Giới thiệu chung về PLC và bài toán điều khiển; Giới thiệu về điều khiển lập trình PLC; Thực hiện Các phép toán nhị phân của PLC; Thực hiện Các phép toán số của PLC; Xử lý tín hiệu Analog; Lắp đặt mô hình điều khiển bằng PLC. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 1 giáo trình!
UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/MƠ ĐUN: PLC NGHỀ: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định Số:257 /QĐ-TCĐNĐT ngày 13 tháng năm 2017 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2017 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Để thực biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử cơng nghiệp trình độ Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề, giáo trình PLC giáo trình mơn học đào tạo chuyên ngành biên soạn theo nội dung chương trình khung Bộ Lao động Thương binh Xã hội Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức kỹ chặt chẽ với nhau, logíc Khi biên soạn, tác giả cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết thực hành biên soạn gắn với nhu cầu thực tế sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao Nội dung giáo trình biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 120 gồm có: Bài MĐ23-01: : Giới thiệu chung PLC toán điều khiển Bài MĐ23-02: Giới thiệu điều khiển lập trình PLC Bài MĐ23-03: Thực Các phép toán nhị phân PLC Bài MĐ23-04: Thực Các phép toán số PLC Bài MĐ23-05: Xử lý tín hiệu Analog Bài MĐ23-0: Lắp đặt mơ hình điều khiển PLC Trong trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học cơng nghệ phát triển điều chỉnh thời gian bổ sung kiên thức cho phù hợp Trong giáo trình, chúng tơi có đề nội dung thực tập để người học cố áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ Tuy nhiên, theo điều kiện sở vật chất trang thiết bị, trường có thề sử dụng cho phù hợp Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh khiếm khuyết Rất mong nhận đóng góp ý kiến Thầy, Cơ giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn hiệu chỉnh hồn thiện Các ý kiến đóng góp xin gửi Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp Đồng Tháp, ngày 13 tháng 10 năm 2017 Tham gia biên soạn Chủ biên ThS Nguyễn Thanh Trí Mục lục TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Error! Bookmark not defined LỜI GIỚI THIỆU Mục lục MÔ ĐUN ĐÀO TẠO PLC CƠ BẢN Bài 1: Giới thiệu chung PLC toán điều khiển 1.Giới thiệu chung PLC Error! Bookmark not defined 1.1 Khối vào: ( bảng 1.1) 1.2 Bộ nhớ (Memory): 1.3 Khối xử lý – điều khiển: 2.Bài toán điều khiển giải toán điều khiển Error! Bookmark not define So sánh PLC với hình thức điều khiển khácError! Bookmark not defined 3.1 PLC với hệ thống điều khiển rơle: 11 3.2 PLC với máy tính cá nhân: Error! Bookmark not defined Các ứng dụng PLC thực tế 12 Bài 2: Giới thiệu điều khiển lập trình PLC 14 1.Cấu trúc PLC 14 1.1 Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC 14 1.2 Bộ nhớ: 17 Thiết bị điều khiển lập trình PLC ( hình 2.2) 19 2.1 CPU 212: Error! Bookmark not defined 2.2 CPU 214: 20 2.3 Câu hỏi ôn tập: Em so sánh CPU 212 CPU 214? 