Giáo trình Hệ thống PLC (Nghề: Vận hành nhà máy nhiệt điện - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Dầu khí (năm 2020)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:72

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Hệ thống PLC được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên trình bày được nguyên lý, cấu tạo của PLC và sơ đồ của hệ thống điều khiển PLC; Giải thích được các vấn đề về điều khiển tự động hóa trong công nghiệp; Nhận biết và lựa chọn được các thiết bị ngoại vi để kết nối với hệ thống PLC. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Hệ thống PLC (Nghề: Vận hành nhà máy nhiệt điện - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Dầu khí (năm 2020)

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: HỆ THỐNG PLC NGHỀ: VẬN HÀNH NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số:195/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 3 năm 2020 của Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2020 (Lưu hành nội bộ) Trang 1
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. Trang 2
LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình PLC là một trong những tài liệu phục vụ việc giảng dạy cho sinh viên hệ cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH) của Trường Cao đẳng Nghề Dầu khí. Để tiếp thu được nội dung, kiến thức trình bày trong giáo trình học sinh, sinh viên cần trang bị những kiến thức lý thuyết về PLC, kỹ thuật số và một số vấn đề liên quan. Giáo trình hệ thống PLC gồm 4 bài, có những bài thực hành để củng cố lại kiến thức lý thuyết, kỹ năng viết chương trình, sửa lỗi, nhận biết và kết nối được thiết bị ngoại vi với PLC Nội dung của giáo trình gồm 04 bài: Bài 1: Giới thiệu chung về PLC Bài 2: Cấu trúc của PLC Bài 3: Lập trình PLC Bài 4: Ứng dụng của PLC điều khiển hệ thống Tác giả chân thành gửi lời cám ơn đến các các đồng nghiệp bộ môn Tự Động Hóa đã giúp tác giả hoàn thiện giáo trình này. Tuy đã nỗ lực nhiều, nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi sai sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp để lần ban hành tiếp theo được hoàn thiện hơn. Bà Rịa, Vũng Tàu, tháng 06 năm 2019 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: ThS. Phan Đúng 2. ThS. Bùi Minh Thảo 3. ThS. Nguyễn Thái Bảo 4. ThS. Ngô Trí Tùng Trang 3
MỤC LỤC TRANG BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC ........................................................................14 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG .................................................................................15 1.2. CÁC HÃNG VÀ HỌ PLC ...........................................................................16 1.3. ỨNG DỤNG PLC ........................................................................................18 BÀI 2: CẤU TRÚC CỦA PLC .....................................................................................20 2.1. SƠ ĐỒ KHỐI CẤU TRÚC CỦA PLC ........................................................21 2.2. MÔ-ĐUN CPU ............................................................................................24 2.3. MÔ-ĐUN INTERFACE MÔ-ĐUN (IM) ....................................................25 2.4. MÔ-ĐUN TÍN HIỆU SIGNAL MÔ-ĐUNS (SM) ......................................26 2.5. MÔ-ĐUN CHỨC NĂNG: FUNCTION MÔ-ĐUN (FM) ...........................27 2.6. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG MẠNG PLC.....................28 3.1. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM VÀ KHAI BÁO PHẦN CỨNG 30 3.2. BÀI TẬP ÁP DỤNG....................................................................................38 BÀI 3: LẬP TRÌNH PLC ..............................................................................................21 3.1. CÁC KHÁI NIỆM .......................................................................................39 3.2. CÁC TẬP LỆNH VỀ BIT LOGIC: .............................................................40 3.3. CÁC TẬP LỆNH VỀ TIMER: ....................................................................46 3.4. CÁC TẬP LỆNH VỀ COUNTER: ..............................................................50 3.5. CÁC TẬP LỆNH SỐ HỌC:.........................................................................54 BÀI 4: ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ................................................59 4.1. ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG ...........................................................60 4.2. ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG KHÍ NÉN ........................................................62 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................72 Trang 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRANG Hình 1.1. PLC Logo ......................................................................................................17 Hình 1.2. PLC S7-200 ...................................................................................................17 Hình 1.3. PLC S7-1200 .................................................................................................17 Hình 1.4. PLC S7-300 ...................................................................................................18 Hình 1.5. PLC S7-400 ...................................................................................................18 Hình 2.1. Sơ đồ khối cấu trúc PLC................................................................................21 Hình 2.2. Kết nối các module mở rộng cho PLC ..........................................................22 Hình 2.3. Bảng định địa chỉ mặc định của PLC ............................................................23 Hình 2.4. Bố trí trên bề mặc CPU .................................................................................25 Hình 2.5. Mô-đun IM ....................................................................................................26 Hình 2.6. Mô hình kết nối mạng LAN PLC ..................................................................28 Hình 3.1. Mở phần mềm ................................................................................................30 Hình 3.2. Chọn đường dẫn lưu 1 project .......................................................................31 Hình 3.3. Chọn folder lưu 1 project ..............................................................................31 Hình 3.4. Tạo1 project mới ...........................................................................................32 Hình 3.5. Insert 1 trạm loại PLC S7-300 .......................................................................33 Hình 3.6. Bước 1 tạo phần cứng ....................................................................................33 Hình 3.7. Bước 2 tạo phần cứng ....................................................................................33 Hình 3.8. Bước 3 tạo phần cứng các trạm .....................................................................34 Hình 3.9. Phần cứng trạm 1 ...........................................................................................35 Hình 3.10. Phần cứng trạm 2 .........................................................................................35 Hình 3.11. Phần cứng trạm 3 .........................................................................................35 Hình 3.12. Phần cứng trạm 4 .........................................................................................36 Hình 3.13. Thông số HMI 1 ..........................................................................................36 Hình 3.14. Thiết lập địa chỉ màn hinh HMI 1 ...............................................................37 Hình 3.15. Giao diện màn hinh HMI 1 ..........................................................................37 Hình 3.16. Thông số HMI 2 ..........................................................................................37 Hình 3.17. Thiết lập địa chỉ màn hinh HMI 2 ...............................................................38 Hình 3.18. Sơ đồ tổng thể mạng LAN PLC, màn hình HMI ........................................38 Hình 4.1. Lệnh thường đóng và thường mở ..................................................................40 Hình 4.2. Ngõ ra output .................................................................................................41 Hình 4.3. ........................................................................................................................41 Trang 5
