Giáo trình PLC nâng cao (Ngành: Điện công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Ninh Thuận

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:185

Thêm vào BST

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "PLC nâng cao (Ngành: Điện công nghiệp - Cao đẳng)" được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên nắm được các kiến thức về: Cấu trúc và phương thức hoạt động của các loại PLC theo nội dung đã học; mô tả cấu trúc các phần chính của hệ thống điều khiển: ngôn ngữ, liên kết, định thời của các loại PLC khác nhau;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình PLC nâng cao (Ngành: Điện công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Ninh Thuận

UBND TỈNH NINH THUẬN TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NINH THUẬN GIÁO TRÌNH Môn đun: PLC NÂNG CAO NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: ngày tháng năm 2019 của Trường cao đẳng nghề Ninh Thuận Năm 2019
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.
2 LỜI GIỚI THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện công nghiệp ở trình độ CĐN và TCN, giáo trình Mô đun PLC nâng cao là một trong những giáo trình mô đun đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình khung được Trường Cao đẳng Nghề Ninh Thuận 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 tiễn cao. Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 120 giờ gồm có: Bài M27-01: Kết nối dây giữa PLC và thiết bị ngoại vi Bài M27-02: PLC của các hãng khác Bài M27-03: Lắp đặt mô hình điều khiển bằng PLC 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. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của người sử dụng, người đọc để nhóm biên soạn sẽ hiện chỉnh hoàn thiện hơn sau thời gian sử dụng. Ninh Thuận, ngày tháng năm 2017 Tham gia biên soạn 1. Nguyễn Quốc Hưng 2. Nguyễn Minh Kỳ
3 MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN ...................................................................................... 1 LỜI GIỚI THIỆU .................................................................................................... 2 MÔ ĐUN ĐÀO TẠO PLC NÂNG CAO ................................................................ 5 Bài 1: Kết nối dây giữa PLC với các thiết bị ngoại vi ...................................... 8 1. Kết nối dây giữa PLC và thiết bị ngoại vi ...................................................... 8 1.1. Kết nối với máy tính ..................................................................................... 9 1.2. Kết nối ngõ vào cho PLC: .......................................................................... 12 1.3. Kết nối ngõ ra cho PLC: ............................................................................. 16 2. Kiểm tra việc nối dây bằng phần mềm .......................................................... 17 3. Cài đặt và sử dụng phần mềm ứng dụng ....................................................... 23 3.1. CÀI ĐẶT STEP7 – MANAGER ............................................................... 46 3.2. SỬ DỤNG STEP7 – MANAGER ............................................................ 50 Bài 2: PLC của các hãng khác ............................................................................ 77 1. PLC của hãng Omron ...................................................................................... 77 1.1. Các PLC họ CPM1A ................................................................................ 77 1.2. Các CPU họ C200H: ............................................................................. 84 1.3.Các PLC loại micro: .................................................................................. 89 1.4. PLC Loại Mini: CQM1/CQM1H ............................................................ 