Tài liệu Thiết bị điều khiển khả trình plc

PHẠM XU Â N KHÁN H ( C h ủ b iê n ) PH Ạ M C Ô N G D Ư Ơ N G - B Ù ! T H Ị TH U HÀ THiẾT BỊ ĐIỂU KHIỂN KHẢ TRÌNH - PLC D ù n g cho sin h viên hệ C ao đ ẳn g và Đ ại học (T á i bản lấn t h ứ nhất) NHÀ X U Ấ T BẢN G IÁ O DUC V IÈ T NAM Cống ty cổ phẩn sách Đại học - Dạy nghế - Nhà xuất bàn Giáo dục Việt Nam giữ quyển công bô' tác phẩm. 04 - 200 9 /C X B /2 5 0 - 2 1 17/GD M ã số ; 7B709y9 - DAI LỜI NÓI ĐẦU U ịệiỉ n a y . v iệ c n ( d ụ n ^ c á c h ộ d ié ii k h iể tì k h á ỉ f i f t h P L C ỉro iỉg c ò n g n g h iệ p lủ r iù Ịylỉò h iế ỉi. D o (ló (l(>i \' - \ + K ý h i ệ u t h e o b ả n ve N h ậ t Bản: T iế p đ i ể m t h ư ờ n g mở: T iế p đ i ể m t h u ờ n g d ó n g 0---- — c x r o ----- e) Công tắ c t ừ - C ấ u tạo: C ấu tạo c ủ a c ô n g tắc từ b a o g ồ m 2 b ộ phận; P h i ế n n a m c h â m vĩnh c ử u và c ó n g tắc lưỡi gà. N a m c h ầ m v ĩnh cử u T i ế p đ i ể m lưỡi g à Khi l iế p d l ể m lươi gà ( l à m b ằ n g t h é p ) đạt g ầ n n a m c h â m vĩnh cửu, lực hú t c ủ a n a m c h â m vĩnh c ử u sẽ h ú t tiế p đ i ể m đ ó n g lại. - Tác dụng: T r o n g ihực t ế c ô n g tắc từ d ư ợ c ứn g d ụ n g đ ể n h ậ n biết vị trí c ủ a c á c c ơ c ấ u tr o n g c á c m á y m à k h ô n g c ầ n t i ế p x ú c . T r o n g h ệ t h ố n g đ i ề u k h i ể n k h í n é n người ta d ù n g c ô n g tắc từ đ ể n h ậ n b i ế t vị trí c ủ a p i t t ô n g c h u y ể n đ ộ n g ir o n g^ x ila nh. P ittô n g V - I K X ilan h . i C õ n g t ả c từ ------ N a m c h â m vĩnh cử u 2. G T P U C . B K ý hi Ọu i r c n b á n \'C k ỹ I h u ặ t : *♦- K \ liicu iIk’o bán \ c Viộ) N a m Tióp diciiì I hư ờ n g mớ: r i ế p d i c m t h ư ờ n s dó ng: ộ »- Ký hiOu i h c o b á n vẽ c h ãu Âu r i c p d i c m lh ư ờ n g mử: o \ 'iếp đ i é m Ihường d ó n g 07 f Ký lìiõu t h e o b á n ve N hậl Bán r i ê p d i c m i h ư ờ n g mớ: r i ố p d i ế m Ihư ờng d ó n g f) C á m biến q u a n g d iệ n Là loại c á m b i ế n được c h c t ạ o d ự a irẽn c á c lin h k i ệ n n h ạ y c ả m với áiih siíiig n h ìn thấv. á n h sá n g h ổ n g n g o ạ i h o ặ c laze. Cúc linh k i ệ n ihu phái liồng n goại; + D i o d c ph ái á n h sá n g h ổ n g ngo ại: Nguồn sáng hồng ngoại d ù n g c h o các cám biến quang cóng nghiệp ihiRfng dược tạo ra từ dio d c p h á t á n h s á n g h ổ n g n g o ạ i. Đ e c h ố n g nhi ều c h o các cùm b i ế n q u a n g nguời ta t h ư ờ n g p h á i á n h s á n g h ổ n g ngoại dưới d ạ n g các c h ù m x u n g đư ợc điều t h ế n h ư t r ê n h ì n h sau: J U J~L J~L + T ế b à o q u a n g điện: Đ ư ợ c c h ế tạo từ m ộ t sô’ loại bán d ẫ n bị b i ế n đổ i línli c h ấ t đ i ệ n klii có á n h s á n g c h i ế u vào. Đ i ệ n i r ờ c ù a tê' b à o q u a n g d ả n đ ư ợ c p h ân l à m hai d ạ n g : Đ i ệ n t r ở khi t ế b à o k h ô n g được c h iế u s á n g gọi là đ i ậ n tr ò lối R và đ i ệ n t r ờ khi t ế b à o được c h iế u sá n g R.. Đ i ệ n t r ờ tối R^.