Giáo trình PLC (Nghề: Sửa chữa thiết bị tự động hóa - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí (năm 2020)

Giáo trình PLC cung cấp cho người đọc những kiến thức như: Giới thiệu chung về PLC; Cấu trúc của PLC; Lập trình PLC; Ứng dụng của PLC điều khiển hệ thống. Mời các bạn cùng tham khảo!

Trang 1

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ

GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: PLC NGHỀ: SỬA CHỮA THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HÓA TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

(Ban hành kèm theo Quyết định số: 198/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 03 năm 2020

của Trường Cao Đẳng Dầu Khí)

Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2020

(Lưu hành nội bộ)

Trang 3

LỜI NÓI ĐẦU

Giáo trình PLC là một trong những tài liệu phục vụ việc giảng dạy cho sinh viên hệ cao

đẳng nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH) của Trường Cao đẳng Nghề Dầu khí

Để tiếp thu được nội dung, kiến thức trình bày trong giáo trình học sinh, sinh viên cần

trang bị những kiến thức lý thuyết về PLC, kỹ thuật số và một số vấn đề liên quan Giáo trình hệ thống PLC gồm 4 bài, có những bài thực hành để củng cố lại kiến thức lý

thuyết, kỹ năng viết chương trình, sửa lỗi, nhận biết và kết nối được thiết bị ngoại vi với

PLC

Nội dung của giáo trình gồm 04 bài:

Bài 1: Giới thiệu chung về PLC

Bài 2: Cấu trúc của PLC

Bài 3: Lập trình PLC

Bài 4: Ứng dụng của PLC điều khiển hệ thống

Tác giả chân thành gửi lời cám ơn đến các đồng nghiệp bộ môn Tự Động Hóa đã giúp tác giả hoàn thiện giáo trình này

Tuy đã nỗ lực nhiều, nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi sai sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp để lần ban hành tiếp theo được hoàn thiện hơn

Bà Rịa, Vũng Tàu, tháng 03 năm 2020

Tham gia biên soạn

1 Chủ biên: ThS Bùi Minh Thảo

2 ThS Nguyễn Thái Bảo

3 ThS Ngô Trí Tùng

Trang 4

MỤC LỤC

TRANG

BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC 15

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 15

1.2 CÁC HÃNG VÀ HỌ PLC 17

1.3 ỨNG DỤNG PLC 19

BÀI 2: CẤU TRÚC CỦA PLC 21

2.1 SƠ ĐỒ KHỐI CẤU TRÚC CỦA PLC 22

2.2 MÔ-ĐUN CPU 25

2.3 MÔ-ĐUN INTERFACE MÔ-ĐUN (IM) 26

2.4 MÔ-ĐUN TÍN HIỆU SIGNAL MÔ-ĐUNS (SM) 27

2.5 MÔ-ĐUN CHỨC NĂNG: FUNCTION MÔ-ĐUN (FM) 28

2.6 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG MẠNG PLC 29

3.1 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM VÀ KHAI BÁO PHẦN CỨNG 27 3.2 BÀI TẬP ÁP DỤNG 36

BÀI 3: LẬP TRÌNH PLC

3.1 CÁC KHÁI NIỆM 35

3.2 CÁC TẬP LỆNH VỀ BIT LOGIC: 36

3.3 CÁC TẬP LỆNH VỀ TIME: 42

3.4 CÁC TẬP LỆNH VỀ COUNTER: 45

3.5 CÁC TẬP LỆNH SỐ HỌC: 50

BÀI 4: ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 54

4.1 ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG 55

4.2 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG KHÍ NÉN 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

