bài giảng kỹ thuật lập trình plc lời giới thiệu

Trong các thiết bị tự động hóa ở các Xí nghiệp có một thiết bị vô c ùng quan trọng, quyết định tất cả hoạt động của hệ thống, quyết định to àn bộ công việc - ấy là bộ điều khiển.. Hiện n

Trang 1

Copyright  2007 by AUTOMANVN page 2 / 379 Tutorial

Tài liệu này được xây dựng để hỗ trợ sinh vi ên học tập, nghiên cứu Ngoài đối tượng sinh viên, mọi sự sao chép, sử dụng thông tin tr ên tài liệu, đề nghị liên hệ : plcroomvn@yahoo.com ho ặc số điện thoại 0974.858.101.

Lời mở đầu

Việt Nam đang bước vào kỹ nguyên Tự Động Hóa & Hiện Đại Hóa h òa mình cùng thế giới

để phát triển Việc Tự Động Hóa các thiết bị trong các công ty cũng nh ư trong các hộ gia đình là một thực tế không xa nữa m à người học phải đặt mục tiên học tập nghiên cứu sâu để

nhanh chóng thích hợp với môi trường khi rời ghế nhà trường làm việc thực tế Trong các thiết bị tự động hóa ở các Xí nghiệp có một thiết bị vô c ùng quan trọng, quyết định tất cả hoạt

động của hệ thống, quyết định to àn bộ công việc - ấy là bộ điều khiển Có rất nhiều loại bộ điều khiển : bằng relay, bằng mạch điện tử, mạch số, bằng vi điều khiển, bằng máy tính nhưng trong điều khiển công nghiệp th ường người ta sử dụng bộ điều khiển có khả năng lập

trình PLC Hiện nay, hầu hết các công ty, xí nghiệp đều có thiết bị n ày trong hệ thống điều khiển của mình Từ những yêu cầu nhỏ nhất như điều khiển trạm bơm, trạm cân, tủ ATS,

đến những ứng dụng trung b ình như điều khiển quản lý cả nh à máy và cả những ứng dụng

xuyên quốc gia Thiết bị PLC đều có thể đảm nhận thực hiện

Chính vì những ứng dụng to lớn rộng r ãi của chúng mà hiện nay có rất nhiều nơi định hướng

đào tạo chuyên sâu về môn này Đây cũng là một trong những điều đang gây nhiều tranh c ãi

trong việc định hướng giảng dạy môn PLC Một định h ướng cho rằng, việc giảng dạy PLC l à giảng dạy về việc sử dụng ngôn ngữ lập tr ình một số lệnh của thiết bị PLC nhỏ, nghi ên cứu chuyên sâu là việc giảng dạy các PLC to h ơn, lớn hơn Một định hướng khác lại cho rằng : giảng dạy PLC là chỉ cho người học về vị trí, cách sử dụng, lắp đặt,… để xây dựng ho àn chỉnh hệ thống điều khiển sử dụng PLC theo chuẩn chung, việc nghi ên cứu chuyên sâu là việc sử dụng những chức năng chuy ên sâu của thiết bị PLC đó như mạng, giao tiếp máy tính,

xử lý tín hiệu analog,… Định hướng này cho rằng, việc đào tạo chuyên sâu một PLC để

người học có khả năng nắm bắt đ ược khả năng của một thiết bị PLC của một hảng sản xuất, đối với các hãng khác đều thực hiện tương tự

Nói chung, cả hai định hướng đều có những lý d o trong định hướng và đều có những ưu khuyết điểm khác nhau Những ưu khuyết điểm này tùy thuộc vào đánh giá của cả người học

và khả năng của người dạy Tuy nhiên, tài liệu này được biên soạn và hướng dẫn nghiên cứu

theo định hướng thứ 2 với quan niệm rằng : việc nắm vững toàn bộ khả năng của một loại

PLC là nền tảng để cho người dùng nghiên cứu sử dụng các loại PLC khác Các loại PLC đều

có một chuẩn chung trong thiết kế n ên rất dể cho người sử dụng khi áp dụng kiến thức của mình về loại PLC này lên loại PLC khác, ngay cả đối với những loại lớn h ơn vì loại lớn hơn

Trang 2

Sau khi nghiên cứu chuyên sâu về một loại về phương pháp phân tích, phương pháp x ử lý,…

Đối với các loại PLC khác các bạn chỉ cần thực hiện t ương tự sau khi nghiên cứu tài liệu về

tập lệnh của chúng

Tập tài liệu được chia làm 3 phần :

1 Phần cơ bản : Hướng dẫn cách xây dựng, thiết kế, lập t ài liệu hệ thống theo chuẩn IEC-1131-3 trên cơ sở PLC S7-200

2 Phần chuyên sâu : Hướng dẫn việc sử dụng các chức năng : xử lý tín hiệu analog, lập trình PID, kết nối mạng, giao tiếp máy tính,…

3 Phần mở rộng : Giới thiệu các loại PLC khác nh ư : OMRON, Mitshubishi, Siemens (S7-300, S7-400), LG, …

4 Tài liệu mong muốn có được sự đóng góp của đồng nghiệp và thầy cô để hoàn chỉnh

hơn với mục tiêu góp phần đẩy nhanh tiến độ tự động hóa các nh à máy ở Việt Nam

K/s Trần Văn Thành

Trang 3

MỤC LỤC

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG PLC S7 -200.[2]

1 Tổng quan về hệ thống điều khiển sử dụng PLC S7 -200.[3]

a Giới thiệu một số hệ thống điều khiển th ường gặp [3]

b Cảm biến.[10]

c Thiết bị chấp hành.[36]

d Màn hình giao tiếp và phần mềm lập trình HMI [44]

e Thiết bị lập trình và phần mềm lập trình PLC[45]

f Thiết bị điều khiển PLC.[47]

2 Hệ thống điều khiển sử dụng PLC [53]

a Bộ điều khiển S7-200 : Họ CPU 21x và CPU 22x.[53]

b Các bước kết nối phần cứng [ 54]

c Kết nối ngõ vào/ra với thiết bị logic.[56]

d Kết nối ngõ vào/ra với thiết bị analog [58]

3 Kết nối một hệ thống sử dụng PLC [6 1]

4 Phần mềm STEP7-MicroWin và tập lệnh [65]

a Cài đặt [65]

b Giới thiệu [71]

c Lập trình dùng STEP7-MicroWin[74]

d Tập lệnh PLC S7-200.[79]

5 Một số kỹ thuật lập trình.[90]

6 Câu hỏi ôn[98]

THIẾT KẾ HỆ THỐNG (CƠ BẢN)[103]

1 Tổng quan hệ thống điều khiển [ 101]

2 Thiết kế hệ thống điều khiển PLC từ hệ thống sử dụng relay.[104]

a Phương pháp chuyển điều khiển từ relay sang PLC [104]

b Một số các trường hợp đặc biệt.[107]

c Bài tập.[110]

Trang 4

a Phân tích một yêu cầu điều khiển có tính tổ hợp [118]

b Bài tập [120]

4 Viết các chương trình điều khiển hệ thống tuần tự [126]

a Bit tuần tự [127]

b Sơ đồ trạng thái [140]

c Khối logic [143]

d Phương trình trạng thái [148]

e Biểu đồ tuyến thời gian [152]

g Bài tập [162]

h Lập tài liệu hệ thống điều khiển sử dụng PLC [173]

5 Tài liệu tham khảo

Tổng quan về hệ thống điều khiển sử dụng PLC.

Cảm biến và thiết bị chấp hành và các module I/O.

Xử lý tín hiệu số, analog v à các module thông minh khác.

Xây dựng giải thuật điều khiển v à phần mềm điều khiển hệ thống.

Xây dựng tài liệu hệ thống và phương pháp bảo trì hệ thống.

Hệ thống điều khiển phân tán (Distributed Systems)

Ứng dụng một số thiết kế trong với S7 -200.

Ứng dụng một số thiết kế với S7 -300.

Ứng dụng một số thiết kế với Mi tsubishi.

Trang 5

PHƯƠNG PHÁP HỌC TẬP VÀ LỊCH TRÌNH GIẢNG DẠY

Tổng số tiết lên lớp : 45

Tổng số tiết tự học : 15

Phương pháp học tập :

1 Sử dụng phương pháp trao đổi, giao tiếp trong giảng dạy; Không đọc chép ; Trên tinh

thần hướng dẫn sinh viên có khả năng tự nghiên cứu sau khi học bộ môn này

2 Sinh viên đọc trước các vấn đề mà buổi học yêu cầu ở nhà; Đọc tài liệu học tập và tài liệu tham khảo để có thể thực hiện đ ược yêu cầu đặt ra; Đặt ra những yêu cầu giả định trong thực tế để giải quyết; T ìm những câu hỏi phục vụ cho mục đích b ài học còn

vướng mắc ghi chú lên tài liệu để đặt câu hỏi với giáo vi ên hướng dẫn trong lúc lên

lớp

3 Giáo viên hướng dẫn trình bày nội dung bài giảng theo mục tiêu đặt ra; trả lời những câu hỏi về yêu cầu giả định của sinh vi ên; Hướng dẫn những tài liệu cần tham khảo; Nhấn mạnh những nội dung chủ yếu trong ch ương trình

4 Tài liệu này được biên soạn với mục đích định hướng hỗ trợ học tập Việc nắm vững

và đưa vào ứng dụng thực tế đòi hỏi nhiều kỹ năng khác m à người học phải tự trau

dồi qua quá trình tự học với bạn bè, đồng nghiệp và hệ thống mạng Internet

Phương pháp đánh giá toàn th ể môn học:

1 Sinh viên được đánh giá theo thang điểm h ình chuông (phổ biến ở các nước Mỹ, Anh,

Úc, Singapo) với tổng số điểm là 21 Trong đó : Báo cáo chuyên đề và Xây dựng mô hình : Tối đa 7 điểm; Bài kiểm tra giữa kì : 5 điểm.; Điểm thi cuối kì : 9 điểm 5%

Sinh viên có điểm đánh giá toàn thể cao nhất đạt mức xuất sắc 10% sinh vi ên sẽ đạt

mức giỏi, 20% đạt mức khá, 30% đạt mức trung b ình, 35% còn lại sẽ đạt mức yếu

kém Ưu điểm của thang điểm này sẽ loại những sinh viên không có ý thức học tập

Phương pháp thực hiện và Phương pháp đánh giá :

Phương pháp đánh giá : Với tư cách là BGĐ của một nhà máy đang lưỡng lự khi đầu tư vào

các quy trình công ngh ệ đang lỗi thời trong nhà máy Với một số tiền không nhiều, BGĐ

đang lưỡng lự cân nhắc giữa các bản thiết kế để chọn xem n ên đầu tư những hệ thống nào

Trang 6

phẩm được các nhà thiết kế cung cấp trên tiêu chí - Tính khả thi (có thể thiết kế, có thể thu

lợi nhuận)

Thang điểm tối đa để đánh giá l à 7/21 Các nhóm được chọn được từ 5-7 Các nhóm còn lại

tùy mức độ của đề tài được đánh giá từ 1-5

Phương pháp thực hiện : Với tư cách là các nhà thiết kế, mỗi nhóm sinh vi ên 2 hoặc 3

người được phân công chung một đề t ài Nội dung đề tài có thể do sinh viên lựa chọn hoặc có

thể tham khảo ở các bài tập trong sách Tuy nội dung chung, nh ưng các thành viên phải báo cáo riêng lẽ, phải làm nổi bật được đề tài của mình để cho chủ đầu tư quyết định đầu tư vào sản phầm do nhóm mình thiết kế Các nhóm phải cung cấp được những chứng cứ khả thi : t ài liệu, bản vẽ, bảng giá trị chi tiết cũng nh ư tất cả các nội dung liên quan (theo yêu cầu tài liệu

hệ thống & bản chi tiết giá) để khẳng định khả năng có thể ho àn thành sản phẩm; Giải trình

được thời gian thu lợi nhuận sau đầu t ư chế tạo sản phẩm

Trang 7

Lịch trình giảng dạy

Buổi 1 : Giới thiệu tổng quan

Nội dung :

1 Giới thiệu về phương pháp đánh giá theo thang đi ểm hình chuông Phương pháp học tập của bộ môn

2 Giới thiệu phương pháp đánh giá báo cáo chuyên đ ề thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng PLC; Chia lớp thành 10 nhóm : Mỗi nhóm 2 3 người

3 Giới thiệu chương trình học; Khả năng của học viên sau khi hoàn thành khóa h ọc; Các tài liệu sinh viên phải đọc để bổ sung kiến thức cho quá tr ình học

4 Giới thiệu tổng quan về hệ thống điều khiển

Yêu cầu sau khi học :

1 Sinh nắm được cách đánh giá và có động lực học tập môn

2 Nắm được phân bố điểm và có phương pháp hoàn thành nhi ệm vụ để đạt kết quả cao nhất

3 Nắm được chương trình học và có những bố trí phù hợp

4 Biết được các tài liệu cần đọc để sử dụng sau n ày khi cần thiết

Buổi 2 : Các thiết bị liên quan đến hệ thống điều khiển.

Nội dung :

1 Cảm biến; Các cách phân biệt; Các loại cảm biến trong công nghiệp; Các chuẩn

2 Thiết bị chấp hành; Các cách phân biệt, điều khiển; Một số loại thiết bị th ường dùng

3 Thiết bị lập trình

4 Thiết bị giao tiếp máy tính; Phân biệt

5 Mạng

1 Nắm được cách lắp đặt và sử dụng các loại cảm biến; Các chuẩn ng õ ra và cách sử dụng từng loại ở những môi tr ường khác nhau

2 Nắm được cách lắp đặt và sử dụng các thiết bị chấp h ành phục vụ cho mục đích điều khiển

3 Phân biệt các loại thiết bị lập tr ình

Trang 8

5 Nắm được các loại mạng trong điều khiển v à ứng dụng.

Buổi 3 : Thiết bị PLC và lắp đặt

Nội dung :

