Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Báo cáo bài tập plc cảm biến ben10m tdt....

Tài liệu Báo cáo bài tập plc cảm biến ben10m tdt.

.PDF
25
64
137

Mô tả:

Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Mục Lục 1. 2. TỔNG QUAN 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1 MÔ TẢ HỆ THỐNG 2 2.1. MÔ TẢ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2 2.2. LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀO 3 2.2.1. Lựa chọn cảm biến 3 2.2.2. Lựa chọn công tắc hành trình 6 2.2.3. Lựa chọn nút nhấn 8 2.3. 3. 1 LỰA CHỌN NGÕ RA 8 2.3.1. Lựa chọn động cơ 8 2.3.2. Lựa chọn đèn 9 2.3.3. Lựa chọn buzzer 10 2.3.4. Lựa chọn CONTACTOR 3 pha 11 2.4. LỰA CHỌN PLC 11 2.5. SƠ ĐỒ NỐI DÂY 13 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 14 3.1. YÊU CẦU THIẾT KẾ 14 3.2. SƠ ĐỒ TRẠNG THÁI 14 3.3. CHƯƠNG TRÌNH PLC 15 4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 18 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 23 6. 5.1. KẾT LUẬN 23 5.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 I Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải 1. TỔNG QUAN 1.1. Đặt vấn đề Các hệ thống đóng cửa garage tự động đòi hỏi phải có sự an toàn tuyệt đối, độ chính xác cao, hiệu xuất lớn, dễ giám sát, chịu được rung động, môi trường làm việc ô nhiễm,…. Để thực hiện các yêu cầu trên thì các công ty, nhà ở thường sử dụng công nghệ lập trình PLC, với những ưu điểm vượt trội mà các bộ điều khiển cổ điển dùng dây nối và relay không thể nào so sánh được như lập trình dễ dàng, gọn nhẹ, dễ dàng di chuyển, lắp đặt, dể bảo quản và sửa chữa, khả năng xử lý nhanh, hoạt động tốt trong môi trường công nghiệp,…. 1.2. Mục tiêu đề tài Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu, thiết kế và giải quyết các hệ thống tự động đóng cửa garage sử dụng PLC của Mitsubishi sử dụng phương pháp ladder để lập trình. Hệ thống dùng trong các bãi giữ xe, nhà ở hay trong trong các nhà máy xí nghiệp, bệnh viện,.... 1 Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải 2. MÔ TẢ HỆ THỐNG 2.1. Mô tả quy trình công nghệ Cửa garage tự động hoạt động trên nguyên lý dùng các cảm biến quang để xác định có xe và tác động động cơ quay thuận nghịch để đóng, mở cửa. Sử dụng công tắc hành trình tác động để ngừng quay động cơ. Từ nguyên lý làm việc trên ta thấy muốn hệ thống hoạt động được cần có động cơ 3 pha, công tắc hành trình loại thường hở, cảm biến quang loại thu phát. Sau đây là chu trình làm việc như hình 2.1. Hình 2.1: Hệ thống đóng, mở cửa garage tự động Khi bật công tắc hệ thống đóng cửa và kiểm tra xem có xe hay không. Khi có xe đến cảm biến X2, đèn Y6 sáng lên, cửa garage sẽ đi lên và lúc này Buzzer Y7 hoạt động. Cửa garage vẫn đi lên cho đến khi tác động công tắc hành trình thì dừng, lúc này buzzer cũng ngừng hoạt động. Xe đi qua cửa qua cảm biến X3, đèn Y6 tắt, cửa garage sẽ đi xuống và lúc này buzzer Y7 hoạt dộng. Cửa garage vẫn đi xuống cho đến công tắc hành trình dưới được tác đồng thì dừng, lúc này buzzer cũng ngừng hoạt động. Đồng thời ta kết hợp hai nút nhấn UP là X10 và DOWN là X11 để mở hoặc đóng cửa, nhưng khi có xe trong vùng xác định giữa X2 và X3 thì hai nút nhấn này không thể tác động. 2 Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải 2.2. Lựa chọn thiết bị vào Các thiết bị được sử dụng ở ngõ vào PLC: - 2 cảm biến quang. - 2 công tắc hành trình. - 2 nút nhấn. 2.2.1. Lựa chọn cảm biến  Các loại cảm biến có thể dùng Cảm biến quang điện, cảm biến điện cảm,….  