22 Địa ngõ vào/ 22 3.1 Họ S7-200 CPU21x bao gồm: 212, 214, 215 216 ( bảng 2.1)Error! Bookm 3.2 Họ S7-200 CPU22x bao gồm: 221, 222, 224 226 ( bảng 2.2)Error! Bookma Cấu trúc nhớ: 22 4.1 Phân chia nhớ 22 4.2 Vùng liệu: 23 4.3.Vùng đối tượng: 25 4.4 Cổng vào/ra mở rộng: Error! Bookmark not defined 5.Xử lý chương trình 26 5.1 Thực chương trình: ( hình 2.6) 26 5.2 Cấu trúc chương trình S7 – 200 27 Bài 3: Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi Error! Bookmark not defined Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi Error! Bookmark not defined 1.1 Kết nối với máy tính Error! Bookmark not defined 1.2 kết nối ngõ vào cho PLC: 41 1.3 Kết nối ngõ cho PLC: 44 Kiểm tra việc nối dây phần mềm Error! Bookmark not defined Cài đặt sử dụng phần mềm lập trình cho PLC 29 3.1 Cài đặt STEP 7- Micro/Win 32 máy tính cá nhân(PC): 33 3.2 Sử dụng phần mêm lập trình cho PLC Error! Bookmark not defined Bài 4: Các phép toán nhị phân PLC 52 Các liên kết logic 52 2 Các lệnh ghi / xóa giá trị cho tiếp điểm 54 2.1 Lệnh Logic tiếp điểm: 54 2.2 Lệnh vào/ra: 55 2.3 Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm: 56 2.4 Các lệnh tiếp điểm đặc biệt: 58 Timer 59 3.1 Khái niệm timer 59 3.2 Các lệnh điều khiển Timer 60 Counter 65 4.1 khái niệm counter 65 4.2 lệnh điều khiển counter 67 Các tập ứng dụng 71 Bài 5: Các phép toán số PLC 89 1.Chức truyền dẫn 89 Chức so sánh 96 2.1 So sánh kiểu Byte 97 2.2 So sánh kiểu INT 99 Chức dịch chuyển 102 4.Chức chuyển đổi 104 Bài 6: Xử lý tín hiệu analog 112 1.Tín hiệu Analog 113 2.Biểu diễn giá trị Analog 114 2.1 Tín hiệu ngõ vào (Analog Input): 114 2.2 Tín hiệu ngõ (Output) Analog: 115 3.Kết nối ngõ vào/ra Analog 115 3.1 Định địa phần cứng Analog S7-200: 115 3.2 Kết nối phần cứng Analog S7-200: 115 4.Hiệu chỉnh tín hiệu Analog 118 4.1 Dạng liệu ngõ vào: 118 4.2 Ví dụ: 120 5.Giới thiệu mô đun Analog PLC 125 5.1 Module EM231: 125 5.2 Module EM235: 127 Bài 7: Các tập ứng dụng điều khiển động 137 Giới thiệu: 138 2.Cách kết nối dây: 143 2.1 Kết nối ngõ vào: 143 2.2 Kết nối ngõ 144 2.3 Đấu nối thiết bị lập trình với PLC 146 Bài tập ứng dụng 146 3.1 Mạch khởi động động 146 3.2 Mạch đổi chiều quay 149 3.3 Mạch điều khiển tốc độ 152 3.4 Mạch mở máy sao/ tam giác 156 TÀI LIỆU THAM KHẢO 160 MÔ ĐUN PLC CƠ BẢN Mã mô đun: MĐ 23 I Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: * Vị trí mơn học: Mơđun bố trí dạy cuối chương trình sau học xong môn chuyên môn điện tử công suất, Kỹ thuật xung – số, Vi xử lí, trang bị điện * Tính chất mơn học: Mơ đun PLC mang tính tích hợp * ngh a mô đun: Là môn học bắt buộc * Vai tr mô đun: Sau học xong mô đun này, người học kết nối dây PC - CPU thiết bị ngoại vi, Viết chương trình, nạp trình