ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH AN GIANG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: PLC CƠ BẢN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP NGHỀ & CAO ĐẲNG NGHỀ Ban hành theo QĐ số: 70/QĐ-CĐN, ngày 11 tháng 01 năm 2019 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề An Giang) An Giang – Năm 2019 GIỚI THIỆU PLC (Programmable Logic Control) là các thiết bị điều khiển logic lập trình được. Do có nhiều ưu thế cả về kỹ thuật lẫn kinh tế nên PLC hiện nay đang được dùng rất phổ biến trong việc điều khiển các hệ thống tự động trong các nhà máy, xí nghiệp và các ứng dụng khác của đời sống. Đó là lý do PLC được đưa vào giảng dạy chính thức trong chương trình của hệ Cao đẳng và trung cấp nghề, chuyên ngành Điện công nghiệp, Kỹ thuật máy lạnh và Điều hòa không khí. Hiện nay, tài liệu về PLC không hiếm, tuy nhiên các tài liệu này được biên soạn với nhiều mục đích khác nhau do đó cũng rất đa dạng.
Có những tài liệu thuần về lý thuyết, cũng có những tài liệu đi sâu vào việc hướng dẫn người học cách lập trình và mô phỏng một số bài tập ứng dụng, bên cạnh đó còn có các tài liệu có nội dung rất bao quát, trình bày từ những kiến thức hết sức căn bản đến các nội dung nâng cao vượt ngoài khả năng hiểu biết của đối tượng sinh viên cao đẳng và học sinh trung cấp. Các tài liệu này đa phần đều không bám sát chương trình chi tiết đang áp dụng tại trường nên trong quá trình giảng dạy, giáo viên thường phải sưu tầm nhiều nguồn tài liệu khác nhau và ở mỗi tài liệu, giáo viên trích ra một vài nội dung để giảng dạy. Thực trạng này làm cho cấu trúc chương trình môn học không mang tính khoa học và cũng tạo nên sự không thống nhất giữa các giáo viên cùng dạy một môn học. Sau vài năm giảng dạy và nghiên cứu lĩnh vực PLC, tôi đã biên soạn nên tập “Giáo trình PLC cơ bản” với chủ đích như sau: - Hình thành một tài liệu mang tính thống nhất về nội dung và hình thức cho môn học PLC.
- Tài liệu này có nội dung bám sát chương trình chi tiết đang áp dụng tại trường. - Các kiến thức trong tài liệu đảm bảo tính chính xác, khoa học và được diễn đạt bằng ngôn từ dễ hiểu. - Nội dung tài liệu rõ ràng, xúc tích, hình ảnh minh họa dễ hiểu, giúp người học có thể tự học tập, nghiên cứu thêm. Giáo trình này gồm các nội dung chính sau: Bài 1: Đại cương về điều khiển lập trình.
Bài 2: Cài đặt và sử dụng phần mềm S7-300 Bài 3: Các phép toán nhị phân của PLC. Bài 4: Các phép toán số của PLC Bài 5: Kết nối hệ thống điều khiển PLC Đây là giáo trình được biên soạn dựa trên các tài liệu có sẳn và kiến thức của bản thân. Trong quá trình biên soạn khó tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự góp ý chân thành của đồng nghiệp và các nhà chuyên môn nhằm giúp cho giáo trình được cập nhật, chỉnh sửa để ngày càng hoàn thiện hơn trong thời gian tới. Chân thành cảm ơn.
An Giang, ngày tháng năm 2018 Tham gia biên soạn NGUYỄN ĐÀO VĨNH TRƯỜNG Trang 1 MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG Lời giới thiệu. 2 Chương trình mô đun. 3 Bài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH. Cấu trúc cơ bản của hệ thống điều khiển lập trình.
Giới thiệu về PLC. 15 Bài 2: CÀI ĐẶT VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM S7-300 I. Cài đặt phần mềm Step7. Sử dụng phần mềm Step7.
31 Bài 3: CÁC PHÉP TOÁN NHỊ PHÂN I. Các lệnh vào/ra tiếp điểm. Các liên kết nhị phân, đại số boolean. Lệnh Set/Reset.
Lệnh nhận biết cạnh tín hiệu .49 Bài 4: CÁC PHÉP TOÁN SỐ HỌC I. Lệnh nạp và truyền dữ liệu. Các lệnh so sánh. Các lệnh chuyển đổi dữ liệu.
Các lệnh toán học cơ bản. Bài tập áp dụng các phép toán số học. 64 Bài 5: KẾT NỐI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC I. Giới thiệu phần cứng kit thí nghiệm S7-300.
Cách kết nối dây cho hệ thống. Bài tập áp dụng. 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 71 Trang 2 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN PLC CƠ BẢN Tên mô đun: PLC CƠ BẢN Mã mô đun: MĐ 26 Thời gian thực hiện mô đun: 90 giờ (Lý thuyết: 15 giờ, thực hành, thí nghiệm, thảo luận: 67 giờ, kiểm tra: 8 giờ).
VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN 1. Vị trí: Trước khi học mô đun này cần hoàn thành các môn học, mô đun cơ sở và các môn học, mô đun chuyên môn, mô đun này nên học cuối cùng trong khóa học. Tính chất: Là mô đun kỹ thuật chuyên ngành, thuộc các mô đun đào tạo nghề bắt buộc. MỤC TIÊU CỦA MÔ ĐUN 1.
Về kiến thức: - Trình bày được nguyên lý hệ điều khiển lập trình PLC; So sánh các ưu nhược điểm với bộ điều khiển có tiếp điểm và các bộ lập trình cở nhỏ khác. - Phân tích được cấu tạo phần cứng và nguyên tắc hoạt động của phần mềm trong hệ điều khiển lập trình PLC. Về kỹ năng: Viết thành thạo các chương trình điều khiển thông dụng trong công nghiệp, biết cách mô phỏng chương trình này trên phần mềm, Download được chương trình này về mô hình phần cứng, mô hình hoạt động đúng. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Trong quá trình làm việc luôn đảm bảo tính cẩn thận, chính xác, đúng qui trình, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
NỘI DUNG MÔ ĐUN 1. Nội dung tổng quát và phân bố thời gian: Thời gian (giờ) TH, thí nghiệm, TT Tên chương, mục Tổng Lý Kiểm thảo số thuyết tra luận, bài tập 1 Bài 1: Đại cương về điều khiển lập trình 4 4 2 Bài 2: Cài đặt và sử dụng phần mềm s7- 4 1 3 300 3 Bài 3: Các phép toán nhị phân 32 4 26 2 Kiểm tra định kỳ lần 1 2 4 Bài 4: Các phép toán số học 40 5 31 4 Kiểm tra định kỳ lần 2 4 5 Bài 5: Kết nối hệ thống điều khiển PLC 10 1 7 2 Kiểm tra định kỳ lần 3 2 Cộng 90 15 67 8 Trang 3 Bài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Mục tiêu của bài: - Trình bày được các ưu điểm của điều khiển lập trình so với các loại điều khiển khác và các ứng dụng của chúng trong thực tế. - Trình bày được cấu trúc và nhiệm vụ các khối chức năng của PLC. - Truy cập được các địa chỉ các miền nhớ trong PLC.
Nội dung của bài: I. Cấu trúc cơ bản của hệ thống điều khiển. Tổng quan về các hệ thống điều khiển. Do yêu cầu tự động hóa trong công nghiệp ngày càng tăng, đòi hỏi sự đáp ứng của kỹ thuật điều khiển.
