Giáo trình PLC nâng cao (Nghề Điện công nghiệpCĐ)

BỘ Ộ NÔNG NGHIỆP VÀ V PHÁT TRIỂN ỂN NÔNG THƠNG TRƯỜNG ỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: PLC NÂNG CAO NGHỀ: NGH ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết ết định số: / QĐ-TCGNB TCGNB ngày…….tháng….năm 2017 Trường n Cơ giới Ninh Bình ờng cao đẳng nghề Ninh Bình, năm 2018 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun 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 LỜI GIỚI THIỆU Ngày khoa học kỹ thuật ngày phát triển Trong xí nghiệp có nhiều hệ thống máy sản xuất sử dụng điều khiển lập trình Trên giới có nhiều hãng sản xuất điều khiển lập trình khác tính tương tự Trong tài liệu đề cập đến điều khiển lập trình OMRON SIEMENS (S7-200 S7-300) PLC nâng cao mô đun chuyên môn học viên chuyên ngành Điện công nghiệp Mô đun nhằm trang bị cho học viên trường dạy nghề kỹ cần thiết để lắp đặt lập trình điều khiển cho số hệ thống tự động hóa có thực tế, từ có tư kỹ thuật để áp dụng vào thực tiễn sản xuất Ninh Bình, ngày tháng năm 2018 Tham gia biên soạn Bùi Thị Thủy MỤC LỤC Nội dung Trang Lời giới thiệu Mục lục Bài mở đầu:Vị trí, ứng dụng PLC cơng nghiệp 12 Các tốn điều khiển động Các tốn điều khiển q trình Bài 1: Điều khiển động khởi động 20 dừng theo trình tự Viết chương trình điều khiển Lắp đặt nối dây cho PLC S7-300 Nạp chương trình vận hành thử Bài 2: Điều khiển động không đồng ba pha quay hai chiều có hãm trước lúc đảo chiều 28 Viết chương trình điều khiển Lắp đặt nối dây cho PLC S7-300 Nạp chương trình vận hành thử Bài 3: Điều khiển đèn giao thơng 37 Viết chương trình điều khiển Lắp đặt nối dây cho PLC S7-300 Nạp chương trình vận hành thử Bài 4: Đếm sản phẩm 44 Viết chương trình điều khiển Lắp đặt nối dây cho PLC S7-300 Nạp chương trình vận hành thử Bài 5: Điều khiển máy trộn 53 Viết chương trình điều khiển Lắp đặt nối dây cho PLC S7-300 Nạp chương trình vận hành thử Bài 6: Đo điện áp DC điều khiển ON/OFF 87 Viết chương trình điều khiển Lắp đặt nối dây cho PLC S7-300 Nạp chương trình vận hành thử 10 Bài 7: Điều khiển nhiệt độ 97 Viết chương trình điều khiển Lắp đặt nối dây cho PLC S7-300 Nạp chương trình vận hành thử 11 Bài 8: Điều khiển động SERVOMOTOR 104 Viết chương trình điều khiển Lắp đặt nối dây cho PLC S7-300 Nạp chương trình vận hành thử 12 Bài 9: Điều khiển thang máy 109 Viết chương trình điều khiển Lắp đặt nối dây cho PLC S7-300 Nạp chương trình vận hành thử 13 Bài 10: Màn hình cảm ứng 140 Giới thiệu chung hình cảm ứng Vận hành Thiết kế giao diện cho hình cảm ứng 14 Bài 11: Kết nối PLC với hình cảm ứng Giao tiếp PC với PLC Giao tiếp PC với TP Giao tiếp PLC với TP 158 Thiết kế chương trình Simatic manager Thiết kế giao diện điều khiển Win CC Nạp chương trình cho PLC, TP Kiểm tra vận hành thử 15 Tài liệu tham khảo 