›
›

Luận văn Thực hiện bộ chuyển nguồn tự động ATS bằng PLC S7-400

pdf 107 trang phuongnguyen 3030
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Thực hiện bộ chuyển nguồn tự động ATS bằng PLC S7-400", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfthuc_hien_bo_chuyen_nguon_tu_dong_ats_bang_plc_s7_400.pdf

Nội dung text: Luận văn Thực hiện bộ chuyển nguồn tự động ATS bằng PLC S7-400

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG Luận văn Thực hiện bộ chuyển nguồn tự động ATS bằng PLC S7-400
  2. LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay nhu cầu sử dụng điện năng, các thiết bị điện ngày càng được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực cuộc sống .Khả năng tự động hoá các quá trình ngày được quan tâm đặt lên hàng đầu.Trong 1 số lĩnh vực công nghiệp hay dân dụng nhu cầu cung cấp điện cần phải đảm bảo liên tục trong suốt quá trình hoạt động của quá trình.Nó đảm bảo quá trình sản xuất là lien tục đem lại chất lượng của sản phẩm. Đặc biệt là đem lai độ an toàn cho tính mạng con người, an toàn của thiết bị tiêu thụ điện.Do vậy bộ điề khiển ATS có thể giải quyết được vấn đề trên,nó là 1 mắt xích quan trọng trong hệ thống cung cấp điện cho hộ phụ tải loại 1. Nay em được nhận đề tài :” Thực hiện bộ chuyển nguồn tự động ATS bằng PLC S7-400 “. Được sự giúp của thầy giáo ThS Đặng Hồng Hải ,kết hợp với kiến thức đã học nay em xin trình bày nội dung bản đồ án tốt nghiệp gồm 3 chương như sau. Chương 1: Nghiên cứu cấu trúc phần cứng PLC S7 400. Chương 2: Nghiên cứu cấu trúc phần mềm của PLC S7 400. Chương 3: Nghiên cứu bộ điều khiển ATS Sinh viên thực hiện Đồng Văn Hinh 1
  3. CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PLC S7 400 1.1. TỔNG QUÁT CHUNG VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC PLC Thiết bị điều khiển logic khả trình Programmable Logic Controller), viết tắt là PLC là 1 hệ vi xử lý chuyên dụng để điều khiển tự động các thiết bị điện hoặc các quá trình công nghiệp. Trong hệ thống điều khiển, PLC là 1 khâu trung gian trong việc xử lý các thông tin rồi đưa ra các tín hiệu tới các thiết bị chấp hành. Ngày nay các thiết bị điều khiển được thay thế các hệ điều khiển các rơ le thông thường, sử dụng bán dẫn bằng các bộ điều khiển lập trình. Ưu điểm: - Giảm bớt quá trình ghép nối dây vì vậy mà giảm được giá thành đầu tư. - Giảm được diện tích lắp đặt, it khi xảy ra hỏng hóc, làm việc tin cậy, tốc độ xử lý nhanh, khả năng chống nhiễu tốt, bảo trì bảo dưỡng tốt hơn vì cấu trúc luôn theo kiểu môdul. Nhược điểm : - Chưa thích hợp cho quá trình nhỏ chỉ có 1 vài tín hiệu vào ra vì thế khi dung thì giá thành rất cao. - Ngôn ngữ hệ đóng ( ngôn ngữ bằng các hãng riêng ) nên khó thay thế . Để có các chức năng điều khiển như trên thì PLC đóng vai trò như là 1 máy tính tức là phải có bộ vi xử lý (CPU),hệ điều hành, bộ nhớ và các cổng vào ra để giao tiếp với các đối tưọng khác. Bên cạnh đó PLC còn có các khối với các chức năng đặc biệt như bộ đếm (counter), bộ thời gian (timer) và các khối hàm chuyên dụng. 2
  4. Bộ nhớ chƣơng trình Timer Bộ đệm Khối vi xử lý trung tâm Vào ra Bộ đếm + Hệ điều hành Bit cờ Bus của PLC Cổng vào ra onboard Quản lý ghép nối Cổng ngắt và đếm tốc độ cao Hình 1.1: Cấu trúc của bộ PLC 1.2 Giới thiệu về PLC S7-400 . PLC S7-400 là một sản phẩm PLC mạnh, tố cao độ xứ lý cao, quản lý bộ nhớ tốt, kết nối mạng công nghiệp. ề tính năng S7-400 có nhiều tính năng so với S7-300. Đặc biệt về tính năng truyền thông . -Tốc độ xử lý: Tốc độ nhanh, tốc độ xử lý lệnh nhanh lên tới 0.1 tới 0.2µs, chu kỳ vòng quét nhỏ. Tập lênh mạnh và hoàn chỉnh đáp ứng các nhiệm vụ phức tạp . Có thẻ nhớ (MMC- flash Eproom) đế mở rộng bộ nhớ hoặc backup dữ liệu. - Truyền thông: S7-400 sử dụng các mạng truyền thông như sau INDUSTRIAL ERTHERNET cho cấp giám sát, PROFIBUS cho cấp trường, AS-I cảm biến thiết bị chấp hành , MPI nối giũa các thiết bị CPU, PG/PC, TD/TO .Sử dụng các loại hinh mạng điểm-điểm hoặc bus truyền thông qua giao diện tích hợp trên bus trường sử dụng CPU hoặc IM ( modul giao diện hoặc FM, CP ) 3
  5. - Giao diện MPI: MPI là giao diện để tích hợp các hệ thống PG/PC, HMI với các hệ thống SIMATIC S7/C7/WinAC, có thể nối tối đa tới 125 điểm MPI với tốc độ truyền tới 187.5Kbit/s.Thông qua MPI mà ta có thể truyền dữ liệu giữa các bộ điều khiển với nhau, có nghĩa là 1 CPU có thể truy cập tới nhiều các đầu vào ra khác nhau của các bộ điều khiển khác . Ngoài ra HM còn được tích hợp trong hệ điều hành S7-400 và truyền dữ liệu tới các tram vận hành mà không cần lập trình giúp điều khiển vận hành và giao diện. - Giao diện PROFIBUS – DP: S7-400 có thể nối vào bus trường PROFIBUS có thể dễ dàng tạo ra chương trình phân tán giúp truyền thông với các thiết bị trường. Các modul vao ra phân tán được thiết lập bằng STEP7 tương tự như các modul vào ra tập chung, do vậy S7-400 có thể được sử dụng làm các trạm master hay slave. - Tính năng chia sẻ: Có thể điều khiển giám sát và lập trình thông qua cả 2 giao diện (MPI và PD ) ví dụ như cho 1 thiết bị PG có thể lập trình và vận hành cho nhiều CPU hoặc nhiều thiết bị PG có thể truy cập 1 CPU. - Giao diện phụ: Ngoài giao diện MPI,DP, S7-400 còn có them 1 số cổng serial(PtP-Point to Point), nối các máy quét . Đây là giao diện RS422/RS485 co phép tốc độ truyền 38.4Kbit/s. Một số CPU có cấu trúc đầu vào ra đặc biệt để đếm hoặc đo lường các máy phát xung, hoặc có các chức năng tích hợp để điều khiển vị trí với những đầu vào ra đặc biệt. 1.2.1. Cấu trúc phần cứng của PLC S7-400. Thông thường để tăng tính mềm dẻo trong thực tế mà ở đó phần lớn các đối tượng điều khiển có số tín hiệu vào ra cũng như chủng loại tín hieuụ vào ra khác nhau mà các ộ điều khiển PLC không bị cứng hoá về cấu Hình 1.2. Cấu hình của 1 PLC S7-400 4
  6. hình. Chúng được chia nhỏ thành các môdul.Số modul sử dụng nhiều hay ít tuỳ thuộc vào từng công nghệ, song bao giờ cũng có modul chính là modul CPU , các modul còn lại là các modul truyền nhận tín hiệu đối với đối tượng điều khiển, các modul chức năng chuyên dụng như PID, điều khiển động cơ. Chúng được gọi là modul mở rộng và được bố trí trên cùng 1 giá đỡ gọi là Rack. Bất kì 1 trạm PLC bao giờ cũng có các thành phần cơ bản sau: 1- Các RACK. 2- Môdul nguồn cấp. 3- Trung tâm vi xử lý CPU. 4- Các môdul mở rộng vào ra. 5- Các modul truyền thông. Ngoài ra còn có các công tắc chọn chế độ làm việc và các đền báo hiệu là các LED dung để báo các trạng thái hiện hành của PLC. 1.2.1.1.Các thanh RACK. (giá đỡ). Đó là các khung cơ khí của SIMATIC S7-400 dùng để bảo vệ các modul, cung cấp điện áp nguồn và kết nối giữa các modul qua bus nội bộ. a. Giá lắp trung tâm. + Dùng cho các bộ điều khiển trung tâm + Dùng cho các công việc tự động hoá phân tán qua sự hỗ trợ 4 modul + Dùng để tạo ra hệ thống S7-400 H hoàn chỉnh trong 1 giá đỡ đơn + Thích hợp cho S7-400: vận hành 2CPU rieng biệt với các CPU đầu vào ra riêng của từng CPU + Cũng co thể dung như giá mở rộng + Dùng cho tối đa 18 modul. Giá lắp bộ S7-400 bằng các thanh ray nhôm chuẩn DIN có chiều dài cố định với bus và các giắc nối ở phía sau có thể được làm giá lắp trung tâm (CR) giá lắp mở rộng (ER) hoặc kêt hợp cả hai (UR , giá lắp vạn năng). 5
  7. Gía lắp trung tâm S7-400 cá 18 hoặc 19 vị trí các môdul (UR1 hoặc UR2) với chiều rộng nhất định. Nguồn cung cấp và CPU cững được cắm trên khe cắm có thể dùng tới 2 vị trí cho môdul. Thông thường modul nguồn được lắp vào tận cùng bên trái của giá lắp, tiếp theo là CPU và các modul vào ra. Có thể lựa chọn vị trí theo yêu cầu .Các modul không cần thiết là phai được cắm gần nhau, có thể có khoảng cắm ở gữa. Các modul giao tiếp dung để kết nối với các giá lắp mở rộng được lắp chèn vào giữa bên phải của giá lắp. Các vị trí các modul được kết nối với nhau bằng các bus phía sau bằng các đường trục vào ra đấu song song và các đường trục truyền dữ liệu đầu nối tiếp. Giá lắp phân đoạn 2 cho phép sử dụng 2 CPU trên 1 nguồn cung cấp chung. Các CPU trao đổi dữ liệu qua đường trục truyền dữ liệu, nhưng từng CPU lại sử dụng các đường BUS tín hiệu vào ra của mình. Phân đoạn bên trái cho 10 modul vào ra còn phân đoạn bên phải cho 8. Giá lắp phân đoạn UR2-H gồm có hai phân đoạn, mỗi phân đoạn gồm có 9 khe cắm. Có thể dung giá lắp này như 1 giá lắp trung tâm hoặc 1 giá lắp mở rộng cho các trạm S7-400 tiêu chuẩn hoặc cá trạm cao cấp S7-400H. Mỗi phân đoạn này đòi hỏi nguồn cung cấp riêng, đường trục truyền các tín hiệu vào ra và dữ liệu là riêng biệt. UR1( giá chung ) + Dùng cho các CPU và các thiết bị mở rộng + Dùng cho tối đa 18 môdul + Ngoài ra thích hợp với S7 400 UR2 ( giá chung ) + Dùng cho c ác CPU và các thiết bị mở rộng + Dùng tối đa cho 9 môdul + Cũng thích hợp cho S7-400 Hinh 1.3 Cấu hình của Rack PLC S7-400 6
  8. CR2 ( giá trung t âm ) + Dùng cho các CPU + Tối đa 18 modul + Các rack được phân chia:Dùng cho 2 CPU của S7-400 hoạt động của 1 rack độc lập không có chế độ nhiều máy tính S7-400, nhưng có truyền thong các CPU thong qua BUS nội bộ. Cả 2 CPU có thể định địa chỉ cục bộ , các mô dul vào ra được tách rời b. Gía lắp mở rộng Nếu số lượng vị trí cho các modul vào ra trên giá lắp trung tâm không đủ hoặc nếu cân phải lắp đặt 1 số modul lắp ở xa vị trí modul trung tâm, ta phai sử dụng 1 vài giá lắp mở rộng và kêt nối chúng vơi giá lắp trung tâm bằng các modul giao tiếp IM. Có thể nối nhiều nhất 21 giá lắp mở rộng vào 1 giá lắp trung tâm . Địa chỉ của mỗi giá lắp được đặt bằng phím trên modul .Modul giao tiếp IM luôn phải được lắp đặt ở cực phải của giá nở rộng . Các modul giao tiếp IM460-1và IM 461-1 cho phép lắp đặt các giá lắp mở rộng , mỗi modul 1 giá lắp, cách các giá lắp trung tâm khoảng 1,5 m . Nguồn cung cấp là điện áp 5V. Các modul giao tiếp IM 360-1 và IM 362-0 cho phép lắp tới 4 giá lắp mở rộng, cách giá lắp trung tâm khoảng 3m .Với khoảng cách xa hơn, tới 100m có thể dung các môdul IM 360-3 và IM 31-3, kết nối với các giá lắp mở rộng. Các giá lắp mở rộng ER1 và ER2 tới 18 và 19 khe cắm , dung cho các modul tín hiệu đơn giản không có xử lý báo động , không đòi hỏi nguồn 24v 1 chiều lẫn nguồn dự phòng và không giao tiếp đường trục truyền dữ liệu. Gía lắp UR2 và UR1 cá hai đường BUS và được sử dụng H ình 1.4. Quạt làm mát 7
  9. như các giá lắp trung tâm hoặc được mở rộng với số ký hiệu từ 1 đến Quạt làm mát + Dùng cho SIMATIC S7-400 + Cần thiết khi sử dụng các modul phát ra lượng nhiệt lớn Bộ quạt làm mát dung cho tất cả các giá với điện áp nguồn là 24VDC và 120/230 VAC, có 10 bộ lọc bụi . 1.2.1.2 Trung tâm vi xử lý CPU CPU là khối vi xử lý là thầnh phần cơ bản của S7 400 là nơi xử lý mợi thông tin của hệ thống, nhận thông tin đưa về sử dụng các thuật toán điều khiển để đưa ra tín hiệu phù hợp. Là modul có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ,các bộ Hình 1.4. Cấu hình của modul CPU thời gian, bộ đếmcác cổng truyền thông và có 1 số các cổng vào ra số còn được gọi là cổng vào ra onboard.Trong đó các trị số của bộ đếm được chứa trong bộ nhớ ứng dụng, tuỳ theo yêu cầu của người dùng mà có thể chọn các bộ nhớ sau. - Bộ nhớ ROM là bộ nhớ không thể thay đổi được, bộ nhớ này chỉ nạp vào 1 lần nên nó ít được sử dụng phổ biến như các bộ nhớ khác. - Bộ nhớ RAM là loại bộ nhớ có thể thay đổi được và được dùng để chứa chương trình ứng dụng cũng như dữ liệu, dữ liệu này sẽ bị mất đi khi mất điện . Tuy nhiên điều này được khắc phục được bằng cách ta dùng Pin dự phòng. - Bộ nhớ EPROM cũng như bộ nhớ ROM, nguồn nuôi cho EPROM không cần nguồn Pin, tuy nhiên nội dung chứa trong nó chỉ có thể được xoá bằng cách ta chiếu tia cực tím vào 1 ô cửa sổ nhỏ trên EPROM và nạp lại nội dung bằng máy nạp chuyên dụng. 8