Để giải quyết vấn đề này, ta có hai cách: Dùng rơle, khởi động từ … hoặc dùng chương trình có nhớ. Hệ điều khiển bằng rơle và hệ điều khiển bằng lập trình có nhớ khác nhau chủ yếu ở phần xử lý: Thay vì dùng rơle, tiếp điểm và dây nối thì trong phương pháp lập trình có nhớ, chúng được thay bằng các mạch điện tử. Ở hệ thống điều khiển bằng rơle điện, khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển người ta phải thay đổi mạch điều khiển bằng cách lắp lại mạch, thay đổi phần tử mới. Trong khi đó, đối với hệ thống điều khiển bằng lập trình có nhớ, khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển ta chỉ cần thay đổi chương trình soạn thảo.
Một hệ thống điều khiển thường luôn có ba thành phần cơ bản là ngõ vào, bộ điều khiển và tín hiệu ra, thường có sơ đồ khối như sau: r(t) e(t) Bộ điều khiển Đối tượng Cht(t) Cảm biến Hình 1.1: Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển - r(t): Ngỏ vào chuẩn. - Cht(t) : Ngỏ vào từ cảm biến. - Đối tượng : Cơ cấu chấp hành. - Bộ điều khiển : Chứa chương trình điều khiển hệ thống - Cảm biến : Lấy tín hiệu đo cho bộ điều khiển.
Tín hiệu vào: Tín hiệu vào ( r(t), Cht(t)) được nhận từ nút nhấn, bàn phím và các chuyển mạch. Mặt khác, để đo, kiểm tra chuyển động, áp suất, lưu lượng chất lỏng. PLC phải nhận tín hiệu từ các cảm biến. Ví dụ : tiếp điểm hành trình, cảm biến quang điện.
tín hiệu đưa vào PLC có thể là tín hiệu số (Digital) hoặc tín hiệu tương tự (Analog). Các tín hiệu này được giao tiếp với PLC thông qua các Module nhận tín Trang 4 hiệu vào khác nhau DI (ngỏ vào số ) hoặc AI ( ngỏ vào tương tự). Hình dạng một số thiết bị nhận tín hiệu vào được trình bày trong hình 1.2: Một số thiết bị nhận tín hiệu vào 3. Bộ điều khiển.
Trong thực tế, bộ điều khiển có rất nhiều loại, đối với hệ thống điều khiển không dùng chương trình có nhớ thì bộ điều khiển là các côngtắctơ, các loại rơle. Đối với hệ thống điều khiển dùng chương trình có nhớ, ta có các bộ điều khiển thông dụng sau : a) Máy tính : - Được dùng trong những chương trình phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao. - Cáo giao diện thân thiện. - Tốc độ xử lý cao.
- Có thể lưu trữ chương trình và dữ liệu với dung lượng lớn b) Vi xử lý : - Được dùng trong những chương trình có độ phức tạp không cao ( vì chỉ xử lý được 8 bits), độ chính xác thấp. - Giao diện không thân thiện. - Tốc độ xử lý không cao. - Không lưu trữ hoặc chỉ lưu trữ với dung lượng rất ít.
- Không bền trong môi trường công nghiệp. - Giá thành thấp c) Bộ điều khiển bằng PLC: - Bền trong môi trường công nghiệp. - Giao diện không thân thiện với người sử dụng. Phải kết nối giao diện với máy tính tay Touchscreen.
- 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. Trang 5 Vi xử lý PLC (Programmable Logic Control) Giao tiếp máy tính Controller) Hình 1.3 : Các bộ điều khiển. Một hệ thống điều khiển sẽ không có ý nghĩa thực tế nếu không giao tiếp được với thiết bị xuất, các thiết bị xuất thông dụng như: Môtơ, van, xylanh, rơle, đèn báo, động cơ, chuông điện… Cũng như thiết bị nhập, các thiết bị xuất được nối vào các ngỏ ra của Module ra (Output). Các Module ra này có thể là DO (ngỏ ra số) hoặc AO (ngỏ ra tương tự).4 : Các thiết bị đầu ra Trang 6 II.
Giới thiệu về PLC 1.