Tài liệu học lập trình PLC Đại học Bách Khoa Hà Nội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

PLC và Mạng Công Nghiệp
PLC and Industrial system


Content
1. Tổng quan về điều khiển logic
2. Logic cứng và sự phát triển của PLC

3. Cấu trúc và nguyên lý làm việc của PLC
4. Các mô đun vào ra
5. Cấu trúc và hoạt động của bộ nhớ PLC

6. Mạng công nghiệp và các giao thức kết nối
7. Ứng dụng của PLC trong công nghiệp


Content
2. Logic cứng và sự phát triển của PLC

2.1. Các phần tử lô gic cứng
2.2. Mạch lô gic cứng
2.3. Lịch sử phát triên của PLC

2.4. Ưu nhược điểm của PLC
2.5. Phân loại PLC
2.6. Hệ thống điều khiển công nghiệp

2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.1. Các phần tử logic cứng
❑ Các loại tiếp điểm rơ le điện từ.
Cấu tạo rơ le điện :
1 - Cuộn dây nam châm điện
2 - Cần dẫn động

3 - Các tiếp điểm ngõ ra

Hình 2.1. Cấu tạo rơ le điện


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.1. Các phần tử logic cứng
❑ Các loại tiếp điểm rơ le điện từ.
Đèn

Nút ấn

+

-

Tiếp điểm thường mở NO

+

-

Tiếp điểm thường đóng NC

Nguồn

Rơle

Nguồn


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.1. Các phần tử logic cứng
❑ Các loại tiếp điểm rơ le điện từ.
➢ Ký hiệu một số loại thiết bị


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.2. Mạch logic cứng
❑ Một số sơ đồ mạch logic cứng (IEC)
➢ Mạch logic AND

➢ Mạch logic OR


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.1. Mạch logic cứng
❑ Mạch tiếp điểm rơ le điện từ (IEC).


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.1. Mạch logic cứng
❑ Mạch tiếp điểm rơ le điện từ (JIC).

2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.1. Mạch logic cứng
❑ Một số bài toán ứng dụng về mạch logic cứng.
Bài tốn 1. Điều khiển hai xilanh khí nén họat động theo chu trình cho trước.


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.3. Lịch sử phát triển của PLC


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.3. Lịch sử phát triển của PLC
Tom Bossevain

George Schwenk

Dick Morley

Jonas Landau

Những người đầu tiên sáng lập ra PLC


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.3. Lịch sử phát triển của PLC
➢ PLC – Programmable logic controller – Bộ điều khiển logic
khả lập trình.
➢ PLC được đưa ra vào cuối những năm 1960

➢ Năm 1968 GM Hydramatic (bộ phận truyền động tự động của

General Motors) đã đưa ra yêu cầu đề xuất thay thế điện tử
cho các hệ thống rơle có dây cứng, các thiết bị rời rạc, cồng
kềnh.
➢ PLC được sản xuất thương mại đầu tiên bởi hãng Modicon,
tên gọi là Modicon 084


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.3. Lịch sử phát triển của PLC
➢ Thập niên 1970s: PLC có khả năng điều khiển các ngõ vào,
ngõ ra từ xa bằng kỹ thuật truyền thông (khoảng 200 mét).
Công nghệ PLC nổi bật nhất là ĐK tuần tự theo chu kỳ và
theo bit trên nền tảng CPU: thiết bị AMD 2901 và AMD

2903.
➢ Thập niên 1980s: Tiêu chuẩn hóa hệ giao tiếp và giao diện tự
động hóa của hãng General Motor (MAP – Manufactoring
Automation Protocal). Kích thước nhỏ gọn, có thể lập trình
bằng biểu tượng trên máy tính cá nhân.


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.3. Lịch sử phát triển của PLC
➢ Thập niên 1990s: những giao diện phần mềm có cấu trúc lệnh
giảm. PLC có thể lập trình theo sơ đồ khối (FBD), dịng lệnh
trạng thái (STL), biểu đồ hình thang (LAD).
➢ Hiện nay có nhiều hãng SX PLC: Siemens, Allen Bradley,

Omron, Mitsubishi, Sneijder….


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.4. Ưu nhược điểm của PLC
Ưu điểm:
- Dễ dàng thay đổi chương trình theo ý muốn

- Thực hiện được các thuật toán phức tạp và độ chính xác cao.
- Mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng trong việc bảo quản và sửa chữa.
- Cấu trúc PLC dạng module, cho phép dễ dàng thay thế, mở rộng
đầu vào/ra, mở rộng chức năng khác
- Khả năng chống nhiễu tốt, hoàn toàn làm việc tin cậy trong môi

trường công nghiệp.
- Giao tiếp được với các thiết bị thơng minh khác như: Máy tính, nối
mạng truyền thơng với các thiết bị khác.


