Giáo trình PLC nghề kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí phần 2

BÀI 10: CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA PLC
1. Sơ đồ cấu trúc của phần tử:
1.1. Giới thiệu sơ đồ cấu trúc PLC
Thiết bị lập trình PLC bao gồm khối xử lý trung tâm là CPU trong đó có
chứa các chương trình điều khiển và các modul giao tiếp vào\ ra các khối chức
năng như timer, bộ đếm, bộ đệm và không thể thiếu đó là bộ nhớ.

Sơ Đồ Khối cấu trúc PLC
+ CPU : Là một vi xử lý điều khiển tất cả các hoạt động của PLC như thực hiện
chương trình , xử lý vào ra và truyền thông với các thiết bị bên ngoài.
+ Bộ nhớ : Gồm nhiều bộ nhớ khác nhau với các chức năng khác nhau như bộ
nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ đệm, bộ nhớ hệ điều hành. Tùy theo
yều cầu của người dùng có thể chọn các bộ nhớ khác nhau như :
Bộ nhớ ROM : Là loại bộ nhớ không thay đổi được bộ nhớ này chỉ thay đổi
được một lần .
Bộ nhớ RAM : Là loại bộ nhớ có thể thay đổi được và dùng để chứa các chương
trình ứng dụng cũng như dữ liệu, dữ liệu chứa trong RAM sẽ bị mất khi bị mất
điện, điều này có thể khắc phục bằng cách sử dụng pin.
Bộ nhớ EPROM : Gần giống như ROM nhưng nguồn nuôi của EPROM không
cần dùng pin, tuy nhiên nội dung của nó có thể bị xóa nếu chiếu tia cực tím vào
cửa sổ nhơ trên EPROM và có thể nạp lại nội dung bằng Mạch nạp
Bộ nhớ EEPROM : Là sự kết hợp hai ưu điểm của RAM và EPROM loại này
có thể nạp và xóa bằng tín hiệu điện nhưng số lần nạp có giới hạn.
+ Các khối Timer, Couter có chức năng tạo thời gian trễ và đếm tín hiệu xung
điện.
64


+ Bộ đệm : Trước khi các tín hiều số đưa vào cổng vào ra từ các thiết bị ngoại vi
được đưa và CPU thì chúng đước lưu vào bộ đệm vào ra.
+ Khối ngắt có tác dụng ưu tiên thực hiện chương trình ngắt khi có sự kiện cần

ưu tiên trong chương trình chính.
1.2. Các thơng số kỹ thuật
Hiện nay Siemen được coi là một trong những hãng điện tử hàng đầu về cơng
nghệ tự động hóa có chất lượng cao và được sản xuất với cơng nghệ mới nhất và
rất đa dạng. Từ cơng tắc tơ rơle, các bộ định giờ, cảm biến nút ấn biến tần v.v …
cho tới các thiết bị điều khiển khả trình như PLC. Tuy nhiên Siemen sản xuất rất
nhiều bộ điều khiển lập trình khác nhau. Tuy nhiên thơng dụng hơn cả là CPU
S7_200
Tìm hiểu bộ lập trình điều khiển PLC S7_200 CPU 224.
+ Điện áp nguồn cung cấp : AC 85÷264 V, Hoặc DC từ 20.4V ÷ 28.8V
+ Điện áp nguồn cho đầu vào : 24V
+ Số lượng đầu vào ra : 24 đầu vào ra trong đó có 14 đầu vào và 10 đầu ra có
khả năng kết lối thêm 7 modul vào ra mở rộng.
+ Dòng điện đầu ra : 0,7A với loại DC/DC/DC và 2A với loại AC/DC/Rơle
trong đó tương ứng là : Điện áp nguồn/Điện áp đầu vào/Đầu ra
+ Dung lượng bộ nhớ : 4096 Word chương trình, 2560 Word dữ liệu
+ Các chế độ làm việc : Có 3 chế độ làm việc
 Run : Là chế độ PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ
 Stop : Cưỡng bức PLC dừng chương trình dang chạy và chuyển
sang chế độ stop, PLC sẽ tụ động chuyển từ RUN sang STOP
nếu chương trình gặp sự cố hoặc trong chương trình có lệnh
STOP.
 TERM : cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ hoạt động
cho PLC là RUN hoặc STOP.
Cổng truyền thơng S7_200 : Dùng cổng truyền thơng nối tiếp RS485 để phục vụ
cho việc phục vụ cho thiết bị ghép nối lập trình hoặc với trạm PLC khác. Sử
dụng cáp PPI đi kèm với máy tính để ghép nối truyền thơng vơi PLC.
+ Số lượng timer : 256 bộ timer chia làm 3 loại với các giải khác nhau : 4 timer
1ms, 16 timer 10ms, và 236 timer 100ms
Số lượng bộ đếm : 256 chia làm 3 loại bộ đếm : Bộ đếm tiến, bộ đếm lùi, bộ

