Giáo trình Lập trình PLC cơ bản (Nghề: Cơ điện tử - Cao đẳng): Phần 1 - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội

(NB) Giáo trình Lập trình PLC cơ bản với mục tiêu giúp người học có thể trình bày được các khái niệm về điều khiển lập trình chính xác theo nội dung đã học; Trình bày được cấu trúc và phương thức hoạt động của các lệnh cơ bản. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình phần 1 dưới đây.

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI BÙI VĂN CÔNG (Chủ biên) NGUYỄN ANH DŨNG – TẠ VĂN BẰNG GIÁO TRÌNH LẬP TRÌNH PLC CƠ BẢN Nghề: Cơ điện tử Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2019 LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình Lập trình PLC biên soạn nhằm đáp ứng nhu cầu giảng dạy học tập Giảng viên, Sinh viên trường Cao đẳng nghề Việt Nam – Hàn Quốc thành phố Hà Nội Nội dung giáo trình mang tính lơgic kiến thức tồn chương trình đào tạo, đồng thời hướng tới mục tiêu hình thành phát triển lực thực hoạt động nghề nghiệp cho người học Dạy học tích hợp lựa chọn giáo trình nhằm tạo tình liên kết tri thức mơn học, hội phát triển lực sinh viên Khi xây dựng tình vận dụng kiến thức người học phát huy lực tự lực, phát triển tư sáng tạo (kiến thức, kỹ năng, thái độ nghề nghiệp) Giáo trình trình bày với bài, từ lý thuyết sở đến thực hành kiến thức Đặc biệt nội dung giáo trình giới thiệu nội dung thực hành lĩnh vực Lập trình PLC, từ kiến thức mơ đun lập trình PLC Mặc dù nhóm biên soạn cố gắng phát triển giáo trình cho phù hợp hiệu với sinh viên cao đẳng nghề Cơ điện tử, chắn cịn nhiều thiếu sót Chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc đồng nghiệp để giáo trình hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Chủ biên: Bùi Văn Cơng MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU MỤC LỤC GIÁO TRÌNH LẬP TRÌNH PLC CƠ BẢN Bài Đại cương điều khiển lập trìnhThời gian 1.1 Tổng quát điều khiển 1.2 Điều khiển nối cứng điều khển lập trình 1.3 So sánh PLC với hình thức điều khiển khác 10 1.4 Các ứng dụng PLC thực tế 11 Bài 13 Cấu trúc phương thức hoạt động PLC 13 2.1.Cấu trúc PLC 13 2.2.Thiết bị điều khiển lập trình PLC 14 2.3 Địa đầu vào 19 2.4 Cấu trúc nhớ 20 2.5 Xử lý chương trình 21 Bài 22 Kết nối PLC thiết bị ngoại vi 22 3.1 Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi 22 3.2 Kiểm tra việc nối dây phần mềm 33 3.3 Cài đặt sử dụng phần mềm lập trình cho PLC 37 Bài 48 Các phép toán nhị phân PLC 48 4.1 Các liên kết logic 48 4.2 Các lệnh ghi / xóa giá trị cho tiếp điểm 50 4.3 Timer 55 4.4 Counter 58 Bài 62 Các phép toán số PLC 62 5.1 Chức truyền dẫn 62 5.2 Chức so sánh 67 5.3 Chức dịch chuyển 73 5.4 Chức chuyển đổi 75 5.5 Chức toán học 79 Bài 84 Các tập ứng dụng điều khiển động 84 6.1 Giới thiệu: 84 6.2 Cách kết nối dây 89 6.3 Bài tập ứng dụng 92 Tài liệu tham khảo 105 GIÁO TRÌNH LẬP TRÌNH PLC CƠ BẢN Tên mơ đun: Lập trình PLC Mã số mơ đun: MĐ 25 Thời gian mô đun: 90 ( LT: 15 ; TH: 72 giờ; KT: ) I Vị trí, tính chất mơ đun: Vị trí : - Mơ đun bố trí dạy cuối chương trình sau học xong mơn chun môn điện tử công suất, Kỹ thuật xung – số, kỹ thuật cảm biến, trang bị điện, lắp đặt điều khiển thiết bị điện cơng nghiệp Tính chất : - Là mô đun chuyên môn nghề II Mục tiêu mơ đun: Kiến thức: - Trình bày khái niệm điều khiển lập trình xác theo nội dung học - Trình bày cấu trúc phương thức hoạt động lệnh Kỹ năng: - Thực lập trình tập ứng dụng dùng PLC đạt yêu cầu kỹ thuật công nghệ - Kết nối mạch điện theo yêu cầu công nghệ - Năng lực tự chủ, trách nhiệm: - Vận dụng kiến thức môn học để tiếp thu môn học, môđun chuyên nghề - Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác an tồn vệ sinh cơng nghiệp III Nội dung mô đun: 1.Nội dung tổng quát phân bổ thời gian Thời gian Thực hành/ TT Tên chương, mục Tổng số thực tập/thí nghiệm/ Lý thuyết Kiểm tra tập/thảo luận Bài 1:Đại cương điều khiển lập trình 11 10 1.1 Tởng quan điều khiển 1.2 Điều khiển nối cứng điều khiển lập trình 1.3 So sánh PLC với hình thức điều khiển khác 1.4 Các ứng dụng PLC thực tế Kiểm tra Bài 2:Cấu trúc phương thức hoạt 12 động PLC 2.1 Cấu trúc PLC 2.2 Thiết bị điều khiển lập trình PLC 2.3 Địa ngõ vào/ 2.4 Cấu trúc nhớ PLC 2.5 Xử lý chương trình Kiểm tra Bài 3:Kết nối PLC thiết bị 12 ngoại vi 3.1 Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi 3.2 Kiểm tra việc nối dây phần mềm 3.3 Cài đặt sử dụng phần mềm lập trình cho PLC Kiểm tra Bài 4:Các phép toán nhị phân PLC 20 17 12 Bài 6:Các tập ứng dụng 30 điều khiển động 29 15 72 4.1 Các liên kết logic 4.2 Các lệnh ghi / xóa giá trị cho tiếp điểm 4.3 Timer 4.4 Counter Kiểm tra Bài 5:Các phép toán số PLC 5.1 Chức truyền dẫn 5.2 Chức so sánh 5.3 Chức dịch chuyển 5.4 Chức chuyển đởi 5.5 Chức tốn học 6.1 Giới thiệu 6.2 Cách kết nối dây 6.3 Bài tập ứng dụng 6.3.1 Mạch khởi động động 6.3.2 Mạch đổi chiều quay 6.3.3 Mạch điều khiển tốc độ 6.3.4 Mạch mở máy sao/ tam giác Cộng 90 Bài Đại cương điều khiển lập trìnhThời gian Mục tiêu - Phát biểu khái niệm điều khiển lập trình theo nội dung học - So sánh ưu nhược điểm điều khiển lập trình với hình thưc điều khiển khác theo nội dung học - Trình bày ứng dụng PLC thực tế theo nội dung học - Rèn luyện tính tư duy, tác phong cơng nghiệp 1.1 Tổng quát điều khiển Trong ứng dụng công nghệ khoa học vào sản xuất công nghiệp yêu cầu tự động hố ngày tăng, địi hỏi kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng yêu cầu đó, với mục tiêu tăng suất lao động đường tăng mức độ tự động hóa q trình thiết bị sản xuất nhằm mục đích tăng sản lượng, cải thiện chất lượng độ xác sản phẩm Tự động hóa sản xuất nhằm thay phần toàn thao tác vật lý công nhân vận hành máy thông qua hệ thống điều khiển Những hệ thống điều khiển điều khiển trình sản xuất với độ tin cậy cao, ổn định mà không cần tác động nhiều người vận hành Điều đòi hỏi hệ thống điều khiển phải có khả khởi động, kiểm sốt, xử