Hình 4.4. Lệnh NOT ......................................................................................................41 Hình 4.5. Cấu trúc lệnh NOT ........................................................................................41 Hình 4.6. Lệnh Set .........................................................................................................41 Hình 4.7. Lệnh Reset .....................................................................................................42 Hình 4.8. Cấu trúc lệnh Set và Reset .............................................................................42 Hình 4.9. Khối Set/Reset ...............................................................................................42 Hình 4.10. Lệnh Set/Reset .............................................................................................42 Hình 4.11. Lệnh cạnh lên và xuống ...............................................................................43 Hình 4.12. Ngỏ ra cạnh lên và xuống ............................................................................43 Hình 4.13. Cấu trúc lệnh dùng cạnh xuống ...................................................................43 Hình 4.14. Sơ đồ kết nối thiết bị ngoại vi với PLC .......................................................44 Hình 4.15. Cách đặt symbols .........................................................................................44 Hình 4.16. Kết nối ngoại vi với PLC .............................................................................44 Hình 4.17. Cách viết chương trình PLC ........................................................................45 Hình 4.18. Lệnh NEG ....................................................................................................45 Hình 4.19. Cấu trúc lệnh NEG ......................................................................................45 Hình 4.20. Lệnh POS.....................................................................................................45 Hình 4.21. Cấu trúc lệnh POS .......................................................................................46 Hình 4.22. Ký hiệu timer S_PULSE .............................................................................46 Hình 4.23. Giản đồ xung timer S_PULSE ....................................................................46 Hình 4.24. Sơ đồ tổng thể mạng LAN PLC, màn hình HMI ........................................47 Hình 4.25. Giản đồ xung timer S_PEXT .......................................................................47 Hình 4.26. Ký hiệu timer S_ODT .................................................................................48 Hình 4.27. Giản đồ xung timer S_ODT ........................................................................48 Hình 4.28. Ký hiệu timer S_ODTS ...............................................................................48 Hình 4.29. Giản đồ xung timer S_ODTS ......................................................................49 Hình 4.30. Ký hiệu timer S_OFFDT .............................................................................49 Hình 4.31. Giản đồ xung timer S_OFDT ......................................................................50 Hình 4.32. Ký hiệu lệnh counter UP .............................................................................50 Hình 4.33. Ký hiệu lệnh counter DOWN ......................................................................51 Hình 4.34. Ký hiệu lệnh counter UP_DOWN ...............................................................51 Hình 4.35. Ký hiệu lệnh so sánh bằng 2 số Integer .......................................................52 Hình 4.36. Ký hiệu lệnh so sánh khác nhau 2 số Integer ..............................................52 Hình 4.37. Ký hiệu lệnh so sánh 2 số lớn hơn Integer ..................................................52 Hình 4.38. Ký hiệu lệnh so sánh 2 số nhỏ hơn Integer .................................................53 Hình 4.39. Ký hiệu lệnh so sánh 2 số lớn hơn hoặc bằng Integer .................................53 Hình 4.40. Ký hiệu lệnh so sánh 2 số nhỏ hơn hoặc bằng Integer ................................53 Trang 6