đếm tiến lùi.
+ 256 bít nhớ đặc biệt dùng để thơng báo trạng thái và đạt chế độ làm việc .
+ 6 bộ đếm tốc độ cao 20khz và 30khz
+ 2 kiểu phát xung nhanh ( tần số cao ) cho dãy kiểu xung PTO và PWM
+ 2 bộ điều chỉnh tương tự.
2. Ngơn ngữ lập trình của PLC:
2.1. Các ký hiệu phần tử trong PLC
Trong ngơn ngữ lập trình LAD
LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa, những thành
phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của
65


bảng điều khiển bằng rơ le. Trong chương trình LAD, các phần tử cơ
bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau:
Tiếp điểm thường mở

Tiếp điểm thường đóng
 Cuộn dây (coil): Là biểu tượng   mô tả rơ le được mắc
theo chiều dòng điện cung cấp cho rơ le.
 Hộp (Box): Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau, nó làm
việc khi có dòng điện chạy đến hộp. Những dạng hàm thường
được biểu diễn bằng hộp là các bộ thời gian (Timer), bộ đếm
(counter) và các hàm toán học. Cuộn dây và các hộp phải
mắc đúng chiều dòng điện.
Mạng LAD: Là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn
thiện, đi từ đường nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải.
Đường nguồn bên trái là dây pha, đường nguồn bên phải là dây
trung hòa và cũng là đường trở về nguồn cung cấp (thường không
được thể hiện khi dùng chương trình tiện dụng STEPT MICRO / DOS

hoặc STEPT – MICRO/WIN. Dòng điện chạy từ trái qua tiếp điểm
đến đóng các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn.
Trong ngơn ngữ lập trình FBD
Là ngơn ngữ đồ họa thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều
khiển số. Tập lệnh là tập hợp các hàm khối với tín hiệu số

Trong ngơn ngữ lập trình STL
Là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu
lệnh. Mỗi câu lệnh trong chương trình, kể cả những lệnh hình thức
biểu diễn một chức năng của PLC. Một chương trình được được ghép bởi
nhiều câu lệnh theo một thuật tốn nhất định , mỗi lệnh chiếm một hàng và đều
có cấu trúc chung là ( Tên lệnh + tốn hạng )

66


2. 2 . Ngôn ngữ lập trình.
Các loại PLC thường cò nhiều loại ngôn ngữ lập trình khác nhau nhằm phục
vụ cho nhiều đối tượng sử dụng khác nhau. PLC s7_200 có 3 loại ngôn ngữ lập
trình cơ bản :
 Ngôn ngữ hình thang : LAD
 Ngôn ngữ hình khối : FBD
 Ngôn ngữ máy tính : STL
3. Kết nối với phần tử ngoại vi:
Việc kết nối giữa PLC với ngoại vi rất quan trọng. Nó quyết định đến việc
PLC có thể giao tiếp với thiết bị lập trình( máy tính ) cũng như hệ thống điều
khiển có thể hoạt động đúng theo yêu cầu thiết kế hay không. Ngoài ra việc kết
nối còn ảnh hưởng tới độ an toàn cho PLC cũng như hệ thống điều khiển

Sơ đồ bề mặt của bộ điều khiển PLC s7_200 CPU 224

Kết nối các ngõ vào với ngoại vi :
Các ngõ vào của PLC có thể được chế tạo là một khối riêng hoặc được tích hợp
trên CPU . Trong trường hợp nào thì các ngõ vào này cũng cần được cấp nguồn
riêng với điện áp tùy thuộc vào loại CPU.
Xoay chiều: 15…35VAC , f = 47… 63 HZ; dòng cần thiết nhỏ nhất là 4mA
67


79…135VAC, f = 47… 63 HZ ; dòng cần thiết nhỏ nhất là 4mA

Mạch điện 1 ngõ vào số sử dụng nguồn cấp AC
Một chiều : 15… 35VDC ; dòng cần thiết nhỏ nhất là 4mA

Mạch điện 1 ngõ vào số sử dụng nguồn cấp AC
Tùy theo yêu cầu mà có thể quyết định sử dụng ngõ vào nào :
Ngõ vào DC : - Điện áp thường thấp do đó an toàn hơn
- Đáp ứng ngõ vào DC rất nhanh
- Điện áp DC có thể kết nối với nhiều phần tử khác nhau trong hệ
thống
Đối với các ngõ vào ra của các CPU 214 là : DC/DC/DC
CPU 224 là : AC/DC/ relays
Kết nối các ngõ ra với ngoại vi :
Các ngõ vào của PLC có thể được chế tạo là một khối riêng hoặc được tích hợp
trên CPU . Trong trường hợp nào thì các ngõ vào này cũng cần được cấp nguồn
riêng với điện áp tùy thuộc vào loại CPU.
Xoay chiều: 20…264VAC , f = 47… 63 HZ; dòng cần thiết nhỏ nhất là 4mA
Một chiều : 5…30VDC
20.4… 28.8 VDC đối với ngõ ra trsnsistor
Các khối ra tiêu chuẩn của PLC thương có từ 8 đến 32 ngõ ra cùng loại và có
dòng định mưc khác nhau . ngõ ra có thể là rơle , transistor hoặc triac rơle là ngõ

ra linh hoạt nhất. Chúng có thể là AC hoặc DC. Tuy nhiên đáp ứng ngõ ra chậm,
giá thành cao và bị hư hỏng sau vài triệu lần đóng cắt

68


Sơ đồ ngõ ra transistor

Sơ đồ ngõ ra relay
3.1. Kết nối với máy tính
Muốn nạp chương trình từ Máy tính vào PLC người sử dụng phải soạn thảo
chương trình từ máy tính sau đó kết nối với PLC bằng các kết nối trực tiếp máy
tính với PLC thông qua giao thức RS 232 qua cáp PC/PPI

69


Kết nối máy tính với CPU S7_200 RS 232 /PPI MULTI_ MASTER

Công tắc chọn chế độ điều khiển kết nối
3.2. Kết nối với cơ cấu chấp hành
Kết nối ngõ ra PLC với cơ cấu chấp hành :

Ngõ ra DC kết nối vỡi cơ cấu chấp hành
70


Ngõ ra AC kết nối vỡi cơ cấu chấp hành
4. Nạp chạy chương trình lập trình:
4.1 Nạp chương trình từ PLC vào PC

Trong STEP 7 – Micro/Win mở một dự án để giữ các khối sẽ được upload từ
PLC
 Nếu muốn upload vào một dự án rỗng , chọn File > New hoặc sử
dụng biểu tượng New Project
trên toolbar
 Nếu muốn up load vào một dự án tồn tại , chọn File > Open hoặc
sử dụng biểu tượng

trên toolbar

 Chọn File > Upload hoặc sử dụng biểu tượng Upload
trên
toolbar
 Hộp thoại Upload xuất hiện để yêu cầu chọn các khối : Program
Block hoặc Data Block , and System Block . Chọn các khối muốn
Upload sau đó nhấn OK
4.2. Nạp chương trình từ PC vào PLC
Khi truyền thông giữa PLC và máy tính đước kết nối ta còn có thể download
chương trình đã lập trình từ máy tính xuống PLC và cần lưu ý thêm rằng khi
download một Program Block hay Data Block , System Block thì nội dung của
các khối mới sẽ đè lên các khối lệnh cũ trong PLC. Các bước thực hiện như sau :
Sau khi đã soạn thảo xong chương trình điều khiển cho hệ thống để down
load được phải chắc chắn rằng chương trình không có lỗi về cú pháp>

71


 Nhấp chuột vào biểu tượng
trên thanh công cụ toolbar hoặc chọn
đường dẫn File > Download để dơn chương trình xuống PLC.

 Nếu PLC đang ở chế đọ Run thì một hộp thoại xuất hiện yêu cầu bạn
đặt S7_200 ở chế độ Stop. Chọn Ok để PLC ở chế độ Stop và down
load chương trình xuống.

BÀI 11: MẠCH KẾT NỐI CƠ BẢN CÁC TRẠNG THÁI
1. Phương pháp vẽ các ký hiệu trên PC bằng LAD:
1.1. Giới thiệu các ký hiệu trong PLC
Ngôn ngữ LAD là ngôn ngữ đồ họa thích hợp với người sử dụng trong các
ngành điện tự động, điện công nghiệp vì các kỹ hiệu được mô phỏng gần giống
với mạch điện trang bị. Việc điều khiển các cơ cấu chấp hành có thể sử dụng
mạch trang bị điện nhưng có nhược điểm là phức tạp trong thiết kế, đi dây nhiều
và khó kiểm tra lỗi. Ngoài ra với các thiết kế phức tạp thì mạch trang bị không
đáp ứng được.
PLC ra đời giải quyết tất cả các vấn đề trên. Ngoài ra PLC lại được sử dụng
gần giống với Mạch trang bị nên dễ dàng sử dụng.
Các phần tử trong PLC tương ứng với các thiết bị trong mạch trang bị như :
- Nút ấn, công tắc hành trình được thay bằng các tiếp didemr thường đóng
thường hở
- Công tắc tơ hay các rơ le trung gian được thay bằng cuộn dây
- Các rơ le thời gian được thay bằng hàm thời gian
- Ngoài ra PLC cung cấp rất nhiều công cụ lập trình giúp việc lập trình đơn
giản có thuật toán có cấu trúc và không có cấu trúc
1.2. Vẽ các ký hiệu phần tử cơ bản
PLC chỉ có thể làm việc trên các tín hiệu số, nên ngôn ngữ gồm một tập hợp
các ký hiệu mà người dung sử dụng để lập trình thực chất là các tín hiệu số được
mã hóa bằng ngôn ngữ đồ họa giúp người lập trình dễ dàng sử dụng, và được
chuyền thành tín hiệu số khi được download xuống PLC.
72

Các tín hiệu này được lưu trong vùng chứa tham số của hệ điều hành bao
gồm :
Miền nhớ I : Là miền dữ liệu các cổng vào số, Trước khi bắt đầu thực hiện
thực hiện chương trình PLC sẽ đọc các giá trị logic của tất cả các cổng vào và
cất chung trong vùng nhớ I
Các ký hiệu thường sử dụng trong miền này là :
: tiếp điểm thường hở
: tiếp điểm thường đóng
Miền nhớ Q : Miền bộ đệm các cổng ra số. Kết thúc giai đoạn thực hiện
chương trình sẽ chuyển các giá trị logic của bộ đệm tới các cổng ra số. Thông
thường không trực tiếp gán giá trị tới cổng ra mà chuyển chúng ra bộ đệm Q.
Ký hiệu thương sử dụng trong miền này là :

: Cuộn dây ngõ ra
Miền nhớ các biến cờ M : Chương trình sử dụng vùng nhớ này để lưu giữ các
tham số cần thiết , có thể truy cập nó ở dạng bit(M), byte (MB), từ (MW), hay từ
kép (MD)
Các ký hiệu thường được sử dụng trong miền này :

Trong đó xxx là bits nhớ
ví dụ xxx = M0.0
Miền nhớ phục vụ thời gian T : bao gồm việc lưu giữ giá trị thời gian đặt
trước(PV) và giá trị thời gian tức thời (CV) và giá trị đầu ra của bộ thời gian.
Ký hiệu sử dụng :

Trong đó Txxx là tên của bộ thời gian
Ví dụ Txxx = T37
Miến nhớ phục vụ bộ đếm C : bao gồm việc lưu giữ giá trị thời gian đặt
trước(PV) và giá trị thời gian tức thời (CV) và giá trị đầu ra của bộ đếm
73

Ký hiệu sử dụng trong vùng này :

Trong đó Cxxx là tên của bộ thời gian
Ví dụ Cxxx = C15
2. Vẽ mạng LAD liên kết các trạng thái
2.1. Liên kết các trạng thái thường đóng, thường mở, duy trì
PLC sẽ thực hiện tuần tự các công việc từ trên xuống dưới, và các công việc
này được PLC chia nhỏ trong các network :
Ví dụ : ấn nút ấn mở thì động cơ hoạt động
Netword 1 :

Ngõ vào i0.0 và ngõ ra Q0.0
Netword 2 :
ấn nút ấn dừng thì động cơ ngừng hoạt động

Ngõ vào I0.1 ngõ ra Q0.0
Ấn nút ấn mở động cơ hoạt động, Ấn nút ấn dừng động cơ ngừng hoạt động

Tiếp điểm Q0.2 thường mở để duy trì
Sử dụng bộ thời gian :
Network 1 : Tạo tín hiệu duy trì cho bộ thời gian T37 hoạt động

74


Network 2 : Sử dụng tiếp điểm thường hở T37 điều khiển động cơ

Mô tả hoạt động : Khi ngõ vào I0.0 = 1 timer T37 được kick nếu sau khoảng

thời gian 10* 100ms I0.0 vẫn giữ nguyên trạng thái thì Bít T37 sẽ được bật lên 1
( khi đó Q0.0 = 1)

Giản đồ tín hiệu tác động theo thời gian của bộ thời gian
Sử dụng bộ đếm counter :
Network 1 : Tạo tín hiệu cho bộ đếm hoạt động

Network 2 : Sử dụng tiếp điểm của bộ đếm đểm điều khiển ngõ ra :

75


Mô tả hoạt động : Mỗi lần cố tín hiệu sườn lên của I0.0, giá trị của bộ đếm tăng
lên 1. Khi giá trị hiện tại của bộ đếm lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt PV ngõ ra sẽ
được bật lên On. Khi ngõ vào I0.2 của chân Reset được kick giá trị hiện thời của
bộ đếm được trả về 0.

Giản đồ tín hiệu tác động theo thời gian của bộ đếm
2.2. Kết nối các trạng thái tín hiệu điều đầu vào, đầu ra.
Một hệ thống điều khiển bằng PLC hoàn chỉnh bào gồm :
_ Lập trình cho Hệ thống trên PLC bằng máy tính:
_ Download Chương trình xuống PLC
_ Kết nối PLC với các thiết bi ngoại vi : như PLC với các ngõ vào/ra số, PLC
với các Moldul mở rộng, Và PLC với cơ cấu chấp hành

76


Ví dụ kết nối trên S7-200 CPU 224 ngõ vào/ra

BÀI 12: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN CẦU THANG
1. Phân tích quy trình làm việc:
1.1. Xác định quy trình làm việc của phụ tải
Có hai cách mắc mạch đèn cầu thang :
Cách 1 :

Cách 2 :

Nhưng thường sử dụng cách 1 :
Nguyên lý hoạt động :
77


Giả sử ở trạng thái ban đầu công tắc 1 và 2 ở vị trí như hình vẽ Ta bật công tắc 1
tiếp điểm 1 và 5 nối tiếp với nhau Dòng điện từ dây lửa L qua tiếp điểm 1, 5 và
tới tiếp điểm 4 vể N bóng đèn sáng . đi tới công tắc 2 tiếp điểm 2 , 4 không nối
tiếp nhau nữa khi đó không có dòng chạy qua bóng đèn không sáng.
1.2. Xác định mối quan hệ trạng thái của tín hiệu đầu vào và đầu ra
Như vậy công tắc 1 và công tắc 2 là hai tín hiều điều khiển và chỉ có hai
trạng thái, đóng hoặc mở . Tương ứng với 0 hoăc 1 trong kỹ thuật số.
Trong kỹ thuật số người ta không sử dụng các công tắc để điều khiển cho
bóng đèn ( Ngõ ra ) mà sử dụng các cổng logic để điều khiển ngõ ra. Công tắc 1
có hai trạng thái đóng hoặc mở thì ký thuật số tương ứng có tín hiệu vào A và Ā
là hai trạng thái ngược nhau tương ứng với 1 và 0. Bài toán trên được phân tích
trong kỹ thuật số như sau : Y = A.Ē + E. Ā Trong đó Y là ngõ ra và A và E là
các tín hiệu. Trong đó Y là một hàm hàm toán học của các tín hiệu, tương ứng

với mạch logic XOR.
Trong PLC người ta sử dụng các tìn hiệu điện để điều khiển các ngõ ra.
2. Thiết kế mạch điều khiển bằng PLC:

2.1. Khai báo địa chỉ đầu vào- đầu ra:
- Địa chỉ đầu vào:
I0.0: CT1 (công tắc 2 vị trí thông thường)
I0.1: CT2 (công tắc 2 vị trí thông thường)
- Địa chỉ đầu ra:
Q0.0: Đèn cầu thang.
2.2. Vẽ sơ đồ thiết kế mạch điều khiển:
- Ta có mạch điều khiển được lập trình bằng LAD trên PLC S7-200 như sau:

- Mạch điều khiển được lập trình bằng STL trên PLC S7-200 như sau:
-

3. KẾT NỐI CƠ CẤU CHẤP HÀNH, NẠP CHƯƠNG TRÌNH CHẠY THỬ:
3.1. Kết nối cơ cấu chấp hành:
Với PLC loại AC/DC/RLY ta có mạch kết nối với công tắc và với đèn như sau:
78


220V

D

Q
1L 0.0 0.1 0.2 0.3 2L 0.4 0.5 0.6 3L 0.7 1.0 1.1 N

SIMATIC
S7-200

L AC

AC/DC/RLY

1M0.0 0.10.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.72M1.0 1.11.2 1.31.4 1.5 M
I

0DCV
CT1

CT2

24DCV

Hình 12.4. Sơ đồ kết nối PLC với ngoại vi.
3.2. Nạp chương trình, chạy cơ cấu chấp hành:
Sau khi thực hiện việc kết nối PLC với ngoại vi, ta tiến hành down load
chương trình đã viết trên máy tính xuống PLC và chạy cơ cấu chấp hành.
Mạch động lực được nối như sơ đồ rơ le ở trên hình 12.4
* Các bước và cách thực hiện công việc:
1. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, VẬT TƯ:
(Tính cho một ca thực hành gồm 20HSSV)
TT
1
2
3

Loại trang thiết bị
Cáp kết nối CPU và máy tính 24RC – 230V- 8A

Số lượng
Theo nhóm

Máy tính cài đặt phần mềm SIMATIC S7-200,
pentum III
Mạch điều khiển

Theo nhóm
Theo nhóm

2. QUI TRÌNH THỰC HIỆN:
2.1. Qui trình tổng quát:
Tên các bước
STT
công việc

Tiêu chuẩn
Thiết bị, dụng cụ,
thực hiện
vật tư
công việc
79

Lỗi thường
gặp, cách
khắc phục


1

2

3

Bước 1: Phân
tích chu trình
làm việc
Bước 2: Thiết
kế mạch điều
khiển bằng logic
Bước 3: Kết nối
với cơ cấu chấp
hành và chạy thử

Cable kết nối,
PLC S7 - 200,
máy tính PC
Cable kết nối,
PLC S7 - 200,
máy tính PC
Cable kết nối,
PLC S7 - 200,
máy tính PC,
mạch điều khiển

Theo sơ đồ
mạch điện

Đấu nhầm

2.2. Qui trình cụ thể:
Bước 1:

- Phân tích chu trình làm việc thông qua sơ đồ điều khiển rơle.
- Xác định mối quan hệ logic của tín hiệu đầu vào và đầu ra
Bước 2:
Thiết kế mạch điều khiển bằng logic:
Khai báo địa chỉ.
Vẽ sơ đồ thiết kế.
Bước 3:
Kết nối với cơ cấu chấp hành và chạy thử:
Kết nối cơ cấu chấp hành
Nạp chương trình chạy cơ cấu chấp hành
* Bài tập thực hành của học sinh, sinh viên:
1. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, vật tư.
2. Chia nhóm:
3. Thực hiện qui trình tổng quát và cụ thể.
* Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập:
Mục tiêu

Nội dung
Phân tích yêu cầu bài toán.
Kiến thức
Xác định địa chỉ vào/ ra
Kết nối PLC S7 - 200 với máy tính PC.
Kỹ năng
Lập trình bằng máy tính đúng yêu cầu bài toán
- Cẩn thận, lắng nghe, ghi chép, từ tốn, thực hiện tốt vệ
Thái độ
sinh công nghiệp
Tổng

80

Điểm
4
4
2
10


BÀI 13: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
QUAY MỘT CHIỀU
1. Phân tích quy trình làm việc
1.1. Xác định quy trình làm việc của phụ tải:
Mạch điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha quay một chiều có thể mổ
tả quy trình hoạt động như sau:
Ấn nút Start, động cơ M chạy
Ấn nút Stop, động cơ M dừng
Bảo vệ quá tải cho động cơ dùng rơ le nhiệt RN.
Để điều khiển động cơ M ta dùng công tắc tơ K và cấp điện và bảo vệ
ngắn mạch ta dùng Aptomat TA. Sơ đồ mạch điện động lực điều khiển động cơ
như hình 13.1.

Hình 13.1 Mạch động lực điều khiển động cơ KĐB 3 pha chạy một chiều
1.2. Xác định mối quan hệ logic của tín hiệu đầu vào và đầu ra
- Lựa chọn thiết bị điều khiển:
Nút ấn Start: thường mở
Nút ấn Stop: thường đóng
Tiếp điểm rơ le nhiệt RN: thường đóng
Sơ đồ kết nối với PLC như sau:

81

Hình 13.2 Sơ đồ lựa chọn kết nối tín hiệu điều khiển với PLC
Từ sơ đồ hình 13.2 ta thấy ở trạng thái ban đầu, tín hiệu Stop có mức
logic là 1, RN là 1, Start là 0. Khi Start chuyển từ 0 sang 1 thì K có mức logic là
1. Khi tín hiệu Stop hoặc RN chuyển từ 1 sang 0 thì K chuyển từ 1 sang 0. Vì
vậy, ta có giản đồ thời gian quan hệ các tín hiệu Start, Stop, RN, K như hình
13.3.

Hình 13.3 Giản đồ thời gian biểu diễn quan hệ giữa các đại lượng
- Quan hệ logic của tín hiệu đầu vào và đầu ra như sau:
Từ giản đồ thời gian hình 13.3 ta thấy: khi tín hiệu đầu vào Stop bằng 1
and RN bằng 1 and Start bằng 1 thì tín hiệu ra K bằng 1. Tuy nhiên, tín hiệu
Start là không chắc chắn, chỉ là 1 trong khi ấn và khi dừng ấn thì trở về 0. Nên
tín hiệu ra K được dùng để hỗ trợ cho tín hiệu Start. Khi tín hiệu đầu vào Stop
bằng 0 hoặc RN bằng 0 thì tín hiệu đầu ra K bằng 0. Vậy hàm thuật toán logic
của biến đầu ra K là:

FK  Stop.( Start  K ).RN
Trong đó: x là tín hiệu vào ứng với lệnh tiếp điểm thường mở trong PLC
Fx là hàm tín hiệu ra ứng với lệnh cuộn dây trong PLC
2. Thiết kế mạch điều khiển bằng PLC:
2.1. Khai báo địa chỉ đầu vào- đầu ra:
- Địa chỉ đầu vào:
82


Tín hiệu đầu vào
Start
Stop

RN

Địa chỉ
I0.0
I0.1
I0.2

Chức năng
Nút ấn mở máy, thường mở, động cơ quay
Nút dừng động cơ, thường đóng
Tiếp điểm thường đóng của rơle nhiệt để bảo vệ
quá tải động cơ

- Địa chỉ đầu ra:
Tín hiệu đầu ra
Địa chỉ Chức năng
K
Q0.0
Cuộn dây của công tắc tơ K
2.2. Vẽ sơ đồ thiết kế mạch điều khiển:
Trên cơ sở quy trình làm việc và địa chỉ vào/ra ta tiến hành viết chương
trình trên phần mềm Step 7 Micro/win như sau:

Hình 13.4 Mạch điều khiển động cơ KĐB 3 pha bằng PLC
Sau khi viết chương trình chúng ta dùng chương trình mô phỏng
SIMULINK S7 200 để kiểm tra các chức năng của mạch theo giản đồ thời gian
đã có.
3. Kết nối cơ cấu chấp hành, nạp chương trình chạy thử.
3.1. Kết nối cơ cấu chấp hành
Để điều khiển đầu ra là cuộn dây công tắc tơ K, ta chọn PLC loại

AC/DC/RLY có: các tín hiệu vào là +24VDC ứng với mức logic 1 và 0VDC
ứng với mức logic 0, cổng ra rơ le. Sơ đồ kết nối với cơ cấu chấp hành theo sơ
đồ sau:

83


220VAC

K

Q
1L

0.0

0.1

0.2

0.3

2L 0.4

0.5

0.6

SIMATIC
S 7 - 200

1M

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.7 1.0

3L

1.1

N

L

AC

AC/DC/ RLY

0.5

0.6

0.7 2M 1.0

1.1 1.2

13 1.4

1.5

M

L+

I

0 DVC

0 DVC

24DVC

Hình 13.5 Kết nối PLC với cơ cấu chấp hành
Mạch động lực được nối như sơ đồ rơ le ở trên hình 13.1
3.2. Nạp chương trình chạy cơ cấu chấp hành
Sau khi thực hiện việc kết nối PLC với ngoại vi, ta tiến hành down load
chương trình đã viết trên máy tính xuống PLC và chạy cơ cấu chấp hành và
đánh giá kết quả.

84

BÀI 14: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ 3 PHA
QUAY HAI CHIỀU
1. Phân tích quy trình làm việc
1.1. Xác định quy trình làm việc của phụ tải:
Mạch điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha quay hai chiều có thể mổ
tả quy trình hoạt động như sau:
Nếu ấn nút MT thì động cơ M quay thuận hoặc ấn nút MN động cơ M
quay ngược. Ấn nút D động cơ M dừng. Để điều khiển động cơ M ta dùng công
tắc tơ K và cấp điện và bảo vệ ngắn mạch ta dùng Aptomat TA. Sơ đồ mạch
điện động lực điều khiển động cơ như hình 14.1.

