bai giang PLC (S7-200&FX2N)

MỤC TIÊU  Hiểu được cấu tạo PLC, hệ thống điều khiển sử dụng PLC  Ghép nối được các phần từ vào/ ra với PLC  Lập trình được cho PLC S7–200 và Mitsubishi FX2N  Có khả năng tự nghiên c

Trang 1

www.themegallery.com  P L C 

Ngành : ĐTCN – K10

Hệ đào tạo : CAO ĐẲNG NGHỀ

Người thực hiện : NGUYỄN TRUNG THỊ HOA TRANG

Khoa : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHỆ CAO HÀ NỘI

-*** -PLC CƠ BẢN

HÀ NỘI – 2020

Trang 2

A MỤC TIÊU

 Hiểu được cấu tạo PLC, hệ thống điều khiển sử dụng PLC

 Ghép nối được các phần từ vào/ ra với PLC

 Lập trình được cho PLC S7–200 và Mitsubishi FX2N

 Có khả năng tự nghiên cứu để lập trình cho các loại PLC khác.

 Thiết kế hệ thống điều khiển đơn giản sử dụng PLC

Trang 3

B NỘI DUNG

Chương I: Tổng quan về PLC

Chương II: PLC S7-200 của Siemens

Chương III: Phần mềm lập trình Step7-Microwin

Chương IV: Lập trình cho PLC S7-200

Chương V: PLC Mitsubishi FX2N

Chương VI: Phần mềm lập trình GX developer

Chương VII: Lập trình cho PLC Mitsubishi FX2N

3

Trang 4

Vòng quét (Cycle scan)

Nguyên lý hoạt động của PLC

Cấu trúc PLC Vai trò của PLC Ứng dụng của PLC Đặc điểm PLC Khái niệm về PLCCHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC

Trang 6

PLC (Programable Logic Controler: bộ điều khiển logic lập trình được) là một thiết bị điều khiển sử

dụng một bộ nhớ có thể lập trình, bộ nhớ này sẽ lưu giữ các cấu trúc lệnh (logic, thời gian, bộ đếm, các hàm toán học…) để thực hiện các chức năng điều khiển.

PLC

Chương trình Điều khiển

Điều khiển

Trang 7

PLC (Programable Logic Controler: bộ điều khiển logic lập trình được) là một thiết bị điều khiển sử

dụng một bộ nhớ có thể lập trình, bộ nhớ này sẽ lưu giữ các cấu trúc lệnh (logic, thời gian, bộ đếm, các hàm toán học…) để thực hiện các chức năng điều khiển.

Trang 8

8

1.3 Ưu điểm của PLC

 Dễ dàng trong việc lập trình và lập trình lại

 Cho phép nhanh chóng thay đổi chương trình điều khiển

 Có nhiều module chức năng cho phép thực hiện các điều khiển phức tạp

 Có khả năng truyền thông cho phép nối mạng ở nhiều cấp độ

 Đơn giản trong bảo dưỡng và sửa chữa

 Làm việc tin cậy trong môi truờng công nghiệp

 Cấu trúc nhỏ gọn và giá thành ngày càng thấp

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PLC

Trang 9

9

1.4 Ứng dụng của PLC

PLC được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong công nghiệp như:

− Dây chuyền đóng gói

− Điều khiển bơm

− Hệ thống báo động

− Điều khiển thang máy

− Quản lý tự động bãi đậu xe

− Báo giờ trường học, công sở…

− Điều khiển hệ thống đèn giao thông

− Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn

− Dây chuyền sản xuất thủy tinh

− Dây chuyền may công nghiệp

− Dây chuyền sản xuất xi măng

Trang 10

10

1.4 Ứng dụng của PLC

PLC được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong công nghiệp vì:

 Bền trong môi trường công nghiệp

 Giao diện thân thiện với người sử dụng

 Tốc độ xử lý tương đối cao

 Có nhiều loại khác nhau để lựa chọn tùy nhu cầu sử dụng và độ phức tạp của hệ thống điều khiển

 Có khả năng mở rộng số đầu vào/ra khi mở rộng nhu cầu điều khiển bằng cách nối thêm các khối vào/ra chức năng

 Dễ dàng điều khiển và giám sát từ máy tính

 Giá thành hợp lý tùy vào từng loại PLC

Trang 11

PLC có thể được sử dụng cho những yêu cầu điều khiển đơn giản và được lặp đi lặp lại theo chu kỳ, hoặc liên kết với máy tính chủ khác hoặc máy tính chủ thông qua một kiểu hệ thống mạng truyền thông để thực hiện các quá trình xử lý phức tạp.