94 1.5.Các PLC họ CS1: ..................................................................................... 101 2. PLC của hãng Mitsubishi ............................................................................. 103 2.1. PLC Loại cực nhỏ loại Alpha ................................................................ 103 2.2 PLC Loại FXO & FXOS: ......................................................................... 105 2.3. PLC loại FXON, FX, FX2C, FX2N .................................................... 105 3. PLC Của hãng Simen ( Trung bình và lớn ) .......................................... 110 3.1. Các PLC họ S7300: ( hình 2.21) ........................................................... 110 3.2. Các PLC họ S7 400 ................................................................................ 115 4.Hãng Allenbradley ......................................................................................... 119 4.1. Các PLC 5 System Controller( hình 2.23): .......................................... 119 4.2. Loại Pico Controllers ............................................................................. 135 5. Hãng Telêmcanique ...................................................................................... 140 5.1. PLC Loại XPS MF .............................................................................. 140 5.2. PLC Loại XPS MF ................................................................................ 144 5.3. PLC Loại XPS MF ............................................................................... 147 Bài 3: Lắp đặt mô hình điều khiển bằng PLC ............................................... 149 1. Giới thiệu ....................................................................................................... 150 2. Cách kết nối dây ............................................................................................ 152 3. Tóm tắt các mô hình và bài tập ứng dụng .................................................. 155 3.1. Mô hình thang máy xây dựng ................................................................ 155 3.2. Mô hình động cơ Y-∆ ............................................................................. 158 3.3. Mô hình xe chuyển nhiên liệu ............................................................... 161
4 3.4. Đo chiều dài và xắp xếp vật liệu ........................................................... 166 3.5. Thiết bị nâng hàng .................................................................................. 169 3.6. Thiết bị vô nước chai ............................................................................. 174 3.7. Thiết bị trộn hóa chất ............................................................................. 178 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 184
5 MÔ ĐUN PLC NÂNG CAO Mã mô đun: MĐ 27 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: * Vị trí của môn học: Môđun được bố trí dạy cuối chương trình sau khi học xong các môn chuyên môn như kỹ thuật cảm biến, điện tử công suất, Vi xử lí, trang bị điện, lắp đặt điện điều khiển trong công nghiệp, PLC cơ bản. * Tính chất của môn học: Mô đun PLC nâng cao mang tính tích hợp. * Ý nghĩa của mô đun: Là môn học bắt buộc * Vai trò của mô đun: Sau khi học xong mô đun này, người học có thể kết nối dây giữa PC - CPU và thiết bị ngoại vi, nắm được cấu hình phần cứng của một số loại PLC của hãng khác, 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. Mục tiêu của mô đun: * Về kiến thức: - Trình bày được cấu trúc và phương thức hoạt động của các loại PLC theo nội dung đã học. - Mô tả cấu trúc các phần chính của hệ thống điều khiển: ngôn ngữ, liên kết, định thời của các loại PLC khác nhau * Về kỹ năng: - Viết chương trình cho các loại PLC khác nhau đạt yêu cầu kỹ thuật - Thực hiện các kết nối giữa PLC và thiết bị ngoại vi * Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác và an toàn vệ sinh công nghiệp Nội dung mô đun: Thời gian (giờ) Số Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Thực hành, TT Kiểm tra số thuyết bài tập 1 Bài 1: Kỹ thuật lập trình điều 20 7 12 1 khiển trình tự 1. Điều khiển tuần tự dùng thanh 1 1 0 ghi
