BÀI 4: LẮP ĐẶT MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC

4.1. Khái niệm chung

Trong nhiều ứng dụng của PLC, phải nói đến ứng dụng PLC trong lĩnh vực trong hệ thống sản xuất công nghiệp, điều khiển robot, điều khiển quá trình, mạng thu nhận dữ liệu, điều khiển trình tự máy phân loại, điều khiển giám sát….

Trong bài này, ta sẽ đi sâu vào nghiên cứu các ứng dụng PLC trong điều khiển động cơ nhằm phục vụ điều khiển các thiết bị trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp.          

Để điều khiển truyền động điện của thiết bị máy móc nói chung và máy công cụ trong công nghiệp nói riêng, người ta dùng rất nhiều thiết bị và khí cụ điện khác nhau để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau.

Nhờ dây dẫn điện chúng ta nối liền các bộ phận lại với nhau để tạo nên một dạng sơ đồ chung gọi là sơ đồ điện, nhằm để thực hiện những chức năng theo một yêu cầu nhất định.

Hình 6.1. Mạch điều khiển động cơ

4.1.1. Động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc  

Hình 6.2. động cơ rotor lồng sóc.

Động cơ không đồng bộ là máy điện xoay chiều, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc độ của rotor n khác với tốc độ từ trường quay trong máy n1.

4.1.2. Công tắc tơ

4.1.3. Rơ le nhiệt

Rơ le nhiệt dùng để bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi bị quá tải, nó không tác động tức thời theo dòng điện mà cần phải có thời gian để phát nóng.

Rơ le nhiệt làm việc theo nguyên lý tác dụng nhiệt của dòng điện, cấu tạo bên trong là phiến kim loại kép: một tấm có hệ số giản nở bé và một tấm có hệ số giản nở lớn.

Khi đốt nóng do dòng điện I, có thể dùng trực tiếp cho dòng điện đi qua, hoặc dây điện trở bao quanh

Bộ phận đốt nhiệt 1 đấu nối tiếp với mạch điện chính của thiết bị cần bảo vệ (tự động cắt điện). Khi dòng điện chạy trong mạch điện tăng lên quá mức qui định (động cơ bị quá tải) thì nhiệt lượng toả ra làm cho phiến kim loại kép 3 cong lên phía trên (về phía có hệ số giản nở bé).

Nhờ lực kéo của lò xo 5, đòn bẩy 4 sẽ quay và mở tiếp điểm 2 làm cho mạch điện tự động cắt điện. Khi bộ phận đốt nóng nguội đi, thanh kim loại kép hết cong , nhấn nút 6 là có thể đưa rơ le nhiệt về vị trí cũ, thì tiếp điểm 2 lại đóng lại.

4.1.4. Nút nhấn

Có các loại nút nhấn sau:

Nút nhấn thường mở: khi tác động từ trên xuống thì tiếp điểm đóng lại dẫn điện để mối mạch điện. Khi bỏ tay ra nhờ lò xo phản, tiếp điểm lại trở về vị trí ban đầu hở mạch.

Nút nhấn thường đóng: khi tác động từ trên xuống thì tiếp điểm mở ra để hở mạch điện. Khi bỏ tay ra nhờ lò xo phản, tiếp điểm lại trở về vị trí ban đầu đóng mạch.

Nút nhấn kép: là nút nhấn kết hợp cả nút nhấn thường đóng và thường mở lên trên một nút nhấn.

Ngoài ra còn có nút nhấn dừng khẩn cấp có cấu tạo giống như các nút nhấn trên nhưng có thêm bộ phận xoay, dùng để nhấn dừng khẩn khi có sự cố. Nút nhấn này cũng có 1 tiếp điểm thường đóng và một tiếp điểm thường mở.

4.1.5. Công tắc hành trình (Limit Switch)

Công tắc hành trình là một loại khí cụ điện, tác động bằng lực cơ học để đóng mở các tiếp điểm thường đóng hay thường mở.

Công tắc sẽ tác động (đổi trạng thái đóng, mở của tiếp điểm) khi bộ phận của máy đi qua những vị trí đã xác định trong giới hạn làm việc của nó (gọi là công tắc hành trình), hay gọi chung là công tắc giới hạn.

4.1.6. Rơ le thời gian

Rơ le thời gian IC (IC Timer) hiện nay được sử dụng rộng rải vì có nhiều ưu điểm hơn so với kiểu cơ khí.

Rơ le thời gian kiểu IC có kích thước nhỏ gọn, với độ chính xác cao, dễ điều chỉnh và dải điều chỉnh rộng từ 0.05 giây đến 24 giờ tùy theo loại rơ le thời gian. IC Timer cũng dùng được cho cả dòng điện AC và DC.

Sơ đồ và hình dáng của Timer IC

4.1.7. Xi lanh

Việc nâng cao chất lượng trong giảng dạy kỹ thuật luông gắn liền với việc học đi đôi với hành.

Hiện nay trong thực hành của học sinh thì các đồ dùng dạy học có dáng vẻ gọn gàng, đảm bảo an toàn và giúp cho học sinh có cái nhìn khái quát về ứng dụng trong thực tế có một ý nghĩa quan trọng.

Chính vì thế mô hình giúp cho học sinh tiếp cận và học hỏi nhanh nhất những kiến thức lý thuyết đi đôi với thực tế cụ thể là các mô hình sau:

1. Mô hình thang máy xây dựng.

2. Mô hình điều khiển động cơ Y -D.

3. Mô hình hệ thống lò sưởi.

4. Đo chiều dài và sắp xếp vật liệu.

