Nghiên cứu ứng dụng kit CP1L và NP5 SQ001 trong giảng dạy môn thực tập thiết bị điều khiển điện

Chuyên khảo kỹ thuật phân tích Hcmute nghiên cứu kit cp1l và np5 sq001 vào giảng dạy môn thực tập thiết bị điều khiển điện, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên

• Tác giả: Ths. Lưu Văn Quang
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Khoa Điện-Điện Tử
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Kit CP1L Và NP5 SQ001 Trong Giảng Dạy Thực Tập Thiết Bị Điều Khiển Điện
• Loại tài liệu: báo cáo tổng kết
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ BỘ TRAINING KIT
• 1.1. Bộ training kit CP1L và NP5
• 1.2. PLC CP1L-M-30CDR-A
• 1.2.1. Đặc tính kỹ thuật
• 1.2.2. Sơ đồ bố trí các đầu nối ngõ vào, ngõ ra
• 1.2.3. Cách đấu dây ngõ vào/ra PLC
• 1.2.4. Các chức năng cơ bản
• 1.2.5. Sơ đồ vùng nhớ
• 1.3. Màn hình cảm ứng NP5-SQ001
• 1.3.1. Chức năng màn hình
• 1.3.2. Đặc tính kỹ thuật
• 1.3.3. Sơ đồ chân của cổng COM1
• 1.3.4. Sơ đồ kết nối của cổng COM2
• 1.3.5. Công tắc trượt SW1 và DIP switch SW2
• 1.3.6. Hệ điều hành NP-series PT
• 1.3.7. Truyền thông với PLC của các hãng khác
• 1.3.8. Khởi động PT
• 1.3.9. Kết nối với NP-Designer
• 1.3.10. Phương pháp kết nối
• 1.3.11. Kết nối 1:1 Host link
• 1.3.12. Kết nối 1:N Host
• 1.3.13. Kết nối với bộ điều khiển nhiệt độ
• 2. CHƯƠNG 2: PHẦN MỀM CX-ONE VÀ CX PROGRAMMER
• 2.1. Phần mềm CX-ONE và CX PROGRAMMER
• 2.2. Cài đặt CX-ONE
• 2.3. Khởi động CX-Programmer
• 2.4. Thoát khỏi CX-Programmer
• 2.5. Tạo 1 project mới
• 2.6. Chọn loại CPU
• 2.7. Chọn kênh truyền thông
• 2.8. Các cửa sổ phụ trên màn hình giao diện của CX-Programmer
• 2.9. Kiểm tra kết nối (Communication) với PLC
• 2.10. Phần mềm NP-Designer
• 2.10.1. Cài đặt (installing)
• 2.10.2. Khởi động và thoát khỏi NP-Designer
• 2.10.2.1. Khởi động NP-Designer
• 2.10.2.2. Thoát NP-Designer
• 2.10.3. Các chức năng NP-Designer
• 2.11. Giao diện người sử dụng
• 2.12. Menu NP-Designer
• 2.12.1. File Menu
• 2.12.2. Edit Menu

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Kit CP1L và Kit NP5 SQ001 trong Giảng dạy Thiết bị Điều khiển Điện

Bài báo nghiên cứu ứng dụng hai kit CP1L và NP5 SQ001 trong giảng dạy thực hành thiết bị điều khiển điện. Kit CP1L, bao gồm PLC CP1L, là nền tảng lập trình và mô phỏng các hệ thống điều khiển. Kit NP5 SQ001, một màn hình cảm ứng, cho phép giám sát và điều khiển trực quan. Nghiên cứu tập trung vào việc tích hợp hai kit này để nâng cao chất lượng giảng dạy và thực hành môn học. Ứng dụng kit CP1L trong việc dạy lập trình PLC CP1L, bao gồm các phần như: lập trình PLC CP1L, mô phỏng PLC CP1L, cấu hình PLC CP1L, hướng dẫn sử dụng CP1L, và bài tập PLC CP1L. Tương tự, ứng dụng kit NP5 SQ001 tập trung vào lập trình PLC NP5 SQ001, mô phỏng PLC NP5 SQ001, cấu hình PLC NP5 SQ001, hướng dẫn sử dụng NP5 SQ001, và bài tập PLC NP5 SQ001. Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của việc sử dụng hai kit này trong việc nâng cao hiểu biết của sinh viên về điều khiển logic khả trình, hệ thống điều khiển tự động, và ứng dụng công nghiệp PLC.

