Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

1


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

2


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

LỜI MỞ ĐẦU
Thế giới đang trải qua những thay đổi lớn nhất của ngành cơng nghiệp trong hơn
100 năm qua, chính vì thế, Sản Xuất trở thành một chủ đề nóng hổi được nhiều sự
quan tâm. Như một tiến trình tất yếu, Cuộc cách mạng công nghiệp mà chúng ta
đang trải qua- cuộc cách mạng Công nghiệp 4.0, được thúc đẩy bởi các tiến bộ bao
gồm sản xuất thông minh, robot, trí tuệ nhân tạo và Internet of Things. Tự động
hóa là một khía cạnh quan trọng khác của tương lai ngành cơng nghiệp. Tự động
hóa đem lại mức độ chính xác và năng suất cao hơn. Công nghệ này thậm chí có
thể làm tốt ở những mơi trường khắc nghiệt khơng an tồn với con người. Trong đó
có lĩnh vực điều khiển động cơ điện.
Cơng nghệ tự động hóa là tập hợp các phương pháp và kỹ thuật tiên tiến nhắm tạo
ra các thiết bị, hệ thống thiết bị và quá trình sản xuất được điều khiển tự động để
thay thế hoặc giảm nhẹ lao động trực tiếp của con người đồng thời nâng cao năng
suất lao động, chất lượng của sản phẩm và hiệu quả hoạt động của con người trong
các loại hình cơng việc khác nhau.
Hiện nay nhờ công nghệ thông tin, công nghệ điện tử đã phát triển nhanh chóng
làm xuất hiện một loại thiết bị điều khiển logic khả trình PLC. Các cơng ty xí
nghiệp sản xuất thường sử dụng cơng nghệ lập trình PLC sử dụng các phần mềm tự
động.

Qua bài tập đồ án này, em sẽ giới thiệu về lập trình PLC và ứng dụng của PLC vào
quá trình vận chuyển. Với đề tài: “Điều khiển 2 động cơ ba pha không đồng bộ
roto lồng sóc”

3


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU______________________________________________________3
Chương I__________________________________________________________6
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN___________________________6
1. Bài tốn cơng nghệ...........................................................................................6
1.1. Sơ đồ cơng nghệ.........................................................................................6
1.2. Q trình công nghệ...................................................................................6
2. Các thiết bị sử dụng..........................................................................................9
2.1. PLC S7-1200..............................................................................................9
2.2. Động cơ ba pha roto lồng sóc...................................................................14
2.3. Các thiết bị khác.......................................................................................15
Chương II________________________________________________________25
TỔNG HỢP MẠCH LOGIC TUẦN TỰ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẰNG
PHƯƠNG PHÁP GRAFCET________________________________________25
1. Khái niệm chung tổng hợp mạch trình tự.......................................................25
2. Phương pháp Grafcet......................................................................................26
2.1. Khái niệm và các thành phần....................................................................26
2.3. Các ký hiệu và cách xác định hàm logic điều khiển của các trạng thái.. 29
2.4. Quy tắc hoạt động của Grafcet (Quy tắc vượt qua chuyển tiếp)................30
3. Trình tự thiết kế theo phương pháp Grafcet...................................................31
4. Thiết kế hệ thống đề bài theo phương pháp Grafcet........................................32

CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH HỆ THỐNG SỬ DỤNG NGƠN NGỮ PLC______39
1.

Tạo PLC tag___________________________________________________39

2.

Chương trình PLC______________________________________________40

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT VÀ MÔ PHỎNG_______46
4.2. Phần mềm Scada của Siemens......................................................................48
4.3. Tạo dự án mới với SIMATIC WINCC (khởi tạo 1 hệ scada với WinCC
Professional..........................................................................................................49
4.4. Mô phỏng......................................................................................................55

4


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

5


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

Chương I
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
1. Bài tốn cơng nghệ
1.1.


Sơ đồ cơng nghệ

Trong đó: A,
hành trình.
được điều
pha khơng

B, C, D là các cơng tắc
Q trình P, T và X, L
khiển bởi 2 động cơ ba
đồng bộ roto lồng sóc.

Yêu cầu:
1. Hãy tổng hợp mạch điều khiển cho công nghệ trên theo phương pháp
Grafcet.
2. Lập trình cho hệ thống điều khiển công nghệ trên sử dụng ngôn ngữ PLC
3. Thiết kế giao diện điều khiển sử dụng phần mềm.
1.2.

