Biên soạn: Lê Ân Tình Chuyên đề lập trình cỡ nhỏ
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH CỞ NHỎ.
I. ĐẠI CƯƠNG.
1 Tổng quát
Trong quá trình thực hiện cơ khí hoá - hiện đại hoá các ngành công nghiệp nên việc yêu cầu tự động hoá các dây chuyền sản xuất ngày càng tăng. Tuỳ theo yêu cầu cụ thể trong tự động hoá công nghiệp đòi hỏi tính chính xác cao nên trong kỹ thuật điều khiển có nhiều thay đổi về thiết bị cũng như thay đổi về phương pháp điều khiển.
Trong lĩnh vực điều khiển người ta có hai phương pháp điều khiển là: phương pháp điều khiển nối cứng và phương pháp điều khiển lập trình được.
-
Phương pháp điều khiển nối cứng:
Trong các hệ thống điều khiển nối cứng người ta chia ra làm hai loại: nối cứng có tiếp điểm và nối cứng không tiếp điểm.
-
Điều khiển nối cứng có tiếp điểm: là dùng các khí cụ điện như contactor, relay, kết hợp với các bộ cảm biến, các đèn, các công tắc… các khí cụ này được nối lại với nhau thành một mạch điện cụ thể để thực hiện một yêu cầu công nghệ nhất định. Ví dụ như: mạch điều khiển đổi chiều động cơ, mạch khởi động sao – tam giác, mạch điều khiển nhiều động cơ chạy tuần tự…
-
Đối với nối cứng không tiếp điểm: là dùng các cổng logic cơ bản, các cổng logic đa chức năng hay các mạch tuần tự (gọi chung là IC số), kết hợp với các bộ cảm biến, đèn, công tắc… và chúng cũng được nối lại với nhau theo một sơ đồ logic cụ thể để thực hiện một yêu cầu công nghệ nhất định. Các mạch điều khiển nối cứng sử dụng các linh kiện điện tử công suất như SCR, Triac để thay thế các contactor trong mạch động lực.
Trong hệ thống điều khiển nối cứng, các linh kiện hay khí cụ điện được nối vĩnh viễn với nhau. Do đó khi muốn thay đổi lại nhiệm vụ điều khiển thì phải nối lại toàn bộ mạch điện. Khi đó với các hệ thống phức tạp thì không hiệu quả và rất tốn kém.
-
Phương pháp điều khiển lập trình được:
Đối với phương pháp điều khiển lập trình này thì ta có thể sử dụng những phần mềm khác nhau với sự trợ giúp của máy tính hay các thiết bị có thể lập trình được trực tiếp trên thiết bị có kết nối thiết bị ngoại vi. Ví dụ như: LOGO!, EASY, ZEN. SYSWIN, CX-PROGRAM…
Chương trình điều khiển được ghi trực tiếp vào bộ nhớ của bộ điều khiển hay một máy tính. Để thay đổi chương trình điều khiển ta chỉ cần thay đổi nội dung bộ nhớ của bộ điều khiển, phần nối dây bên ngoài không bị ảnh hưởng. Đây là ưu điểm lớn nhất của bộ điều khiển lập trình được.
2 Các ứng dụng trong công nghiệp và trong dân dụng.
Các bộ điều khiển lập trình loại nhỏ nhờ có nhiều ưu điểm và các tính năng tích hợp bên trong nên nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong dân dụng như:
-
Điều khiển động cơ.
-
Máy công nghệ.
-
Hệ thống bơm.
-
Hệ thống nhiệt.
…
-
Chiếu sáng
-
Bơm nước
-
Hệ thống báo động
-
Tưới tự động …
3 Ưu điểm và nhược điểm.
Một thiết bị bất kì nào thì cũng có ưu điểm và nhược điểm tuỳ theo loại mà số ưu, nhược điểm nhiều hay ít.
