Lập trình PLC Mitsubishi dòng iQ-R (dùng cho sinh viên ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa): Phần 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:74

Thêm vào BST

Báo xấu

1
lượt xem 0
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo Lập trình PLC Mitsubishi dòng iQ-R (dùng cho sinh viên ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa): Phần 1 trình bày các nội dung chính như sau: tổng quan về dòng PLC Mitsubishi iQ-R; phần mềm lập trình GX Works3 và cấu hình phần cứng trạm PLC iQ-R; tập lệnh cơ bản PLC Mitsubishi; Module xử lý tín hiệu số. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Lập trình PLC Mitsubishi dòng iQ-R (dùng cho sinh viên ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa): Phần 1

TS. TRẦN VI ĐÔ (Chủ biên) TS. VŨ VĂN PHONG TÀI LIỆU THAM KHẢO LẬP TRÌNH PLC MITSUBISHI DÒNG iQ-R (Sách tham khảo dùng cho sinh viên ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa) NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2022
LỜI NÓI ĐẦU Nói đến tự động hóa công nghiệp, PLC (Programmable Logic Controller – Bộ điều khiển logic khả trình) là một thành phần quan trọng không thể thiếu. Hệ thống điều khiển sử dụng PLC có những ưu điểm nổi bật như: công suất tiêu thụ của PLC rất thấp, giảm đến 80% số lượng dây nối, khả năng sửa chữa nhanh chóng và dễ dàng, giảm thiểu số lượng rơle và timer so với hệ điều khiển cổ điển, tốc độ và năng suất cao, thuận tiện cho vấn đề bảo trì và sửa chữa hệ thống, dung lượng chương trình lớn để có thể chứa được nhiều chương trình phức tạp, và hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp. Từ những ưu điểm vượt trội trên, hiện nay PLC đã được ứng dụng trong nền công nghiệp với rất nhiều lĩnh vực như: công nghệ sản xuất: sản xuất giấy, sản xuất thuỷ tinh, sản xuất xi măng, sản xuất xe ô tô, sản xuất vi mạch, may công nghiệp, lắp ráp ti vi, chế tạo linh kiện bán dẫn, đóng gói sản phẩm; xử lý hoá học, chế biến thực phẩm; hệ thống nâng vận chuyển; điều khiển hệ thống đèn giao thông... Hiện nay trên toàn thế giới có nhiều hãng sản xuất PLC rất nổi tiếng và được nhiều công ty trên thế giới sử dụng: Siemens (Đức), Omron và Mitsubishi (Nhật Bản), Delta (Đài Loan), Allen Bradley. Tại Việt Nam, dòng PLC Mitsubishi được sử dụng phổ biến và được đưa vào chương trình đào tạo của các trường kỹ thuật. Để tạo điều kiện thuận lợi cho các bạn sinh viên Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh nói riêng và các bạn yêu thích tìm hiểu về PLC nói chung, nhóm biên soạn quyết định biên soạn tài liệu “Lập trình PLC Mitsubishi dòng iQ-R”. Cùng với tài liệu “Lập trình PLC Mitsubishi dòng FX5U” đã được biên soạn trước đây, tài liệu này giúp người đọc có thể dễ dàng tìm hiểu về lập trình PLC iQ-R của hãng Mitsubishi từ cơ bản đến nâng cao. Việc biên soạn không thể tránh khỏi những thiếu sót, nhóm biên soạn mong muốn nhận được sự góp ý của quý độc giả nhằm hoàn thiện và nâng cao chất lượng của tài liệu. Mọi đóng góp vui lòng gửi đến nhóm biên soạn, theo địa chỉ email: dotv@hcmute.edu.vn, chúng tôi vô cùng biết ơn. Nhóm biên soạn 3
4