  10. - Bộ nhớ EEPROM là bộ nhớ tích hợp cả hai ưu điểm của bộ nhớ ROM và EEPROM bộ này có thể xoá nạp bằng tín hiệu điện.Tuy nhiên số lần nạp cũng chỉ có giới hạn. Cấu trúc của CPU bao gồm các thành phần sau: + Khối đèn LED hiển thị các trạng thái và các trạng thái lỗi. + Các công tắc chọn chế độ. + Khe cắm các thẻ nhớ mở rộng. + Các cổng truyền thông( giao diện ). + Khối nguồn và các pin dự phòng. Phân loại CPU bao gồm các loại sau: CPU 412-1,412-2,CPU 414-2,414-3,CPU 416-3,416-2,CPU 417-4,CPU 41X 3 PN/DP vv. Tương ứng với từng loai CPU ta có các cấu trúc cụ thể sau: Cấu trúc CPU loại 41x-2 gồm có. a)Khối đèn LED: bao gồm các đèn INTF, EXTF, BUS1F, BUS2F,FRCE, MAINT, RUN, STOP b) Khe cắm các thẻ nhớ mở rộng. c) Cổng truyền thông có 2 cổng chính: - Cổng MPI/PROFIBUS - Cổng PROFIBUS DP d) Khe cắm dành cho môdul giao diện e) Công tắc chọn Hình 1.5. Cấu hinh phần cứng của CPU 41x-2 9
  11. Cấu trúc của CPU loại 417-4 gồm có : a)Khối đèn LED: bao gồm các đèn INTF, EXTF, BUS1F, BUS2F, IFM1F, IFM2F, FRCE, MAINT, RUN, STOP b) Khe cắm các thẻ nhớ mở rộng. c) Cổng truyền thông có 2 cổng chính: - Cổng MPI/PROFIBUS - Cổng PROFIBUS DP d) Khe cắm dành cho môdul giao diện e) Công tắc chọn các chế độ Hình 1.6. Cấu hình phần cứng của RUN, STOP, RE: CPU 417-4 Cấu trúc của CPU loại 41x -3 gồm có : a) Khối đèn LED: bao gồm các đèn INTF, EXTF, BUS1F, BUS2F, IFM1F, IFM2F,FRCE, MAINT, RUN, STOP, LINK, RX/TX. b) Khe cắm các thẻ nhớ mở rộng. c) Cổng truyền thông cổng MPI/PROFIBUS d) Khe cắm dành cho môdul giao diện e) Công tắc chọn các chế độ RUN, STOP, RESET Hình 1.8. Cấu hình phần cứng của CPU 41x-3 PN/DP 10
  12. Cấu hinh của CPU 41x-3 PN/D a)Khối đèn LED: bao gồm các đèn INTF, EXTF, BUS1F, BUS5F, IFM1F, FRCE, MAINT, RUN, STOP,LED LINK, LED RX/TX. b) Khe cắm các thẻ nhớ mở rộng. c) Cổng truyền thông có 2 cổng chính: - Cổng MPI/PROFIBUS - Cổng PROFIBUS DP d) Khe cắm dành cho môdul giao diện e) Công tắc chọn Hình 1.7. Cấu hinh phần cứng Chức năng của các thành phần: của CPU 41x-3 Đèn LED Đèn Đèn sang Hiển thi lỗi Các CPU tương ứng màu INTF Red Báo lỗi bên CPU 412-2, 412-1, 416-2, 414-3, trong 414-3PM/DP, 416-3PN/DP EXTF Red Báo lỗi ngoài CPU 412-2, 412-1, 416-2, 414-3, 414-3PM/DP, 416-3PN/DP MAINT Yellow Chức năng CPU 412-2, 412-1, 416-2, 414-3, 414-3PM/DP, 416-3PN/DP RUN Green Chế độ chạy CPU 412-2, 412-1, 416-2, 414-3, 414-3PM/DP, 416-3PN/DP STOP Yellow Chế độ dừng CPU 412-2, 412-1, 416-2, 414-3, 414-3PM/DP, 416-3PN/DP BUS1F Red Báo lỗi tại cổng CPU 412-2, 412-1, 416-2, 414-3, MPI/PRO1 414-3PM/DP, 416-3PN/DP BUS2F Red Báo lỗi tại cổng CPU 412-2, 412-1, 416-2, 414-3 MPI/PRO2 IFM1F Red Báo lỗi modul , 414-3, 414-3PM/DP, 416- giao diện 1 3PN/DP IFM2F Red Báo lỗi modul , 414-3, 414-3PM/DP, 416- giao diện 2 3PN/DP 11
  13. Công tắc dùng lựa chọn các chế độ hiện hành của CPU và lựa chọn bằng công tắc 3 vị trí Khe cắm cho thẻ nhớ mở rộng. Ta dùng 1 khe cắm cho các thẻ nhớ mở rộng( 2 thẻ nhớ mở rộng ) + RAM CARD Ta có thể mở rộng cho bộ nhớ của CPU bằng RAM CARD, RAM là bộ nhớ ngoài của PLC có thể đọc ghi hỗ trợ cho việc xử lý thông tin của CPU . +FLASH CARD Khe cắm cho môdul truyền thông Ta có thể chen 1 môdul PROFIBUS DP cho modul CPU 41x-3 và CPU 417-4 vào trong khe cắm . Giao diện MPI/DP : Ta có thể dùng nó để kết nối với các thiết bị khác nhau như: + Thiết bị chương trình + Công cụ điều khiển và thiết bị giám sát + 1 số bộ điều khiển S7-400 và S7-300 khác Cổng truyền thông PROFIBUS DP : Chức năng dùng để kết nối với các thiết bị vào ra phân tán , thiết bị chương trình và 1 số các trạm chủ Giao diện PROFINET:Ta có thể kết nối với PROFINET IO bằng giao diện PROFINET,cổng PROFNET có thể kết nối với mạng ETHERNET công nghiệp Chú ý : Ta chỉ có thể kết nối với mạng ETHERNET LAN bằng cổng truyền thông này và không có thể kết nối với mạng viễn thông. Khối nguồn và pin dự phòng. Trong PLC S7-400 ta có thể cài 1 trong 2 pin dự phòng còn phụ thuộc vào từng loại môdul, nhờ việc sử dụng này mà đem lại những hiệu quả sau: + Chương trình ứng dụng được lưu giữ lại ở trong RAM. +Lưu giữu được các giá trị của bộ đếm thời gian , bộ đếm counter ,dữ liệu của hệ thống và các dữ liệu khác. 12
  14. + Làm nguồn dự phòng cho đồng hồ bên trong . Tuy nhiên những chức năng này đạt đựoc là nhờ bởi đựoc cung cấp bằng 1 nguồn áp có dải điện áp giới hạn từ 5VDC tơi 15VDC của bộ pin kích thích bên ngoài “ EXT- BATT”của CPU. Pin ngoài “EXT-BATT” có đầu vào đựoc thể hiện : + Giới hạn dòng điện ngắn mạch tới giá trị 20mA. + Chức năng bảo vệ đảo chiều phân cực của pin. Ta cần phải có 1 đường cáp có kích thước là 25mm dùng kết nối bộ nguồn cung cấp với pin “EXT-BATT”. 13
  15. Các thông số kỹ thuật của 1 số loại CPU điển hình CPU 412-1 CPU412-2 CPU 414-2 CPU 414-3 Bộ nhớ Được tích hợp sẵn 48 KB cho chương 72 KB cho chương 128KB cho chương 384 KB cho chương trình trình trình trình 48KB cho dữ liệu 72KB cho dữ liệu 128KB cho dữ liệu 384KB cho dữ liệu có khả năng mở rộng không Không không không Bộ nhớ chương trình ứng 256 KB RAM 256 KB RAM 256 KBRAM 256 KBRAM dụng được tích hợp sẵn -Với thẻ nhớ -Với thẻ nhớ -Với thẻ nhớ -Với thẻ nhớ (FEPRAM) FEPROMcó khả năng nâng (FEPRAM) lên tới (FEPRAM) lên tới (FEPRAM) lên tới 64 lên tới 64 MB cấp. 64 MB 64 MB MB -Với thẻ nhớ (RAM) lên RAM có thể mở rộng -Với thẻ nhớ (RAM) -Với thẻ nhớ (RAM) -Với thẻ nhớ (RAM) lên tới 64 MB lên tới 64 MB lên tới 64 MB tới 64 MB Thời gian thực hiện -thao tác với bit 0.2µs 0.2µs 0.1µs 0.1µs -thao tác với từ 0.2µs 0.2µs 0.1µs 0.1µs -phép cộng dấu phẩy tĩnh 0.2µs 0.2µs 0.1µs 0.1µs -Phép cộng dấu phẩy động 0.6µs 0.6µs 0.6µs 0.6µs 14
  16. Bộ đếm S7 256 256 256 256 -lựa chọn bộ đếm Từ C0 tới C256 Từ C0 tới C256 Từ C0 tới C256 Từ C0 tới C256 -mặc định Từ C0 tới C7 Từ C0 tới C7 Từ C0 tới C7 Từ C0 tới C7 -dải đếm Từ 1 tới 999 Từ 1 tới 999 Từ 1 tới 999 Từ 1 tới 999 Bộ định thời S7 256 256 256 256 -lựa chọn bộ điịnh thời Từ T0 tới T255 Từ T0 tới T255 Từ T0 tới T255 Từ T0 tới T255 -mặc định không không không không -dải thời gian Từ 1ms tới 9990s Từ 1ms tới 9990 Từ 1ms tới 9990 Từ 1ms tới 9990 Độ lớn khối tối đa 48KB 64KB 64KB 64KB Số các ngắt lỗi 2 2 2 2 Số cảnh báo quá trình 2 2 2 2 Số ngắt theo thời điểm 2 2 2 2 Các ngắt theo thời gian trễ 2 2 2 2 Ngôn ngữ lập trình STEP7 V5.0 SP2 STEP7 V5.0 SP2 STEP7 V5.0 SP2 (LAD,CSF,STL) (LAD,CSF,STL) (LAD,CSF,STL)SCL, SCL,CFC,GRAGH SCL,CFC,GRAGH CFC,GRAGH 15
  17. Dòng điện và điện áp Điện áp cung cấp Định mức 24V Định mức 24V Định mức 24V Định mức 24V Dòng tiêu thụ từ S7-400 1.5A -1.6A 1.5A -1.6A 1.5A -1.6A 1.5A -1.6A BUS Dòng dự phòng 10µA tới 300 µA 10µA tới 300 µA 10µA tới 300 µA 10µA tới 300 µA Nguồn điện áp 5 đến 15V 5 đến 15V 5 đến 15V 5 đến 15V Tổn hao công suất 8W 8W 8W 8W kích thước 25x290x219 5x290x219 5x290x219 5x290x219 Khối lượng 700g 700g 700g 700g Tốc độ truyền 12Mbit/s 12Mbit/s 12Mbit/s 12Mbit/s Số DP slave tối đa 32 32 32 32 Số khe căn tối đa 512 512 512 512 Dải địa chỉ tối đa 2KB 2KB 2KB 2KB 16
  18. 1.2.1.3 Modul nguồn PS. a) Chức năng của modul nguồn. Cung cấp nguồn cho các modul khác của S7-400 trên cùng 1 giá đỡ với cấp điện áp như nhau thong qua 1 đường BUS đa năng nhưng nó không cung cấp nguồn cho modul tín hiệu. b) Đặc điểm của modul nguồn. Hình 1.9. Cấu hình của modul nguồn - Làm mát đối lưu tự nhiên. - Các cổng kết nối nguồn áp AC- DC có mã hoá. - Bảo vệ từng lớp 1 (tăng dần) từ IEC61140, VDE0140. - Hạn chế sự xâm nhập hiện hành tuỳ theo NOMUR. - Giám sát cả 2 điện áp ra.Nếu 1 trong những điện áp bị sự cố thì modul nguồn sẽ gửi tín hiệu lỗi về CPU. - Bộ pin dự phòng là tuỳ chọn khí đó các thong số thiết lập và nội dung của bộ nhớ RAM được lưu giữ lại thông qua đường BUS kết nối với CPU.Ngoài ra pin dự phòng cho phép khởi động lại CPU.Cả 2 modul nguồn và modul dự phòng đều cùng giám sát điện áp của pin. - Các đèn LED báo các trạng thái hoạt động và lỗi đều nằm o phía trước của modul nguồn Modul nguồn dự phòng. Một số chỉ dẫn và chức năng của các modul. 17
  19. TYPE Mã số Điện áp vào Điện áp ra PS407 10A R 6ES7407- 85VAC to 264VAC hay 5VDC/10A hay 0KR00-0AA0 88VDC to 300VDC 24VDC/1A PS407 10A R 6ES7407- 85VAC to 264VAC hay 5VDC/10A hay 0KR02-0AA0 88VDC to 300VDC 24VDC/1A PS405 10A R 6ES7405- 19,2VDC to 72VDC 5VDC/10A hay 0KR00-0AA0 24VDC/1A PS405 10A R 6ES7405- 19,2VDC to 72VDC 5VDC/10A hay 0KR02-0AA0 24VDC/1A 1. Cấu hình của modul nguồn dự phòng. Để đặt 1 modul nguồn ghép nối nguồn trong khe 1 và khe 3 trên cùng 1 giá đỡ ta có thể đưa vào đó nhiều modul và được cấp nguồn bởi 1 modul nguồn. Nói cách khác khi thao tác tấ cả cá modul chỉ có thể đưa ra giá trị có dòng tổng là 10A. Bộ nguồn này đều có những đặc điểm sau . - Các modul dều thực hiện theo qui cách của sách chỉ dẫn. - Mọi modul đều có thể cung cấp nguồn cho các modul trong cùng 1 giá đỡ nếu 1 trong các modul đó là bị lỗi. - Mọi modul nguồn có thể được trao đổi qua lại - Mọi modul nguồn đều giám sát các chức năng hoạt động của chúng và sẽ gửi đi các thông tin khi chung xảy ra lỗi. - Khong phải các modul nguồn có lỗi là do chính bản thân nó tao ra mà có thể do các modul nguồn khác gây ra . - Lỗi của modul nguồn sẽ được ghi thông qua plug và được huỷ bỏ từng phần. Nếu ta sử dụng phần thứ 2 của RC2 ta sẽ không gửi được các thông tin nếu mà modul nguồn xảy ra bị lỗi. 18
  20. - Nếu có 2 modul nguồn được chèn vào mà chỉ có 1 modul được bật nguồn,việc cung cấp sẽ xảy ra trễ khi ta bật nguồn lên. 2. Bộ nguồn có pin dự phòng Modul nguồn của S7-400 có 1 buồng ngăn dung đẻ chứa pin và có thể dùng được cho 1 pin hay 2 pin dự phòng.Việc sử dụng các pin dự phòng này là tuỳ ý. a)Chức năng của các pin dự phòng. - Nếu ta cài các pin dự phòng vào các modul nguồn thì các tham số đã cài đặt và bộ nhớ chương trình trong RAM sẽ được lưu giữ lại trong CPU nếu bộ nguồn xảy ra bị lỗi.Ngoài ra nguồn áp phải đặt trong phạm vi sai số cho phép. - Việc ta sử dụng nguồn pin dự phòng sẽ cho phép khởi động lại CPU sau khi ta bật nguồn lên. - Cả hai bộ nguồn và modul dự phòng đều giám sát điện áp của pin. Chú ý là khi đưa thêm bộ nguồn vào khe cắm và bật công tắc len trước khi ta đưa vào 1 pin dự phòng lúc ban đầu ,điều này sẽ kéo dài sự duy trì nguồn nuôi của pin. - Một vài môdul nguồn có 1 ngăn có dùng 2 pin dự phòng .Nếu dùng 2 pin dự phòng và bật công tắc ở 2BATT thì bộ nguồn sẽ nhận 1 trong 2 pin đó là pin dự phòng việc xác nhận này cho tới khi pin là trống ,khi pin dự phòng sử dụng hết hệ thống sẽ chuyển sang sử dụng pin dự trữ như là pin dự phòng trong thời gian làm việc .Tình trạng của pin dự phòng cũng được lưu giữ khi mất điện. - Thời gian hỗ trợ là thời gian lớn nhất dựa vào dung lượng của pin hỗ trợ được dùng và dong dự phòng trên khe cắm .Dòng dự phòng là tổng của các dòng riêng lẻ của các modul được chèn vào cũng như các yêu cầu của các modul nguồn. b) Điều khiển và chỉ dẫn của các modul nguồn có pin dự phòng. Modul nguồn của S7-400 có những phần điều khiển và hiển thị giống nhau. 19
