Đồ án môn học Kỹ thuật lập trình PLC

Đồ án môn học Kỹ thuật lập trình PLC cung cấp cho người đọc các kiến thức: Tổng quan về PLC, bộ điều khiển PLC S5, động cơ không đồng bộ bap ha, ứng dụng bộ điều khiển PLC S5 khởi động động cơ KĐB ba pha roto dây quấn. Mời các bạn tham khảo.

M C L C Ụ Ụ

L i nói đ uờ ầ

4

Chương 1. T ng quan v  PLCổ ề

5

  1.1 Gi i thi u chung v  PLCớ ệ ề

5

  1.1.1 PLC là gì?

5       1.1.2  Đ c đi m b  đi u khi n l p trìnhặ ể ộ ề ể ậ

5       1.1.3 Khái ni m c  b nệ ơ ả

61.2 C u  trúc và ho t đ ng c a m t PLCấ ạ ộ ủ ộ

71.2.1 C u trúcấ

71.2.2  Ho t đ ng c a m t PLCạ ộ ủ ộ

101.3 Phân lo iạ

11

1.3.1 Phân lo i theo hãng s n xu tạ ả ấ

111.3.2 Phân lo i theo s  c ng vào raạ ố ổ

121.4   u , nhƯ ược đi m và  ng  d ng c a PLCể ứ ụ ủ

14

1.4.1  u đi mƯ ể

141.4.2 Nhược đi mể

151.4.3  ng d ngỨ ụ

15

Chương 2. B  đi u khi n PLC S5ộ ề ể

172.1 C u t o c a h  PLC Step 5ấ ạ ủ ọ

172.1.1 Đ n v  c  b nơ ị ơ ả

172.1.2 Các mudule vào/ra m  r ngở ộ

182.2 Đ a ch  và gán đ a chị ỉ ị ỉ

182.2.1 Đ a ch  vào/ra trên Mudule sị ỉ ố

192.2.2 Đ a ch  vào ra trên module tị ỉ ương tự

192.3 C u trúc c a chấ ủ ương trình

20

2.3.1 C u trúc c a chấ ủ ương trình

202.3.2 Kh i và đo nố ạ

202.4 B ng l nh c a S5­95Uả ệ ủ

21      2.4.1 Nhóm l nh c  b nệ ơ ả

     2.4.2 Nhóm l nh b  trệ ổ ợ

212.4.3 Nhóm l nh h  th ngệ ệ ố

222.5 Cú pháp m t s  l nh c  b n c a S5ộ ố ệ ơ ả ủ

222.5.1 Nhóm l nh logic c  b nệ ơ ả

222.5.2 Nhóm l nh Set và Resetệ

232.5.3 Nhóm l nh th i gianệ ờ

232.5.4 Nhóm l nh đ mệ ế

26

Chương 3. Đ ng c  không đ ng b  bap haộ ơ ồ ộ

293.1 Gi i thi u t ng quanớ ệ ổ

293.1.1 Khái ni mệ

293.1.2 C u t oấ ạ

293.2 Nguyên lý làm vi cệ

323.2.1 Roto quay cùng chi u nh ng t c đ  n<n1ề ư ố ộ

333.2.2 Roto quay cùng chi u nh ng t c đ  n>n1ề ư ố ộ

333.2.3 Roto quay ngược chi u n<0ề

33

3.3 Các phương pháp kh i đ ngở ộ

333.3.1 Phương pháp đ i đ u dây qu nổ ầ ấ

343.3.2 Dùng đi n tr  m  máy   m ch rotoệ ở ở ở ạ

343.3.3 Gi m dòng kh i đ ng dùng đi n c m gi m áp ả ở ộ ệ ả ả

353.3.4 Gi m áp b ng cách dùng bi n áp t  ng uả ằ ế ự ẫ

35  3.4  ng d ngỨ ụ

35

Chương 4.  ng d ng b  đi u khi n PLC S5 kh i đ ng đ ng c  KĐB baỨ ụ ộ ề ể ở ộ ộ ơ  pha roto dây qu nấ

364.1 Gi i thi u v  ph n m m Step 5ớ ệ ề ầ ề

364.2 Ch n phọ ương án

38   4.2.1 Đi u khi n t  đ ng theo nguyên t c th i gianề ể ự ộ ắ ờ

39   4.2.2 Đi u khi n t  đ ng theo nguyên t c t c đề ể ự ộ ắ ố ộ

40   4.2.3 Đi u khi n t  đ ng theo nguyên t c dòng đi nề ể ự ộ ắ ệ

41  4.3 S  đ  nguyên lý m ch kh i đ ng đ ng c  KDB 3 phaơ ồ ạ ở ộ ộ ơ

434.4 Phương án thay thế

44

4.4.1 Phân công đ u vào/raầ

454.4.2 S  đ  n i dây ph n c ngơ ồ ố ầ ứ

454.4.3 Chương trình đi u khi n PLCề ể

đượ ức  ng d ng vào lĩnh v c đi u khi n t  đ ng, đ c bi t là kĩ thu t vi x  lí.ụ ự ề ể ự ộ ặ ệ ậ ử  

Hi n nay, ngệ ười ta đã s n xu t ra nh ng thi t b  có th  l p trình đả ấ ữ ế ị ể ậ ược. Đó 

chính là thi t b  đi u khi n có l p trình Programable Logic Controlle vi t t t làế ị ề ể ậ ế ắ  PLC.

