Giáo trình Điều khiển PLC (Nghề Cơ điện tử Cao đẳng)

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯƠNG VĂN HỢI (Chủ biên) TẠ VĂN BẰNG – BÙI VĂN CƠNG GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC NÂNG CAO Nghề: Cơ điện tử Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2019 LỜI NÓI ĐẦU Trong chương trình đào tạo trường trung cấp nghề, cao đẳng nghề thực hành nghề giữ vị trí quan trọng: rèn luyện tay nghề cho học sinh Việc dạy thực hành đòi hỏi nhiều yếu tố: vật tư thiết bị đầy đủ đồng thời cần giáo trình nội bộ, mang tính khoa học đáp ứng với yêu cầu thực tế Nội dung giáo trình “Điều khiển PLC nâng cao ” xây dựng sở kế thừa nội dung giảng dạy trường, kết hợp với nội dung nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, Giáo trình nội nhà giáo có nhiều kinh nghiệm nhiều năm làm công tác ngành đào tạo chuyên nghiệp Giáo trình biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức biên soạn theo quan điểm mở, nghĩa là, đề cập nội dung bản, cốt yếu để tùy theo tính chất ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh cho thích hợp khơng trái với quy định chương trình khung đào tạo cao đẳng nghề Tuy tác giả có nhiều cố gắng biên soạn, giáo trình chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận tham gia đóng góp ý kiến bạn đồng nghiệp chuyên gia kỹ thuật đầu ngành Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày … tháng … năm 2019 Chủ biên: Trương Văn Hợi MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Chương Kết nối dây plc với thiết bị ngoại vi 1.1 Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi 1.2 Kiểm tra việc nối dây phần mềm 12 Chương 36 PLC hãng 36 2.1 Giới thiệu chung 36 2.2 PLC hãng Mitsubishi 59 2.3 PLC Của hãng Simen 66 2.4 Hãng Allenbradley 74 2.5 Hãng Telemcanique 96 Chương 104 Lắp đặt mơ hình điều khiển plc 104 3.1 Giới thiệu 104 3.2 Cách kết nối dây 106 3.3 Tóm tắt mơ hình tập ứng dụng 109 Tài liệu tham khảo 131 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mô đun: Điều khiển PLC nâng cao Mã số mô đun: MĐ 40 Thời gian mô đun: 90 (LT: 12 giờ; TH/TT/TN/BT/TL: 78 giờ) VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠ ĐUN - Vị trí mơ đun: Mơđun bố trí dạy cuối chương trình sau học xong môn chuyên môn kỹ thuật cảm biến, điện tử cơng suất, Vi xử lí, PLC - Tính chất mơ đun: Là mơ đun chun mơn nghề MỤC TIÊU CỦA MƠ ĐUN + Về kiến thức: - Trình bày cấu trúc phương thức hoạt động loại PLC theo nội dung học - Mơ tả cấu trúc phần hệ thống điều khiển: ngôn ngữ, liên kết, định thời loại PLC khác + Về kỹ năng: - Viết chương trình cho loại PLC khác đạt yêu cầu kỹ thuật - Thực kết nối PLC thiết bị ngoại vi + Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác an tồn vệ sinh cơng nghiệp NỘI DUNG MƠ ĐUN Thời gian TT Tên mô đun Thực hành/thực Tổng Lý tập/thí số thuyết nghiệm/bài tập/thảo luận Kết nối dây PLC thiết 16 bị ngoại vi Kiểm tra 13 24 19 Lắp đặt mơ hình điều khiển 60 PLC 52 12 74 1.1 Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi 1.2 Kiểm tra việc nối dây phần mềm 1.3 Cài đặt sử dụng phần mềm lập trình cho PLC PLC hãng khác 2.1 PLC hãng Omron 2.2 PLC hãng Mitsubishi 