Hình 4.41. Network 1 ....................................................................................................54 Hình 4.42. Network 2 ....................................................................................................54 Hình 4.43. Ký hiệu lệnh số học .....................................................................................54 Hình 4.44. Thông số lệnh cộng số học ..........................................................................55 Hình 4.45. Ví dụ về chức năng lệnh cộng số học ..........................................................55 Hình 4.46. Thông số lệnh trừ số học .............................................................................56 Hình 4.47. Ví dụ về chức năng của lệnh SUB_I ...........................................................56 Hình 4.48. Thông số lệnh nhân số học ..........................................................................56 Hình 4.49. Ví dụ về chức năng của lệnh MUL_I ..........................................................57 Hình 4.50. Thông số lệnh chia số học lấy số nguyên ....................................................57 Hình 4.51. Chức năng lệnh DIV_I ................................................................................57 Hình 4.52. Thông số lệnh chia số học lấy số dư............................................................58 Hình 5.1. Mô hình đồ họa mô phỏng hệ thống điều khiển đèn giao thông ...................60 Hình 5.2. Xy lanh tác động kép .....................................................................................62 Hình 5.3. Cơ cấu chấp hành chuyển động tịnh tiến.......................................................62 Hình 5.4. Cơ cấu chấp hành chuyển động quay ............................................................63 Hình 5.5. Van điện từ 3/2 không duy trì........................................................................63 Hình 5.6. Van điện từ 5/2 không duy trì........................................................................63 Hình 5.7. Van điện từ 3/2 duy trì ...................................................................................63 Hình 5.8. Van điện từ 5/2 duy trì ...................................................................................63 Hình 5.9. Relay ..............................................................................................................64 Hình 5.10. Mô hình hệ thống in nhãn bán tự động .......................................................64 Hình 5.11. Sơ đồ hành trình bước .................................................................................65 Hình 5.12. Sơ đồ mạch khí nén .....................................................................................65 Hình 5.13. Sơ đồ mạch điện ..........................................................................................65 Trang 7
DANH MỤC CÁC BẢNG TRANG Bảng 4.1. Bảng trạng thái khối Set/Reset ......................................................................43 Bảng 5.1. Định địa chỉ các ngõ vào ra bài điều khiển đèn giao thông ..........................61 Bảng 5.2. Bảng thang điểm chấm bài đèn giao thông ...................................................61 Bảng 5.3. Định địa chỉ các ngõ vào ra bài in nhãn chi tiết bán tự động ........................65 Bảng 5.4. Bảng vật tư thiết bị bài khoan lỗ chi tiết bán tự động ...................................67 Trang 8
CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN PLC 1. Tên mô đun: PLC 2. Mã mô đun: TĐH19MĐ16 3.1. Vị trí: Mô đun được bố trí sau khi sinh viên học xong các môn học kỹ thuật số, điện tử cơ bản, khí cụ điện, hệ thống điều khiển thủy lực - khí nén. 3.2. tính chất: Mô đun này trang bị những kiến thức cơ bản về cấu trúc và ứng dụng của PLC, đồng thời trang bị kỹ năng lập trình cho những ứng dụng cụ thể. 3.3. Ý nghĩa và vai trò của mô đun: đây là môn cơ sở ngành 4. Mục tiêu mô đun: 4.1. Về kiến thức: A1. Trình bày được nguyên lý, cấu tạo của PLC và sơ đồ của hệ thống điều khiển PLC. A2. Giải thích được các vấn đề về điều khiển tự động hóa trong công nghiệp. A3. Nhận biết và lựa chọn được các thiết bị ngoại vi để kết nối với hệ thống PLC. 4.2.Về kỹ năng: B1. Phân tích được hệ thống điều khiển dùng PLC. B2. Kết nối được thiết bị ngoại vi với PLC. B3. Thiết lập được phần cứng của PLC. B4. Viết được chương trình điều khiển dùng PLC. B5. Sử dụng được các phần mềm liên quan đến PLC: phần mềm lập trinh, mô phỏng 4.3. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: C1. Trung thực trong kiểm tra, thi và nghiêm túc trong học tập. C2. Chủ động, sáng tạo, phối hợp tốt phương pháp làm việc theo nhóm và đảm bảo an toàn trong quá trình học tập. C3. Vệ sinh, giữ gìn và bảo quản thiết bị. 5. Nội dung mô đun: 5.1. Chương trình khung Thời gian đào tạo (giờ) Thực Kiểm Tín hành, tra TT Mã MH/MĐ Tên môn học, mô đun chỉ Tổng Lý thí nghiệm, số thuyết thảo luận, LT TH bài tập Các môn học chung/ đại I 21 435 157 255 14 9 cương 1 MHCB19MH02 Giáo dục chính trị 4 75 41 29 4 1 Trang 9
