Giáo trình Điều khiển lập trình PLC: Phần 1 cung cấp cho người học những kiến thức như: Tổng quan về điều khiển lập trình; Cấu trúc và phương thức hoạt động của PLC; Các phép toán nhị phân của PLC; Các phép toán số của PLC. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm chi tiết nội dung giáo trình!
TRƯỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI TPHCM KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Chủ biên: Th.S Trần Ngọc Bình TP HỒ CHÍ MINH – THÁNG NĂM 2012 TRƯỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI TPHCM KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GIÁO TRÌNH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC DÙNG CHO HỆ CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Chủ biên: Th.S Trần Ngọc Bình TP HỒ CHÍ MINH – THÁNG NĂM 2012 Một vài năm gần đây, yêu cầu tự động hóa cơng nghiệp xã hội ngày tăng, trường đào tạo kỹ thuật có thêm ngành học với nhiều tên gọi khác như: Điều khiển tự động, tự động hóa, điều khiển học, … nhằm mục đích đào tạo cho xã hội kỹ sư, công nhân kỹ thuật để phục vụ trong quan, xí nghiệp trang bị hệ thống tự động điều khiển với qui mô lớn đại Do chương trình đào tạo trường chưa thống tài liệu chuyên ngành chưa hệ thống hóa, điều làm cho người dạy người học lĩnh vực gặp nhiều khó khăn cần tham khảo “Giáo Trình Điều Khiển Lập Trình PLC” biên soạn theo chương trình khung, trình độ cao đẳng quy nhằm mục đích hỗ trợ cho việc dạy học mơn chuyên ngành kỹ thuật trường Cao Đẳng Giao Thông Vận Tải TPHCM Đồng thời, giáo trình tài liệu tham khảo cán bộ, công nhân kỹ thuật nhằm củng cố thêm kiến thức chuyên ngành, tiếp cận nhanh với thiết bị tự động đại sử dụng ngành công nghiệp Tuy tác giả có nhiều cố gắng q trình biên soạn, giáo trình chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận góp ý, bổ sung quý độc giả đồng nghiệp để giáo trình có chất lượng tốt Trân trọng! TP HCM, ngày 30 tháng 09 năm 2012 MỤC LỤC Trang Chương 1: Tổng quan điều khiển lập trình 1.1 Các loại điều khiển công nghiệp 1.2 Ưu điểm PLC 1.3 Các ứng dụng PLC thực tế Chương 2: Cấu trúc phương thức hoạt động PLC 2.1 Cấu trúc PLC 2.2 Các khối PLC 2.3 Các ngõ vào cách kết nối 12 2.4 Xử lý chương trình 13 2.5 Các phương pháp lập trình (LAD, STL, FBD) 15 Chương 3: Các phép toán nhị phân PLC 17 3.1 Các liên kết logic 17 3.2 Tập lệnh 21 3.3 Timer 23 3.4 Counter 26 3.5 Các thí dụ 29 Chương : Các phép toán số PLC 37 4.1 Chức truyền dẫn 37 4.2 Chức so sánh 38 4.3 Chức dịch chuyển 39 4.4 Chức biến đổi 40 4.5 Chức toán học (cộng, trừ, nhân, chia) 41 4.6 Chức số (trị tuyện đối , , sin ,cos) 42 Chương 5: Xử lý tín hiệu Analog EM235 47 5.1 Tín hiệu analog 47 5.2 Biểu diễn giá trị analog 48 5.3 Kết nối ngõ vào analog 50 5.4 Hiệu chỉnh giá trị analog 6.1 Khởi động phần mềm 53 64 64 6.2 Giao diện hình 66 6.3 Các bước thực dự án 72 Chương 6: Thao tác phần mềm S7 – 200 Chương 7: Các họ PLC khác 7.1 Họ Omron 7.2 Họ Mitsubishi Tài liệu tham khảo 81 81 95 96 KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC 1.1 Các loại điều khiển cơng nghiệp 1.1.1 Hệ thống điều khiển ? Hệ thống điều khiển tập hợp thiết bị dụng cụ điện tử, dùng để vận hành trình cách xác thơng suốt 1.1.2 Hệ thồng điều khiển dùng rơle Trƣớc có PLC ngƣời ta điều khiển hệ thống contactor, rơle điện từ, định thời, đếm Hệ thống đƣợc liên kết với để trở thành hệ thống hoàn chỉnh Hệ thống dùng relays phức tạp : nhiều dây kết nối, thiết bị cồng kềnh khó sửa chữa bảo trì hƣ hỏng, khơng thể thực đƣợc cơng việc mang tính phức tạp cao, có yêu cầu thay đổi điều khiển bắt buộc phải thiết kế lại nối dây lại từ đầu 1.1.3 Hệ thống điều khiển dùng vi xử lý : Hệ thống điều khiển dùng vi xử lý đời khắc phục đƣợc số nhƣợc điểm hệ thống dùng rơle nhƣ sơ đồ nối dây số ƣu điểm khác nhƣ khả nhớ thực đƣợc chức phức tạp mà hệ thống điều khiển rơle không thực đƣợc Tuy nhiên, hệ thống điều kiển vi xử lý tồn số nhƣợc điểm : khó lập trình vấn đề xử lý nhiễu 1.1.4 Hệ thống điều khiển dùng PLC Với khó khăn phức tạp thiết kế hệ thống dùng rơle điện, năm 80, ngƣời ta chế tạo điều khiển có lập trình nhằm nâng cao độ tin