plccobanfinal 8478 456

1 ƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI BỘ LAO ĐỘNG TH TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Mơ đun: PLC CƠ BẢN NGHỀ: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số:120/QĐTCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013 của Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề Năm 2013 2 TUN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được phép dùng ngun bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm 3 LỜI GIỚI THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử cơng nghiệp ở trình độ Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề, giáo trình Đo Lường Điện Tử là một trong những giáo trình mơn học đào tạo chun ngành được biên soạn theo nội dung chương trình khung được Bộ Lao động Thương binh Xã hội và Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 180 giờ gồm có: Bài MĐ2601: Đại cươ ng về điều khiển lập trình Bài MĐ2602: Cấu trúc và phươ ng thức hoạt động của một PLC Bài MĐ2603: Kết nối giữa PLC và thiết bị ngoại vi Bài MĐ2604: Các phép tốn nhị phân của PLC Bài MĐ2605: Các phép tốn số của PLC Bài MĐ2606: Bộ xử lý tín hiệu Analog Bài MĐ2607: Các bài tập ứng dụng trong điều khiển động cơ Trong q trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo u cầu cũng như khoa học và cơng nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tơi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Tuy nhiên, tuy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường có thề sử dụng cho phù hợp Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường có thề sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng khơng tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cơ giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hồn thiện hơn. Các ý kiến đóng góp xin gửi về Trường Cao đẳng nghề Lilama 2, Long Thành Đồng Nai Đồng Nai, ngày 10 tháng 06 năm 2013 Tham gia biên soạn Chủ biên TS. Lê Văn Hiền KS. Trương Thanh Inh 4 M ục lục TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN 2 LỜI GIỚI THIỆU 3 Mục lục 4 MÔ ĐUN 7 PLC CƠ BẢN 7 BÀI 1 10 ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH 10 1.2. B ộ nh ớ (Memory): 12 1.3. Kh ối x ử lý – điều khiển: 12 3. So sánh PLC với các hình thức điều khiển khác 15 BÀI 2 18 CẤU TRÚC VÀ PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC 18 1.1. Thi ết b ị điều khiển logic kh ả trình PLC 18 1.2. B ộ nh ớ: 21 2. Thiết b ị điều khiển lập trình PLC ( hình 2.2) 23 2.1. CPU 212: 24 2.2. CPU 214: 25  Câu hỏi ôn tập: Em hãy so sánh CPU 212 và CPU 214? 