Giáo trình lập trình plc (nghề cơ điện tử trình độ cao đẳng) trường cao đẳng nghề ninh thuận

UBND TỈNH NINH THUẬN TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NINH THUẬN GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: LẬP TRÌNH PLC NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: ngày tháng năm 2019 Trường cao đẳng nghề Ninh Thuận Năm 2019 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun 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 Cơ điện tử trình độ Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề , giáo trình Lập trình PLC giáo trình mơ đun đào tạo chun 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, nhóm biên soạn 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 1: Đại cương điều khiển lập trình Bài 2: Cấu trúc phương thức hoạt động PLC Bài 3: Kết nối PLC thiết bị ngoại vi Bài 4: Các phép toán nhị phân PLC Bài 5: Các phép toán số PLC Bài 6: Bộ xử lý tín hiệu Analog Bài 7: Các tập ứng dụng điều khiển động Trong trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học công 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 Ninh Thuận, ngày tháng năm 2019 Tham gia biên soạn Chủ biên: Mục lục TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN .Error! Bookmark not defined LỜI GIỚI THIỆU Mục lục MÔ ĐUN ĐÀO TẠO PLC CƠ BẢN Bài 1: Đại cương điều khiển lập trình 11 1.Tổng quan điều khiển 11 1.1 Khối vào: ( bảng 1.1) 12 1.2 Bộ nhớ (Memory): 13 1.3 Khối xử lý – điều khiển: 13 2.Điều khiển nối cứng điều khiển lập trình 13 So sánh PLC với hình thức điều khiển khác 15 3.1 PLC với hệ thống điều khiển rơle: 15 3.2 PLC vớ i máy tính cá nhân: 16 Các ứng dụng PLC thực tế 16 Bài 2: Cấu trúc phương thức hoạt động PLC 19 1.Cấu trúc PLC 19 1.1 Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC 19 1.2 Bộ nhớ: 22 Thiết bị điều khiển lập trình PLC ( hình 2.2) 24 2.1 CPU 212: 25 2.2 CPU 214: 25 2.3 Câu hỏi ôn tập: Em so sánh CPU 212 CPU 214? 28 Địa ngõ vào/ 28 3.1 Họ S7 -200 CPU21x bao gồm: 212, 214, 215 216 ( bảng 2.1) 28 3.2 Họ S7 -200 CPU22x bao gồm: 221, 222, 224 226 ( bảng 2.2) 29 Cấu trú c nhớ: 29 4.1 Phân chia nhớ 29 4.2 Vùng liệu: 30 4.3.Vùng đối tượng: 32 4.4 Cổng vào/ra mở rộng: 33 Xử lý ch ươ ng trình 34 5.1 Thực chươ ng trình: ( hình 2.6) 35 5.2 Cấu trúc chương trình S7 – 200 36 Bài 3: Kết nối dây PLC th iết bị ngoại vi 41 Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi 41 1.1 Kết nối với máy tính 42 1.2 kết nối ngõ vào cho PLC: 44 1.3 Kết nối ngõ cho PLC: 47 Kiểm tra việc nối dây phần mềm 52 Cài đặt sử dụng phần mềm lập trình cho PLC 57 3.1 Cài đặt STEP - Micro/Win 32 máy tính cá nhân(PC): 57 3.2 Sử dụng phần mêm lập trình cho PLC 62 Bài 4: Các phép toán nhị phân PLC 69 Các liên kết logic 69 Các lệnh ghi / xóa giá trị cho tiếp điểm 71 2.1 Lệnh Logic tiếp điểm : 71 2.2 Lệnh vào/ra: 72 2.3 Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp đ i ểm: 73 2.4 Các lệnh tiếp điểm đặc biệt: 75 Timer 76 3.1 Khái niệm timer 76 3.2 Các lệnh điều khiển Timer 77 Counter 82 4.1 khái niệm counter 83 4.2 lệnh điều khiển counter 84 Các tập ứng dụng 89 Bài 5: Các phép toán số PLC 109 1.Chức truyền dẫn 109 Chức so sánh 117 2.1 So sánh kiểu Byt e 117 2.2 So sánh kiểu INT 120 Chức dịch chuyển 123 4.Chức chuyển đổi 126 Bài 6: Xử lý tín hiệu analog 135 1.Tín hiệu Anal og 135 2.Biểu diễn giá trị Analog 136 2.1 Tín hiệu ngõ vào (Analog Input): 136 2.2 Tín hiệu ngõ (Output) Analog : 137 3.Kết nối ngõ vào/ra Analog 137 3.1 Định địa phần cứng An alog S7-200: 137 3.2 Kết nối phần cứng Analog S7 -200: 138 4.Hiệu chỉnh tín hiệu Analog 140 4.1 Dạng liệu ngõ vào : 141 4.2 Ví dụ: 143 5.Giới thiệu mô đun Anal og PLC 149 5.1 Module EM231: 149 5.2 Module EM235: 151 Bài 7: Các tập ứng dụng điều khiển động 162 Giới thiệu: 162 2.Cách kết nối dây: 167 2.1 Kết nối ngõ vào: 167 2.2 Kết nối ngõ 168 2.3 Đấu nối thiết bị lập trình với PLC 170 Bài tập ứng dụn g 171 3.1 Mạch khởi động động 171 3.2 Mạch đổi chiều quay 174 3.3 Mạch điều khiển tốc độ 177 3.4 Mạch mở máy sao/ tam giác 181 TÀI LIỆU THAM KHẢO 186 MÔ ĐUN: LẬP TR ÌNH PLC Mã mơ đun: MĐ23 I Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun : * Vị trí mơ đun : Mơđun bố trí dạy cuối chương trình sau học xong môn chuyên môn điện tử công suất, Kỹ thuật số, V i xử lí, trang bị điện * Tính chất mơ đun : Mơ đun Lập trình PLC mang tính tích hợp * ngh a mô đun: Là mô đun 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 mô đun học viên có lự c * 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 bả n * 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 * Năng lực tự chủ trách nhiệm: Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác an tồn vệ sinh công nghiệp III Nội dung mô đun: Thời gian (giờ) Số TT Tên Bài 1: Đại cương điều khiển lập trình Tổng Lý Thực Kiểm số thuyết hành tra 2 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 Bài 2: Cấu trúc phương thức hoạt động PLC 2 20 17 32 10 21 1 Cấu trúc PLC Thiết bị điều khiển lập trình PL Địa ngõ vào/ Cấu trúc nhớ PLC Bài 3: Kết nối PLC 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 Bài 4: Các phép toán nhị phân PLC Các liên kết logic Các lệnh ghi / xóa giá trị cho tiếp điểm Timer Counter Các tập ứng dụng Kiểm tra Bài 5: Các phép toán số PLC 22 12 10 30 25 Chức truyền dẫn Chức so sánh Chức dịch chuyển Chức chuyển đổi Chức toán học Kiểm tra Bài 6: Bộ xử lý tín hiệu Analog Tín hiệu Analog Biểu diễn giá trị Analog Kết nối ngõ vào/ra Analog Kiểm tra Hiệu chỉnh tín hiệu Analog Giới thiệu mô đun Analog PLC Bài 7: Các tập ứng dụng điều khiển động Giới thiệu Cách kết nối dây Bài tập ứng dụng Kiểm tra Cộng 120 30 84 10 Mô tả lời: - Băng tải di chuyển phơi nối tiếp phía máy dập Khi phơi đến vị trí phía trước đồ gá, kích cơng tắc hành trình S1 để dừng băng tải Khi S2 đóng, xylanh nén duỗi đẩy phơi vào đồ gá Khi chạm phải S3, xi lanh dừng co vị trí bình thường Cơng tác báo hiệu xylanh hồn tất việc đẩy phơi vào đồ gá dập phơi theo hình dáng mong muốn Sau dập xong, sản phẩm lấy khỏi đồ gá, làm kích hoạt cảm biến quang S4 báo hiệu phơi chuyển đến đưa vào đồ gá Quá trình tiếp tục Biểu diễn lưu đồ ( hình 4.4 ): Ta thấy trình tự gồm trạng thái: - Băng tải hoạt động, xylanh co, cấu dập không hoạt động - Xylanh duỗi, băng tải dừng, cấp dập không hoạt động - Xy lanh co, băng tải dừng, cấu kẹp không hoạt động - Cơ cấu dập hoạt động, băng tải dừng, xylanh co 94 Hình 4.4 Ưu điểm sơ đồ biểu diễn nhiều thơng tin Ta biểu diễn chương trình với sơ đồ chức Sơ đồ chức bao gồm chuỗi bước, trạng thái biểu diễn ký hiệu Để nhớ bước ta dùng mạch logic tự trì cờ Tại thời điểm có bước hoạt động trình tự thực từ bước sang bước tiếp điều kiện chuyển bước thỏa mãn Lưu ý sơ đồ chức mạch tự trì hay điều kiện bước, điều kiện hiểu ngầm Một số người thiết kế dùng ký hiệu khác hiệu chỉnh lại có điêu kiện tự trì điều kiện vơ hiệu trạng