Hướng dẫn sử dụng I/O Kit

1. Ứng dụng của mô hình I/O Kit

Mô hình dùng để kết nối với các loại PLC để test các chức năng của PLC như: Digital Input, Digital Output, Analog Input, Analog Output, băm xung tốc độ cao PWM, đọc xung tốc dộ cao HSC, truyền thông Modbus RTU chuẩn RS485, giả lâp tín hiệu cảm biến hỗ trợ người lập trình trong quá trình calib khi không có cảm biến cũng như tín hiệu thật.
Cùng với các chức năng trên bộ I/O Kit sẽ giúp rất ít trong quá trình training, dạy học. Với thiết kế nhỏ gọn tiện lợi ta có thể linh động trong quá trình di chuyển.

Hình 1.Hình ảnh mô hình I/O Kit

2. Thành phần cấu tạo của mô hình I/O Kit

Hình 2. Tổng quan các thành phần có trên Panel

Động cơ DC 24VDC: phục vụ cho các bộ điều khiển động cơ.

Hình 3. Cấu tạo và thông số động cơ DC 24VDC

Động cơ bước NEMA17 Size 42×38 -1.8 Step

General specifications		Electrical specifications
Step Angle	1.8	Rated Voltage (V)	2.8
Temperature Rise (℃)	80 Max (rated current 2 phase on)	Rated Current (A)	1.68
Ambient Temperature (℃)	-20～+50	Resistance Per Phase (10% Ω)	1.65 (25℃)
Number of Phase	2	Inductance Per Phase (20% mH)	3.2
Insulation Resistance(MΩ)	100 Min (500VDC)	Holding torque (N.cm)	36
Insulation Class	Class B
Max.radial force (N)	28 (20mm from the flange)
Max.axial force (N)	10

Hình 4. Cấu tạo và thông số động cơ bước NEMA17

Encoder E6C2-CWZ5B: Thực hiện trả tín hiệu cho bộ điều khiển, phục vụ điều khiển tốc độ động cơ.

Power supply voltage		12 to 24 VDC (-10% to +15%)
Current consumption		100 mA max.
Resolution		1000 P/R
Inrush current		Approx. 9 A (0.3 ms)
Output phases		A, B and Z
Control output	Output type	PNP opern gcollector
	Load power supply voltage	30 VDC max.
	Load current	35 mA max. (Source current)
	Residual voltage	0.4 V max. (at source current 35 mA)
Phase difference on output		90±45 °between A and B (1/4 T ± 1/8 T)
Max.response point		50kHz
Max.permissible rotation		6000 r/min

Hình 5. Cấu tạo và thông số kỹ thuật Encoder E6C2-CWZ5B

Đồng hồ nhiệt PIC152A-VI-C: Đọc giá trị cảm biến và hiển thị, có chức năng giao tiếp modbus với các thiết bị khác.

Display	4 Digits 7 Segment LED Single Display Height of Display 0.5”
LED Indications	Alarm ON (2 Nos)
Inputs	Thermocouple (J, K, T, R, S) RTD (PT100) DC Analog inputs (-5 to 56mV, 0 to 10V, 0/4 to 20mA)
Resolution	1 / 0.1 for TC / RTD only ( Fixed 1° resolution for R & S type TC) Decimal point position selectable : 1 / 0.1 / 0.01 / 0.001 for analog input
Temperature Unit	℃/℉ selectable
Relay Contact (SPDT)	5A @ 250V AC resistive
Retransmission	0 / 4 to 20 mA DC, 0 to 5V DC, 0 to 10V DC
Sensor Supply	24V DC, 30mA
Alarm Modes	High alarm, Low alarm, Band, Fail output and Fault diagnosis
Hysteresis	0.1 to 99.9℃
Annunciator	Programmable
Reset Action	Automatic or Latched
Supply Voltage	90 to 270V AC / DC (50 / 60Hz) Optional : 24V DC
Communication	RS485

Hình 6. Cấu tạo và thông số kỹ thuật Đồng hồ nhiệt PIC152A-VI-C

Bộ phát tín hiệu Analog: tạo tín hiệu Analog.

Display	3 Digits 7 Segment LED
Supply Power Voltage	0-24VDC
Output Voltage	2-10VDC
Output Current	4-20mA

Hình 7. Cấu tạo và thông số kỹ thuật Bộ phát tín hiệu Analog

3. Hướng dẫn sử dụng IO Kit và một số bài toán thực hành

3.1. Tín hiệu Digital Input, Digital Output, Analog Input

Digital Input: I/O Kit hỗ trợ 6 ngõ vào digital đấu nối tương ứng với 3 nút nhấn nhả màu xanh + 3 công tắc lựa chọn 2 vị trí.
Digital Output: I/O Kit hỗ trợ 4 ngõ ra đấu nối tương ứng với 4 đèn màu vàng.
Analog Input: I/O Kit hỗ trợ 1 biến trở sử dụng cho PLC + 1 biến trở sử dụng cho VFD.

