PLC S7 200_Bài 5: Kết nối dây giữa PLC và thiết bị ngoại vi. – Cách Dùng

Kết nối dây giữa PLC và thiết bị ngoại vi

5.1    Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngoại vi

Việc kết nối dây giữa PLC với ngoại vi rất quan trọng. Nó quyết định hành động đến việc PLC hoàn toàn có thể tiếp xúc được với thiết bị lập trình ( máy tính ) cũng như mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển hoàn toàn có thể hoạt động giải trí đúng theo nhu yếu được phong cách thiết kế hay không. Ngoài ra việc nối dây còn tương quan đến bảo đảm an toàn cho PLC cũng như mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển .

5.1.1    Giới thiệu CPU 224 và cách kết nối với thiết bị ngoại vi

Sơ đồ bề mặt của bộ điều khiển lập trình S7-200 CPU 224 được cho như hình 5.1.

Để cho bộ tinh chỉnh và điều khiển lập trình này hoạt động giải trí được thì người sử dụng phải kết nối PLC với nguồn phân phối và những ngõ vào ra của nó với thiết bị ngoại vi. Muốn nạp chương trình vào CPU, người sử dụng phải soạn thảo chương trình bằng những thiết bị lập trình hoặc máy tính với ứng dụng tương ứng cho loại PLC đang sử dụng và hoàn toàn có thể nạp trực tiếp vào CPU hoặc copy chương trình vào card nhớ để cắm vào rãnh cắm card nhớ trên CPU của PLC. Thông thường khi lập trình cũng như khi kiểm tra hoạt động giải trí của PLC thì người lập trình thường kết nối trực tiếp thiết bị lập trình hoặc máy tính cá thể
với PLC. Như vậy, để mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển khiển bằng PLC hoạt động giải trí cũng như lập trình cho nó, cần phải kết nối PLC với máy tính cũng như những ngõ vào ra với ngoại vi .
5.1.2 Kết nối với máy tính
Đối với những thiết bị lập trình của hãng Siemens có những cổng tiếp xúc PPI thì hoàn toàn có thể kết nối trực tiếp với PLC trải qua một sợi cáp. Tuy nhiên so với máy tính cá thể thiết yếu phải có cáp quy đổi PC / PPI. Có 2 loại cáp quy đổi là cáp RS-232 / PPI Multi-Master và cáp USB / PPI Multi-Master .

• Cáp RS-232/PPI multi-master:

Hình dáng của cáp và công tắc nguồn chọn chính sách truyền được cho ở hình 5.2 .

Tùy theo vận tốc truyền giữa máy tính và CPU mà những công tắc nguồn 1,2,3 được để ở vị trí thích hợp. Thông thường so với CPU 22 x thì vận tốc truyền thường đặt là 9,6 KBaud ( tức công tắc nguồn 123 được đặt theo thứ tự là 010 ) .
Tùy theo tiếp thị quảng cáo là 10 Bit hay 11 Bit mà công tắc nguồn 7 được đặt ở vị trí thích hợp. Khi kết nối thông thường với máy tính thì công tắc nguồn 7 chọn ở chính sách truyền thông online 11 Bit ( công tắc nguồn 7 đặt ở vị trí 0 ) .
Công tắc 6 ở cáp RS-232 / PPI Multi-Master được sử dụng để kết nối port truyền thông online RS-232 của một modem với S7-200 CPU. Khi kết nối thông thường với máy tính thì công tắc nguồn 6 được đặt ở vị trí data Comunications Equipment ( DCE ) ( công tắc nguồn 6 ở vị trí 0 ). Khi kết nối cáp PC / PPI với một modem thì port RS-232 của cáp PC / PPI được đặt ở vị trí Data Terminal Equipment ( DTE ) ( công tắc nguồn 6 ở vị trí 1 ) .
Công tắc 5 được sử dụng để đặt cáp RS-232 / PPI Multi-Master sửa chữa thay thế cáp PC / PPI hoặc hoạt động giải trí ở chính sách Freeport thì đặt ở chính sách PPI / Freeport ( công tắc nguồn 5 ở vị trí 0 ). Nếu kết nối thông thường là PPI ( master ) với ứng dụng STEP 7 Micro / Win 3.2 SP4 hoặc cao hơn thì đặt ở chính sách PPI ( công tắc nguồn 5 ở vị trí 1 ) .
Sơ đồ nối cáp RS-232 / PPI Multi-Master giữa máy tính và CPU S7-200 với vận tốc truyền 9,6 Kbaud được cho như hình 5.3 .

