BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH tBỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN PLC CƠ BẢN NGHỀ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số[.]
tBỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: PLC CƠ BẢN NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: / QĐ-TCGNB ngày…….tháng….năm 2021 Trường cao đẳng nghề Cơ giới Ninh Bình Ninh Bình, năm 2021 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun 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 Mô đun PLC Cơ biên soạn theo chương trình khung đào tạo hệ Cao Đẳng Điện công nghiệp Trường Cao đẳng Cơ giới Ninh Bình i thơng qua năm 2021 Mô đun PLC Cơ môn chuyên nghành quan trọng nghành Điện công nghiệp, cịn sử dụng cho nghành khác như: Cơ khí chế tạo máy, Điện tử… Mơ đun PLC học sau mô đun chuyên môn nghề, nên học cuối khóa học, trước học mô đun PLC Nâng cao, Chuyên đề Điều khiển lập trình cỡ nhỏ Tồn nội dung mơ đun gồm 100 chia làm học, Bài mở đầu có nội dung Mô đun PLC Cơ nhằm cung cấp cho người học kiến thức thiết bị lập trình PLC S7-300 Trên sở giúp người học thiết kế hệ thống điều khiển đơn giản, giúp học tốt mơ đun PLC Nâng cao Ninh Bình, ngày … tháng 02 năm 2021 Tham gia biên soạn Bùi Thị Thủy MỤC LỤC TRANG Lời giới thiệu Mục lục Bài mở đầu: Giới thiệu chung PLC toán điều khiển 1.Giới thiệu chung PLC Tổng quan PLC hãng Bài toán điều khiển giải toán điều khiển Bài 1: Đại cương điều khiển lập trình 36 Giới thiệu PLC S7-300 Các module PLC S7-300 Các kiểu liệu phân vùng nhớ Vòng quét chương trình Cấu trúc chương trình Các khối OB đặc biệt Ngơn ngữ lập trình Kết nối dây plc với ngoại vi Cài Đặt sử dụng phần mềm STEP7 Bài 2: Các phép tốn nhị phân PLC 79 Nhóm lệnh Bit logic Nhóm lệnh Timer Nhóm lệnh Counter Lệnh JMP, Call Bài 3: Các phép toán số PLC 101 Lệnh dịch chuyển (move) Nhóm lệnh so sánh(comparator) Nhóm lệnh dịch/ xoay (Shift/Rotate) Nhóm lệnh chuyển đổi liệu (Converter) Nhóm lệnh toán học (Integer Function) Đồng hồ thời gian thực Bài 4: Xử lý tín hiệu analog 117 Tín hiệu Analog Biểu diễn giá trị Analog Kết nối ngõ vào-ra Analog Các hàm xử lý tín hiệu tương tự FC105, FC106 Giới thiệu module Analog PLC S7-300 MÔ ĐUN: PLC CƠ BẢN Mã mơ đun: MĐ 19 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí: Mơ đun PLC học sau mô đun chuyên mơn nghề, nên học cuối khóa học, trước thực tập tốt nghiệp - Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề - Ý nghĩa vai trị mơn học/mơ đun: Mục tiêu mơ đun: - Về kiến thức: + Trình bày nguyên lý hệ điều khiển lập trình PLC; So sánh ưu nhược điểm với điều khiển có tiếp điểm lập trình cỡ nhỏ khác + Phân tích cấu tạo phần cứng nguyên tắc hoạt động phần mềm hệ điều khiển lập trình PLC + Biết phương pháp kết nối dây PC - CPU thiết bị ngoại vi - Về kỹ năng: + Thực số toán ứng dụng đơn giản công nghiệp + Kết nối thành thạo phần cứng PLC - PC với thiết bị ngoại vi + Viết, lập chương trình để thực số toán ứng dụng đơn giản