BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI VÀ THỦY LỢI GIÁO TRÌNH CHUYÊN ĐỀ TỰ ĐỘNG HÓA TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo quyết định số 546 ngày 11 tháng 8 năm 2020) NĂM 2020 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Mô đun CHUYÊN ĐỀ TỰ ĐỘNG HOÁ là một trong những giáo trình mô đun đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình đào tạo nghề Điện công nghiệp được Trường Cao đẳng Cơ giới và Thủy lợi ban hành. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau.
Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiễn cao. Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 150 giờ gồm có: Bài 1: Giới thiệu chung các hãng khác nhau thuộc đối tượng nghiên cứu. Bài 2: Tìm hiểu đối tượng nghiên cứu Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng.
Tuy nhiên, tuy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường có thể sử dụng cho phù hợp. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của người sử dụng, người đọc để nhóm biên soạn sẽ hiện chỉnh hoàn thiện hơn sau thời gian sử dụng Đồng Nai, ngày…. MÔ ĐUN: CHUYÊN ĐỀ TỰ ĐỘNG HÓA Vị trí, tính chất của mô đun : - Vị trí: Trước khi học mô đun này cần hoàn thành các mô đun cơ sở, đặc biệt các mô đun: Tin học cơ bản; Trang bị điện, Kỹ thuật cảm biến, Truyền động điện, PLC cơ bản, PLC nâng cao. - Tính chất: Là mô đun đào tạo bắt buộc II.
Mục tiêu mô đun: Kiến thức: - Sử dụng được thiết bị thuộc đối tượng được nghiên cứu. - Có khả năng tự nghiên cứu và sử dụng thiết bị các hãng khác nhau. Kỹ năng: - Đọc, hiểu catalog đối tượng được nghiên cứu. - Đấu nối được các chế độ làm việc cụ thể.
- Cài đặt được các thông số cơ bản. - Ứng dụng thiết bị vào thực tế. - Lắp đặt được các hệ thống điều khiển đơn giản. - Khắc phục các lỗi thường gặp.
Năng lực tụ chủ và trách nhiệm: - Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo, tác phong công nghiệp. Nội dung của mô đun: Thời gian (giờ) Thực hành, STT Tên các bài trong mô đun Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm số thuyết thảo luận, tra bài tập I. Nội dung thực hiện: Bài 1: Giới thiệu chung các hãng khác nhau thuộc đối 1 tượng nghiên cứu.2 Ưu, nhược điểm 1. Bài 2: Tìm hiểu đối tượng 2 30 26 nghiên cứu.
4 Thời gian (giờ) Thực hành, STT Tên các bài trong mô đun Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm số thuyết thảo luận, tra bài tập 2.1 Thông số kỹ thuật.2 Các chế độ hoạt động.3 Kết nối ngoại vi.4 Cài đặt các thông số cơ bản.5 Vận hành và khắc phục các lỗi thường gặp. Nội dung báo cáo: Báo 3 cáo công việc đã hoàn thành 6 4 2 chuyên đề. Nhận xét, Đánh giá kết 4 4 4 quả thực hiên. Cộng: 45 15 28 2 BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG CÁC HÃNG KHÁC NHAU THUỘC ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.
Mục tiêu: - Trình bày được khái niệm và đặc điểm đối tượng nghiên cứu. - Trình bày được cấu trúc và nhiệm vụ các khối chức năng. - Trình bày được các ưu, nhược điểm so với các loại điều khiển khác và các ứng dụng của chúng trong thực tế. - Rèn luyện đức tính tích cực, chủ động và sáng tạo Nội dung chính: 1.
PLC của hãng Omron - Bộ điều khiển lập trình CPM1A ( hình 2.1) của hãng Omron nằm trong một chuỗi các thiết bị cung cấp của hãng, giúp cho doanh nghiệp có thể giải quyết các bài toán từ cơ bản đến phức tạp. Một bộ CPM1A thông thường tương tự các loại PLC cùng loại bao gồm gồm: bộ nguồn, CPU, các Port I/O, các modul I/O đặc biệt ….1 - Để có được một bộ PLC hoàn chỉnh thì ta phải lắp ráp các modul này lại với nhau. Việc kết nối này thực hiện khá đơn giản và cho phép thay thế dễ dàng. Các modul mở rộng bao gồm hệ thống kết nối analog I/O, hệ thống các cảm biến và truyền thông công nghiệp.
Một bộ CPMA1 cơ bản có đặc điểm sau: + 10, 20, 30 và 40 ngõ vào ra I/O CPUs + Mở rộng tối đa 100 I/O + Mở rộng cổng giao tiếp + Tín hiệu ngõ vào dạng DC + Cho phép mở rộng modul analog + Cho phép kết nối modul cảm biến nhiệt độ ngõ vào + Nguồn cung cấp 24V DC + Ngõ ra dạng relay hay transistor + Chuẩn UL,CSA,CE. Cấu hình ghép nối Modul và truyền thông cơ bản ( hình 2.2: Kiểu kết nối truyền thông và modul mở rộng Thông tin chung: Cấu hình CPU CPM1A ( bảng 2.1: tổng số ngõ thiết kế CPM1A + Nguồn cung cấp: tuỳ theo loại CPU mà ta dùng nguồn AC từ 100V-240V hoặc nguồn DC 24V + Chân nối đất bảo vệ (đối với loại CPU dùng nguồn AC): để bảo vệ an toàn cho người sử dụng. + Nguồn cung cấp cho ngõ vào: đây là nguồn 24V DC được dùng để cung cấp điện áp cho các thiết bị đầu vào (đối với loại CPU dùng nguồn AC ). + Các ngõ vào: để liên kết CPU với các thiết bị ngõ vào.