lý dừng q trình theo u cầu đo đếm giá trị xác định nhằm đạt kết mong muốn sản phẩm đầu máy hay thiết bị Một hệ thống gọi hệ thống điều khiển Trong kỹ thuật tự động điều khiển, điều khiển chia làm loại: + Điều khiển nối cứng + Điều khiển logic khả trình ( PLC) Một hệ thống điều khiển tạo thành từ thành phần: + Khối vào + Khối xử lý – điều khiển + Khối * Sơ đồ tổng quát điều khiển lập trình sau ( hình 1.1): Hình 1.1 sơ đồ tổng quan điều khiển lập trình 1.1.1.Khối vào: ( bảng 1.1) Cịn gọi giao tiếp ngõ vào có nhiệm vụ biến đởi đại lượng vật lý đầu vào ( từ tiếp điểm cảm biến, hay nút nhấn, điện trở đo sức căng….) thành mức tín hiệu số ON/OFF (digital) hay tín hiệu liên tực (analog) tùy theo chuyển đổn ngõ vào cấp vào cho khối xử lý trung tâm (CPU) Bảng 1.1 Bộ chuyển đổi Công tắc (Switch) Đại lượng đo Đại lượng Sự dịch chuyển/ vị trí Điện áp nhị phân (ON/OFF) Cơng tắc hành trình (Limit Sự dịch chuyển/ vị Điện áp nhị phân switch) trí (ON/OFF) Bộ điều chỉnh nhiệt Nhiệt độ Điện áp nhị phân (Thermostat) (ON/OFF) Cặp nhiệt điện Nhiệt độ Điện áp thay đổi (Thermocouple) Nhiệt trở (Thermister) Tế bào quang điện (Photo cell) Tế bào tiệm cận (Proximity cell) Điện trở đo sức căng (Strain gage) Nhiệt độ Ánh sáng Trở kháng thay đổi Điện áp thay đổi (analog) Sự diện Trở kháng thay đổi đối tượng Áp suất/ dịch Trở kháng thay đổi chuyển 1.1.2.Bộ nhớ (Memory Lưu chương trình điều khiển lập trình người dùng liệu khác cờ, ghi tạm, trạng thái đầu vào, lệnh điều khiển đầu ra… Nội dung nhớ mã hóa dang mã nhị phân c.Khối xử lý – điều khiển: Là khối xử lý trung tâm (CPU) thay người vận hành thực thao tác đảm bảo q trình hoạt động Từ thơng tin tín hiệu vào hệ thống điều khiển thực thi lệnh chương trình lưu nhớ, xử lý đầu vào đưa kết xuất điều khiển cho phần giao diện đầu ( output) như: cuộn dây, mơ tơ….Tín hiệu điều khiển thực theo cách: + Dùng mạch điện nối kết cứng + Dùng chương trình điều khiển d Khối ra: ( bảng 1.2) Còn gọi phần giao diện đầu Tín hiệu kết trình xử lý hệ thống điều khiển Lúc tín hiệu ngõ vào biến đởi thành mức tín hiệu vật lý thích hợp bên ngồi như: đóng mở rơle, biến đởi tuyến tính số- tương tự… Bảng 1.2 Thiết bị ngõ Đại lượng Đại lượng tác động Động điện Chuyển động quay Điện Xy lanh- Piston Chuyển động thẳng/áp lực Dầu ép/ khí ép Solenoid Chuyển động thẳng/áp Điện lực Lò xấy/ lò cấp nhiệt Nhiệt Van Tiết diện cửa van thay đổi Điện/dầu ép/khí ép Rơle Tiếp điểm điện/ chuyển Điện động vật lý có giới hạn Điện 1.2 Điều khiển nối cứng điều khển lập trình 1.2.1 Điều khiển nối cứng Thiết bị điều khiển lập trình (Programmable Controller) nhà thiết kế cho đời năm 1968 (công ty General Motor - Mỹ) Tuy nhiên, hệ thống Thực hành đấu nối: PLC với module Kit PLC Dùng đồng hồ đo vẽ lại sơ đồ nối dây Kit PLC Kết nối PLC thiết bị lập trình 3.2 Kiểm tra việc nối dây phần mềm Để giao tiếp máy tính PLC cho thực việc Download Upload cho PLC, ta phải thực bước sau: Chọn cổng