Giáo trình PLC cơ bản - Nghề: Điện công nghiệp - CĐ Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa-Vũng Tàu

Chia sẻ: Ochuong_999 Ochuong_999 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:186

Thêm vào BST

Báo xấu

107
lượt xem 32
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình PLC cơ bản được biên soạn ngắn gọn, cơ bản tùy theo tính chất của ngành nghề đào tạo mà nhà trường đang tự điều chỉnh cho phù hợp với xu thế mới. Giáo trình gồm 17 bài, với các nội dung chính: giới thiệu các mạch điện cơ bản, thiết bị điều khiển; trình bày các phương pháp kết nối điều khiển hệ thống tự động bằng PLC.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình PLC cơ bản - Nghề: Điện công nghiệp - CĐ Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa-Vũng Tàu

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN PLC CƠ BẢN NGHỀ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG VÀ TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: 427A /QĐ-CĐN… ngày 01.tháng 09.năm 2005 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề tỉnh BR – VT Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2015 1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Mục đích của giáo trình là để phục vụ cho đào tạo chuyên ngành Điện công nghiệp của trƣờng Cao Đẳng Nghề Tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Nội dung của giáo trình đã đƣợc xây dựng trên cơ sở thƣà kế những nội dung bài giảng đang đƣợc giảng dạy ở nhà trƣờng, kết hợp với những nội dung mới nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lƣợng đào tạo, phục vụ cho đội ngũ giáo viên và học sinh – sinh viên trong nhà trƣờng. Giáo trình đƣợc biên soạn ngắn gọn đề cập những nội dung cơ bản theo tính chất của các ngành nghề đào tạo mà nhà trƣờng tự điều chỉnh cho thích hợp và không trái với quy định của chƣơng trình khung đào tạo của Tổng Cục Dạy Nghề đã ban hành. Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đƣợc 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. 2
LỜI GIỚI THIỆU PLC CƠ BẢN là môn học dành cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp. Nội dung của giáo trình đƣợc xây dựng trên cơ sở kế thừa những tài liệu đang đƣợc giảng dạy tại trƣờng, kết hợp với những nội dung mới nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lƣợng phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Giáo trình biên soạn ngắn gọn, cơ bản tùy theo tính chất của ngành nghề đào tạo mà nhà trƣờng đang tự điều chỉnhcho phù hợp với xu thế mới. Giáo trình gồm 17 bài, với các nội dung chính: giới thiệu các mạch điện cơ bản, thiết bị điều khiển; trình bày các phƣơng pháp kết nối điều khiển hệ thống tự động bằng PLC. Trong quá trình biên soạn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến từ các thầy cô và các bạn học sinh- sinh viên để hoàn thiện cuốn sách này. Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 30 tháng 8 năm 2015 Tham gia biên soạn Đào Danh Tài 3
MỤC LỤC Bài 1: Đại cƣơng về điều khiển lập trình. ............................................................ 13 1. Tổng quát về điều khiển lập trình. ....................................................................... 13 1.1. Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình. ................................................. 13 1.1.1. Điều khiển kết nối cứng. .......................................................................... 13 1.1.2. Điều khiển logic khả lập trình (PLC). ..................................................... 13 1.2. So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thông thƣờng khác. ........................ 14 2. Cấu trúc của một PLC: ......................................................................................... 20 3. Thiết bị điều khiển lập trình S7-200: ................................................................... 20 3.1. Cấu trúc phần cứng: ....................................................................................... 20 3.2. Mô tả đèn báo trạng thái trên S7 – 200, CPU 214 (224): .............................. 21 3.3. Cổng truyền thông:......................................................................................... 21 3.4. Công tắc chọn chế độ của PLC: ..................................................................... 