2 MHCB19MH04 Pháp luật 2 30 18 10 2 0 3 MHCB19MH06 Giáo dục thể chất 2 60 5 51 0 4 4 MHCB19MH08 Giáo dục quốc phòng và An ninh 4 75 36 35 2 2 5 MHCB19MH10 Tin học 3 75 15 58 0 2 6 TA19MH02 Tiếng Anh 6 120 42 72 6 0 Các môn học, mô đun chuyên II 63 1575 405 1098 28 44 môn ngành, nghề II.1 Môn học, mô đun cơ sở 14 270 138 118 10 4 7 ATMT19MH01 An toàn vệ sinh lao động 2 30 26 2 2 0 8 KTĐ19MH1 An toàn điện 2 30 28 0 2 0 9 KTĐ19MH11 Điện kỹ thuật cơ bản 3 45 42 0 3 0 10 CNH19MH10 Nhiệt kỹ thuật 2 45 14 29 1 1 11 KTĐ19MĐ14 Đo lường điện 3 75 14 58 1 2 12 KTĐ19MĐ15 Khí cụ điện 2 45 14 29 1 1 Môn học, mô đun chuyên môn II.2 49 1305 267 980 18 40 ngành, nghề Tổng quan về nhà máy nhiệt 13 KTĐ19MH56 2 30 28 0 2 0 điện Phần điện nhà máy điện và trạm 14 KTĐ19MĐ37 2 45 14 29 1 1 biến áp 15 KTĐ19MH30 Lò hơi và hệ thống thiết bị phụ 4 75 42 29 3 1 Tua-bin hơi và hệ thống thiết bị 16 KTĐ19MH59 4 75 42 29 3 1 phụ 17 KTĐ19MĐ6 Bảo vệ rơ le 3 75 14 58 1 2 18 KTĐ19MĐ40 Thí nghiệm điện cơ bản 3 75 14 58 1 2 19 TĐH19MĐ16 PLC 3 75 14 58 1 2 Vận hành lò hơi và hệ thống thiết 20 KTĐ19MĐ60 5 135 14 116 1 4 bị phụ 1 Vận hành lò hơi và hệ thống thiết 21 KTĐ19MĐ61 3 75 14 58 1 2 bị phụ 2 Vận hành Tua-bin hơi và hệ 22 KTĐ19MĐ62 5 135 14 116 1 4 thống thiết bị phụ 1 Vận hành Tua-bin hơi và hệ 23 KTĐ19MĐ63 3 75 14 58 1 2 thống thiết bị phụ 2 24 KTĐ19MĐ57 Trang bị điện 1 5 120 28 87 2 3 25 KTĐ19MĐ53 Thực tập sản xuất 4 180 15 155 0 10 26 KTĐ19MĐ19 Khóa luận tốt nghiệp 3 135 0 129 0 6 Tổng cộng 84 2010 562 1353 42 53 5.2. Chương trình Mô đun Thời gian (giờ) Số TT Nội dung tổng quát Tổng Lý Thực hành, Kiểm tra số thuyết thí nghiệm, Trang 10
thảo luận, LT TH bài tập 1 Bài 1: Giới thiệu chung về PLC 3 3 0 2 Bài 2: Cấu trúc của PLC. 15 5 10 0 0 3 Bài 3: Lập trình PLC 12 2 10 0 0 4 Bài 4: Tập lệnh PLC S7-300 15 4 9 1 1 5 Bài 5: Ứng dụng PLC 30 0 28 0 2 Cộng 75 14 57 1 3 6. Điều kiện thực hiện mô đun 6.1. Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học tích hợp PLC 6.2. Phòng học lý thuyết: đáp ứng phòng học chuẩn 6.3. Phòng thực hành: Có mô hình mô phỏng hệ thống PLC 6.4. Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu, bảng, phấn, bút viết bảng/phấn trắng và màu, giẻ lau, kìm tuốt dây, đồng hồ VOM, bộ thực hành PLC và các thiết bị ngoại vi, các loại dây kết nối PLC với các thiết bị ngoại 6.5. Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo trình, giáo án, tài liệu liên quan đến PLC, phiếu đánh giá thực hành, phiếu học tập (nếu có), phần mềm lập trình PLC, phần mềm mô phỏng PLC, phần mềm mô phỏng khí nén thủy lực 7. Nội dung và phương pháp đánh giá 7.1. Nội dung: - Kiến thức: Bài 1, bài 2, bài 3 và bài 4. - Kỹ năng: bài 3 và bài 4. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận trong công việc; + Tuân thủ nghiêm túc các quy định an toàn điện khi sử dụng các linh kiện điện tử 7.2. Phương pháp đánh giá: 7.2.1. Kiểm tra thường xuyên: Số lượng bài: 02. - Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy mô đun thực hiện tại thời điểm bất kỳ trong quá trình học thông qua việc kiểm tra vấn đáp trong giờ học, kiểm tra viết với thời gian làm bài bằng hoặc dưới 30 phút, kiểm tra một số nội dung thực hành, thực tập, chấm điểm bài tập. 7.2.2. Kiểm tra định kỳ: Trang 11
Số lượng bài: 03, trong đó 01 bài lý thuyết và 02 bài thực hành. - Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực hiện theo theo số giờ kiểm tra được quy định trong chương trình môn học ở mục III có thể bằng hình thức kiểm tra viết từ 45 đến 60 phút, chấm điểm bài tập lớn, tiểu luận, làm bài thực hành, thực tập. Giáo viên biên soạn đề kiểm tra lý thuyết kèm đáp án và đề kiểm tra thực hành kèm biểu mẫu đánh giá thực hành theo đúng biểu mẫu qui định, trong đó: Stt Bài kiểm tra Hình thức kiểm Nội dung kiến Chuẩn đánh giá Thời gian tra thức đầu ra 1. Bài kiểm tra số 1 Lý thuyết Bài 1, bài 2 và A1, A2, A3, B1, 45 ÷ 60 bài 3, bài 4 B3, B4, B5, C1 phút 2. Bài kiểm tra số 2 Thực hành Bài 3, bài 4 A2, A3, B1, B3, 45 ÷ 60 B4, B5, C1, C2, phút C3 3. Bài kiểm tra số 3 Thực hành Bài 5 A2, A3, B1, B3, 60 ÷ 120 B4, B5, C1, C2, phút C3 Thi kết thúc môn học: lý thuyết và thực hành. - Hình thức thi: trắc nghiệm và thực hành. - Thời gian thi: trắc nghiệm 45÷60 phút, thực hành 60÷120 phút. - Đáp ứng chuẩn đầu ra: A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4, B5, C1, C2, C3 8. Hướng dẫn thực hiện mô đun 8.1. Phạm vi áp dụng chương trình: Chương trình mô đun này được áp dụng cho nghề sửa chữa thiết bị tự động hóa, hệ Cao đẳng 8.2. phương pháp giảng dạy mô đun đào tạo 8.2.1. Đối với giảng viên/giáo viên - Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết hoặc tích hợp hoặc thực hành phù hợp với bài học. Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy. - Tổ chức giảng dạy: (mô tả chia ca, nhóm...). - Thiết kế các phiếu học tập, phiếu thực hành. 8.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau: - Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu...) Trang 12
- Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết. Nếu người học vắng >30% số tiết lý thuyết phải học lại môn học mới được tham dự kì thi lần sau. - Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 8-10 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm. - Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ. - Tham dự thi kết thúc môn học. - Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học. 9. Tài liệu tham khảo: - Tài liệu tiếng Việt: [1] Trần Thế San, Nguyễn Ngọc Phương, Thiết kế mạch và lập trình PLC, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2016. [2] Nguyễn Văn Khang, Bộ điều khiển logic khả trình PLC và ứng dụng, NXB Bách Khoa Hà Nội, 2016. - Tài liệu nước ngoài: [1] NCCER, Module PLC - Instrumentation Level 4, third edition, NXB Pearson, Mỹ, 2016. Trang 13
BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC GIỚI THIỆU BÀI 1 - Giới thiệu về công nghệ kỹ thuật số - Các cổng Logic cơ bản - Các cổng NAND; NOR; XNOR - Mạch tổ hợp MỤC TIÊU CỦA BÀI 1 LÀ: - Về kiến thức: + Trình bày được khái niệm về công nghệ kỹ thuật số và các các thuật ngữ liên quan; + Nhận diện được các ký hiệu cổng logic cơ bản và lập được bảng chân trị và vẽ được đồ thị thời gian của các loại cổng logic này; - Về kỹ năng: + Lắp ráp được các mạch logic tổ hợp theo sơ đồ cho sẵn; - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận trong công việc; + Tuân thủ nghiêm túc các quy định an toàn điện khi sử dụng các linh kiện điện tử và làm việc với các nguồn điện 5V và 12V-24V. PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1 - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập bài1 (cá nhân hoặc nhóm). - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài 1 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định. ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1 - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học thực hành điện – điện tử - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mô đun học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan, các loại trang thiết bị bảo hộ cá nhân: giày cách điện. - Các điều kiện khác: không có Bài 1: Giới thiệu chung về PLC Trang 14
KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1 Nội dung: - Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. Phương pháp: - Điểm kiểm tra thường xuyên: không có. Kiểm tra định kỳ lý thuyết/thực hành: không có. 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG Trong các hệ thống sản xuất, trong các thiết bị tự động và bán tự động, hệ thống điều khiển đóng vai trò điều phối toàn bộ các hoạt động của máy móc thiết bị. Các hệ thống máy móc và thiết bị sản xuất thường rất phức tạp, có rất nhiều đại lượng vật lý phải điều khiển để có thể hoạt động đồng bộ hoặc theo một trình tự công nghệ nhất định nhằm tạo ra sản phẩm mong muốn. Từng đại lượng vật lý đơn lẻ có thể được điều khiển bằng một mạch điều khiển cơ sở dạng tương tự hay gián đoạn. Điều khiển nhiều đại lượng vật lý đồng thời chúng ta không thể dùng các mạch điều khiển tương tự mà phải sử dụng hệ thống điều khiển logic. Trước đây các hệ thống điều khiển logic được sự dụng là hệ thống logic rơ le. Nhờ sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử, các thiết bị điều khiển logic khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller) đã xuất hiện vào năm 1969 thay thế các hệ thống điều khiển rơle. Càng ngày PLC càng trở nên hoàn thiện và đa năng. Các PLC ngày nay không những có khả năng thay thể hoàn toàn các thiết bị điều khiển logic cổ điển, mà còn có khả năng thay thế các thiêt bị điều khiển tương tự. Các PLC được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Vào khoảng năm 1968, các nhà sản xuất ô tô đã đưa ra các yêu cầu kỹ thuât đầu tiên cho thiết bị điêù khiển logic khả lập trình. Mục đích đầu tiên là thay thế cho các tủ điêu khiển cồng kềnh, tiêu thụ nhiều điện năng và thường xuyên phải thay thể các rơ le Bài 1: Giới thiệu chung về PLC Trang 15
