plccobanfinal 8478 456
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (14.8 MB, 20 trang )
1 ƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
BỘ LAO ĐỘNG TH
TỔNG CỤC DẠY NGHỀ
GIÁO TRÌNH
Mơ đun: PLC CƠ BẢN
NGHỀ: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP
Ban hành kèm theo Quyết định số:120/QĐTCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013
của Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề
Năm 2013
2
TUN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được
phép dùng ngun 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.
3
LỜI GIỚI THIỆU
Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử cơng nghiệp ở
trình độ Cao Đẳng Nghề và Trung Cấp Nghề, giáo trình Đo Lường Điện Tử là
một trong những giáo trình mơn học đào tạo chun ngành được biên soạn theo
nội dung chương trình khung được Bộ Lao động Thương binh Xã hội và Tổng
cục Dạy Nghề 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 tiển cao.
Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 180
giờ gồm có:
Bài MĐ2601: Đại cươ ng về điều khiển lập trình
Bài MĐ2602: Cấu trúc và phươ ng thức hoạt động của một PLC
Bài MĐ2603: Kết nối giữa PLC và thiết bị ngoại vi
Bài MĐ2604: Các phép tốn nhị phân của PLC
Bài MĐ2605: Các phép tốn số của PLC
Bài MĐ2606: Bộ xử lý tín hiệu Analog
Bài MĐ2607: Các bài tập ứng dụng trong điều khiển động cơ
Trong q trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo u cầu cũng như khoa học và
cơng nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới
cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tơi 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. Tuy nhiên, tuy
theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường có thề sử dụng cho
phù hợp.
Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường
có thề sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng
được mục tiêu đào tạo nhưng khơng tránh được những khiếm khuyết. Rất mong
nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cơ giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn
sẽ hiệu chỉnh hồn thiện hơn. Các ý kiến đóng góp xin gửi về Trường Cao đẳng
nghề Lilama 2, Long Thành Đồng Nai
Đồng Nai, ngày 10 tháng 06 năm 2013
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên TS. Lê Văn Hiền
2. KS. Trương Thanh Inh
4
M ục lục
TUN BỐ BẢN QUYỀN
......................................................................................
2
LỜI GIỚI THIỆU
....................................................................................................
3
Mục lục
....................................................................................................................
4
MƠ ĐUN
..................................................................................................................
7
PLC CƠ BẢN
...........................................................................................................
7
BÀI 1
.......................................................................................................................
10
ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
.....................................................
10
1.2. B ộ nh ớ (Memory): .................................................................................
12
1.3. Kh ối x ử lý – điều khiển: ......................................................................
12
3. So sánh PLC với các hình thức điều khiển khác .................................
15
BÀI 2
.......................................................................................................................
18
CẤU TRÚC VÀ PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC
..................
18
1.1. Thi ết b ị điều khiển logic kh ả trình PLC .............................................
18
1.2. B ộ nh ớ: ..................................................................................................
21
2. Thiết b ị điều khiển lập trình PLC ( hình 2.2) .....................................
23
2.1. CPU 212: .................................................................................................
24
2.2. CPU 214: .................................................................................................
25
Câu hỏi ôn tập: Em hãy so sánh CPU 212 và CPU 214? .......................
27
3. Địa chỉ các ngõ vào/ ra ................................................................................
27
3.1. Họ S7200 CPU21x bao g ồm: 212, 214, 215 và 216 ( b ảng 2.1) .....
28
3.2. Họ S7200 CPU22x bao g ồm: 221, 222, 224 và 226 ( bảng 2.2) ......
28
Câu hỏi ôn tập: Em hãy so sánh các khối CPU 21X và CPU 22X? ......
28
4. Cấu trúc bộ nhớ: ........................................................................................
28
4.1. Phân chia b ộ nhớ ...................................................................................
29
4.2. Vùng dữ liệu: ..........................................................................................
29
4.3.Vùng đối tượ ng: ......................................................................................
32
Vùng nhớ .........................................................................................................
32
CPU 221 ..........................................................................................................
32
CPU 222 ..........................................................................................................
32
CPU 224 ..........................................................................................................
32
CPU 226 ..........................................................................................................
32
4.4. Cổng vào/ra mở rộng: ...........................................................................
33
5. Xử lý chươ ng trình ......................................................................................
34
5.1. Th ực hi ện ch ương trình: ( hình 2.6) ...................................................
34
5.2. Cấu trúc chươ ng trình của S7 – 200 ...................................................
36
1.3. Kết nối ngõ ra cho PLC: .......................................................................
48
5
3.1 Cài đặt STEP 7 Micro/Win 32 trên máy tính cá nhân(PC): ..............
59
Nội dung thực hành: ..................................................................................