22 3.5. Vùng nhớ:....................................................................................................... 23 3.6. Mở rộng ngõ vào/ ra:...................................................................................... 25 4. Xử lý chƣơng trình: .............................................................................................. 26 4.1. Vòng quét chƣơng trình: ................................................................................ 26 4.2. Cấu trúc chƣơng trình S7 – 200: .................................................................... 27 4.3. Phƣơng pháp lập trình: .................................................................................. 28 5. Kết nối PLC với các thiết bị ngoại vi:................................................................. 29 5.1. Cấp nguồn: ..................................................................................................... 29 5.2. Kết nối thiết bị ngoại vi: ................................................................................ 30 5.3. Kết nối CPU đến thiết bị lập trình: ................................................................ 32 6. Kiểm tra việc nối dây bằng phần mềm: ............................................................... 33 4
7. Cài đặt và sữ dụng phần mềm STEP7-Micro/Win 32: ........................................ 33 7.1. Những yêu cầu đối với máy tính PC: ............................................................. 33 7.2. Cài đặt và sữ dụng phần mềm STEP 7 – Micro/Win 32: .............................. 34 Bài 2: Điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha quay 1 chiều: ............................. 36 1. Giao diện của MicroWin 4.0: ............................................................................... 36 2. Soạn thảo: ............................................................................................................. 37 2.1. Khởi động chƣơng trình: ................................................................................ 37 2.2. Soạn thảo chƣơng trình: ................................................................................. 37 2.3. Kiểm tra lỗi: ................................................................................................... 38 2.4. Lƣu chƣơng trình: .......................................................................................... 39 2.5. Thiết lập thông số cho hộp thoại Comunications:(truyền thông) .................. 40 2.6. Thiết lập sự kết nối với S7 – 200: .................................................................. 40 2.7. Dowload chƣơng trình: .................................................................................. 40 2.8. Chạy chƣơng trình: ........................................................................................ 41 2.9. Dừng chƣơng trình: ........................................................................................ 41 3. Lập trình mô phỏng trên máy tính: ...................................................................... 42 4. Các Liên Kết Logic .............................................................................................. 44 4.1. Lệnh vào/ ra và các lệnh tiếp điểm đặc biệt:.................................................. 44 4.2. Load (LD): ..................................................................................................... 44 4.3. Load Not (LDN): .......................................................................................... 44 4.4. Ouput (=): ....................................................................................................... 44 4.5. Lệnh tiếp điểm đặc biệt: ................................................................................. 45 4.6. Một số tiếp điểm trong vùng nhớ đặc biệt: .................................................... 46 5. Các lệnh liên kết logic cơ bản: ............................................................................. 46 5.1. Lệnh AND (A): .............................................................................................. 46 5.2. Lệnh OR (O): ................................................................................................ 48 6. Liên kết các cổng logic cơ bản: ............................................................................ 49 6.1. Liên kết AND trƣớc OR:................................................................................ 49 6.2. Liên kết OR trƣớc AND:............................................................................... 50 5
