Giáo trình Lập trình PLC (Nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí Trình độ Trung cấp)

SỞ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI ĐỒNG THÁP TRƯỜNG TRUNG CẤP THÁP MƯỜI  GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: LẬP TRÌNH PLC CƠ BẢN NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA KHƠNG KHÍ TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-… ngày…….tháng….năm ………… của……………………………… Đồng tháp 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 Giáo trình Lập trình PLC bảnlà giáo trình biên soạn dạng tổng quát cho học sinh, sinh viên ngành lạnh từ kiến thức kiến thức chuyên sâu Giáo trình biên soạn từ tháng năm 2018 Giáo trình mơn học sở chương trình đào tạo nghề kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí Tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo nhà trường Trường Trung Cấp Thanh Bình tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thành giáo trình Đặc biệt giúp đỡ hỗ trợ nhiệt tình tập thể giáo viên mơn ngành điện lạnh trường bạn đồng nghiệp nhiệt tình đóng góp ý kiến q trình biên soạn Thanh Bình, ngày… tháng… năm…… Tham gia biên soạn 1.Ngô Minh Chánh MỤC LỤC BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH .7 Tổng quan điều khiển: 1.1.Khối vào: ( bảng 1.1) .8 1.2.Bộ nhớ (Memory): 1.3.Khối xử lý – điều khiển: 1.4 Khối ra: ( bảng 1.2) BÀI 2: Giới thiệu điều khiển lập trình PLC S7-200 11 Mô tả cấu tạo PLC S7-200 .12 1.1 Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC .12 1.2 Bộ nhớ: 14 Thiết bị điều khiển lập trình S7-200 ( hình 2.2) 16 2.1 CPU 212: .17 2.2 CPU 214: .17 Xử lý chương trình 20 3.1 Thực chương trình: ( hình 2.6) .20 3.2 Cấu trúc chương trình S7 – 200 .21 Cài đặt sử dụng phần mềm STEP - Micro/win 32 26 4.1.Cài đặt: 26 4.2 Giao diện MicroWin32: 27 Soạn thảo: 28 Kết nối dây plc thiết bị ngoại vi 36 5.1.Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi Mục tiêu: 36 5.2 Kết nối với máy tính .37 5.3 Kết nối ngõ vào cho PLC: 39 Kết nối ngõ vào cho PLC: 39 Kết nối ngõ cho PLC: 42 BÀI 3: CÁC PHÉP TOÁN NHỊ PHÂN CỦA PLC 63 Các liên kết logic Mục tiêu: .64 1.1 Phép AND 64 1.2 Phép OR: .64 1.3 Phép XOR: .64 1.4 Phép NOT: .65 2.Các lệnh ghi / xóa giá trị cho tiếp điểm Mục tiêu: 65 2.1 Lệnh Logic tiếp điểm: 65 2.2 Lệnh vào/ra: 66 2.3 Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm: 68 2.4 Các lệnh tiếp điểm đặc biệt: 69 3.Timer Mục tiêu: 70 3.1 Khái niệm timer .70 3.2 Các lệnh điều khiển Timer 72 3.3 lệnh điều khiển counter 79 Các tập ứng dụng .84 BÀI 4: CÁC PHÉP TOÁN SỐ CỦA PLC .103 Chức truyền dẫn Mục tiêu: 104 1.1 Email 107 1.2 B FTP server .107 1.3 FTP Client 107 1.4 Bài tập thực hành: 109 Chức so sánh Mục tiêu: 111 2.1 So sánh kiểu Byte 112 2.2 So sánh kiểu INT 115 Chức dịch chuyển Mục tiêu: 118 4.Chức chuyển đổi Mục tiêu: 121 5.Chức toán học Mục tiêu: 125 BÀI 5: XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG 131 Tín hiệu Analog Mục tiêu: .131 Biểu diễn giá trị Analog Mục tiêu: 132 2.1.Tín hiệu ngõ vào (Analog Input): Đại lượng điện áp dòng điện: 132 2.2.Tín hiệu ngõ (Output) Analog: 133 3.Kết nối ngõ vào/ra Analog Mục tiêu: .133 3.1 Định địa phần cứng Analog S7200: .133 3.2.Kết nối phần cứng Analog S7200: 134 4.Hiệu chỉnh tín hiệu Analog Mục tiêu: 136 4.1.Dạng liệu ngõ vào: 137 4.2 Module EM235: 138 Giới thiệu mô