68
BÀI 4
.......................................................................................................................
70
CÁC PHÉP TỐN NHỊ PHÂN CỦA PLC
............................................................
70
1. Các liên kết logic .........................................................................................
70
2. Các lệnh ghi / xóa giá trị cho ti ếp điểm .................................................
72
2.1. L ệnh Logic ti ếp điểm: ...........................................................................
72
2.2. L ệnh vào/ra: ...........................................................................................
73
2.3. Các lệnh ghi/xóa giá trị cho ti ếp điểm: .............................................
75
2.4. Các lệnh tiếp điểm đặc biệt: ...............................................................
76
3. Timer ..............................................................................................................
77
3.1. Khái niệm về timer ...............................................................................
78
3.2. Các lệnh điều khiển Timer ...................................................................
79
Phần th ực hành: ......................................................................................
81
4. Counter ..........................................................................................................
84
4.1. khái niệm về counter ............................................................................
85
4.2. l ệnh điều khiển counter ........................................................................
86
Phần thực hành: .......................................................................................
88
5. Các bài tập ứng dụng ................................................................................
90
BÀI 5
.....................................................................................................................
110
CÁC PHÉP TỐN SỐ CỦA PLC
......................................................................
110
1. Chức năng truyền dẫn .............................................................................
111
2. Chức năng so sánh ....................................................................................
118
2.1 So sánh kiểu Byte ..................................................................................
119
2.2. So sánh kiểu INT ..................................................................................
121
3. Chức năng dịch chuyển ...........................................................................
125
4.Chức năng chuyển đổi ..............................................................................
127
BÀI 6
.....................................................................................................................
136
XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG
...........................................................................
136
1. Tín hiệu Analog ..........................................................................................
137
2. Biểu diễn các giá trị Analog ....................................................................
137
2.1 . Tín hiệu ngõ vào (Analog Input): .......................................................
138
2.2. Tín hiệu ngõ ra (Output) Analog: .......................................................
139
3. Kết nối các ngõ vào/ra Analog ...............................................................
139
3.1. Định địa chỉ phần cứng Analog S7200: ............................................
139
3.2. Kết n ối ph ần c ứng Analog S7200: ...................................................
139
4. Hiệu ch ỉnh tín hiệu Analog .....................................................................
142
4.1. Dạng dữ li ệu ở ngõ vào: .....................................................................
142
4.2. Ví dụ: .....................................................................................................
145
6
5. Giới thiệu mô đun Analog của PLC ......................................................
151
5.1. Module EM231: ....................................................................................
151
Phần thực hành .........................................................................................
157
BÀI 7
.....................................................................................................................
165
CÁC BÀI TẬP ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ
...................
165
1. Giới thiệu: .................................................................................................
165
2. Cách kết nối dây: .......................................................................................
171
2.1. Kết nối ngõ vào: ..................................................................................
171
2.2. Kết nối ngõ ra ......................................................................................
171
2.3. Đấu nối thiết b ị lập trình với PLC. ..................................................
173
3. Bài tập ứng dụng ............................................................................
174
3.1 M ạch kh ởi động động cơ ....................................................................
174
3.2 M ạch đổi chiều quay ............................................................................
177
3.3 M ạch điều khiển tốc độ .......................................................................
181
3.4 M ạch m ở máy sao/ tam giác ...............................................................
185
TÀI LIỆU THAM KHẢO
.....................................................................................
189
7
MƠ ĐUN
PLC CƠ BẢN
Mã mơ đun: MĐ26
I. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơn học:
* Vị trí của mơn học: Mơđun đượ c bố trí dạy cuối chươ ng trình sau khi
học xong các mơn chun mơn như điện tử cơng suất, Kỹ thuật xung – s ố,
Vi xử lí, trang b ị điện...
* Tính chất của mơn học: Mơ đun PLC cơ bản mang tính tích hợp.
* Y nghia cua mơ đun: Là mơn h
́
̃ ̉
ọc bắt bu ộc
* Vai tro cua mơ đun:
̀ ̉
Sau khi học xong mơ đun này, người học có thể kết nối
dây giữa PC CPU và thiết bị ngoại vi, Viết chương trình, nạp trình để thực
hiện được một số bài tốn ứng dụng đơn giản trong cơng nghiệp, Phân tích luận
lý một số chương trình, phát hiện sai lỗi và sửa chữa khắc phục.