-
Kích thước nhỏ, gọn, nhẹ.
-
Sử dụng nhiều cấp điện áp.
-
Tiết kiệm không gian và thời gian.
-
Giá thành rẻ.
-
Lập trình được trực tiếp trên thiết bị bằng các phím bấm và có màn hình giám sát.
-
Số ngõ vào, ra không nhiều nên không phù hợp cho điều khiển những yêu cầu điều khiển phức tạp.
-
Ít chức năng tích hợp bên trong.
-
Bộ nhớ dung lượng nhỏ
4 Bộ điều khiển lập trình loại nhỏ logo! của hãng SIEMENS.
a. Phân loại và kết cấu phần cứng.
Logo! là bộ điều khiển lập trình loại nhỏ đa chức năng của siemens, được chế tạo với nhiều loại khác nhau để phù hợp cho từng ứng dụng cụ thể. Do đó nó được sử dụng ở nhiều mức điện áp vào khác nhau như: 12VDC, 24VAC, 24VDC, 230VAC và có ngõ ra số và ngõ ra relay.
Logo! có các chức năng sau:
Các chức năng thông dụng trong lập trình.
Lọai có màn hình dùng cho vận hành và hiển thị.
Bộ nguồn tích hợp bên trong.
Cổng giao tiếp và cáp nối với PC.
Các chức năng cơ bản thông dụng như: các hàm thời gian, tạo xung, các chức năng On/Off…
Các bộ định thời trong ngày, tuần, tháng, năm,.
Các vùng nhớ trung gian.
Các ngõ vào, ra có thể mở rộng tuỳ thuộc vào dạng logo!.
Ý nghĩa các ký hiệu in trên vỏ :
12: Sử dụng điện áp 12VDC.
24: Sử dụng điện áp 24VDC, 24VAC.
230: Sử dụng điện áp 115/230VAC.
R: Ngõ ra relay (không có R thì ngõ ra là transistor).
O: Không có hiển thị
L: Lọai dài, có số I/O gấp đôi loại cơ bản.
C: Có bộ định thời 7 ngày trong tuần.
B11: Kết nối được với mạng Asi.
DM: Modul mở rộng tín hiệu I/O số (digital).
AM: Modul mở rộng tín hiệu tương tự (analog).
Các dạng logo! hiện có:
-
LOGO! dạng chuẩn (cơ bản).
Logo! dạng chuẩn có hai loại: dạng có hiển thị và dạng không hiển thị.
Có 6 hoặc 8 ngõ vào và 4 ngõ ra.
Kích thước 72 * 90 * 55 mm.
Có 19 chức năng tích hợp bên trong(6 hàm cơ bản, 13 hàm đặc biệt).
Có đồng hồ bên trong, có thể lưu dữ liệu trong 80 giờ sau khi mất nguồn.
Có khả năng lập trình được tối đa 56 hàm.
Có khả năng tích hợp.
Có 3 bộ đếm thời gian.
Có 4 bộ chốt trạng thái.
Có 2 đầu vào 1KHz trên mỗi logo! 12RC, 24RC.
Bảng thông số kỹ thuật.