„ p h ụ t h u ộ c \ ’ào d ạ n g h ì n h h ọ c . kích thước, nhiệt độ và bàn c h ấ t lý h o á c ủ a vậi liỘLi c h ế íạo. V í dụ: PbS, CdS , Cd Se c ó R,„ rất lớn 1 0 " n đ ế n l ơ ' Q à 25 ’C t r o n g khí d ó S b ln . S b A s . C d H g T e lại c ó R^,„ t ương đối n h ỏ 1 0 ' Q ở 2 5 “C. Đ i ệ n t r ờ R^. c ù a t ế b à o q u a n g dẫn khi bị c h i ế u s á n g sẽ g i ả m rấl m ạ n h khi đ ộ rọi c ủ a á n h s á n g tã n g lên. D ự a v à o s ự i h a y đổi đ i ệ n trờ c ù a tố b à o q u a n g d ẫ n khi c ó á n h s á n g chiếu r v à o và k h ô n g c ó á n h sá n g c h iế u vào, trong thực t ế n g ư ờ i t a th ư ờ n g đ ù n g tê' b à o q u a n g d ã n đ ổ n h ậ n biết sá ng, tối. V í dụ: N g ư ờ i t a th ư ờ n g d ù n g C d S đc H ỉn h 1.8. ứ n g d ụ n g C d S Ihiết k ế m ạ c h đ i ề u k h i ế n tự d ộ n g bật. đ i ề u k h i ê n rơ le. lắt đ è n dư ờn g . + Photodiode: P h o t o d i o d e đ ư ợ c c ấ u l ạ o từ hai p h iế n b á n d ẫ n P N g h é p lại vói nhau. R d le D Ẳ L ớ p b á n d ẫ n đ ư ợ c c h ế tạo rất m ỏ n g đc á n h s á n g c ó t h ể x u y ẽ n tới lớp tiếp giáp. K hi p h â n cực n g ư ợ c c h o p h o t o d io d e PD R n ế u c ó á n h s á n g c h i ế u v à o lớp t iế p giáp n ó sẽ l à m b i ế n đ ổ i tín h ch ấl d i ệ n c ủ a T VR lớp t i ế p g i á p d ẵ n tới d ò n g đ i ệ n ngược tãng lèn. V ậ t l i ệ u c h ế tạo p h o t o d io d e là Si h oặ c G e c h o v ù n g á n h s á n g n h ì n th ấy H ỉn h 1.9. D ù n g p h o t o d i o d e và h ồ n g n g o ạ i g ầ n và G a A s , InAs, d iỂ u k h i ể n rơ te . InSb, H g C d T e c h o v ù n g h ổ n g ngoại. T h ự c t ế n g ư ờ i ta thưcmg d ù n g p h o t o d i o d e l à m p h ầ n từ t h u á n h súng h ồ n g n g o ạ i i r o n g các c ả m biến q u a n g c õ n g n g h i ệ p . Phntoti'anzitor: P h o t d t r a n z i t o r là c á c loại tranzitor S ilit loại N P N c ó vùng b a z ơ d ư ợ c chiếu sá ng , k h ô n g c ó d i ệ n á p đ ậl Icn cực baxơ, c h i c ó đ i ệ n á p đ ặi lên colcctcr. đ ồ n g ihời c h u y ể n tiế p B - c phân cực c ngược, K h i c h u y ế n liếp B -c h iế u sáng nó sẽ hoại động dược giống p h o t o d io d e ở c h ế đ ộ q u a n g dản. Tín hiệu p h â n c ự c c h o p h o to tr a n ziio r là ánh s á n g h ồ n g n g o ạ i c h iế u v à o cực B. Thực lê' người ta thường ứng dụng phoioiranzitor đ ể làm phần