CHƯƠNG I: DẪN NHẬP 4 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II GIỚI THIỆU CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU 5 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.1 Giới thiệu bộ điều khiển lập trình 2.1 Tổng quan về PLC S7-1200 1: Nguồn 2: Khe cắm thẻ nhớ 3: Đầu nối vào/ra 4: Led báo trạng thái 5: Cổng kết nối PROFINET Hình 2.1: Bộ điều khiển lập trình S7-1200 - Ngày nay, khoa học công nghệ đang phát triển với tốc độ nhanh đến chóng mặt. Các sản phẩm công nghệ do đó cũng phải bắt kịp với xu thế và đáp ứng được những yêu cầu ngày càng cao của người sử dụng. Chính vì vậy các nhà sản xuất luôn nâng cấp các dòng sản phẩm của mình để có được tính ứng dụng cao. Do đó năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-200.
- S7-1200 được thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh giúp những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200. Tất cả các họ của CPU S7-1200 đều có thẻ nhớ dùng khi cần mở rộng bộ nhớ cho CPU copy chương trình ứng dụng hay cập nhật firmware. - Một trong những tính năng nổi bật của dòng sản phẩm S7-1200 đó là webserver. Thực ra tính năng này không phải là mới lạ, nhưng với việc tích hợp cổng truyền thông PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP cùng với một mức giá hấp dẫn đã làm cho S7-1200 trở nên phổ biến và tính năng webserver cũng được khai thác mạnh mẽ.
Với tính năng Webserver, bạn có thể điều khiển và giám sát hệ thống bằng các thiết bị di động có hỗ trợ kết nối mạng. Điều này giúp bạn có thể truy cập vào hệ thống mọi lúc mọi nơi. - Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc RS232 khi có nhu cầu. CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU 6 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - S7-1200 được trang bị thêm tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương trình điều khiển.
Có thể chuẩn đoán lỗi online/offline. - Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal của Siemens, bao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI. Phân loại: - Dựa theo nguồn cấp và ngõ ra, S7-1200 chia ra làm các loại: + DC/DC/DC (Nguồn cấp DC/ Điện áp kích ngõ vào DC/ Ngõ ra DC- Transistor) + DC/DC/Relay (Nguồn cấp DC/ Điện áp kích ngõ vào DC/ Ngõ ra Relay) + AC/DC/Relay (Nguồn cấp AC/ Điện áp kích ngõ vào DC/ Ngõ ra Relay) - Dựa theo loại CPU, S7-1200 chia ra làm các loại: + CPU 1211C + CPU 1212C + CPU 1214C + CPU 1215C + CPU 1217C 2.2 Module mở rộng PLC S7-1200 PLC S7-1200 có thể mở rộng các module tín hiệu và các module gắn ngoài để mở rộng chức năng của CPU.
Ngoài ra, có thể cài đặt thêm các module truyền thông để hỗ trợ giao thức truyền thông khác. Khả năng mở rộng của từng loại CPU tùy thuộc vào các đặc tính, thông số và quy định của nhà sản xuất. CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU 7 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.2: Module mở rộng PLC S7-1200 Hình 2.2 mô tả về vị trí kết nối các module mở rộng của PLC S7-1200. Gồm ba loại module mở rộng chính: (1)module truyền thông, (3) board tín hiệu, (4) module tín hiệu I/O Bo tín hiệu: Hình 2.3 cho thấy một board tín hiệu được gắn thêm vào khe phía trên của PLC để dễ dàng mở rộng khả năng điều khiển cho các ứng dụng đòi hỏi nhu cầu mở rộng ít.3: Board tín hiệu CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU 8 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Module mở rộng tín hiệu vào/ra: Hình 2.4: Module mở rộng tín hiệu vào ra Các module mở rộng tín hiệu vào/ra sẽ được gắn bên phải của CPU.
