Giáo trình PLC (Nghề Điện tử công nghiệp CĐTC)

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: Yêu cầu: - Sau học học sinh viết chương trình PLC khởi động không đồng pha II PHẦN THỰC HÀNH: Yêu cầu công nghệ: Khởi động động không đồng pha - Nhấn nút Start động hoạt động - Nhấn nút Stop động dừng Trình tự thực hành 2.1 Vẽ giản đồ thời gian 2.2 Quy định địa ngõ vào/ra: Ngõ vào Ngõ Địa Mô tả I0.0 Nút nhấn Dừng stop I0.1 Nút nhấn chạy start Ký Hiệu Địa Mô tả Ký Hiệu Q0.0 Contactor Điều khiển động K1 - Vẽ sơ đồ kết nối thiết bị: 147 Mạch động lực Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi 2.4 Viết chương trình điều khiển: 2.5 Chạy mơ chương trình: 148 2.6 kết nối PLC với thiết vị ngoại vi: Kết nối thiết bị ngõ vào: - Nối dây nút nhấn stop với ngõ vào I0.0 - Nối dây nút nhấn start với ngõ vào I0.1 - Nối dây đầu c n lại nút nhấn stop, start với nguồn +24 VDC Kết nối thiết bị ngõ ra: - Nối dây điểm A1 công tắc tơ K1 với ngõ Q0.0 - Nối dây chân 1L ngõ Q0.0 với cực c n lại nguồn 220 VAC Nối dây mạch động lực: hình vẽ III BÀI TẬP THỰC HÀNH: Yêu cầu công nghệ: - Nhấn nút Start: động chạy, sau 3s động chạy, sau 5s động chạy - Nhấn nút Stop: động dừng, sau 2s động dừng, sau 4s động dừng Yêu cầu thực hành: - Vẽ giản đồ thời gian - Vẽ mạch động lực sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi - Viết chương trình điều khiển 3.2 Mạch đổi chiều quay I MỤC ĐÍCH – U CẦU: Mục đích: - Sử dụng lệnh PLC - Ứng dụng lệnh để viết chương trình điều khiển theo yêu cầu giáo viên Yêu cầu: - Sau học học sinh viết chương trình PLC điều khiển động khơng đồng pha quay thuận nghịch gián tiếp, trực tiếp, có giới hạn hành trình II PHẦN THỰC HÀNH: Yêu cầu công nghệ: - Điều khiển động không đồng pha quay thuận – nghịch gián tiếp + Nhấn nút MT: động khởi động quay thuận + Muốn đảo chiều quay: nhấn nút dừng D, sau nhấn nút MN để đảo chiều pha nguồn cấp cho động cơ, động đảo chiều quay 149 + Khi có cố: nhấn nút D động ngừng hoạt động Trình tự thực hành: 2.1 Vẽ giản đồ thời gian: 2.2 Quy định địa ngõ vào/ra: Ngõ vào Địa Mô tả I0.0 Nút nhấn Dừng I0.1 I0.2 Ngõ Địa Mô tả Ký Hiệu D Q0.0 T Nút nhấn chạy thuận MT Q0.1 Nút nhấn chạy nghịch Contactor Chạy Thuận Contactor Chạy Nghịch MN Ký Hiệu N 2.3 Vẽ sơ đồ kết nối thiết bị: 150 Mạch động lực Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi 2.4 Viết chương trình điều khiển: 2.5 Chạy mơ chương trình: 2.6 kết nối PLC với thiết vị ngoại vi: Kết nối thiết bị ngõ vào: - Nối dây nút nhấn D với ngõ vào I0.0 - Nối dây nút nhấn MT với ngõ vào I0.1 - Nối dây nút nhấn MN với ngõ vào I0.2 - Nối dây đầu c n lại nút nhấn D, MT, MN với nguồn +24 VDC Kết nối thiết bị ngõ ra: - Nối dây điểm A1 công tắc tơ T với ngõ Q0.0 151 - Nối dây điểm A1 công tắc tơ N với ngõ Q0.1 - Nối dây điểm A2 công tắc tơ T, N với nguồn 220 VAC - Nối dây chân 1L ngõ Q0.0 Q0.1 với cực c n lại nguồn 220 VAC Nối dây mạch động lực: hình vẽ III BÀI TẬP THỰC HÀNH: u cầu cơng nghệ: - Việc đóng mở cổng bảo vệ thực động không đồng pha Khi động quay thuận cổng mở ngược lại, việc chọn chế độ Auto / Man thực công tắc xoay Chế độ Man: - Cổng mở đóng thực việc nhấn nút OPEN CLOSE giữ Khi buông tay động ngừng hoạt động (dừng việc đóng mở cổng) Chế độ Auto: + Nhấn nút OPEN: động khởi động quay thuận ( cổng mở ) đụng cơng tắc hành trình LS1 dừng + Nhấn nút CLOSE: động khởi động quay nghịch ( cổng đóng ) đụng cơng tắc hành trình LS2 dừng + Khi có cố: nhấn nút STOP động ngừng hoạt động Yêu cầu thực hành: + Vẽ giản đồ thời gian + Vẽ mạch động lực sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi + Viết chương trình điều khiển 3.3 Mạch điều khiển tốc độ I MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU: Mục đích: - Giúp học sinh biết cách điều khiển tốc độ động ba pha cách đổi số đôi cực - Biết cách lập trình download xuống PLC Yêu cầu: - Sau học học sinh viết chương trình PLC mạch điều khiển tốc độ động ba pha cách đổi số đôi cực II PHẦN THỰC HÀNH: Yêu cầu công nghệ: 152 - Nhấn nút ON1: động chạy tốc độ thấp ( đấu tam giác ) Nhấn nút ON2: động làm việc tốc độ cao ( đấu kép ) Đang làm việc tốc độ cao muốn chạy tốc độ thấp ta nhấn nút ON1 Nhấn nút stop động dừng Trình tự thực hành: 2.1 Quy định địa ngõ vào/ra: Ngõ vào Địa Mô tả I0.0 Nút nhấn chạy tốc độ thấp Nút nhấn chạy tốc độ cao I0.1 Ngõ Địa Mô tả Ký Hiệu ON1 Q0.0 K1 ON2 Q0.1 Contactor Chuẩn bị Cotactor Chạy tốc độ thấp Contactor Chạy tốc độ cao Ký Hiệu Q0.2 K2 K3 2.2 Vẽ sơ đồ kết nối thiết bị: 153 Mạch động lực Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi 2.4 Viết chương trình điều khiển: 154 2.5 Chạy mơ chương trình: 2.6 kết nối PLC với thiết vị ngoại vi: Kết nối thiết bị ngõ vào: - Nối dây nút nhấn stop với ngõ vào I0.0 - Nối dây nút nhấn start với ngõ vào I0.1 - Nối dây đầu c n lại nút nhấn stop, start với nguồn +24 VDC Kết nối thiết bị ngõ ra: - Nối dây điểm A1 công tắc tơ K1 với ngõ Q0.0 - Nối dây chân 1L ngõ Q0.0 với cực c n lại nguồn 220 VAC III BÀI TẬP THỰC HÀNH: Yêu cầu công nghệ: - Dùng PLC điều khiển biến tầng để điều chỉnh tốc độ động - Nhấn nút ON1: động chạy tốc độ thấp - Nhấn nút ON2: động làm việc tốc độ cao 155 - Đang làm việc tốc độ cao muốn chạy tốc độ thấp ta nhấn nút ON1 - Nhấn nút stop động dừng Yêu cầu thực hành: - Vẽ mạch động lực sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi - Viết chương trình điều khiển 3.4 Mạch mở máy sao/ tam giác I MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU: Mục đích: - Giúp học sinh biết cách khởi động động ba pha cách đổi nối Sao_Tam giác - Biết cách lập trình download xuống PLC Yêu cầu: - Sau học học sinh viết chương trình PLC mạch mở máy sao/ tam giác II PHẦN THỰC HÀNH: Yêu cầu công nghệ: - Nhấn nút ON1: động khởi động chế độ Sao Nhấn nút ON2: động làm việc chế độ Tam giác Đang làm việc chế độ tam giác muốn chạy chế độ ta nhấn nút ON1 Nhấn nút stop động dừng Trình tự thực hành: 2.1 Quy định địa ngõ vào/ra: Ngõ vào Địa Mô tả I0.0 Nút nhấn chạy I0.1 Ngõ Địa Mô tả Ký Hiệu ON1 Q0.0 K1 Nút nhấn chạy tam ON2 giác Q0.1 Contactor Chuẩn bị Cotactor Chạy Contactor Chạy tam giác Ký Hiệu Q0.2 K2 K3 156 - Vẽ sơ đồ kết nối thiết b Mạch động lực Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại v Viết chương trình điều khiển: 157 2.5 Chạy mơ chương trình: 2.6 kết nối PLC với thiết vị ngoại vi: Kết nối thiết bị ngõ vào: - Nối dây nút nhấn stop với ngõ vào I0.0 - Nối dây nút nhấn start với ngõ vào I0.1 - Nối dây đầu c n lại nút nhấn stop, start với nguồn +24 VDC Kết nối thiết bị ngõ ra: - Nối dây điểm A1 công tắc tơ K1 với ngõ Q0.0 - Nối dây chân 1L ngõ Q0.0 với cực c n lại nguồn 220 VAC - Nối dây mạch động lực: hình vẽ III BÀI TẬP THỰC HÀNH: Yêu cầu công nghệ: - Nhấn nút Start: động chạy, sau 3s động chạy, sau 5s động chạy 158 - Nhấn nút Stop: động dừng, sau 2s động dừng, sau 4s động dừng Yêu cầu thực hành: - Vẽ giản đồ thời gian - Vẽ mạch động lực sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi - Viết chương trình điều khiển  YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI Nội dung: + Về kiến thức: Trình bày cách kết nối PLC thiết bị ngoại vi, nắm quy trình cơng nghệ số mơ hình: mạch khởi động động cơ, mạch đảo chiều quay động cơ, điều khiển tốc độ mạch mở máy sao/tam giác + Về kỹ năng: Thực lập trình cho PLC đạt yêu cầu kỹ thuật, Xử lý hư hỏng PLC đạt yêu cầu kỹ thuật, Thực thay hệ thống PLC đạt yêu cầu kỹ thuật + 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 159 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 [5].Kỹ thuật điều khiển lập trình Trung tâm Việt Đức Trường ĐHSPKT 160 161 ... 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... 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) ... tồn vệ sinh công nghiệp 13 BÀI GIỚI THIỆU VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC Mã bài: MĐ 27-02 Giới thiệu: - PLC viết tắt Programmable Logic Controller, thiết bị điều khiển lập trình (khả trình) cho phép