Cách thức kết nối cáp USB / PPI Multi-Master cũng tựa như như cáp RS – 232 / PPI Multi-Master. Để sử dụng cáp này, ứng dụng cần phải là STEP 7 –
Micro / WIN 3.2 Service Pack 4 ( hoặc cao hơn ). Cáp chỉ hoàn toàn có thể được sử dụng với loại CPU22x hoặc sau này. Cáp USB không được tương hỗ tiếp thị quảng cáo Freeport và tải về thông số kỹ thuật màn TP070 từ ứng dụng TP Designer .
5.1.3 Nối nguồn cung ứng cho CPU
Tùy theo loại và họ PLC mà những CPU hoàn toàn có thể là khối riêng hoặc có đặt sẵn những ngõ vào và ra cũng như một số ít công dụng đặc biệt quan trọng khác. Hầu hết những PLC họ S7-200 được đơn vị sản xuất lắp ráp những khâu vào, khâu ra và CPU trong cùng một vỏ hộp. Nhưng nguồn phân phối cho những khâu này trọn vẹn độc lập nhau. Nguồn phân phối cho CPU của họ S7-200 hoàn toàn có thể là :
Xoay chiều : 20 … 29 VAC, f = 47 … 63 Hz ;
85 … 264 VAC, f = 47 … 63 Hz
Một chiều : 20,4 … 28,8 VDC
Hình 5.5 a, b là sơ đồ nối dây nguồn phân phối cho CPU

Để hoàn toàn có thể nhận biết việc cấp nguồn cho CPU, khối vào, khối ra số ta địa thế căn cứ vào những chữ số đi kèm theo CPU. Các mã số kèm theo CPU 2 xx hoàn toàn có thể có như sau :

• CPU 2xx DC/DC/DC: Nguồn cấp cho CPU là DC, nguồn cho ngõ vào là DC, nguồn cấp cho ngõ ra là DC.
• CPU 2xx AC/DC/Relay: Nguồn cấp cho CPU là AC, nguồn cho ngõ vào là DC, ngõ ra là Relay có thể cấp nguồn là DC hoặc AC.

5.1.4 Kết nối vào / ra số với ngoại vi
Các ngõ vào, ra của PLC thiết yếu để điều khiển và tinh chỉnh và giám sát quy trình tinh chỉnh và điều khiển. Các ngõ vào và ra hoàn toàn có thể được phân thành 2 loại cơ bản : số ( Digital ) và tựa như ( analog ). Hầu hết những ứng dụng sử dụng những ngõ vào / ra số. Trong bài này chỉ đề cập đến việc kết nối những ngõ vào / ra số với ngoại vi, còn so với ngõ vào / ra tương tự như sẽ trình diễn ở chương “ giải quyết và xử lý tín hiệu analog ” .
Đối với bộ điều khiển và tinh chỉnh lập trình họ S7-200, hãng Siemens đã đưa ra rất nhiều loại CPU với điện áp phân phối cho những ngõ vào ra khác nhau. Tùy thuộc từng loại CPU mà ta hoàn toàn có thể nối dây khác nhau. Việc thực thi nối dây cho CPU hoàn toàn có thể tra cứu sổ tay kèm theo của hãng sản xuất .
5.1.4. 1 Kết nối những ngõ vào số với ngoại vi
Các ngõ vào số của PLC hoàn toàn có thể được sản xuất là một khối riêng, hoặc tích hợp với những ngõ ra chung trong một khối hoặc được tích hợp trên khối CPU. Trong trường hợp nào cũng vậy, những ngõ vào cũng phải được phân phối nguồn riêng với cấp điện áp tùy thuộc vào loại ngõ vào. Cần quan tâm trong một khối ngõ vào cũng như những ngõ vào được tích hợp sẵn trên CPU hoàn toàn có thể có những nhóm được phân phối nguồn độc lập nhau. Vì vậy cần chú ý quan tâm khi cấp nguồn cho những nhóm này. Nguồn phân phối cho những khối vào của họ S7-200 hoàn toàn có thể là :
Xoay chiều : 15 … 35 VAC, f = 47 … 63 Hz ; dòng thiết yếu nhỏ nhất 4 mA 79 … 135 VAC, f = 47 … 63 Hz ; dòng thiết yếu nhỏ nhất 4 mA
Một chiều : 15 … 30 VDC ; dòng thiết yếu nhỏ nhất 4 mA
Sơ đồ mạch điện bên trong của một số ít ngõ vào được cho như hình 5.6 a, b .