  21. + Modul nguồn với 1 pin dự phòng có 1 đèn LED (BATT) đèn sẽ chỉ dẫn cho ta biết là trống pin, bi lỗi hay hết pin dự trữ + Modul nguồn với 1 pin dự phòng có 2 đèn LED (BATT1F,BATT2F) đèn sẽ chỉ dẫn cho ta biết là trống pin, bi lỗi hay hết pin dự trữ -Ý nghĩa các đèn LED được liệt kê ở bảng dưới đây bao gồm các danh sách lỗi hiển thị bằng đèn LED. Các đèn LED biểu thị INTF, 5VDC, 24VDC. Led Color Hiển thị INTF Red Sáng lên khi có 1 lỗi bên trong 5VDC Green Sáng lên khi điện áp 5VDC năm trong giới hạn 24VDC Green Sáng lên khi điện áp 5VDC năm trong giới hạn Các đèn LED biểu thị BAF, BATTF với các modul có 1 nguồn pin dự phòng Led Color Hiển thị BAF Red Sáng lên nếu điện áp trên đường dẫn BUS là quá thấp và các công tắc ở vị trí BATT BATF Yellow Sáng lên nếu pin đã bị trống, bị đảo cực tính hay công tắc chuyển sang vị trí BATT Các đèn LED biểu thị BAF, BATT1F, BATT2F với các modul có2 nguồn pin dự phòng Led Color Hiển thị BAF Red Sáng lên nếu điện áp trên đường BUS là quá thấp và công tắc ở vị trí 1BATT và 2BATT BATT1F Yellow Sáng lên nếu trống pin hoặc bị đảo cực tính hoặc hết pin và công tắc ở vị trí 1BATT, 2BATT BATT2F Yellow Sáng lên nếu trống pin hoặc bị đảo cực tính hoặc hết pin và công tắc ở vị trí 1BATT,2BATT 20
  22. 3.Các cảnh báo lỗi biểu hiên thông qua các đèn Led , nguyên nhân và cách khắc phục. Tất cả các modul nguồn của S7-400 đều được biểu thị các trạng thái lỗi thông qua các đèn Led được bố trí ở mặt trước của modul. Bảng sau chỉ ra các lỗi được biểu thị qua các đèn Led INTF,5VDC,24VDC và cách khác phục. Led Nguyên nhân Cách khắc phục INTF DC5V DC24V Điện áp bị mất Kiểm tra nguồn áp Lỗi bê trong , sai sót Thay thế bộ nguồn của bộ nguồn Bị cắt nguồn sau khi Cắt mạch nguồn chính và qúa áp 5v và bị cắt đóng vào sau phoảng 3 nguồn khi không cho phút nếu cần thiêt loại bỏ phép nguồn kết nối bên ngoài Bộ nguồn dùng không Cài modul nguồn trên khe đúng trên khe cắm chính xác là khe 1 DLD Qúa áp 24V Kiểm tra nguồn áp từ bên ngoài nếu không ta thay thế nguồn DD*D Ngắn mạch hoặc quá Kiểm tra lại tải nguồn có tải5v hoặc 24v và quá thể loại bỏ nguồn hoặc nhiệt độ chờ 5 phút sau trước khi bật lại nguồn 21
  23. Led Nguyên nhân Cách khắc phục LLD Nếu công tắc ở vị trí Huỷ bỏ modul đó xác khoá điện áp cung cấp định là do lỗi modul từ bên ngoài là không cho phép Nếu công tắc ở vị trí Kiểm tra lại tải trên modul mở ngắn mạch hoặc nguồn , có thể bi loại bỏ quá tải trên điện áp 24V DFL Điện áp được khôi phục sau khi ngắn mạch hoặc quá tải điện áp 24V Giải thích: D: led is Dark_ đèn tối F: Flishing _ đèn nhấp nháy L: led Lights up_ đèn sang 4. Phân loại modul nguồn. PLC S7-400 có các modul nguồn được chia ra làm 3 loại chính là: 4A, 10A. 20A. PS 407 4A (6ES7407-0DA01-0AA0) PS 407 4A (6ES7407-0DA02-0AA0) PS 407 10A (6ES7407-0KA01-0AA0) PS 407 10A (6ES7407-0KA02-0AA0) PS 407 10AR(6ES7407-0KR02-0AA0) PS 407 20A (6ES7407-0RA01-0AA0) 22
  24. 5. Các thông số cơ bản của các modul nguồn điển hinh. a) Modul nguồn loại PS 407 4A (6ES7407-ODA01-0AA0). Modul này cho phép kết nối nguồn vào có dải điện áp xoay chiều từ 85v đến 264v hoặc 1 chiều có dải điện áp trong khoảng từ 88v đến 300v . Điện áp ra là 2 cấp 5VDC/4A hoặc 24VDC/0.5A. Bảng dưói đây là thông số cơ bản của nguồn Hình.1.10.Modul nguồn loại PS 407 4A loại PS 407 4A (6ES7407-ODA01). Kích thước 25x90x217 Điện áp ra Khối lượng 0.76 kg Dải điện áp ra :5.1/24 VDC Loại cáp có kích thước 3x1.5 mm2 Dòng điện ra: 5VDC -4A Đường kính của cáp 3 đến 9 mm 24VDC- 0.5A Điện áp vào: 120/230 VDC Dải dòng điện vào : 120/230 VAC U=120VAC 0.42A Điện áp cho phép : 80 to 300VDC U=120VDC 0.35A 80 to 264 VAC U=230VAC 0.22A Tàn số : 50/60 HZ U=230VDC 0.19A Dải tần số cho phép: 47 to 63 HZ 23
  25. b) Modul nguồn loại PS407 20A (6ES7407- ODA01-0AA0 ). Bảng dưói đây là thông số cơ bản của nguồn loại PS 407 20A (6ES7407-ODA01- 0AA0) Hình1.11. Modul nguồn loại PS 407 20A Kích thước 75x90x217 Điện áp ra Khối lượng 2.2 kg Dải điện áp ra :5.1/24 VDC Loại cáp có kích thước 3x1.5 mm2 Dòng điện ra: 5VDC -20A Đường kính của cáp 3 đến 9 mm 24VDC- 1A Điện áp vào: 120/230 VDC Dải dòng điện vào : 120/230 VAC 120VAC/110VDC 1.5A Điện áp cho phép : 88 to 300VDC 230VAC/230VDC 0.8A 85 to 264 VAC Tàn số : 50/60 HZ Dải tần số cho phép: 47 to 63 HZ 24
  26. 1.2.1.4. Môdul mở rộng vào ra số. Các modul số dung biến đổi các tín hiệu các quá trình dạng nhị phân. CPU của các trạm SIMATIC nhận các thong tin về các dạng hoạt động của quá trình thong qua các modul vào số và can thiệp vào quá trinh thong qua các modul ra số . Tín hiệu số giữa các đường truyền BUS và các quá trình được cách ly bằng cách ly quang. Các modul số có 1,2 hay 4 byte tương ứng với 8, 16 hay 32 tín hiệu . Các modul số được đặt địa chỉ trong bảng trạng thái sao cho các trang thái tín hiệu có thể Hình 1.12. Cấu hình của modul mở rộng. đựoc sử lý ở dạng bit .Các modul cải tiến các thông tin chuẩn đoán về các trạng thái của các môdul. 1) Môdul vào Môdul vào sô biến đổi các tín hiệu ngoại lai thường là 24V 1 chiều hay 120/230 thành mức tín hiệu nội bộ. Để cho các modul hoạt động chính xác, các cảm biến đầu vào phải đựoc qui định về điên áp và có thể cung cấp dòng vào đòi hỏi ỏ trạng thái tín hiệu “1” .Ngoài ra tín hiệu còn phải được lọc có nghĩa là loại bỏ nhiễu trên đường dây và các điện áp quá độ phai giảm thiểu .Qúa trình lọc làm trễ tín hiệu vào . Các modul vsò số có xử lý tín hiệu ngắt quá trình có thẻ giảm sự trễ của tín hiệu vào này . Tuy nhiên nếu giảm độ trễ của tín hiệu vào cũng cần phải ghi nhớ mức độ chống nhiễu cũng cần phải giảm theo .Cần phải luôn kêt hợp giữa độ chống nhiễu cao ( thời gian trễ kéo dài )và độ tín hiệu tiếp nhân nhanh (thời gian trễ ngắn). a) Môdul vào số SM 421, DI 32x24 VDC( 6ES4721-1BL01-0AA0 ) Giới thiệu : -Với 32 đầu vào số , được phân thành 1 nhóm 32 bit. - Điện áp điịnh mức là 24V. 25
  27. Hình 1.13. Hình vẽ khối và các điểm đấu đầu vào của modul vào số SM421, 32X24VDC. Các thông số kỹ thuật : - Kích thước W x H x D :25x290x210: - Trọng lượng :500g: - Số bit đầu vào :32: - Chiều dài của cáp: + Cáp không được bảo vệ : MAX 600m. + Cáp được bảo vệ : MAX 1000m. - Hiệu điên áp cho phép : 750VDC/60VAC. - Điện áp cách ly thử nghiệm : 500VDC. 26
  28. - Trạng thái hiển thị : bằng các đèn LED. Thông số lựa chọn cho các đầu vào là các cảm biến : - Điên áp vào: + Điện áp định mức: 24VDC. + Khi tín hiệu ở mức “1” : 13V đến 30V + Khi tín hiệu ở mức “0” :-30V đến 5V. - Dòng điện vào: + Khi tín hiệu ở mức “1” : 7Ma. Thời gian trễ cho các thông số đầu vào: + Khi chuyển từ “0” sang “1” : 1.2ms đến 4.8ms. + Khi chuyển từ mức “1” về “0” : 1.2ms đến 4.8ms. a) Modul vào số SM421,DI 16x24VDC. Giới thiệu: - 16 đầu vào được chia thành 2 nhóm mỗi nhóm gồm 8 đầu vào. - Tốc độ xử lý rất nhanh 50µs. - Điện áp vào định mức là 24VDC. - Được phân biệt lỗ ingoài và lỗi trong. - Lập trình chuẩn đoán . - Lập trình chuẩn đoán bên trong. - Lập trình phần cứng bên trong. - Lập trình cho các trễ đầu vào 27
  29. Hình1.14. Hình vẽ sơ đồ khối và các điểm đấu của modul vào SM421,DI 16x24. Các thông số kỹ thuật : + Kích thước WxDxH : 25x290x210. + Trọng lượng : 600g. + Số đầu vào : 16. + Chiều dài cáp cho phép không có bảo vệ tương ứng với độ trễ đầu vào : 0.1ms - max 20m 1.5ms - max 50m 3ms - max 600m + Chiều dài cáp có bảo vệ vỏ bọc. 0.1ms - max 30m 28
  30. 0.5ms - max70m 3ms - max 1000m + Điện áp định mức 24VDC. + Điện áp cho phép 75VDC/60VAC. + Thời gian trễ của các nhóm 0.05ms / 0.5ms : là max 50µs. + Thời gian trễ của các nhóm 0.05ms / 0.1ms : là max 70µs. + Cho ≥ 0.5ms : là max 180ms. Các thông số cần thiêt cho việc lựa chọn các cảm biến . +Điện áp vào Điện áp định mức 24VDC. Cho mức “1” là 11V đến 30V. Cho mức “0” là -30V đến 5V. + Dòng điện đầu vào ,. Cho mức “1” là 6mAđến 10mA Cho mức “0” là < 6mA + C ảm bi ến cung c ấp ngu ồn ra . S ố đ ầu ra :2. Đi ện áp ra v ới t ải : (-2.5Ma) Dòng điện ra định mức 1200mA Dải dòng điện cho phép : 0 tới 200mA 2).Mô dul ra số . Để có thể giao tiếp được trong quá trình xử lý, các bộ CPU đòi hỏi các bộ biến đổi tín hiệu thành mức điện áp và dòng điện sử dụng trong quá trình. Các modul ra số có bộ nhớ lưu trữ các dữ liệu nhận được và chuyển thong tin này tới các bộ khuếch đại .Hình 1.15 . Cấu hình môdul số 29
  31. Bộ khuếch đại này sẽ tạo ra khả năng đóng cắt cần thiết. Với bộ khuếch đại điện áp 1 chiều , bảo vệ ngắn mạch bằng các mạch điện tử.Còn với bộ khuếch đại xoay chiều , thì bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì Khi lựa chọn các modul ra số, cần phải xét tới công suất đóng cắt, mức tải điện áp cho phép và dòng điện dư , ở trạng thái tín hiệu “o”dòng điện này không được dưới hạn cho phép, nuế không bộ phân thực hiện sẽ không đáp ứng đựoc tín hiệu dừng(STOP). Trong chế độ stop và cả trong thời gian khởi động thực hiện chương trình .Một tín hiệu đầu ra (OD) có thể làm vô hiệu hoá tất cả các modul ra số .Trong trạng thái này các modul ra sẽ không cung cấp 1 điện áp nào. Thông số kỹ thuật của modul vào SM 432 + Các đầu ra dung cho SIMATIC S7-400 + Dùng để nối tới các van điện từ, công tắc tơ, động cơ nhỏ, đèn và các bộ khởi động động cơ nhỏ. + Có các loại 16 và 32 đầu ra. số đầu ra 16 16 32 32 16 16 điện áp tải 24VDC 20 tới 24VDC 24VDC 120/230VAC 230/60VDC định mức 125VDC 1.2.1.5.Modul mở rộng vào ra analog. Modul tương tự là bộ biến đổi các tín hiệu dành cho các quá trình tương tự.Modul biến đổi các tín hiệu tương tự thành các tín hiệu số để xử lý trong CPU cúa các trạm SIMATIC .Modul ra tương tự biến đổi SIMATIC thành các tín hiệu Hình 1.16 Cấu hình modul vào ra `tương tự để đi tới các quá trình , ví analog analog dụ như các giá trị chỉnh định tới các cơ cấu chấp hành. 30
  32. Mỗi đại lượng tương tự vidụ như các đại lượng đo lường hoặc chỉnh định chiếm giữ 1 kênh trong các modul đó có 4,8 hay 16 kênh tương ứng với 8,16 hay 32 byte. Một giá trị tương tự đã số hoá đựoc biểu thị như 1 số nguyên 16 bit. Các modul tương tự tiên tiến các thong tin chuẩn đoán về tình trạng các modul hoặc các thong tin về giới gạn giá trị. Các modul tương tự nên đựoc đặt ngoài bảng trạng thái quá trình khi đựoc đọc hoặc ghi trực tiếp. Đó là trường hợp mạch điều khiển vòng kín mà chu kỳ xử lý độc lập với chương trình chính. Các modul vào tương tự. Các modul vào tương tự sử dụng phương pháp tích phân để biến đổi các tín hiệu tương tựu nhận được từ các quá trình thành đại lượng số .Tuỳ theo tần số sử dụng điện áp (400/60/50/10 Hz) quá trình sẽ biến đổi kéo dài2.5/20/20/100miligiây. Độ phân giải tương đối cao (9/12/12/15) bít + dấu .Giải điện áp dòng cơ bản được đặt bằng các núm mã .Sử dụng bộ công cụ STEP7HW để điều chỉnh các giá trị 1 cách chính xác. a) Modul mã hiệu SM 431 , AI 8x13 bit + Có 8 đầu vào cho đo áp và đo dòng + Có 4 đầu vào cho đo điện trở + Dải đo có thể thay đổi được . + Độ phân giải 13 bit + Khối tương tự được cách ly từ CPU 31
  33. Hình1.17 :Hình khối của môdul vào SM 431, 8x13 bit các điểm đấu đầu vào của môdul Các modul ra analog. Các modul ra tương tự biến đổi các giá trị digital thành điện áp và dòng điện analog cho các quá trình. Các môdul khác nhau với dải điện áp và dòng điện khác nhau. Các tín hiệu bên trong và bên ngoài được cách ly nhau về điện. Từ đó các giá trị này chuyển sang bộ biến đổi digital- analog để biến thành các đại lượng analog trong khoảng 0.8/1.5 ms và được chuyển tới các quá Giới thiệu 1 số modul vào Môdul ra tương tự SM 432, AO 8x13 bit. Đặc điểm : + Có 8 đầu ra. + Các đầu ra biểu hiển dưới dạng dòng và áp. + Độ phân dải 13 bit. + Được cách điện với CPU và tải điện áp. + Điện áp cực đại cho phép nằm giữa các kênh là 30 VDC. 32
  34. Hình 1.18. Hình khối và các điểm đấu dây của môdul ra tương tự SM 432, AO 8x 13 bit: Các thông số kỹ thuật của môdul SM 432, AO 8x 13 bit: Kích thước: 25 x2 290 x 210. Trọng lượng: 650g. Số đầu ra : 8. Chiều dài của cáp: max 200m. Điện áp cung cấp: 24 VDC. Dải điện áp định mức : 24VDC. Điện áp cho phép: + Điện áp ra trung bình : 3VDC. + Điện áp trung gian giữa M ANA và M interface: 75VDC/60VAC. + Điện áp cách ly thử nghiệm: - Điện áp trung gian giữa BUS và L+/M: 2120VDC. - Điện áp trung gian giữa BUS và Analog section: 2120VDC. 33