7. Lập trình mạch điện điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha quay 1 chiều: ... 50 7.1. Yêu cầu công nghệ: ........................................................................................ 50 7.2. Nhiệm vụ: ...................................................................................................... 50 7.3. Sơ đồ mạch động lực: .................................................................................... 51 7.4. Lập bảng trạng thái: ....................................................................................... 51 8. Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngọai vi. .................................................... 51 9. Kết nối các thiết bị ngoại vi, down load chƣơng trình, chạy chƣơng trình: ........ 53 9.1. Thiết lập thông số cho hộp thoại Comunications (truyền thông): ................. 53 9.2. Thiết lập sự kết nối với S7 – 200: .................................................................. 53 9.3. Dowload chƣơng trình: .................................................................................. 53 9.4. Chạy chƣơng trình: ........................................................................................ 54 9.5. Dừng chƣơng trình: ........................................................................................ 54 Bài 3: Điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha quay 2 chiều: ....................... 63 1. Chức năng của các lệnh SET (S), RESET (R) và lệnh RS: ................................. 57 1.1. Mạch nhớ R-S: ............................................................................................... 57 1.2. Lệnh Set (S): .................................................................................................. 57 1.3. Lệnh ReSet (R): ............................................................................................. 58 2. Lập trình mạch điện điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha quay 2 chiều: ... 59 3. Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngoại vi: .................................................... 61 4. Kết nối PLC với máy tính, nạp chƣơng trình và vận hành thử: ........................... 61 Bài 4: Điều khiển 4 động cơ không đồng bộ 3 pha khởi động tuần tự: .......... 61 1. Chức năng của các lệnh Timers: .......................................................................... 61 2. Lập trình mạch điện điều khiển 4 động cơ không đồng bộ 3 pha khởi động tuần tự:.............................................................................................................................. 64 3. Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngọai vi: .................................................... 65 4. Kết nối PLC với máy tính, nạp chƣơng trình và vận hành thử: ........................... 65 Bài 5: Điều khiển dây chuyền đóng gói sản phẩm: ............................................. 69 1. Chức năng của lệnh Counter (CTU): ................................................................... 69 1.1. Bộ đếm tiến (CTU): ....................................................................................... 69 6
1.2. Bộ đếm xuống (CTD): ................................................................................... 70 2. Điều khiển dây chuyền đóng gói sản phẩm: ........................................................ 71 3. Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngọai vi: .................................................... 72 4. Kết nối PLC với máy tính, nạp chƣơng trình và vận hành thử: ........................... 70 Bài 6: Điện điều khiển mô hình bãi giữ xe tự động: ........................................... 73 1. Chức năng của lệnh Couters (CTUD): ................................................................. 75 2. Điều khiển mô hình bãi giữ xe tự động: .............................................................. 76 3. Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngọai vi: .................................................... 77 4. Kết nối PLC với máy tính, nạp chƣơng trình và vận hành thử: ........................... 