BÀI GIẢNG KỸ THUẬT LẬP TRÌNH PLC

Biên soạn: Bùi Thúc Minh 3• Vẽ sơ đồ điều khiển, động lực một số mạch yêu cầu điều khiển động cơ KĐB ba pha rô to lồng sóc sau: PLC là thiết bị điều khiển Logic khả trình cho phép thực h

Trang 1

Biên soạn: Bùi Thúc Minh 1

BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

Nha Trang 2013

GV: BÙI THÚC MINH ĐT: 0989 712 961 Email: buithucminh@gmail.com

– Phân tích, thiết kế, viết chương trình sử dụng PLC.

Trang 2

[1] Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phước – Tự động hóa với

SIMATIC S7-200 – NXB Nông nghiệp 1997

[2] BM Điện Công nghiệp, Bài giảng “Điều khiển lập trình”

[3] Sổ tay hướng dẫn sử dụng FX-TRN-BEG-E – Khoa Điện

Trường ĐH Công nghiệp Tp.HCM, Công ty TNHH Sa Giang

[4] Trần Thế San, Nguyễn Ngọc Phương – PLC Lập trình ứng

dụng trong công 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 1 Đại cương về điều khiển lập trình

động của PLC

Chương 3 Các phép toán nhị phân của PLC

Chương 4 Các phép toán số của PLC

Chương 5 Các họ PLC khác

Trang 3

• Vẽ sơ đồ điều khiển, động lực một số mạch yêu cầu điều khiển động cơ KĐB ba pha rô to lồng sóc sau:

PLC là thiết bị điều khiển Logic khả trình

cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển Logic thông qua 1 ngôn ngữ lập trình

 Bản chất PLC là gì?

 Có bao nhiêu loại PLC?

 Nên sử dụng loại nào?

 Chọn ngôn ngữ lập trình nào?

PLC

(Programmable Logic Control)

Trang 4

Trang 5

• Trong một hệ thống tự động, nói chung PLC

được ví như là “con tim” của hệ thống điều

khiển

• Với chương trình ứng dụng điều khiển (đượclưu trữ trong bộ nhớ PLC) trong việc thực thi,

PLC thường xuyên giám sát tình trạng hệ thống

qua tính hiệu phản hồi của thiết bị đầu vào Sau

đó sẽ dựa vào sự hợp lý của chương trình đểxác định tiến trình hoạt động được thực hiện ởnhững thiết bị xuất cần thiết

• PLC có thể được sử dụng điều khiển:

– Những nhiệm vụ đơn giản có tính lặp đi lặp lại– Nhiệm vụ có thể được liên kết cùng nhau vớithiết bị điều khiển chủ hoặc máy tính chủkhác qua một loại mạng giao tiếp để tích hợpđiều khiển của một quá trình phức tạp

Trang 6

Những bất lợi của bảng điều khiển cổ điển

• - Có quá nhiều dây trong bảng điều khiển

• - Sự thay đổi hoàn toàn khó khăn

• - Việc sửa chữa vô cùng phiền phức vì bạn phải cần đến nhà kỹ thuật giỏi

• - Tiêu thụ điện năng lớn khi cuộn dây của rờ – le tiêu thụ điện

• - Thời gian dừng máy là quá dài khi sự cố xảy ra, vì phải mất một thời gian dài để sửa chữa bảng điều khiển

• - Nó gây ra thời gian dừng máy lâu hơn khi bảo trì và điều chỉnh khi các bản vẽ không còn nguyên vẹn qua thời gian nhiều năm.

Thuận lợi của điều khiển lập trình

• - Không cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển logic như kiểu dùng

rơ le.

• - Có độ mềm dẻo sử dụng rất cao, khi chỉ cần thay đổi chương trình (phần mềm) điều khiển.

• - Chiếm vị trí không gian nhỏ trong hệ thống.

• - Nhiều chức năng điều khiển.

• - Tốc độ cao.

• - Công suất tiêu thụ nhỏ.

• - Không cần quan tâm nhiều về vấn đề lắp đặt.

• - Có khả năng mở rộng số lượng đầu vào/ra khi nối thêm các khối vào/ra chức năng.

• - Tạo khả năng mở ra các lĩnh vực áp dụng mới.

Trang 7

Nhược điểm của PLC

+ Giá thành cao (phần cứng + phần mềm)+ Đòi hỏi người sử dụng phải có chuyên môn

13 13/09/13 9:54 PM

Trang 8

• Khi tính đến giá cả của PLC thì phải kể đến các

bộ phân phụ như thiết bị lập trình, máy in, băngghi cả việc đào tạo nhân viên kỹ thuật Nóichung những phần mềm để thiết kế lập trình chocác mục đích đặc biệt là khá đắt

• Ngày nay nhiều hãng chế tạo PLC đã cung cấptrọn bộ đóng gói phần mềm đã được thử nghiệm,nhưng việc thay thế, sửa đổi các phần mềm lànhu cầu không thể tránh khỏi Do đó, vẫn cầnthiết phải có kỹ năng phần mềm

15 13/09/13 9:54 PM

Phân bố giá cả cho việc lắp đặt một PLC thường như sau:

+ 50% cho phần cứng của PLC+ 10% cho thiết kế khuân khổ chương trình+ 20% cho soạn thảo và lập trình

+ 15% cho chạy thử nghiệm+ 5% cho tài liệu

Việc lắp đặt một PLC tiếp theo chỉ bằng khoảng 1/2 giá thành của bộ đầu tiên, nghĩa là hầu như chỉ còn chi phí phần cứng

16 13/09/13 9:54 PM

Trang 9

• PLC được sử dụng khá rộng rãi trong các ngành: Công nghiệp, Máy nông nghiệp, Thiết bị y tế, Oâtô (xe hơi, cần cẩu)…

Thay đổi hệ thống nhanh chóng và dễ dàng

Kích thước nhỏ gọn

Sử dụng bộ điều khiển PLC

Trang 10

• Trong lĩnh vực điều khiển

– Phương pháp điều khiển nối cứng

– Phương pháp điều khiển lập trình được

• Trong các hệ thống điều khiển nối cứng:

– Nối cứng có tiếp điểm– Nối cứng không tiếp điểm

Nối cứng cĩ tiếp điểm

• Dùng các khí cụ điện như rơle, công tắc tơ kết hợp với các bộ cảm biến, các nút nhấn, công

tắc Các khí cụ điện này được nối lại với nhau

theo một mạch điện cụ thể để thực hiện một yêu cầu công nghệ nhất định.

Thí dụ: Mạch điều khiển đảo chiều quay, mạch

khởi động giới hạn dòng hay mạch điều khiển động cơ chạy tuần tự và dừng tuần tự

Trang 11

• - Dùng các cổng logic cơ bản, các cổng logic đa

năng hay các mạch tuần tự (gọi chung là IC số), kết

hợp với các bộ cảm biến, các nút nhấn, công tắc.

• - Các IC số này cũng được nối lại với nhau theo một

sơ đồ logic cụ thể để thực hiện một yêu cầu công

nghệ nhất định

• - Các mạch điều khiển nối cứng sử dụng các linhkiện điện tử công suất như SCR, Triac để thay thếcông tắc tơ trong các mạch đông lực

• - Trong hệ thống điều khiển nối cứng, các linh kiện hay khí cụ điện được nối vĩnh viễn với nhau.

• - Do đó, khi muốn thay đổi lại nhiệm vụ điều khiển thì phải nối dây lại toàn bộ mạch điện.

Với các hệ thống phức tạp thì không hiệu quả và rất tốn kém

Trang 12

thực hiện theo các bước sau:

Phương pháp điều khiển lập trình được

• - Trong các hệ thống điều khiển lập trình được, cấutrúc của bộ điều khiển và cách nối dây độc lập vớichương trình

• - Chương trình định nghĩa hoạt động điều khiểnđược ghi trực tiếp vào bộ nhớ của bộ điều khiển nhờsự trợ giúp của bộ lập trình (PG) hay máy vi tính(PC)

• - Để thay đổi chương trình điều khiển, chỉ cần thay

đổi nội dung bộ nhớ của bộ điều khiển, phần nối dây bên ngoài không bị ảnh hưởng Đây là ưu điểm lớn

nhất của phương pháp lập trình điều khiển được

Trang 13

1 Xác định được qui trình điều khiển

Xác định yêu cầu công nghệ

Phân địa chỉ vào/ra

Soạn thảo chương trình

Kết nối thiết bị

Nạp chương trình vào thiết bị

Chạy thử, kiểm tra

Caáu truùc cuûa PLC

PLC

Trang 14

Cấu trúc phần cứng của PLC

• Bộ xử lý trung tâm (Central Processing

Unit): là một vi xử lý định hướng hoạt

động của PLC Nó thực hiện các lệnh trong chương trình, xử lý tín hiệu xuất nhập và liên lạc với các thiết bị ngoại vi.

Trang 15

– ROM (Read Only Memory) – RAM (Random Access Memory) – EPROM (Erasable Programable Read Only Memory) – EEPROM (Electrically Erasable Programable Read Only Memory)

Cấu trúc chung hệ thống điều khiển dùng PLC

là nút nhấn, cảm biến…

Thiết bị biến đổi tín hiệu điện từ PLC thành một tác động vật lý

một chương trình bao gồm một hay nhiều lệnh nhằm thực hiện một nhiệm vụ cụ thể

Trang 16

• Mạch đầu vào (Input Unit) là các mạch điện tử

làm nhiệm vụ phối ghép chuyển đổi giữa tín hiệuđầu vào và tín hiệu sử dụng trong PLC Kết quảcủa việc xử lý sẽ được lưu ở vùng nhớ Input

– Mạch đầu vào được cách ly về điện với các mạch trong PLC nhờ các diod quang.

• Mạch đầu ra (Output Unit) mạch điện tử đầu ra

sẽ biến đổi các lệnh mức logic bên trong PLC(vùng nhớ Output) thành tín hiệu điều khiển nhưđóng mở rơle…

Thiết bị lập trình

Trang 17

Các dạng tín hiệu ngõ vào của PLC

Nút nhấn thường mở Nút nhấn thường đóng

Công tắc thường đóng Công tắc thường mở

Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng

Các thiết bị vào thường gặp

Trang 18

Các thiết bị ra thường gặp

Trang 19

Trang 20

PLC S7-200 điều khiển thiết bị

Bóng đèn

Trang 21

Điều khiển qua contactor

Trang 22

Thêm module mở rộng

CPU

Module mở rộng Cáp nối

Trang 23

Gắn PLC lên Rail

CPU

Module mở rộng Giá đỡ

Số module mở rộng tối đa

Chiều mở rộng

Trang 24

Đèn báo hiệu

Đèn hiệu ngõ ra

Đèn hiệu ngõ vào Đèn hiệu RUN/STOP

Đặt tên cho các ngõ vào ra

8 bit = 1 byte

Trang 25

Kết nối tín hiệu ngõ vào cho PLC

COM ngõ vào

Ngõ vào PLC Nguồn 24Vdc ra từ PLC

Nút nhấn Công tắc

Kết nối tín hiệu ngõ ra của PLC

Ngõ ra của PLC Bóng đèn Relay

COM ngõ ra

Cấp nguồn AC cho PLC

Trang 26

Keát noái tín hieäu PLC

Vùng tham số: là miền lưu giữ các tham số như: Từ khóa, địa chỉ trạm…

Vùng dữ liệu:Được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm các kết quả các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đếm truyền thông…

Vùng đối tượng:Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra tương

tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng

Trang 27

V : Variable memory.

I : Input image register

O : Output image register.

M : Internal memory bits.

SM : Special memory bits.

Trang 28

nhớ

Cách gọi tên Byte.Bit

So sánh cách gọi tên Byte, Word, và Double-Word đến cùng một địa chỉ

Trang 29

• Số thực (hay còn gọi là chấm động) có thể biểu diễn bằng một con số đơn, chính xác, 32 bit có định dạng như sau: từ +1.175495E-38 đến +3.402823E+38 cho phần dương, và từ -1.175495E-38 đến -3.402823E+38 cho phần âm Số thực được truy xuất theo độ dài vùng nhớ là Double-Word.

Cách gọi tên thanh ghi đệm ngõ vào (I)

• Ngay khi bắt đầu mỗi vòng quét, CPU sẽ lấy thông tin

các ngõ vào và ghi các giá trị này vào thanh ghi đệm ngõ vào Chúng ta có thể truy xuất thanh ghi đệm ngõ vào

theo Bit, Byte, Word, hay Double-Word

• Định dạng:

Trang 30

(Q)

• Ngay thời điểm kết thúc mỗi vòng quét, CPU sẽ chép

các giá trị lưu trữ trong các thanh ghi đệm ngõ ra vào các ngõ ra Chúng ta có thể truy xuất thanh ghi đệm ngõ

vào theo Bit, Byte, Word, hay Double-Word

Cách gọi tên vùng nhớ biến (V)

• Chúng ta có thể sử dụng vùng nhớ V để lưu trữ các kết

quả tức thời của thao tác được điều khiển bởi các điều

khiển logic trong chương trình.

• Vùng nhớ V có thể được truy xuất theo Bit, Byte, Word,

hay Double-Word.

• Định dạng:

Trang 31

• Vùng nhớ M như các relay điều khiển để lưu trữ các trạng thái tức thời của thao tác hay các thông tin điều khiển khác.

• Truy xuất vùng nhớ này theo Bit Tuy nhiên, chúng ta cũng có thể truy xuất nó theo Byte, Word, hay Double-

Trang 32

(SM)

• Định dạng:

Bổ sung cho lớp các bit nhớ đặc biệt

Cách gọi tên vùng nhớ Timer (T)

• Trong CPU S7-200, các timer là các thiết bị thực hiện

nhiệm vụ đếm thời gian Các timer của S7-200 có các độ phân giải như 1ms, 10ms, 100ms

Trang 33

• CPU S7-200, các counter là các thiết bị thực hiện nhiệm

vụ đếm mỗi lần chuyển trạng thái từ thấp lên cao khi có

tín hiệu ở ngõ vào của counter

• Định dạng:

Sử dụng các giá trị hằng số

Ví dụ:

Trang 34

thức

• Truy nhập theo bit: Tên miền (+) địa chỉ byte (+).(+) chỉ

số bit Ví dụ: V153.2 chỉ bit 2 của byte 153 vùng V

• Truy nhập theo byte: Tên miền (+) B (+) địa chỉ byte

trong miền Ví dụ: VB153 chỉ byte 153 của vùng V

• Truy nhập theo từ: Tên miền (+) W (+) địa chỉ byte cao

của từ trong miền Ví dụ: VW153 chỉ từ đơn gồm 2 byte

153 và 154 thuộc miền V, trong đó byte 153 có vai trò là byte cao trong từ

• Truy nhập theo từ kép: Tên miền (+) D (+) địa chỉ byte

cao của từ kép trong miền.

• Ví dụ: VD153 chỉ từ kép gồm 4 byte 153, 154 ,155 và

156 thuộc miền V, trong đó byte 153 có vai trò là byte cao và byte 156 có vai trò là byte thấp trong từ kép

Trang 35

Trang 36

Trang 37

2 Thực hiện chương trình

1 Nhập dữ liệu từ ngoại vi vào

bộ đệm ảo

3 Truyền thông và tự kiểm tra

lỗi

4 Chuyển dữ liệu từ bộ đệm ảo

ra ngoại vi

Chu kỳ quét

Trang 38

• Ladder Diagram (LAD): phương pháp dùng đồ thị để

biễu diễn các ký hiệu logic của relay, contactor

• Statement list (STL): dùng ngôn ngữ gợi nhớ để mô

tả các phép logic và qua đó biểu diễn chức năng điều khiển, dạng chương trình này tương tự như chương trình cho vi xử lý

• Function Block Diagram (FBD): là phương pháp

dùng các khối hàm để mô tả các khối chức năng để thực hiện một phép toán logic nào đó như AND,

OR, EX-OR hoặc chức năng của bộ đếm, bộ định thì

Ví dụ Điều khiển trực tiếp động cơ KĐB 3 pha

• Sơ đồ mạch động lực

Trang 39

• Sơ đồ mạch điều khiển

-Dạng LAD

-Dạng STL

-Dạng FBD

Ví dụ: Chương trình khởi động động cơ

Ứng dụng PLC

Trang 40

Nút nhấn START I0.0 Cuộn dây Công

Trang 41

Tương tự dùng PLC

Trang 42

Trang 43

Trang 44

Trang 45

Trang 46

• Mạch khởi động trực tiếp động cơ

• Mạch đảo chiều quay động cơ KĐB ba pha

• Mạch khởi động 3 động cơ độc lập & dừng độclập

• Khởi động tuần tự 3 động cơ

• Mạch khởi động sao/tam giác

• Chương trình điều khiển

Trang 47

• Một số lệnh vào

• Lệnh ra

Trang 48

• Có thể dùng các lệnh tiếp điểm đặc biệt để phát hiện sự chuyển tiếp trạng thái của xung (sườn xung) và đảo lại trạng thái của dòng cung cấp (giá trị của đỉnh ngăn xếp).

LAD sử dụng các tiếp điểm đặc biệt để tác động vào dòng cung cấp

Các lệnh tiếp điểm đặc biệt

Trang 49

NETWORK 1

LD I0.0

A I0.1

= Q0.0 NOT

S Q0.3, 1

= Q0.4 LPP ED

R Q0.3, 1

= Q0.5

Trang 50

Bài tập

1 Viết chương trình nút nhấn ON/OFF

2 Chương trình tạo tín hiệu xung có tần số 0,5Hz

3 Viết chương trình điều khiển 1 động cơ KĐB 3pha theo yêu cầu

chu kỳ làm việc lặp lại

điều khiển phải RESET => thông báo lỗi lên đèn bằng tín hiệu xung 0,5Hz.

Trang 51

4 Chương trình tạo thời gian trễ 1000h dùng Timer có độ phân giải 1s

5 Mạch động lực, kết nối PLC, lập bảng các biến sử dụng và viết chương trình điều khiển 1 động cơ KĐB 3 pha khởi động sao-tam giác theo yêu cầu sau:

•

NỘI DUNG

1 Lệnh điều khiển Timer

2 Lệnh điều khiển Counter

3 Một số ví dụ

Trang 52

• Biết một số loại Timer, Counter trong bộ lậptrình PLC

• Hiểu nguyên lý hoạt động của các loại Timer,Counter

• Ứng dụng các lệnh Timer, Counter viếtchương trình điều khiển

1 Lệnh điều khiển Timer

• Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển vẫn thường gọi là khâu trễ.

• Phân loại :

On-Delay Timer

On-Delay Timer Retentive

Trang 53

On Delay Timer Off Delay Timer On-Delay Timer Retentive

Thời gian trễ T = PT*độ phân giải

Ton = PT*độ phân giải

Định dạng
Số trang	67
Dung lượng	2,38 MB