II. Mục tiêu của Mơ đun:
Sau khi học xong mơ đun này học viên có năng lực
* Về kiến th ức:
Trình bày đượ c các khái niệm về điều khiển lập trình chính xác theo
nội dung đã học
Trình bày đượ c cấu trúc và phươ ng thức hoạt động của các lệ nh cơ
bản
* Về kỹ năng:
Thực hiện lập trình các bài tập ứng dụng dùng PLC đạt các u cầu về
kỹ thuật và cơng nghệ
Kết nối mạch điện theo u cầu cơng nghệ
* Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác và an tồn vệ sinh cơng nghiệp
III. Nội dung mơ đun:
Mã bài Tên các bài trong mơ đun
Thời gian
8
MĐ2601
Đại cươ ng về điều khiển
lập trình
Tổng quan về điều khiển
Điều khiển nối cứng và
2
điều khiển l ập trình
So sánh PLC với các hình
3
thức điều khiển khác
Các ứng dụng của PLC trong
4
thực tế
Cấu trúc và phươ ng thức
MĐ2602
hoạt động của một PLC
1
Cấu trúc của một PLC
Thiết bị điều khiển lập trình
2
PLC
3
Địa chỉ các ngõ vào/ ra
Cấu trúc bộ nhớ.
4
5
Xử lý chươ ng trình
Kết nối dây giữa PLC và
MĐ2603
thiết bị ngoại vi
Kết nối dây giữa PLC và
1
thiết bị ngo ại vi
Kiểm tra việc nối dây bằng
2
phần mềm
Cài đặt và sử dụng phần
3
mềm lập trình cho PLC
Các phép tốn nhị phân của
MĐ2604
PLC
Các liên kết logic
1
Các lệnh ghi / xóa giá trị cho
2
tiếp điểm
Timer
3
Counter
4
Các bài tập ứng dụng
5
1
Lý
Tổng
thuyế
số
t
Thực
hành
4
4
0
1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
0
12
4
7
1
1
0
2
1
1
1
1
6
0,5
1
0,5
0,5
0
5,5
12
4
7
3
1
2
2
1
1
6
2
4
40
12
27
1
1
0
7
4
3
7
7
17
3,5
3,5
3,5
3,5
17
Kiểm
tra
1
1
1
9
Các phép tốn số của PLC
Chức năng truyền dẫn
Chức năng so sánh
Chức năng dịch chuy ển
Chức năng chuyển đổi
Chức năng tốn học
Xử lý tín hiệu analog
Tín hiệu Analog
Biểu diễn các giá trị Analog
Kết nối các ngõ vào/ra
3
Analog
Hiệu chỉnh tín hiệu Analog
4
Giới thiệu mô đun Analog
5
của PLC
Các bài tập ứng dụng trong
MĐ2607
điều khiển động cơ
Giới thiệu
1
Cách kết nối dây
2
Bài tập ứng dụng
3
12
2
2
2
3
3
40
1
5
6
1
1
1
1,5
1,5
12
1
2
6
1
1
1
1,5
1,5
27
0
3
8
3
5
8
3
5
17
8
9
60
12
46
2
6
50
2
2
8
0
4
42
Tổng cộng:
180
60
114
MĐ2605
1
2
3
4
5
MĐ2606
1
2
0
1
6
Ghi chú: Thời gian ki ểm tra đượ c tích hợp giữa lý thuyết với thực hành
đượ c tính vào giờ thực hành
10
BÀI 1
ĐẠI CƯƠ NG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
Mã bài: MĐ2601
Giới thiệu:
Như đã biết, nướ c ta hiện nay đang trong q trình cơng nghiệp hóa, hiện
đại hóa. Vì thế, tự động hóa sản xuất đóng vai trị quan trọng, t ự độ ng hóa
giúp tăng năng suất, tăng độ chính xác và do đó tăng hiệu quả q trình sản
xuất. Để có thể thực hiện tự độ ng hóa sản xuất, bên cạ nh các máy móc cơ
khí hay điện, các dây chuyền sản xu ất…v.v, cũng cần thiết phải có các bộ
điều khiển để điều khiển chúng.Trong đó, đượ c u cầu đó.điề u khiển lập
trình là một trong các bộ điều khiển đáp ứng
Mục tiêu:
Phát biểu đượ c khái niệm về điều khiển lập trình theo nội dung đã học
So sánh ưu nhượ c điểm của điều khiển lập trình với các hình thưc điều
khiển khác theo nội dung đã học.