MỤC LỤC Chương I TỔNG QUAN VỀ DÒNG PLC MITSUBISHI iQ-R 7 1.1. Cấu trúc cơ bản 8 1.2. Cấu hình vùng nhớ của module CPU 11 1.3. Địa chỉ tín hiệu ngõ vào/ra 13 Chương II PHẦN MỀM LẬP TRÌNH GX WORKS3 VÀ CẤU HÌNH PHẦN CỨNG TRẠM PLC iQ-R 16 2.1. Khởi tạo dự án mới với PLC iQ-R bằng phần mềm GX Works3 16 2.2. Cấu hình phần cứng trạm PLC iQ-R 19 2.3. Cấu hình đường truyền kết nối máy tính với PLC iQ-R 26 2.4. Tải chương trình từ máy tính xuống PLC iQ-R 34 Chương III TẬP LỆNH CƠ BẢN PLC MITSUBISHI 38 3.1. Các biến và tham số của PLC iQ-R 38 3.2. Tập lệnh cơ bản 43 Chương IV MODULE XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 66 4.1. Module ngõ vào số (digital input) RX42C4 66 4.2. Module ngõ ra transistor (digital output) RY42NT2P 71 Chương V MODULE XỬ LÝ TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ 75 5.1. Module chuyển đổi tín hiệu tương tự - số R60AD4 75 5.2. Module chuyển đổi tín hiệu số - tương tự R60DA4 80 Chương VI MODULE ĐẾM XUNG TỐC ĐỘ CAO 88 6.1. Cấu trúc và các thông số cơ bản của module đếm xung tốc độ cao RD62P2E (DC input source output type) 88 5
6.2. Hướng dẫn cấu hình đếm xung tốc độ cao đơn giản với module RD62P2E 99 Chương VII MODULE ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ 7.1. Cấu trúc và thông số cơ bản module điều khiển vị trí RD75P2 107 7.2. Hướng dẫn cấu hình phát xung tốc độ cao đơn giản với module RD75P2 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 6
Chương I TỔNG QUAN VỀ DÒNG PLC MITSUBISHI iQ-R MELSEC iQ-R Series bao gồm một loạt các bộ điều khiển lập trình có khả năng phục vụ các nhu cầu điều khiển tự động đa dạng, được thiết kế với bus hệ thống tốc độ cao để đảm bảo MELSEC iQ-R mới có thể đạt hiệu suất cao và khả năng xử lý thông minh hơn. Cấu hình bao gồm bộ điều khiển đa năng, hiệu suất cao (có sẵn cấu hình mạng CC-Link IE nhúng) có khả năng thay đổi dung lượng bộ nhớ và bộ điều khiển chuyển động vị trí có độ chính xác cao. Ngoài ra, mỗi loại CPU được thiết kế dành riêng cho từng yêu cầu ứng dụng: • Safety CPU: hỗ trợ các tiêu chuẩn cho chức năng an toàn. • Process CPU: hỗ trợ điều khiển PID tốc độ cao và phản ứng nhanh với các module I/O khi được ghép nối với module chức năng dự phòng sẽ tạo ra hệ thống điều khiển có tính khả dụng cao. • CPU C: cung cấp ngôn ngữ lập trình C để ứng dụng cho các hệ thống điều khiển vi mô hoặc chuyển đổi chương trình từ máy tính cá nhân/vi điều khiển một cách thuận tiện hơn. Một số đặc điểm của dòng iQ-R có thể được liệt kê như sau: • Khả năng mở rộng cao với hiệu suất chương trình từ 10K đến 1200K bước. • Cải thiện kiến trúc bộ điều khiển với đa CPU. • CPU được tích hợp cổng mạng gigabit. • DB nội bộ dễ dàng kiểm soát hàng loạt công thức. • Trình bảo mật được nhúng trong phần cứng SRAM. • Có thể điều khiển nhiều chuyển động khác nhau (vị trí, tốc độ, moment xoắn, đồng bộ hóa nâng cao, v.v.). • CPU an toàn tiêu chuẩn quốc tế (ISO 13849-1 PL e, IEC 61508 SIL 3). • Điều khiển PID tốc độ cao, thay thế module trong khi trực tuyến (trao đổi nóng), hỗ trợ CPU xử lý hệ thống dự phòng có độ tin cậy cao. • Lập trình C / C ++ cho các hệ thống dựa trên PC/vi điều khiển. 7