170 MÔ ĐUN: PLC NÂNG CAO Mã mơ đun: MĐ 30 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí: Mơ đun PLC nâng cao học sau môn học, mô đun: Kỹ thuật sở ; Trang bị điện, Kỹ thuật cảm biến, truyền động điện PLC - Tính chất: Là mơ đun chun mơn nghề - Ý nghĩa vai trị mơn học/mô đun: Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức: + Sử dụng loại PLC hãng OMRON SIEMENS + Có khả tự nghiên cứu để sử dụng loại PLC hãng khác - Về kỹ năng: + Vận hành hệ thống điều khiển dùng PLC có sẵn + Lắp đặt hệ thống điều khiển cỡ nhỏ dùng PLC đơn Màn hình cảm biến + Viết chương trình ứng dụng cỡ nhỏ cho PLC đơn Màn hình cảm biến theo yêu cầu thực tế - Về lực tự chủ trách nhiệm: Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư sáng tạo khoa học, đảm bảo an toàn, tiết kiệm Nội dung mô đun: Số TT Thời gian Tổng Lý Thực hành, Kiểm số thuyết thí nghiệm, tra thảo luận, Tên mô đun Bài tập Bài mở đầu:Vị trí, ứng dụng PLC cơng nghiệp 2 Các toán điều khiển động Các tốn điều khiển q trình Số TT Thời gian Tổng Lý Thực hành, Kiểm số thuyết thí nghiệm, tra thảo luận, Tên mô đun Bài tập Bài 1: Điều khiển động khởi động 14 12 Lắp đặt nối dây cho PLC S7300 0,5 5,5 Nạp chương trình vận hành thử 0,5 1,5 Lắp đặt nối dây cho PLC S7300 0,5 2,5 Nạp chương trình vận hành thử 0,5 0,5 10 Viết chương trình điều khiển Lắp đặt nối dây cho PLC S7300 3,5 dừng theo trình tự Viết chương trình điều khiển Bài 2: Điều khiển động không đồng ba pha quay hai chiều có hãm trước lúc đảo chiều Viết chương trình điều khiển Bài 3: Điều khiển đèn giao thơng 16 Nạp chương trình vận hành thử Bài 4: Đếm sản phẩm 16 Viết chương trình điều khiển 0,5 10 Số Thời gian Tổng Lý Thực hành, Kiểm số thuyết thí nghiệm, tra thảo luận, Tên mô đun TT Bài tập Lắp đặt nối dây cho PLC S7300 Nạp chương trình vận hành 0,5 10 Viết chương trình điều khiển Lắp đặt nối dây cho PLC S7300 4,5 thử Bài 5: Điều khiển máy trộn 16 Nạp chương trình vận hành thử 4,5 Bài 6: Đo điện áp DC điều khiển 0,5 16 12 Viết chương trình điều khiển Lắp đặt nối dây cho PLC S7300 6,5 ON/OFF Nạp chương trình vận hành thử Bài 7: Điều khiển nhiệt độ 0,5 16 10 Viết chương trình điều khiển Lắp đặt nối dây cho PLC S7300 4,5 Nạp chương trình vận hành thử Bài 8: Điều khiển động SERVOMOTOR 0,5 2 Số TT Thời gian Tổng Lý Thực hành, Kiểm số thuyết thí nghiệm, tra thảo luận, Tên mô đun Bài tập Viết chương trình điều khiển Lắp đặt nối dây cho PLC S7300 2,5 Nạp chương trình vận hành thử 10 Bài 9: Điều khiển thang máy 0,5 24 16 Viết chương trình điều khiển 12 Lắp đặt nối dây cho PLC S7300 3,5 Nạp chương trình vận hành thử 11 12 Bài 10: Màn hình cảm ứng 0,5 16 12 Giới thiệu chung hình cảm ứng Vận hành 3 Thiết kế giao diện cho hình cảm ứng Giao tiếp PC với PLC 0,25 0,25 Giao tiếp PC với TP 0,25 0,25 Giao tiếp PLC với TP 0,25 0,25 