Giáo trình plc nâng cao (nghề điện công nghiệp trình độ cao đẳng)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN – XÂY DỰNG VÀ NÔNG LÂM TRUNG BỘ GIÁO TRÌNH PLC NÂNG CAO NGHỀ : ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số 77/QĐ-CĐTB-ĐT ngày 19 tháng 01 năm 2021 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cơ điện – Xây dựng Nông lâm Trung Năm 2021 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin đƣợc 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 MỤC LỤC BÀI I: ĐẠI CƢƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Error! Bookmark not defined Tổng quát điều khiển Error! Bookmark not defined Điều khiển nối cứng điều khiển lập trình Error! Bookmark not defined So sánh PLC với thiết bị điều khiển thông thƣờng khác Các ứng dụng PLC thực tế 4.1 Khả PLC 4.2 Một số ứng dụng điển hình PLC Error! Bookmark not defined BÀI 2: CẤU TRÚC VÀ PHƢƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC Error! Bookmark not defined Cấu trúc PLC Error! Bookmark not defined Phƣơng thức hoạt động PLC Error! Bookmark not defined Các đặc tính kỹ thuật chủ yếu PLC Error! Bookmark not defined BÀI THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7-200 Error! Bookmark not defined Hình dáng bên ngồi Error! Bookmark not defined Cấu trúc bên Error! Bookmark not defined Cấu trúc nhớ S7-200 Error! Bookmark not defined.7 Kiểu liệu S7-200 Error! Bookmark not defined Địa ngõ vào / Error! Bookmark not defined 5.1 Phần chữ vị trí kích thƣớc nhớ Error! Bookmark not defined 5.2 Phần số địa byte bit miền nhớ xác định .Error! Bookmark not defined.1 Xử lý chƣơng trình Error! Bookmark not defined.1 Mở rộng cho S7-200 Error! Bookmark not defined.2 Các bƣớc thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng điều khiển PLC Error! Bookmark not defined.3 BÀI LẬP TRÌNH CHO S7-200 26 Cấu trúc chƣơng trình S7 – 200 26 Ngôn ngữ lập trình 27 Phần mềm lập trình 28 3.1 Cài đặt phần mềm Step7 Microwin 28 3.2 Tạo Project (dự án) 30 3.3 Các chức cửa số soạn thảo 32 3.4 Soạn thảo chƣơng trình ngôn ngữ soạn thảo LAD 33 3.5 Chạy chƣơng trrình mơ S7-200 Simulator 36 BÀI 5: KẾT NỐI DÂY GIỮA PLC VÀ THIẾT BỊ NGOẠI VI 38 Kết nối PLC với máy tính(thiết bị lập trình) Error! Bookmark not defined Trao đổi liệu máy tính với PLC 41 Kết nối vào/ra với ngoại vi 42 Kiểm tra việc kết nối dây phần mềm 46 Ví dụ kết nối ngõ vào/ra PLC 48 BÀI 6: CÁC LỆNH LIÊN KẾT LOGIC 51 Các lệnh vào/ra lệnh tiếp điểm đặc biệt 51 a Lệnh vào/ra 51 b Các lệnh tiếp điểm đặc biệt 52 c Một số bit nhớ đặc biệt 52 Các lệnh liên kết logic 53 a Lệnh AND (A) 53 b Lệnh OR (O) 54 c Lệnh ANDNOT/ ORNOT (AN/ON) 55 Các lênh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm 55 3.1 Mạch nhớ R – S 56 3.2 Lệnh SET (S) RESET (R) S7-200 56 BÀI 7: CÁC MẠCH LOGIC CƠ BẢN 59 Một số liên kết logic 59 a Mạch hỗn hợp 1: AND trƣớc OR 59 b Mạch hỗn hợp 2: AND trƣớc OR 60 c Mạch hỗn hợp 3: AND trƣớc OR 61 d Mạch hỗn hợp 4: OR trƣớc AND 62 e Mạch hỗn hợp 5: OR trƣớc AND 63 Liên kết XOR 64 Mạch tự trì (Tự giữ) 64 Mạch điều khiển cƣỡng 66 Các mạch ứng dụng 67 a Mạch chốt lẫn van từ 67 b Mạch cƣỡng có báo lỗi 68 c Bộ chọn theo bƣớc 69 d Nhớ nút nhấn 70 BÀI BỘ ĐỊNH THỜI GIAN TIMER 71 Cấu trúc, nguyên lý làm việc Timer 71 Khai báo Timer 73 Các loại Timer 73 3.1 On – Delay Timer (TON) 73 3.2 Retentive On – Delay Timer (TONR) 74 Các ví dụ ứng dụng Timer 80 a Tự động đóng mạch 80 b Điều khiển băng tải 81 c Xe rót vật liệu – bể chứa 82 d Thang máy xây dựng 83 Bài tập ứng dụng 84 5.1 Mạch khởi động động xoay chiều pha 84 5.2 Mạch đảo chiều quay động xoay chiều pha 86 5.3 Mạch điều khiển động có tốc độ chiều quay 87 5.4 Mạch khởi động – tam giác cho chiều quay 89 5.5 Mạch khởi động cho trƣờng hợp có tải nặng 91 5.6 Điều khiển đèn quảng cáo 92 5.7 Điều khiển 93 5.8 Điều khiển cửa 94 Lệnh nhảy lệnh gọi chƣơng trình 94 BÀI BỘ ĐẾM COUNTER 96 Cấu trúc, nguyên lý làm việc đếm Counter 96 Các loại đếm 97 2.1 Bộ đếm tiến CTU 97 2.2 Bộ đếm lên/xuống (CTUD) 98 Ví dụ sử dụng Counter 100 BÀI 10 CÁC PHÉP TOÁN SỐ CỦA PLC 104 NỘI DUNG CỦA BÀI HỌC 104 Chức truyền dẫn 104 1.1 Truyền Byte, Word, Doubleword 104 1.2.Truyền vùng nhớ liệu 105 Chức so sánh 107 Chức dịch chuyển SHIFT 110 Chức chuyển đổi (Converter) 112 Bài tập ứng dụng: 116 BÀI 11 CÁC PHÉP TOÁN SỐ CỦA PLC S7-200 117 NỘI DUNG CỦA BÀI HỌC 117 Phép cộng/ trừ số nguyên I 117 Phép cộng/ trừ số nguyên DI 118 Phép cộng/ trừ số thực R 119 Phép nhân/ chia số nguyên 119 Phép nhân/ chia số thực 120 Phép lấy bậc hai 121 Đồng hồ thời gian thực 125 BÀI 12: XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG Error! Bookmark not defined.28 Tín hiệu Analog 128 Biểu diễn giá trị Analog 129 Kết nối ngõ vào-ra Analog 129 Hiệu chỉnh tín hiệu Analog 131 Giới thiệu module analog PLC S7 200 133 BÀI 13: PLC CỦA CÁC HÃNG KHÁC 139 PLC hãng Omron: 139 PLC hãng Mitsubishi 143 PLC hãng Siemens (trung bình lớn) 146 Hãng ALLENBRADLEY 148 Hãng TELEMECANIQUE 149 BÀI 14: CÁC BÀI TẬP ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 151 Giới thiệu 151 Cách kết nối dây 152 Bài tập ứng dụng 153 3.1 Mạch điện khởi động động 153 3.2 Mạch điện đổi chiều quay động 154 3.3 Mạch điện điều khiển tốc độ 156 3.4 Mạch mở máy - tam giác 158 Các tập mở rộng 160 4.1 Mơ hình thang máy xây dựng 161 4.2 Mơ hình điều khiển động Y- 172 4.3 Mơ hình xe chuyển ngun liệu 177 4.4 Đo chiều dài xếp vật liệu 184 4.5 Thiết bị nâng hàng 189 4.6 Thiết bị vô nƣớc chai 197 4.7 Thiết bị trộn hóa chất 205 TÀI LIỆU THAM KHẢO 212 HƢỚNG DẪN TỰ HỌC 212 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 Mã tài liệu: LỜI GIỚI THIỆU PLC nâng cao môn học quan trọng sinh viên khối kỹ thuật nói chung sinh viên ngành Điện cơng nghiệp nói riêng Để tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu lĩnh vực điều khiển tự động sinh viên phải nắm vững kiến thức môn học PLC nâng cao Điều khiển lập trình nghiên cứu ứng dụng tập lệnh nhằm để lập trình điều khiển hệ thống sản xuất đời sống Ngồi mơn học cịn giúp sinh viên không chuyên ngành điện bổ sung thêm kiến thức điều khiển tự động, thiết bị điện, cấu tạo đặc tính làm việc chúng để vận hành thực tế Quyển sách tác giả trình bày kiến thức hệ thống điều khiển lập trình, cấu trúc phương thức hoạt động, kết nối thiết bị ngoại vi, tập lệnh, kiến