1.1. PLC CP1L và các tính năng nổi bật

Phần này tập trung vào PLC CP1L, một Salient Entity quan trọng trong nghiên cứu. PLC CP1L sở hữu nhiều ưu điểm: Khả năng điều khiển truyền động chính xác cao, hỗ trợ điều khiển ngõ ra phát xung 2 trục với tốc độ tối đa 100kHz. PLC CP1L cũng tích hợp bộ đếm tốc độ cao, hỗ trợ truyền thông Modbus-RTU đơn giản. Kết nối computer dễ dàng qua cổng USB, hoặc qua cổng Serial Port (RS-232, RS-422/485). Vùng nhớ được chia thành nhiều area (Input area, Output area, Work area, Holding area, Auxiliary area, Data memory area, Timer, Counter, Task Flag Area) đáp ứng nhu cầu lập trình đa dạng. Ngôn ngữ lập trình PLC CP1L chủ yếu là Ladder Logic, thân thiện với người dùng. Nghiên cứu này đề cập đến việc sử dụng PLC CP1L trong các bài tập PLC CP1L, hướng dẫn sinh viên thực hành các chức năng cốt lõi của PLC và giải quyết các bài toán điều khiển điện. Cấu hình PLC CP1L và việc sử dụng phần mềm CX-Programmer cũng được đề cập đến trong nghiên cứu. Đây là Salient LSI Keyword giúp sinh viên làm quen với phần mềm chuyên dụng trong ngành tự động hóa.

1.2. Màn hình NP5 SQ001 và vai trò trong giám sát và điều khiển

Phần này tập trung vào màn hình NP5 SQ001, một Salient Entity khác trong nghiên cứu. Màn hình NP5 SQ001 thuộc dòng Compact HMI, nổi bật với kích thước màn hình lớn (3.7 inch), độ phân giải cao (320x240 pixels), dung lượng bộ nhớ lớn (3MB), hỗ trợ kết nối USB, và tiêu thụ điện năng thấp (12W). Màn hình NP5 SQ001 có thêm các nút nhấn vật lý bên cạnh màn hình cảm ứng, tăng tính tiện dụng. Màn hình NP5 SQ001 hỗ trợ truyền thông với nhiều loại PLC, trong đó có PLC CP1L. Nghiên cứu tập trung vào việc sử dụng NP5 SQ001 để giám sát các thông số, hiển thị trạng thái hoạt động của hệ thống được điều khiển bởi PLC CP1L. Việc sử dụng phần mềm NP-Designer để thiết kế giao diện người dùng cho NP5 SQ001 cũng được trình bày chi tiết. Đây là Salient LSI Keyword, giúp sinh viên hiểu rõ hơn về giao tiếp người - máy trong hệ thống điều khiển tự động. Kết nối với NP5 SQ001 được thực hiện thông qua cổng COM1 (RS-232C) và COM2 (RS-422A/485), với các cấu hình được hướng dẫn cụ thể.

II. Ứng dụng thực tiễn và đánh giá

Nghiên cứu này có giá trị thực tiễn cao. Việc tích hợp kit CP1L và kit NP5 SQ001 tạo ra một môi trường học tập hiệu quả. Sinh viên có thể thực hành lập trình PLC, thiết kế giao diện người máy, và mô phỏng hoạt động của hệ thống điều khiển. Tài liệu đào tạo PLC được nghiên cứu cung cấp kiến thức toàn diện. Kết quả nghiên cứu mang lại giá trị cho ngành điện, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo nguồn nhân lực trong lĩnh vực tự động hóa. Giải pháp điều khiển tự động được minh họa thực tế, dễ hiểu. Nghiên cứu đề xuất các bài giảng PLC và bài toán điều khiển điện cụ thể, phù hợp với chương trình giảng dạy.

2.1. Phân tích hiệu quả giảng dạy

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả giảng dạy thông qua việc khảo sát sinh viên. Kết quả cho thấy sinh viên có sự tiến bộ đáng kể về kiến thức và kỹ năng thực hành sau khi được học bằng phương pháp này. Việc sử dụng kit CP1L và kit NP5 SQ001 giúp sinh viên dễ dàng tiếp cận với công nghệ hiện đại, nắm bắt nhanh chóng các khái niệm phức tạp. Thực tập điều khiển điện trở nên sinh động và hiệu quả hơn. Ứng dụng PLC trong giáo dục được nghiên cứu chứng minh tính khả thi và hiệu quả. Nghiên cứu cung cấp một giáo trình điều khiển điện cập nhật, phù hợp với xu hướng công nghệ hiện nay. Dữ liệu đào tạo PLC được cập nhật liên tục, đảm bảo tính chính xác và cập nhật.

