Hướng dẫn thực hành PLC

HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC I GIỚI THIỆU Trong năm gần điều khiển logic lập trình (PLC Programmable Logic Controller) dùng rộng rãi công nghiệp để thiết kế hệ thống điều khiển tự động PLC thiết bị điều khiển dùng vi xử lý thiết kế chuẩn hóa có nhiều đầu vào/ra (input/output) tương tự số, đếm (counter), định (timer) … hoạt động theo chương trình lập trước Chương trình thay đổi dễ dàng nhờ lập trình kèm (program console) hay máy tính cá nhân PC Các PLC có kích thước gọn nhẹ, dễ dàng thay mạch điều khiển dùng contactor, rờle vốn phức tạp khơng tin cậy Có nhiều loại PLC nhiều hãng sản xuất Siemens, Omron, Mitsubishi, Allen-Bresley, Telemecanique… Tuy nhiên nguyên tắc loại PLC tương tự Mục tiêu thực hành cung cấp cho sinh viên khái niệm bàn PLC SIEMENS, khả ứng dụng chúng phương pháp lập trình ngơn ngữ STEP7 Từ sinh viên thiết kế mạch điều khiển hay điều khiển khác dùng PLC nhằm làm giảm giá thành, tăng độ tin cậy, đơn giản hóa thiết kế II GIỚI THIỆU PLC S7-300 Các vùng nhớ chức chúng: Tên Processimage Input Processimage Output Bit memory Chức Đơn vị truy xuất Tầm địa Đầu chu kỳ quét, vận hành đọc đầu vào từ hệ thống lưu giá trị vào vùng nhớ để xử lý chu kỳ Trong suốt chu kỳ qt, chương trình tính tốn giá trị ngõ để vào vùng nhớ Input Bit Byte (8 bit) Word (16 bit) Double word I IB IW ID 0.0 – 65535.7 – 65535 – 65534 – 65532 Trong suốt chu kỳ qt, chương trình tính tốn giá trị ngõ để vào vùng nhớ Cuối chu kỳ, vận hành đọc giá trị gứi chúng đến ngõ hệ thống Output Bit Byte (8 bit) Word (16 bit) Double word Q QB QW QD 0.0 – 65535.7 – 65535 – 65534 – 65532 Cung cấp vùng lưu trữ kết tạm thời tính chương trình Memory Bit Byte (8 bit) Word (16 bit) Double word M MB MW MD 0.0 – 255.7 – 255 – 254 – 252 Bộ môn Cơ Điện Tử HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC Tên I/O: external input Chức Cho phép chương trình truy xuất trực tiếp module input output (nghĩa đầu vào/ra ngoại vi) I/O external output Timer Counter Đơn vị truy xuất Peripheral IB Peripheral IW Peripheral ID Tầm địa PIB PIW PID – 65535 – 65534 – 65532 Peripheral QB PQB – 65535 Peripheral QW PQW – 65534 Peripheral QD PQD – 65532 Cung cấp vùng nhớ cho đơn vị time (time cell) Bộ đếm thời gian truy xuất time cell để cập nhật chúng cách giảm giá trị thời gian Các lệnh timer truy xuất time cell vùng nhớ Cung cấp vùng nhớ cho đếm counter Các lệnh counter truy xuất giá trị đếm vùng nhớ Timer (T) T – 255 Counter (C) C – 255 Sử dụng Timer Các lệnh định (timer): Lưu ý cách đặt giá trị thời gian cho S7-300: S5T#aH_bM_cS_dMS S5T#2s = giây S5T#12m_18s_20ms = 12 phút, 18 giây 20 mili giây S5T#1h_20m_3s = giờ, 20 phút giây Tầm giá trị : từ S5T#10ms đến S5T#2h_46m_30s_0ms a Kiểu Pulse timer : (SP) Nếu trạng thái ngõ vào I0.0 đổi từ lên timer T5 bắt đầu Timer tiếp tục chạy hết thời gian 2s với điều kiện I0.0 mức Nếu I0.0 thay đổi từ Bộ môn