Ở đề tài này chọn cảm biến quang điện để xác định vị trí và sự dịch chuyển của xe ô tô.  Mô hình đóng mở cửa garage tự động dùng 2 cảm biến quang. Bảng 2.1: Lựa chọn cảm biến STT Số Cảm biến Công dụng Cảm biến phát Phát hiện vật hiện vật thể. chuyển động Tên cảm biến : trong tầm của BEN10M-TDT cảm biến (10m) Hình ảnh lượng 1 2  Cấu tạo và thông số kĩ thuật của cảm biến BEN10M-TDT. Cảm biến quang điện thu-phát thực tế như hình 2.2. Hình 2.2: Cặp thu phát cảm biến Đầu ra là NPN, có 3 dây nối. NPN cho phép dòng điện trong cảm biến đi vào điện áp chung. Bình thường đầu ra của cảm biến là một Transistor có vai trò như một khóa (khi sụt áp). Nếu cảm biến vừa phát hiện được đối tượng sẽ tạo ra dòng tác động 3 Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải trực tiếp tới Transistor NPN. Khi không có dòng tác động Transistor không cho phép dòng chạy trong cảm biến. Khi có tác động Transistor sẽ mở khóa cho phép dòng chạy trong cảm biến tới cực chung. Sau đây là nguyên lý hoạt động của PLC như hình 2.3: Hình 2.3: Sơ đồ kết nối cảm biến với PLC Cảm biến chịu phản ứng của các tác nhân vật lý. Nếu cảm biến không hoạt động, điện áp đường tác động thấp, khi đó Transistor khóa. Có nghĩa là đầu ra NPN không có dòng vào/ra. Khi cảm biến hoạt động làm cho đường tác động có điện áp cao, Transistor mở khóa và tác động đóng khóa. Dòng chạy từ cảm biến tới đất. Điện áp ở đầu ra của NPN giảm xuống -V.  Kích thước 18mm.  Ngõ vào 10 – 24 VDC.  Khoảng cách phát hiện 10m.  Dòng định mức 40mA.  Vỏ làm bằng chất liệu ABS.  Chống nhiễu tốt.  Gọn và tiết kiệm chỗ.  Bảo vệ chống ngắn mạch và nối cực nguồn.  Chế độ hoạt động Ligh-ON. 4 Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Thông số kỹ thuật BEN10M-TDT: Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật cảm biến BEN10M-TDT Tên thiết bị BEN10M-TDT Khoảng cách phát hiện 10m Vật thể phát hiện tiêu chuẩn - Giấy trắng 100 x 100mm. Đặc tính trễ - Tối đa 20% khoảng cách phát hiện. Điện áp nguồn cấp - 12VDC - 24VDC +/- 10% kể cả xung tối đa 10%(p-p). Ngõ ra điều khiển - Ngõ ra transistor colector hở, tối đa 200mA, điện áp dư tối đa 1V. Thời gian đáp ứng Tối đa 1ms. Mức chiếu sáng của môi trường Hoạt động đối với ánh sáng mặt trời Max 11000lx, đối với đèn chiếu sáng Max 3000lx. Nhiệt độ mối trường - Hoạt động - 250C tới 550C (không đóng băng hoặc ngưng tụ). - Bảo quản - 250C tới 700C (không đóng băng hoặc ngưng tụ). Độ ẩm môi trường - Hoạt động 35% đến 85%RH. - Bảo quản 35% đến 95%RH. Mức độ chịu rung - Biên độ rung 1,5mm tại tần số 10 55HZ trong 2 giờ theo x, y ,z. Mức độ chịu sốc - Mức độ phá hủy 500m/s2 cho 3 lần ở mỗi hướng x,y,z 5 Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Sơ đồ đấu dây của cảm biến như hình 2.4. Hình 2.4: Sơ đồ đấu dây của cảm biến Dây nối cảm biến trong hình dạng thực tế như hình 2.5. Hình 2.5: Hình dạng cảm biến 2.2.2. Lựa chọn công tắc hành trình Sử dụng công tắc hành trình tác động vào để cơ cấu dừng hoạt động vì nó dễ điều khiển, có hai chế độ là dẫn và ngắt, khi có vật thể tác động vào thì dẫn, ngược lại thì ngắt. Công tắc hành trình được sử dụng ở các cơ cấu điều khiển để ngưng hoạt động của động cơ. Chọn loại công tắc hành trình loại đầu dài có con lăn để giảm hư hại giữa vật thể tác động vào công tắc hành trình trong hình 2.6 là loại D4MC-2000. 