Bài giảng PLC và mạng công nghiệp: Chương 4 - TS. Nguyễn Anh Tuấn

Bài giảng PLC và mạng công nghiệp: Chương 4 - TS. Nguyễn Anh Tuấn được biên soạn nhằm giúp các bạn sinh viên nắm được các kiến thức trọng tâm về: Mô đun đầu vào số DI; Mô đun đầu vào tương tự AI; Mô đun đầu ra số DO; Mô đun đầu ra tương tự AO; Mô đun kết nối mạng; Mô đun kết nối can nhiệt;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Bài giảng PLC Mạng Công Nghiệp PLC and Industrial system (ME 4501) Giảng viên: TS Nguyễn Anh Tuấn Bộ môn Cơ điện tử – ĐHBK Hà nội Email: tuan.nguyenanh@hust.edu.vn bktuan2000@gmail.com Mục lục Tổng quan điều khiển logic Logic cứng phát triển PLC Cấu trúc nguyên lý làm việc PLC Các mô đun vào Cấu trúc hoạt động nhớ PLC Mạng công nghiệp giao thức kết nối Ứng dụng PLC công nghiệp Các mô đun vào 4.1 Mô đun đầu vào số DI (Digital Input) 4.2 Mô đun đầu vào tương tự AI (Analog Input) 4.3 Mô đun đầu số DO 4.4 Mô đun đầu tương tự AO 4.5 Mô đun kết nối mạng 4.6 Mô đun kết nối can nhiệt 4.7 Mô đun kết nối động bước Các mô đun vào 4.1 Mô đun đầu vào số DI  Là kênh để kết nối với thiết bị ngoại vi có tính chất ON/OFF như: Các cơng tắc, loại cảm biến số, …  Nguồn cung cấp cho mô đun DI nguồn điện chiều 24v, 5v nguồn điện xoay chiều 110v, 220v SIMATIC S7-300 CPU 314C-2 PN/DP (24DI) Mô đun DI mở rộng SM 321 Siemens S7-300, 32DI S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC (14DI) Digital Input SM 1221 16DI, DC Các mô đun vào 4.1 Mô đun đầu vào số DI  PLC S7-1200 S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC (14DI) Digital Input SM 1221 16DI, DC Các mô đun vào 4.1 Mô đun đầu vào số DI  Quy tắc kết nối mở rộng mô-đun vào số Kết nối nguồn cho mô đun DI Kết nối tín hiệu từ mơ đun DI đến CPU Kết nối thiết bị đầu vào số với DI module Mô đun DI mở rộng SM 321 Siemens S7-300, 32DI Digital Input SM 1221 16DI, DC Các mô đun vào 4.1 Mô đun đầu vào số DI  Cách đấu nối tiếp điểm lơ gíc với mơ đun DI  Hai kiểu kết nối DI Sourcing (cấp dòng), phổ biến Sinking (rút dịng) Các mơ đun vào 4.1 Mơ đun đầu vào số DI  Các tốn tử logic đầu vào Hoạt động NO Không tác động Tác động NC Tiếp điểm vật lý Tín hiệu vật lý NO Tiếp điểm phần mềm NO NC 0 NC 1 NO 1 NC 0 Q: Sử dụng tiếp điểm bắt sườn âm |N| cho nút ấn STOP (NC) thời điểm kích hoạt (khi ấn hay nhả nút ấn)? Các mô đun vào 4.2 Mô đun đầu vào tương tự AI  Đặc điểm  Là kênh để kết nối với thiết bị ngoại vi với tín hiệu vào có tính chất tương tự như: loại cảm biến nhiệt, cảm biến ánh sáng, áp suất, …  Là chuyển đổi giá trị tương tự sang giá trị số A/D  Hiện plc tích hợp dạng ngõ vào analog phổ biến sau: + 0-10 V: đọc điện áp analog từ 0-10V + 4-20 mA: đọc dòng điện 4-20 mA  Dạng đọc tín hiệu 4-20 mA sử dụng thực tế nhiều nhờ khả kéo dây xa mà tín hiệu khơng bị suy yếu Các mô đun vào 4.2 Mô đun đầu vào tương tự AI  Phân loại  Mô đun đơn cực (Unipolar): chấp nhận tín hiệu đầu vào thay đổi theo giá trị dương Ví dụ: Giá trị điện áp thiết bị từ 0-10V sử dụng mơ đun đơn cực  Mơ đun lưỡng cực (Bipolar): Tín hiệu lưỡng cực dao động giá trị âm lớn giá trị dương lớn Ví dụ: Thiết bị có điện áp đầu ±10V sử dụng mơ đun lưỡng cực Các mô đun vào 4.3 Mô đun đầu số DO  Đấu nối phần cứng  Đấu nối kiểu sinkking  Đấu nối kiểu sourcing Các mô đun vào 4.3 Mô đun đầu số DO  Đấu nối phần cứng  Kết nối tín hiệu từ CPU đến mô đun DO Mô đun DO mở rộng SM 322 Siemens S7-300, 32DO  Kết nối nguồn cho mô đun DO  Kết nối mô đun DO với thiết bị đầu số Các mô đun vào 4.3 Mô đun đầu số DO  Đấu nối phần cứng  Kết nối tín hiệu từ CPU đến mô đun DO S7-1200 CPU 1214C, AC/DC/Relay (4DO)  Kết nối nguồn cho mô đun DO  Kết nối mô đun DO với thiết bị đầu số Các mô đun vào 4.3 Mô đun đầu số DO  Các tập lệnh PLC S7-1200 Các mô đun vào 4.3 Mô đun đầu số DO  Bài tập Sử dụng nút ấn START (NO / I0.0) STOP (NC / I0.1) để bật tắt đèn Q0 (Green / Q0.0) động điện chiều 24VDC - MOTOR (Q0.1) Trong đèn Q0 sáng báo hệ thống sẵn sàng, nhấn nút START để khởi động MOTOR, đồng thời đèn Q0 tắt Nhấn nút STOP để dừng MOTOR đèn Q0 sáng Nhiệm vụ thực hiện: Hoàn thiện sơ đồ kết nối thiết bị với PLC Cấu hình phần cứng cho PLC phần mềm TIA Portal Lập bảng cho biến đầu vào đầu Viết chương trình điều khiển PLC Nạp chạy mô PLCSIM Các mô đun vào 4.3 Mô đun đầu số DO TH1: Nút ấn START (NO) STOP (NC) Các mô đun vào 4.3 Mô đun đầu số DO TH2: Nút ấn START (NO) STOP (NO) Các mô đun vào 4.4 Mô đun đầu tương tự AO  Đặc điểm  Mô đun tương tự nhận liệu từ xử lý trung tâm PLC Dữ liệu truyền tỉ lệ với điện áp hay dòng điện để điều khiển thiết bị tương tự bên như: Biến tần, van điều khiển vị trí,…  Dữ liệu số qua chuyển đổi tín hiêu D/A gửi dạng tín hiệu tương tự bao gồm: + Tín hiệu điện áp: ± 5V; ±10 V;  V;  10 V + Tín hiệu dịng điện:  20 mA;  20mA Các mô đun vào 4.4 Mô đun đầu tương tự AO  Đặc điểm S7-300, CPU 314C2PN/DP (2AO) SM 334 (4AI/2AO) Các mô đun vào 4.4 Mô đun đầu tương tự AO  Chuyển đổi tín hiệu đầu analog 0/27648 0V/10V PQW -27648/27648 -10V/10V Sử dụng hàm chuyển đổi UNSCALE để xác định giá trị thiết lập PQW (Int) Các mô đun vào 4.5 Mô đun kết nối mạng  Chức  Mô đun kết nối mạng có chức kết nối thiết bị ngoại vi với PLC, giao tiếp, truyền thơng với thông qua cổng kết nối  Các mô-đun truyền thông nối tiếp sử dụng để thiết lập kết nối điểm-điểm với thiết bị thông minh khác để trao đổi liệu  Dùng kết nối với máy tính, trạm điều hành, hệ thống điều khiển q trình PLC khác  Mơ-đun giao tiếp cho phép người dùng kết nối PLC với mạng cục tốc độ cao khác với giao tiếp mạng cung cấp với PLC Kết nối PLC với thiết bị ngoại vi Các mô đun vào 4.5 Mô đun kết nối mạng Các cổng giao tiếp COM  Cổng kết nối  Cổng nối tiếp (Serial Port) - Là cổng kết nối bên ngồi phổ biến máy tính Các cổng hoạt động theo nguyên lý nối tiếp - Các cổng thường gọi cổng COM, RS232, RS422, RS485 - Số chân kết nối thường (DB9) 25(DB25)  Cổng ethernet Cổng kết nối Đầu kết nối  Cổng USB ( Universal Serial Bus) Các mô đun vào 4.6 Mô đun kết nối với can nhiệt  Cấu trúc cặp nhiệt điện Phân loại cặp nhiệt điện Cặp nhiệt điện loại K (Niken-Crom / Niken-Alumel) Là cặp nhiệt điện phổ biến Tính xác, độ tin cậy cao, giá thành thấp, có phạm vi cảm nhận nhiệt độ rộng • Phạm vi nhiệt độ: loại 270°C đến 1260°C Cặp nhiệt điện loại J (Sắt / Constantan) Loại J phổ biến Có độ tin cậy, tính xác giá thành tương đương với loại K Nhưng lại có phạm vi nhiệt độ tuổi thọ thấp loại K • Phạm vi nhiệt độ: -210°C đến 760°C Các mô đun vào 4.6 Mô đun kết nối với can nhiệt  Kết nối với can nhiệt Sơ đồ đấu nối mô đun AI với can nhiệt Đấu nối can nhiệt nối đất không nối đất (Rockwell Micrologix) Cặp nhiệt không tiếp đất Cặp nhiệt tiếp đất Các mô đun vào 4.7 Mô đun điều khiển động bước  Cấu tạo động bước  Kết nối PLC với động bước Động bước động đồng Để điều khiển động bước thơng qua PLC, dùng để biến đổi tín hiệu điều khiển cần phải có kết nối trung gian dạng xung điện rời rạc chúng, Driver động bước thành chuyển động góc quay Driver có chức định hướng chiều quay roto xung điều khiển động bước ... S 7-3 00 CPU 314C-2 PN/DP (24DI) Mô đun DI mở rộng SM 321 Siemens S 7-3 00, 32DI S 7-1 200 CPU 1214C DC/DC/DC (14DI) Digital Input SM 1221 16DI, DC Các mô đun vào 4. 1 Mô đun đầu vào số DI  PLC S 7-1 200... đun vào 4. 4 Mô đun đầu tương tự AO  Đặc điểm S 7-3 00, CPU 314C2PN/DP (2AO) SM 3 34 (4AI/2AO) Các mô đun vào 4. 4 Mô đun đầu tương tự AO  Chuyển đổi tín hiệu đầu analog 0/27 648 0V/10V PQW -2 7 648 /27 648 ... phát triển PLC Cấu trúc nguyên lý làm việc PLC Các mô đun vào Cấu trúc hoạt động nhớ PLC Mạng công nghiệp giao thức kết nối Ứng dụng PLC công nghiệp Các mô đun vào 4. 1 Mô đun đầu vào số DI (Digital