Giáo trình plc cơ bản (nghề cơ điện tử trình độ cao đẳng)

ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

Tổng quan về điều khiển PLC

1.3 Khối xử lý – điều khiển

Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình

So sánh PLC với các hình thức điều khiển khác

3.1 PLC với hệ thống điều khiển bằng rơle

3.2 PLC với máy tính cá nhân

4 Các ứng dụng của PLC trong thực tế 0.5 0.5

2 Bài 2: Cấu trúc và phương thức hoạt động của một PLC 4 2 2

1.Cấu trúc của một PLC 0.25 0.25

1.1 Thiết bị điều khiển logic khả trình

2.Thiết bị điều khiển lập trình PLC 0.25 0.25

3.Địa chỉ các ngõ vào/ ra 0.5 0.5

4.4 Cổng vào/ra mở rộng

5.2 Cấu trúc chương trình của S7 – 200

3 Bài 3: Lắp đặt và kết nối dây giữa

PLC với thiết bị ngoại vi 8 3 4 1

1 Lắp đặt và kết nối dây giữa PLC với thiết bị ngoại vi 2 2

1.1 Lắp đặt và kết nối với máy tính

1.2 kết nối ngõ vào cho PLC

1.3 Kết nối ngõ ra cho PLC

2 Cài đặt và sử dụng phần mềm lập trình cho PLC 1 1

2.1 Cài đặt STEP 7- MicroWin 4.0 trên máy tính cá nhân(PC)

2.2 Sử dụng phần mêm lập trình cho

4 Bài 4: Điều khiển tín hiệu số của PLC 16 4 12

1 Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm 1 1

1.4 Các lệnh tiếp điểm đặc biệt

2.2 Các lệnh điều khiển Timer

5 Bài 5: Các mạch điều khiển ứng dụng dùng PLC 13 4 8 1

2.3 Đấu nối thiết bị lập trình với PLC

BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

Mã bài: MĐ22-01 Để tự động hóa sản xuất hiệu quả, ngoài máy móc cơ khí và dây chuyền sản xuất, cần có các bộ điều khiển phù hợp Trong số đó, bộ điều khiển lập trình là giải pháp tối ưu để đáp ứng yêu cầu điều khiển trong quy trình sản xuất.

Phát biểu được khái niệm về điều khiển lập trình theo nội dung đã học.

So sánh ưu nhược điểm của điều khiển lập trình với các hình thưc điều khiển khác theo nội dung đã học.

Trình bày được các ứng dụng của PLC trong thực tế theo nội dung đã học. Rèn luyện tính tư duy, tác phong công nghiệp.

1 Tổng quan về điều khiển PLC

Trong bối cảnh ứng dụng công nghệ khoa học vào sản xuất công nghiệp, nhu cầu tự động hóa ngày càng gia tăng, đòi hỏi kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng các yêu cầu này Mục tiêu chính là nâng cao năng suất lao động thông qua việc tăng cường mức độ tự động hóa trong các quá trình và thiết bị sản xuất, nhằm cải thiện sản lượng, chất lượng và độ chính xác của sản phẩm.

Tự động hóa trong sản xuất thay thế các thao tác vật lý của công nhân qua hệ thống điều khiển, giúp quá trình sản xuất diễn ra với độ tin cậy và ổn định cao mà không cần nhiều sự can thiệp của người vận hành Hệ thống điều khiển này có khả năng khởi động, kiểm soát, xử lý và dừng quy trình theo yêu cầu, đồng thời đo đếm các giá trị đã xác định để đạt được kết quả mong muốn cho sản phẩm đầu ra.

Trong kỹ thuật tự động điều khiển, các bộ điều khiển chia làm 2 loại:

+ Điều khiển logic khả trình (PLC)

Một hệ thống điều khiển bất kỳ được tạo thành từ các thành phần:

+ Khối xử lý – điều khiển

* Sơ đồ tổng quát của điều khiển lập trình như sau:

Hình 1.1: Sơ đồ khối tổng quát của điều khiển lập trình PLC

Giao tiếp ngõ vào, hay còn gọi là input communication, có vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi các đại lượng vật lý đầu vào từ cảm biến, nút nhấn, hoặc điện trở đo sức căng thành tín hiệu số ON/OFF (digital) hoặc tín hiệu liên tục (analog) Tín hiệu này sau đó được cung cấp cho khối xử lý trung tâm (CPU) để thực hiện các tác vụ xử lý cần thiết.

Bảng 1.1: Bộ chuyển đổi và các đại lượng vào/ra

Bộ chuyển đổi Đại lượng đo Đại lượng ra

Công tắc (Switch) Sự dịch chuyển/ vị trí Điện áp nhị phân

(ON/OFF) Công tắc hành trình

Sự dịch chuyển/ vị trí Điện áp nhị phân (ON/OFF)

(Thermostat) Nhiệt độ Điện áp nhị phân

(ON/OFF) Cặp nhiệt điện

(Thermocouple) Nhiệt độ Điện áp thay đổi

Nhiệt trở (Thermister) Nhiệt độ Trở kháng thay đổi

(Photo cell) Ánh sáng Điện áp thay đổi

(Proximity cell) Sự hiện diện của đối tượng Trở kháng thay đổi Điện trở đo sức căng

(Strain gage) Áp suất/ sự dịch chuyển Trở kháng thay đổi

1.2 Bộ nhớ (Memory) c như cờ, thanh ghi tạm, trạng thái đầu vào, lệnh điều khiển đầu ra… Nội dung các bộ nhớ đã được mã hóa dưới dạng mã nhị phân.

