Bài giảng Thiết bị điều khiển khả trình simantic s7-200

CHƯƠNG 7 THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH SIMANTIC S7-200 7.1 Cấu hình cứng: Như trên đã nói PLC (Programmable Logic Controled),là thiết bị điều khiển logic lập trình cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngư lập trình. S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng Siemans,(CHLB Đức) có cấu trúc theo kiểu môdun và có các modun mở rộng. Các modun này được sữ dụng cho nhiều nhữmg ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xữ lý CPU 212 và CPU 214. Về hình thức bên ngoài, sự khác nhau của hai loại CPU này nhận biết được nhờ số đầu vào/ra và nguồn cung cấp. - CPU 212 có 8 cổng vào và 6 cổng ra và có khả năng mở rộng thêm bằng hai môdun mở rộng. - CPU 214 có 14 cổng vào và 10 cổng ra và có khả năng được mở rộng thêm bằng 7 modun mở rộng. S7-200 có nhiều loại modun mở rộng khác nhau. 7.1.1. CPU212 bao gồm: - 512 từ đơn (word) tức 1 Kb để lưu chương trình thuộc miền bộ nhớ đọc/ghi được và không bị mất dữ liệu nhờ có giao diện với EEPROM. - 512 từ đơn để lưu dữ liệu trong đó có 100 từ nhớ đọc/ghi thuộc miền nonvolatile. 8 cổng vào lôgic và 8 cổng ra logic. - có thể nối thêm 2 modun để mở rộng số cổng vào/ra, bao gồm các modun tương tự (analog). - Tổng số cổng vào/ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra. - 64 bộ tạo thời gian trể (Timer) trong đó có 2 timer có độ phân giải 1ms, 8 timer có độ phân giải 10ms và 54 timer có độ phân giải 100ms. - 64 bộ đếm (Counter) chia làm hai loại: lọai chỉ đếm tiến và loại vừa đếm tiến vừa đếm lùi. - 368 bít nhớ đặc biệt sử dụng làm các bít trạng thái hoặc các bít đặt chế độ làm việc. - Có các chế độ ngắt và xử lý tín hiệu ngắt khác nhau bao gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên hoặc sườn xuống, ngắt theo thời gian và ngắt báo tín hiệu của bộ đếm tốc độ cao (2 kHz). Bộ nhớ không bit mất dữ liệu khoảng thời gian 50 giờ khi PLC bị mất nguồn nuôi. 7.1.2. CPU214 bao gồm: - 2048 từ đơn (4 Kbyte) thuộc miền bộ nhớ đọc/ghi non-volatile để lưu chương trình (vùng nhớ có giao diện với EEPROM). - 2048 từ đơn (4 Kbyte) kiểu đọc/ghi để lưu dữ liệu, tronh đó có 512 từ đầu thuộc miền no-volatile. - 14 cổng vào logic và 10 cổng ra logic. - Có thể ghép nối thêm 7 modun để mở rộng số cổng vào/ra, bao gồm cả modun tương tự (analog). - Tổng số cổng vào/ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra. - 128 bộ tạo thời gian trể (Timer) trong đó có 4 Timer có độ phân giải 1ms, 16 Timer có độ phân giải 10ms và Timer có độ phân giải 100ms. - 128 bộ đếm (Copunter) chia làm hai loại: loại chỉ đếm tiến và loại vừa đếm tiến vừa đếm lùi. - 688 bit nhớ đặc biệt sử dụng làm các bit trạng thái hoặc các bit đặt chế độ làm việc. - Có các chế độ ngắt và xử lý tín hiệu nhắt khác nhau bao gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên hoặc sườn xuống, ngắt theo thời gian và ngắt báo tín hiệu của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung. - 3 bộ đềm tốc độ cao với nhịp 2kHz và 7 kHz. 2 bộ phát xung nhanh chọn dãy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM. 2 bộ điều chỉnh tương tự. - Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu khoảng thời gian 190 giờ khi PLC bị mất nguồn nuôi. Mô tả các đèn báo trên S7-200, CPU214: SF (đèn đỏ): báo hiệu hệ thống bị hỏng. Đèn SF sáng lên khi PLC có hỏng hóc. RUN (đèn xanh): chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào trong máy. STOP (đèn vàng): chỉ định PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chương trình đang thực hiện lại. I x.x (đèn xanh): Đèn xanh của cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của cổng I x.x(x.x 0.0:1.5). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. Q y.y (đèn xanh): Đèn xanh của cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Q y.y (y.y 0.0 : 1.1 Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. 7.1.3. Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc giao ghép nối thiết bị lập trình hoặc các tram PLC khác. Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là 300 đến 38400 baud 1 2 3 4 5 8 9 6 7 Chân Giải thích 5 4 3 2 1 9 8 7 6 Đất 24 VDC Truyền và nhận dữ liệu Không sử dụng Hình 5.1: Sơ đồ chân của cổng truyền thông Đất 5 VDC (điện trỏ trong 100) 24 VDC (tối đa 120 mA) Truyền và nhận dữ liệu Không sử dụng. Để ghép nối S7-200 với máy tính PC hoặc với các loại lập trình thuộc họ PG7xx có thể sử dụng một cáp nối thẳng qua MPI. Cáp đó đi kèm theo máy lập trình. Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/485. 7.1.3.Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC: Công tắc chọn chế độ làm việc nằm phía bên cạnh các cổng ra của S7-200. Có ba vị trí cho phép chọn: RUN cho phép PLC thực hiện chương trình tổng bộ nhớ. PLC S7-200 sẽ rời khỏi chế độ RUN và chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP, thậm chí khi ngay cả công tắc ở chế độ RUN. Nếu quan sát trạng thái thực tại của PLC theo đèn báo. STOP cưỡng bức PLC ngừng công việc thực hiện chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP. Ở chế độ STOP PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp một chương trình mới. TERM cho phép máy lập trình tự quyết định một trong hai chế độ làm việc cho PLC hoặc ở RUN hoặc ở STOP. 7.1.4. Chỉnh định tương tự: Điều chỉnh tương tự (1 bộ trong CPU 212 và 2 bộ trong CPU 214) cho phép điều chỉnh các biến cần phải thay đổi và sử dụng trong chương trình. Núm chỉnh analog được lắp đặt dưới nắp đậy bên cạnh các cổng ra. Thiết bị chỉnh định có thể quay 170 độ . 7.1.5. Bin và nguồn nuôi bộ nhớ : Nguồn nuôi dùng để ghi chương trình hoặc nạp một chương trình mới. Nguồn pin có thể được sử dụng để mở rộng thời gian lưu giữ cho các giữ liệu có trong bộ nhớ . Nguồn pin tự động được chuyển sang trạng thái tích cực nếu như dung lượng tụ nhớ bị càn kiệt và nó phải thay thế vào vị trí đó để dữ liệu trong bộ nhớ không bị mất đi. 2.2. Cơ cấu chung của biến tần loại MICROMASTER Vector: Sơ đồ khối như hình vẽ : Hình 4.11: sơ đồ cài đặt phần điện trong biến tần: 2.2.1. Cách nối dây : Cách nối dây được trình bày như hình vẽ sau: P10 OV AIN+AIN-DIN1 DIN2 DIN3 DIN4 P15 PIDIN PIDIN AIOUT+AOUT-PTCPTC DIN5 DIN6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 RL1A RL1B RL1C (4) (5) (6) (NC) (NO) (COM) (1) (2) (3) (7) 21 22 23 24 25 26 27 RL2B RL2C (ON) (COM) P5V+ N- N+ PE Hình 4.12: Cách đấu nối các đầu dây vào biến tần: Chú thích: (1) :Nguồn cung cấp + 10V, max, 10V. (2) : Tín hiệu tương tự đầu vào với áp 0 đến + 10V, với dòng 0/4 đến 20mA. (3) : Tín hiệu số đầu vào 7.5 đến 33V, max, 5mA. Chân 9 : Nguồn cung cấp cho tín hiệu phản hồi của PID là +15V,max,50mA. (4) : Đầu vào của tín hiệu tương tự 2 với điện áp 0 đến 10V và dòng 0 đến 20mA. (5) : Đầu ra tín hiệu tương tự 1 là 0/4 đến 20mA. (6) : sự bảo vệ quá nhiệt cho motor. (7) : Tín hiệu đầu vào số với áp 7.5 đến 33V, và dòng 5mA. Các chân 23, 24, 25, 26, sử dụng chuẩn RS 485 cho giao thức USS protocol. 2.2.2. Nối dây đến động cơ: Sơ đồ như hình vẽ: Cầu chì Contactor Biên tần Động cơ PE L3 U L2 V  L1 W Hình 4.13 : Cách đấu dây từ biến tần đến động cơ. Từ biến tần nối đến động cơ phải qua các thiết bị trung gian sau: + Cầu chì: có chức năng bảo vệ quá dòng so với dòng định mức. + Contactor dùng để đóng cắt nguồn cung cấp cho động cơ. + PE: vị trí nối đất an toàn cho thiết bị: động cơ, contactor, biến tần. 2.2.3. Cài đặt thông số cho biến tần : Trước khi kết nối với S7-200 cần phải cài đặt đủ các thông số của biến tần. Sử dụng các keypad có sẳn trên biến tần để cài