Giáo trình PLC nâng cao (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Hà Nam (2021)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:158

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình PLC nâng cao (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) cung cấp cho người đọc những kiến thức như: Vị trí, ứng dụng PLC trong công nghiệp; Các phép toán số của PLC; Xử lý tín hiệu Analog; Điều khiển các động cơ khởi động và dừng theo trình tự; Điều khiển đèn giao thông; Đếm sản phẩm; Điều khiển máy trộn; Điều khiển nhiệt độ; Điều khiển động cơ SERVOMOTOR; Điều khiển thang máy; Kết nối PLC với màn hình cảm biến. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình PLC nâng cao (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Hà Nam (2021)

SỞ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỈNH HÀ NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: PLC NÂNG CAO NGÀNH/NGHỀ: Điện công nghiệp TRÌNH ĐỘ: Cao đẳng (Ban hành kèm theo Quyết định số:835/QĐ - CĐN ngày 31 tháng 12 năm 2021 của Trường Cao Đẳng Nghề Hà Nam) Hà Nam, năm 2021
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN: Nhằm đáp ứng nhu cầu học tập và nghiên cứu cho giảng viên và sinh viên nghề Điện công nghiệp trong trường Cao đẳng nghề Hà Nam. Chúng tôi đã thực hiện biên soạn tài liệu PLC nâng cao này. Tài liệu được biên soạn thuộc loại giáo trình phục vụ giảng dạy và học tập, lưu hành nội bộ trong nhà trường nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng 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 doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. Dựa theo giáo trình này, có thể giảng dạy cho các trình độ hoặc ngành/nghề khác của nhà trường 1
LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình PLC nâng cao này là tài liệu lưu hành nội bộ của Trường Cao đẳng nghề Hà Nam. Tài liệu phục vụ cho mô đun PLC nâng cao dành cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp. Nội dung của giáo trình được xây dựng trên cơ sở kế thừa những tài liệu đang được giảng dạy tại trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm nâng cao chất lượng giảng và dạy. Giáo trình biên soạn ngắn gọn, cơ bản tùy theo tính chất của ngành nghề đào tạo mà nhà trường đang tự điều chỉnh cho phù hợp với xu thế mới. Giáo trình này được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun/ môn học của chương trình đào tạo nghề Điện công nghiệp ở cấp trình độ Cao đẳng nghề, và được dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo Giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 75 giờ và được thiết kế gồm 11 bài: Bài mở đầu: Vị trí, ứng dụng PLC trong công nghiệp Bài 1: Các phép toán số của PLC Bài 2: Xử lý tín hiệu Analog Bài 3: Điều khiển các động cơ khởi động và dừng theo trình tự Bài 4: Điều khiển đèn giao thông Bài 5: Đếm sản phẩm Bài 6: Điều khiển máy trộn Bài 7: Điều khiển nhiệt độ. Bài 8: Điều khiển động cơ SERVOMOTOR Bài 9: Điều khiển thang máy Bài 10: Kết nối PLC với màn hình cảm biến Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhƣng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. Hà Nam, ngày tháng năm 2021 Tham gia biên soạn Chủ biên: Ngô Thị Oanh 2
MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN: ........................................................................................... 1 LỜI GIỚI THIỆU ............................................................................................................ 2 MỤC LỤC ....................................................................................................................... 3 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN ................................................................................................. 7 BÀI MỞ ĐẦU: VỊ TRÍ, ỨNG DỤNG PLC TRONG CÔNG NGHIỆP ......................... 8 1. Các bài toán điều khiển động cơ ....................................................................... 8 2. Các bài toán điều khiển quá trình ...................................................................... 9 BÀI 1: CÁC PHÉP TOÁN SỐ CỦA PLC .......................................................... 