Cơ Điện Tử HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC xuống trước hết thời gian 2s timer dừng Ngõ Q4.0 thời gian timer chạy b On-Delay timer: (SD) Khi ngõ vào I0.0 thay đổi từ lên 1, timer T5 bắt đầu Nếu thời gian trôi hết I0.0 mức 1, ngõ Q4.0 lên Nếu trạng thái I0.0 đổi từ xuống 0, timer dừng ngõ Q4.0 c Off-Delay timer : (SF) Khi ngõ vào I0.0 thay đổi từ xuống 0, Timer T5 bắt đầu Nếu I0.0 đổi từ lên 1, Timer bị Reset Trạng thái ngõ Q4.0 I0.0 1, Timer chạy Sử dụng Counter 3.1 Nguyên lý hoạt động - Bộ đếm làm nhiệm vụ đếm sườn xung tín hiệu đầu vào Số đếm phụ thuộc vào loại CPU S7-300 có tối đa 256 đếm, ký hiệu Cx, x số nguyên từ đến 255 - Số sườn xung đếm ghi vào ghi byte đếm gọi C-Word Nội dung C-Word giá trị tức thời đếm ký hiệu CV.Ngoài đếm cịn báo trạng thái thơng qua C-bit Khi CV = C-bit = 0, CV ≠ C-bit =1 3.2 Sử dụng PLC S7-300 có loại đếm.Bộ đếm lên, đếm xuống đếm lên/xuống Ở ta xét đếm đếm lên, đếm lên/xuống Bộ môn Cơ Điện Tử HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC a Bộ đếm lên S-CU STL LADDER CU: đếm lên - b Bộ đếm xuống S-CD STL CD: đếm xuống - Bộ mơn Cơ Điện Tử CU: ngõ vào tín hiệu đếm lên lên (Chỉ đếm sườn ) kiểu BOOL S: Set giá trị đặt trước vào đếm (CV=PV) PV: giá trị đặt (phải ghi theo dạng C# ??? (từ 000>999) R: Reset giá trị CV C_bit Q: ngõ trạng thái Couter CV: ngõ giá trị tức thời Counter (dạng Hex ) CV_BCD: ngõ giá trị tức thời Counter (dạng BCD) Lưu ý: Couter đếm lên đến 999 không đếm LADDER - FBD FBD CD: ngõ vào tín hiệu đếm xuống (Chỉ đếm sườn ) kiểu BOOL S: Set giá trị đặt trước vào đếm (CV=PV) PV: giá trị đặt (phải ghi theo dạng C# ??? (từ 000>999) R: Reset giá trị CV C_bit Q: ngõ trạng thái Couter CV: ngõ giá trị tức thời Counter (dạng Hex ) CV_BCD: ngõ giá trị tức thời Counter (dạng BCD) Lưu ý: Couter đếm lên đến không đếm HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC c Bộ đếm lên đếm xuống S-CUD STL LADDER - CU: đếm lên CD: đếm xuống - FBD CU: ngõ vào tín hiệu đếm lên ( Chỉ đếm sườn ) kiểu BOOL CD: ngõ vào tín hiệu đếm xuống S: Set giá trị đặt vào đếm CV PV: giá trị đặt R: Reset giá trị CV C_bit Q: ngõ trạng thái Couter CV: ngõ giá trị tức thời Counter ( dạng Hex ) CV_BCD: ngõ giá trị tức thời Counter ( dạng BCD ) Lưu ý: Couter đếm xuống đến xuống đến đếm lên đến 999 counter khơng đếm Vì với S_CD phải Set giá trị ban đầu Các lệnh so sánh 4.1 So sánh số nguyên: CMP xx I Trong xx kiểu so sánh, thuộc kiểu sau: Kiểu só sánh IN1 IN2 IN1 khác IN2 IN1 lớn IN2 IN1 nhỏ IN2 IN1 lớn IN2 IN1nhỏ IN2 Bộ môn Cơ Điện Tử Ký hiệu == > < >= = MW2 * Có trạng thái “1” I0.2 4.2 So sánh số double: CMP xxD Tương tự so sánh số nguyên, CMP xxD so sánh hai số double integer (số nguyên 32 bit) IN1, IN2 thuộc kiểu double integer, nhớ I, Q, M, L, D hay số 4.3 So sánh số thực: CMP xxR Tương tự so sánh số nguyên, CMP xxR so sánh hai số thực (số nguyên 32 bit) IN1, IN2 thuộc kiểu số thực (real), nhớ I, Q, M, L, D hay số Hướng dẫn sử dụng phần mềm lập trình SIMATIC S7: Sau khởi động chương trình SIMATIC Manager hình lên theo hai trường hợp hình sau đây: Nếu trước khơng chọn tính Display Wizard on starting SIMATIC Manager: Bộ môn Cơ Điện Tử HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC Giao diện chương trình SIMATIC Manager Nếu trước có chọn tính Display Wizard on starting SIMATIC Manager, để chọn tính vào menu File chon ‘New Project’ Wizard… Giao diện chương trình SIMATIC Manager Bộ môn Cơ Điện Tử HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC Nếu muốn tạo project cách tự động click vào nút Finish có project tự động thiết lập theo cấu hình mặc định CPU312 Double click vào biểu tượng OB1 để bắt đầu lập trình Cách lập trình: Để đơn giản, ta thử lập chương trình tạo nút ấn tự giữ (set - reset) Khi ấn nút tương ứng với ngõ vào I0.0 (start) ngõ Q0.0 chuyển sang ON chuyển sang OFF I0.1 (stop) ấn Để lập giản đồ thang trên, ta thực bước sau:  Vào menu View, chọn ngôn ngữ sử dụng LAD  Click chuột vào ngang bên để bắt đầu vẽ giản đồ  Chọn cơng tắc thường đóng cách click vào biểu tượng tương ứng công cụ  Tiếp tục chọn biểu tượng cơng tắc thích hợp, ta hồn tất nhánh giản đồ thang Bộ môn Cơ Điện Tử HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC -Để vẽ nhánh thứ hai, đặt trỏ chuột vào điểm cần rẽ nhánh (trong trường hợp đầu nhánh 1) chọn biểu tượng Open Branch (└>), sau chọn công tắc thường hở click vào biểu tượng Close Branch ( PLC Sau tiến hành bật nút Start (0.00) thí nghiệm quan sát ngõ tương ứng, đồng thời quan sát hoạt động timer phần mềm CX IV.GIỚI THIỆU PLC MITSUBISHI Trong PLC Mitshubishi, địa dành cho ngõ vào từ X000 trở lên tùy theo loại PLC Địa dành cho ngõ từ Y000 trở lên tùy theo loại PLC Vùng nhớ trung gian M Hướng dẫn sử dụng phần mềm GX-Developer: Sau khởi động phần mềm xuất giao diện: Bộ môn Cơ Điện Tử 54 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC Ta vào menu Project/New Project để tạo project mới, xuất hộp thoại: - Trong mục PLC series chọn loại CPU l FXCPU Trong mục PLC Type, chọn loại FX1N Chọn ngơn ngữ lập trình Ladder Đánh dấu mục Setup project name để đặt tên cho Project ô Project name Trong mục Drive/Path chọn đường dẫn chứa Project tạo Bấm OK Bộ môn Cơ Điện Tử 55 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC Sau nhấn OK phần mềm mở cửa sổ làm việc sau: Từ cửa sổ ta lập trình mơ chương trình Bộ mơn Cơ Điện Tử 56 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC BÀI HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THƠNG PLC MITSUBISHI Lập trình LADDER điều khiển đèn giao thơng sáng xoay vịng theo u cầu: Đèn Xanh 4s Đèn Vàng 2s Đèn Đỏ 4s Cho địa chỉ: Start: X000 Stop: X001 Đèn Xanh: Y000 Đèn Vàng: Y001 Đèn Đỏ: Y002 Bước 1: Lập bảng địa (Symbols): Trong thư mục bên trái hình soạn thảo, Double click vào mục Device comment/ COMMENT, xuất bảng khai báo: Bộ môn Cơ Điện