2.2. Khó khăn và đề xuất

Một số khó khăn gặp phải trong quá trình nghiên cứu có thể là chi phí đầu tư ban đầu cho các kit và phần mềm. Tuy nhiên, lợi ích về lâu dài là đáng kể. Nghiên cứu đề xuất các giải pháp để giảm thiểu khó khăn, ví dụ như tận dụng tối đa các tài nguyên hiện có, tìm kiếm nguồn tài trợ. Phân tích hệ thống điều khiển cần được thực hiện để tối ưu hóa việc sử dụng các kit. Việc cập nhật thường xuyên tài liệu đào tạo PLC là cần thiết để đáp ứng sự phát triển của công nghệ. Nghiên cứu cũng đề xuất hướng phát triển tiếp theo, như tích hợp các công nghệ mới vào giảng dạy. Mô hình điều khiển điện và sơ đồ mạch điện điều khiển cần được chú trọng trong quá trình giảng dạy.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ÐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ÐIỂM NGHIÊN CỨU KIT CP1L VÀ NP5-SQ001 VÀO GIẢNG DẠY MÔN THỰC TẬP THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN Mã số: T2015 - 15 Chủ nhiệm đề tài: THS. LƯU VĂN QUANG SKC005579 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 032015 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU KIT CP1L VÀ NP5-SQ001 VÀO GIẢNG DẠY MÔN THỰC TẬP THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN Mã số: T2014-15 Chủ nhiệm đề tài: GVC. HCM, 3/2015 Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU KIT CP1L VÀ NP5-SQ001 VÀO GIẢNG DẠY MÔN THỰC TẬP THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN Mã số: T2014-15 Chủ nhiệm đề tài: GVC.

LƯU VĂN QUANG Thành viên đề tài: GVC. HCM, 3/2015 Luan van Mẫu 3TĐ. Trang bìa của báo cáo tóm tắt đề tài BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG <TÊN ĐỀ TÀI> Mã số: <Mã số đề tài> Chủ nhiệm đề tài: <Chức danh khoa học, học vị, họ tên của chủ nhiệm đề tài> TP. HCM, <Tháng>/<Năm> Luan van 1 CHƢƠNG 1.

GIỚI THIỆU VỀ BỘ TRAINING KIT 1. Bộ training kit CP1L và NP5 Hình 1.1: Training kit CP1L & NP Luan van 2 Luan van 3 1. PLC CP1L-M-30CDR-A 1. Đặc tính kỹ thuật Power supply 100 to 240 VAC50/60 Hz Operating voltage range 85 to 264 VAC Power consumption 50 VA max 1.

Sơ đồ bố trí các đầu nối ngõ vào, ngõ ra Luan van 4 Hình 1.2 : Ngõ vào PLC CP1L 30 I/O Hình 1.3: Ngõ ra PLC CP1L 30 I/O 1. Cách đấu dây ngõ vào/ra PLC  Sơ đồ nối dây Input / Output Ngõ vào PLC cho phép cấp nguồn (+) hoặc (-) cùng lúc, với điều kiện phải có 2 nguồn cấp khác nhau.  Nối dây ngõ ra PLC  Nối dây ngõ vào PLC Luan van 5 1. Các chức năng cơ bản :  Điều khiển truyền động với độ chính xác cao CP1L hỗ trợ điều khiển ngõ ra phát xung 2 trục với tốc độ tối đa 100kHz.

Ứng dụng điều khiển động cơ Servo bằng cách sử dụng các lệnh phát xung tốc độ cao. Nhiều chức năng: tìm điểm gốc, gia tốc và giảm tốc hình thang,… Hình 1.4: CP1L điều khiển Servo Driver với 2 trục phát xung Bộ đếm tốc độ cao: có 4 bộ đếm một pha với tần số tối đa 50kHz hoặc 2 bộ đếm sai pha có tần số tối đa 100kHz và ngõ vào interrupt nhanh 5kHz. Ứng dụng đếm xung tốc độ cao ở ngõ vào PLC từ Encoder đưa về.5: PLC CP1L điều khiển biến tần bằng truyền thông Modbus-RTU - Truyền thông Modbus-RTU: truyền thông Modbus-RTU không cần lập trình. Ứng dụng truyền thông với biến tần.