Trình bày đượ c các ứng dụng của PLC trong th ực t ế theo n ội dung đã học.
Rèn luyện tính tư duy, tác phong cơng nghiệp
Nội dung chính:
1.
Tổng quan v ề điều khiển
Mục tiêu:
Hiểu đượ c bộ nhớ , kh ối x ử lý điều khiển.
Nhận bi ết Kh ối ngõ vào, ngõ ra
Trong ứng dụng các cơng nghệ khoa h ọc vào sản xuất cơng nghiệp u
cầu tự động hố ngày càng tăng, địi hỏi kỹ thuật điề u khiển phải đáp ứng
đượ c những yêu cầu đó, với mục tiêu tăng năng suất lao độ ng bằng con
11
đườ ng tăng mức độ tự động hóa các q trình và thiết bị sản xuất nhằm mục
đích tăng sản lượ ng, c ải thi ện ch ất l ượng và độ chính xác của sản phẩm.
Tự động hóa trong sản xuất nh ằm thay th ế m ột ph ần ho ặc tồn bộ các
thao tác vật lý của cơng nhân vận hành máy thơng qua hệ thống điều khiển.
Những hệ thống điều khiển này có thể điề u khiển q trình sản xuất với độ
tin cậy cao, ổn định mà khơng cần sự tác động nhiều của ng ười v ận hành.
Điều này địi hỏi hệ thống điều khiển phải có khả năng khởi độ ng, kiểm
sốt, xử lý và dừng một q trình theo u cầu hoặc đo đế m các giá trị đã
đượ c xác định nhằm đạt đượ c kết quả mong mu ốn ở s ản ph ẩm đầ u ra của
máy hay thiết b ị. M ột h ệ th ống nh ư v ậy đượ c gọi là hệ thống điề u khiển.
Trong kỹ thu ật t ự động điề u khiển, các bộ điều khiển chia làm 2 loại:
+ Điều khiển nối cứng
+ Điều khiển logic khả trình ( PLC)
Một hệ thống điề u khiển bất kỳ đượ c tạo thành từ các thành phần:
+ Khối vào
+ Khối xử lý – điều khiển
+ Khối ra
* Sơ đồ tổng qt của điều khiển lập trình như sau ( hình 1.1):
Hình 1.1
1.1. Kh ối vào: ( bảng 1.1)
Cịn đượ c gọi là giao tiếp ngõ vào có nhiệm vụ biến đổ i các đạ i lượ ng
vật lý đầu vào ( từ các tiếp điểm của cảm biến, hay các nút nhấn, điệ n trở
đo sức căng….) thành các mức tín hiệu số ON/OFF (digital) hay tín hiệu liên
tực (analog) tùy theo bộ chuy ển đổn ngõ vào và cấp vào cho khối xử lý trung
tâm (CPU).
Bộ chuyển đổi
Đại lượng đo
Đại lượng ra
12
Cơng tắc (Switch)
Cơng tắc hành trình (Limit
switch)
Bộ điều chỉnh nhiệt
(Thermostat)
Cặp nhiệt điện
(Thermocouple)
Nhiệt trở (Thermister)
Tế bào quang điện (Photo
cell)
Tế bào tiệm cận
(Proximity cell)
Điện trở đo sức căng
(Strain gage)
Sự dịch chuyển/
vị trí
Sự dịch chuyển/
vị trí
Nhiệt độ
Nhiệt độ
Điện áp nhị phân
(ON/OFF)
Điện áp nhị phân
(ON/OFF)
Điện áp nhị phân
(ON/OFF)
Điện áp thay đổi
Nhiệt độ
Ánh sáng
Trở kháng thay đổi
Điện áp thay đổi (analog)
Sự hiện diện của Trở kháng thay đổi
đối tượng
Áp suất/ sự dịch Trở kháng thay đổi
chuyển
Bảng 1.1
1.2. Bộ nhớ (Memory):
Lưu chươ ng trình điều khiển đượ c lập trình bởi ngườ i dùng và các dữ
liệu khác như cờ, thanh ghi t ạm, tr ạng thái đầu vào, lệnh điều khiển
đầu ra… Nội dung các bộ nhớ đã đượ c mã hóa dướ i dang mã nhị phân.
