BÀI GIẢNG KỸ THUẬT LẬP TRÌNH PLC

Điều khiển lập trình TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN CƠNG NGHIỆP GV: BÙI THÚC MINH ĐT: 0989 712 961 Email: buithucminh@gmail.com Nha Trang 2013 u cầu – mục đích • u cầu: – Sinh viên phải hiểu mạch điều khiển có tiếp điểm, thiết kế mạch cổng logic,… – Trình độ máy tính • Mục đích: sau học xong mơn học sinh viên: – Hiểu biết kiến thức điều khiển lập trình, cấu tạo phần cứng, phần mềm hệ điều khiển lập trình – Phân tích, thiết kế, viết chương trình sử dụng PLC Biên soạn: Bùi Thúc Minh Điều khiển lập trình Tài liệu tham khảo [1] Phan Xn Minh, Nguyễn Dỗn Phước – Tự động hóa với SIMATIC S7-200 – NXB Nơng nghiệp 1997 [2] BM Điện Cơng nghiệp, Bài giảng “Điều khiển lập trình” [3] Sổ tay hướng dẫn sử dụng FX-TRN-BEG-E – Khoa Điện Trường ĐH Cơng nghiệp Tp.HCM, Cơng ty TNHH Sa Giang [4] Trần Thế San, Nguyễn Ngọc Phương – PLC Lập trình ứng dụng cơng nghiệp - NXB KHKT - 2008 [5] W Bolton - Programmable Logic Controllers [6] Hugh Jack - Automating Manufacturing Systems with PLCs [7] SIEMENS - S7-200 Programmable Controller System Manual Edition 04/2002 [8] Visual Guide to Programming OMRON PLCs NỘI DUNG Chương Đại cương điều khiển lập trình Chương Cấu trúc phương pháp hoạt động PLC Chương Các phép tốn nhị phân PLC Chương Các phép tốn số PLC Chương Các họ PLC khác Biên soạn: Bùi Thúc Minh Điều khiển lập trình Ơn tập kiến thức điều khiển • Vẽ sơ đồ điều khiển, động lực số mạch u cầu điều khiển động KĐB ba pha rơ to lồng sóc sau: – Khởi động trực tiếp – Khởi động gián tiếp: sao-tam giác, cuộn kháng,… – Đảo chiều quay động cơ: trực tiếp, gián tiếp – Khởi động sao/tam giác thuận/nghịch – Mạch tuần tự: mở máy M1->M2->M3; dừng ngược lại PLC (Programmable Logic Control) PLC thiết bị điều khiển Logic khả trình cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển Logic thơng qua ngơn ngữ lập trình  Bản chất PLC gì?  Có loại PLC?  Nên sử dụng loại nào?  Chọn ngơn ngữ lập trình nào? Biên soạn: Bùi Thúc Minh Điều khiển lập trình Một số loại PLC • SIEMENS (ĐỨC) • ABB (PHẦN LAN) • OMRON (NHẬT) • DELTA (ĐÀI LOAN) • PANASONIC (NHẬT) • MITSUBISHI (NHẬT),… Các loại PLC S7 Siemens S7-200 S7-300 S7-400 Biên soạn: Bùi Thúc Minh Điều khiển lập trình Vai trò PLC • Trong hệ thống tự động, nói chung PLC ví “con tim” hệ thống điều khiển • Với chương trình ứng dụng điều khiển (được lưu trữ nhớ PLC) việc thực thi, PLC thường xun giám sát tình trạng hệ thống qua tính hiệu phản hồi thiết bị đầu vào Sau dựa vào hợp lý chương trình để xác định tiến trình hoạt động thực thiết bị xuất cần thiết • PLC sử dụng điều khiển: – Những nhiệm vụ đơn giản có tính lặp lặp lại – Nhiệm vụ liên kết với thiết bị điều khiển chủ máy tính chủ khác qua loại mạng giao tiếp để tích hợp điều khiển q trình phức tạp Biên soạn: Bùi Thúc Minh Điều khiển lập trình Ưu điểm PLC Những bất lợi bảng điều khiển cổ điển • - Có nhiều dây bảng điều khiển • - Sự thay đổi hoàn toàn khó khăn • - Việc sửa chữa vô phiền phức bạn phải cần đến nhà kỹ thuật giỏi • - Tiêu thụ điện lớn cuộn dây rờ – le tiêu thụ điện • - Thời gian dừng máy dài cố xảy ra, phải thời gian dài để sửa chữa bảng điều khiển • - Nó gây thời gian dừng máy lâu bảo trì điều chỉnh vẽ không nguyên vẹn qua thời gian nhiều năm Thuận lợi điều khiển lập trình • - Không cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển logic kiểu dùng rơ le • - Có độ mềm dẻo sử dụng cao, cần thay đổi chương trình (phần mềm) điều khiển • - Chiếm vò trí không gian nhỏ hệ thống • - Nhiều chức điều khiển • - Tốc độ cao • - Công suất tiêu thụ nhỏ • - Không cần quan tâm nhiều vấn đề lắp đặt • - Có khả mở rộng số lượng đầu vào/ra nối thêm khối vào/ra chức • - Tạo khả mở lónh vực áp dụng Biên soạn: Bùi Thúc Minh Điều khiển lập trình Nhược điểm PLC + Giá thành cao (phần cứng + phần mềm) + Đòi hỏi người sử dụng phải có chun mơn 13/09/13 9:54 PM 13 Về giá trị kinh tế Khi xét giá trị kinh tế PLC ta phải đề cập đến số lượng đầu đầu vào Quan hệ giá thành với số lượng đầu vào/ra có dạng hình bên 14 13/09/13 9:54 PM Biên soạn: Bùi Thúc Minh Điều khiển lập trình • Khi tính đến giá PLC phải kể đến phân phụ thiết bị lập trình, máy in, băng ghi việc đào tạo nhân viên kỹ thuật Nói chung phần mềm để thiết kế lập trình cho mục đích đặc biệt đắt • Ngày nhiều hãng chế tạo PLC cung cấp trọn đóng gói phần mềm thử nghiệm, việc thay thế, sửa đổi phần mềm nhu cầu khơng thể tránh khỏi Do đó, cần thiết phải có kỹ phần mềm 13/09/13 9:54 PM 15 Phân bố giá cho việc lắp đặt PLC thường sau: + 50% cho phần cứng PLC + 10% cho thiết kế khn khổ chương trình + 20% cho soạn thảo lập trình + 15% cho chạy thử nghiệm + 5% cho tài liệu Việc lắp đặt PLC khoảng 1/2 giá thành đầu tiên, nghĩa chi phí phần cứng 13/09/13 9:54 PM Biên soạn: Bùi Thúc Minh 16 Điều khiển lập trình Ứng dụng PLC • PLC sử dụng rộng rãi ngành: Công nghiệp, Máy nông nghiệp, Thiết bò y tế, tô (xe hơi, cần cẩu)… Sử dụng điều khiển PLC Thay đổi hệ thống nhanh chóng dễ dàng Kích thước nhỏ gọn Biên soạn: Bùi Thúc Minh Điều khiển lập trình Phân loại phương pháp điều khiển • Trong lónh vực điều khiển – Phương pháp điều khiển nối cứng – Phương pháp điều khiển lập trình • Trong hệ thống điều khiển nối cứng: – Nối cứng có tiếp điểm – Nối cứng không tiếp điểm Nối cứng có tiếp điểm • Dùng khí cụ điện rơle, công tắc tơ kết hợp với cảm biến, nút nhấn, công tắc Các khí cụ điện nối lại với theo mạch điện cụ thể để thực yêu cầu công nghệ đònh Thí dụ: Mạch điều khiển đảo chiều quay, mạch khởi động giới hạn dòng hay mạch điều khiển động chạy dừng Biên soạn: Bùi Thúc Minh 10 Điều khiển lập trình Các loại Timer Số hiệu Giá trị đặt On Delay Timer Off Delay Timer On-Delay Timer Retentive Thời gian trễ T = PT*độ phân giải On Delay Timer OFF => ON Ton Giản đồ thời gian On Delay Timer Biên soạn: Bùi Thúc Minh Ton = PT*độ phân giải 53 Điều khiển lập trình Ví dụ cách sử dụng On-Delay Timer Thời gian trễ T = PT*độ phân giải (T = 100*10ms = 1s) Off Delay Timer ON=>OFF Toff Off Delay Timer Biên soạn: Bùi Thúc Minh Giản đồ thời gian 54 Điều khiển lập trình Ví dụ cách sử dụng Off-Delay Timer Thời gian trễ T = PT*độ phân giải (T = 100*10ms = 1s) VD cách sử dụng On-Delay Timer Retentive Biên soạn: Bùi Thúc Minh 55 Điều khiển lập trình => Sự khác : On-Delay Timer On-Delay Timer Retentive Lệnh điều khiển Counter • Counter đếm thực đếm sườn xung S7 200 • Phân loại : Up Counter COUNTER Down Counter Up/Down Counter Biên soạn: Bùi Thúc Minh 56 Điều khiển lập trình Counter PLC S7-200 Đếm lên Đếm xuống Reset Load Đếm lên Đếm xuống Reset Giá trò đếm Ví dụ cách sử dụng Down Counter Biên