Giáo Trình Hệ Thống PLC Nghề Lắp Đặt Thiết Bị Điện Cao Đẳng

Giáo trình hệ thống PLC cho nghề lắp đặt thiết bị điện cao đẳng cung cấp kiến thức chuyên sâu và kỹ năng thực hành cần thiết cho sinh viên.

• Tác giả: ThS. Bùi Minh Thảo
• Trường học: Trường Cao Đẳng Dầu Khí
• Chuyên ngành: Lắp Đặt Thiết Bị Điện
• Đề tài: Giáo Trình Hệ Thống PLC Nghề Lắp Đặt Thiết Bị Điện Cao Đẳng
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Bà Rịa - Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC
• 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.2. CÁC HÃNG VÀ HỌ PLC
• 1.3. ỨNG DỤNG PLC
• 2. BÀI 2: CẤU TRÚC CỦA PLC
• 2.1. SƠ ĐỒ KHỐI CẤU TRÚC CỦA PLC
• 2.2. MÔ-ĐUN CPU
• 2.3. MÔ-ĐUN INTERFACE MÔ-ĐUN (IM)
• 2.4. MÔ-ĐUN TÍN HIỆU SIGNAL MÔ-ĐUNS (SM)
• 2.5. MÔ-ĐUN CHỨC NĂNG: FUNCTION MÔ-ĐUN (FM)
• 2.6. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG MẠNG PLC
• 2.7. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM VÀ KHAI BÁO PHẦN CỨNG
• 3. BÀI 3: LẬP TRÌNH PLC
• 3.1. CÁC TẬP LỆNH VỀ BIT LOGIC
• 3.2. CÁC TẬP LỆNH VỀ TIMER
• 3.3. CÁC TẬP LỆNH VỀ COUNTER
• 3.4. CÁC TẬP LỆNH SỐ HỌC
• 4. BÀI 4: ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG
• 4.1. ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG
• 4.2. ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG KHÍ NÉN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình hệ thống PLC nghề lắp đặt thiết bị điện

Giáo trình hệ thống PLC là tài liệu quan trọng cho sinh viên ngành lắp đặt thiết bị điện cao đẳng. Tài liệu này cung cấp kiến thức cơ bản về hệ thống PLC, giúp sinh viên hiểu rõ về cấu trúc và ứng dụng của nó trong ngành công nghiệp. Nội dung giáo trình được thiết kế khoa học, bao gồm lý thuyết và thực hành, nhằm trang bị cho sinh viên những kỹ năng cần thiết để làm việc trong môi trường tự động hóa.

1.1. Mục tiêu của giáo trình hệ thống PLC

Giáo trình nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức về lắp đặt thiết bị điện và kỹ năng lập trình PLC. Sinh viên sẽ học cách kết nối thiết bị ngoại vi với PLC và thực hiện các bài thực hành để củng cố kiến thức lý thuyết.

1.2. Cấu trúc của giáo trình hệ thống PLC

Giáo trình bao gồm 4 bài học chính, từ giới thiệu về PLC đến lập trình và ứng dụng thực tế. Mỗi bài học đều có phần thực hành để sinh viên có thể áp dụng kiến thức đã học.

II. Thách thức trong việc lắp đặt thiết bị điện với hệ thống PLC

Việc lắp đặt thiết bị điện trong hệ thống PLC gặp nhiều thách thức. Các vấn đề như kết nối thiết bị ngoại vi, lập trình sai hoặc không tương thích có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành. Để giải quyết những vấn đề này, sinh viên cần nắm vững kiến thức về kỹ thuật điện và tự động hóa.

2.1. Các vấn đề thường gặp khi lắp đặt thiết bị điện

Một số vấn đề phổ biến bao gồm việc không nhận diện được thiết bị ngoại vi, lập trình sai lệnh hoặc không tương thích giữa các thiết bị. Những vấn đề này có thể dẫn đến sự cố trong hệ thống.

2.2. Giải pháp khắc phục các vấn đề lắp đặt

Để khắc phục, sinh viên cần thực hành nhiều và tham khảo tài liệu hướng dẫn. Việc tham gia các khóa đào tạo bổ sung cũng giúp nâng cao kỹ năng lắp đặt và lập trình PLC.

III. Phương pháp lập trình PLC hiệu quả cho sinh viên

Lập trình PLC là một kỹ năng quan trọng trong ngành lắp đặt thiết bị điện. Việc nắm vững các phương pháp lập trình sẽ giúp sinh viên thực hiện các dự án tự động hóa một cách hiệu quả. Các phương pháp lập trình như lập trình theo khối, lập trình theo lệnh và sử dụng phần mềm mô phỏng là những kỹ thuật cần thiết.