Quá trình công nghệ

 Hệ thống gồm 2 cơ cấu được điều khiển bởi 2 động cơ. Động cơ 1 điều
khiển cơ cấu sang trái (T), phải (P). Động cơ 2 điều khiển cơ cấu lên (L),
xuống (X)
 Trạng thái ban đầu các cơ cấu thu về, động cơ dừng hoạt động
 Ấn stop kéo vật về vị trí ban đầu. Khởi động lại bằng nút Start
 Sau khi ấn nút khởi động m, động cơ bắt đầu hoạt động. Động cơ 1 điều
khiển cơ cấu 1 đi sang phải (P) gặp cảm biến D thì thì chuyển sang trái (T)
đến khi gặp cảm ứng B thì dừng lại.
 Sau đó động cơ điều khiển cơ cấu 2 đi xuống (X), gặp cảm ứng C thì đi lên

(L) gặp cảm biến B thì dừng lại
 Khi động cơ điều khiển cơ cấu 2 đi hết hành trình đi lên, gặp cảm ứng B thì
động cơ 1 điều khiển cơ cấu 1 đi sang trái, gặp cảm ứng A thì dừng lại.
6


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

1.3.

Ứng dụng

Cầu trục dầm đơn và cầu trục dầm đôi được xem là 2 loại cầu trục phù hợp trang bị
cho các nhà xưởng

Hình 1.3. Cầu trục dầm đơi
Cầu trục dầm đơn
Cấu tạo kiểu dầm I, H đúc hoặc dầm hộp với cơ cấu palang treo bên dưới dầm
chính. Kết cấu cầu trục dầm đơn cực kỳ đơn giản, gọn nhẹ, lắp đặt dễ dàng. Chi
phí sản xuất 1 bộ cầu trục dầm đơn cũng tương đối rẻ hơn so với các loại cầu trục
đặc biệt khác. Sức nâng cầu trục dầm đơn giới hạn từ 500kg đến 20 tấn, khẩu độ
(hay chiều rộng nhà xưởng) được thiết kế chính xác theo diện tích nhà xưởng sẵn
có.
Cầu trục dầm đơi
Cấu tạo dạng dầm hộp với palang nâng hạ bò trên dầm chính. Chế tạo cầu trục dầm
đơi địi hỏi quy trình sản xuất phức tạp hơn loại dầm đơn và chi phí cao hơn tương
7


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động


đối so với cầu trục dầm đơn cùng sức nâng. Sức nâng cầu trục dầm đôi từ 2 tấn đến
tối đa 200 tấn hoặc lớn hơn theo yêu cầu. Khẩu độ cầu trục dầm đôi nhỏ nhất là 6m
và lớn nhất đến 50m.

Vì sao nên trang bị 2 loại cầu trục dầm đơn và dầm đơi?
•
Đây là 2 loại cầu trục tiêu chuẩn nên chi phí đầu tư tối ưu hơn rất nhiều so
với loại cầu trục phải thiết kế đặc biệt.
•
Tính năng sử dụng 2 loại cầu trục này đặc biệt phù hợp với các nhà xưởng
sản xuất, lắp ráp thiết bị.
•
Thiết bị chính đa dạng về mẫu mã, nguồn gốc xuất xứ với nhiều tùy chọn
cho khách hàng.
•
Đa số các nhà cung cấp cầu trục tại việt nam có khả năng cung cấp 2 loại
cầu trục này.
Những lưu ý khi thiết kế dầm cầu trục
Cần tính tốn tối ưu vật liệu chế tạo, đảm bảo dầm đủ sức chịu tải trọng tối đa và
hệ số an tồn khơng q lớn dẫn đến hao phí vật tư, giá thành cao.
Ln tính tốn độ võng cho phép theo tiêu chuẩn VN
Quy định cụ thể các phương pháp, % kiểm tra không phá hủy các mối hàn quan
trọng trên dầm cầu trục (đặc biệt là các mỗi hàn nối tấm).
Thiết kế và chỉ rõ chi tiết kích thước tổng quát và dung sai kích thước áp dụng.
Xác định kiểu liên kết tối ưu giữa dầm cầu trục và dầm biên

