intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Giáo trình PLC cơ bản - Nghề: Điện tử công nghiệp - Trình độ: Trung cấp (Tổng cục Dạy nghề)

Chia sẻ: Lê Na | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:190

253
lượt xem
104
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

 Sau khi học xong mô đun này, người học có thể kết nối dây giữa PC - CPU và thiết bị ngoại vi, viết chương trình, nạp trình để thực hiện được một số bài toán ứng dụng đơn giản trong công nghiệp, phân tích luận lý một số chương trình, phát hiện sai lỗi và sửa chữa khắc phục.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình PLC cơ bản - Nghề: Điện tử công nghiệp - Trình độ: Trung cấp (Tổng cục Dạy nghề)

  1. BỘ LAO ĐỘNG TH  1  ƯƠNG BINH VÀ XàHỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ   GIÁO TRÌNH  Mô đun: PLC CƠ BẢN NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP  Ban hành kèm theo Quyết  định số:120/QĐ­TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013   của Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề Năm 2013
  2.  2  TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN       Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể  được   phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về  đào tạo và tham  khảo.     Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh   thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
  3.  3  LỜI GIỚI THIỆU Để  thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề  Điện tử  công nghiệp  ở  trình độ  Cao Đẳng Nghề  và Trung Cấp Nghề, giáo trình Đo Lường Điện Tử  là  một trong những giáo trình môn học đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo   nội dung chương trình khung được Bộ  Lao động Thương binh Xã hội và Tổng   cục Dạy Nghề  phê duyệt. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến  thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc.   Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới   có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo,  nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế  trong   sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao. Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 180   giờ gồm có: Bài MĐ26­01: Đại cươ ng về điều khiển lập trình Bài MĐ26­02: Cấu trúc và phươ ng thức hoạt động của một PLC Bài MĐ26­03: Kết nối giữa PLC và thiết bị ngoại vi Bài MĐ26­04: Các phép toán nhị phân của PLC Bài MĐ26­05: Các phép toán số của PLC Bài MĐ26­06: Bộ xử lý tín hiệu Analog Bài MĐ26­07: Các bài tập ứng dụng trong điều khiển động cơ Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và   công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới  cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài   để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Tuy nhiên, tuy   theo điều kiện cơ  sở  vật chất và trang thiết bị, các trường có thề  sử  dụng cho   phù hợp. Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường   có thề  sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố  gắng tổ chức biên soạn để  đáp ứng  được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong   nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để  nhóm biên soạn   sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. Các ý kiến đóng góp xin gửi về Trường Cao đẳng   nghề Lilama 2, Long Thành Đồng Nai Đồng Nai, ngày 10 tháng 06 năm 2013     Tham gia biên soạn 1. Chủ biên TS. Lê Văn Hiền  2. KS. Trương Thanh Inh
  4.  4  M ục lục   TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN                                                                                          ......................................................................................      2   LỜI GIỚI THIỆU                                                                                                        ....................................................................................................      3   Mục lục                                                                                                                        ....................................................................................................................      4   MÔ ĐUN                                                                                                                       ..................................................................................................................      7   PLC CƠ BẢN                                                                                                               ...........................................................................................................      7   BÀI 1                                                                                                                           .......................................................................................................................       10   ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH                                                         .....................................................       10   1.2. B ộ nh ớ (Memory):    .................................................................................                                                                                  12          1.3. Kh ối x ử lý – điều khiển:    ......................................................................                                                                       12          3. So sánh PLC với các hình thức điều khiển khác   .................................                                  15          BÀI 2                                                                                                                           .......................................................................................................................       18   CẤU TRÚC VÀ PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC                      ..................       18   1.1. Thi ết b ị điều khiển logic kh ả trình PLC   .............................................                                              18          1.2. B ộ nh ớ:    ..................................................................................................                                                                                                   21          2. Thiết b ị điều khiển lập trình PLC ( hình 2.2)   .....................................                                      23          2.1. CPU 212:   .................................................................................................                                                                                                  24          2.2. CPU 214:   .................................................................................................                                                                                                  25             Câu hỏi ôn tập: Em hãy so sánh CPU 212 và CPU 214?   .......................                        27          3. Địa chỉ các ngõ vào/ ra   ................................................................................                                                                                 27          3.1. Họ S7­200 CPU21x bao g ồm: 212, 214, 215 và 216 (  b ảng 2.1)   .....      28          3.2. Họ S7­200 CPU22x bao g ồm: 221, 222, 224 và 226 ( bảng 2.2)   ......       28              Câu hỏi ôn tập: Em hãy so sánh các khối CPU 21X và CPU 22X?   ......           28          4. Cấu trúc bộ nhớ:   ........................................................................................                                                                                         28          4.1. Phân chia b ộ nhớ   ...................................................................................                                                                                    29         4.2. Vùng dữ liệu:   ..........................................................................................                                                                                           29          4.3.Vùng đối tượ ng:   ......................................................................................                                                                                       32          Vùng nhớ   .........................................................................................................                                                                                                          32          CPU 221   ..........................................................................................................                                                                                                           32          CPU 222   ..........................................................................................................                                                                                                           32          CPU 224   ..........................................................................................................                                                                                                           32          CPU 226   ..........................................................................................................                                                                                                           32          4.4. Cổng vào/ra mở rộng:   ...........................................................................                                                                            33         5. Xử lý chươ ng trình   ......................................................................................                                                                                       34          5.1. Th ực hi ện ch ương trình: ( hình 2.6)   ...................................................                                                    34          5.2. Cấu trúc chươ ng trình của S7 – 200   ...................................................                                                    36          1.3. Kết nối ngõ ra cho PLC:   .......................................................................                                                                        48       
  5.  5     3.1 Cài đặt STEP 7­ Micro/Win 32 trên máy tính cá nhân(PC):   ..............               59              Nội dung thực hành:   ..................................................................................                                                                                   68          BÀI 4                                                                                                                           .......................................................................................................................       70   CÁC PHÉP TOÁN NHỊ PHÂN CỦA PLC                                                                ............................................................       70   1. Các liên kết logic   .........................................................................................                                                                                          70          2. Các lệnh ghi / xóa giá trị cho ti ếp điểm   .................................................                                                  72          2.1. L ệnh Logic ti ếp điểm:   ...........................................................................                                                                            72          2.2. L ệnh vào/ra:   ...........................................................................................                                                                                            73          2.3.  Các lệnh ghi/xóa giá trị cho ti ếp điểm:   .............................................                                              75          2.4. Các lệnh tiếp điểm đặc biệt:   ...............................................................                                                                76          3. Timer   ..............................................................................................................                                                                                                               77           3.1. Khái niệm về timer   ...............................................................................                                                                                78          3.2. Các lệnh điều khiển Timer   ...................................................................                                                                    79               Phần th ực hành:    ......................................................................................                                                                                       81          4. Counter   ..........................................................................................................                                                                                                           84          4.1.  khái niệm về counter   ............................................................................                                                                             85          4.2. l ệnh điều khiển counter   ........................................................................                                                                         86              Phần thực hành:    .......................................................................................                                                                                        88          5. Các bài tập ứng dụng   ................................................................................                                                                                 90         BÀI 5                                                                                                                         .....................................................................................................................       110    CÁC PHÉP TOÁN SỐ CỦA PLC                                                                          ......................................................................       110  1. Chức năng truyền dẫn   .............................................................................                                                                              111          2. Chức năng so sánh   ....................................................................................                                                                                     118          2.1 So sánh kiểu Byte   ..................................................................................                                                                                   119          2.2. So sánh kiểu INT   ..................................................................................                                                                                   121          3. Chức năng dịch chuyển   ...........................................................................                                                                            125          4.Chức năng chuyển đổi   ..............................................................................                                                                               127          BÀI 6                                                                                                                         .....................................................................................................................       136      XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG                                                                               ...........................................................................       136  1. Tín hiệu Analog   ..........................................................................................                                                                                           137        2. Biểu diễn các giá trị Analog   ....................................................................                                                                     137         2.1 . Tín hiệu ngõ vào (Analog Input):   .......................................................                                                        138          2.2. Tín hiệu ngõ ra (Output) Analog:   .......................................................                                                        139         3. Kết nối các ngõ vào/ra Analog    ...............................................................                                                                139          3.1. Định địa chỉ phần cứng Analog S7­200:   ............................................                                             139          3.2. Kết n ối ph ần c ứng Analog S7­200:   ...................................................                                                    139         4. Hiệu ch ỉnh tín hiệu Analog   .....................................................................                                                                      142          4.1. Dạng dữ li ệu  ở ngõ vào:   .....................................................................                                                                      142          4.2. Ví dụ:   .....................................................................................................                                                                                                      145      
  6.  6   5. Giới thiệu mô đun Analog của PLC   ......................................................                                                       151          5.1. Module EM231:   ....................................................................................                                                                                     151             Phần thực hành   .........................................................................................                                                                                          157          BÀI 7                                                                                                                         .....................................................................................................................       165    CÁC BÀI TẬP ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ                       ...................       165   1. Giới thiệu:    .................................................................................................                                                                                                  165         2. Cách kết nối dây:   .......................................................................................                                                                                        171          2.1. Kết nối ngõ vào:   ..................................................................................                                                                                   171          2.2. Kết nối ngõ ra   ......................................................................................                                                                                       171          2.3.  Đấu nối thiết b ị lập trình với PLC.   ..................................................                                                   173          3. Bài tập ứng dụng            ............................................................................                                                                             174           3.1 M ạch kh ởi động động cơ   ....................................................................                                                                     174          3.2 M ạch đổi chiều quay   ............................................................................                                                                             177          3.3 M ạch điều khiển tốc độ   .......................................................................                                                                        181           3.4 M ạch m ở máy sao/ tam giác   ...............................................................                                                                185          TÀI LIỆU THAM KHẢO                                                                                         .....................................................................................       189
  7.  7  MÔ ĐUN  PLC CƠ BẢN Mã mô đun: MĐ26 I. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: * Vị  trí của môn học:   Môđun đượ c bố  trí dạy cuối chươ ng trình sau khi  học xong các môn chuyên môn như  điện tử  công suất, Kỹ  thuật xung – s ố,   Vi xử lí, trang b ị điện... * Tính chất của môn học: Mô đun PLC cơ bản mang tính tích hợp.  ̃ ̉ * Y nghia cua mô đun: Là môn h ́ ọc bắt bu ộc ̀ ̉     * Vai tro cua mô đun:  Sau khi học xong mô đun này, người học có thể kết nối  dây giữa PC ­ CPU và thiết bị  ngoại vi, Viết chương trình, nạp trình để  thực  hiện được một số bài toán ứng dụng đơn giản trong công nghiệp, Phân tích luận  lý một số chương trình, phát hiện sai lỗi và sửa chữa khắc phục.  II. Mục tiêu của Mô đun: Sau khi học xong mô đun này học viên có năng lực  * Về kiến th ức:  ­ Trình bày đượ c các khái niệm về  điều khiển lập trình chính xác theo  nội dung đã học ­ Trình bày đượ c cấu trúc và phươ ng thức hoạt động của các lệ nh cơ  bản * Về kỹ năng: ­ Thực hiện lập trình các bài tập ứng dụng dùng PLC đạt các yêu cầu về  kỹ thuật và công nghệ ­ Kết nối mạch điện theo yêu cầu công nghệ * Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác và an toàn vệ sinh công nghiệp III.  Nội dung mô đun:  Mã bài Tên các bài trong mô đun Thời gian
  8.  8  Lý  Kiểm  Tổng  Thực  thuyế tra  số hành  t Đại cươ ng về điều khiển  MĐ26­01 lập trình 4 4 0 1 Tổng quan về điều khiển 1 1 0 Điều   khiển   nối   cứng   và  2 1 1 0 điều khiển l ập trình So   sánh   PLC   với   các   hình  3 1 1 0 thức điều khiển khác Các  ứng dụng của PLC trong   4 1 1 0 thực tế Cấu   trúc   và   phươ ng   thức  MĐ26­02 12 4 7 1 hoạt động của một PLC 1 Cấu trúc của một PLC 1 1 0 Thiết bị  điều khiển lập trình  2 2 1 1 PLC 3 Địa chỉ các ngõ vào/ ra 1 0,5 0,5 4 Cấu trúc bộ nhớ. 1 1 0 5 Xử lý chươ ng trình 6 0,5 5,5 Kết   nối   dây   giữa   PLC   và  MĐ26­03 12 4 7 1 thiết bị ngoại vi Kết   nối   dây   giữa   PLC   và  1 3 1 2 thiết bị ngo ại vi Kiểm  tra việc nối  dây bằng  2 2 1 1 phần mềm Cài   đặt   và   sử   dụng   phần  3 6 2 4 mềm lập trình cho PLC Các phép toán nhị phân của  MĐ26­04 40 12 27 1 PLC 1 Các liên kết logic 1 1 0 Các lệnh ghi / xóa giá trị  cho  2 7 4 3 tiếp điểm 3 Timer 7 3,5 3,5 4 Counter 7 3,5 3,5 5 Các bài tập ứng dụng 17 17
  9.  9  MĐ26­05 Các phép toán số của PLC 12 6 6 0 1 Chức năng truyền dẫn 2 1 1 2 Chức năng so sánh 2 1 1 3 Chức năng dịch chuy ển 2 1 1 4 Chức năng chuyển đổi 3 1,5 1,5 5 Chức năng toán học 3 1,5 1,5 MĐ26­06 Xử lý tín hiệu analog 40 12 27 1 1 Tín hiệu Analog 1 1 0 2 Biểu diễn các giá trị Analog 5 2 3 Kết   nối   các   ngõ   vào/ra  3 8 3 5 Analog 4 Hiệu chỉnh tín hiệu Analog 8 3 5 Giới   thiệu   mô   đun   Analog  5 17 8 9 của PLC Các bài tập ứng dụng trong   MĐ26­07 60 12 46 điều khiển động cơ 1 Giới thiệu 2 2 0 2 Cách kết nối dây 6 2 4 3 Bài tập ứng dụng 50 8 42 Tổng cộng: 180 60 114 6 Ghi chú: Thời gian ki ểm tra đượ c tích hợp giữa lý thuyết với thực hành   đượ c tính vào giờ thực hành
  10.  10  BÀI 1 ĐẠI CƯƠ NG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Mã bài: MĐ26­01 Giới thiệu: Như  đã biết, nướ c ta hiện nay đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện  đại hóa. Vì thế, tự  động hóa sản xuất đóng vai trò quan trọng, t ự  độ ng hóa   giúp tăng năng suất, tăng độ  chính xác và do đó tăng hiệu quả  quá trình sản  xuất. Để  có thể  thực hiện tự  độ ng hóa sản xuất, bên cạ nh các máy móc cơ  khí hay điện, các dây chuyền sản xu ất…v.v, cũng cần thiết phải có các bộ  điều khiển để  điều khiển chúng.Trong đó, đượ c yêu cầu đó.điề u khiển lập  trình là một trong các bộ điều khiển đáp ứng  Mục tiêu: ­ Phát biểu đượ c khái niệm về điều khiển lập trình theo nội dung đã học ­ So sánh  ưu nhượ c điểm của điều khiển lập trình với các hình thưc điều  khiển khác theo nội dung đã học. ­ Trình bày đượ c các ứng dụng của PLC trong th ực t ế theo n ội dung đã học. ­ Rèn luyện tính tư duy, tác phong công nghiệp  Nội dung chính:                           1. Tổng quan v ề điều khiển  Mục tiêu: ­ Hiểu đượ c bộ nhớ , kh ối x ử lý điều khiển. ­ Nhận bi ết Kh ối ngõ vào, ngõ ra Trong  ứng dụng các công nghệ  khoa h ọc vào sản xuất công nghiệp yêu  cầu tự  động hoá ngày càng tăng, đòi hỏi kỹ  thuật điề u khiển phải đáp  ứng  đượ c   những   yêu   cầu   đó,   với   mục   tiêu   tăng   năng   suất   lao   độ ng   bằng   con 
  11.  11  đườ ng tăng mức độ  tự động hóa các quá trình và thiết bị  sản xuất nhằm mục  đích tăng sản lượ ng, c ải thi ện ch ất l ượng và độ  chính xác của sản phẩm. Tự  động hóa trong sản xuất nh ằm thay th ế  m ột ph ần ho ặc toàn bộ  các  thao tác vật lý của công nhân vận hành máy thông qua hệ  thống điều khiển.   Những hệ thống điều khiển này có thể điề u khiển quá trình sản xuất với độ  tin cậy cao,  ổn định mà không cần sự  tác động nhiều của ng ười v ận hành.   Điều này đòi hỏi hệ  thống điều khiển phải có khả  năng khởi độ ng, kiểm  soát, xử  lý và dừng một quá trình theo yêu cầu hoặc đo đế m các giá trị  đã  đượ c xác định nhằm đạt đượ c kết quả  mong mu ốn  ở  s ản ph ẩm đầ u ra của   máy hay thiết b ị. M ột h ệ th ống nh ư v ậy đượ c gọi là hệ  thống điề u khiển. ­ Trong kỹ thu ật t ự động điề u khiển, các bộ điều khiển chia làm 2 loại: + Điều khiển nối cứng + Điều khiển logic khả trình ( PLC) ­ Một hệ thống điề u khiển bất kỳ đượ c tạo thành từ các thành phần: + Khối vào + Khối xử lý – điều khiển + Khối ra * Sơ đồ tổng quát của điều khiển lập trình như sau ( hình 1.1): Hình 1.1 1.1. Kh ối vào: ( bảng 1.1) Còn đượ c gọi là giao tiếp ngõ vào có nhiệm vụ  biến đổ i các đạ i lượ ng   vật lý đầu vào ( từ  các tiếp điểm của cảm biến, hay các nút nhấn, điệ n trở  đo sức căng….) thành các mức tín hiệu số  ON/OFF (digital) hay tín hiệu liên   tực (analog) tùy theo bộ chuy ển đổn ngõ vào và cấp vào cho khối xử lý trung  tâm (CPU). Bộ chuyển đổi Đại lượng đo Đại lượng ra
  12.  12  Công tắc (Switch) Sự dịch chuyển/  Điện áp nhị phân  vị trí (ON/OFF) Công tắc hành trình (Limit  Sự dịch chuyển/  Điện áp nhị phân  switch) vị trí (ON/OFF) Bộ điều chỉnh nhiệt  Nhiệt độ Điện áp nhị phân  (Thermostat) (ON/OFF) Cặp nhiệt điện  Nhiệt độ Điện áp thay đổi (Thermocouple) Nhiệt trở (Thermister) Nhiệt độ Trở kháng thay đổi Tế bào quang điện (Photo  Ánh sáng Điện áp thay đổi (analog) cell) Tế bào tiệm cận  Sự hiện diện của  Trở kháng thay đổi (Proximity cell) đối tượng Điện trở đo sức căng  Áp suất/ sự dịch  Trở kháng thay đổi (Strain gage) chuyển Bảng 1.1 1.2. Bộ nhớ (Memory):  ­ Lưu chươ ng trình điều khiển đượ c lập trình bởi ngườ i dùng và các dữ  liệu khác như  cờ, thanh ghi t ạm, tr ạng thái đầu vào, lệnh điều khiển  đầu ra… Nội dung các bộ nhớ đã đượ c mã hóa dướ i dang mã nhị phân. 1.3. Khối xử lý – điều khiển:  ­  Là khối xử  lý trung tâm (CPU) thay th ế ng ười v ận hành thực hiện các   thao tác  đảm bảo quá trình hoạt  động. Từ  thông tin tín hiệu vào hệ  thống   điều   khiển   tuần   t ự   th ực   thi   các   lệnh   trong   ch ương   trình   lưu   trong bộ  nh ớ, x ử lý các đầu vào và đưa kết quả  xuất hoặc điề u khiển  cho phần giao di ện đầu ra ( output) nh ư: cu ộn dây, mô tơ….Tín hiệu  điều khiển đượ c thực hiện theo 2 cách: + Dùng mạch điện nối kết cứng + Dùng chương trình điều khiển 1.4. Khối ra: ( bảng 1.2) Còn đượ c gọi là phần giao diện đầu ra. Tín hiệu ra là kế t quả  của quá   trình xử lý của hệ  thống điều khiển. Lúc này tín hiệu ngõ vào đượ c biế n đổ i   thành mức tín hiệu vật lý thích hợp bên ngoài như: đóng mở  rơle, biến đổ i   tuyến tính số­ tươ ng t ự….. Thiết bị ở ngõ ra Đại lượng ra Đại lượng tác động Động cơ điện Chuyển động quay Điện Xy lanh­ Piston Chuyển   động   thẳng/áp  Dầu ép/ khí ép
  13.  13  lực Solenoid   Chuyển   động   thẳng/áp  Điện lực Lò xấy/ lò cấp nhiệt Nhiệt Điện Van Tiết   diện   cửa   van   thay  Điện/dầu ép/khí ép đổi Rơle Tiếp điểm điện/ chuyển  Điện động vật lý có giới hạn Bảng 1.2 2. Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình Mục tiêu: ­ Phân biệt điều khiển nối c ứng và điều khiển lập trình ­ Thấy đượ c tầm quan trọng c ủa vi ệc điều khiển có lậ p trình Trong các bộ  điều khiển nối cứng, các thành phần chuyển mạch nh ư  các   rơle, cotactor, các công tắc, đèn báo, động cơ, v.v.v đượ c nối cố  định với  nhau. Toàn bộ  chức năng điều khiển, cách tiến hành chươ ng trình đượ c xác  định qua cách thức nối các rơ  le, công tắc… với nhau theo s ơ   đồ  thiết kế.  Khi muốn thay đổi lại hệ thống thì phải nối dây lại cho hệ thống điề u khiển   nên đối với hệ  thống ph ức t ạp thì việ c làm này đòi hỏi tốn nhiều thời gian,   chi phí nên hiệu qu ả đem lại không cao. ­ Các bướ c thiết l ập s ơ đồ điề u khiển bằng Rơle ( điều khiển nối cứng )  ( hình 1.2) Hình 1.2: Lưu đồ điều khiển dùng Rơle ­ Trong công nghiệp, sự  ứng dụng  các công nghệ khoa h ọc k ỹ thu ật vào   sản xuất nên nhu cầu tự   động hóa ngày càng tăng,  đòi hỏi kỹ  thuật  điều khiển ph ải đáp ứng đủ các yêu cầu:
  14.  14  + Dễ dàng thay đổi chức năng điều khiển dựa trên các thiết bị cũ. + Thiết bị điều khiển dễ dàng làm việc với các dữ liệu, số liệu. + Kích thước vật lý gọn gàng, dễ bảo quản, dễ sủa chữa.  + Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp. ­ Hệ  thống điều khiển dễ  dàng đáp  ứng đượ c các yêu cầu trên phải sử  dụng bộ  vi xử  lý, bộ  điề u khiển lập trình, điều khiển qua các cổ ng   giao tiếp v ới máy tính. ­ Bộ  điều khiển logic khả  l ập trình PLC (Programable Logic Controller)   là loại thiết bị  cho phép thực hiện linh ho ạt các thuật toán điề u khiển  thông  qua các  ngôn  ngữ  lập trình. Với  chươ ng   trình  điều khiển  của  PLC đã tạo cho nó trở  thành một bộ  điề u khiển số  nhỏ  gọn, d ễ  dàng  thay đổi thuật toán, số  liệu và trao đổi thông tin với môi trườ ng xung   quanh. ­ Các chươ ng trình điều khiển đượ c định nghĩa là tuần tự  trong đó các  tiếp điểm, cảm biến đượ c sử  dũng để từ đó kế t hợp với các hàm logic,   các thuật toán và các giá trị  xuất của nó để  điều khiển tác độ ng hoặc   không   tác   động   đến   các   cuộn   dây   điều   hành.   Trong   quá   trình   hoạt  động,  toàn   bộ   chươ ng   trình  đượ c   lưu   vào   bộ   nhớ   và   tiế n   hành  truy  xuất trong quá trình làm việc. ­ Các  bướ c  thiết lập sơ   đồ  điều khiển bằng PLC (điề u khiển lập trình)   hình 1.3                      Hình 1.3: Lưu đồ điều khiển bằng PLC  ­ Khi thay đổi nhiệm vụ  điều khiển ngườ i ta cần thay  đổ i mạ ch điề u   khiển bằng cách lắp lại mạch, thay đổi phần tử  mới đố i với hệ  thống   điều khiển bằng R ơle điệ n. Trong khi đó khi thay đổi nhiệm vụ  điề u 
  15.  15  khiển   ta   ch ỉ   c ần   thay   đổi   chươ ng   trình   soạn   thảo   đố i   với   hệ   điề u  khiển bằng lập trình có nhớ.  3. So sánh PLC với các hình thức điều khiển khác Mục tiêu: ­ Nắm đượ c  ưu điểm của hệ  thống điều khiển PLC với các hệ  thống điề u   khiển bằng rơle và máy tính cá nhân. 3.1 . PLC với hệ thống điều khiển bằng rơle: ­ Việc phát triển hệ  thống điều khiển lập trình đã dần thay thế  từng b ước   hệ thống điều khiển bằng r ơle trong các quá trình sản xuất khi thi ết k ế m ột hệ thống điều khiển hiện đại, ngườ i kỹ sư phải cân nhắc, lựa chọn giữa các  hệ  thống điều khiển lập trình thườ ng đượ c sử  dụng thay cho hệ  thống điề u  khiển bằng r ơ le do các nguyên nhân sau: + Thay đổi chương trình điều khiển một cách linh động.  + Có độ tin cậy cao.  + Không gian lắp đặt thiết bị nhỏ, không chiếm nhiều diện tích.  + Có khả năng đưa tín hiệu điều khiển ở ngõ ra phù hợp: dòng, áp.  + Dễ  dàng thay đổi đối với cấu hình (hệ  thống máy móc sản xuất) trong  tương lai khi có nhu cầu mở rộng sản xuất.  Đặc trưng cho hệ  th ống điều khiển chươ ng trình là phù hợp với những  nhu cầu đã nêu trên, đồng thời về  mặt kinh tế và thời gian thì hệ  thống điề u  khiển lập trình cũng vượ t tr ội h ơn h ệ  th ống điề u khiển cũ (rơle, contactor   …). Hệ  thống điều khiển này cũng phù hợp với sự  mở  rộ  ng hệ  thống trong  tươ ng lai do không phải thay đổi, lo  ại bỏ  hệ  thống dây nố  i giữ  a hệ  thống   điều khiển và các thiết bị, mà chỉ  đơn giản là thay đổ i chươ ng trình sao cho  phù hợp với điều kiện sản xuất m ới. 3.2   PLC với máy tính cá nhân: ­ Đối với  một máy tính cá nhân, ngườ i lập trình dễ  nhận thấy đượ c sự  khác biệt gi ữa PC v ới PLC, s ự khác biệt có thể biết đượ c như sau: ­ Máy tính không có các cổng giao ti ếp ti ếp v ới các thiết bị  điều khiển,  đồng thời máy tính cũng hoạt động không tốt trong môi trườ ng công  nghiệp. ­ Ngôn ngữ lập trình trên máy tính không phải dạng hình thang, máy tính  ngoài   việc   sử   dụng   các   phần   mềm   chuyên   biệt   cho   PLC,   còn   phải   thông qua việc s ử  d ụng các phần mềm khác làm “chậm” đi quá trình  giao tiếp v ới các thiết bị đượ c điều khiển.
  16.  16  ­ Tuy nhiên qua máy tính, PLC có thể  dể  dàng kết nối với các hệ  thống  khác, cũng như  PLC có thể  sử  dụng bộ  nhớ  (có dung lượ ng rất lớn)  của máy tính làm bộ nhớ của PLC. 4. Các ứng dụng của PLC trong th ực t ế Mục tiêu: ­  Giúp học sinh bi ết vi ệc PLC đượ c sử dụng rộng rải trong m ọi lĩnh vực. ­  Hiện nay PLC đã đượ c ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất   cả trong công nghiệp và dân dụng. T ừ nh ững  ứng d ụng để điề u khiển các hệ  thống đơn giản, chỉ  có chức năng đóng/mở  (ON/OFF) thông thườ ng đế n các  ứng dụng cho các lĩnh vực phức t ạp, đòi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các  thuật toán trong quá trình sản xuất. Các lĩnh vực tiêu biểu  ứng dụng PLC  hiện nay bao gồm: + Hóa học và dầu khí: Định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ  thống   ống dẫn, cân đong trong ngành hóa … + Chế  tạo máy và sản xuất: Tự  động hóa trong chế  tạo máy, cân đong, quá  trình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại,… + Bột giấy, giấy, xử  lý giấy: điều khiển máy băm, quá trình ủ bột, quá trình   cán, gia nhiệt, … + Thủy tinh và phim ảnh: quá trình đóng gói, thử nghiệm vật liệu, cân đong,   các khâu hoàn tất sản phẩm, đo cắt giấy, … + Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm  soát quá trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây, …), cân đong, đóng gói, hòa trộn + Kim loại: điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), quy trình sản xuất, kiểm tra  chất lượng. + Năng lượng: điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử  lý trong các  turbin, …), các trạm cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một cách tự động  (than, gỗ, dầu mỏ, …). + Tự động hóa tòa nhà như: Điều khiển thang máy, Rửa xe ôtô tự  động, Hệ  thống xử lý nước sạch… . + Điều khiển hệ  thống đèn giao thông và còn nhiều hệ  thống điều khiển tự  động khác ­ Các PLC ngày nay có thể  đáp  ứng đượ c phân cấp tự  độ ng tự  hóa trong   nhà máy và có th Cấp Management ể kết nối b ằng các giao thức truyền thông để làm việc   với   nhau   trong   m ột   h ệ   th ống   l ớn   g ọi   là   mạng   truyền   thông   công  nghiệp (hình 1.4).  Cấp Cell  Cấp Field  Cấp AS­i 
  17.  17  Hình 1.4: Phân cấp tự động hóa trong nhà máy  YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 1 Nội dung: + Về  kiến thức: Trình bài đượ c  khái niệm về  điều khiển lập trình, các  ứng  dụng của PLC trong th ực t ế  + Về kỹ năng: So sánh  ưu nhượ c điểm của điề u khiển lập trình với các hình  thưc điều khiển khác  + Về thái độ: Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp Phươ ng pháp: + Về kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm. + Về kỹ năng: Đánh giá kỹ năng thực hành + Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp
  18.  18  BÀI 2 CẤU TRÚC VÀ PHƯƠ NG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC Mã bài: MĐ26­02 Giới thiệu: ­ PLC vi ết t ắt c ủa Programmable Logic Controller, là thiết bị  điề u khiển  lập trình đượ c (khả  trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán  điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ  lập trình. Ngườ i sử  dụng có  thể  lập trình để  thực hiện một loạt trình tự  các sự  kiệ n. Các sự  kiện   này đượ c kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC  hoặc qua các hoạt động có trễ  như  thời gian định thì hay các sự  kiện   đượ c đếm. PLC dùng để  thay thế  các  mạch relay  (rơ  le) trong th ực t ế.  PLC hoạt động theo phương th ức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu  vào. Khi có sự  thay đổi  ở  đầu vào thì đầu ra sẽ  thay đổ i theo. Ngôn  ngữ  lập trình của PLC có thể  là Ladder hay State Logic. Hi ện nay có  nhiều   hãng   sản  xuất   ra   PLC   nh ư   Siemens  ,  Allen­Bradley  ,  Mitsubishi  Electric  , General Electric  , Omron  , Honeywell  ... Mục tiêu: ­ Phát biểu đượ c cấu trúc của một PLC theo n ội dung đã học. ­ Trình bày đượ c các thiết bị điều khiển lập trình PLC ­ Trình bày đượ c cấu trúc bộ nhớ PLC theo n ội dung đã học ­ Thực hiện xử lý chươ ng trình đúng theo nội dung đã học. ­ Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp Nội dung chính:                       1. Cấu trúc của một PLC Mục tiêu: ­ Phân bi ệt bộ nh ớ Ram, b ộ nh ớ Rom. ­ Phân biệt bộ xử lý trung tâm và hệ điều hành 1.1. Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC Thiết bị  điều khiển logic kh ả trình PLC (Programmable Logic Controller),   là loại thiết bị  cho phép thực hiện linh ho ạt các thuật toán điề u khiển số  thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho vi ệc th ể hi ện thu ật toán đó bằng   mạch số. Như  vậy, v ới ch ương trình điều khiển này, PLC trở  thành mộ t bộ  điều khiển số  số  nhỏ, g ọn, d ễ thay đổ i thuật toán và đặ c biệ t trao đổ i thông  tin với môi trườ ng xung quanh (v ới các PLC khác hoặc với máy tính). Toàn  bộ  chươ ng trình điều khiển đượ c lưu nhớ  trong b ộ nh ớ c ủa PLC d ưới d ạng   các   khối   chươ ng   trình   và   đượ c   thực   hiện   lặp   theo   chu   k ỳ   c ủa   vòng   quét  (Scan).
  19.  19  Để  thực hiện đượ c một chươ ng trình điề u khiển, tất nhiên PLC phải có  chức năng như  một máy tính, nghĩa là phải có bộ  vi xử  lý (CPU), một bộ  điều hành, bộ  nhớ  để  lưu chươ ng trình điều khiển, dữ  liệu….PLC còn phả i  có các cổng vào/ ra để  giao tiếp đượ c các đối tượ ng điề u khiển và để  trao  đổi thông tin  v ới môi trườ ng xung quanh. ­ Bên cạnh đó, nhằm phục vụ  bài toán điề u khiển số, PLC còn cần phải  thêm các khối chức năng đặc biệt khác như: bộ đế m (Counter), bộ thời  gian (Timer)… và những khối hàm chuyên dụng. ­ Thiết bị  logic kh ả  trình đượ c lắp đặt sẵn thành bộ. Trướ c tiên chúng  chưa có  một nhiệm vụ  nào cả. Tất cả  các cổng logic cơ  bản, ch ức   năng nhớ, timer, cuonter v.v…đượ c nhà chế  tạo tích hợp trong chúng  và đượ c kết hợp với nhau b ằng ch ương trình cho nhiệm vụ điề u khiển   cụ  thể   nào  đó.  Có   nhiều thiết  bị   điều  khiển và   đượ c  phân  biệ t với  nhau qua các chức năng sau: + Các ngõ vào và ra + Dung lượng nhớ + Bộ đếm (counter) + Bộ định thời (timer) + Bit nhớ + Các chức năng đặc biệt + Tốc độ xử lý + Loại xử lý chương trình. ­ Các thiết bị  điều khiển lớn thì đượ c lắp thành các module riêng. Đối  với các thiết bị  điề u khiển nhỏ, chúng đượ c lắp đặ t chung trong m ột  bộ. Các bộ điều khiển này có số  lượ ng ngõ vào/ ra cho tr ước c ố đị nh. ­ Thiết bị  điều khiển đượ c cung cấp tín hiệ u bởi các tín hiệ u từ  cảm  biến  ở  bộ  phận ngõ vào của thiết bị  tự độ ng. Tín hiệ u này đượ c xử  lý   tiếp tục thông qua ch ương trình điều khiển đặt trong bộ  nhớ  ch ươ ng   trình. Kết quả  xử  lý đượ c đưa ra bộ  phận ngõ ra của thiết bị  tự  độ ng  để đến đối tượ ng điề u khiển hay khâu điề u khiển ở dạng tín hiệ u. ­ Cấu trúc của một PLC có thể đượ c mô tả như hình vẽ 2.1:
  20.  20  Hình 2.1 ­ Thông tin xử  lý trrong PLC  đượ c  lưu trữ  trong b ộ  nh ớ  c ủa nó. Mỗi   phần tử  vi mạch nh ớ  có thể  chứa một bit dữ  liệu. Bit d ữ  li ệu (Data   Binary Digital) là một chữ số nhị phân, chỉ có thể là 1 trong hai giá trị 1  hoặc 0. Tuy nhiên các vi  mạch nh ớ  th ường   đượ c  tổ  chức  thành  các  nhóm để có thể chứa 8 bit d ữ li ệu. M ỗi chu ỗi 8 bit d ữ li ệu đượ c gọ i là  một byte. Mỗi m ạch nh ớ  là một   byte (byte nh ớ), đượ c xác nhận bởi   một con số  g ọi là địa chỉ  (address). Byte nh ớ  đầu tiên có đị a chỉ  0. Dữ  liệu chứa trong byte nh ớ g ọi là nội dung. ­ Địa chỉ của một byte nh ớ là cố  định và mỗ i byte nhớ trong PLC có mộ t   địa chỉ riêng của nó. Địa chỉ  của byte nhớ khác nhau, sẽ  khác nhau, nội   dung chứa trong m ột byte nh ớ là đại lượ ng có thể  thay đổ i đượ c. Nội   dung byte nh ớ cính là dữ liệu đượ c lưu trữ tức thời trong b ộ nh ớ. ­ Để  lưu giữ  một dữ  liệu mà một byte nhớ không thể  chứa hết đượ c thì   PLC cho phép cặp 2 byte nh ớ c ạnh nhau đượ c xem xét như  là một đơn   vị nhớ và đượ c gọi là một từ đơn (Word). Địa chỉ thấp hơn trong 2 byte   nhớ đượ c dùng làm địa chỉ của từ đơn. ­ Ví dụ: T ừ  đơn có đị a chỉ  là 2 thì các byte nh ớ  có các đị a chỉ  là 2 và 3   với  2 là địa chỉ byte cao và 3 là địa chỉ của byte thấp. IB2 IB3 IW 2   IW2 là từ đơn có địa chỉ 2
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2