Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình giới thiệu tổng quan về sử dụng plc S7-200 hãng Siemens, vai trò và vị trí của plc trong hệ thống ñiều khiển tự ñộng. Các lệnh cơ bản của plc , ví dụ và bài tập áp dụng.
2010 Giáo trình PLC S7-200 Siemens Giáo trình giới thiệu tổng quan sử dụng plc S7-200 hãng Siemens, vai trị vị trí plc hệ thống điều khiển tự ñộng Các lệnh plc , ví dụ tập áp dụng Th.s Pham Phu Tho 12/25/2010 TT Cơ điện tử Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) MỤC LỤC Mục lục 01 Lời mở ñầu 04 Chương 1: Tổng quan PLC 05 1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 05 05 05 06 06 06 Giới thiệu Quá trình phát triển kỹ thuật ñiều khiển Hệ thống ñiều khiển gì? Hệ thống ñiều khiển dùng rơle ñiện Hệ thống ñiều khiển dùng plc Điều khiển dùng plc Chương 2: Cấu hình phần cứng PLC S7-200 11 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.1.7 2.1.8 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6 11 11 12 13 19 21 22 22 23 24 24 25 26 27 28 29 29 29 30 30 32 33 Cấu trúc phần cứng Bộ điều khiển lập trình plc S7-200 Các thành phần CPU Kết nối điều khiển Truyền thơng PC PLC Cài ñặt phần mềm Hiểu sử dụng logic PLC Sử dụng bảng Symbols Khối kết nối Terminal Cấu trúc nhớ Hệ thống số Các khái niệm xử lý thông tin Phân chia nhớ Các phương pháp truy nhập Mở rộng vào/ra Nguyên lý hoạt động PLC Cấu trúc chương trình Thực chương trình Quy trình thiết kế hệ thống điều khiển dùng plc Ngơn ngữ lập trình Sử dụng phần mềm Step7-Microwin Bài tập Th.s Phạm Phú Thọ Trang 1/94 TT Cơ điện tử Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) Chương 3: Tập lệnh lập trình PLC Siemens S7-200 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.1.6 3.1.7 3.1.8 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.3 3.3.1 3.3.2 3.4 3.4.1 3.4.2 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.5.5 3.5.6 3.6 3.7 Bit logic Tiếp điểm thường hở Tiếp điểm thường đóng Lệnh OUT Lệnh Set Lệnh Reset Tiếp ñiểm phát cạnh lên Tiếp ñiểm phát cạnh xuống Bài tập Một số lệnh tiếp ñiểm ñặc biệt Tiếp ñiểm SM0.0 Tiếp ñiểm SM0.1 Tiếp ñiểm SM0.4 Tiếp ñiểm SM0.5 Bài tập Bộ ñịnh thời_Timer TON TONR Bộ ñếm_Counter CTU CTUD Lệnh so sánh Theo byte Theo word Theo doubleword Theo số thực Bài tập ví dụ Bài tập Hàm di chuyển liệu Hàm chuyển ñổi Chương 4: Bài tập thực hành 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 Khảo sát tủ ñiều khiển dùng S7-200 Panel ñiều khiển Cảm biến công nghiệp Điều khiển dùng Timer Điều khiển ñếm dùng Counter Th.s Phạm Phú Thọ 34 34 34 35 36 36 37 37 38 39 39 39 39 39 39 41 41 42 44 44 45 47 47 48 49 50 51 51 53 55 57 57 60 63 69 70 Trang 2/94 TT Cơ ñiện tử Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 Điều khiển đèn giao thơng ñèn chiếu sáng Băng tải dùng ñộng DC Động AC phase Động AC phase Xylanh dùng valve điện khí nén Băng tải cần gạt dùng khí nén Băng tải tay gấp Đồng hồ thời gian thực Chương trình Bài tập tổng hợp (Nộp thay thi cuối khoá) Th.s Phạm Phú Thọ 72 75 79 82 85 86 88 90 92 93 Trang 3/94 Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ ñiện tử LỜI MỞ ĐẦU PLC ñã ñược sử dụng rộng rãi nhà máy xí nghiệp, với độ bền tính ổn định cao Hiện