để thực số tốn ứng dụng đơn giản cơng nghiệp, Phân tích luận lý số chương trình, phát sai lỗi sửa chữa khắc phục II Mục tiêu Mô đun: Sau học xong mơ đun học viên có lực * Về kiến thức: - Trình bày khái niệm điều khiển lập trình xác theo nội dung học - Trình bày cấu trúc phương thức hoạt động lệnh * Về 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 * Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác an tồn vệ sinh công nghiệp III Nội dung mô đun: Thời gian Mã Tên mô đun Tổng Lý Thực Kiểm tra số thuyết hành MĐ27-01 Đại cương điều khiển lập trình Tổng quan điều khiển Điều khiển nối cứng điều khiển lập trình So sánh PLC với hình thức điều khiển khác Các ứng dụng PLC thực tế Cấu trúc phương thức MĐ27-02 hoạt động PLC Cấu trúc PLC Thiết bị điều khiển lập trình PLC Địa ngõ vào/ Cấu trúc nhớ Xử lý chương trình MĐ27-03 Kết nối dây PLC 4 1 1 1 1 12 1 1 1 12 0,5 0,5 0,5 5,5 1 MĐ27-04 MĐ27-05 MĐ27-06 MĐ27-07 thiết bị ngoại vi Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi Kiểm tra việc nối dây phần mềm Cài đặt sử dụng phần mềm lập trình cho PLC Các phép tốn nhị phân PLC Các liên kết logic Các lệnh ghi / xóa giá trị cho tiếp điểm Timer Counter Các tập ứng dụng Các phép toán số PLC Chức truyền dẫn Chức so sánh Chức dịch chuyển Chức chuyển đổi Chức toán học Xử lý tín hiệu analog Tín hiệu Analog Biểu diễn giá trị Analog Kết nối ngõ vào/ra Analog Hiệu chỉnh tín hiệu Analog Giới thiệu mơ đun Analog PLC Các tập ứng dụng điều khiển động Giới thiệu Cách kết nối dây Bài tập ứng dụng Tổng cộng: 2 1 40 12 27 1 7 17 12 2 3 40 3,5 3,5 1 1,5 1,5 12 3,5 3,5 17 1 1,5 1,5 27 8 17 60 12 46 50 2 42 180 60 114 1 Ghi chú: Thời gian kiểm tra tích hợp lý thuyết với thực hành tính vào thực hành BÀI GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC VÀ BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN Mã bài: MĐ23-01 Giới thiệu: Như biết, nước ta q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa Vì thế, tự động hóa sản xuất đóng vai tr quan trọng, tự động hóa giúp tăng suất, tăng độ xác tăng hiệu q trình sản xuất Để thực tự động hóa sản xuất, bên cạnh máy móc khí hay điện, dây chuyền sản xuất…v.v, cần thiết phải có điều khiển để điều khiển chúng.Trong đó, yêu cầu đó.điều khiển lập trình điều khiển đáp ứng 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 Nội dung chính: Hình 3.10 25 Hộp thoại thiết lập thông số cho truyền thông 26 Làm để thay đổi tham số cho PLC 27 Để thay đổi tham số giao diện cho PLC, theo bước sau: 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 đổi, lựa chọn, sau click nút Apply, sau nhấn OK Click biểu tượng DownLoad Toolbar để chuyển thay đổi xuống PLC 37 Hình 3.11 28.Thay đổi tham số truyền thơng Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi Mục tiêu: - Phân biệt loại CPU để cung cấp nguồn điện đầu vào đầu - Hiểu cách kết nối PLC với máy tính thiết bị ngoại vi - Mỗi lọai