giao tiếp: Trường hợp cáp giao tiếp cáp USB cởng giao tiếp phải chọn USB ( hình 3.21) Hình 3.21 chọn cổng kết nối Trường hợp cáp giao tiếp cáp COM phải chọn cởng giao tiếp máy tính Để chọn cổng giao tiếp,vào mục Communication,chọn Set PG/PC Interface ( hình 3.22 ) 33 Hình 3.22 chọn cổng giao tiếp Sau chọn Properties PC/PPI cable (PPI) Trong Tab PPI: chọn tốc độ Bauds phần Transmission Rate: Tốc độ để mặc định 9600, tốc độ Baud mặc định cáp 9600 ( tốc độ Baud áp dụng đối cáp cổng COM),trên cáp COM,cho phép ta chọn nhiều mức tốc độ Baud khác Hình 3.23 thay đổi tốc độ kết nối 34 Trong phần Local Connection: cho phép ta chọn cổng COM Hình 3.24 thay đổi cổng kết nối Sau chọn cổng COM,bước phải chọn địa PLC,thông thường địa mặc định PLC 2,nếu địa PLC khác ta phải chọn địa trước thực việc Communication 35 Trường hợp khơng biết địa PLC ta thực sau: Vào phần Communication,chọn Search all baud rate sau double click vào phần “ double click to refresh,khi chương trình tự nhận địa PLC Sau chọn xong cổng Com địa PLC, ta thực việc Download Upload Chọn mũi tên xuống cho việc Download,mũi tên lên cho việc upload Ngồi việc Communication cịn thực cách: Vào CPU click chuột phải,chọn Type Chọn Read PLC,nếu liên thơng chương trình đọc loại PLC,cịn khơng báo,ta phải chọn lại cổng COM địa PLC phần Communications Hình 3.25 chọn kiểu PLC 36 Hình 3.26 thiết bị PLC thực tế 3.3 Cài đặt sử dụng phần mềm lập trình cho PLC 3.3.1 Cài đặt phần mềm lập trình cho PLC Giới thiệu chung Điều kiện thiết bị: + Hệ điều hành sử dụng (Dòng Win9x, WinXP, Win NT 4.0, ) + Phần cứng: Máy tính có cởng cắm cáp PC/PPI + Máy tính hay thiết bị lập trình với card xử lý liên lạc + CPU 221, CPU 222, CPU 224 + Modem Yêu cầu chung + Phần mềm S7-200 – Micro/Win 32, với yêu cầu sau: + Máy tính với xử lý 80586 cao hơn; có 16Mbyte RAM, hay thiết bị lập trình Siemen cho S7-200 (ví dụ: PG 740) 37 Chú ý: + Cab PC/PPI phải cắm vào Port giao tiếp + Phải có card giao tiếp (CP); hình VGA hay hình hở trợ + MicroSoft Windows + MCịn 50MB trống đĩa cứng + Chuột hỗ trợ Windows + Phần mềm S7-200 – Misro Win 32 hỗ trở giúp đỡ tình huống, giúp đỡ trực tuyến Getting Started Manual Sử dụng menu Help hay nhấn nút F1 để nhận giúp đỡ tức thời Cài đặt Step 7-Micro/WIN 32 Hướng dẫn cài đặt + Trước cài đặt sản phẩm, thực yêu cầu sau: + Nếu có sử dụng phiên cũ STEP 7-Micro/WIN 32 phải lưu tất project lên đĩa Đóng tất ứng dụng kể Microsoft Office Toolbar Kết nối cab máy tính CPU Cài đặt STEP 7-Micro/WIN 32 Đưa đĩa vào ổ CD, hay chọn nới chứa phần mềm Mở chương trình Explore Windows hay dùng lệnh Run Windows Chọn Setup xác nhận Tuân theo dẫn để hoàn tất cài đa t Xem tập tin Rea dme*.txt đĩa để nắm thông tin STEP 7-Micro/WIN 32 (tại vị trí dấu * readme*.txt, ta thay chữ sau để chọn ngôn ngữ tương ứng: A=German; B=English; C=French; D=Spainish; E=Italian) Những vấn đề thường gặp với người sử dụng kết nối đơn Tốc độ baud không đúng: Chỉnh