1 BỘ LAO ĐỘNG – THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Tên mơ đun: PLC NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NGHỀ Ban hành kèm theo Quyết định số:120 / QĐ –TCDN Ngày 25 tháng năm 2013 Tổng cục trưởng Tổng cục dạy nghề Hà Nội, Năm 2013 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Hiện nay, PLC ứng dụng rộng rãi kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí Hơn chương trình đào tạo nghề Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí Tổng cục dạy nghề phê duyệt địi hỏi phải có tài liệu giảng dạy phù hợp Được phép Tổng cục dạy nghề, Ban giám hiệu trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội, đạo Ban chủ nhiệm chương trình giáo trình, Ban chủ nhiệm khoa Điện – Điện tử tập thể giáo viên tổ mơn Tự động hóa, Khoa Điện – Điện tử biên soạn giáo trình PLC nghề Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí Giáo trình bao gồm mười chín bài, soạn theo giảng tích hợp, bao gồm 90 lên lớp Tập thể ban biên soạn xin cám ơn giúp đỡ Ban giám hiệu trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà nội, Ban chủ nhiệm chương trình giáo trình, Ban chủ nhiệm khoa Điện – Điện tử tập thể giáo viên khoa giúp đỡ trình biên soạn Mặc dù cố gắng tài liệu chắn có sai sót, mong góp ý bạn đồng nghiệp Hà Nội, ngày 20 tháng12 năm 2012 Tham gia biên soạn Chủ biên: Vũ Ngọc Vượng Lê Cao Cường Bùi Văn Chuẩn Bùi Anh Dũng Phạm Thị Thùy Dung MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG MUC LUC .4 3.1 Kết nối cấu chấp hành: 99 3.2 Nạp chương trình, chạy cấu chấp hành: 99 BÀI 14: MẠCH ĐỀ I U KHIỂN ĐỘNG CƠĐỒNG BỘ .107 PHA QUAY HAI CHIỀU 107 1.1 Xác định quy trình làm việc phụ tải: 107 1.2 Xác định mối quan hệ logic tín hiệu đầu vào đầu ra: 108 2.2 Vẽ sơ đồ thiết kế mạch điều khiển: 109 3.1 Kết nối cấu chấp hành: 110 3.2 Nạp chương trình chạy cấu chấp hành: 111 1.1 Ký hiệu, chức rơ le thời gian ON- delay: 113 1.2 Nguyên tắc làm việc rơ le: 114 2.1 Xác định quy trình làm việc phụ tải : 115 2.2 Xác định mối quan hệ logic tín hiệu đầu vào đầu ra: 116 3.1 Khai báo địa đầu vào - đầu ra: .117 3.2 Vẽ sơ đồ thiết kế mạch điều khiển: 117 4.1 Kết nối cấu chấp hành: 118 KẾT NỐI CƠCẤU CHẤP HÀNH, NẠP CHƯƠNG TRÌNH CHẠY THỬ 130 : TÊN MƠ ĐUN: PLC Mã mơ đun: MĐ 19 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Là mơ đun kỹ thuật sở bố trí sau kết thúc môn học chung, môn học mô đun kỹ thuật sở số môn học mô đun chuyên môn nghề - Là mô đun cần thiết cung cấp cho sinh viên kiến thức PLC ứng dụng hệ thống máy lạnh điều hịa khơng khí Mục tiêu mơ đun: - Trình bày ngun lý điều khiển, thông số kỹ thuật số ứng dụng lĩnh vực điều khiển hệ thống lạnh dùng PLC; - Đọc thông số trạng thái làm việc PLC; - Lập trình số tốn đơn