Tài liệu PLC Siesmen

Tài liệu lập trình PLC S7 200

BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TRƯỜNG CĐ NGHỀ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH GIÁO TRÌNH Mô đun: PLC NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NGHỀ Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đich khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. Mã tài liệu: …. LỜI GIỚI THIỆU PLC là một môn học cơ sở quan trọng đối với sinh viên khối kỹ thuật nói chung và sinh viên ngành điện nói riêng. Để có thể tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu về lĩnh vực điều khiển tự động thì sinh viên phải nắm vững những kiến thức trong môn học PLC. Điều khiển lập trình nghiên cứu những ứng dụng của các tập lệnh nhằm để lập trình và điều khiển một hệ thống trong sản xuất và đời sống. Ngoài ra môn học này còn giúp sinh viên không chuyên ngành điện bổ sung thêm các kiến thức cơ bản về Logo!, các thiết bị điện, cấu tạo và các đặc tính làm việc của chúng để có thể vận hành được trong thực tế. Giáo trình PLC gồm 2 phần: Phần 1. Khảo sát PLC S7-200 Phần 2. Khảo sát Logo! Quyển sách này tác giả trình bày các kiến thức cơ bản hệ thống điều khiển lập trình, cấu trúc và phương thức hoạt động , kết nối giữa các thiết bị ngoại vi , tập lệnh , các kiến thức về nguyên lý, cấu tạo, đặc tính và ứng dụng các loại hệ thống điện có kèm theo các ví dụ cụ thể và các bài tập được soạn theo từng các chương lý thuyết, để giúp người học có thể giải và ứng dụng vào các môn học có liên quan. Giáo trình PLC này được biên soạn với sự cố gắng sưu tầm các tài liệu, với sự đóng góp tận tình của các đồng nghiệp trong và ngoài khoa, cùng với 2 kinh nghiệm giảng dạy môn học này trong nhiều năm. Tuy nhiên đây cũng là lần đầu tiên biên soạn giáo trình PLCnên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong sự đóng góp ý kiến của các đồng nghiệp, của các em sinh viên và các bạn đọc quan tâm đến bài giảng này. Tp. Hồ Chí Minh, ngày …. tháng …. năm 2012 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: NGUYỄN NGỌC LINH 2. ………… BÙI QUANG HÒA 3 MỤC LỤC STT ĐỀ MỤC TRANG 1 Lời giới thiệu 2 2 Mục lục 4 3 Nội dung bài học. 5 PHẦN I: KHẢO SÁT PLC S7-200 Bài 1: Tổng quan về PLC S7-200 7 Bài 2: Cấu trúc và phương thức hoạt động của một PLC 14 Bài 3: Kết nối giữa PLC và các thiết bị ngoại vi 24 Bài 4: Các phép toán nhị phân của PLC 34 Bài 5: Các phép toán số của PLC 47 Bài 6: Xử lý tín hiệu analog 60 Bài 7: Các bài tập ứng dụng với PLC S7-200 70 PHẦN II: KHẢO SÁT LOGO! Bài 1: Tổng quan về Logo! 86 Bài 2: Các hàm chức năng cơ bản và đặc biệt của Logo! 90 Bài 3: Lập trình với Logo! 136 Bài 4: Bài tập ứng dụng với Logo! 164 4 MÔ ĐUN PLC Mã mô đun: 21 Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun: Đây là môn học bắt buộc được bố trí dạy cuối chương trình sau khi học xong các chuyên môn như : Điện tử công suất, Vi xử lý, … Mục tiêu của mô đun: Học xong mô đun này học sinh có năng lực : - Trình bày các khái niệm về điều khiển lập trình chính xác theo nội dung đã học - Trình bày cấu trúc và phương thức hoạt động của một PLC chính xác theo nội dung đã học. - Các thành phần