Tử 57 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC Lần lượt khai báo ngõ vào cột comment Để khai báo ngõ ra, đánh Y0 vào ô Device name, nhấn Display, xuất ngõ Y000, đánh tên cho ngõ tương ứng: Double click vào Program/ MAIN thư mục bên trái để quay lại cửa sổ lập trình: Bước 2: Lập trình (LAD) Để hiển thị tên biến đặt mục Comment, ta vào menu View, chọn Comment, nhấn ctrl+F5: Để đặt tiếp điểm đầu tiên, click chuột vào vị trí network 1, click vào mục “Open contact” Bộ môn Cơ Điện Tử công cụ nhấn F5: 58 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC Xuất hộp thoại Đánh vào địa nút Start l X000, nhấn OK, ta tiếp điểm sau: Làm tương tự, lấy ký hiệu tiếp điểm thường đóng để nối vào chương trình sau: Để lấy tiếp điểm thường đóng ta click vào mục “Close contact” bấm F6, lấy hai tiếp điểm thường đóng sau: - công cụ Đặt timer cuối network1: Click vào biểu tượng Coil , xuất hộp thoại Để đặt tên timer l T1, thời gian trễ 3s, ta khai báo hình, bấm OK timer t1 hình sau: Bộ mơn Cơ Điện Tử 59 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC - Để đặt cuộn dây ngõ thay timer cuối network, ta chọn Coil khai báo địa ngõ tương ứng, ví dụ đèn xanh: Y000 - Làm tương tự cho network lại ta viết đoạn chương trình hồn chỉnh sau: Bước 3: Mơ Sau viết chương trình, để biên dịch chương trình ta vào menu Convert/Convert bấm F4, có lỗi chương trình thơng báo, khơng có lỗi ta mơ đổ chương trình xuống PLC Để mơ chương trình ta vào menu Tools, Start Ladder Logic Test: Bộ môn Cơ Điện Tử 60 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC Chương trình chuyển sang chế độ mơ Để khởi động đoạn chương trình ta click phải chuột vào hình soạn thảo Device test, xuất hộp thoại Device test Trong ô Device gõ vào địa bit Start X000, sau nhấn nút Force On thấy chương trình bắt đầu chạy Quan sát timer thấy cách timer đếm thời gian Bộ môn Cơ Điện Tử 61 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC Để dừng đoạn chương trình ta gõ vào Device địa bit stop l X001 bấm Force On , bấm Force Off cho bit Start l X000 Để dừng việc mô quay lại việc soạn thảo ta vào menu Tool, chọn End Ladder Logic Test Để tiếp tục lập trình phải bấm vào nút Write mode công cụ Bước 4: Download chương trình xuống PLC Để đổ chương trình vào PLC thật giám sát online ta làm sau: Dùng cáp USB kết nối máy tính PLC - Vào Menu Online Transfer Setup, xuất cửa sổ Transfer Setup - Double click vào dịng PC side để khai báo phần kết nối với tốc độ truyền hình OK Bấm Connection test, kết nối cơng chương trình báo đọc loại PLC, bấm OK Vào Menu Online Write to PLC, chọn lựa đổ thơng số chương trình, bấm OK Bộ môn Cơ Điện Tử 62 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC - Chương trình đổ xuống PLC Vào Menu Online -> Monitor ->Start monitor để quan sát bit Sau tiến hành bật nút Start (X000) thí nghiệm quan sát ngõ tương ứng, đồng thời quan sát hoạt động timer phần mềm GX V BÀI TẬP