    Ra đ i năm 90, PLC có th  coi là m t  ng d ng đi n hình c a m ch vi xờ ể ộ ứ ụ ể ủ ạ ử 

lí, chi m đ n 80% và tr  thành xu th  m i trong đi u ki n công nghi p đangế ế ở ế ớ ề ệ ệ  phát tri n   Vi t Nam. So v i quá trình đi u khi n b ng m ch đi n t  thôngể ở ệ ớ ề ể ằ ạ ệ ử  

thường thì PLC có nhiều  uư  đi m h n h n, ví d  nh : K t n i m ch đi nể ơ ẳ ụ ư ế ố ạ ệ  

đ n gi n, rút ng n đơ ả ắ ược th i gian l p đ t công trình, đ  tin c y cao ờ ắ ặ ộ ậ

   Hi n nay trên th  gi i có r t nhi u hãng s n xu t b  đi u khi n l p trìnhệ ế ớ ấ ề ả ấ ộ ề ể ậ  (Omron,  Siemens,  ABB,  Misubishi,  GE  fanus )   v i   nhi u  ng  d ng:   Đi uớ ề ứ ụ ề  khi n các thi t b  thu  l c và khí nén, đi u khi n thang máy, h  th ng đèn giaoể ế ị ỷ ự ề ể ệ ố  thông  Ngày nay có r t nhi u phấ ề ương pháp đ  đi u khi n đ ng c  không đ ngể ề ể ộ ơ ồ  

b  ba pha nh  dùng các b  vi đi u khi n, PLC hay dùng bi n t n,… trong độ ư ộ ề ể ế ầ ồ 

án môn h c PLC, em đọ ược giao đ  tài: “ề Nghiên c u  ng d ng b  đi u khi n ứ ứ ụ ộ ề ể   PLC­S5 đ  đi u khi n kh i đ ng đ ng c  không đ ng b  3 pha roto dây qu n ể ề ể ở ộ ộ ơ ồ ộ ấ   qua 3 c p đi n tr  theo nguyên t c th i gian, không đ o chi u quay” ấ ệ ở ắ ờ ả ề

     Thi t b  khế ị ả trình PLC mà em s  d ng đ  vi t chử ụ ể ế ương trình đi u khi n  ề ểtrong đ  án này là PLC ồ Step 5 thu c h  Simatic c a hãng Siemensộ ọ ủ  Trong quá trình làm đ  án cũng g p nhi u khó khăn, nh ng đồ ặ ề ư ượ ự ước s  h ng d n c a th y ẫ ủ ầgiáo Nguy n Đ c Nam và các b n trong nhóm em đã hoàn thành đ  án này.ễ ắ ạ ồ

     M c dù đã c  g ng nh ng  ch n không tránh kh i sai sót. R t mong s  đóng ặ ố ắ ư ắ ỏ ấ ựgóp ý ki n c a các th y cô giáo, cũng nh  các b n sinh viên đ  đ  án  đế ủ ầ ư ạ ể ồ ược hoàn thi n h n.ệ ơ

      Em xin chân thành c m  n!ả ơ

Sinh viên Nguy n H ng Thanhễ ồ

Phú Th , ngày 18 tháng 3 năm 2016 ọ

CH ƯƠ NG 1. T NG QUAN V  PLC Ổ Ề

PLC (programmable Logic Controller) là thi t b  có th  l p trình đế ị ể ậ ược, được thi t k  chuyên dùng trong công nghi p đ  đi u khi n các ti n trình x  lí t  ế ế ệ ể ề ể ế ử ừ

đ n gi n đ n ph c t p, tùy thu c vào ngơ ả ế ứ ạ ộ ười đi u khi n mà có th  th c hi n ề ể ể ự ệ

m t lo t các chộ ạ ương trình ho c 1 s  ki n, s  ki n này đặ ự ệ ự ệ ược kích ho t b i các ạ ởtác nhân kích thích ( hay còn g i là ngõ vào) tác đ ng vafoPLC ho c qua các b  ọ ộ ặ ộ

đ nh thì (Timer) hay các s  ki n đ m qua b  đ m. Khi m t s  ki n đị ự ệ ế ộ ế ộ ự ệ ược kích thích nó s  b t ON, OFF ho c phát m t chu i xung ra các thi t b  bên ngoài ẽ ậ ặ ộ ỗ ế ị

được g n vào ngõ ra c a PLC. Nh  v y n u ta thay đ i chắ ủ ư ậ ế ổ ương trình được cài 

đ t bên trong PLC là ta có th  th c hi n đặ ể ự ệ ược các ch c năng khác nhau, trong ứcác môi trường đi u khi n khác nhau. Hi n nay PLC đề ể ệ ược nhi u hãng khác ềnhau s n xu t nh : Siemens, Omron, Mitshubishi,… M t khác ngoài PLC cũng ả ấ ư ặ

đã b  xung thêm các thi t b  m  r ng  khác nh  các Module m  r ng AI ổ ế ị ở ộ ư ở ộ

(Analog Input), DI (Digital Input), Module ghép n i truy n thông các thi t b  ố ề ế ị

hi n th  các b  nh  Cartridge thêm vào.ể ị ộ ớ

1.1.2 Đ c đi m b  đi u khi n l p trình ặ ể ộ ề ể ậ

Nhu c u v  b  đi u khi n d  s  d ng, linh ho t và có giá thành th p đã ầ ề ộ ề ể ễ ử ụ ạ ấthúc đ y  s  phát tri n nh ng h  th ng đi u khi n l p trình (Programmable­ẩ ự ể ữ ệ ố ề ể ậControl System)­ h  th ng s  d ng CPU và b  nh  đ  đi u khi n máy móc hayệ ố ử ụ ộ ớ ể ề ể  quá trình ho t đ ng. Trong b i c nh đó, b  đi u khi n l p trình PLC đạ ộ ố ả ộ ề ể ậ ược thi t k  nh m thay th  phế ế ằ ế ương pháp đi u khi n truy n th ng dùng Role và ề ể ề ốthi t b  r i c ng k nh, và nó t o ra m t kh  năng đi u khi n thi t b  d  dàng ế ị ờ ồ ề ạ ộ ả ề ể ế ị ễ

và linh ho t d a trên các l nh logic c  b n. Ngoài ra PlC còn có th  th c hi n ạ ự ệ ơ ả ể ự ệtác v  khác nh  đ nh thì, đ m các l nh tính toán s  h c, các l nh x  lý d  li u ụ ư ị ế ệ ố ọ ệ ử ữ ệtrên m ng,… làm tăng kh  năng đi u khi n cho nh ng ho t đ ng ph c t p, ạ ả ề ể ữ ạ ộ ứ ạngay c  v i PLC nh  nh t.ả ớ ỏ ấ