CPU là khối xử lý trung tâm thay thế người vận hành, thực hiện các thao tác cần thiết để đảm bảo quá trình hoạt động Nó nhận thông tin tín hiệu vào hệ thống điều khiển, tuần tự thực thi các lệnh trong chương trình lưu trữ, xử lý đầu vào và xuất kết quả hoặc điều khiển cho phần giao diện đầu ra như cuộn dây, mô tơ Tín hiệu điều khiển được thực hiện theo hai cách.

+ Dùng mạch điện nối kết cứng

+ Dùng chương trình điều khiển

Tín hiệu ra, hay còn gọi là phần giao diện đầu ra, là kết quả của quá trình xử lý trong hệ thống điều khiển Tại thời điểm này, tín hiệu ngõ vào được chuyển đổi thành các mức tín hiệu vật lý phù hợp bên ngoài, như việc đóng mở rơle hoặc biến đổi tuyến tính từ số sang tương tự.

Bảng 1.2: Các đại lượng tác động

Thiết bị ở ngõ ra Đại lượng ra Đại lượng tác động Động cơ điện Chuyển động quay Điện

Xy lanh- Piston Chuyển động thẳng/áp lực Dầu ép/ khí ép

Solenoid Chuyển động thẳng/áp lực Điện

Lò xấy/ lò cấp nhiệt Nhiệt Điện

Van Tiết diện cửa van thay đổi Điện/dầu ép/khí ép

Rơle Tiếp điểm điện/ chuyển động vật lý có giới hạn Điện

2 Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình

Trong các bộ điều khiển nối cứng, các thành phần như rơ le, contactor, công tắc, đèn báo và động cơ được kết nối cố định, tạo thành một hệ thống điều khiển nhất quán Chức năng và quy trình điều khiển được xác định thông qua cách bố trí các thành phần này theo sơ đồ thiết kế Tuy nhiên, việc thay đổi hệ thống đòi hỏi phải nối lại dây, gây tốn thời gian và chi phí, đặc biệt là đối với các hệ thống phức tạp, dẫn đến hiệu quả không cao.

- Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển bằng Rơle (điều khiển nối cứng)

Hình 1.2: Lưu đồ điều khiển dùng Rơle

Trong ngành công nghiệp, nhu cầu tự động hóa sản xuất ngày càng tăng do sự ứng dụng công nghệ khoa học kỹ thuật Điều này yêu cầu hệ thống điều khiển phải đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn và yêu cầu kỹ thuật.

+ Dễ dàng thay đổi chức năng điều khiển dựa trên các thiết bị cũ.

+ Thiết bị điều khiển dễ dàng làm việc với các dữ liệu, số liệu.

+ Kích thước vật lý gọn gàng, dễ bảo quản, dễ sửa chữa

+ Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp.

Hệ thống điều khiển cần sử dụng bộ vi xử lý và bộ điều khiển lập trình để đáp ứng hiệu quả các yêu cầu Việc điều khiển được thực hiện qua các cổng giao tiếp với máy tính, đảm bảo tính linh hoạt và chính xác trong quá trình vận hành.

Bộ điều khiển logic khả lập trình (PLC) là thiết bị linh hoạt cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình Với khả năng thay đổi thuật toán và số liệu dễ dàng, PLC trở thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn, đồng thời hỗ trợ trao đổi thông tin hiệu quả với môi trường xung quanh.

Các chương trình điều khiển là chuỗi tuần tự sử dụng tiếp điểm và cảm biến để kết hợp với các hàm logic, thuật toán và giá trị xuất nhằm điều khiển các cuộn dây điều hành Trong quá trình hoạt động, toàn bộ chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ và được truy xuất để thực hiện các chức năng điều khiển.

Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển bằng PLC (điều khiển lập trình)

Hình 1.3: Lưu đồ điều khiển bằng PLC

Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển, cần thay đổi mạch điều khiển bằng cách lắp lại mạch và thay thế phần tử mới cho hệ thống điều khiển bằng Rơle điện Ngược lại, với hệ điều khiển lập trình có nhớ, chỉ cần điều chỉnh chương trình soạn thảo để thực hiện sự thay đổi nhiệm vụ điều khiển.

3 So sánh PLC với các hình thức điều khiển khác

Việc phát triển hệ thống điều khiển lập trình đang dần thay thế hệ thống điều khiển bằng rơle trong sản xuất Khi thiết kế một hệ thống điều khiển hiện đại, kỹ sư cần cân nhắc và lựa chọn giữa các hệ thống điều khiển lập trình phổ biến thay cho hệ thống rơle, do những ưu điểm vượt trội mà chúng mang lại.

+ Thay đổi chương trình điều khiển một cách linh động

+ Có độ tin cậy cao

+ Không gian lắp đặt thiết bị nhỏ, không chiếm nhiều diện tích

+ Có khả năng đưa tín hiệu điều khiển ở ngõ ra phù hợp: dòng, áp

Hệ thống điều khiển lập trình mang lại khả năng thay đổi linh hoạt cho cấu hình máy móc sản xuất trong tương lai, đáp ứng nhu cầu mở rộng sản xuất So với hệ thống điều khiển cũ như rơle hay contactor, hệ thống này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn hiệu quả về mặt kinh tế Đặc biệt, khi có sự mở rộng hệ thống trong tương lai, người dùng chỉ cần điều chỉnh chương trình mà không cần thay đổi hay loại bỏ hệ thống dây nối giữa các thiết bị, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất.