CPU có hai dạng: DC/DC/DC AC/DC/Relay - Loại CPU DC / DC / DC: cần cung cấp nguồn điện chiều DC 24V, đầu vào đầu cần cung cấp nguồn điện DC 24V ( hình 3.1) Ví dụ: 38 Hình 3.1: Sơ đồ mạch giao tiếp giữ CPU 224 DC/DC/DC với sensor cấu chấp hành - Loại CPU AC / DC / RLY: cần cấp nguồn điện xoay chiều pha 220 ACV, đầu vào cần cung cấp nguồn điện DC 24V, đầu rơle ( hình 3.2) Ví dụ: Hình 3.2: Sơ đồ mạch giao tiếp giữ CPU 224 AC/DC/RLY với sensor cấu chấp hành Ký hiệu Loại Nguồn Nuôi Kết nối Kết nối ngõ Module cpu ngõ vào 214/DC/DC/DC 214 24VDC 24VDC 24VDC/0,5ATransistor 214/AC/DC/RLY 214 24VDC Relay 120÷230VAC/2A 224/DC/DC/DC 224 120÷230VA C 20,4÷28,8V DC DC DC 39 224/AC/DC/RLY 224 85÷264VAC Relay Relay - Để ghép nối S7-200 với máy tính sử dụng cáp nối thẳng qua MPI Hoặc nối với máy tính qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI với chuyển đổi RS232/RS485 ( hình 3.3) Hình 3.3 Cơng tắc chọn chế độ làm việc cho PLC: - Công tắc chọn chế độ làm việc nằm phía phải bên cạnh cổng ghép nối với modul mở rộng, có vị trí cho phép chọn chế độ làm việc khác - Ở chế độ RUN cho phép PLC thực chương trình nhớ, PLC S7-200 rời chế độ RUN chuyển sang chế độ STOP máy có 40 cố chương trình gặp lệnh STOP, chí cơng tắc chế độ RUN Nên quan sát trạng thái thực PLC theo đèn báo - STOP cưỡng PLC dừng cơng việc thực chương trình chạy chuyển sang chế độ STOP Ở chế độ STOP PLC cho phép điều chỉnh lại chương trình nạp chương trình - Ở vị trí TERM cho phép máy lập trình tự định chế độ làm việc cho PLC chế độ RUN STOP Chỉnh định tương tự: - Điều chỉnh tương tự cho phép điều chỉnh biến cần thay đổi sử dụng chương trình Núm chỉnh analog lắp phía cơng tắc chọn chế độ làm việc bên cạnh cổng ghép nối với modul mở rộng cho phép điều chỉnh 270 độ Pin nguồn nuôi nhớ: - Nguồn nuôi dùng để ghi chương trình nạp chương trình Nguồn pin sử dụng để mở rộng thời gian lưu giữ cho liệu có nhớ Nguồn pin tự động chuyển sang trạng thái tích cực dung lượng tụ nhớ bị cạn kiệt phải thay vào vị trí để liệu nhớ không bị 5.2 kết nối ngõ vào cho PLC: 5.2.1 Kết nối PLC với nguồn AC 5.2.2 Kết nối PLC với nguồn DC 41 5.2.3 kết nối ngõ vào cho PLC: - Ngõ vào PLC là: nút nhấn, cơng tắt hành trình, cảm biến (hình 3.4)… - Kiểu đầu vào IEC 1131-2 - Tầm điện áp mức logic 1: 15-30 VDC, d ng nhỏ mA; 35VDC thời gian tức thời 500ms - Trạng thái mức logic chuẩn: 24 VDC, 7mA - Trạng thái mức logic 0: Tối đa VDC, 1mA - Đáp ứng thời gian lớn chân I0.0 đến I1.5: chỉnh từ 0,2 đến 8,7 ms mặc định 0,2 ms - Các chân từ I0.6 đến I1.5 sử dụng đếm tốc độ cao HSC1 HSC2 30us đến 70us - Sự cách ly quang 500VAC.1 - Sự cách ly quang 500VAC.1 Hình 3.4: Mạch điện ngõ vào PLC Ngõ vào số: Ngõ vào dạng AC DC 42 Ngõ vào PLC với chân Com kết nối nút hấn vào PLC với chân Com Kết nối cảm biến vào PLC Ngõ vào cách ly 43 Kết nối nút nhấn cảm biến vào PLC với ngõ vào cách ly 5.2.4 Kết nối ngõ cho PLC: - Ngõ vào PLC là: đèn, quạt, motor, van solinoil (hình 3.5)…… - Kiểu đầu ra: Relay Transistor - Tầm điện áp: 24.4 đến 28.8 VDC - Tầm điện áp: 24.4 đến 28.8 VDC - D ng tải tối đa: 2A/ điểm; 8A/common - Quá d ng: 7A với contact đóng - Điện trở cách ly: nhỏ 100 MΩ - Thời gian chuyển mạch: tối đa 10 ms - Thời gian sử dụng: 10.000.000 với cơng tắc khí; 100.000 với tốc độ tải - Điện trở công tắc: tối đa 200 mΩ - Chế độ bảo vệ ngắn mạch: khơng có 44 Hình 3.5: Mạch điện ngõ PLC Ngõ relay có chân com: Kết nối cho ngỏ relay có chân com: 45 Ngõ relay cách ly: Kết nối cho ngõ relay cách ly: 46 Ngõ transistor Kết nối ngõ transistor: 47 Thực hành: Yêu cầu thiết bị: - Máy tính - Cáp PC/PPI - Bộ Kit PLC - Dây nối - VOM kế Mục Đích, yêu cầu thí nghiệm: - Hiểu rõ cấu trúc phần cứng PLC S7-200 Siemen - Hiểu rõ cách đấu nối dây cho PLC Thực hành - Xác định thành phần S7-200 - Sơ đồ đấu nối tham khảo: 48 Thực hành đấu nối: - PLC với module Kit PLC - Dùng đồng hồ đo vẽ lại sơ đồ nối dây Kit PLC 49 - Kết nối PLC thiết bị lập trình Nội dung thực hành: Đọc hiểu chương trình - Có đoạn chương trình mơ tả nút nhấn Start, Stop Khi nhấn Start, đèn sáng, nhấn Stop đèn tắt - Kết nối mạch điện - Sơ đồ kết nối: - Bảng xác lập vào/ra: - Viết chương trình dạng LAD STL: 50 - Hiểu chương trình viết LAD: Từ sơ đồ phần cứng, ta thấy rằng: nút nhấn thường đóng kết nối với ngõ vào I0.0 nút nhấn thường hở kết nối với ngõ vào I0.1 Điều có ngh a chưa nhấn ngõ vào nút Stop có điện ngõ vào nút Start chưa có điện Khi nhấn nút Start, luồng lượng từ nhánh trái, qua I0.1 (Start đượ c nhấn), qua I0.0 (do thường đóng chưa nhấn) cấp nguồn cho M0.0 M0.0 có điện, tiếp tục trì cho M0.0 ta bng nút Start Khi nhấn nút Stop, luồng lượng bị ngắt I0.1 = (nút thường đóng bị nhấn nên hở ra) YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI Nội dung: + Về kiến thức Phát biểu cấu trúc PLC, Trình bày cấu trúc nhớ PLC + Về kỹ năng: xử lý chương trình theo nội dung học + Về thái độ: Đảm bảo an toàn vệ sinh công nghiệp Phương pháp: + Về kiến thức: Được đánh giá hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm + Về kỹ năng: Đánh giá kỹ thực hành + Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác, an tồn vệ sinh cơng nghiệp 51 ... động PLC Cấu trúc PLC Thiết bị điều khiển lập trình PLC Địa ngõ vào/ Cấu trúc nhớ Xử lý chương trình MĐ2 7-0 3 Kết nối dây PLC 4 1 1 1 1 12 1 1 1 12 0,5 0,5 0,5 5,5 1 MĐ2 7-0 4 MĐ2 7-0 5 MĐ2 7-0 6 MĐ2 7-0 7... thực biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử cơng nghiệp trình độ Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề, giáo trình PLC giáo trình mơn học đào tạo chuyên ngành biên soạn theo nội dung chương trình khung... PLC Các tập ứng dụng điều khiển động Giới thiệu Cách kết nối dây Bài tập ứng dụng Tổng cộng: 2 1 40 12 27 1 7 17 12 2 3 40 3,5 3,5 1 1,5 1, 5 12 3,5 3,5 17 1 1,5 1, 5 27 8 17 60 12 46 50 2 42 18 0