Ho t đ ng c a PLC là ki m tra t t c  các tr ng thái tín hi u   ngõ vào, ạ ộ ủ ể ấ ả ạ ệ ở

được đ a v  t  quá trình đi u khi n, th c hi n logic đư ề ừ ề ể ự ệ ượ ậc l p trình và kích ra tín hi u đi u khi n cho thi t b  bên ngoài tệ ề ể ế ị ương  ng. V i các m ch giao ti p ứ ớ ạ ế

chu n   kh i đ u vào và đ u ra c a PLC cho phép nó k t n i tr c ti p đ n ẩ ở ố ầ ầ ủ ế ố ự ế ế

nh ng c  c u tác đ ng (Actuators) có công su t nh    đ u ra và nh ng m ch ữ ơ ấ ộ ấ ỏ ở ầ ữ ạchuy n đ i tín hi u (Transducer)   ngõ vào, mà không c n có các m ch giao ể ổ ệ ở ầ ạ

ti p hay role trung gian. Tuy nhiên, c n ph i có m ch đi n t  công su t trung ế ầ ả ạ ệ ử ấgian khi PLC đi u khi n nh ng thi t b  có công su t l n.ề ể ữ ế ị ấ ớ

Vi c s  d ng PLC cho phép chúng ta hi u ch nh h  th ng mà không c n ệ ử ụ ệ ỉ ệ ố ầ

có s  thay đ i nào v  m t k t n i dây. S  thay đ i ch  là thay đ i chự ổ ề ặ ế ố ự ổ ỉ ổ ương trình 

đi u khi n bên trong b  nh  thông qua thi t b  l p trình chuyên dùng. H n n a, ề ể ộ ớ ế ị ậ ơ ữchúng còn có  u đi m là th i gian l p đ t và đ a vào ho t đ ng nhanh h n so ư ể ờ ắ ặ ư ạ ộ ơ

v i nh ng h  th ng đi u khi n truy n th ng mà đòi h i c n ph i th c hi n ớ ữ ệ ố ề ể ề ố ỏ ầ ả ự ệ

vi c n i dây ph c t p gi a các thi t b  r i.ệ ố ứ ạ ữ ế ị ờ

V  ph n c ng, PLC tể ầ ứ ương t  nh  máy tính “Truy n th ng”, và chúng có ự ư ề ốcác đ c đi m thích h p cho m c đích đi u khi n trong công nghi p.ặ ể ợ ụ ề ể ệ

D  l p trình và d  thay đ i chễ ậ ễ ổ ương trình đi u khi n, s  d ng thích h p ề ể ử ụ ợtrong nhà máy.

C u trúc d ng module d  dàng b o trì và s a ch a.ấ ạ ễ ả ử ữ

Tin c y h n trong môi trậ ơ ường s n su t c a nhà máy công nghi p.ả ấ ủ ệ

Dùng linh ki n bán d n nên có kích thệ ẫ ước nh  h n m ch role ch c năng ỏ ơ ạ ứ

tương đương

Giá thành c nh tranh.ạ

Nh ng ch  tiêu này t o ra s  quan tâm c a các kĩ s  thu c ngành nghiên c u ữ ỉ ạ ự ủ ư ộ ứ

v  kh  năng  ng d ng c a PLC trong công nghi p. Các k t qu  nghiên c u ề ả ứ ụ ủ ệ ế ả ứ

đ a ra thêm m t s  yêu c u c n ph i có trong ch c năng c a PLC: t p l nh t  ư ộ ố ầ ầ ả ứ ủ ậ ệ ừcác l nh logic đ n gi n đệ ơ ả ược h  tr  thêm các l nh v  tác v  đ nh thì, tác v  ỗ ợ ệ ề ụ ị ụ

đ m, sau đó là các l nh x  lý toán h c, x  lý b ng d  li u, x  lý xung t c đ  ế ệ ử ọ ử ằ ữ ệ ử ố ộcao, tính toán s  li u th c 32 bit, x  lí th i gian th c,…Song song đó, s  phát ố ệ ự ử ờ ự ựtri n m nh m  v  ph n c ng cũng đ t để ạ ẽ ề ầ ứ ạ ược k t qu : B  nh  l n h n, s  ế ả ộ ớ ớ ơ ố

lượng ngõ vào/ra nhi u h n, nhi u module chuyên dùng h n. Vào năm 1976, ề ơ ề ơPLC có kh  năng đi u khi n ngõ vào/ra    xa b ng kĩ thu t truy n thông.ả ề ể ở ằ ậ ề

S  gia tăng nh ng  ng d ng PLC trong công ngi p đã thúc đ y các nhà ự ữ ứ ụ ệ ẩ

s n xu t hoàn ch nh các h  PLC v i các m c đ  khác nhau v  kh  năng, t c đả ấ ỉ ọ ớ ứ ộ ề ả ố ộ 

x  lý và hi u xu t. Các h  PLC phát tri n tr  lo i làm vi c đ c l p, ch  v i 20 ử ệ ấ ọ ể ừ ạ ệ ộ ậ ỉ ớngõ vào/ra và dung lượng b  nh  chộ ớ ương trình 500 bước, đ n các PLC có c u ế ấtrúc Module nh m d  dàng m  r ng thêm kh  năng và ch c năng  chuyên dùng ằ ễ ở ộ ả ứbao g m:ồ

