NHAØ XUAÁT BAÛN ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP HOÀ CHÍ MINH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH NGUYỄN PHAN THANH PHẠM QUANG HUY BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CH[.]
NGUYỄN PHAN THANH PHẠM QUANG HUY GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ******************* TS NGUYỄN PHAN THANH KS PHẠM QUANG HUY GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 NHÀ XUẤT ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH – NĂ M 2020 GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 TS NGUYỄN PHAN THANH, KS PHẠM QUANG HUY Chịu trách nhiệm xuất nội dung TS ĐỖ VĂN BIÊN Biên tập TRẦN THỊ ĐỨC LINH Sửa in ÁI NHẬT Trình bày bìa TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM Website: http://hcmute.edu.vn Đối tác liên kết – Tổ chức thảo chịu trách nhiệm tác quyền TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Phịng 501, Nhà Điều hành ĐHQG-HCM, phường Linh Trung, quận Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh ĐT: 028 6272 6361 - 028 6272 6390 E-mail: vnuhp@vnuhcm.edu.vn Website: www.vnuhcmpress.edu.vn VĂN PHÒNG NHÀ XUẤT BẢN PHÒNG QUẢN LÝ DỰ ÁN VÀ PHÁT HÀNH Tòa nhà K-Trường Đại học Khoa học Xã hội & Nhân văn, số 10-12 Đinh Tiên Hoàng, phường Bến Nghé, Quận 1, TP Hồ Chí Minh ĐT: 028 66817058 - 028 62726390 - 028 62726351 Website: www.vnuhcmpress.edu.vn Nhà xuất ĐHQG-HCM tác giả/ đối tác liên kết giữ quyền© Copyright © by VNU-HCM Press and author/ co-partnership All rights reserved ISBN: 978-604-73-7685-8 In 300 cuốn, khổ 16 x 24 cm, XNĐKXB số: 1552-2020/CXBIPH/2-38/ĐHQGTPHCM QĐXB số 52/QĐ-NXB ĐHQGTPHCM, cấp ngày 12/5/2020 In tại: Cơng ty TNHH In & bao bì Hưng Phú Đ/c: 162A/1, KP1A, P An Phú, TX Thuận An, Bình Dương Nộp lưu chiểu: Quý II/2020 GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH TS NGUYỄN PHAN THANH, ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 KS PHẠM QUANG HUY Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM, NXB ĐHQGHCM CÁC TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm bảo hộ Luật Xuất Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam Nghiêm cấm hình thức xuất bản, chụp, phát tán nội dung chưa có đồng ý Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Tác Giả ĐỂ CÓ SÁCH HAY, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 TS NGUYỄN PHAN THANH – KS PHẠM QUANG HUY NỘI DUNG TRANG MỤC LỤC-LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CHƯƠNG 2: ĐIỀU KHIỂN TUẦN TỰ ĐỘNG CƠ 23 CHƯƠNG 3: TẠO VÀ SOẠN THẢO DỰ ÁN TRONG WINCC 47 CHƯƠNG 4: LƯU VÀ HIỂN THỊ DỮ LIỆU 79 CHƯƠNG 5: ALARM LOGGING 95 CHƯƠNG 6: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT BỒN NƯỚC 121 CHƯƠNG 7: CÀI ĐẶT TIA PORTAL VÀ PLCSIM 153 CHƯƠNG 8: CÁC LỆNH CƠ BẢN TRONG S7 169 CHƯƠNG 9: LÀM QUEN VỚI TIA PORTAL 239 CHƯƠNG 10: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT DÂY CHUYỀN CHẾ BIẾN HOA QỦA 263 PHỤ LỤC: ÔN TẬP TÀI LIỆU THAM KHẢO 294 302 LỜI NÓI ĐẦU GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 LỜI NÓI ĐẦU Trong lónh vực Truyền động điện,Tự động hóa, việc thiết kế, bảo trì hệ thống truyền động, điều khiển giám sát dây chuyền sản xuất công nghiệp… thường xuyên sử dụng