1. Trang chủ
  2. » Kỹ Thuật - Công Nghệ

Giáo trình plc cơ bản (nghề Điện công nghiệp cao Đẳng)

168 0 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 168
Dung lượng 4,33 MB

Nội dung

Ngày nay, việc sử dụng PLC trong các nhà máy, xí nghiệp hay dân dụng đã trởnên phổ biến, vì thế việc tìm hiểu và sử dụng PLC là một bộ điều khiển lập trình khôngthể thiếu đối với sinh vi

Trang 1

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: PLC CƠ BẢN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số 943/QĐ-TCĐGL ngày 25 tháng 10 năm 2022

của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Gia Lai

Gia Lai, năm 2022

Trang 3

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình PLC cơ bản ứng dụng cho nghề Điện công nghiệp cung cấp cho ngườihọc những kiến thức cơ bản về lập trình và lắp đặt mạch điều khiển trong lĩnh vực điệncông nghiệp, trên cơ sở đó có được những hiểu biết cần thiết để lắp đặt vận hành, bảoquản và sữa chữa các thiết bị điện Đây là mô đun chuyên ngành cơ bản làm nền tảng đểhọc viên học tập mô đun PLC nâng cao, ngoài ra mô đun này cũng nhằm cung cấp chongười học khả năng phân tích, lựa chọn và thiết kế một số mạch tự động điều khiển trongnhà máy, xí nghiệp

Trên cơ sở phân tích nêu trên, tài liệu được biên soạn bao gồm các nội dung sau:Bài 1: Giới thiệu chung về PLC S7-200

Bài 2: Lập trình, điều khiển sử dụng các lệnh cơ bản

Bài 3: Lập trình, điều khiển sử dụng Timer và Counter

Bài 4: Lập trình, điều khiển mô hình thang máy xây dựng

Bài 5: Lập trình, điều khiển mô hình hệ thống trộn sơn

Bài 6: Lập trình, điều khiển mô hình hệ thống đóng hộp táo

Bài 7: Giới thiệu bộ điều khiển lập trình cỡ nhỏ

Bài 8: Lập trình LOGO! điều khiển động cơ KĐB 3 pha mở máy trực tiếp

Bài 9: Lập trình LOGO! điều khiển hệ thống bơm nước lên bể chứa

Bài 10: Lập trình LOGO! điều khiển hệ thống băng tải theo trình tự

Bài 11: Lập trình LOGO! điều khiển hệ thống cửa tự động

Bài 12: Lập trình LOGO! điều khiển hệ thống chiếu sáng theo giờ

Tài liệu bao gồm những vấn đề cơ bản và cần thiết nhất cho người đọc nhằm bổsung kiến thức và rèn luyện kỹ năng nghề, được biên soạn dựa trên cơ sở kinh nghiệmgiảng dạy của nhiều giáo viên trong trường

Trong quá trình biên soạn không thể tránh khỏi những sai sót, kính mong độc giảđóng góp ý kiến để tài liệu được hoàn thiện hơn./

Gia Lai, ngày 25 tháng 10 năm 2022

Biên soạnHuỳnh Ngọc Thuận

Trang 4

MỤC LỤC

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN 1

LỜI GIỚI THIỆU 2

MỤC LỤC 3

Bài 1 Giới thiệu chung về PLC S7-200 8

1.1 Giới thiệu chung về PLC và bài toán điều khiển 8

1.1.1 Khái quát chung về PLC 8

1.1.2 So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thông thường khác 8

1.1.3 Các ứng dụng của PLC trong thực tế 10

1.2 Cấu trúc bộ điều khiển lập trình PLC S7-200 10

1.2.1 Địa chỉ các ngõ vào/ra 12

1.2.2 Cấu trúc bộ nhớ của PLC 14

1.3 Cài đặt và sử dụng phần mềm STEP 7 – MicroWin 15

1.3.1 Kiến thức liên quan 15

1.3.2 Trình tự thực hiện 22

1.3.3 Thực hành 23

Bài 2 Lập trình, điều khiển sử dụng các lệnh cơ bản 24

2.1 Các lệnh liên kết cơ bản 24

2.2 Các tiếp điểm đặc biệt 25

2.3 Lệnh Set và Reset trong PLC 26

2.4 Phương pháp kết nối PLC và các thiết bị ngoại vi 27

2.4.1 Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngoại vi 27

2.4.2 Phương pháp kiểm tra việc kết nối dây bằng phần mềm 35

2.5 Lập trình, điều khiển động cơ KĐB 3 pha khởi động trực tiếp, quay một chiều 37

2.5.1 Kiến thức liên quan 37

2.5.2 Trình tự thực hiện 41

2.5.3 Thực hành 43

2.6 Lập trình, điều khiển động cơ KĐB 3 pha khởi động trực tiếp, đảo chiều quay gián tiếp 45

2.6.1 Kiến thức liên quan 45

2.6.2 Trình tự thực hiện 46

2.6.3 Thực hành 48

Bài 3 Lập trình, điều khiển sử dụng Timer và Counter 50

3.1 Lập trình, điều khiển sử dụng Timer 50

3.1.1 Các loại Timer trong PLC 50

Trang 5

3.1.2 Lập trình, điều khiển ứng dụng Timer 55

3.2 Lập trình, điều khiển động cơ KĐB 3 pha khởi động sao làm việc tam giác 57

3.2.1 Kiến thức liên quan 57

3.2.2 Trình tự thực hiện 58

3.2.3 Thực hành 61

3.2.4 Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập 62

3.2.5 Ghi nhớ 62

3.3 Lập trình, điều khiển sử dụng bộ đếm Counter 62

3.3.1 Các loại Counter trong PLC 62

3.3.2 Lập trình, điều khiển ứng dụng Counter 67

3.4 Lập trình, điều khiển hệ thống băng tải đếm sản phẩm 69

3.4.1 Kiến thức liên quan 69

3.4.2 Trình tự thực hiện 70

3.4.3 Thực hành 74

3.4.4 Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập 74

3.4.5 Ghi nhớ 74

Bài 4 Lập trình, điều khiển mô hình thang máy xây dựng 76

4.1 Phân tích yêu cầu điều khiển và gán địa chỉ 76

4.2 Lắp đặt và nối dây 77

4.3 Lập trình điều khiển 79

4.4 Vận hành và kiểm tra 83

Bài 5 Lập trình, điều khiển mô hình hệ thống trộn sơn 85

5.1 Phân tích yêu cầu điều khiển và gán địa chỉ 85

5.2 Lắp đặt và nối dây 86

5.3 Lập trình điều khiển 88

5.4 Vận hành và kiểm tra 91

Bài 6 Lập trình, điều khiển mô hình hệ thống đóng hộp táo 94

6.1 Phân tích yêu cầu điều khiển và gán địa chỉ 94

6.2 Lắp đặt và nối dây 95

6.3 Lập trình điều khiển 97

6.4 Vận hành và kiểm tra 101

BÀI 7 Giới thiệu bộ điều khiển lập trình cỡ nhỏ 103

1.1 Tổng quát 103

1.2 Các ứng dụng trong công nghiệp và trong dân dụng 103

Trang 6

1.3 Ưu điểm và nhược điểm so với PLC 104

1.4 Khảo sát bộ điều khiển lập trình loại nhỏ LOGO! của hãng SIEMENS 105

1.5 Sử dụng các chức năng cơ bản của LOGO! 113

1.6 Sử dụng các chức năng đặc biệt của LOGO! 126

Bài 8: Lập trình LOGO! điều khiển động cơ KĐB 3 pha mở máy trực tiếp………

2.1 Phân tích yêu cầu điều khiển và gán địa chỉ 134

2.2 Đấu nối LOGO! Với thiết bị ngoại vi 135

2.3 Viết chương trình điều khiển và lập trình trực tiếp trên LOGO! 136

2.4 Kiểm tra và vận hành 137

Bài 9: Lập trình LOGO! điều khiển hệ thống bơm nước lên bể chứa………… …141

3.1 Phân tích yêu cầu điều khiển và gán địa chỉ 140

3.2 Đấu nối LOGO! Với thiết bị ngoại vi 141

3.3 Viết chương trình điều khiển và lập trình trực tiếp trên LOGO! 142

3.4 Kiểm tra và vận hành 145

Bài 10: Lập trình LOGO! điều khiển hệ thống băng tải theo trình tự ………

4.1 Phân tích yêu cầu điều khiển và gán địa chỉ 147

4.2 Đấu nối LOGO! Với thiết bị ngoại vi 148

4.3 Viết chương trình điều khiển và lập trình trực tiếp trên LOGO! 149

4.4 Kiểm tra và vận hành 151

Bài 11: Lập trình LOGO! điều khiển hệ thống cửa tự động………… ………… 155

5.1 Phân tích yêu cầu điều khiển và gán địa chỉ 154

5.2 Đấu nối LOGO! Với thiết bị ngoại vi 155

5.3 Viết chương trình điều khiển và lập trình trực tiếp trên LOGO! 157

5.4 Kiểm tra và vận hành 158

Bài 12: Lập trình LOGO! điều khiển hệ thống chiếu sáng theo giờ ………

6.1 Phân tích yêu cầu điều khiển và gán địa chỉ 161

6.2 Đấu nối LOGO! Với thiết bị ngoại vi 162

6.3 Viết chương trình điều khiển và lập trình trực tiếp trên LOGO! 163

6.4 Kiểm tra và vận hành 165

Tài liệu tham khảo ………168

Trang 7

GIÁO TRÌNH MÔ ĐUNTên mô đun: PLC cơ bản

Mã mô đun: MĐ 21

Thời gian thực hiện mô đun: 75 giờ (LT: 24; TH: 45; KT: 06)