đun Analog PLC Mục tiêu: 145 5.1 Module EM231: 145 5.2 Module EM 235: 147 BÀI 6: Lắp đặt mơ hình điều khiển PLC S7-200 157 Giới thiệu: 158 2.Cách kết nối dây: Mục tiêu: 163 2.1.Kết nối ngõ vào: 164 2.2.Kết nối ngõ 164 2.3 Đấu nối thiết bị lập trình với PLC .166 3.Bài tập ứng dụng 167 3.1 Mạch khởi động động .167 3.2 Mạch đổi chiều quay 169 3.3 Mạch điều khiển tốc độ .173 3.4 Mạch mở máy sao/ tam giác 177 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơđun: Lập trình PLC Mã mô đun: MĐ25 Thời gian thực mô đun: 75 giờ;(Lý thuyết: 15 giờ; Thực hành, thảo luận, tập: 54 giờ; kiểm tra: giờ) Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí:mơ đun bố trí giảng dạy sau hồn thànhcác mơ đuntrang bị điện lắp đặt hệ thống cung cấp điện - Tính chất:Là mô đun chuyên môn rèn luyện cho người học kỹ lập trình PLC, lắp đặt mạch điện theo yêu cầu kỹ thuật -Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Có vai trò quang trọng chương trình học nghề, giúp cho học sinh hiểu thêm về lập trình để điều khiển nhiệt độ của hệ thống lạnh dân dụng và công nghiệp Mục tiêu mô đun: - Vềkiến thức + Trình bày nguyên lý hệ điều khiển lập trình PLC +Trình bày cấu tạo phần cứng nguyên tắc hoạt động phần mềm hệ điều khiển lập trình PLC + Phân tích số chương trình đơn giản, phát sai lỗi, sửa chữa khắc phục - Về kỹ + Viết chương trình ứng dụng mơ phần mềm +Lắp đặt kết nối thành thạo PC - PLC vàcác thiết bị ngoại vi + Lắp đặt số mạch điện ứng dụng công nghiệp dùng PLC - Về lực tự chủ trách nhiệm + Rèn luyện tính kỷ luật, nghiêm túc, có tinh thần trách nhiệm cao học tập + Chủ động tích cực thực nhiệm vụ trình học + Thực quy trình an tồn lao động vệ sinh cơng nghiệp Nội dung môđun: BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Giới thiệu: Như biết, nước ta q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa Vì thế, tự động hóa sản xuất đóng vai trị 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, u 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 Mục tiêu: - Trình bày khái niệm và đặc điểm của PLC - Phân tích các dạng toán điều khiển giải toán điều khiển - Rèn luyện đức tính tích cực, chủ đợng và sáng tạo Nội dung chính: Tổng quan điều khiển: Tự động hóa sản xuất nhằm thay phần toàn thao tác vật lý công nhân vận hành máy thông qua hệ thống điều khiển Những hệ thống điều khiển điều khiển q trình sản xuất với độ tin cậy cao, ổn định mà không cần tác động nhiều người vận hành Điều đòi hỏi hệ thống điều khiển phải có khả khởi động, kiểm sốt, xử lý dừng q trình theo yêu cầu đo đếm giá trị xác định nhằm đạt kết mong muốn sản phẩm đầu máy hay thiết bị Một hệ thống gọi hệ thống điều khiển Trong kỹ thuật tự động điều khiển, điều khiển chia làm loại: + Điều khiển nối cứng + Điều khiển logic khả trình ( PLC) Một hệ thống điều khiển tạo thành từ thành phần: + Khối vào + Khối xử lý – điều khiển + Khối * Sơ đồ tổng quát điều khiển lập trình sau ( hình 1.1): Hình 1.1 1.1 Khối vào: ( bảng 1.1) Cịn gọi giao tiếp ngõ vào có nhiệm vụ biến đổi đại lượng vật lý đầu vào ( từ tiếp điểm cảm biến, hay nút nhấn, điện trở đo sức căng….) thành mức tín hiệu số ON/OFF (digital) hay tín hiệu liên tực (analog) tùy theo chuyển đổn ngõ vào cấp vào cho khối xử lý trung tâm (CPU) Bộ chuyển đổi Đại lượng đo Đại lượng Công tắc (Switch) Sự dịch chuyển/ Điện áp nhị phân vị trí ( ON/OFF ) Cơng tắc hành trình (Limit Sự dịch chuyển/ Điện áp nhị phân vị trí switch) ( ON/OFF ) Bộ điều chỉnh nhiệt Nhiệt độ Điện áp nhị phân (Thermostat) ( ON/OFF ) Cặp nhiệt điện Nhiệt độ Điện áp thay đổi ( Thermocouple ) Nhiệt trở (Thermister) Nhiệt độ Trở kháng thay đổi Tế bào quang điện (Photo Ánh sáng Điện áp thay đổi (analog) cell) Tế bào tiệm cận (Proximity Sự diện Trở kháng thay đổi cell) đối tượng Điện trở đo sức căng (Strain Áp suất/ dịch Trở kháng thay đổi gage) chuyển Bảng 1.1 1.2 Bộ nhớ (Memory): Lưu chương trình điều khiển lập trình người dùng liệu khác cờ, ghi tạm, trạng thái đầu vào, lệnh điều khiển đầu ra… Nội dung nhớ mã hóa dang mã nhị phân 1.3 Khối xử lý – điều khiển: Là khối xử lý trung tâm (CPU) thay người vận hành thực thao tác đảm bảo trình hoạt động Từ thơng tin tín hiệu vào hệ thống điều khiển thực thi lệnh chương trình lưu nhớ, xử lý đầu vào đưa kết xuất điều khiển cho phần giao diện đầu ( output) như: cuộn dây, mơ tơ….Tín hiệu điều khiển thực theo cách: + Dùng mạch điện nối kết cứng + Dùng chương trình điều khiển 1.4 Khối ra: ( bảng 1.2) Còn gọi phần giao diện đầu Tín hiệu kết trình xử lý hệ thống điều khiển Lúc tín hiệu ngõ vào biến đổi thành mức tín hiệu vật lý thích hợp bên ngồi như: đóng mở rơle, biến đổi tuyến tính số tương tự… Thiết bịở ngõ Đại lượng Đại lượng tác động Động điện Chuyển động quay Điện Xy lanh Piston Chuyển động Dầu ép/ khí ép thẳng/áp lực Solenoid Chuyển động Điện thẳng/áp lực Lò xấy/ lò cấp nhiệt Nhiệt Điện Van Tiết diện cửa van Điện/dầu ép/khí ép thay đổi Rơle Tiếp điểm điện/ Điện chuyển động vật lý có giới hạn Bảng 1.2 Điều khiển nối cứng điều khiển lập trình Mục tiêu: Phân biệt điều khiển nối cứng điều khiển lập trình Thấy tầm quan trọng việc điều khiển có lập trình Trong điều khiển nối cứng, thành phần chuyển mạch rơle, cotactor, công tắc, đèn báo, động cơ, v.v.v nối cố định với Toàn chức điều khiển, cách tiến hành chương trình xác định qua cách thức nối rơ le, công tắc… với theo sơ đồ thiết kế Khi muốn thay đổi lại hệ thống phải nối dây lại cho hệ thống điều khiển nên hệ thống phức tạp việc làm đòi hỏi tốn nhiều thời gian, chi phí nên hiệu đem lại khơng cao Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển Rơle ( điều khiển nối cứng ) Hình 1.2: Lưu đồ điều khiển dùng Rơle Trong công nghiệp, ứng dụng công nghệ khoa học kỹ thuật vào sản xuất nên nhu cầu tự động hóa ngày tăng, địi hỏi kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng đủ yêu cầu: + Dễ dàng thay đổi chức điều khiển dựa thiết bị cũ + Thiết bị điều khiển dễ dàng làm việc với liệu, số liệu + Kích thước vật lý gọn gàng, dễ bảo quản, dễ sủa chữa + Hồn tồn tin cậy mơi trường công nghiệp Hệ thống điều khiển dễ dàng đáp ứng yêu cầu phải sử dụng vi xử lý, điều khiển lập trình, điều khiển qua cổng giao tiếp với máy tính Bộ điều khiển logic khả lập trình PLC (Programable Logic Controller) loại thiết bị cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển thơng qua ngơn ngữ lập trình Với chương trình điều khiển PLC tạo cho trở thành điều khiển số nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật toán, số liệu trao đổi thông tin với môi trường xung quanh Các chương trình điều khiển định nghĩa tiếp điểm, cảm biến sử dũng để từ kết hợp với hàm logic, thuật tốn giá trị xuất để điều khiển tác động không tác động đến 10