thiết bị công việc không đơn giản với kỹ sư thiết kế Việc thiết kế với trợ giúp máy tính CAD (Computer Aided Design) công việc kỹ thiếu công nhân bậc cao, kỹ sư chuyên ngành Điện công nghiệp, Cơ điện tử, Tự động hóa, Giao thông vận tải nhiều Với việc khai thác ứng dụng CAD, người thiết kế nâng cao chất lượng dự án thiết kế, đồng thời giảm chi phí nhân lực, vật lực mà tài CAD công cụ thiết kế hiệu nhà thiết kế, công ty thiết kế cấp cao chuyên nghiệp Đối với sinh viên, kỹ sư ngành Tự động hóa, có kiến thức chuyên ngành vững kỹ sử dụng máy tính tốt điều thuận lợi để tiếp cận với kỹ thuật CAD Tài liệu “GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7” tập sách học điều khiển lập trình PLC ứng dụng công suất Truyền động điện giảng viên khoa Điện-Điện tử Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM biên soạn nhằm trang bị cho sinh viên khối ngành Công nghệ khối ngành Kỹ thuật gồm ngành: Điện công nghiệp, Điện-Điện tử, Cơ Điện tử, Tự động hóa… kỹ sử dụng khai thác phần mềm CAD từ đơn giản đến chuyên nghiệp lónh vực Tự động hóa Bộ sách gồm chuyên đề sau: GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 TỰ ĐỘNG HÓA VỚI S7 VÀ MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP ỨNG DỤNG CÁC BỘ BIẾN ĐỔI TRONG TRUYỀN ĐỘNG Chuyên đề sử dụng làm tài liệu hỗ trợ cho sinh viên việc thực đồ án tốt nghiệp, đồ án môn học, hỗ trợ cho kỹ sư Điện, chuyên viên tư vấn thiết kế hệ thống điều khiển giám sát muốn bổ sung kiến thức thực hành với trợ giúp CAD Nội dung tập 1: Giáo trình thực hành điều khiển lập trình S7 Sách bao gồm phần với 10 chương PHẦN 1: LẬP TRÌNH VỚI S7 300 VÀ WINCC Gồm chương (chương 1, 2, 3, 4, 5, 6) Thực hành lập trình với S7 300 giới thiệu lý thuyết chung hệ thống điều khiển giám sát, WinCC thực hành tạo giao diện người máy (HMI) Bạn đọc giới thiệu tập lệnh S7 với tập nhỏ sau phần giới thiệu lệnh GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 LỜI NÓI ĐẦU Chương 1: Tổng quan hệ thống điều khiển giám sát Giới thiệu chung hệ thống điều khiển giám sát, hệ thống hỗ trợ người việc điều khiển giám sát cấp cao hệ điều khiển tự động thông thường Để điều khiển giám sát, phải có hệ thống truy cập, truyền tải liệu hệ giao diện người – máy (HMI – Human Machine Interface) Nội dung chương giới thiệu chương trình chuyên thiết kế giao diện người máy (HMI) sử dụng phổ biến Việt Nam WinCC Việc tìm hiểu sử dụng khai thác WinCC trọng tâm sách Chương 2: Điều khiển động Hướng dẫn lập trình điều khiển với S7 300 qua tập “Điều khiển động cơ” Trước lập trình với S7, người thiết kế cần phải biết cách đặt cấu hình cho S7 CPU, khai báo phần cứng cho trạm PLC, khai báo ray (Rack), mô đun ngõ vào ra… Chương 3: Tạo soạn thảo dự án WinCC Giới thiệu bạn đọc chức WinCC soạn thảo dự án Các bạn làm quen với cửa sổ giao diện làm việc chương trình, công cụ, lệnh tìm hiểu bước soạn thảo dự án WinCC như: Tạo dự án - Chọn PLC Drivers từ Tag Management - Tạo biến nội (Internal) - Tạo ảnh từ cửa sổ giao diện Graphic Designer - Thiết lập thuộc tính ảnh tạo từ phân hệ Graphics Designer WinCC Thiết lập môi trường thực - Chạy mô Chương 4: Lưu trữ hiển thị liệu Mô tả trình hiển thị giá trị xử lý thông qua dự án mẫu, tìm hiểu