  35. - Điện áp Analog section và L+/M : 70VDC. Dòng điện tiêu thụ: + Nguồn cung cấp và tải L+ : Max 400Ma + Từ phía sau đường trục chính : Max 150Ma. Thời gian cơ bản ( với tất cả các k ênh cho phép ). + Trong dải điện áp 1V đến 5V: 3.36Ms. + Với tất cả cá dải khác : 2.4Ms. Thời gian cài đặt: + Với tải là điện trở: 0.1Ms. + Với tải là tụ điện: 2.5Ms. + Với tải cảm ứng: 0.5Ms. Điện áp ra nằm trong dải nhiệt độ cho phép : + 1V sai số 0.5℅ + 0V đến 5V sai số 0.5℅ + 1V đến 5V sai số 0.5℅ D òng đi ện ra: 20Ma sai số 1℅ + 4mA t ới 20mA sai số 1℅ Đi ện áp t ại nhi ệt đ ộ l à 25 đ ộ: + 1V sai số 0.5℅ 0V đến 5V sai số 0.5℅ 1V đến 5V sai số 0.5℅ 34
  36. CHƢƠNG 2. CẤU TRÚC PHẦN MỀM CỦA PLC S7-400 2.1. PHÂN CHIA BỘ NHỚ Các vùng nhớ của PLC. - Vùng nhớ chương trình : Chứa chương trình cho người sử dụng có thể là RAM hay EEPRAM trong CPU hay trên thẻ nhớ. - Vùng nhớ làm việc : là RAM chứa chương trình do vùng nhớ chuyển qua. - Vùng nhớ hệ thống : phục vụ chương trình cho người dung, bao gồm timer, count hay vùng nhớ dữ liệu M. Cụ thể bộ nhớ của CPU S7-400 được chia ra làm 3 vùng chính. a) Vùng nhớ chương trình ứng dụng : Vùng nhớ được chia ra thành 3 miền. - OB: (Orangnisation Block ): Miền nhớ chương trình tổ chức. - FC: ( Function): Miền nhớ chương trình con được tổ chức thành các hàm có biế hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi. - FB: (Function Block): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành các hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với 1 khối chương trình khác . Các dữ liệu cần phải xây dựng thành 1 khối dữ liệu riêng ( gọi là DB _ Data Block ). b) Vùng chứa tham số của hệ điều hành và của chương trình ứng dụng . Vùng này được chia thành các miền khác nhau cụ thể là. - I (Process image input ): Miền bộ đệm các cổng dữ liệu vào số . Trước khi thực hiện chương trình PLC sẽ đọc tất cả các giá trị logic của tất cả các đầu vào và cất chúng vào vùng nhớ I.Chương trình ứng dụng chỉ lấy dữ liệu từ cổng vào từ bộ đệm I. 35
  37. - Q ( Proces image output ): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số . Kết thuác giai doạn thực hiện chương trình , PLC sẽ chuyển các giá trị logic của Q tới cổng ra số. - M: Miền các biến cờ . Chương trình ứng dụng sử dụng các vùng nhớ này để lưu các tham số cần thiết và có thể truy nhập vào nó theo bit M ,byte (MB), từ (W), hay từ kép (MD). - T: Miền nhớ phục vụ bộ thời gian bao gồm việc lưu trữ các giá trị thời gian đặt PV , giá trị thời gian tức thời cùng như giá trị logic đầu ra của bộ thời gian . -C:Miền nhớ phục vụ bộ đếm bao gồm việc lưu các giá trị đặt trước PV ,giá trị đếm tức thời CV, và giá trị đầu ra của bộ đếm. - PI: Miền địa chỉ của các cổng vào modul tương tự . - PQ; Miền địa chỉ cho các cổng ra cho các modul tương tự. c) Vùng chứa các khối dữ liệu: Vùngnày được chia thành 2 loại chính: - DB (Data Block ) : Miền chứa dữ liệu được tổ chức thành các khối. - L (Local Data Block ) : Miền chứa các dữ liệu địa phương được các khối chương trình FB,FC,OB tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tức thời và trao đổi dữ liệu của hình thức với các khối chương trình đã gọi. 2.2. VÒNG QUÉT CHƢƠNG TRÌNH PLV thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi 1 vòng lặp được gọi là 1 vòng quét. Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới vùng đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét chương trình đựoc thực hiện từ lệnh đầu tiên tới lệnh kết thúc của khối OB1. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dung của các bộ đệm Q tới các cổng ra số .Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi. 36
  38. Thời gian cần thiết để PLC thực hiện 1 vòng quét được gọi là thời gian vòng quét. Thời gian vòng quét là cố định 4. Chuyển dữ liệu từ 1. Nhập bộ đệm giữ liệu ảo ra từ ngoại ngoại vi vi vào bộ đệm 2. Thực 3.Truyền hiện thông và chương tự kiểm trình tra lỗ i Hình 2.1 : Vòng quét (scan) trong S7-400 1. Giai đoạn nhập giữ liệu từ ngoại vi. 2. Giai đoạn thực hiên chương trình. 3. Giai đoạn truyền thông và tự kiểm tra lỗi. 4. Giai đoạn chuyển từ bộ đệm ảo ra ngoại vi. 2.3. CẤU TRÚC CỦA CHƢƠNG TRÌNH Chương trình của S7-400 được lưu trong bộ nhớ của PLC ở vùng dành riêng cho chương trình và có thể được tạo lập ở hai dạng cấu trúc sau: 1.Lập trình tuyến tính : Toàn bộ chương trình điều khiển chương trình nằm trong một khối bộ nhớ. Cấu trúc này phù hợp với bài toán tự động nhỏ, không phức tạp.Khối phải đựoc chọn là khối OB1, là khối mà PLC luôn quét và thực hiện các lênh trong nó thưòng xuyên, từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng và quay lai. 37
  39. Lệnh 1 Vòng quét Lệnh2 OB Lệnh3 Hình 2.2 : Lập trình tuyến tính. 2. Lập trình có cấu trúc. Lập trình có cấu trúc là kỹ thuật cài đặt thuật toán điều khiển bằng cách phân chia nhỏ thành các khối chương trình con FC hay FB với một khối thực hiện một nhiệm vụ cụ thể của bài toán điều khiển chung và toàn bộ khối chương trình này lại đựoc quản lý thống nhất bằng một khối OB1.Trong khối OB1 có các lệnh thực hiện gọi những khối chương trình con theo thứ tự phù hợp với bài toán điều khiển đặt ra . Hoàn toàn tương tự, một nhiệm vụ điều khiển còn được chia nhỏ thành nhiều nhiệm vụ nhỏ và cụ thể hơn nữa , do đố 1 khối chương trình con cũng có thể đựoc gọi là khối chương trình con khác. Duy có 1 điều cấm kỵ là chương trình con không bao jìơ gọi đến chương trình chính .Ngoài ra nó còn hạn chế về ngăn xếp của các modul CPU không đựoc tổ chức chương trình con gọi lồng vào nhau quá số lần mà modul CPU đựoc sử dụng cho phép Để đơn giản trong trình bày, khi một chương trình con này được gọi một chương trình con khác, ta sẽ ký hiệu khối chứa lệnh gọi là khối mẹ và 38
  40. klhối đựoc gọi là khối con.Hình dưới đây mô tả quy trình thực hiện 1 lệnh gọi 1 khối con FC10 từ khối mẹ OB1. FC10 Chuyển FC10 vào Work memory, cấp phát local block và gán giá trị từ OB1 OB1 CallFC10 Trả tham trị về OB1 .Xoá FC10 và local block trong work memory BE Hình 2.3: Quy trình gọi khối con của OB1 Trong PLC S7-400 có 4 loại khối cơ bản . + Loại khối OB: Khối tổ chức và quản lý chương trình điều khiển. Có nhiều loại khối OB với chức năng khác nhau. + Loại khối FC: Khối chương trình với những chức năng riêng giống như 1 chương trình con hoặc 1 hàm ( chương trình có nhiều biến thức ). + Loại khối FB: Là loại khối FC đặc biệt có khả năng trao đổi 1 lượng dữ liệu lớn với các chương trình khác . + Loại khối DB: Là khối chứa các dữ liệu cần thiết để thực hiện chương trình. Các tham số do người dung tự đặt. 39
  41. 2.4. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PLC S7-400 có 4 loại ngôn ngữ lập trình cơ bản: + Ngôn ngữ “liệt kê lệnh”, ký hiệu STL ( Statement lits ). Đây là dạng ngôn ngữ lập trình thông thường của máy tính.Chương trình được ghép nối nhiều câu lệnh theo 1 thuật toán nhất định, mỗi lệnh chiếm 1 hàng và có cấu trúc chung “ câu lệnh + toán hạng “. + Ngôn ngữ “ hinh thang “, ký hiệu là LAD (Ladder logic ). Đây là dạng ngôn ngữ đồ hoạ thích hợp với người quen thiết kế mạch điều khiển logic. + Ngôn ngữ “hinh khối” , ký hiệu FBD (Function Block Diagram ). Đây cũng là kiểu ngôn ngữ đồ hoạ dành cho người có thói quen thiết kế mạch điều khiển số. Hình 2.3 : Ba kiểu ngôn ngữ lập trình cho S7-400. 40
  42. 2.5. CÂU LỆNH CỦA PHẦN MỀM PLC S7 - 400 Ngôn ngữ STL của S7-400. 1. Lệnh A/AN Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài của từ A/AN I/Q a.b AND/AND NOT M a.b Đầu vào/đầu ra 1*/2 L a.b Bit nhớ 1 /2 DBX a.b Bit vùng dữ liệu 2 DIX a.b Bit dữ liệu 2 c [d] Bit đối tượng dữ liệu 2 c [AR1,m] Bộ nhớ-gián tiếp,vùng-bên trong 2 Bộ đếm-ind,vùng-bên trong(AR1) 2 c [AR2,m] Bộ đếm-ind,vùng-bên trong(AR2) 2 vùng-đường giao(AR1) 2 [AR1,M] vùng-đường giao(AR2) 2 [AR2,M] Thông qua tham số 2 Tham số + Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - Yes - Yes Yes Kết quả - - - - - Yes Yes Yes 1 41
  43. 2. Lệnh O/ON Độ dài Lệnh Địa chỉ ID Mô tả của từ O/ON I/Q a.b AND/AND NOT M a.b Đầu vào/đầu ra 1*/2 L a.b Bit bộ nhớ 1 /2 DBX a.b Bit dữ liệu vùng 2 DIX a.b Bit dữ liệu 2 c [d] Bit đối tượng dữ liệu 2 c [AR1,m] Bộ nhớ-gián tiếp,khu vực- 2 bên trong 2 c [AR2,m] Bộ đếm-ind,khu vực-bên 2 trong(AR1) 2 [AR1,M] Bộ đếm-ind,khu vực-bên 2 [AR2,M] trong(AR2) 2 Tham số Khu vực-đường giao(AR1) Khu vực-đường giao(AR2) Thông qua tham số Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - Yes Yes Kết quả - - - - - 0 Yes Yes 1 42
  44. 3. Lệnh X/XN Độ dài Lệnh Địa chỉ ID Mô tả của từ X/XN I/Q a.b AND/AND NOT M a.b Đầu vào/đầu ra 1*/2 L a.b Bit bộ nhớ 1 /2 DBX a.b Bit dữ liệu vùng 2 DIX a.b Bit dữ liệu 2 c [d] Bit đối tượng dữ liệu 2 c [AR1,m] Bộ nhớ-gián tiếp,vùng-bên 2 trong 2 c [AR2,m] Bộ đếm-ind,vùng-bên 2 trong(AR1) 2 [AR1,M] Bộ đếm-ind,vùng-bên 2 [AR2,M] trong(AR2) 2 Tham số vùng-đường giao(AR1) vùng-đường giao(AR2) Thông qua tham số Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - Yes Yes Kết quả - - - - - 0 Yes Yes 1 43
  45. 4. Các lệnh bit logic tạo nhánh song song Lệnh Địa chi ID Mô tả Độ dài của từ A( AND dấu ngoặc trái 1 AN( AND NOT dấu ngoặc trái 1 O( OR dấu ngoặc trái 1 ON( OR NOT dấu ngoặc trái 1 X( Dành riêng OR dấu ngoặc 1 trái XN( Dành riêng OR NOT dấu 1 ngoặc trái Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - Yes - Yes Yes Kết quả - - - - - 0 Yes Yes 1 5. Lệnh ORing của AND Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài của từ O Công việc ORing của AND 1 có cách mắc theo định luật AND trước OR. Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - Yes Yes Kết quả - - - - - Yes 1 - Ýes 44
  46. 6.Lệnh logic sử dụng với TIMER và COUNTERS Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài của từ A/AN AND/AND NOT T f Timer 11)/2 T [e] Timer,bộ nhớ-định địa chỉ 2 gián tiếp C f Counter 11)/2 C [e] Counter,bộ nhớ,định địa chỉ 2 gián tiếp Timer Timer, counter.định địa chỉ 2 para.counter thông qua tham số. para Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - Yes - Yes Yes Kết quả - - - - - Yes Yes Yes 1 Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài của từ O/ON OR/OR NOT T f Timer 11)/2 T Timer,bộ nhớ-địa chỉ gián tiếp 11)/2 [e]C Counter, 2 F Counter,bộ nhớ-địa chỉ gián 2 C [e] tiếp Timer para Timer/counter,địa chỉ qua 2 Counter para tham số 45
  47. X/XN Chuyên biệt OR/ Chuyên biệt OR NOT Timer 2 T f Timer,bộ nhớ-địa chỉ gián tiếp 2 T Counter, 2 [e]C Counter,bộ nhớ-địa chỉ gián 2 F tiếp C [e] Timer para Bộ định thời chuyên biệt về 2 Counter para OR/bộ đếm(địa chỉ qua tham số) Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - Yes Yes Kết quả - - - - - 0 Yes Yes 1 Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài của từ A/AN ==0 AND/AND NOT 1 O/OR OR/OR-NOT X/XN EXCLUSIVE OR/ EXCLUSIVE-OR-NOT Kết quả=0 (A1=0 và A0=0) >0 Kết quả>0 1 (CC1=1 và CC0=0) <0 Kết quả <0 1 (CC1=1 và CC0=0) 46
  48. =0 Kết quả >=0 CC1=1 và 1 CC0=0) hoặc (CC1=0 và CC0=0) Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - Yes Yes - - Yes - Yes Yes Kết quả - - - - - Yes Yes Yes 1 7.Đánh giá điều kiện sử dụng AND/OR và EXCLUSIVE OR,tiếp tục Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài từ A/AN AND/AND-NOT 1 O/OR OR/OR-NOT X/XN EXCLUSIVE-OR/ UO EXCLUSIVE-OR/ Chỉ dẫn không có cấu trúc xử lí (CC1=1,CC0=0) OS AND OS=1 1 BR AND BR=1 1 OV AND OV=1 1 47