do hỏng cuộn hút hay gẫy các thanh lò xo tiếp điểm. Mục đích thứ hai là tạo ra một thiều bị điều khiển có tính linh hoạt trong việc thay đổi chương trình điều khiển. Các yêu cầu kỹ thuật này chính là cơ sở của các máy tính công nghiệp, mà ưu điểm chính của nó là sự lập trình dễ dàng bởi các kỹ thuật viên và các kỹ sư sản xuất. Với thiết bị điều khiển khả lập trình, người ta có thể giảm thời gian dừng trong sản xuất, mở rộng khả năng hoàn thiện hệ thống sản xuất và thích ứng với sự thay đổi trong sản xuất. Một số nhà sản xuất thiết bị điều khiển trên cơ sở máy tính đã sản xuất ra các thiết bị điều khiển khả lập trình còn gọi là PLC. Những PLC đầu tiên được ứng dụng trong công nghiệp ô tô vào năm 1969 đã đem lại sự ưu việt hơn hẳn các hệ thống điều khiển trên cơ sở rơ le. Các thiết bị này được lập trình dễ dàng, không chiếm nhiều không gian trong các xưởng sản xuất và có độ tin cậy cao hơn các hệ thống rơ le. Các ứng dụng của PLC đã nhanh chóng rộng mở ra tất cả các ngành công nghiệp sản xuất khác. 1.2. CÁC HÃNG VÀ HỌ PLC Định nghĩa: thiết bị điều khiển logic khả trình PLC (Programable Logic Control) là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay thế cho việc phải thực hiện thuật toán đó bằng mạch số Ưu điểm: - Nhỏ gọn - Dễ thay đổi thuật toán điều khiển - Dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (Các thiết bị ngoại vi, PLC khác, máy tính…) Giới thiệu các loại PLC Siemens: Logo: dòng sản phẩm sơ cấp, ứng dụng cho các hệ thống nhỏ. Bài 1: Giới thiệu chung về PLC Trang 16
Hình 1.1. PLC Logo S7-200: dòng sản phẩm trung cấp, ứng dụng cho các hệ thống trung bình với lượng I/O vừa phải. Hình 1.2. PLC S7-200 S7-1200: dòng sản phẩm mới của siemens. Tích hợp cả I/O digital và I/O analog, thích hợp cho những ứng dụng trung bình. Hình 1.3. PLC S7-1200 S7-300/400: dòng sản phẩm cao, được dùng cho những ứng dụng lớn có thời gian đáp ứng nhanh, có yêu cầu về kết nối mạng… Bài 1: Giới thiệu chung về PLC Trang 17
Hình 1.4. PLC S7-300 Hình 1.5. PLC S7-400 1.3. ỨNG DỤNG PLC Từ các ưu điểm nêu trên, hiện nay PLC đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong công nghiệp như: - Hệ thống nâng vận chuyển. - Dây chuyền đóng gói. - Các robot lắp giáp sản phẩm - Điều khiển bơm. - Dây chuyền xử lý hoá học. - Công nghệ sản xuất giấy. - Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh. - Sản xuất xi măng. - Công nghệ chế biến thực phẩm. - Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn. - Dây chuyền lắp giáp Tivi. Bài 1: Giới thiệu chung về PLC Trang 18
- Điều khiển hệ thống đèn giao thông. - Quản lý tự động bãi đậu xe. - Hệ thống báo động. - Dây chuyền may công nghiệp. - Điều khiển thang máy. - Dây chuyền sản xuất xe ôtô. - Sản xuất vi mạch. - Kiểm tra quá trình sản xuất Bài 1: Giới thiệu chung về PLC Trang 19
BÀI 2: CẤU TRÚC CỦA PLC GIỚI THIỆU BÀI 2: - Sơ đồ khối của PLC: Giải thích nhiệm vụ và chức năng từ khối - Thiết lập phần cứng của PLC - Kết nối PLC với các thiết bị ngoại vi MỤC TIÊU CỦA BÀI 2 LÀ: - Trình bày được cấu trúc, nguyên tắc hoạt động của PLC - Định được địa chỉ các ngõ vào ra của PLC S7-200 - Kết nối được thiết bị ngoại vi với PLC - Rèn luyện đức tính tích cực, chủ động và sáng tạo PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 2 - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập bài1 (cá nhân hoặc nhóm). - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài 1 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định. ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 2 - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học thực hành điện – điện tử - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan, các loại trang thiết bị bảo hộ cá nhân: giày cách điện, gang tay cách điện. - Các điều kiện khác: không có KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 2 Nội dung: - Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: - Nghiên cứu bài trước khi đến lớp Bài 2: Cấu trúc PLC Trang 20