nay, nhiều trường học ñã ñưa plc vào giảng dạy từ nhiều bậc học Tài liệu ñể hướng dẫn sử dụng lập trình nhiều tác giả biên soạn phong phú Nhằm phục vụ cho trình giảng dạy thân, tác giả ñã biên soạn tài liệu lập trình plc hãng Siemens (dịng S7-200) dành cho học sinh khối kỹ thuật trình độ Tài liệu ñã tham khảo manual hãng Siemens, tài liệu mạng ñồng nghiệp khác Trong chương 4, tác giả ñã giới thiệu hệ thống tập thực hành với mô tả đầy đủ giúp học viên dễ dàng thực hành nhà (có đầy đủ thiết bị) Nếu gập khó khăn, tác giả sẵn sàng hỗ trợ Tuy ñã dành nhiều thời gian, chắn nhiều thiếu sót, mong bạn đọc giả góp ý ñể tài liệu hoàn chỉnh Trân trọng cảm ơn tham khảo tài liệu này, đóng góp xin vui lòng gửi e-mail: phutho.pham@gmail.com Th.s Phạm Phú Thọ Trang 4/94 TT Cơ ñiện tử Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC I GIỚI THIỆU: Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) ñược sáng tạo từ ý tưởng ban ñầu nhóm kỹ sư thuộc hãng General Motor vào năm 1968 Trong năm gần ñây, ñiều khiển lập trình sử dụng ngày rộng rãi công nghiệp nước ta giải pháp lý tưởng cho việc tự động hóa q trình sản xuất Cùng với phát triển cơng nghệ máy tính đến nay, điều khiển lập trình ñạt ñược ưu ứng dụng ñiều khiển công nghiệp Như vậy, PLC máy tính thu nhỏ với tiêu chuẩn cơng nghiệp cao khả lập trình logic mạnh PLC ñầu não quan trọng linh hoạt ñiều khiển tự động hóa II Q TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN: Hệ thống điều khiển gì? Hệ thống ñiều khiển tập hợp thiết bị dụng cụ điện tử Nó dùng để vận hành q trình cách ổn định, xác thông suốt Th.s Phạm Phú Thọ Trang 5/94 Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Hệ thống ñiều khiển dùng rơle ñiện: Sự bắt ñầu cách mạng khoa học kỹ thuật ñặc biệt vào năm 60 70, máy móc tự ñộng ñược ñiều khiển rơle ñiện từ ñịnh thời, tiếp ñiểm, ñếm, relay ñiện từ Những thiết bị ñược liên kết với để trở thành hệ thống hồn chỉnh vơ số dây điện bố trí chằng chịt bên panel ñiện ( tủ ñiều khiển) Như vậy, với hệ thống có nhiều trạm làm việc nhiều tín hiệu vào/ra tủ điều khiển lớn Điều dẩn ñến hệ thống cồng kềnh, sửa chữa hư hỏng phức tạp khó khăn Hơn nữa, rơle tiếp điểm có thay đổi u cầu ñiều khiển bắt buộc thiết kế lại từ ñầu Hệ thống điều khiển dùng PLC Với khó khăn phức tạp thiết kế hệ thống dùng rơle ñiện năm 80, người ta chế tạo điều khiển có lập trình nhằm nâng cao ñộ tinh cậy, ổn ñịnh, ñáp ứng hệ thống làm việc mơi trường cơng nghiệp khắc nghiệt đem lại hiệu kinh tế cao Đó điều khiển lập trình được, cuẩn hóa theo ngơn ngữ Anh Quốc Programmable Logic Controller (viết tắt PLC) Điều khiển dùng PLC a Các khối chức Một PLC có khối Module Input, khối CPU(Central Processing Unit) khối Module Output Khối Module Input có chức thu nhận liệu digital, analog chuyển thành tín hiệu cấp vào CPU Khối CPU định thực chương trình điều khiển thơng qua chương trình chứa Th.s Phạm Phú Thọ Trang 6/94 Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử nhớ Khối Module Output chuyển tín hiệu điều khiển từ CPU thành liệu analog, digital thực ñiều khiển đối tượng Ví dụ: điều khiển động theo sơ ñồ bên Điều khiển Rơle ñiện Điều khiển PLC Th.s Phạm Phú Thọ Trang 7/94 Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử b Các chủng loại PLC: Hiện nay, số PLC ñược sử dụng thị trường Việt Nam: - Mỹ:Allen Bradley, General Electric, Square D, Texas Instruments, Cutter Hammer,… - Đức: Siemens, Boost, Festo… - Hàn Quốc: LG - Nhật: Mitsubishi, Omron, Panasonci, Fanuc, Mashushita, Fuzi, Koyo,… Và nhiều chủng loại khác Các sản phẩm như: Logo!, Easy, Zen, … ñược chế tạo ñể ñáp ứng yêu cầu ñiều khiển ñơn giản Th.s Phạm Phú Thọ Trang 8/94 Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ ñiện tử c Ưu hệ thống ñiều khiển dùng PLC: - Điều khiển linh hoạt, ña dạng - Lượng contact lớn, tốc ñộ hoạt ñộng nhanh - Tiến hành thay ñổi sửa chữa - Độ ổn ñịnh, ñộ tin cậy cao - Lắp ñặt dơn giản - Kích thước nhỏ gọn - Có thể nối mạng vi tính để giám sát hệ thống d Hạn chế - Giá thành (tùy theo yêu cầu máy) - Cần chun viên để thiết kế chương trình cho PLC hoạt ñộng - Các yêu cầu cố ñịnh, ñơn giản khơng cần dùng PLC - PLC bị ảnh hưởng hoạt động mơi trường có nhiệt độ cao, ñộ rung mạnh e Các ứng dụng PLC: - Điều khiển trình sản xuất: giấy, ximăng, nước giải khát, linh kiện ñiện tử, xe hơi, bao bì, đóng gói,… - Rửa xe ơtơ tự động - Thiết bị khai thác - Giám sát hệ thống, an tồn nhà xưởng - Hệ thống báo động - Điều khiển thang máy - Điều khiển ñộng - Chiếu sáng Th.s Phạm Phú Thọ Trang 9/94 TT Cơ ñiện tử Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) Bài tập Có 02 loại: - Nội dung Thiết bị LT TH Tổng Điều khiển ñảo chiều quay ñộng pha AC S7-200 Loại ñộng vạn Loại động khơng đồng Cho động phase AC Kết nối từ PLC giao tiếp qua Relay ñiều khiển ñộng theo sơ ñồ yêu cầu sau: Phân bố dây ñộng phase AC R_cuộn chạy R_cuộn đề 3’ Tụ đề Th.s Phạm Phú Thọ Trang 79/94 Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Ngun tắc chung: - Chân ñấu chung, cấp nguồn AC phase vào chân 1+3 động quay theo chiều thuận (tạm gọi) - Chân ñấu chung, cấp nguồn AC phase vào chân 1+2 động quay theo chiều ngược lại Thực hiện: - Vẽ sơ ñồ ñấu dây giao tiếp PLC Relay – Motor phase, ñảo chiều quay H1: Sơ ñồ giao tiếp từ plc relay Th.s Phạm Phú Thọ Trang 80/94 Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử H2: Sơ ñồ giao tiếp từ relay ñộng AC phase - Đấu dây giao tiếp - Kiểm tra kết nối ( Học viên + Giáo viên) - Lập trình PLC điều khiển u cầu: - Nhấn nút Stop, motor dừng hoạt ñộng - Nhấn nút For motor quay theo chiều thuận - Nhấn nút Rev motor quay theo chiều ngược lại - Mỗi thời ñiểm motor quay theo chiều Th.s Phạm Phú Thọ Trang 81/94 TT Cơ điện tử Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) Bài tập Nội dung Thiết bị LT TH Tổng Lắp đặt, lập trình điều khiển ñộng AC phase S7-200 Giới thiệu: Sơ ñồ mạch ñiện từ PLC Relay ñã học Th.s Phạm Phú Thọ Trang 82/94 Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Sơ ñồ mạch ñiện từ Relay Contactor Sơ ñồ mạch ñộng lực giao tiếp với ñộng Th.s Phạm Phú Thọ Trang 83/94 Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ ñiện tử Nhấn ON ñộng quay theo chiều thuận, sau 5s ñộng ngừng 2s sau chuyển qua quay nghịch Nhấn OFF ñộng ngừng hoạt ñộng Nhấn ON chờ cảm biến (cb1) tác ñộng, ñộng quay thuận Khi cảm biến (cb2) tc động động ngừng, sau 2s có tác động cb1 động quay