Thông số kỹ thuật
|
Logo! 12/24Rco
Logo! 12/24RC
|
Logo! 24
|
Logo! 24RC
Logo! 24RCo
|
Logo! 230RC
Logo! 230RCo
|
Số đầu vào
Số đầu vào liên tục
|
8
2(0 – 10V)
|
8
2(0 – 10V)
|
6
|
6
|
Điện áp đầu vào
Khoảng giới hạn
Tín hiệu '0'
Tín hiệu '1'
|
DC 12/24V
10.8 – 28.8VDC
max: 4VDC
min: 8VDC
|
DC 24V
20.4 – 28.8VDC
max: 5VDC
min: 12VDC
|
AC 24V
20.4 – 28.8VAC
max: 5VDC
min: 12VDC
|
AC 115/230V
85 – 256VAC
max: 40VDC
min: 79VDC
|
Dòng điện vào
|
1.5mA (12VDC)
|
1.5mA
|
2.5mA
|
0.05mA
|
Số đầu ra
|
4 Relay
|
4 Transistor
|
4 Relay
|
4 Relay
|
Dòng liên tục
|
10A cho tải thuần trở
3A cho tảI cảm
|
0.3A
|
10A cho tải thuần trở
3A cho tải cảm
|
10A cho tải thuần trở
3A cho tải cảm
|
Bảo vệ ngắn mạch
|
Yêu cầu cầu chì bên ngoài
|
điện tử (xấp xỉ 1A)
|
Yêu cầu cầu chì bên ngoài
|
Yêu cầu cầu chì bên ngoài
|
Tần số chuyển mạch
|
2Hz cho tải trở
0.5Hz cho tải cảm
|
10Hz
|
2Hz cho tải trở
0.5Hz cho tải cảm
|
2Hz cho tải trở
0.5Hz cho tải cảm
|
Tổn hao năng lượng
| -
– 1.2w(12V)
-
– 1.6w(24V)
|
0.2 – 0.5V
|
8w
|
1.1 – 3.5w(115V)
2.3 – 4.6w(230V)
|
Các đồng hồ bên trong/ duy trì nguồn
|
8/10 giờ
|
|
8/10 giờ
|
8/10 giờ
|
Cáp nối
|
2*1.5mm2, 1*2.5mm2
|
Nhiệt độ môi trường
Nhiệt độ lưu kho
|
0 - +55oC
- 40 – 70oC
|
Chống nhiểu
|
đến En 55011(giới hạn giá trị cấp B)
|
Cấp bảo vệ
|
IP 20
|
Xác nhận
|
Theo VDE 0031, IEC 1131, UL, FM, CSA,
|
Lắp đặt
|
Trên thanh ray DIN mm rộng 4 khối
|
Kích thước
|
72*90*55mm
|
Hình 1.1 LOGO! Lọai ngắn
Có 4 loại: 12RCL, 24L, 24RCL, 230RCL.
Kích thước 126 * 90 * 55 mm.
Có 19 chức năng tích hợp bên trong(6 hàm cơ bản, 13 hàm đặc biệt).
Có 12 ngõ vào và 8 ngõ ra.
Có 56 chức năng.
Có 4 bộ chốt trạng thái.
Tích hợp bên trong kiểu duy trì nguồn trong 80 giờ khi mất nguồn cho logo! 12RCL, 24RCL, 230RCL.
Có 2 đầu vào 1KHz trên mỗi logo! 12RCL, 24RC, 24L.
Có 3 bộ đếm thời gian vận hành.
Khả năng nhớ được tích hợp sẵn.
Ngoài ra chức năng phát xung cho phép người dùng đặt tỉ số giữa thời gian mức cao và thời gian mức thấp của xung.
Người dùng muốn bảo vệ chương trình khỏi bị sao chép thì dùng tính năng bảo vệ với card nhớ tùy chọn.
Dùng card màu đỏ giữ chương trình điều khiển khỏi bị sao chép hoặc thay đổi.
Dùng card màu vàng để sao chép chương trình điều khiển nhanh chóng và dễ dàng.