3.1. Lập trình theo khối trong hệ thống PLC

Lập trình theo khối giúp sinh viên dễ dàng quản lý và điều chỉnh các lệnh trong chương trình. Phương pháp này cũng giúp tối ưu hóa quy trình lập trình.

3.2. Sử dụng phần mềm mô phỏng trong lập trình PLC

Phần mềm mô phỏng cho phép sinh viên thực hành lập trình mà không cần thiết bị thực tế. Điều này giúp sinh viên làm quen với các lệnh và cấu trúc của PLC trước khi thực hiện trên thiết bị thật.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống PLC trong công nghiệp

Hệ thống PLC được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như sản xuất, tự động hóa và điều khiển. Việc hiểu rõ ứng dụng của PLC giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về ngành nghề và cơ hội việc làm trong tương lai.

4.1. Ứng dụng PLC trong dây chuyền sản xuất

PLC được sử dụng để điều khiển các dây chuyền sản xuất tự động, giúp tăng năng suất và giảm thiểu lỗi trong quá trình sản xuất.

4.2. Ứng dụng PLC trong hệ thống điều khiển thông minh

Hệ thống PLC cũng được ứng dụng trong các hệ thống điều khiển thông minh như điều khiển đèn giao thông, quản lý bãi đậu xe và các hệ thống báo động.

V. Kết luận về tương lai của hệ thống PLC trong ngành điện

Tương lai của hệ thống PLC trong ngành điện rất hứa hẹn. Với sự phát triển của công nghệ tự động hóa, nhu cầu về các kỹ sư có kỹ năng lập trình PLC ngày càng tăng. Sinh viên cần chuẩn bị tốt để đáp ứng yêu cầu của thị trường lao động.

5.1. Xu hướng phát triển của hệ thống PLC

Hệ thống PLC đang ngày càng được cải tiến với các tính năng thông minh hơn, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và điều khiển.

5.2. Cơ hội việc làm cho sinh viên ngành lắp đặt thiết bị điện

Với sự phát triển của công nghệ, sinh viên ngành lắp đặt thiết bị điện có nhiều cơ hội việc làm trong các công ty sản xuất và tự động hóa. Việc nắm vững kiến thức về PLC sẽ là lợi thế lớn cho sinh viên.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

Giáo trình Mô đun: Hệ thống PLC (Mã mô đun: AUTM64116) được biên soạn bởi tập thể tác giả thuộc Bộ môn Tự động hóa – Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam), do ThS. Bùi Minh Thảo làm chủ biên cùng các tác giả Nguyễn Thái Bảo và Ngô Trí Tùng. Tài liệu được ban hành chính thức theo Quyết định số 205/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022, phục vụ đào tạo trình độ Cao đẳng cho các nghề Lắp đặt thiết bị điện và Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH).

Trong cấu trúc chương trình đào tạo nghề bắt buộc (Nhóm II.2) gồm 95 tín chỉ (2280 giờ), mô đun PLC có thời lượng 75 giờ (3 tín chỉ), gồm 14 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận/bài tập và 3 giờ kiểm tra. Mô đun được bố trí giảng dạy sau khi sinh viên đã hoàn thành các học phần nền tảng: Mạch điện cơ bản (ELEI52033), Kỹ thuật số, An toàn điện (ELET5201), Khí cụ điện (ELEI53117) và Hệ thống điều khiển thủy lực - khí nén.

Về mục tiêu đào tạo, giáo trình trang bị cho người học:

• Kiến thức (A1): Trình bày nguyên lý, cấu tạo của bộ điều khiển khả trình PLC; phân tích sơ đồ hệ thống điều khiển tự động hóa; nhận biết và lựa chọn chính xác các thiết bị ngoại vi.
• Kỹ năng (B1): Thiết lập cấu hình phần cứng; khai thác phần mềm Simatic Step 7 V5.5; đấu nối thiết bị ngoại vi; lập trình điều khiển và xử lý lỗi hệ thống.
• Năng lực tự chủ và trách nhiệm (C1): Tuân thủ quy định an toàn điện với các mức điện áp 5V, 12V–24V; duy trì kỷ luật lao động và bảo quản trang thiết bị nhà xưởng.