8



Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

2. Các thiết bị sử dụng
2.1.

PLC S7-1200

a. Giới thiệu tổng quan về PLC S7-1200 Siemen
•Năm 2009, Siemens ra dịng sản phẩm PLC S7–1200 dùng để thay thế dần cho
PLC S7-200
•S7-1200 là một dịng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm sốt
nhiều ứng dụng tự động hóa.
PLC S7 1200, bao gồm :
• 3 bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau giống
như điều khiển AC hoặc DC phạm vi rộng
• 2 mạch tương tự và số mở rộng điều khiển mô-đun trực tiếp trên CPU làm giảm
chi phí sản phẩm
• 13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau
• 2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP
• Bổ sung 4 cổng Ethernet
• Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC và điện áp 24 VDC
• S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP
9


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

Tính Năng Nổi Bật.
• Cổng truyền thơng Profinet (Ethernet) được tích hợp sẵn:
+ Dùng để kết nối máy tính, với màn hình HMI hay truyền thơng PLC-PLC

• Dùng kết nối với các thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở
• Đầu nối RJ45 với tính năng tự động chuyển đổi đấu chéo
• Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s
• Hỗ trợ 16 kết nối ethernet
• TCP/IP, ISO on TCP, và S7 protocol
• Các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển quá trình:
6 bộ đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng cho các ứng dụng đếm và đo lường,
trong đó có 3 bộ đếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz
• 2 ngõ ra PTO 100kHz để điều khiển tốc độ và vị trí động cơ bước hay bộ lái
servo (servo drive)
• Ngõ ra điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều
khiển nhiệt độ…
• 16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thơng số điểu khiển (autotune functionality)
• Thiết kế linh hoạt:
+ Mở rộng tín hiệu vào/ra bằng board tín hiệu mở rộng (signal board), gắn trực tiếp
phía trước CPU, giúp mở rộng tín hiệu vào/ra mà khơng thay đổi kích thước hệ
điều khiển
+ Mỗi CPU có thể kết nối tối đa 8 module mở rộng tín hiệu vào/ra.
+ Ngõ vào analog 0-10V được tích hợp trên CPU
3 module truyền thơng có thể kết nối vào CPU mở rộng khả năng truyền thông, vd
module RS232 hay RS485
+ Card nhớ SIMATIC, dùng khi cần rộng bộ nhớ cho CPU, copy chương trình ứng
dụng hay khi cập nhật firmware
+ Chẩn đốn lỗi online / offline
• Các hệ thống, hay ứng dụng S7 1200 trong các hệ thống nào?

10


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động


>> PLC S7 1200 – Sự lựa chọn cho hệ thống nhỏ và vừa: Nó được ứng dụng rộng
rãi trong tất cả các lĩnh vực điện tự động hóa, phục vụ cho nhiều nghành, nhiều
loại máy móc như: cấp nước, xử lý nước thải, giám sát năng lượng, giám sát hệ
thống điện, máy đóng gói, máy chế biến thực phẩm, dây chuyền băng tải…vv
• Một số dịng PLC S7-1200:
S7-1200 có 5 dòng là CPU 1211C, CPU
1212C và CPU 1214C, CPU 1215C, CPU
1217C.
PLC S7-1200 CPU 1211C có bộ nhớ làm
việc 50KB work memory.
PLC S7-1200 CPU 1212C có bộ nhớ làm
việc 75KB work memory.
PLC S7-1200 CPU 1214C có bộ nhớ làm
việc 100KB work memory.
PLC S7-1200 CPU 1215C có bộ nhớ làm việc 125KB work memory.
PLC S7-1200 CPU 1217C có bộ nhớ làm việc 150KB work memory.
KẾT LUẬN: S7-1200 được thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh
giúp những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200.