27 3. Địa chỉ các ngõ vào/ ra 27 3.1. Họ S7200 CPU21x bao g ồm: 212, 214, 215 và 216 ( b ảng 2.1) 28 3.2. Họ S7200 CPU22x bao g ồm: 221, 222, 224 và 226 ( bảng 2.2) 28  Câu hỏi ôn tập: Em hãy so sánh các khối CPU 21X và CPU 22X? 28 4. Cấu trúc bộ nhớ: 28 4.1. Phân chia b ộ nhớ 29 4.2. Vùng dữ liệu: 29 4.3.Vùng đối tượ ng: 32 Vùng nhớ 32 CPU 221 32 CPU 222 32 CPU 224 32 CPU 226 32 4.4. Cổng vào/ra mở rộng: 33 5. Xử lý chươ ng trình 34 5.1. Th ực hi ện ch ương trình: ( hình 2.6) 34 5.2. Cấu trúc chươ ng trình của S7 – 200 36 1.3. Kết nối ngõ ra cho PLC: 48 5 3.1 Cài đặt STEP 7 Micro/Win 32 trên máy tính cá nhân(PC): 59  Nội dung thực hành: 68 BÀI 4 70 CÁC PHÉP TOÁN NHỊ PHÂN CỦA PLC 70 1. Các liên kết logic 70 2. Các lệnh ghi / xóa giá trị cho ti ếp điểm 72 2.1. L ệnh Logic ti ếp điểm: 72 2.2. L ệnh vào/ra: 73 2.3. Các lệnh ghi/xóa giá trị cho ti ếp điểm: 75 2.4. Các lệnh tiếp điểm đặc biệt: 76 3. Timer 77 3.1. Khái niệm về timer 78 3.2. Các lệnh điều khiển Timer 79  Phần th ực hành: 81 4. Counter 84 4.1. khái niệm về counter 85 4.2. l ệnh điều khiển counter 86  Phần thực hành: 88 5. Các bài tập ứng dụng 90 BÀI 5 110 CÁC PHÉP TOÁN SỐ CỦA PLC 110 1. Chức năng truyền dẫn 111 2. Chức năng so sánh 118 2.1 So sánh kiểu Byte 119 2.2. So sánh kiểu INT 121 3. Chức năng dịch chuyển 125 4.Chức năng chuyển đổi 127 BÀI 6 136 XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG 136 1. Tín hiệu Analog 137 2. Biểu diễn các giá trị Analog 137 2.1 . Tín hiệu ngõ vào (Analog Input): 138 2.2. Tín hiệu ngõ ra (Output) Analog: 139 3. Kết nối các ngõ vào/ra Analog 139 3.1. Định địa chỉ phần cứng Analog S7200: 139 3.2. Kết n ối ph ần c ứng Analog S7200: 139 4. Hiệu ch ỉnh tín hiệu Analog 142 4.1. Dạng dữ li ệu ở ngõ vào: 142 4.2. Ví dụ: 145 6 5. Giới thiệu mô đun Analog của PLC 151 5.1. Module EM231: 151  Phần thực hành 157 BÀI 7 165 CÁC BÀI TẬP ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 165 1. Giới thiệu: 165 2. Cách kết nối dây: 171 2.1. Kết nối ngõ vào: 171 2.2. Kết nối ngõ ra 171 2.3. Đấu nối thiết b ị lập trình với PLC. 173 3. Bài tập ứng dụng 174 3.1 M ạch kh ởi động động cơ 174 3.2 M ạch đổi chiều quay 177 3.3 M ạch điều khiển tốc độ 181 3.4 M ạch m ở máy sao/ tam giác 185 TÀI LIỆU THAM KHẢO 189 7 MƠ ĐUN PLC CƠ BẢN Mã mơ đun: MĐ26 I. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơn học: * Vị trí của mơn học: Mơđun đượ c bố trí dạy cuối chươ ng trình sau khi học xong các mơn chun mơn như điện tử cơng suất, Kỹ thuật xung – s ố, Vi xử lí, trang b ị điện * Tính chất của mơn học: Mơ đun PLC cơ bản mang tính tích hợp. * Y nghia cua mơ đun: Là mơn h ́ ̃ ̉ ọc bắt bu ộc * Vai tro cua mơ đun: ̀ ̉ Sau khi học xong mơ đun này, người học có thể kết nối dây giữa PC CPU và thiết bị ngoại vi, Viết chương trình, nạp trình để thực hiện được một số bài tốn ứng dụng đơn giản trong cơng nghiệp, Phân tích luận lý một số chương trình, phát hiện sai lỗi và sửa chữa khắc phục. II. Mục tiêu của Mơ đun: Sau khi học xong mơ đun này học viên có năng lực * Về kiến th ức: Trình bày đượ c các khái niệm về điều khiển lập trình chính xác theo nội dung đã học Trình bày đượ c cấu trúc và phươ ng thức hoạt động của các lệ nh cơ * Về kỹ năng: Thực hiện lập trình các bài tập ứng dụng dùng PLC đạt các u cầu về kỹ thuật và cơng nghệ Kết nối mạch điện theo u cầu cơng nghệ * Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác và an tồn vệ sinh cơng nghiệp III. Nội dung mơ đun: Mã bài Tên các bài