thức nguyên lý, cấu tạo, đặc tính ứng dụng loại hệ thống điện có kèm theo ví dụ cụ thể tập soạn theo chương lý thuyết, để giúp người học giải ứng dụng vào mơn học có liên quan Giáo trình PLC nâng cao biên soạn với cố gắng sưu tầm tài liệu, với đóng góp tận tình đồng nghiệp ngồi khoa, với kinh nghiệm giảng dạy mơn học nhiều năm Tuy nhiên lần biên soạn giáo trình PLC nâng cao nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tơi mong đóng góp ý kiến đồng nghiệp, em sinh viên bạn đọc quan tâm đến giảng Bình Định, ngày … tháng … năm 20… Tham gia biên soạn Chủ biên: Phạm Quang Khải MỤC LỤC BÀI VỊ TRÍ, ỨNG DỤNG CỦA PLC TRONG CÔNG NGHIỆP 1.1 Khái niệm hệ thống điều khiển: Trong công nghiệp yêu cầu tự động hố ngày tăng, địi hỏi kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng đuợc yêu cầu Để giải nhiệm vụ điều khiển người ta thực hai cách: thực Rơle, khởi động từ thực chương trình nhớ Hệ điều khiển Rơle hệ điều khiển lập trình có nhớ khác phần xử lý: thay dùng Rơle, tiếp điểm dây nối phương pháp lập trình có nhớ chúng thay cách mạch điện tử Như thiết bị PLC làm nhiệm vụ thay phần mạch điện điều khiển khâu xử lý số liệu Nhiệm vụ sơ đồ mạch điều khiển xác định số hữu hạn bước thực xác định gọi "chương trình" Chương trình mơ tả bước thực gọi tiến trình điều khiển, tiến trình lưu vào nhớ nên gọi "điều khiển lập trình có nhớ" Trên sở khác khâu xử lý số liệu ta biểu diễn hai hệ điều khiển sau: Các bƣớc thiết lập sơ đồ điều khiển Rơle: Hình 1-1: Lưu đồ điều khiển dùng Rơle 6.4 Ví dụ hiển thị văn TD 400C Từ hình Step7 Microwin vào menu Tools > chọn Text Display Wizard Xuất hình Text Display Wizard hình sau: Click chọn TD 400C Version 2.0 > Next 233 Đặt Password cho TD 400C (0000 – 9999) cần > Next Hoặc chọn Next Chọn ngôn ngữ hiển thị: English > Next 234 Nếu hiển thị văn để mặc định > chọn Next Nếu có file cấu hình bàn phím (*.td4) thiết kế lưu trước Check vào User a custom keypad created with the Keypad Disigner > chọn nút Selected Keypad > chọn file (*.td4) > Open > chọn Next Nếu sử dụng nút ấn phải đặt bit cho nút ấn Click vào Set bit (cột Button Action) tương ứng với kí hiệu nút ấn > chọn Next 235 Chọn User Menu > Next Chọn Next 236 Nhập ký tự vào ô Enter > click nút Add Screen > Yes Tiến hành nhập văn cần hiển thị hình 237 Nếu có văn có giá trị liệu click vào nút Insert PLC Data > nhập liệu vào ô Data Address Nếu văn bình thường bỏ qua phần Chọn Next 238 Chọn Alams Chọn Next 239 Chọn Next Chọn Yes 240 Nhập văn Nếu có liệu chọn Insert PLC Data, nhập liệu, chọn OK 241 Chọn New Alams, nhập văn Nếu có liệu chọn Insert PLC Data, nhập liệu, chọn OK 242 Chọn Next Chọn Next 243 Chọn Finish Chọn Finish > Yes 244 Viết chương trình PLC S7-200 sau: 245 246 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đề cương môđun/môn học nghề Sửa chữa thiết bị điện công nghiệp”, Dự án Giáo dục kỹ thuật Dạy nghề (VTEP), Tổng cục Dạy Nghề, 2003 automatisieren mit sps - Guenter, Wellenreuther, Dieter Zastrow nxb Viweg stuerung von - ELWE tự động hóa với simatic s7-300 Nguyễn Dỗn Phước nxb nơng nghiệp Kỹ thuật điều khiển lập trình Trung tâm Việt Đức Trường ĐHSPKT 247