Giáo trình PLC cơ bản (Nghề Vận hành thuỷ điện

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: PLC CƠ BẢN NGHỀ ĐÀO TẠO: VẬN HÀNH THỦY ĐIỆN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (áp dụng cho Trình độ cao đẳng) LƯU HÀNH NỘI BỘ Năm 2019 LỜI GIỚI THIỆU Tự động hóa công nghiệp dân dụng ngày phát triển Bộ não hệ thống tự động hóa điều khiển lập trình Việc học tập nghiên cứu điều khiển lập trình vận hành nhu cầu cấp thiết học sinh, sinh viên ngành kỹ thuật Hiện tài liệu giảng dạy lập trình điều khiển lập trình có nhiều nhiên giáo trình viết cịn chung chung, mang nặng tính lý thuyết chủ yếu dành cho đối tượng sinh viên đại học Tập đề cương giảng đời với mục tiêu giúp cho đối tượng học sinh, sinh viên học nghề tiếp cận dễ dàng với điều khiển khả trình MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU Bài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Phần 1: KIẾN THỨC LÝ THUYẾT 1.1 Cấu trúc hoạt động PLC 1.2 Cấu trúc phần cứng PLC .13 Phần 2: KIẾN THỨC THỰC HÀNH .26 Bài 2: TẬP LỆNH CỦA PLC S7-200 27 Phần 1: KIẾN THỨC LÝ THUYẾT 27 2.1 Một số lệnh .27 2.2 Các lệnh thời gian Timer lệnh đếm Couter .44 2.3 Các lệnh so sánh 54 2.4 Các lệnh số học 55 2.5 Lệnh truy cập đồng hồ thời gian thực 56 2.6 Một số lệnh khác 57 Phần 2: KIẾN THỨC THỰC HÀNH .65 Bài 3: LẮP ĐẶT MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC 85 Phần 1: KIẾN THỨC LÝ THUYẾT 85 3.1 Giới thiệu 85 3.2 Cách kết nối dây 86 3.3 Các mơ hình tập ứng dụng 87 Phần 2: KIẾN THỨC THỰC HÀNH 107 NỘI DUNG CHI TIẾT MÔ ĐUN I MỤC TIÊU MÔ ĐUN: Kiến thức: - Trình bày nguyên lý hệ điều khiển lập trình PLC; So sánh ưu nhược điểm với điều khiển có tiếp điểm lập trình cỡ nhỏ khác - Phân tích cấu tạo phần cứng nguyên tắc hoạt động phần mềm hệ điều khiển lập trình PLC Kỹ năng: - Phương pháp kết nối dây PC - CPU thiết bị ngoại vi - Thực số tốn ứng dụng đơn giản cơng nghiệp - Kết nối thành thạo phần cứng PLC - PC với thiết bị ngoại vi - Viết chương trình, nạp trình để thực số tốn ứng dụng đơn giản cơng nghiệp - Phân tích số chương trình đơn giản, phát sai lỗi sửa chữa khắc phục Năng tự chủ trách nhiệm: - Nghiêm túc, chủ động học tập Ứng dụng kiến thức học vào thực tế II NỘI DUNG MÔ ĐUN: Bài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Bài 2: TẬP LỆNH CỦA PLC S7-200 Bài 3: LẮP ĐẶT MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC Bài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Phần 1: KIẾN THỨC LÝ THUYẾT 1.1 Cấu trúc hoạt động PLC 1.1.1 Cấu trúc chung Hình 1.1 Cấu trúc chung PLC S7-200 CPU 224 PLC S7-200 thiết bị điều khiển lập trình loại nhỏ (micro PLC) hãng Siemens (CHLB Đức) có cấu trúc theo kiểu modul có modul mở rộng Thành phần S7 – 200 khối xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit) bao gồm hai chủng loại: CPU 21x CPU 22x Mỗi chủng loại có nhiều CPU Loại CPU 21x ngày khơng cịn sản xuất nữa, nhiên sử dụng nhiều trường học sản xuất Tiêu biểu cho loại CPU 214 CPU 214 có đặc tính sau: Bộ nhớ chương trình (chứa EEPROM): 4096 Byte (4 kByte)  Bộ nhớ liệu (Vùng nhớ V): 4096 Byte (trong 512 