nhiệm vụ khai thác chức Tag Logging CS RT WinCC để: Lấy liệu từ trình thực thi, chuẩn bị để hiển thị lưu trữ liệu Dữ liệu cung cấp tiêu chuẩn công nghệ kỹ thuật quan trọng liên quan đến trạng thái hoạt động toàn hệ thống Gán tất đặc tính cần thiết để lưu trữ hiển thị cho liệu Tag Logging CS Các đặc tính phải tạo chuẩn bị trước hệ thống Run-Time khởi động Hệ thống Tag Logging RT nhận giá trị liệu liên kết chúng với đặc tính ấn định Các liệu định hình theo kiểu thực trước để hiển thị lưu trữ Chương 5: Alarm Logging Giới thiệu cách thiết lập hệ thống thông báo hoàn chỉnh hình, thông qua chức nhiệm vụ Alarm Logging để nhận thông báo từ trình để chuẩn bị, hiển thị, hồi đáp lưu trữ chúng giúp người dùng tìm nguyên nhân lỗi nhờ đặc tính sau: LỜI NÓI ĐẦU GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 Cung cấp thông tin toàn diện lỗi trạng thái hoạt động Cho phép thông báo tình trạng nguy cấp Cung cấp tài liệu Chương 6: Lập trình điều khiển giám sát bồn nước với WinCC Chương 7: Giới thiệu lệnh WinCC PHẦN 2: LẬP TRÌNH VỚI S7 1200, S7 1500 VÀ WINCC Gồm chương (chương 7, 8, 9, 10) hướng dẫn cài đặt chương trình TIA PORTAL để lập trình cho S7 1200, S7 1500 WinCC tích hợp TIA PORTAL Tìm hiểu tập lệnh S7 1200 trọng tâm thực hành lập trình kết nối S7 1200 S7 1500 với WinCC Chương 7: Hướng dẫn cài đặt TIA PORTAL, sau cài đặt Tia Portal cần cài đặt chương trình S7 PLCSIM để mô S7 Chương 8: Tìm hiểu tập lệnh S7 1200 Chương 9: Làm quen với TIA PORTAL Chương 10: Bài tập hướng dẫn thực hành lập trình điều khiển với S7 1200 sau tạo giao diện WinCC kết nối S7 WinCC để ø giám sát dây chuyền sản xuất Nội dung tập 2: Tự động hóa với S7 mạng truyền thông công nghiệp (SCADA) Trong tập 1, thực hành điều khiển giám sát thông qua chương trình bản: Lập trình PLC với S7 300, S7 1200 lập trình giao diện HMI với WinCC Như trình bày chương 1, bạn làm quen với việc điều khiển giám sát hệ thống mạng truyền thông công nghiệp (SCADA) Ở dạng người dùng (Single User) Một hệ thống điều khiển giám sát đầy đủ phải nhiều người dùng (Multi user), việc kết nối phải thông qua mạng Trong tập bạn tìm hiểu hệ thống SCADA, khảo sát thực hành với hai mạng qua Profibus Modbus Ngoài bạn đọc tìm hiểu, khai thác sử dụng hình hiển thị thiết bị thiếu hệ thống Nội dung tập 3: Ứng dụng biến đổi truyền động Trong truyền động điện, việc nghiên cứu, tìm hiểu, tính toán điều khiển cho động hướng môn học Các sách truyền động điện tiếng Việt có nhiều tác giả trình bày phần lớn bỏ qua phần truyền động dùng Điện tử công suất để điều khiển nên nhiều gây khó khăn cho sinh viên trường gặp phải hệ thống truyền động cần thiết kế GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 LỜI NÓI ĐẦU Trong tập bạn đọc giới thiệu, tìm hiểu tính toán mạch nghịch lưu, biến đổi tìm hiểu bo xử lý tín hiệu số chuyên dùng DSP TMS320F28335 Texas Instrument điều khiển MẠCH NGHỊCH LƯU Mạch nghịch lưu xung vuông, nghịch lưu PWM Mạch nghịch lưu áp pha hai khóa bốn khóa Mạch nghịch lưu áp ba pha hai bậc PWM Mạch nghịch lưu NPC ba pha ba bậc Mạch nghịch lưu cầu pha mạch nghịch lưu cầu h bậc Mạch nghịch lưu pha MẠCH BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP Mạch biến đổi điện áp