Với dải rộng các module tín hiệu vào/ra số và analog giúp linh hoạt trong việc sử dụng với PLC S7- 1200 với từng ứng dụng cụ thể khác nhau (hình 2.4) Module truyền thông: Giao tiếp với RS 232/RS 485. PLC S7-1200 hỗ trợ giao tiếp theo chuẩn RS 232/RS 485 bằng cách gắn thêm module truyền thông thuận lợi cho việc truyền thông giao tiếp theo các chuẩn khác nhau( hình 2.5: Module truyền thông CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU 9 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.3 Đèn tín hiệu PLC Có 3 loại đèn báo hoạt động: - Run/stop : đèn xanh/vàng báo hiệu PLC đang hoạt động/ngừng hoạt động. - Error : đèn báo lỗi. - Maint :đèn báo khi ta buộc địa chỉ nào đó lên mức 1.
Có 2 loại đèn chỉ thị: - Ix.x chỉ trạng thái logic ngõ vào.x chỉ trạng thái logic ngõ ra.2 Các cảm biến nhiệt độ Nhiệt độ là một trong số những đại lượng có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất vật chất. Nhiệt độ từ môi trường sẽ được cảm biến hấp thu, tại đây tùy theo cơ cấu của cảm biến sẽ biến đại lượng nhiệt này thành một đại lượng điện nào đó. Như thế một yếu tố hết sức quan trọng đó là “nhiệt độ môi trường cần đo” và “nhiệt độ cảm nhận của cảm biến”. Cụ thể là: Các loại cảm biến bán dẫn, lưỡng kim…Do đó việc đo có chính xác hay không tùy thuộc vào việc truyền nhiệt từ môi trường vào đến phần tử cảm biến tổn thất bao nhiêu.
Phân loại cảm biến nhiệt - Cảm biến tiếp xúc: + Cặp nhiệt điện (Thermocouple ). + Nhiệt điện trở (RTD-resitance temperature detector ). + Bán dẫn (Diode, IC…. - Cảm biến không tiếp xúc: + Hỏa kế - Pyrometer (Dùng hồng ngoại hay lazer).
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU 10 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 2.1:Đặc điểm các loại cảm biến nhiệt Hình ảnh Đặc điểm -Cấu tạo:Gồm 2 chất liệu kim loại khác nhau,hàn dính một đầu. -Nguyên lý:Nhiệt độ thay đổi cho ra sức điện động thay đổi. -Ưu điểm:Bền,đo nhiệt độ cao. -Khuyết điểm:Nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số.Độ nhạy không cao -Thường dùng:Lò nhiệt, môi trường khắc nghiệt, đo Cặp nhiệt(Thermocouple) nhiệt nhớt máy nén….
-Cấu tạo:Gồm dây kim loại làm từ Platinum,đồng được quấn tùy theo hình dáng của đầu đo. -Nguyên lý:Khi nhiệt độ thay đổi điện trở giữa hai đầu dây kim loại này sẽ thay đổi, và tùy chất liệu kim loại sẽ có độ tuyến tính trong một khoảng nhiệt độ nhất định. Phổ biến nhất của RTD là loại cảm biến Pt, được làm từ Platinum. Platinum có điện trở suất cao, chống oxy hóa, độ nhạy cao, dải nhiệt đo được dài.
Thường có các loại:100, 200, 500, 1000 ohm tại 0°C. Điện trở càng cao thì độ nhạy nhiệt càng cao. -RTD thường có loại 2 dây, 3 dây và 4 dây. Nhiệt điện trở -Chiều dài:6mm,8 mm,10 mm,12 mm,20 mm,25 mm.
(RTD-resitance temperature - Kiểu: PT 100, J, K, R, S, T, E. -Cấu tạo:Làm từ hỗn hợp các oxid kim loại:mangan, nickel, cobalt,… -Nguyên lý:Thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi. -Ưu điểm:Bền,rẻ tiền,dễ chế tạo. -Khuyết điểm:Dãy tuyến tính hẹp.