Vị trí, tính chất của mô đun:

- Vị trí: mô đun này được giảng dạy sau khi học xong các môn đun: kỹ thuật lắp đặt điện,máy điện; trang bị điện

- Tính chất: là mô đun chuyên ngành nghề Điện công nghiệp, trang bị cho sinh viên kiếnthức và kỹ năng cơ bản về PLC S7-200 và Logo Siemens

Mục tiêu mô đun:

+ Kết nối được bộ điều khiển và thiết bị ngoại vi

+ Chạy mô phỏng trên máy tính với phần mềm chuyên dụng

+ Thực hiện được các ứng dụng cơ bản trong dân dụng và công nghiệp

+ Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác, tư duy khoa học và sáng tạo

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm:

Thực hiện công việc cẩn thận đúng thời gian quy định, quản lý dụng cụ thiết bị của nhómcẩn thận tránh hư hỏng mất mát, giữ gìn vệ sinh nơi thực hành, phòng tránh và biết cách

xử lý được các tình huống sự cố xảy ra

Nội dung của mô đun:

Số

Tên các bài trong mô đun

Thời gian (giờ)

Thựchành, thínghiệm,thảo luận,bài tập

Kiểm tra

1 Bài 1: Giới thiệu chung về PLCS7-200 4 2 2 0

2 Bài 2: Lập trình, điều khiển sửdụng các lệnh cơ bản 4 2 2 0

3 Bài 3: Lập trình, điều khiển sửdụng Timer và Counter 8 3 5 0

4 Bài 4: Lập trình, điều khiển môhình thang máy xây dựng 4 2 2 0

Trang 8

5 Bài 5: Lập trình, điều khiển môhình hệ thống trộn sơn 8 2 6 0

6 Bài 6: Lập trình, điều khiển môhình hệ thống đóng hộp sản phẩm 8 2 4 2

7 Bài 7: Giới thiệu bộ điều khiểnlập trình cỡ nhỏ LOGO! 8 3 5 0

8 Bài 8: Lập trình LOGO! điềukhiển động cơ KĐB 3 pha mở

11 Bài 11: Lập trình LOGO! điềukhiển hệ thống cửa tự động 8 2 6 0

12 Bài 12: Lập trình LOGO! điềukhiển hệ thống chiếu sáng theo

Trang 9

BÀI 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC S7-200

Mã bài: MĐ 21 – 01Thời gian: 04 giờ (LT: 02; TH: 02; KT: 0)Giới thiệu:

PLC là bộ điều khiển lập trình (Programable Logic Controller) là loại thiết bị chophép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển thông qua các ngôn ngữ lập trình Vớichương trình điều khiển của PLC đã tạo cho nó trở thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn,

dễ dàng thay đổi thuật toán, các số liệu và trao đổi thông tin với môi trường xung quanh

Ngày nay, việc sử dụng PLC trong các nhà máy, xí nghiệp hay dân dụng đã trởnên phổ biến, vì thế việc tìm hiểu và sử dụng PLC là một bộ điều khiển lập trình khôngthể thiếu đối với sinh viên ngành Điện công nghiệp, đặc biệt là những sinh viên yêu thíchlĩnh vực tự động hóa

Mục tiêu:

Sau khi học xong bài này, học sinh có khả năng:

- Trình bày được khái niệm và đặc điểm của PLC;

- Phân tích được các dạng bài toán điều khiển và giải bài toán điều khiển;

- Trình bày được các ưu điểm của điều khiển lập trình so với các loại điều khiểnkhác và các ứng dụng của chúng trong thực tế;

- Trình bày được cấu trúc và nhiệm vụ các khối chức năng của PLC;

- Cài đặt, sử dụng được phần mềm STEP 7 – MicroWin 4.0;

- Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư duy sáng tạo và khoa học

Nội dung:

1.1 Giới thiệu chung về PLC và bài toán điều khiển

1.1.1 Khái quát chung về PLC

PLC là bộ điều khiển lập trình (Programable Logic Controller) là loại thiết bị chophép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển thông qua các ngôn ngữ lập trình Vớichương trình điều khiển của PLC đã tạo cho nó trở thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn,

dễ dàng thay đổi thuật toán, các số liệu và trao đổi thông tin với môi trường xung quanh.1.1.2 So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thông thường khác

Hiện nay, các hệ thống điều khiển bằng PLC đang dần dần thay thế cho các hệthống điều khiển bằng Relay, Contactor thông thường Ta hãy thử so sánh ưu khuyếtđiểm của hai hệ thống trên:

Hệ thống điều khiển thông thường:

- Thô kệch do có quá nhiều dây dẫn và relay trên bảng điều khiển

- Tốn khá nhiều thời gian cho việc thiết kế, lắp đặt

- Tốc độ hoạt động chậm

- Công suất tiêu thụ lớn

- Mỗi lần muốn thay đổi chương trình thì phải lắp đặt lại toàn bộ, tốn nhiều thờigian

-Khó bảo quản và sửa đổi

Hệ thống điều khiển bằng PLC:

- Những dây kết nối trong hệ thống giảm được 80% nên nhỏ gọn hơn

Trang 10

- Công suất tiêu thụ ít hơn.

- Sự thay đổi các ngõ vào, ra và điều khiển hệ thống trở nên dễ dàng hơn nhờ phầnmềm điều khiển bằng máy tính

- Tốc độ hoạt động của hệ thống nhanh hơn

- Bảo trì và bảo quản dễ dàng hơn

- Độ bền và độ tin cậy vận hành cao

- Giá thành của hệ thống giảm khi số tiếp điểm tăng

- Có thiết bị chống nhiễu

- Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu

- Dễ lập trình và có thể lập trình trên máy tính, thích hợp cho việc thực hiện cáclệnh tuần tự của nó

- Các module rời cho phép thay thế hoặc thêm vào khi cần thiết

Do những lý do trên PLC thể hiện rõ ưu điểm của nó so với thiết bị điều khiểnthông thường khác PLC còn có khả năng thêm vào hay thay đổi các lệnh tùy theo yêucầu của công nghệ Khi đó ta chỉ cần thay đổi chương trình của nó, điều này nói lên tínhnăng điều khiển khá linh động của PLC Ta có thể so sánh PLC với các hệ thống khácqua bảng tóm tắt sau:

Lập trình vàlắp đặt đơngiảnKhả năng điều

Tốt-các đun đượctiêu chuẩnhoáTheo bảng so sánh, PLC có những đặc điểm về phần cứng và phần mềm làm cho

mô-nó trở thành bộ điều khiển công nghiệp được sử dụng rộng rãi

Trang 11

1.1.3 Các ứng dụng của PLC trong thực tế

Do những đặc điểm nổi bật của PLC trong điều khiển, nên ngày nay nó được sửdụng rất rộng rãi trong các giải pháp tự động hoá trong công nghiệp ở rất nhiều lãnh vực:

- Điều khiển thang máy, thiết bị nâng, hạ hàng

- Điều khiển các quy trình sản xuất: đóng gói bao bì, xi măng, bia…v.v

- Tự động hoá các hệ thống dịch vụ: trạm xăng, trạm rửa xe ôtô, máy bơm nước,máy bán nước tự động…v.v

- Tự động hoá các máy công cụ: lò sấy, xi mạ…v.v

Tuy nhiên không phải bất cứ hệ thống điều khiển nào cũng sử dụng PLC mà tùyvào yêu cầu cụ thể và so sánh về yếu tố kinh tế mà ta chọn phương án điều khiển thíchhợp

1.2 Cấu trúc bộ điều khiển lập trình PLC S7-200

Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Controller), là loạithiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngônngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng mạch số Như vậy, vớichương trình điều khiển này, PLC trở thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổithuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với các PLC kháchoặc với máy tính) Toàn bộ chương trình điều khiển được lưu nhớ trong bộ nhớ củaPLC dưới dạng các khối chương trình (khối OB, FC hoặc FB) và được thực hiện lặp theochu kỳ của vòng quét (Scan)

Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải cóchức năng như một máy tính, nghiã là phải có bộ vi xử lý (CPU), một bộ điều hành, bộnhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu… PLC còn phải có các cổng vào/ ra để giaotiếp được các đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh

Bên cạnh đó, nhằm phục vụ bài toán điều khiển số, PLC còn cần phải có thêm cáckhối chức năng đặc biệt khác như: bộ đếm (Counter), bộ thời gian (Timer) …và nhữngkhối hàm chuyên dụng

Thiết bị logic khả trình được lắp đặt sẵn thành bộ Trước tiên chúng chưa có mộtnhiệm vụ nào cả Tất cả các cổng logic cơ bản, chức năng nhớ, timer, counter v.v đượcnhà chế tạo tích hợp trong chúng và được kết nối với nhau bằng chương trình cho mộtnhiệm vụ điều khiển cụ thể nào đó Có nhiều thiết bị điều khiển và được phân biệt vớinhau qua các chức năng sau:

Trang 12

Các thiết bị điều khiển lớn thì được lắp thành các modul riêng Đối với các thiết bịđiều khiển nhỏ, chúng được lắp đặt chung trong một bộ Các bộ điều khiển này có sốlượng ngõ vào/ra cho trước cố định.