Thực hành

2 Bài 2: Cấu trúc và phương thức hoạt động của một PLC 4 2 2

1.Cấu trúc của một PLC 0.25 0.25

1.1 Thiết bị điều khiển logic khả trình

2.Thiết bị điều khiển lập trình PLC 0.25 0.25

3.Địa chỉ các ngõ vào/ ra 0.5 0.5

Mã bài: MĐ22-01 Để tự động hóa sản xuất hiệu quả, bên cạnh máy móc cơ khí và dây chuyền sản xuất, cần có bộ điều khiển lập trình Bộ điều khiển lập trình là giải pháp cần thiết để đáp ứng yêu cầu điều khiển trong quá trình sản xuất tự động.

Trong bối cảnh ứng dụng công nghệ khoa học vào sản xuất công nghiệp, nhu cầu tự động hóa ngày càng gia tăng, đòi hỏi kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng những yêu cầu này Mục tiêu là tăng năng suất lao động thông qua việc nâng cao mức độ tự động hóa trong các quá trình và thiết bị sản xuất, nhằm tăng sản lượng, cải thiện chất lượng và độ chính xác của sản phẩm.

Tự động hóa trong sản xuất thay thế một phần hoặc toàn bộ thao tác của công nhân thông qua hệ thống điều khiển Những hệ thống này có khả năng điều khiển quá trình sản xuất với độ tin cậy và ổn định cao, giảm thiểu sự can thiệp của người vận hành Hệ thống điều khiển cần có khả năng khởi động, kiểm soát, xử lý và dừng quy trình theo yêu cầu, cũng như đo đếm các giá trị đã xác định để đạt được kết quả mong muốn cho sản phẩm đầu ra.

Giao tiếp ngõ vào, hay còn gọi là input communication, có chức năng chuyển đổi các đại lượng vật lý từ cảm biến, nút nhấn, hoặc điện trở đo sức căng thành tín hiệu số ON/OFF (digital) hoặc tín hiệu liên tục (analog) Các tín hiệu này sau đó được cung cấp cho khối xử lý trung tâm (CPU) để xử lý và phân tích.

CPU là khối xử lý trung tâm thay thế người vận hành, thực hiện các thao tác cần thiết để đảm bảo quá trình hoạt động Nó nhận thông tin tín hiệu vào hệ thống điều khiển và tuần tự thực thi các lệnh trong chương trình lưu trữ trong bộ nhớ CPU xử lý các đầu vào và đưa ra kết quả xuất hoặc điều khiển cho phần giao diện đầu ra như cuộn dây, mô tơ, với tín hiệu điều khiển được thực hiện theo hai cách.

Tín hiệu ra, hay còn gọi là phần giao diện đầu ra, là kết quả của quá trình xử lý trong hệ thống điều khiển Tín hiệu này được chuyển đổi từ tín hiệu ngõ vào thành các mức tín hiệu vật lý phù hợp bên ngoài, như việc đóng mở rơle hay biến đổi từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự.

Trong các bộ điều khiển nối cứng, các thành phần như rơle, contactor, công tắc, đèn báo và động cơ được kết nối cố định, xác định toàn bộ chức năng điều khiển qua sơ đồ thiết kế Việc thay đổi hệ thống yêu cầu nối lại dây, điều này đặc biệt tốn thời gian và chi phí cho các hệ thống phức tạp, dẫn đến hiệu quả không cao.

Trong ngành công nghiệp, nhu cầu tự động hóa trong sản xuất ngày càng gia tăng do sự ứng dụng các công nghệ khoa học kỹ thuật Điều này yêu cầu kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng đầy đủ các tiêu chí cần thiết.

Hệ thống điều khiển hiệu quả cần sử dụng bộ vi xử lý và bộ điều khiển lập trình, đồng thời hỗ trợ điều khiển qua các cổng giao tiếp với máy tính để đáp ứng các yêu cầu một cách linh hoạt.

Bộ điều khiển logic khả lập trình (PLC) là thiết bị linh hoạt cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình Với khả năng thay đổi dễ dàng các thuật toán và số liệu, PLC trở thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn, đồng thời hỗ trợ việc trao đổi thông tin với môi trường xung quanh.

Các chương trình điều khiển được thiết lập theo trình tự, sử dụng tiếp điểm và cảm biến để kết hợp với các hàm logic và thuật toán Chúng xác định giá trị xuất ra nhằm điều khiển hoặc không điều khiển các cuộn dây điều hành Trong suốt quá trình hoạt động, toàn bộ chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ và được truy xuất khi cần thiết.

Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển, cần phải lắp lại mạch và thay thế phần tử mới cho hệ thống điều khiển bằng Rơle điện Trong khi đó, đối với hệ điều khiển lập trình có nhớ, chỉ cần thay đổi chương trình soạn thảo để thực hiện nhiệm vụ điều khiển mới.

Việc phát triển hệ thống điều khiển lập trình đang dần thay thế hệ thống điều khiển bằng rơ le trong sản xuất Khi thiết kế hệ thống điều khiển hiện đại, kỹ sư cần cân nhắc và lựa chọn giữa các hệ thống điều khiển lập trình phổ biến, do những lợi ích vượt trội mà chúng mang lại so với hệ thống điều khiển bằng rơ le.

Hệ thống điều khiển lập trình cho phép dễ dàng thay đổi cấu hình máy móc sản xuất trong tương lai khi cần mở rộng sản xuất Với khả năng linh hoạt và tiết kiệm về mặt kinh tế và thời gian, hệ thống này vượt trội hơn so với các hệ thống điều khiển cũ như rơle và contactor Đặc biệt, nó hỗ trợ sự mở rộng hệ thống mà không cần thay đổi hay loại bỏ hệ thống dây nối, chỉ cần điều chỉnh chương trình để phù hợp với điều kiện sản xuất mới.