nghịch Khi có tác động cb2 ñộng ngừng Trong qui trình ñộng ñang chạy nhấn OFF động ngừng Mở rộng: Điều khiển khởi ñộng sao-tam giác: Th.s Phạm Phú Thọ Trang 84/94 TT Cơ điện tử Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) Bài tập 10 Nội dung Thiết bị LT TH Tổng Điều khiển xylanh dùng van điện khí nén S7-200 Mô tả tập: Hệ thống gồm xylanh thiết kế hình bên Khi gạt cơng tắc xylanh chạy tới, gạt cơng tắc trở lại xylanh tự rút vị trí ban đầu Khi nhấn nut Start xylanh chạy tới, nhấn nut Stop xylanh tự rút vị trí ban đầu Chú ý: Ngun lý hoạt ñộng xylanh Nhấn nút PB1 xylanh chạy ra, gập cảm biến ngồi xylanh tự dừng Nhấn nút PB2 xylanh chạy vào, gập cảm biến xylanh tự dừng Th.s Phạm Phú Thọ Trang 85/94 Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Mỗi lần nhấn nút khởi ñộng Start, xylanh chạy ra, gập hành trình ngồi xylanh tự rút Gập hành trình xylanh tự dừng (Điều khiển xylanh tương tự ñảo chiều quay ñộng cơ, dùng ngỏ ra.) Khi nhấn nút Start xylanh chạy tới, sau giây xylanh tự rút Khi nhấn nút Start xylanh chạy tới, gập cảm biến Gh1 xylanh tự rút về, gập Gh2 chu kì tiếp tục Xylanh dừng nhấn nút Stop Khi nhấn nút Start xylanh_1 chạy tới, gập cảm biến Gh1 xylanh_2 chạy tới, gập cảm biến Gh3 xylanh_2 chạy lùi, gập cảm biến Gh4 xylanh_1 chạy lùi Th.s Phạm Phú Thọ Trang 86/94 TT Cơ điện tử Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) Bài tập 11 Nội dung Thiết bị LT TH Tổng Lắp đặt lập trình điều khiển băng tải cần gạt dùng khí nén S7-200 Cho mơ hình bên dưới: Mơ hình gồm có: - Một băng tải dùng động DC - Một cần gạt dùng khí nén - Các cảm biến sợi quang Điều khiển mơ hình hoạt động sau: - Nhấn nút Start, hệ thống sẵn sàng hoạt động - Khi có phơi đầu băng tải vận chuyển phơi đến vị trí kiểm tra màu phơi, phơi màu đỏ tiếp tục di chuyển phơi đến cuối băng tải - Nếu phơi màu đen cần gạt băng tải chạy đẩy phơi ngồi - Hệ thống tự động lập lại phơi ñã ñược khỏi hệ thống - Nhấn nút Stop hệ thống dừng Th.s Phạm Phú Thọ Trang 87/94 TT Cơ điện tử Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) Bài tập 12 Nội dung Thiết bị LT TH Tổng Lắp đặt lập trình điều khiển băng tải tay gấp dùng khí nén S7-200 Cho mơ hình bên dưới: Mơ tả: Hệ thống hoạt động gần giống với mơ tả 11, mở rộng thêm phần tay gấp dùng khí nén sau: - Khi phơi đến cuối băng tải (cảm biến phát hiện), tay gấp di chuyển theo qui trình sau: o Đi xuống delay giây o Gấp o Đi lên o Đi Th.s Phạm Phú Thọ Trang 88/94 Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ ñiện tử o Đi xuống delay giây o Nhả o Đi lên o Đi vào bên - Chu kì tự động lập lại - Nhấn nut Stop hệ thống dừng Chú ý: Khi xylanh di chuyển ñi lên/xuống ñi ra/vào định vị cảm biến từ Khi xylanh gấp/nhả khơng có cảm biến phải dùng thời gian ñể thay Th.s Phạm Phú Thọ Trang 89/94 TT Cơ điện tử Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) Bài tập 13 Nội dung Thiết bị LT TH Tổng Đồng hồ thời gian thực S7-200 Các đại lượng tính theo ngày dương lịch Cài ñặt thời gian thực: Cài mốc thời gian bắt ñầu hoạt ñộng cho PLC Chọn PLC > Time Of Day Clock > Set Truy suất liệu từ ñồng hồ thời gian thực PLC // Lệnh cần thực lần chương trình // Khi thực lệnh trên, với T = VB0 giá trị