1.3. Khối xử lý – điều khiển:
Là khối xử lý trung tâm (CPU) thay th ế ng ười v ận hành thực hiện các
thao tác đảm bảo q trình hoạt động. Từ thơng tin tín hiệu vào hệ
thống điều khiển tuần t ự th ực thi các lệnh trong ch ương trình lưu
trong bộ nh ớ, x ử lý các đầu vào và đưa kết quả xuất hoặc điề u khiển
cho phần giao di ện đầu ra ( output) nh ư: cu ộn dây, mơ tơ….Tín hiệu
điều khiển đượ c thực hiện theo 2 cách:
+ Dùng mạch điện nối kết cứng
+ Dùng chương trình điều khiển
1.4. Khối ra: ( bảng 1.2)
Cịn đượ c gọi là phần giao diện đầu ra. Tín hiệu ra là kế t quả của q
trình xử lý của hệ thống điều khiển. Lúc này tín hiệu ngõ vào đượ c biế n đổ i
thành mức tín hiệu vật lý thích hợp bên ngồi như: đóng mở rơle, biến đổ i
tuyến tính số tươ ng t ự…..
Thiết bị ở ngõ ra
Đại lượng ra
Đại lượng tác động
Động cơ điện
Chuyển động quay
Điện
Xy lanh Piston
Chuyển động thẳng/áp Dầu ép/ khí ép
13
lực
Solenoid
Chuyển động thẳng/áp Điện
lực
Lò xấy/ lò cấp nhiệt
Nhiệt
Điện
Van
Tiết diện cửa van thay Điện/dầu ép/khí ép
đổi
Rơle
Tiếp điểm điện/ chuyển Điện
động vật lý có giới hạn
Bảng 1.2
2. Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình
Mục tiêu:
Phân biệt điều khiển nối c ứng và điều khiển lập trình
Thấy đượ c tầm quan trọng c ủa vi ệc điều khiển có lậ p trình
Trong các bộ điều khiển nối cứng, các thành phần chuyển mạch nh ư các
rơle, cotactor, các cơng tắc, đèn báo, động cơ, v.v.v đượ c nối cố định với
nhau. Tồn bộ chức năng điều khiển, cách tiến hành chươ ng trình đượ c xác
định qua cách thức nối các rơ le, cơng tắc… với nhau theo s ơ đồ thiết kế.
Khi muốn thay đổi lại hệ thống thì phải nối dây lại cho hệ thống điề u khiển
nên đối với hệ thống ph ức t ạp thì việ c làm này địi hỏi tốn nhiều thời gian,
chi phí nên hiệu qu ả đem lại khơng cao.
Các bướ c thiết l ập s ơ đồ điề u khiển bằng Rơle ( điều khiển nối cứng )
( hình 1.2)
Hình 1.2: Lưu đồ điều khiển dùng Rơle
Trong cơng nghiệp, sự ứng dụng các cơng nghệ khoa h ọc k ỹ thu ật vào
sản xuất nên nhu cầu tự động hóa ngày càng tăng, đòi hỏi kỹ thuật
điều khiển ph ải đáp ứng đủ các yêu cầu:
14
+ Dễ dàng thay đổi chức năng điều khiển dựa trên các thiết bị cũ.
+ Thiết bị điều khiển dễ dàng làm việc với các dữ liệu, số liệu.
+ Kích thước vật lý gọn gàng, dễ bảo quản, dễ sủa chữa.
+ Hồn tồn tin cậy trong mơi trường cơng nghiệp.
Hệ thống điều khiển dễ dàng đáp ứng đượ c các u cầu trên phải sử
dụng bộ vi xử lý, bộ điề u khiển lập trình, điều khiển qua các cổ ng
giao tiếp v ới máy tính.
Bộ điều khiển logic khả l ập trình PLC (Programable Logic Controller)
là loại thiết bị cho phép thực hiện linh ho ạt các thuật tốn điề u khiển
thơng qua các ngơn ngữ lập trình. Với chươ ng trình điều khiển của
PLC đã tạo cho nó trở thành một bộ điề u khiển số nhỏ gọn, d ễ dàng
thay đổi thuật tốn, số liệu và trao đổi thơng tin với mơi trườ ng xung
quanh.
Các chươ ng trình điều khiển đượ c định nghĩa là tuần tự trong đó các
tiếp điểm, cảm biến đượ c sử dũng để từ đó kế t hợp với các hàm logic,
các thuật tốn và các giá trị xuất của nó để điều khiển tác độ ng hoặc
không tác động đến các cuộn dây điều hành. Trong q trình hoạt
động, tồn bộ chươ ng trình đượ c lưu vào bộ nhớ và tiế n hành truy
xuất trong quá trình làm việc.
