Điều khiển hệ thống lạnh bằng lập trình PLC S7-200

S7-200 là thiết bị điều khiển logic lập trình loại nhỏ của hãng SIMENS (Đức), có cấu trúc theo kiểu module và có các module mở rộng. Các module này được sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau.

Nguyên lý hoạt động của PLC

Cấu trúc chương trình

Các chương trình cho S7-200 phải luôn có một chương trình chính (Main Program). Nếu có sử dụng chương trình con và chương trình xử lý ngắt thì được viết tiếp sau chương trình chính.

Thực hiện chương trình

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét, mỗi vòng quét bao gồm các bước sau:

• Đọc các ngõ vào ra bộ đệm
• Thực hiện chương trình
• CPU tự kiểm tra, truyền thông
• Chuyển dữ liệu từ bộ ñệm ra các ngõ ra

Quy trình thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC

Để chương trình gọn gàng, dễ quan sát và không nhầm lẫn địa chỉ trong quá trình thảo chương trình, thực hiện các yêu cầu sau:

•  Hiểu rõ nguyên lý hoạt động của hệ thống
•  Xác định có bao nhiêu tín hiệu vào/ra
•  Lập bảng phân phối nhiệm vụ I/O
•  Xây dựng giải thuật hoặc Grafcet
•  Viết và kiểm tra chương trình chạy demo
•  Kết nối thiết bị và kiểm tra hệ thống hoạt động

Ngôn ngữ lập trình

Các loại ngôn ngữ

Ladder Logic: LAD (Ladder): là phương pháp lập trình hình thang, thích hợp trong ngành điện công nghiệp.

Statement List: STL (Statement List): là phương pháp lập trình theo dạng dòng lệnh giống như ngôn ngữ Assemply, thích hợp cho ngành máy tính.

Function Block: FBD (Flowchart Block Diagram): là phương pháp lập trình theo sơ đồ khối, thích hợp cho ngành điện tử số.

Một số chương trình chạy

Chương trình điều khiển dạng LAD

Chương trình điều khiển dạng STL

Chương trình điều khiển dạng FBD

Một số lưu ý

Khi lập trình ta cần quan tâm đến các vấn đề sau:

• Chọn loại tập lệnh nào: SIMETIC hay IEC1131-3
• Chọn ngôn ngữ lập trình nào: LAD (Ladder Loic), STL (Statement List) hay FBD (Function Block Diagram)

Ví dụ: Một hệ thống sản xuất nước đá, hoạt động như sau:

• Nhấn ON, thiết bị ngưng tụ, cánh khuấy hoạt động thì máy nén hoạt động cùng với cấp dịch dàn bay hơi.
• Khi nhấn OFF, hệ thống dừng
• Hệ thống có các bảo vệ như: áp suất cao quá cao HP, áp suất thấp quá thấp LP, dòng điện các động cơ quá cao RN, bảo vệ khi máy nén bị mất áp lực dầu OP, mất áp lực nước WP
• Có mạch báo động khi bị sự cố chung bằng chuông và đèn nhấp nháy với chu kỳ 1 giây: áp suất cao quá cao, áp suất thấp quá thấp, dòng điện động cơ máy nén quá cao, máy nén bị mất áp lực dầu, bơm nước bị mất áp lực nước.

Các thiết bị trong hệ thống hoạt động như sau:

• Máy nén MN sử dụng động cơ 3 phase giảm tải khởi động bằng đổi nối Y – Δ
• Thiết bị ngưng tụ DNT làm mát bằng nước và có bảo vệ khi mất áp lực nước WP. bơm nước P và quạt sử dụng động cơ 3 phase khởi động trực tiếp
• Cấp dịch cho dàn lạnh bằng van điện từ SV 1
• Quá trình hồi dầu được thực hiện bằng tay
• Quá trình xả khí không ngưng được thực hiện bằng tay và làm lạnh bình xả khí bằng bằng van điện từ SV2 thông qua công tắc xoay s.

Đối với hệ thống lạnh trên, do việc đóng cắt không thường xuyên nên ta chọn loại S7-200 AC/DC/RLY (nguồn nuôi 220VAC/ ngõ vào 24VDC/ ngõ ra relay)

Sơ đồ kết nối phần cứng