2.3 PLC Của hãng Simen ( Trung bình lớn ) 2.4 Hãng Allenbradley 2.5 Hãng Telêmcanique 3.1 Giới thiệu 3.2 Cách kết nối dây 3.3 Thực hành ứng dụng Kiểm tra Cộng 90 Chương Kết nối dây plc với thiết bị ngoại vi 1.1 Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi Trong hệ thống sản xuất đại số lượng đối tượng điều khiển có số lượng lớn đa dạng hình thức Để tăng tính linh hoạt cho người ta chia PLC thành nhiều module (các khối chức năng) với CPU có thể quản lý vùng nhớ lớn.( hình 1.1) PLC S7-300 Siemens tuân theo nguyên này: Hình 1.1: Các khối chức S7-300 Các module chức S7-300: PS (Power Supply Module): nguồn cho S7-300 CPU: xử lý trung tâm SM (Signal Module): module tín hiệu có dạng + DI/DO (Digital Input/Digital Output): ngõ vào/ra dạng số + AI/AO (Analog Input/Analog Output): ngõ vào/ra dạng tương tự IM (Interface Module): khối giao tiếp mở rộng PLC FM (Function Module): module chức đặc biệt + Đếm (Counter) + Điều khiển vị trí (Positioning Module) + Điều khiển vịng kín (PID module) CP (Communication Processing module): module xử lý truyền thông + Kết nối điểm – điểm (point – point) + Profibus + Ethernet công nghiệp (Industrial Ethernet) DM (Dummy Module): Module giả lập dự phòng DM370 địa ngõ vào/ra 1.1.1 Kết nối với máy tính Sơ đồ kết nối máy tính với PLC ( hình 1.2) Hình 1.2 Sơ đồ kết nối máy tính với PLC Sơ đồ kết nối chi tiết máy tính với PLC SIMENS Đối với thiết bị lập trình hãng SIMENS có cổng giao tiếp PPI có thể kết nối trực tiếp với PLC thông qua sợi cáp Tuy nhiên máy tính cá nhân cần thiết phải có cáp chủn đổi PC/PPI ( hình 1.3) Hình 1.3 Sơ đồ khối plc Mở nguồn cho PLC Chuyển sang trạng thái stop Đèn stop lên Chuyển cần gạt sang chế độ MRES giữ khoảng 3s để reset trước đổ Chuyển vị trí stop đổ Chương trình sau soạn thảo nút cầngạt truyền xuống CPU Để làm điều này,chương ta nhấntrình chuột trái vào biểu tượng công cụ trả lời đầy đủ câu hỏi Chú ý nạp chương trình cần phải đặt CPU trạng thái Stop CPU trạng thái RUN-P Xóa chương trình có sẵn CPU Để thực việc nạp chương trình từ PC xuống CPU ta cần thực cơng việc xóa chương trình có sẵn CPU Đều ta thực bước sau: ( hình 1.4) + Đưa trạng thái CPU STOP: Từ hình Step 7, ta chọn lệnh: Hình 1.4 xóa chương trình plc Giám sát hoạt động chương trình (hình 1.5) Sau nạp chương trình soạn thảo xuống CPU lúc chương trình ghi vào nhớ CPU Khi ta có thể tách rời PC CPU S7 mà chương trình hoạt động bình thường Để thực việc quan sát trình hoạt động chương trình CPU ta sử dụng chức giám sát chương trình cách nhấn vào biểu tượng công cụ Sau chọn chức giám sát chương trình hình xuất cửa sổ sau: Tùy theo kiểu viết chương trình mà ta nhận khác kiểu hiển thị hình (Dưới sử dụng chương trình kiểu viết chương trình FBD) Hình 1.5 chương trình khối theo dạng FBD Các cảm biến logic (rời rạc): Công tắc cơ: trạng thái: Đóng mở ( hình 1.6) + Cơng tắc có tiếp điểm thường mở (NO), thường đóng (NC) + NO: Khi khơng có tín hiệu vào học: Mở, có tín hiệu vào học: Đóng + NC: Khi khơng có tín hiệu vào học: Đóng, có tín hiệu vào học: Hình 1.6 kết nối công tắc theo mức logic Cơng tắc giới hạn: Cơng dụng phát có mặt chi tiết