mở đầu - Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học về plc và các hãng plc khác - Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực hiện bài học - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học chuyên môn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có Kiểm tra và đánh giá bài học - Nội dung: ✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức ✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. ✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học.
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: ✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng) ✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có ✓ Kiểm tra định kỳ thực hành: không có 11 Nội dung chính: 1.1 Giới thiệu chung về PLC Trong thực tiễn, ngành tự động hóa (TĐH) đã luôn có vai trò đặc biệt trong các lĩnh vực sản xuất như: điều khiển các nhà máy thủy điện, nhiệt điện, các nhà máy chế biến lọc dầu, các nhà máy hóa chất. Ngoài ra, TĐH còn được áp dụng trong hầu hết các dây chuyền sản xuất tự động, cụ thể là trong sản xuất công nghiệp nhẹ; công nghiệp tàu thủy; công nghiệp chế tạo lắp ráp ô tô, xe máy; khai thác khoáng sản và luyện kim; chế tạo máy; lĩnh vực y tế và chăm sóc sức khỏe cộng đồng… PLC – thiết bị điều khiển logic lập trình, đã du nhập vào Việt nam trên 20 năm và nay đã trở thành khái niệm phổ cập trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp. Thị trường PLC luôn được coi là thị trường bền vững nhất, với mức tăng trưởng là 4,6% liên tục từ 2003 đến 2008, và ngày càng phát triển cho đến nay.
Thậm chí khái niệm PLC đã không còn bao hàm là chữ viết tắt của “Điều khiển logic khả trình nữa”. Khả năng truyền thông, bộ nhớ lớn và tốc độ cao của CPU đã biến PLC trở thành một sản phẩm tự động hóa tiêu chuẩn. Một thiên đường mới với PAC (Program Automation Controller) sẽ làm thay đổi bộ mặt của tự động hóa công nghiệp ở lớp điều khiển. Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) được sáng tạo từ những ý tưởng ban đầu của một nhóm kỹ sư thuộc hãng General Motor vào năm 1968.
Trong những năm gần đây, bộ điều khiển lập trình được sử dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp của nước ta như là 1 giải pháp lý tưởng cho việc tự động hóa các quá trình sản xuất. Cùng với sự phát triển công nghệ máy tính đến hiện nay, bộ điều khiển lập trình đạt được những ưu thế cơ bản trong ứng dụng điều khiển công nghiệp.Như vậy, PLC là 1 máy tính thu nhỏ nhưng với các tiêu chuẩn công nghiệp cao và khả năng lập trình logic. PLC là đầu não quan trọng và linh hoạt trong điều khiển tự động hóa.1 Giới thiệu PLC 12 1.Quá trình phát triển của kỹ thuật điều khiển: 1.1 Hệ thống điều khiển là gì? Hệ thống điều khiển là tập hợp các thiết bị và dụng cụ điện tử. Nó dùng để vận hành một quá trình một cách ổn định, chính xác và thông suốt.2 Hệ thống điều khiển dùng rơle điện: Sự bắt đầu về cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật đặc biệt vào những năm 60 và 70, những máy móc tự ñộng được điều khiển bằng những rơle điện từ như các bộ định thời, tiếp điểm, bộ đếm, relay điện từ.
Những thiết bị này được liên kết với nhau để trở thành một hệ thống hoàn chỉnh bằng vô số các dây điện bố trí chằng chịt bên trong panel điện ( tủ điều khiển). Như vậy, với 1 hệ thống có nhiều trạm làm việc và nhiều tín hiệu vào/ra thì tủ điều khiển rất lớn. Điều đó dẩn đến hệ thống cồng kềnh, sửa chữa khi hư hỏng rất phức tạp và khó khăn. Hơn nữa, các rơle tiếp điểm nếu có sự thay đổi yêu cầu điều khiển thì bắt buộc thiết kế lại từ đầu.3 Hệ thống điều khiển dùng PLCVới những khó khăn và phức tạp khi thiết kế hệ thống dùng rơle điện.
những năm 80, người ta chế tạo ra các bộ điều khiển có lập trình nhằm nâng cao độ tinh cậy, ổn định, đáp ứng hệ thống làm việc trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt đem lại hiệu quả kinh tế cao. Đó là bộ điều khiển lập trình được chuẩn hóa theo ngôn ngữ Anh Quốc là Programmable Logic Controller (viết tắt là PLC).2 Hinhd ảnh PLC s7.200 Một PLC có khối Module Input, khối CPU(Central Processing Unit) và khối Module Output. Khối Module Input có chức năng thu nhận các dữ liệu digital, analog và chuyển thành các tín hiệu cấp vào CPU. Khối CPU quyết định và thực hiện chương trình điều khiển thông qua chương trình chứa trong bộ nhớ.
Khối Module Output chuyển các tín hiệu điều khiển từ CPU thành dữ liệu analog, digital thực hiện điều khiển các đối tượng.3 Cấu trúc PLC Ví dụ: điều khiển động cơ theo sơ đồ bên dưới □ Điều khiển bằng Rơle điện Hình 1.4 Mạch điều khiển bằng role □ Điều khiển bằng PLC Hình 1.5 Mạch điều khiển bằng PLC 14 1.3 PLC CÁC HÃNG KHÁC: Hiện nay, một số PLC được sử dụng trên thị trường Việt Nam: - Mỹ:Allen Bradley, General Electric, Square D, Texas Instruments, Cutter Hammer,… - Đức: PLC Siemens PLC Schneider. - Hàn Quốc: PLC-LG - Nhật: PLC Mitsubishi, PLC Omron, PLC Panasonci. - P LC ABB Thụy Sĩ Và nhiều chủng loại khác. Các sản phẩm như: Logo!, Easy, Zen, … cũng được chế tạo ra để đáp ứng những yêu cầu điều khiển đơn giản.