Trang 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

TRANG

Hình 1.1 PLC Logo 17

Hình 1.2 PLC S7-200 18

Hình 1.3 PLC S7-1200 18

Hình 1.4 PLC S7-300 19

Hình 1.5 PLC S7-400 19

Hình 2.1 Sơ đồ khối cấu trúc PLC 22

Hình 2.2 Kết nối các module mở rộng cho PLC 23

Hình 2.3 Bảng định địa chỉ mặc định của PLC 24

Hình 2.4 Bố trí trên bề mặc CPU 26

Hình 2.5 Mô-đun IM 27

Hình 2.6 Mô hình kết nối mạng LAN PLC 29

Hình 3.1 Mở phần mềm 27

Hình 3.2 Chọn đường dẫn lưu 1 project 28

Hình 3.3 Chọn folder lưu 1 project 28

Hình 3.4 Tạo1 project mới 29

Hình 3.5 Insert 1 trạm loại PLC S7-300 30

Hình 3.6 Bước 1 tạo phần cứng 30

Hình 3.7 Bước 2 tạo phần cứng 30

Hình 3.8 Bước 3 tạo phần cứng các trạm 31

Hình 3.9 Phần cứng trạm 1 32

Hình 3.13 Thông số HMI 1 34

Hình 3.14 Thiết lập địa chỉ màn hinh HMI 1 34

Hình 3.15 Giao diện màn hinh HMI 1 34

Hình 3.16 Thông số HMI 2 35

Hình 3.17 Thiết lập địa chỉ màn hinh HMI 2 35

Hình 3.18 Sơ đồ tổng thể mạng LAN PLC, màn hình HMI 35

Hình 4.1 Lệnh thường đóng và thường mở 36

Hình 4.2 Ngõ ra output 37

Hình 4.3 37

Trang 6

Hình 4.4 Lệnh NOT 37

Hình 4.5 Cấu trúc lệnh NOT 37

Hình 4.6 Lệnh Set 37

Hình 4.7 Lệnh Reset 38

Hình 4.8 Cấu trúc lệnh Set và Reset 38

Hình 4.9 Khối Set/Reset 38

Hình 4.10 Lệnh Set/Reset 38

Hình 4.11 Lệnh cạnh lên và xuống 39

Hình 4.12 Ngỏ ra cạnh lên và xuống 39

Hình 4.13 Cấu trúc lệnh dùng cạnh xuống 39

Hình 4.14 Sơ đồ kết nối thiết bị ngoại vi với PLC 40

Hình 4.15 Cách đặt symbols 40

Hình 4.16 Kết nối ngoại vi với PLC 40

Hình 4.17 Cách viết chương trình PLC 41

Hình 4.18 Lệnh NEG 41

Hình 4.19 Cấu trúc lệnh NEG 41

Hình 4.20 Lệnh POS 41

Hình 4.21 Cấu trúc lệnh POS 42

Hình 4.22 Ký hiệu timer S_PULSE 42

Hình 4.23 Giản đồ xung timer S_PULSE 42

Hình 4.24 Sơ đồ tổng thể mạng LAN PLC, màn hình HMI 43

Hình 4.25 Giản đồ xung timer S_PEXT 43

Hình 4.26 Ký hiệu timer S_ODT 43

Hình 4.27 Giản đồ xung timer S_ODT 44

Hình 4.28 Ký hiệu timer S_ODTS 44

Hình 4.29 Giản đồ xung timer S_ODTS 45

Hình 4.30 Ký hiệu timer S_OFFDT 45

Hình 4.31 Giản đồ xung timer S_OFDT 45

Hình 4.32 Ký hiệu lệnh counter UP 46

Hình 4.33 Ký hiệu lệnh counter DOWN 46

Hình 4.34 Ký hiệu lệnh counter UP_DOWN 47

Hình 4.35 Ký hiệu lệnh so sánh bằng 2 số Integer 47

Hình 4.36 Ký hiệu lệnh so sánh khác nhau 2 số Integer 47

Hình 4.37 Ký hiệu lệnh so sánh 2 số lớn hơn Integer 48

Hình 4.38 Ký hiệu lệnh so sánh 2 số nhỏ hơn Integer 48

Hình 4.39 Ký hiệu lệnh so sánh 2 số lớn hơn hoặc bằng Integer 48

Hình 4.40 Ký hiệu lệnh so sánh 2 số nhỏ hơn hoặc bằng Integer 49

Trang 7

Hình 4.41 Network 1 49

Hình 4.42 Network 2 49

Hình 4.43 Ký hiệu lệnh số học 50

Hình 4.44 Thông số lệnh cộng số học 50

Hình 4.45 Ví dụ về chức năng lệnh cộng số học 51

Hình 4.46 Thông số lệnh trừ số học 51

Hình 4.47 Ví dụ về chức năng của lệnh SUB_I 51

Hình 4.48 Thông số lệnh nhân số học 52