Thiết bị điều khiển được cung cấp tín hiệu bởi các tín hiệu từ các cảm biến ở bộphận ngõ vào của thiết bị tự động Tín hiệu này được xử lý tiếp tục thông qua chươngtrình điều khiển đặt trong bộ nhớ chương trình Kết quả xử lý được đưa ra bộ phận ngõ racủa thiết bị tự động để đến đối tượng điều khiển hay khâu điều khiển ở dạng tín hiệu

Thông tin xử lý trong PLC được lưu trữ trong bộ nhớ của nó Mỗi phần tử vi mạchnhớ có thể chứa 1 bit dữ liệu Bit dữ liệu (Data Binary Digital) là một chữ số nhị phân,chỉ có thể là một trong hai giá trị là 1 hoặc 0 Tuy nhiên các vi mạch nhớ thường được tổchức thành các nhóm để có thể chứa 8 bit dữ liệu Mỗi chuỗi 8 bit dữ liệu được gọi làmột byte Mỗi mạch nhớ là một byte (byte nhớ), được xác nhận bởi một con số gọi là địachỉ (address) Byte nhớ đầu tiên có địa chỉ 0 Dữ liệu chứa trong byte nhớ gọi là nội dung

Địa chỉ của một byte nhớ là cố định và mỗi byte nhớ trong PLC có một địa chỉriêng của nó Địa chỉ của byte nhớ khác nhau sẽ khác nhau, nội dung chứa trong một bytenhớ là đại lượng có thể thay đổi được Nội dung byte nhớ chính là dữ liệu được lưu trữtức thời trong bộ nhớ

Để lưu giữ một dữ liệu mà một byte nhớ không thể chứa hết được thì PLC chophép một cặp 2 byte nhớ cạnh nhau được xem xét như là một đơn vị nhớ và được gọi làmột từ đơn (Word) Địa chỉ thấp hơn trong 2 byte nhớ được dùng làm địa chỉ của từ đơn

Trong trường hợp dữ liệu cần được lưu trữ mà một từ đơn không thể chứa hếtđược, PLC cho phép ghép 4 byte liền nhau được xem xét là một đơn vị nhớ và được gọi

là từ kép (Double Word) Địa chỉ thấp nhất trong 4 byte nhớ này là địa chỉ của từ kép

Trong PLC bộ xử lý trung tâm có thể thực hiện một số thao tác như:

- Đọc nội dung các vùng nhớ (bit, byte, word, double word)

- Ghi dữ liệu vào vùng nhớ (bit, byte, word, double word)

Trong thao tác đọc, nội dung ban đầu của vùng nhớ không thay đổi mà chỉ lấy bảnsao của dữ liệu để xử lý

Trong thao tác ghi, dữ liệu được ghi vào trở thành nội dung của vùng nhớ và dữliệu ban đầu bị mất đi

Có hai loại bộ nhớ trong CPU của PLC:

- RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ có thể đọc và ghi

- ROM (Read Only Memory): Bộ nhớ chỉ đọc

Bộ nhớ RAM:

Có một số lượng các ô nhớ xác định Mỗi ô nhớ có 1 dung lượng nhớ cố định và

nó chỉ tiếp nhận một lượng thông tin nhất định Các ô nhớ được ký hiệu bằng các địa chỉriêng của nó Bộ nhớnày chứa các chương trình được sửa đổi hoặc các dữ liệu, kết quảtạm thời trong quá trình tính toán, lập trình

Đặc điểm của bộ nhớ RAM là nội dung chứa trong các ô nhớ của nó bị mất đi khimất nguồn điện

Bộ nhớ ROM:

Trang 13

Chứa các thông tin không có khả năng xoá hoặc không thể thay đổi được, đượcnhà sản xuất sử dụng chứa các chương trình hê thống Chương trình trong bộ nhớ ROM

có nhiệm vụ:

- Điều khiển và kiểm tra các chức năng hoạt động của CPU (hệ điều hành)

- Dịch ngôn ngữ lập trình thành ngôn ngữ máy

- Khi bị mất nguồn điện, bộ nhớ ROM vẫn giữ nguyên nội dung của nó và khôngbao giờ bị mất

Bộ xử lý trung tâm:

Bộ xử lý trung tâm (CPU – Central Processing Unit) điều khiển và quản lý tất cảcác hoạt động bên trong PLC Việc trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và khối vào/rađược thực hiện thông qua hệ thống Bus dưới sự điều khiển của CPU Một mạch dao độngthạch anh cung cấp xung clock tần số chuẩn cho CPU, thường là 1 hay 8 MHz, tùy thuộcvào bộ xử lý sử dụng Tần số xung clock xác định tốc độ hoạt động của PLC và đượcdùng để thực hiện sự đồng bộ cho tất cả phần tử trong hệ thống

Bit nhớ (memory bit):

Các memory bit là các phần tử nhớ, mà hệ điều hành ghi nhớ trạng thái tín hiệu

M: Chỉ ô nhớ trong miền các biến cờ có kích thước là 1 bit

MB: Chỉ ô nhớ trong miền các biến cờ có kích thước là 1 byte (8 bit)

Trang 14

MW: Chỉ ô nhớ trong miền các biến cờ có kích thước là 2 byte (16 bit).

MD: Chỉ ô nhớ trong miền các biến cờ có kích thước là 4 byte (32 bit)

I: Chỉ ô nhớ có kích thước là 1 bit trong miền bộ đệm ngõ vào số

IB: Chỉ ô nhớ có kích thước là 1 byte trong miền bộ đệm ngõ vào số

IW: Chỉ ô nhớ kích thước là 2 byte (1 từ) trong miền bộ đệm ngõ vào số

ID: Chỉ ô nhớ kích thước là 4 byte (2 từ) trong miền bộ đệm ngõ vào số

Q: Chỉ ô nhớ có kích thước là 1 bit trong miền bộ đệm ngõ ra số

QB: Chỉ ô nhớ có kích thước là 1 byte trong miền bộ đệm ngõ ra số

QW: Chỉ ô nhớ có kích thước là 2 byte trong miền bộ đệm ngõ ra số

QD: Chỉ ô nhớ có kích thước là 4 byte trong miền bộ đệm ngõ ra số

T: Chỉ ô nhớ trong miền nhớ của bộ thời gian (Timer)

C: Chỉ ô nhớ trong miền nhớ của bộ đếm (counter)

PIB: Chỉ ô nhớ có kích thước là 1 byte thuộc vùng Peripheral Input, thường là địachỉ cổng vào của các mô đun tương tự

PIW:Chỉ ô nhớ có kích thước là 2 byte thuộc vùng Peripheral Input, thường là địachỉ cổng vào của các mô đun tương tự

PID: Chỉ ô nhớ có kích thước là 4 byte thuộc vùng Peripheral Input, thường là địachỉ cổng vào của các mô đun tương tự

PQB: Chỉ ô nhớ có kích thước là 1 byte thuộc vùng Peripheral Output, thường làđịa chỉ cổng ra của các mô đun tương tự

PQW: Chỉ ô nhớ có kích thước là 2 byte thuộc vùng Peripheral Output, thường làđịa chỉ cổng ra của các mô đun tương tự

PQD: Chỉ ô nhớ có kích thước là 4 byte thuộc vùng Peripheral Output, thường làđịa chỉ cổng ra của các mô đun tương tự

PQB: Chỉ ô nhớ có kích thước là 1 byte thuộc vùng Peripheral Output, thường làđịa chỉ cổng ra của các mô đun tương tự

DBX: Chỉ ô nhớ có kích thước là 1 bit trong khối dữ liệu DB, được mở bằng lệnhOPN DB (Open Data Block)

DBB: Chỉ ô nhớ có kích thước là 1 byte trong khối dữ liệu DB, được mở bằnglệnh OPN DB (Open Data Block)

DBW: Chỉ ô nhớ có kích thước là 2 byte trong khối dữ liệu DB, được mở bằnglệnh OPN DB (Open Data Block)

DBD: Chỉ ô nhớ có kích thước là 4 byte trong khối dữ liệu DB, được mở bằnglệnh OPN DB (Open Data Block)

DBx.DBX: Chỉ trực tiếp ô nhớ có kích thước là 1 bit trong khối dữ liệu DBx, với

Trang 15

DIX: Chỉ ô nhớ có kích thước là 1 bit trong khối dữ liệu DB, được mở bằng lệnhOPN DI (Open instance data block).