78 Bài 7: Điều khiển mô hình máy trộn hóa chất bằng: ........................................ 79 1. Chức năng của lệnh (JPM) và Call Suroutines: ................................................... 79 2. Lập trình mạch điện điều khiển mô hình máy trộn hóa chất bằng: ..................... 83 3. Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngoại vi: .................................................... 86 4. Kết nối PLC với máy tính, nạp chƣơng trình và vận hành thử: ........................... 86 Bài 8: Điều khiển mô hình dây chuyền phân loại sản phẩm: ............................ 88 1. Chức năng của lệnh Integer Math và Couters: ..................................................... 88 1.1. Chuyển đổi số BCD_I và I_BCD: ................................................................. 88 1.2. Chuyển đổi số nguyên kép DI sang số thực R: .............................................. 89 1.3. Chuyển đổi số nguyên kép DI sang số nguyên I: .......................................... 89 1.4. Chuyển đổi số nguyên I sang số nguyên kép DI: .......................................... 89 1.5. Chuyển đổi Byte sang số nguyên I: ............................................................... 90 1.6. Chuyển đổi số nguyên I sang Byte: ............................................................... 90 2. Lập trình mạch điện điều khiển mô hình dây chuyền đóng gói sản phẩm: ......... 90 3. Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngọai vi: .................................................... 91 4. Kết nối PLC với máy tính, nạp chƣơng trình và vận hành thử: ........................... 92 Bài 9: Điện điều khiển cho mô hình hệ thống đèn giao thông ngã tƣ: ............. 94 1. Chức năng của lệnh Compare: ............................................................................. 94 2. Lập trình mạch điện điều khiển cho mô hình hệ thống đèn giao thông ngã tƣ: . 95 3. Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngọai vi: .................................................... 96 7
4. Kết nối PLC với máy tính, nạp chƣơng trình và vận hành thử: ........................... 97 Bài 10: Điều khiển cho 5 động cơ làm việc luân phiên: ..................................... 94 1. Chức năng của lệnh Move và Shift/Rotate: ....................................................... 100 1.1. Truyền dẫn Byte; Word; Doubleword: ........................................................ 100 1.2. Truyền một vùng nhớ dữ liệu: ..................................................................... 101 1.3. Chức năng dịch chuyển: ............................................................................... 102 1.3.1. Dịch phải Byte SHR_B và Dịch trái Byte SHL_B: ............................... 102 1.3.2. Dịch phải Word SHR_W và Dịch trái Word SHL_W: ....................... 102 1.3.3. Dịch phải Doubleword SHR_DW và Dịch trái SHL_DW: .................. 103 2. Lập trình mạch điện điều khiển cho 5 động cơ làm việc luân phiên: ................ 103 3. Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngoại vi: .................................................. 104 4. Kết nối PLC với máy tính, nạp chƣơng trình và vận hành thử: ......................... 105 Bài 11: Điều khiển cho hệ thống chuông báo giờ cho trƣờng học: ................. 105 1. Chức năng của lệnh Clock: ................................................................................ 107 2. Lập trình mạch điện điều khiển cho hệ thống chuông báo giờ cho trƣờng học: 109 3. Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngọai vi: .................................................. 110 4. Kết nối PLC với máy tính, nạp chƣơng trình và vận hành thử: ......................... 111 Bài 12: Điều khiển mô hình hệ thống điều khiển nhiệt độ: ............................. 111 1. Xử lý tín hiệu Analog: ........................................................................................ 113 1.1. Biểu diễn các giá trị Analog: ....................................................................... 114 1.2. Kết nối ngõ vào-ra Analog:.......................................................................... 115 1.2.1. Phƣơng pháp định tỷ lệ ngõ vào Analog (Input calibration): ................ 115 1.2.2. Để thực hiện việc định tỷ lệ cần theo các bƣớc sau:.............................. 116 1.2.3. Hiệu chỉnh tín hiệu Analog: ................................................................... 117 1.3. Giới thiệu module Analog S7-200: ............................................................. 119 1.3.1. Đọc tín hiệu analog từ Modul EM231: .................................................. 120 1.3.2. Xuất tín hiệu analog qua modul EM232: ............................................... 122 1.3.3. Modul EM235: ....................................................................................... 122 2. Lập trình mạch điện điều khiển mô hình hệ thống điều khiển nhiệt độ: .......... 123 8