16 1. Chức năng truyền dẫn ..................................................................................... 16 1.1. Truyền Byte, Word, Doubleword................................................................. 16 1.2. Truyền một vùng nhớ dữ liệu ....................................................................... 19 2. Chức năng so sánh........................................................................................... 20 2.1. Chức năng dịch chuyển ................................................................................ 20 2.3. Chức năng toán học ...................................................................................... 28 2.4. Lập trình điều khiển các động cơ đếm vòng tròn......................................... 38 2.5. Đồng hồ thời gian thực................................................................................. 39 2.6. Bài ứng dụng điều khiển đèn giao thông có sử dụng đồng hồ thời gian ..... 42 Bài tập.................................................................................................................. 43 BÀI 2: XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG ........................................................................... 45 1. Tín hiệu Analog ............................................................................................... 45 2. Biểu diễn các giá trị Analog ............................................................................ 46 3. Kết nối ngõ vào-ra Analog .............................................................................. 47 4. Hiệu chỉnh tín hiệu Analog ............................................................................. 49 5. Giới thiệu về module analog PLC S7-200 ...................................................... 51 5.1. Đặc tính kỹ thuật của mô đun đầu vào Analog EM 231 .............................. 52 5.2. Đặc tính kỹ thuật của mô đun đầu ra Analog EM 232................................. 53 5.3. Đặc tính kỹ thuật của mô đun đầu vào/ra Analog EM 235.......................... 54 5.4. Các chú ý khi cài đặt ngõ ra analog ............................................................. 55 BÀI 3: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHỞI ĐỘNG VÀ DỪNG THEO TRÌNH TỰ ...... 58 1. PLC CPM2A.............................................................................................................. 59 1.1. Các lệnh của PLC CPM2A được sử dụng trong chương trình. .................. 59 1.2. Viết chương trình cho PLC CPM2A. ........................................................... 59 1.3. Lắp đặt và nối dây cho PLC CPM2A. Nạp chương trình và vận hành thử 62 2. Với PLC S7- 200 ............................................................................................. 63 3
2.1 Các lệnh của PLC S7-200 được sử dụng trong chương trình. ..................... 63 2.2. Viết chương trình cho PLC S7-200.............................................................. 63 2.3 Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-200. Nạp chương trình và vận hành thử .... 65 3. PLC S7- 300. ................................................................................................... 66 3.1 Các lệnh của PLC S7- 300 được sử dụng trong chương trình. .................... 66 3.2. Viết chương trình cho PLC S7-300.............................................................. 66 Bài tập.................................................................................................................. 69 BÀI 4: ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG ................................................................. 71 1. Với PLC CPM2A ............................................................................................ 71 1.1. Các lệnh của PLC CPM2A sử dụng trong chương trình .............................. 71 1.2. Chương trình điều khiển cho PLC CPM2A ................................................. 71 1.3. Lắp đặt và nối dây cho PLC CPM2A. Nạp chương trình và vận hành thử. 73 2. Với PLC S7-200 .............................................................................................. 74 2.1. Các lệnh của PLC S7-200 sử dụng trong chương trình................................ 