DIB: Chỉ ô nhớ có kích thước là 1 byte trong khối dữ liệu DB, được mở bằng lệnhOPN DI (Open instance data block)

DIW: Chỉ ô nhớ có kích thước là 2 byte trong khối dữ liệu DB, được mở bằnglệnh OPN DI (Open instance data block)

DID: Chỉ ô nhớ có kích thước là 4 byte trong khối dữ liệu DB, được mở bằng lệnhOPN DI (Open instance data block)

Phần số chỉ địa chỉ của byte hoặc bit trong miền nhớ đã xác định:

Nếu ô nhớ đã được xác định thông qua phần chữ là có kích thước 1 bit thì phần số sẽ làđịa chỉ của byte và số thứ tự của bit trong byte đó, được tách với nhau bằng dấu chấm Vídụ:

I 0.0: Chỉ bit 0 của byte 0 trong miền nhớ bộ đệm ngõ vào số PII

Q 4.1: Chỉ bit 1 của byte 4 của miền nhớ bộ đệm ngõ ra số PIQ

M 10.5: Chỉ bit 5 của byte 10 trong miền các bi ến cờ M

Trong trường hợp ô nhớ đã được xác định là byte, từ hoặc từ kép thì phần số sẽ là địa chỉcủa byte đầu tiên trong mảng byte của ô nhớ đó

Ví dụ: DIB 15: Chỉ ô nhớ có kích thước 1 byte (byte 15) trong khối DB đã được mởbằng lệnh OPN DI

DIW 18: Chỉ ô nhớ có kích thước 1 từ gồm 2 byte 18 và 19 trong khối DB đã được

mở bằng lệnh OPN DB

DB2.DBW15: Chỉ ô nhớ có kích thước 2 byte 15 và 16 trong khối dữ liệu DB2

M 105: Chỉ ô nhớ có kích thước 2 từ gồm 4 byte 105, 106, 107, 108 trong miềnnhớ các biến cờ M

1.2.2 Cấu trúc bộ nhớ của PLC

Bộ nhớ của S7 – 200 được chia làm 3 vùng: vùng nhớ chương trình, vùng nhớ dữliệu và vùng nhớ thông số Vùng nhớ chương trình, vùng nhớ thông số và một phần vùngnhớ dữ liệu được chứa trong ROM điện EEPROM Đối với CPU cho phép cắm thêmkhối nhớ mở rộng để chứa chương trình mà không cần đến thiết bị lập trình Phần sauđây mô tả chi tiết về các vùng nhớ

Vùng nhớ chương trình

Vùng nhớ chương trình chứa cácb chỉ thị điều khiển vi xử lý để thực hiện yêu cầuđiều khiển, chương trình ứng dụng sau khi soạn thảo được nạp vào ROM và vẫn tồn tạikhi mất điện

Vùng nhớ thông số

Gồm các ô nhớ chứa các thông số cài đặt, mật khẩu, địa chỉ thiết bị điều khiển vàcác thông tin về các vùng trống có thể sử dụng Nội dung của vùng nhớ này được chứatrong ROM giống như vùng như chương trình

Vùng nhớ dữ liệu

Vùng nhớ dữ liệu là nơi làm việc, vùng này gồm các địa chỉ để lưu trữ các phéptính, lưu trữ tạm thời các kết quả trung gian, và chứa các hằng số được sử dụng trong cácchỉ dẫn hoặc các thông số điều chỉnh khác Ngoài ra trong vùng này còn có các phần tử

Trang 16

và đối tượng như: Bộ định thời, bộ đếm, các bộ đếm tốc độ cao và các ngõ vào/ra analog.Một phần tử của vùng nhớ dữ liệu được chứa trong ROM, vì vậy các hằng số cũng nhưcác thông tin khác vẫn được duy trì khi mất địên giống như trong vùng nhớ chương trình.Một phần khác được chứa trong RAM, nội dung trong RAM cũng được duy trì trongkhoảng thời gian nhất định khi mất điện bằng một điện dung có độ rỉ thấp.

Vùng dữ liệu gồm các ô biến, vùng đệm của các ngõ vào/ra, vùng nhớ trong vàvùng nhớ đặc biệt Phạm vi của vùng nhớ rất linh hoạt và cho phép đọc cũng như ghi trêntoàn bộ vùng nhớ, ngoại trừ một vài ô nhớ đặc biệt chỉ cho phép đọc, các dạng dữ liệucho phép trong vùng là: Bit, byte, word hoặc double word

1.3 Cài đặt và sử dụng phần mềm STEP 7 – MicroWin

1.3.1 Kiến thức liên quan

Những yêu cầu đối với máy tính

STEP 7-Micro/WIN là một phần mềm lập trình cho họ PLC S7-200 Hiện phiênbản đang được sử dụng là STEP 7-Micro/Win V4.0 Service Pack 9

Máy tính cá nhân PC, muốn cài đặt được phần mềm STEP 7-micro/WIN phải thỏamãn những yêu cầu sau đây:

- Microsoft Windows 2000 Service Pack 3 hoặc cao hơn, Windows XP Home,hoặc Windows XP Professional

Để truyền thông với S7-200, ta cần một trong các phần cứng sau:

- PC/PPI Cable kết nối CPU S7-200 với PC qua cổng USB

- PC/PPI Cable kết nối CPU S7-200 với PC qua cổng RS232 (COM1 hoặc COM2)

Trang 17

- CP card (Communications processor) và cáp MPI (multipoint interface).

- EM241 modem

- CP243-1 hoặc CP243-1 IT Ethernet

Cài đặt và các lỗi thường gặp khi cài đặt phần mềm STEP 7 – MicroWin

Thực hiện theo các bước sau:

1 Đóng tất cả các ứng dụng

2 Chèn đĩa CD STEP 7-Micro/Win vào ổ đĩa CD-Rom Chương trình sẽ được tựđộng cài đặt Ta cũng có thể khởi động chương trình cài đặt bằng cách nhấp đúp chuộtvào file “Setup.exe|” trên CD

3 Sau đó sẽ nhận được dần dần từng bước các chỉ dẫn thao tác tiếp theo trên mànhình và hoàn thành công việc cài đặt

4 Khi cài đặt xong, hộp thoại “set PG/PC Interface” tự động xuất hiện Kích

“Cancel” để kết thúc

5 Ta cần khởi động lại máy để hoàn tất việc cài đặt

Sau khi đã cài đặt xong có thể bắt đầu soạn thảo chương trình nhờ phần mềm STEP Micro/WIN bằng cách nhấp đúp chuột vào biểu tượng STEP 7 MicroWIN trên màn hình

7-Chú ý: Khi cài đặt phiên phản STEP 7-Micro/WIN V4.0 Sevice Pack 9 thì trướctiên ta cần phải uninstall phiên bản cũ và sau đó mới cài đặt được phiên bản này Sau khidownload ta nhấp đúp chuột vào file STEP7- MicroWIN_V40_SP9.exe và thực hiện theocác bước sau:

Bước 1: Uninstall phiên bản STEP 7-Micro/WIN V4.0 bằng công cụ “controlpanel” trong Window (menu Start > settings > control panel > add or remove program)

Bước 2: Khởi động lại máy tính

Bước 3: Cài đặt STEP 7-Micro/WIN V4.0 Service Pack (SP9) bằng cách nhấp đúpchuột vào file STEP7-MicroWIN_V40_SP9.exe

Các thanh công cụ của phần mềm STEP 7 – MicroWin

Mở màn hình soạn thảo chương trình

Để mở STEP 7 Micro/WIN, nhấp đúp chuột vào biểu tượng STEP 7- Micro/WIN

trên màn hình desktop, hoặc chọn Start > SIMATIC > STEP 7 MicroWINV4.0 Giao diện màn hình có dạng

Thanh chức năng

Cây lệnh

Vùng soạn thảo Thanh công cụ

Trang 18

Vùng soạn thảo chương trình

Vùng soạn thảo chương trình chứa chương trình và bảng khai báo biến cục bộ củakhối chương trình đang được mở Chương trình con (viết tắt là SUB) và chương trìnhngắt (viết tắt là INT) xuất hiện ở cuối cửa sổ soạn thảo chương trình Tùy thuộc vào việcnhấp chuột ở mục nào mà cửa sổ màn hình soạn thảo chương trình tương ứng sẽ đượcmở

Cây lệnh

Cây lệnh hiển thị tất cả các đối tượng của dự án và các lệnh để viết chương trìnhđiều khiển Có thể sử dụng phương pháp “drag and drop” (kéo và thả) từng lệnh riêng từcửa sổ cây lệnh vào chương trình, hay nhấp đúp chuột vào một lệnh mà muốn chèn nóvào vị trí con trỏ ở màn hình soạn thảo chương trình

Tên gợi nhớ Địa chỉ tuyệt đối Chú thích

* Status Chart:

Bảng trạng thái (Status chart) cho phép người dùng giám sát trạng thái các ngõvào và thay đổi trạng thái từng ngõ ra Sử dụng bảng trạng thái để kiểm tra nối dây phầncứng và xem nội dung các vùng nhớ

Trong đó:

+ Cột Address: Cho phép nhập địa chỉ các biến hay vùng nhớ

Trang 19

+ Cột Format: Cho phép chọn dạng dữ liệu của địa chỉ

+ Cột Current Value: Hiển thị giá trị hiện hành của địa chỉ

+ Cột New Value: Cho phép thay đổi trạng thái ngõ ra hay nội dung vùng nhớ

- Retentive Ranges: Chọn các vùng nhớ và địa chỉ sẽ có thuộc tính retentive

- Output Tables: Cho phép thiết lập cấu hình trạng thái ON và OFF củamỗi ngõ ra số khi CPU chuyển từ trạng thái Run sang Stop