PLC S7-1214C (Hình 2.1)
- Kích thước: 110 x 100 x 75
- Bộ nhớ người dùng:
 Bộ nhớ làm việc: 50Kb
 Bộ nhớl ưu trữ: 2Mb
 Bộ nhớ Retentive: 2Kb
- Ngõ vào ra số: 14 In/10 Out
- Ngõ vào ra tương tự: 2 in
- Vùng nhớ Truy suất bit (M): 4096Byte
- Module tín hiệu mở rộng: 8


11


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

- Board tín hiệu/truyền thơng:1
- Module truyền thơng: 3
- Bộ đếm tốc độ cao:
 1 Pha 3 x 100KHZ/3 x 30KHZ
 2 Pha 3 x 80KHZ/3 x 20KHZ
- Ngõ ra xuất xung tốc độ cao: 2
- Truyền thông: Ethernet
- Thời gian thực khi mất nguồn ni: 10 ngày

12

Hình 2.1. PLC S7-1214C


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

b. Các bảng tín hiệu.
Một bảng tín hiệu (SB) cho phép người dùng thêm vào I/O cho CPU.
Người dùng có thể thêm một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự. SB kết
nối vào phía trước của CPU.
SB với 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC)
SB với 1 ngõ ra kiểu tương tự.

 Các LED trạng thái trên SB


 Bộ phận kết nối nối dây của
người dùng có thể tháo ra

c.

Các module tín hiệu.
Người dùng có thể sử dụng các module tín hiệu để thêm vào CPU các
chức

năng. Các module tín hiệu kết nối vào phía bên phải của CPU.

 Các LED trạng thái dành cho I/O
của module tín hiệu
 Bộ phận kết nối đường dẫn

 Bộ phận kết nối nối dây của
người dùng có thể tháo


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

d.

Các module truyền thông.
Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho các tính
năng bổ

sung vào hệ thống. Có 2 module truyền thông: RS232 và RS485.
 CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông

 Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một
CM
khác)

 Các LED trạng thái
cho module truyền thông

dành

 Bộ phận kết nối truyền thông
e.

Các bảng hiển thị.

Do sự trực quan hóa trở thành một thành phần tiêu chuẩn đối với hầu hết
các thiết kế máy móc, SIMATIC HMI Basic Panels cung cấp các thiết bị kiểu
chạm màn hình dành cho việc điều khiển thuật toán cơ bản và việc giám sát các
nhiệm vụ. Tất cả các bảng đều có cấp độ bảo vệ IP65 và chứng nhận CE, UL,
cULus và NEMA 4x.
Ứng dụng của PLC S7-1200
Ứng dụng trong công nghiệp và dân dụng như: Hệ thống băng tải, điều khiển đèn
chiếu sáng, điều khiển bơm cao áp, máy đóng gói, máy in, máy dệt, máy trộn...


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

2.2.

Động cơ ba pha roto lồng sóc


2.2.1. Cấu tạo

Hình 2.1: Cấu tạo động cơ không đồng bộ
a. Phần tĩnh (Stato)
- - Vỏ máy: Để cố định lõi thép và dây quấn, không dùng làm mạch dẫn từ.
Thường làm bằng gang hay thép tấm hàn lại.
- - Lõi thép: Là phần dẫn từ, được làm
bằng những lá thép kỹ thuật điện dày
0,35-0,5mm
ép
lại.
Hình 2.1.a Stato
- b. Phần quay (Roto)
- Lõi thép: Dẫn từ, làm từ những lá
thép kỹ thuật điện, phía ngồi có xẻ
rãnh.
- Dây quấn của roto lồng sóc: trong mỗi rãnh đặt vào thanh dẫn bằng đồng hoặc
nhôm dài ra khỏi lõi thép và được nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành ngắn
mạch.
Hình 2.1.b. Roto
2.2.2. Nguyên lý hoạt động
- Dòng điện 3 pha chạy trong dây quấn stator
tạo ra một từ trường quay. Do vậy, dòng điện
sẽ được tạo ra trong các thanh dẫn của rotor lồng sóc và nó bắt đầu quay.


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

- Dòng điện cảm ứng trong thanh dẫn sẽ thay đổi, điều này là do từ thông cắt
qua mỗi một cặp thanh dẫn là khác nhau, và hướng khác nhau của chúng. Sự

thay đổi của dòng điện trên các thanh dẫn sẽ thay đổi theo thời gian.
-

Dòng điện trong rotor sinh ra do cảm ứng chứ không phải được cấp trực tiếp.
Để hỗ trợ hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra thì các lá thép điện từ được gắn
bên trong.
2.3.