74 2.2. Viết chương trình cho PLC S7-200 .............................................................. 74 2.3. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-200. Nạp chương trình và vận hành thử 76 3. PLC S7-300 ..................................................................................................... 77 3.1. Các lệnh của PLC S7-300 sử dụng trong chương trình................................ 77 3.2. Viết chương trình cho PLC S7-300 .............................................................. 77 BÀI 5: ĐẾM SẢN PHẨM ............................................................................................. 81 1. Với PLC CPM2A ............................................................................................ 81 1.1. Các lệnh của PLC CPM2A sử dụng trong chương trình .............................. 81 1.2. Chương trình điều khiển cho PLC CPM2A ................................................. 81 1.3. Lắp đặt và nối dây cho PLC CPM2A. Nạp chương trình và vận hành thử. ............................................................................................................................. 82 2. Với PLC S7-200 .............................................................................................. 83 2.1. Các lệnh của PLC S7-200 sử dụng trong chương trình................................ 83 2.2. Viết chương trình cho PLC S7-200. ............................................................. 83 2.3. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-200. Nạp chương trình và vận hành thử. 84 3. PLC S7-300 ..................................................................................................... 85 3.1. Các lệnh của PLC S7-300 sử dụng trong chương trình................................ 85 3.2. Viết chương trình cho PLC S7-300 .............................................................. 85 3.3. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300. Nạp chương trình và vận hành thử. .. 86 4
CÂU HỎI ÔN TẬP: ............................................................................................ 87 BÀI 6: ĐIỀU KHIỂN MÁY TRỘN .............................................................................. 88 1. Với PLC CPM2A ............................................................................................ 88 1.1. Các lệnh của PLC CPM2A sử dụng trong chương trình .............................. 88 1.2. Chương trình điều khiển cho PLC CPM2A ................................................. 89 1.3. Lắp đặt và nối dây cho PLC CPM2A. Nạp chương trình và vận hành thử. ............................................................................................................................. 91 2. Với PLC S7-200 .............................................................................................. 91 2.1. Các lệnh của PLC S7-200 được sử dụng trong chương trình ...................... 91 2.2. Chương trình điều khiển cho PLC S7-200 ................................................... 92 2.3. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-200. Nạp chương trình và vận hành thử. 94 3. Với PLC S7-300 .............................................................................................. 94 3.1. Các lệnh của PLC S7-300 sử dụng trong chương trình................................ 94 3.2. Chương trình điều khiển cho PLC S7-300 ................................................... 95 3.3. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300. Nạp chương trình và vận hành thử. 96 CÂU HỎI ÔN TẬP: ............................................................................................ 97 BÀI 7. ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ ................................................................................ 98 1. PLC CPM2A ................................................................................................... 98 1.1. Các lệnh của PLC S7-200 được sử dụng trong chương trình. ..................... 98 1.2. Viết chương trình cho PLC CPM2A ............................................................ 99 1.3. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300. Nạp chương trình và vận hành thử . 100 2. PLC S7-300. .................................................................................................. 100 2.1. Các lệnh của PLC S7-300 được sử dụng trong chương trình..................... 100 2.2. Viết chương trình cho PLC S7-300 ............................................................ 101 2.3. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300. Nạp chương trình và vận hành thử ........................................................................................................................... 104 CÂU HỎI ÔN TẬP: .......................................................................................... 104 BÀI 8. ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ SERVO ................................................................. 105 1. PLC CPM2A. ................................................................................................ 105 1.1. Các lệnh của CPM2A sử dụng trong chương trình .................................... 105 1.2. Viết chương trình cho PLC CPM2A. ......................................................... 107 1.3. Lắp đặt và nối dây cho PLC CPM2A. Nạp chương trình và vận hành thử. ........................................................................................................................... 108 2. PLC S7-300 ................................................................................................... 109 5
2.1. Các lệnh của PLC S7-300 được sử dụng trong chương trình .................... 109 2.2. Viết chương trình cho PLC S7-300 ............................................................ 110 CÂU HỎI ÔN TÂP: .......................................................................................... 111 BÀI 9. ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY ......................................................................... 112 1. Với PLC CPM2A .......................................................................................... 112 1.1. Các lệnh của PLC CPM2A sử dụng trong chương trình ............................ 112 1.2. Chương trình điều khiển cho PLC CPM2A ............................................... 113 1.3. Lắp đặt và nối dây cho PLC CPM2A. Nạp chương trình và vận hành thử. ........................................................................................................................... 115 2. Với PLC S7-200 ............................................................................................ 115 2.1. Các lệnh của PLC S7-200 được sử dụng trong chương trình. ................... 115 2.2. Chương trình điều khiển cho PLC S7-200 ................................................. 116 2.3. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-200. Nạp chương trình và vận hành thử. 117 3. PLC S7-300 ................................................................................................... 118 3.1. Các lệnh của PLC S7-300 sử dụng trong chương trình.............................. 118 3.2. Chương trình điều khiển cho PLC S7-300 ................................................. 118 3.3. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300. Nạp chương trình và vận hành thử. 121 CÂU HỎI ÔN TẬP: .......................................................................................... 122 BÀI 10. KẾT NỐI PLC VỚI MÀN HÌNH CẢM BIẾN ............................................. 123 1. PLC CPM2A ................................................................................................. 123 1.1. Các lệnh của PLC CPM2A được sử dụng trong chương trình................... 123 1.2. Viết chương trình cho PLC CPM2A .......................................................... 128 1.3. Lắp đặt và nối dây cho PLC CPM2A. Nạp chương trình và vận hành thử. ........................................................................................................................... 130 2. PLC S7-200 ................................................................................................... 134 2.1. Các lệnh của PLC S7-200 được sử dụng trong chương trình .................... 