- Input filter: Cho phép chọn thời gian trễ cho một vài ngõ vào hoặc tất cảngõ vào số (từ 0.2ms đến 12.8 ms) Mục đích là giúp chống nhiễu ở việc nối dây ngõ vào

- Pulse Catch Bits: Cho phép thiết lập một ngõ vào để bắt lấy sự chuyểnđổi trạng thái tín hiệu rất nhanh Ngay khi có chuyển đổi, giá trị ngõ vào sẽ được chốtcho đến khi được đọc bởi chu kỳ quét của PLC

- Background Time: Cho phép thiết lập lượng thời gian PLC sẽ dành chocác hoạt động nền trong chế độ RUN Đặc điểm này được sử dụng chủ yếu để điều khiểnảnh hưởng của chu kỳ quét khi xử lý trạng thái và trong hoạt động soạn thảo runtime

- EM Confuguration: Các module intelligent và địa chỉ cấu hình tương ứngđược định nghĩa trong dự án Thường thì STEP 7-Micro/WIN wizard đặt các địa chỉ này

- Configure LED: LED SF/DIAG (System Fault/Diagnostic) có thể đượcchọn sáng khi thực hiện chức năng cưỡng bức (Force) hoặc xảy ra lỗi vào/ra (I/O)

- Increase Memory: Tăng bộ nhớ chương trình bằng cách không cho soạnthảo ở chế độ RUN Đối với bộ nhớ Dữ liệu thì không thể

- Password: Cho phép đặt mật khẩu để bảo vệ chương trình

* Cross Reference:

Bảng tham chiếu cho biết những địa chỉ vùng nhớ nào (Byte, bit, word hayDWord, timer, counter…) đã sử dụng và ví trí (location) trong chương trình cũng nhưchức năng của chúng

Trang 20

Một ví dụ bảng cross reference được cho ở hình 6.2 Tại cột Element, nhắp đúpvào địa chỉ nào thì trình soạn thảo sẽ mở cho chúng ta cửa sổ chương trình có chứa địachỉ tương ứng Việc này giúp cho chúng ta dễ dàng kiểm tra hay thay đổi địa chỉ khi cónhu cầu.

* Communication: và Set PG/PC

Các biểu tượng này khi kích hoạt sẽ mở ra hộp thoại cho phép chúng ta cài đặt cácgiao tiếp với máy tính như: chọn cổng giao tiếp, địa chỉ CPU, tốc độ truyền Đây làbước cần thực hiện khi bắt đầu giao tiếp giữa PLC với máy tính

Thanh công cụ (Toolbar) trong STEP7-Micro/WIN

Trong phần mềm có đặt sẵn nhiều công cụ giúp người lập trình dễ dàngtrong việc

Trang 21

sử dụng Các công cụ có ý nghĩa như sau:

New Project (File menu): Khởi động một dự án mới

Open Project (File menu): Mở một dự án tồn tại

Save Project (File menu): Lưu dự án

Print (File menu): In chương trình và tài liệu dự án

Print Preview (File menu): Xem trước khi in

Cut (Edit menu): Cắt phần chọn và đưa vào clipboard

Copy (Edit menu): Copy phần được chọn vào clipboard

Paste (Edit menu): Dán nội dung clipboard vào cửa sổ được kích hoạt

Undo (Edit menu): Khôi phục lại phần bị xóa trước

Compile (PLC menu): Biên dịch cửa sổ được kích hoạt (Program Block hoặcData Block)

Compile All (PLC menu): Biên dịch tất cả các phần tử dự án (Program Block,Data Block, and System Block)

Upload (File menu): Lấy (Upload) các phần tử dự án từ PLC vào màn hìnhsoạn thảo chương trình

Download (File menu): Nạp (download) các phần tử dự án từ

STEP7-MicroWin vào PLC

Option (Tools menu): Truy cập menu Options

RUN (PLC menu): Đặt PLC ở chế độ RUN

STOP (PLC menu): Đặt PLC ở chế độ STOP

Program Status (Debug menu): ON/OFF trạng thái chương trình trong PLC.Pause Program Status (Debug menu): Dừng ON/OFF trạng thái chương trìnhtrong PLC

Chart Status (Debug menu): ON/OFF hiển thị trạng thái dữ liệu trong bảngStatus chart

Trend View (View menu): ON/OFF xem trạng thái dữ liệu trong PLC ở

dạng đồ thị

Pause Trend View: Dừng việc vẽ đồ thị dữ liệu

Trang 22

Single Read (Debug menu): Sử dụng Single Read để cập nhật một lần tất cảcác giá trị trong bảng Status Chart.

Write All (Debug menu): Ghi tất cả các giá trị ở cột New Value trong bảngStatus Chart vào PLC

Force (Debug menu): Cưỡng bức dữ liệu PLC

Unforce For (Debug menu): Gỡ bỏ cưỡng bức dữ liệu PLC

Unforce All (Debug menu): Gỡ bỏ tất cả các cưỡng bức trong bảng StatusChart

Read All Forced (Debug menu): Đọc tất cả các giá trị cưỡng bức trongStatus Chart

Tạo một dự án STEP 7-Micro/WIN

Tạo dự án mới

Để tạo một dự án mới trong STEP 7-Micro/Win, chọn menu File > New hoặcbiểu tượng trong toolbar để mở hộp thoại "New" cho phép tạo mới một dự án(project)

Trong thanh chức năng, bấm vào biểu tượng , hoặc vào menu View >Component > Program Editor để mở màn hình soạn thảo chương trình

Cũng trong menu View, ta có thể chọn ngôn ngữ lập trình là STL, Ladder hayFBD theo mong muốn

Để soạn thảo bảng ký hiệu cho các địa chỉ ta bấm vào biểu tượng trongthanh chức năng, hoặc vào menu View > Component > symbol Table Sau đó có thểđặt ký hiệu cho các địa chỉ như trình bày ở mục 6.4.1.3 Phần chi tiết sẽ được trình bàytrong chương phép toán nhị phân

Lưu dự án

Trang 23

Để lưu dự án, nhấp chuột vào biểu tượng , hoặc vào menu File > Save Cửa

sổ màn hình xuất hiện như hình 6.6 Chọn thư mục cần chứa dự án, đặt tên dự án vànhấp chuột vào thẻ Save để lưu dự án

Tên dự án Thư mục chứa dự án

Mở một dự án

Để mở một dự án đang có sẵn, nhấp chuột vào biểu tượng , hoặc vào menuFile > Open Cửa sổ màn hình xuất hiện như hình Chọn thư mục chứa chương trìnhcần mở, chọn tên dự án và sau đó nhấp chuột vào thẻ Open

Bước 1: Mở chương trình Step7 Microwin

Nhấn vào biểu tượng của chương trình Step7 Microwin

Bước 2: Tạo một chương trình mới

Chọn “New” để mở một chương trình mới

Bước 3: Lưu chương trình với tên

Chọn “Save” và lưu chương trình với tên Vidu1 tại thư mục thích hợp

Bước 4: Kết nối PC-PLC

Trên phần mềm Step7 Microwin, kết nối PC với PLC

Bước 5: Tải chương trình

Tải chương trình từ PC đến PLC

Trang 24

- Đảm bảo thực hiện đầy đủ các bước thực hiện, lập bảng gán địa chỉ chính xác.

Câu hỏi ôn tập

1 Hãy nêu ưu điểm của PLC so với các thiết bị điều khiển khác

2 Hãy nêu một số ứng dụng thực tê của PLC

3 Hãy nêu các bước thực hiện tạo và lưu một chương trình mới tên “Vidu1” vào máytính, sau đó tải chương trình từ máy tính đến PLC

Trang 25

BÀI 2 LẬP TRÌNH, ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG CÁC LỆNH CƠ BẢN

Mã bài: MĐ 21 – 02Thời gian: 4 giờ (LT: 02; TH: 02; KT: 0)Giới thiệu:

Lập trình, điều khiển sử dụng các lệnh cơ bản là một trong những bước đầu tiêngiúp người học làm quen với việc lập trình sử dụng PLC, việc nắm rõ phương pháp kếthợp các lệnh cơ bản sẽ giúp người học có các phương pháp lập trình linh hoạt và dễ dànghơn

Mục tiêu:

- Trình bày được các lệnh cơ bản của PLC;

- Kết nối được PLC và các thiết bị ngoại vi;

- Trình bày được nguyên lý làm việc của các loại cảm biến và kết nối được cáccảm biến với PLC;

- Ứng dụng linh hoạt các lệnh cơ bản trong các bài toán thực tế;

- Rèn luyện tính cẩn thận, tinh thần làm việc theo nhóm cho học sinh, sáng tạotrong công việc

Q0.3 Q0.2 Q0.1 Q0.0

PLC

M

I0.3 I0.2 I0.1 I0.0

Hình: Liên kết AND: a) Sơ đồ mạch điện, b) Nối dây với ngõ vào/ra PLC

+ Lập bảng ký hiệu mô tả tên và địa chỉ của biến (soạn thảo bằng cách mở mụcSymbol Table trong phần mềm soạn thảo):

+ Chương trình:

Trang 26

Phép toán OR

Phép toán OR sẽ được sử dụng khi trạng thái của một trong hai (hoặc nhiều) tínhiệu thỏa mãn điều kiện của yêu cầu điều khiển thì sẽ thực hiện một nhiệm vụ điều khiểnnào đó

Ví dụ: Có 2 công tắc S3 và S4 đều là thường hở Hãy viết chương trình sao chonếu một trong 2 công tắc đóng lại thì đèn H2 sẽ sáng Đèn tắt khi cả 2 công tắc đều mở

S3 S4

24V

L

Q0.3 Q0.2 Q0.1 Q0.0

PLC

M

I0.3 I0.2 I0.1 I0.0

Hình: Liên kết OR: a) Sơ đồ mạch điện, b) Nối dây với ngõ vào/ra PLC,

+ Lập bảng ký hiệu mô tả tên và địa chỉ của biến (soạn thảo bằng cách mở mụcSymbol Table trong phần mềm soạn thảo):

+ Chương trình:

2.2 Các tiếp điểm đặc biệt

Các bit nhớ SM (Special memory bits) cung cấp nhiều chức năng trạng thái vàđiều khiển, cũng như cung cấp thông tin truyền thông giữa S7-200 và chương trình Cácbit nhớ đặc biệt có thể được sử dụng ở dạng bits, bytes, words và double words Trongphần này chỉ trình bày các bit trạng thái của SMB0

SMB0 chứa tám bit trạng thái và được cập nhật ở mỗi chu kỳ quét của S7-200.Đây là các bit nhớ chỉ đọc

SM0.0 Bit luôn luôn có trạng thái 1

SM0.1 Bit có trạng thái 1 ở vòng quét đầu tiên của chương trình

SM0.2 Bit báo dữ liệu bị thất lạc (0: dữ liệu còn đủ, 1: dữ liệu bị thất lạc)

Trang 27

SM0.3 Bit báo PLC được đóng nguồn (1: ở vòng quét đầu tiên, 0: ở các vòng

quét còn lại)

SM0.4 Bit tạo ra xung có chu kỳ 1 phút (0: trong 30s đầu, 1 trong 30s sau)

SM0.5 Bit tao xung có chu kỳ 1s (tần số 1 Hz) (0: trong 0,5s đầu; 1 trong 0,5 s

sau)

SM0.6 Bit lên 1 ở một vòng quét và xuống 0 ở vòng quét tiếp theo Nó

được sử dụng để làm ngõ vào của bộ đếm vòng quét

SM0.7 Bit báo vị trí của công tắc chọn chế độ làm việc của PLC (0:

TERM, 1: RUN)

2.3 Lệnh Set và Reset trong PLC

Trong sơ đồ hình thang, các cuộn dây ra sẽ ở trạng thái đặt (bằng 1) hoặc xoá(bằng 0) phụ thuộc vào các quan hệ logic điều khiển dòng tín hiệu Khi có dòng chảy đếncuộn dây, một ngõ ra hoặc nhiều ngõ ra sẽ được đặt cũng như xoá bởi các lệnh này

Trong bảng liệt kê lệnh, các giá trị này sẽ truyền giá trị của đỉnh ngăn xếp đến cácngõ ra tương ứng Khi đỉnh ngăn xếp bằng 1 thì các ngõ ra sẽ được đặt cũng như xoá bởicác lệnh set và reset (phạm vi cho phép từ 1 đến 255 ngõ ra) Nội dung ngăn không bịthay đổi bởi những lệnh này Trong cả hai dạng sơ đồ hình thang và liệt kê chỉ thị đềucho phép khả năng truy xuất trực tiếp ngõ ra Giá trị ngõ ra trong toán hạng được ghiđồng thời vào bộ đệm và các ngõ ra vật lý, khác với các lệnh gián tiếp, giá trị này chỉđược ghi vào bộ đệm

Mô tả lệnh S (Set) và R (Reset) bằng LAD

Mô tả lệnh S (Set) và R (Reset) bằng STL

Trang 28

Ví dụ: Mô tả việc thực hiện lệnh S (Set) và R (Reset) trong LAD và STL

2.4 Phương pháp kết nối PLC và các thiết bị ngoại vi

2.4.1 Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngoại vi

Việc kết nối dây giữa PLC với ngoại vi rất quan trọng Nó quyết định đến việcPLC có thể giao tiếp được với thiết bị lập trình (máy tính) cũng như hệ thống điều khiển

có thể hoạt động đúng theo yêu cầu được thiết kế hay không Ngoài ra việc nối dây cònliên quan đến an toàn cho PLC cũng như hệ thống điều khiển

Giới thiệu CPU 224 và cách kết nối với thiết bị ngoại vi

Sơ đồ bề mặt của bộ điều khiển lập trình S7-200 CPU 224 được cho như hình dưới

Hình: Bộ điều khiển lập trình S7-200 CPU 224

Trang 29

Để cho bộ điều khiển lập trình này hoạt động được thì người sử dụng phải kết nốiPLC với nguồn cung cấp và các ngõ vào ra của nó với thiết bị ngoại vi Muốn nạpchương trình vào CPU, người sử dụng phải soạn thảo chương trình bằng các thiết bị lậptrình hoặc máy tính với phần mềm tương ứng cho loại PLC đang sử dụng và có thể nạptrực tiếp vào CPU hoặc copy chương trình vào card nhớ để cắm vào rãnh cắm card nhớtrên CPU của PLC Thông thường khi lập trình cũng như khi kiểm tra hoạt động của PLCthì người lập trình thường kết nối trực tiếp thiết bị lập trình hoặc máy tính cá nhân vớiPLC Như vậy, để hệ thống điều khiển khiển bằng PLC hoạt động cũng như lập trình cho

nó, cần phải kết nối PLC với máy tính cũng như các ngõ vào ra với ngoại vi

Kết nối với máy tính

Đối với các thiết bị lập trình của hãng Siemens có các cổng giao tiếp PPI thì cóthể kết nối trực tiếp với PLC thông qua một sợi cáp Tuy nhiên đối với máy tính cá nhâncần thiết phải có cáp chuyển đổi PC/PPI Có 2 loại cáp chuyển đổi là cáp RS-232/PPIMulti-Master và cáp USB/PPI Multi-Master

* Cáp RS-232/PPI multi-master:

Hình dáng của cáp và công tắc chọn chế độ truyền được cho ở hình sau

Hình: Hình dáng cáp RS-232/PPI và các chuyển mạch trên cáp

Tùy theo tốc độ truyền giữa máy tính và CPU mà các công tắc 1,2,3 được để ở vịtrí thích hợp Thông thường đối với CPU 22x thì tốc độ truyền thường đặt là 9,6 KBaud(tức công tắc 123 được đặt theo thứ tự là 010)

Tùy theo truyền thông là 10 Bit hay 11 Bit mà công tắc 7 được đặt ở vị trí thíchhợp Khi kết nối bình thường với máy tính thì công tắc 7 chọn ở chế độ truyền thông 11Bit (công tắc 7 đặt ở vị trí 0)

Công tắc 6 ở cáp RS-232/PPI Multi-Master được sử dụng để kết nối port truyềnthông RS-232 của một modem với S7-200 CPU Khi kết nối bình thường với máy tínhthì công tắc 6 được đặt ở vị trí data Comunications Equipment (DCE) (công tắc 6 ở vị trí

Trang 30

0) Khi kết nối cáp PC/PPI với một modem thì port RS-232 của cáp PC/PPI được đặt ở vịtrí Data Terminal Equipment (DTE) (công tắc 6 ở vị trí 1).

Công tắc 5 được sử dụng để đặt cáp RS-232/PPI Multi-Master thay thế cápPC/PPI hoặc hoạt động ở chế độ Freeport thì đặt ở chế độ PPI/Freeport (công tắc 5 ở vịtrí 0) Nếu kết nối bình thường là PPI (master) với phần mềm STEP 7 Micro/Win 3.2SP4 hoặc cao hơn thì đặt ở chế độ PPI (công tắc 5 ở vị trí 1)

Sơ đồ nối cáp RS-232/PPI Multi-Master giữa máy tính và CPU S7-200 với tốc độtruyền 9,6 Kbaud được cho như hình sau

Hình: Kết nối máy tính với CPU S7-200 RS-232/PPI Multi-Master

Nối nguồn cung cấp cho CPU

Tùy theo loại và họ PLC mà các CPU có thể là khối riêng hoặc có đặt sẵn các ngõvào và ra cũng như một số chức năng đặc biệt khác Hầu hết các PLC họ S7-200 đượcnhà sản xuất lắp đặt các khâu vào, khâu ra và CPU trong cùng một vỏ hộp Nhưng nguồncung cấp cho các khâu này hoàn toàn độc lập nhau Nguồn cung cấp cho CPU của họ S7-

200 có thể là:

Trang 31

Xoay chiều: 20 29 VAC, f = 47 63 Hz;

85 264 VAC, f = 47 63 HzMột chiều: 20,4 28,8 VDC

a Cấp nguồn cho CPU 2xx loại DC/DC/DC; b Cấp nguồn cho CPU 2xx loạiAC/DC/RLY

Hình: Nối nguồn cung cấp cho CPU

Để có thể nhận biết việc cấp nguồn cho CPU, khối vào, khối ra số ta căn cứ vàocác chữ số đi kèm theo CPU Các mã số kèm theo CPU 2xx có thể có như sau:

• CPU 2xx DC/DC/DC: Nguồn cấp cho CPU là DC, nguồn cho ngõ vào là DC,nguồn cấp cho ngõ ra là DC

• CPU 2xx AC/DC/Relay: Nguồn cấp cho CPU là AC, nguồn cho ngõ vào là DC,ngõ ra là Relay có thể cấp nguồn là DC hoặc AC

Kết nối vào/ra số với ngoại vi

Các ngõ vào, ra của PLC cần thiết để điều khiển và giám sát quá trình điều khiển.Các ngõ vào và ra có thể được phân thành 2 loại cơ bản: số (Digital) và tương tự (analog).Hầu hết các ứng dụng sử dụng các ngõ vào/ra số Trong bài này chỉ đề cập đến việc kếtnối các ngõ vào/ra số với ngoại vi, còn đối với ngõ vào/ra tương tự sẽ trình bày ở chương

Kết nối các ngõ vào số với ngoại vi

Các ngõ vào số của PLC có thể được chế tạo là một khối riêng, hoặc kết hợp vớicác ngõ ra chung trong một khối hoặc được tích hợp trên khối CPU Trong trường hợpnào cũng vậy, các ngõ vào cũng phải được cung cấp nguồn riêng với cấp điện áp tùythuộc vào loại ngõ vào Cần lưu ý trong một khối ngõ vào cũng như các ngõ vào đượctích hợp sẵn trên CPU có thể có các nhóm được cung cấp nguồn độc lập nhau Vì vậy cầnlưu ý khi cấp nguồn cho các nhóm này Nguồn cung cấp cho các khối vào của họ S7-200

có thể là:

Xoay chiều: 15 35 VAC, f = 47 63 Hz; dòng cần thiết nhỏ nhất 4mA

Trang 32

79 135 VAC, f = 47 63 Hz; dòng cần thiết nhỏ nhất 4mAMột chiều: 15 30 VDC; dòng cần thiết nhỏ nhất 4mA

Sơ đồ mạch điện bên trong của một số ngõ vào được cho như hình

Hình: a) Mạch điện của 1 ngõ vào số sử dụng nguồn cung cấp DC

b) Mạch điện của 1 ngõ vào số sử dụng nguồn cung cấp AC

Tùy theo yêu cầu mà có thể quyết định sử dụng loại ngõ vào nào

- Ngõ vào AC yêu cầu cần phải có thời gian Ví dụ đối với điện áp có tần

số 50 Hz phải yêu cầu thời gian đến 1/50 giây mới nhận biết được

- Tín hiệu AC ít bị nhiễu hơn tín hiệu DC, vì vậy chúng thích hợp vớikhoảng cách lớn và môi trường nhiễu (từ)

- Nguồn AC kinh tế hơn

- Tín hiệu AC thường được sử dụng trong các thiết bị tự động hiện hữu.Đối với các ngõ vào số, khi kết nối với ngoại vi, ngoại trừ các trường hợp đặc biệtthì thông thường mỗi một ngõ vào được kết nối với một bộ tạo tín hiệu nhị phân như: nútnhấn, công tắc, cảm biến tiếp cận Hình bên dưới minh họa cách kết nối dây các ngõvào PLC với các bộ tạo tín hiệu nhị phân khác nhau

Cần lưu ý đến các loại cảm biến khi kết nối với các ngõ vào PLC

Trong ví dụ hình dưới có 3 ngõ vào, một là nút nhấn thường hở, hai là tiếp điểmcủa relay nhiệt, và ba là cảm biến tiếp cận với ngõ ra là relay Cả ba bộ tạo tín hiệu nàyđược cung cấp bởi một nguồn 24VDC Khi tiếp điểm hở hoặc cảm biến phát tín hiệu “0”thì không có điện áp tại các ngõ vào Nếu các tiếp điểm được đóng lại hoặc cảm biếnphát tín hiệu “1” thì ngõ vào được cấp điện

Trang 33

NPN V-

Hình: Kết nối ngõ vào với ngoại vi

a Nút nhấn và cảm biến có ngõ ra là relay nối với ngõ vào loại sinking

b Nút nhấn và cảm biến loại PNP nối với ngõ vào loại sinking

c Nút nhấn và cảm biến loại NPN nối với ngõ vào loại sourcing

Kết nối các ngõ ra số với ngoại vi

Các ngõ ra của PLC có thể được chế tạo là một khối riêng, hoặc kết hợp với cácngõ ra chung trong một khối hoặc được tích hợp trên khối CPU Trong trường hợp nàocũng vậy, các ngõ ra cũng phải được cung cấp nguồn riêng với cấp điện áp tùy thuộc vàoloại ngõ ra Cần lưu ý trong một khối ra cũng như các ngõ ra được tích hợp sẵn trên CPU

có thể có các nhóm được cung cấp nguồn độc lập nhau Vì vậy cần lưu ý khi cấp nguồncho các nhóm này Nguồn cung cấp cho các khối ra của họ S7-200 có thể là:

Xoay chiều: 20 264 VAC, f = 47 63 Hz;

Một chiều: 5 30 VDC đối với ngõ ra rơ le; 20.4 28.8 VDC đối với ngõ ratransistor;

Các khối ra tiêu chuẩn của PLC thường có 8 đến 32 ngõ ra theo cùng loại và códòng định mức khác nhau Ngõ ra có thể là rơ le, transistor hoặc triac Rơ le là ngõ ralinh hoạt nhất Chúng có thể là ngõ ra AC và DC Tuy nhiên đáp ứng của ngõ ra rơ lechậm, giá thành cao và bị hư hỏng sau vài triệu lần đóng cắt Còn ngõ ra transistor thì chỉ

sử dụng với nguồn cung cấp là DC và ngõ ra triac thì chỉ sử dụng được với nguồn AC.Tuy nhiên đáp ứng của các ngõ ra này nhanh hơn

Sơ đồ mạch điện bên trong của các ngõ ra được cho như hình dưới

Cần chú ý khi thiết kế hệ thống có cả hai loại ngõ ra AC và DC Nếu nguồn ACnối vào ngõ ra DC là transistor, thì chỉ có bán kỳ dương của chu kỳ điện áp được sử dụng

và do đó điện áp ra sẽ bị giảm Nếu nguồn DC được nối với ngõ ra AC là triac thì khi cótín hiệu cho ngõ ra, nó sẽ luôn luôn có điện cho dù có điều khiển tắt bằng PLC

Trang 34

Hình: Mạch điện bên trong của các loại ngõ ra khác nhau

a) Ngõ ra transistor; b) Ngõ ra relay; c) Ngõ ra triacĐối với các ngõ ra số, khi kết nối với ngoại vi, ngoại trừ các trường hợp đặc biệtthì thông thường mỗi một ngõ ra được kết nối với một đối tượng điều khiển nhận tín hiệunhị phân như: đèn báo, cuộn dây rơ le, chuông báo Hình minh họa cách kết nối dâycác ngõ ra PLC với các cơ cấu chấp hành Hình a bên dưới là một ví dụ cho các khối ra

sử dụng 24Vdc với mass chung Tiêu biểu cho loại này là ngõ ra transistor Trong ví dụnày các ngõ ra được kết nối với tải công suất nhỏ là đèn báo và cuộn dây relay Quan sátmạch kết nối này, đèn báo sử dụng nguồn cung cấp là 24Vdc Nếu ngõ ra 6 ở mức logic

“1” (24Vdc) thì dòng sẽ chảy từ ngõ ra 6 qua đèn H1 và xuống Mass (M), đèn sáng Nếungõ ra ở mức logic “0” (0V), thì đèn H1 tắt Nếu ngõ ra 4 ở mức logic “1” thì cuộn dây

rơ le có điện, làm tiếp điểm của nó đóng lại cung cấp điện 220 Vac cho động cơ

Hình b là một ví dụ ngõ ra relay sử dụng nguồn cấp là 24 Vdc, và hình c là ví dụngõ ra triac sử dụng nguồn xoay chiều 24 Vac

Một chú ý quan trọng khi kết nối các ngõ ra cần tra cứu sổ tay khối ngõ ra hiện có

để có được thông tin chính xác tránh được những sự cố đáng tiếc xảy ra Hình dưới là ví

dụ của CPU 214 với nguồn cung cấp DC, ngõ vào DC và ngõ ra DC được nối dây vớingoại vi (trích từ sổ tay S7-200 Programmable Controller System Manual) Ta nhận thấymỗi một nhóm ngõ vào cũng như một nhóm ngõ ra và CPU được cung cấp nguồn riêng

là 24 Vdc Ngoài ra trên khối CPU còn có nguồn phụ 24 Vdc (đến 280 mA) có thể được

sử dụng để cung cấp cho các cảm biến hoặc khối mở rộng

Trang 35

RELAY OUTPUTS

.0 1 2 3 4 5 6

2 L

K1 4

Hình: Kết nối dây ngõ ra PLC với cơ cấu chấp hành

Hình: Sơ đồ nối dây CPU 214 DC/DC/DC với nguồn và ngoại vi

Trang 36

Hình: Sơ đồ nối dây CPU 224 AC/DC/Relay với nguồn và ngoại vi2.4.2 Phương pháp kiểm tra việc kết nối dây bằng phần mềm

Một công việc quan trọng cho người lắp đặt và vận hành là biết được các kết nốicủa các ngõ vào/ra với ngoại vi có đúng hay không trước khi nạp chương trình điều khiểnvào CPU Hoặc khi một hệ thống đang hoạt động bình thường nhưng một sự cố hư hỏngxảy ra thì các phần ngoại vi nào bị hư và phát hiện nó bằng cách nào Các phần mềm chocác bộ điều khiển bằng PLC thường có trang bị thêm công cụ để kiểm tra việc kết nốidây ngõ vào/ra với ngọai vi Trong phần mềm Step 7 Micro/Win (phần mềm lập trìnhcho họ S7-200) có trang bị thêm phần này đó là mục Status Chart

Để sử dụng phần mềm tốt hơn hãy xem thêm chương “Phần mềm STEP Micro/Win và ngôn ngữ lập trình”

7-Status Chart

Chúng ta có thể sử dụng Status Chart để đọc, ghi hoặc cưỡng bức các biến trongchương trình theo mong muốn Để có thể mở Status Chart, ta nhấp đúp chuột vào biểutượng Status Chart trong cửa sổ Navigation Bar trên màn hình Step 7-Micro/Win32 hoặc vào mục View → Component → Status Chart

Giám sát và thay đổi biến với Status Chart

Bước 1: Ở ô đầu tiên trong cột Address ta nhập vào địa chỉ hay tên ký hiệu củamột biến trong chương trình ứng dụng mà muốn giám sát hoặc điều khiển, sau đó ấnENTER Lặp lại bước này cho tất cả các biến được thêm vào biểu đồ

Bước 2: Nếu biến là 1 Bit (ví dụ:I, Q, hoặc M), thì kiểu biến đặt ở cột Format làbit Nếu biến là một byte, word, hay double word thì chọn ở cột Format và nhấp đúpchuột để tìm kiểu biến mong muốn

Bước 3: Để xem giá trị hiện hành của các biến trong PLC trong biểu đồ, hãy nhấpchuột vào biểu tượng hoặc chọn Debug → Chart Status Để chụp được một giá trịcủa các biến tại thời điểm nhấp chuột sử dụng Debug → Single Read hoặc nhấp chuộtvào biểu tượng

Trang 37

Bước 4: Để dừng việc giám sát thì nhấp chuột vào biểu tượng hoặc chọnDebug → Chart Status.

Bước 5: Để thay đổi giá trị của một biến hoặc nhiều biến, hãy nhập giá trị mới vàocột “New Value” cho các biến mong muốn và nhấp chuột vào biểu tượng hoặc chọnDebug → Write All để ghi tất cả các giá trị này vào các biến tương ứng trong CPU

Bỏ giá trị bị cưỡng bức được chọn cưỡng bức các biến được chọn

Đọc giá trị bị cưỡng bức trong CPU

Gỡ bỏ tất cả giá trị

đã cưỡng bức

Hình: Ví dụ về status chartCưỡng bức biến với Status Chart

Trong một số trường hợp cần thiết phải ép buộc một ngõ vào hoặc một ngõ rahoặc bất kỳ một biến nào đó trong chương trình theo một giá trị mong muốn cho phù hợpvới hòan cảnh họat động hiện tại của hệ thống hoặc để kiểm tra các lỗi xảy ra trong hệthống điều khiển, ta có thể sử dụng công cụ cưỡng bức biến (Force)

Để cưỡng bức biến trong Status Chart với một giá trị xác định, thực hiện các bướcsau:

Bước 1: Chọn một ô trong cột Address, vào địa chỉ hay hay tên của biến cầncưỡng bức

Bước 2: Nếu biến là 1 Bit (ví dụ:I0.0, Q0.1), thì kiểu biến ở cột Format luôn luôn

là bit Nếu biến là một byte, word, hay double word thì chọn ở cột Format và nhấp đúpchuột để tìm kiểu biến mong muốn

Bước 3: Để cưỡng bức biến với giá trị hiện hành, trước tiên hãy đọc giá trị hiệnhành trong PLC bằng cách nhấp chuột vào biểu tượng hoặc chọn Debug → ChartStatus Nhấp hoặc cuộn ô chứa giá trị hiện hành muốn cưỡng bức Nhấp chuột vào biểutượng hoặc chọn Debug → Force ở trên vị trí giá trị hiện hành để cưỡng bức biếngiá trị đó

Trang 38

Bước 4: Để cưỡng bức một giá trị mới cho một biến, nhập giá trị vào cột “NewValue” và nhấp chuột vào biểu tượng hoặc chọn Debug→ Force

Bước 5: Để xem giá trị hiện hành của tất cả các biến bị cưỡng bức, kích chuột vàobiểu tượng Read All Forced hoặc chọn Debug → Read All Forced

Bước 6: Để cho tất cả các biến trở lại trạng thái bình thường, hãy kích chuột vàobiểu tượng Unforce All hoặc chọn Debug → Unforce All Muốn gỡ bỏ cưỡng bứcmột biến, hãy chọn biến mong muốn và nhấp chuột vào biểu tượng hoặc chọn Debug

→ Unforce

ỨngdụngStatus Chart trong việckiểmtrakết nối dây trong S7-200

Sau khi kết nối dây ngọai vi với các ngõ vào/ra của PLC, việc kế tiếp là kiểm tralại kết nối dây này để phát hiện ra các lỗi kết nối Một công cụ hữu hiệu là sử dụng StatusChart Lưu ý khi kiểm tra kết nối dây:

Đối với ngõ vào:

- Các ngõ vào nào được nối với các tiếp điểm thường đóng hay tín hiệu có mứclogic “1” thì các ngõ vào có điện áp và đèn báo trạng thái các ngõ vào sáng Khi quan sáttrong status chart, ta sẽ nhận thấy các giá trị này có mức logic “1”

- Việc kiểm tra các ngõ vào nên thực hiện lần lượt cho từng ngõ vào theo bảng kếtnối dây vào/ra với ngoại vi Có nghĩa là mỗi lần ta chỉ thay đổi trạng thái của một bộ tạotín hiệu (nút nhấn, cảm biến, ) và quan sát trạng thái của ngõ vào được kết nối với nótrong status chart

- Ghi chép lại các kết nối bị sai và sữa chữa

Đối với ngõ ra:

- Ở trạng thái bình thường khi chưa có chương trình thì tất cả các ngõ ra của PLCđều ở mức logic “0” (không có điện áp) và đèn báo trạng thái các ngõ ra đều tắt

- Việc kiểm tra nối dây ngõ ra nên thực hiện lần lượt từng ngõ ra theo bảng kết nốidây bằng cách cho ngõ ra muốn kiểm tra lên mức lodic “1” trong status chart và quan sáttrạng thái của ngoại vi được kết nối tương ứng Nếu ngoại vi tương ứng có điện chứng tỏ

nó được kết nối đúng còn ngược lại kết nối sai

- Ghi chép lại các kết nối sai và sữa chữa

2.5 Lập trình, điều khiển động cơ KĐB 3 pha khởi động trực tiếp, quay một chiều

Yêu cầu điều khiển:

Điều khiển khởi động trực tiếp động cơ KĐB 3 pha là bài thực hành đầu tiênnhằm giúp sinh viên làm quen với việc lưu 1 bài tập, gán địa chỉ, lập trình trên PLC, tảichương trình từ PC đến PLC và nối dây

Nhấn nút Mở (M) động cơ hoạt động, nhấn Dừng (D) động cơ dừng hoạt động.Khi động cơ làm việc, nếu Rơle nhiệt tác động thì động cơ dừng, hệ thống ngừng hoạtđộng (nhấn M động cơ không hoạt động), đến khi Reset Rơle nhiệt hệ thống trở về trạngthái ban đầu (Nhấn M động cơ hoạt động)

2.5.1 Kiến thức liên quan

Trang 39

- Mạch Trang bị điện điều khiển khởi động trực tiếp động cơ KĐB 3 pha đượctrình bày ở hình dưới.

Hình: Mạch Động lực và Điều khiển khởi động trực tiếp ĐC KĐB 3P

- Sử dụng các tiếp điểm thường mở, thường đóng, cuộn hút tương ứng trong phầnmềm Step 7 MicroWin 4.0 để vẽ lại mạch điều khiển khởi động trực tiếp động cơ KĐB 3pha, chương trình điều khiển trên PLC sẽ có dạng như hình sau

Hình: Chương trình điều khiển trên PLC

- Rơle nhiệt (Overload Relay) là loại khí cụ điện tự động đóng cắt tiếp điểm nhờ

sự co dãn vì nhiệt của các thanh kim loại Rơle nhiệt thường dùng để bảo vệ quá tải chocác thiết bị điện Trong công nghiệp rơle nhiệt được lắp kèm với công tắc tơ

Trang 40

Hình: Chi tiết rơ le nhiệt

1- Núm điều chỉnh cấp độ bảo vệ (Ví dụ từ 4 – 6 Ampe)2- Nút nhấn thử (Test)

3 – Chỉ thị Trip

Ngày đăng: 09/12/2024, 19:49