6 2. Lập trình điều khiển trình tự 6 2 4 vòng. 3. Lập trình điều khiển trình tự 5 2 3 phân kỳ. 4. Lập trình điều khiển trình tự 5 2 3 phân kỳ hội tụ. Kiểm tra 1 1 2 Bài 2:Lập trình trạng thái với 25 8 16 1 PLC 1. Giới thiệu về lập trình trạng 1 1 0 thái. 2. Các bài tập lập trình trạng thái. 19 6 13 Kiểm tra 1 1 3 Bài 3: Phát xung PLS (Pulse Output) 25 10 14 1 1. Nguyên lý bộ phát xung. 1 1 0 2. Dãy xung PTO. 9 2 7 3. Xung PWM. 10 3 7 Kiểm tra 1 1 4 Bài 4: Xử lý ngắt (Interrupt) 25 10 15 1. Nguyên lý bộ interrupt. 1 1 0 2. Cách khai báo bộ interrupt. 4 2 2 3. Các bài tập. 10 2 8 5 Bài 5: Sử dụng bộ đếm tốc độ cao 25 10 14 1
7 1. Nguyên lý bộ đếm tốc độ cao. 1 1 0 2. Cách khai báo bộ đếm tốc độ 4 2 2 cao. 3. Các bài tập. 10 2 8 Cộng: 120 45 71 4 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực hành được tính vào giờ thực hành
8 BÀI 1 KẾT NỐI DÂY GIỮA PLC VỚI CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI Mã bài: MĐ 27 - 01 Giới thiệu: - Việc kết nối giữa dây giữa PLC và thiết bị ngoại vi rất quan trọng. Nó quyết định đến việc PLC có thể giao tiếp với thiết bị lập trình ( máy tính ) cũng như hệ thống điều khiển có thể hoạt động đúng theo yêu cầu được thiết kế hay không. Ngoài ra việc nối dây còn liên quan đến an toàn cho PLC cũng như hệ thống điều khiển. Mục tiêu: - Trình bày được cách kết nối giữa PLC và thiết bị ngoại vi. - Kiểm tra nối dây bằng phần mềm chính xác theo nội dung đã học - Thực hiện cài đặt phần mềm ứng dụng đạt các yêu cầu kỹ thuật - Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp Nội dung chính: 1. Kết nối dây giữa PLC và thiết bị ngoại vi Mục tiêu: - Hiểu được các module chức năng của S7-300 - Cách kết nối PLC với thiết bị ngoại vi  Giới thiệu về PLC S7-300: - Trong các hệ thống sản xuất hiện đại thì số lượng đối tượng điều khiển có số lượng lớn cũng như rất đa dạng về hình thức. Để tăng tính linh hoạt cho người ta chia PLC thành nhiều module (các khối chức năng) với CPU có thể quản lý một vùng nhớ lớn.( hình 1.1) - PLC S7-300 của Siemens cũng tuân theo nguyên này: Hình 1.1: Các khối chức năng của S7-300
9 - Các module chức năng của S7-300: - PS (Power Supply Module): bộ nguồn cho S7-300 - CPU: bộ xử lý trung tâm - SM (Signal Module): module tín hiệu có 2 dạng + DI/DO (Digital Input/Digital Output): ngõ vào/ra dạng số + AI/AO (Analog Input/Analog Output): ngõ vào/ra dạng tương tự - IM (Interface Module): khối giao tiếp mở rộng PLC - FM (Function Module): module chức năng đặc biệt + Đếm (Counter) + Điều khiển vị trí (Positioning Module) + Điều khiển vòng kín (PID module) - CP (Communication Processing module): module xử lý truyền thông + Kết nối điểm – điểm (point – point) + Profibus + Ethernet công nghiệp (Industrial Ethernet) - DM (Dummy Module): Module giả lập dự phòng DM370 địa chỉ ngõ vào/ra 1.1. Kết nối với máy tính Sơ đồ kết nối giữa máy tính với PLC ( hình 1.2) Hình 1.2 Sơ đồ kết nối giữa máy tính với PLC
10 Sơ đồ kết nối chi tiết giữa máy tính với PLC SIMENS - Đối với các thiết bị lập trình của hãng SIMENS có các cổng giao tiếp PPI thì có thể kết nối trực tiếp với PLC thông qua một sợi cáp. Tuy nhiên đối với những máy tính cá nhân cần thiết phải có cáp chuyển đổi PC/PPI. ( hình 1.3) Hình 1.3 Sơ đồ khối plc Mở nguồn cho PLC Chuyển sang trạng thái stop. Đèn stop hiện lên Chuyển cần gạt sang chế độ MRES và giữ khoảng 3s để reset trước khi đổ. Chuyển nút gạt về vị trí stop và đổ chương trình