Các thiết bị khác

2.3.1. Cơng tắc hành trình
Cơng tắc hành trình là một loại cảm biến đóng ngắt mạch điều khiển. Cơng tắc
giới hạn là một loại cơng tắc hành trình. Công tắc giới hạn cơ học là các công tắc
được kích hoạt bằng cơ với một số kiểu thơng dụng: Kiểu cần gạt, địn bẩy, nút
nhấm, pít-tơng… được kích hoạt bằng cách tiếp xúc với vật khác. Khi đối tượng
tiếp xúc với bộ truyền động
của cơng tắc, nó sẽ chuyển thiết bị truyền động đến “giới hạn” của nó, làm thay đổi
trạng thái của các tiếp điểm. Cụ thể các tiếp điểm được mở ra (đối với mạch
thường đóng) và đóng lại đối với mạch thường mở.
Kí hiệu cơng tắc hành trình
Tiếp điểm thường đóng
Tiếp điểm thường mở
Một số ứng dụng của cơng tắc hành trình
- Phát hiện sự tiếp xúc của đối tượng
Hình 2.3.1. Cơng tắc hành trình
- Đếm
- Phát hiện phạm vi di chuyển
- Phát hiện vị trí và giới hạn chuyển động

2.3.2. Rơ le trung gian



Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

Rơ le trung gian là một kiểu nam châm điện có tích hợp thêm hệ thống tiếp điểm.
Rơ le trung gian cịn gọi là rơ le kiếng là một cơng tắc chuyển đổi hoạt động bằng
điện. Rơ le ở trạng thái ON hay OFF phụ thuộc vào có dịng điện qua rơ le hay
không.
Cấu tạo của rơ le trung gian
Rơ le trung gian có thiết kế gồm lõi thép động, lõi thép tĩnh và cuộn dây. Cuộn
dây bên trong có thể là cuộn cường độ, cuộn điện áp, hoặc cả cuộn điện áp và cuộn
cường độ. Lõi thép động được găng bởi lị xo cùng định vị bằng một vít điều chỉnh.
Ngun lí hoạt động của rơ le trung gian
Khi có dòng điện chạy qua rơ le, dòng điện này sẽ chạy qua các cuộn dây bên
trong và tạo ra một từ trường hút. Từ trường này tác động lên một địn bẩy bên
trong làm đóng hoặc mở các tiếp điểm điện và như thế sẽ làm thay đổi trạng thái
của rơ le. Số tiếp điểm bị thay đổi có thể là 1 hoặc nhiều, tùy vào thiết kế.
Rơ le có 2 mạch độc lập. Một mạch là để điều khiển cuộn dây của rơ le: Cho
dòng chạy qua cuộn dây hay khơng, có
nghĩa là điều khiển rơ le ở trạng thái ON
hay OFF. Một mạch điều khiển dòng
điện
ta cần kiểm sốt có qua được
rơ le hay khơng dựa vào trạng thái ON
hay OFF của rơ le.
Hình 2.3.2.
Rơle TG
Ứng dụng của rơ le
Rơ le trung gian có số tiếp điểm khá
nhiều (4-6 tiếp điểm). Các tiếp điểm này

có thể vừa mở và đóng. Vì vậy mà thiết bị này thường được sử dụng nhằm truyền
tín hiệu khi rơ le chính khơng đảm bảo khả năng đóng, ngắt.
Ngồi ra, nó được tích hợp trong các bảng mạch điều khiển điện tử dân dụng
cũng như trong công nghiệp, với ưu điểm thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt thay.


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

2.3.3. Contactor (Cơng tắc tơ)
Cơng tắc tơ hay cịn gọi là khởi động từ là khí cụ điện hạ áp, thực hiện việc đóng
cắt thường xuyên các mạch điện động lực. Contactor là thiết bị điện đặc biệt quan
trọng trong hệ thống điện. Nhờ có contactor ta có thể điều khiển các thiết bị như
động cơ, tụ bù, hệ thống chiếu sáng,... thông qua nút nhấn, chế độ tự động hoặc
điều khiển từ xa.

Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của contactor
Contactor bao gồm 3 bộ phận chính:
1. Nam châm điện: gồm có các chi tiết: Cuộn dây dùng tạo ra lực hút nam
châm; Lõi sắt; Lò xo tác dụng đẩy phần nắp trở về vị trí ban đầu.
2. Hệ thống dập hồ quang: Khi chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm
các tiếp điểm bị cháy và mòn dần, vì vậy cần hệ thống dập hồ quang.
3. Hệ thống tiếp điểm: gồm có tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ
•
Tiếp điểm chính: Có khả năng cho dịng điện lớn đi qua. Tiếp điểm chính là
tiếp điểm thường hở đóng lại khi cấp nguồn vào mạch từ của contactor trong tủ
điện làm mạch từ hút lại.