Truyền dữ liệu với biến tần được thực thi rất dễ dàng. Chỉ cần định địa chỉ, mã lệnh và dữ liệu trong vùng nhớ DM. Sau đó đặt bit trong vùng nhớ Auxiliary Area lên ON (CP1L-M: port 1 là bit A641.00, port 2 là bit A640.00; CP1L-L: port 1 là bit A640. Kết nối computer thông qua cable USB: Luan van 6 Khác với những dòng sản phẩm trước, PLC CP1L được tích hợp sẵn một cổng Peripheral USB Port cho phép kết nối trực tiếp từ PLC đến máy tính để download hoặc upload chương trình với phần mềm CX-Programmer (CX-One).

Đặc biệt dùng để kết nối với Laptop không tích hợp cổng COM - Kết nối qua Serial Port bằng cable RS-232 PLC CP1L trang bị sẵn 1 khe hoặc 2 khe cắm cổng truyền thông (tùy loại CP1L) cho phép gắn thêm cổng RS-232 hoặc RS-422/485.6 : Lắp cổng RS-232 và RS-422/485 vào khe c ắm truyền thông 1. Sơ đồ vùng nhớ Bộ nhớ trong PLC được chia thành các vùng (area) khác nhau với các chức năng riêng biệt như sau: Bảng 1.1 : Chức năng của vùng nhớ Vùng nhớ Words Bits Chức năng Input area CIO 0 đến CIO 99CIO 0.15 (1600 bits) Các bit này dùng để Output CIO 100 đến CIO CIO 100.00 tới gán cho các đầu dây area 199 CIO 199.15 vào ra I/O (100 words) (1600 bits) CIO 1:1 Link CIO 3000 tới CIO CIO3000.00 tới Được 6hon để kết nối Area area 3063 CIO3063.15 1:1 Master, Slave (64 words) (1024 bits) Serial PLC CIO 3100 tới CIO CIO 3100.00 tới Dùng để kết nối với Link area 3189 CIO 3189.15 nhiều CP1L hay (90 words) CP1H khác, truyền 6hong 1:8 PLC Link (1Master, 8Slave) Luan van 7 Work area CIO 3800 tới CIO CIO 3800.00 tới Các bit này được sử 6143 CIO 6143.15 dụng như một bit (900 word) trung gian. Work area W000 tới W511 W000.00 tới Các bit này được sử (512 words) W511.15 dụng như một bit trung gian. Holding area H000 tới H511 H000 tới Các bit này lưu dữ (512 words) H511.15 liệu và lưu trạng thái , (8.192 bits) khi PLC bị mất nguồn.

Auxiliary area A000 tới A959 A000 tới Các bit này phục vụ (960 words) AR959.15 cho các chức năng (15.360 bits) riêng biệt như cờ báo và các bit điều khiển.768 words) D00000 tới Dữ liệu lưu ở vùng D32767 nhớ DM chỉ có thể truy cập theo dạng word. Giá trị của word tự lưu trữ khi bị mất điện. Timer 4096 Bit T0000 tới T4095 Bits. Địa chỉ cho các Timer Counter 4096 Bit C0000 tới Địa chỉ cho các C4095 Bits.

Task Flag Area 31 Bit TK0 ~ TK31 Gọi một chương trình chạy hoặc dừng, gọi tối đa 32 chương trình, bằng lệnh TKON, TKOF. Màn hình cảm ứng NP5-SQ001 : Đây là họ thường dùng trong các công ty vận hành với quy mô nhỏ bởi sự nhỏ gọn cùng với nhiều chức năng hơn và đặc biệt là giá thành không cao.Với màn hình lớn hơn (3.7 inch), màn hình 320x240 pixcels. Dung lượng chứa dữ liệu của màn hình tới 3MB và khả năng hỗ trợ USB thuận lợi hơn và công suất tiêu thụ tiết kiện hơn chỉ 12W. Có điểm đặc biệt là phía bên phải màn hình có từ 3–6 phím nhấn mà không phải là cảm ứng hoàn toàn.

Bởi những sự thuận tiện trên mà họ này được mang tên gọi (Compact HMI). Được hỗ trợ bởi phần mềm NP-Designer.7: màn hình họ NP Luan van 8 1. Chức năng màn hình  Hiển thị việc giám sát tình trạng vận hành - NP-series PT có thể được sử dụng để hiển thị thông tin như là tình trạng hoạt động của hệ thống và các loại thiết bị, những đồ thị và những chỉ tiêu khác  Hƣớng dẫn các thao tác viên FA - PTs có thể được dùng để thông báo những thao tác viên của hệ thống và những lỗi thiết bị và giúp họ thực hiện biện pháp cần thiết  Chuyển đổi bảng điều khiển - NP- series PT cho phép người sử dụng tạo ra những sự chuyển đổi khác nhau trên màn hình. Bằng cách sử dụng những đầu vào công tắc chạm , kết quả của quá trình hoạt động được gửi tới host 1.Đặc tính kỹ thuật Luan van 9 NP5-SQ001 Mặt phía trước Luan van 10 Mặt phía sau Sơ đồ chân của cổng COM1 Số chân Tên kí hiệu Tên 1 NC Không kết nối 2 SD Gởi dữ liệu 3 RD Nhận dữ liệu 4 RS Yêu cầu gởi 5 CS Xoá để gởi 6 + 5V 5-v output( 250mA max ) 7 NC Không kết nối 8 NC Không kết nối 9 SG Tín hiệu đất Bảng 1.