+ Các ngõ ra: để liên kết CPU với các thiết bị ngõ ra. + Các đèn báo chế độ làm việc của CPU: các đèn báo này cho chúng ta biết chế độ làm việc hiện hành của PLC. + Đèn báo trạng thái ngõ vào: khi 1 trong các ngõ vào ở trạng thái ON thì đèn báo tương ứng sẽ sáng. + Đèn báo trạng thái ngõ ra: các đèn báo trạng thái ngõ vào sẽ sáng khi các ngõ ra ở trạng thái ON.
+ Cổng điều khiển tín hiệu Analog: được sử dụng khi tín hiệu vào hoặc ra là tín hiệu Analog, được lưu giữ vào vùng nhớ IR250 và IR251. + Cổng giao tiếp với thiết bị ngoại vi: liên kết PLC với thiết bị lập trình: máy tính chủ, thiết bị lập trình cầm tay. + Cổng giao tiếp RS-232C: liên kết PLC với thiết bị lập trình (ngoại trừ thiết bị lập trình cầm tay và máy tính chủ). + Công tắc truyền thông: là công tắc, chọn để sử dụng một trong hai cổng Peripheral hoặc cổng RS-232C để liên kết với thiết bị lập trình + Bộ Acquy + Phần mở rộng: kết nối CPU và PLC với khối mở rộng I/O hoặc khối mở rộng nói chung ( Analog I/O Unit, Temporature Senson Unit.), có thể kết nối 3 modul mở rộng ( bảng 2.2) Đèn báo Trạng thái Y nghĩa PWR Bật PLC đã được cấp nguồn (Màu xanh) Tắt PLC chưa được cấp nguồn RUN Bật PLC đang hoạt động ở chế độ RUN hoặc (Màu xanh) ở chế độ MONITOR Tắt PLC đang ở chế độ PROGRAM hoặc bị lỗi COMM Nhấp nháy Dữ liệu đang được chuyển vào CPU (Màu vàng) thông qua cổng Peipheral hoặc cổng RS- 232C Tắt Dữ liệu không được chuyển vào CPU thông qua cổng Peripheral hoặc cổng RS- 232C ERR/ALARM Bật Xuất hiện lỗi (PLC ngừng hoạt động ) (Màu đỏ) Tắt Đèn báo hoạt động bình thường Bảng 2.2: Trạng thái đèn báo CPM1A Các thành phần modul mở rộng CPM1A: ( bảng 2.3) - Modul I/O Analog thực hiện việc chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số hoặc từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự để giao tiếp giữa CPU với các thiết bị tương tự như máy phát sóng cảm biến, các dụng cụ đo và các thiết bị điều khiển khác.
- Modul I/O Analog có khoảng thay đổi tín hiệu điện áp từ 0-10V hoặc từ 0-5V (đối với Analog Input) và từ -10-10V (Analog Out Put). Một CPU có thể kết nối với tối đa không quá 3 modul mở rộng. Chú ý rằng các modul mở rộng kết nối nguồn cấp DC tại chân 30 và 40 - Dữ liệu đã được biến đổi thì được lưu trữ trong vùng phân bổ words của Analog I/O Unit và nó được sử dụng bởi lệnh đọc nội dung của Words ngã vào. - Một chức năng khác của nó là xử lý giá trị trung bình để cho tất cả các dữ liệu ở ngõ ra ổn định.
Nó còn có chức năng phát hiện dây dẫn bị đứt khi tầm ngõ vào được đặt khoảng 4-20mA, hoặc từ 1-5 V. + Các đầu nối của khối Analog I/O: kết nối với các thiết bị tương tự nhập hoặc xuất. + Cáp kết nối của phần mở rộng: kết nối Analog I/O Unit với cổng mở rộng của CPU hoặc của khối mở rộng khác. + Cổng mở rộng: Kết nối cổng mở rộng I/O Unit với khối mở rộng khác (Analog I/O Unit, Temperature Senson Unit hoặc Compo Bus/S I/O Link Unit).
Một CPU chỉ có thể kết nối tối đa 3 khối mở rộng.4: thông tin modul mở rộng Phần mềm quản lý và hỗ trợ CPM1A: - Giống như các sản phẩm cùng loại Omron cung cấp thiết bị nạp và điều khiển có thể dùng tay ( hình 2. Cab kết nối chuẩn C200H-CN222 và thiết bị điều khiển lập trình kèm theo.3a: Thiết bị lập trình bằng tay C200H Hình 2.3b: cab truyền thông C200H - Chương trình CX-Programmer Jr. đây là phần mềm lập trình cơ bản cho phép lập trình và quản lý cơ bản nhưng giảm bớt một số tính năng và câu lệnh. - Chương trình CX-Programmer chương trình quản lý bản đầy đủ nhất hỗ trợ lập trình và quản lý tất cả các PLC của Omron.
Truyền thông và liên kết chủ: - Bộ điều khiển CPM1A có chức năng như một máy chủ quản lý các tín hiệu điều khiển vào ra và truyền thông quản lý trên máy tính. Một bộ CMP1A có thể quản lý ghép nối tối đa 3 modul bao gồm 192 ngõ vào ra (96 ngõ vào và 96 ngõ ra) với mục đích mở rộng điều khiển.4) - Một modul mở rộng DRT21 có 32 ngõ vào và 32 ngõ ra, 2 words ngõ vào và 2 words ngõ ra trên CPU.