lại tốc độ Baud Lỗi sai địa trạm: Chỉnh lại địa trạm Thiết lập cáp PC/PPI không đúng: Kiểm tra lại switch cab PC/PPI Lỗi sai cổng giao tiếp máy tính: Kiểm tra lại Port 38 CPU trạng thái mode FreePort: Đặt CPU vào mode STOP Xung đột với thiết bị khác: Ngắt kết nối CPU khỏi mạng Làm để thay đổi tham số mặc định kết nối giao diện? Trong STEP 7-Micro/WIN 32, chọn biểu tượng Communication, chọn View > Communications từ menu Hộp thoại Communication xuất Trong hộp thoại Communication, kích đơi biểu tượng cab PC/PPI Hộp thoại thiết lập giao diện xuất Chọn nút Properties ; giao tiếp hộp thoại Properties xuất Đánh dấu vào mà ta mong muốn (hình 3.8) Tốc độ truyền phải 9.600 Baud Hình 3.27 hộp thoại cài đặt tham số cáp kết nối Hộp thoại Properties Kết nối liên lạc dùng cab PC/PPI Trong phần hướng dẫn thiết lập cấu hình kết nối PC S7-200 dùng cáp PC/PPI Đây phần cấu hình thiết bị chủ khơng có thêm thiết bị chủ khác (như thiết bị lập trình) Hình 3.9 thể cấu hình tiêu biểu cho việc kết nối máy tính với CPU dùng cáp PC/PPI Để thiết lập giao diện thích hợp thiết bị , theo bước sau: 39 Đặt nút gạt DIP cab với tốc độ Baud mong muốn với máy tính Bạn nên lựa chọn 11bit DCE chức hỗ trợ cáp Nối đầu RS-232 cab PC/PPI vào port gaio tiếp máy tính (COM1 COM2) vặn chặt ốc Kết nối đầu RS-485 cáp PC/PPI vào por t giao diện của CPU vặn chặt ốc Xem hướng dẫn kỹ thuật cab PC/PPI Hình 3.28 kết nối PC với PLC Hình 3.29 Giao diện với CPU dùng Mode PPI 40 Hộp thoại thiết lập giao diện PG/PC Dùng Giao diện trực tuyến với S7-200 (Online) Một cách để cài đặt Step7-Micro/Win 32 Theo bước sau để thiết lập giao diện trực tuyến với CPU S7-200 Trên hình STEP 7-Micro/WIN 32, chọn biểu tượng Communication chọn View > Commmunications từ menu Hộp thoại thi ết lập thông số Communications xuất thông báo chưa có CPU kết nối ( hình 3.10) Kick đôi biểu tượng “Refresh” hộp thoại thiết lập thông số Communication Đánh dấu CPU (trạm) kết nối Một biểu tượng CPU hiển thị hộp thoại cho CPU kết nối Hình 3.30 giao diện truyền thông Hộp thoại thiết lập thông số cho truyền thông Làm để thay đổi tham số cho PLC Để thay đổi tham số giao diện cho PLC, theo bước sau: 41 Chọn biểu tượng System Block Navigation Bar , chọn View > System Block từ menu Hộp thoại System Block xuất hiện, kích chọn nhãn Tab Port(s) Măc nhiên địa trạm 2, tốc độ Baud 9.600 Baud (hình 3.11) Chọn OK để xác nhận thông số Nếu ta muốn thay đởi, lựa chọn, sau click nút Apply, sau nhấn OK Click biểu tượng DownLoad Toolbar để chuyển thay đởi xuống PLC Hình 3.31 cổng kết nối Thay đổi tham số truyền thông 3.3.2 Sử dụng phần mềm lập trình cho PLC Khởi động: + Cách 1: Start _ Simatic _ Step7 – Microwin + Cách 2: Doubleclick vào biểu tượng Step7 – Microwin hình Desktop window 42 Hình 3.32 giao diện lập trình PLC Giao diện hình: + Cách 1: Chọn Project _ New Hoặc + Cách 2: Chọn biểu tượng cửa sở Chọn: Read CPU type nối máy tính PLC để phần mềm tự xác lập