cơng nghiệp + Phân tích số chương trình đơn giản, phát sai lỗi sửa chữa khắc phục - Về lực tự chủ trách nhiệm: Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo, tác phong công nghiệp Nội dung mô đun: Thời gian ( giờ) Số TT Tên mô đun Tổng Lý Thực hành, Kiểm số thuyết thí nghiệm, tra* thảo luận, tập Bài mở đầu: Giới thiệu chung PLC toán điều khiển 8 Giới thiệu chung PLC Tổng quan PLC hãng Bài toán điều khiển giải toán điều khiển 12 6 Giới thiệu PLC S7-300 0.5 Các module PLC S7-300 0.5 Các kiểu liệu phân vùng nhớ Vịng qt chương trình 0.5 Cấu trúc chương trình 0.5 Các khối OB đặc biệt 0.5 Ngôn ngữ lập trình 0.5 Kết nối dây plc với ngoại vi Cài Đặt sử dụng phần mềm STEP7 Bài 2: Các phép toán nhị phân PLC 28 18 Nhóm lệnh Bit logic Nhóm lệnh Timer Nhóm lệnh Counter Lệnh JMP, Call 1 28 11 15 Lệnh dịch chuyển (move) 0.5 Nhóm lệnh so sánh(comparator) 3.5 Nhóm lệnh dịch/ xoay Bài 1: PLC S7-300 Bài 3: Các phép toán số PLC (Shift/Rotate) Nhóm lệnh chuyển đổi liệu (Converter) 1 Nhóm lệnh tốn học (Integer Function) 1 Đồng hồ thời gian thực 24 14 1.Tín hiệu Analog 2.Biểu diễn giá trị Analog 3.Kết nối ngõ vào-ra Analog Các hàm xử lý tín hiệu tương tự FC105, FC106 2 Bài tập áp dụng 100 41 53 Bài 4: Xử lý tín hiệu Analog Cộng: BÀI MỞ ĐẦU: GIỚI THIỆU PLC VÀ BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN MÃ BÀI: MĐ19-00 Mục Tiêu: Kiến thức: Trình bày khái niệm và đặc điểm của PLC Kỹ năng: Phân tích các dạng toán điều khiển giải toán điều khiển Thái độ: Rèn luyện đức tính tích cực, chủ đợng và sáng tạo Nội dung chính: Giới thiệu chung PLC 1.1 Sự đời điều khiển lập trình PLC Vào năm thập niên 20 50, khoa học kỹ thuật số nước bước qua giai đoạn phát triển, số nhà sản xuất tìm nghiên cứu đưa giải pháp công nghệ nhằm nâng cao hiệu sản xuất tự động hóa cơng đoạn sản xuất, giảm bớt lỗi sinh cơng đoạn phức tạp, đơn giản hóa thành phần điều khiển tạo thuận lợi lắp đặt, bảo trì thay thế, giảm thiểu tối đa không gian lắp đặt Năm 1968 thiết bị có khả đáp ứng nhiệm vụ nhà sản xuất là: thiết bị điều khiển lập trình (Programmable Controller) nhà thiết kế cho đời (công ty General Motor - Mỹ) Tuy nhiên, thiết bị đơn giản cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn việc vận hành hệ thống Vì nhà thiết kế bước cải tiến thiết bị làm cho thiết bị đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, việc lập trình cho hệ thống cịn khó khăn, lúc khơng có thiết bị lập trình ngoại vi hổ trợ cho cơng việc lập trình Để đơn giản hóa việc lập trình, thiết bị điều khiển lập trình cầm tay (Programmable Controller Handle) đời vào năm 1969 Điều tạo phát triển thực cho kỹ thuật điều khiển lập trình Trong giai đoạn thiết bị điều khiển lập trình (PLC) đơn giản nhằm thay hệ thống Relay dây nối hệ thống điều khiển cổ điển Qua trình vận hành, nhà thiết kế bước tạo tiêu chuẩn cho hệ thống, tiêu chuẩn là: Dạng lập trình dùng giản đồ hình thang (The Diagram Format) Trong năm đầu thập niên 1970, hệ thống