5. Mô hình điều khiển đèn ngã tư giao thông.

6. Thiết bị trộn hóa chất.

Các mô hình này dã được lắp đặt sẵn theo thứ tự và có các bài tập kèm theo.

Toàn bộ mô hình sử dụng điện áp 24 (V). Điện áp này có thể lấy từ nguồn riêng hoặc có sẵn cung cấp cho PLC. Đối với PLC có ngõ ra rơle thì trên mô hình thiết kế sẵn nguồn U_s dùng làm nguồn cung cấp cho ngõ ra nµy.

4.2. Cách kết nối dây 

*Mục tiêu:

-   Kết nối được ngõ vào, ngõ ra

- Cách nối dây từ PLC đến mô hình được mô tả như hình vẽ:

Hình 6.3: Cách kết nối với mô hình

Để kết nối được với  PLC, yêu cầu các moodul vào ra của PLC như sau :

- Sử dụng nguồn 24VDC (ổn áp).

- Nguồn cung cấp cho các moodul vào ra phải được kết nối.

- Nếu các ngõ ra là Rơle và chưa có nguồn cấp thì đấu chung một đầu lại rồi nối với nguồn U_s ở trên mô hình.

4.2.1. Kết nối ngõ vào

4.2.2. Kết nối ngõ ra

† kết nối bằng mạch rơ le:

Trong thí dụ này động cơ được khởi động (M) được mắc nối tiếp với một nút nhấn bình  thường hở NO (nút Start), nút nhấn bình thường đóng NC (Stop) và các tiếp điểm bình thường đóng  rờ-le quá tải (OL).

Khi nhấn Start thì có dòng điện đi qua mạch làm khởi động động cơ, nó làm đóng các tiếp điểm M và Ma tương ứng của động cơ.

Khi nhả Start thì động cơ vẫn hoạt động do các tiếp điểm M,Ma đóng. Động cơ sẽ tiếp tục chạy cho đến khi nhấn nút Stop hay khi có quá tải làm mở các tiếp xúc OL.

† Chương trình PLC:

Nút nhấn Start (NO) được nối vào ngõ vào thứ nhất I0.0, nút nhấn Stop (NC) nối vào ngõ vào thứ hai I0.1 và các tiếp điểm rờ le quá tải OL được nối vào ngõ vào thứ ba I0.2.

Một mạch AND 3 ngõ vào này tạo nên mạch điều khiển trong Network 1.  Bit trạng thái I0.1 ở mức logic 1 vì nút Stop là loại NC; bit trạng thái I0.2 ở mức logic 1 vì các tiếp điểm OL đóng. Bộ điều khiển động cơ được nối vào ngõ ra Q0.0.

†  Cách nối dây mạch động lực khởi động từ đơn cho động cơ:

† Cách nối dây mạch động lực đảo chiều động cơ dùng khởi động từ kép:

4.2.3. Đấu nối thiết bị lập trình với PLC

Cáp PC/PPI:  Để có thể truyền thông giữa PC và PLC, nối cáp theo các bước sau:

-                Bật DIP swich để chọn tốc độ truyền. Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600baud.

-                Nối đầu RS – 232 (ghi PC) đến cổng truyền thông của máy tính (COM1 hoặc COM2), siết chặt.

-                Nối đầu còn lại (RS – 485) đến cổng truyền thông của PLC, siết chặt.

4.3. Các mô hình và bài tập ứng dụng

4.3.1. Mô hình thang máy xây dựng

4.3.1.1. Sơ đồ công nghệ

4.3.1.2. Mô tả công nghệ

Mô tả quy trình công nghệ của thang máy xây dựng. Sự chuyển động của thang máy biểu diễn dưới sự chuển động của đèn LED. Tín hiệu các công tác giới hạn được tạo ra tự động.

Mô hình này được ứng dụng trong phần bài tập cơ bản của môn hoc PLC (ứng dụng các cổng logic, Timer, counter)

4.3.1.3. Bảng ký hiệu

4.3.1.4. Các bài tập mẫu

*Bài tập 1:

Ứng dụng các cổng logic, các lệnh ghi/xoá tiếp điểm.

Viết chương trình thang máy xây dựng với các yêu cầu sau:

-                Khi ấn nút nâng, gàu  nâng lên đến giới hạn hành trình trên thì dừng.

-                Khi ấn nút hạ, gàu sẽ hạ xuống đến gới hạn hành trình dưới thì dừng.

-                Khi đang nâng lên hoặc hạ xưống, nếu ấn nút dừng thì dừng lại.

Bài làm

*Bài tập 2:

Sử dụng timer.

Viết chương trình thang máy xây dựng với các yêu cầu sau:

a, Khi ấn nút nâng thì gàu được nâng lên, đến giới hạn trên thi dừng lại 5s, sau đó tự động hạ xuống. Đến giới hạn dưới thì dừng.

Trong quá trình nâng lên hạ xuống cũng có thể dừng gàu.

b, Khi ấn nút nâng thì gàu được nâng lên, đến giới hạn trên thi dừng lại 5s, sau đó tự động hạ xuống. Đến giới hạn dưới thì dừng 10s. Sau đó lại tự động nâng lên.

Thang máy cũng tự động nâng lên khi chưa hết 10s chờ tự động mà có người ấn nút nâng.

Bài làm

a,

b,