CẤU TRÚC VÀ PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC

Thiết bị điều khiển lập trình PLC

Địa chỉ các ngõ vào/ra

Cấu trúc bộ nhớ

Xử lý chương trình

Thực hành

Mã bài: MĐ22-01 Để tự động hóa sản xuất hiệu quả, cần có sự kết hợp giữa máy móc cơ khí, điện và dây chuyền sản xuất, cùng với các bộ điều khiển Trong số đó, điều khiển lập trình là một giải pháp quan trọng để đáp ứng yêu cầu điều khiển các thiết bị trong quy trình sản xuất.

Trong bối cảnh ứng dụng công nghệ khoa học vào sản xuất công nghiệp, nhu cầu tự động hóa ngày càng cao đòi hỏi kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng các yêu cầu này Mục tiêu chính là nâng cao năng suất lao động thông qua việc gia tăng mức độ tự động hóa trong các quá trình và thiết bị sản xuất, nhằm tăng sản lượng, cải thiện chất lượng và độ chính xác của sản phẩm.

Tự động hóa trong sản xuất thay thế một phần hoặc toàn bộ các thao tác vật lý của công nhân thông qua hệ thống điều khiển Những hệ thống này có khả năng điều khiển quá trình sản xuất với độ tin cậy cao và ổn định, giảm thiểu sự can thiệp của người vận hành Để đạt được kết quả mong muốn, hệ thống điều khiển cần có khả năng khởi động, kiểm soát, xử lý và dừng quá trình sản xuất, cũng như đo đếm các giá trị đã được xác định.

Giao tiếp ngõ vào, hay còn gọi là input communication, có vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi các đại lượng vật lý đầu vào từ các cảm biến, nút nhấn, hoặc điện trở đo sức căng thành các tín hiệu số ON/OFF (digital) hoặc tín hiệu liên tục (analog) Quá trình này tùy thuộc vào bộ chuyển đổi ngõ vào và cung cấp dữ liệu cho khối xử lý trung tâm (CPU).

CPU là khối xử lý trung tâm thay thế người vận hành, thực hiện các thao tác cần thiết để đảm bảo quá trình hoạt động Nó nhận thông tin tín hiệu vào hệ thống điều khiển và tuần tự thực thi các lệnh được lưu trong bộ nhớ CPU xử lý các đầu vào và đưa ra kết quả xuất, hoặc điều khiển cho phần giao diện đầu ra như cuộn dây, mô tơ Tín hiệu điều khiển được thực hiện theo hai cách.

Phần giao diện đầu ra, hay còn gọi là tín hiệu ra, là kết quả của quá trình xử lý trong hệ thống điều khiển Tín hiệu ngõ vào được chuyển đổi thành các mức tín hiệu vật lý thích hợp, như việc đóng mở rơle hoặc biến đổi từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự.

Trong các bộ điều khiển nối cứng, các thành phần như rơ le, contactor, công tắc và động cơ được kết nối cố định, xác định toàn bộ chức năng điều khiển qua sơ đồ thiết kế Việc thay đổi hệ thống đòi hỏi phải nối lại dây, dẫn đến tốn thời gian và chi phí, đặc biệt với các hệ thống phức tạp, làm giảm hiệu quả hoạt động.

Trong ngành công nghiệp, nhu cầu tự động hóa ngày càng gia tăng do việc ứng dụng công nghệ khoa học kỹ thuật vào sản xuất Điều này đặt ra yêu cầu cao đối với kỹ thuật điều khiển, cần phải đáp ứng đầy đủ các tiêu chí cần thiết để đảm bảo hiệu quả và tính chính xác trong quy trình sản xuất.

Hệ thống điều khiển hiệu quả cần sử dụng bộ vi xử lý và bộ điều khiển lập trình, đồng thời hỗ trợ điều khiển thông qua các cổng giao tiếp với máy tính để đáp ứng các yêu cầu.

Bộ điều khiển logic khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị linh hoạt cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình Với khả năng thay đổi dễ dàng các thuật toán và số liệu, PLC trở thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn, đồng thời hỗ trợ trao đổi thông tin hiệu quả với môi trường xung quanh.

Các chương trình điều khiển được xác định là các chuỗi tuần tự, trong đó tiếp điểm và cảm biến được sử dụng để kết hợp với các hàm logic và thuật toán Những chương trình này điều chỉnh các giá trị xuất ra để kiểm soát tác động lên các cuộn dây điều hành Trong suốt quá trình hoạt động, toàn bộ chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ và được truy xuất khi cần thiết.

Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển, cần lắp lại mạch và thay thế phần tử mới cho hệ thống điều khiển bằng Rơle điện Ngược lại, với hệ điều khiển lập trình có nhớ, chỉ cần thay đổi chương trình soạn thảo mà không cần thay đổi mạch.

Việc phát triển hệ thống điều khiển lập trình đang dần thay thế hệ thống điều khiển bằng rơ le trong sản xuất Khi thiết kế một hệ thống điều khiển hiện đại, kỹ sư cần cân nhắc và lựa chọn giữa các hệ thống điều khiển lập trình phổ biến, nhờ vào những lợi ích vượt trội mà chúng mang lại so với hệ thống điều khiển truyền thống.

Hệ thống điều khiển lập trình mang lại sự linh hoạt trong việc thay đổi cấu hình máy móc sản xuất để đáp ứng nhu cầu mở rộng trong tương lai Nó không chỉ phù hợp với các yêu cầu hiện tại mà còn vượt trội về mặt kinh tế và thời gian so với các hệ thống điều khiển cũ như rơle và contactor Đặc biệt, hệ thống này cho phép mở rộng mà không cần thay đổi hay loại bỏ hệ thống dây nối giữa các thiết bị, chỉ cần điều chỉnh chương trình cho phù hợp với điều kiện sản xuất mới.

