Đang tải... (xem toàn văn)
khóa luận, tiểu luận, chuyên đề, đề tài, luận văn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Viện Điện Bộ môn tự động hóa xí nghiệp công nghiệp Báo cáo thực tập cơ sở TÌM HIỂU PLC VÀ BIẾN TẦN Sinh viên thực hiện: Lê Văn Thủy Lớp: KS2-K10-TĐH Hà nội tháng 9 năm 2012 Báo cáo thực tập cơ sở ĐỀ CƯƠNG BÁO CÁO THỰC TẬP I. PHẦN PLC. 1. Giới thiệu về PLC - Lịch sử phát triển - Các loại PLC - Ứng dụng của PLC trong công nghiệp 2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của PLC - Cấu tạo chung ( các bộ phận và chức năng của chúng) - Sơ đồ đấu nối phần cứng 3. Lập trình trong PLC - Giới thiệu các ngôn ngữ lập trình - Các lệnh trong PLC 4. Ưu nhược điểm của PLC. II. BIẾN TẦN 1. Giới thiệu về biến tần - Lịch sử phát triển - Các loại biến tần - Ứng dụng của biến tần 2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động - Cấu tạo chung ( các bộ phận và chức năng của chúng) - Thông số kỹ thuật cần chú ý - Sơ đồ đấu nối phần cứng - Các tham số thông dụng 3. Ghép nối biến tần. 4. Cách thức vận hành biến tần. 5. Ưu nhược điểm của biến tần. PHẦN I: PLC ( Programmable Logic Controller ) I.1. Giới thiệu về PLC I.1.1. Lịch sử phát triển • 1968: Richard Morley sáng tạo ý tưởng PLC cho General Motors • 1969: PLC đầu tiên (Allen Bradley và Bedford), được GM sử dụng trong công nghiệp ô-tô (128 DI/DO, 1kByte bộ nhớ) • 1971: Ứng dụng PLC đầu tiên ngoài CN ô-tô • 1973: PLC „thông minh“ với khả năng tính toán, điều khiển máy in, xử lý dữ liệu, giao diện màn hình KS2-TĐH-K10 2 Báo cáo thực tập cơ sở • 1975: PLC với bộ điều khiển PID • 1976: Lần đầu tiên sử dụng trong hệ thống phân cấp điều khiển dây chuyền sản xuất • 1977: mP-based PLC • 1980: Các module vào/ra thông minh • 1981: PLC nối mạng, 16-bit PLC, các màn hình CRT màu • 1982: PLC với 8192 I/O (lớn nhất) • 1992: Chuẩn IEC 61131 ra đời • 1996: Slot-PLC, Soft-PLC, .[1] I.1.2. Các loại PLC - Dòng sản phẩm PLC của Omron với ưu điểm chi phí thấp [2]: +CP1L - Thế hệ Micro PLC mới cho tương lai • Tối đa 180 I/O, RS-232 / 485 / 422 • Kết nối với môđun mở rộng tương tự như cho loại CPM1 (tối đa 3 môđun cho CPU 30,40, 60 I/O và 1 cho CPU 14, 20 I/O)) • Đầu vào analog 0-10V (256) • Đầu vào / ra xung 100kHz • Bộ nhớ 5/10Kstep, có bộ nhớ ngoài, • Bộ hiển thị LCD gắn ngoài (CP1W-DAM01) giúp theo dõi, điều chỉnh thông số tại chỗ • Lập trình cổng USB bằng CX-Programmer • Chạy mô phỏng bằng CX-Simulator + Các model CPU: CP1L-L10DR/T/T1-A/D (6 vào, 4 ra), CP1L-L14DR/T/T1-A/D (8 vào, 6 