Tùy theo nhu yếu mà hoàn toàn có thể quyết định hành động sử dụng loại ngõ vào nào .
+ Ngõ vào DC : – Điện áp DC thường thấp do đó bảo đảm an toàn hơn .

• Đáp ứng ngõ vào DC rất nhanh.
• Điện áp DC có thể được kết nối với nhiều phần tử trong hệ thống điện.

Ngõ vào AC : – Ngõ vào AC nhu yếu cần phải có thời hạn. Ví dụ so với điện áp có tần số 50 Hz phải nhu yếu thời hạn đến 1/50 giây mới nhận ra được .
– Tín hiệu AC ít bị nhiễu hơn tín hiệu DC, vì thế chúng thích hợp với khoảng cách lớn và môi trường tự nhiên nhiễu ( từ ) .
– Nguồn AC kinh tế tài chính hơn .

–  Tín hiệu AC thường được sử dụng trong các thiết bị tự  động hiện hữu.

Đối với những ngõ vào số, khi kết nối với ngoại vi, ngoại trừ những trường hợp đặc biệt quan trọng thì thường thì mỗi một ngõ vào được kết nối với một bộ tạo tín hiệu nhị phân như : nút nhấn, công tắc nguồn, cảm ứng tiếp cận …. Hình 5.7 a, b, c minh họa cách kết nối dây những ngõ vào PLC với những bộ tạo tín hiệu nhị phân khác nhau .
Cần quan tâm đến những loại cảm ứng khi kết nối với những ngõ vào PLC ( xem lại chương 3 : cảm ứng và cơ cấu tổ chức chấp hành trong tinh chỉnh và điều khiển logic ) .
Trong ví dụ hình 5.7 a có 3 ngõ vào, một là nút nhấn thường hở, hai là tiếp điểm của relay nhiệt, và ba là cảm ứng tiếp cận với ngõ ra là relay. Cả ba bộ tạo tín hiệu này được phân phối bởi một nguồn 24VDC. Khi tiếp điểm hở hoặc cảm ứng phát tín hiệu “ 0 ” thì không có điện áp tại những ngõ vào. Nếu những tiếp điểm được đóng lại hoặc cảm ứng phát tín hiệu “ 1 ” thì ngõ vào được cấp điện .

1. Nút nhấn và cảm biến có ngõ ra là relay nối với ngõ vào loại sinking.
2. Nút nhấn và cảm biến loại PNP nối với ngõ vào loại sinking.
3. Nút nhấn và cảm biến loại NPN nối với ngõ vào loại sourcing.