LẮP ĐẶT VÀ KẾT NỐI DÂY GIỮA PLC VỚI THIẾT BỊ NGOẠI VI

Lắp đặt và kết nối dây giữa PLC với thiết bị ngoại vi

Để thực hiện tự động hóa sản xuất hiệu quả, không chỉ cần máy móc cơ khí và dây chuyền sản xuất, mà còn cần các bộ điều khiển Trong số đó, điều khiển lập trình đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng các yêu cầu điều khiển.

Trong bối cảnh ứng dụng công nghệ khoa học vào sản xuất công nghiệp, nhu cầu tự động hóa ngày càng gia tăng, yêu cầu kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng để nâng cao năng suất lao động Mục tiêu chính là tăng cường mức độ tự động hóa trong các quy trình và thiết bị sản xuất, qua đó nâng cao sản lượng, cải thiện chất lượng và độ chính xác của sản phẩm.

Tự động hóa trong sản xuất là quá trình thay thế một phần hoặc toàn bộ các thao tác vật lý của công nhân thông qua hệ thống điều khiển Những hệ thống này có khả năng điều khiển quy trình sản xuất với độ tin cậy và ổn định cao, giảm thiểu sự can thiệp của người vận hành Hệ thống điều khiển cần có khả năng khởi động, kiểm soát, xử lý và dừng quy trình theo yêu cầu, đồng thời đo đếm các giá trị đã được xác định để đạt được kết quả mong muốn cho sản phẩm đầu ra.

Giao tiếp ngõ vào, còn gọi là input communication, có chức năng chuyển đổi các đại lượng vật lý đầu vào từ cảm biến, nút nhấn, hay điện trở đo sức căng thành tín hiệu số ON/OFF (digital) hoặc tín hiệu liên tục (analog) Tín hiệu này sau đó được cung cấp cho khối xử lý trung tâm (CPU) để thực hiện các tác vụ cần thiết.

CPU là khối xử lý trung tâm thay thế người vận hành, thực hiện các thao tác cần thiết để đảm bảo quá trình hoạt động Nó nhận thông tin tín hiệu vào hệ thống điều khiển, tuần tự thực thi các lệnh trong chương trình lưu trữ trong bộ nhớ, xử lý các đầu vào và đưa ra kết quả xuất hoặc điều khiển cho phần giao diện đầu ra như cuộn dây, mô tơ Tín hiệu điều khiển được thực hiện theo hai cách khác nhau.

Tín hiệu ra, hay còn gọi là phần giao diện đầu ra, là kết quả của quá trình xử lý trong hệ thống điều khiển Tín hiệu ngõ vào được chuyển đổi thành các mức tín hiệu vật lý phù hợp với các ứng dụng bên ngoài, như việc đóng mở rơle hay biến đổi tuyến tính giữa số và tương tự.

Trong các bộ điều khiển nối cứng, các thành phần như rơle, contactor, công tắc, đèn báo và động cơ được kết nối cố định, tạo thành một hệ thống điều khiển đồng nhất Chức năng và quy trình điều khiển được xác định qua sơ đồ thiết kế kết nối các thành phần này Việc thay đổi hệ thống yêu cầu phải nối lại dây, điều này gây tốn thời gian và chi phí, đặc biệt là đối với các hệ thống phức tạp, dẫn đến hiệu quả không cao.

Trong ngành công nghiệp, nhu cầu tự động hóa trong sản xuất ngày càng gia tăng, dẫn đến việc ứng dụng các công nghệ khoa học kỹ thuật trở nên thiết yếu Điều này yêu cầu kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn và yêu cầu hiện đại.

Hệ thống điều khiển hiệu quả cần sử dụng bộ vi xử lý và bộ điều khiển lập trình, đồng thời hỗ trợ điều khiển qua các cổng giao tiếp với máy tính để đáp ứng các yêu cầu một cách dễ dàng.

Bộ điều khiển logic khả lập trình (PLC) là thiết bị linh hoạt cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình Với khả năng dễ dàng thay đổi thuật toán và số liệu, PLC trở thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn, đồng thời hỗ trợ việc trao đổi thông tin với môi trường xung quanh.

Các chương trình điều khiển được xác định là các chuỗi tuần tự sử dụng tiếp điểm và cảm biến, kết hợp với hàm logic, thuật toán và giá trị xuất để điều khiển các cuộn dây điều hành Trong quá trình hoạt động, toàn bộ chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ và được truy xuất khi cần thiết.

Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển, cần lắp lại mạch và thay thế phần tử mới cho hệ thống điều khiển bằng Rơle điện Ngược lại, với hệ điều khiển lập trình có nhớ, chỉ cần thay đổi chương trình soạn thảo mà không cần thay đổi mạch.

Việc phát triển hệ thống điều khiển lập trình đang dần thay thế hệ thống điều khiển bằng rơ le trong quy trình sản xuất Khi thiết kế hệ thống điều khiển hiện đại, kỹ sư cần cân nhắc lựa chọn giữa các hệ thống điều khiển lập trình phổ biến, thay vì sử dụng hệ thống rơ le, nhằm tối ưu hóa hiệu suất và tính linh hoạt trong sản xuất.

Hệ thống điều khiển lập trình mang lại sự linh hoạt cho việc thay đổi cấu hình máy móc sản xuất trong tương lai, đáp ứng nhu cầu mở rộng sản xuất So với hệ thống điều khiển cũ như rơle và contactor, hệ thống này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn hiệu quả về mặt kinh tế Đặc biệt, khi có sự mở rộng hệ thống, việc điều chỉnh chỉ cần thay đổi chương trình mà không cần phải thay thế hoặc loại bỏ hệ thống dây nối, giúp tiết kiệm chi phí và thời gian cho doanh nghiệp.