PLC cịn có thêm khả vận hành với thuật toán hỗ trợ (arithmetic), “vận hành với liệu cập nhật” (data manipulation) Do phát triển loại hình dùng cho máy tính (Cathode Ray Tube: CRT), nên việc giao tiếp người điều khiển để lập trình cho hệ thống trở nên thuận tiện Sự phát triển công nghệ thơng tin mạch tích hợp điện tử vào năm cuối thập niên 80 tạo hệ thống phần cứng phần mềm hoàn thiện tốc độ, tin cậy, linh động, giao tiếp… thiết bị PLC phát triển mạnh với chức mở rộng: Hệ thống đầu vào/ra tăng lên đến 8000 cổng vào/ra, dung lượng nhớ chương trình tăng lên 128000 từ nhớ (word of memory) gắn thêm nhiều Module nhớ để tăng thêm kích thước chương trình Ngồi nhà thiết kế tạo kỹ thật kết nối với hệ thống PLC riêng lẽ thành hệ thống PLC chung, kết nối với hệ thống máy tính, tăng khả điều khiển hệ thống riêng lẽ Tốc độ xử lý hệ thống cải thiện, chu kỳ quét (scan) nhanh làm cho hệ thống PLC xử lý tốt với chức phức tạp, số lượng cổng ra/vào lớn Một số thuật toán dùng cho điều khiển tích hợp vào phần cứng điều khiển PID (cho điều khiển nhiệt độ, cho điều khiển tốc độ động cơ, cho điều khiển vị trí), điều khiển mờ, lọc nhiễu tín hiệu đầu vào vv Hiện PLC nhiều hãng khác sản xuất như: Siemens, Omron, Mitsubishi, Festo, Alan Bradley, Schneider, Hitachi vv Mặt khác PLC bổ sung thêm thiết bị mở rộng khác :các cổng mở rộng AI (Analog Input), DI (Digital Input), thiết bị hiển thị, nhớ Cartridge thêm vào 1.2 Cấu trúc chung PLC Thiết bị điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Controller) loại thiết bị thực linh hoạt thuật tốn điều khiển số thơng qua ngơn ngữ lập trình, thay phải thực thuật tốn mạch số Như vậy, với chương trình điều khiển mình, PLC trở thành điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với PLC khác với máy tính) Tồn chương trình điều khiển lưu nhớ PLC dạng khối chương trình (khối OB, FC FB) thực lặp theo chu kỳ vòng quét (scan) Hình 0.1 Cấu trúc bên PLC Để thực chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có tính máy tính, nghĩa phải có vi xử lý (CPU), hệ điều hành, nhớ để lưu chương trình điều khiển, liệu tất nhiên phải có cổng vào/ra để giao tiếp với đối tượng điều khiển để trao đổi thông tin với mơi trường xung quanh Bên cạnh nhằm phục tốn điều khiển số, PLC cịn phải có thêm số khối chức đặc biệt khác đếm (Counter), định thời (Timer) … khối hàm chuyên dùng ... 2.1.4 PLC ZEN Bộ lập trình đơn giản với 44 đầu vào ZEN điều khiển lập trình dễ sử dụng đơn giản cho ứng dụng tự động hóa nhỏ: điều khiển đèn chiếu sáng , điều hịa, bơm cấp nước, tự động, thang... đặc điểm sau: - Khả ngõ vào/ra: 5.120 với modul mở rộng - Bộ nhớ chương trình 250 Kword - Bộ nhớ làm việc nội (RAM nội): 8.192 kWord - Bộ nhớ liệu: 32.768 kWord - Có khả truyền thông: Ethernet,... khả đáp ứng nhanh, nhận biết trạng thái tín hiệu ngõ vào vịng 0,2 ms có khả chống nhiễu Bộ đếm tốc độ cao Bộ đếm tốc độ cao cho phép tăng khả đếm lên xuống không bị ảnh hưởng chu kỳ quét CPU Timer