Hình 4.49 Ví dụ về chức năng của lệnh MUL_I 52

Hình 4.50 Thông số lệnh chia số học lấy số nguyên 52

Hình 4.51 Chức năng lệnh DIV_I 53

Hình 4.52 Thông số lệnh chia số học lấy số dư 53

Hình 5.1 Mô hình đồ họa mô phỏng hệ thống điều khiển đèn giao thông 55

Hình 5.2 Xy lanh tác động kép 57

Hình 5.3 Cơ cấu chấp hành chuyển động tịnh tiến 57

Hình 5.4 Cơ cấu chấp hành chuyển động quay 58

Hình 5.5 Van điện từ 3/2 không duy trì 58

Hình 5.6 Van điện từ 5/2 không duy trì 58

Hình 5.7 Van điện từ 3/2 duy trì 58

Hình 5.8 Van điện từ 5/2 duy trì 58

Hình 5.9 Relay 59

Hình 5.10 Mô hình hệ thống in nhãn bán tự động 59

Hình 5.11 Sơ đồ hành trình bước 60

Hình 5.12 Sơ đồ mạch khí nén 60

Hình 5.13 Sơ đồ mạch điện 60

Trang 8

DANH MỤC CÁC BẢNG

TRANG

Bảng 4.1 Bảng trạng thái khối Set/Reset 39

Bảng 5.1 Định địa chỉ các ngõ vào ra bài điều khiển đèn giao thông 56

Bảng 5.2 Bảng thang điểm chấm bài đèn giao thông 56

Bảng 5.3 Định địa chỉ các ngõ vào ra bài in nhãn chi tiết bán tự động 60

Bảng 5.4 Bảng vật tư thiết bị bài khoan lỗ chi tiết bán tự động 62

Trang 9

GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN PLC

1 Tên mô đun: PLC

2 Mã mô đun: TĐH19MĐ15

3 Thời gian thực hiện mô đun: 120 giờ; (Lý thuyết: 30 giờ; Thực hành: 90 giờ)

Số tín chỉ: 5

3.1 Vị trí: Mô đun được bố trí sau khi sinh viên học xong các môn học kỹ thuật số, điện

tử cơ bản, khí cụ điện, hệ thống điều khiển thủy lực - khí nén

3.2 tính chất: Mô đun này trang bị những kiến thức cơ bản về cấu trúc và ứng dụng

của PLC, đồng thời trang bị kỹ năng lập trình cho những ứng dụng cụ thể

3.3 Ý nghĩa và vai trò của mô đun: đây là môn cơ sở ngành

4 Mục tiêu mô đun:

B1 Kết nối được thiết bị ngoại vi với PLC;

B2 Thiết lập được phần cứng của PLC;

B3 Viết được chương trình điều khiển dùng PLC;

B4 Sử dụng được các phần mềm liên quan đến PLC: phần mềm lập trình, mô phỏng…

4.3 Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

C1 Trung thực trong kiểm tra, thi và nghiêm túc trong học tập;

C2 Chủ động, sáng tạo, làm việc độc lập và làm việc theo nhóm; đảm bảo an toàn trong quá trình thực hiện công việc;

C3 Vệ sinh, giữ gìn và bảo quản thiết bị

5 Nội dung mô đun:

5.1 Chương trình khung

Trang 10

Mã

MH/MĐ/HP Tên môn học, mô đun

Số tín chỉ

Thời gian học tập (giờ)

Tổng

số

Trong đó

Lý thuyết

Thực hành/

TA19MH02 Tiếng Anh 6 120 42 72 6

II Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề 76 1755 613 1069 43 30 II.1 Môn học, mô đun cơ sở 16 300 152 132 12 4

ATMT19MH01 An toàn vệ sinh lao động 2 30 26 2 2 TĐH19MH01 An toàn Tự động hóa 2 45 14 29 1 1 KTĐ19MĐ05 Điện kỹ thuật 1 3 60 28 29 2 1 TĐH19MĐ02 Điện tử cơ bản 3 60 28 29 2 1 KTĐ19MĐ13 Khí cụ điện 3 45 28 14 3

KTĐ19MĐ08 Đo lường điện 3 60 28 29 2 1

II.2 Môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề 60 1455 461 937 31 26