1.1. Cấu trúc cơ bản Hệ thống điều khiển lập trình PLC iQ-R của Mitsubishi được định cấu hình bằng cách gắn các module trên Base (đế chuyên dụng). Module cấp nguồn được gắn trên khe cấp nguồn nằm ở đầu bên trái của Base và module CPU được gắn trên khe CPU nằm ở bên phải của khe cấp nguồn. Các module khác với module cấp nguồn được gắn trên các khe nằm ở phía bên phải của khe cắm CPU. Hình 1.1. Cấu hình một trạm PLC iQ-R [1]. Slot number (Số thứ tự của khe cắm) được gán tuần tự bắt đầu từ khe cắm ở phía bên phải của khe cắm CPU. Khi kết nối Base mở rộng, slot number được gán cho thiết bị trên Base chính trước, sau đó mới tới các Base mở rộng (từ cấp 1 đến cấp 7). Cấp của Base mở rộng cần đặt mức bằng chân cài đặt kết nối mở rộng. Hình 1.2. Cấu hình trạm PLC iQ-R với base mở rộng [1]. 8
Có thể thêm tối đa 7 Base mở rộng và có thể gắn tối đa 64 module trong toàn bộ hệ thống để xây dựng một hệ thống lớn. Hình 1.3. Trạm PLC iQ-R với tối đa 7 base mở rộng [1]. Đế chuyên dụng (Base) Các vai trò chính của Base là cố định module cấp nguồn, module CPU và module I/O, cấp nguồn 5 VDC từ module nguồn điện đến module CPU và module I/O, và truyền tín hiệu điều khiển đến từng module. Loại Kí hiệu Mô tả Đế chính (Main base) R35B 5 khe cắm R38B 8 khe cắm R312B 12 khe cắm Đế mở rộng R65B 5 khe cắm R68B 8 khe cắm R612B 12 khe cắm Đế mở rộng RQ (dùng để RQ65B 5 khe cắm gắn module PLC dòng Q) RQ68B 8 khe cắm RQ612B 12 khe cắm 9
Module cấp nguồn Loại Ký hiệu Ngõ vào Ngõ ra Module cấp nguồn AC R61P 100 – 240 VAC 5VDC/6.5A Module cấp nguồn DC R63P 24VDC 5VDC/6.5A Module CPU Kí hiệu Dung lượng bộ nhớ (tối đa) Tốc độ xử lý (lệnh Lượng điểm tối đa LD) có thể kết nối R04CPU 40K bước 0.98ns 4096 điểm R08CPU 80K bước R16CPU 160K bước R32CPU 320K bước R120CPU 1200K bước Motion CPU Ký hiệu Số trục điều khiển Chu kỳ hoạt động Dung lượng chương [ms] trình Servo [bước] R16MTCPU 16 trục 0.222, 0.444, 0.888, 32K 1.777, 3.555, 7.111 R32MTCPU 32 trục (2 hệ thống 0.222, 0.444, 0.888, 32K 16 trục) 1.777, 3.555, 7.111 Module ngõ vào/ngõ ra Loại Ký hiệu Mô tả Module RX10 Ngõ vào AC: 16 điểm, 100 – 240VAC (50/60Hz) ngõ vào RX40C7 Ngõ vào DC: 16 điểm, 24VDC, 7.0mA RX41C4 Ngõ vào DC: 32 điểm, 24VDC, 4.0mA RX42C4 Ngõ vào DC: 64 điểm, 24VDC, 4.0mA Module RY10R2 Ngõ ra relay: 16 điểm, 24VDC/2A, 240VAC/2A ngõ ra RY40NT5P Ngõ ra transistor (sink): 16 điểm, 12 – 24VDC, 0.5A RY41NT2P Ngõ ra transistor (sink): 32 điểm, 12 – 24VDC, 0.2A RY42NT2P Ngõ ra transistor (sink): 64 điểm, 12 – 24VDC, 0.2A RY40PT5P Ngõ ra transistor (source): 16 điểm, 12 – 24VDC, 0.5A RY41PT1P Ngõ ra transistor (source): 32 điểm, 12 – 24VDC, 0.1A RY42PT1P Ngõ ra transistor (source): 64 điểm, 12 – 24VDC, 0.1A Module ngõ RH42C4NT2P Ngõ vào DC: 32 điểm, 24VDC, 4.0mA vào/ra Ngõ ra transistor (sink): 32 điểm, 12 – 24VDC, 0.2A 10
Thẻ nhớ Bảng sau mô tả các thông số kỹ thuật hoạt động của thẻ nhớ SD. Mục L1MEM-2GBSD L1MEM-4GBSD Loại SD SDHC Dung lượng 2GB 4GB Số file có thể chứa 256 32767 Số thư mục có thể chứa 256 32767 Số lần ghi/xóa Giới hạn 500 lần Kích thước Cao 32mm Dài 24mm Dày 2.1mm Khối lượng 2g Module CPU có một bộ nhớ tích hợp để lưu trữ các thông số và chương trình theo tiêu chuẩn. Nhờ đó, người dùng có thể thực hiện các chương trình mà không cần thẻ nhớ. Người dùng có thể sử dụng thẻ nhớ (thẻ nhớ SD) để lưu trữ một lượng lớn dữ liệu như dữ liệu khởi động, dữ liệu bình luận, dữ liệu ghi nhật ký, cơ sở dữ liệu và các dữ liệu khác. Lưu ý: Tất cả thẻ nhớ SD được sử dụng trong module CPU cần được định dạng. Thẻ nhớ SD mới mua không được định dạng. Trước khi sử dụng thẻ, hãy lắp thẻ vào module CPU và định dạng bằng công cụ chuyên dụng. Không định dạng thẻ nhớ SD bằng máy tính cá nhân. 1.2. Cấu hình vùng nhớ của module CPU Hình sau mô tả cấu hình vùng nhớ của module CPU. 11
