Bài giảng Giới thiệu môn học Hệ thống PLC_ TS Lê Ngọc Bích

Lê Ngọc BíchCấu trúc phần cứng  BỘ NHỚ: Bộ nhớ thường được chia thành hai nhóm chính:  BỘ NHỚ ĐỘNG RAM : Random Access Memory đây là bộ nhớ không cố định các dử liệu.. Lê Ngọc BíchCấu

Giới thiệu môn học Hệ Thống PLC

(Misubishi)

10/23/2012

TS Lê Ngọc Bích Khoa Cơ Khí Bộ môn Cơ Điện Tử

Lê Ngọc Bích

Các hiểu biết, các kỹ năng cần đạt được

 Có khả năng ứng dụng PLC vào việc điều khiển các thiết bị công nghiệp; đặc biệt là điều khiển

trình tự các quá trình sản xuất trong công nghiệp

 Hiểu các thành phần của hệ thống điều khiển dùng PLC.

 Có thể phân tích cấu hình cần thiết cho hệ thống.

 Biết sử dụng một loại PLC cụ thể.

 Xây dựng được một bài toán điều khiển cụ thể

dùng PLC.

Lê Ngọc Bích

Nội dung chính

PLC

Điều khiển giám sát

Các TB ngõ ra

Các TB

ngõ vào

3

Lê Ngọc Bích

Nội dung chính

 Concept map figure

4

Lê Ngọc Bích

Nội dung chính

 Chương 1 : Giới thiệu hệ thống điều khiển dùng PLC

 Chương 2 : Các hệ thống số

 Chương 4 : Các vùng dữ liệu, vùng nhớ, các quy định về dữ liệu và cách truy cặp địa chỉ

 Chương 5 : Các dạng giao tiếp

 Chương 6 : Hướng dẫn cài đặt và sử dụng phần mềm GX Developer

 Chương 7 : Ngôn ngữ lập trình – tập lệnh cơ bản

 Chương 8 : Ngôn ngữ lập trình – sử dụng Grafcet

 Chương 9 : Ngôn ngữ lập trình – tập lệnh nâng cao

5

Lê Ngọc Bích

Tài liệu tham khảo

 [1] Lê Hoài Quốc – Chung Tấn Lâm, PLC trong điều khiển các quá trình công nghiệp, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia, 2003

 [2] Programable Controllers Theory and

implementation, L A Bryan.

 [3] Misubishi automation website

 [4] Lê Ngọc Bích, SCADA và truyền thông công nghiệp, Nhà xuất bản Dân Trí.

 [5] Lê Ngọc Bích, Kỹ thuật lập trình PLC, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia, 2011

Lê Ngọc Bích

Cách đánh giá môn học

 Tham dự giờ giảng trên lớp + làm bài tập chấm điểm chuyên cần: 20%

 Kiểm tra trên lớp : 10%

 Bài tập về nhà: 10%

 Project: 30%

 Thi viết cuối học kỳ : 30%

Chương 1 : Giới thiệu hệ thống điều khiển dùng

PLC

Lê Ngọc Bích

Hệ thống tự động

9

 Bộ vi xử lý CPU.

 Các ngỏ vào và ra.

11

Lê Ngọc Bích

Heä thoáng ñieàu khieån PLC ñôn caáp

Lê Ngọc Bích

Heä thoáng ñieàu khieån PLC ña caáp

13

Lê Ngọc Bích

Phaân caáp heä thoáng

14

Lê Ngọc Bích

Phương pháp thiết kế với PLC

15

Lê Ngọc Bích

Öu ñieåm cuûa heä thoáng ÑK duøng PLC

17

Lê Ngọc Bích

Các phương pháp lập trình

 STL

19

Ghép bởi nhiều câu lệnh theo một thuật toán nhất định,

mỗi lệnh chiếm một hàng và đều có cấu trúc chung là “tên lệnh” + “toán hạng”

Lê Ngọc Bích

Các phương pháp lập trình

 GRAFCET

21

đĐây là ngôn ngữ lập trình

cấp cao dạng đồ hoạ Cấu

trúc chương trình rõ ràng,

chương trình ngắn gọn

Thích hợp cho người trong

ngành cơ khí vốn quen với

giản đồ Grafcet của khí nén

2 1

3

4

6

8 5

Lê Ngọc Bích

Muddiest point

 What are your least understand concepts? Please write down.

 What concept/topic you want to learn more?

22

Lê Ngọc Bích

Homework

23

Chương 2 : Các Hệ Thống Số và Chuyển Đổi

(Sinh viên tự học)

Lê Ngọc Bích

Homework

25

Chapter 1 and 2 review

26

Lê Ngọc Bích

Concept map review

27

Chương 3 : Cấu Trúc Phần Cứng PLC

Lê Ngọc Bích

Cấu trúc phần cứng

29

Lê Ngọc Bích

Cấu trúc phần cứng

30

Lê Ngọc Bích

Cấu trúc mặt trước

31

Lê Ngọc Bích

Cấu trúc mặt trước

32

Lê Ngọc Bích

Cấu trúc mặt trước

33

Lê Ngọc Bích

Mã số và ý nghĩa

 Mô đun chính (Main module)

34

Lê Ngọc Bích

Mã số và ý nghĩa

 Mô đun mở rộng (External module)

35

Lê Ngọc Bích

Cáp liên kết

36

Lê Ngọc Bích

Ký hiệu chân

37

Lê Ngọc Bích

Cấu trúc phần cứng

38

 Có hai lọai BUS: xoay chiều (AC) và một chiều (DC).

39

Lê Ngọc Bích

Cấu trúc phần cứng

 BỘ NHỚ: Bộ nhớ thường được chia thành hai nhóm chính:

 BỘ NHỚ ĐỘNG (RAM : Random Access Memory) đây là bộ nhớ không cố định các dử liệu Các dử liệu được đọc và ghi bởi bộ vi xử lý trong suốt quá trình PLC họat động.

 BỘ NHỚ TỈNH (ROM : Read Only Memory) đây là bộ nhớ có các dử liệu cố định; các dử liệu này chỉ được đọc bởi bộ vi xử lý trong suốt quá trình PLC họat động Với bộ nhớ tỉnh (tùy theo lọai ROM) ta có thể có các dạng như sau:

• PROM (ROM Programmable) : không thể xóa.

• EPROM : bộ nhớ của ROM có thể xóa bằng tia cực tím.

• EEPROM : bộ nhớ của ROM có thể xóa bằng điện.

40

Lê Ngọc Bích

Cấu trúc phần cứng

 Bộ xử lý trung tâm (CPU): Thuật ngữ CPU được viết tắt từ danh từ Central Processing Unit Đây là bộ phận đầu não của PLC, nhiệm vụ của CPU là liên kết thường xuyên các chương trình đang chứa trong bộ nhớ Quá trình họat động của CPU được tóm tắt đơn giản như sau:

 Theo chương trình đã được nạp sẳn, CPU kiểm tra các thông tin và các số liệu nhận được từ các module nhập (input), các cơ quan điều khiển, cảm biến .

 Phát lệnh điều khiển đến các cơ cấu tiền họat động thông qua các

module xuất (output).

41

Lê Ngọc Bích

Cấu trúc phần cứng

42

Lê Ngọc Bích

Cấu trúc phần cứng

 Khi các ngỏ vào ra dạng logic

rời rạc: module trên ngỏ vào

cho phép ghi nhận

(bắt-capture) các trạng thái của

cảm biến.; đồng thời chuyển

đổi tín hiệu điện nhận được

sang các trạng thái logic (0

hay 1) Tại các module trên

ngỏ ra cho phép tác động lên

các cơ cấu khởi động được

liên kết với nó; đồng thời các

module ngỏ ra có thể chuyển

đổi các trạng thái logic (0 hay

1) sang các tín hiệu điện (xem

hình 1.4).

43

Lê Ngọc Bích

Cấu trúc phần cứng

 Khi các ngỏ vào ra dạng liên tục/tương tự Về bản chất chúng là những bộ chuyển đổi tương tự sang số với độ phân giải 12 bits hoặc 16 bits(AD), tức là mỗi tín hiệu tương tự được chuyển đổi thành một tín hiệu số (nguyên) có độ dài 12 bits hoặc 16 bits.

44

Lê Ngọc Bích

Cấu trúc phần cứng

47

Lê Ngọc Bích

CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI PLC CÔNG NGHIỆP:

50

Lê Ngọc Bích

CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI PLC CÔNG NGHIỆP:

 Các lưu ý và phương pháp khử nhiễu khi giao tiếp cảm biến tương tự với PLC:

51

Lê Ngọc Bích

52

Lê Ngọc Bích

Các dạng PLC thường gặp

54

Lê Ngọc Bích

Các dạng PLC thường gặp

55

Lê Ngọc Bích

Các dạng PLC thường gặp

56

Lê Ngọc Bích

Các dạng PLC thường gặp

57

Lê Ngọc Bích

Các dạng PLC thường gặp

58

Lê Ngọc Bích

Các dạng PLC thường gặp

59

Lê Ngọc Bích

Homework

60

Chương 4 : Các vùng dữ liệu, vùng nhớ, các quy

định về dữ liệu và cách truy cặp địa chỉ

Lê Ngọc Bích

Cấu trúc bộ nhớ của CPU

Lê Ngọc Bích

Cách truy cập địa chỉ

 Write the address of following:

 Byte 5, bit 2 digital input

 Byte 200 bit 4 flag memory area

 From M150 to M167

Chương 5 : Các Dạng Giao tiếp

Lê Ngọc Bích

Peripheral interface

66

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu rời rạc - Ngõ vào

67

Lê Ngọc Bích

Thiết bị giao tiếp ngõ vào tín hiệu rời rạc-Công tắc

68

Lê Ngọc Bích

Thiết bị giao tiếp ngõ vào tín hiệu rời rạc – CB TC

69

Lê Ngọc Bích

Thiết bị giao tiếp ngõ vào tín hiệu rời rạc – CB quang

70

Lê Ngọc Bích

Thiết bị giao tiếp ngõ vào tín hiệu rời rạc - Công tắc HT

71

Lê Ngọc Bích

Phương pháp đấu dây ngõ vào DC

Lê Ngọc Bích

Các ngõ vào DC

Sinking sensors allow current to flow into the sensor to the

voltage common, while sourcing sensors allow current to flow

out of the sensor from a positive source.

Lê Ngọc Bích

Các ngõ vào DC

Lê Ngọc Bích

Các ngõ vào dạng cách ly

Lê Ngọc Bích

Các ngõ vào dạng cách ly

Lê Ngọc Bích

Cách đấu dây của PLC mitsubishi

 Ngõ vào số

77

Lê Ngọc Bích

Quiz

 Given components and digital input with specific type as following, draw the connection:

 2 switch to sink digital inputs

 1 limit switch to source digital input

 1 sink sensor to sink input

 1 source sensor to source input

78

Lê Ngọc Bích

Các ngõ vào dạng thanh ghi hoặc số BCD

Lê Ngọc Bích

Các ngõ vào dạng thanh ghi hoặc số BCD

Lê Ngọc Bích

Thiết bị giao tiếp ngõ ra tín hiệu rời rạc

Lê Ngọc Bích

Thiết bị giao tiếp ngõ ra tín hiệu rời rạc

Lê Ngọc Bích

Thiết bị giao tiếp ngõ ra tín hiệu rời rạc

Lê Ngọc Bích

Cách ly và khuếch đại tín hiệu

Lê Ngọc Bích

Các ngõ ra tín hiệu rời rạc

Lê Ngọc Bích

Các ngõ ra tín hiệu rời rạc

Lê Ngọc Bích

Cách đấu dây của PLC mitsubishi

 Ngõ ra số

87

Lê Ngọc Bích

Quiz

 Given components and digital output with specific type as following, draw the connection:

 1 light source wiring

88

Lê Ngọc Bích

Các ngõ ra tín hiệu rời rạc dạng thanh ghi hoặc số BCD

Lê Ngọc Bích

Các ngõ ra tín hiệu rời rạc dạng thanh ghi hoặc số BCD

Lê Ngọc Bích

Các ngõ ra tín hiệu rời rạc dạng thanh ghi hoặc số BCD

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu tương tự-Ngõ vào

92

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu tương tự-Ngõ vào

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu tương tự-Ngõ vào

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu tương tự-Ngõ vào

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu tương tự-Ngõ vào

96

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu tương tự-Ngõ vào

97

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu tương tự-Ngõ vào

98

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu tương tự-Ngõ vào

 Ví dụ

99

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu tương tự-Ngõ vào

 Ví dụ

100

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu tương tự-Ngõ vào

101

Lê Ngọc Bích

Cách xác định công thức tính giá trị chuyển đổi

 y=mx+c

102

Lê Ngọc Bích

Cách xác định công thức tính giá trị chuyển đổi

103

Lê Ngọc Bích

Homework

 Define transfer equation for the following hardware

 Pressure sensor: 0-150 kPa, 4-20 mA; Analog input: 14bit ADC

 Temperature sensor: 0-500 0 C, -10-10 VDC; Analog input: 16bit ADC

104

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu tương tự-Ngõ vào

 Cách đấu dây

105

Lê Ngọc Bích

Vị trí của mô đun analog và cách đấu dây PLC Mitsubishi

106

Lê Ngọc Bích

Cách đọc và ghi dữ liệu từ mô đun analog

107

Lê Ngọc Bích

Cách đọc và ghi dữ liệu từ mô đun analog

 A Block Location – This is the physical position to the R.H.S of the base unit For

example, if two special units are attached to the PLC, the first will be block 0 (K0), and the second special unit will be block 1 (K1).

 B Buffer memory area – This position writes to the required buffer memory

location For example, K0 means that channel initialisation data, i.e H3320 will be transferred to buffer memory 0.

 C Data requirements of the FX2N-4AD – Information in this location is sent to the

buffer memory defined in B In the above example, the data value H3320 is

transferred to BFM 0.

 D Amount of information to be transferred – This indicates the amount of data to

be transferred to the analogue unit For example, as shown in the example above

‘K1’ indicates that only one word of information, i.e.H3220 is to be transferred to BFM0.

108

Lê Ngọc Bích

Cách thiết lập mô đun analog

109

Lê Ngọc Bích

Cách đọc và ghi dữ liệu từ mô đun analog

 A Block Location – This is the physical position of the unit, to the R.H.S of the base

unit For example if two blocks are attached to the PLC, the first will be block 0 (K0), and the second block will therefore be block 1 (K1).

 B Buffer memory area – This position reads from the required buffer memory

location In the above example, the CH1-converted digital value, which is stored in BFM 5 will be transferred to D0.

 C Destination of data read by the analogue unit – In the example shown above,

the converted digital output value for CH1 is transferred to data register D0.

 D Amount of information to be transferred – This indicates the amount of data to

be transferred from the analogue unit For example as shown in the example

above, ‘K4’ indicates that four words of information are to be transferred to the

PLC.

110

Lê Ngọc Bích

Cách đọc và ghi dữ liệu từ mô đun analog

 Therefore with just one instruction the following would occur:

 1 The contents of BFM 5 – CH1 – would be transferred to D0.

 2 The contents of BFM 6 – CH2 – would be transferred to D1.

 3 The contents of BFM 7 – CH3 – would be transferred to D2.

 4 The contents of BFM 8 – CH4 – would be transferred to D3.

111

Lê Ngọc Bích

Quiz

 Given:

 Pressure sensor: 0-150 kPa, 4-20 mA; Analog input: 12bit ADC

 Analog input module at slot 0

 Task:

 Write “To” instruction to configure the analog module

 Write “From” instruction to read the value from channel 1 and write value to D10

112

Lê Ngọc Bích

Tham khảo

 (1) analog input and output modules FX0N-3A The module has two analog input (0 to 10 V DC or 4 to 20

mA DC) channels and one analog output channel Its resolution digital input channels for eight, and A / D conversion time is 100 μ s, in between analog and digital signals using photoelectric isolation, and applied

to FX1N, FX2N, FX2NC-series, occupied eight I / O points

(2) Analog Input Module FX2N-2AD the module for 2-way voltage input (0 to 10 V DC, 0 to 5V DC) or

current input (4 ~ 20 mA DC), 12 high-precision resolution, the conversion rate is 2.5 ms / channel This module occupied eight I / O points, applicable to FX1N, FX2N, FX2NC-series

(3) Analog Input Module FX2N-4AD The module has four input channels, a resolution of 12 Choice of current or voltage input, users choose wiring to achieve Optional simulated values for the range of ±

10VDC (resolution of 5 mV), or 4 to 20 mA, -20 ~ 20mA (μ A 20-bit resolution) The highest conversion rate

of 6 ms / channel FX2N-4AD occupied eight I / O points

(4) analog output modules FX2N-2DA The module will be 12 for the digital conversion 2:00 analog

outputs Output voltage can be in the form of, for the current Their choice depends on the different

wiring Voltage output, two analog output channels output signal is 0 to 10 V DC, 0 to 5V DC; current output of 4 to 20 mA DC Resolution of 2.5 mV (0-10V DC) and 4 μ A (4 ~ 20mA) Digital-to-analog

converter features can be adjusted Conversion rate of 4 ms / channel The modules occupy eight I / O points Apply to FX1N, FX2N, FX2N-series

113

Lê Ngọc Bích

Tham khảo

 (5) analog output modules FX2N-4DA The module has four output channels Provide a resolution of 12 high-precision digital input Conversion rate of 2.1 ms / 4-channel, the use of the channel will not change a few changes in conversion speed Performance and other similar FX2N-2DA

(6) Analog Input Module FX2N-4AD-PT module and the PT100 temperature sensor match will come from the four foil temperature sensor (PT100, 3-wire, 100 Ω) input signal amplification, and data into readable

12 data stored in the host cell Degrees centigrade and data can be read Its internal temperature

transmitter and analog input circuits, nonlinear sensor can be corrected Reading a resolution of 0.2 ℃ to 0.3 ℃ Conversion rate of 15 ms / per channel All the data transmission and parameter settings can be adopted FX2N-4AD-PT software configuration completed by the FX2N TO / FROM Application instructions

to achieve FX2N-4AD-PT occupied eight I / O points can be used to FX1N, FX2N, FX2NC subsystems for the temperature control system to provide more convenient

(7) Analog Input Module FX2N-4AD-TC and the thermoelectric module coupling temperature sensor

match will come from the four thermal coupling sensor input signal amplification, and data conversion into a 12-readable data stored in the Main Unit, Celsius and Fahrenheit data can be read, read in the type

of resolution K at 0.2 ℃; types at 0.3 ℃ J, and K-type (-100 to 1200 ℃) and J-(-100 ~ 600 ℃) supporting the use of thermoelectric coupling, four-channel, using K, or J-conversion rate of 240 ms / channel All data and parameter settings can be adopted FX2N-4AD-TC software configuration completed, occupied eight I / O points.

114

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu tương tự-Ngõ ra analog

115

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu tương tự-Ngõ ra analog

116

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu tương tự-Ngõ ra analog

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu tương tự-Ngõ ra analog

118

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu tương tự-Ngõ ra analog

119

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu tương tự-Ngõ ra analog

121

Lê Ngọc Bích

Giao tiếp tín hiệu tương tự-Ngõ ra analog

122