thơng số phân bố sau: Năm 99 VB0 Tháng 12 VB1 Ngày 31 VB2 Giờ 23 VB3 Phút 59 VB4 Giây 59 VB5 Không sử dụng Thứ tuần (1: chủ nhật) VB7 Do đó: muốn truy suất đại lượng phải dùng nhớ tương ứng với đại lượng Th.s Phạm Phú Thọ Trang 90/94 Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Giá trị T thay đổi được, ñó ta phải truy suất ñại lượng theo giá trị T Các giá trị có định dạng BCD, muốn sử dụng ñược phải dùng dấu “ # “ Ví dụ: Có thể thay đổi lúc Set ñồng hồ ñể thử chương trình hoạt ñộng, so sánh với Dùng VB khác ñể truy suất ñại lượng khác Bài tập: Đúng 8h, chuông tự reo, sau 10 giây tự dừng Đèn A sáng lúc 6h tối tắt lúc 5h30 sáng Đúng 6h sáng, đèn A sáng tắt chu kì giây, sau giây chng reo tự dừng sau giây Điều khiển chuông báo làm việc sau: - Đúng 7h30; 11h30 chuông reo giây - Đúng 9h; 9h15 chuông reo giây - Chủ nhật chuông không reo - Lễ 30/4 2/9 chuông không reo Th.s Phạm Phú Thọ Trang 91/94 TT Cơ điện tử Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) Bài tập 14 Nội dung Thiết bị LT TH Tổng Lập trình chương trình S7-200 Đọc tìm hiểu nguyên lý sử dụng chương trình Nhập kiểm tra hoạt động ví dụ phần lý thuyết Các tập cần thực hiện: Điều khiển ñèn A hoạt ñộng chế độ khác nhau: - Gạt I0.0 lên ñèn A sáng - Gạt I0.1 lên ñèn A chớp tắt với chu kì 1s - Gạt cơng tắc lên xuống đèn A tắt Điều khiển đèn giao thơng ngã tư giao lộ theo yêu cầu sau: - Gạt công tắc I0.0 lên đèn đỏ-xanh-vàng chạy theo chế độ tự ñộng theo thời gian 6-4-2 giây - Gạt cơng tắc I0.0 xuống cịn đèn vàng chớp tắt với chu kì giây Có động ñược ñiều khiển theo yêu cầu sau: Khi chọn chế ñộ AUTO - Nhấn nút vào Start ñộng M1 hoạt ñộng, sau giây ñộng M2 hoạt ñộng, sau giây ñộng M3 hoạt ñộng - Nhấn nút Stop ñộng dừng Khi chọn chế độ MAN - Có nút nhấn điều khiển ñộng riêng biệt, nhấn nút nhấn động chạy, bng tay động dừng Th.s Phạm Phú Thọ Trang 92/94 TT Cơ ñiện tử Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) Bài tập 15 Nội dung Thiết bị LT TH Tổng Bài tập tổng hợp S7-200 3 (Nộp chấm ñiểm thi cuối khoá) Học viên thực báo cáo cho giáo viên Lưu ý: Dùng tập thay cho kì thi thực hành cuối khố Điều khiển đèn giao thơng u cầu: Khi bật cơng tắc chế độ sang AUTO: - Từ 6h00 đến 22h00 thì: đèn giao thơng ngã tư giao lộ hoạt động bình thường theo tuần tự: đỏ – xanh – vàng Thời gian ñèn sáng – – giây - Ngược lại thì: có 02 đèn vàng sáng/tắt với chu kỳ giây Khi bật cơng tắc chế độ sang MANUAL: - Nhấn nút PB1 có đèn đỏ xanh sáng, nhấn nút PB2 có ñèn ñỏ xanh sáng - Nhấn nút PB2 đèn vàng sáng tắt với chu kì giây Th.s Phạm Phú Thọ Trang 93/94 ... lệnh, nhớ, số ñầu vào/ ra(I/O), tốc ñộ quét, … xuất nhiều loại PLC PLC Siemens có loại sau: S7- 200, S7- 300, S7- 400 Riêng S7- 200 có loại CPU sau: CPU 210, CPU 214, CPU 221, CPU 222, CPU 224,... Lập trình PLC (SIEMENS S7- 200) Truyền thơng PC PLC S7- 200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với jack nối chân ñể phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình với trạm khác PLC Tốc ñộ... trình PLC (SIEMENS S7- 200) CHƯƠNG 2: CẤU HÌNH HỆ THỐNG I CẤU TRÚC PHẦN CỨNG: Bộ điều khiển lập trình (PLC) PLC điều khiển lập trình xem máy tính cơng nghiệp Do cơng nghệ ngày cao lập trình PLC