Chức năng các chân cổng COM1 Luan van 11 Sơ đồ kết nối của cổng COM 2 Bảng 1. Chức năng các chân cổng COM 2 Số chân Tên kí hiệu Tên 1 FG Functional ground 2 SG Signal ground 3 Not connected 4 RDA( - ) Receive data 5 Not connected 6 RDB( - ) Receive data 7 Not connected 8 SDA ( + ) Send data 9 Not connected 10 SDB ( + ) Send data Công tắc trƣợt SW 1 - Hệ thống menu sẽ được hiển thị khi thiết lập công tắc trượt ở bên trái ( ON) để bật nguồn ON. Với công tắc ở bên trái , những trang màn hình sử dụmg sẽ không hiển thị , vì vậy công tắc trượt luôn nằm ở vị trí bên phải ( OFF ) DIP switch SW2 Bảng 1. Chức năng các chân DIP SWITCH SW2 Sw Chức năng On OFF Sw1 Thiết lập COM2 rs- 422A/485 Rs 485 Rs 422 Sw2 Không sử dụng - - Sw3 Thiết lập điện trở giới hạn COM 2 Điện trở giới hạn Điện trở giới hạn cho phép không cho phép Sw4 Không sử dụng Kết nối RS – 422/ 485 của cổng COM 2 và điện trở giới hạn Luan van 12 Khi sử dụng RS- 422A đặt SW1 OFF Khi sử dụng RS- 485 đặt SW1 ON Khi kết nối đển host sử dụng RS – 422A/ 485 , bật SW3 ON Chỉ khi sử dụng kết nối 1: 1 , bật SW3 ON 1.Hệ điều hành NP-series PT  Chuyển dữ liệu màn hình Dữ liệu màn hình hiển thị trên NP- series PT được tạo ra bằng phần mềm NP- Designer trên máy tính và chuyển tới PT thông qua cổng RS232C hay cổng truyền thông USB.

Dữ liệu màn hình có thể chuyển tải tốc độ cao nhờ sử dụng USB flash memory  Hiển thị các trang màn hình Thông tin hiển thị trên những màn hình được tạo ra nhờ sử dụng NP- Designer trên một máy tính và chuyển tới PT. Những màn ảnh yêu cầu có thể hiển thị bằng cách sử dụng những lệnh từ Host hay những thao tác trên màn hình  Đọc dữ liệu từ Host Phương pháp truyền thông như NT- Link được dùng để kết nối đến Host, và dữ liệu đòi hỏi tự động được đọc từ Host Luan van 13  Gửi dữ liệu đến Host Sử dụng dữ liệu ngõ vào bằng cách chạm vào màn hình( tình trạng nút nhấn ON/OFF, những chữ số và những chuỗi kí tự ) được gửi đến Host 1.Truyền thông với PLC của các hãng khác. NP- series PT có thể truyền thông với PLC của 10 hãng khác nhau. Khởi động PT Kiểm tra kết nối phần cứng, bật nguồn PT lên ON, khởi động PT Khởi động PT trong lần đầu 1.

Chắc rằng SW1 đặt đúng vị trí ( OFF ) 2. Bật nguồn PT lên ON. Đèn chỉ thị phía trước PT được khởi động 3. Tên, ngày tháng và thời gian được hiển thị trên màn hình.

Xác nhận số liệu đúng 4. Thiết lập ngày và thời gian trong hệ thống menu. Để khởi động hệ thống menu ta tiến hành tắt nguồn cung cấp, bật công tắc SW1 sang vị trí ON và tiến hành bật nguồn sang vị trí ON Khởi động PT với màn hình dữ liệu đƣợc tải xuống 1. Phải chắc rằng công tắc SW1 được đặt đúng vị trí OFF 2.

Bật nguồn cấp cho PT. Đèn phía trước PT được khởi động 3.