Đối với những ngõ vào ra của CPU 214 DC / DC / DC, CPU 224 AC / DC / Relay theo sổ tay được kết nối như hình 5.10 và hình 5.11 .
5.1.4. 2 Kết nối những ngõ ra số với ngoại vi
Các ngõ ra của PLC hoàn toàn có thể được sản xuất là một khối riêng, hoặc phối hợp với những ngõ ra chung trong một khối hoặc được tích hợp trên khối CPU. Trong trường hợp nào cũng vậy, những ngõ ra cũng phải được phân phối nguồn riêng với cấp điện áp tùy thuộc vào loại ngõ ra. Cần quan tâm trong một khối ra cũng như những ngõ ra được tích hợp sẵn trên CPU hoàn toàn có thể có những nhóm được cung ứng nguồn độc lập nhau. Vì vậy cần chú ý quan tâm khi cấp nguồn cho những nhóm này. Nguồn phân phối cho những khối ra của họ S7-200 hoàn toàn có thể là :
Xoay chiều : 20 … 264 VAC, f = 47 … 63 Hz ;
Một chiều : 5 … 30 VDC so với ngõ ra rơ le ; 20.4 … 28.8 VDC so với ngõ ra transistor ;
Các khối ra tiêu chuẩn của PLC thường có 8 đến 32 ngõ ra theo cùng loại và có dòng định mức khác nhau. Ngõ ra hoàn toàn có thể là rơ le, transistor hoặc triac. Rơ le là ngõ ra linh động nhất. Chúng hoàn toàn có thể là ngõ ra AC và DC. Tuy nhiên phân phối của ngõ ra rơ le chậm, giá tiền cao và bị hư hỏng sau vài triệu lần đóng cắt. Còn ngõ ra transistor thì chỉ sử dụng với nguồn cung ứng là DC và ngõ ra triac thì chỉ sử dụng được với nguồn AC. Tuy nhiên phân phối của những ngõ ra này nhanh hơn .
Sơ đồ mạch điện bên trong của những ngõ ra được cho như hình 5.8 .

Cần chú ý khi thiết kế hệ thống có cả hai loại ngõ ra AC và DC. Nếu nguồn AC nối vào ngõ ra DC là transistor, thì chỉ có bán kỳ dương của chu kỳ điện áp được sử dụng và do đó điện áp ra sẽ bị giảm. Nếu nguồn DC được nối với ngõ ra AC là triac thì khi có tín hiệu cho ngõ ra, nó sẽ luôn luôn có điện cho dù có điều khiển tắt bằng PLC.

Đối với những ngõ ra số, khi kết nối với ngoại vi, ngoại trừ những trường hợp đặc biệt quan trọng thì thường thì mỗi một ngõ ra được kết nối với một đối tượng người dùng điều khiển và tinh chỉnh nhận tín hiệu nhị phân như : đèn báo, cuộn dây rơ le, chuông báo. . .. Hình 5.9 minh họa cách kết nối dây những ngõ ra PLC với những cơ cấu tổ chức chấp hành. Hình 5.9 a là một ví dụ cho những khối ra sử dụng 24V dc với mass chung. Tiêu biểu cho loại này là ngõ ra transistor. Trong ví dụ này những ngõ ra được kết nối với tải hiệu suất nhỏ là đèn báo và cuộn dây relay. Quan sát mạch kết nối này, đèn báo sử dụng nguồn cung ứng là 24V dc. Nếu ngõ ra. 6 ở mức logic “ 1 ” ( 24V dc ) thì dòng sẽ chảy từ ngõ ra. 6 qua đèn H1 và xuống Mass ( M ), đèn sáng. Nếu ngõ ra ở mức logic “ 0 ” ( 0V ), thì đèn H1 tắt. Nếu ngõ ra. 4 ở mức logic “ 1 ” thì cuộn dây rơ le có điện, làm tiếp điểm của nó đóng lại cung ứng điện 220 Vac cho động cơ .
Hình 5.9 b là một ví dụ ngõ ra relay sử dụng nguồn cấp là 24 Vdc, và hình 5.9 c là ví dụ ngõ ra triac sử dụng nguồn xoay chiều 24 Vac .
Một quan tâm quan trọng khi kết nối những ngõ ra cần tra cứu sổ tay khối ngõ ra hiện có để có được thông tin đúng mực tránh được những sự cố đáng tiếc xảy ra. Hình 5.10 là ví dụ của CPU 214 với nguồn cung ứng DC, ngõ vào DC và ngõ ra DC được nối dây với ngoại vi ( trích từ sổ tay S7-200 Programmable Controller System Manual ). Ta nhận thấy mỗi một nhóm ngõ vào cũng như một nhóm ngõ ra và CPU được cung ứng nguồn riêng là 24 Vdc. Ngoài ra trên khối CPU còn có nguồn phụ 24 Vdc ( đến 280 mA ) hoàn toàn có thể được sử dụng để phân phối cho những cảm ứng hoặc khối lan rộng ra .