lử thu ánh sáng hổng ngoại irong các bộ điều khiển từ xa. H lnh 1.10. D ù n g p h o to tra n zito r - C á m b i ế n q u a n g thực tế: đ iể u k h iể n rơỉe. + K ý h i ệ u t iế p đ iểm ; + C ấ u trúc: Re(Đn) Re(Bn) Oóng Wh(6k) cắt Wh(Bk) oul M ach tao d a o động □ ' ữut c Mạch nhân LED Bk(Bu Khuéch đại AC Tách sóng V Bk(Đu) 3 Ptiảt Thu H ìn h 1 .1 1. c ĩ u trú e c ủ a c ả m b ỉ í n q u a n g . + N g u y ê n lý l à m việc: n n"1 n n n r n n n Tín hiệu đ á u ra m ạch d a o động: Ánh s â n g tới: _n Tín hiệu đ á u ra m ạch nhặn: Tín hiẻu d ắư ra m ạ c h tách sống: “ Tín tìiệu đ á u ra m ạch đ óng cắt: Tín hiéu đ í u ra cảm biến; n n____________ n—n—TL + Đ ạ c điểm : K h o ả n g c á c h p h á t h i ệ n vật th ể c ó t h e xa tớ i 8m. K h ả n ă n g p h a n biệt sá n g , tối cao. K h ả n ă n g phát h i ệ n vật th ể k h ò n g p h ụ t h u ộ c v à o m â u sắ c và bề mặt c ủ a vậi thể. + L ắ p d ặ t c ả m biến: - K i ể u đ ầ u ra rơle: c± n-.v.-V com M ạ c h trong nc no H ỉnh 1.12. Đ â u ra rơle. - K i ể u đ ẩ u ra tranzitor: Đáu ra N P N Re(Bn) ■0 Tải Mạch (rong Wh(Bk) out Bk(Bu) H ìn h 1.13. Đ ẩ u ra tra n z ito r N PN . Đấu ra P N F Re(Bn) Wh(Bk) M ạ c h trong out Bk(Đu) Ký hi ệu irẽn bán vẽ k ỳ ihuậl: ứ ỉ g dụiig: D ù n g đ ế phát hiện các mức - 1 > - , I • 1 - I ( * ) - '\ > \ chât lỏng trong c á c thiết bị chứa. - C ả m b i ế n pliao c ơ khí: + Cấu tạo và n g u y ê n lý: H in h 1.15. N ư ổ c cạ n . H inh 1.16. N ư ã c d ẩ y . + ứ n g d ụ n g c ù a c ả m bi ến ki ều p h a o c ơ khí: T r o n g thực l ế c ả m b i ế n m ứ c kiểu p h a o c ơ k h í h a y được d ù n g trong c ác h ệ Ih ốn g tự đ ộ n g b ơ m nước, M ạ c h ứ n g d ự n g đ i ề u k h iển tự đ ộ n g m á y b ơ m nước c h o n h à c a o lầng. M ạ c h đ i ề u khicn . - C á m b i ế n m ứ c kiếu p h a o từ: + C ấ u tạo: C ấ u t ạ o c ù a c ả m bi ến mức k i ể u p h a o từ g ồ in có các tiếp d i ế m luỡi gà được đặi b ẽ n t r o n g m ộ t ố n g n h ự a h oạ c i h u ý tinli. lồng bẽn n g o à i là một chiế c p h a o bcMi ir o n g c ó đặt m ộ t v àn h n a m c h â m vĩnh cứu p h a o này c ó th ể nổi và d ị c h c h u v c n Iheo ố n g nhựa. Ỏ r g chứa tiếp điểm IƠ<ỠI gà. T iép diểm lưỡi gả P h a o t ô nam chảm vĩnh cửu H ình 1.18. C ẳ u tạ o p h a o từ. + ú n g dụng: C ả m b i ế n k i ể u p h a o từ c ó đ ặ c đ i ể m là c á c tiếp đ i ể m đ ư ợ c đ ạt rất kín b ê n t r o n g v ỏ n h ự a n ê n c ó th ể c h ịu đ ư ợ c m ò i tr ườ n g h o á c h ấ t , d ầ u , inỡ, Vì vậy t r o n g i h ự c tế, người ta th ư ờ n g d ù n g c ả m b i ế n mức kiểu p h a o tù trong c ô n g n g h i ệ p h o á c h ấ t h o ặ c c h ế b i ế n d