Tài liệu tham khảo lập trình PLC mitsubishi dòng IQR

60
TRẦN VI ĐÔ (Chủ biên)
VŨ VĂN PHONG

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LẬP TRÌNH PLC MITSUBISHI
DỊNG 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 TP. HỒ CHÍ MINH


TS. TRẦN VI ĐÔ (Chủ biên)
TS. VŨ VĂN PHONG

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LẬP TRÌNH PLC MITSUBISHI DỊNG 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 NĨI ĐẦU
Nói đến tự động hóa cơng 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 hồn tồn 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 hố học, chế biến thực phẩm; hệ thống nâng vận chuyển;
điều khiển hệ thống đèn giao thơng...
Hiện nay trên tồn 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 u thích tìm hiểu
về PLC nói chung, nhóm biên soạn quyết định biên soạn tài liệu “Lập trình
PLC Mitsubishi dịng iQ-R”. Cùng với tài liệu “Lập trình PLC Mitsubishi
dịng 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 q độc giả nhằm hồn thiện
và nâng cao chất lượng của tài liệu. Mọi đóng góp vui lịng gửi đến
nhóm biên soạn, theo địa chỉ email: , chúng tơi
vơ cùng biết ơn.

Nhóm biên soạn

3


4


MỤC LỤC
Chương I
TỔNG QUAN VỀ DÒNG PLC MITSUBISHI iQ-R
1.1. Cấu trúc cơ bản
1.2. Cấu hình vùng nhớ của module CPU
1.3. Địa chỉ tín hiệu ngõ vào/ra

7
8
11
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 Works316
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
3.1. Các biến và tham số của PLC iQ-R
3.2. Tập lệnh cơ bản

38
38
43

Chương IV
MODULE XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ
4.1. Module ngõ vào số (digital input) RX42C4
4.2. Module ngõ ra transistor (digital output) RY42NT2P

66
66
71

Chương V
MODULE XỬ LÝ TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ
5.1. Module chuyển đổi tín hiệu tương tự - số R60AD4
5.2. Module chuyển đổi tín hiệu số - tương tự R60DA4

75
75
80

Chương VI

MODULE ĐẾM XUNG TỐC ĐỘ CAO
6.1. Cấu trúc và các thông số cơ bản của module đếm xung tốc độ
cao RD62P2E (DC input source output type)

88
88
5


6.2. Hướng dẫn cấu hình đếm xung tốc độ cao đơn giản với module
RD62P2E99
Chương VII
MODULE ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ
7.1. Cấu trúc và thông số cơ bản module điều khiển vị trí RD75P2
7.2. Hướng dẫn cấu hình phát xung tốc độ cao đơn giản với module
RD75P2

107

TÀI LIỆU THAM KHẢO

118

6

107


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 tồn.
• 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 ngơn ngữ lập trình C để ứng dụng cho các hệ
thống điều khiển vi mơ hoặc chuyển đổi chương trình từ máy tính
cá nhân/vi điều khiển một cách thuận tiện hơn.
Một số đặc điểm của dịng 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 sốt hàng loạt cơng 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 tồn 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 phịng 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 tồn 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 chun dụng (Base)
Các vai trị 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

Mơ tả

Đế chính (Main base)

R35B

5 khe cắm

R38B

8 khe cắm

R312B

12 khe cắm

R65B

5 khe cắm

R68B

8 khe cắm

R612B

12 khe cắm

Đế mở rộng

Đế mở rộng RQ (dùng để RQ65B
gắn module PLC dòng Q) RQ68B
RQ612B

5 khe cắm
8 khe cắm
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

R08CPU

80K bước

R16CPU

160K bước

R32CPU

320K bước

R120CPU

1200K bước

0.98ns

4096 điểm

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
ngõ vào

RX10

Ngõ vào AC: 16 điểm, 100 – 240VAC (50/60Hz)

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

RY10R2

Ngõ ra relay: 16 điểm, 24VDC/2A, 240VAC/2A

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 ra

Module ngõ RH42C4NT2P

vào/ra

10

Ngõ vào DC: 32 điểm, 24VDC, 4.0mA
Ngõ ra transistor (sink): 32 điểm, 12 – 24VDC, 0.2A


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

Khối lượng

Cao

32mm

Dài

24mm

Dày

2.1mm
2g

Module CPU có một bộ nhớ tích hợp
để lưu trữ các thơng số và chương trình
theo tiêu chuẩn. Nhờ đó, người dùng có
thể thực hiện các chương trình mà khơng
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 mơ 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
Vùng nhớ thiết bị
Vùng nhớ nhãn Vùng nhớ nhãn
Vùng nhớ nhãn có chốt
Vùng nhớ cục bộ
Vùng nhớ file lưu trữ

Ứng dụng
Thiết bị của người dùng
Nhãn tồn cục/cục bộ
Nhãn tồn cục/cục bộ có chốt
Thiết bị cục bộ (trừ thanh ghi định danh)
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 thơng 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 ngơn ngữ lập trình bậc thang (ladder), 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 thơng 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 đốn 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 đốn, việc khơi phục hệ thống

có thể được hồn thành trong thời gian ngắn. Màn hình hệ thống
hiển thị thơng tin chi tiết về các module chức năng thơng 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 ngơn 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 hồn chỉnh cần rất nhiều
yếu tố, công cụ. Sau đây là một số cơng 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 hồn 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 khơng
khai báo thì coi như khơng 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 Selection” 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


B4: Kéo và thả module R04ENCPU vào slot “CPU” trên đế.

B5: Trong cửa sổ “Element Selection”, chọn “RJ71EN71(CCIEC)”
trong mục “Network Module”, kéo và thả vào slot số 0 trên Base.

B6: Trong cửa sổ “Element Selection”, chọn “RX42C4” trong mục
“Input”, kéo và thả vào slot số 1 trên Base.

B7: Trong cửa sổ “Element Selection”, chọn “RY42NT2P” trong
mục “Output”, kéo và thả vào slot số 2 trên Base.

21


B8: Trong cửa sổ “Element Selection”, chọn “R60AD4” trong mục
“Analog Input”, kéo và thả vào slot số 3 trên Base.

B9: Trong cửa sổ “Element Selection”, chọn “R60DA4” trong mục
“Analog Output”, kéo và thả vào slot số 4 trên Base.

Các module sau khi thêm vào Base:

22


B10: Để kiểm tra nguồn tiêu thụ của các module được khai báo có
phù hợp với khối nguồn, ta kiểm tra bằng cách kích chuột phải trên base,
chọn “Check\Power Supply Capacity and I/O Points”.

Nếu phù hợp, cửa sổ thông báo hiện ra, ta chọn [OK] để tiếp tục.

B11: Để hoàn tất việc khai báo, cần xác nhận phần cứng đã khai báo
xong. Nhấp chuột phải vào Base, chọn “Parameter” ⇒ “Fix(S)”. Cửa sổ
thông báo hiện ra, ta chọn “Yes”.

23


24