ra), CP1L-L20DR/T/T1-A/D (12 vào, 8 ra), CP1L-M30DR/T/T1-A/D (18 vào, 12 ra), CP1L-M40DR/T/T1-A/D (24 vào, 16 ra) CP1L-M60DR/T/T1-A/D (36 vào, 24 ra) Chú thích: DR/T/T1-A/D = đầu ra relay/transistor NPN/PNP, nguồn AC/DC Các môđun mở rộng KS2-TĐH-K10 3 Báo cáo thực tập cơ sở Chú thích: CP1W-8ED/R/T(1) CPM1A-8ED/R/T(1) 8 đầu vào DC hoặc 8 đầu ra relay / transister NPN (PNP) CP1W-16/32ER/T/T1 / CPM1A-16ER 16/32 đầu ra relay / transistor NPN (PNP) CP1W-20/40EDR(1)/T/T1 CPM1A- 20EDR1/T/T1 12/26 đầu vào DC + 8/14 đầu ra relay hoặc transister NPN (PNP) CPM1A-DRT21 CompoBus/D (DeviceNet) slave CP1W-SRT21 / CPM1A- SRT2 CompoBus/S slave CP1W-MAD11 / CPM1A-MAD11 Analog 2 vào, 1 ra (1/6000) CPM1A-MAD01 Analog 2 vào, 1 ra (1/256) CP1W-AD041 / CPM1A-AD041 Analog 4 vào (1/6000) CP1W-DA041 / CPM1A-DA041 Analog 4 ra (1/6000) CP1W-TS001(2) / CPM1A-TS001(2) 2 hoặc 4 đầu vào cặp nhiệt CP1W-TS101(2) / CPM1A-TS101(2) 2 hoặc 4 đầu vào nhiệt điện trở Pt100 CPM1A, CPM2A - Loại Micro PLC thông dụng Model CPM1A CPM2A Số đầu I/O tối đa 160 180 Bộ nhớ : 2kword (chương trình), 1kword (dữ liệu), 128 bộ đếm và đặt thời gian 4kWord (chương trình), 2kword (dữ liệu DM), 256 bộ đếm và đặt thời gian Nguồn : AC100-240V hoặc DC24V AC100-240V hoặc DC24V Ðầu vào : 24VDC; đầu vào đếm tốc độ cao tới 5kHz 24VDC; đầu vào đếm tốc độ cao tới 20kHz Ðầu ra : Rơle (2A) hoặc transistor (0,3A, 24VDC) Rơle (2A) hoặc transistor (0,3A, 24VDC) Cổng RS-232C Không Có sẵn 1 cổng RS-232C, nối Host Link, 1:1 Link, NT, Có sẵn 2 chiết áp analog điều chỉnh giá trị trong PLC KS2-TĐH-K10 4 Báo cáo thực tập cơ sở Phần mềm lập trình miễn phí CX-Programmer (Junior Version) Các module thông dụng CPM1A CPM2A CPU : (Với nguồn AC) CPM1A-10CDR-A-V1 (6 vào, 4 ra) CPM2A-20CDR-A (12 vào, 8 ra) CPM1A-20CDR-A- V1 (12 vào, 8 ra) CPM2A-30CDR-A (18 vào, 12 ra) CPM1A-30CDR-A- V1 (18 vào, 12 ra) CPM2A-40CDR-A (24 vào, 16 ra) CPM1A-40CDR-A- V1 (24 vào, 16 ra) CPM2A-60CDR-A (36 vào, 24 ra) Module mở rộng (có thể nối tối đa 3 module mở rộng với 1 CPU) CPM1A-20EDR/T (12 vào, 8 ra rơle / transistor) CPM1A-40EDR/T (24 vào, 16 ra rơle / transistor) CPM1A-8ED (8 vào DC) CPM1A-8ER (8 ra rơle) CPM1A-TS001/ TS101: 2 đầu vào cặp nhiệt/ nhiệt điện trở CPM1A-MAD01 (2 đầu vào và 1 đầu ra analog 8 bit) CPM1A-MAD11 (2 đầu vào và 1 đầu ra analog, 1/6000) CPM1A-AD041/DA041 (4 vào / ra 1/6000) Bàn phím lập trình CQM1-PRO01-E Module giao diện CPM1-CIF01 : Cổng đầu ra RS-232C nối với máy tính để lập trình, với PT hoặc 1 CPU của PLC khác CPM1-CIF11 : Cổng