11 - Chương trình sau khi đã soạn thảo cần được truyền xuống CPU. Để làm được điều này, ta nhấn chuột trái vào biểu tượng này trên thanh công cụ và trả lời đầy đủ các câu hỏi. Chú ý khi nạp chương trình cần phải đặt CPU ở trạng thái Stop hoặc CPU ở trạng thái RUN-P a. Xóa chương trình có sẵn trong CPU - Để thực hiện việc nạp chương trình mới từ PC xuống CPU ta cần thực hiện công việc xóa chương trình đã có sẵn trong CPU. Đều này ta thực hiện các bước như sau: ( hình 1.4) + Đưa trạng thái của CPU về STOP: Từ màn hình chính của Step 7, ta chọn lệnh: Hình 1.4 xóa chương trình plc b. Giám sát hoạt động của chương trình (hình 1.5) - Sau khi đã nạp chương trình soạn thảo xuống CPU lúc này chương trình đã được ghi vào bộ nhớ của CPU. Khi đó ta có thể tách rời PC và CPU của S7 mà chương trình vẫn hoạt động bình thường. Để thực hiện việc quan sát quá trình hoạt động của chương trình và CPU ta sử dụng chức năng giám sát chương trình bằng cách nhấn vào biểu tượng này trên thanh công cụ. Sau khi chọn chức năng giám sát chương trình này thì trên màn hình sẽ xuất hiện một cửa sổ sau:
12 - Tùy theo kiểu viết chương trình mà ta nhận được sự khác nhau về kiểu hiển thị trên màn hình (Dưới đây sử dụng chương trình kiểu viết chương trình FBD). Hình 1.5 chương trình khối theo dạng FBD 1.2. Kết nối ngõ vào cho PLC: Mục tiêu: - Phân biệt được các loại cảm biến. - Cách kết nối ngõ vào cho PLC.  Cảm biến: - Công dụng: Biến các đại lượng vật lý sang tín hiệu điện để PLC xác định được trạng thái của quá trình đang điều khiển. - Phân loại: - Các cảm biến logic (rời rạc): Được dùng để xác định sự tồn tại của vật thể - ( Công tắc cơ, công tắc lưỡi gà, công tắc nhiệt, cảm biến quang, cảm biến điện dung, cảm biến điện cảm, cảm biến áp suất ) - Các cảm biến liên tục: Được dùng để đo các đại lượng vật lý như nhiệt độ, áp suất, tốc độ.. ( Cảm biến khoảng dịch chuyển, cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất ). a. Các cảm biến logic (rời rạc): - Công tắc cơ: 2 trạng thái: Đóng và mở ( hình 1.6) + Công tắc có các tiếp điểm thường mở (NO), thường đóng (NC) + NO: Khi không có tín hiệu vào cơ học: Mở, khi có tín hiệu vào cơ học: Đóng + NC: Khi không có tín hiệu vào cơ học: Đóng, khi có tín hiệu vào cơ học:
13 hình 1.6 kết nối công tắc cơ theo mức logic 0 và 1 - Công tắc giới hạn: Công dụng phát hiện sự có mặt của chi tiết chuyển động ( hình 1.7 ) Hình 1.7 công tắc hành trình cơ  kết nối ngõ vào bằng nút nhấn và công tắc hành trình ( hình 1.8 )
14 Hình 1.8 kết nối tín hiệu ngõ vào plc - Cảm biến quang, Cảm biến điện dung, Cảm biến điện cảm: dùng để xác định có vật thể. Có hai dạng cảm biến: kiểu NPN ( hình 1.9 ) và kiểu PNP ( hình 1.10 ) Hình 1.9: kết nối ngõ vào cảm biến kiểu NPN
15 Hình 1.10: kết nối ngõ vào cảm biến kiểu PNP b. Các cảm biến liên tục - Bộ đo tốc độ góc: đo tốc độ quay của trục động cơ ( hình 1.11) Hình 1.11 - Cảm biến nhiệt độ + Các loại cảm biến nhiệt độ + Cảm biến nhiệt độ điện trở RTD (Resistive temperature detector). ( hình 1.12 ) + Nhiệt độ tăng => điện trở tăng
16 Hình 1.12 + Cặp nhiệt điện ( hình 1.13 ) + Dải đo: -100 đến 2000 độ C Hình 1.13 1.3. Kết nối ngõ ra cho PLC: - Công dụng: Biến đổi tín hiệu điện từ PLC thành các hoạt động có công suất cao hơn, sau đấy hoạt động này sẽ điều khiển các quá trình khác. - Phân loại: + Thiết bị ra logic Solenoid Van Xi lanh + Thiết bị ra liên tục Động cơ DC, AC Động cơ bước …. - kết nối ngõ ra:
17 Hình 1.13: kết nối ngõ ra với chân com âm Hình 1.14: kết nối ngõ ra với chân com dương 2. Kiểm tra việc nối dây bằng phần mềm Mục tiêu: - Nắm vững việc chọn giao diện kết nối PC/PLC. - Hiểu rõ cách thiết lập các thông số của giao diện.