ầ u mò. - C ả m b i ế n m ứ c kiổu biến trở: + C ấ u tạo: Cấu ụ o c ù a c ả m biến m ứ c kicu biên t r à g o m c ó m ộ l p h a o c ơ khí có thể nổi i r ô n m ặ t c h ấ t lòng, i r c n phao c ơ k h í n g u ờ i ta c ó g ắ n m ộ i c h ổ i íhan, đ ấ u c h ổ i t h a n đư ợc q u é t trên m ộ t biến irở V R . K h i mức d u n g d ị c h trong ỉh ù n g c h ứ a i h a v đổi thl vị trí c ủ a ch ổi ihan trẽn V R c ũ n g thay đổi và người VR P hao \J Chl thi ta th ấy g i á trị AR đ ể chì thị m ứ c ch ất lòng tru n g b ìn h . H ln h 1.19. P h a o b iế n trở. 4- ứ n g d ụ n g : C â m b i ế n kiểu biến trờ đ ư ợ c d ù n g đ ể d o l ư ờ n g , c h ỉ thị m ứ c c h ấ t lỏng t r o n g b ìn h m ộ t c á c h liê n tục. T ro n g thực t ế n gười ta t h ư ờ n g d ù n g n ó dể ch í lliị m ứ c x ă n g , d ầ u t r o n g c á c bình n h iên liệu c ủ a ốtô, xe m áy ... 1.1.2. C á c thiết bị x ử lý tín hiệu a) Rơle đ i ề n t ừ H ìn h 1.20. C á u tạ o role. i G T . P L C ả + M ạ c h từ: Có tác d ụ n g d ẫ n từ. Đ ố i với rơle điện lừ 1 chiổu. gỏng từ được c h ế tạo từ th é p khối thường c ó d ạ n g h ìn h trụ tròn {vì d ò n g di ện inội chiều k h ô n g g â y n ê n d ò n g điện x oáy d o đ ó k h ô n g phát n ó n g m ạ c h từ). Đ ối với rơle đi ện từ x o a y chiều, m ạ c h từ th ường dược c h ế tạo từ c á c lá tlìcp kỹ íhuật điện g h é p lại (để l àm g iảm dòng điện x o á y fucô gây phát nóng). + C u ộ n dây: K hi đ ặ t m ộ t đ i ệ n áp đ ủ lớn vào hai d ầ u A và B. trong c u ộ n d â y sẽ c ó d ò n g đ i ệ n c h ạ y qua, d ò n g đ i ệ n n à y sin h ra lừ trườ ng, lừ tr ư ờn g k h é p m ạ c h q u a m ạ c h từ tạo n ê n lực h ú t đ i ệ n từ hút n ắ p m ạ c h lừ l à m thay đổi tr ạ n g th á i c ủ a tiếp điểm . + L ò xo; D ù n g đ ế g iữ nắp. + T i ế p đ i ể m : T h ư ờ n g có m ộ t ho ặ c n h i ề u c ặ p t iế p đ i ể m , ơ - 1 là liếp đ i ể m th ư ờ n g m ở , 0 - 2 là tiếp đ i é m I h u ờ n g đ ón g . - N g u y ê n l ý l à m việc; K h i c h u a c ấ p đ i ệ n v à o h ai đ ầ u A - B c ủ a c u ộ n d â y , lực hú! d i ệ n từ b ằ n g -k h ô n g . C ác c ơ c ấ u c ủ a rơle n ằ m ở vỊ trí n h ư h ìn h 1.19. K h i dặt m ộ t đ i ệ n áp đ ủ lớ n v à o A - B, d ò n g đ i ệ n c h ả y t r o n g c u ộ n d â y sin h ra từ trường t ạ o ra lực h ú t đ i ệ n từ. N ế u lực h ú t đ i ệ n từ t h ắ n g đư ợc lực đ à n hổi c ù a lò x o thì n ắ p đ ư ợ c h ú t x u ố n g , tiếp đ i ể m 0 - 1 m ở ra và 0 - 2 đ ó n g lại. N ế u k h ô n g c ấ p đ i ệ n v à o hai đ ầ u A - B n ữ a thì c á c liếp đ i ế r n lại irỏ về tr ạ n g t h á i b a n đầu. -K ýhiộu: + K ý h i ệ u t h e o b ả n vẽ V i ệ t N a m : C u ộ n dây; Tiếp