1 Thiết bị điều khiển lập trình PLC

2 Lắp đặt hệ thống điều khiển sử dụng PLC

1 Nắm được tổng quan về PLC; phân loại; cấu trúc ng õ vào/ra; khả năng làm việc,…

2 Nắm được khả giao tiếp với các ng õ vào/ra; biết lắp đặt các thiết bị, điều khiển theo mục đích,

Buổi 4 : Sử dụng phần mềm lập tr ình và một số lệnh cơ bản

Nội dung :

1 Cấu trúc bộ nhớ PLC

2 Phần mềm lập trình và tập lệnh, làm quen với ngôn ngữ LAD

3 Một số lệnh cơ bản

4 Viết chương trình trên máy và sử dụng chương trình mô phỏng

1 Hiểu được cấu trúc lệnh; Cách sử dụng phần mềm trợ giúp (Help) trong quá tr ình làm việc

2 Sử dụng được phần mềm STEP 7 MicroWin viết v à cách sử dụng một số thao tác khác trực tiếp trên PLC; Sử dụng được chương trình S7-200 Simulator để mô phỏng

Buổi 5 : Thiết kế hệ thống từ yêu cầu điều khiển bằng relay

Nội dung :

1 Hướng dẫn phương pháp thiết kế một hệ thống điều khiển tr ên cơ sở một sơ đồ relay

có sẵn; Những mạch đặc biệt có thể xảy ra v à những lưu ý

2 Thực hành bằng những bài tập liên quan có trong phần bài tập

Trang 9

1 Sinh viên nắm được phương pháp thực hiện với các bài toán dạng chuyển từ sơ đồ relay sang dạng điều khiển bằng PLC

2 Thực hiện được các bài tập

Buổi 6 : Thiết kế hệ thống có yêu cầu tổ hợp.

Nội dung :

1 Nhắc lại bảng sự thật, phương trình đại số Boolean, phép toán Boolean, b ìa Karnaugh

2 Viết chương trình từ một phương trình đại số Boolean, một yêu cầu tổ hợp

1 Có khả năng nhận dạng, phân tích thiết kế những hệ thống có y êu cầu tổ hợp

Buổi 7 : Thiết kế hệ thống có yêu cầu tuần tự.(1)

Nội dung :

2 Giới thiệu tổng quan về hệ tuần tự

3 Phân loại và một số phương pháp phân tích

4 Sơ đồ trạng thái

5 Bit tuần tự

6 Khối logic

1 Nắm được cái nhìn tổng quát về hệ thống tuần tự

2 Nắm được tổng quan về các ph ương pháp phân tích

3 Nắm được phương pháp phân tích dùng sơ đ ồ trạng thái

4 Có khả năng lập trình dùng bit tuần tự và khối logic

Buổi 8 : Thiết kế hệ thống từ yêu cầu tuần tự (2)

Nội dung :

1 Phương trình trạng thái

2 Biểu đồ tuyến thời gian

1 Viết được chương trình dùng phương pháp sơ đồ trạng thái

2 Thiết kế được chương trình trên cơ sở biểu đồ tuyến thời gian của thiết bị (khí nén, thủy lực)

Trang 10

Buổi 9 : Thiết kế hệ thống từ yêu cầu tuần tự (3)

Nội dung :

1 Sơ đồ khối chứng năng

2 Lập tài liệu hệ thống

1 Hiểu được chuẩn GRAFSET, IEC 1131 -3 và IEC 61131-3 trong thiết kế hệ thống

2 Hiểu được cách phân tích hệ thống theo s ơ đồ SFC theo chuẩn IEC 1131 -3 và IEC 61131-3

3 Nắm được các thành phần trong tài liệu hệ thống và cách thực hiện chúng

Buổi 10 : Báo cáo thiết kế hệ thống điều khiển các nhóm (1)

Nội dung :

1 Các nhóm báo cáo các đề tài thiết kế hệ thống được phân công

Yêu cầu sau khi thực hiện :

1 Nắm được cách trình bày một chủ đề

2 Cách thuyết phục người đầu tư chấp nhận đầu tư cho hệ thống của nhóm thiết kế

Buổi 11 : Báo cáo thiết kế hệ thống điều khiển các nhóm.(2)

Nội dung :

1 Các nhóm báo cáo các đề tài thiết kế hệ thống được phân công

Yêu cầu sau khi thực hiện :

1 Nắm được cách trình bày một chủ đề

2 Cách thuyết phục người đầu tư chấp nhận đầu tư cho hệ thống của nhóm thiết kế

Định dạng
Số trang	10
Dung lượng	175,12 KB