Thực hành

Mã bài: MĐ22-01 Để thực hiện tự động hóa sản xuất hiệu quả, bên cạnh máy móc cơ khí và dây chuyền sản xuất, việc sử dụng các bộ điều khiển là rất cần thiết Trong số đó, điều khiển lập trình đóng vai trò quan trọng, đáp ứng yêu cầu điều khiển chính xác và linh hoạt cho các hệ thống sản xuất.

Trong bối cảnh ứng dụng công nghệ khoa học vào sản xuất công nghiệp, nhu cầu tự động hóa ngày càng tăng cao Điều này đặt ra yêu cầu cho kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng các tiêu chí mới, nhằm nâng cao năng suất lao động Mục tiêu chính là tăng cường mức độ tự động hóa trong các quá trình và thiết bị sản xuất, từ đó gia tăng sản lượng, cải thiện chất lượng và độ chính xác của sản phẩm.

Tự động hóa trong sản xuất thay thế các thao tác vật lý của công nhân thông qua hệ thống điều khiển, cho phép điều khiển quá trình sản xuất với độ tin cậy và ổn định cao mà không cần nhiều sự can thiệp từ người vận hành Hệ thống điều khiển này có khả năng khởi động, kiểm soát, xử lý và dừng quá trình theo yêu cầu, đồng thời đo đếm các giá trị đã xác định để đạt được kết quả mong muốn cho sản phẩm đầu ra của máy hoặc thiết bị.

Giao tiếp ngõ vào, hay còn gọi là input communication, có chức năng chuyển đổi các đại lượng vật lý đầu vào từ cảm biến, nút nhấn, hoặc điện trở đo sức căng thành tín hiệu số ON/OFF (digital) hoặc tín hiệu liên tục (analog) Tín hiệu này sau đó được cung cấp cho khối xử lý trung tâm (CPU) để xử lý.

CPU là khối xử lý trung tâm thay thế người vận hành, thực hiện các thao tác cần thiết để đảm bảo quá trình hoạt động diễn ra suôn sẻ Nó nhận thông tin tín hiệu từ hệ thống điều khiển, tuần tự thực thi các lệnh trong chương trình lưu trữ trong bộ nhớ, xử lý các đầu vào và xuất kết quả hoặc điều khiển cho các phần giao diện đầu ra như cuộn dây, mô tơ Tín hiệu điều khiển được thực hiện theo hai cách.

Tín hiệu ra, hay còn gọi là phần giao diện đầu ra, là kết quả của quá trình xử lý trong hệ thống điều khiển Tín hiệu ngõ vào được chuyển đổi thành các mức tín hiệu vật lý phù hợp, chẳng hạn như đóng mở rơle hoặc chuyển đổi tuyến tính từ số sang tương tự.

Trong các bộ điều khiển nối cứng, các thành phần như rơle, contactor, công tắc và động cơ được kết nối cố định, xác định toàn bộ chức năng điều khiển theo sơ đồ thiết kế Việc thay đổi hệ thống yêu cầu phải nối lại dây, dẫn đến tốn nhiều thời gian và chi phí, đặc biệt là với hệ thống phức tạp, làm giảm hiệu quả hoạt động.

Trong ngành công nghiệp, nhu cầu tự động hóa sản xuất ngày càng gia tăng do sự ứng dụng công nghệ khoa học kỹ thuật Điều này yêu cầu hệ thống điều khiển phải đáp ứng đầy đủ các tiêu chí kỹ thuật cần thiết.

Hệ thống điều khiển hiệu quả cần sử dụng bộ vi xử lý và bộ điều khiển lập trình, đồng thời hỗ trợ điều khiển thông qua các cổng giao tiếp với máy tính.

Bộ điều khiển logic khả lập trình (PLC) là thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình PLC có chương trình điều khiển giúp nó trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật toán và số liệu, đồng thời trao đổi thông tin hiệu quả với môi trường xung quanh.

Các chương trình điều khiển được xác định là chuỗi tuần tự, trong đó các tiếp điểm và cảm biến được sử dụng để kết hợp với các hàm logic và thuật toán Chúng có vai trò quan trọng trong việc điều khiển tác động đến các cuộn dây điều hành Trong suốt quá trình hoạt động, toàn bộ chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ và được truy xuất khi cần thiết.

Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển, cần lắp lại mạch và thay đổi phần tử mới đối với hệ thống điều khiển bằng Rơle điện Ngược lại, với hệ điều khiển lập trình có nhớ, chỉ cần thay đổi chương trình soạn thảo mà không cần thay đổi mạch.

Việc phát triển hệ thống điều khiển lập trình đang dần thay thế hệ thống điều khiển bằng rơle trong các quy trình sản xuất Khi thiết kế một hệ thống điều khiển hiện đại, các kỹ sư cần cân nhắc và lựa chọn giữa các hệ thống điều khiển lập trình phổ biến hơn so với hệ thống điều khiển bằng rơle, nhờ vào những lợi ích vượt trội mà chúng mang lại.

Hệ thống điều khiển lập trình mang lại sự linh hoạt trong việc thay đổi cấu hình máy móc sản xuất, dễ dàng mở rộng khi có nhu cầu So với hệ thống điều khiển cũ như rơle và contactor, hệ thống này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn kinh tế hơn Đặc biệt, khi hệ thống sản xuất mở rộng trong tương lai, chỉ cần điều chỉnh chương trình mà không cần thay đổi hay loại bỏ dây nối giữa các thiết bị và hệ thống điều khiển.

ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU SỐ CỦA PLC

Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm

Timer

Counter

So sánh

Mã bài: MĐ22-01 Để thực hiện tự động hóa sản xuất hiệu quả, không chỉ cần máy móc cơ khí và dây chuyền sản xuất, mà còn cần các bộ điều khiển để quản lý hoạt động của chúng Trong số các loại bộ điều khiển, điều khiển lập trình là giải pháp tối ưu đáp ứng yêu cầu này.

Trong bối cảnh ứng dụng công nghệ khoa học vào sản xuất công nghiệp, nhu cầu tự động hóa ngày càng cao yêu cầu kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng hiệu quả Mục tiêu chính là tăng năng suất lao động thông qua việc nâng cao mức độ tự động hóa các quá trình và thiết bị sản xuất, từ đó tăng sản lượng, cải thiện chất lượng và độ chính xác của sản phẩm.

Tự động hóa trong sản xuất thay thế một phần hoặc toàn bộ thao tác của công nhân thông qua hệ thống điều khiển Những hệ thống này đảm bảo quá trình sản xuất diễn ra với độ tin cậy và ổn định cao, giảm thiểu sự can thiệp của người vận hành Để đạt được điều này, hệ thống điều khiển cần có khả năng khởi động, kiểm soát, xử lý và dừng quy trình theo yêu cầu, đồng thời đo đếm các giá trị cần thiết để đảm bảo sản phẩm đầu ra đạt chất lượng mong muốn.

Giao tiếp ngõ vào, hay còn gọi là input communication, có chức năng chuyển đổi các đại lượng vật lý đầu vào từ cảm biến, nút nhấn, hoặc điện trở đo sức căng thành tín hiệu số ON/OFF (digital) hoặc tín hiệu liên tục (analog) Tín hiệu này sau đó được cung cấp cho khối xử lý trung tâm (CPU) để thực hiện các tác vụ cần thiết.

CPU là khối xử lý trung tâm thay thế người vận hành, thực hiện các thao tác cần thiết để đảm bảo quá trình hoạt động Nó nhận thông tin tín hiệu vào hệ thống điều khiển, tuần tự thực thi các lệnh trong chương trình lưu trữ trong bộ nhớ, xử lý đầu vào và đưa ra kết quả xuất hoặc điều khiển cho các thiết bị đầu ra như cuộn dây, mô tơ Tín hiệu điều khiển được thực hiện theo hai cách khác nhau.

Tín hiệu ra, hay còn gọi là phần giao diện đầu ra, là kết quả của quá trình xử lý trong hệ thống điều khiển Tín hiệu ngõ vào được chuyển đổi thành các mức tín hiệu vật lý phù hợp bên ngoài, như việc đóng mở rơle hoặc chuyển đổi giữa tín hiệu số và tương tự.

Trong các bộ điều khiển nối cứng, các thành phần như rơle, contactor, công tắc, đèn báo và động cơ được kết nối cố định Chức năng điều khiển và cách thực hiện chương trình phụ thuộc vào sơ đồ thiết kế của các kết nối này Việc thay đổi hệ thống yêu cầu phải nối lại dây, điều này làm tốn thời gian và chi phí, đặc biệt là đối với các hệ thống phức tạp, dẫn đến hiệu quả không cao.

Trong ngành công nghiệp, nhu cầu tự động hóa sản xuất ngày càng tăng do sự ứng dụng công nghệ khoa học kỹ thuật Điều này yêu cầu kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn và yêu cầu cần thiết.

Hệ thống điều khiển cần sử dụng bộ vi xử lý và bộ điều khiển lập trình để đáp ứng các yêu cầu Điều khiển được thực hiện thông qua các cổng giao tiếp với máy tính.

Bộ điều khiển logic khả lập trình (PLC) là thiết bị linh hoạt cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình Với khả năng thay đổi dễ dàng về thuật toán và số liệu, PLC trở thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn, đồng thời hỗ trợ việc trao đổi thông tin với môi trường xung quanh.

Các chương trình điều khiển được xác định là chuỗi tuần tự sử dụng tiếp điểm và cảm biến để kết hợp với các hàm logic, thuật toán và giá trị đầu ra nhằm điều khiển các cuộn dây điều hành Trong suốt quá trình hoạt động, toàn bộ chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ và được truy xuất khi cần thiết.

Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển, hệ thống điều khiển bằng Rơle điện yêu cầu lắp lại mạch và thay thế phần tử mới Ngược lại, đối với hệ điều khiển lập trình có nhớ, chỉ cần điều chỉnh chương trình soạn thảo để thực hiện sự thay đổi này.

Việc phát triển hệ thống điều khiển lập trình đang dần thay thế hệ thống điều khiển bằng rơ le trong sản xuất Khi thiết kế hệ thống điều khiển hiện đại, kỹ sư cần cân nhắc và lựa chọn giữa các hệ thống điều khiển lập trình, vì chúng mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với rơ le.

Hệ thống điều khiển lập trình cho phép dễ dàng thay đổi cấu hình máy móc sản xuất trong tương lai khi có nhu cầu mở rộng Đặc điểm nổi bật của hệ thống này là tính linh hoạt, đáp ứng tốt các yêu cầu sản xuất mới, đồng thời vượt trội về mặt kinh tế và thời gian so với hệ thống điều khiển cũ như rơle và contactor Với hệ thống điều khiển lập trình, doanh nghiệp không cần thay đổi hay loại bỏ hệ thống dây nối hiện tại, mà chỉ cần điều chỉnh chương trình cho phù hợp với điều kiện sản xuất mới.

