Điều khiển hệ thống lạnh bằng thiết bị lập trình ZEN

ZEN là một bộ lập trình đơn giản của hãng OMRON (Nhật). Kích thước nhỏ gọn nhưng có nhiều tính năng tiện dụng thích hợp ứng dụng trong các hệ thống nhỏ. Chương trình điều khiển của ZEN được viết theo dạng bậc thang (Ladder diagram), có thể lập trình bằng tay, bằng cách sử dụng những nút trên thiết bị kết hợp với màn hình LCD, hoặc lập trình bằng phần mềm hỗ trợ.

Giới thiệu tổng quan về ZEN

Các đặc trưng của ZEN

• Dùng trong các ứng dụng điều khiển tự động quy mô nhỏ, giá thành thấp
• Có thể lập trình dạng bậc thang (Ladder diagram) trực tiếp bằng các phím bấm đối với loại có màn hình LCD
• Dung lượng chương trình: tối đa 96 dòng
• Có hai loại nguồn vào 100 – 240 VAC hoặc 24VDC
• Khả năng mở rộng: tối đa 3 khối mở rộng (hay tối đa 18 đầu vào và 16 đầu ra)
• Bảo vệ chương trình khi mất nguồn cấp (sử dụng battery unit)
• Dễ dàng copy chương trình từ khối CPU này sang khối CPU khác sử dụng memory cassette
• Có khả năng lập trình và giám sát bằng máy tính, lập trình bằng phần mềm ZEN Support Sorfware
• Đầu ra rely có công suất lớn, chịu được dòng 8A ở 250 VAC, tất cả các đầu ra đều có các tiếp điểm độc lập
• Đầu vào trực tiếp 100 – 240 VAC (loại ZEN AC)
• Trang bị 8 timer, mỗi bộ timer có thể đặt được 4 chế độ làm việc và 3 dải thời gian
• Trang bị 8 bộ counter đếm thuận và đếm ngược
• Chức năng ngày giờ thực

Hình dạng bên ngoài của ZEN

Nối nguồn – ngõ vào – ngõ ra của ZEN

• Nếu dây đơn, ta dùng dây có tiết diện: 0,2 – 2,5mm²
• Nếu dây đôi, ta dùng dây có tiết diện: 0,2 – 0,75mm²

Ví dụ: Một kho lạnh sử dụng hệ thống lạnh một cấp nén, hoạt động như sau:

• Nhấn ON, thiết bị ngưng tụ hoạt động, thiết bị bay hơi hoạt động, sau 10 phút máy nén hoạt động cùng với cấp dịch dàn bay hơi.
• Nhấn OFF, toàn bộ hệ thống lạnh dừng hoạt động
• Khi nhiệt độ kho lạnh đạt yêu cầu thì dừng máy nén và cấp dịch dàn bay hơi, sau 5 phút hệ thống dừng, khi nhiệt độ kho lạnh lớn hơn nhiệt độ quy định, khi đó hệ thống tự hoạt động trở lại.
• Hệ thống có các bảo vệ: áp lực cao quá cao HP, áp lực thấp quá thấp LP, mất áp lực dầu OP, quá dòng điện cuộn dây động cơ RN, mất áp lực nước WP.
• Khi hệ thống bị sự cố áp lực cao quá cao HP, áp lực thấp quá thấp LP, mất áp lực dầu 0P, quá dòng điện cuộn dây động cơ máy nén và bơm nước RN, mất áp lực nước WP bằng chuông và đèn nhấp nháy với chu kỳ giây.

Các thiết bị trong hệ thống

• Máy nén là động cơ 3 phase đấu Y, khởi động trực tiếp
• Sử dụng bình ngưng ống chùm
• Dàn bay hơi làm lạnh gián tiếp (quạt 3 phase)
• Quạt nước tháp giải nhiệt sử dụng động cơ 3 phase, bơm nước sử dụng động cơ 3 phase hoạt động cùng lúc.
• Cấp dịch cho dàn bay hơi bằng van điện từ sv
• Không chế nhiệt độ kho lạnh bằng rơ le nhiệt độ T

Tất cả có 9 ngõ vào và 7 ngõ ra nên ta chọn loại 12/8 không mở rộng hoặc có thể sử dụng loại 6/4 với bộ mở rộng 4/4. Ở đây ta chọn loại ZEN AC, ngõ ra relay 12/8 (12 ngõ vào, 8 ngõ ra)

1- Máy nén lạnh; 2- Bình ngưng; 3- Dàn lạnh; 4- Bình tách lỏng; 5- Tháp giải nhiệt; 6- Bơm giải nhiệt; 7- Kho lạnh.

Các phím bấm trên ZEN

• DEL (Delete): xoá các ngõ vào, ngõ ra, dây nối ( số 6)
• ALT (Alternate); đổi tiếp điểm thường hở thành thường đóng và ngược lại, thay đổi dây nối, chèn hàng (số 7)
• UP-DOWN: di chuyển con trỏ lên xuống, chọn lựa kiểu bít chức năng, thay đổi trị số các thông số (số 2-5)
• LEFT – RIGHT: di chuyển con trỏ qua lại (số 3-4)
• ESC (Escape): trở lại màn hình trước đó, xóa sự cài đặt cuối cùng và trở lại trạng thái trước đó (số 0)
• OK: chọn lựa menu hay các mục mà con trỏ đang ở vị trí đó, chấp nhận sự cài đặt (số 1).