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.4. Ưu nhược điểm của PLC
Nhược điểm:
- Giá thành phần cứng cao, một số hãng phải mua thêm phần mềm

để lập trình.
- Địi hỏi người sử dụng phải có trình độ chun mơn cao.


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.5. Phân loại PLC

❑ Tiêu chí chọn PLC:
Dựa vào quy mơ của hệ thống, nếu hệ thống sản xuất theo dây chuyền

thì có thể phân dây chuyền ra làm nhiều cụm dựa trên đặc điểm cơng
nghệ.
•u cầu ngõ vào/ ra cần thiết.

•Loại ngõ vào ra.
•Dung lượng bộ nhớ.
•Tốc độ và khả năng của CPU và tập lệnh.


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.5. Phân loại PLC
❖ Phân loại theo hãnh sản xuất:
Trên thế giới hiện tại có rất nhiều các hãng sản xuất PLC nổi tiếng

và phổ biến: Mitsubishi, Siemen, Omron, Panasonic, Alen
Bradly,…
❖ Phân loại theo phiên bản (Version):

+ PLC Siemen có các dịng: S7-200, S7-300, S7-400, S7 1500,…
+ PLC Mitsubishi có các dịng: Alpha, FX, FX0N, FX1N, FX2N,
FX3U, FX3G, FX3S, FX3UC,…..
+ PLC Alen Bradley có các dịng: Micro850, Micro870, MicroLogix
1100, MicroLogix 1200, SLC 500, SmartGuard 600, CompactLogix

5480, ControlLogix 5570, ControlLogix 5580,…

2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.5. Phân loại PLC
❖ Phân loại theo cấu trúc:
- Kiểu hộp đơn (Compact) thường được sử dụng cho các thiết bị điều
khiển lập trình cỡ nhỏ và được cung cấp dưới dạng nguyên chiếc hồn
chỉnh.
PLC nhỏ gọn khơng có khả năng mở rộng các mơ-đun vì nó có số

mơ-đun I/O cố định và thẻ I/O bên ngoài
- Kiểu modul ghép nối: gồm nhiều mô đun riêng cho bộ nguồn, CPU,

cổng vào/ra.... được lắp trên thanh ray. Kiểu này có thể sử dụng cho
các thiết bị lập trình ở mọi kích cỡ.


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.5. Phân loại PLC
❖ Theo phạm vi số lượng I/O:
PLC

Micro PLC

PLC Nhỏ

PLC trung bình

PLC cỡ lớn

PLC siêu lớn

Đặc
tính

Up to 32I/O
VXL 8bit
Memory 1Kb
Thay thế rơ le
I/O digital
Timers, counter
Bộ lập trình cầm
tay

128 I/O
VXL 8 bit
Memory 2K
Lập trình LAD, SL
Timer, counter,
realtime

1024 I/O
VXL 8 bit
Thay thế rơ le
Tín hiệu analog,
Bộ nhớ 4-8K
Timer, counter,
realtime
Cổng RS 232,
network
Lập trình máy
tính

2048 I/O
VXL 8 hoặc 16
bit
Thay thế rơ le
Tín hiệu
analog,
Bộ nhớ 1232K
Điều khiển
PID
Cổng RS 232,
network
Lập trình máy
tính

8192 I/O
VXL 16 hoặc
32K bit
Memory 64K
up to 1M
Xử lý các
thuật toán,
bảng mã


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.6. Hệ thống điều khiển công nghiệp (ICS)
ICS là một lớp rộng lớn các mạng và hệ thống chỉ huy, kiểm soát được sử
dụng để hỗ trợ tất cả các loại quy trình công nghiệp

➢ Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA),
➢ Hệ thống điều khiển phân tán (DCS),
➢ Hệ thống điều khiển quá trình (PCS),

➢ Hệ thống kiểm sốt an tồn (SIS)
➢ Hệ điều khiển khả lập trình (PLC).


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.6. Hệ thống điều khiển công nghiệp (ICS)


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.6. Hệ thống điều khiển công nghiệp (ICS)
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)


2. Logic cứng và sự phát triển PLC
2.6. Hệ thống điều khiển công nghiệp (ICS)
DSI (Distributed Control System)