Các bướ c thiết lập sơ đồ điều khiển bằng PLC (điề u khiển lập trình)
hình 1.3
Hình 1.3: Lưu đồ điều khiển bằng PLC
Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển ngườ i ta cần thay đổ i mạ ch điề u
khiển bằng cách lắp lại mạch, thay đổi phần tử mới đố i với hệ thống
điều khiển bằng R ơle điệ n. Trong khi đó khi thay đổi nhiệm vụ điề u
15
khiển ta ch ỉ c ần thay đổi chươ ng trình soạn thảo đố i với hệ điề u
khiển bằng lập trình có nhớ.
3. So sánh PLC với các hình thức điều khiển khác
Mục tiêu:
Nắm đượ c ưu điểm của hệ thống điều khiển PLC với các hệ thống điề u
khiển bằng rơle và máy tính cá nhân.
3.1 . PLC với hệ thống điều khiển bằng rơle:
Việc phát triển hệ thống điều khiển lập trình đã dần thay thế từng b ước
hệ thống điều khiển bằng r ơle trong các quá trình sản xuất khi thi ết k ế m ột
hệ thống điều khiển hiện đại, ngườ i kỹ sư phải cân nhắc, lựa chọn giữa các
hệ thống điều khiển lập trình thườ ng đượ c sử dụng thay cho hệ thống điề u
khiển bằng r ơ le do các ngun nhân sau:
+ Thay đổi chương trình điều khiển một cách linh động.
+ Có độ tin cậy cao.
+ Khơng gian lắp đặt thiết bị nhỏ, khơng chiếm nhiều diện tích.
+ Có khả năng đưa tín hiệu điều khiển ở ngõ ra phù hợp: dịng, áp.
+ Dễ dàng thay đổi đối với cấu hình (hệ thống máy móc sản xuất) trong
tương lai khi có nhu cầu mở rộng sản xuất.
Đặc trưng cho hệ th ống điều khiển chươ ng trình là phù hợp với những
nhu cầu đã nêu trên, đồng thời về mặt kinh tế và thời gian thì hệ thống điề u
khiển lập trình cũng vượ t tr ội h ơn h ệ th ống điề u khiển cũ (rơle, contactor
…). Hệ thống điều khiển này cũng phù hợp với sự mở rộ ng hệ thống trong
tươ ng lai do không phải thay đổi, lo ại bỏ hệ thống dây nố i giữ a hệ thống
điều khiển và các thiết bị, mà chỉ đơn giản là thay đổ i chươ ng trình sao cho
phù hợp với điều kiện sản xuất m ới.
3.2 PLC với máy tính cá nhân:
Đối với một máy tính cá nhân, ngườ i lập trình dễ nhận thấy đượ c sự
khác biệt gi ữa PC v ới PLC, s ự khác biệt có thể biết đượ c như sau:
Máy tính khơng có các cổng giao ti ếp ti ếp v ới các thiết bị điều khiển,
đồng thời máy tính cũng hoạt động khơng tốt trong mơi trườ ng cơng
nghiệp.
Ngơn ngữ lập trình trên máy tính khơng phải dạng hình thang, máy tính
ngồi việc sử dụng các phần mềm chuyên biệt cho PLC, cịn phải
thơng qua việc s ử d ụng các phần mềm khác làm “chậm” đi quá trình
giao tiếp v ới các thiết bị đượ c điều khiển.
16
Tuy nhiên qua máy tính, PLC có thể dể dàng kết nối với các hệ thống
khác, cũng như PLC có thể sử dụng bộ nhớ (có dung lượ ng rất lớn)
của máy tính làm bộ nhớ của PLC.
4. Các ứng dụng của PLC trong th ực t ế
Mục tiêu:
Giúp học sinh bi ết vi ệc PLC đượ c sử dụng rộng rải trong m ọi lĩnh vực.
Hiện nay PLC đã đượ c ứng dụng thành cơng trong nhiều lĩnh vực sản xuất
cả trong cơng nghiệp và dân dụng. T ừ nh ững ứng d ụng để điề u khiển các hệ
thống đơn giản, chỉ có chức năng đóng/mở (ON/OFF) thơng thườ ng đế n các
ứng dụng cho các lĩnh vực phức t ạp, địi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các
thuật tốn trong q trình sản xuất. Các lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC
hiện nay bao gồm:
+ Hóa học và dầu khí: Định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống
ống dẫn, cân đong trong ngành hóa …
+ Chế tạo máy và sản xuất: Tự động hóa trong chế tạo máy, cân đong, q
trình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lị kim loại,…
+ Bột giấy, giấy, xử lý giấy: điều khiển máy băm, q trình ủ bột, q trình
cán, gia nhiệt, …
+ Thủy tinh và phim ảnh: q trình đóng gói, thử nghiệm vật liệu, cân đong,
các khâu hồn tất sản phẩm, đo cắt giấy, …
+ Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm
sốt q trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây, …), cân đong, đóng gói, hịa trộn
+ Kim loại: điều khiển q trình cán, cuốn (thép), quy trình sản xuất, kiểm tra
chất lượng.