chuyển động ( hình 1.7 ) Hình 1.7 cơng tắc hành trình  kết nối ngõ vào nút nhấn cơng tắc hành trình ( hình 1.8 ) Hình 1.8 kết nối tín hiệu ngõ vào plc Cảm biến quang, Cảm biến điện dung, Cảm biến điện cảm: dùng để xác định có vật thể Có hai dạng cảm biến: kiểu NPN ( hình 1.9 ) kiểu PNP ( hình 1.10 ) Hình 1.9: kết nối ngõ vào cảm biến kiểu NPN Chạy mơ chương trình: Hệ thống gốm bồn chứa có bơm để chuyển chất lỏng qua hệ thống, bồn gắn cảm biến để nhận biết bồn cạn hay đa y bồn phần tử phát nóng nối với cảm biến nhiệt độ Bồn gắn cần k huấy để trộn hai thành phần tử lỏng chúng vào bồn Các bồn phía dưới, bồn 3và 4, có dung tích gấp đơi bồn Bồn đổ đầy từ bồn chứa chất kiềm polime riêng biệt, thông qua bơm Bơm ngưng hoạt động có tín hiệu từ cảm biến báo đầy bồn.Phần tử phát nóng bồn kích hoạt, nâng nhiệt độ polime lên 60 ° C Khi cảm biến nhiệt độ đóng, tín hiệu tắt điều khiển rung kích hoạt bơm để chuyển dung dịch vào bồn phản ứng, bồn cần khuấy kích hoạt bồn có hỗn hợp dung dịch khoảng thời gian tối thiểu 60 gia y, bơm chuyển hỗn hợp trộn vào bồn 4, bồn sản phẩm, thông qua lọc Bơm dừng hoạt động bồn đầy bồn cạn Cuối cùng, sản phẩm dung dịch đưa vào bồn chứa lưu trữ.Quá trình xử lý kết thúc chu kỳ hoạt động 3.3.6 Đo chiều dài xắp xếp vật liệu Yêu cầu công nghệ: Cho hệ thống kiểm tra loại sản phẩm (dài hay ngắn) xếp sản phẩm hình Giả sử Xylanh có gắn hai cơng tắc hành trình nam châm SM1 (trạng thái ban đầu) SM2 (trạng thái ra), xylanh trở lò xo Với yêu cầu sau: Nhấn nút Khởi động băng tải chạy, nhấn nút Dừng băng tải dừng 117 Nếu sản phẩm loại ngắn đưa vào khay B1 Nếu sản phẩm loại dài đưa vào khay B2 Nhấn nút Khởi động băng tải chạy, nhấn nút Dừng băng tải dừng S1 tác động-dừng băng tải, + S2 tác động, S3 không tác động xylanh P đẩy sản phẩm vào khay B1 + S2 S3 tác động, tiếp tục chạy băng tải để đưa sản phẩm vào khay B2 Trình tự thực hành: Quy định địa ngõ vào/ra: Vẽ sơ đồ kết nối thiết bị: Viết chương trình điều khiển: 118 Chạy mơ chương trình Bài tập thực hành Viết chương trình điều khiển trình tự cấu cấp phôi cho máy dập: Nguyên lý hoạt động cấu: + Trạng thái 1:Băng tải hoạt động, xy- lanh co, cấu dập không hoạt động + Trạng thái 2:Xy-lanh duỗi ra, băng tải dừng, cấu dập không hoạt động + Trạng thái 3:Xy lanh co, băng tải dừng, cấu kẹt không hoạt động + Trạng thái 4:Cơ cấu dập hoạt động, băng tải dừng, xy lanh co + Sau quay trạng thái Trình tự thực hành: Vẽ mạch động lực sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi 119 Dùng PLC hãng Mitsubishi, hãng Allenbradley, hang simen viết chương trình 3.3.7 Thiết bị nâng hàng Yêu cầu cơng nghệ Gồm cần gạt vị trí: B lên A xuống, hành trình s1 giới hạn trên, hành trình s2 giới hạn Trên cần gạt có gắn nút nhấn điều khiển xe chạy thẳng Xe thiết kế cho tải trọng 1000kg, cần gạt qua trái xe rẽ phải, cần gạt qua phải xe rẽ trái Trình tự thực hành Quy định địa ngõ vào/ra Ngõ vào Ngõ Địa Mô tả Đại Mô tả I0.0 Nút ON Q0.0 Động chạy tới (K) I0.1 HTS1 Q0.1 Nâng lên(K1) I0.2 HTS2 Q0.2 Hạ xuống(K2) I0.3 Cần gạt vị trí B I0.4 Cần gạt vị trí A Vẽ sơ đồ kết nối thiết bị: 120 Viết chương trình điều khiển: 121 122 Chạy mơ chương trình: Bài tập thực hành: Đầu tiên cấu đưa phôi vào Khi ta mở cơng tắc nhấn nút piston A vào làm cơng việc kẹp chặt phơi Sau piston B vào uốn cong phơi lần đầu với góc 90, xong piston B lùi piston C vào thực uốn cong phơi lần hai với hình dáng giống cữ chặn, sau piston C lùi piston C lùi piston A lùi phôi lấy thực xong chu kỳ 123 a) Sơ đồ kết nối khí nén (sơ đồ động lực) S1 S2 S3 S4 Y1 Y2 S5 Y3 S6 Y4 3.3.8 Thiết bị vô nước chai Yêu cầu công nghệ: 124 Mơ hình bao gồm: băng tải, xi lanh để nâng hạ cần rót nước, van solenoid, cảm biến nhận biết chai, cơng tắc hành trình Yêu cầu: Khi chai làm vệ sinh xong,được bỏ lên dây chuyền (băng tải ) Nhấn phím bấm điều khiển ON băng tải hoặt động, đưa chai đến vị trí rót nước.Băng tải dừng (cảm biến nhận chai điều khiển băng tải dừng 2s) Khi cần rót nước hạ xuống đến CTHT giới hạn dừng lại Van xả nước mở để rót nước vào chai Sau thới gian 3s van xả đóng lại Sau cần xả kéo lên đến GH Trên dừng lại Sau băng tải tiếp tục làm việc Trình tự thực hành Quy định địa ngõ vào/ra: Ngõ vào Ngõ Địa Mô tả Đại I0.0 Nút ON Q0.0 Băng tải (K) I0.1 Nút OFF Q0.1 Cần rót xuống (Y1) I0.2 Cảm biến Q0.2 Cần rót lên (Y2) I0.3 Hành trình I0.4 Hành trình Vẽ sơ đồ kết nối thiết bị: Viết chương trình điều khiển: 125 Mơ tả 126 3.3.9 Thiết bị trộn hóa chất u cầu cơng nghệ: Mơ hình bao gồm: hai máy bơm để bơm hóa chất vào, máy bơm để hút hóa chất ra, động trộn hóa chất, van xả hóa chất, cảm biến báo hóa chất đầy, cảm biến báo hóa chất bồn hết Yêu cầu: Lập trình PLC điều khiển bồn trộn hóa chất từ loại khác hoạt động sau: Nhấn nút khởi động, bơm việc bơm loại hóa chất vào bồn trộn, hóa chất đầy bơm ngưng máy trộn họat động vịng phút Khi trộn xong van xả bơm họat động bơm hoá chất để sử dụng Khi sử dụng hết van xả bơm ngưng làm việc động thơi lúc bơm họat động trở lại cho chu kỳ Nếu q tình họat động có cố bấm nút dừng hệ thống dừng Quy định địa ngõ vào/ra: Ngõ vào Ngõ Địa Mô tả Đại I0.0 ON Q0.0 I0.3 OFF Q0.1 Bơm 2(K2) I0.1 Cảm biến báo đầy Q0.2 Máy trộn(K3) I0.2 Cảm biến báo hết Q0.3 Bơm 3(K4) Q0.4 Van xả(Y) Vẽ sơ đồ kết nối thiết bị: 127 Mơ tả Bơm 1(K1) Viết chương trình điều khiển: 128 129 130 Tài liệu tham khảo [1] Đề cương môđun/môn học nghề Sửa chữa thiết bị điện tử công nghiệp”, Dự án Giáo dục kỹ thuật Dạy nghề (VTEP), Tổng cục Dạy Nghề, Hà Nội, 2003 [2] Automatisieren mit sps - Guenter, Wellenreuther, Dieter Zastrow nxb Viweg 3] Stuerung von – ELWE [4].Tự động hóa với simatic s7-200 Nguyễn Dỗn Phước nxb nơng nghiệp 131 ... chương trình điều khiển loại PLC phải sử dụng chương trình kèm Đa số phần mềm viết chương trình lập trình PLC đơn thảo chương trình điều khiển Tuy nhiên, phần mềm Step7 Manager dành cho PLC S7-300... Hình 1.13: Nhiệt độ 1.1.2 Kết nối ngõ cho PLC Cơng dụng: Biến đổi tín hiệu điện từ PLC thành hoạt động có cơng suất cao hơn, sau hoạt động điều khiển trình khác Phân loại: + Thiết bị logic Solenoid... khiển 60 PLC 52 12 74 1.1 Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi 1.2 Kiểm tra việc nối dây phần mềm 1.3 Cài đặt sử dụng phần mềm lập trình cho PLC PLC hãng khác 2.1 PLC hãng Omron 2.2 PLC hãng Mitsubishi