Cấu trúc giáo trình phân bổ thời lượng thực hành chiếm 77,3% (58/75 giờ), xây dựng theo quy trình tiếp cận tích hợp từ cấu trúc phần cứng, cú pháp tập lệnh đến thiết kế ứng dụng điều khiển công nghiệp thực tế.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi (500-600 từ)

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được tổ chức thành 5 bài học với tiến trình logic từ tổng quan, cấu trúc thiết bị, kỹ thuật lập trình đến ứng dụng điều khiển:

1. Bài 1: Giới thiệu chung về PLC (3 giờ lý thuyết): Trình bày lịch sử hình thành từ năm 1968–1969 trong ngành công nghiệp ô tô nhằm thay thế hệ thống rơ-le cồng kềnh; nêu định nghĩa, ưu điểm của PLC; phân loại các dòng PLC Siemens (Logo, S7-200, S7-1200, S7-300/400); khảo sát 18 lĩnh vực ứng dụng công nghiệp như dây chuyền đóng gói, lắp ráp robot, chế biến thực phẩm, điều khiển thang máy và sản xuất ô tô.
2. Bài 2: Cấu trúc của PLC (15 giờ: 5 LT / 10 TH): Khảo sát sơ đồ khối chức năng của PLC S7-300; phân tích các dòng mô-đun CPU (312IFM đến 318-2); mô-đun nguồn PS307 (2A, 5A, 10A cấp nguồn 24VDC); các mô-đun mở rộng tín hiệu SM (SM321, SM322, SM323, SM331, SM332, SM334); mô-đun ghép nối Interface Module (IM360, IM361, IM365); mô-đun chức năng Function Module (FM350 đếm xung, FM351/353/354/357-2 điều khiển định vị, FM352 cam điện tử, FM355 điều khiển hệ kín); truyền thông qua cổng MPI (tốc độ 187.5 kbps đến 12 Mbps) và mạng Profibus-DP (12 Mbps).
3. Bài 3: Lập trình PLC và Khai báo phần cứng (12 giờ: 2 LT / 10 TH): Hướng dẫn cài đặt và thao tác trên phần mềm Simatic Step 7 V5.5; quy trình khai báo cấu hình phần cứng (Hardware Configuration) trên thanh Rack 300 cho 4 trạm PLC; thiết lập địa chỉ và cấu hình giao diện màn hình HMI 1, HMI 2 kết nối mạng LAN; phân loại cấu trúc bộ nhớ (vùng chương trình OB, FB, FC; vùng dữ liệu DB, biến địa phương L; các vùng nhớ ngõ vào I, ngõ ra Q, cờ nhớ M, bộ định thời T, bộ đếm C, ngõ vào tương tự PI, ngõ ra tương tự PQ); chu kỳ quét vòng lặp (scan cycle); các kiểu dữ liệu (Bool 1-bit, Byte 8-bit, Word 16-bit, Int 16-bit, Double Word 32-bit).
4. Bài 4: Tập lệnh PLC S7-300 (15 giờ: 4 LT / 9 TH / 2 KT): Hệ thống cú pháp, bảng trạng thái và giản đồ xung của:
   • Tập lệnh Bit Logic: Tiếp điểm thường mở, thường đóng, lệnh ngõ ra, lệnh đảo NOT, lệnh Set/Reset, khối RS Flip-Flop, lệnh bắt sườn xung cạnh lên (POS/P), cạnh xuống (NEG/N).
   • Tập lệnh Timer: S_PULSE (tạo xung), S_PEXT (tạo xung có nhớ), S_ODT (trễ không nhớ), S_ODTS (trễ có nhớ), S_OFFDT (trễ ngắt).
   • Tập lệnh Counter: Đếm lên (CTU), đếm xuống (CTD), đếm lên/xuống kết hợp (CTUD).
   • Lệnh so sánh và số học: So sánh số nguyên (==, <>, >, <, >=, <=) và các phép toán cộng (ADD_I), trừ (SUB_I), nhân (MUL_I), chia lấy nguyên/dư (DIV_I).
5. Bài 5: Ứng dụng PLC điều khiển hệ thống (30 giờ: 29 TH / 1 KT): Thiết kế giải thuật, lập bảng địa chỉ I/O, đấu nối và viết chương trình cho 2 bài toán điều khiển:
   • Hệ thống điều khiển đèn giao thông theo chu kỳ thời gian.
   • Hệ thống khí nén công nghiệp: Xy lanh tác động kép, cơ cấu chấp hành tịnh tiến/quay, van điện từ 3/2 và 5/2 (loại duy trì và không duy trì), hệ thống in nhãn chi tiết bán tự động, máy khoan lỗ chi tiết bán tự động theo sơ đồ hành trình bước.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Lý thuyết điều khiển logic khả trình: Cơ chế thay thế mạch logic rơ-le bằng thuật toán phần mềm; nguyên lý chuyển đổi tín hiệu số (Digital) và tín hiệu tương tự (Analog).
• Nguyên lý quét chương trình tuần hoàn: Cơ chế hoạt động theo vòng quét (Scan cycle) từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối tổ chức OB1 và cập nhật ảnh quá trình (Process Image).
• Quy tắc định địa chỉ phần cứng: Định dạng ngõ vào số $Ix.y$, ngõ ra số $Qx.y$, vùng nhớ cờ $Mx.y$, ngõ vào tương tự $PIWx_1\text{–}PIWx_2$, ngõ ra tương tự $PQWx_1\text{–}PQWx_2$.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Đấu nối dây tín hiệu giữa PLC S7-300 với nút nhấn, rơ-le, van điện từ và cảm biến; thao tác thành thạo phần mềm Simatic Step 7 V5.5; cấu hình mạng LAN và Profibus giữa các trạm PLC và màn hình HMI.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích biểu đồ trạng thái, lập bảng định địa chỉ symbols, giải mã sơ đồ mạch khí nén và sơ đồ hành trình bước.
• Kỹ năng thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Biên dịch chương trình LAD, tải (download) xuống CPU, vận hành thử nghiệm, giám sát trạng thái trực tuyến (online monitoring) và xử lý sự cố phần cứng/phần mềm.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập (300-350 từ)

Giáo trình triển khai theo phương pháp sư phạm tích hợp nghề nghiệp (Vocational Integrated Pedagogy), kết hợp giữa trang bị lý thuyết nguyên lý và thực hành trực tiếp trên thiết bị công nghiệp.

• Phương pháp giảng dạy: Giảng viên áp dụng các phương pháp giảng dạy tích cực như diễn giảng kỹ thuật, vấn đáp định hướng, dạy học giải quyết vấn đề (Problem-based Learning) và hướng dẫn thực hành theo nhóm nhỏ. Giáo án được phân bổ theo bài hoặc buổi học, kết hợp phiếu học tập và phiếu hướng dẫn thực hành chi tiết.
• Bài tập và Case Studies: Hệ thống bài tập gắn liền với các tình huống vận hành thực tế:
  • Khai báo cấu hình phần cứng cho 4 trạm PLC S7-300 và 2 màn hình HMI.
  • Lập trình điều khiển động cơ quay thuận nghịch.
  • Lập trình hệ thống đèn giao thông ngã tư.
  • Thiết lập sơ đồ điều khiển hệ thống in nhãn và khoan lỗ chi tiết bán tự động bằng khí nén.
• Điều kiện thực hành: Môi trường học tập được tổ chức tại Phòng học tích hợp PLC và Phòng thực hành Điện – Điện tử. Trang thiết bị gồm: Máy vi tính, máy chiếu, bộ thực hành PLC S7-300 kết nối mạng LAN, các mô-đun mở rộng SM/FM/IM, bộ van điện từ 3/2, 5/2, xy lanh khí nén, đồng hồ VOM, kìm tuốt dây và dụng cụ bảo hộ lao động (giày và găng tay cách điện).
• Quy trình đánh giá kết quả:
  • Kiểm tra thường xuyên: 02 bài (vấn đáp, bài viết $\le 30$ phút hoặc chấm thao tác thực hành).
  • Kiểm tra định kỳ: 03 bài, gồm 01 bài lý thuyết (45–60 phút) và 02 bài thực hành (45–120 phút) chấm theo phiếu đánh giá tiêu chí.
  • Thi kết thúc mô đun: Kết hợp trắc nghiệm lý thuyết (45–60 phút) và bài thi thực hành tay nghề (60–120 phút).
• Yêu cầu đối với người học: Sinh viên phải nghiên cứu giáo trình và tài liệu tham khảo trước khi đến lớp; tham dự tối thiểu 70% thời lượng lý thuyết (vắng quá 30% phải học lại); tham gia thảo luận nhóm từ 8–10 người để hoàn thành các chủ đề được giao.

---

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

Nội dung giáo trình phản ánh các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành trong lĩnh vực điều khiển tự động hóa:

• Cấu hình mạng PLC phân tán: Giáo trình cập nhật cấu hình hệ thống gồm 4 trạm PLC S7-300 kết nối truyền thông qua mạng LAN công nghiệp và cổng Profibus-DP (tốc độ truyền 12 Mbps), kết hợp với màn hình giao diện người - máy HMI (HMI 1, HMI 2), đáp ứng yêu cầu vận hành phân tán trong các nhà máy hiện đại.
• Phân loại mô-đun mở rộng chuyên sâu: Cung cấp thông số kỹ thuật chi tiết của các dòng mô-đun tín hiệu SM (SM321, SM322, SM323, SM331 12/16 bit, SM332, SM334), mô-đun chức năng FM (FM350, FM351, FM352, FM355) và mô-đun ghép nối đa rack IM360/IM361/IM365, giúp người học xử lý các bài toán mở rộng quy mô I/O vượt quá giới hạn 8 mô-đun/rack.
• Tích hợp điều khiển điện - khí nén: Kết hợp giữa thuật toán lập trình PLC và cơ cấu chấp hành khí nén công nghiệp (xy lanh tác động kép, van điện từ 3/2, 5/2 loại duy trì và không duy trì) thông qua sơ đồ hành trình bước, chuẩn hóa theo các quy trình tự động hóa như in nhãn và gia công chi tiết.
• Nguồn tài liệu tham khảo đối sánh: Giáo trình kế thừa và trích dẫn trực tiếp từ các tài liệu chuẩn quốc tế và trong nước:
  • Tài liệu chuẩn nghề Hoa Kỳ: NCCER (2016), Module PLC - Instrumentation Level 4, Third Edition, NXB Pearson.
  • Tài liệu chuyên ngành: Trần Thế San, Nguyễn Ngọc Phương (2016), Thiết kế mạch và lập trình PLC, NXB Khoa học và Kỹ thuật; Nguyễn Văn Khang (2016), Bộ điều khiển logic khả trình PLC và ứng dụng, NXB Bách Khoa Hà Nội.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình (200-250 từ)

• Sinh viên mục tiêu: Sinh viên hệ Cao đẳng nghề Lắp đặt thiết bị điện và Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH), học tập tại học kỳ chuyên ngành thuộc nhóm mô-đun chuyên môn nghề bắt buộc.
• Kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần: Mạch điện cơ bản (ELEI52033), Mạch điện (ELEI53132), Khí cụ điện (ELEI53117), An toàn điện (ELET5201), Tin học (COMP63006) và môn học Hệ thống điều khiển thủy lực - khí nén.
• Giảng viên chuyên ngành: Tài liệu là căn cứ chuẩn để giảng viên biên soạn bài giảng lý thuyết, giáo án tích hợp, thiết kế phiếu hướng dẫn thực hành, phiếu đánh giá kỹ năng và đề thi đánh giá năng lực theo chuẩn đầu ra A1, B1, C1.
• Cán bộ kỹ thuật và tự học: Kỹ thuật viên vận hành, bảo trì hệ thống điều khiển tự động tại các nhà máy có thể sử dụng giáo trình làm tài liệu tra cứu mã lệnh Simatic S7-300, quy tắc định địa chỉ phần cứng và sơ đồ kết nối ngoại vi.

---

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào?
Tài liệu được thiết kế riêng cho sinh viên trình độ Cao đẳng các ngành Lắp đặt thiết bị điện, Tự động hóa và kỹ thuật viên bảo trì hệ thống điều khiển công nghiệp.

2. Cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi học?
Người học cần có kiến thức cơ sở về mạch điện, khí cụ điện, an toàn điện, công nghệ kỹ thuật số (cổng logic, bảng chân trị, mạch tổ hợp) và nguyên lý hoạt động của các thiết bị khí nén.

3. Điểm khác biệt của giáo trình này so với các tài liệu lý thuyết khác là gì?
Giáo trình tập trung vào tỷ trọng thực hành cao (58/75 giờ), xây dựng cấu hình hệ thống mạng LAN giữa 4 trạm PLC S7-300 kết hợp màn hình HMI và tích hợp trực tiếp các bài toán điều khiển khí nén công nghiệp theo sơ đồ hành trình bước.

4. Phương pháp tự học giáo trình này như thế nào để đạt hiệu quả?
Sinh viên cần nghiên cứu lý thuyết từng bài trước khi lên lớp, sử dụng phần mềm Simatic Step 7 V5.5 và phần mềm mô phỏng khí nén để kiểm chứng thuật toán, kết hợp làm việc nhóm 8–10 người để giải quyết các phiếu bài tập tình huống.

5. Giáo trình có tài liệu bổ trợ nào đi kèm không?
Tài liệu đi kèm hệ thống phiếu học tập, phiếu đánh giá thực hành, phần mềm lập trình Simatic Step 7 V5.5, phần mềm mô phỏng PLC và các giáo trình tham khảo của NXB Bách Khoa Hà Nội, NXB Khoa học và Kỹ thuật, NXB Pearson (Hoa Kỳ).