X  lý tín hi u liên t c (Analog).ử ệ ụ

Đi u khi n đ ng c  servo, đ ng c  bề ể ộ ơ ộ ơ ước

Truy n thông.ề

Tăng s  lố ượng ngõ vào/ ra

Tăng b  nh  m  r ng.ộ ớ ở ộ

V i c u trúc d ng modul cho phép chúng ta m  r ng hay nâng c p m t h  ớ ấ ạ ở ộ ấ ộ ệ

th ng đi u khi n dùng PLC v i chi phí và công su t ít nh t.ố ề ể ớ ấ ấ

Hình 1.1 S  đ  c u trúc c a PLC ơ ồ ấ ủ

Hình 1.2 S  đ  c u trúc bên trong c a PLC ơ ồ ấ ủ

Chương trình đi u khi n: đ nh ra quy lu t thay đ i tín hi u Output đ u ra theoề ể ị ậ ổ ệ ầ  tín hi u Input đ u vào nh  mong mu n. Các chệ ầ ư ố ương trình đi u khi n đề ể ượ ạ  c t o

ra b ng cách s  d ng b  l p trình chuyên dùng c m tay ho c ch y b ng ph nằ ử ụ ộ ậ ầ ặ ạ ằ ầ  

m m đi u khi n trên máy tính sau đó đề ề ể ược n p vào PLC thông qua cáp n i gi aạ ố ữ  PLC v i máy tính (hay PG).ớ

Kh i đi u khi n trung tâm (CPU) g m 3 ph n: b  x  lý, h  th ng bố ề ể ồ ầ ộ ử ệ ố ộ 

nh  và h  th ng ngu n cung c p.ớ ệ ố ồ ấ

Hình 1.3 S  đ  kh i t ng quát c a CPU ơ ồ ố ổ ủ

Có nhi u lo i b  nh  đ  cho ngề ạ ộ ớ ể ườ ử ụi s  d ng l a ch n theo m c đích hay yêu ự ọ ụ

c u s  d ng:ầ ử ụ

 ROM ( Read Only Memory): b  nh  ch  đ c, không xóa dùng l u tr  d  ộ ớ ỉ ọ ư ữ ữ

li u chệ ương trình c  đ nh, không thay đ i thố ị ổ ường dùng cho nhà s n xu t ả ấPLC

 RAM (Random Acess Memory): B  nh  truy xu t ng u nhiên dùng đ  ộ ớ ấ ẫ ể

l u tr  d  li u và chư ữ ữ ệ ương trình cho ngườ ử ụi s  d ng

 EPROM: ROM l p trình có th  xóa đ c.ậ ể ượ

 EEPROM: Electrically EPROM

1.2.2 Ho t đ ng c a m t PLC ạ ộ ủ ộ

V  c  b n ho t đ ng c a 1 PLC khá đ n gi n, đ u tiên, h  th ng các c ngề ơ ả ạ ộ ủ ơ ả ầ ệ ố ổ  vào/ra dùng đ  đ a các tín hi u t  các thi t b  ngo i vi vào CPU ( Nh  cácể ư ệ ừ ế ị ạ ư  Sensor, contact, tín hi u đ ng c ,…). Sauk hi nh n đệ ộ ơ ậ ược tín hi u   ngõ vào thìệ ở  CPU s  x  lý và đ a tín hi u đi u khi n qua ngõ ra xu t ra các thi t b  đẽ ử ư ệ ề ể ấ ế ị ượ  c

đi u khi n.ề ể

Trong su t quá trình ho t đ ng, CPU đ c ho c quét d  li u ho c tr ng tháiố ạ ộ ọ ặ ữ ệ ặ ạ  

c a các thi t b  ngo i vi thông qua ngõ vào, sau đó th c hi n các chủ ế ị ạ ự ệ ương trình 

đ a ra thanh ghi l nh đ  thi hành. Chư ệ ể ương trình   d ng STL (Stament List­ở ạ  

d ng l nh li t kê) hay   d ng LADDER (d ng hình thang) d  đạ ệ ệ ở ạ ạ ữ ược d ch raị  ngôn ng  máy c t trong chữ ấ ương trình. Khi th c hi n xong chự ệ ương trình, ti p đóế  

là quá trình truy n thông n i b , ki m l i  và cu i cùng CPU s  g i ho c c pề ộ ộ ể ỗ ố ẽ ử ặ ậ  

nh t (Update) tín hi u t i các thi t b  đậ ệ ớ ế ị ược đi u khi n thông qua ngõ ra. M tề ể ộ  chu kì g m: đ c tín hi u   ngõ vào, th c hi n chồ ọ ệ ở ự ệ ương trình, truy n thông n iề ộ  

b , t  ki m tra l i và g i c p nh t tín hi u ngõ ra độ ự ể ỗ ử ậ ậ ệ ược g i là chu kì quétọ  (Scanning)

Nh  v y. t i th i đi m th c hi n l nh vào/ra thì l nh không x  lý tr cư ậ ạ ờ ể ự ệ ệ ệ ử ự  

ti p v i c ng vào ra mà s  x  lý thông qua b  nh  đ m. N u có s  d ng ng tế ớ ổ ẽ ử ộ ớ ệ ế ử ụ ắ  thì chương trình con tương  ng t ng tín hi u  ng t s  đứ ừ ệ ắ ẽ ược so n th o và càiạ ả  

đ t nh  1 b  ph n chặ ư ộ ậ ương trình. Chương trình ng t ch  th c hi n trong vòngắ ỉ ự ệ  

quét khi xu t hi n tín hi u ng t và có th  x y ra   b t kì th i đi m nào trongấ ệ ệ ắ ể ả ở ấ ờ ể  vòng quét.

Hình 1.4 S  đ  ho t đ ng c a 1 PLC là 1 vòng quét ơ ồ ạ ộ ủ

Th c t  khi PLC th c hi n chự ế ự ệ ương trình (Program Execution), PLC khi 

c p nh t tín hi u ngõ vào (ON/OFF), các tín hi u này không dduojwcj truy xu tậ ậ ệ ệ ấ  

t c th i đ  đ a ra (Update)   ngõ ra mà quá trình c p nh t tín hi u   ngõ raứ ờ ể ư ở ậ ậ ệ ở  

ph i theo hai bả ước: khi x  lý th c hi n chử ự ệ ương trình, x  lý s  chuy n đ i cácử ẽ ể ổ  

m c logic tứ ương  ng   ngõ ra trong “ chứ ở ương trình n i”, các m c logic này sộ ứ ẽ chuy n đ i ON/OFF, tuy nhiên lúc này các tín hi u   ngõ ra “th t”  v n ch aể ổ ệ ở ậ ẫ ư  

được đ a ra. Khi x  lý k t thúc chư ử ế ương trình x  lý, vi c chuy n đ i các m cử ệ ể ổ ứ  logic ( c a các ti p đi m) đã hoàn thành thì vi c c p nh t các tín hi u   ngõ raủ ế ể ệ ậ ậ ệ ở  

m i th t s  tác đ ng lên ngõ ra đ  đi u khi n các thi t b    ngõ ra.ớ ậ ự ộ ể ề ể ế ị ở

Thường vi c th c thi m t vòng quét ch  x y ra v i m t th i gian r tệ ự ộ ỉ ả ớ ộ ờ ấ  

ng n, m t vòng quét đ n (single scan) có th i gian th c hi n m t vòng quét tắ ộ ơ ờ ự ệ ộ ừ 1ms t i 100ms, vi c th c hi n 1 chu kì quét dài hay ng n còn ph  thu c vào đớ ệ ự ệ ắ ụ ộ ộ dài c a chủ ương trình và c  m c đ  giao ti p c a thi t b  ngo i vi v i PLC, viả ứ ộ ế ủ ế ị ạ ớ  

x  lý ch  có th  đ c đử ỉ ể ọ ược tín hi u   ngõ vào ch  khi tín hi u này tác đ ng v iệ ở ỉ ệ ộ ớ  kho ng th i gian l n h n 1 chu k  quét. N u th i gian tác đ ng   ngõ vào nhả ờ ớ ơ ỳ ế ờ ộ ở ỏ 

h n m t chu kì quét thì vi x  lý xem nh  không có tín hi u này. Tuy nhiên trongơ ộ ử ư ệ  

th c t  s n xu t, thự ế ả ấ ường các h  th ng ch p hành là các h  th ng c  khí nênệ ố ấ ệ ố ơ  

t c đ  quét nh  trên có th  đáp  ng đố ộ ư ể ứ ược các ch c năng c a dây truy n sànứ ủ ề  

xu t. Đ  kh c ph c kho ng th i gian quét dài,  nh hấ ể ắ ụ ả ờ ả ưởng đ n chu trình s nế ả  

xu t, các nhà thi t k  còn thi t k  h  th ng PLC c p nh t t c th i, dùng bấ ế ế ế ế ệ ố ậ ậ ứ ờ ộ 

đ m t c đ  cao (High Speed Counter) các h  th ng này thế ố ộ ệ ố ường được áp d ngụ  cho các PLC l n v i s  lớ ớ ố ượng I/O nhi u, truy c p và x  lý lề ậ ử ượng thông tin l n.ớ

1.3 PHÂN LO I Ạ

1.3.1 Phân lo i theo hãng s n xu t ạ ả ấ

Trên th  gi i có r t nhi u các hãng s n xu t PLC n i ti ng nh  :ế ớ ấ ề ả ấ ổ ế ư

Micro PLC thường đượ ức  ng d ng trong các dây truy n s n xu t nh , cácụ ề ả ấ ỏ  

ng d ng tr c ti p trong t ng thi t b  đ n l  ( đi u khi n băng t i nh  ). Tiêu

Thường đượ ậc l p trình b ng các b  l p trình b ng tay.ằ ộ ậ ằ

 Lo i 2: PLC c  nh ạ ỡ ỏ

PLC c  nh  thỡ ỏ ường đượ ử ục s  d ng trong các h  th ng nh  ( đi u khi n đ ng ệ ố ỏ ề ể ộ

c , dây chuy n s n xu t nh ) ch c năng c a các PLC này thơ ề ả ấ ỏ ứ ủ ường được gi i ớ

h n trong vi c th c hi n chu i các m c logic, đi u khi n thay th  r  le.ạ ệ ự ệ ỗ ứ ề ể ế ơ

Ví d  PLC c a hãng simen lo i nh  nh  S5­95U, S5­90U, S5­100U, S7­200 là ụ ủ ạ ỏ ưcác lo i PLC nh  có s  lạ ỏ ố ượng ngõ vào /ra nh  h n 256.ỏ ơ

Hình 1.5 PLC S5­100U c a simen ủ Các tiêu chu n c a 1 PLC c  nh  nh  sau: ẩ ủ ỡ ỏ ư

PLC c  trung bình đi u khi n đỡ ề ể ược các tín hi u tệ ương t , xu t nh p d  ự ấ ậ ữ

li u,  ng d ng đệ ứ ụ ược các thu t toán, thay đ i đậ ổ ược các đ c tính c a PLC nhặ ủ ờ vào ho t đ ng c a ph n c ng và ph n m m.ạ ộ ủ ầ ứ ầ ề

PLC lo i l n c a simen là các lo i S7­300, S7­400 các lo i này có s  ạ ớ ủ ạ ạ ố

lượng ngõ vào /ra r t l n.ấ ớ

Hình 1.6 PLC S7­300 và S7­400 c a hãng Siemens ủ Các tiêu chu n c a PLC c  trung bình nh  sau: ẩ ủ ỡ ư

Có kho ng 1024 ngõ vào ra.ả

Dùng vi s  lí 8 bitử

Thay th  r  le và đi u khi n đế ơ ề ể ươch tín hi u tệ ương t ự

B  nh  4K và có th  n ng lên 8K.ộ ớ ể ầ

Tín hi u ngõ vào ra là tệ ương t  ho c s ự ặ ố

Có các l nh d ng kh i và ngôn ng  l p trình là ngôn ng  c p cao.ệ ạ ố ữ ậ ữ ấ

Có timer, counters, thanh ghi d ch .ị

Có kh  năng x  lí chả ử ương trình con ( qua l nh JUMP…).ệ

Th c hi n các thu t toán c ng, tr , nhân, chia.ự ệ ậ ộ ừ

Giao ti p v i các thi t b  khác qua c ng RS232.ế ớ ế ị ổ

Có đường tín hi u đ c bi t   modul vào ra.ệ ặ ệ ở

– Gi m đ n 80% s  lả ế ố ượng dây n i.ố

– Công su t tiêu th  c a PLC r t th p .ấ ụ ủ ấ ấ

– Kh  năng t  chu n đoán do đó giúp cho vi c s a ch a đả ự ẩ ệ ử ữ ược nhanh chóng và 

d  dàng.ễ

– Ch c năng đi u khi n thay đ i d  dàng b ng thi t b  l p trình, khi không cóứ ề ể ổ ễ ằ ế ị ậ  các yêu c u thay đ i các đ u vào ra thì không c n ph i nâng c p ph n c ngầ ổ ầ ầ ả ấ ầ ứ– Gi m thi u s  lả ể ố ượng r le và timer so v i h  đi u khi n c  đi n.ơ ớ ệ ề ể ổ ể