Bảng thông số kỹ thuật
Thông số kỹ thuật
|
Logo! 12RC
|
Logo! 24L
|
Logo! 24RCL
|
Logo! 230RCL
|
Số đầu vào
|
12
|
12
|
12
|
12
|
Điện áp đầu vào
Khoảng giới hạn
Tín hiệu '0'
Tín hiệu '1'
|
DC 12V
10.8 – 15.6VDC
max: 4VDC
min: 8VDC
|
DC 24V
20.4 – 28.8VDC
max: 5VDC
min: 12VDC
|
DC 24V
20.4 – 28.8VDC
max: 5VDC
min: 12VAC/DC
|
AC 115/230V
85 – 256VAC
max: 40VDC
min: 79VDC
|
Dòng điện vào
|
1.5mA
|
5mA
|
5mA
|
2mA
|
Số đầu ra
|
8 Relay
|
8 TRansistor
|
8 Relay
|
8 Relay
|
Dòng liên tục
|
Trên 1 cực:
10A cho tải thuần trở
3A cho tải cảm
|
0.3A
|
Trên 1 cực:
10A cho tải thuần trở
3A cho tải cảm
|
Trên 1 cực:
10A cho tải thuần trở
3A cho tải cảm
|
Bảo vệ ngắn mạch
|
Yêu cầu cầu chì bên ngoài (lớn nhất 16A)
|
điện tử (xấp xỉ 1A)
|
Yêu cầu cầu chì bên ngoàI (lớn nhất 16A)
|
Yêu cầu cầu chì bên ngoài (lớn nhất 16A)
|
Tần số chuyển mạch
|
2Hz cho tải trở
0.5 Hz cho tải cảm
|
10Hz
|
2Hz cho tải trở
0.5 Hz cho tải cảm
|
2Hz cho tải trở
0.5 Hz cho tải cảm
|
Tổn hao năng lượng
|
1 – 2 w
|
0.2 – 0.8w
|
0.3 – 2.9w
|
1.5 – 7.5w(115V)
3.4 – 9.2w(230V)
|
Các đồng hồ bên trong/ duy trì nguồn
|
8/10 giờ
|
|
8/10 giờ
|
8/10 giờ
|
Cáp nối
|
2*1.5mm2, 1*2.5mm2
|
Nhiệt độ môi trường
Nhiệt độ lưu kho
|
0 - +55oC
- 40 – 70oC
|
Chống nhiểu
|
đến En 55011(giới hạn giá trị cấp B)
|
Cấp bảo vệ
|
IP 20
|
Xác nhận
|
Theo VDE 0031, IEC 1131, UL, FM, CSA, phê chuẩn của hội tàu thuỷ
|
Lắp đặt
|
Trên thanh ray DIN mm rộng 4 khối
|
Kích thước
|
126*90*55mm
|
Có 2 loại 24RCLB11, 230RCLB11
Có 19 chức năng tích hợp sẵn.
Có 56 chức năng.
Kích thước 126* 90* 55mm.
Có 3 bộ đếm thời gian làm việc.
Có 12 ngõ vào và 8 ngõ ra.
Tích hợp bên trong, lưu trữ năng lượng trong 80 giờ trên logo! 24RCLB11, 230RCLB11.
Có 2 đầu vào 1KHz trên mỗi logo! 24RCLB11, 230RCLB11.
Logo! bus có giao tiếp Asi. Logo! có thể trao đổi thông tin qua mạng với bộ điều khiển cấp cao hơn như: Simatic S7 200. Logo! bus có thể chuyển sang hoạt động ở chế độ độc lập bất cứ lúc nào nếu mạng có lỗi, nó tự hoạt động. Ngoài ra logo! bus có thêm 4 đầu ra ảo để thay đổi dữ liệu trên bus Asi(kết nối với các bộ cảm biến).