---

Kết luận (150 từ)

Giáo trình Mô đun: Hệ thống PLC (AUTM64116) cung cấp hệ thống kiến thức có cấu trúc hoàn chỉnh về phần cứng PLC S7-300, phần mềm Simatic Step 7 V5.5, tập lệnh lập trình và kỹ thuật điều khiển hệ thống khí nén.

Tiến trình đào tạo được thiết kế tuần tự: $$\text{Cấu trúc phần cứng, mô-đun mở rộng} \longrightarrow \text{Khai báo Hardware, tập lệnh cơ bản} \longrightarrow \text{Ứng dụng điều khiển phân tán qua mạng LAN, HMI và khí nén}$$

Tài liệu kết hợp chặt chẽ với các nguồn tham khảo chuyên ngành của NXB Bách Khoa Hà Nội, NXB Khoa học và Kỹ thuật cùng tài liệu chuẩn quốc tế NCCER (Pearson), đảm bảo tính sư phạm và giá trị ứng dụng kỹ thuật thực tế cho bậc đào tạo Cao đẳng nghề.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: HỆ THỐNG PLC NGHỀ: LẮP ĐẶT THIẾT BỊ ĐIỆN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 205/QĐ-CĐDK ngày 1 tháng 3 năm 2022 của Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) Trang 1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình 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. Trang 2 LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình PLC là một trong những tài liệu phục vụ việc giảng dạy cho sinh viên hệ cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH) của Trường Cao đẳng Nghề Dầu khí. Để tiếp thu được nội dung, kiến thức trình bày trong giáo trình học sinh, sinh viên cần trang bị những kiến thức lý thuyết về PLC, kỹ thuật số và một số vấn đề liên quan.

Giáo trình hệ thống PLC gồm 4 bài, có những bài thực hành để củng cố lại kiến thức lý thuyết, kỹ năng viết chương trình, sửa lỗi, nhận biết và kết nối được thiết bị ngoại vi với PLC Nội dung của giáo trình gồm 04 bài: Bài 1: Giới thiệu chung về PLC Bài 2: Cấu trúc của PLC Bài 3: Lập trình PLC Bài 4: Ứng dụng của PLC điều khiển hệ thống Tác giả chân thành gửi lời cám ơn đến các các đồng nghiệp bộ môn Tự Động Hóa đã giúp tác giả hoàn thiện giáo trình này. Tuy đã nỗ lực nhiều, nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi sai sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp để lần ban hành tiếp theo được hoàn thiện hơn. Bà Rịa, Vũng Tàu, tháng 06 năm 2022 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: ThS.

Bùi Minh Thảo 3. Nguyễn Thái Bảo 4. Ngô Trí Tùng Trang 3 MỤC LỤC TRANG BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC. GIỚI THIỆU CHUNG.

CÁC HÃNG VÀ HỌ PLC. ỨNG DỤNG PLC. 19 BÀI 2: CẤU TRÚC CỦA PLC. SƠ ĐỒ KHỐI CẤU TRÚC CỦA PLC.

MÔ-ĐUN CPU. MÔ-ĐUN INTERFACE MÔ-ĐUN (IM). MÔ-ĐUN TÍN HIỆU SIGNAL MÔ-ĐUNS (SM). MÔ-ĐUN CHỨC NĂNG: FUNCTION MÔ-ĐUN (FM).

CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG MẠNG PLC. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM VÀ KHAI BÁO PHẦN CỨNG 31 3. BÀI TẬP ÁP DỤNG. 39 BÀI 3: LẬP TRÌNH PLC.

CÁC TẬP LỆNH VỀ BIT LOGIC:. CÁC TẬP LỆNH VỀ TIMER:. CÁC TẬP LỆNH VỀ COUNTER:. CÁC TẬP LỆNH SỐ HỌC:.

55 BÀI 4: ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG. ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG. ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG KHÍ NÉN. 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

73 Trang 4 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRANG Hình 1. Sơ đồ khối cấu trúc PLC. Kết nối các module mở rộng cho PLC. Bảng định địa chỉ mặc định của PLC.

Bố trí trên bề mặc CPU. Mô-đun IM. Mô hình kết nối mạng LAN PLC. Mở phần mềm.

Chọn đường dẫn lưu 1 project. Chọn folder lưu 1 project. Tạo1 project mới. Insert 1 trạm loại PLC S7-300.

Bước 1 tạo phần cứng. Bước 2 tạo phần cứng. Bước 3 tạo phần cứng các trạm. Phần cứng trạm 1.

Phần cứng trạm 2. Phần cứng trạm 3. Phần cứng trạm 4. Thông số HMI 1.

Thiết lập địa chỉ màn hinh HMI 1. Giao diện màn hinh HMI 1. Thông số HMI 2. Thiết lập địa chỉ màn hinh HMI 2.

Sơ đồ tổng thể mạng LAN PLC, màn hình HMI. Lệnh thường đóng và thường mở. Ngõ ra output. Cấu trúc lệnh NOT.

Cấu trúc lệnh Set và Reset. Khối Set/Reset. Lệnh Set/Reset. Lệnh cạnh lên và xuống.

Ngỏ ra cạnh lên và xuống. Cấu trúc lệnh dùng cạnh xuống. Sơ đồ kết nối thiết bị ngoại vi với PLC. Cách đặt symbols.

Kết nối ngoại vi với PLC. Cách viết chương trình PLC. Cấu trúc lệnh NEG. Cấu trúc lệnh POS.

Ký hiệu timer S_PULSE. Giản đồ xung timer S_PULSE. Sơ đồ tổng thể mạng LAN PLC, màn hình HMI. Giản đồ xung timer S_PEXT.

Ký hiệu timer S_ODT. Giản đồ xung timer S_ODT. Ký hiệu timer S_ODTS. Giản đồ xung timer S_ODTS.

Ký hiệu timer S_OFFDT. Giản đồ xung timer S_OFDT. Ký hiệu lệnh counter UP. Ký hiệu lệnh counter DOWN.

Ký hiệu lệnh counter UP_DOWN. Ký hiệu lệnh so sánh bằng 2 số Integer. Ký hiệu lệnh so sánh khác nhau 2 số Integer. Ký hiệu lệnh so sánh 2 số lớn hơn Integer.

Ký hiệu lệnh so sánh 2 số nhỏ hơn Integer. Ký hiệu lệnh so sánh 2 số lớn hơn hoặc bằng Integer. Ký hiệu lệnh so sánh 2 số nhỏ hơn hoặc bằng Integer. Ký hiệu lệnh số học.

Thông số lệnh cộng số học. Ví dụ về chức năng lệnh cộng số học. Thông số lệnh trừ số học. Ví dụ về chức năng của lệnh SUB_I.

Thông số lệnh nhân số học. Ví dụ về chức năng của lệnh MUL_I. Thông số lệnh chia số học lấy số nguyên. Chức năng lệnh DIV_I.

Thông số lệnh chia số học lấy số dư. Mô hình đồ họa mô phỏng hệ thống điều khiển đèn giao thông. Xy lanh tác động kép. Cơ cấu chấp hành chuyển động tịnh tiến.

Cơ cấu chấp hành chuyển động quay. Van điện từ 3/2 không duy trì. Van điện từ 5/2 không duy trì. Van điện từ 3/2 duy trì.

Van điện từ 5/2 duy trì. Mô hình hệ thống in nhãn bán tự động. Sơ đồ hành trình bước. Sơ đồ mạch khí nén.

66 Trang 7 DANH MỤC CÁC BẢNG TRANG Bảng 4. Bảng trạng thái khối Set/Reset. Định địa chỉ các ngõ vào ra bài điều khiển đèn giao thông. Bảng thang điểm chấm bài đèn giao thông.

Định địa chỉ các ngõ vào ra bài in nhãn chi tiết bán tự động. Bảng vật tư thiết bị bài khoan lỗ chi tiết bán tự động. 68 Trang 8 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN PLC 1. Tên mô đun: PLC 2.

Mã mô đun: AUTM64116 Thời gian thực hiện mô đun: 75 giờ; (Lý thuyết:14 giờ; Thực hành: 58 giờ; kiểm tra: 3 giờ). Vị trí: Mô đun được bố trí sau khi sinh viên học xong các môn học kỹ thuật số, điện tử cơ bản, khí cụ điện, hệ thống điều khiển thủy lực - khí nén. tính chất: Mô đun này trang bị những kiến thức cơ bản về cấu trúc và ứng dụng của PLC, đồng thời trang bị kỹ năng lập trình cho những ứng dụng cụ thể. Ý nghĩa và vai trò của mô đun: đây là môn cơ sở ngành 4.

Mục tiêu mô đun: 4. Về kiến thức: A1. Trình bày được nguyên lý, cấu tạo của PLC và sơ đồ của hệ thống điều khiển PLC. Giải thích được các vấn đề về điều khiển tự động hóa trong công nghiệp.

Nhận biết và lựa chọn được các thiết bị ngoại vi để kết nối với hệ thống PLC.Về kỹ năng: B1. Phân tích được hệ thống điều khiển dùng PLC. Kết nối được thiết bị ngoại vi với PLC. Thiết lập được phần cứng của PLC.

Viết được chương trình điều khiển dùng PLC. Sử dụng được các phần mềm liên quan đến PLC: phần mềm lập trinh, mô phỏng 4. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: C1. Trung thực trong kiểm tra, thi và nghiêm túc trong học tập.

Chủ động, sáng tạo, phối hợp tốt phương pháp làm việc theo nhóm và đảm bảo an toàn trong quá trình học tập. Vệ sinh, giữ gìn và bảo quản thiết bị. Nội dung mô đun: 5. Chương trình khung: Thời gian đào tạo (giờ) Tín Thực Kiểm TT Mã MH/MĐ Tên môn học, mô đun hành, chỉ Tổng Lý tra thí nghiệm, số thuyết thảo luận, LT TH bài tập Trang 9 Các môn học chung/đại I 23 465 183 257 17 8 cương 1 COMP64002 Giáo dục chính trị 4 75 41 29 5 0 2 COMP62004 Pháp luật 2 30 18 10 2 0 3 COMP62008 Giáo dục thể chất 2 60 5 51 0 4 Giáo dục quốc phòng và 4 COMP62010 An ninh 4 75 36 35 2 2 5 COMP63006 Tin học 3 75 15 58 0 2 6 FORL66001 Tiếng Anh 6 120 42 72 6 0 7 SAEN52001 An toàn vệ sinh lao động 2 30 26 2 2 0 Các môn học, mô đun II 72 1815 435 1299 30 51 đào tạo nghề bắt buộc Các môn học, mô đun kỹ II.1 14 270 140 116 10 4 thuật cơ sở 8 ELEI52033 Mạch điện cơ bản 2 30 28 0 2 0 9 ELET5201 An toàn điện 2 30 28 0 2 0 10 ELEI53132 Mạch điện 3 60 28 29 2 1 11 ELEC52166 Vẽ điện chuyên ngành 2 45 14 29 1 1 12 ELET62064 Vật liệu điện 2 30 28 0 2 0 13 ELEI53117 Khí cụ điện 3 75 14 58 1 2 Các môn học, mô đun II.2 58 1545 295 1183 20 47 chuyên môn nghề 14 ELEI53150 Thực tập điện cơ bản 1 3 75 14 58 1 2 15 ELEI53115 Đo lường điện 3 75 14 58 1 2 16 ELET55157 Trang bị điện 1 5 120 28 87 2 3 17 ELEI62158 Trang bị điện 2 2 45 14 29 1 1 18 ELEI56135 Máy điện 6 150 28 116 2 4 19 AUTM64116 PLC 3 75 14 58 1 2 Lắp đặt dây điện trong 20 ELEC54125 nhà 4 90 28 58 2 2 Trang 10 Lắp đặt thiết bị điện 21 ELEC55129 chiếu sáng 5 120 28 87 2 3 Lắp đặt thiết bị đo lường 22 ELEC55130 điện 5 120 28 87 2 3 23 ELEC65127 Lắp đặt thiết bị bảo vệ 5 120 28 87 2 3 Lắp đặt thiết bị điện dân 24 ELEC55129 dụng 5 120 28 87 2 3 Lắp đặt hệ thống điều 25 ELEC55126 hòa không khí 5 120 28 87 2 3 26 ELEC54255 Thực tập sản xuất 4 180 15 155 0 10 27 ELEC63222 Khóa luận tốt nghiệp 3 135 0 129 0 6 Tổng cộng: 95 2280 618 1556 47 59 5.

Chương trình Mô đun: Thời gian (giờ) Thực hành, Số TT Nội dung tổng quát Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm tra số thuyết thảo luận, bài tập LT TH 1 Bài 1: Giới thiệu chung về PLC 3 3 0 2 Bài 2: Cấu trúc của PLC. 15 5 10 0 0 3 Bài 3: Lập trình PLC 12 2 10 0 0 4 Bài 4: Tập lệnh PLC S7-300 15 4 9 1 1 5 Bài 5: Ứng dụng PLC 30 0 29 0 1 Cộng 75 14 58 1 2 6. Điều kiện thực hiện mô đun 6. Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học tích hợp PLC 6.

Phòng học lý thuyết: đáp ứng phòng học chuẩn 6.