+ Năng lượng: điều khiển ngun liệu (cho q trình đốt, xử lý trong các
turbin, …), các trạm cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một cách tự động
(than, gỗ, dầu mỏ, …).
+ Tự động hóa tịa nhà như: Điều khiển thang máy, Rửa xe ơtơ tự động, Hệ
thống xử lý nước sạch… .
+ Điều khiển hệ thống đèn giao thơng và cịn nhiều hệ thống điều khiển tự
động khác
Các PLC ngày nay có thể đáp ứng đượ c phân cấp tự độ ng tự hóa trong
nhà máy và có th
ể kết nối b ằng các giao thức truyền thơng để làm việc
Cấp Management
với nhau trong m ột h ệ th ống l ớn g ọi là mạng truyền thơng cơng
nghiệp (hình 1.4).
Cấp Cell
Cấp Field
Cấp ASi
17
Hình 1.4: Phân cấp tự động hóa trong nhà máy
U CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 1
Nội dung:
+ Về kiến thức: Trình bài đượ c khái niệm về điều khiển lập trình, các ứng
dụng của PLC trong th ực t ế
+ Về kỹ năng: So sánh ưu nhượ c điểm của điề u khiển lập trình với các hình
thưc điều khiển khác
+ Về thái độ: Đảm bảo an tồn và vệ sinh cơng nghiệp
Phươ ng pháp:
+ Về kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm.
+ Về kỹ năng: Đánh giá kỹ năng thực hành
+ Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an tồn và vệ sinh cơng nghiệp
18
BÀI 2
CẤU TRÚC VÀ PHƯƠ NG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC
Mã bài: MĐ2602
Giới thiệu:
PLC vi ết t ắt c ủa Programmable Logic Controller, là thiết bị điề u khiển
lập trình đượ c (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn
điều khiển logic thơng qua một ngơn ngữ lập trình. Ngườ i sử dụng có
thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiệ n. Các sự kiện
này đượ c kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC
hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện
đượ c đếm. PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong th ực t ế.
PLC hoạt động theo phương th ức qt các trạng thái trên đầu ra và đầu
vào. Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổ i theo. Ngơn
ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic. Hi ện nay có
nhiều hãng sản xuất ra PLC nh ư Siemens , AllenBradley , Mitsubishi
Electric , General Electric , Omron , Honeywell ...
Mục tiêu:
Phát biểu đượ c cấu trúc của một PLC theo n ội dung đã học.
Trình bày đượ c các thiết bị điều khiển lập trình PLC
Trình bày đượ c cấu trúc bộ nhớ PLC theo n ội dung đã học
Thực hiện xử lý chươ ng trình đúng theo nội dung đã học.
Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an tồn và vệ sinh cơng nghiệp
Nội dung chính:
1. Cấu trúc của một PLC
Mục tiêu:
Phân bi ệt bộ nh ớ Ram, b ộ nh ớ Rom.
Phân biệt bộ xử lý trung tâm và hệ điều hành
1.1. Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC
Thiết bị điều khiển logic kh ả trình PLC (Programmable Logic Controller),
là loại thiết bị cho phép thực hiện linh ho ạt các thuật tốn điề u khiển số
thơng qua một ngơn ngữ lập trình, thay cho vi ệc th ể hi ện thu ật tốn đó bằng
mạch số. Như vậy, v ới ch ương trình điều khiển này, PLC trở thành mộ t bộ
điều khiển số số nhỏ, g ọn, d ễ thay đổ i thuật tốn và đặ c biệ t trao đổ i thơng
tin với mơi trườ ng xung quanh (v ới các PLC khác hoặc với máy tính). Tồn
bộ chươ ng trình điều khiển đượ c lưu nhớ trong b ộ nh ớ c ủa PLC d ưới d ạng
các khối chươ ng trình và đượ c thực hiện lặp theo chu k ỳ c ủa vòng quét
(Scan).