Bảng thông số kỹ thuật
Thông số kỹ thuật
|
Logo! 12RC
|
Logo! 230RCL
|
Số đầu vào
Số đầu vào Asi
|
12
4
|
12
4
|
Điện áp đầu vào
Điện áp cấp
Khoảng giới hạn
Tín hiệu '0'
Tín hiệu '1'
|
DC 24V
12V
20.4 – 28.8VDC
max: 5VDC
min: 15VDC
|
AC 115V
230V
85 – 256VDC
max: 40VDC
min: 79VDC
|
Dòng điện vào
|
5mA
|
2mA
|
Số đầu ra
|
4 Relay
|
8 Transistor
|
Dòng liên tục
|
Trên 1 cực:
10A cho tải thuần trở
3A cho tải cảm
|
Trên 1 cực:
10A cho tải thuần trở
3A cho tải cảm
|
Bảo vệ ngắn mạch
|
Yêu cầu cầu chì bên ngoài (lớn nhất 16A)
|
Yêu cầu cầu chì bên ngoài (lớn nhất 16A)
|
Tần số chuyển mạch
|
2Hz cho tải thuần trở
0.5 Hz cho tải cảm
|
2Hz cho tải thuần trở
0.5 Hz cho tải cảm
|
Tổn hao năng lượng
|
0.3 – 2.9w
|
1.5 – 7.5w(115V)
3.4 – 9.2w(230V)
|
Các đồng hồ bên trong/ duy trì nguồn
|
8/10 giờ
|
8/10 giờ
|
Cáp nối
|
2*1.5mm2, 1*2.5mm2
|
Nhiệt độ môi trường
Nhiệt độ lưu kho
|
0 - +55oC
- 40 – 70oC
|
Chống nhiểu
|
đến En 55011(giới hạn giá trị cấp B)
|
Cấp bảo vệ
|
IP 20
|
Tiêu chuẩn
|
Theo VDE 0031, IEC 1131, UL, FM, CSA
|
Lắp đặt
|
Trên thanh ray
|
Kích thước
|
126*90*55mm
|
Hình 1.2 LOGO! Lọai dài
II. NỐI NGUỒN – NGÕ VÀO – NGÕ RA.
1. Đặc điểm ngõ vào, ngõ ra và kết nối phần cứng theo chủng loại.
Dây nối cho logo! được dùng loại có tiết diện 2*1.5mm2 hay 1*2.5mm2. Logo! đã được bảo vệ cách điện nên không cần dây nối đất.
Ngõ vào được ghi trên logo!, kết nối với tín hiệu điều khiển bên ngoài và kí hiệu là I. Tuỳ theo dạng logo! mà số ngõ vào nhiều hay ít.
Logo! 230R và 230RC dùng nguồn 115/230V, tần số 50Hz/60Hz. Điện áp có thể dao động trong khoảng 85V đến 264V và dòng điện tiêu thụ là 26mA ở 230V.
Logo! 230R và 230RC có ngõ vào ở mức "0" khi công tắc hở và và có điện áp nhỏ hơn hoặc bằng 40VAC, ngõ ra ở mức "1" khi công tắc đóng và có điện áp lớn hơn hoặc bằng 79VAC. Dòng điện ngõ vào lớn nhất là 0.24mA. Thời gian thay đổi trạng thái từ "0" lên "1" hay từ "1" xuống "0" tối thiểu 50ms để logo! nhận biết được.
Hình 1.3 Minh họa nối dây Input.
Hình 1.4 Minh họa nối dây dùng nguồn 3 pha! (chú ý về nhóm ngõ vào)
LOGO! 24 và 24R dùng nguồn 24VDC/AC. Điện áp có thể thay đổi trong khoảng 20.4V đến 28.8V. Logo! 24R có dòng tiêu thụ là 62mA ở 24V, logo! 24 có dòng tiêu thụ là 30mA cộng với dòng ngõ ra là 40.3A(logo! 24 ngõ ra được cấp dòng từ nguồn 24V của nguồn nuôi).
LOGO! 24 và 24R có ngõ vào ở mức "0" khi công tắc hở và và có điện áp nhỏ hơn hoặc bằng 5VDC, ngõ ra ở mức "1" khi công tắc đóng và có điện áp lớn hơn hoặc bằng 15VDC. Dòng điện ngõ vào lớn nhất là 3mA. Thời gian thay đổi trạng thái từ "0" lên "1" hay từ "1" xuống "0" tối thiểu 50ms để logo! nhận biết được.