Hình 8. Vị trí lắp đặt các Digital Input, Digital Output, Analog Input

Hình 9: Vị trí đấu nối Digital Input, Digital Output, Analog Input

Bài minh họa số 1:

Hãy lập trình PLC và đấu nối I/O KIT thiết lập hai chế độ Auto/Man ở Switch DI3 như sau:

Chế độ Man: Nhấn lần lượt các nút nhấn DO0, DO1, DO2 lần lượt các đèn DO3, DO4, DO5 lần lượt sáng.
Chế độ Auto: Các đèn DO3, DO4, DO5 lần lượt sáng theo một chu kỳ nhất định.
Gạt Switch DI4 để tắt tất cả các đèn và dùng biến trở AI0 để điều chỉnh thời gian sáng giữa các đèn.

3.2. Test điều chỉnh độ rộng xung PWM (Pulse Width Modulation)

Bằng kỹ thuật điều chỉnh độ rộng xung với tần số cố định, ta có thể điều chỉnh điện áp cho trước. Để biết sự thay đổi điện áp ngõ ra như thế nào ta sử dụng động cơ 24VDC trên bộ I/O Kit để nhận biết sự thay đổi đó thông qua tốc độ quay trên trục của động cơ. Sau đây là các chân kết nối.

Hình 10: Vị trí đấu nối tín hiệu điều chỉnh độ rộng xung PWM

Bài minh họa số 2:

Hãy lập trình PLC và đấu nối I/O KIT điều khiển tốc độ động cơ DC thông qua biến trở AI (có đảo chiều động cơ). Sử dụng 2 nút nhấn để ON/OFF động cơ và 2 đèn báo động cơ RUN/STOP.

3.3. Test ở chế độ phát xung PTO

Trong một số ứng dụng thực tế nhất định điều khiển góc quay là rất quan trọng người ta sử dụng kỹ thuật phát xung cho động cơ bước hoặc các động cơ chuyên dụng khác. Bởi vậy bộ I/O Kit có sử dụng 1 động cơ bước và một board mạch chuyên dụng để điều khiển động cơ có ứng dụng kỹ thuật phát xung để chúng ta có thể mô phỏng lại một cách đơn giản nhất. Sau đây là sơ đồ chân kết nối.

Hình 11: Vị trí đấu nối điều khiển ở chế độ phát xung Pulse

Bài minh họa số 3:

Hãy lập trình PLC và đấu nối I/O KIT để điều khiển góc quay động cơ STEP.

3.4. Test đọc xung tốc độ cao HSC

Để test chức năng đọc xung tốc độ cao I/O Kit hỗ trợ 1 Encoder đọc xung được gắn vào đầu trục động cơ DC để có thể đọc được xung từ đó ta tính toán ra tốc độ, chiều quay của động cơ. Sau đây là sơ đồ chân để kết nối với PLC.

Hình 12: Vị trí đấu nối đọc xung tốc độ cao HSC về PLC

Bài minh họa số 4:

Kết hợp bài minh họa số 2, hãy lập trình PLC và đấu nối I/O KIT thiết lập đọc tốc độ quay động cơ DC và nhận biết chiều quay.

3.5. Test truyền thông Modbus RTU (RS485)

Để có thể test truyền thông RS485 I/O Kit sử dụng đồng hồ hiển thị đa năng hỗ trợ chuẩn truyền thông RS485 để có thể truyền thông với PLC. Sau đây là chân đấu nối tín hiệu cho đồng hồ và dây truyền thông truyền về PLC.

Hình 13: Vị trí đấu nối tín hiệu đồng hồ và dây truyền thông RS485

3.6. Bộ phát tín hiệu Analog

Bộ I/O Kit có hỗ trợ thêm một bộ phát dòng 4-20 mA, phát áp 2-10VDC dùng để giả tín hiệu cảm biến vào PLC hoặc đồng hồ rất tiện lợi khi không có cảm biến.

Hình 14: Vị trí đấu nối tín hiệu ra của bộ phát tín hiệu Analog

3.7. Vị trí cấp nguồn tổng cho bộ I/O Kit

Hình 15: Vị trí cấp nguồn 220VAC cho bộ I/O Kit