cậy, ổn định, đáp ứng hệ thống làm việc môi trƣờng công nghiệp khắc nghiệt nhƣ nhiệt độ cao, độ ẩm lớn … đêm lại hiệu kinh tế cao Đó lập trình đƣợc PLC, đƣợc chuẩn hố theo ngơn ngữ Anh Quốc Programmable Logic Controller (viết tắt PLC) PLC kết hợp hệ thống điều khiển dùng vi xử lý rơle CHƢƠNG 1 KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC 1.2 Ƣu điểm PLC Ngƣời ta sử dụng PLC nhiều công nghiệp PLC có ƣu điểm : - Độ ổn định, độ tin cao - Lắp đặt đơn giản - Rất dễ lập trình - Đáp ứng yêu cầu địi hỏi mà khơng cần thây đổi phần cứng - Kích thƣớc nhỏ, gọn - Có thể nối mạng vi tính để giám sát hệ thống - Điều khiển linh hoạt đa dạng 1.3 Các ứng dụng PLC thực tế Hiện PLC đƣợc ứng dụng thành công nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp dân dụng Từ ứng dụng để điều khiển hệ thống đơn giản, có chức đóng/mở (ON/OFF) thơng thƣờng đến úng dụng cho lĩnh vực phức tạp địi hỏi tính xác cao, ứng dụng thuật tốn q trình sản xuất Các lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC bao gồm : - Hóa học dầu khí: Định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn, cân đong ngành hóa … - Chế tạo máy sản xuất: Tự động hóa chế tạo máy, cân đong, trình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại,… -Bột giấy, giấy, xử lý giấy : điều khiển máy băm, trình ủ bột, trình cán, gia nhiệt, … - Thủy tinh phim ảnh: q trình đóng gói, thử nghiệm vật liệu, cân đong, khâu hoàn tất sản phẩm, đo cắt giấy, … CHƢƠNG KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC - Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm sốt q trình sản xuất, bơm (bia, nƣớc trái cây, …), cân đong, đóng gói, hịa trộn, … - Kim loại: điều khiển trình cán, (thép), quy trình sản xuất, kiểm tra chất lƣợng - Năng lượng: điều khiển nguyên liệu (cho trình đốt, xử lý turbin, …), trạm cần hoạt động khai thác vật liệu cách tự động (than, gỗ, dầu mỏ, …) CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP Câu 1: Trình bày ƣu điểm PLC kỹ thuật điều khiển? Câu 2: Hãy so sánh ƣu, khuyết điểm hệ thống khiển rơle, hệ thống điều khiển vi xử lý hệ thống điều khiển PLC? CHƢƠNG KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC CHƢƠNG 2: CẤU TRÚC VÀ PHƢƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA PLC 2.1 Cấu trúc PLC PLC hãng Siemens có loại sau : S7-200, S7-300, S7 – 400 PLC S7–200 có loại CPU sau : CPU 212, CPU 214, CPU 216, CPU 221, CPU 222, CPU224 … 2.1.1 Cấu trúc phần cứng Hình 2.1: Cấu trúc phần cứng PLC S7-200 CHƢƠNG KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC Trong đó: 1: Chân cắm cổng 2: Chân cắm cổng vào 3: Các đèn trạng thái: SF, RUN, STOP 4: Đèn xanh cổng vào trạng thái tức thời cổng vào 5: Cổng truyền thông 6: Đèn xanh cổng định trạng thái tức thời cổng 7: Công tắc CPU 224 bao gồm: - Dung lƣợng nhớ chƣơng trình 2K - Dung lƣợng nhớ liệu 2K - Có 14 cổng vào 10 cổng - Có thể thêm vào Modul mỡ rộng kể Modul Analog - Có 128 timer, 180 couter, 688 bits nhớ đặc biệt - Có chế độ ngắt xử lý ngắt - Có đếm tốc độ cao - Có điều chỉnh tƣơng tự - Tồn dung lƣợng nhớ không bị liệu thời gian 190 kể từ PLC điện Các đèn báo CPU: - SF : đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng ( đèn đỏ ) - RUN : PLC chế độ làm việc ( đèn xanh ) - STOP : PLC chế độ dừng (đèn vàng ) - Ixx, Qxx: định trạng thái tức thời cổng (đèn xanh ) Công tắc chọn chế độ làm việc : - RUN : Cho phép PLC thực chƣơng trình nhớ, PLC chuyển từ RUN qua STOP gặp cố CHƢƠNG ... THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC I1.0 Q1.0 I1 .1 Q1 .1 I1.2 Q1.2 I1.3 Q1.3 I1.4 Q1.4 I1.5 Q1.5 I1.6 Q1.6 2.2 Các khối PLC 2.2 .1 Khối Program Block: Có khối chính: Khối OB1:Là khối... LẬP TRÌNH PLC 1. 1 Các loại điều khiển cơng nghiệp 1. 1 .1 Hệ thống điều khiển ? Hệ thống điều khiển tập hợp thiết bị dụng cụ điện tử, dùng để vận hành trình cách xác thơng suốt 1. 1.2 Hệ thồng điều. .. Nguồn tải Nguồn tải 24 VDC 24 VDC 1M 1L M Nguồn cung cấp cho PLC 24 VDC 0.0 0 .1 0.2 0.3 0.4 2M 2L 0.5 0.6 0.7 1. 0 1. 1 L 1M 0.0 0 .1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 2M 1. 0 1. 1 1. 2 1. 3 1. 4 1. 5 24 VDC Nguồn