Hình 1.4. Vùng nhớ của module CPU [1]. Bộ nhớ tích hợp là một thuật ngữ chung cho các vùng bộ nhớ trong của module CPU. RAM: Bộ nhớ này dùng để sử dụng thanh ghi tệp, thiết bị cục bộ và tệp theo dõi lấy mẫu mà không cần thẻ nhớ. Việc sử dụng các vùng RAM làm thanh ghi tệp cho phép người dùng truy cập nhanh các vùng theo cách tương tự như thanh ghi dữ liệu. Bộ nhớ này cũng được sử dụng để lưu trữ các tệp lưu trữ mã lỗi module. • Bộ nhớ đệm chương trình (Program cache memory): Bộ nhớ này được sử dụng cho chương trình thực hiện. Khi hệ thống được bật nguồn hoặc module CPU được đặt lại, các chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ chương trình sẽ được chuyển vào bộ nhớ đệm chương trình và được thực thi. • Bộ nhớ thiết bị/nhãn (device/label memory): Bộ nhớ thiết bị/nhãn có các khu vực sau. Vùng nhớ Ứng dụng Vùng nhớ thiết bị Thiết bị của người dùng Vùng nhớ nhãn Vùng nhớ nhãn Nhãn toàn cục/cục bộ Vùng nhớ nhãn có chốt Nhãn toàn cục/cục bộ có chốt Vùng nhớ cục bộ Thiết bị cục bộ (trừ thanh ghi định danh) Vùng nhớ file lưu trữ File thanh ghi và dữ liệu khác • Bộ nhớ làm mới (refresh memory): Bộ nhớ này được sử dụng để lưu trữ dữ liệu được sử dụng để làm mới giao tiếp với module chức năng thông minh. 12
• Bộ nhớ đệm CPU (CPU buffer memory): Bộ nhớ này được sử dụng bởi chức năng Ethernet hoặc trong giao tiếp dữ liệu giữa nhiều module CPU. ROM: Bộ nhớ này dùng để lưu trữ dữ liệu như tham số và chương trình. • Bộ nhớ chương trình (Program memory): Bộ nhớ này được sử dụng để lưu trữ các chương trình và thông số cần thiết để module CPU thực hiện các hoạt động. • Các chương trình được lưu trong bộ nhớ chương trình được chuyển vào bộ nhớ đệm của chương trình và được thực thi. • Bộ nhớ dữ liệu (Data memory): Bộ nhớ này được sử dụng để lưu trữ các tệp tham số, tệp nhận xét thiết bị và/hoặc các thư mục/tệp khác. 1.3. Địa chỉ tín hiệu ngõ vào/ra Kết nối thiết bị ngõ vào/ra Tín hiệu ngõ ra từ các thiết bị ngõ vào được thay thế bằng các địa chỉ đầu vào được xác định tùy thuộc vào vị trí lắp đặt và vị trí của module đầu vào, và được sử dụng trong các chương trình. Đối với ngõ ra (cuộn dây) của chương trình, địa chỉ đầu ra được xác định tùy thuộc vào vị trí lắp đặt và vị trí của module đầu ra mà module đầu ra đã được kết nối. Hình 1.5. Kết nối thiết bị ngõ vào/ra [1]. 13
Địa chỉ ngõ vào/ra của đế chính (main base) Địa chỉ I/O của một khe cắm (một module) được chỉ định theo thứ tự tăng dần với thay đổi là 16 điểm (0 đến FH). Trường hợp các module 16 điểm đã được gắn vào tất cả các khe được sử dụng làm tiêu chuẩn. Ví dụ: hình sau đây cho thấy số I/O khi module 32 điểm được gắn vào khe thứ năm. Địa chỉ I/O được gán cho các khe trống (khe không gắn module I/O nào). Ví dụ, khi khe thứ ba trống, địa chỉ I/O được gán như sau trong cài đặt ban đầu. Địa chỉ điểm mặc định này có thể được thay đổi trong cài đặt. 14
15
