đặt chương trình với got và điều chỉnh các thông số trong việc truyền dữ liệu. Để mở chức năng này trên thanh Menu bar, chọn Communication. Một cửa sổ sẽ mở ra giúp ta lựa chọn. Trong mục hiện ra, ta có các chọn lựa: Download ( to GOT): đổ chương trình vào GOT. Upload form GOT: cho phép chép chương trình trên GOT vào PLC. Install: cài đặt hệ điều hành và driver cho việc truyền dữ liệu, khi chọn mục này một số cửa sổ hiện ra cho phép chọn. Một số ví dụ về sử dụng GOT: Với phần mềm này, ta có thể tạo một mô hình GOT và thực hiện mô phỏng ngay trên PC mà không cần GOT thật. để làm điều đó ta cần ít nhất các công cụ sau: GX Developer: tạo chương trình trên PLC. Gx simulator: thực hiện mô phỏng PLC ảo trên máy tính. Gt designer: tạo giao diện điều khiển GOT. Gt simulator: thục hiện mô phỏng GOT ao trên giao diện thiết kế trong Designer. `