TĐH19MĐ04 Kỹ thuật số 3 60 28 29 2 1 TĐH19MH05 Thiết bị đo lường 5 90 56 29 4 1 TĐH19MH06 Bản vẽ thiết bị đo lường 3 45 42 0 3 TĐH19MĐ07 Hiệu chuẩn thiết bị đo lường 5 120 28 87 2 3 TĐH19MĐ08 Lắp đặt hệ thống TĐH 1 4 90 28 58 2 2 TĐH19MĐ09 Lắp đặt hệ thống TĐH 2 5 120 28 87 2 3 TĐH19MĐ10 Cơ sở điều khiển quá trình 3 60 28 29 2 1 TĐH19MĐ12 Đấu nối dây 2 45 14 29 1 1 TĐH19MĐ13 Hệ thống điều khiển thủy lực - khí nén 4 90 28 58 2 2

Trang 11

Mã

MH/MĐ/HP Tên môn học, mô đun

Số tín chỉ

Thời gian học tập (giờ)

Tổng

số

Trong đó

Lý thuyết

Thực hành/

LT TH

TĐH19MĐ17 Hệ thống điều khiển phân tán (DCS) 3 60 28 29 2 1 TĐH19MĐ18 Điều khiển quá trình nâng cao 4 90 28 58 2 2 TĐH19MĐ19 Kiểm tra, chạy thử và xử lý lỗi vòng điều khiển 2 45 14 29 1 1 TĐH19MH20 Thiết bị phân tích và theo dõi 4 60 42 14 4

TĐH19MH21 Khóa luận tốt nghiệp 3 135 27 105 3 TĐH19MH22 Thực tập sản xuất 5 225 14 209 2

5.2 Chương trình Mô đun

Số

TT Nội dung tổng quát

Thời gian (giờ)

Tổng

số thuyết Lý

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập

Kiểm tra

LT TH

4 Bài 4: Ứng dụng PLC điều khiển hệ

6 Điều kiện thực hiện mô đun

6.1 Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học tích hợp PLC

6.2 Phòng học lý thuyết: đáp ứng phòng học chuẩn

6.3 Phòng thực hành: Có mô hình mô phỏng hệ thống PLC

Trang 12

6.4 Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu, bảng, phấn, bút viết bảng/phấn

trắng và màu, giẻ lau, kìm tuốt dây, đồng hồ VOM, bộ thực hành PLC và các thiết bị

ngoại vi, các loại dây kết nối PLC với các thiết bị ngoại

6.5 Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo trình, giáo án, tài liệu liên quan đến PLC, phiếu đánh giá thực hành, phiếu học tập (nếu có), phần mềm lập trình PLC, phần mềm

mô phỏng PLC, phần mềm mô phỏng khí nén thủy lực

7 Nội dung và phương pháp đánh giá

7.1 Nội dung:

- Kiến thức: Bài 1, bài 2, bài 3 và bài 4

- Kỹ năng: bài 3 và bài 4

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm:

+ Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận trong công việc;

+ Tuân thủ nghiêm túc các quy định an toàn điện khi sử dụng các linh kiện điện tử

7.2.2 Kiểm tra định kỳ:

Số lượng bài: 05, trong đó 02 bài lý thuyết và 03 bài thực hành

- Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực hiện theo theo

số giờ kiểm tra được quy định trong chương trình môn học ở mục III có thể bằng hình thức kiểm tra viết từ 45 đến 60 phút, chấm điểm bài tập lớn, tiểu luận, làm bài thực hành, thực tập Giáo viên biên soạn đề kiểm tra lý thuyết kèm đáp án và đề kiểm tra thực hành kèm biểu mẫu đánh giá thực hành theo đúng biểu mẫu qui định, trong đó:

Stt Bài kiểm tra Hình thức kiểm

tra Nội dung kiến thức Chuẩn đánh giá đầu ra Thời gian

Trang 13

1 Bài kiểm tra

số 1 Lý thuyết bài 1, bài 2 A1, A2 45 ÷ 60phút

2 Bài kiểm tra

số 2 Thực hành bài 2 A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4, C1,

C2

45 ÷ 60phút

3 Bài kiểm tra

số 3 Thực hành bài 3 A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4, C1,

C2

45 ÷ 60phút

4 Bài kiểm tra

số 4 Lý thuyết bài 3 và bài 4 A1, A2, A3, B3, B4, C1, C2 45 ÷ 60phút

5 Bài kiểm tra

số 5 Thực hành bài 4 A1, A2, A3, B3, B4, C1, C2 45 ÷ 60phút

Thi kết thúc môn học: lý thuyết và thực hành

- Hình thức thi: trắc nghiệm và thực hành

- Thời gian thi: trắc nghiệm 45÷60 phút, thực hành 60÷120 phút

- Đáp ứng chuẩn đầu ra: A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4, C1, C2, C3