Chương II PHẦN MỀM LẬP TRÌNH GX WORK3 VÀ CẤU HÌNH PHẦN CỨNG TRẠM PLC iQ-R Phần mềm GX Works3 là công cụ để cài đặt, lập trình, xử lý lỗi và quản lý các dự án cho dòng PLC iQ-R và các dòng PLC Mitsubishi khác. So với GX Works2, các chức năng và khả năng vận hành của GX Works3 đã được nâng cấp và cải thiện rất nhiều. Các chức năng chính của phần mềm GX Works3: • Viết chương trình: hỗ trợ các ngôn ngữ lập trình bậc thang (lad- der), ST, SFC hoặc FBD. • Cài đặt tham số: người sử dụng có thể cài đặt tham số của module CPU, module I/O, và module chức năng thông minh. • Đọc/ghi dữ liệu từ/đến module CPU: đọc và ghi dữ liệu/chương trình từ module CPU bằng chức năng “Read from CPU” và “Write to CPU”. • Theo dõi và sửa lỗi chương trình: người sử dụng có thể viết chương trình tuần tự cho module CPU, và theo dõi giá trị dữ liệu trong khi PLC hoạt động. • Chức năng chẩn đoán lỗi: GX Works3 thực hiện chẩn đoán về trạng thái lỗi hiện tại và lịch sử lỗi của module CPU hoặc hệ thống mạng. Với chức năng chẩn đoán, việc khôi phục hệ thống có thể được hoàn thành trong thời gian ngắn. Màn hình hệ thống hiển thị thông tin chi tiết về các module chức năng thông minh và các module khác. Tính năng này giúp người dùng rút ngắn thời gian khôi phục hệ thống khi xảy ra lỗi. 2.1. Khởi tạo dự án mới với PLC iQ-R bằng phần mềm GX Works3 Bước 1: Khởi động phần mềm GX Works3: Chọn [MELSOFT] → [GX Works3] → [GX Works3] từ menu Start của Windows® *1. *1: Chọn [Start] → [All apps] hoặc [Start] → [All programs]. 16
Bước 2: Tạo một dự án mới với PLC iQ-R theo các thao tác tuần tự như sau: B1. Nhấp vào biểu tượng trên thanh công cụ hoặc chọn [Project]  [New] từ Menu (Ctrl + N). B2. Nhấp vào nút danh sách của “Series”. B3. Chọn “RCPU” từ menu thả xuống. 17
B4. Trong danh sách “Type”, chọn “R04EN”. B5. Trong danh sách “Program Language”, chọn “Ladder”. B6. Chọn [OK] để xác nhận. Một dự án mới với PLC iQ-R được tạo ra: Giao diện thiết kế chương trình cho PLC theo ngôn ngữ lập trình Ladder (bậc thang) đang được sử dụng phổ biến ở các dòng PLC nhờ ưu điểm dễ sử dụng. Để thiết kế được một chương trình PLC hoàn chỉnh cần rất nhiều yếu tố, công cụ. Sau đây là một số công cụ tiêu biểu có trên phầm mềm GX Works3. Các phím chức năng chuyển trạng thái lập trình bắt buộc phải được lưu ý. Nó giúp chuyển đổi linh hoạt từ chế độ Write (viết) chương trình sang chế độ Monitor (giám sát) và ngược lại. 18
• Write Mode: cho phép người dùng can thiệp và chỉnh sửa chương trình tùy biến. • Monitor Mode: giám sát trạng thái của các biến BOOL hay biến số INT, REAL sau khi đã viết và nạp hoàn chỉnh chương trình vào PLC. 2.2. Cấu hình phần cứng trạm PLC iQ-R Phần cứng thực tế của một trạm PLC iQ-R được cho ở hình sau: Mỗi module nếu muốn sử dụng cần phải khai báo, module không khai báo thì coi như không sử dụng cho hệ thống. Hướng dẫn việc cấu hình trạm PLC với module sử dụng là ngõ vào số, ngõ ra số, ngõ vào tương tự, và ngõ ra tương tự được thực hiện tuần tự như sau: B1: Trong mục “Navigation”, nhấp đôi vào “Module Configuration”. Nếu có hộp thoại xuất hiện thì nhấn vào [OK]. 19
B2: Khi cửa sổ “Module Configuration” mở, từ cửa sổ “Element Selec- tion” chọn “R312B” trong “Main Base”. Kéo và thả vào cửa sổ “Module Configuration”. B3: Thêm module nguồn bằng cách kéo vào thả “R62P” từ “Power Supply” trong cửa sổ “Element Selection”. 20