ỨNG DỤNG Sử dụng cơng cụ lập trình PLC Siemens, Omron, Mitsubishi lập trình điều khiển hệ thống sau: Tìm hiểu nguyên lý hoạt động, lập sơ đồ hành trình bước lập trình cho quy trình uốn thép theo đường cong đây, biết xylanh xylanh tác động kép, sử dụng van đảo chiều 5/2 điều khiển điện, nút nhấn Start, Stop, Reset: Xi lanh B b0 Cơng tắc hành trình bên b1 Cơng tắc hành trình bên ngồi Xi lanh C c0 Cơng tắc hành trình bên c1 Cơng tắc hành trình bên ngồi Xi lanh A a0 Cơng tắc hành trình bên a1 Cơng tắc hành trình bên ngồi Lập trình cho tay máy phân loại sản phẩm sử dụng khí nén, vị trí khay tay kẹp nhận phoi xác định màu nhờ có cảm biến kiểm tra màu Nếu sản phẩm có màu đen bỏ khay số 2, sản phẩm có màu trắng bỏ khay số 3, Bộ môn Cơ Điện Tử 63 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC xy lanh tác động kép, sử dụng van đảo chiều 5/2 điều khiển điện, nút nhấn Start, Stop, Reset: Động M Xi lanh B Xi lanh C Tay kẹp A m0 m1 b0 b1 c0 c1 Cơng tắc hành trình bên phải Cơng tắc hành trình bên trái Cơng tắc hành trình phía Cơng tắc hành trình phía Cơng tắc hành trình bên Cơng tắc hành trình bên ngồi Một hệ thống cấp phoi tự động, cảm biến X1 phát có phoi ngang qua Hãy lập trình PLC điều khiển đèn hiển thị báo số lượng phoi cấp sau: - Khi khơng có phoi đèn A sáng - Khi có từ đến 10 phoi cấp đèn B sáng - Khi có từ 11 đến 20 phoi cấp đèn C sáng - Khi có từ 21 phoi trở lên cấp đèn D sáng Lập trình PLC điều khiển máy cấp phoi tự động Theo sơ đồ hoạt động có sẵn, sử dụng hai xylanh tác động kép A, B, sử dụng van đảo chiều 5/2 điều khiển điện, nút nhấn Start, Stop, Reset, cơng tắc hành trình a0, a1, b0, b1, cảm biến phát có hộp nhựa X1 Khi nhấn Start, có hộp nhựa phát X1 piston A đảy hộp nhựa ra, sau piston B tịnh tiến ra/vào bốn lần liên tiếp để cấp bốn phoi hình trụ vào hộp nhựa, sau q trình lập lại Bộ mơn Cơ Điện Tử 64 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC Lập trình PLC điều khiển bãi xe tự động Bãi xe chứa tối đa 12 chiếc, cảm biến S1 phát có xe vào PLC đếm PLC tăng lên đơn vị, cảm biến S2 phát có xe đếm giảm xuống đơn vị Khi có 12 xe vào bãi xe bảng hiệu đầy xe sáng lên thơng báo không nhận giữ xe Bộ môn Cơ Điện Tử 65 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC Viết chương trình điều khiển giám sát động sau Các động khởi động chuyển sang chạy tam giác sau 3s Có cảm biến CB1, CB2, CB3 để báo động hỏng Nút nhấn Start, Stop: Yêu cầu: kiểm tra CB báo hỏng trước chạy động Động hỏng đèn báo hỏng động bật sáng Trong trình hoạt động có động hoạt động Khi động chạy bị hỏng động khác khởi động để chạy thay động bị hỏng ngắt điện Nếu động hỏng ngắt điện đèn báo động bật Cho mơ hình thang máy có cấu trúc hình đây: Cấu trúc thang máy tầng Bảng symbol STT symbol Address CB11 CB12 CB21 CB22 CB31 CB32 CB41 CB42 Bộ môn Cơ Điện Tử I0.0 I1.1 I0.1 I0.2 I1.2 I0.5 Chân Data số (OC) type 1/OC1 BOOL 2/OC1 BOOL 16/OC1 BOOL 17/OC1 BOOL 