loại CPU giao tiếp Hình 3.33 biểu tượng kết nối 43 + OK chưa kết nối + Sau vào hình soạn thảo chương trình Soạn thảo chương trình S7 _200 chứa nhiều network ( tối đa 100 ) Mỗi Network tương đương câu lệnh tồn câu lệnh trở lên chương trình báo lỗi biên dịch Ta dùng chuột để chọn biểu tượng đặt chúng vào vị trí Network mong muốn thư viện lệnh sử dụng trực tiếp chuột _ xuất soan thảo đánh dịng thích Lưu ý: Mỗi lệnh phải gắn trực tiếp vào đường bên trái Khi trỏ ( hình vng ) vị trí truy suất tốn hạng đặt vị trí Lưu dự án: + Lưu dự án tên đặt trước: Project _ save all _ tên đặt _ ok + Lưu dụ án tên khác: Chọn Project _ save as _ đặt tên _ ok Cách 2: + Chọn biểu tượng hình đĩa mềm cửa sở _ đặt tên _ ok Hình 3.34 cửa sổ giao diện Mở dự án: + Cách 1: Chọn menu Project _ open _ chọn tên dự án _ open 44 + Cách 2: Chọn biểu tượng Open Nạp chương trình vào PLC: + Cách 1: Chọn Project _ Download _OK + Cách 2: Chọn biểu tượng Download OK Lưu ý: Công tắc chọn chế độ làm việc PLC phải vị trí TERM chế độ STOP Màn hình báo Download successfulthì chương trình nạp thành cơng Chạy chương trình: + Cách 1: Chọn CPU _ RUN _ yes + Cách 2: Chọn biểu tượng Run- yes Dừng chương trình + Cách 1: Chọn menu CPU _ Stop _ Yes + Cách 2: Chọn biểu tượng Stop- yes Lưu ý: Công Tắc chọn chế độ làm việc PLC phải vị trí TERM Hiển thị Chương trình ladder: ( để quan sát trình hoạt động chương trình + Chọn menu: Debug _ ladder Satus on + Chọn View _ StatusChart Đọc chương trình PLC: + Chọn menu Project _ up load _ OK _ Yes + Chọn biểu tượng Upload_ OK _ Yes  Nội dung thực hành: Yêu cầu thiết bị: Kit PLC 45 PC có phần mềm STEP7-MicroWin32 Cáp PC/PPI Dây nối VOM kế Mục Đích, yêu cầu thí nghiệm: Nắm kỹ phần mềm lập trình S7 200 Microwin để chuẩn bị thực hành sau Cách lập trình dạng LAD Dạng LAD dạng lập trình PLC bản, gần giống với sơ đồ điều khiển rơle tồn hầu hết phần mềm lập trình hãng khác Cách dùng địa tuyệt đối địa thông qua ký hiệu Thực hành: Tạo chương trình điều khiển cho S7-200 phần mềm Step7Micro/Win32 có dạng LADDER sau: Tạo bảng Symbol sau: I0.0: “PushStart”, I0.1: “PushStop”, Q0.0: “Lamp” VD0: “Numer1”, VD4: “Numer2”, MD0: “Result” 46 So sánh thay đởi chương trình trước sau tạo bảng Symbol Nhận xét? Biên dịch đổ chương trình Giám sát hoạt động chương trình 47 ...LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình Lập trình PLC biên soạn nhằm đáp ứng nhu cầu giảng dạy học tập Giảng viên, Sinh viên trường Cao đẳng nghề Việt Nam – Hàn Quốc thành phố Hà Nội Nội dung giáo trình mang tính... nghề nghiệp) Giáo trình trình bày với bài, từ lý thuyết sở đến thực hành kiến thức Đặc biệt nội dung giáo trình giới thiệu nội dung thực hành lĩnh vực Lập trình PLC, từ kiến thức mơ đun lập trình. .. động PLC Mục tiêu: - Phát biểu cấu trúc PLC theo nội dung học - Trình bày thiết bị điều khiển lập trình PLC - Trình bày cấu trúc nhớ PLC theo nội dung học - Thực xử lý chương trình theo nội dung