  49. Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện Yes Yes Yes Yes Yes Yes - Yes Yes Kết quả - - - - - Yes Yes Yes 1 8. Lệnh phát hiện sƣờn xung Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài từ FP/FN I.Q a.b Cực dương/cực âm được chỉ 2 M a.b báo bởi RLO =1.Bit địa chỉ 2 L a.b được chỉ dẫn cho bộ nhớ bit 2 DBX a.b 2 DIX a.b 2 c [d] 2 c 2 [AR1,m] 2 c 2 [AR2,m] 2 [AR1,m] 2 [AR2,m] Tham số Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - Yes - Kết quả - - - - - 0 Yes Yes 1 48
  50. 9.Lệnh SET, RESET. Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài từ S Cài đặt địa chỉ bit tới 1 11) R Cài đặt địa chỉ bit tới 0 11) I/Q a.b Vào/ra 2 M a.b Bộ nhớ bit 2 L a.b Vùng dữ liệu bit 2 DBX a.b Dữ liệu bit 2 DIX a.b Đối tượng dữ liệu bit 2 c [d] Bộ nhớ-gián tiếp,vùng-bên trong 2 c [AR1,m] bộ đếm-gián tiếp, vùng-bên 2 c [AR2,m] trong(AR1) 2 [AR1,m] bộ đếm-gián tiếp, vùng-bên 2 [AR2,m] trong(AR2) Tham số vùng-giao nhau(ẢR1) vùng-giao nhau(ẢR2) qua tham số Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - Yes - Kết quả - - - - - 0 Yes - 1 49
  51. 10.Lênh Đầu ra. Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài của từ = I/Q a.b Gán RLO 11)/2 M a.b Tới đầu vào/đầu ra 11)/2 L a.b Tới bit bộ nhớ 2 DBX a.b Tới vùng bit dữ liệu 2 DIX a.b Tới bit dữ liệu 2 c [d] Bộ nhớ-gián tiếp.vùng-bên 2 c trong 2 [AR1,m] Bộ đếm-gián tiếp. vùng-bên trong(AR1) 2 c Bộ đếm-gián tiếp. vùng-bên [AR2,m] trong(AR2) 2 Vùng giao nhau(AR1) 2 [AR1,m] Vùng giao nhau(AR2) 2 [AR2,m] Qua tham số Tham số Nội dung của thanh ghi trạng thái BIE A1 A0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - Yes - Yes Yes Kết quả - - - - - Yes Yes Yes 1 50
  52. 11.Lệnh TIMER Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài từ SP T f Khởi động Timer bằng xung trên biên 11) T [e] thay đỏi từ 0 tới 1 Timer para 2 SE T f Khởi động Timer bằng xung mở rộng 11) T [e] trên biên thay đỏi từ 0 tới 1 Timer para 2 SD T f Khởi động Timer bằng ấn ON chậm 11) T [e] trên biên thay đỏi từ 0 tới 1 Timer para 2 SS T f Khởi động Timer bằng ấn giữ lại ON 11) T [e] trên biên thay đỏi từ 0 tới 1 Timer para 2 SF T f Khởi động Timer bằng ấn OFF chậm 11) T [e] trên biên thay đỏi từ 0 tới 1 Timer para 2 Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - Yes - Kết quả - - - - - 0 - - 1 Cấu trúc timer,tiếp theo Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài của từ FR T [f] Bộ định thời kích hoạt cho khởi 11)/2 T [e] động lại trên thay đổi biên từ 0 tới 1 Timer para 2 R T [f] Khởi động lại timer 11)/2 T [e] Timer para 2 51
  53. Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - Yes - Kết quả - - - - - 0 - - 1 12.Lệnh COUNTER Giá trị đếm phải trong ACCU1_L trong dạng của mã BC Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dai của từ S C f Sự thiết lập của 11)/2 C [e] bộ đếm trên thay Counter đổi biên từ 0 tới 2 para 1 R C f Khởi động lại bộ đếm từ 0 khi 11)/2 C [e] RLO =1 Counter 2 para CU C f Độ lớn bộ đếm bởi 1 trên biên 11)/2 C [e] thay đổi từ 0 tới 1 Counter 2 para CD C f Độ giảm bộ đếm bởi 1 trên biên 11)/2 C [e] thay đổi từ 0 tới 1 Counter 2 para Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - Yes - Kết quả - - - - - 0 - - 0 52
  54. Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài của từ FR C f Kích hoạt bộ đếm trên biên 11)/2 C [e] thay đổi từ 0 tới 1 Counter para 2 Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - Yes - Kết quả - - - - - 0 - - 0 13. Lệnh load Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài của từ L Tải 11)/2 IB a Byte vào 11)/2 QB a Byte ra 2 PIB a Vùng byte vào2) 13)/2 MB a Bit nhớ byte 2 LB a Vùng byte dữ liệu 2 DBB a Byte dữ liệu 2 DIB a Ví dụ byte dữ liệu đưa về ACCU1 2 g [d] Bộ nhớ-gián tiếp,vùng-trong 2 g [AR1,m] Thanh ghi-gián tiếp,vùng-trong(AR1) 2 g [AR2,m] Thanh ghi-gián tiếp,vùng-trong(AR2) 2 B[AR1,m] Vùng-giao nhau(AR1) 2 B[AR2,m] Vùng –giao nhau(AR2) 2 tham số Qua thông số 2 53
  55. L Tải 11)/2 IW a Vào từ 11)/2 Ra từ QW 2 Phạm vi vào từ 2) PIW a 13)/2 Bit nhớ từ MW a 2 Vùng dữ liệu từ LW a 2 dữ liệu từ DBW a 2 ví dụ dữ liệu từ đưa về ACCU1-L DIW a 2 h [d] Bộ nhớ-gián tiếp,vùng-trong 2 h [AR1,m] Thanh ghi-gián tiếp,vùng-trong(AR1) 2 h [AR2,m] Thanh ghi-gián tiếp,vùng-trong(AR2) 2 W [AR1,m] Vùng-giao nhau(AR1) 2 W [AR2,m] Vùng –giao nhau(AR2) 2 tham số Qua thông số 2 L Tải 11)/2 Ida Vào từ kép 11)/2 QD a Ra từ kép 2 PID a Phạm vi vào từ kép 2) 13)/2 MD a Bit nhớ từ kép 2 LD a Vùng dữ liệu từ kép 2 DBD a dữ liệu từ kép 2 DID a ví dụ dữ liệu từ kép đưa về ACCU1 2 i [d] Bộ nhớ-gián tiếp,vùng-trong 2 i [AR1,m] Thanh ghi-gián tiếp,vùng-trong(AR1) 2 i [AR2,m] Thanh ghi-gián tiếp,vùng-trong(AR2) 2 D [AR1,m] Vùng-giao nhau(AR1) 2 D [AR2,m] Vùng –giao nhau(AR2) 2 Tham số Qua thông số 2 54
  56. L Tải k8 Hằng số 8bit đưa về ACCU1-LL 1 k16 Hằng số 16bit đưa về ACCU1-L 2 k32 Hằng số 32bit đưa về ACCU1 3 Tham số Hằng số tải đưa về ACCU1 2 L 2#n Hằng số nhị phân Tải 16 bit đưa về 2 ACCU1-L Hằng số nhị phân tải 32 bit đưa về 3 ACCU1 B#16#p Hằng số hecxa tải 8 bit đưa về 1 ACCU1-L L W#16#p Hằng số hecxa tải 16 bit đưa về 2 ACCU1-L DW#16#p Hằng số hecxa tải 32 bit đưa về 3 ACCU1 L „x‟ Đặc điểm tải 1 2 „xx‟ Đặc điểm tải 2 2 „xxx‟ Đặc điểm tải 3 3 „xxxx‟ Đặc điểm tải 4 3 L D#time value Tải IEC date 3 L S5T#time value Hằng số thời gian tải S7(16 bit) 2 L TOD#time value Hằng số thời gian tải IEC 3 L T#time value Hằng số thời gian tải 16bit 2 L C#count value Hằng số thời gian tải 32bit 3 L B#(b1.b2) Hằng số load counter(mã BCD) 2 L B#(b1,b2,b3,b4) Hằng số tải bằng byte(b1,b2) 2 Hằng số tải bằng 4byte(b1,b2,b3,b4) 3 L P# bit pointer Tải bit con trỏ 3 L L#integer Hằng số tải 32 bit nguyên 3 L Số thực Tải động-con trỏ số 3 55
  57. Sử dụng lệnh Load với Timer và Counter Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài của từ L T f Tải giá trị thời gian 11)/2 T (e) Thông số timer Tải giá trị thời gian(địa 2 chỉ qua thông số) L C f Tải giá trị đếm 11)/2 C (e) Thông số counter Tải giá trị đếm(địa chỉ qua 2 thông số) LC T f Tải giá trị thời gian trong 11)/2 T (e) BCD Thông số timer Tải giá trị thời gian trong 2 BCD(địa chỉ qua thông số) LC C f Tải giá trị đếm trong BCD 11)/2 C (e) Thông số counter Tải giá trị đếm trong 2 BCD(địa chỉ qua thông số) 56
  58. 14. Lệnh Transfer Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài của từ T Chuyển nội dung của ACCU1-LL IBa tới 11)/2 QB a Byte vào 11)/2 PQB a Byte ra 2 MB a Phạm vi byte ra2) 13)/2 LB a Bit nhớ byte 2 DBB a Vùng byte dữ liệu 2 DIB a Byte dữ liệu 2 Ví dụ byte dữ liệu g [d] Bộ nhớ-gián tiếp,vùng-trong 2 g [AR1.m] Thanh ghi-gián tiếp,vùng- 2 g [AR2.m] trong(AR1) 2 B [AR1.m] Thanh ghi-gián tiếp,vùng- 2 B [AR2.m] trong(AR2) 2 Tham số Vùng-giao nhau(AR1) 2 Vùng –giao nhau(AR2) Qua thông số T Chuyển nội dung của ACCU1-L tới IW Từ vào 11)/2 QW Từ ra 11)/2 PQW Từ ra ngoài cùng 2 MW Bit nhớ từ 13)/2 LW Vùng dữ liệu từ 2 DBW Dữ liệu từ 2 DIW Mẫu dữ liệu từ 2 57
  59. h [d] Bộ nhớ-gián tiếp,vùng-trong 2 h [AR1,m] Thanh ghi-gián tiếp,vùng- 2 h [AR2,m] trong(AR1) 2 W [AR1,m] Thanh ghi-gián tiếp,vùng- 2 W [AR2,m] trong(AR2) 2 Tham số Vùng-giao nhau(AR1) 2 Vùng –giao nhau(AR2) Qua thông số T Chuyển nội dung của ACCU1 tới Ida Từ kép vào 11)/2 QD a Từ kép ra 11)/2 PQD a Phạm vi từ kép ra 2 MD a Bit nhớ từ kép 13)/2 LD a Vùng Từ kép dữ liệu 2 DBD a Từ dữ liệu 2 DID a Ví dụ Từ kép dữ liệu 2 T i [d] Bộ nhớ-gián tiếp,vùng-trong 2 i [AR1.m] Thanh ghi-gián tiếp,vùng- 2 i [AR2.m] trong(AR1) 2 D [AR1.m] Thanh ghi-gián tiếp,vùng- 2 D [AR2.m] trong(AR2) 2 Tham số Vùng-giao nhau(AR1) 2 Vùng –giao nhau(AR2) Qua thông số 58
  60. 15. Lệnh LOAD và TRANSFER cho thanh ghi địa chỉ. Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài của từ LAR1 Tải nội dung từ . - ACCU1 AR2 địa chỉ Thanh ghi 2 DBD a từ kép dữ liệu DID a Ví dụ từ kép dữ liệu m Hằng số 32bit LD a Vùng dữ liệu từ kép MD a Bit nhớ từ kép trở về AR1 LAR2 Tải nội dung từ . - ACCU1 DBD a từ kép dữ liệu DID a Ví dụ từ kép dữ liệu M Hằng số 32bit LD a Vùng dữ liệu từ kép MD a Bit nhớ từ kép trở về AR2 TAR1 - Nội dung Transfer từ AR1 trong 1 AR2 ACCU1 1 DBD a địa chỉ Thanh ghi 2 2 DID a từ kép dữ liệu 2 LD a Ví dụ từ kép dữ liệu 2 MD a Vùng dữ liệu từ kép 2 Bit nhớ từ kép 59
  61. TAR2 Nội dung Transfer từ AR2 trong 1 - ACCU1 2 DBD a từ kép dữ liệu 2 DID a Ví dụ từ kép dữ liệu 2 LD a Vùng dữ liệu từ kép 2 MD a Bit nhớ từ kép CAR Chuyển đổi nội dung của AR1 1 và AR2 Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài của từ L STW Trạng thái tải từ trong ACCU1 Nội dung của thanh ghi trạng thái BIE A1 A0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - Yes - Yes Yes Kết quả - - - - - Yes Yes Yes 1 16. Các phép toán số nguyên(16 bit) Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài của từ +I Cộng 2 số nguyên(16 bit)(ACCU1- 1 L)=(ACCU1-L)+(ACCU2-L) -I Trừ 2 số nguyên từ liên tiếp(16 1 bit)(ACCU1-L)=(ACCU2-L)-(ACCU1-L) *I Nhân 2 số nguyên bằng liên tiếp(16 1 bit)(ACCU1)=(ACCU2-L)*(ACCU1-L) /I Chia 2 số nguyên bằng liên tiếp(16 1 bit)(ACCU1-L)=(ACCU2-L): (ACCU-L) 60
  62. Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - - - Kết quả - Yes Yes Yes Yes Yes - - - 17. Phép toán số nguyên (32 bit) Lệnh Địa chỉ Mô tả Độ dài ID của word +D Cộng 2 số nguyên(32 bit)(ACCU1- 1 L)=(ACCU2)+(ACCU1) -D Trừ 2 số nguyên từ liên tiếp(32 1 bit)(ACCU1)=(ACCU2)-(ACCU1) *D Nhân 2 số nguyên bằng liên tiếp(32 1 bit)(ACCU1)=(ACCU2)*(ACCU1) /D Chia 2 số nguyên bằng liên 1 tiếp(32 bit)(ACCU1)=(ACCU2)/(ACCU1 MOD Chia 2 số nguyên bằng liên 1 tiếp(32bit) và tải dư trong ACCU1:ACCU1)=dư của[(ACCU2):(ACCU1)] Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - - - Kết quả - Yes Yes Yes Yes - - - - 61
  63. 18.Phép toán với dấu phẩy động (32 bit) Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài của từ +R Cộng 2 số thực(32bits) 1 (ACCU1)=(ACCU2)+(ACCU1) -R Trừ 1 số thực từ liệt kê(32bits) 1 (ACCU1)=(ACCU2)-(ACCU1 *R Nhân 1 số thực bằng liệt 1 kê(32bits) (ACCU1)=(ACCU2)*(ACCU1 /R Chia 1 số thực bằng liệt kê 1 (32bits) (ACCU1)=(ACCU2)+(ACCU1 Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều - - - - - - - - - kiện Kết - - - - - - - - - quả 19.Phép toán với dấu phẩy động (32 bit) NEGR Phủ định số thực trong 1 ACCU1 ABS Từ đại lượng đặc trưng của số 1 thực trong ACCU1 Nội dung của thanh ghi trạng thái BIE A1 A0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - Yes - Yes Yes Kết quả - - - - - Yes Yes Yes 1 62
  64. 20.Phép toán bình phƣơng và căn bậc hai (32 bit) Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài của word SQRT Tính mục bình phương của 1 1 số thực trong ACCU1 SQR Dạng bình phương của số 1 thực trong ACCU1 Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - - - Kết quả - Yes Yes Yes Yes - - - - 21.Phép toán logarit(32 bit) Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài của word LN Dạnh bản chất logarit của 1 1 số thực trong ACCU1 EXP Tính đặc trưng hàm mũ của 1 1 số thực trong ACCU1 đến bờ(=2.71828) Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - - - Kết quả - Yes Yes Yes Yes - - - - 63
  65. 22.Phép toán lƣợng giác(32 bit) Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài word SIN Tính hàm sin của số thực ASIN Tính hàm arcsin của số thực COS Tính hàm cos của số thực ACOS Tính hàm arccos của số thực TAN Tính hàm tang của số thực ATAN Tính hàm arctang của số thực Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - - - Kết quả - Yes Yes Yes Yes - - - - 23.Phép toán với hằng số Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài trong words + i8 Cộng hằng số 8 bit 1 nguyên + i16 Cộng hằng số 16 bit 1 nguyên + i32 Cộng hằng số 32 bit 1 nguyên Nội dung của thanh ghi trạng thái BIE A1 A0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - Yes - Yes Yes Kết quả - - - - - Yes Yes Yes 1 64
  66. 24.Phép toán so sánh(16 bit nguyên) Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài trong words == ACCU2-L=ACCU1-L 1 ACCU2-L>ACCU1-L 1 >= ACCU2-L>=ACCU1-L 1 Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - - - Kết quả - Yes Yes 0 0 0 Yes Yes 1 25.Phép toán so sánh (32 bit nguyên) Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài trong từ ==D ACCU2-L=ACCU1-L 1 D ACCU2-L>ACCU1-L 1 >=D ACCU2-L>=ACCU1-L 1 Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - - - Kết quả - Yes Yes 0 - 0 Yes Yes 1 65
  67. 26.Phép toán so sánh(32 bit số thực) So sánh 32 bit số thực trong ACCU1 và ACCU2.RLO =1 nếu chế độ là thỏa mãn. Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài trong từ ==R ACCU2-L=ACCU1 1 R ACCU2-L>ACCU1 1 >=R ACCU2-L>=ACCU1 1 Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - - - Kết quả - Yes Yes Yes Yes 0 Yes Yes 1 27.Phép toán lệnh dịch chuyển Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài trong từ SLW1) Chuyển nội dung của 1 ACCU1-L tới bên trái.Định vị đó được trở thành tự do SLW 0 .15 được cung cấp với zeros SLD Chuyển nội dung của 1 ACCU1 tới bên trái.Định vị đó được trở thành tự do được 0 32 cung cấp với zeros SLD 66
  68. SRW1) Chuyển nội dung của 1 ACCU1-L tới bên phải.Định SRW 0 15 vị đó được trở thành tự do được cung cấp với zeros SRD Chuyển nội dung của 1 ACCU1 tới bên trái.Định vị SRD 0 32 đó được trở thành tự do được cung cấp với zeros SSI1) Chuyển nội dung của 1 ACCU1-L với dánh dấu tới SSI 0 .15 bên phải.Định vị đó được trở thành tự do được cung cấp với biểu tượng(bit 15) SSD 0 32 Chuyển nội dung của 1 SSD ACCU1-L với dánh dấu tới bên phải.Định vị đó được trở thành tự do được cung cấp với biểu tượng(bit 32) Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - - - Kết quả - YES 0 0 - - - - - 67
  69. 28.Phép toán quay Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài trong từ RLD Xoay nội dung của ACCU1 sang 1 RLD 0 .32 bên trái RRD Xoay nội dung của ACCU1 sang 1 RRD 0 .32 bên phải RLDA Xoay nội dung của ACCU1 1 bit tới qua trái chế độ mã bit CC1 RRDA Xoay nội dung của ACCU1 1 bit tới qua phải chế độ mã bit CC1 Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - - - Kết quả - YES YES YES - - - - - 30. Lệnh dịch chuyển và tăng, giảm nội dung thanh ghi Địa chỉ Lệnh Mô tả Độ dài trong từ ID CAW Cơ cấu đảo chiều bậc của byte trong 1 ACCU1-l CAD Cơ cấu đảo chiều bậc của byte trong 1 ACCU1 TAK Hoán đổi nội dung của ACCU1 và 1 ACCU2 ENT Nội dung của ACCU2 và ACCU3 đã bị 1 thay đổi tới ACCU3 và ACCU4 LEAVE Nội dung của ACCU3 và ACCU đã bị 1 thay đổi tới ACCU2 và ACCU3 PUST Nội dung của ACCU1 và 1 ACCU2.ACCU3 đã bị thay đổi tới ACCU2.ACCU3 và ACCU4 68
  70. Địa chỉ Lệnh Mô tả Độ dài trong từ ID POP Nội dung của ACCU2 và 1 ACCU3,ACCU4 đã bị thay đổi tớiACCU1, ACCU2 và ACCU3 INC k8 Độ tăng ACCU1-LL 1 DEC k8 Độ giảm ACCU1-LL 1 31.Lệnh chuyển đổi kiểu dữ liệu Độ dài Lệnh Địa chỉ ID Mô tả trong từ BTI Chuyển đổi nội dung của ACCU1-L 1 từ BCD (0 tới +-999)tới số nguyên 16bit BTD Chuyển đổi nội dung của ACCU1-L 1 từ BCD (0 tới +-9999999)tới số nguyên kép DTR Chuyển đổi nội dung của ACCU1-L 1 từ số nguyên kép tới số thực (32bit) ITD Chuyển đổi nội dung của ACCU1-L 1 từ số nguyên (16bit) tới số nguyên kép (32bit) Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - - - Kết quả - - - - - - - - - 69
  71. 32.Lệnh chuyển đổi kiểu dữ liệu ITB Chuyển đổi nội dung của ACCU1-L từ 1 số nguyên(16bit) tới BCD từ 0 tới +-999 DTB Chuyển đổi nội dung của ACCU1-L từ 1 số nguyên kép(16bit) tới BCD từ 0 tới +- 9999999 Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - - - Kết quả - - - YES YES - - - - 33. Lệnh gọi khối Độ dài Lệnh Địa chỉ ID Mô tả trong từ CALL FB q,DB q Cuộc gọi bắt buộc của FB,với tham số thay đổi 11)/2 CALL SFBq,DBq Cuộc gọi bắt buộc của SFB,với tham số thay đổi 2 CALL FC q Cuộc gọi bắt buộc của hàm,với tham số thay đổi 11)/2 CALL SFC q Cuộc gọi bắt buộc của SFC,với tham số thay đổi 2 UC FB q Cuộc gọi bắt buộc của khối,với tham số ra thay đổi 11)/2 FC q Bộ nhớ-cuộc gọi FB gián tiếp 2 FB[e] Bộ nhớ-cuộc gọi FC gián tiếp 2 FC[e] Cuộc gọi FB/FC qua tham số 2 Tham số CC FB q Điều kiện cuộc gọi của khối mà không chuyển 11)/2 FC q đổi tham số 2 FB[e] Bộ nhớ-cuộc gọi FB gián tiếp 2 FC[e] Bộ nhớ-cuộc gọi FC gián tiếp 2 Tham số Cuộc gọi FB/FC qua tham số 70
  72. Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - - - Kết quả - - - - 0 0 1 - 0 34.Lệnh kết thúc khối Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài trong từ BE Khối cuối 1 BEU Khối cuối,tuyệt đối 1 Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - - - Kết quả - - - - 0 0 1 - 0 BEC Khối cuối tuyệt đối nếu RLO=1 Trạng thái cho:BEC BR CC1 Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - Yes - Kết quả - - - - YES 0 1 1 0 35.Lệnh nhảy Lệnh Địa chỉ ID Mô tả Độ dài trong từ JU LABEL Bước nhảy vô điều kiện 11)/2 Nội dung của thanh ghi trạng thái BIE A1 A0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - Yes - Yes Yes Kết quả - - - - - Yes Yes Yes 1 71
  73. Lệnh nhảy JC LABEL Bước nhảy nếu RLO=1 11)/2 JCN LABEL 2 Bước nhảy nếu RLO=0 Nội dung của thanh ghi trạng thái BIE A1 A0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - Yes - Kết quả - - - - - 0 1 1 0 JCB LABEL Bước nhảy nếu RLO=1 2 Lưu RLO trong bit BR JNB LABEL Bước nhảy nếu RLO=0 2 Lưu RLO trong bit BR Nội dung của thanh ghi trạng thái BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC Điều kiện - - - - - - - Yes - Kết quả - - - - - 0 1 1 0 72
  74. CHƢƠNG 3. NGHIÊN CỨU BỘ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG ATS 3.1. KHÁI QUÁT CHUNG 1. Khái niệm ATS là thiết bị tự động chuyểen đổi nguồn ( Automatic Transfer Switch ) dùng đẻ chuyển nguồn chính sang nguồn dự phòng khi nguồn chính sảt ra trạng thái lỗi . Nguồn chính xảy ra lỗi như mất pha, mất nguồn, ngược thứ tự pha, điện áp cao hay thấp hơn giá trị cho phép vv.Nếu nguồn dự phòng lấy từ nguồn lưới khác thì ta có ATS loại lưới – lưới .Nếu nguộn dự phòng là lấy từ máy phát thì ta có loại ATS lưới – máy phát, hoặc lưới – lưới máy phát . 2. Đặc điểm chung. - Đựoc sử dụng trong mạng 3 pha 4 dây hoặc mạng 1 pha. - Cho phép chọn nguồn ưu tien trong hệ thống mạng điện có nhiều nguồn. - Tuỳ chọn chế đọ điều khiển là xung( Impule ) hay dạng mức. - Giám sát thấp áp hoặc quá áp của nguồn điện chính hay nguồn dự phòng. - Giám sát tần số của nguồn điện lưới chính và nguồn dự phòng. - Lập trình các timer trì hoãn, khởi động chuyển mạch hay tắt máy phát. - Lập trình hoạt động theo thời gian ngày hay đêm, ngày nghỉ , tuần , tháng, năm. - Hiển thị các thông số (tần số , điện áp )của nguồn chính và nguồn dự phòng dùng LCD. - Hiển thị các trạng thái nguồn điện, chỉ báo sự cố , trạng thái test. - Nguồn điện hoạt động từ điện áp 160VAC tới 250VAC tần số 50Hz, không dùng Accu hoặc UPS. - Tích hợp đồng bộ thời gian thực, thời gian hoạt động 2 tháng nếu mất toàn bộ nguồn điện chính và nguồn dự phòng. 73
  75. 3. Chức năng cơ bản của bộ ATS. - Tự động chuyển nguồn khi mất điện . - Tự động khởi động máy phát khi mất điện lưới . - Qúa trình khởi động máy phát nếu có sự cố về lưới thì dừng việc khởi động và đưa ra tín hiệu cảnh báo. - Thực hiện quá trình kiểm tra điện áp nếu đạt yêu cầu thì thựuc hiện đóng tải. - Bảo vệ mất pha, quá áp hay quá tải. 3.2. Phân loại và nguyên lý điều chỉnh. 1. Phân loại. Dựa vào lưói điện dự phòng mà ATS được chia ra làm hai loại chính như sau. + ATS lưới – lưới .Nếu nguồn điện dự phòng là đựoc lấy từ lưới điện khác. + ATS lưới – máy phát. Nếu nguồn điện dự phòng là được lấy từ máy phát điện. 2. Nguyên lý điều chỉnh. Với ATS lưới – lưới, quá trình diễn ra như sau: nguồn điện lấy từ lưới I và lưới II. Mạch hoạt động hai chế độ bằng tay hoặc tự động. Khi lưới I bị mất điện thì lưới II được đưa vào hoạt động. SW2 Lưới I Lưới II Tự động 6 21 N R1 S1 T1 N R2 S2 T2 TR1 Bằng tay + CB2 N CB1 1 2 C C +VCC FS4 A A 19V 5 4 8 2 3 4 5 6 2 3 4 5 6 FS1 1 1 6 FS1 7 Bộ điều khiển ATS hoặc AMF K1 K2 Cont 3 1 2 3 4 5 6 Cont 4 1 2 3 4 5 6 17 18 11 7 8 Run +Batt Start 12 10 Đến máy phát R3S3 T3 N L14 16 7 8 16 15 L2 L2 L2 K1 K2 L4 N Lưới I Lưới II Tải lấy từ Tải lấy từ lưới điện máy phát Hình 3.1: Mạch động lực ATS lưới - lưới. 74
  76. Với ATS lưới – máy phát, quá trình xảy ra phức tạp hơn loại ATS lưới - lưới vì có thêm bộ phận khởi động, máy nổ được khởi động, điện áp máy phát được thành lập. Nếu chất lượng điện áp máy phát đảm bảo, bộ phận so sánh cấp tín hiệu cho bộ ĐK và chuyển mạch (CM) tác động, chuyển mạch từ lưới (I) qua máy phát. Thời gian chuyển nguồn từ máy lưới điện sang máy phát trong khoảng thời gian rất ngắn (2 đến 5 giây). Khi đó có điện áp máy p, máy phát chạy không tải một thời iân để làm mát ( 3 đến 10 phút) rồi sau đó tự tắt. Tải CD CM L1 L1 Nguồn L2 L2 Nguồn máy L3 L3 lưới phát N-1 N-2 Cắt trung tính nếu cần Mạch được chọn theo nguồn điện áp xoay chiều CS CS + Tín hiệu - khởi Đóng công tắc Đóng công tắc động đến + Tín hiệu tơ máy phát tơ chính máy phát - khởi động Hình3.2: Mạch động lực ATS lưới – máy phát. Quá trình hoạt động: Quãng thời gian t1 từ thời điểm mất lưới đến khi máy phát điện khởi động với thời gian ngắn khoảng từ 1 đến 5 giây. Khi điện áp máy phát đạt cỡ 0,8Uđm, bộ đếm thời gian trong bộ so sánh phía máy phát bắt đầu tính thời gian và sau khoảng thời gian t2 ( khoảng từ 1 đến 25 giây), để kiểm tra xem điện lưới có điện trở lại không nếu lưới không có điện thì tải được chuyển cho máy phát hoặc có thể đóng tải trước nếu ta có sử dụng bộ AVR để ổn định điện áp khi có tải với điện áp thấp hơn điện áp định mức. Sau đó máy phát chạy để thay thế điện lưới. Đến khi có điện lưới thì t3 là khoảng thời gian từ khi lưới phục hồi đến khi tải được chuyển từ máy phát về lưới chính t3 =(3 giây đến 2 phút). Thời gian này dài hơn để khẳng định chắc chắn lưới điện đã phục hồi ổn định. 75
  77. Thời gian t4 là thời gian chạy không tải của máy phát điện, chủ yếu làm nguội máy phát điện, t4=(1 đến 2 phút). Đặc biệt là tất cả các thời gian trên có thể dễ dàng thay đổi qua các nút đặt thời gian. Bộ khởi động động cơ máy phát điện có đặc điểm như sau: nếu khởi động một lần thành công, nó trở lại về trạng thái chờ ban đầu. Nếu khởi động lần một không thành công thì sau thời gian khởi động khoảng từ 3 đến 4 giây máy phát được khởi động lần hai. Nếu khởi động lần hai không thành công thì sau thời gian khởi động khoảng từ 3 đến 4 giây máy phát được khởi động lần ba. Nếu khởi động ba lần không thành công thì sẽ có tín hiệu cảnh báo ra ngoài cho người sử dụng biết và thiết bị sẽ tự động khoá lại, không khởi động nữa. Nếu khởi động ba lần mà lần một hoặc lần hai mà thành công thì thiết bị sẽ tự động khoá lại, không khởi động nữa và máy phát chạy khoảng thời gian là 20 giây xem có điện lưới trở lại không rồi đóng công tắc tơ lại ngắt lưói khỏi hệ thống và máy phát hoạt động. 3.3. Cấu trúc của bộ ATS. Cấu trúc của bộ ATS được chia thành các khối sau: - Khối nguồn điều khiển. - Khối tạo điện áp mẫu. - Khối bảo vệ thấp áp mất pha hay cao áp. - Khối chấp hành. - Khối tạo thời gian trễ. 76