Ngõ ra được chú thích trên logo!, có nhiệm vụ đóng ngắt, kết nối thiết bị điều khiển bên ngoài và kí hiệu là Q. Tuỳ theo dạng logo! mà số ngõ ra nhiều hay ít và các ngõ ra ấy cũng được bảo vệ bên trong.
C
ác loại logo! 24R, 230RC có ngõ ra là relay với các tiếp điểm của relay được cách ly với nguồn nuôi và ngõ vào. Tải ở ngõ ra có thể là đèn, động cơ, contactor… mà có thể dùng các nguồn điện áp cấp cho các tải khác nhau. Khi ngõ ra bằng "1" thì dòng điện cực đại cho tải thuần trở là 8A và tải cuộn dây là 2A.
Hình 1.5 Minh họa nối dây ngõ ra của LOGO!R.
Hình 1.6 Minh họa nối dây ngõ ra của LOGO!R có modul mở rộng
Đối với logo! 24 thì ngõ ra là transistor. Ngõ ra được bảo vệ chống quá tải và ngắn mạch. Loại này không cần nguồn riêng cho tải mà dùng chung với nguồn nuôi 24VDC. Dòng điện cực đại ở ngõ ra là 0.3A.
Hình 1.7 Minh họa nối dây ngõ ra số.
Hình 1.7 Minh họa nối dây ngõ ra số và có Modul mở rộng.
2. Khả năng mở rộng.
Việc mở rộng của logo! phụ thuộc vào yêu cầu của hệ thống điều khiển cần nhiều ngõ vào, ra. Từ đó ta tiến hành kết nối các Modul mở rộng lại với nhau.
Hình 1.8 Các khối Modul mở rộng.
Hiện có các dạng modul sau:
Điện áp nguồn 120/230 VAC/DC.
Có 4 ngõ vào 120/230 VAC/DC.
Có 4 ngõ ra relay 5A.
Điện áp nguồn 24VDC.
Có 4 ngõ vào 24VDC.
Có 4 ngõ ra transistor 0,3A.
Điện áp nguồn 12/24VDC.
Có 4 ngõ vào 12/24VDC.
Có 4 ngõ ra relay 5A.
Điện áp nguồn 24VDC/AC.
Có 4 ngõ vào 24VDC/AC.
Có 4 ngõ ra relay 5A.
Điện áp nguồn 12/24VDC.
0 đến 10V hay 0 đến 20mA.
Đây là modul mở rộng dùng cho việc đo nhiệt độ.
Có 2 ngõ vào PT100, 2 dây hoặc 3 dây.
Giới hạn đo: - 500C… 2000C.
-
Loại có ngõ vào tương tự.
Logo! cơ bản, 4 modul số 3 modul tương tự.
I1…I6 AI1…AI2
|
I9…I12
|
I13…I16
|
I17…I20
|
I21…I24
|
AI3, AI4
|
AI5, AI6
|
AI7, AI8
|
LOGO! basic
|
LOGO!
DM8
|
LOGO!
DM8
|
LOGO!
DM8
|
LOGO!
DM8
|
LOGO!
AM8
|
LOGO!
DM8
|
LOGO!
DM8
|
-
Loại không có ngõ vào tương tự.
Logo! cơ bản, 4 modul số 3 modul tương tự.
I1…I8
|
I9…I12
|
I13…I16
|
I17…I20
|
I21…I24
|
AI3, AI4
|
AI5, AI6
|
AI7, AI8
|
LOGO! basic
|
LOGO!
DM8
|
LOGO!
DM8
|
LOGO!
DM8
|
LOGO!
DM8
|
LOGO!
AM8
|
LOGO!
DM8
|
LOGO!
DM8
|
III. ĐIỀU KIỆN - TRẠNG THÁI HOẠT ĐỘNG.
IV. CÁC PHÍM BẤM TRÊN BỘ LẬP TRÌNH CỠ NHỎ.
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |