Giáo trình plc nâng cao (nghề điện công nghiệp) trường cđ cộng đồng lào cai

Project cần được trình bày một cách đơn giản nhất cho người dùng dễ dàng kiểm soát và điều khiển hệ thống.. Để xây dựng một project, điều cơ bản là khởi tạo một khung làm việc với bao gồ

Trang 1

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI

TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI

GIÁO TRÌNH NỘI BỘ

MÔ ĐUN: PLC NÂNG CAO NGHỀ ĐÀO TẠO: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP (Áp dụng cho trình độ: Cao đẳng)

LƯU HÀNH NỘI BỘ NĂM 2017

Trang 2

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình PLC nâng cao này được biên soạn theo Mô đun 23 của nghề Điện công nghiệp thuộc khung chương trình nội bộ ban hành năm 2017 Nhằm phục vụ cho giảng dạy của giáo viên và học tập của sinh viên Cao đẳng trường Cao đẳng Lào Cai Nội dung giáo trình gồm 9 bài:

Bài 1: Điều khiển các động cơ khởi động và dừng theo trình tự

Bài 2: Điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha quay hai chiều có hãm trước lúc đảo chiều

Bài 3: Điều khiển đèn giao thông

Bài 4: Đếm sản phẩm

Bài 5: Điều khiển máy trộn

Bài 6: Điều khiển nhiệt độ

Bài 7: Điều khiển thang máy

Bài 8: Màn hình cảm biến

Bài 9: Kết nối PLC với màn hình cảm biến

Trong quá trình biên soạn không tránh khỏi được những thiếu sót Rất mong nhận được các ý kiến đóng góp phản hổi quý báu của bạn đọc để giúp chỉnh sửa giáo trình hoàn thiện hơn Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ: khoa Điện – Điện tử, trường Cao đẳng Lào Cai hoặc gửi thư điện tử tại hòm thư:

khoadiencdnlc@gmail.com Xin chân thành cảm ơn!

Trang 3

MỤC LỤC

MỤC LỤC 3

1 CÁC LỆNH CỦA PLC S7-300 ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG CHƯƠNG TRÌNH 6

1.1 Khai báo các thông số phần cứng 6

1.2 Hướng dẫn download và upload trên Step 7 Manager 15

1.3 Các tập lệnh cơ bản của PLC S7-300 16

1.4 Lập trình với bộ định thì Timer 23

1.5 Xác định quy trình làm việc của phụ tải 30

1.6 Các lệnh của PLC S7-300 được sử dụng trong chương trình 31

2 VIẾT CHƯƠNG TRÌNH MẠCH ĐIỀU KHIỂN 33

3 LẮP ĐẶT VÀ NỐI DÂY CHO PLC S7-300 NẠP CHƯƠNG TRÌNH VÀ VẬN HÀNH THỬ 36

3.1 Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300 Nạp chương trình và vận hành thử 36

3.2 Sửa chữa mạch điện điều khiển 37

CÂU HỎI ÔN TẬP 40

BÀI 2: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA QUAY HAI CHIỀU CÓ HÃM TRƯỚC LÚC ĐẢO CHIỀU 41

BÀI 3: ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG 49

BÀI 4: ĐẾM SẢN PHẨM 65

Trang 4

BÀI 5: ĐIỀU KHIỂN MÁY TRỘN 79

1.2 Các lệnh của PLC S7 - 300 được sử dụng trong chương trình 80

BÀI 6: ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ 91

BÀI 7: ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 99

Trang 5

BÀI 8: MÀN HÌNH CẢM BIẾN 107

1 CÁCH SỬ DỤNG MÀN HÌNH CẢM BIẾN 107

1.1 Giới thiệu màn hình cảm biến HMI 107

1.2 Tìm hiểu phần mềm wincc flexible 2008 110

2 KẾT NỐI PC VỚI MÀN HÌNH CẢM BIẾN 118

3 LẮP ĐẶT VÀ NỐI DÂY, NẠP CHƯƠNG TRÌNH VÀ VẬN HÀNH THỬ 119

3.1 Lắp đặt và nối dây cho màn hình cảm biến 119

3.2 Nạp chương trình và vận hành thử 121

BÀI 9: KẾT NỐI PLC VỚI MÀN HÌNH CẢM BIẾN 124

1 KẾT NỐI PLC VỚI MÀN HÌNH CẢM BIẾN 124

1.1 Mạng truyền thông MPI 124

1.2 Truyền thông MPI giữa PLC S7 - 300 và màn hình HMI 124

2 VIẾT CHƯƠNG TRÌNH CHO PLC S7-300 125

Trang 6

BÀI 1: ĐIỀU KHIỂN CÁC ĐỘNG CƠ KHỞI ĐỘNG VÀ DỪNG THEO

TRÌNH TỰ

1 CÁC LỆNH CỦA PLC S7-300 ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG CHƯƠNG TRÌNH 1.1 Khai báo các thông số phần cứng

Để thao tác khai báo các thông số phần cứng trong Step 7, nhiệm vụ đầu tiên là khởi tạo một project Project là nơi chứa các thành phần, đối tượng của PLC S7 liên quan tới hệ thống tự động Project cần được trình bày một cách đơn giản nhất cho người dùng

dễ dàng kiểm soát và điều khiển hệ thống Trong một project có thể có một hoặc nhiều PLC S7, mỗi PLC S7 được trình bày như một Station (trạm) đó là nơi chứa thông tin về một CPU, và mỗi CPU chứa một tập tin S7 Program

Để xây dựng một project, điều cơ bản là khởi tạo một khung làm việc với bao gồm các đối tượng làm việc trong đó, hầu hết nội dung sẽ được thể hiện theo từng nhiệm vụ như cấu hình phần cứng, phát triển chương trình, và định nghĩa khai báo làm việc với các Network Nội dung của phần này sẽ giúp người học khởi tạo được project với những thành phần cơ bản liên quan tới hệ thống, với việc cấu hình phần cứng cho hệ thống và tiếp theo là phát triển S7 project

1.1.1 Tạo project sử dụng chế độ New Project Wizard

a Khái niệm cơ bản

Trước khi làm việc với cấu hình phần cứng của hệ thống, người dùng cần phải tạo một project mới Những project được tạo sử dụng chế độ New Project Wizard sẽ bao gồm một S7 – 300/400 Station phụ thuộc vào sự chọn lựa của người dùng Station mới bao gồm thông tin về CPU mà người dùng lựa chọn, một Step 7 program với khối tổ chức chính OB1 và bất kỳ khối tổ chức khác mà người dùng lựa chọn Người dùng hoàn toàn

có thể chọn lựa ngôn ngữ mặc định (ví dụ: LAD, FBD, STL) khi khởi tạo những khối chương trình

b Hướng dẫn thực hiện Những project mới được khởi tạo sẽ nằm ở thư mục mặc định theo đường dẫn: C

→ Program files → Siemens → Step 7 → S7Proj hoặc đường dẫn mặc định do người

dùng chỉ định

Bước 1: Khởi động chương trình SIMATIC Manager và đóng các project khác

đang hoạt động

Bước 2: Nếu cửa sổ New Project Wizard không được tự động gọi thì thực hiện

những thao tác sau: Manu → File → New Project Wizard

Bước 3: Bỏ dấu chọn trên hộp thoại để tắt chức năng gọi Wizard mỗi lần khởi

động SIMATIC Manager (nếu không sử dụng) Chọn Preview để mở cửa sổ quan sát trạng thái của Project trước khi hoàn thành

Trang 7

Hình 1 - 1: Cửa sổ New Project Wizard

Bước 4: Chọn Next để tiếp tục quá trình khởi tạo Project mới

Bước 5: Lựa chọn dòng CPU được sử dụng, người dùng có thể đổi tên CPU hoặc

để mặc định trong CPU name Lựa chọn địa chỉ MPI để người dùng có thể kết nối PG/PC với CPU được khai báo mặc định địa chỉ là 2 Địa chỉ này có thể thay đổi sau tùy theo người dùng project

Hình 1 - 2: Chọn CPU trên cửa sổ New Project Wizard

Bước 6: Chọn Next để tiếp tục quá trình khởi tạo Project

Bước 7: Lựa chọn các khối tổ chức OB khi khởi tạo project Khối tổ chức OB1

phải được đánh dấu để gọi khi khởi tạo lần đầu tiên Lựa chọn ngôn ngữ lập trình LAD, STL hoặc FBD cho các khối tổ chức OB khi người dùng khởi tạo

Trang 8

Hình 1 - 3: Chọn khối tổ chức OB trên cửa sổ New Project Wizard

Bước 8: Chọn Next để tiếp tục quá trình khởi tạo Project mới

Bước 9: Trong bảng hội thoại cuối cùng, người dùng sẽ đặt tên project có thể đặt

tên dài hơn 8 ký tự nhưng cửa sổ hiển thị chỉ được tối đa 8 ký tự Chọn Finish để hoàn

thành quá trình khởi tạo Project hoặc chọn Back để chỉnh sửa nội dung trước đó

Hình 1 - 4: Đặt tên Project trên cửa sổ New Project Wizard

1.1.2 Tạo Project bằng cách sử dụng chế độ New

Một Project STEP 7 sẽ được tự động khởi tạo khi sử dụng chế độ New Project Wizard hoặc người dùng sẽ lựa chọn CPU, mô – đun mở rộng và những phần liên quan

Trang 9

để khai báo nếu sử dụng chế độ New Khi khởi tạo project mới với chế độ này, giúp cho người dùng hiểu hơn về các đối tượng được sử dụng trong project so với sử dụng chế đô New Project Wizard như: mô – đun nguồn, CPU, mô – đun IM, mô – đun chức năng FM,

mô – đun mở rộng I/O, mô – đun analog,…

b Hướng dẫn thực hiện

Cũng tương tự như cách khởi tạo project sử dụng chế độ New Project Wizard thì khi khởi tạo project mới bằng chế độ New, người dùng có khả năng thay đổi đường dẫn, tên và những thông tin liên quan tới Project Trong phần này, chúng ta sẽ tìm hiểu từng

bước để khởi tạo một project mới với chế độ New

Bước 1: Khởi động chương trình SIMATIC Manager và đóng những project đang

hoạt động lại

Bước 2: Từ thanh menu chọn File → New hoặc bấm vào biểu tượng New Project

trên thanh công cụ

Bước 3: Đặt tên cho project mới tại vị trí Name với kiểu là Project

Hình 1 - 5: Cửa sổ New Project

Bước 4: Để chọn lập trình PLC S7 – 300 từ thanh menu chọn Insert → Station →

SIMATIC 300 Station

Trang 10

Hình 1 - 6: Chọn SIMATIC 300 Station

Bước 5: Chọn dấu (+) của thư mục project và sau đó chọn S7 – 300 Station →

Harware để mở công cụ cấu hình phần cứng Nếu Harware Catalog không hiển thị trên màn hình, chọn View → Catalog

Hình 1 - 7: Cửa sổ HW Config

Bước 6: Chọn dấu (+) của SIMATIC 300 để mở giao diện lựa chọn các thành

phần cho bộ điều khiển PLC S7 – 300

Trang 11

Hình 1 - 8: Giao diện lựa chọn các thành phần cho bộ điều khiển PLC S7 – 300

Bước 7: Chọn Rail kéo và thả vào trong cửa sổ cấu hình Vị trí để lắp trên thanh

rail lắp đặt gọi là Slot Và có tổng cộng tối đa 11 Slot trong đó 3 Slot đầu tiên (Slot 1 đến Slot 3) mặc định không thể thay đổi được:

Hình 1 - 9: Cửa sổ cấu hình phần cứng cho PLC

 Slot 1 là nguồn cấp cho CPU hoạt động (PS – Power Supply), nếu người dùng không dùng nguồn do Siemens sản xuất để cung cấp cho CPU và mô – đun mở rộng hoạt động thì không cần khai báo

 Slot 2 là CPU, đây là đối tượng cần phải khai báo để có thể tiếp tục thực hiện quá trình khởi tạo Project hay lập trình hệ thống

 Slot 3 là mô – đun ghép nối IM (Interface mô – đun) nếu trong hệ thống không

sử dụng thì không phải khai báo

 Từ Slot 4 đến Slot 11 thì người dùng có thể sử dụng các mô – đun về truyền thông CP, mô – đun chức năng FM, mô – đun tín hiệu SM,…Và phải khai báo tương ứng với cấu hình phần cứng thực tế ở ngoại vi

Trang 12

Bước 8: Chọn dấu (+) của CPU – 300 để hiển thị những thư mục về các dòng

CPU khác nhau Tìm thư mục CPU trùng với cấu hình phần cứng PLC và click vào dấu (+) để mở thư mục, lựa chọn version thực tế trong phần cứng của hệ thống, kéo và thả vào Slot 2 của rack trong cửa sổ cấu hình

Hình 1 - 10: Chọn CPU cho PLC

Bước 9: Từ menu, chọn Station → Save (hoặc Save compile) để lưu lại cấu hình

hệ thống đã được thiết lập trước đó

Bước 10: Đóng cửa sổ cấu hình phần cứng và quay lại cửa sổ SIMATIC Manager

để bắt đầu làm việc với project mới được khởi tạo

1.1.3 Thêm một Station mới cho một Project

Một hệ thống tự động hóa có thể sử dụng nhiều các bộ điều khiển PLC S7 hoặc các màn hình SIMATIC HMI hay các máy tính công nghiệp để chạy SCADA….và trong phần này sẽ hướng dẫn chèn thêm các Station khác vào

Khi khởi tạo một project, sử dụng chế độ New hay sử dụng chế độ Project Wizard,

để thêm một Station mới vào trong project cần phải chọn lệnh Insert Station của SIMATIC Manager

b Những yếu tố cần thiết

Các đối tượng Station có thể được chèn thêm vào trong một S7 Project bao gồm: SIMATIC 300 hoặc SIMATIC – 400; SIMATIC H – Station để cấu hình cho hệ thống dự phòng; SIMATIC PC – Station để hiển thị đại diện cho một PC hoặc hệ thống lập trình Siemens PG; S5 Station để đại diện cho PLC dòng S5; hoặc Other Station để đại diện cho

hệ thống không phải của Siemens đều được coi là một phần của Step 7 Project

c Hướng dẫn thực hiện

Nếu một vài trạm có yêu cầu giống nhau thì có thể sử dụng chức năng Copy và Paste để giảm công việc và thời gian của người thiết kế hệ thống

Các bước để thực hiện việc thêm một Station mới vào Project:

Trang 13

Bước 1: Chọn SIMATIC Manager, mở Project cần thêm Station mới

Bước 2: Chọn Insert → Station → SIMATIC 300 Station hoặc kiểu Station cần

thêm vào

Bước 3: Cấu hình phần cứng cho Station bình thường giống như đã thực hiện như

cách tạo Project mới bằng công cụ cấu hình phần cứng

Bước 4: Để tiếp tục chèn thêm Station mới thì thao tác lại bước 2 và bước 3 hoặc

sử dụng chức năng Copy và Paste

1.1.4 Sử dụng chức năng giả lập tích hợp Simulation

a Yêu cầu và lý do sử dụng chức năng giả lập

Đối với người thiết kế, lập trình hệ thống tự động hóa thì giai đoạn lập trình chiếm thời gian khá nhiều, cũng như việc kiểm tra hệ thống trước khi chạy máy để tránh xảy ra những sự cố vấn đề liên quan tới hệ thống nếu thao tác sai, hay nhầm lẫn tại một bước nào đó trong hệ thống Và việc sử dụng hệ thống thật, PLC thật sẽ làm tổn thất một chi phí khá lớn nếu sự cố xảy ra Do đó, với việc giả lập các đoạn chương trình nhằm kiểm chứng một phần khả năng chương trình đáp ứng tốt cho hệ thống trước khi sử dụng PLC

và hệ thống thật là điều cần thiết và tăng tính an toàn, giảm chi phí và thời gian thiết kế

hệ thống Để hỗ trợ đối với người lập trình khi bắt đầu tìm hiểu về PLC, cũng như đáp ứng nhu cầu trên thì phần mềm STEP 7 Manager có thể tích hợp thêm chức năng giả lập/mô phỏng trong gói phần mềm kèm theo gọi tắt là PLC – Sim

Lưu ý: Với chế độ mô phỏng sẽ giúp cho người dùng tiết kiệm thời gian trong lập

trình và việc kết nối với PLC thật…Tuy nhiên, có những đoạn chương trình trong PLC SIM sẽ chạy nhưng khi download xuống PLC thật có thể không chạy vì nhiều nguyên

nhân: tốc độ quét của CPU, giải thuật, lỗi hệ thống thực tế…Do đó, người dùng chỉ nên

sử dụng PLC SIM với những đoạn chương trình về Bit logic, Timer, Counter, giải thuật on/off Và khi làm với một chức năng nào bất kỳ thì yêu cầu phải hiểu rõ bản chất vấn đề

trước khi đi vào mô phỏng để đảm bảo được cái cần tìm kiếm Ví dụ, hiểu rõ bản chất Analog là gì? PID hoạt động và cách dò tham số ra sao? Thời gian thực nghĩa là gì?

b Các bước thực hiện chức năng giả lập Simulation

Bước 1: Khởi động chương trình STEP 7 Manager và tạo một project mới đầy đủ

CPU, I/O,…theo các bước hướng dẫn ở trên

Bước 2: Chọn khối tổ chức chương trình chính OB1 để bắt đầu lập trình theo yêu

cầu hệ thống: SIMATIC 300 → CPU → S7 Program → Blocks → OB1

Bước 3: Viết chương trình thử nghiệm theo yêu cầu hệ thống Ví dụ minh họa một

đoạn chương trình đơn giản với tín hiệu đầu vào/ra như hình dưới

Tiêu đề	Giáo trình PLC nâng cao (nghề điện công nghiệp) trường cđ cộng đồng lào cai
Trường học	Trường Cao Đẳng Lào Cai
Chuyên ngành	Điện công nghiệp
Thể loại	Giáo trình nội bộ
Năm xuất bản	2017
Thành phố	Lào Cai

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	1,3 MB