134 2.2. Viết chương trình cho PLC S7-200. ........................................................... 137 2.3. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-200. Nạp chương trình và vận hành thử. 141 3. PLC S7-300 ................................................................................................... 141 3.1. Các lệnh của PLC S7-300 sử dụng trong chương trình.............................. 141 3.2. Viết chương trình cho S7-300 .................................................................... 147 3.3. Lắp đặt và nối dây cho s7-300. Nạp chương trình và vận hành thử........... 152 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 157 6
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: PLC NÂNG CAO Mã mô đun: MĐ 36 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Mô đun này học sau các mô đun cơ sở, đặc biệt các mô đun: Tin học cơ bản ; Trang bị điện, Kỹ thuật cảm biến, truyền động điện và PLC cơ bản. - Tính chất: Là mô đun kĩ thuật chuyên môn, thuộc mô đun đào tạo nghề bắt buộc - Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Ngày nay khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển. Trong các xí nghiệp hiện nay có nhiều hệ thống máy sản xuất sử dụng các bộ điều khiển lập trình. Trên thế giới có nhiều hãng sản xuất các bộ điều khiển lập trình khác nhau nhưng tính năng tương tự như nhau. Trong tài liệu đề cập đến bộ điều khiển lập trình của OMRON và SIEMENS (S7-200 và S7-300). PLC nâng cao là một mô đun chuyên môn của học viên chuyên ngành Điện công nghiệp. Mô đun này nhằm trang bị cho học viên các trường dạy nghề những kỹ năng cần thiết để lắp đặt và lập trình điều khiển cho một số hệ thống tự động hóa có trong thực tế, từ đó có tư duy kỹ thuật để áp dụng vào thực tiễn sản xuất. Mục tiêu của mô đun: -Về kiến thức: + Sử dụng được các loại PLC của hãng OMRON và SIEMENS. + Có khả năng tự nghiên cứu để sử dụng các loại PLC của các hãng khác. - Về kỹ năng: + Vận hành được một hệ thống điều khiển dùng PLC có sẵn. + Lắp đặt được các hệ thống điều khiển cỡ nhỏ dùng PLC đơn và Màn hình cảm biến. + Viết được các chương trình ứng dụng cỡ nhỏ cho PLC đơn và Màn hình cảm biến theo yêu cầu thực tế. -Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Có năng lực phát hiện và giải các bài toán điều khiển phức tạp sử dụng các loại PLC. + Có năng lực đưa ra những đề xuất cải tiến ứng dụng điều khiển phức tạp sử dụng các loại PLC trong thực tế. + Hướng dẫn người khác và chịu trách cá nhân, giải quyết các vấn đề của một nhóm làm việc. Nội dung chính: 7
BÀI MỞ ĐẦU: VỊ TRÍ, ỨNG DỤNG PLC TRONG CÔNG NGHIỆP Mã bài: MĐ 36 - 00 Giới thiệu: Trong công nghiệp, các bài toán về điều khiển rất đa dạng và phong phú. Tùy vào đặc điểm của từng hệ thống sản xuất mà việc đưa ra các cách thức điều khiển khác nhau như điều khiển cho động cơ cụ thể hay điều khiển theo một quá trình liên tục, có mối liên quan mật thiết giữa nhiều thiết bị trong hệ thống. Nội dung bài học này sẽ đưa ra các đặc điểm của các bài toán điều khiển động cơ và bài toán điều khiển quá trình giúp cho học viên có được những kiến thức cơ bản nhất áp dụng vào giải quyết các nội dung còn lại trong mô đun cũng như trong thực tế thực tế sản xuất. Mục tiêu: - Phân biệt được các bài toán điều khiển động cơ và các bài toán điều khiển quá trình. - Rèn luyện đức tính cẩn thận, chính xác, tập trung trong công việc. Nội dung chính: 1. Các bài toán điều khiển động cơ *Các nguyên tắc điều khiển Quá trình làm việc của động cơ điện để truyền động một máy sản xuất thường gồm các giai đoạn: khởi động, làm việc và điều chỉnh tốc độ, dừng và có thể có cả giai đoạn đảo chiều. Xét động cơ là một thiết bị động lực, quá trình làm việc và đặc biệt là quá trình khởi động, hãm thường có dòng điện lớn, tự thân động cơ điện vừa là thiết bị chấp hành nhưng cũng vừa là đối tượng điều khiển phức tạp. Về nguyên lý khống chế truyền động điện, để khởi động và hãm động cơ với dòng điện được hạn chế trong giới hạn cho phép, thường dùng ba nguyên tắc khống chế tự động sau: - Nguyên tắc thời gian: Việc đóng cắt để thay đổi tốc độ động cơ dựa theo nguyên tắc thời gian, nghĩa là sau những khoảng thời gian xác định sẽ có tín hiệu điều khiển để thay đồi tốc độ động cơ. Phần tử cảm biến và khống chế cơ bản ở đây là rơle thời gian - Nguyên tắc tốc độ: Việc đóng cắt để thay đổi tốc độ động cơ dựa vào nguyên lý xác định tốc độ tức thời của động cơ. Phần tử cảm biến và khống chế cơ bản ở đây là rơle tốc độ. - Nguyên tắc dòng điện: Biết tốc độ động cơ do mô men động cơ xác định, mà mô men lại phụ thuộc vào dòng điện chạy qua động cơ, do vậy có thể đo dòng điện để khống chế quá trình thay đổi tốc độ động cơ điện. Phần tử cảm biến và khống chế cơ bản ở đây là rơle dòng điện. 8