trong mơ đun Thời gian 8 MĐ2601 Đại cươ ng về điều khiển lập trình Tổng quan về điều khiển Điều khiển nối cứng và điều khiển l ập trình So sánh PLC với hình thức điều khiển khác Các ứng dụng của PLC trong thực tế Cấu trúc phươ ng thức MĐ2602 hoạt động của một PLC Cấu trúc của một PLC Thiết bị điều khiển lập trình PLC Địa chỉ các ngõ vào/ ra Cấu trúc bộ nhớ Xử lý chươ ng trình Kết nối dây PLC và MĐ2603 thiết bị ngoại vi Kết nối dây PLC và thiết bị ngo ại vi Kiểm tra việc nối dây bằng phần mềm Cài đặt sử dụng phần mềm lập trình cho PLC Các phép tốn nhị phân của MĐ2604 PLC Các liên kết logic Các lệnh ghi / xóa giá trị cho tiếp điểm Timer Counter Các bài tập ứng dụng Lý Tổng thuyế số t Thực hành 4 1 1 1 1 12 1 1 1 0,5 0,5 0,5 5,5 12 2 1 40 12 27 1 7 17 3,5 3,5 3,5 3,5 17 Kiểm tra 1 9 Các phép toán số của PLC Chức năng truyền dẫn Chức năng so sánh Chức năng dịch chuy ển Chức năng chuyển đổi Chức năng tốn học Xử lý tín hiệu analog Tín hiệu Analog Biểu diễn các giá trị Analog Kết nối ngõ vào/ra Analog Hiệu chỉnh tín hiệu Analog Giới thiệu mô đun Analog của PLC Các bài tập ứng dụng trong MĐ2607 điều khiển động cơ Giới thiệu Cách kết nối dây Bài tập ứng dụng 12 2 3 40 1 1,5 1,5 12 1 1,5 1,5 27 8 17 60 12 46 50 2 42 Tổng cộng: 180 60 114 MĐ2605 MĐ2606 Ghi chú: Thời gian ki ểm tra đượ c tích hợp giữa lý thuyết với thực hành đượ c tính vào giờ thực hành 10 BÀI 1 ĐẠI CƯƠ NG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Mã bài: MĐ2601 Giới thiệu: Như đã biết, nướ c ta hiện nay đang trong q trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa. Vì thế, tự động hóa sản xuất đóng vai trị quan trọng, t ự độ ng hóa giúp tăng năng suất, tăng độ chính xác và do đó tăng hiệu quả q trình sản xuất. Để có thể thực hiện tự độ ng hóa sản xuất, bên cạ nh các máy móc cơ khí hay điện, các dây chuyền sản xu ất…v.v, cũng cần thiết phải có các bộ điều khiển để điều khiển chúng.Trong đó, đượ c u cầu đó.điề u khiển lập trình là một trong các bộ điều khiển đáp ứng Mục tiêu: Phát biểu đượ c khái niệm về điều khiển lập trình theo nội dung đã học So sánh ưu nhượ c điểm của điều khiển lập trình với các hình thưc điều khiển khác theo nội dung đã học Trình bày đượ c các ứng dụng của PLC trong th ực t ế theo n ội dung đã học Rèn luyện tính tư duy, tác phong cơng nghiệp Nội dung chính: Tổng quan v ề điều khiển Mục tiêu: Hiểu đượ c bộ nhớ , kh ối x ử lý điều khiển Nhận bi ết Kh ối ngõ vào, ngõ ra Trong ứng dụng các cơng nghệ khoa h ọc vào sản xuất cơng nghiệp u cầu tự động hố ngày càng tăng, địi hỏi kỹ thuật điề u khiển phải đáp ứng đượ c yêu cầu đó, với mục tiêu tăng suất lao độ ng con 11 đườ ng tăng mức độ tự động hóa các q trình và thiết bị sản xuất nhằm mục đích tăng sản lượ ng, c ải thi ện ch ất l ượng và độ chính xác của sản phẩm Tự động hóa trong sản xuất nh ằm thay th ế m ột ph ần ho ặc tồn bộ các thao tác vật lý của cơng nhân vận hành máy thơng qua hệ thống điều khiển Những hệ thống điều khiển này có thể điề u khiển q trình sản xuất với độ tin cậy cao, ổn