đầu ra RS-422 dùng nối mạng Bộ hướng dẫn tự học PLC OMRON : gồm CPM2A-20CDR-A với công tắc mô phỏng đầu vào và đèn chỉ thị, cáp RS-232C, phần mềm CX- Programmer, sách hướng dẫn và Video CD bằng tiếng Việt. + CPM2C và Giải pháp mạng đơn giản CompoBus/S với CPM2C -S Tính năng kỹ thuật Kích thước nhỏ (cao 9cm, rộng 3,3cm/module); Mở rộng tới 192 đầu vào ra Bộ nhớ : 4kWord (chương trình), 2kword (dữ liệu DM), 256 bộ đếm và đặt thời gian Nguồn : DC24V (hoặc 220VAC nếu dùng bộ nguồn ngoài CPM2C-PA201) Đầu vào : 24VDC; đầu vào đếm tốc độ cao tới 20kHz Đầu ra : Rơle (2A) hoặc transistor (0,3A, 24VDC) (tuỳ model) KS2-TĐH-K10 5 Báo cáo thực tập cơ sở Model thông dụng CPM2C- 10/20/32CD*- D:CPU với 10, 20 hoặc 30 I/O CPM2C-PA201: Module nguồn cho CPM2C CPM2C-CIF01: Adapter cho giao tiếp với máy tính CS1W-CN114 : Cáp chuyển đổi cho cổng peripheral CPM2C-8EDC: Module mở rộng 8 đầu vào DC CPM2C-8ER: Module mở rộng 8 đầu ra rơle CPM2C-10EDR: Module mở rộng 6 đầu vào + 4 đầu ra rơle CPM2C-MAD11: Module mở rộng 2 đầu vào + 1 đầu ra analog Loại Compobus/S Master CPM2C-S100C: Có sẵn 6 đầu vào DC, 4 đầu ra transistor (dùng đầu cắm kiểu Fujitsu), có chức năng master cho mạng Compobus/S (kết nối tới 32 nút trên mạng, tốc độ 750kbps, dùng cáp thường hoặc cáp dẹt, truyền xa tới 500m) + CP1H - Loại Compact PLC cao cấp (All-In-One) Thiết kế trên nền hệ CJ1 tiên tiến, mở rộng tới 320 digital I/O, 34 analogue I/O Có sẵn tới 40 I/O, có thể kết nối với 7 môđun mở rộng CPM1A và 2 môđun CJ1, nhờ đó hỗ trợ chức năng kết nối cao cấp của CJ1 (Profibus, Controller link, Ethernet, CompoBus S/D…). Cổng lập trình USB, 2 cổng COM hỗ trợ RS232, 485 (qua converter) Tích hợp sẵn analogue: 4 vào, 2 ra (CP1H-XA40*); đèn LED hiện thị thông tin 2 số; 8 interrupt inputs Đầu vào và đầu ra xung tốc độ cao: 100kHz hoặc 1MHz (CP1H-Y); xung ra điều khiển 4 trục KS2-TĐH-K10 6 Báo cáo thực tập cơ sở Serial PC Link giúp kết nối 9 CPU (cả với CJ1M) thông qua cổng COM Modbus-RTU Easy Master kết nối dễ dàng với biến tần Hỗ trợ lập trình FB, ST, lệnh cao cấp PID (auto tuning), dấu phẩy động, tính toán lượng giác,…bằng CX-Programmer V6.1 Dùng memory cassette lưu chương trình và dữ liệu PLC cỡ vừa - CJ1M Tất cả các CPU đều có sẵn cổng RS-232C, Peripheral và khe nối với card nhớ CF CPU Số I/O Số rack mở rộng Số module tối đa Bộ nhớ chương trình/ Bộ nhớ dữ liệu DM Số I/O có sẵn CJ1M-CPU11 160 0 10 5K step/32KW 0 CJ1M-CPU12 320 0 10 10K step/32KW 0 CJ1M-CPU13 640 1 10 trên CPU + 10 trên rack mở rộng 20K