Mỗi nguyên tắc điều khiển đều có ưu nhược điểm riêng, tùy từng trường hợp cụ thể mà chọn các phương pháp cho phù hợp. *Các thiết bị điều khiển Để đóng cắt không thường xuyên thường dùng áptômát. Trong áptômát hệ thống tiếp điểm có bộ phân dập hổ quang và các bộ phân tự động cắt mạch để bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Bộ phận cắt mạch điện bằng tác động điện từ theo kiểu dòng điện cực đại. Khi dòng điện vượt quá trị số cho phép chúng sẽ cắt mạch điện để bảo vệ ngắn mạch, ngoài ra còn có rơle nhiệt bảo vệ quá tải Phần tử cơ bản của rơle nhiệt là bản lưỡng kim gồm hai miếng kim loại có độ dãn nở nhiệt khác nhau dán lại với nhau. Khi bản lưỡng kim khi bị đất nóng (thường là bằng dòng điện cần bảo vệ) sẽ bị biến dạng (cong), độ biến dạng tới ngưỡng thì sẽ tác động vào các bộ phận khác để cắt mạch điện. Các rơle điện từ, công tắc tơ tác dụng nhờ lực hút điện từ. Cấu tạo của rơle điện từ thường gồm các bộ phân chính sau: cuộn hút; mạch từ tĩnh làm bằng vật liệu sắt từ; phần động còn gọi là phần ứng và hệ thống các tiếp điểm Mạch từ của rơle có dòng điện một chiều chạy qua làm bằng thép khối, còn mạch từ của rơle dòng điện xoay chiều làm bằng lá thép kỹ thuật điện. Để chống rung vì lực hút của nam châm điện có dạng xung trên mặt cực người ta đặt vòng ngắn mạch. Sức điện động cảm ứng trong vòng ngắn mạch sẽ tạo ra dòng điện và làm cho từ thông qua vòng ngắn mạch lệch pha với từ thông chính, nhờ đó lực hút phần ứng không bị gián đoạn, các tiếp điểm luôn được tiếp xúc tết Tuỳ theo nguyên lý tác động người ta chế tạo nhiều loại thiết bị điều khiển khác nhau như rơle dòng điện, rơle điện áp, rơle thời gian.... Hệ thống tiếp điểm của các thiết bị điều khiển có cấu tạo khác nhau và thường mạ bạc hay thiếc để đảm bảo tiếp xúc tết. Các thiết bị đóng cắt mạch động lực có dòng điện lớn, hệ thống tiếp điểm chính có bộ phận dập hồ quang, ngoài ra còn có các tiếp điểm phụ để đóng cắt cho mạch điều khiển. Tuỳ theo trạng thái tiếp điểm người ta chia ra các loại tiếp điểm khác nhau. 2. Các bài toán điều khiển quá trình Điều khiển quá trình là quá trình ứng dụng kỹ thuật điều khiển tự động trong điều khiển, vận hành và giám sát các quá trình công nghệ, nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất và đảm bảo các yêu cầu về bảo vệ con người, máy móc và môi trường. - Phạm vi ứng dụng: công nghiệp chế biến, khai thác và năng lượng. - Bài toán đặc thù và quan trọng nhất: điều chỉnh. - Đối tượng điều khiển: quá trình công nghệ. Đặc thù của các quá trình công nghệ: 9
- Quy mô sản xuất thông thường vừa và lớn. - Yêu cầu rất cao về độ tin cậy và tính sẵn sàng. - Các quá trình liên quan tới biến đổi năng lượng và vật chất Điều khiển quá trình công nghệ gồm 2 loại: - Điều khiển quá trình liên tục: điều khiển một quá trình công nghệ hoạt động liên tục. Ví dụ: các quá trình chưng cất, quá trình sản xuất điện, quá trình sản xuất xi măng… - Điều khiển quá trình mẻ: điều khiển các quá trình công nghệ hoạt động theo mẻ. Ví dụ: quá trình trộn bê tông, quá trình phản ứng hóa chất, quá trình sản xuất bia… Mục đích điều khiển: - Đảm bảo hệ thống vận hành ổn định, trơn tru: đảm bảo các điều kiện vận hành bình thường, kéo dài tuổi thọ máy móc, vận hành thuận tiện. - Đảm bảo năng suất và chất lượng sản phẩm: thay đổi tốc độ sản xuất theo ý muốn, giữ các thông số chất lượng sản phẩm biến động trong giới hạn quy định. - Đảm bảo vận hành an toàn: nhằm mục đích bảo vệ con người, máy móc, thiết bị và môi trường. - Bảo vệ môi trường: giảm nồng độ các chất độc hại trong khí thải, nước thải, giảm bụi, giảm sử dụng nguyên liệu và nhiên liệu. - Nâng cao hiệu quả kinh tế, tăng lợi nhuận: giảm chi phí nhân công, nguyên liệu và nhiên liệu, thích ứng nhanh với yêu cầu thay đổi của thị trường. Các chức năng điều khiển quá trình: 10