Trang 12

Các cổng vào/ra: để nhập dữ liệu từ cảm biến và xuất dữ liệu ra cơ cấu chấp hành.

Bộ nhớ (Memory): để lưu chương trình điều khiển và dữ liệu vào ra

Thiết bị lập trình: có thể là máy tính cá nhân PC, máy lập trình chuyên dụng PG hay máy lập trình hiện thị cầm tay TD.

Nguồn nuôi: Là khối cung cấp nguồn để nuôi toàn bộ hoạt động của PLC Nguồn nuôi này có thể được cung cấp bởi nguồn DC, AC tùy thuộc vào từng loại PLC.

Trang 13

 Bộ nhớ ROM (Read Only Memory): là bộ nhớ chỉ đọc, trong PLC bộ nhớ này dùng để lưu giữ chương trình

điều hành do nhà sản xuất nạp và chỉ nạp một lần Thông tin trên ROM vẫn được duy trì dù nguồn cấp bị mất

 Bộ nhớ RAM (Random Acess Memory): Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên, trong PLC bộ nhớ này dùng để lưu giữ dự liệu hoặc kết quả tạm thời của các phép toàn Dữ liệu trong RAM sẽ bị xóa nếu nguồn nuôi bị mất

 Bộ nhớ EEPROM (Electrical Erasable Programble Read Only Memory): Là bộ nhớ có thể xóa và nạp lại bằng tín hiệu điện Bộ nhớ này dùng để lưu giữ chương trình ứng dụng trong PLC

Trang 14

14

1.6 Cấu trúc PLC

(mức điện áp cấp cho các IC TTL hoặc CMOS) trong khi đó tín hiệu điều khiển ở bên ngoài theo chuẩn công nghiệp là 24VDC hoặc 240 VAC Khối cổng vào/ra đóng vai trò là mạch giao tiếp giữa các vi mạch điện tử bên trong PLC với các mạch công suất bên ngoài, nó thực hiện chuyển đổi mức tín hiệu và cách ly

Trang 15

- Đáp ứng chậm, không chịu được tần số đóng cắt cao.

- Đóng cắt được dòng tải khoảng 2A÷5A tùy thuộc từng hãng chế tạo

- Tuổi thọ thấp (tiếp điểm rowle chỉ cho phép đóng cắt vài chục nghìn lần)

Trang 16

- Chỉ đóng cắt được dòng điện một chiều, khi nối với các thiết bị ngoài phải phân biệt cực tính.

- Đáp ứng rất nhanh, chịu được tần số đóng cắt cao

- Đóng cắt được dòng tải khoảng 50mA

- Tuổi thọ cao

Trang 17

17

1.6 Cấu trúc PLC

Đặc điểm: Đây là đầu vào tín hiệu số:

- Mức logic 1 là 18VDC÷24VDC

- Mức logic 0 là nhỏ hơn 18VDC

Trang 18

− Đáp ứng rất nhanh, chịu được tần số đóng cắt cao

− Đóng cắt được dòng tải khoảng 400mA

− Tuổi thọ cao

Trang 19

19

1.7 Vòng quét (Cycle scan)

Kiểm tra lỗi và truyền thông

Cập nhật đầu ra

Trang 20

20

1.7 Vòng quét (Cycle scan)

- gian PLC làm việc theo nguyên lý chu kỳ quét Quá trình làm việc của PLC là thực hiện các chu kỳ quét liên tiếp nhau Hoạt động của PLC trong một chu kỳ quét là kiểm tra trạng thái tín hiệu ở cổng vào và ghi trạng thái tín hiệu ở tất cả các cổng vào vào bộ đệm Từ các tín hiệu ở cổng vào lưu trong bộ đệm CPU sẽ thực hiện logic chương trình đã được lập trình sẵn và đưa ra kết quả vào bộ đệm cổng ra để điều khiển các thiết bị bên ngoài

- Thời cần thiết cho một vòng quét thay đổi khoảng từ 1ms÷30ms Thời gian cho một vòng quét phụ thuộc

vào độ dài của chương trình ứng dụng, việc sử dụng các đầu vào/ra từ xa và phụ thuộc vào tốc độ xử lý của PLC

Trang 21

CHƯƠNG II: PLC S7-200 SIEMENS

1 Các loại CPU của S7 - 200

Trang 22

1 Các loại CPU của S7 – 200

Trang 23

2 Các modul trong hệ thống điều khiển PLC

a PS (Power Supply): Modul nguồn nuôi, có 3 loại 2A, 5A và 10A

b SM (Signal Modul): Modul mở rộng tín hiệu vào/ra

− DI (Digital Input): Modul mở rộng cổng vào số

− DO (Digital Output): Modul mở rộng cổng ra số

− DI/DO: Modul mở rộng cổng vào/ra số

− AI/AO (Analog Input/ Analog Output): Modul mở rộng cổng vào/ra tương tự

c IM (Interface Modul): Modul ghép nối, đây là modul chuyên dụng có nhiệm vụ nối từng nhóm các modul mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản lý chung bởi một CPU

d FM (Function Modul): là modul có chức năng điều khiển riêng

e CP(Commuication modul): Modul phục vụ truyền thông trong mạng giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính

Trang 25

4 Các đèn báo trên CPU

 SF (Đèn đỏ): báo hệ thống bị lỗi Đèn SF sáng lên khi PLC có lỗi

 Run (Đèn xanh): cho biết PLc đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào

trong bộ nhớ chương

 STOP (Đèn vàng): chỉ PLC đang ở chế độ dừng Dừng chương trình đang thực hiện lại

 I x.x (Đèn xanh): Đèn xanh ở đầu vào chỉ trạng thái tức thời của đầu vào (x.x = 0.0 – 1.5) Đèn này

báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của đầu vào

 Q y.y (Đèn xanh): Đèn xanh ở đầu ra chỉ trạng thái tức thời của đầu ra (y.y = 0.0 – 1.1) Đèn này

báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị mức logic của đầu ra

Trang 26

 Chọn chế độ làm vệ cho PLC

 RUN: Cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ PLC S7 – 200, CPU 22x sẽ rời khỏi chế

độ RUN sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP

 STOP: Cưỡng bức PLC dừng chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP Ở chế độ

STOP, PLC cho phép hiệu chỉnh, nạp, xóa một chương trình

 TERM: Cho phép người dùng từ máy tính quyết định chọn một trong hai chế độ làm việc cho PLC

hoặc RUN hoặc STOP

Trang 28

28

 Các loại đầu vào/ra:

a Đầu vào số: Còn được gọi là đầu vào tín hiệu rời rạc, là các đầu vào của PLC chỉ nhận các tín hiệu ở

hai dạng “CÓ” hoặc “KHÔNG” có, các tín hiệu này có thể lấy từ nút nhấn, công tắc, cảm biến hành

trình, cảm biến tiệm cận…

b Đầu ra số: Còn được gọi là đầu ra tín hiệu rời rạc, là các đầu ra của PLC chỉ nhận các tín hiệu ở

hai dạng “ĐÓNG” hoặc “MỞ”, các đầu ra này thường được nối với các cuộn dây Relay, Contactor, Đèn,

Vale … Các phần tử này sẽ được điều khiển bật tắt bởi PLC

Trang 29

29

 Các loại đầu vào/ra:

a Đầu vào tương tự: Là các đầu vào PLC nhận các tín hiệu biến thiên liên tục, thể hiện ở dòng điện và

Trang 30

 Cấp nguồn: cần phân biệt loại nguồn nuôi cho PLC

− Loại nguồn DC có kí hiệu là M, L+

− Loại nguồn AC có kí hiệu là N, L1

Trang 31

− Các loại cảm biến: nhiệt, quang điện, tiệm cận, điện

dung, từ, kim loại, siêu âm, phân biệt màu sắc, áp suất,

…

− Nút nhấn, công tắc gạt, ba chấu, …

− Công tắc hành trình, công tắc thường

− Rotary Encoder (mã hóa chuyển động quay)

− Bộ kiểm tra mức

− Động cơ DC

− Động cơ AC 1 pha và 3 pha

− Động cơ Step Servo

Trang 32

6 Truyền thông giữa PC và PLC

ghép nối với các thiết bị lập trình hoặc với các trạm khác của PLC Tốc độ chuyền cho máy lập trình kiểu PPI (Point to Point Interface) là 9600 baud.

Chọn các thông số để truyền thông: Tốc độ truyền là 09.6k, dữ liệu truyền là 11 bit.