18 - Để viết chương trình điều khiển thì các loại PLC đều phải sử dụng các chương trình đi kèm. Đa số các phần mềm viết chương trình lập trình PLC rất đơn thuần là thảo chương trình điều khiển. Tuy nhiên, phần mềm Step7 Manager dành cho PLC S7-300 & 400 là một phần mềm toàn diện gồm nhiều chức năng, không những soạn thảo chương trình mà còn giúp quản lí hoạt động của PLC. - Step7 Manager hỗ trợ các chức như sau: + Khai báo phần cứng cho trạm PLC thuộc họ S7-300/400. + Xây dựng cấu hình mạng gồm nhiều trạm PLC S7-300/400 cũng như thủ tục truyền thông giữa chúng. + Soạn thảo và cài đặt chương trình điều khiển cho một hoặc nhiều trạm. Quan sát việc thực hiện chương trình điều khiển cho một trạm PLC và gỡ rối chương trình. - Ngoài ra Step7 còn có cả một thư viện gồm đầy đủ các hàm chuẩn hữu ích, phần trợ giúp online rất mạnh có khả năng trả lời các câu hỏi của người dùng về cách sử dụng Step7, về cú pháp lệnh lập trình, về xây dựng cấu hình cứng của một trạm cũng như một mạng gồm nhiều trạm PLC. ( hình 1.15) - Hình 1.15: Giao diện chương trình Step7 Manager 5.1 Chọn giao diện kết nối PC/PLC: - Chương trình Step7 được cái đặt trên PC hoặc PG để hỗ trợ việc soạn thảo cấu hình phần cứng cũng như chương trình cho PLC, tức là sau đó toàn bộ những gì soạn thảo sẽ được biên dịch và chuyển sang PLC. Không những thế, Step7 còn tạo khả năng quan sát việc thực hiện chương trình của PLC. Muốn như vậy ta cần phải cần có các thiết bị với giao diện kết nối giữa PC với PLC để truyền dẫn thông tin, dữ liệu. ( hình 1.16)
19 - Step7 có thể được ghép nối với PLC qua nhiều bộ giao diện khác nhau như card MPI (Multi Point Interface), qua cáp chuyển đổi PC/PPI (Point to Point Interface), qua card PROFIBUS (CP) … nhưng chúng phải được khai báo sử dụng. - Ngay sau khi Step7 vừa được cài đặt xong, trên màn hình xuất hiện cửa sổ thông báo cho ta chọn các bộ giao diện sẽ được sử dụng. Hình 1.16 cài đặt card truyền thông - Các loại giao diện có thể lựa chọn gồm có: + CP5511 (Plug & Play): Card truyền thông CP 5511 chuẩn PCI. + CP5511 (Plug & Play): Card truyền thông CP 5512 chuẩn PCI. + CP5611 (Plug & Play): Card truyền thông CP 5611 chuẩn PCI. + PC Adapter: Bộ giao diện tích hợp trong Step7 dành cho PC. + PC/PPI cable: Cáp truyền PPI giao tiếp RS-485 giữa PC/PG với PLC ( hình 1.17.) - Khi cần sử dụng bộ giao diện nào, ta cần đánh dấu chọn loại giao diện đó rồi nhấn Install để cài đặt. Bộ giao diện được sử dụng thường xuyên là PC Adapter vì đây là bộ giao diện ảo tích hợp sẵn trong phần mềm Step7. - Tuy nhiên, chọn bộ giao diện thôi vẫn chưa đủ ta còn phải thiết lập các thông số của giao diện bao gồm giao thức, tốc độ truyền, cổng ghép nối máy tính…