Trong đó: - Điều khiển cơ sở: Gồm: + Điều chỉnh (điều chỉnh tự động, điều chỉnh bằng tay) + Điều khiển rời rạc (điều khiển thiết bị, khóa liên động quá trình) + Điều khiển trình tự (khởi động và dừng hệ thống, điều khiển phối hợp, điều khiển theo mẻ) + Điều khiển an toàn (khóa liên động an toàn) - Vận hành và giám sát: Gồm: + Thu thập và quản lí dữ liệu + Giao diện người-máy + Cảnh báo và báo động + Giám sát và chẩn đoán + Lập báo cáo tự động - Điều khiển cao cấp: Gồm: + Điều khiển quản lí mẻ. + Điều khiển chất lượng, điều khiển thống kê + Tối ưu hóa quá trình, điều khiển tối ưu hóa. Cấu trúc cơ bản của một hệ thống điều khiển: 11
Sơ đồ khối một vòng điều khiển: Trong đó: - Thiết bị đo quá trình: Gồm: + Measurement device: Thiết bị đo, VD: đo nhiệt độ, áp suất, nồng độ + Transducer: bộ chuyển đổi theo nghĩa rộng, VD: áp suất - dịch chuyển, dịch chuyển – điện áp. + Sensor: Cảm biến, cũng là một dạng chuyển đổi, VD: cặp nhiệt, ống venturi, siêu âm… + Sensor element: cảm biến, phần tử cảm biến + Signal conditioning: điều hòa tín hiệu + Transmitter: chuyển đổi tín hiệu và truyền phát tín hiệu chuẩn. 12
- Thiết bị chấp hành: Gồm: + Actuator: Thiết bị chấp hành, cơ cấu chấp hành (van điều khiển, máy bơm, quạt gió, chắn gió, rơ-le) + Actuator, actuating element: cơ cấu dẫn động, phần tử dẫn động (động cơ điện, khối chuyển đổi dòng-khí nén, cuộn hút từ…) + Final control element: Phần tử chấp hành (thân van, tiếp điểm, sợi đốt…) - Hệ thống vận hành và giám sát: 13
Một số ví dụ về điều khiển quá trình: - Quá trình sản xuất hóa chất: - Lò hơi: Thiết bị điều khiển logic lập trình được PLC là dạng thiết bị điều khiển đặc biệt dựa trên bộ vi xử lý, sử dụng bộ nhớ lập trình được để lưu trữ các lệnh và thực hiện các chức năng, chẳng hạn cho phép tính logic, lập chuỗi, định giờ, đếm, và các thuật toán để điều khiển máy và các quá trình công nghệ. PLC được thiết kế cho các kỹ sư, không yêu cầu cao về kiến thức máy tính và ngôn ngữ máy tính, có thể vận hành. Chúng được thiết kế cho các nhà kỹ thuật có thể cài đặt hoặc thay 14
đổi chương trình. Vì vậy, các nhà thiết kế PLC phải lập trình sẵn sao cho chương trình điều khiển có thể nhập bằng cách sử dụng ngôn ngữ đơn giản (ngôn ngữ điều khiển). Thuật ngữ logic được sử dụng vì việc lập trình chủ yếu liên quan đến các hoạt động logic, ví dụ nếu có các điều kiện A và B thì C làm việc... Người vận hành nhập chương trình (chuỗi lệnh) vào bộ nhớ PLC. Thiết bị điều khiển PLC sẽ giám sát các tín hiệu vào và các tín hiệu ra theo chương trình này và thực hiện các quy tắc điều khiển đã được lập trình. Các PLC tương tự máy tính, nhưng máy tính được tối ưu hoá cho các tác vụ tính toán và hiển thị, còn PLC được chuyên biệt cho các tác vụ điều khiển và môi trường công nghiệp. Vì vậy các PLC: + Được thiết kế bền để chịu được rung động, nhiệt, ẩm và tiếng ồn + Có sẵn giao diện cho các thiết bị vào ra + Được lập trình dễ dàng với ngôn ngữ điều khiển dễ hiểu, chủ yếu giải quyết các phép toán logic và chuyển mạch. Về cơ bản chức năng của bộ điều khiển logic PLC cũng giống như chức năng của bộ điều khiển thiết kế trên cơ sở các rơle công tắc tơ hoặc trên cơ sở các khối điện tử đó là: + Thu thập các tín hiệu vào và các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến + Liên kết, ghép nối các tín hiệu theo yêu cầu điều khiển và thực hiện đóng mở các mạch phù hợp với công nghệ + Tính toán và soạn thảo các lệnh điều khiển trên cơ sở so sánh các thông tin thu thập được + Phân phát các lệnh điều khiển đến các địa chỉ thích hợp Riêng đối với máy công cụ và người máy công nghiệp thì bộ PLC có thể liên kết với bộ điều khiển số NC hoặc CNC hình thành bộ điều khiển thích nghi. Trong hệ thống của các trung tâm gia công, mọi quy trình công nghệ đều được bộ PLC điều khiển tập trung. 15