PLC của hãng OMRON Các bộ điều khiển lập trình của hãng Omron rất đa dạng, gồm các loại CPM1A/CPM2A, CQM1/CQM1H, CJ1, CS1…Những loại PLC nên tạo thành từ những modul rời kết nối lại với nhau, có thể cho phép mở rộng dung lượng bộ nhớ và mở rộng các ngõ vào, ra. Vì vậy chúng được sử dụng rất linh hoạt và đa dạng trong thực tiễn. Ngoài ra, hãng Omron còn sản xuất các bộ PLC có cấu trúc cố định, các PLC này chỉ được cho các công việc đặc biệt nên không đòi hỏi tính linh hoạt cao. Họ PLC–CPM1A PLC– CPM1A thuộc họ OMRON do Nhật bản sản xuất.
Đây là loại PLC đơn khối có thể lắp ghép thêm các module và lắp ghép nhiều PLC với nhau. Đơn vị cơ bản của PLC CPM1A như hình 5. PLC họ CPM1. 15 PLC CPM1A có thể ghép nối với 32 bộ PLC cùng loại thành hệ thống.
Để lập trình cho PLC thì có thể ghép nối nó với thiết bị lập trình cầm tay, bộ lập trình chuyên dụng hoặc máy tính tương thích. - Ghép nối với thiết bị lập trình cầm tay: Nối trực tiếp cáp của thiết bị cầm tay vào PLC như hình 5. - Ghép nối với thiết bị lập trình chuyên dụng hoặc máy tính tương thích 5. Kết nối PLC họ CPM1 Hình 1.7: Lập trình cho PLC CPM1.
Khi ghép nối với máy tính tương thích người ta dùng cáp nối chuẩn RS-232C và bộ phối hợp RS-232 (hoặc RS-422) hoặc cáp chuyển đổi loại CQMI-CIF02. Ghép nối với thiết bị lập trình chuyên dụng như hình 4. PLC được ghép nối với cổng nối tiếp (COM) của máy tính. Họ PLC–C200 Bộ điều khiển lập trình Omron C200H như trong hình 5.3 16 - Với mỗi model có bộ nhớ chương trình khác nhau, tốc độ xử lý khác nhau, số lượng I/O, kết nối truyền thông và các đặc tính khác nhau.
- Khôi phục bộ nhớ bằng thẻ nhớ (Memory cassettes). - Hàm đa chức năng qua cổng ngoại vi: Kết nối trực tiếp đến chương trình máy tính thông qua cổng ngoại vi hoặc kết nối đến keypad, hoặc kết nối với thiết bị chuyển đổi dùng cáp CIF. - Có tích hợp sẵn cổng RS 232C (có trên một số models). - Chức năng Protocol Macro để truyền thông với các thiết bị nối tiếp bên ngoài (GSM Modem).
- Nguồn điện: 24 VDC. - Ngôn ngữ lập trình: Ladder Logic. - Dung lượng bộ nhớ: 31.8: PLC họ C200 của omron. Họ PLC–C200Hα Các PLC họ C200Hα là họ các PLC cỡ trung bình, được phát triển dựa trên các họ PLC C200H.
Các họ PLC C200Hα có nhiều ưu điểm như bộ nhớ được mở rộng hơn, tốc độ xử lý nhanh hơn, hỗ trợ Protocal Marco và có thể tùy chọn gắn thêm các card PCMCIA. Dưới đây là một số đặc điểm của các PLC thuộc họ này: - Nguồn cung cấp là module tách rời với CPU. - Tổng số I/ON :1184. - Tốc độ xử lý: 0,1µs/lệnh.
-Khả năng mở rộng là 3 backpanel. - Các chức năng tích hợp cho phép các PLC thuộc họ này giao tiếp với nhau một cách dễ dàng. - Khả năng truyền thông với các bảng điều khiển vận hành, các bộ đọc mã vạch,…sử dụng DeviceNet cho phép kết nỗi với các thiết bị của các hãng khác như các bộ biến tần hay các thiết bị analog. 17 - Sử dụng phần mềm SYSMAC V1.
Họ PLC–CS1 Đây là họ PLC được ứng dụng cho các điều khiển lớn trong các nhà máy, nó có đặc điểm sau: - Khả năng mở rộng các ngõ vào/ra : 5120 đầu vào/ra với các module mở rộng. - Bộ nhớ chương trình 250Kword. - Bộ nhớ RAM : 8. - Bộ nhớ dữ liệu: 32768 Kword.
- Có khả năng truyền thông Enthernet, Controller Link, SYSMAC Link, CompoBus/, Profibus DP - Các chức năng điều khiển đặc biệt khác: Analog I/ON, Temperature Sensor, Fuzzy logic, PID controller,… Hình 1.9: Các PLC họ CS1. PLC của hãng MITSUBISHI. Trong phần này chỉ đề cập đến các CPU họ FX. Các PLC này sử dụng phần mềm FX-WIN và GPP-WIN chúng có một số đặc điểm sau: - Tính hiệu quả cao.
- Có thể soạn thảo chương trình ở ba dạng là STL, LAD và FBD. 18 - Có khả năng kết nối với tất cả các CPU của Mitsubishi, CC link, Profibus, AS-i, và các mạng khác. - Sử dụng trong các lĩnh vực điều khiển có số lượng đầu vào ra tới 255. PLC loại cực nhỏ Alpha Hình 1.10: PLC cực nhỏ loại Anpha.
Dòng Alpha là một dạng micro PLC.