Byte chứa EEPROM)  Số lượng ngõ vào:14  Số lượng ngõ ra: 10 ngõ digital tích hợp CPU  Số module mở rộng: gồm module analog  Số lượng vào/ra số cực đại: 64  Số lượng Timer :128 Timer chia làm loại theo độ phân giải khác nhau: Timer 1ms, 16 Timer 10 ms 108 Timer có độ phân giải 100ms  Số lượng Counter: 128 đếm chia làm hai loại: 96 Counter Up 32 Counter Up/Down  Bit memory (Vùng nhớ M): 256 bit  Special memory (SM) : 688 bit dùng để thông báo trạng thái đặt chế độ làm việc  Có phép tính số học  Bộ đếm tốc độ cao (High-speed counters): counter KHz counter KHz  Ngõ vào analog tích hợp sẵn (biến trở):  Các chế độ ngắt xử lý ngắt gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên xuống, ngắt thời gian, ngắt đếm tốc độ cao ngắt truyền xung Toàn vùng nhớ không bị liệu khoảng thời gian 190 PLC bị nguồn nuôi Hiện nay, CPU 22x với nhiều tính vượt trội thay loại CPU 21x sử dụng nhiều Tiêu biểu cho loại CPU 224 Thông tin CPU 22x cho bảng 4.1 hình dáng CPU 224 hình 1.2 Hình 1.2.CPU họ 22x 1.1.2 Hoạt động PLC Một q trình kích hoạt, PLC bật ON OFF thiết bị điều khiển bên (thiết bị Vật Lý) Trong thực tế, PLC dùng để thay mạch relay (rơ le) Nguyên lý hoạt động quét trạng thái đầu đầu vào, cụ thể có thay đổi đầu vào đầu thay đổi theo Tất PLC hoạt động theo chu trình lặp, chu trình hoạt động gồm giai đoạn: Đọc ngõ vào, thực thi chương trình, chẩn đốn lỗi kiểm tra truyền thông, xuất kết để điều khiển thiết bị giai đoạn thường gọi chu kỳ quét PLC Read Input (Đọc ngõ vào): PLC đọc trạng thái toàn ngõ vào chứa vào đệm ngõ vào Execute Program (Thực thi chương trình): PLC dựa vào trạng thái ngõ vào để thực thi theo chương trình lưu nhớ đệm ngõ Diagnostics Communications (Chẩn đốn truyền thơng): PLC tiến hành chẩn đốn lỗi kiểm tra q trình truyền thông Update Outputs (Xuất kết quả): PLC xuất kết vùng nhớ đệm ngõ để điều khiển thiết bị ngoại vi Quá trình lặp lặp lại từ 10 đến 100 lần s 1.1.3 Một số ký hiệu thường sử dụng mạch máy PLC Bảng 1.1 Một số ký hiệu thường sử dụng mạch máy PLC - Ngõ vào có mức logic “1” ngõ vào có điện áp - Nếu ngõ vào nối với tiếp điểm thường đóng ngõ vào trạng thái bình thường ln có điện.Nó điện tiếp điểm thường đóng tác động - Nếu ngõ vào nối với tiếp điểm thường hở(NO - cơng tắc,nút nhấn,cảm biến) ngõ vào trạng thái bình thường khơng có điện.Nó có điện tiếp điểm NO bị tác động - Nếu sử dụng chương trình trạng thái tiếp điểm có trạng thái logic với ngõ vào - Nếu sử dụng chương trình trạng thái tiếp điểm ngược trạng thái logic với ngõ vào 1.1.4 Lập trình cho PLC a Tạo dự án Để tao dự án ta vào giao diện phần mềm chọn menu file=>new ấn tổ hợp phím Ctrl+N nhấn vào biểu tượng toolbar để mở vùng soạn thảo b Soạn thảo chương trình Lập bảng phân cơng vào/ra Trong chức bấm vào biểu tượng để vào giao diện symbol table.Tại ta khai báo kí hiệu,địa chỉ,chú thích cho đầu vào Bảng 1.2 Bảng phân công vào Viết chương trình điều khiển Bấm vào biểu tượng để quay lại hình chính.Sử dụng lệnh lệnh để viết chương trình Hình 1.2 Một chương trình đơn giản Ta viết chương trình network tiếp tục netwwork c Lưu dự án Để lưu dự án ta nhấp chuột vào biểu tượng vào menu File>save cửa sổ xuất chọn thư mục cần lưu,điền tên dự án bấm Save Hình 1.3 Lưu dự án d Mở dự án Để mở dự án có sẵn ta nhấp chuột vào biểu tượng vào menu File>open bấm tổ hợp phím Ctrl+O.Cửa sổ hình xuất hiện,chọn thư mục chứa chương trình,chọn tên dự án bấm Open 10 LẬP TRÌNH, VẬN HÀNH MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Y-Δ PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CƠNG VIỆC: LẬP TRÌNH, VẬN HÀNH MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Y-Δ Bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, trang thiết bị Tìm hiểu u cầu tốn Đúng chế độ làm việc Hình vẽ/ hình ảnh minh họa Xác định tất đầu vào – Đúng, đủ số lượng đầu vào – Hình vẽ/ hình ảnh minh họa cho hệ thống đầu Xác định cấu Lựa chọn trúc phần cứng thiết bị, vào PLC, nguồn thông số kỹ thuật cấp,… Khai báo biến Gắn địa bảng Symbols lập trình biến bảng symbol, chọn khối hàm để viết chương trình Kiểm tra mơ Mạch hoạt động u cầu Máy tính cài phầm mềm mơ Kết nối Máy tính lập trình tốn chương trình Đấu nối, nạp chương trình I/O theo địa xuống PLC thật, khai báo vận hành thực tế Chọn cổng 109 PLC S7 – 200, I/O Máy tính cài phầm mềm - PLC đấu 2/B3/MĐ18 Ghi kiểm tra lỗi truyền thông nối Lưu trữ chương trình Lưu trữ chương trình Máy tính cài phầm mềm Các mơ hình tập ứng dụng 3.1 Mơ hình thang máy xây dựng 3.2 Mơ hình điều khiển động Y- 3.3 Mơ hình hệ thống băng tải 3.4 Mơ hình hệ thống đèn giao thơng 3.3.5 Mơ hình hệ thống đóng gói sản phẩm 3.6 Mơ hình hệ thống trộn hóa chất 3.7 Mơ hình hệ thống đóng mở cửa siêu thị tự động 3.7 Mơ hình hệ thống tháng máy đơn giản 110 LẬP TRÌNH, VẬN HÀNH MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN BĂNG TẢI PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CƠNG VIỆC: LẬP TRÌNH, VẬN HÀNH MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN BĂNG TẢI Bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, trang thiết bị Tìm hiểu u cầu tốn Đúng chế độ làm việc Hình vẽ/ hình ảnh minh họa Xác định tất Đúng, đủ số đầu vào – cho hệ thống lượng đầu vào – đầu Hình vẽ/ hình ảnh minh họa Xác định cấu trúc phần cứng Lựa chọn PLC S7 – 200, I/O thiết bị, vào PLC, nguồn thông số kỹ thuật cấp,… Khai báo biến Gắn địa bảng Symbols lập biến bảng symbol, 111 Máy tính cài phầm mềm 3/B3/MĐ18 Ghi trình chọn khối hàm để viết chương trình Kiểm tra mơ Mạch hoạt động Máy tính cài chương trình u cầu phầm mềm mô Đấu nối, nạp Kết nối Máy tính lập trình tốn chương trình I/O theo địa xuống PLC thật, khai báo vận hành thực tế Chọn cổng kiểm tra lỗi truyền thơng Lưu trữ chương trình Lưu trữ chương trình - PLC đấu nối Máy tính cài phầm mềm 112 LẮP ĐẶT MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG PLC S7-200 CỦA HÃNG SIEMENS PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CÔNG VIỆC: LẮP ĐẶT MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG PLC S7-200 CỦA HÃNG SIEMENS Bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, trang thiết bị Tìm hiểu yêu cầu Đúng chế độ làm Hình vẽ/ hình ảnh tốn việc minh họa Xác định tất Đúng, đủ số Hình vẽ/ hình ảnh đầu vào – cho hệ thống lượng đầu vào – đầu minh họa Xác định cấu trúc phần cứng Lựa chọn thiết bị, PLC S7 – 200, I/O vào PLC, nguồn thông số kỹ thuật cấp,… Khai báo biến Gắn địa bảng Symbols lập trình biến bảng symbol, chọn Máy tính cài phầm mềm khối hàm để viết chương trình Kiểm tra mơ chương trình Mạch hoạt động yêu cầu Máy tính cài phầm mềm mô Đấu nối, nạp Kết nối chương trình xuống PLC thật, I/O theo địa khai báo Máy tính lập trình tốn 113 - PLC đấu 4/B3/MĐ18 Ghi vận hành thực tế kiểm tra lỗi Chọn cổng truyền thơng nối Lưu trữ chương trình Lưu trữ chương trình Máy tính cài phầm mềm 114 LẮP ĐẶT MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM DÙNG PLC S7-200 CỦA HÃNG SIEMENS PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CÔNG VIỆC: LẮP ĐẶT MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM DÙNG PLC S7-200 CỦA HÃNG SIEMENS Bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, trang thiết bị Tìm hiểu yêu cầu Đúng chế độ làm Hình vẽ/ hình ảnh toán việc minh họa Xác định tất Đúng, đủ số Hình vẽ/ hình ảnh đầu vào – cho hệ thống lượng đầu vào – đầu minh họa Xác định cấu trúc phần cứng Lựa chọn thiết bị, PLC S7 – 200, I/O vào PLC, nguồn thông số kỹ thuật cấp,… Khai báo biến Gắn địa bảng Symbols lập trình biến bảng symbol, chọn Máy tính cài phầm mềm khối hàm để viết chương trình Kiểm tra mơ chương trình Mạch hoạt động u cầu Máy tính cài phầm mềm mô Đấu nối, nạp Kết nối chương trình xuống PLC thật, I/O theo địa khai báo Máy tính lập trình tốn 115 - PLC đấu 5/B3/MĐ18 Ghi vận hành thực tế kiểm tra lỗi Chọn cổng truyền thông nối Lưu trữ chương trình Lưu trữ chương trình Máy tính cài phầm mềm 116 LẮP ĐẶT MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN TRỘN HÓA CHẤT DÙNG PLC S7-200 CỦA HÃNG SIEMENS PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CÔNG VIỆC: LẮP ĐẶT MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN TRỘN HÓA CHẤT DÙNG PLC S7-200 CỦA HÃNG SIEMENS Bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, trang thiết bị Tìm hiểu yêu cầu Đúng chế độ làm Hình vẽ/ hình ảnh tốn việc minh họa Xác định tất Đúng, đủ số Hình vẽ/ hình ảnh đầu vào – cho hệ thống lượng đầu vào – đầu minh họa Xác định cấu trúc phần cứng Lựa chọn thiết bị, PLC S7 – 200, I/O vào PLC, nguồn thông số kỹ thuật cấp,… Khai báo biến Gắn địa bảng Symbols lập trình biến bảng symbol, chọn Máy tính cài phầm mềm khối hàm để viết chương trình Kiểm tra mơ chương trình Mạch hoạt động u cầu Máy tính cài phầm mềm mơ Đấu nối, nạp Kết nối chương trình xuống PLC thật, I/O theo địa khai báo Máy tính lập trình tốn 117 - PLC đấu 6/B3/MĐ18 Ghi vận hành thực tế kiểm tra lỗi Chọn cổng truyền thơng nối Lưu trữ chương trình Lưu trữ chương trình Máy tính cài phầm mềm 118 LẮP ĐẶT MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐÓNG MỞ CỬA SIÊU THỊ TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7-200 CỦA HÃNG SIEMENS PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CÔNG VIỆC: LẮP ĐẶT MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐÓNG MỞ CỬA SIÊU THỊ TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7-200 CỦA HÃNG SIEMENS Bước công Nội dung việc Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, trang thiết bị Tìm hiểu u cầu Đúng chế độ làm tốn việc Hình vẽ/ hình ảnh minh họa Xác định tất Đúng, đủ số đầu vào – cho hệ thống lượng đầu vào – đầu Hình vẽ/ hình ảnh minh họa Xác định cấu trúc phần cứng Lựa chọn Khai báo biến Gắn địa bảng Symbols lập trình biến bảng symbol, chọn PLC S7 – 200, I/O thiết bị, vào PLC, nguồn thơng số kỹ thuật cấp,… Máy tính cài phầm mềm khối hàm để viết chương trình Kiểm tra mơ chương trình Mạch hoạt động yêu cầu 119 Máy tính cài phầm mềm mô 7/B3/MĐ18 Ghi Đấu nối, nạp Kết nối chương trình xuống PLC thật, vận hành thực tế kiểm tra lỗi I/O theo địa khai báo Lưu trữ chương trình Lưu trữ chương trình Chọn cổng truyền thơng Máy tính lập trình tốn - PLC đấu nối Máy tính cài phầm mềm 120 LẮP ĐẶT MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐÓNG MỞ CỬA SIÊU THỊ TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7-200 CỦA HÃNG SIEMENS PHIẾU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH CÔNG VIỆC: LẮP ĐẶT MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐÓNG MỞ CỬA SIÊU THỊ TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7-200 CỦA HÃNG SIEMENS Bước công việc Nội dung Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ, trang thiết bị Tìm hiểu yêu cầu Đúng chế độ làm tốn việc Hình vẽ/ hình ảnh minh họa Xác định tất Đúng, đủ số đầu vào – cho hệ thống lượng đầu vào – đầu Hình vẽ/ hình ảnh minh họa Xác định cấu Lựa chọn trúc phần cứng thiết bị, vào PLC, nguồn thông số kỹ thuật cấp,… Khai báo biến Gắn địa bảng Symbols lập trình biến bảng symbol, Kiểm tra mơ chương trình Mạch hoạt động yêu cầu Máy tính cài phầm mềm mơ Đấu nối, nạp Kết nối chương trình I/O theo địa Máy tính lập trình tốn PLC S7 – 200, I/O Máy tính cài phầm mềm chọn khối hàm để viết chương trình 121 8/B3/MĐ18 Ghi xuống PLC thật, vận hành thực tế kiểm tra lỗi khai báo Lưu trữ chương trình Lưu trữ chương trình Chọn cổng truyền thơng - PLC đấu nối Máy tính cài phầm mềm 122 XÁC NHẬN KHOA Bài giảng môn học/mô đun “PLC bản” bám sát nội dung chương trình mơn học, mơ đun Đáp ứng đầy đủ nội dung kiến thức, kỹ năng, lực tự chủ chương trình mơn học, mơ đun Đồng ý đưa vào làm Bài giảng cho môn học, mô đun PLC thay cho giáo trình Người biên soạn Lãnh đạo Khoa ( Ký, ghi rõ họ tên) ( Ký, ghi rõ họ tên) Đinh Phương Thùy Đỗ Xuân Sinh 123 ... chương trình Lập bảng phân công vào/ra Trong chức bấm vào biểu tượng để vào giao diện symbol table.Tại ta khai báo kí hiệu,địa chỉ,chú thích cho đầu vào Bảng 1.2 Bảng phân cơng vào Viết chương trình. .. chương trình, chọn tên dự án bấm Open 10 Hình 1.4 Mở dự án có sẵn e Nạp dự án vào PLC Khi cho phép kết nối PLC với PC ta download chương trình xuống PLC - Trước download cần kiểm tra xem PLC chế... tắc chọn chế độ làm việc PLC - RUN: Cho phép PLC thực chương trình nạp sẵn nhớ - STOP: Cưỡng PLC dừng thực chương trình Ở chế độ cho phép hiệu chỉnh, nạp, xóa chương trình - TERM: Cho phép máy