định mà khơng cần sự tác động nhiều của ng ười v ận hành Điều này địi hỏi hệ thống điều khiển phải có khả năng khởi độ ng, kiểm sốt, xử lý và dừng một q trình theo u cầu hoặc đo đế m các giá trị đã đượ c xác định nhằm đạt đượ c kết quả mong mu ốn s ản ph ẩm đầ u ra của máy hay thiết b ị. M ột h ệ th ống nh ư v ậy đượ c gọi là hệ thống điề u khiển Trong kỹ thu ật t ự động điề u khiển, các bộ điều khiển chia làm 2 loại: + Điều khiển nối cứng + Điều khiển logic khả trình ( PLC) Một hệ thống điề u khiển bất kỳ đượ c tạo thành từ các thành phần: + Khối vào + Khối xử lý – điều khiển + Khối ra * Sơ đồ tổng quát của điều khiển lập trình như sau ( hình 1.1): Hình 1.1 1.1. Kh ối vào: ( bảng 1.1) Cịn đượ c gọi là giao tiếp ngõ vào có nhiệm vụ biến đổ i các đạ i lượ ng vật lý đầu vào ( từ các tiếp điểm của cảm biến, hay các nút nhấn, điệ n trở đo sức căng….) thành các mức tín hiệu số ON/OFF (digital) hay tín hiệu liên tực (analog) tùy theo bộ chuy ển đổn ngõ vào và cấp vào cho khối xử lý trung tâm (CPU) Bộ chuyển đổi Đại lượng đo Đại lượng ra 12 Cơng tắc (Switch) Cơng tắc hành trình (Limit switch) Bộ điều chỉnh nhiệt (Thermostat) Cặp nhiệt điện (Thermocouple) Nhiệt trở (Thermister) Tế bào quang điện (Photo cell) Tế bào tiệm cận (Proximity cell) Điện trở đo sức căng (Strain gage) Sự dịch chuyển/ vị trí Sự dịch chuyển/ vị trí Nhiệt độ Nhiệt độ Điện áp nhị phân (ON/OFF) Điện áp nhị phân (ON/OFF) Điện áp nhị phân (ON/OFF) Điện áp thay đổi Nhiệt độ Ánh sáng Trở kháng thay đổi Điện áp thay đổi (analog) Sự hiện diện của Trở kháng thay đổi đối tượng Áp suất/ sự dịch Trở kháng thay đổi chuyển Bảng 1.1 1.2. Bộ nhớ (Memory): Lưu chươ ng trình điều khiển đượ c lập trình bởi ngườ i dùng và các dữ liệu khác như cờ, thanh ghi t ạm, tr ạng thái đầu vào, lệnh điều khiển đầu ra… Nội dung các bộ nhớ đã đượ c mã hóa dướ i dang mã nhị phân 1.3. Khối xử lý – điều khiển: Là khối xử lý trung tâm (CPU) thay th ế ng ười v ận hành thực hiện các thao tác đảm bảo q trình hoạt động. Từ thơng tin tín hiệu vào hệ thống điều khiển tuần t ự th ực thi lệnh ch ương trình lưu trong bộ nh ớ, x ử lý các đầu vào và đưa kết quả xuất hoặc điề u khiển cho phần giao di ện đầu ra ( output) nh ư: cu ộn dây, mơ tơ….Tín hiệu điều khiển đượ c thực hiện theo 2 cách: + Dùng mạch điện nối kết cứng + Dùng chương trình điều khiển 1.4. Khối ra: ( bảng 1.2) Cịn đượ c gọi là phần giao diện đầu ra. Tín hiệu ra là kế t quả của q trình xử lý của hệ thống điều khiển. Lúc này tín hiệu ngõ vào đượ c biế n đổ i thành mức tín hiệu vật lý thích hợp bên ngồi như: đóng mở rơle, biến đổ i tuyến tính số tươ ng t ự… Thiết bị ở ngõ ra Đại lượng ra Đại lượng tác động Động cơ điện Chuyển động quay Điện Xy lanh Piston Chuyển động thẳng/áp Dầu ép/ khí ép 13 lực Solenoid Chuyển động thẳng/áp Điện lực Lò xấy/ lò cấp nhiệt Nhiệt Điện Van Tiết diện cửa van thay Điện/dầu ép/khí ép đổi Rơle Tiếp điểm điện/ chuyển Điện động vật lý có giới hạn Bảng 1.2 Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình Mục tiêu: Phân biệt điều khiển nối c ứng và điều khiển lập trình Thấy đượ c tầm quan trọng c ủa vi ệc điều khiển có lậ p trình Trong các bộ điều khiển nối cứng, các thành phần chuyển mạch nh các rơle, cotactor, các cơng tắc, đèn báo, động cơ, v.v.v đượ c nối cố định với nhau. Tồn bộ chức năng điều khiển, cách tiến hành chươ ng trình đượ c xác định qua cách thức nối các rơ le, cơng tắc… với nhau theo s đồ thiết kế. Khi muốn thay đổi lại hệ thống thì phải nối dây lại cho hệ thống điề u khiển nên đối với hệ thống ph ức t ạp thì việ c làm này địi hỏi tốn nhiều thời gian, chi phí nên hiệu qu ả đem lại khơng cao Các bướ c thiết l ập s ơ đồ điề u khiển bằng Rơle ( điều khiển nối cứng ) ( hình 1.2) Hình 1.2: Lưu đồ điều khiển dùng Rơle Trong cơng nghiệp, sự ứng dụng các cơng nghệ khoa h ọc k ỹ thu ật vào sản xuất nên nhu cầu tự động hóa ngày càng tăng, địi hỏi kỹ thuật điều khiển ph ải đáp ứng đủ các u cầu: 14 + Dễ dàng thay đổi chức năng điều khiển dựa trên các thiết bị cũ + Thiết bị điều khiển dễ dàng làm việc với các dữ liệu, số liệu + Kích thước vật lý gọn gàng, dễ bảo quản, dễ sủa chữa. + Hồn tồn tin cậy trong mơi trường cơng nghiệp Hệ thống điều khiển dễ dàng đáp ứng đượ c các yêu cầu trên phải sử dụng bộ vi xử lý, bộ điề u khiển lập trình, điều khiển qua các cổ ng giao tiếp v ới máy tính Bộ điều khiển logic khả l ập trình PLC (Programable Logic Controller) là loại thiết bị cho phép thực hiện linh ho ạt các thuật tốn điề u khiển thơng qua các ngơn ngữ lập trình. Với chươ ng trình điều khiển của PLC đã tạo cho nó trở thành một bộ điề u khiển số nhỏ gọn, d ễ dàng thay đổi thuật tốn, số liệu và trao đổi thơng tin với mơi trườ ng xung quanh Các chươ ng trình điều khiển đượ c định nghĩa là tuần tự trong đó các tiếp điểm, cảm biến đượ c sử dũng để từ đó kế t hợp với các hàm logic, các thuật tốn và các giá trị xuất của nó để điều khiển tác độ ng hoặc khơng tác động đến cuộn dây điều hành Trong trình hoạt động, tồn chươ ng trình đượ c lưu vào nhớ tiế n hành truy xuất trong quá trình làm việc Các bướ c thiết lập sơ đồ điều khiển bằng PLC (điề u khiển lập trình) hình 1.3 Hình 1.3: Lưu đồ điều khiển bằng PLC Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển ngườ i ta cần thay đổ i mạ ch điề u khiển bằng cách lắp lại mạch, thay đổi phần tử mới đố i với hệ thống điều khiển bằng R ơle điệ n. Trong khi đó khi thay đổi nhiệm vụ điề u 15 khiển ta ch ỉ c ần thay đổi chươ ng trình soạn thảo đố i với hệ điề u khiển bằng lập trình có nhớ. 3. So sánh PLC với các hình thức điều khiển khác Mục tiêu: Nắm đượ c ưu điểm của hệ thống điều khiển PLC với các hệ thống điề u khiển bằng rơle và máy tính cá nhân 3.1 PLC với hệ thống điều khiển bằng rơle: Việc phát triển hệ thống điều khiển lập trình đã dần thay thế từng b ước hệ thống điều khiển bằng r ơle trong các quá trình sản xuất khi thi ết k ế m ột hệ thống điều khiển hiện đại, ngườ i kỹ sư phải cân nhắc, lựa chọn giữa các hệ thống điều khiển lập trình thườ ng đượ c sử dụng thay cho hệ thống điề u khiển bằng r ơ le do các ngun nhân sau: + Thay đổi chương trình điều khiển một cách linh động. + Có độ tin cậy cao. + Khơng gian lắp đặt thiết bị nhỏ, khơng chiếm nhiều diện tích. + Có khả năng đưa tín hiệu điều khiển ở ngõ ra phù hợp: dịng, áp. + Dễ dàng thay đổi đối với cấu hình (hệ thống máy móc sản xuất) trong tương lai khi có nhu cầu mở rộng sản xuất. Đặc trưng cho hệ th ống điều khiển chươ ng trình là phù hợp với những nhu cầu đã nêu trên, đồng thời về mặt kinh tế và thời gian thì hệ thống điề u khiển lập trình cũng vượ t tr ội h ơn h ệ th ống điề u khiển cũ (rơle, contactor …). Hệ thống điều khiển này cũng phù hợp với sự mở rộ ng hệ thống trong tươ ng lai do không phải thay đổi, lo ại bỏ hệ thống dây nố i giữ a hệ thống điều khiển và các thiết bị, mà chỉ đơn giản là thay đổ i chươ ng trình sao cho phù hợp với điều kiện sản xuất m ới 3.2 PLC với máy tính cá nhân: Đối với một máy tính cá nhân, ngườ i lập trình dễ nhận thấy đượ c sự khác biệt gi ữa PC v ới PLC, s ự khác biệt có thể biết đượ c như sau: Máy tính khơng có các cổng giao ti ếp ti ếp v ới các thiết bị điều khiển, đồng thời máy tính cũng hoạt động khơng tốt trong mơi trườ ng cơng nghiệp Ngơn ngữ lập trình trên máy tính khơng phải dạng hình thang, máy tính ngồi việc sử dụng phần mềm chuyên biệt cho PLC, phải thơng qua việc s d ụng các phần mềm khác làm “chậm” đi q trình giao tiếp v ới các thiết bị đượ c điều khiển 16 Tuy nhiên qua máy tính, PLC có thể dể dàng kết nối với các hệ thống khác, cũng như PLC có thể sử dụng bộ nhớ (có dung lượ ng rất lớn) của máy tính làm bộ nhớ của PLC 4. Các ứng dụng của PLC trong th ực t ế Mục tiêu: Giúp học sinh bi ết vi ệc PLC đượ c sử dụng rộng rải trong m ọi lĩnh vực Hiện nay PLC đã đượ c ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất cả trong công nghiệp và dân dụng. T ừ nh ững ứng d ụng để điề u khiển các hệ thống đơn giản, chỉ có chức năng đóng/mở (ON/OFF) thơng thườ ng đế n các ứng dụng cho các lĩnh vực phức t ạp, địi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật tốn trong q trình sản xuất. Các lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện nay bao gồm: + Hóa học và dầu khí: Định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn, cân đong trong ngành hóa … + Chế tạo máy và sản xuất: Tự động hóa trong chế tạo máy, cân đong, q trình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lị kim loại,… + Bột giấy, giấy, xử lý giấy: điều khiển máy băm, q trình ủ bột, q trình cán, gia nhiệt, … + Thủy tinh và phim ảnh: q trình đóng gói, thử nghiệm vật liệu, cân đong, các khâu hồn tất sản phẩm, đo cắt giấy, … + Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm sốt q trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây, …), cân đong, đóng gói, hịa trộn + Kim loại: điều khiển q trình cán, cuốn (thép), quy trình sản xuất, kiểm tra chất lượng + Năng lượng: điều khiển ngun liệu (cho q trình đốt, xử lý trong các turbin, …), các trạm cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một cách tự động (than, gỗ, dầu