thái Hình 4.5 mơ tả cấu dập Phân nhánh điều khiển trình tự: 95 Hình 4.5 Trong nhiều ứng dụng thực tế, hệ thống điều khiển cần số hoạt động trình tự xảy đồng thời c n có yêu cầu dùng định hay đếm thực điều kiện chuyển bước Trong hình 4.6 , việc chọn hoạt động B hay C tùy thuộc điều kiện A2, hồn tất hai hoạt động dẫn đến hoạt động D Hình 4.7 cho thấy sơ đồ điều khiển với q trình hoạt động A B khởi tạo điều kiện A hai điều kiện B C dẫn đến hoạt động D 96 Hình 4.6 Phân nhánh OR lưu đồ 97 Hình 4.7 Phân nhánh AND lưu đồ Sơ đồ chức tương đương minh họa hình sau Số lượng hoạt động song song mở rộng thơng qua đường phân nhánh hợp nhánh Thể sơ đồ hình 4.8 điều kiện để chọn lựa bước B hay bước C Hình 4.9, việc AND bước đánh dấu đường kẻ đôi sau điều kiện A trước điều kiện n điều có ngh a tất bước song song SET trạn g thái A hoạt động điều kiện A thỏa mãn Hình 4.8 Hình 4.9 Hình 4.8: Phân nhánh OR; hình 4.9: Phân nhánh AND sơ đồ chức BÀI 1: ĐIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN ĐÓNG NẮP CHAI VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM I MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU: Mục đích: - Sử dụng lệnh TIMER/ COUNTER - 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 dây chuyền đóng nắp chai bia phân loại sản phẩm 98 II PHẦN THỰC HÀNH: Yêu cầu công nghệ: - Cb1: nh ận biết sản phẩ m có sản phẩ m băng tải1 ch ạy, khơng có sản phẩ m 3s băng tải d ừng - Cb2: nhận biết nắp chai (nắp kim loại) khơng có nắp thủ y l ực loại bỏ - Cb3: nhận biết mực nước chuẩn chai, n ếu nước khơng đầ y thủ y lực loại bỏ - Cb4: nhận biết có s ản phẩ m để cb2 cb3 phân loại - Cb5: đế m sản phẩ m đủ 24 chai dừng phút để đóng g ói - Cb6: có sản phẩ m khơng đạt băng tải dừng đề loại b ỏ, cb6 tác động băng tải bắt đầu chạ y l ại - Băng tải hoạt động có sản phẩm khơng đạt d ừng Cb6 t ác động - S ản phẩ m phía trước1 luơn tới Khi có s ản ph ẩm khơng đạt bang tải sử lý sản phẩ m phía trước khơng tới nữa( tránh bị đùn đẩy) - Lắp đặt để có s ản phẩm khơng đạt băng tải d ừng Chai khơng đạt nằ m gi ữa để thủ y lực loại bỏ d ễ dàng.Băng tải v ừa đủ cho chai đ i qua n hư hình ảnh bổ sung - Lắp đặt đường băng tải vừa đủ để chai qua tránh trường hợp chai bị đổ chạy bang tải - Khoảng cách chai 15cm suy tốc độ băng tải chạy 1s = 15cm để bảo đảm thời gian 3s khơng c sp băng tải dừng - Khi chạy bị cố cúp diện hay dừng ngồi ý muốn…(bộ đếm chưa đủ 24 chai)cần phải lấy hết sp đ ã để chạy lại từ đầu (khi nhấn start tương đương reset chương trình PLC) 99 Trình tự thực hành: 2.1 Quy định địa ngõ vào/ra: Địa Ngõ vào Mô tả Đại Ngõ Mô tả I0.0 START Q0.0 Băng tải I0.1 STOP Q0.1 Băng tải I0.2 CB1 I0.3 CB2 I0.4 CB3 I0.5 CB4 I0.6 CB5 I0.7 CB6 I1.0 OL1 I1.1 OL2 Q0.2 Kích thủy lực 2.2 Vẽ sơ đồ kết nối thiết bị: 100 2.3 Viết chương trình điều khiển: 101 102 2.4 Chạy mơ chương trình: CÁC BÀI TẬP THỰC HÀNH: Bài 1: Yêu cầu công nghệ: - Trong ứng dụng này, hệ thống lựa sản phẩm thiếu chất lượng trộn lẫn sản phẩm tiêu chuẩn Ví dụ ph ân biệt bóng đen bóng trắng dựa vào hai contennơ khác - Khi bắt đầu hoạt động, sensor (S1) cảm nhận diện bóng hộp Cuộn selenoid ( top selenoid) thả cho sensor (S2) cảm nhận màu trước thả vào contennơ Nếu bóng đen , pisto n (1002) kích hoạt chuyển hướng bóng đen xuống contennơ kh ác 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 Chạy mơ chươn g trình Bài 2: u cầu cơng nghệ: Hãy viết chương trình điều khiển hai động hoạt động theo chế độ sau : 103 - Động chạy giây ngừng sau đến động chạy giây ngừng giây, lặp lại lần vậy, chu kỳ làm việc hai động lặp lại 10 lần nghỉ Muốn làm việc khởi động lại 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 Chạy mơ chương trình Bài 3: Yêu cầu công nghệ: Công ty TECHNOPIA có hai bồn trộn hóa chất, bồn dược kéo động - Bồn trộn hóa chấ t a - Bồn trộn hóa chất b Trên bảng điều khiển có ba chọn lựa : - Nếu nhấn nút PB hai bồn chọn làm việc 30 giây - Nếu nhấn nút PB1 có bồn làm việc 30 giây (bồn nghỉ) - Nếu nhấn nút PB2 có bồn làm việc 30 giây (bồn nghỉ) - Khi trộn hóa chất bồn hóa chất bị hở van phải báo động dừng trình trộn lại ( hình vẽ) 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 Chạy mơ chương trình 104 Bài 4: Yêu cầu công nghệ: HIỂN THỊ A B C D E F Đèn báo Bỏ tiền vào MÁY BÁN HÀNG TỰ ĐỘNG Có máy bán nước tự động, tuỳ thuộc số tiền ta đưa vào máy loại nước uống tương ứng cho Tiền đưa vào phải tương đương lớn giá tiền qui định cho sản phẩm A, B, C, D : đồng E : đồng F : đồng 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 - Chạy mơ chương trình Bài 5: Yêu cầu công nghệ: - Do yêu cầu cơng nghệ nên có động vận hành theo chế độ sau: + Nhấn nút ON (động chuẩn bị làm việc), sau chọn chế độ làm việc + Nếu nhấn nút PB1: động chạy 50 giây dừng 10 giây chạy ngược 50 giây, dừng 10 giây chu kỳ lặp lại lần ban đầu + Nếu nhấn nút PB2 động chạy 50 giây ,dừng 10 giây sau chạy ngược 50 giây, dừng 10 giây chu kỳ bắt đầu lặp lại ban đầu lần 105 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 Chạy mơ chương trình Bài 6: u cầu cơng nghệ: - Nhà máy LOSANCHE có dây chuyền sả n x uất bia, sau đổ bia vào chai chai bia đưa qua băng tải dọc theo băng tải có trạm kiểm tra: - Trạm : Kiểm tra chai có bị mẻ hay khơng - Trạm : Kiểm tra nhãn chai - Trạm : Kiểm tra nút chai - Trạm : Kiểm tra bia đầy hay không - Nếu chai bia không đảm bảo tiêu chuẩn kiểm tra bị loại bỏ sau qua trạm Hãy viết chương trình kiểm tra sản phẩm theo yêu cầu 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 Chạy mơ chương trình Bài 7: u cầu cơng nghệ: - Có cơng nghệ đổ ngun liệu hình vẽ : 106 - LS1, LS2: Cơng tắc hành trình S1, S2: Báo bồn đầy cạn S3, S4: Báo bồn ngu yên liệu đầy cạn 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 Chạy mơ chương trình Bài 8: u cầu cơng nghệ: - Viết chương trình điều khiển đèn giao thông cho ngã tư Cầu Mới Biên H a, đèn hoạt động sau: + Có thể thay đổi thời gian cho đèn xanh tuyến tuyến + Vàng tuyến tuyến có giá trị mặc định giây + Xanh tuyến1, tuyến có giá trị mặc định 15 giây + Vàng tuyến tuyến giây Yêu cầu thực hành: - Vẽ giản đồ thời gian 107 - Vẽ mạch động lực sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi - Viết chương trình điều khiển - Chạy mơ chương trình Bài 9: u cầu cơng nghệ: Viết chương trình điều khiển chng báo tiết học theo yêu cầu sau: - Chủ Nhật chuông không kêu - Từ 7h00’00” đến 7h00’10” chuông kêu báo vào học - Từ 9h00’00” đến 9h00’08” chuông kêu báo giải lao - Từ 9h15’00” đến 9h15’10” chuông kêu báo vào học - Từ 11h00’00” đến 11h00’20” chuông kêu báo học kết thúc 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 HỌ C TẬP BÀI Nội dung: + Về kiến thức: Trình bày liên kết logic , lệ nh ghi /xóa, trình bày nguyên lý làm việc Timer, Counter + Về kỹ năng: sử dụng thành thạo lệnh logic, timer, counter + 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 108