3. Kết nối PLC với máy tính, nạp chƣơng trình và vận hành thử: ......................... 123 3.1. Chƣơng trình con: ........................................................................................ 123 3.2. Chƣơng trình chính ...................................................................................... 124 Bài 13: Giới thiệu chung về bộ điều khiển lập trình cỡ nhỏ: ............................. 94 1. Tổng quát:........................................................................................................... 126 2. Các ứng dụng trong công nghiệp và trong dân dụng: ........................................ 127 3. Ƣu điểm và nhƣợc điểm: .................................................................................... 128 4. Bộ điều khiển lập trình loại nhỏ logo! của hãng SIEMENS:............................. 128 4.1. Phân loại và kết cấu phần cứng:................................................................... 128 4.2. Đặc điểm ngõ vào, ngõ ra và kết nối phần cứng theo chủng loại: ............... 136 4.3. Khả năng mở rộng:....................................................................................... 139 5. Bộ lập trình ZEN của hãng OMRON: ............................................................... 142 5.1. Giới thiệu chung: Hình dạng của Zen và module mở rộng: ....................... 142 5.2. Khả năng ứng dụng của Zen: ....................................................................... 142 5.4. Các đặc trƣng chính của Zen: ...................................................................... 147 5.5. Phƣơng pháp lắp đặt: ................................................................................... 147 Bài 14: Điều khiển mô hình 4 băng tải bằng phần mềm LOGO! SOFT và trực tiếp trên LOGO!: .................................................................................................. 147 1. Chức năng của các lệnh trên phần mềm LOGO! SOFT và trực tiếp trên LOGO!: ................................................................................................................................ 149 1.1. Các đầu nối CO (CONNECTORS): ............................................................ 149 1.2. Các chức năng cơ bản GF ( GENERAL FUNCTIONS): ............................ 150 1.2.1. Hàm AND: ............................................................................................. 150 1.2.2. Hàm OR: ................................................................................................ 150 1.2.3. Hàm NOT: ............................................................................................. 151 1.2.4. Hàm NAND: .......................................................................................... 152 1.2.5. Hàm NOR: ............................................................................................. 153 1.2.6. Hàm EXOR hay XOR: .......................................................................... 153 1.3. Các chức năng đặc biệt SF ( SPECIAL FUNCTIONS): ............................. 154 9
1.3.1. Hàm On – Delay: ................................................................................... 154 1.3.2. Rơ le xung ( Pulse – Relay): .................................................................. 156 1.4. Lập trình trực tiếp trên LOGO: .................................................................... 157 1.4.1. Các menu chính: .................................................................................... 157 1.4.2. Phƣơng thức chỉnh thông số: ................................................................. 157 1.5. Chỉnh đồng hồ (SET CLOCK): ................................................................... 