5.2   Kiểm tra việc kết nối dây bằng phần mềm

Một công việc quan trọng cho người lắp đặt và vận hành là biết được các kết nối của các ngõ vào/ra với ngoại vi có đúng hay không trước khi nạp chương trình điều khiển vào CPU. Hoặc khi một hệ thống đang hoạt động bình thường nhưng một sự cố hư hỏng xảy ra thì các phần ngoại vi nào bị hư và phát hiện nó bằng cách nào. Các phần mềm cho các bộ điều khiển bằng PLC thường có trang bị thêm công cụ để kiểm tra việc kết nối dây ngõ vào/ra với ngọai vi. Trong phần mềm Step 7 Micro/Win (phần mềm lập trình cho họ S7-200) có trang bị thêm phần này đó là mục Status Chart.

Để sử dụng ứng dụng tốt hơn hãy xem thêm chương “ Phần mềm STEP 7 – Micro / Win và ngôn từ lập trình ” .

5.2.1    Status Chart

Chúng ta có thể sử dụng Status Chart để đọc, ghi hoặc cưỡng bức các biến trong chương trình theo mong muốn. Để có thể mở Status Chart, ta nhấp đúp chuột vào biểu tượng Status Chart  trong cửa sổ Navigation Bar trên màn hình Step 7-Micro/Win32 hoặc vào mục View → Component → Status Chart.

5.2.2    Giám sát và thay đổi biến với Status Chart

Hình 5.9 chỉ một ví dụ về cách sử dụng Status Chart. Để đọc hay ghi những biến tất cả chúng ta thực thi theo những bước sau :
Bước 1 : Ở ô tiên phong trong cột Address ta nhập vào địa chỉ hay tên ký hiệu của một biến trong chương trình ứng dụng mà muốn giám sát hoặc tinh chỉnh và điều khiển, sau đó ấn ENTER. Lặp lại bước này cho tổng thể những biến được thêm vào biểu đồ .
Bước 2 : Nếu biến là 1 Bit ( ví dụ : I, Q., hoặc M ), thì kiểu biến đặt ở cột Format là bit. Nếu biến là một byte, word, hay double word thì chọn ở cột Format và nhấp đúp chuột để tìm kiểu biến mong ước .

   5.2.3    Cưỡng bức biến với Status Chart

Trong một số ít trường hợp thiết yếu phải ép buộc một ngõ vào hoặc một ngõ ra hoặc bất kể một biến nào đó trong chương trình theo một giá trị mong ước cho tương thích với thực trạng hoạt động giải trí hiện tại của mạng lưới hệ thống hoặc để kiểm tra những lỗi xảy ra trong mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển, ta hoàn toàn có thể sử dụng công cụ cưỡng bức biến ( Force ) .
Để cưỡng bức biến trong Status Chart với một giá trị xác lập, triển khai những bước sau :
Bước 1 : Chọn một ô trong cột Address, vào địa chỉ hay hay tên của biến cần cưỡng bức .
Bước 2 : Nếu biến là 1 Bit ( ví dụ : I0. 0, Q0. 1 ), thì kiểu biến ở cột Format luôn luôn là bit. Nếu biến là một byte, word, hay double word thì chọn ở cột Format và nhấp đúp chuột để tìm kiểu biến mong ước .