điểm T i ế p đ i ể m Ih ư ò n g mở: T i ế p đ i ể m t h ư ờ n g đóng + K ý h i ệ u t h e o b ả n vẽ c hâu Âu: C u ộ n dây: Tiếp điểm T i ế p đ i ể m t h ư ờ n g mở: T i ế p đ i ể m i h ư ờ n g đóng: + K ý h i ệ u t h e o bán vẽ N h ậ i Bán Cuòĩi dà v; Tiõp điẽm Tiô p d i c m ih ư ờ n g mớ: T iế p đ i ế m ih ư ờ n g đ ó n g ------------• ^ ------------- - M ạ c h c ơ bản: + M ạ c h lự d u y tíì n g u ồ n nuôi c h o c u ộ n dày: K hi n h ấ n nú t P ỉ i i - * c u ộ n dãy K A l có điện liếp đ i ể m K A Ỉ dóiio K hi n h á r f ỉ l ~ * c u ộ n d â y K A Ỉ vẫn c ó điện đ o liếp đ i ể m K A Ỉ đ an g dóng K hi nliiui v à o nút P B 2 - * cuộ n dảy K A Ỉ mấl đi ện —» tiếp đ i ể m K A I inờ ra. + M ạ c h t ự k h ố n g chế: K h i n h ấ n P B J —* c u ộ n d â y K A Ỉ có đ i ệ n c ò n c u ộ n đ â y K A 2 k h ò n g có d i ệ n . N g ư ợ c lại khi n hấn PB2. b) C ó n g t ắ c t ơ - Cíiu lạo: V ề c ơ b ả n c ấ u lạo c ủ a c ô n g tắc tơ g iố n g với rơlc đ i ệ n từ, chỉ khác n h a u ở c h ỗ rơle d ù n g đ ể đ ó n g c át tín h i ệ u tr o n g c á c m ạ c h đ i ề u k h iể n còn c ô n g tắc t ơ d ù n g đ ổ đ ó n g c ắt ờ m ạ c h đ ộ n g lực ( c ó đ i ệ n á p c a o , d ò n g diện lớn) d o đ ó c u ộ n d ă y c ủ a c ô n g tắc t ơ lớn hơn. l i ế p đ i ể m c ủ a c ô n g tắc tơ cOng lớn h ơ n (ch ịu được d ò n g điện, đ i ệ n á p c a o hơn). Tic'p đ i ể m c ù a c ô n g tấc t ơ c ó hai loại: T i ế p đ i ể m c h í n h (dù n g d ế đ ón g c ắl c h o m ạ c h đ ộ n g lực), liế p đ i ể m p h ụ ( d ừ n g đ ể đ i ề u k h i ể n p h ụ trợ). Đổ h ạ n c h ế p h á t sin h h ổ q u a n g k h i tiếp đ i ể m c h í n h đ ó n g cắt, liếp đ i ể m c h í n h th ư ờ n g c ó c ấ u tạo d ạ n g c ầ u và được đạt tr o n g b u ồ n g d ậ p h ồ q u a n g . aim KI s ế « « « H ìn h 1 .2 4. C ô n g tắ c tỡ c ủ a h ã n g T e le m e c a n iq u e . - K ý hiệu: + K ý hi ệu c ủ a c u ộ n d â y và tiếp đ i ể m p h ụ g iố n g n h ư rơle trung gian, + K ý h i ệ u c ủ a t iế p đ i ể m chính. K ý h i ệ u t b e o b ả n vẽ V i ẹ t N a m : K ý h i ệ u t h e o b ả n vẽ c h â u Âu K ý h i ệ u t h e o b ả n v ẽ N h ậ t Bản: h oặ c l 7 c) R ơ l e t h ờ i g i a n - C ấ u tạo: R ơ l e th òi g i a n tr o n g thực t ế có rất n h i ể u loại; R ơ l e th ờ i g i a n c ơ khí, rơle thò i g i a n th u ỷ lực, rơle thời g i a n đ i ệ n lừ, rơle thời g i a n đ i ệ n tù. H i ệ n n a y t r o n g c ô n g n g h i ệ p người ta t h ư ờ n g d ù n g rơle th ờ i g i a n đ i ệ n lử ( c ó độ c h í n h x á c cao). C ấ u tạo c ủ a rơ le thời g i a n đ i ệ n tử b a o g ồ m m ộ t m ạ c h Irễ thời gian đ i ệ n tử c ấ p n g u ồ n c h o m ộ t rơle t r u n g gian,