158 1.5.1. Nếu Logo hiển thị No Program: ............................................................ 158 1.5.2. Nếu Logo đang có chƣơng trình: ........................................................... 158 1.6. Xóa chƣơng trình ( CLEAR PROGRAM ):................................................. 159 1.7. Viết chƣơng trình mới: ................................................................................. 159 1.7.1. Cách gọi các chức năng: ........................................................................ 159 1.7.2. Phƣơng pháp kết nối các khối chức năng: ............................................. 161 1.8. Cho chạy chƣơng trình ( START): .............................................................. 164 1.9. Các nguyên tắc vàng khi làm việc trên LOGO: ........................................... 165 2. Lập trình đƣợc mạch điện điều khiển mô hình 4 băng tải: ................................ 166 2.1. Lập trình bằng phần mêm logo dạng LAD: ................................................. 166 2.2. Lập trình trực tiếp trên Logo: ....................................................................... 166 Bài 15: Điều khiển mô hình hệ thống chiếu sáng đèn đƣờng bằng phần mềm LOGO! SOFT và trực tiếp trên LOGO!:........................................................... 168 1. Đồng hồ thời gian thực ( Real Time Clock=Time Switch ): ............................. 170 2. Điều khiển mô hình hệ thống chiếu sáng đèn đƣờng: ........................................ 171 Bài 16: Điều khiển mô hình 4 băng tải bằng phần mềm ZEN Soft và trực tiếp trên ZEN:............................................................................................................... 171 1. Chức năng của các lệnh trên phần mềm ZEN Soft và trực tiếp trên ZEN:...Error! Bookmark not defined. 2. Lập trình bằng tay trên ZEN: ............................................................................. 175 2.1. Địa chỉ nút nhấn: .......................................................................................... 175 2.2. Cách sử dụng các nút nhấn: ......................................................................... 176 3. Lập trình bằng tay bằng phần mềm ZEN SOFT: ............................................... 176 10
3.1. Cài đặt phần mềm: ....................................................................................... 176 3.2. Cách cài đặt: ................................................................................................. 177 3.3. Cách nhập dữ liệu cho chƣơng trình: ........................................................... 175 4. Lập trình mạch điện điều khiển mô hình 4 băng tải: ......................................... 177 5. Kết nối dây giữa ZEN và các thiết bị ngọai vi: .................................................. 178 6. Kết nối ZEN với máy tính, nạp chƣơng trình và vận hành thử: ........................ 179 Bài 17: Điều khiển cho hệ thống chuông báo giờ học bằng phần mềm ZEN Soft và trực tiếp trên ZEN: .......................................................................................... 180 1. Chức năng của các lệnh trên phần mềm ZEN Soft và trực tiếp trên ZEN:...Error! Bookmark not defined. 1.1. Các dạng timer thƣờng (T0 đến T7): ............. Error! Bookmark not defined. 1.2. Weekly timer (ký hiêu @): .......................................................................... 183 2. Lập trình mạch điện điều khiển cho hệ thống chuông báo giờ học: ................. 183 3. Kết nối dây giữa ZEN và các thiết bị ngọai vi: .................................................. 183 4. Kết nối ZEN với máy tính, nạp chƣơng trình và vận hành thử: ........................ 184 11
MÔ ĐUN PLC CƠ BẢN Mã mô đun: MĐ 21 VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN: - Trƣớc khi học mô đun này cần hoàn thành các môn học cơ sở và các mô-đun chuyên môn, mô đun này nên học cuối cùng trong khóa học. MỤC TIÊU MÔ ĐUN: Sau khi hoàn tất mô đun này, học viên có năng lực: - Trình bày đƣợc cấu trúc bộ điều khiển lập trình PLC và các bộ điều khiển lập trình cở nhỏ. - Phân tích đƣợc các ƣu nhƣợc điểm của bộ điều khiển lập trình PLC so với thiết bị điều khiển có tiếp điểm. - Phân tích luận lý một số chƣơng trình đơn giản, phát hiện sai lỗi và sửa chữa khắc phục. - Thực hiện đƣợc một số bài toán ứng dụng đơn giản trong công nghiệp. - Kết nối thành thạo phần cứng của PLC và các bộ điều khiển lập trình cở nhỏ với máy tính và thiết bị ngoại vi. - Viết chƣơng trình, nạp trình để thực hiện đƣợc một số bài toán ứng dụng đơn giản trong công nghiệp. NỘI DUNG MÔ ĐUN: Thời Hình thức TT Tên các bài trong mô đun gian dạy 1 Đại cƣơng về điều khiển lập trình. 5 Lý thuyết Điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha quay 1 2 5 Tích hợp chiều. 12
Điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha quay 2 3 10 Tích hợp chiều. Điều khiển 4 động cơ không đồng bộ 3 pha khởi 4 5 Tích hợp động tuần tự. 5 Điều khiển dây chuyền đóng gói sản phẩm. 10 Tích hợp Kiểm tra bài 1,2,3,4,5 5 Tích hợp 6 Điện điều khiển mô hình bãi giữ xe tự động. 10 Tích hợp 7 Điều khiển mô hình máy trộn hóa chất bằng. 10 Tích hợp Điều khiển mô hình dây chuyền phân loại sản 8 10 Tích hợp phẩm. Điện điều khiển cho mô hình hệ thống đèn giao 9 10 Tích hợp thông ngã tƣ. 10 Điều khiển cho 5 động cơ làm việc luân phiên. 10 Tích hợp Kiểm tra bài 6,7,8,9,10 5 Tích hợp Điều khiển cho hệ thống chuông báo giờ cho một 11 10 Tích hợp trƣờng hoc. 12 Điều khiển mô hình hệ thống điều khiển nhiệt độ. 10 Tích hợp Giới thiệu chung về bộ điều khiển lập trình cỡ 13 5 Lý thuyết nhỏ. Điều khiển mô hình 4 băng tải bằng phần mềm 14 10 Tích hợp LOGO! SOFT và trực tiếp trên LOGO! 13
Điều khiển mô hình hệ thống chiếu sáng đèn 15 đƣờng bằng phần mềm LOGO! SOFT và trực tiếp 10 Tích hợp trên LOGO! Kiểm tra bài 11,12,13,14,15 5 Tích hợp Điều khiển mô hình 4 băng tải bằng phần mềm 16 10 Tích hợp ZEN Soft và trực tiếp trên ZEN. Điều khiển cho hệ thống chuông báo giờ học bằng 17 10 Tích hợp phần mềm ZEN Soft và trực tiếp trên ZEN. Tổng 165 14
BÀI 1 ĐẠI CƢƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH. Giới thiệu: Bài 1 trình bày khái niệm về điều khiển lập trình, ƣu nhƣợc điểm và các ứng dụng trong thực tế Mục tiêu : - Trình bày đƣợc các ƣu điểm của điều khiển lập trình so với các loại điều khiển khác và các ứng dụng của chúng trong thực tế. - Trình bày đƣợc cấu trúc và nhiệm vụ các khối chức năng của PLC. - Xác định đƣợc cấu trúc bộ nhớ, cách xử lý chƣơng trình và địa chỉ vào ra của PLC. - Biết đƣợc cách cài đặt phần mềm lập trình PLC. Nội dung chính : 1. Tổng quát vềđiều khiển lập trình. 1.1. Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình. 1.1.1. Điều khiển kết nối cứng. Điều khiển kết nối cứng là loại điều khiển mà các chức năng của nó đƣợc đặt cố định(nối dây). Nếu muốn thay đổi chức năng điều đó có nghĩa là thay đổi kết nối dây. Điều khiển kết nối cứng có thể thực hiện với các tiếp điểm (Relais, khởi động từ, v.v.) hay điện tử (mạch điện tử). 1.1.2. Điều khiển logic khả lập trình (PLC). Điều khiển logic khả trình là loại điều khiển mà chức năng của nó đƣợc đặt cố định thông qua một chƣơng trình còn gọi là bộ nhớ chƣơng trình. Các phần tử nhập tín hiệu đƣợc nối ở ngõ vào của bộ điều khiển, các phần tử này khởi động các cuộn dây đặt ở ngõ ra. Quá trình điều khiển ở đây đƣợc thực hiện bằng một chƣơng trình đã soạn thảo theo mục đích, yêu cầu của việc điều khiển thiết bị. Nếu chức năng điều khiển cần đƣợc thay đổi, thì chỉ phải thay đổi chƣơng trình bằng thiết bị 15
lập trình cho đối tƣợng điều khiển tƣơng ứng hay cắm một bộ nhớ chƣơng trình đã lập trình khác vào trong bộ điều khiển. Hình 1. 1: Sơ đồ tổng quát bộ điều khiển lập trình 1.2. So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thông thƣờng khác. Trong công nghiệp, yêu cầu tự động hóa ngày càng tăng, đòi hỏi kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng đƣợc các yêu cầu đó. Trong những năm gần đây, bên cạnh việc điều khiển bằng relay và khởi động từ thì việc điều khiển có thể lập trình đƣợc càng phát triển với hệ thống đóng mạch điện tử và thực hiện lập trình bằng máy tính. Trong nhiều lĩnh vực, các loại điều khiển cũ đã đƣợc thay đổi bởi điều khiển có thể lập trình đƣợc, có thể gọi là điều khiển logic khả trình. Viết tắt trong tiếng Anh là PLC (Programmable Logic Controler), tiếng Đức là SPS (Speicher programmierbare Steuerung). Sự khác biệt cơ bản giữa điều khiển logic lập trình ( thay đổi đƣợc qui trình hoạt động) và điều khiển theo kết nối cứng (không thay đổi đƣợc qui trình hoạt động) là: Sự kết nối dây không còn nữa, thay vào đó là chƣơng trình. Có thể lập trình cho PLC nhờ vào các ngôn ngữ lập trình đơn giản. Đặc biệt đối với ngƣời sử dụng không cần nhờ vào các ngôn ngữ lập trình khó khăn, cũng có thể lập trình PLC đƣợc nhờ vào các liên kết logic cơ bản. Nhƣ vậy thiết bị PLC làm nhiệm vụ thay thế phần mạch điện điều khiển trong khâu xử lý số liệu. Nhiệm vụ của sơ 16