5.2.4   Ứng dụng Status Chart trong việc kiểm tra kết nối dây trong S7-200

Sau khi kết nối dây ngoại vi với những ngõ vào / ra của PLC, việc sau đó là kiểm tra lại kết nối dây này để phát hiện ra những lỗi kết nối. Một công cụ hữu hiệu là sử dụng Status Chart. Lưu ý khi kiểm tra kết nối dây :

• Đối với ngõ vào:
  • Các ngõ vào nào được nối với các tiếp điểm thường đóng hay tín hiệu có mức logic “1” thì các ngõ vào có điện áp và đèn báo trạng thái các ngõ vào sáng. Khi quan sát trong status chart, ta sẽ nhận thấy các giá trị này có mức logic “1”.
  • Việc kiểm tra các ngõ vào nên thực hiện lần lượt cho từng ngõ vào theo bảng kết nối dây vào/ra với ngoại vi. Có nghĩa là mỗi lần ta chỉ thay đổi trạng thái của một bộ tạo tín hiệu (nút nhấn, cảm biến,…) và quan sát trạng thái của ngõ vào được kết nối với nó trong status chart.
  • Ghi chép lại các kết nối bị sai và sữa chữa.
• Đối với ngõ ra:
  • Ở trạng thái bình thường khi chưa có chương trình thì tất cả các ngõ ra của PLC đều ở mức logic “0” (không có điện áp) và đèn báo trạng thái các ngõ ra đều tắt.
  • Việc kiểm tra nối dây ngõ ra nên thực hiện lần lượt từng ngõ ra theo bảng kết nối dây bằng cách cho ngõ ra muốn kiểm tra lên mức lodic “1” trong status chart và quan sát trạng thái của ngoại vi được kết nối tương ứng. Nếu ngoại vi tương ứng có điện chứng tỏ nó được kết nối đúng còn ngược lại kết nối sai.

5.3    Câu hỏi và bài tập

BT 5.1:  Ngõ vào của PLC có thể đóng  điện cho cuộn dây rơ le để điều   khiển một động cơ được không? Các khối vào và khối ra đóng vai trò gì trong việc giao tiếp giữa PLC và thiết bị ngọai vi?

BT 5.2:      Các khối mở rộng ngõ vào/ra có lợi ích gì?

BT 5.3:      Điều gì xảy ra nếu một ngõ ra AC được cấp nguồn DC?

BT 5.4: Một khối vào/ra mở rộng của PLC họ S7-200 loại EM223 gồm có 8 ngõ vào DC/8 ngõ ra rơle. Các ngõ vào được nối với 4 nút nhấn, 2 ngõ ra được nối với một rơle trung gian sử dụng nguồn 24VDC dùng để đóng mạch cho một contactor 220VAC để điều khiển động cơ 3 pha 220V/380V. 2 ngõ ra được nối với 2 đèn báo 220VAC để báo chiều quay của động cơ. 2 ngõ ra được sử dụng cho các van khí nén 24 VDC. Hãy vẽ sơ đồ nối dây các ngõ vào và ra này với ngoại vi theo yêu cầu.

BT 5.5: Hãy thiết kế một dự án được điều khiển bằng PLC. Trước khi đặt hàng, cần phải phác thảo việc nối dây cơ bản và chọn lựa các loại PLC hoặc khối vào/ra có các ngõ vào/ra tương ứng. Các thiết bị được sử dụng để nối với các ngõ vào gồm có: 2 công tắc hành trình, 1 nút nhấn thường hở, 1 nút nhấn thường đóng và một tiếp điểm nhiệt. Ngõ ra sẽ điều khiển một van solenoid 24VDC, một đèn báo 110VAC và một động cơ 220VAC/50HP. Hãy lựa chọn loại PLC hoặc một khối vào/ra phù hợp và kết nối dây theo yêu cầu đặt ra.

BT 5.6: Hãy phác thảo sơ đồ nối dây cho các ngõ ra PLC theo yêu cầu được liệt kê dưới đây:

• Một van khí nén có 2 cuộn dây solenoid
• Một đèn báo 24VDC
• Một đèn báo 120 VAC
• Một động cơ công suất thấp 12 VDC.

Source: https://vh2.com.vn
Category : Tin Học