chiều, mạch nguồn DC chuyển mạch Mạch biến đổi điện áp xoay chiều pha Mạch Buck với dòng điện gián đoạn Mạch tăng áp chiều Boost Mạch Buck chỉnh lưu đồng Mạch tăng giảm áp chiều Buck-Boost Mạch tăng giảm áp chiều Cuk Mạch tăng giảm áp chiều Sepic Mạch flyback – chế độ dòng điện liên tục dòng điện gián đoạn Mạch biến đổi cộng hưởng MẠCH ĐIỀU KHIỂN DÙNG BO DSP CHUYÊN DÙNG TMS320F28335 Để thành lập mạch điều khiển cho nghịch lưu, biến đổi… trước dùng mạch rời dùng bo DSP TMS320F28335 chuyên dùng Texas Instrument có nhiều tính năng, linh hoạt mà dùng linh kiện rời trước khó thực Các bạn giới thiệu, khai thác sử dụng DSP TMS320F28335 thiết kế mạch điều khiển theo yêu cầu Tài liệu biên soạn sở tham khảo tài liệu CAD, tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm hãng nước như: Siemens, sách giáo trình số tác giả nước Sách cần thiết cho sinh viên, học sinh, kỹ sư, giáo viên trường chuyên ngành Điện-Điện tử, Bưu tài viễn thông, Tự động hóa, Cơ điện tử, Giao thông vận tải, tạo giao diện người máy (HMI) Cần lưu ý: LỜI NÓI ĐẦU GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 Sách hướng dẫn lập trình với S7 300, S7 1200, S7 1500 WinCC, máy tính bạn dùng WinCC 6.0 hay 6.2 không ảnh hưởng nhiều đến việc thực hành giao diện làm việc phiên WinCC gần giống Chương trình S7 300 phiên 5.1, 5.3 5.4 có giao diện làm việc tương tự dùng WinCC 7.0, bạn phải lập trình S7 300 phiên 5.4 hay dùng chương trình S7 1200 WinCC tích hợp TIA PORTAL kết nối Để đơn giản trình thực hiện, yêu cầu công nghệ dây chuyền lược bỏ số công đoạn, tham số chọn (Timer) thường nhỏ thực tế giúp người học tiện theo dõi trình mô Các cảm biến chọn mạch chưa phải xác Nếu bạn đọc muốn sử dụng mạch vào sản xuất liên hệ với tác giả để có hỗ trợ kỹ thuật xác Chuyên đề hướng dẫn lập trình S7 300, S7 1200, S7 1500 WinCC Nếu bạn lập trình S7 400 không muốn sử dụng S7 200 giá thành thấp sử dụng nhiều nhà máy, đáp ứng đầy đủ yêu cầu đề không WinCC phiên 5.0, 6.0, 6.2 7.0 không hỗ trợ Driver kết nối trực tiếp riêng với PLC S7 200 Do kết nối WinCC với S7 200 theo hướng dẫn sách dễ dàng PLC S7 300, S7 400, S7 1200 Tuy nhiên, bạn dùng PC-Access OPC- Server (S7 200) kênh giao tiếp WinCC OPC (có sẵn WinCC) để kết nối S7 200 WinCC với hay sử dụng WinCC Flexible để kết nối Tác giả chân thành cảm ơn đóng góp ý kiến quý báu bạn đọc để tài liệu mang tính đại, hội nhập, sát thực tế hữu dụng Mọi ý kiến đóng góp xin gởi thư điện tử về: TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Email: thanhnp@ hcmute.edu.vn Hay huypq@ hcmute.edu.vn TS Nguyễn Phan Thanh KS Phạm Quang Huy ... SÁCH HAY, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! GIAÙO TRÌNH THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 TS NGUYỄN PHAN THANH – KS PHẠM QUANG HUY NỘI... Phạm Quang Huy GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 CHƯƠNG 1: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT Hệ thống điều khiển giám sát... khác GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7 CHƯƠNG 1: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT Biểu đồ hoạt động WinCC Control Center có cấu trúc sau: 13 CHƯƠNG 1: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH