PLC co ban-DE HIEU

MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN: LỜI GIỚI THIỆU .2 MỤC LỤC TÊN MÔ ĐUN: PLC CƠ BẢN Bài 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC VÀ BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN Giới thiệu chung PLC Bài toán điều khiển giải toán điều khiển Bài 2: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Cấu trúc PLC Thiết bị điều khiển lập trình S7-200 11 Xử lý chương trình 18 Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi 23 Kiểm tra việc kết nối dây phần mềm .32 Cài đặt sử dụng phần mềm STEP – Micro/win 32 33 Bài 3: CÁC PHÉP TOÁN NHỊ PHÂN PLC 35 Các liên kết logic .35 Các lệnh ghi/xoá giá trị cho tiếp điểm 45 Timer 51 COUNTER (Bộ đếm) .65 Bài tập ứng dụng 72 Lệnh nhảy lệnh gọi chương trình 79 Bài 4: CÁC PHÉP TOÁN SỐ PLC 81 Chức truyền dẫn 81 Chức so sánh 85 Đồng hồ thời gian thực 94 Bài PLC CỦA HÃNH KHÁC .98 PLC hãng Omron .98 PLC hãng Mitsubishi: 101 Bài LẮP ĐẶT MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC .105 Giới thiệu 105 Cách kết nối dây 106 Tóm tắt mơ hình tập ứng dụng 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 125 Bài 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC VÀ BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN Mã bài: 01 A Giới thiệu: - PLC loại thiết bị cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển số thơng qua ngơn ngữ lập trình, thay cho việc phải thực thuật tốn mạch số Như vậy, với chương trình này, PLC trở thành điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán, đặc biệt, dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với PLC, với máy tính, thiết bị ngoại vi khác ) - Toàn chương trình điều khiển lưu nhớ nhớ PLC dạng khối chương trình (khối OB, FC, FB) thực lặp theo chu kỳ vòng quét (Scan) B Mục tiêu học: - Trình bày khái niệm đặc điểm PLC - Phân tích dạng tốn điều khiển giải toán điều khiển - Rèn luyện đức tính tích cực, chủ động sáng tạo C Nội dung chính: Giới thiệu chung PLC Bộ điều khiển lập trình PLC(Programmable Logic Controller) sáng tạo từ ý tưởng ban đầu nhóm kỹ sư thuộc hang General Motor vào năm 1968 Tuy nhiên hệ thống đơn giản cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn vận hành hệ thống Vì nhà thiết kế bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, việc lập trình cho hệ thống cịn khó khăn Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình tay (Programmable Logic Handle) đời vào năm 1969 Điều tạo phát triển thật cho kỹ thuật điều khiển lập trình Sự phát triển hệ thống phần cứng phần mềm từ năm 1975 làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ với chức mở rộng: hệ thống ngõ vào/ra tăng lên đến 8000 cổng vào, Tốc độ xử lý hệ thống cải thiện, chu kỳ quét nhanh làm PLC xử lý tốt với chức phức tạp số lượng cổng vào, lớn Như PLC máy tính thu nhỏ với tiêu chuẩn cơng nghiệp cao khả lập trình logic mạnh PLC đầu não quan trọng linh hoạt điều khiển tự động hóa Bài tốn điều khiển giải toán điều khiển 2.1 Hệ thống điều khiển gì? Hệ thống điều khiển tập hợp thiết bị dụng cụ điện tử Nó dùng để vận hành cách ổn định, xác thơng suốt 2.2 Hệ thống điều khiển dùng rơ le điện Sự bắt đầu cách mạng khoa học kỹ thuật đặc biệt vào năm 60, 70, máy móc tự động điều khiển rờ le điện từ định thời, đếm, rờ le điện từ Những thiết bị liên kết với nhau, tạo thành hệ thống hồn chỉnh vơ số dây điện bố trí chằng chịt bên Panel điện (tủ điều khiển) Như vậy, với hệ thống có nhiều trạm làm việc nhiều tín hiệu vào/ra tủ điều khiển lớn Điều dẫn đến hệ thống công kềnh, sửa chữa hư hỏng phức tạp khó khăn Hơn nữa, rờ le tiếp điểm có thay đổi yêu cầu điều khiển bắt buộc thiết kế lại từ đầu 2.3 Hệ thống điều khiển dùng PLC Với khó khăn phức tạp thiết kế hệ thống dùng rờ le điện Những năm 80, người ta chế tạo điều khiển có lập trình nhằm nâng cao độ tin cậy, ổn định, đáp ứng hệ thống làm việc môi trường công nghiệp khắc nghiệt, đem lại hiệu kinh tế cao Đó điều khiển lập trình được, chuẩn hóa theo ngơn ngữ Anh quốc Programmable Logic Controller ( viết tắt PLC) Câu hỏi, tập Câu 1: Trình PLC gì? Câu 2: PLC viết đầy đủ gì? Câu 3: Bộ điều khiển PLC có ưu điểm vượt trội so với tủ điều khiển trang bị điện? D Tài liệu tham khảo: Bài 2: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Mã bài: 02 A Giới thiệu: - Để thực chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có chức máy tính, nghĩa phải có xử lý (CPU), điều hành, nhớ để lưu chương trình điều khiển, liệu, Ngồi ra, PLC cịn phải có cổng vào/ra để giao tiếp đối tượng điều khiển để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh - Bên cạnh đó, nhằm phục vụ tốn điều khiển số, PLC cịn cần phải có thêm khối chức đặc biệt khác như: đếm (counter), định thời (timer) khối hàm chuyên dụng khác B Mục tiêu giảng: - Trình bày ưu điểm điều khiển lập trình so với loại điều khiển khác ứng dụng chúng thực tế - Trình bày cấu trúc nhiệm vụ khối chức PLC - Thực kết nối PLC thiết bị ngoại vi - Lắp đặt thiết bị bảo vệ cho PLC theo yêu cầu kỹ thuật - Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư sáng tạo khoa học C Nội dung chính: Cấu trúc PLC Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Controller), loại thiết bị cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển số thơng qua ngơn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể thuật tốn mạch số Như vậy, với chương trình điều khiển này, PLC trở thành điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với PLC khác với máy tính) Tồn chương trình điều khiển lưu nhớ nhớ PLC dạng khối chương trình (khối OB, FC FB) thực lặp theo chu kỳ vịng qt (Scan) Để thực chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có chức máy tính, nghĩa phải có vi xử lý (CPU), điều hành, nhớ để lưu chương trình điều khiển, liệu… PLC cịn phải có cổng vào/ra để giao tiếp đối tượng điều khiển để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh Bên cạnh đó, nhằm phục vụ tốn điều khiển số, PLC cịn cần phải có thêm khối chức đặc biệt khác như: đếm (Counter), thời gian (Timer) …và khối hàm chuyên dụng Thiết bị logic khả trình lắp đặt sẵn thành Trước tiên chúng chưa có nhiệm vụ Tất cổng logic bản, chức nhớ, timer, counter v.v nhà chế tạo tích hợp chúng kết nối với chương trình cho nhiệm vụ điều khiển cụ thể Có nhiều thiết bị điều khiển phân biệt với qua chức sau: - Các ngõ vào - Dung lượng nhớ - Bộ đếm (counter) - Bộ định thời (timer) - Bit nhớ - Các chức đặc biệt - Tốc độ xử lý - Loại xử lý chương trình Các thiết bị điều khiển lớn lắp thành modul riêng Đối với thiết bị điều khiển nhỏ, chúng lắp đặt chung Các điều khiển có số lượng ngõ vào/ra cho trước cố định Thiết bị điều khiển cung cấp tín hiệu tín hiệu từ cảm biến phận ngõ vào thiết bị tự động Tín hiệu xử lý tiếp tục thơng qua chương trình điều khiển đặt nhớ chương trình Kết xử lý đưa phận ngõ thiết bị tự động để đến đối tượng điều khiển hay khâu điều khiển dạng tín hiệu Cấu trúc PLC mơ tả hình vẽ sau: Hình 2.1: Cấu trúc PLC Thông tin xử lý PLC lưu trữ nhớ Mỗi phần tử vi mạch nhớ chứa bit liệu Bit liệu (Data Binary Digital) chữ số nhị phân, hai giá trị Tuy nhiên vi mạch nhớ thường tổ chức thành nhóm để chứa bit liệu Mỗi chuỗi bit liệu gọi byte Mỗi mạch nhớ byte (byte nhớ), xác nhận số gọi địa (address) Byte nhớ có địa Dữ liệu chứa byte nhớ gọi nội dung Địa byte nhớ cố định byte nhớ PLC có địa riêng Địa byte nhớ khác khác nhau, nội dung chứa byte nhớ đại lượng thay đổi Nội dung byte nhớ liệu lưu trữ tức thời nhớ Để lưu giữ liệu mà byte nhớ khơng thể chứa hết PLC cho phép cặp byte nhớ cạnh xem xét đơn vị nhớ gọi từ đơn (Word) Địa thấp byte nhớ dùng làm địa từ đơn Ví dụ: Từ đơn có địa byte nhớ có địa với địa byte cao địa byte thấp Thiết bị điều khiển lập trình S7-200 S7 – 200 thiết bị điều khiển lập trình loại nhỏ hãng Siemens (CHLB Đức) có cấu trúc theo kiểu modul có modul mở rộng Thành phần S7 – 200 khối vi xử lý CPU 212, CPU 214 CPU 224, … Về hình thức bên ngồi, khác loại CPU nhờ số đầu vào/ra nguồn cung cấp - CPU 212 có cổng vào cổng ra, có khả mở rộng thêm mơ đun - CPU 214 có 14 cổng vào 10 cổng ra, có khả mở rộng thêm mô đun Trong tài liệu đề cập đến CPU 214 chủ yếu - CPU 224 có 14 cổng vào 10 cổng mổ rộng them 14 mô đun Analog 2.1 Địa ngõ vào / Địa ô nhớ S7 bao gồm hai phần: Phần chữ phần số Ví dụ: PIW 304 Phần chữ Phần số I0.0 Phần chữ Phần số 2.2 Phần chữ vị trí kích thước nhớ: M: Chỉ nhớ miền biến cờ có kích thước bit MB: Chỉ ô nhớ miền biến cờ có kích thước byte (8 bit) MW: Chỉ nhớ miền biến cờ có kích thước byte (16 bit) MD: Chỉ ô nhớ miền biến cờ có kích thước byte (32 bit) I: Chỉ nhớ có kích thước bit miền đệm ngõ vào số IB: Chỉ nhớ có kích thước byte miền đệm ngõ vào số IW: Chỉ ô nhớ có kích thước byte (1 từ) miền đệm ngõ vào số ID: Chỉ nhớ có kích thước byte (2 từ) miền đệm ngõ vào số Q: Chỉ nhớ có kích thước bit miền đệm ngõ số QB: Chỉ nhớ có kích thước byte miền đệm ngõ số QW: Chỉ nhớ có kích thước byte miền đệm ngõ số QD: Chỉ nhớ có kích thước byte miền đệm ngõ số T: Chỉ ô nhớ miền nhớ thời gian (Timer) C: Chỉ ô nhớ miền nhớ đếm (counter) PIB: Chỉ ô nhớ có kích thước byte thuộc vùng Peripheral Input, thường địa cổng vào mô đun tương tự PIW: Chỉ nhớ có kích thước byte thuộc vùng Peripheral Input, thường địa cổng vào mô đun tương tự PID: Chỉ nhớ có kích thước byte thuộc vùng Peripheral Input, thường địa cổng vào mơ đun tương tự PQB: Chỉ nhớ có kích thước byte thuộc vùng Peripheral Output, thường địa cổng mô đun tương tự PQW: Chỉ nhớ có kích thước byte thuộc vùng Peripheral Output, thường địa cổng mô đun tương tự PQD: Chỉ ô nhớ có kích thước byte thuộc vùng Peripheral Output, thường địa cổng mô đun tương tự PQB: Chỉ nhớ có kích thước byte thuộc vùng Peripheral Output, thường địa cổng mô đun tương tự 2.3 Phần số địa byte bit miền nhớ xác định: Nếu ô nhớ xác định thơng qua phần chữ có kích thước bit phần số địa byte số thứ tự bit byte đó, tách với dấu chấm Ví dụ 1: I 0.0: Chỉ bit byte miền nhớ đệm ngõ vào số PII Q 4.1: Chỉ bit byte miền nhớ đệm ngõ số PIQ M 10.5: Chỉ bit byte 10 miền biến cờ M Trong trường hợp ô nhớ xác định byte, từ từ kép phần số địa byte mảng byte nhớ Ví dụ 2: DIB 15: Chỉ nhớ có kích thước byte (byte 15) khối DB mở lệnh OPN DI DIW 18: Chỉ ô nhớ có kích thước từ gồm byte 18 19 khối DB mở lệnh OPN DB DB2.DBW15: Chỉ nhớ có kích thước byte 15 16 khối liệu DB2 M 105: Chỉ nhớ có kích thước từ gồm byte 105, 106, 107, 108 miền nhớ biến cờ M 2.4 Cấu trúc nhớ S7 – 200 2.4.1 Phân chia nhớ - Bộ nhớ S7-200 chia thành vùng với tụ điện (hình 2.3) có nhiệm vụ trì liệu khoảng thời gian định nguồn Bộ nhớ S7-200 có tính động cao đọc ghi toàn vùng, loại trừ phần bit nhớ đặc biệt ký hiệu SM (special memory) truy nhập để đọc Hình 2.2: Bộ nhớ S7-200 - Vùng chương trình: miền nhớ sử dụng để lưu giữ lệnh chương trình Vùng thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi - Vùng tham số: miền lưu giữ tham số như: từ khóa,địa trạm… Cũng giống vùng chương trình, vùng tham số thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi - Vùng liệu: sử dụng để cất liệu chương trình bao gồm kết phép tính, số định nghĩa chương trình, đệm truyền thơng…Một phần vùng nhớ (200 byte CPU 212, 1K byte CPU 214) thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi - Vùng đối tượng: Timer, đếm, đếm tốc độ cao ngõ vào/ tương tự đặt vùng nhớ cuối Vùng không thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi - Hai vùng nhớ cuối có ý nghĩa quan trọng việc thực chương trình, trình bày cụ thể sau 2.4.2 Vùng liệu: - Vùng liệu miền nhớ động Nó truy nhập theo bit, byte, từ đơn (word) theo từ kép sử dụng làm miền lưu trữ liệu cho thuật tốn, hàm truyền thơng, lập bảng, hàm dịch chuyển, xoay vòng ghi, trỏ địa chỉ… - Ghi liệu kiểu bảng bị hạn chế nhiều liệu kiểu bảng thường sử dụng cho mục đích định - Vùng liệu lại chia thành miền nhớ nhỏ với công dụng khác Chúng ký hiệu chữ đầu tên tiếng Anh, đặc trưng cho công dụng riêng chúng sau:+ V: Variable memory + I: Input image register + O: Output image register + M: Internal memory bits + SM: Special memory bits - Tất miền truy nhập theo bit, byte, từ đơn (word-2byte) từ kép (2word) - Hình sau mơ tả vùng liệu CPU214 ( hình 2.3) Hình 2.3: Vùng liệu CPU214  Địa truy nhập qui ước với công thức: - Truy nhập theo bit: Tên miền (+)địa byte (+) (+) số bit Ví dụ V105.4 bit byte 150 thuộc miền V - Truy nhập theo byte: Tên miền (+) B (+) địa byte miền Ví dụ: VB150 byte 150 thuộc miền V - Truy nhập theo từ đơn: Tên miền (+) W (+) địa byte cao từ miền Ví dụ: VW150 từ đơn gồm byte 150 151 thuộc miền V, byte 150 có vai trị byte cao từ Hình 2.4: Vùng nhớ theo từ đơn - Truy nhập theo từ kép: Tên miền (+)D (+) địa byte cao từ miền Ví dụ: VD150 từ kép gồm byte 150,151,152 153 thuộc miền V, byte 150 có vai trị byte cao byte 153 byte thấp từ kép Hình 2.5: Vùng nhớ theo từ kép - Tất byte thuộc vùng liệu truy nhập trỏ Con trỏ định nghĩa miền V ghi AC1, AC2, AC3 Mỗi trỏ địa gồm byte (từ kép) Quy ước sử dụng trỏ để truy nhập sau: Địa byte:(cao) toán hạng lấy địa byte, từ, từ kép Ví dụ: A C1= & VB150, ghi AC1 chứa địa byte 150 thuộc miền V VD100= & VW150, từ kép VD100 chứa địa byte cao (VB150) từ đơn VW150 AC2= & VD150, ghi AC2 chứa địa byte cao (VB150) từ kép VD150 + Con trỏ: toán hạng lấy nội dung byte, từ từ kép mà trỏ vào + Ví dụ với phép gán địa + AC1, lấy nội dung byte VB150 + VD100, lấy nội dung từ đơn VW150 + AC2, lấy nội dung từ kép VD150 - Phép gán địa sử dụng trỏ có tác dụng với ghi 16 bit Timer, đếm thuộc vùng đối tượng trình bày 2.4.3.Vùng đối tượng: - Vùng đối tượng sử dụng để lưu giữ liệu cho đối tượng lập trình giá trị tức thời, giá trị đặt trước đếm, hay Timer Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm ghi Timer, đếm tốc độ cao, đệm vào/ra tương tự ghi Accumulator(AC) - Kiểu liệu đối tượng bị hạn chế nhiều liệu kiểu đối tượng ghi theo mục đích cần sử dụng đối tượng ( Hình 2.3) Bảng 2.1: vùng liệu tương ứng họ PLC S7-200 Vùng nhớ Vùng Dữ liệu CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226 V V0.0V2047.7 V0.0V2047.7 V0.0V5119.7 V0.0V5119.7 I I0.0I15.7 I0.0I15.7 I0.0I15.7 I0.0I15.7 Q Q0.0Q15.7 Q0.015.7 Q0.0Q15.7 Q0.0Q15.7 M M0.0M31.7 M0.0M31.7 M0.0M31.7 M0.0M31.7 ... theo ngơn ngữ Anh quốc Programmable Logic Controller ( viết tắt PLC) Câu hỏi, tập Câu 1: Trình PLC gì? Câu 2: PLC viết đầy đủ gì? Câu 3: Bộ điều khiển PLC có ưu điểm vượt trội so với tủ điều khiển... việc PLC S7-200 + RUN: cho phép PLC thực chương trình nhớ, PLC chuyễn từ RUN sang STOP gặp cố + STOP: PLC dừng cơng việc thực chương trình + TERM: cho phép máy lập trình định chế độ làm việc PLC. .. động xuất, nhập PLC Hình 2.7: Chu trình lặp PLC - PLC thực chương trình theo chu trình lặp (hình 2.7), vịng lặp gọi vòng quét Mỗi vòng quét bắt đầu giai đoạn đọc liệu từ ngõ vào (contact, sensor,