19
Để thực hiện đượ c một chươ ng trình điề u khiển, tất nhiên PLC phải có
chức năng như một máy tính, nghĩa là phải có bộ vi xử lý (CPU), một bộ
điều hành, bộ nhớ để lưu chươ ng trình điều khiển, dữ liệu….PLC cịn phả i
có các cổng vào/ ra để giao tiếp đượ c các đối tượ ng điề u khiển và để trao
đổi thơng tin v ới mơi trườ ng xung quanh.
Bên cạnh đó, nhằm phục vụ bài tốn điề u khiển số, PLC cịn cần phải
thêm các khối chức năng đặc biệt khác như: bộ đế m (Counter), bộ thời
gian (Timer)… và những khối hàm chun dụng.
Thiết bị logic kh ả trình đượ c lắp đặt sẵn thành bộ. Trướ c tiên chúng
chưa có một nhiệm vụ nào cả. Tất cả các cổng logic cơ bản, ch ức
năng nhớ, timer, cuonter v.v…đượ c nhà chế tạo tích hợp trong chúng
và đượ c kết hợp với nhau b ằng ch ương trình cho nhiệm vụ điề u khiển
cụ thể nào đó. Có nhiều thiết bị điều khiển và đượ c phân biệ t với
nhau qua các chức năng sau:
+ Các ngõ vào và ra
+ Dung lượng nhớ
+ Bộ đếm (counter)
+ Bộ định thời (timer)
+ Bit nhớ
+ Các chức năng đặc biệt
+ Tốc độ xử lý
+ Loại xử lý chương trình.
Các thiết bị điều khiển lớn thì đượ c lắp thành các module riêng. Đối
với các thiết bị điề u khiển nhỏ, chúng đượ c lắp đặ t chung trong m ột
bộ. Các bộ điều khiển này có số lượ ng ngõ vào/ ra cho tr ước c ố đị nh.
Thiết bị điều khiển đượ c cung cấp tín hiệ u bởi các tín hiệ u từ cảm
biến ở bộ phận ngõ vào của thiết bị tự độ ng. Tín hiệ u này đượ c xử lý
tiếp tục thơng qua ch ương trình điều khiển đặt trong bộ nhớ ch ươ ng
trình. Kết quả xử lý đượ c đưa ra bộ phận ngõ ra của thiết bị tự độ ng
để đến đối tượ ng điề u khiển hay khâu điề u khiển ở dạng tín hiệ u.
Cấu trúc của một PLC có thể đượ c mơ tả như hình vẽ 2.1:
20
Hình 2.1
Thơng tin xử lý trrong PLC đượ c lưu trữ trong b ộ nh ớ c ủa nó. Mỗi
phần tử vi mạch nh ớ có thể chứa một bit dữ liệu. Bit d ữ li ệu (Data
Binary Digital) là một chữ số nhị phân, chỉ có thể là 1 trong hai giá trị 1
hoặc 0. Tuy nhiên các vi mạch nh ớ th ường đượ c tổ chức thành các
nhóm để có thể chứa 8 bit d ữ li ệu. M ỗi chu ỗi 8 bit d ữ li ệu đượ c gọ i là
một byte. Mỗi m ạch nh ớ là một byte (byte nh ớ), đượ c xác nhận bởi
một con số g ọi là địa chỉ (address). Byte nh ớ đầu tiên có đị a chỉ 0. Dữ
liệu chứa trong byte nh ớ g ọi là nội dung.
Địa chỉ của một byte nh ớ là cố định và mỗ i byte nhớ trong PLC có mộ t
địa chỉ riêng của nó. Địa chỉ của byte nhớ khác nhau, sẽ khác nhau, nội
dung chứa trong m ột byte nh ớ là đại lượ ng có thể thay đổ i đượ c. Nội
dung byte nh ớ cính là dữ liệu đượ c lưu trữ tức thời trong b ộ nh ớ.
Để lưu giữ một dữ liệu mà một byte nhớ khơng thể chứa hết đượ c thì
PLC cho phép cặp 2 byte nh ớ c ạnh nhau đượ c xem xét như là một đơn
vị nhớ và đượ c gọi là một từ đơn (Word). Địa chỉ thấp hơn trong 2 byte
nhớ đượ c dùng làm địa chỉ của từ đơn.
Ví dụ: T ừ đơn có đị a chỉ là 2 thì các byte nh ớ có các đị a chỉ là 2 và 3
với 2 là địa chỉ byte cao và 3 là địa chỉ của byte thấp.
IB2 IB3
IW 2
IW2 là từ đơn có địa chỉ 2