Trang 39

 Nạp chương trình xuống PLC và chạy chương trình

 Bấm chuột vào nút PLC trên thanh công cụ → chọn TYPE

→xuất hiện cửa sổ để chọn kiểu CPU Chọn kiểu CPU → bấm OK

 Đặt PLC ở chế độ stop bằng cách phải chuột vào nút STOP

 Để nạp chương trình xuống PLC bấm trái chuột vào nút DOWNLOAD Nếu chương trình không lỗi thì PLC sẽ cho phép nạp chương trình

 Sau khi nạp chương trình thành công để chạy chương trình bấm chuột trái vào nút RUN

 Để xem trạng thái chương trình chạy trên màn hình máy tính bấm chuột trái vào nút xem trạng thái chương trình

CHƯƠNG III: PHẦN MỀM LẬP TRÌNH

Trang 40

Vùng nhớ các bit, tương

tự vùng V nhưng dung lượng nhỏ hơn.

M

Vùng nhớ các rơle điều khiển tuần tự.

Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số.

Q

5

Trang 41

bị đếm thời gian.

Vùng các bộ định thời, được coi như những thiết

bị đếm thời gian.

T

Vùng các bộ đếm (đếm tiến, đếm lùi hoặc cả tiến

và lùi)

Vùng các bộ đếm (đếm tiến, đếm lùi hoặc cả tiến

Vùng nhớ cục bộ, giống vùng V nhưng chỉ có dung lượng 64byte

LCHƯƠNG III: PHẦN MỀM LẬP TRÌNH

Trang 42

Chuyển các giá trị số 16 thành các giá trị tương tự

AQ

Các accumulator, gồm 4 accumulator 32 bit

Trang 43

GT: ± 65536 LT: 32bit MD0, VD0 …

DInt

GT:

LT: 32bit MD0; VD0 …

GT:

LT: 32bit MD0; VD0 …

Real

GT:

LT: 1byte MB0; VB0 …

GT:

LT: 1byte MB0; VB0 …

AQW0

GT: ± 32768 LT: 16bit MW0; VW0; AIW0;

AQW0

Int

5

Trang 44

Địa chỉ byte 100 Kiểu truy nhập (byte) Tên vùng nhớ (M)

- Kiểu word:

MW100

Địa chỉ byte 100 Kiểu truy nhập (word) Tên vùng nhớ (M)

Địa chỉ byte 100 Kiểu truy nhập (Dword) Tên vùng nhớ (M)

Trang 45

Tại thời điểm đầu tiên mỗi vòng quét PLC lấy tín hiệu từ các đầu vào và ghi các giá trị tương ứng vào vùng nhớ đầu vào

Kiểu Bit: I[địa chỉ byte].[địa chỉ bit] I0.1

Kiểu Byte, word, Dword I[kích thước].[địa chỉ byte đầu tiên] IB4, IW2, ID1

Truy nhập:

Vùng nhớ đầu ra Q

Trong quá trình thực hiện các công việc trong một vòng quét (bao gồm cả chương trình điều khiển) PLC sẽ ghi các giá trị tương ứng vào vùng nhớ này Cuối vòng quét PLC sẽ gửi các giá trị này đến đầu ra tương ứng

Kiểu Bit: Q[địa chỉ byte].[địa chỉ bit] Q0.0

Kiểu Byte, word, Dword Q[kích thước].[địa chỉ byte đầu tiên] QB4, QW2, QD1

Truy nhập:

Trang 46

Các ô thuộc vùng nhớ M dùng để lưu trữ trạng thái của quá trình hoạt động hoặc các thông tin điều khiển khác.

Kiểu Bit: V[địa chỉ byte].[địa chỉ bit] V0.1

Kiểu Byte, word, Dword V[kích thước].[địa chỉ byte đầu tiên] VB4, VW8, VD1

Trang 47

Vùng nhớ của đầu vào, đầu ra analog AI, AQ:

PLC chuyển đổi một giá trị điện áp (hoặc dòng điện) thành một số nhị phân 12 bit lưu trong vùng nhớ analog, hoặc

ngược lại.