mỏ, …) + Tự động hóa tịa nhà như: Điều khiển thang máy, Rửa xe ơtơ tự động, Hệ thống xử lý nước sạch… + Điều khiển hệ thống đèn giao thơng và cịn nhiều hệ thống điều khiển tự động khác Các PLC ngày nay có thể đáp ứng đượ c phân cấp tự độ ng tự hóa trong nhà máy và có th ể kết nối b ằng các giao thức truyền thông để làm việc Cấp Management với m ột h ệ th ống l ớn g ọi mạng truyền thơng cơng nghiệp (hình 1.4). Cấp Cell Cấp Field Cấp ASi 17 Hình 1.4: Phân cấp tự động hóa trong nhà máy  YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 1 Nội dung: + Về kiến thức: Trình bài đượ c khái niệm về điều khiển lập trình, các ứng dụng của PLC trong th ực t ế + Về kỹ năng: So sánh ưu nhượ c điểm của điề u khiển lập trình với các hình thưc điều khiển khác + Về thái độ: Đảm bảo an tồn và vệ sinh cơng nghiệp Phươ ng pháp: + Về kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm + Về kỹ năng: Đánh giá kỹ năng thực hành + Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an tồn và vệ sinh cơng nghiệp 18 BÀI 2 CẤU TRÚC VÀ PHƯƠ NG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC Mã bài: MĐ2602 Giới thiệu: PLC vi ết t ắt c ủa Programmable Logic Controller, là thiết bị điề u khiển lập trình đượ c (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển logic thơng qua một ngơn ngữ lập trình. Ngườ i sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiệ n. Các sự kiện này đượ c kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện đượ c đếm. PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong th ực t ế. PLC hoạt động theo phương th ức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi có sự thay đổi đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổ i theo. Ngơn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic. Hi ện nay có nhiều hãng sản xuất PLC nh Siemens , AllenBradley , Mitsubishi Electric , General Electric , Omron , Honeywell Mục tiêu: Phát biểu đượ c cấu trúc của một PLC theo n ội dung đã học Trình bày đượ c các thiết bị điều khiển lập trình PLC Trình bày đượ c cấu trúc bộ nhớ PLC theo n ội dung đã học Thực hiện xử lý chươ ng trình đúng theo nội dung đã học Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an tồn và vệ sinh cơng nghiệp Nội dung chính: Cấu trúc của một PLC Mục tiêu: Phân bi ệt bộ nh ớ Ram, b ộ nh ớ Rom Phân biệt bộ xử lý trung tâm và hệ điều hành 1.1. Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC Thiết bị điều khiển logic kh ả trình PLC (Programmable Logic Controller), là loại thiết bị cho phép thực hiện linh ho ạt các thuật tốn điề u khiển số thơng qua một ngơn ngữ lập trình, thay cho vi ệc th ể hi ện thu ật tốn đó bằng mạch số. Như vậy, v ới ch ương trình điều khiển này, PLC trở thành mộ t bộ điều khiển số số nhỏ, g ọn, d ễ thay đổ i thuật tốn và đặ c biệ t trao đổ i thơng tin với mơi trườ ng xung quanh (v ới các PLC khác hoặc với máy tính). Tồn chươ ng trình điều khiển đượ c lưu nhớ trong b ộ nh ớ c ủa PLC d ưới d ạng khối chươ ng trình đượ c thực lặp theo chu k ỳ c vịng qt (Scan) 19 Để thực hiện đượ c một chươ ng trình điề u khiển, tất nhiên PLC phải có chức năng như một máy tính, nghĩa là phải có bộ vi xử lý (CPU), một bộ điều hành, bộ nhớ để lưu chươ ng trình điều khiển, dữ liệu….PLC cịn phả i có các cổng vào/ ra để giao tiếp đượ c các đối tượ ng điề u khiển và để trao đổi thơng tin v ới mơi trườ ng xung quanh Bên cạnh đó, nhằm phục vụ bài tốn điề u khiển số, PLC cịn cần phải thêm các khối chức năng đặc biệt khác như: bộ đế m (Counter), bộ thời gian (Timer)… và những khối hàm chun dụng Thiết bị logic kh ả trình đượ c lắp đặt sẵn thành bộ. Trướ c tiên chúng chưa có một nhiệm vụ nào cả. Tất cả các cổng logic cơ bản, ch ức năng nhớ, timer, cuonter v.v…đượ c nhà chế tạo tích hợp trong chúng và đượ c kết hợp với nhau b ằng ch ương trình cho nhiệm vụ điề u khiển cụ thể nào đó. Có nhiều thiết bị điều khiển và đượ c phân biệ t với nhau qua các chức năng sau: + Các ngõ vào và ra + Dung lượng nhớ + Bộ đếm (counter) + Bộ định thời (timer) + Bit nhớ + Các chức năng đặc biệt + Tốc độ xử lý + Loại xử lý chương trình Các thiết bị điều khiển lớn thì đượ c lắp thành các module riêng. Đối với các thiết bị điề u khiển nhỏ, chúng đượ c lắp đặ t chung trong m ột bộ. Các bộ điều khiển này có số lượ ng ngõ vào/ ra cho tr ước c ố đị nh Thiết bị điều khiển đượ c cung cấp tín hiệ u bởi các tín hiệ u từ cảm biến bộ phận ngõ vào của thiết bị tự độ ng. Tín hiệ u này đượ c xử lý tiếp tục thơng qua ch ương trình điều khiển đặt trong bộ nhớ ch ươ ng trình. Kết quả xử lý đượ c đưa ra bộ phận ngõ ra của thiết bị tự độ ng để đến đối tượ ng điề u khiển hay khâu điề u khiển ở dạng tín hiệ u Cấu trúc của một PLC có thể đượ c mơ tả như hình vẽ 2.1: 20 Hình 2.1 Thơng tin xử lý trrong PLC đượ c lưu trữ trong b ộ nh c ủa nó. Mỗi phần tử vi mạch nh có thể chứa một bit dữ liệu. Bit d ữ li ệu (Data Binary Digital) là một chữ số nhị phân, chỉ có thể là 1 trong hai giá trị 1 hoặc 0. Tuy nhiên các vi mạch nh th ường đượ c tổ chức thành các nhóm để có thể chứa 8 bit d ữ li ệu. M ỗi chu ỗi 8 bit d ữ li ệu đượ c gọ i là một byte. Mỗi m ạch nh là một byte (byte nh ớ), đượ c xác nhận bởi một con số g ọi là địa chỉ (address). Byte nh đầu tiên có đị a chỉ 0. Dữ liệu chứa trong byte nh ớ g ọi là nội dung Địa chỉ của một byte nh ớ là cố định và mỗ i byte nhớ trong PLC có mộ t địa chỉ riêng của nó. Địa chỉ của byte nhớ khác nhau, sẽ khác nhau, nội dung chứa trong m ột byte nh ớ là đại lượ ng có thể thay đổ i đượ c. Nội dung byte nh ớ cính là dữ liệu đượ c lưu trữ tức thời trong b ộ nh Để lưu giữ một dữ liệu mà một byte nhớ khơng thể chứa hết đượ c thì PLC cho phép cặp 2 byte nh ớ c ạnh nhau đượ c xem xét như là một đơn vị nhớ và đượ c gọi là một từ đơn (Word). Địa chỉ thấp hơn trong 2 byte nhớ đượ c dùng làm địa chỉ của từ đơn Ví dụ: T đơn có đị a chỉ là 2 thì các byte nh có các đị a chỉ là 2 và 3 với 2 là địa chỉ byte cao và 3 là địa chỉ của byte thấp IB2 IB3 IW 2 IW2 là từ đơn có địa chỉ 2

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	14,8 MB