giản điều khiển số thiết bị hệ thống lạnh; - Vận hành xử lý cố dùng PLC hệ thống điều khiển; - Tư duy, cẩn thận, nghiêm túc, thực quy trình; - Đảm bảo an tồn Nội dung mô đun: Số TT Tên mô đun Cấu trúc phần tử điều khiển logic Kết nối cổng logic Mạch điều khiển đèn cầu thang Mạch điều khiển động không đồng pha quay chiều Mạch điều khiển động không đồng pha quay hai chiều Mạch điều khiển tự động đổi nối Y- ∆ dựng rơ le thời gian Mạch điều khiển tự động động làm việc theo trình tự dựng rơ le thời gian Mạch điều khiển tự động thay đổi tốc độ động dựng rơ le thời gian Mạch điều khiển động làm việc có tín hiệu cảm biến Tổng số Thời gian Lý Thực thuyết hành 1 0,5 2,5 6 6 6 Kiểm tra* 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Cấu trúc PLC Mạch kết nối trạng thái Mạch điều khiển đèn cầu thang Mạch điều khiển động không đồng pha quay chiều Mạch điều khiển động không đồng pha quay hai chiều Mạch điều khiển tự động đổi nối Y- ∆ dựng rơ le thời gian Mạch điều khiển tự động động làm việc theo trình tự dùng rơ le thời gian Mạch điều khiển tự động thay đổi tốc độ động dùng rơ le thời gian Mạch điều khiển động làm việc có tín hiệu cảm biến Kiểm tra kết thúc mô đun Cộng 6 1 0,5 5 2,5 0,5 2,5 0,5 2,5 0,5 2,5 0,5 2,5 90 15 71 4 BÀI 1: CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA CÁC PHẦN TỬ LOGIC Mã bài: MĐ19 - 01 Giới thiệu: Tập hợp phần tử logic theo cú pháp định đạt yêu cầu toán điều khiển Để làm điều ta phải hiểu cấu trúc phần tử logic Mục tiêu: - Trình bày sơ đồ cấu trúc - Kết nối phần tử ngoại vi - Trình bày quy trình nạp chạy chương trình - Phân biệt đầu vào, đầu - Sử dụng thông số kỹ thuật phần tử - Cẩn thận, xác, nghiêm túc thực quy trình Nội dung chính: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA PHẦN TỬ: 1.1 Sơ đồ cấu trúc: Trong kỹ thuật tự động điều khiển, điều khiển chia làm loại: - Điều khiển nối cứng - Điều khiển logic khả trình Một hệ thống điều khiển tạo thành từ thành phần: - Khối vào - Khối xử lý – điều khiển - Khối Kết xử lý Hình 1.1: Các thành phần hệ thống điều khiển 1.2 Chức phần tử: 1.2.1 Khối vào: Để chuyển đổi đại lượng vật lý thành tín hiệu điện, chuyển đổi nút nhấn, cảm biến, điện trở đo sức căng v v… tùy theo chuyển đổi mà tín hiệu khỏi khối vào có dạng ON/OFF (Binary) dạng liên tục (Analog) Bảng 1.1 Các dạng tín hiệu vào Bộ chuyển đổi Cơng tắc (Switch) Đại lượng đo Sự dịch chuyển/ vị trí Đại lượng Điện áp nhị phân (on/off) Công tắc hành trình Sự dịch chuyển/ vị trí Điện áp nhị phân (on/off) (Limit switch) Bộ điều chỉnh nhiệt Nhiệt độ Điện áp nhị phân (Thermostat) Cặp nhiệt điện Nhiệt độ Điện áp thay đổi (Thermocouple) Nhiệt trở Nhiệt độ Trở kháng thay đổi (Thermister) Tế bào quang điện Ánh sáng Điện áp thay đổi (Photo cell) Tế bào tiệm cận Sự diện cuả đối Trở kháng thay đổi (Proximity cell) tượng Điện trở đo sức căng Áp suất/ dịch chuyển Trở kháng thay đổi (Strain gage) 1.2.2 Khối xử lý: Khối thay người vận hành thực thao tác đảm bảo trình hoạt động Từ thơng tin tín hiệu khối vào hệ thống điều khiển phải tạo tín hiệu cần thiết để đáp ứng yêu cầu điều khiển xác định phần xử lý Tín hiệu điều khiển thực theo cách: - Dùng mạch điện nối kết cứng - Dùng chương trình điều khiển 1.2.3 Khối ra: Tín hiệu kết q trình xử lý hệ thống điều khiển Các tín hiệu sử dụng để tạo hoạt động đáp ứng cho thiết bị ngõ Bảng 1.2 Các dạng cấu tác động ngõ Thiết bị ngõ Động điện Xy-lanh – Piston Solenoid Lò sấy/ lò cấp nhiệt Van Rơ-le Đại lượng Chuyển động quay Chuyển động thẳng/ áp lực Chuyển động thẳng/ áp lực Nhiệt Tiết diện cưả van thay đổi Tiếp điểm điện/ chuyển động vật lý có giới hạn Đại lượng tác động Điện Dầu ép/ khí ép Điện Điện Điện/ dầu ép/ khí ép Điện - Logo module logic hệ Siemens, điều khiển có khả lập trình đơn giản có sẵn đầu vào ứng dụng cho quy trình tự động hố cỡ nhỏ - Loại có hình LCD: Có hiển thị LCD nút để thao tác cho phép lập trình tay trực tiếp Logo qua phần mềm lầp trình máy tính - Loại khơng có hình LCD: Khơng có hiển thị nút để thao tác Dùng phần mềm lập trình máy tính nạp vào Logo để chạy, logo nối thêm module mở rộng tới đầu vào đầu Logo có hai loại với nguồn điện cung cấp 24V 230V: - Loại bình thường có đầu vào đầu - Loại lớn có 12 đầu vào đầu - Loại LB11 có 12 đầu vào đầu mở rơng thêm vào- * Sơ đồ khối điều khiển LOGO: C ấp nguồn, Đầu vào, Đầu ra, Module với nắp đậy, Panel điều khiển ( phím bấm ), Màn hiển thị LCD, AS kết nối giao diện * Bảng thông số kỹ thuật họ Logo: Bảng 1.3 Thơng số đặc tính họ LOGO 10 * Khả mở rộng LOGO * Đối với version LOGO! 12/24 RC/RCo LOGO! 24/24o: Khả mở rộng: modul digital modul analog: Bảng 1.4 Thơng số đặc tính mở rộng họ LOGO * Đối với version LOGO! 24 RC/RCo LOGO! 230 RC/Rco: Khả mở rộng: modul digital modul analog: Bảng 1.5 Thông số đặc tính mở rộng họ LOGO 135 Hình 18.4 Các bước cài đặt thông số cho điều khiển nhiệt độ FOX-1004 Thiết lập điểm SET Tính điểm SET: Với FOX - 1004 điểm SET điểm mức nhiệt độ cao (ngưỡng trên) mức nhiệt độ thấp (ngưỡng dưới) Cách tính cụ thể: SET = ([Ngưỡng trên] + [Ngưỡng dưới]) / Ví dụ: để nhiệt độ phòng khoảng 26.0 °C đến 26.8 °C, chọn điểm SET = 26.4 °C Cài đặt điểm SET: Sau tính điểm SET, cài đặt số vào thiết bị: Nhấn phím SET thiết bị, hình hiển thị kiểu nhấp nháy Dùng phím mũi tên lên xuống để điều chỉnh giá trị hình nhấp nháy điểm SET (theo cách tính trên) Nhấn phím SET để kết thúc (thốt khỏi hình nhấp nháy) Thiết lập thơng số: Nhìn vào hình 18.4, phần "Program Setting" Bắt