đồ mạch điều khiển sẽ đƣợc xác định bởi một số hữu hạn các bƣớc thực hiện xác định gọi là chƣơng trình. Chƣơng trình này mô tả các bƣớc thực hiện gọi là tiến trình điều khiển, tiến trình này đƣợc lƣu vào bộ nhớ nên đƣợc gọi là điều khiển theo lập trình nhớ hay điều khiển khả trình.Trên cơ sở khác nhau ở khâu xử lý số liệu có thể biểu diễn hai hệ điều khiển nhƣ sau: Các bƣớc thiết lập điều Các bƣớc thiết lập điều khiển khiển bằng rơle điện Theo lập trình có nhớ Xác định nhiệm vụ điều Xác định (PLC) nhiệm vụ điều khiển khiển Sơ đồ mạch điện Thiết lập giải thuật điều khiển Chọn phần tử mạch điện Soạn thảo chƣơng trình Dây nối liên kết các phần tử Kiểm tra chức năng Kiểm tra chức năng Hinh 1. 2: Điều khiển bằng rơle Hinh 1. 2: Điều khiển bằng PLC Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển thì ngƣời ta thay đổi mạch điều khiển: Lắp lại mạch, thay đổi các phần tử mới ở hệ điều khiển bằng relay điện. Trong khi đó khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển ở hệ điều khiển logic khả trình (PLC) thì ngƣời ta chỉ thay đổi chƣơng trình soạn thảo. * Sự khác nhau giữa hệ điều khiển bằng rơ le điện và hệ điều khiển logic khả trình có thể minh hoạ 1 cách cụ thể nhƣ sau: Điều khiển hệ thống của 3 máy bơm qua 3 khởi động từ K1, K2, K3. Trình tự điều khiểnnhƣ sau: Các khởi động từ chỉ đƣợc phép thực hiện tuần tự, nghĩa là K1 đóng trƣớc, tiếptheo K2 đóng và cuối cùng K3 mới đóng. Để thực hiện nhiệm vụ theo yêu cầu trên mạch điều khiển đƣợc thiết kế nhƣ sau: 17
Hình 1.4: Mạch điều khiển tuần tự 3 máy bơm Khởi động từ K2 sẽ đóng khi công tắc S3 đóng với điều kiện là khởi động từ K1 đã đóng trƣớc đó. Phƣơng thức điều khiển nhƣ vậy đƣợc gọi là điều khiển tuần tự. Tiến trình điều khiển này đƣợc thực hiện một cách cƣỡng bức. Bốn nút nhấn S1, S2, S3, S4: Các phần tử nhập tín hiệu. Các tiếp điểm K1, K2, K3 và các mối nối liên kết là các phần tử xử lý.Các khởi động từ K1, K2, K3 là kết quả xử lý. Nếu thay đổi mạch điện điều khiển ở phần xử lý bằng hệ PLC ta có thể biểu diễn hệ thống nhƣ sau: -Phần tử vào: Các nút nhấn S1, S2, S3, S4 vẫn giữ nguyên. -Phần tử ra: Ba khởi động từ K1, K2, K3, để đóng và mở ba máy bơm vẫn giữ nguyên. -Phần tử xử lý: đƣợc thay thế bằng PLC. Sơ đồ kết nối với PLC đƣợc cho nhƣ ở hình 1.2. Tuần tự đóng mở theo yêu cầu đề ra sẽ đƣợc lập trình, chƣơng trình sẽ đƣợc nạp vào bộ nhớ. 18
S1 S2 S3 S4 Nhập số 24V liệu Xử lý N Kết quả K1 K2 K3 Hình 1.5: Lƣu đồ xử bằng PLC Hình 1.6: Sơ đồ kết nối cứng PLC Bây giờ giả thiết rằng nhiệm vụ điều khiển sẽ thay đổi. Hệ thống ba máy bơm vẫn giữ nguyên, nhƣng trình tự đƣợc thực hiện nhƣ sau: chỉ đóng đƣợc hai trong ba máy bơm hoặc mỗi máy bơm có thể hoạt động một cách độc lập. Nhƣ vậy theo yêu cầu mới đốivới hệ thống điều khiển bằng rơ le điện phải thiết kế lại mạch điều khiển, sơ đồ lắp ráp phải thực hiện lại hoàn toàn mới. Sơ đồ mạch điều khiển biểu diễn nhƣ hình 1.4. Nhập số liệu Xử lý Kết quả Hình 1.7: Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống máy bơm hoạt động độc lập 19
Nhƣ vậy mạch điều khiển sẽ thay đổi rất nhiều nhƣng phần tử đƣa tín hiệu vào và ravẫn giữ nguyên, chi phí cho nhiệm vụ mới sẽ cao hơn. Nếu ta thay đổi hệ điều khiển trên bằng hệ điều khiển có nhớ PLC, khi nhiệm vụ điều khiển thay đổi thì thực hiện sẽ nhanh hơn và đơn giản hơn bằng cách thay đổi lại chƣơng trình Hệ điều khiển lập trình có nhớ (PLC) có những ƣu điểm sau: - Thích ứng với những nhiệm vụ điều khiển khác nhau. - Khả năng thay đổi đơn giản trong quá trình đƣa thiết bị vào sử dụng. - Nhu cầu mặt bằng ít. - Tiết kiệm thời gian trong quá trình mở rộng và phát triển nhiệm vụ điều khiển bằngcách copy các chƣơng trình. - Các thiết bị điều khiển chuẩn. - Không cần các tiếp điểm. Hệ thống điều khiển theo lập trình có nhớ đƣợc sử rộng rất rộng rãi trong các ngành khác nhau: - Điều khiển thang máy. - Điều khiển các quá trình sản xuất khác nhau: sản suất bia, sản xuất xi măng v.v - Hệ thống rửa ô tô tự động. - Thiết bị khai thác . - Thiết bị đóng gói bao bì, tự động mạ và tráng kẽm v.v ... - Thiết bị sấy. 20