Thiết kế chương trình Simatic manager 0,25 0,25 Bài 11: Kết nối PLC với hình cảm ứng 10 2 Nạp file mô vào chương trình PLC từ trình đơn file/ save 106 Bước 3: Nạp chương trình cho hình cảm ứng vận hành thử hộp thoại browse xuất chọn thư mục lưu dự án PLC viết cho mô phỏng: Hộp thoại save as xuất khung đặt tên OP 170B nhấp OK 107 3.3 Nạp chương trình cho hình cảm ứng vận hành thử Từ trình đơn file chọn download hình bên: Hộp thoại set download xuất hiện, chọn hình thức truyền liệu MPI/PROFILBUS DP 108 Chọn cổng truyền thông COM1 tốc độ truyền thông 115200 Sau thiết lập tham số nhấn OK kết thúc Nhấp compile toolbar xác định lượng thông tin cho dự án Hộp thoại download xuất hiện: Download chương trình PLC lên CPU chạy chương trình: 109 BÀI 11: KẾT NỐI PLC VỚI MÀN HÌNH CẢM ỨNG Mã bài: MĐ 30-11 Mục tiêu: - Kết nối PLC với hình cảm ứng (TP) - Lập trình trao đối liệu PLC hình cảm ứng - Sửa đổi giao diện chương trình cho phù hợp với yêu cầu ứng dụng - Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư sáng tạo khoa học, đảm bảo an toàn Nội dung chính: Giao tiếp PC với PLC Giao tiếp PC với TP Giao tiếp PLC với TP Thiết kế chương trình Simatic manager Thiết kế giao diện điều khiển Win CC Nạp chương trình cho PLC, TP Kiểm tra vận hành thử Giới thiệu WinCC Flexible Wincc flexible phần mềm SCADA thiết kế hãng Microsoft theo yêu cầu Siemens nhằm phục vụ cho việc giám sát thu thập liệu hệ thống SCADA sữ dụng thiết bị SIEMENS PLC S7-200, S7300, S7-400 110 Hình 11.1 WinCC Flexible giám sát PLC WinCC Flexible linh hoạt việc giám sát chuyển đồi dễ dàng kết nối Giao diện thân thiện gần gũi với người sữ dụng, ngồi cịn hỗ trợ ngơn ngữ lập trình hướng đối tượng VisualBasic Một số thuộc tính bật WinCC Flexible Đặc điểm bật WinCC Flexible so với WinCC SCADA hỗ trợ tính mạnh cho việc thiết kế giao diện, thiết lập giao diện lập trình cho loại hình HMI Hình 11.2: Một số hình HMI tích hợp WinCC Flexible 111 Thiết lập giao thức kết nối WinCC Flexible cung cấp giao thức kết HMI s7-200, s7-300 s7-400 Các kết nối qua MPI, DP, Profibus, Ethernet… 3.1 Kết nối HMI với s7-200 Hình 11.3 Thiết lập giao tiếp HMI với s7 200 3.2 Kết nối HMI với s7-300/s7-400 112 Hình 11.4: Thiết lập giao tiếp HMI với s7 – 300 qua MPI 3.3 Thiết lập kết nối HMI với s7 – 300 qua ethernet Hình 11.5 Thiết lập thông số kết nối qua Ethernet Giao thức kết nối Ethernet theo chuẩn IP Ta chi cần khai báo đại IP cho phần tử kết nối mạng Tags Tags group 113 WinCC Flexible giao tiếp thiết bị thông qua Tag WinCC Flex thực tính tốn truyền liệu thơng qua tag xuống thiết bị, liệu thu nhân từ thiết bị thơng qua tag PLC Có loại tag: tag nội tag ngoại: - Tag nội: Được sử dụng để tính tốn, lưu trữ nội WinCC, tag nội không giao tiếp với điều khiển lập trình bên ngồi WinCC quản lý tag nội thông qua tên tag kiểu liệu tương ứng Chính chương trình tên tag phải độc - Tag ngoại: Là vùng nhớ bên điều khiển lập trình thiết bị mơ Tag ngoại gắn với địa kiểu liệu định WinCC quản lý tag ngoại thông qua tên tag địa Hình 11.6 Thiết lập Tag kết nối Ở hình ta có Tag_1 tag nội có kiểu liệu Int, Tag_2 tag ngoại có kiểu liệu Bool đại giao tiếp với thiết bị bên M0.0 - Connections: Khai báo kết nối hình thiết bị điều khiển: + Đặt tên cho liên kết + Chọn thiết bị điều khiển + Định tốc độ truyền thông + Địnhđịa thiết bị + Khai báo dạng cáp kết nối - Cycle: Khai báo định dạng vòng quét chương trình + Chương trìnhđã tự động định dạng chuẩn tên thời gian cho vòng quét bản, ta thay đổi thời gian tạo thêm vòng quét + Tạo vòng quét:  Click đúp vào dòng  Điền tên vòng quét  Định đơn vị vòng quét  Định số lượng thời gian 114 Vùng quản lý cảnh báo: Cho phép khai báo quản lý cảnh báo chương trình - Analog Alarm: Khai báo cảnh báo dạng tương tự + Đặt dòng cảnh báo xảy + Số thứ tự cảnh báo + Dạng cảnh báo:lỗi(Erorr), cảnh báo(Warning), lỗi hệ thống (System) + Chọn biến tạo lỗi + Giá trị giới hạn biến + Thời điểm xuất cảnh báo: sườn lên tín hiệu (On rising edge), sườn xuống tín hiệu (On falling edge) - Discrete Alarm: Khai báo cảnh báo dạng số + Đặt dòng cảnh báo xảy + Số thứ tự cảnh báo + Dạng cảnh báo:lỗi(Erorr), cảnh báo(Warning), lỗi hệ thống (System) + Chọn biến tạo lỗi + Giá trị bit có lỗi xuất - Setting : Cài đặt thống số cho cảnh báo + Alarm Setting  Đặt số vị trí hàngđợi cho phép cảnh báo  Đặt thời gian xuất cảnh báo lỗi hệ thống + Alarm Class  Đặt biểu tượng tương ứng với cảnh báo, lỗi…  Màu sắc mối cảnh báo + Alarm Groups Đặt tên cho nhóm cảnh báo hay lỗi Thiết kế giao diện (Screen) cho HMI Giao tiếp người máy điều thơng qua hình Vì việc thiết kế 115 giao diện cho phù hợp với mục đích sữ dụng điều quan trọng WinCC Flexible cung cấp hầu hết công cụ thiết kế phục vụ cho việc thiết kế giao diện điều khiển giám sát Hình 11.7 Giao diện thiết kế WinCC Flexible Menubar: Là nơi dùng để điều khiền hoạt động việc thiết kế Nó cung cấp công cụ thiết lập thông số cho giao diện Standar Toolbar: Là nơi chứa nút cho phép thực lệnh cách nhanh chóng Tool: Cung cấp cho đối tượng chuẩn ( Polygon, Ellipse, Rectangle,…), đối tượng thong minh ( OLE control, OLE Elêmnt, I/O Field,…) đối tượng Windows ( Button, Check Box,…) Project: nơi cung cấp dịch vụ điều khiển hoạt động giao diện tao ngắt, tạo các report… Kịch (Scrip) Scrip nơi mà ta tạo hoạt động có kích hoạt Scrip hỗ trợ viết ngôn ngữ Visual Basic Trong Scrip hỗ trợ số cú pháp chuẫn lệnh 116 Hình 11.7 Khởi tạo Scrip Một số hàm hay sử dụng chương trình: - Inverbit Cú pháp: Inverbit (Tag) Ý nghĩa: Đảo ngược giá trị Tag kiểu liệu Binary - Setbit Cú pháp: Setbit (Tag) Ý nghĩa: Đặt giá trị Tag = True với kiểu liệu Binay - Resetbit Cú pháp: Resetbit (Tag) Ý nghĩa: Đặt giá trị Tag = False với kiểu liệu Binay - SetbitInTag Cú pháp: SetbitInTag (Tag,bit) Ý nghĩa: Đặt giá trị true cho vị trí bit xác định Tag - ReSetbitInTag Cú pháp: ReSetbitInTag (Tag,bit) Ý nghĩa: Đặt giá trị False cho vị trí bit xác định Tag -StopRuntime Cú pháp: StopRuntime (Mode) Ý nghĩa: Thóat khỏi Runtime WinCC Bài tập áp dụng: 117 Bài 1: Một đèn tín hiệu giao thông điều khiển giám sát trạng thái hoạt động dùng S7 300 kết hợp với HMI Thời gian hoạt động đèn nhập từ HMI Trạng thái đèn hiển thị hình HMI Yêu cầu: - Thiết kế giao diện điều khiển cho HMI - Viết chương trình cho S7 200 HMI để điều khiển giám sát trạng thái đèn Gợi ý bước thực Kết nối đèn tín hiệu giao thơng với S7 300 Viết chương trình điều khiển cho S7 300 Thiết kế giao diện điều khiển cho HMI từ WinCC Flexible Tạo tag kết nối thiết lập liên kết cho HMI Download chương trình vào HMI Kết nối HMI với S7 300 qua cáp MPI Cấp nguồn kiểm tra hoạt động Hình 11.8 : Thiết kế giao diện cho HMI dùng WinCC Flexible 118 Hình 11.9: Giao diện điều khiển đèn giao thơng HMI Runtime Bài 2: Chương trình điều khiển trò chơi dạng “Đường lên đỉnh Olimpia” Yêu cầu: Sau người dẫn chương trình (host) nêu xong câu hỏi, đấu thủ (player) bấm nút trước mặt để trả lời câu hỏi Ai bấm trước trả lời trước Chuông (Buzzer) kêu 10giây sau đấu thủ bấm nút Cùng lúc đèn trước mặt đấu thủ sáng tắt (reset) người dẫn chương trình Bài 3: Điều khiển đóng mở cửa Gara ơtơ u cầu: Một cảm biến siêu âm (Ultrasonic switch) dùng để phát ôtô lại gần cửa Một cảm biến quang điện dùng để phát ôtô qua PLC nhận tín hiệu vào điều khiển động đóng mở cửa 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]- Tăng Văn Mùi (biên dịch), Điều khiển logic lập trình PLC, NXB Thống kê, 2006 [2]- Trần Thế San (biên dịch), Hướng dẫn thiết kế mạch lập trình PLC, NXB Đà Nẵng, 2005 [3]- Nguyễn Trọng Thuần, Điều khiển logic ứng dựng, NXB Khoa học kỹ thuật, 2006 [4]- Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Tự động hóa với Simatic S7-200, NXB Nơng Nghiệp, 2000 [5]- Nguyễn Dỗn Phước, Phan Xn Minh, Tự động hóa với Simatic S7-300, NXB Nông Nghiệp, 2000 120 ... ĐUN: PLC NÂNG CAO Mã mơ đun: MĐ 30 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí: Mơ đun PLC nâng cao học sau môn học, mô đun: Kỹ thuật sở ; Trang bị điện, Kỹ thuật cảm biến, truyền động điện. .. liên tục Ví dụ: trình chưng cất, trình sản xuất điện, trình sản xuất xi măng… - Điều khiển q trình mẻ: điều khiển q trình cơng nghệ hoạt động theo mẻ Ví dụ: q trình trộn bê tơng, q trình phản ứng... Viết chương trình điều khiển Lắp đặt nối dây cho PLC S7-300 Nạp chương trình vận hành thử Bài 6: Đo điện áp DC điều khiển ON/OFF 87 Viết chương trình điều khiển Lắp đặt nối dây cho PLC S7-300