chính của hệ thống điều khiển: ngôn ngữ, liên kết, định thời - Thực hiện các bài tập ứng dụng dùng PLC đạt các yêu cầu về kỹ thuật Nội dung chính của mô đun: Tên bài mục Loại Địa điểm Thời lượng 2 Lý thuyết Thực hành Kiểm tra PHẦN 1: KHẢO SÁT PLC S7-200 Bài 1 Lý thuyết Xưởng thực hành 2 2 - Bài 2 Lý thuyết Xưởng thực hành 2 2 Bài 3 Tich hợp Xưởng thực hành 6 3 3 Bài 4 Tich hợp Xưởng thực hành 15 5 10 Bài 5 Tich hợp Xưởng thực hành 8 3 5 Bài 6 Tich hợp Xưởng thực hành 35 35 PHẦN II: KHẢO SÁT LOGO! Bài 1 Lý thuyết Xưởng thực hành 1 1 Bài 2 Lý thuyết Xưởng thực hành 2 2 Bài 3 Tich hợp Xưởng thực hành 2 2 Bài 4 Tich hợp Xưởng thực hành 44 44 5 YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN Mỗi sinh viên phải tham gia ít nhất 80% thời gian môn học trên lớp. Nếu không tham gia đủ sẽ bị cấm thi kết thúc môn. Mỗi sinh viên sẽ làm bài tập sau khi học xong phần lý thuyết của mỗi chương. Giáo viên sẽ giúp các sinh viên thực hiện các bài tập. Kết quả đánh giá sẽ bao gồm: 10% tham gia lớp, 30% kiểm tra giữa kỳ và 60% kết thúc môn học. 6 PHẦN I: KHẢO SÁT PLC S7-200 BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ PLC S7-200 Mục tiêu: - Phát biểu khái niệm về điều khiển lập trình theo nội dung đã học - So sánh ưu nhược điểm của điều khiển lập trình với các hình thưc điều khiển khác theo nội dung đã học. - Trình bày các ứng dụng của PLC trong thực tế theo nội dung đã học. 1. Tổng quan hệ thống điều khiển: Trong công nghiệp yêu cầu tự động hóa ngày càng tăng, đòi hỏi kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng được những yêu cầu đó. Để giải quyết được nhiệm vụ điều khiển người ta có thể thực hiện bằng hai cách: thực hiện bằng Rơle, khởi động từ . hoặc thực hiện bằng chương trình nhớ. Hệ điều khiển bằng Rơle và hệ điều khiển bằng lập trình có nhớ khác nhau ở phần xử lý: thay vì dùng Rơle, tiếp điểm và dây nối trong phương pháp lập trình có nhớ chúng được thay bằng cách mạch điện tử. Như vậy thiết bị PLC làm nhiệm vụ thay thế phần mạch điện điều khiển trong khâu xử lý số liệu. Nhiệm vụ của sơ đồ mạch điều khiển sẽ được xác định bằng một số hữu hạn các bước thực hiện xác định gọi là "chương trình". Chương trình này mô tả các bước thực hiện gọi là tiến trình điều khiển, tiến trình này được lưu vào bộ nhớ nên được gọi là "điều khiển lập trình có nhớ". Trên cơ sở khác nhau của khâu xử lý số liệu ta có thể biểu diễn hai hệ điều khiển như sau: Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển bằng Rơle: Hình 1-1: Lưu đồ điều khiển dùng Rơle Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển bằng PLC: 7 Hình 1-2: Lưu đồ điều khiển bằng PLC Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển người ta cần thay đổi mạch điều khiển bằng cách lắp lại mạch, thay đổi phần tử mới đối với hệ thống điều khiển bằng Rơle điện. Trong khi đó khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển ta chỉ cần thay đổi chương trình soạn thảo đối với hệ điều khiển bằng lập trình có nhớ. Như vậy một cách tổng quát có thể nói hệ thống điều khiển PLC là tập hợp các thiết bị và linh kiện điện tử. Để đảm bảo tính ổn định, chính xác và an toàn trong quá trình