đầu vào chương trình cài đặt: Nhấn giữ phím SET hình hiển thị dạng nhấp nháy sau xuất ký tự "tyP" Điều chỉnh chế độ điều khiển: nhấn tiếp phím SET (chỉ nhấn, khơng giữ), dùng phím mũi tên để điều chỉnh chế độ điều khiển H: làm nóng C: làm lạnh 136 Thời gian hỗn tác động tín hiệu ra: nhấn tiếp phím SET, hình xuất "dlt" Nhấn tiếp phím SET, sau dùng phím mũi tên để thay đổi thơng số "thời gian hỗn" Giữ giá trị để đầu thực việc đóng ngắt Điều chỉnh giá trị lệch nhiệt độ cho phép: tiếp tục nhấn SET, hình xuất "diF" Nhấn tiếp phím SET, sau dùng phím mũi tên để thay đổi giá trị Giá trị lệch nhiệt độ ([ngưỡng trên] - [ngưỡng dưới])/2 Cân chỉnh cảm biến (đầu dò): tiếp tục nhấn phím SET, hình xuất "Cor" Nhấn tiếp phím SET sau dùng phím mũi tên để thiết lập giá trị Để xác định giá trị thông số "Cor", dùng dụng cụ đo nhiệt độ có độ xác cao (VD: nhiệt kế thuỷ ngân) để gần vị trí cảm biến so sánh Ví dụ: nhiệt độ nhiệt kế thuỷ ngân cao nhiệt độ điều khiển nhiệt độ FOX - 1004 2°C cần thay đổi giá trị Cor thành Kết thúc cài đặt: cách kết thúc: Nhấn giữ phím SET khoảng giây khỏi hình cài đặt hiển thị nhiệt độ Ngừng nhấn phím, thiết lập lưu lại thoát khỏi chế độ cài đặt sau vài giây 1.2 Rơ le nhiệt độ lạnh: Rơ le nhiệt độ lạnh (thermostat) thiết bị điều khiển dùng để trì nhiệt độ phịng lạnh Cấu tạo gồm có cơng tắc đổi hướng đơn cực (12) trì mạch điện giữ tiếp điểm nhiệt độ bầu cảm biến tăng lên, nghĩa nhiệt độ phòng tăng Khi quay trục (1) theo chiều kim đồng hồ tăng nhiệt độ đóng ngắt thermostat Khi quay trục vi sai (2) theo chiều kim giảm vi sai nhiệt độ đóng ngắt thiết bị Hình18.5: Sơ đồ cấu tạo rơ le nhiệt độ lạnh 137 Hình.18.6: Hình dạng bên ngồi rơ le nhiệt độ lạnh PHÂN TÍCH QUY TRÌNH LÀM VIỆC: 2.1 Xác định quy trình làm việc phụ tải: Chúng ta xác định quy trình làm việc phụ tải thông qua mạch động lực điều khiển tốc độ động pha có tín hiệu cảm biến sau: A B C AT RN M D R tr R tr K t1 R tr K DB1 K DB2 t2 K RN D C Hình.18.7: Mạch động lực điều khiển động pha có tín hiệu cảm biến Trong đó: t01 tiếp điểm cảm biến nhiệt độ bảo vệ động cơ, mở động bị phát nóng mức t02 tiếp điểm cảm biến nhiệt độ lạnh phịng, mở nhiệt độ phịng đạt trị số đặt đóng lại nhiệt độ đạt mức ngưỡng tác động 138 Rtr rơ le trung gian để điều khiển đóng mở động tay 2.2 Xác định mối quan hệ logic tín hiệu đầu vào đầu ra: Ta có quan hệ lơ gic tín hiệu vào/ra theo giản đồ thời gian sau: M D RN t1 t K t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 Hình 18.8: Giản đồ thời gian quan hệ đại lượng THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC: 3.1 Khai báo địa đầu vào- đầu ra: - Địa đầu vào: I0.0 : M ( nút ấn mở máy động cơ, thường mở ) I0.1 : D ( nút dừng động – Thường đóng ) I0.2 : RN (tiếp điểm thường đóng rơle nhiệt để bảo vệ tải động cơ) I0.3 : ND ( tiếp điểm rơ le nhiệt độ – Thường đóng ) I0.4 : NDL ( tiếp điểm rơ le nhiệt độ lạnh – Thường đóng ) - Địa đầu ra: Q0.0 : K (cuộn dây công tắc tơ K) 3.2 Vẽ sơ đồ thiết kế mạch điều khiển: Từ quy trình làm việc, giản đồ thời gian địa vào/ra ta viết chương trình phần mềm Step7 Microwin sau: 139 Hình 18.10 : Chương trình PLC - Chương trình viết STL sau: KẾT NỐI CƠ CẤU CHẤP HÀNH, NẠP CHƯƠNG TRÌNH CHẠY CƠ CẤU CHẤP HÀNH: 4.1 Kết nối cấu chấp hành: Với PLC loại AC/DC/RLY ta kết nối với cấu chấp hành theo sơ đồ sau 220V K Q L 0 L L 1 N S IM A T IC S -2 0 L AC A C /D C /R L Y M 0 M 1 1 M I 0D C V M D R N ND NDL 24D C V Hình 18.11: Giao diện kết nối PLC với ngoại vi 140 4.2 Nạp chương trình chạy cấu chấp hành: Sau thực việc kết nối PLC với ngoại vi, ta tiến hành down load chương trình viết máy tính xuống PLC chạy cấu chấp hành Mạch động lực nối sơ đồ rơ le hình … * Các bước cách thực công việc: THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, VẬT TƯ: (Tính cho ca thực hành gồm 20HSSV) TT Loại trang thiết bị Cáp kết nối CPU máy tính 24RC – 230V- 8A Máy tính cài đặt phần mềm SIMATIC S7-200, pentum III Mạch điều khiển QUI TRÌNH THỰC HIỆN: 2.1 Qui trình tổng quát: Tên bước STT công việc Bước 1: Phân tích chu trình làm việc Bước 2: Thiết kế mạch điều khiển logic Bước 3: Kết nối với cấu chấp hành chạy thử Thiết bị, dụng cụ, vật tư 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 Tiêu chuẩn thực công việc Theo sơ đồ mạch điện Số lượng Theo nhóm Theo nhóm Theo nhóm Lỗi thường gặp, cách khắc phục Đấu nhầm 2.2 Qui trình cụ thể: Bước 1: - Phân tích chu trình làm việc thơng qua sơ đồ điều khiển rơle - Xác định mối quan hệ logic tín hiệu đầu vào đầu Bước 2: Thiết kế mạch điều khiển logic: Khai báo địa Vẽ sơ đồ thiết kế Bước 3: Kết nối với cấu chấp hành chạy thử: Kết nối cấu chấp hành Nạp chương trình chạy cấu chấp hành * Bài tập thực hành học sinh, sinh viên: 141 Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, vật tư Chia nhóm: Thực qui trình tổng quát cụ thể * Yêu cầu đánh giá kết học tập: Mục tiêu Nội dung Phân tích u cầu tốn Kiến thức Xác định địa vào/ Kết nối PLC S7 - 200 với máy tính PC Kỹ Lập trình máy tính u cầu tốn - Cẩn thận, lắng nghe, ghi chép, từ tốn, thực tốt vệ Thái độ sinh công nghiệp Tổng Điểm 4 10 142 BÀI 19: BÀI KIỂM TRA KẾT THÚC MÔ ĐUN Mã bài: MĐ 19 – 19 ĐỀ SỐ 1: Câu (2 điểm): Thiết kế mạch điều khiển Logo thực yêu cầu sau: Ấn nút M, Động làm việc chế độ quay thuận, sau 5s tự động chuyển sang chế độ quay ngược Ấn nút dừng D, động dừng lại Động có rơle nhiệt bảo vệ Quy định địa chỉ: D I1 M I2 RN I2 DC_T Q1 DC_N Q2 Câu 2: (8 điểm): Viết chương trình PLC