Truy nhập:

Kiểu Byte, word, Dword: AI[kích thước].[địa chỉ byte đầu tiên] AIB4, AIW8, AID1

AQ[kích thước].[địa chỉ byte đầu tiên] AQB4, AQW8, AQD1

Trang 48

Có 3 loại ngôn ngữ thường được sử dụng:

LAD: Còn gọi là ngôn ngữ giản đồ thang, có các thành phần giống như các

thành phần trong kỹ thuật điện (tiếp điểm, cuộn dây, timer, relay )

STL: Là một dạng thể hiện khác của các câu lệnh lập trình, một cấu trúc lệnh

trong LAD có thể là một tập hợp lệnh trong STL Chương trình ở dạng này sử dụng các

câu lệnh ở dạng chữ viết giống như PASCAL, C

FBD: Đây là ngôn ngữ viết dưới dạng liên kết của các hàm lôgic kỹ thuật số,

loại ngôn ngữ này thích hợp cho những người quen sử dụng và thiết kế mạch điều khiển

số

Trang 49

CHƯƠNG IV: LẬP TRÌNH CHO PLC

3 Một số khái niệm cơ bản

 Tiếp điểm: Chương trình PLC sử dụng các bit giống như các tiếp điểm, có hai loại tiếp điểm là thường đóng (NC) và thường mở (NO):

 Tiếp điểm thường mở sẽ đóng lại khi bit địa chỉ của tiếp điểm này có giá trị bằng 1 và mở khi bit địa chỉ của tiếp điểm

có giá trị bằng 0

 Tiếp điểm thường đóng sẽ mở khi bit địa chỉ của tiếp điểm này có giá trị bằng 1 và đóng lại khi bit địa chỉ của tiếp

điểm có giá trị bằng 0

 Cuộn dây: giống như cuộn dây relay, nó sẽ được kích hoạt khi tất cả tiếp điểm phía trước đóng, khi đó bit địa chỉ

của phần tử này có giá trị bằng 1 Ta cũng có thể sử dụng các tiếp điểm của bit địa chỉ này tại các vị trí khác trong

chương trình

 Khối: Khối trong chương trình PLC có nhiều chức năng khác nhau, một khối sẽ thực hiện chức năng này khi có tín

hiệu ở đầu vào của khối, chức năng của khối có thể là bộ timer, counter

Trang 51

Cho một xung ở đầu ra có độ rộng một chu kỳ vòng quét tại thời điểm xuất hiện sườn lên (câu lệnh POSITIVE) và sườn xuống (câu lệnh

NEGATIVE) của xung

Trang 53

4 Các hàm cơ bản

4.4 Lệnh SET, RESET n bit

Ghi hoặc xoá giá trị 1 của n bit kể từ địa chỉ bit

Trang 54

4.5 Lệnh so sánh Bye, Word, Double word, số thực

Chúng ta có thể sử dụng các cách so sánh như: =, >=, <=, <>, <, >, cho các Byte, Word, Double word Đầu ra bằng 1 khi so sánh đúng

Trang 56

4.6 Bộ TIMER: TON, TONR, TOF

4.6.1 Khái niệm Timer

Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra Trong điều khiển người ta thường gọi là khâu trễ.

4.6.2 Phân loại

Trong SIMATIC S7-200 có 256 bộ Timer, được chia ra làm ba loại:

Timer

On - Delay Timer

Off - Delay Timer

Retentive On - Delay Timer

Trang 58

4.6 Bộ TIMER: TON, TONR, TOF

4.6.3 Tính chất cơ bản của Timer

 Các bộ Timer được điều khiển bởi một cổng vào và giá trị đếm tức thời Giá trị đếm tức thời của Timer được nhớ trong thanh ghi 2 byte (gọi là T-word) của Timer, xác định khoảng thời gian trễ kể từ khi Timer được kích Giá trị đặt trước của các bộ Timer được ký hiệu trong LAD và STL là PT Giá trị tức thời của thanh ghi T-word thường xuyên được so sánh với giá trị đặt trước của Timer.

 Mỗi bộ Timer, ngoài thanh ghi 2 byte T-word lưu giá trị đếm tức thời còn có thanh ghi 1 Bit, ký hiệu là T-Bit, chỉ trạng thái logic đầu ra Giá trị logic của Bit này phụ thuộc vào kết quả so sánh giữa giá trị đếm tức thời với giá trị đặt trước.

 Trong khoảng thời gian tín hiệu vào có giá trị logic 1, giá trị đếm tức thời trong T-word luôn được cập nhật và thay đổi tăng dần cho đến khi nó đạt cực đại Khi giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giấ trị đặt trước thì T-Bit có giá trị 1.

Định dạng
Số trang	76
Dung lượng	3,54 MB