-Thường dùng:Làm các chức năng bảo vệ,ép vào cuộn dây động cơ,mạch điện tử. Thermistor (NTD) -Tầm đo:50°C<150°C CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU 11 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -Cấu tạo:Làm từ các loại chất bán dẫn. -Nguyên lý:Sự phân cực của các chất bán dẫn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. -Ưu điểm:Rẻ tiền,dễ chế tạo, độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn giản.
-Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền. - Thường dùng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo vệ các mạch điện tử. IC cảm biến nhiệt(LM 35) -Tầm đo:-50°C<150°C. -Cấu tạo:Làm từ mạch điện tử, quang học.
-Nguyên lý: Đo tính chất bức xạ năng lượng của môi trường mang nhiệt. -Ưu điểm:Dùng trong môi trường khắc nghiệt, không cần tiếp xúc với môi trường đo. -Khuyết điểm:Độ chính xác không cao, đắt tiền. -Thường dùng:Làm các thiết bị đo cho lò nung.
Hỏa kế-Pyrometer (Dùng hồng ngoại hay Lazer) 2.3 Điện trở đốt Là phần tử biến đổi điện năng thành nhiệt năng thông qua hiệu ứng Joule. Dây điện trở cần phải làm từ các vật liệu thỏa mãn các yêu cầu sau: Chịu được nhiệt độ cao. Độ bền cơ khí cao. Có điện trở suất lớn (vì điện trở suất nhỏ sẽ dẫn đến dây dài, khó bố trí trong lò hoặc tiết diện dây phải nhỏ, không bền).
Hệ số nhiệt điện trở nhỏ (vì điện trở sẽ ít thay đổi theo nhiệt độ, đảm bảo công suất lò). Vật liệu làm dây điện trở: Điện trở làm bằng hợp kim. CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU 12 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Dây điện trở bằng kim loại. Điện trở nung nóng bằng vật liệu kim loại.6: Điện trở đốt 2.4 Động cơ AC Động cơ AC gồm 2 phần chính là stator và rotor.
Stator gồm các cuộn dây của ba pha điện quấn trên các lõi sắt bố trí trên một vành tròn để tạo ra từ trường quay. Rotor hình trụ có tác dụng như một cuộn dây quấn trên lõi thép.Khi mắc động cơ vào mạng điện xoay chiều, từ trường quay do stator gây ra làm cho rotor quay trên trục. Chuyển động quay của rotor được máy truyền ra ngoài và được sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu chuyển động khác. Phân loại theo sơ đồ nối dây có: 1 pha và 3 pha.
Động cơ 1 pha: Được sử dụng phổ biến trong dân dụng. Rotor lồng sóc, có công suất < 1KW. Cấp điện 1 pha dây quấn Stator. Từ trường đập mạch: gồm 2 từ trường quay bằng và ngược chiều nhau, không làm quay rotor.
Không có moment mở máy. Để tạo moment quay phải thêm cuộn dây phụ lệch 90° với cuộn chính (dùng R, C hoặc L). Cuộn dây phụ chỉ có tác dụng mở máy. CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU 13 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Động cơ 3 pha: Sử dụng nhiều trong công nghiệp.
Công suất hơn vài KW. Có ba cuộn dây đặt lệch nhau 120° trong không gian. Cấp điện 3 pha sẽ tạo ra từ trường quay. Đặt vào các thanh dẫn điện thì từ trường sẽ tạo ra sức điện động trong đó.
Nối các thanh dẫn với nhau sẽ xuất hiện dòng ngắn mạch. Các thanh dẫn sẽ quay.7: Một số động cơ AC 2.5 Giới thiệu về SSR: SSR(Solid State Relay) là loại rơle bán dẫn, tương tự rơle điện từ nhưng được làm từ vật liệu bán dẫn, dùng để đóng cắt dòng điện. Ưu điểm so với rơle điện từ: đóng cắt nhanh hơn, tần số cắt cho phép lớn hơn, dòng áp điều khiển đóng cắt nhỏ hơn, không gây tiếng ồn và tia lửa điện khi đóng cắt. Gồm loại 1 pha và 3 pha: Hình 2.8: SSR 3 pha và 1 pha CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU 14 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.