Giáo trình mô đun PLC cơ bản (Nghề: Điện tử công nghiệp – Trình độ trung cấp) – CĐ Kỹ thuật Công nghệ BR–VT

Nội dung giáo trình PLC cơ bản được biên soạn nhằm cung cấp cho người học những kiến thức về: Các lệnh logic; Lệnh P, N, SET, RESET; hàm Timer, hàm counter; lệnh so sánh, các lệnh xử lý thanh ghi; chương trình con, thời gian thực, tín hiệu Analog. Mời các bạn cùng tham khảo.

BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 Ban hành lần: ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: PLC CƠ BẢN NGHỀ: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ- CĐKTCN ngày … tháng … năm……… Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR-VT) BÀ RỊA VŨNG TÀU , NĂM 2020 BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Việc tổ chức biên soạn giáo trình Lập Trình PLC để phục vụ cho đào tạo chuyên ngành Cơ Điện Tử trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu cố gắng lớn người biên soạn Nội dung giáo trình xây dựng sở thưà kế nội dung mô đun giảng dạy nhà trường, kết hợp với nội dung nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao tình hình nhằm nâng cao chất lượng đào tạo Là tài liệu tham khảo cho đội ngũ giáo viên học sinh – sinh viên nhà trường Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Lập Trình PLC biên soạn theo chương trình chi tiết chuyên ngành Cơ Điện Tử, dùng cho hệ cao đẳng nghề trung cấp Tài liệu loại giáo trình nội dùng nhà trường với mục đích làm tài liệu giảng dạy cho giáo viên tài liệu học tập cho học sinh, sinh viên Giáo trình trình bày vấn đề cốt lõi mơ đun Lập Trình PLC Các học trình bày ngắn gọn, dễ hiểu Các kiến thức giáo trình tham khảo từ nhiều nguồn khác Chúng mong sinh viên tự tìm hiểu trước vấn đề kết hợp với giảng lớp giáo viên để việc học môn đạt hiệu Trong trình giảng dạy biên soạn giáo trình này, nhận động viên quý thầy, cô Ban Giám Hiệu nhà trường ý kiến đồng nghiệp khoa Điện Chúng xin chân thành cảm ơn hy vọng giáo trình giúp cho việc dạy học mơđun Lập Trình PLC trường ngày tốt Mặc dù nỗ lực, song khơng thể khơng có thiếu sót Do dó chúng tơi mong nhận góp ý sửa đổi bổ sung thêm để giáo trình ngày hồn thiện Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày … tháng … năm …… Tham gia biên soạn Đào Danh Tài BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 Mục Lục Trang BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH .8 Tổng quát điều khiển lập trình 1.1 Điều khiển nối cứng điều khiển lập trình 1.1.1 Điều khiển kết nối cứng 1.1.2.Điều khiển logic khả trình (PLC) So sánh PLC với thiết bị điều khiển thông thường khác 2.1 Cấu trúc PLC .13 Thiết bị điều khiển lập trình S7-200 14 3.1 Cấu trúc phần cứng .14 3.2 Mô tả đèn báo trạng thái S7 – 200, CPU 214 (224): .14 3.3 Cổng truyền thông: 15 3.4 Công tắc chọn chế độ PLC: .16 3.5 Vùng nhớ: 16 3.6 Mở rộng ngõ vào/ ra: 18 Xử lý chương trình 19 4.1 Vòng quét chương trình 19 4.2 Cấu trúc chương trình S7 – 200: 20 4.3 Phương pháp lập trình: 21 thiết bị ngoại vi:Kết nối PLC với 21 5.1 Cấp nguồn: 21 5.2 Kết nối thiết bị ngoại vi: 23 5.3 Kết nối CPU đến thiết bị lập trình: .24 Kiểm tra việc nối dây phần mềm 25 Cài đặt sữ dụng phần mềm STEP7-Micro/Win 32 25 7.1 Những yêu cầu máy tính PC: .25 7.2 Cài đặt sữ dụng phần mềm STEP – Micro/Win 25 7.2.1 Cài đặt: 25 BÀI : ĐIỀU KHIỂN ON - OFF ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐÔNG BỘ BA PHA 27 1.Giao diện MicroWin 4.0: 27 BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 2.Soạn thảo 27 2.1.Khởi động chương trình: 27 2.2 Soạn thảo chương trình: 28 2.3 Kiểm tra lỗi: 29 2.4 Lưu chương trình: 29 2.5 Thiết lập thông số cho hộp thoại Comunications:(truyền thông) 30 2.6 Thiết lập kết nối với S7 – 200: 31 2.7 Dowload chương trình: 31 2.8 Chạy chương trình: 31 2.9 Dừng chương trình: 32 Lập trình mơ máy tính: 32 Các Liên Kết Logic 34 4.1 Lệnh vào/ lệnh tiếp điểm đặc biệt: 34 4.2 Load (LD): 34 4.3 Load Not (LDN): 34 4.4 OUTPUT : 34 4.5 Lệnh tiếp điểm đặc biệt: 35 4.6 Một số tiếp điểm vùng nhớ đặc biệt: 35 Các lệnh liên kết logic 36 5.1 Lệnh AND (A) 36 5.2.Lệnh OR (O) 37 Liên kết cổng logic 38 6.1 Liên kết AND trước OR 38 6.2 Liên kết OR trước AND 38 Lập trình mạch điện điều khiển động không đồng pha quay chiều 39 7.1 Yêu cầu công nghệ 39 7.2 Nhiệm vụ: 39 7.3 Sơ đồ mạch động lực: 39 7.4.Lập bảng địa ngõ vào - ngõ 40 7.5.Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi 40 7.6 Chương trình 40 7.7.Kết nối thiết bị ngoại vi, download chương trình, chạy chương trình 41 7.7.1 Thiết lập thông số cho hộp thoại Comunications:(truyền thông) 41 BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 7.7.2 Thiết lập kết nối với S7 – 200: 42 7.7.3 Dowload chương trình: 42 7.7.4 Chạy chương trình: 43 7.7.5 Dừng chương trình: .43 Câu hỏi ôn tập .43 Bài 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ CHIỀU .43 Các lệnh ghi / xóa (set/ reset) giá trị cho tiếp điểm 44 1.2.lệnh Set (S): .44 1.3.lệnh ReSet (R): 44 Điều khiển động không đồng pha quay chiều 45 2.1 Yêu cầu công nghệ 45 2.2 Nhiệm vụ: 45 2.2.1 Sơ đồ mạch động lực: 46 2.2.2 Lập bảng địa ngõ vào - ngõ .46 2.2.3.Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi 46 2.2.4.Chương trình 47 3.Bài tập 47 BÀI 4: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐỘNG CƠ KHỞI ĐỘNG TUẦN TỰ 50 Nội dung chính: 50 Timer (Bộ định thời ) .50 Điều khiển động khơng đồng pha khởi động .52 2.1 Yêu cầu công nghệ: 52 2.2 Nhiệm vụ: 52 2.2.1 Mạch động lực: .53 2.2.2 Lập bảng địa ngõ vào - ngõ .53 2.2.3.Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi 53 2.2.4 Chương trình: .54 Bài tập ứng dụng Timer .55 BÀI 5: ĐIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM 56 Nội dung : 56 Counter (Bộ đếm ) 56 1.1 Bộ đếm tiến (CTU): 56 1.2 Bộ đếm xuống (CTD): 57 BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 1.3 Bộ đếm tiến / lùi (CTUD): 58 Điều khiển dy chuyền đóng gói sản phẩm 58 2.1 Yêu cầu công nghệ: 58 2.2 Lập bảng địa ngõ vào - ngõ 59 Bài tập: 61 BÀI 6: ĐIỀU KHIỂN TRẠM KHÍ NÉN CÓ HAI XY LANH 62 Phân tích u cầu cơng nghệ : 62 1.1 Sơ đồ công nghệ: 62 1.2 Mô tả: 63 Nhiệm vụ: 63 Mạch động lực: 63 Lập bảng địa ngõ vào - ngõ 64 5.Nối dây PLC: 64 Chương trình: 65 BÀI 7: ĐIỀU KHIỂN TRẠM KHÍ NÉN CĨ HAI XY LANH 66 Nội dung : 66 Chức truyền dẫn 66 1.1 Truyền dẫn Byte; Word; Doubleword 66 1.2.Truyền vùng nhớ liệu 67 Chức dịch chuyển 67 2.1.Dịch phải Byte SHR_B Dịch trái Byte SHL_B: 67 2.2 Dịch phải Word SHR_W Dịch trái Word SHL_W: 68 2.3 Dịch phải Doubleword SHR_DW Dịch trái SHL_DW: 68 Chức so sánh 68 4.Yêu cầu 69 Sơ đồ kết nối plc 71 Các bước thực hiện: 71 Bài tập áp dụng: 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN LẬP TRÌNH PLC Tên mơ đun: Lập Trình PLC Mã số mơ đun: MĐ 09 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học/mơ đun: - Vị trí: Là mơ đun chun ngành điện tử, bố trí dạy sau mơ đun Trang Bị Điện, Kỹ Thuật Cảm Biến, Điện Khí Nén khóa học - Tính chất: Là mơ đun chun ngành cung cấp kiến thức kỹ cần thiết cho học sinh lĩnh vực lắp đặt, lập trình , điều khiển hệ thống - Ý nghĩa vai trị mơ đun: Cung cấp kiến thức cần thiết học đào tạo kỹ tự lập kế hoạch, tự thực tự kiểm tra Mục tiêu mô đun: -Về kiến thức: + Các lệnh logic + Lệnh P, N, SET, RESET + Hàm Timer, hàm Counter + Lệnh so sánh, lệnh xử lý ghi + Chương trình con, thời gian thực, tín hiệu Analog - Về kỹ năng: + Lập trình cho plc dùng phần mềm Step7 Microwin + Thiết kế chương trình điều khiển dùng PLC mức độ đơn giản trung bình - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Cẩn thận, xác cơng việc + Phối hợp tốt làm việc nhóm Nội dung mơn học/mơ đun: BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Mục tiêu : - 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 Nội dung : Tổng quát điều khiển lập trình 1.1 Điều khiển nối cứng điều khiển lập trình 1.1.1 Điều khiển kết nối cứng Điều khiển kết nối cứng loại điều khiển mà chức đặt cố định(nối dây) Nếu muốn thay đổi chức điều có nghĩa thay đổi kết nối dây Điều khiển kết nối cứng thực với tiếp điểm (Relais, khởi động từ, v.v.) hay điện tử (mạch điện tử) 1.1.2.Điều khiển logic khả trình (PLC) Điều khiển logic khả trình loại điều khiển mà chức đặt cố định thơng qua chương trình cịn gọi nhớ chương trình Các phần tử nhập tín hiệu nối ngõ vào điều khiển, phần tử khởi động cuộn dây đặt ngõ Quá trình điều khiển thực chương trình soạn thảo theo mục đích, u cầu việc điều khiển thiết bị Nếu chức điều khiển cần thay đổi, phải thay đổi chương trình thiết bị lập trình cho đối tượng điều khiển tương ứng hay cắm nhớ chương trình lập trình khác vào điều khiển Hình 1-1: Điều khiển kết nối cứng điều khiển logic khả trình BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 60 BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 Bài tập: Bài tập 1: Lập trình PLC điều khiển động khơng đồng xoay chiều pha rotor lồng sóc làm việc theo yêu cầu sau: Chạy thuận (nghịch) 7giây Ngừng giây Chạy nghịch (thuận) 7giây Quá trình lặp lại lần Mạch có bảo vệ cố ngắn mạch, tải Bài tập 2: Lập trình PLC điều khiển hai động làm việc theo yêu cầu sau: Động Đ1 làm việc giây ngừng, sau đến động Đ2 tự động làm việc giây ngừng giây Động Đ2 lặp lại lần vậy, chu kỳ làm việc hai động lặp lại lần nghỉ Muốn làm việc khởi động lại Mạch có bảo vệ cố ngắn mạch, tải 61 BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 BÀI 6: ĐIỀU KHIỂN TRẠM KHÍ NÉN CĨ HAI XY LANH Phân tích u cầu cơng nghệ : Lập trình PLC điều khiển bồn trộn hóa chất từ hai loại hóa chất khác nhau, theo yêu cầu: - Khi nhấn START bơm bơm hoạt động để đưa hai loại hóa chất bồn chứa - Khi hóa chất bồn đầy bơm bơm tự động dừng, đồng thời động trộn hoạt động để trộn hóa chất - Sau 10 giây, động trộn tự động dừng, đồng thời van điện mở bơm tự động hoạt động đưa sản phẩm ngồi - Khi hóa chất bồn cạn, bơm tự động dừng van điện tự động đóng lại, đồng thời bơm bơm tự động hoạt động trở lại bắt đầu chu kỳ mới, trình lặp lại lần dừng ln - Khi nhấn STOP hệ thống dừng hoạt động 1.1 Sơ đồ công nghệ: Bơm Bơm S1:Báo đầy S2:Báo cạn Máy trộn Van điện Bơm Hình 7-1 :Sơ đồ cơng nghệ 62 BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 1.2 Mơ tả: Trên sơ đồ cho thấy có hai đường ống để đưa hai loại hoá chất khác điều khiển bơm bơm vào bình trộn điều khiển máy trộn, sản phẩm đưa van bơm Theo giỏi mức hoá chất cảm biến báo đầy cảm biến báo cạn Quá trình làm việc sau: Khi nhấn nút START bơm bơm điều khiển qua (Q0.0) (Q0.1) hoạt động đễ đưa hai loại hoá chất khác vào bình Khi dung dịch bình đạt mức cực đại cảm biến báo đầy (I0.4) tác động dừng hai bơm bắt đầu trình trộn, trình điều khiển động trộn (Q0.2) thời gian trộn cần thiết giây Sau trộn xong sản phẩm đưa qua van (Q0.3) bơm (Q0.4) Khi xã hết sản phẩm cảm biến báo cạn (I0.5) tác động đóng van dừngbơm Đồng thời lúc bơm bơm tự động hoạt động trở lại cho chu kỳ mới, chu trình lặp lại lần dừng ln Trong q trình hoạt động có cố nhấn nút STOP hệ thống dừng Nhiệm vụ: - Vẽ mạch động lực - Lập bảng xác lập ngõ vào/ra - Vẽ sơ đồ nối dây PLC - Viết chương trình PLC S7-200 theo ngơn ngữ LAD phần mềm STEP7-Microwin V3.2 V4.0 - Kết nối thiết bị ngoại vi, download, vận hành chương trình S7-200, CPU 224 L1 L2 L3 CB Mạch động lực: K2 K1 RN RN Bơm K4 K3 RN Bơm RN Bơm Trộn Hình 7-2 :Sơ đồ mạch động lực 63 BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 Lập bảng địa ngõ vào - ngõ Kí hiệu Địa Mô tả START I0.0 Khởi động hệ thống STOP I0.1 Dừng hệ thống S1 I0.4 Cảm biến báo đầy S2 I0.5 Cảm biến báo cạn K1 Q0.0 Điều khiển bơm K2 Q0.1 Điều khiển bơm K3 Q0.2 Điều khiển động trộn K4 Q0.3 Điều khiển bơm V Q0.4 Điều khiển van xã 5.Nối dây PLC: START STOP I0.0 Q0.0 K1 Q0.1 K2 Q0.2 K3 Q0.3 K4 Q0.4 V I0.1 I0.2 plc I0.3 S1 I0.4 S2 I0.5 24VDC COM IN COM OUT Hình 7-2 :Sơ đồ kết nối PLC 64 BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 Chương trình: 65 BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 BÀI 7: ĐIỀU KHIỂN TRẠM KHÍ NÉN CĨ HAI XY LANH Mục tiêu : - Ứng dụng chúng tốn thực tế - Lập trình, kết nối, vận hành - Giải công việc cách hệ thống theo nhóm Nội dung : Chức truyền dẫn 1.1 Truyền dẫn Byte; Word; Doubleword - Phép truyền Move Byte thực copy liệu Byte ngõ vào IN truyền tới Byte ngõ OUT - Phép truyền Move Word thực copy liệu Word ngõ vào IN truyền tới Word ngõ OUT - Phép truyền Move DoubleWord thực copy liệu doubleword ngõ vào IN truyền tới doubleWord ngõ OUT - Phép truyền Move Real thực copy số thực 32 bit Double Word ngõ vào IN truyền tới doubleWord ngõ OUT - Khi xảy lỗi ngõ ENO bị SET = 66 BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 1.2.Truyền vùng nhớ liệu - Phép truyền Block Move Byte, Block Move word, Block Move Doubleword thực truyền số lượng Byte (N) có địa Byte đầu tạị ngõ vào IN sang vùng nhớ có địa đầu ngõ OUT N số lượng Byte có giới hạn từ đến 255 Ví dụ truyền mảng liệu BLKMOV:Trong ví dụ mảng liệu thứ gồm Byte (N= 4) thuộc vùng nhớ V có địa đầu từ VB0 truyền đến vùng nhớ V có địa đầu từ VB 100 (mảng 2) Dữ liệu mảng không đổi Chức dịch chuyển 2.1.Dịch phải Byte SHR_B Dịch trái Byte SHL_B: Các lệnh SHR_B SHL_B dịch liệu Byte ngõ vào IN sang phải sang trái với số vị trí dịch nhập N, kết chứa vào Byte ngõ OUT Ở lệnh SHIFT vị trí Bit bị dịch lấp đầy số Số vị trí Bit cần dịch nhập ngõ N