Cho chạy chương trình

Ấn OK vào menu chính (trạng thái dừng), chọn mục RUN ấn OK. Mục RUN sẽ được thay đón bằng mục STOP. Ấn ESC để thoát ra màn hình hiển thị trạng thái chạy. Lúc đó, ZEN sẽ đọc trạng thái các ngõ vào 10 đến 15 để điều khiển đổi trạng thái ngõ ra của Q₀ đến Q₅.

Trong trạng thái RUN, không thể viết hay sửa chương trình. Để thoát khỏi trạng thái RUN trở lại menu chính chọn STOP rồi ấn OK. Mục STOP sẽ được thay thế bằng mục RUN.

Lập trình với ZEN

Các chức năng ngõ ra

Trên ZEN có bốn ngõ ra (output bits) để điều khiển tải, các ngõ ra có địa chỉ Q₀ đến Q_3. Các ngõ ra trên có thể sử dụng ờ các chức năng sau:

Chức năng thông thường

• Khi ngõ vào I₀ hở (có mức thấp), ngõ ra Q₀ hở (có mức thấp).
• Khi ngõ vào I₀ đóng (có mức cao), ngõ ra Q₀ đóng (có mức cao).

Chức năng của rơ-le chốt (set-reset)

Chức năng này điều khiển ngõ ra Q₁ giống như mạch chốt RS. Khi ngõ vào Set đóng thì ngõ ra Q đóng (=’1′), ngõ vào Set hở thì ngõ ra Q vẫn giữ trạng thái đóng. Những lần đóng sau của ngõ vào Set sẽ không tác dụng.

Khi ngõ vào Reset đóng thì ngõ ra Q hở (=’0′), ngõ vào Reset hở thì ngõ ra Q vẫn giữ trạng thái hở. Những lần đóng sau của ngõ vào Reset sẽ không tác dụng.

Khi ngõ vào Set và Reset đều hở thì ngõ ra Q không đổi trạng thái. Khi cả hai ngõ Set và Reset đều đóng là trạng thái cấm. Trong thực tế, nếu Set và Reset đều đóng thì ngõ ra Q sẽ hở, vì chức năng này được thiết kế theo nguyên lý ưu tiên Reset.

Chức năng của rơ-le xung

Khi ngõ vào đóng (lên mức 1) thì ngõ ra Q đóng (lên mức 1). Khi ngõ vào hở (xuống mức 0) thì ngõ ra Q không đổi trạng thái. Khi ngõ vào đóng lần thứ hai thì ngõ ra Q hở (xuống mức 0). Như vậy, ngõ ra chỉ đổi trạng thái khi ngõ vào đóng (lên mức 1) và không đổi trạng thái khi ngõ vào hở (xuống mức 0). Nói cách khác, ngõ ra sẽ đổi trạng thái theo cạnh lên của xung kích ở ngõ vào.

Các thao tác trong lập trình

• Thay đổi ngõ vào: cho con trỏ nằm ngang ngõ vào cần đổi. Ấn OK để thực hiện việc thay đổi, con trỏ sẽ chớp sáng tối. Dùng phím lên/ xuống và trái/ phải để chọn lại kiểu ngõ vào và địa chỉ. Cuối cùng, ấn OK để hoàn tất việc thay đổi.
• Thay đổi chức năng của ngõ ra: cho con trỏ nằm ngang ngõ ra cần đổi chức năng. Ấn OK để thực hiện việc thay đổi, con trỏ sẽ chớp sáng tối. Dùng phím trái/ phải và lên/ xuống để chọn lại chức năng kiểu ngõ ra và địa chỉ. Cuối cùng, ấn OK để hoàn tất việc thay đổi.
• Xoá ngõ vào, ngõ ra, đường nối: cho con trỏ nằm ngay ngõ vào, ngõ ra hay đường nối cần xóa, ấn DEL việc xóa đã thực hiện xong. Để xóa đường nối dọc tạo nhánh song song giữa hai ngõ vào, cho con trỏ nằm phía bên phải đường cần xóa, ấn phím ALT sẽ có mũi tên hướng về phía bên trái con trỏ. Ấn phím DEL sẽ được đường nối dọc.
• Chèn thêm một hàng trống: Để chèn thêm một hàng trống, cho con trỏ nằm ô đầu hàng vị trí cần chèn rồi ấn phím ALT. Hàng đang có sẽ bị đẩy xuống dưới và xuất hiện một hàng trống.
• Xóa một hàng trống: Để xóa một hàng trống giữa hai hàng, cho con trỏ nằm ở đầu hàng vị trí cần xóa rồi ấn phím DEL. Hàng trống sẽ bị xóa.

Cho chạy và kiểm tra chương trình

Sau khi lập trình xong, để cho chạy chương trình trở lại menu chính, chọn mục RUN, dùng phím lên/xuống đổi thành STOP rồi nhấn OK, màn hình sẽ chuyển sang menu giám sát như sau.

Khi có màn hình có menu giám sát như trên, muốn ra màn hình hiển thị ngày/giờ, trạng thái ngõ vào và ngõ ra thì ấn ESC.

Muốn kiểm tra chương trình vận hành ra sao, trên màn hình có menu giám sát, chọn MONITOR, ấn OK, màn hình sẽ hiển thị sơ đồ hình thang (Ladder Diagram). Bây giờ, trên sơ đồ hình thang sẽ có trạng thái ON/OFF (mức ‘1’,’0’) của các ngõ vào/ngõ ra. Dây nối sẽ có màu đậm nét nếu mạch được kín.

Màn hình hiển thị chính ở phương thức dừng (STOP).

Màn hình hiển thị chính ở phương thức chạy (RUN).