6 Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Hình 2.6:Công tắc hành trình NC/NO omron Thông số kỹ thuật D4MC-2000. Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật D4MC-2000 Tên thiết bị - D4MC - 2000 Bánh xe cần dài - 63mm Cấp bảo vệ - IP67 Tuổi thọ hoạt động - 10.000.000 (tác động cơ), 500.000 lần (tác động điện). Tốc độ tác động - 0.05 mm/s ~ 0.5 m/s. Cách điện - 100MΩ min (ở 500VDC). Điện trở tiếp điểm - 15mΩ max. Đấu nối - Kiểu terminal có bọc cao su bảo vệ độ kín. Nhiệt độ mối trường - Hoạt động -100C tới 800C (không đóng băng). - Bảo quản - 250C tới 700C (không đóng băng hoặc ngưng tụ). Độ ẩm môi trường - Bảo quản 35% đến 95%RH. Mức độ chịu rung - Biên độ rung 1,5mm tại tần số 10 55HZ. Mức độ chịu sốc - Mức độ phá hủy 500m/s2 cho 3 lần ở mỗi hướng x,y,z. Ngoài ra D4MC - 2000 còn có các ưu điểm sau.  Nhiều kiểu dáng tác động, cho các ứng dụng khác nhau.  Đấu nối kiểu terminal có bọc cao su bảo vệ độ kín.  Đạt tiêu chuẩn UL/CSA and CCC.  Kiểu dáng lắp đặt đơn giản, giảm thời gian bảo trì, thay thế. Sơ đồ dấu dây của công tắc hình trình khi kết nối với PLC như hình 2.7. 7 Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Hình 2.7: Sơ đồ dấu dây công tắc hành trình 2.2.3. Lựa chọn nút nhấn Sử dụng nút nhấn để điều khiển cửa garage lên xuống bằng tay khi không có xe hoặc khi hệ thống cảm biến có sự cố hay bảo trì. Chọn nút nhấn đèn led màu xanh lá cây như hình 2.8 để sáng lên khi nhấn nút điều khiển. Hình 2.8: Nút nhấn có đèn loại tròn 24VDC Thông số kỹ thuật nút nhấn có đèn, tròn AL6M - M24S: Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật nút nhấn Tên thiết bị - Nút nhấn có đèn, tròn AL6M - M24S Đường kính - 16mm Màu - Xanh lá cây Điện áp hoạt động - 24VDC 2.3. Lựa chọn ngõ ra Các thiết bị đươc sử dụng ở ngõ ra của PLC: - 1 Motor 3 pha. - 1 đèn báo màu xanh, 1 đèn báo màu đỏ. - 1 buzzer. - 2 contactor 3 pha. 2.3.1. Lựa chọn động cơ  Những loại động cơ có thể dùng. - Động cơ một pha AC. 8 Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải - Động cơ một pha DC. - Động cơ ba pha AC. - Động cơ ba pha DC. Thông số kỹ thuật động cơ Teco Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật Motor Teco Tên thiết bị - Motor giảm tốc Teco Cấp bảo vệ - IP55 Màu - Xám Tần số - 50-60Hz Điện áp hoạt động - 380V Vân hành - Liên tục Nhiệt độ môi trường - - 150C tới 400C Tỉ số truyền - 1 1 ~ . 5 120 Hình dạng động cơ được sử dụng trong hệ thống như hình 2.9. Hình 2.9: Động cơ có hộp giảm tốc 2.3.2. Lựa chọn đèn Có rất nhiều đèn báo trong công nghiệp với các màu phổ biến như màu đỏ, xanh lá cây, vàng với các ứng dụng khác nhau. Chọn đèn báo màu xanh lá cây để báo hiệu là đang có xe trong khu vực quy định, màu xanh để báo hiệu là khu vực đã an toàn để xe đi qua. Lựa chọn đèn ABB KL70 - 401G Light Element như hình 2.10. 9 Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Hình 2.10: Đèn ABB KL70-401G Light Element Thông số kỹ thuật đèn ABB KL70-401G Light Element. Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật đèn ABB KL70-401G Light Element Tên thiết bị - Tín hiệu tháp ánh sáng Màu đèn - Xanh lá cây Tín hiệu - Liên tục. Điện áp hoạt động - 220 VAC/VDC. Đường kính - 5cm / 2.0’’ Đồng thời ta chọn thêm đèn ABB KL70-401R có thông số như trên nhưng màu đỏ để báo hiệu khi động cơ dừng. 2.3.3. Lựa chọn buzzer Buzzer trong hệ thống đóng cửa garage xe này chủ yểu để cảnh báo là cửa đi lên hoặc cửa đi xuống, đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Ta chọn buzzer ABK875R5 như hình 2.11. Hình 2.11: Buzzer báo động Thông số kỹ thuật. Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật Buzzer ABK875-R5 Tên sản phẩm - ABK875-R5 Màu - Xám Âm thanh loại - Âm thanh báo động DB tại 1 mét - 112 dB Kích thước tổng thể - 117 X W 124 x D 84 (mm) 10 Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Tín hiệu - Liên tục. Điện áp hoạt động - 230VAC. Tần số - 350-400Hz Cân nặng - 2,1Kg Nhiệt độ môi trường - Hoạt động -350C tới 660C 2.3.4. Lựa chọn CONTACTOR 3 pha Lựa chọn contactor công nghiệp phù hợp với động cơ 3 pha vậy nên chọn contactor M65 New CJX2-1210 AC như hình 2.12. Hình 2.12: Contactor công nghiệp 2.4. Lựa chọn PLC PLC được phân loại theo 2 cách. o Hãng sản xuất gồm các nhãn hiệu như Siemen, Omron, Misubishi,…. o Version:  PLC Siemen có các họ : S7-200, S7-300, S7-400, Logo.  PLC Misubishi có các họ: FX, FX0, FXON. Sử dụng PLC để điều khiển cửa garage nên chọn loại PLC của Mitsubishi, dòng FX0S-30MR-DS là thích hợp vì Cơ cấu máy nhỏ gọn, chi phí thấp, module màn hình và khối mở rộng có hệ thống dễ dàng nâng cấp. Đặc diểm của PLC FX0S là loại PLC có kích thước nhỏ gọn, phù hợp với các ứng dụng với số lượng I/O nhỏ hơn 30, giảm chi phí lao động và kích cờ panel điều khiển. Với việc sử dụng bộ nhớ chương trình bằng EEPROM cho phép dữ liệu chương trình được lưu lại trong bộ nhớ trong trường hợp mất nguồn đột xuất, giảm thiều thời 11 Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải gian bao hành sản phẩm. Dòng FX0 được tích họp sẵn bên trong bộ đếm tốc độ cao và các bộ tạo ngắt, cho phép xử lý tốt một số ứng dụng phức tạp. Nhược điểm của dòng FX0 là không có khả năng mở rộng số lượng I/O được quản lý, không có khả năng nối mạng, không có khả năng kết nối với các Module chuyên dùng, thời gian thực hiện chương trình lâu (thời gian thực hiện các lệnh cơ bản khoảng 1.6us – 3.6us, các lệnh ứng dụng khoảng vài trăm us). Bảng 2.8: Thông số kỹ thuật PLC FX0S-30MR-DS Dung lượng chương trình 8000 bước Sử dụng bộ nhớ EEPROM bên trong Cấu hình Vào vào ra Tối đa 18 ngõ: X0 - X17 Trừ FX0S-30M có 16 ngõ Ra (I/O) Rơ le phụ Thông thường Tối đa 16 ngõ: Y0- Y15 Trừ FX0S-30M có 14 ngõ Số lượng: 512 Từ M0-M511 trợ (M) Chốt Số lượng: 11 (tập con) Từ M496-M511 Đặc biệt Số lượng:56 Từ M8000 - M8255 Rơ le trạng Thông thường Số lượng: 64 Từ S0-S63 thái (S) Khởi tạo Số lượng: 10 (tập con) Từ S0-S9 Bộ định 100 ms Số lượng: 56 Từ T0-T55 thời Timer 10 ms (T ) Số lượng: 24 Từ T32-T55 (khi M8028 - Bộ đếm Thông thường Số lượng: 16 Từ C0-C15 (C) Chốt Số lượng: 2 (tập con) Từ C14-C15 Bộ đếm 1 pha Số Từ C235-C238 tốc độ cao (HSC) ON) Tần sổ đếm lừ lượng: 4 14kHz trở xuống 1 pha hoạt động Số bằng ngõ vào lượng: 3 2 pha Số C241, C242, C244 Tần số đếm từ C246, C247, C249 lượng: 3 12 Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Pha A/B 2kH/ trở xuống Số *Lưu ý: mọi bộ lượng: 3 C251.C252.C254 đếm đều được Thanh ghi Thông thường chốt Số lượng: 32 Từ D0-D31 dử liệu Số lượng: 2 (tập con) Từ D0-D31 (D) Chốt Được điều chỉnh Số lượng:1 D8013 bên ngoài Đặc biệt Số lượng: 27 Từ D8000 - D8255 Chỉ mục Số lượng: 2 V, Z Số lượng: 64 Từ P0-P63 Con trỏ (P) Dùng với lệnh CALL Dùng với ngắt Số lượng: 4 Nguồn 24V DC +10% -15% cung cấp 2.5. Sơ đồ nối dây Mạch điều khiển ở hình 2.13 mô tả các kết nối vào ra với PLC. PLC Brown Stop Blue While Buzzer DW Button UP Button Brown Blue Light . . . L While N 220VAC Top LS Buttom LS OL KR KF GND L N 220VAC 24VDC 13 Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Hình 2.13: Mạch điều khiển kết nối với PLC hệ thống cửa garage xe tự động Mạch động lực kết nối với các contactor được điều khiển bởi PLC như hình 2.14. L1 L2 L3 CB KR KF OL M Hình 2.14: Mạch động lực kết nối với động cơ của hệ thống garage xe 3. THIẾT KẾ PHẦN MỀM 3.1. Yêu cầu thiết kế Hệ thống đóng cửa garage xe tự động có 3 chế độ hoạt động. o Cửa đi xuống, buzzer hoạt động khi nhấn nút xuống hoặc không có xe trong vùng làm việc của cảm biến cửa sẽ đi xuống. Chế độ tự động khi có xe và điều khiển khi không có xe. o Cửa đi lên, buzzer hoạt động: Khi có xe đến hoặc được nhấn nút đi lên. o Cửa dừng, buzzer ngừng hoạt động: Khi cửa garage không hoạt động. 3.2. Sơ đồ trạng thái Hệ thống garage xe tự động được mô tả bằng state diagram như hình 3.1. 14 Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Công tắc hành trình dưới M5 M6 Dừng, Buzzer off, đèn stop on DW và X3, X2, công tắc hành trình dưới = 0 Cửa đi xuống, Buzzer on, đèn stop off X2 và X3 và công tắc hành trình dưới = 0 UP và công Công tắc hành tắc hành trình trên trình trên = 0 DW và X3=0 và X2=0 UP X2=1 hoặc X3=1 và công tắc hành trình trên = 0 Cửa đi lên, Buzzer on, đèn stop off M7 Hình 3.1: Sơ đồ trạng thái hoạt động của hệ thống 3.3. Chương trình PLC Để mô phỏng chương trình cửa garage tự động ta sử dụng phần mềm FXTraining của hãng Mitsubishi. o Các bước mô phỏng:  B1: Mở giao diện phần mềm FX-Training chọn F1 như hình 3.2. 15 Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Hình 3.2: Chọn F1 giao diện garage xe  B2: Phần mềm sẽ hiện ra giao diện mô phỏng tiếp đến nhấn vào edit leader.  B3: Ta có thể viết chương trình mới hoặc mở chương trình đã viết sẵn như hình 3.3. Hình 3.3: Chọn file đã viết sẵn  B4: Thực hiện write to PLC như hình 3.4 để mô phỏng. 16 Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Hình 3.4: Viết chương trình vào PLC để mô phỏng 17 Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải 4. KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Hệ thống hoạt động khi mới cấp nguồn như hình 4.1. Hình 4.1: Khi vừa cấp nguồn cửa đóng lại Điều khiển cửa garage thông qua nút nhấn UP(X10) và DOWN(X11) ở hình 4.2 và hình 4.3. Hình 4.2: Nhấn nút up cửa đi lên 18 Báo cáo bài tập PLC – Giảng Viên: Nguyễn Thanh Hải Hình 4.3: Nhấn nút down cửa đi xuống Khi có xe đến cảm biến X2 hệ thống sẽ tự hoạt động như hình 4.4 và nút nhấn bị vô hiệu hóa khi có vật thể như hình 4.5. Hình 4.4: Khi xe đến cửa cảm biến X2 lên mức [1] cửa đi lên 19
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan