sau khi học xong môn học này sinh viên:
– Hiểu biết các kiến thức cơ bản về điều khiển lập trình, cấu tạo phần cứng, phần mềm của hệ điều khiển lập trình. – Phân tích, thiết kế, viết chương trình sử dụng PLC.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Điều khiển lập trình - Bùi Thúc Minh
- Điều khiển lập trình
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐiỆN-ĐiỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
GV: BÙI THÚC MINH
Nha Trang 2011
Yêu cầu – mục đích
• Yêu cầu:
– Sinh viên phải hiểu về các mạch điều khiển có tiếp
điểm, thiết kế mạch bằng cổng logic,…
– Trình độ cơ bản về máy tính.
• Mục đích: sau khi học xong môn học này sinh
viên:
– Hiểu biết các kiến thức cơ bản về điều khiển lập
trình, cấu tạo phần cứng, phần mềm của hệ điều
khiển lập trình.
– Phân tích, thiết kế, viết chương trình sử dụng PLC.
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 1
- Điều khiển lập trình
Tài liệu tham khảo
[1] Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phước – Tự động hóa với
SIMATIC S7-200 – NXB Nông nghiệp 1997
[2] BM Điện Công nghiệp, Bài giảng “Điều khiển lập trình”
[3] Sổ tay hướng dẫn sử dụng FX-TRN-BEG-E – Khoa Điện
Trường ĐH Công nghiệp Tp.HCM, Công ty TNHH Sa Giang
[4] Trần Thế San, Nguyễn Ngọc Phương – PLC Lập trình ứng
dụng trong công nghiệp - NXB KHKT - 2008
[5] W. Bolton - Programmable Logic Controllers
[6] Hugh Jack - Automating Manufacturing Systems with PLCs
[7] SIEMENS - S7-200 Programmable Controller System Manual -
Edition 04/2002
[8] Visual Guide to Programming OMRON PLCs
NỘI DUNG
Chương 1 Đại cương về điều khiển lập trình
Chương 2 Cấu trúc và phương pháp hoạt
động của PLC
Chương 3 Các phép toán nhị phân của PLC
Chương 4 Các phép toán số của PLC
Chương 5 Các họ PLC khác
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 2
- Điều khiển lập trình
Ôn tập kiến thức về điều khiển
• Vẽ sơ đồ điều khiển, động lực một số
mạch yêu cầu điều khiển động cơ KĐB ba
pha rô to lồng sóc sau:
– Khởi động trực tiếp.
– Khởi động gián tiếp: sao-tam giác, cuộn
kháng,…
– Đảo chiều quay động cơ: trực tiếp, gián tiếp
– Khởi động sao/tam giác thuận/nghịch
– Mạch tuần tự: mở máy M1->M2->M3; dừng
ngược lại
PLC
(Programmable Logic Control)
PLC là thiết bị điều khiển Logic khả trình
cho phép thực hiện linh hoạt các thuật
toán điều khiển Logic thông qua 1 ngôn
ngữ lập trình
Bản chất PLC là gì?
Có bao nhiêu loại PLC?
Nên sử dụng loại nào?
Chọn ngôn ngữ lập trình nào?
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 3
- Điều khiển lập trình
Một số loại PLC
• SIEMENS (ĐỨC)
• ABB (PHẦN LAN)
• OMRON (NHẬT)
• DELTA (ĐÀI LOAN)
• PANASONIC (NHẬT)
• MITSUBISHI (NHẬT),…
Caùc loaïi PLC S7 cuûa Siemens
S7-200
S7-300
S7-400
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 4
- Điều khiển lập trình
Vai trò của PLC
• Trong một hệ thống tự động, nói chung PLC
được ví như là “con tim” của hệ thống điều
khiển.
• Với chương trình ứng dụng điều khiển (được
lưu trữ trong bộ nhớ PLC) trong việc thực thi,
PLC thường xuyên giám sát tình trạng hệ thống
qua tính hiệu phản hồi của thiết bị đầu vào. Sau
đó sẽ dựa vào sự hợp lý của chương trình để
xác định tiến trình hoạt động được thực hiện ở
những thiết bị xuất cần thiết.
• PLC có thể được sử dụng điều khiển:
– Những nhiệm vụ đơn giản có tính lặp đi lặp lại
– Nhiệm vụ có thể được liên kết cùng nhau với
thiết bị điều khiển chủ hoặc máy tính chủ
khác qua một loại mạng giao tiếp để tích hợp
điều khiển của một quá trình phức tạp.
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 5
- Điều khiển lập trình
Ưu điểm của PLC
Nhöõng baát lôïi cuûa baûng ñieàu khieån coå ñieån
• - Coù quaù nhieàu daây trong baûng ñieàu khieån
• - Söï thay ñoåi hoaøn toaøn khoù khaên
• - Vieäc söûa chöõa voâ cuøng phieàn phöùc vì baïn phaûi caàn ñeán nhaø
kyõ thuaät gioûi
• - Tieâu thuï ñieän naêng lôùn khi cuoän daây cuûa rôø – le tieâu thuï
ñieän
• - Thôøi gian döøng maùy laø quaù daøi khi söï coá xaûy ra, vì phaûi maát
moät thôøi gian daøi ñeå söûa chöõa baûng ñieàu khieån
• - Noù gaây ra thôøi gian döøng maùy laâu hôn khi baûo trì vaø ñieàu
chænh khi caùc baûn veõ khoâng coøn nguyeân veïn qua thôøi gian
nhieàu naêm.
Thuận lợi của điều khiển lập trình
• - Khoâng caàn ñaáu daây cho sô ñoà ñieàu khieån logic nhö kieåu duøng
rô le.
• - Coù ñoä meàm deûo söû duïng raát cao, khi chæ caàn thay ñoåi chöông
trình (phaàn meàm) ñieàu khieån.
• - Chieám vò trí khoâng gian nhoû trong heä thoáng.
• - Nhieàu chöùc naêng ñieàu khieån.
• - Toác ñoä cao.
• - Coâng suaát tieâu thuï nhoû.
• - Khoâng caàn quan taâm nhieàu veà vaán ñeà laép ñaët.
• - Coù khaû naêng môû roäng soá löôïng ñaàu vaøo/ra khi noái theâm caùc
khoái vaøo/ra chöùc naêng.
• - Taïo khaû naêng môû ra caùc lónh vöïc aùp duïng môùi.
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 6
- Điều khiển lập trình
Nhược điểm của PLC
+ Giá thành cao (phần cứng + phần mềm)
+ Đòi hỏi người sử dụng phải có chuyên môn
07/09/11 11:02 PM 13
Về giá trị kinh tế
Khi xét về giá trị kinh tế của PLC ta phải đề cập
đến số lượng đầu ra và đầu vào.
Quan hệ về giá thành với số lượng đầu vào/ra có
dạng như hình bên
14
07/09/11 11:02 PM
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 7
- Điều khiển lập trình
• Khi tính đến giá cả của PLC thì phải kể đến các
bộ phân phụ như thiết bị lập trình, máy in, băng
ghi...cả việc đào tạo nhân viên kỹ thuật. Nói
chung những phần mềm để thiết kế lập trình cho
các mục đích đặc biệt là khá đắt.
• Ngày nay nhiều hãng chế tạo PLC đã cung cấp
trọn bộ đóng gói phần mềm đã được thử nghiệm,
nhưng việc thay thế, sửa đổi các phần mềm là
nhu cầu không thể tránh khỏi. Do đó, vẫn cần
thiết phải có kỹ năng phần mềm.
07/09/11 11:02 PM 15
Phân bố giá cả cho việc lắp đặt một PLC thường
như sau:
+ 50% cho phần cứng của PLC
+ 10% cho thiết kế khuân khổ chương trình
+ 20% cho soạn thảo và lập trình
+ 15% cho chạy thử nghiệm
+ 5% cho tài liệu.
Việc lắp đặt một PLC tiếp theo chỉ bằng khoảng
1/2 giá thành của bộ đầu tiên, nghĩa là hầu như
chỉ còn chi phí phần cứng.
07/09/11 11:02 PM 16
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 8
- Điều khiển lập trình
Ứng dụng của PLC
• PLC ñöôïc söû duïng khaù roäng raõi trong caùc
ngaønh: Coâng nghieäp, Maùy noâng nghieäp,
Thieát bò y teá, Oâtoâ (xe hôi, caàn caåu)…
Söû duïng boä ñieàu khieån PLC
Thay ñoåi heä thoáng
nhanh choùng vaø deã daøng
Kích thöôùc nhoû goïn
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 9
- Điều khiển lập trình
Phân loại phương pháp điều khiển
• Trong lónh vöïc ñieàu khieån
– Phöông phaùp ñieàu khieån noái cöùng
– Phöông phaùp ñieàu khieån laäp trình ñöôïc
• Trong caùc heä thoáng ñieàu khieån noái cöùng:
– Noái cöùng coù tieáp ñieåm
– Noái cöùng khoâng tieáp ñieåm
Nối cứng có tiếp điểm
• Duøng caùc khí cuï ñieän nhö rôle, coâng taéc tô keát
hôïp vôùi caùc boä caûm bieán, caùc nuùt nhaán, coâng
taéc. Caùc khí cuï ñieän naøy ñöôïc noái laïi vôùi nhau
theo moät maïch ñieän cuï theå ñeå thöïc hieän moät
yeâu caàu coâng ngheä nhaát ñònh.
Thí duï: Maïch ñieàu khieån ñaûo chieàu quay, maïch
khôûi ñoäng giôùi haïn doøng hay maïch ñieàu khieån
ñoäng cô chaïy tuaàn töï vaø döøng tuaàn töï
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 10
- Điều khiển lập trình
Ñieàu khieån noái cöùng khoâng tieáp ñieåm
• - Duøng caùc coång logic cô baûn, caùc coång logic ña
naêng hay caùc maïch tuaàn töï (goïi chung laø IC soá), keát
hôïp vôùi caùc boä caûm bieán, caùc nuùt nhaán, coâng taéc.
• - Caùc IC soá naøy cuõng ñöôïc noái laïi vôùi nhau theo moät
sô ñoà logic cuï theå ñeå thöïc hieän moät yeâu caàu coâng
ngheä nhaát ñònh.
• - Caùc maïch ñieàu khieån noái cöùng söû duïng caùc linh
kieän ñieän töû coâng suaát nhö SCR, Triac ñeå thay theá
coâng taéc tô trong caùc maïch ñoâng löïc
• - Trong heä thoáng ñieàu khieån noái cöùng, caùc
linh kieän hay khí cuï ñieän ñöôïc noái vónh vieãn
vôùi nhau.
• - Do ñoù, khi muoán thay ñoåi laïi nhieäm vuï ñieàu
khieån thì phaûi noái daây laïi toaøn boä maïch ñieän.
Vôùi caùc heä thoáng phöùc taïp thì khoâng hieäu quaû
vaø raát toán keùm
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 11
- Điều khiển lập trình
Phöông phaùp ñieàu khieån noái cöùng ñöôïc
thöïc hieän theo caùc böôùc sau:
Phöông phaùp ñieàu khieån laäp trình ñöôïc
• - Trong caùc heä thoáng ñieàu khieån laäp trình ñöôïc, caáu
truùc cuûa boä ñieàu khieån vaø caùch noái daây ñoäc laäp vôùi
chöông trình.
• - Chöông trình ñònh nghóa hoaït ñoäng ñieàu khieån
ñöôïc ghi tröïc tieáp vaøo boä nhôù cuûa boä ñieàu khieån nhôø
söï trôï giuùp cuûa boä laäp trình (PG) hay maùy vi tính
(PC)
• - Ñeå thay ñoåi chöông trình ñieàu khieån, chæ caàn thay
ñoåi noäi dung boä nhôù cuûa boä ñieàu khieån, phaàn noái daây
beân ngoaøi khoâng bò aûnh höôûng. Ñaây laø öu ñieåm lôùn
nhaát cuûa phöông phaùp laäp trình ñieàu khieån ñöôïc.
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 12
- Điều khiển lập trình
• Qui trình thiết kế điều khiển dùng PLC:
1. Xác định được qui trình điều khiển
2. Xác định tín hiệu vào ra
3. Soạn thảo chương trình
4. Nạp chương trình cho PLC
5. Chạy chương trình
Caáu truùc cuûa PLC
Ngoõ vaøo CPU Ngoõ ra
PLC
Boä laäp trình Module môû roäng
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 13
- Điều khiển lập trình
Cấu trúc phần cứng của PLC
• Bộ xử lý trung tâm (Central Processing
Unit): là một vi xử lý định hướng hoạt
động của PLC. Nó thực hiện các lệnh
trong chương trình, xử lý tín hiệu xuất
nhập và liên lạc với các thiết bị ngoại vi.
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 14
- Điều khiển lập trình
• Bộ nhớ: có nhiều loại bộ nhớ. Đó là vùng chứa hệ điều
hành và vùng bộ nhớ của người sử dụng:
– ROM (Read Only Memory)
– RAM (Random Access Memory)
– EPROM (Erasable Programable Read Only Memory)
– EEPROM (Electrically Erasable Programable Read Only
Memory)
Cấu trúc chung hệ thống điều khiển dùng PLC
Các thiết bị tạo ra tín
hiệu điều khiển, thường
là nút nhấn, cảm biến…
- Ngõ vào dạng số
- Ngõ vào tương tự
- Ngõ ra dạng số
- Ngõ ra tương tự
Thiết bị biến đổi tín một chương trình bao gồm
hiệu điện từ PLC thành một hay nhiều lệnh nhằm thực
một tác động vật lý hiện một nhiệm vụ cụ thể
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 15
- Điều khiển lập trình
• Mạch đầu vào (Input Unit) là các mạch điện tử
làm nhiệm vụ phối ghép chuyển đổi giữa tín hiệu
đầu vào và tín hiệu sử dụng trong PLC. Kết quả
của việc xử lý sẽ được lưu ở vùng nhớ Input.
– Mạch đầu vào được cách ly về điện với các mạch
trong PLC nhờ các diod quang.
• Mạch đầu ra (Output Unit) mạch điện tử đầu ra
sẽ biến đổi các lệnh mức logic bên trong PLC
(vùng nhớ Output) thành tín hiệu điều khiển như
đóng mở rơle…
Thiết bị lập trình
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 16
- Điều khiển lập trình
Nút nhấn thường mở
Nút nhấn thường đóng
Công tắc thường mở
Công tắc thường đóng
Tiếp điểm thường mở
Tiếp điểm thường đóng
Các dạng tín hiệu ngõ vào của PLC
Các thiết bị vào thường gặp
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 17
- Điều khiển lập trình
Các thiết bị ra thường gặp
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 18
- Điều khiển lập trình
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 19
- Điều khiển lập trình
PLC S7-200 ñieàu khieån thieát bò
Boùng
ñeøn
Coâng taéc
Ñieàu khieån duøng PLC
Ñieàu khieån
Cô caáu chaáp haønh
Biên soạn: Bùi Thúc Minh 20
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