sản xuất, các thiết bị này bao gồm nhiều chủng loại, hình dạng khác nhau với công suất từ rất nhỏ đến rất lớn. Do tốc độ phát triển quá nhanh của công nghệ và để đáp ứng được các yêu cầu điều khiển phức tạp nên hệ thống điều khiển phải có hệ thống tự động hóa cao. Yêu cầu này có thể thực hiện được bằng hệ lập trình có nhớ PLC kết hợp với máy tính, ngoài ra còn cần có các thiết bị ngoại vi khác như: Bảng điều khiển, động cơ, cảm biến, tiếp điểm, công tắc tơ, . Mỗi một thành phần trong hệ thống điều khiển có một vai trò quan trọng được trình bày như trong hình vẽ sau: Hình 1-6: Mô hình hệ thống điều khiển PLC 8 Khả năng truyền dữ liệu trong hệ thống rất rộng thích hợp cho hệ thống xử lý và cũng rất linh động trong các hệ thống phân phối . Hệ thống PLC sẽ không cảm nhận được thế giới bên ngoài nếu không có các cảm biến, và cũng không thể điều khiển được hệ thống sản xuất nếu không có các động cơ, xy lanh hay các thiết bị ngoại vi khác nếu cần thiết có thể sử dụng các máy tính chủ tại các vị trí đặc biệt của dây chuyền sản xuất . 2. Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình: Sự khác nhau giữa hệ điều khiển bằng Rơle điện và lập trình có nhớ có thể minh hoạ bằng một ví dụ sau: Điều khiển hệ thống 3 máy bơm nước qua 3 cấp khởi động từ K1, K2, K3. Trình tự điều khiển như sau: Các máy bơm hoạt động tuần tự nghĩa là K1 đóng trước tiếp đến là K2 rồi cuối cùng là K3 đóng. Để thực hiện nhiệm vụ theo yêu cầu trên mạch điều khiển ta thiết kế như sau: Trong đó các nút ấn S1, S2, S3, S4 là các phần tử nhập tín hiệu. Các tiếp điểm K1, K2, K3 và các mối liên kết là các phần xử lý. Các khởi động từ K1, K2, K3 là kết quả xử lý. Hình 1-3: Sơ đồ điều khiển bằng Rơle Nếu ta thay bằng thiết bị điều khiển PLC ta có thể mô tả như sau: -Tín hiệu vào: S1, S2, S3, S4 vẫn giữ nguyên. -Tín hiệu ra: K1, K2, K3 là các khởi động từ vẫn giữ nguyên. - Phần tử xử lý: được thay thế bằng PLC. 9 Hình 1-4: Sơ đồ điều khiển thay thế bằng PLC Khi thực hiện bằng chương trình điều khiển có nhớ PLC ta chỉ cần thực hiện nối mạch theo sơ đồ sau: Hình 1-5: Sơ đồ nối dây thực hiện bằng PLC Nếu bây giờ nhiệm vụ điều khiển thay đổi ví dụ như các bơm 1, 2, 3 hoạt động theo nguyên tắc là chỉ một trong số các bơm được hoạt động độc lập. Như vậy đối với mạch điều khiển dùng Rơle ta phải tiến hành lắp ghép lại toàn bộ mạch điều khiển, trong khi đó đối với mạch điều khiển dùng PLC thì ta lại chỉ cần soạn thảo lại chương trình rồi nạp lại vào CPU thì ta sẽ có ngay một sơ đồ điều khiển theo yêu cầu nhiệm vụ mới mà không cần phải nối lại dây trên mạch điều khiển. 3. So sánh PLC với các hệ thống điều khiển khác: 3.1.Hệ thống điều khiển PLC điển hình: Trong hệ thống điều khiển PLC các phần tử nhập tín hiệu như : chuyển mạch, nút ấn, cảm biến, . được nối với đầu vào của thiết bị PLC. Các phần tử chấp hành như : đèn báo, rơ le, công tắc tơ, . được nối đến lối ra của PLC tại các đầu nối. Chương trình điều khiển PLC được soạn thảo dưới các dạng cơ bản (sẽ được trình bày ở phần sau) sẽ được nạp vào bộ nhớ bên trong PLC, sau đó tự động thực hiện tuần tự theo một chuỗi lệnh điều khiển được xác định trước . 10