step/32KW 0 CJ1M-CPU21 160 0 10 5K step/32KW 10 đầu vào và 6 đầu ra CJ1M-CPU22 320 0 10 10K step/32KW CJ1M-CPU23 640 1 10 10 trên CPU + 10 trên rack mở rộng Các module thông dụng CJ1W-PA202 / 205R Bộ nguồn 14W / 25W CJ1W- ID211/ID231 16/32 đầu vào số 24VDC CJ1W-SCU41 Module 1 công RS232C, 1 cổng RS422/485 CJ1W- OC201/OC211 8/16 đầu ra rơle (2A) CJ1W-IC/II101 Module kết nối với expansion rack CJ1W-AD041-V1/ AD081-V1 4/8 đầu vào tương tự (analog) 12 bit (1/8000) CJ1W-TC* 2/4 đầu điều khiển nhiệt độ CJ1W-DA021/ DA041 2/4 đầu ra tương tự (analog) 12 bit (1/4000) KS2-TĐH-K10 7 Báo cáo thực tập cơ sở - Một số PLC của hãng simens [3]: + PLC S7-200: Xuất xứ: Đức Thiết kế nhỏ gọn, tích hợp nhiều tính năng mạnh trong điều khiển, truyền thông cho phép đáp ứng được mọi ứng dụng trong công nghiệp từ đơn giản đến phức tạp với chi phí đầu tư thấp. CPU 221 Mã số : 6ES7211-0AA22-0XB0 : 24VDC 6ES7211-0BA22-0XB0 : 85-270VAC - Ngõ vào/ra số : 6 DI/4DO - Ngõ vào/ra tương tự : không - Bộ nhớ : 4KB/2KB - Cổng giao tiếp: 1 ( RS485 ) - Số module mở rộng : 0 CPU 222 Mã số : 6ES7212-1AB22-0XB0 : 24VDC 6ES7212-1BB23-0XB0 : 85-270VAC - Ngõ vào/ra số : 8DI/6DO - Ngõ vào/ra tương tự : không - Bộ nhớ : 4KB/2KB - Cổng giao tiếp : 1 (RS485) - Số module mở rộng : 2 CPU 224 Mã số : 6ES7214-1AD23-0XB0 : 24VDC KS2-TĐH-K10 8 Báo cáo thực tập cơ sở 6ES7214-1BD23-0XB0 : 85-270VAC - Ngõ vào/ra số : 14DI/10DO - Ngõ vào/ra tương tự : không - Bộ nhớ : 12KB/8KB - Cổng giao tiếp : 1 (RS485) - Số module mở rộng : 7 CPU 224 XP Mã số : 6ES7214-2AD23-0XB0 : 24VDC 6ES7214-2BD23-0XB0 : 85-270VAC - Ngõ vào/ra số : 14DI/10DO - Ngõ vào/ra tương tự : 2AI/1AO - Bộ nhớ : 16KB/10KB - Cổng giao tiếp : 2 (RS485) - Số module mở rộng : 7 CPU 226 Mã số : 6ES7216-2AD23-0XB0 : 24VDC 6ES7216-2BD23-0XB0 : 85-270VAC - Ngõ vào/ra số : 24DI/16DO - Ngõ vào/ra tương tự : không - Bộ nhớ : 16KB/10KB - Cổng giao tiếp : 2 (RS485) - Số module mở rộng : 7 + PLC S7-300: Xuất xứ: Đức - Bộ CPU PLC S7-300: CPU 31x, Cổng MPI, DP Profibus - Nguồn 24VDC: PS307 - Các module I/O: DI8/DI16/DI32, DO8/DO16/DO32, AI8, AO8 - Bộ nhớ: MMC 128kB/256kB/512kB/1MB/2MB - Front connector: 20/40 chân - Các module mở rộng: IM360/361 - Các module truyền thông: DP Profibus, Ethernet, Modbus RS485 KS2-TĐH-K10 9 Báo cáo thực tập cơ sở - Phần mềm lập trình, cấu hình: STEP7 Manager Được sử dụng trong các ứng dụng điều khiển của dây chuyền lớn, điều khiển hỗn hợp, điều khiển quá trình lên đến hàng ngàn I/O. - So sánh các loại PLC của các hãng sản xuất [4]: Trước kia, PLC của SIEMENS chiếm đa số trên thị trường. Khi đặt vấn đề tự động hóa cho một thiết bị hay một dây chuyền người ta nghĩ ngay đến SIEMENS. Không hổ danh một hãng của Đức, sử dụng thiết bị của SIEMENS quả thực nồi đồng cối đá, đáng đồng tiền bát gạo: Thiết bị bền, hoạt động tin cậy, chắc chắn. Giao diện lập trình rõ ràng, cấu trúc chương trình mạch lạc. Các tài nguyên phong phú. Tốc độ xử lý chấp nhận được. Có nhiều cấu hình lựa chọn. Tuy nhiên, cùng với thời gian, người ta nhận thấy một nhược điểm rất lớn. Đó là: Đắt. PLC của siemens đắt hơn so với OMRON, đắt hơn nhiều so với DELTA, đắt hơn vô cùng nhiều so với LG. Mà tâm lý người sử dụng: Dùng mãi thì cũng phải hỏng, không hỏng mới là có vấn đề. (PLC của siemens cũng phải hỏng, hông tin bạn cứ đấu thẳng đầu ra với 220 không có tải xem tiếp điểm rơle có nổ không). Do vậy, cứ thay chục cái động cơ thì thay 1 PLC cũng là bình thường. Nếu thế thì dùng LG cho rẻ. Và thỉnh thoảng lại có việc để làm (thay PLC, thay code). Chính vì vậy, về sau này, các bạn thấy PLC của các hãng khác khá phổ biến và đánh bật PLC của SIEMENS ra khỏi thị trường PLC cỡ nhỏ. Nhưng theo quan niệm của mình thì "phú quý giật lùi": PLC của OMRON, DELTA, LG đều "chạy được", thực hiện được chức năng của bài toán nhưng độ bền thường không cao, cấu trúc phần mềm không khoa học bằng SIEMENS. I.1.3. Ứng dụng của PLC trong công nghiệp • PLC (Programmable Logic Controller hay Programmable Controller) thực chất là một máy tính điện tử được sử dụng trong các quá trình tự động hóa trong công nghiệp • Thiết bị điều khiển có thể "lập trình mềm", làm việc theo chương trình lưu trong bộ nhớ (như 1 máy tính điều khiển chuyên dụng) • Thích hợp nhất cho điều khiển logic (thay thế các rơle), song cũng có thể chức năng điều chỉnh (như PID, mờ, .) và các chức năng tính toán khác. • Lúc đầu chủ yếu trong các ngành công nghiệp chế tạo, điều khiển các quá trình rời rạc. • Ngày nay cả trong điều khiển trình tự và điều khiển quá trình liên tục -> cạnh tranh với Compact Digital Controllers và các hệ DCS trong các ứng dụng “lai”. • Thiết bị thu thập dữ liệu trong các hệ SCADA • Như đã biết, nước ta hiện nay đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Vì thế, tự động hóa sản xuất đóng vai trò quan trọng, tự động hóa giúp tăng năng suất, tăng độ chính xác và do đó tăng hiệu quả quá trình sản xuất. Để có thể thực hiện tự động hóa sản xuất, bên cạnh các máy móc cơ khí hay điện, các dây chuyền sản xuất…v.v, cũng cần thiết phải KS2-TĐH-K10 10