điều khiển khởi động động dùng lệnh gán theo yêu cầu sau: a (3 điểm) ấn nút M động khởi động chế độ 5,2 giây tự động chuyển sang tam giác Động có bảo vệ rơ le nhiệt chế độ tam giác Sau 30 giây động dừng Có nút dừng cho động b (2 điểm) Sau động chạy chế độ tam giác 3,56 giây động chạy Động có bảo vệ rơ le nhiệt Sau 30 giây động dừng Có nút dừng tổng cho động c (3 điểm) Khi động chạy 4,564 giây động chạy chế độ thời gian 5,3 giây tự động đảo chiều quay Động có bảo vệ rơ le nhiệt Sau 30 giây động dừng Có nút dừng tổng cho động Địa vào: Địa ra: D I0.0 DC1_SAO Q0.0 M I0.1 DC1_TAMGIAC Q0.1 RN_DC1 I0.3 DC2 Q0.2 RN_DC2 I0.4 DC3_THUAN Q0.3 RN_DC3 I0.5 DC3_NGUOC Q0.4 ĐỀ SỐ 2: Câu (2 điểm): Thiết kế mạch điều khiển Logo thực yêu cầu sau: Ấn nút M, Động chạy ngay, sau 5s động chạy Ấn nút dừng D, động dừng lại Động có rơle nhiệt bảo vệ 143 Quy định địa chỉ: D M RN DC1 DC2 I1 I2 I2 Q1 Q2 Câu (8 điểm): Viết chương trình điều khiển khởi động động dùng lệnh ghi/xóa theo yêu cầu sau: a (3 điểm) ấn nút M động chạy ngay, sau 5,2 giây động chạy Động có bảo vệ rơ le nhiệt Sau 30 giây hai động dừng Có nút dừng tổng cho động b (2 điểm) Sau động chạy 3,56 giây động chạy Động có bảo vệ rơ le nhiệt Sau 30 giây động dừng Có nút dừng tổng cho động c (3 điểm) Sau động chạy 4,564 giây tự động đảo chiều quay Động có bảo vệ rơ le nhiệt Sau 30 giây động dừng Có nút dừng tổng cho động Địa vào: Địa ra: D I0.0 DC1 Q0.0 M I0.1 DC2 Q0.1 RN_DC1 I0.3 DC3_THUAN Q0.2 RN_DC2 I0.4 DC3_NGUOC Q0.3 RN_DC3 I0.5 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO Mai Xuân Vũ Nguyễn Thu Thiên Sổ Tay Hướng Dẫn Lập Trình PLC Nxb Trẻ, 2004 Nguyễn Dỗn Phước Tự Động Hố Với Simatic S7- 300 Nguyễn Dỗn Phước, Phan Xuân Minh Tự động hóa với SIMATIC S7-200/ Trung tâm Hợp tác Đào tạo Đại học Bách khoa Hà Nội-SIEMENS 1997 Nguyễn Trọng Thuần, Điều khiển logic ứng dựng, NXB Khoa học kỹ thuật 2006 Tăng Văn Mùi (biên dịch), Điều khiển logic lập trình PLC, NXB Thống kê 2006 Trần Thế San (biên dịch), Hướng dẫn thiết kế mạch lập trình PLC, NXB Đà Nằng 2005 SIEMENS, LOGO!Soft Comfort User Documentation S7-200 Programmable Controller System Manual ... chương trình giáo trình, Ban chủ nhiệm khoa Điện – Điện tử tập thể giáo viên tổ mơn Tự động hóa, Khoa Điện – Điện tử biên soạn giáo trình PLC nghề Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí Giáo trình. .. .1 17 3.2 Vẽ sơ đồ thiết kế mạch điều khiển: 1 17 4.1 Kết nối cấu chấp hành: 118 KẾT NỐI CƠCẤU CHẤP HÀNH, NẠP CHƯƠNG TRÌNH CHẠY THỬ 130 : TÊN MƠ ĐUN: PLC Mã mơ đun: MĐ 19 Vị trí,... 3.2 Nạp chương trình, chạy cấu chấp hành: 99 BÀI 14: MẠCH ĐỀ I U KHIỂN ĐỘNG CƠĐỒNG BỘ .1 07 PHA QUAY HAI CHIỀU 1 07 1.1 Xác định quy trình làm việc phụ tải: 1 07 1.2 Xác định