đặt như sau: 1. Reset biến tần để cài đặt lại (tùy chọn). Nhấn phím P, hiển thị P000, nhấn phím mũi tên lên hoặc xuống cho đến khi hiển thị P944, nhấn P để nhập thông số : P994 = 1 2. Cho phép truy xuất để đọc/ghi tất cả các thông số. Nhấn phím P, hiển thị P000, nhấn phím mũi tên lên hoặc xuống cho đến khi hiến thị P009, nhấn P để nhập :P009 = 3 3. Kiểm tra lại việc cài đặt thông số động cơ cho biến tần. Việc cài đặt này phải theo loại động cơ được sử dụng. Nhấn P, nhấn phím mũi tên lên hoặc xuống cho đến khi hiển thị thông số cần cài đặt. Nhấn P để nhập: P081 = Tần số định mức của động cơ (Hz) P082 = Tốc độ định mức của động cơ (RPM) P083 = Dòng điện định mức của động cơ (A) P084 = Điện áp định mức của động cơ (V) P085 = Công suất định mức của đông cơ (KW/HP) 4. Đặt chế độ điều khiển tại chổ hay từ xa (local/Remote). Nhấn P nhấn phím mũi tên lên hoặc xuống cho đến khi hiển thị P910. Nhấn P để nhập: P910 = 1 (Remote) 5. Định giá tri tốc độ Baud cho chuẩn RS-485. Nhấn P, nhấn phím mũi tên lên hoặc xuống cho đến khi hiển thị P029. Nhấn P để nhập, nhấn phím mũi tên để hiển thị đúng giá trị tốc độ Baud cho chuẩn RS-485: P092 = 3 (120 Baud) 4 (2400 Baud) 5 (4800 Baud) 6 (9600 Baud) 7 (19200 Baud) 6. Nhập địa chỉ Slave. Mỗi drive có thể vận hành qua một bus. Nhấn P, nhấn phím mũi tên lên xuống cho đến khi hiển thị P091. Nhấn phím mũi tên để hiển thị địa chỉ mong muốn, nhấn P nhập: P091= 0-31. 7. Định thời gian tăng tốc (tùy chọn). Với thời gian đặt này tốc độ động cơ sẽ tăng dần cho đến khi đạt max. Nhập P, nhấn phím mũi tên lên hoặc xuống cho đến khi hiển thị P002. Nhấn P để nhập: P002 = 0-650.00 ms 8. Định thời gian giảm tốc (tùy chọn). Sau khoảng thời gian này động cơ sẽ giảm dần tốc độ cho đến khi dừng. Nhấn P, nhấn phím mũi tên lên hoặc xuống cho đến khi hiển thị P002. Nhấn P để nhập: P003. Nhấn P để nhập: P003=0-650.00 ms 9. Serial Link time_out. Đây là khoảng thời gian cho phép lớn nhất cho phép giữa hai lần truy nhập dữ liệu. Thời gian này được tính sau khi một dữ liệu được nhận. Nếu một dữ liệu của bức điện không được nhận, biến tần sẽ ngắt và hiển thị mã lỗi F008. Đặt giá trị 0 để ngừng việc điều khiển . Nhấn phím mũi tên lên hoặc xuống cho đến khi hiển thị P093. Nhấn P để nhập: nhấn P để nhập, nhấn phím mũi tên để nhập giá trị mong muốn. P093 = 0 - 240 (thời gian được tính bằng giây) 10. Serial Link Nominal System Setpoint. Giá trị này có thể thay đổi, nhưng phải tương ứng 50Hz hoặc 60Hz, được định nghĩa với giá trị tương ứng 100%. Giá trị cho PV hoặc SP.Nhấn phím P, hiển thị P000, nhấn phím mũi tên lên hoặc xuống cho đến khi hiển thị P094. Nhấn P để nhập: Nhấn phím mũi tên để nhập giá trị mong muốn: P094 = 0 - 400.00 11. Tương thích USS(tùy chọn). Nhấn phím P, nhấn phím mũi tên lên hoặc xuống cho đến khi hiển thị P094. Nhấn P để nhập: P095 = 0 độ phân giải 0.1 ms 1 độ phân giải 0.01 ms 12. EEPROM điều khiển (tùy chon).Nhấn phim P, nhấn phím mũi tên lên hoặc xuống cho đến khi hiển thị P971. Nhấn P để nhập: P971 = 0: Thay đổi các thông số cài đặt (bao gồm cả P971) bị mất khi mất nguồn. 1: Tham số cài đặt được lưu lại trong suốt thời gian mất nguồn. 13:Hiển thị vận hành. Nhấn P để thoát. Cài đặt biến tần: THỰC TẾ TRÊN MÁY loại FR-E520-0,1K HÃNG MITSU Vào MODE =HELL=PRO….CLR =SET =1 xóa dữ liệu cai đặt trước =SET = MODE =PRO…bấm trị số 79 chế độ cài =SET = MODE =PRO…SET =1=SET =bấm số =120 giới hạn trên tần số =SET=MODE =PRO…SET =2=SET =bấm số =10 giới hạn dưới tần số =SET =MODE =PRO…SET =7=5s thời gian tăng tốc =SET=MODE =PRO…SET =8 =5sthời gian giảm tốc=SET =MODE =PRO…SET =4 cài tốc độ cao=0 to 400 hz =60 hz =SET = MODE =PRO…SET =cài tốc độ TB=0to 400HZ=30hz= SET=MODE =PRO…SET =cài tốc độTHẤP=0to 400HZ=10hz= SET=MODE BẤM MŨI TÊN LÊN TRỊ SỐ 50HZ =SET=MODE =RUN