85


A

B

C

AT
KN

KT

RN

M
Hình 14.1 Mạch động lực điều khiển động cơ KĐB 3 pha chạy hai

chiều
Từ hình 14.1, quy trình làm việc được mô tả như sau:
Ấn nút MT, cuộn dây công tắc tơ KT có điện, động cơ M chạy thuận
Ấn nút MN, cuộn dây công tắc tơ KN có điện, động cơ M chạy ngược
Để đảm bảo động cơ hoạt động hai chiều chắc chắn thì hai công tắc tơ KT
và KN không cùng làm việc, ta dùng liên động cho nút ấn MT và MN.
Khi động cơ quá tải, rơ le nhiệt RN tác động, KT và KN mất điện, động
cơ M dừng.
1.2. Xác định mối quan trạng thái của tín hiệu đầu vào và đầu ra
- Lựa chọn thiết bị điều khiển:
Nút ấn MT: thường mở
Nút ấn MN: thường mở
Nút ấn D: thường đóng
Tiếp điểm rơ le nhiệt RN: thường đóng
Sơ đồ kết nối với PLC như sau:

86


Hình 14.2 Sơ đồ lựa chọn kết nối tín hiệu điều khiển với PLC
Từ sơ đồ hình 14.2 ta thấy ở trạng thái ban đầu, tín hiệu D có mức logic là
1, RN là 1, MT và MN là 0. Khi MT chuyển từ 0 sang 1 thì KT có mức logic là
1 hoặc khi MN chuyển từ 0 sang 1 thì KN có mức logic là 1. Khi tín hiệu D hoặc
RN chuyển từ 1 sang 0 thì KT và KN chuyển từ 1 sang 0. Vì vậy, ta có giản đồ
thời gian quan hệ các tín hiệu MT, MN, D, RN, KT, KN như hình 14.3.

Hình 14.3 Giản đồ thời gian biểu diễn quan hệ giữa các đại lượng
- Quan hệ logic của tín hiệu đầu vào và đầu ra như sau:
Từ giản đồ thời gian hình 14.3 ta thấy: khi tín hiệu đầu vào D bằng 1 and
RN bằng 1 and MT bằng 1 thì tín hiệu ra KT bằng 1. Tuy nhiên, tín hiệu MT là

không chắc chắn, chỉ là 1 trong khi ấn MT và khi dừng ấn thì trở về 0. Nên tín
hiệu ra KT được dùng để hỗ trợ cho tín hiệu MT. Khi tín hiệu đầu vào d bằng 0
hoặc RN bằng 0 thì tín hiệu đầu ra KT bằng 0. Khi MN có mức logic là 1 thì KN
bằng 1, ngay tức thì MN đảo được dùng để chuyển KT về 0, thực hiện khóa liên
động. Vậy hàm thuật toán logic của biến đầu ra KT là:
87


FKT  D.MN .( MT  KT ).RN

Khi tín hiệu đầu vào D bằng 1 and RN bằng 1 and MN bằng 1 thì tín hiệu
ra KN bằng 1. Tuy nhiên, tín hiệu MN là không chắc chắn, chỉ là 1 trong khi ấn
MN và khi dừng ấn thì trở về 0. Nên tín hiệu ra KN được dùng để hỗ trợ cho tín
hiệu MN. Khi tín hiệu đầu vào d bằng 0 hoặc RN bằng 0 thì tín hiệu đầu ra KN
bằng 0. Khi MT có mức logic là 1 thì KT bằng 1, ngay tức thì MT đảo được
dùng để chuyển KN về 0, thực hiện khóa liên động. Vậy hàm thuật toán logic
của biến đầu ra KN là:
FKN  D.MT .( MN  KN ).RN

2. Thiết kế mạch điều khiển bằng phần tử logic
2.1. Khai báo địa chỉ đầu vào- đầu ra
- Địa chỉ đầu vào:
Tín hiệu Địa chỉ Chức năng
đầu vào
MT
I0.0
Nút ấn mở máy, thường mở, động cơ quay thuận
MN
I0.1
Nút ấn mở máy, thường mở, động cơ quay ngược

D
I0.2
Nút dừng động cơ, thường đóng
RN
I0.3
Tiếp điểm thường đóng của rơle nhiệt để bảo vệ quá tải
động cơ
- Địa chỉ đầu ra:
Tín hiệu đầu ra
Địa chỉ Chức năng
KT
Q0.0
Cuộn dây của công tắc tơ KT
KN
Q0.1
Cuộn dây của công tắc tơ KN
2.2. Vẽ sơ đồ thiết kế mạch điều khiển:
Trên cơ sở Quy trình làm việc và địa chỉ vào/ra ta tiến hành viết chương
trình trên phần mềm Step 7 Micro/win như sau:

88