BÀI 1: CÁC PHÉP TOÁN SỐ CỦA PLC Mã bài: MĐ 36 - 01 Giới thiệu: Trong công nghiệp, các bài toán về điều khiển rất đa dạng và phong phú. Tùy vào đặc điểm của từng hệ thống sản xuất mà việc đưa ra các cách thức điều khiển khác nhau như điều khiển cho động cơ cụ thể hay điều khiển theo một quá trình liên tục, có mối liên quan mật thiết giữa nhiều thiết bị trong hệ thống. Nội dung bài học này sẽ đưa ra các phép toán so sánh, các phép toán số giúp cho học viên có được những kiến thức cơ bản nhất áp dụng vào giải quyết các nội dung còn lại trong mô đun cũng như trong thực tế thực tế sản xuất. Mục tiêu: - Trình bày được các phép toán so sánh, các phép toán số. - Ứng dụng chúng trong các bài toán thực tế: Lập trình, kết nối, chạy thử... - Rèn luyện đức tính cẩn thận, chính xác, tập trung trong công việc. Nội dung chính: 1. Chức năng truyền dẫn 1.1. Truyền Byte, Word, Doubleword Ngoài những lệnh ghép nối tiếp, song song và tổng hợp các tiếp điểm thì tập lệnh của S7-200 còn cung cấp các cổng logic AND, OR, EXOR thực hiện đối với byte (8bit hay 8 tiếp điểm), word (16bit hay 16 tiếp điểm) và double word (32bit hay 32 tiếp điểm). Sau đây là chi tiết của từng cổng: a. Lệnh AND byte: Dạng LAD: Dạng STL: ANDB VB0, VB1 Ý nghĩa: Lệnh thực hiện phép AND từng bit của hai byte ngõ vào IN1 và IN2, kết quả được ghi vào 1 byte ở ngõ ra OUT. Đặc biệt ở đây địa chỉ byte ngõ vào IN2 và byte ngõ ra OUT là giống nhau. Toán hạng trong câu lệnh thuộc một trong các vùng địa chỉ sau: IN1: VB, T, C, IB, QB, SMB, AC, const IN2: VB, T, C, IB, QB, SMB, AC Ví dụ: 16
VB10 1 0 0 0 1 1 1 0 AND VB20 0 0 1 1 0 1 1 1 Kết quả VB20 0 0 0 0 0 1 1 0 b. Lệnh AND word: Dạng LAD: Dạng STL: ANDW VW0, VW1 Ý nghĩa: Lệnh thực hiện phép AND từng bit của hai Word ngõ vào IN1 và IN2, kết quả được ghi vào 1 Word ở ngõ ra OUT. Đặc biệt ở đây địa chỉ Word ngõ vào IN2 và Word ngõ ra OUT là giống nhau. Toán hạng trong câu lệnh thuộc một trong các vùng địa chỉ sau IN1: VW, T, C, IW, QW, SMW, AC, const IN2: VW, T, C, IW, QW, SMW, AC Ví dụ: V F W10 1 0 1 0 1 1 F 0 0 1 1 1 1 1 0 1 AND V A W12 1 0 0 0 1 0 A0 1 1 0 1 1 1 0 1 Kết quả V 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 W12 c. Lệnh AND DWord: Dạng LAD: Dạng STL: 17
ANDD VD0, VD4 d. Lệnh OR byte: Dạng LAD: Dạng STL: ORB VB0, VB1 Ý nghĩa: Lệnh thực hiện phép OR từng bit của hai byte ngõ vào IN1 và IN2, kết quả được ghi vào 1 byte ở ngõ ra OUT. Đặc biệt ở đây địa chỉ byte ngõ vào IN2 và byte ngõ ra OUT là giống nhau. Toán hạng trong câu lệnh thuộc một trong các vùng địa chỉ sau IN1: VB, T, C, IB, QB, SMB, AC, const IN2: VB, T, C, IB, QB, SMB, AC Ví dụ: VD10 1 1 1 0 1 1 1 0 OR VD20 0 0 11 0 1 1 1 Kết quả VD20 1 1 1 1 1 1 1 e. Lệnh OR word: Dạng LAD: Dạng STL: 18
ORW VW0, VW2 f. Lệnh OR double word: Dạng LAD: Dạng STL: RDW VD0, VD4 1.2. Truyền một vùng nhớ dữ liệu Để sao chép một mảng lớn dữ liệu từ nơi này đến nơi khác ta sử dụng lệnh Block Move. Lệnh sao chép một mảng lớn cho phép thực hiện với Byte, Word và Double Word. Cú pháp các lệnh ở SLT như sau: * Lệnh BMB IN, OUT, N: Lệnh Block Move Byte (BMB) sao chép nội dung của một mảng Byte. Số lượng byte được sao chép xác định bởi N có kiểu byte. Byte đầu tiên của mảng được xác định ở ngõ IN (kiểu byte). Nơi đến đựoc xác định với byte đầu tiên của mảng ở ngõ OUT. * Lệnh BMW IN, OUT, N: Tương tự như lệnh BMB, lệnh Block Move Word (BMW) sao chép nội dung của một mảng word. Số lượng word được sao chép xác định bởi N có kiểu byte. Do đó có thể sao chép tối đa là 255 word. Word đầu tiên của mảng được xác định ở ngõ IN (kiểu word). Nơi đến được xác định với word đầu tiên của mảng ở ngõ OUT. * Lệnh BMD IN, OUT, N: Tương tự như lệnh BMB, lệnh Block Move Double Word (BMD) sao chép nội dung của một mảng Double Word. Số lượng Double Word được sao chép xác định bởi N có kiểu byte. Do đó có thể sao chép tối đa là 255 Double Word. Double Word đầu tiên của mảng được xác định ở ngõ IN (kiểu Double word). Nơi đến được xác định với Double word đầu tiên của mảng ở ngõ OUT. Cú pháp của các lệnh ở LAD và FBD có cấu trúc tổng quát như sau: Với: * X: Có thể là B (byte), W (word), D (Double word). * IN: Vị trí đầu tiên của mảng dữ liệu cần sao chép, có thể là Byte, Word hoặc double word tuỳ theo X. * OUT: Vị trí đầu tiên của mảng dữ liệu cần lưu trữ thông tin sao chép. Có 19