– Không h n ch  s  lạ ế ố ượng ti p đi m s  d ng trong chế ể ử ụ ương trình

– Th i gian đ  m t chu trình đi u khi n hoàn thành ch  m t vài ms, đi u này ờ ể ộ ề ể ỉ ấ ềlàm tăng t c đ  và năng su t PLC .ố ộ ấ

– Chương trình đi u khi n có th  đề ể ể ược in ra gi y ch  trong th i gian ng n ấ ỉ ờ ắgiúp thu n ti n cho v n đ  b o trì và s a ch a h  th ng.ậ ệ ấ ề ả ử ữ ệ ố

– Ch c năng l p trình d  dàng, ngôn ng  l p trình d  hi u, d  h c.ứ ậ ễ ữ ậ ễ ể ễ ọ

– Kích thước nh  g n, d  dàng b o qu n, s a ch a.ỏ ọ ễ ả ả ử ữ

– Dung lượng chương trình l n đ  có th  ch a đớ ể ể ứ ược nhi u chề ương trình ph cứ  

t p.ạ

– Hoàn toàn tin c y trong môi trậ ường công nghi p.ệ

– D  dàng k t n i đễ ế ố ược v i các thi t b  thông minh khác nh : máy tính, k t ớ ế ị ư ế

n i m ng Internet, các Modul m  r ng.ố ạ ở ộ

– Đ  tin c y cao, kích thộ ậ ước nh ỏ

– Giá bán c nh tranh.ạ

Đ c tr ng c a t t c  các dòng PLC b t kì là kh  năng có th  l p trình đặ ư ủ ấ ả ấ ả ể ậ ượ  c,

ch  s  IP   d i quy đ nh cho phép PLC ho t đ ng trong môi trỉ ố ở ả ị ạ ộ ường kh c ắ

nghi t công nghi p, y u t  b n v ng thích nghi, đ  tin c y, t  l  h  h ng r t ệ ệ ế ố ề ữ ộ ậ ỉ ệ ư ỏ ấ

th p, thay th  và hi u ch nh chấ ế ệ ỉ ương trình d  dàng, kh  năng nâng c p các ễ ả ấthi t b  ngo i vi hay m  r ng s  lế ị ạ ở ộ ố ượng đ u vào nh p và đ u ra xu t đầ ậ ầ ấ ược đáp  ng tu  nghi trong kh  năng trên có th  xem là các tiêu chí đ u tiên cho ứ ỳ ả ể ầchúng ta khi nghĩ đ n thi t k  ph n đi u khi n trung tâm cho m t h  th ng ế ế ế ầ ề ể ộ ệ ố

ho t đ ng t  đ ng.ạ ộ ự ộ

1.4.2 Nh ượ c đi m ể

Giá thành cao ( ph n c ng và ph n m m).ầ ứ ầ ề

Đòi h i ngỏ ườ ử ụi s  d ng ph i có chuyên môn.ả

So sánh đ c tính kĩ thu t gi a nh ng h  th ng đi u khi n ặ ậ ữ ữ ệ ố ề ể

Ch  tiêu so sánhỉ R  ­ leơ M ch sạ ố Máy tính PLCGiá thành t ngừ  

l p đ tắ ặ

M t th iấ ờ  gian thi tế  kế

M t nhi uấ ề  

th i gian l pờ ậ  trình

r tấ  nhi uề  công 

t cắ

Kém­n uế  

IC đượ  chàn

Kém ­có nhi u m chề ạ  

đi n tệ ử chuyên dùng

T t­cácố  modul đượ  ctiêu chu nẩ  hóa

1.4.3.  ng d ng Ứ ụ

– H  th ng nâng v n chuy n.ệ ố ậ ể

– Dây chuy n đóng gói.ề

– Đi u khi n h  th ng đèn giao thông.ề ể ệ ố

– Qu n lý t  đ ng bãi đ u xe.ả ự ộ ậ

– H  th ng báo đ ng.ệ ố ộ

– Dây chuy n may công nghi p.ề ệ

CH ƯƠ NG 2. B  ĐI U KHI N PLC S5 Ộ Ề Ể

2.1C U T O C A H  PLC STEP 5Ấ Ạ Ủ Ọ

PlC Step 5 thu c h  Simatic do hãng Siemens s n xu t. Đây là lo i PLC h nộ ọ ả ấ ạ ỗ  

h p v a đ n kh i, v a đa kh i. C u t o c  b n c a lo i PLC này là m t đ nợ ừ ơ ố ừ ố ấ ạ ơ ả ủ ạ ộ ơ  

v  c  b n sau đó có th  ghép thêm các module m  r ng v  phía bên ph i, có cácị ơ ả ể ở ộ ề ả  module m  r ng tiêu chu n S5­100U. Nh ng module ngoài này bao g m nh ngở ộ ẩ ữ ồ ữ  

đ n v  ch c năng mà có th  h p l i cho phù h p v i nh ng nhi m v  kĩ thu tơ ị ứ ể ợ ạ ợ ớ ữ ệ ụ ậ  

5 Đ u n i ngu n 24v cho kh i c  b n.ầ ố ồ ố ơ ả

6 Giao di n đ u vào b  ng t IW59.0 đ n IW59.3 và ệ ầ ộ ắ ế

đ u vào b  đ m IW36 đ n IW 38.ầ ộ ế ế

7 Giao di n n i ti p v i máy l p trình hay máy tính.ệ ố ế ớ ậ

8 Giao di n ti p nh n modul nh  ngoài.ệ ế ậ ớ

9 Giao di n cho đ u vào ra Analog.ệ ầ

       Khi quá trình t  đ ng hoá đòi h i s  lự ộ ỏ ố ượng đ u và đ u ra nhi u h n s  ầ ầ ề ơ ố

lượng s n có trên đ n v  c  b n ho c khi c n nh ng ch c năng đ c bi t thì có ẵ ơ ị ơ ả ặ ầ ữ ứ ặ ệ

th  m  r ng đ n v  c  b n b ng cách gá thêm các module ngoài. T i đa có th  ể ở ộ ơ ị ơ ả ằ ố ể

gá thêm 8 module vào ra qua 8 v  trí có s n trên panen v  phía ph i. Thị ẵ ề ả ường Step 5 s  d ng các module m  r ng:ử ụ ở ộ

+ Module vào, ra số duy trì,

+ Module vào, ra số không duy trì l yấ từ S5­100U,

+ Module vào, ra tương tự không duy trì l yấ từ S5­100U,

+ Module thông tin không duy trì CCP

* Quy ướ các chân c ac ủ module mở r ngộ như hình 5.2

+ Chân l: Dươ ngu nng ồ (L+),

+ Chân 2: Âm ngu nồ (M),

cách gán đ aị chỉ gi ngố nhau Xét cách gán đ aị chỉ cho các đ uầ vào, ra.

Có hai loại đầu vào ra:

+ Đầu vào ra trên khối cơ b nả (g nắ li nề với CPU), các đ uầ vào ra này

có địa ch  không đ i v i S5­95U là I32.2 đ n I33.7, Q32.0 đ n Q33.3.ỉ ổ ớ ế ế

2.2.1. Đ a ch  vào/ra trên Module s ị ỉ ố

Khi l p module s  vào ra lên m t khe nào l p t c nó đắ ố ộ ậ ứ ược mang s  hi u c a ố ệ ủkhe đó. Trên m i module thì m i đ u vào ra là m t kênh, các kênh đ u đỗ ỗ ầ ộ ề ược đánh s  Đ a ch  c a m i đ u vào ra là s  ghép s  hi u khe và kênh, s  khe ố ị ỉ ủ ỗ ầ ố ố ệ ố

đ ng trứ ước, s  hi u đ ng sau, gi a hai s  có d u ch m. S  hi u khe và kênh ố ệ ứ ữ ố ấ ấ ố ệ

0 1 : 7

0 1 : 7

0 1 :   7

       Hình 2.3 S  hi u khe và kênh trên module s ố ệ ố

v y đ a ch  khe còn g i là đ a ch  byte.ậ ị ỉ ọ ị ỉ

Module s  có th  đố ể ượ ắc l p trên b t kì khe nào trên panel c a PLCấ ủ

2.2.2 đ a ch  vào ra trên module t ị ỉ ươ ng t ự

Đ  di n t  m t giá tr  tể ễ ả ộ ị ương t  ph i c n nhi u bít. Trong PLC S5 ngự ả ầ ề ười 

ta dùng 16 bít (m t word). Các l nh tộ ệ ương t  có th  đự ể ược gán đ a ch  byte ho cị ỉ ặ  

đ a ch  word khi dùng l nh n p ho c truy n.ị ỉ ệ ạ ặ ề

      Ch  có th  l p module tỉ ể ắ ương t  vào khe 0 đ n 7. M i khe có 4 kênh, m i ự ế ỗ ỗkênh

mang 2 đ a ch  đánh s  l  64 + 65 (đ u khe 0) đ n 126 + 127 (cu i khe 7) nh  ị ỉ ố ừ ầ ế ố ưtrên hình 2.4

Nh  v y, m i kênh mang đ a ch  riêng không kèm theo đ a ch  khe, đ c ư ậ ỗ ị ỉ ị ỉ ọ

đ a ch  kênh là đã bi t nó n m   khe nào.ị ỉ ế ằ ở

Ví dụ: M t module t ng t  l p vào khe s  2 trên đó kênh s  0 mang đ a ch  ộ ươ ự ắ ố ố ị ỉbyte 80 và 81

80+81 82+83 84+85

88+89 90+91 92+93

 96+97 98+99 100+l01

l04+l05 106+107 l08+l09

112+113 114+115 116+117

120+121 122+123 124+125

2.3 C U TRÚC C A CHẤ Ủ ƯƠNG TRÌNH

2.3.1 C u trúc ch ấ ươ ng trình

     Các chương trình đi u khi n v i PLC S5 có th  đề ể ớ ể ược vi t   d ng đ n kh i ế ở ạ ơ ố

ho cặ

đa kh i.ố

Ch ươ ng trình đ n kh i ơ ố

Chương trình đ n kh i ch  vi t cho các công vi c t  đ ng đ n gi n, các l nhơ ố ỉ ế ệ ự ộ ơ ả ệ

được vi t tu n t  trong m t kh i. Khi vi t chế ầ ự ộ ố ế ương trình đ n kh i ngơ ố ười ta dùng kh iố  OBI. B  PLC quét kh i theo chộ ố ương trình, sau khi quét đ n l nh cu iế ệ ố  cùng nó quay trở l i l nh đ u tiên.ạ ệ ầ

        Ch ươ ng trình đa kh i (có c u trúc) ố ấ

       Khi nhi m v  t  đ ng hoá ph c t p ngệ ụ ự ộ ứ ạ ười ta chia chương trình đi u khi n ề ểra

thành t ng ph n riêng g i là kh i. Chừ ầ ọ ố ương trình có th  x p l ng kh i này vào ể ế ồ ố

kh i kia.ố  Chương trình đang th c hi n   kh i này có th  dùng l nh g i kh i đự ệ ở ố ể ệ ọ ố ể sang làm vi cệ  v i kh i khác, sau khi đã k t thúc công vi c   kh i m i nó quay ớ ố ế ệ ở ố ớ

v  th c hi n ti pề ự ệ ế  chương trình đã t m d ng   kh i cũ.ạ ừ ở ố

       Ngườ ậi l p trình có th  x p l ng kh i này vào kh i kia thành l p, t i đa là ể ế ồ ố ố ớ ố

16 l pớ   N u s  l p vế ố ớ ượt quá gi i h n thì PLC t  đ ng v  tr ng thái ban đ uớ ạ ự ộ ề ạ ầ

2.3.2 Kh i và đo n (Block and Segment) ố ạ

C u trúc m i kh i g m có:ấ ỗ ố ồ

Đ u kh i g m tên kh i, s  hi u kh i và xác đ nh chi u dài kh i.ầ ố ồ ố ố ệ ố ị ề ố

Thân kh i: Th  hi n n i dung kh i và đố ể ệ ộ ố ược chia thành đo n (Segment) ạ

th c hi n t ng công đo n c a quá trình t  đ ng hóa s n xu t. M i đo n ự ệ ừ ạ ủ ự ộ ả ấ ỗ ạ

l i bao g m m t s  dòng l nh ph c v  vi c gi i bài toán logic. K t qu  ạ ồ ộ ố ệ ụ ụ ệ ả ế ả

c a phép logic đủ ược g i vào RLO (Result of Logic Operation). Vi c phân ử ệchia chương trình thành các đo n cũng  nh hạ ả ưởng đ n RLO. Khi b t đ uế ắ ầ  

m t đo n m i thì t o ra m t giá tr  RLO m i, khác v i giá tr  RLO c a ộ ạ ớ ạ ộ ị ớ ớ ị ủ

đo n trạ ước

K t thúc kh i: Ph n k t thúc kh i là l nh k t thúc kh i BE.ế ố ầ ế ố ệ ế ố

 Kh i t  ch c OB ( Organisation Block): ố ổ ứ

Kh i t  ch c qu n lý chố ổ ứ ả ương trình đi u khi n và t  ch c vi c th c hi n ề ể ổ ứ ệ ự ệ

chương trình

 Kh i ch ố ươ ng trình PB (Program Block):

Kh i chố ương trình s p x p chắ ế ương trình đi u khi n theo ch c năng ho c ề ể ứ ặcác khía c nh kĩ thu t.ạ ậ

 Kh i dãy SB (Sequence Block): ố

Kh i dãy là lo i kh i đ c bi t đố ạ ố ặ ệ ược đi u khi n theo chề ể ương trình dãy và 

được x  lý nh  kh i chử ư ố ương trình

 Kh i ch c năng FB (Function Block): ố ứ

Kh i ch c năng là lo i kh i đ c bi t dùng đ  l p trình các ph n chố ứ ạ ố ặ ệ ể ậ ầ ương trình đi u khi n tái di n thề ể ễ ường xuyên ho c đ c bi t ph c t p. Có th  gán ặ ặ ệ ứ ạ ểtham s  cho các kh i đó và chúng có m t nhóm l nh m  r ng.ố ố ộ ệ ở ộ

 Kh i d  li u DB (Dâm Block): ố ữ ệ

Kh i d  li u l u tr  các d  li u c n thi t cho vi c x  lý chố ữ ệ ư ữ ữ ệ ầ ế ệ ử ương trình đi u ềkhi nể

di n b ng ba phễ ằ ương pháp đó là b ng l nh STL, l u đ  đi u khi n CSF và ả ệ ư ồ ề ể

bi u đ  b c thang LAD.ể ồ ậ

2.4.2 Nhóm l nh b  tr ệ ổ ợ

Nhóm l nh b  tr  bao g m các l nh s  d ng cho các ch c năng ph c ệ ổ ợ ồ ệ ử ụ ứ ứ

t p, ví d  nh  các l nh thay th , các ch c năng th  nghi m, các l nh d ch ạ ụ ư ệ ế ứ ử ệ ệ ị

chuy n ho c chuy n đ i,…ể ặ ể ổ

Các l nh b  tr  dùng trong kh i ch c năng và đệ ổ ợ ố ứ ược bi u di n b ng ể ễ ằ

phương pháp b ng l nh STL. Ch  có r t ít l nh đả ệ ỉ ấ ệ ượ ử ục s  d ng   phở ương pháp 

         Khi th c hi n l nh đ u tiên c a m t lo t phép toán logic thì n i dung c aự ệ ệ ầ ủ ộ ạ ộ ủ  

đ iố  tượng l nh đệ ượ ấc l y vào s  đẽ ược n p ngay vào RLO (k t qu  c a phép ạ ế ả ủtoán logic) mà không c n th c hi n phép toán.ầ ự ệ  Đ i tố ượng c a các l nh logic là: ủ ệ

soát và qu n lý các ho t đ ng có liên quan đ n th i gian.ả ạ ộ ế ờ

a.N p giá tr  th i gian ạ ị ờ

Khi m t b  th i gian độ ộ ờ ược kh i phát thì n i dung trong ACCU1 (d ng t  ở ộ ạ ừ

16 bít) được dùng làm giá tr  tính th i gian. Do đó, mu n dùng các l nh th i ị ờ ố ệ ờgian ph i n p giáả ạ  tr  th i gian c n đ t vào ACCU1 trị ờ ầ ặ ước khi b  th i gian ho tộ ờ ạ  

đ ng.ộ

Có th  n p các ki u d  li u sau dùng cho các l nh th i gian:ể ạ ể ữ ệ ệ ờ

+ KT: giá tr  th i gian h ng s ị ờ ằ ố+ DW: t  (word) d  li u.ừ ữ ệ+ IW: t  (word) đ u vào.ừ ầ+ QW: t  (word) đ u ra.ừ ầ+ FW: t  (word) c ừ ờ

Tr  lo i KT các lo i còn l i ph i   d ng mã BCD.ừ ạ ạ ạ ả ở ạ