  78. khối nguồn điều khiển đầu vào khối tạo khối bảo vệ khối tạo điện áp ba điện áp thấp áp mất khối thời gian trễ pha mẫu pha vv chấp hành Tín hiệu điều khiển Hình 3.3 : Sơ đồ khối cấu trúc của bộ ATS Giới thiệu chức năng của các khối như sau. - Khối tạo điện áp mẫu: Đầu vào là tín hiệu điện áp ba pha xoay chiều đầu ra là tín hiệu điện áp mẫu một chiều. Có chức năng lấy tín hiệu điện áp ba pha chỉnh lưu đưa vào mạch so sánh - Khối nguồn điều khiển: Đầu vào là điện áp của một pha bất kì đầu ra là điện áp một chiều cung cấp nguồn một chiều cho mạch điều khiển , đồng thời tạo ra điện áp chuẩn để so sánh - Khối bảo vệ thấp áp, mất pha, cao áp đầu vào là hai tín hiệu điện áp chuẩn và mẫu để so sánh và đưa ra tín hiệu điều khiển đến khối chấp hành. - Khối chấp hành đầu vào là nguồn nuôi và hai tín hiệu điều khiển được đưa tới hai khối bảo vệ áp và khối thời gian, đầu ra là tín hiệu điều khiển động cơ đề, động cơ gạt le, công tắc tơ - Khối thời gian đầu vào là nguồn nuôi còn đầu ra là tín hiệu điều khiển đến khối chấp hành 77
  79. 3.4. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN ATS ĐIỂN HÌNH 1. Mô tả: 1.1 Mô tả phần mặt trước: Hinh3.4: Hình vẽ mô tả mặt trước của bộ điề khiển ATS. 1- ESC: nút thoát. 2- Nút Enter. 3- LCD màn hình hiển thị các thông số. 4- Power: chỉ thị nguồn hoật động. 5-“+” : Dấu cộng , nút ấn tăng giá trị. 6-“-“ : Dấu trừ, nút ấn giảm giá trị. 7- Fault: Chỉ thị có sự cố xảy ra. 8- LINE2: Chỉ thị nguồn thứ 2 bình thường 9- Led: Chỉ thị Switch đóng nguồn LINE2. 10- LINE 1: Chỉ thị nguồn thứ 2 bình thường. 11- Chỉ thị Switch đóng nguồn LINE1 78
  80. 12- Chỉ thị hiện ở mode lập trình. 13- Auto: Chỉ thị mode auto. 14-LOAD: Chỉ thị nguồn đi ra tải. 15- Control: Chỉ thị test bằng tay. 16-Test on load: Chỉ thị test hệ thống có mang tải. 17- Test off load: Chỉ thị test hệ thống không tải . 18- MODE: Nút chọn chế độ làm việc. 19- TEST: Nút test hoạt động hệ thống. 2 Mặt sau. Hình 3.5: Hình vẽ mô tả mặt sau của bộ điều khiển ATS. L1,L2,L3: Mạng 3 pha 4 dây của LINE 1: G1: Dây pha thư nhất của máy phát hoặc LINE2: 1-2 O-POSI tiếp điểm chuyển mạch Switch ATS sang vị trí 1:( đùng nguồn LINE1): 3-4 O-POS0, tiếp điểm chuyển sang vị trí Switch ATS sang vị trí 0(cắt tải ra khởi nguồn): 5-6 O-POSII. tiếp điểm chuyển sang vị trí Switch ATS sang vị trí II (dung nguồn LINE2): 7-8 O-OP2 tiếp điểm ra phụ trợ theo yêu cầu của người sử dụng: 79
  81. 9-10 O-GEN: tiếp điểm ra khởi động máy phát loại ON/OFF:thường hở: 11-12 Không sử dụng: 13 I-OPSI tiếp điểm nhập trạng thái Switch đang ở vị trí 1(LINE1 đã đóng tải) 14 I-OPS0 tiếp điểm nhập trạng thái Switch đang ở vị trí 0( Tải được cắt ra khỏi LINE1 ,LINE2): 15 I-OPSII tiếp điểm nhập trạng thái Switch đang ở vị trí 2(LINE2 đã đóng tải): 16 I-OPI Tiếp điểm nhập tuỳ chọn the yêu cầu của người sử dụng: 17 I-OP2 tiếp điểm nhập tuỳ chọn theo yêu cầu của người sử dụng: 18 I-OPCOM, điểm đấu dây chung cho tất cả các đầu đấu: 2. Tính năng và các thông số kỹ thuật của bộ điều khiển ATS. a)Tính năng Giám sát nguồn điện, điện áp và tần số:: + Cho phép cài đặt hoạt động trên mạng :3 pha 4 dây ( 3 PH ) hoặc 1 pha ( 1 PH ): + Xét nguồn ưư tiên khi chạy ở chế độ tự động: + Tầm cài đăt mức điện áp hoạt động điịnh mức của bộ điều khiển :200VAC đến 240VAC: + Giám sát mức điện áp từng pha của nguồn điện chính và nguồn dự phòng. Tầm cài đặt thấp áp từ 80 tới 90℅ , quá áp từ 102 tới 115℅ so với điện áp định mức. + Cài đặt tần số điịnh mức của nguồn điện :50Hz. + Giám sát tần số của nguồn điện chính và nguồn dự phòng: Tầm cài đặt thấp tần số từ 40 tới 49 Hz và quá tần số từ 51Hz tới 60Hz: Các timer lập trình được: +Timer trì hoãn khởi động máy phát .(T1-TDNE). Đảm bảo bỏ qua sự cố mất điện hoặc giao động nhất thời của nguồn điện chính .Timer được kích hoạt khi nguồn điện chính bị mất , nuế nguồn điện 80
  82. chính có lại trong lúc timer dang chạy thì nó sẽ tự reset lại. Trong khoảng thời gian náy bộ ATS controller được cung cấp từ nguồn nội bê trong, vì vậy không cần dung tới bộ UPS hay bộ Accu ung cấp them bên ngoài , nguồn nội duy trì trong 3 phút. Tầm cài đặt (T1- TDES) :0 tới 60giây (Mặc định là 5s): + Timer trì hoãn từ chuyển mạch từ nguồn chinhs sang nguồn dự phòng ( T2-TDNE). Đảm bảo nguồn dự phòng đã hoạt động ổn định . Timer tính từ lúc nguồn dự phòng đã sẵn sàng. Tầm cài đặt (T2-TDNE):0 tới 60s ( Mặc điịnh 5s). + Timer trì hoãn về vị trí “0” khi chuyển từ mạch nguồn chính sang nguồn dự phòng.(T3-TONF). Tầm cài đặt (T3-TONF) 0 tới 20s (Mặc định 0s). + Timer trì hoãn mạch nguồn từ nguồn dự phòng sang nguồn chính(T4- TDEN) Đảm bảo sự ổn định của nguồn điện chính trứoc khi thực hiện chuyển mạch .Timer tính từ lúc có nguồn điện chính trở lại . Tầm cài đặt (T4-TDNE) :0 tới 30 min .(Mặc định :2 min). +Timer trì hoãn chuyển mạch về vị trí “0” khi chuyển mạch từ nguồn dự phòng sang nguồn điện chính (T5-TONR). Tầm cài đặt (T5-TONR) :0 tới 20s (Mặc định :0s ). + Timer trì hoãn tắt máy phát (cool-down) (T6-TDEC). Cho phép máy phát tiếp tục hoạt động chạy không tải sau khi transfer Switch đã chuyển sang nguồn điện chính . Tầm cài đặt :0 tới 30min .(Mặc định :4min) Lập trình thời khoá biêu hoạt động + Cho phép thiết lập thời gian hoạt đông trong ngày ( thời gian bắt đầu và thời gian kết thúc). 81
  83. Bộ ATS sẽ ngừng hoạt động khi nằm ngoài khoảng thời gian hoạt động này. + Tự động kiểm tra sự hoạt động của máy phát ( hoặc nguồn dự phòng) theo lịch. Cài đặt thời gian kiểm tra trong tuần : Khoảng thời gian cố định 1 tuần 1 lần , với 1 ngày 1 lần, gời vàkhoảng thời gian hoạt động; Cài đặt kiểm tra hoạt động trong tháng :Một lần 1 tháng , với ngày trong tháng , giờ khoảng thời gian hoạt động. Thiết lập kiểm tra với hoạt động có tải hoặc không tải : + Kiểm tra hoạt động của máy phát bằng tay . Cho phép người vận hành kiểm tra hoạt động của máy phát ( hoặc nguồn dự phòng) với các chế độ có tải hoặc không có tải. Năm ngõ ra tín hiệu điều khiển . + O-GEN(9-10) : ngõ ra tiếp điểm khởi động máy phát kiểu ON/OFF, thường hở (NO). + O-POSSI(1-2) : ngõ ra tiếp điểm chuyển mạch sang nguồn mạch chính.Lập trình kiểu ngõ ra Impulse mode hoặc contactor mode. + O-POSII(5-6) : ngõ ra tiếp điểm chuyển mạch sang nguồn dự phòng.Lập trình chọn kiểu ngõ ra Impulse hoặc contactor mode. + O-POSO(3-4) :ngõ ra tiếp điểm chuyển mạch sang vị trí OFF. Lập trình chọn kiểu ngõ ra Impulse mode hoặc contactor mode. + O-OP2(7-8) : ngõ ra tiếp điểm phụ, cho phép cài đặt thực hiện 1 số các chức năng: - Cảnh báo chuyển mạch không thành công : Cảnh báo xảy ra khi đã có tín hiệu chuyển mạch rồi mà Transfer Switch vẫn không chuyển như vậy có thể lỗi do phần cơ khí hay môtơ của Transfer Witch. - Chỉ có nguồn điện áp chính đã sẵn sang( tương tự đèn LED LINE- 1)(L1A). - Cảnh báo nguồn dự phòng đã sẵn sàng(tương tự đèn LED LINE-2) (L2A). 82
  84. Ba ngõ vào vị trí thông tin chuyển mạch . + I-POSI (13-18):Transfer Switch đang ở vị trí 1: + I-POS0 (14-18): Transfer Switch đang ở vị trí “0”: + I-POSII (15-18): Transfer Switch đang ở vị trí II: Hai ngõ vào tìn hiệu điều khiển : + I-OP1(16-18), I-OP2(17-18):Dạng tiếp điểm, tuỳ theo lập trình mỗi ngõ thực hiện 1 chức năng: - Nhận thông tin từ nguồn dự phòng đã sẵn sàng (dạng tiếp điểm )(L2A). - Điều khiển chuyển mạch từ xa (Remote Transfer Control –RMT). Cho phép chuyển mạch từ nguồn điện chính sang nguồn dự phòng trước khi timer (T2-TDNE) kết thúc: - Test có tải từ xa. Bắt đầu thực hiện chuyển mạch khi ngõ vào có tín hiệu tích cực , khi ngõ vào không tích cực bộ chuyển mạch chuyển về vị trí ban đầu - Test không có tải từ xa.Bắt đầu thực hiện khi có ngõ vào tích cực . b) Thông số kỹ thuật: Nguồn cung cấp cho ATS Controller: + Từ nguồn điện chính (L1,L2,L3,N): 280VAC max: + Từ nguồn dự phòng (G1,N):280VAC max: + Từ nguồn nội (bên trong ATS Controller ):Duy trì 3 phút khi mất điện nguồn chính và nguồn dự phòngchưa kịp khởi động : Đặc biệt, ATS Controller không dung UPS và Accu bên ngoài: Nguồn cung cấp cho đồng hồ thời gian thực(Real Time Clock): + Từ nguồn điện chính hoặc nguồn dự phòng. +Từ nguồn nội khi không có nguồn điện chính và dự phòng, thời gian duy trì là hai tháng . 83
  85. Tiếp điểm Relay. + Tiếp điểm khởi động máy phát :Relay,2A/30VDC,1A/125VAC: + Tiếp điểm O-POS0,O-POSI.O-POSII,Relay thường, 2A/24VDC, 1A/125VAC. + Tiếp điểm phụ O-OP2:Relay, 2A/30VDC,1A/125VAC. Các ngõ vào lập trình được: ( I-POS0,I-POSII,I-OPI,I-OP2):Tín hiệu dạng tiép điểm .Ngõ vào chung của các ngõ vào lập trình được làI-OPCOM. Lưu ý: Không được kết nối bất cứ nguồn điện nào với các ngõ vào này. 3.5. CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3.5.1.Giới thiệu sơ đồ kết nối dây dùng cho contactor. MAINS SUPPLY A L1 L2 L3 N Command 1 b2 F1, F2 : fuse 2A, 230 VAC F1 B Command 2 a2 A N G1 L3 L2 L1 L1 ATS CONTROLLER L2 LOAD L3 COM I-OP2 I-OP1 I-POSII I-POSIO I-POSI O-GEN O-OP2 O-POSII O-POS0 O-POSI 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 B F2 b1 a1 K G1 G2 G3 N + GEN K _ COM Input Input Option option option Signal to start 2 1 Generator Hình 3.6. Sơ đồ kết nối của bộ điều khiển ATS 84
  86. Trong sơ đồ mạch ATS được chia ra làm hai thành phần chính : a) Phần mạch lực: Phần mạch lực bao gồm mạch nguồn điện chính đó là MAINS SUPPLY : Mạch cung cấp điện chủ đạo cho tải trong suốt quá trình làm việc, đây là mạch điện 3 pha 4 dây L1,L2,L3,N có trung tính nối chung với trung tính của nguồn dự phòng. Các cầu chi` F1 dùng với muc đích bảo vệ khi hệ thống xảy ra quá tải, hay ngắn mạch. Contactor A dùng để đóng cắt mạch điện cho tải đựoc cung cấp điện từ nguồn điện chính.Contactor A nay cần đảm bảo liên động an toàn với contactor B phía nguồn điện dừ phòng để tránh hiện tượng trong cùng 1 thời gian cả hai nguồn điện đều được cung cấp cho tải. Phần mạch lực phía nguồn dự phòng là nguồn điện từ máy phát GEN .Đây là máy phát điện xoay chiều 3 pha 4 dây với các pha G1,G2,G3, N.Nguồn này chỉ được đưa vào sử dụng khi nguồn điện chính xảy ra sự cố và làm việc trong khoảng thời gian khắc phục sự cố phía nguồn điện chính. Thiết bị đóng cắt phía nguồn điện dự phòng là contactor B. Contactor được liên động với A cả về điện và cơ khí. Cả hai contactor này đều được điều khiển bởi bộ ATS phát ra. a) Phần mạch điều khiển Bộ ATS là thiết bị điều khiển chủ đạo, nó có nhiêm vụ giám sát các thông số kỹ thuật phía nguồn điện chính và nguồn dừ phòng để đưa ra các tín hiệu điều khiển hợp lý nhằm cung cấp nguồn cho tải an toàn tin cậy và hiệu quả. Các cuộn dây A, B là các cuộn dây tương ứng của các contactor AvàB. Việc cấp điên cho các cuộn dây này được lấy từ bộ điều khiển ATS, cả hai cuộn dây không được phép cấp nguồn đồng thời. Các tiếp điểm tương ứng là a1, a2, b1. b2 là các tiếp điểm phụ của A và B. Với a2,b2 dùng để liên động khoá chéo về điện cho 2 cuộn dây, a1,b1 dùng làm tín hiệu phản hồi đưa về nhằm mục đích báo rằng các contactor đã tác động. 85
  87. K là cuộn dây dùng điều khiển củ đề máy phát điện với tiếp điểm thường hở tương ứng: Tín hiệu đề máy phát được lấy từ cặp tiếp điểm O-GEN ( 9,10 ). Chân tín hiệu (1,2) dùng để điều khiển contactor A. Chân tín hiệu (5,6) dùng để điều khiển contactor B. Chân tín hiệu (3,4) dùng báo vị trí “0”. Chân tín hiệu ( 7 ) dùng tuỳ chọn đầu ra Chân tín hiệu ( 8) dùng làm chân COM Chân tín hiệu ( 9,10 ) dùng đề máy phát điện. Chân tín hiệu ( 16 ) dùng tuỳ chọn đầu vào2 Chân tín hiệu ( 17 ) dùng tuỳ chọn đầu vao 1 Chân tín hiệu ( 18 ) dùng làm chân COM Chân tín hiệu ( 15 ) dùng làm phản hồi của contactor B Chân tín hiệu ( 13 ) dùng làm phản hồi của contactor A Ngoài ra các chân L1,L2,L3,N là các chân cấp nguồn đầu vào của bộ ATS lấy từ lưới điện chính. 3.5.2. Nguyên lý làm việc của bộ chuyển nguồn ATS: Bộ ATS được chia ra làm 3 quá trình làm việc như sau. + Giai đoạn 1: Khởi động và kiểm tra các thông số phía nguồn điện chính. + Giai đoạn 2: Qúa trình tự động đề máy phát điện sẵn sàng cấp nguồn cho tải từ lưới điện nguồn dự phòng. + Giai đoạn 3: Kiểm tra các thông số yêu cầu phía nguồn điện dự phòng từ máy phát. a) Giai đoạn 1: Ta cấp nguồn cho bộ ATS lấy từ nguồn điện chính, khởi đông bộ ATS vào làm việc.Lúc này ATS sẽ tự động kiểm tra các thông số của lưói điện chính như là dòng điện, điện áp hay tần số. Các giá trị này được so với các giá trị định mức tương ứng nuế đạt bằng giá trị định mức thì đạt yêu cầu và có thể sẵn sàng đóng nguồn điện chính vào cho tải. Trước khi đóng máy cắt phía 86