8 Hướng dẫn thực hiện mô đun

8.1 Phạm vi áp dụng chương trình: Chương trình mô đun này được áp dụng cho nghề

sửa chữa thiết bị tự động hóa, hệ Cao đẳng

8.2 phương pháp giảng dạy mô đun đào tạo

8.2.1 Đối với giảng viên/giáo viên

- Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết hoặc tích hợp hoặc thực hành phù hợp với bài học Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy

- Tổ chức giảng dạy: (mô tả chia ca, nhóm )

- Thiết kế các phiếu học tập, phiếu thực hành

8.2.2 Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:

- Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu )

- Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết Nếu người học vắng >30% số tiết lý thuyết phải học lại môn học mới được tham dự kì thi lần sau

- Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân Một nhóm gồm 8-10 người học sẽ được cung cấp

Trang 14

chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển

và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm

- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ

- Tham dự thi kết thúc môn học

- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học

9 Tài liệu tham khảo:

- Tài liệu tiếng Việt:

[1] Thiết kế và lập trình PLC,Trần Thế San - Nguyễn Ngọc Phương, Trường Đại Học

Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2016

[2] Điều Khiển Logic Lập trình, Tăng Văn Mùi – Nguyễn Tiến Dũng, Trường Đại Học

Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2016

- Tài liệu nước ngoài:

[4] Hãng Siemens SIMATIIC’s Manual

[5] http://WWW.ad.Siemens.de

Trang 15

Bài 1: Giới thiệu chung về PLC Trang 15

BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC

GIỚI THIỆU BÀI 1

- Giới thiệu chung về PLC

- Về kỹ năng:

+ Lắp ráp được các mạch logic tổ hợp theo sơ đồ cho sẵn;

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

+ Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận trong công việc;

+ Tuân thủ nghiêm túc các quy định an toàn điện khi sử dụng các linh kiện điện tử

và làm việc với các nguồn điện 5V và 12V-24V

PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1

- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập bài1 (cá nhân hoặc nhóm)

- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài 1 theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định

ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học thực hành điện – điện tử

- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mô đun học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan, các loại trang thiết bị bảo

hộ cá nhân: giày cách điện

- Các điều kiện khác: không có

KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1

Nội dung:

Trang 16

- Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

Phương pháp:

- Điểm kiểm tra thường xuyên: không có

- Kiểm tra định kỳ lý thuyết/thực hành: không có

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Trong các hệ thống sản xuất, trong các thiết bị tự động và bán tự động, hệ thống điều khiển đóng vai trò điều phối toàn bộ các hoạt động của máy móc thiết bị Các hệ thống máy móc và thiết bị sản xuất thường rất phức tạp, có rất nhiều đại lượng vật lý phải điều khiển để có thể hoạt động đồng bộ hoặc theo một trình tự công nghệ nhất định nhằm tạo

ra sản phẩm mong muốn Từng đại lượng vật lý đơn lẻ có thể được điều khiển bằng một mạch điều khiển cơ sở dạng tương tự hay gián đoạn Điều khiển nhiều đại lượng vật lý đồng thời chúng ta không thể dùng các mạch điều khiển tương tự mà phải sử dụng hệ thống điều khiển logic Trước đây các hệ thống điều khiển logic được sự dụng là hệ thống logic rơ le Nhờ sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử, các thiết bị điều khiển logic khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller) đã xuất hiện vào năm

1969 thay thế các hệ thống điều khiển rơle Càng ngày PLC càng trở nên hoàn thiện và

đa năng Các PLC ngày nay không những có khả năng thay thể hoàn toàn các thiết bị điều khiển logic cổ điển, mà còn có khả năng thay thế các thiêt bị điều khiển tương tự Các PLC được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp

Vào khoảng năm 1968, các nhà sản xuất ô tô đã đưa ra các yêu cầu kỹ thuât đầu tiên cho thiết bị điêù khiển logic khả lập trình Mục đích đầu tiên là thay thế cho các tủ điều khiển cồng kềnh, tiêu thụ nhiều điện năng và thường xuyên phải thay thể các rơ le do hỏng cuộn hút hay gẫy các thanh lò xo tiếp điểm Mục đích thứ hai là tạo ra một thiết bị điều khiển có tính linh hoạt trong việc thay đổi chương trình điều khiển Các yêu cầu kỹ thuật này chính là cơ sở của các máy tính công nghiệp, mà ưu điểm chính của nó là sự lập

Trang 17

trình dễ dàng bởi các kỹ thuật viên và các kỹ sư sản xuất Với thiết bị điều khiển khả lập trình, người ta có thể giảm thời gian dừng trong sản xuất, mở rộng khả năng hoàn thiện

hệ thống sản xuất và thích ứng với sự thay đổi trong sản xuất Một số nhà sản xuất thiết

bị điều khiển trên cơ sở máy tính đã sản xuất ra các thiết bị điều khiển khả lập trình còn gọi là PLC

Những PLC đầu tiên được ứng dụng trong công nghiệp ô tô vào năm 1969 đã đem lại

sự ưu việt hơn hẳn các hệ thống điều khiển trên cơ sở rơ le Các thiết bị này được lập trình dễ dàng, không chiếm nhiều không gian trong các xưởng sản xuất và có độ tin cậy cao hơn các hệ thống rơ le Các ứng dụng của PLC đã nhanh chóng rộng mở ra tất cả các ngành công nghiệp sản xuất khác

1.2 CÁC HÃNG VÀ HỌ PLC

Định nghĩa: thiết bị điều khiển logic khả trình PLC (Programable Logic Control) là loại

thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay thế cho việc phải thực hiện thuật toán đó bằng mạch số

Ưu điểm:

- Nhỏ gọn

- Dễ thay đổi thuật toán điều khiển

- Dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (Các thiết bị ngoại vi, PLC khác, máy tính…)

Giới thiệu các loại PLC Siemens:

Logo: dòng sản phẩm sơ cấp, ứng dụng cho các hệ thống nhỏ

Hình 1.1 PLC Logo

S7-200: dòng sản phẩm trung cấp, ứng dụng cho các hệ thống trung bình với

lượng I/O vừa phải

Trang 18

Trang 19

- Điều khiển bơm

- Dây chuyền xử lý hoá học

- Công nghệ sản xuất giấy

- Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh

- Sản xuất xi măng

- Công nghệ chế biến thực phẩm

- Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn

Trang 20

- Dây chuyền lắp giáp Tivi

- Điều khiển hệ thống đèn giao thông

- Quản lý tự động bãi đậu xe

- Hệ thống báo động

- Dây chuyền may công nghiệp

- Điều khiển thang máy

- Dây chuyền sản xuất xe ôtô

- Sản xuất vi mạch

- Kiểm tra quá trình sản xuất

 TÓM TẮT NỘI DUNG BÀI 1:

1.1 Giới thiệu chung về PLC

1.2 Ứng dụng PLC

 CÂU HỎI CỦNG CỐ BÀI 1:

Câu 1: PLC là viết tắt của…

a Program Library Control

b Power Level Controller

c Programmable Logic Controller

d Powerline Communication

Câu 2: Thiết bị giao tiếp download chương trình giữa PLC S7-300 với máy tính là…

a MPI

b PPI

c HMI

d PCI Câu 3: Cổng truyền thông trên PLC

thường theo chuẩn…

a RS232

b RS485

c RS422

d Các phương án còn lại đều sai

Câu 4: Trong các thành phần sau: bộ xử

lý trung tâm (1), bộ nhớ (2), đầu vào/ra (3), nguồn (4), cổng giao tiếp (5), màn hình HMI (6), thẻ nhớ (7) Những thành phần thuộc cấu trúc PLC là…

a 1,2,3,4,5

b 1,3,4,5,6

c 1,4,5,6,7

d 1,3,4,5,7

Trang 21

Bài 2: Cấu trúc PLC Trang 21

BÀI 2: CẤU TRÚC CỦA PLC

GIỚI THIỆU BÀI 2:

- Sơ đồ khối của PLC: Giải thích nhiệm vụ và chức năng từ khối

- Thiết lập phần cứng của PLC

- Kết nối PLC với các thiết bị ngoại vi

MỤC TIÊU CỦA BÀI 2 LÀ:

- Trình bày được cấu trúc, nguyên tắc hoạt động của PLC

- Định được địa chỉ các ngõ vào ra của PLC S7-200

- Kết nối được thiết bị ngoại vi với PLC

- Rèn luyện đức tính tích cực, chủ động và sáng tạo

- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài 1 theo cá nhân hoặc nhóm

và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan, các loại trang thiết bị bảo

hộ cá nhân: giày cách điện, gang tay cách điện

Nội dung:

- Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

Trang 22

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập

2.1 SƠ ĐỒ KHỐI CẤU TRÚC CỦA PLC

Hình 2.1 Sơ đồ khối cấu trúc PLC PLC S7-300 cấu trúc dạng mô-đun gồm các thành phần sau:

- Mô-đun CPU

- Mô-đun tín hiệu Signal Mô-đuns (SM)

- Mô-đun chức năng Function Mô-đun (FM)

- Mô-đun truyền thông Communication processor (CP)

- Mô-đun nguồn (PS307) cấp nguồn 24VDC cho các mô-đun khác, dòng 2A, 5A, 10A

- Mô-đun ghép nối IM: IM360, IM361, IM365

Trang 23

Các mô-đun được gắn trên thanh rây (rack) tối đa 8 mô-đun SM/FM/CP ở bên phải CPU Mỗi mô-đun được gán một số slot tính từ trái sang phải, mô-đun nguồn là slot 1, mô-đun CPU slot 2, mô-đun kế mang số 4…

Hình 2.2 Kết nối các module mở rộng cho PLC Đối với CPU 315-2DP, 316-2DP, 318-2 có thể gán địa chỉ tùy ý cho các mô-đun:

Trang 24

Hình 2.3 Bảng định địa chỉ mặc định của PLC Cách định địa chỉ cho PLC S7-300

- Định địa chỉ ngõ vào số: Ix.y (x là byte, y là bit)

Ví dụ: Định địa chỉ cho mô-đun DI 16xDC24V rack0 slot 5: I4.0 đến I4.7, I5.0 đến I5.7 hay IB4 và IB5

- Định địa chỉ ngõ ra số: Qx.y (x là byte, y là bit)

Ví dụ: Định địa chỉ cho mô-đun DO 16xDC24V rack0 slot 6: Q8.0 đến Q8.7, Q9.0 đến Q9.7 hay QB8 và QB9

- Định địa chỉ ngõ vào tương tự: PIWx1-PIWx2 (x1, x2 là 2 byte liên tiếp)

Ví dụ: Định địa chỉ cho mô-đun AI 4x12bit rack0 slot 4:

+ Ngõ vào 1: PIW256-PIW257

- Định địa chỉ ngõ ra tương tự: PQWx1-PQWx2 (x1, x2 là 2 byte liên tiếp)

Ví dụ: Định địa chỉ cho mô-đun AO 4x12bit rack0 slot 5:

Trang 25

- Mô-đun SM332 AO4 có 4 ngõ ra analog gắn ở slot 5 rack 1 có địa chỉ PQW400, PQW402, PQW404, PQW406, ngõ ra số có ký hiệu là Q còn ngõ vào analog ký hiệu là PIW

2.2 MÔ-ĐUN CPU

CPU các loại khác nhau: 312IFM, 312C, 313, 313C, 314, 314IFM, 314C, 315, 315-2

DP, 316-2 DP, 318-2

- Loại 312IFM, 314IFM không có thẻ nhớ

- Loại 312IFM, 313 không có pin nuôi

- Loại 315-2DP, 316-2DP, 318-2 có cổng truyền thông DP

Trang 26

Hình 2.4 Bố trí trên bề mặc CPU

- Cổng truyền thông MPI (MultiPoint Interface) có thể nối : máy tính lập trình, màn hình OP (Operator panel) Các PLC có cổng MPI (S7-200, S7-300, S7-400), vận tốc truyền đến 187.5kbps (12Mbps với CPU 318-2)

- Cổng Profibus –DP nối các thiết bị trên theo mạng Profibus với vận tốc truyền lên đến 12Mbps

2.3 MÔ-ĐUN INTERFACE MÔ-ĐUN (IM)

Mô-đun IM360 gắn ở rack 0 kế CPU dùng để ghép nối với mô-đun IM361 đặt ở các rack 1, 2, 3 giúp kết nối các mô-đun mở rộng với CPU khi số mô-đun lớn hơn 8

Trang 27

Hình 2.5 Mô-đun IM

2.4 MÔ-ĐUN TÍN HIỆU SIGNAL MÔ-ĐUNS (SM)

- Mô-đun vào số có các loại sau:

Trang 28

o SM 322; DO 8 _ 230 VAC/5A Relay,1*8 nhóm

- Mô-đun vào/ ra số

o SM 323; DI 16/DO 16 _ 24 VDC/0.5 A

o SM 323; DI 8/DO 8 _ 24 VDC/0.5 A

- Mô-đun vào tương tự:

o SM331 AI 2*12: 2 kênh vào vi sai, độ phân giải 12 bit

o SM331, AI 8*12 bit: 8 kênh vi sai chia làm 2 nhóm, độ phân giải 12 bit

o SM331, AI 8*16 bit: 8 kênh vi sai chia làm 2 nhóm , độ phân giải 16 bit

- Mô-đun SM 321: DI 16 _ 24 VDC rack 0, slot 5

- Mô-đun SM 322; DO 32_ 120 VAC/1.0 A, rack 0, slot 6

- Mô-đun SM331 AI 2*12, rack 0, slot 7

- SM332 AO 2*12 bit , rack 0, slot 8

Xác định địa chỉ các ngõ vào/ra của các mô-đun

Trang 29

2.6 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG MẠNG PLC

Mô hình hệ thống các trạm PLC kết nối qua mạng LAN

Hình 2.1 Mô hình kết nối mạng LAN PLC

 TÓM TẮT NỘI DUNG BÀI 2:

2.1 Sơ đồ khối của PLC

2.2 Thiết lập phần cứng của PLC

2.3 Kết nối PLC với thiết bị ngoại vi

 CÂU HỎI CỦNG CỐ BÀI 2:

Câu 1: Module IM (interface module) trên

PLC S7-300 là

a Loại module chuyên dụng được sử

dụng để ghép nối một nhóm các

module mở rộng lại thành một khối

và được quản lý chung bởi một

CPU

b Có chức năng điều khiển riêng, ví

dụ như điều khiển động cơ bước,

modul điều khiển động cơ servo,

modul PID, modul điều khiển vòng

c Toàn bộ chương trình điều khiển nằm trong một khối trong bộ nhớ

và hình cấu trúc phụ hợp với những bài toán điều khiển nhỏ

d Chương trình được chia thành những phần nhỏ với từng nhiệm

Trang 30

c Module phục vụ truyền thông trong

mạng giữa các PLC với nhau hoặc

giữa PLC với máy tính

d Module nguồn

vụ riêng và các phần này nằm trong các khối khác nhau

Câu 3: Mô-đun tín hiệu ngõ vào/ra của

Trang 31

MỤC TIÊU CỦA BÀI 3 LÀ:

- Thiết lập được các thông số, cổng kết nối của PLC trên phần mềm

- Lập trình và download được chương trình đến PLC

- Rèn luyện đức tính tích cực, chủ động và sáng tạo

- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài 1 theo cá nhân hoặc nhóm

và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan, các loại trang thiết bị bảo

hộ cá nhân: giày cách điện, gang tay cách điện

Nội dung:

- Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

Trang 32

3.1 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM VÀ KHAI BÁO PHẦN CỨNG

- Mở phần mềm

Hình 3.1 Mở phần mềm

- Chọn đường dẫn lưu project

Trang 33

Bài 3: Phần mềm lập trình PLC Trang 28

Hình 3.2 Chọn đường dẫn lưu 1 project

Hình 3.3 Chọn folder lưu 1 project

- Chọn New, đặt tên cho bài mới

Trang 34

Hình 3.4 Tạo1 project mới

- Click phải chuột vào tên bài theo hướng dẫn

Trang 36

Cấu hình chi tiết của hệ thống các trạm PLC

Hình 3.8 Bước 3 tạo phần cứng các trạm

Trạm 1:

Định dạng
Số trang	72
Dung lượng	1,94 MB

Tiêu đề	Giáo trình PLC (Nghề: Sửa chữa thiết bị tự động hóa - Trình độ: Cao đẳng)
Tác giả	ThS. Bùi Minh Thảo, ThS. Nguyễn Thái Bảo, ThS. Ngô Trí Tùng
Trường học	Trường Cao Đẳng Dầu Khí
Chuyên ngành	Sửa chữa thiết bị tự động hóa
Thể loại	giáo trình
Năm xuất bản	2020
Thành phố	Bà Rịa - Vũng Tàu