soạn: Bùi Thúc Minh 57 Điều khiển lập trình VD cách sử dụng Up/Down Counter Ngõ vào Ngõ Reset Báo đầy Biên soạn: Bùi Thúc Minh Đếm số xe vào đoạn đường có giới hạn số lượng xe lưu thông 58 Điều khiển lập trình GIẢN ĐỒ THỜI GIAN Biên soạn: Bùi Thúc Minh 59 Điều khiển lập trình Phân địa vào/ra Đầu vào (Input) Đầu (Output) START I0.0 Đèn Xanh Q0.0 STOP I0.1 Đèn Vàng Q0.1 Đèn Đỏ Q0.2 Đèn Xanh Q0.3 Đèn Vàng Q0.4 Đèn Đỏ Q0.5 MƠ HÌNH ĐÈN GIAO THƠNG Biên soạn: Bùi Thúc Minh 60 Điều khiển lập trình SƠ ĐỒ KẾT NỐI PLC Sơ đồ kết nối PLC CHƯƠNG TRÌNH PLC Đèn xanh Start Stop Đèn vàng Đèn đỏ Đèn xanh Đèn vàng Đèn đỏ Biên soạn: Bùi Thúc Minh 61 Điều khiển lập trình CÂU HỎI BÀI TẬP So sánh Timer khơng nhớ Timer có nhớ? Viết chương trình điều khiển động khởi động sao/tam giác? Viết chương trình tạo xung? Viết chương trình điều khiển đèn giao thơng ngã tư, tuyến đường ưu tiên? Cách tìm tài liệu mạng internet - www.google.com.vn => PLC timer counter siemens “logo!soft comfort application collection” - Online Help “simatic Step – MicroWin 32 V3.2” Biên soạn: Bùi Thúc Minh 62 Điều khiển lập trình DÂY CHUYỀN ĐĨNG HỘP TÁO • Dây chuyền đóng hộp táo gồm băng tải: băng tải thùng băng tải táo, hai băng tải kéo động điện (xem hình trang sau) Dây chuyền hoạt động sau: Biên soạn: Bùi Thúc Minh 63 Điều khiển lập trình MƠ HÌNH DÂY CHUYỀN ĐĨNG HỘP TÁO Hoạt động CB1 Tác Động START CB2 Tác Động Hoạt động u cầu • Khi nhấn nút dây chuyền hoạt động, băng tải thùng chạy đưa thùng rỗng đến vị trí băng tải táo Khi thùng đến vị trí tác động vào cơng tắc hành trình (cảm biến CB2 hình vẽ) làm trạng thái cơng tắc ON Khi băng tải thùng dừng băng tải táo bắt đầu chạy làm táo rơi vào thùng Mỗi có táo rơi vào thùng cảm biến quang đếm táo (cảm biến CB1 hình vẽ) chuyển trạng thái từ OFF sang ON Khi đủ số táo qui định (chẳng hạn 10 trái/thùng) băng tải táo dừng lại, băng tải thùng lại chạy để đưa thùng rỗng khác đến vị trí • Nhấn băng tải dừng lại Biên soạn: Bùi Thúc Minh 64 Điều khiển lập trình Phân địa vào/ra Đầu vào (Input) Đầu (Output) START I0.0 Động kéo băng tải thùng Q0 STOP I0.1 Động kéo băng tải táo Q0 Cảm biến đếm táo I0.2 Cảm biến phát thùng I0.3 SƠ ĐỒ KẾT NỐI PLC Biên soạn: Bùi Thúc Minh 65 Điều khiển lập trình CHƯƠNG TRÌNH PLC Lệnh di chuyển Biên soạn: Bùi Thúc Minh Biên soạn: Bùi Thúc Minh 132 66 Điều khiển lập trình Lệnh đọc thời gian thực Biên soạn: Bùi Thúc Minh 133 • Hiện PLC nhiều hãng khác sản xuất như: Siemens, Omron, Mitsubishi, Festo, Alan Bradley, Schneider, Hitachi vv Mặt khác PLC bổ sung thêm thiết bò mở rộng khác như: cổng mở rộng AI (Analog Input), DI (Digital Input), thiết bò hiển thò, nhớ Cartridge thêm vào Biên soạn: Bùi Thúc Minh 67 ... Kết nối tín hiệu ngõ vào cho PLC Ngõ vào PLC Nguồn 24Vdc từ PLC COM ngõ vào Nút nhấn Công tắc Kết nối tín hiệu ngõ PLC Bóng đèn Relay Ngõ PLC COM ngõ Cấp nguồn AC cho PLC Biên soạn: Bùi Thúc Minh... lại PLC (Programmable Logic Control) PLC thiết bị điều khiển Logic khả trình cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển Logic thơng qua ngơn ngữ lập trình  Bản chất PLC gì?  Có loại PLC? ... lập trình Vai trò PLC • Trong hệ thống tự động, nói chung PLC ví “con tim” hệ thống điều khiển • Với chương trình ứng dụng điều khiển (được lưu trữ nhớ PLC) việc thực thi, PLC thường xun giám