CÁC MẠCH ĐIỀU KHIỂN ỨNG DỤNG DÙNG PLC

Cách kết nối dây

Mã bài: MĐ22-01 Để thực hiện tự động hóa sản xuất hiệu quả, ngoài máy móc cơ khí và dây chuyền sản xuất, việc sử dụng các bộ điều khiển lập trình là rất cần thiết Những bộ điều khiển này giúp quản lý và điều phối hoạt động của các thiết bị, đảm bảo quy trình sản xuất diễn ra suôn sẻ và đáp ứng yêu cầu của ngành công nghiệp.

Trong bối cảnh ứng dụng công nghệ khoa học vào sản xuất công nghiệp, nhu cầu tự động hóa ngày càng gia tăng Kỹ thuật điều khiển cần phải đáp ứng những yêu cầu này nhằm nâng cao năng suất lao động Mục tiêu chính là tăng cường mức độ tự động hóa trong các quy trình và thiết bị sản xuất, từ đó tăng sản lượng, cải thiện chất lượng và độ chính xác của sản phẩm.

Tự động hóa trong sản xuất thay thế các thao tác vật lý của công nhân bằng hệ thống điều khiển, giúp quá trình sản xuất diễn ra với độ tin cậy và ổn định cao mà không cần nhiều sự can thiệp của người vận hành Hệ thống điều khiển này có khả năng khởi động, kiểm soát, xử lý và dừng quy trình theo yêu cầu, đồng thời đo đếm các giá trị đã được xác định để đạt được kết quả mong muốn cho sản phẩm đầu ra.

Giao tiếp ngõ vào, hay còn gọi là Input Communication, có chức năng chuyển đổi các đại lượng vật lý đầu vào từ cảm biến, nút nhấn, hoặc điện trở đo sức căng thành tín hiệu số ON/OFF (digital) hoặc tín hiệu liên tục (analog) Tín hiệu này sau đó được cung cấp cho khối xử lý trung tâm (CPU) để thực hiện các tác vụ cần thiết.

CPU là khối xử lý trung tâm thay thế người vận hành, thực hiện các thao tác cần thiết để đảm bảo quá trình hoạt động Nó nhận thông tin tín hiệu vào hệ thống điều khiển, tuần tự thực thi các lệnh trong chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ, xử lý các đầu vào và cung cấp kết quả xuất hoặc điều khiển cho các thiết bị đầu ra như cuộn dây và mô tơ Tín hiệu điều khiển được thực hiện theo hai cách.

Tín hiệu ra, hay còn gọi là phần giao diện đầu ra, là kết quả của quá trình xử lý trong hệ thống điều khiển Tín hiệu ngõ vào được chuyển đổi thành các mức tín hiệu vật lý phù hợp, như việc đóng mở rơle hoặc biến đổi tín hiệu từ số sang tương tự.

Trong các bộ điều khiển nối cứng, các thành phần như rơ le, contactor, công tắc và động cơ được kết nối cố định, xác định toàn bộ chức năng điều khiển qua sơ đồ thiết kế Việc thay đổi hệ thống yêu cầu nối lại dây, gây tốn thời gian và chi phí, đặc biệt đối với hệ thống phức tạp, dẫn đến hiệu quả không cao.

Trong ngành công nghiệp, nhu cầu tự động hóa sản xuất ngày càng gia tăng do sự ứng dụng các công nghệ khoa học kỹ thuật Điều này đặt ra yêu cầu cao đối với kỹ thuật điều khiển, cần phải đáp ứng đầy đủ các tiêu chí và yêu cầu hiện đại.

Hệ thống điều khiển hiện đại cần sử dụng bộ vi xử lý và bộ điều khiển lập trình để đáp ứng hiệu quả các yêu cầu Việc điều khiển thông qua các cổng giao tiếp với máy tính cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.

Bộ điều khiển logic khả lập trình (PLC) là thiết bị linh hoạt cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình Chương trình điều khiển của PLC giúp nó trở thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật toán, số liệu và trao đổi thông tin với môi trường xung quanh.

Các chương trình điều khiển được định nghĩa là các chuỗi tuần tự sử dụng tiếp điểm và cảm biến để kết hợp với hàm logic, thuật toán và giá trị xuất, nhằm điều khiển các cuộn dây điều hành Trong suốt quá trình hoạt động, toàn bộ chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ và được truy xuất khi cần thiết.

Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển, cần lắp lại mạch và thay thế phần tử mới trong hệ thống điều khiển bằng Rơle điện Ngược lại, với hệ điều khiển lập trình có nhớ, chỉ cần chỉnh sửa chương trình soạn thảo là đủ.

Việc phát triển hệ thống điều khiển lập trình đang dần thay thế hệ thống điều khiển bằng rơ le trong sản xuất Khi thiết kế hệ thống điều khiển hiện đại, kỹ sư cần cân nhắc và lựa chọn giữa các hệ thống điều khiển lập trình, bởi chúng mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với hệ thống điều khiển bằng rơ le.

Hệ thống điều khiển lập trình mang lại khả năng thay đổi dễ dàng cho cấu hình máy móc sản xuất trong tương lai, đáp ứng nhu cầu mở rộng sản xuất Nó không chỉ phù hợp với các yêu cầu hiện tại mà còn vượt trội về mặt kinh tế và thời gian so với các hệ thống điều khiển cũ như rơle và contactor Đặc biệt, hệ thống này cho phép mở rộng mà không cần thay đổi hay loại bỏ hệ thống dây nối, chỉ cần điều chỉnh chương trình để phù hợp với điều kiện sản xuất mới.

Tiêu đề	Giáo Trình PLC Cơ Bản
Tác giả	Lê Hữu Nghĩa
Trường học	Cao đẳng nghề Cần Thơ
Chuyên ngành	Cơ điện tử
Thể loại	sách giáo trình
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Cần Thơ

Định dạng
Số trang	66
Dung lượng	4,1 MB