12/OC1 BOOL 14/OC1 BOOL 4/OC1 BOOL 5/OC1 BOOL Comments Cảm biến tầng (phía dưới) Cảm biến tầng (phía trên) Cảm biến tầng (phía dưới) Cảm biến tầng (phía trên) Cảm biến tầng (phía dưới) Cảm biến tầng (phía trên) Cảm biến tầng (phía dưới) Cảm biến tầng (phía trên) 66 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC CBM 10 CBD 11 G1 12 G21 13 G22 14 G31 15 G32 16 G4 17 C1 18 C2 I0.3 I0.4 I0.6 I0.7 I1.0 I1.3 I1.4 I1.5 10/OC1 11/OC1 3/OC1 18/OC1 19/OC1 22/OC1 23/OC1 6/OC1 7/OC1 20/OC1 BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL Cảm biến mở cửa cabin Cảm biến đóng cửa cabin Nút nhấn gọi tầng Nút nhấn gọi tầng (đi xuống) Nút nhấn gọi tầng (đi lên) Nút nhấn gọi tầng (đi xuống) Nút nhấn gọi tầng (đi lên) Nút nhấn gọi tầng (đi xuống) Nút chọn tầng cabin Nút chọn tầng cabin Hãy lập trình điều khiển thang máy với yêu cầu sau: 1) Giả sử nhu cầu sử dụng di chuyển lên xuống hai tầng a Chỉ điều khiển motor nâng hạ cabin, chưa dùng đến motor đóng mở cửa cabin Nếu cabin tầng 1, nhấn nút gọi tầng G4 cabin di chuyển đến tầng Ngược lại ca bin tầng 4, nhấn nút gọi tầng G1 cabin di chuyển đến tầng b Sử dụng hai motor điều khiển: nâng hạ cabin đóng mở cửa cabin Nếu cabin tầng 1, nhấn nút gọi tầng G1 cabin mở cửa sau giây cabin đóng cửa, sau nhấn nút nhấn chọn tầng muốn đến bên cabin C4 cabin di chuyển đến tầng mở cửa, sau giây đóng cửa cabin Ngược lại ca bin tầng 4, nhấn nút gọi tầng G4 cabin mở cửa sau giây cabin đóng cửa, sau nhấn nút nhấn chọn tầng muốn đến C1 cabin di chuyển đến tầng mở cửa, sau giây đóng cửa cabin 2) Giả sử nhu cầu sử dụng để di chuyển lên xuống tầng: tầng 1, tầng 2, tầng Hãy lập trình PLC điều khiển thang máy hoạt động cho trường hợp: a Chỉ điều khiển motor nâng hạ cabin, chưa dùng đến motỏ đóng mở cửa cabin b Sử dụng hai motor điều khiển: nâng hạ cabin đóng mở cửa cabin 3) Giả sử nhu cầu sử dụng để di chuyển lên xuống tầng: tầng 1, tầng 2, tầng 3, tầng Hãy lập trình PLC điều khiển thang máy hoạt động cho trường hợp: a Chỉ điều khiển motor nâng hạ cabin, chưa dùng đến motỏ đóng mở cửa cabin b Sử dụng hai motor điều khiển: nâng hạ cabin đóng mở cửa cabin Bộ môn Cơ Điện Tử 67 ... HÀNH PLC Bộ môn Cơ Điện Tử 15 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC Mô dùng PLCSIM Từ Menu lệnh, vào Options/Simulate Modules PLCSIM Bộ môn Cơ Điện Tử xuất cửa sổ S716 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC Vào File/SAVE PLC. .. THỰC HÀNH PLC Load chương trình PLC vào phần mềm SPS VISU Bộ môn Cơ Điện Tử 43 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC Thực mô Bộ môn Cơ Điện Tử 44 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC III GIỚI THIỆU PLC OMRON Trong PLC Ormron,... nhớ Data PLC ảo PLCSIM Bộ môn Cơ Điện Tử 17 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH PLC Chọn “Yes” Sau Download thành công mở cửa sổ S7-PLCSIM bắt đầu q trình mơ chương trình Download chương trình xuống CPU -PLC Sau