Đây là mô đun chuyên ngành được giảng dạy sau khi người học đã được đàotạo các mô đun: Quấn dây sửa chữa máy điện; Lắp đặt, sửa chữa mạch điện máy côngnghiệp; Lắp đặt bộ điều khiển lập t
Trang 1UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH ĐỊNH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ QUY NHƠN
GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN 21: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH PLC NÂNG CAO
NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
Ban hành kèm theo Quyết định số: 99 /QĐ-KTCNQN ngày 14 tháng 3 năm 2018
của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn
Bình Định, năm 2018
Trang 3UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH BÌNH ĐỊNH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ QUY NHƠN
GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN 21: LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH PLC NÂNG CAO
NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
Ban hành kèm theo Quyết định số: 99 /QĐ-KTCNQN ngày 14 tháng 3 năm 2018
của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn
Bình Định, năm 2018
Trang 4Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phépdùng nguyên 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 doanhthiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm
Trang 5LỜI GIỚI THIỆU
Nhằm phục vụ nhu cầu học tập cho người học nghề Điện công nghiệp cũng nhưlàm tài liệu giảng dạy cho giảng viên
Giáo trình Lắp đặt, lập trình PLC nâng cao được biên soạn dựa trên chương trình mô đun (MĐ21) Lắp đặt, lập trình PLC nâng cao trong chương trình đào tạo
nghề Điện công nghiệp trình độ Cao đẳng của Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệQuy Nhơn
Đây là mô đun chuyên ngành được giảng dạy sau khi người học đã được đàotạo các mô đun: Quấn dây sửa chữa máy điện; Lắp đặt, sửa chữa mạch điện máy côngnghiệp; Lắp đặt bộ điều khiển lập trình cỡ nhỏ; Lắp đặt, lập trình PLC;
Nội dung của giáo trình gồm 5 bài:
Bài 1: Kết nối màn hình TD với PLC
Bài 2: Lập trình điều khiển sử dụng chức năng so sánh
Bài 3: Lập trình điều khiển sử dụng đồng hồ thời gian thực
Bài 4: Lập trình điều khiển sử dụng tín hiệu Analog
Bài 5: Lập trình điều khiển sử dụng bộ phát xung tốc độ cao và bộ đếm tốc độcao
Trong quá trình biên soạn tác giả đã tham khảo tài liệu của Siemens, một số tài
liệu giảng dạy về điều khiển lập trình và giáo trình PLC nâng cao (2014) nội bộ
Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Quy Nhơn
Tác giả gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo Nhà trường, khoa Điện và đồng nghiệp đãquan tâm tạo điều kiện để tác giả hoàn thành giáo trình này
Bình Định, ngày tháng năm 2018
Tác giảTrần Trọng Kiệm
Trang 61.2 Lập trình điều khiển hệ thống băng tải đếm sản phẩm 188
Bài 2: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG CHỨC NĂNG SO SÁNH 367
Bài 3: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG ĐỒNG HỒ THỜI GIAN
3.3 Lập trình điều khiển mô hình đèn giao thông sử dụng đồng hồ thời gian thực 65
Bài 4: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG TÍN HIỆU ANALOG 72
Trang 7GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Lắp đặt, lập trình PLC nâng cao
Mã mô đun: MĐ 21
Thời gian thực hiện mô đun: 90 giờ (Lý thuyết: 30; Thực hành: 58; Kiểm tra: 02)
Vị trí, tính chất của mô đun:
- Vị trí: mô đun này được giảng dạy sau khi học xong các môn đun: Quấn dâysửa chữa máy điện; Lắp đặt, sửa chữa mạch điện máy công nghiệp; Lắp đặt bộ điềukhiển lập trình cỡ nhỏ; Lắp đặt, lập trình PLC;
- Tính chất: là mô đun chuyên ngành đào tạo nghề Điện công nghiệp, trang bịcho người học kiến thức và kỹ năng về lập trình PLC nâng cao
Mục tiêu mô đun:
- Kiến thức:
+ Trình bày được phương pháp lập trình màn hình TD;
+ Trình bày và sử dụng được các chức năng so sánh, đồng hồ thời gian thực, tínhiệu Analog, phát xung tốc độ cao và bộ đếm tốc độ cao trong PLC;
+ Trình bày được phương pháp kết nối dây giữa PLC và thiết bị ngoại vi;
+ Kết nối và truyền được dữ liệu giữa PLC và máy tính
- Kỹ năng:
+ Sử dụng được các chức năng nâng cao của PLC thực hiện một số bài toán ứngdụng trong công nghiệp và dân dụng;
+ Kết nối thành thạo phần cứng của PLC với thiết bị ngoại vi;
+ Viết được chương trình, nạp chương trình để thực hiện được một số bài toánứng dụng đơn giản trong công nghiệp sử dụng PLC có kết nối với màn hình TD 400C;
+ Phân tích được một số chương trình đơn giản, phát hiện lỗi sai và sửa chữakhắc phục
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Rèn luyện tác phong công nghiệp, chủ động trong công việc;
+ Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị
Nội dung của mô đun:
TS LT TH KT
2 Bài 2: Lập trình điều khiển sử dụng chức năng so sánh 21 06 15 0
3 Bài 3: Lập trình điều khiển sử dụng đồng hồ thời gianthực 15 06 08 01
4 Bài 4: Lập trình điều khiển sử dụng tín hiệu Analog 15 06 09 0
5 Bài 5: Lập trình điều khiển sử dụng bộ phát xung tốc độcao và bộ đếm tốc độ cao 18 06 11 01
Trang 9Bài 1: KẾT NỐI MÀN HÌNH TD VỚI PLC
Mục tiêu của bài:
- Trình bày được các tính năng của màn hình TD;
- Kết nối màn hình TD 400C với PLC, lập trình trao đổi dữ liệu giữa PLC và mànhình TD;
- Thiết kế giao diện cho màn hình TD phù hợp với yêu cầu điều khiển;
- Tuân thủ trình tự và các yêu cầu, đáp ứng nội dung yêu cầu, đảm bảo an toàncho người và thiết bị
Trang 10Hình 1.1 Các loại màn hình TD
- TD 100C: có khả năng hiển thị 4 dòng văn bản với 2 sự lựa chọn kiểu chữ.Màn hình có thể hiển thị 16 ký tự trên một dòng trong tổng số 64 ký tự, hoặc có thểdùng kiểu chữ đậm với 12 ký tự trên một dòng trong tổng số 48 ký tự;
- TD 200: có khả năng hiển thị 2 dòng văn bản với 20 ký tự trên một dòngtrong tổng số 40 ký tự;
- TD 200C: có khả năng hiển thị 2 dòng văn bản với 20 ký tự trên một dòngtrong tổng số 40 ký tự;
- TD 400C là một thiết bị HMI đặc biệt linh hoạt cho S7-200 Màn hình có thểhiển thị 2 hoặc 4 dòng với 24 ký tự trên mỗi dòng hoặc 16 ký tự trên mỗi dòng Thiết
kế của bề mặt thiết bị có thể được sắp xếp riêng xung quanh các phím vị trí vĩnh viễn
- Cổng truyền thông của TD 400C dựa trên chuẩn RS 485 do vậy khi kết nốivới CPU S7 200 chỉ cần sử dụng cáp nối TD/CPU (có nguồn chung)
- Khi kết nối với CPU với màn hình TD 400C nếu cáp có độ dài dưới 2,5mkhông cần cung cấp nguồn riêng cho màn hình Nếu cáp có độ dài lớn hơn 2,5m phải
sử dụng nguồn cung cấp riêng cho màn hình
Hình 1.2 Truyền thông giữa PLC với màn hình
Các loại cáp truyền thông:
Trang 11Hình 1.3 Cáp có dây nguồn
Hình 1.4 Cáp không có dây nguồn
1.1.2 Trình tự các bước thực hiện
Bước 1: Khai báo màn hình TD 400C
Khởi động STEP 7 - Micro/WIN chọn Tools Text Display Wizard:
Trang 12Hình 1.5 Khai báo màn hình TD
Trang 13Hình 1.6 Chọn loại màn hình TD
Hình 1.7 Đặt pass bảo vệ
Trang 14Hình 1.8 Chọn ngôn ngữ sử dụng
Hình 1.9 Chọn chức năng cho các nút điều khiển
Trang 15Hình 1.10 Chức năng Alarm và User menu
Hình 1.11 Hoàn thành khai báo màn hình TD
* Chú ý:
+ Set bit: chức năng như công tắc;
+ Momentary contact: chức năng như nút nhấn
Bước 2: Kiểm tra thông số màn hình đã khai báo
Trang 16Sau khi hoàn thành khai báo màn hình TD 400C quay về giao diện lập trình S7
200 chọn menu: Symbol Table Wizard TD_SYM_0 để xem thông số của cácđịa chỉ (F1 – F8) và (SF1 – SF8), cũng như xem cảnh báo mới tạo
Trang 17Kết thúc việc khai báo cho TD có thể chọn các chức năng tạo menu người dùng(User menu) hoặc tạo các cảnh báo (Alarm) bằng cách kích vào các nút tương ứng
- Khai báo Alarm
+ Khi vào phần Alarm thì nó sẽ hiện ra bảng sau và ta kích chọn vào phầnAlarm để cài đặt cấu hình cho phần cảnh báo
Hình 1.14 Khai báo Alarm
+ Ấn Next đến khi hiện ra bảng sau và ta chọn Yes để vào cấu hình cho Alarm
Hình 1.15 Chọn chế độ màn hình
+ Chọn Next ta sẽ cấu hình giao diện cho Alarm
Trang 19Hình 1.17 Ghi nội dung, đặt tên Alarm
+ Phần “Insert PLC Data” thì ta không cần chọn đến phần “User is allowed toedit this data” bởi vì dữ liệu ở phần này chỉ cần hiển thị chứ không cần thay đổi nó
Hình 1.18 Thông tin dữ liệu
+ Lựa chọn OK và nhấn Next để hoàn thành cấu hình cho TD 400C
- Khai báo User Menu
+ Khikhai báoxong phần User Menu sẽ hiển thị ra cửa sổ
Trang 20Hình 1.19 Chọn chế độ User menu
+ Kích chọn vào phần User Menu để cài đặt cấu hình
Hình 1.20 Khai báo User menu
+ Chọn Next để vào phần tên của Menu Ta nhận thấy rằng có 8 Menu nhỏtương ứng với mỗi Menu nhỏ là 8 Menu con Vậy có tất cả là 64 Menu cho người sửdụng dùng
Trang 21Hình 1.21 Cài đặt thông tin
+ Đầu tiên ta đặt tên cho Menu lớn
Hình 1.22 Chọn địa chỉ màn hình
+ Sau đó ta vào chọn Add Screen và chọn Yes thì nó sẽ hiển thị ra bảng giaodiện cho TD 400C cho các Menu nhỏ và ta đặt tên
Trang 22Hình 1.23 Màn hình soạn thảo
+ Chọn Insert PLC Data để lựa chọn dữ liệu cần hiển thị
Trang 23Hình 1.24 Chọn địa chỉ, kiểu dự liệu
+ Nhấn OK để hoàn thành
Hình 1.25 Kết thúc khai báo một địa chỉ
+ Thực hiện tương tự đối với các menu khác Công việc hiển thị các menu sửdụng đã hoàn thành ta nhấn Next đến hết và Download chương trình xuống PLC đểkiểm tra
1.1.3 Thực hành
Nội dung:
- Khai báo màn hình TD 400C và kết nối với PLC;
- Lập trình Alarm và User menu;
- Nạp chương trình vào PLC, bảo đảm PLC không báo lỗi
Trang 24Lắp ráp, lập trình chương trình mạch điện điều khiển mô hình dây chuyền hai băng tải đóng gói sản phẩm theo yêu cầu sau:
- Sử dụng PLC Siemens S7 200;
- Ấn nút M trên hộp nút nhấn hoặc phím F1 trên màn hình TD 400C băng tảihộp bắt đầu làm việc Khi hộp vào đúng vị trí cảm biến 1 (CB1) tác động thì băng tảihộp dừng, sau 3s băng tải sản phẩm làm việc cảm biến 2 (CB2) đếm số lượng sảnphẩm Khi đếm đủ 10 sản phẩm thì băng tải sản phẩm dừng và băng tải hộp làm việctrở lại Bộ đếm được đặt lại và quá trình vận hành lập lại;
- Ấn nút D trên hộp nút nhấn hoặc phím F2 trên màn hình TD 400C hệ thốngdừng;
- Hiển thị trên màn hình TD 400C:
+ Alarm: Thông báo “HE THONG BANG TAI LAM VIEC”, “HE THONGBANG TAI DUNG” tương ứng
+ User menu:
* Thông báo “CHUONG TRINH DIEU KHIEN HE THONG BANG TAI”;
* Số lượng sản phẩm hiển thị trên màn hình TD 400C như sau:
- Giá trị đặt: hiển thị số lượng sản phẩm đặt cho một hộp;
- Giá trị đếm: khi đếm đủ số lượng thì giá trị đếm hiển thị trên màn hình sau2s
mới xóa;
- Khi dừng băng tải mà hộp chưa đủ số lượng sản phẩm, số sản phẩm vẫn hiển thị
và được lưu lại để đếm tiếp Muốn xóa số đếm để đếm lại từ đầu phải ấn giữ nút D trênhộp nút nhấn hoặc phím F2 trên màn hình TD 400C trong 3s
1.2.1 Các lệnh sử dụng lập trình, kỹ thuật đấu nối
1.2.1.1 Các liên kết logic cơ bản
- Lệnh logic đầu vào
- Lệnh logic đầu ra
Trang 251.2.1.2 Lệnh điều khiển timer
Lệnh TON (On - Delay timer)
TON thực hiện đếm thời gian khi ngõ vào IN ở mức logic “1” Khi giá trị hiệnhành Txxx (T37) lớn hơn hoặc bằng thời gian đặt trước PT thì Timer Bit ở logic “1”.Giá trị hiện hành của TON bị xóa khi ngõ vào IN ở mức logic “0” Timer tiếp tục đếm
dù đã đạt đến giá trị đặt PT và dừng lại khi đếm đến giá trị max 32767
1.2.1.3 Lệnh điều khiển counter
Lệnh CTU (Counter Up)
Mỗi khi tín hiệu tại CU từ mức “0” lên “1”, thì bộ đếm sẽ tăng giá trị hiện hànhcủa nó lên 1 đơn vị Khi giá trị hiện hành của bộ đếm lớn hơn hoặc bằng giá trị đặttrước tại ngõ vào PV thì ngõ ra Bit của bộ đếm sẽ lên mức “1” Giá trị đếm lên tối đa
là 32767
1.2.1.4 Màn hình TD 400C
- Khai báo màn hình;
- Lập trình hiển thị cảnh báo trên Alarm;
- Lập trình hiển thị giá trị đặt và giá trị đếm sản phẩm trên User menu
1.2.1.5 Kỹ thuật đấu nối
- Đấu dây đúng theo sơ đồ mạch điện ngõ vào/ra;
- Nguồn cung cấp cho PLC và các rơ le trung gian lấy từ bộ nguồn 24VDC,nguồn cung cấp cho công tắc tơ và động lực 220/380V;
- Truyền thông giữa máy tính và PLC, màn hình TD và PLC dùng cáp PC/PPI;
Trang 26- Ngắt nguồn điện vào PLC khi thực hiện các đấu nối;
- Tại một vị trí đấu nối không quá hai đầu cốt; nếu có hai đầu cốt thì cái nằmdưới đặt úp, cái nằm trên đặt ngữa;
- Sử dụng lực vặn tuốc nơ vít vừa phải đảm bảo việc đấu nối chắc chắn, tiếp xúcđiện tốt
1.2.2 Trình tự thực hiện
Bước 1: Khai báo màn hình TD 400C
Dựa vào các yêu cầu hiển thị trên Alarm và User menu để khai báo thông sốcho màn hình TD 400C
Bước 2: Phân tích yêu cầu công nghệ, lập bảng địa chỉ vào/ra,
Dựa vào yêu cầu công nghệ lập bảng địa chỉ vào/ra đúng, đủ số lượng
STT Symbol (tên) Address (địa chỉ) Comment (chú thích)
Bước 3: Đấu dây PLC (PLC S7 200)
Đấu dây ngõ vào/ra trên PLC
Trang 27Hình 1.26 Sơ đồ nguyên lý kết nối ngõ vào/ra PLC
Hình 1.27 Sơ đồ đấu dây công tắc tơ
Bước 4: Viết chương trình trên máy tính;
Dựa vào địa chỉ vào/ra và yêu cầu công nghệ để viết chương trình điều khiểnđúng theo yêu cầu
Trang 28Hình 1.28 Chương trình điều khiển Network 1, 2
Trang 29Hình 1.29 Chương trình điều khiển Network 3, 4, 5, 6
Trang 30Hình 1.30 Chương trình điều khiển Network 7, 8
Hình 1.31 Chương trình điều khiển Network 9, 10
Trang 31Hình 1.32 Chương trình điều khiển Network 11, 12, 13
Bước 5: Kiểm tra lỗi, tải chương trình từ máy tính vào PLC
- Kiểm tra lỗi cấu trúc;
- Kiểm tra lỗi chương trình;
- Kiểm tra lỗi chính tả trong chương trình;
- Tải chương trình từ máy tính vào PLC
Bước 6: Vận hành, kiểm tra hệ thống
- Vận hành theo yêu cầu kỹ thuật;
Trang 32- Kiểm tra toàn bộ hệ thống đã lắp ráp.
1.2.3 Thực hành lắp ráp, lập trình hệ thống băng tải đếm sản phẩm
Nội dung:
- Lắp ráp mạch điện trên các panel tại bàn thực tập PLC;
- Lập trình điều khiển hệ thống băng tải đếm sản phẩm;
- Nạp chương trình vào PLC, bảo đảm PLC không báo lỗi
1.3 Lập trình điều khiển hệ thống 3 băng tải
Lắp ráp, lập trình chương trình mạch điện điều khiển hệ thống 3 băng tải theo yêu cầu sau:
- Sử dụng PLC Siemens S7 200;
- Nhấn nút M trên hộp nút nhấn hoặc phím F1 trên màn hình TD400C các động
cơ mở máy theo thứ tự Đ1→ Đ2→ Đ3, thời gian mở máy giữa hai động cơ cách nhau
là 5 giây;
- Nhấn nút D trên hộp nút nhấn hoặc phím F2 trên màn hình TD400C các động
cơ dừng theo thứ tự Đ3→ Đ2→ Đ1, thời gian dừng máy giữa hai động cơ cách nhau là
+ User menu: Thông báo “CHUONG TRINH DIEU KHIEN HE THONGBANG TAI”
1.3.1 Các lệnh sử dụng lập trình, kỹ thuật đấu nối
1.3.1.1 Các liên kết logic cơ bản
- Lệnh logic đầu vào
Trang 33- Lệnh logic đầu ra
1.3.1.2 Lệnh điều khiển timer
- Lệnh TON (On - Delay timer)
TON thực hiện đếm thời gian khi ngõ vào IN ở mức logic “1” Khi giá trị hiệnhành Txxx (T37) lớn hơn hoặc bằng thời gian đặt trước PT thì Timer Bit ở logic “1”.Giá trị hiện hành của TON bị xóa khi ngõ vào IN ở mức logic “0” Timer tiếp tục đếm
dù đã đạt đến giá trị đặt PT và dừng lại khi đếm đến giá trị max 32767
- Lệnh TOF (Off - Delay timer)
Trang 34Khi ngõ vào IN của TOF ở mức logic “1”, thì timer Bit ngay lập tức đặt lênmức logic “1” và giá trị hiện hành xóa về 0 Khi ngõ vào IN xuống mức logic “0”, thìtimer đếm cho đến khi thời gian trôi qua đạt đến giá trị thời gian đặt trước Timer Bitđược đặt về “0” và giá trị hiện hành dừng đếm Nếu ngõ vào IN ở mức logic “0” trongkhoảng thời gian ngắn hơn giá trị đặt trước thì timer Bit ở “1”.
1.3.1.3 Màn hình TD 400C
- Khai báo màn hình;
- Lập trình hiển thị cảnh báo trên Alarm;
- Lập trình hiển thị giá trị đặt và giá trị đếm sản phẩm trên User menu
1.3.1.4 Kỹ thuật đấu nối
- Đấu dây đúng theo sơ đồ mạch điện ngõ vào/ra;
- Nguồn cung cấp cho PLC và các rơ le trung gian lấy từ bộ nguồn 24VDC,nguồn cung cấp cho công tắc tơ và động lực 220/380V;
- Truyền thông giữa máy tính và PLC, màn hình TD và PLC dùng cáp PC/PPI;
- Ngắt nguồn điện vào PLC khi thực hiện các đấu nối;
- Tại một vị trí đấu nối không quá hai đầu cốt; nếu có hai đầu cốt thì cái nằmdưới đặt úp, cái nằm trên đặt ngữa;
- Sử dụng lực vặn tuốc nơ vít vừa phải đảm bảo việc đấu nối chắc chắn, tiếp xúcđiện tốt
1.3.2 Trình tự thực hiện
Bước 1: Khai báo màn hình TD 400C
Dựa vào các yêu cầu hiển thị trên Alarm và User menu để khai báo thông sốcho màn hình TD 400C
Bước 2: Phân tích yêu cầu công nghệ, lập bảng địa chỉ vào/ra
Dựa vào yêu cầu công nghệ lập bảng địa chỉ vào/ra đúng, đủ số lượng
STT Symbol (tên) Address (địa chỉ) Comment (chú thích)
Bước 3: Đấu dây PLC (PLC S7 200)
Đấu dây ngõ vào/ra trên PLC
Trang 35Hình 1.33 Sơ đồ nguyên lý kết nối ngõ vào/ra PLC
Hình 1.34 Sơ đồ đấu dây công tắc tơ
Bước 4: Viết chương trình trên máy tính;
Dựa vào địa chỉ vào/ra và yêu cầu công nghệ để viết chương trình điều khiểnđúng theo yêu cầu
Trang 36Hình 1.35 Chương trình điều khiển Network 1, 2
Trang 37Hình 1.36 Chương trình điều khiển Network 3, 4, 5, 6
Trang 38Hình 1.37 Chương trình điều khiển Network 7, 8, 9, 10
Trang 39Hình 1.38 Chương trình điều khiển Network 11, 12, 13
Bước 5: Kiểm tra lỗi, tải chương trình từ máy tính vào PLC
- Kiểm tra lỗi cấu trúc;
- Kiểm tra lỗi chương trình;
- Kiểm tra lỗi chính tả trong chương trình;
- Tải chương trình từ máy tính vào PLC
Bước 6: Vận hành, kiểm tra hệ thống
- Vận hành theo yêu cầu kỹ thuật;
- Kiểm tra toàn bộ hệ thống đã lắp ráp
1.3.3 Thực hành lắp ráp, lập trình hệ thống 3 băng tải
Nội dung:
- Lắp ráp mạch điện trên các panel tại bàn thực tập PLC;
- Lập trình điều khiển hệ thống 3 băng tải làm việc theo trình tự sử dụng mànhình TD 400C;
- Nạp chương trình vào PLC, bảo đảm PLC không báo lỗi