  88. nguồn điện chính thì bộ thời gian đếm với khoảng thời gian t1 nhằm mục đích là các giá trị đó đựoc ổn đình hay chưa. Ngoài ra, khi đóng máy cắt A phía nguồn điện chính cũng cần phải thoả mãn là máy cắt phía nguồn điện dự phòng phải đựoc mở ra an toan nhăm để tránh hiện tượng trong cùng1 thời gian tải đựoc cấp nguồn đồng thời từ hai lưới điện. b) Giai đoạn 2: Đây là giai đoạn cấp tín hiệu đề máy phát điện. Trong quá trình làm việc của tải được cung cấp điện từ nguồn điện chính mà có xảy ra 1 sự cố nào đó như mất pha, quá áp, quá dòng vv thì bộ chuyển nguồn ATS sẽ tự đông phát ra tín hiệu đề máy phat điên để sẵn sàng đưa lưói điện dự phong vào làm việc.Bộ khởi động máy phát có đặc điểm sau; Nếu khởi đọng 1 lần mà thành công, nó sẽ trở về trạng thái chờ ban đầu. Nếu khởi động 1 lần mà không thành công thí bộ đếm thời gian sẽ đếm trong 1 khoảng thời gian 3 đến 4 giây rồi mới tiếp tục khởi động lần 2, nếu khởi đông lần 2 không được rồi sẽ đến lần 3. Sau khi khởi động máy phát 3 lần mà khồg thành công thì bộ ATS sẽ tự động phát tín hiệu cảnh báo ra bên ngoài cho người vận hành biết để khắc phục sự cố. Và lúc này bộ ATS sẽ tự động khoá lại. c) Giai đoạn 3: Kiểm tra các thông số của lưới điện dự phòng để sẵn sàng cấp điện từ nguồn dự phòng cho tải. Sau khi máy phát được đề nổ thành công và chạy trong 1 khoảng thời gian cho tới khi điện áp ổn định với mức điện áp khoảng 0.8 Uđm thì bộ ATS sẽ bắt đầu kiểm tra các thông số của lưới điện từ máy phát. Nếu các thông số kiểm tra đã đạt thì bộ thời gian bắt đầu đếm trong khoảng thời gian rồi mới phát tín hiệu đóng máy cắt B vào làm việc. Việc làm này nhằm đảm bảo lưới điện dự phòng đã chạy ổn định .Đồng thời cũng cần thoả mãn răng máy cắt phía nguồn điện chính đã đựơc mở ra an toàn. Trong quá trình làm việc của tải lấy nguồn từ phía máy phát thì bộ ATS v ẫn trong trạng thái sẵn sàng kiểm tra lưới điện chính nếu có điện trở lại thì phải 87
  89. đóng nguồn điện trở lại từ nguồn điện chính. Nguồn dự phòng ở đây chỉ làm việc trong khoảng thời gian mà lưới điện chính được khăc phục sự cố cho phép. 3.5.3.Bảng thống kê các đầu vào ra của PLC: a) Các tín hiệu đầu vào bao gồm. ( dùng cho trƣờng hợp tải dùng nguồn chính hoặc 1 nguồn phụ khác). 1- Tín hiệu khởi động START. 2- Tín hiệu dừng STOP. 3- Tín hiệu dừng khẩn cấp. 4- Tín hiệu đo áp từ phía nguồn điện chính. 5- Tín hiệu đo áp từ phía nguồn điện dự phòng. 6- Tín hiệu đo tần số từ máy phát điện. b) Các tín hiệu ra: 1- Tín hiệu ra điều khiển contactorA. 2- Tín hiệu ra điều khiển contactor B. 3-Tín hiệu ra cảnh báo. 4-Tín hiệu đèn báo tải làm việc với lưói điện chính. 5- Tín hiệu báo tải làm việc với lưới điện dự phòng. 6- Tín hiệu cho ra đề củ đề máy phát điện. 7- Tín hiệu báo tải làm việc với nguồn là máy phát điện. 8-dự phòng. 9- dự phòng. Lựa chọn cấu hình cho PLC. CPU 412 – 2PD Modun nguồn PS 32 x DC24V. Modun vào số DI 16 x 16 bit. Modun vào tương tự AI 16 x DC 24V /2A. Modun ra số DO 16 x DC 24V /2A. + Được tích hợp sẵn: Hình 3.7. Cấu hinh của modul CPU 88
  90. - 72 KB cho chương trình - 72KB cho dữ liệu. + Bộ nhớ chương trình ứng dụngđược tích hợp sẵn FEPROMcó khả năng nâng cấp RAM có thể mở rộng. 256 KB RAM -Với thẻ nhớ (FEPRAM) lên tới 64 MB -Với thẻ nhớ (RAM) lên tới 64 MB. + Thời gian thực hiện -thao tác với bit. 0.2µs -thao tác với từ. 0.2µs Hình 3.8.Cấu hình modul vào số -phép cộng dấu phẩy tĩnh. 0.2µs -Phép cộng dấu phẩy động. 0.2µs + Bộ đếm S7 256 -lựa chọn bộ đếm. Từ C0 tới C256 -mặc định Từ C0 tới C7 -dải đếm Từ 1 tới 999 + Bộ định thời S7 256 -lựa chọn bộ điịnh thời Từ T0 tới T255 -mặc định không -dải thời gian Từ 1ms tới 9990s + Ngôn ngữ lập trình . STEP7 V5.0 SP2 (LAD,CSF,STL)SCL,CFC,GRAGH + Điện áp cung cấp. Định mức 24V + Dòng tiêu thụ từ S7-400 BUS 1.5A -1.6A + Dòng dự phòng 10µA tới 300 µA 89
  91. + Tốc độ truyền 12Mbit/s + Số khe căn tối đa 512 + Dải địa chỉ tối đa 2KB + kích thước 25x290x219 + Khối lượng 700g Sơ đồ kết nối vào ra PLC. 0V 24V 1M 1.0 start 0.1 1.1 stop 0.2 1.2 emegency 0.3 1.3 tin hieu ap 1 (main) 0.4 0.5 1.4 tin hieu ap 2 0.6 1.5 tin hieu tan so may phat 0.7 1.6 tin hieu ap may phat 0.8 1.7 2M 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Hình3.9. Sơ đồ kết nối đầu vào PLC 90
  92. 24V 0V 1M 0.1 0.0 contactor 0.2 0.1 contactor 0.3 0.2 contactor dê may phat 0.4 0.3 Ðen bao A lam viêc 0.5 0.4 Ðen bao B lam viêc 0.6 0.5 Chuông canh bao 0.7 0.6 0.8 0.7 2M 0.1 1.0 0.2 0.3 1.1 0.4 1.2 0.5 1.3 0.6 1.4 0.7 1.5 0.8 1.6 1.7 Hình 3.10. Sơ đồ kết nối đầu ra PLC 91
  93. 3.5.4.Thuật toán điều khiển a) Khi chưa sử dụng máy phát điện. Bắt đầu Đóng nguồn Yes No U1 = 1? T2 T1 Ma = 1 Yes No Mb = 0 U2 = 1 ? T4 T3 Ma = 0 Ma = 0 Mb = 1 Mb = 0 Cảnh báo Kết thúc 92
  94. b) Khi đã sử dụng máy phát điện làm nguồn dự phòng. Bắt đầu Đóng nguồn Yes No U1=1 ? T1 T2 Yes No đề ? Ma=1 Mb=0 T3 T4 Yes No U2,F2 = 1? T5 T6 Ma=0 Ma= 0 Mb=0 Mb=1 Cảnh báo kết thúc 93
  95. Qui ước : U1 = 1: Tín hiệu điện áp phía nguồn chính đạt yêu cầu. U2 = 1: Tín hiệu diện áp nguồn phụ đạt yêu cầu. Ma = 1: Contactor A đóng mạch cho tải. Ma = 0: Contactor ngắt tải ra khỏi nguồn. Mb = 1: Contactor B đóng nguồn cho tải. Mb = 0: Contactor B ngắt tải ra khỏi nguồn. F2 = 1: Tần số máy điện đạt yêu cầu. 3.5.5.Chƣơng trình điều khiển. D ạng STL. a) Khi nguồn phụ là máy phát điện xoay chiều. Network 1: start/stop i0.0: start i0.1: stop i0.2: dung khan cap A I 0.0 = L 20.0 A L 20.0 BLD 102 S M 0.0 A L 20.0 A( ON I 0.1 O M 1.6 ) AN I 0.2 R M 0.0 Network 2: so sanh tin hieu ap 1 i0.3: tin hieu vao ap 1 A M 0.0 A I 0.3 94
  96. A( L MW 100 L MW 102 ==I ) = M 0.1 Network 3: tao thoi gian tre 1 A M 0.1 L S5T#3S SE T 0 A I 0.7 R T 0 L T 0 T MW 100 LC T 0 T MW 102 A T 0 = M 0.2 Network 3: dong contactor A A M 0.2 AN Q 0.1 = Q 0.0 = Q 0.3 Network 4: san sang de may phat AN M 0.1 L S5T#6S SE T 1 A I 0.7 R T 1 L T 1 T MW 100 LC T 1 T MW 102 A T 1 95
  97. = M 0.3 Network 5: de may phat lan 1 A M 0.3 AN Q 0.2 S M 0.4 Network 6: san sang de may phat lan2 A M 0.4 L S5T#3S SE T 2 A I 0.7 R T 2 L T 2 T MW 100 LC T 2 T MW 102 A T 2 = M 0.5 Network 7: de may phat lan 2 A M 0.5 AN Q 0.2 S M 0.6 R M 0.4 Network 8: san sang de may phat lan 3 A Q 0.6 L S5T#3S SE T 3 A I 0.7 R T 3 L T 3 T MW 100 LC T 3 T MW 102 A T 3 = M 0.7 96
  98. Network 9: de may phat lan 3 A M 0.7 AN Q 0.2 S M 1.0 R M 0.6 Network 10: chuong canh bao A M 1.0 AN Q 0.2 = L 20.0 A L 20.0 BLD 102 = Q 0.5 A L 20.0 L S5T#4S SE T 4 A I 0.7 R T 4 L T 4 T MW 100 LC T 4 T MW 102 A T 4 = M 1.1 Network 11: reset he thong A M 1.1 R M 1.0 R M 0.0 Network 12: tin hieu ra de may phat thanh cong O M 0.4 O M 0.6 O M 1.0 = Q 0.2 A Q 0.2 L S5T#6S 97
  99. SE T 5 A I 0.7 R T 5 L T 5 T MW 100 LC T 5 T MW 102 A T 5 = M 1.2 Network 13: so sanh ap va tan so 2 A M 1.2 = L 20.0 A L 20.0 A I 0.4 A( L MW 100 L MW 102 ==I ) = M 1.3 A L 20.0 A I 0.5 A( L MW 100 L MW 102 ==I ) = M 1.4 Network 14: san sang dong contactor B A M 1.4 A M 1.3 L S5T#3S SE T 6 A I 0.7 98
  100. R T 6 L T 6 T MW 100 LC T 6 T MW 102 A T 6 = M 1.5 Network 15: dong contactor B A M 1.5 AN Q 0.0 AN M 1.6 = Q 0.1 = Q 0.4 Network 16: dung toan bo he thong khi may phat ko dat yeu cau A( ON M 1.3 ON M 1.4 ) L S5T#3S SE T 6 A I 0.7 R T 6 L T 6 T MW 100 LC T 6 T MW 102 A T 6 = M 1.6 b) Khi nguồn phụ là lưới điện khác máy phát. Network 1: khoi dong 99
  101. i0.0: khoi dong i0.1: stop i0.2: dung khan cap A( O I 0.0 O M 0.0 ) AN I 0.1 AN I 0.2 = M 0.0 Network 2: so sanh ap 1 tin hieu ap 1 A M 0.0 A I 0.3 A( L MW 100 L MW 102 ==I ) = M 0.1 Network 3: san sang dong nguon chinh A M 0.1 L S5T#3S SE T 0 A Q 0.5 R T 0 L T 0 T MW 100 100
  102. LC T 0 T MW 102 A T 0 = M 0.2 Network 4: dong nguon chinh A M 0.2 AN Q 0.1 = Q 0.0 = Q 0.3 Network 5: so sanh ap nguon phu i0.4: tin hieu ap 2 AN Q 0.0 A I 0.4 A( L MW 100 L MW 102 ==I ) = M 0.3 Network 6: san samg dong nguon phu A M 0.3 L S5T#3S SE T 2 A Q 0.5 R T 2 L T 2 T MW 100 LC T 2 101
  103. T MW 102 A T 2 = M 0.4 Network 7: dong nguon phu A M 0.4 AN Q 0.0 = Q 0.1 = Q 0.4 Network 7: canh bao q0.0: nguon chinh q0.1: nguon phu A Q 0.0 A Q 0.1 = Q 0.5 102
  104. KẾT LUẬN Trong khoảng thời gian 12 tuần làm đề tài, đó không phải là khoảng thời gian dài để em có thể tổng hợp được những kiến thức cơ bản mà các thầy, cô truyền đạt trong suốt khoá học. Nhưng đó là khoảng thời gian cho em tìm hiểu và tiếp thu những kiến thức cơ bản sau. - Tìm hiểu cơ bản về bộ điều khiển PLC S7 400, về phần cứng và phần mềm, từ đó rút ra nhưng ưu nhược điểm của nó so với PLC đi trước và PLC khác.Khả năng ứng dụng của nó trong các yêu cầu công nghệ. - Tìm hiểu về bộ điều khiển ATS, ứng dụng vai trò của nó trong đời sống thực tế.Hiểu được cấu trúc cơ bản, nguyên lý làm việc. - Kết hợp được ứng dụng của PLC vào bộ ATS để đưa ra chương trình điều khiển hợp lý. Do kiến thức về lý thuyết còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm ngoài thực tế chưa có mặc dù có sự cố gắng, hơn nữa đề tài này còn là mới lạ so với em .Do vậy mà em không thể tránh được những thiếu sót, rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn. Qua đây em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Điện đã dìu dắt chỉ bảo truyền đạt những kiến thức quí báu cho chúng em trong suốt thời gian khoá học. Đặt biệt là thầy giáo Ths Đặng Hồng Hải, đã tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian làm đề tài để em hoàn thành bản đồ án theo đúng yêu cầu nội dung và thời gian dã đặt ra. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Đồng Văn Hinh 103
  105. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Bộ điều khiển ATS controller – Control Co.,Ltd -2008. 2- Tài liệu hướng dẫn sử dụng ATS – RMT Co.,Ltd Tel: (04)3722-2778 Fax: (04)3722-2778. 3- Tài liệu. “ SIMATIC S7-400 AND M7-400 PROGRAMMABLE CONTROLLERS – HARD WARE AND INSTALLTION” – Hãng SIEMEN. 4- Tài liệu. “ PROUCS FOR TOTALLY INTEGRATED AUTOMATION AND MICROAUTOMATION – CATALOG ST70 - 2009” – Hãng SIEMEN. 5- http//.www.tài liệu.vn. 6- http//.support.automation.siemen.com. 104
  106. MỤC LỤC Trang Tiêu đề Mục lục . Lời mở đầu 1 Chƣơng 1 :Tổng quan về PLC S7-400. 2 1.1.Tổng quan về bộ điều khiển logic PLC 2 1.2.Gíơi thiệu PLC S7-400 3 1.2.1.Cấu trúc phần cứng của PLC S7-400 4 1.2.1.1. Các thanh rack 5 1.2.1.2. Trung tâm vử lý CPU 8 1.2.1.3. Môdul nguồn PS 17 1.2.1.4. Môdul mở rộng vào ra số 25 1.2.1.5. Môdul mở rộng vào ra tương tự 30 Chƣơng 2 :Cấu trúc phần mềm của PLC S7-400 2.1. Phân chia bộ nhớ 35 2.2. Vòng quét chương trình 36 2.3. Cấu truc chương trình 37 2.4. Ngôn ngữ lập trình 40 2.5. Câu lệnh của phần mềm PLC S7-400 41 Chƣơng 3:Nghiên cứu bộ chuyển nguồn tự động ATS 3.1 Khái quát chung 73 3.2. Phân loại và nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển ATS 74 3.3. Cấu trúc bộ ATS 76 3.4. Đi sâu tìm hiểu bộ điều khiển bộ ATS điển hình 78 3.5. Chương trình điều khiển 84 3.5.1. Sơ đồ kêt nối contactor 84 105
  107. 3.5.2. Nguyên lý làm việc 86 3.5.3. Bảng thống kê các đầu vào ra và lựa chọn cấu hình phần cứng PLC . 88 3.5.4. Thuật toán điều khiển 92 3.5.5. Chương trình điều khiển 94 Kết luận 102 Tài liệu tham khảo 104 Phụ lục 105 106