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động


•
Tiếp điểm phụ: Có khả năng cho dịng điện đi qua các tiếp điểm nhỏ hơn 5A.
Tiếp điểm phụ có hai trạng thái: Thường đóng và thường mở.
Tiếp điểm thường đóng là loại tiếp điểm ở trạng thái đóng (có liên lạc với nhau
giữa hai tiếp điểm) khi cuộn dây nam châm trong contactor ở trạng thái nghỉ
(không được cung cấp điện). Tiếp điểm này mở ra khi contactor ở trạng thái hoạt
động. Ngược lại là tiếp điểm thường mở.
Như vậy, hệ thống tiếp điểm chính thường được lắp trong mạch điện động lực, còn
các tiếp điểm phụ sẽ lắp trong hệ thống mạch điều khiển của Contactor.
Ưu điểm của Contactor:
Kích thước nhỏ gọn có thể tận dụng khoảng khơng gian hẹp để lắp đặt và thao tác
mà cầu dao không thực hiện được. Điều khiển đóng cắt từ xa có vỏ ngăn hồ quang
phóng ra bên ngồi nên an tồn tuyệt đối cho người thao tác với hệ thống điện, thời
gian đóng cắt nhanh, độ bền cao, hoạt động ổn định... vì những ưu điểm trên
contactor được sử dụng rộng rãi để điều khiển đóng cắt trong mạch điện hạ áp đặc
biệt sử dụng nhiều trong các nhà máy công nghiệp.
Ứng dụng của Contactor:
Contactor là thiết bị điều khiển để đóng ngắt nguồn cấp cho thiết bị do đó được sử
dụng rất phổ biến trong hệ thống điện.
Trong công nghiệp Contactor được sử dụng để điều khiển vận hành các động cơ
hay thiết bị điện để an toàn khi vận hành. Đây là một giải pháp tự động hóa bằng
phương pháp cơ điện. Phương pháp này không xử lý những q trình phức tạp
nhưng nó đơn giản và có độ ổn định cao, dễ sửa chữa.
Trong ngành tự động hóa ngày nay địi hỏi xử lý những cơng việc có tính chất
phức tạp và khó khăn cần phải có sự can thiệp của bộ xử lý nên phương pháp cơ
điện tử ra đời để đáp ứng được những quy trình sản xuất tiên tiến.


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động


2.3.4. Nút nhấn
Nút nhấn là một loại công tắc đơn giản điều khiển hoạt động của máy hoặc một số
loại quá
trình. Hầu hết,
các nút
nhấn là nhựa
hoặc kim
loại. Hình dạng
của nút
nhấn có thể phù
hợp với
ngón tay hoặc
bàn tay
để sử dụng dễ
dàng. Tất
cả phụ thuộc
vào thiết
kế cá nhân. Nút
nhấn có
2 loại chính là
nút nhấn
thường mở hoặc
nút nhấn
thường đóng.

Hình 2.3.4. Nút nhấn
Ngun lí làm việc của nút nhấn
Nút nhấn có ba phần: Bộ truyền động, các tiếp điểm cố định và các rãnh. Bộ truyền
động sẽ đi qua tồn bộ cơng tắc và vào một xy lanh mỏng ở phía dưới. Bên trong là
một tiếp điểm động và lị xo. Khi nhấn nút, nó chạm vào các tiếp điểm tĩnh làm thay



Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

đổi trạng thái của tiếp điểm. Trong một số trường hợp, người dùng cần giữ nút hoặc
nhấn liên tục để thiết bị hoạt động. Với các nút nhấn khác, chốt sẽ giữ nút bật cho đến
khi người dùng nhấn nút lần nữa.
Ứng dụng
Công tắc nút nhấn sử dụng nhiều trong các ứng dụng khác nhau như máy tính, điện
thoại nút nhấn và nhiều thiết bị gia dụng. Bạn có thể nhìn thấy chúng trong nhà, văn
phịng và trong
các ứng dụng cơng nghiệp ngày nay.
Chúng có thể
bật, tắt máy hoặc làm cho thiết bị thực
hiện các hoạt
động cụ thể, như trường hợp với máy
tính. Trong một
số trường hợp, các nút nhấn có thể kết
nối thông qua
liên kết cơ học, điều khiển một
nút nhấn khác hoạt động
Đa số, các nút sẽ có màu sắc cụ thể để biểu thị mục đích của chúng. Ví dụ như nút
nhất màu xanh thường được sử dụng để bật thiết bị hay nút nhấn màu đỏ để tắt thiết
bị. Điều này tránh gây nên một sô nhầm lẫn. Nút dừng khẩn cấp thường là các nút ấn
lớn, thường có màu đỏ và có đầu lớn hơn để sử dụng dễ dàng hơn.
Kí hiệu nút nhấn

2.3.5. Rơ le nhiệt
Rơ le nhiệt là khí cụ điện có chức năng tự động đóng cắt tiếp điểm khi có nhiệt tác
động lên các thanh kim loại và làm chúng giãn nở. Khí cụ điện này được ứng dụng

trong đa dạng các hệ thống điện khác nhau từ dân dụng đến công nghiệp. Trong hệ
thống điện, rơ le nhiệt đóng vai trị bảo vệ quá tải cho các thiết bị điện và hệ thống
điện được hoạt động ổn định. Khởi động từ và rơ le nhiệt là một bộ đôi thiết bị bảo
vệ chắc chắn cho toàn bộ mạng lưới điện của hệ thống.


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

CẤU TẠO:
– Địn bẩy
– Tiếp điểm đóng
– Tiếp điểm mở
– Vít chỉnh dòng điện tác động
– Thanh lưỡng kim
– Dây đốt nóng
– Cần gạt

Hình 2.3.5.a. Rơ le nhiệt

– Nút phục hồi
Phần tử cơ bản của Rơle nhiệt là phiến kim loại kép (bimetal) cấu tạo từ hai tấm
kim loại. Một tấm giãn nở bé (thường dùng invar có 36% Ni, 64%Fe), một tấm hệ
số giãn nở lớn. Bằng phương pháp cán nóng hoặc hàn, hai phiến này sẽ ghép lại
với nhau thành một.
Hình 2.3.5.b. Cấu tạo rơ le nhiệt
Ký hiệu rơ le nhiệt phổ biến đó là: NO, NC và COM.
+ COM (common): Là chân chung, nó ln được kết nối với 1 trong 2 chân cịn
lại. Cịn việc nó kết nối chung
với
chân nào thì phụ thuộc vào trạng

thái
hoạt động của Relay.
+ NC (Normally Closed): Nghĩa
khi Relay ở trạng thái OFF, chân
COM sẽ nối với chân này.

là

+ NO (Normally Open): Khi
Relay ở trạng thái ON (có dịng
chạy
qua cuộn dây) thì chân COM sẽ
được nối với chân này. Kết nối COM và NC khi bạn muốn có dịng điện cần điều
khiển khi Relay ở trạng thái OFF. Và khi Relay ON thì dịng này bị ngắt. Ngược lại
thì nối COM và NO.


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

3. Giới thiệu phần mềm, thêm thiết bị
Click mở file “TIA Portal V14” trên Desktop
- Click vào “Create new project”
- Project name: Tên của chương trình cần lưu
- Path: Chọn đường dẫn để lưu chương trình

Click vào “Create
Click vào “Configure a device”:


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động


Click vào “Add new device”:
Click PLC/Simatic S7-1200/CPU/”CPU 1214C AC/DC/Relay
Click“Add”:


Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động

Với giao diện ban đầu như sau:
- “1”: Tên của chương trình lưu ban đầu
- “2”: Device configuration: Cấu hình thêm phần cứng
- “3”: Main [OB1]: Nơi viết chương trình OB1
- “4”: Download tất cả cấu hình phần cứng và phần mềm cho PLC S71200
- “5”: Upload tất cả cấu hình phần cứng và phần mềm cho PLC S71200
- “6”: Điều khiển PLC Run
- “7”: Điều khiển PLC Stop
- “8”: Chức năng cài đặt các thông số của cổng mạng
- “9”: Cài đặt địa chỉ ngõ vào ra số, tương tự, bộ đếm tốc độ cao…
Double Click vào “Main [OB1]”: Để viết chương trình điều khiển