mở đầu: Giới thiệu chung 2 2 về PLC và bài toán điều khiển 2 1 Đại cương về điều khiển lập 4 2 2 trình. 3 4 Các phép toán nhị phân của 12 5 6 1 PLC. 4 5 Các phép toán số của PLC. 12 6 6 5 Xử lý tín hiệu Analog.
10 5 4 1 6 PLC của các hãng khác. 5 2 3 7 Lắp đặt mô hình điều khiển 30 9 20 1 bằng PLC. Cộng: 75 30 42 3 3 BÀI 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Giới thiệu: Ngày nay khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển. Trong các xí nghiệp hiện nay có nhiều hệ thống 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 như: Siemens, Omron, Telemecanique, Allen Bredlay,… Về cơ bản, chúng đều có các tính năng tương tự, do đó, trong tài liệu này chỉ đề cập đến một loại PLC khá thông dụng và được dùng nhiều ở Việt Nam. Modul kỹ thuật điều khiển lập trình cơ bản (PLC cơ bản) là một modul chuyên môn của học viên ngành sửa chữa thiết bị điện công nghiệp. Modul này nhằm trang bị cho học viên các trường công nhân kỹ thuật, trung cấp và cao đẳng, các trung tâm dạy nghề những kiến thức về lĩnh vực điều khiển lập trình, với kiến thức này, học viên có thể áp dụng trực tiếp vào lĩnh vực sản xuất cũng như đời sống. Modul này cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho các cán bộ kỹ thuật, các học viên của các ngành khác quan tâm đến lĩnh vực này.
Mục tiêu: - Trình bày được khái niệm và đặc điểm của PLC. - Phân tích được các dạng bài toán điều khiển và giải bài toán điều khiển. - So sánh PLC với các hình thức điều khiển khác. - Rèn luyện đức tính tích cực, chủ động và sáng tạo.
Nội dung chính: 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… Cùng với sự phát triển của ngành điện - điện tử - tin học, “Tự động hóa trong công nghiệp” ngày nay đã đóng góp một phần khá quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam. Với sự xuất hiện của nhiều tập đoàn tên tuổi trong lĩnh vực điện, điện tử, tự động đã làm cho thị trường thiết bị tự động ngày càng trở nên đa dạng.
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 4 trưởng là 4,6% liên tục từ 2003 đến 2008, và ngày càng phát triển cho đến nay. Thậm chí khái niệm PLC dã 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. Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình. Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình là hai khái niệm khác nhau trong lĩnh vực điện tử. Điều khiển nối cứng là loại điều khiển mà các chức năng của nó được đặt cố định thông qua kết nối dây.
Nếu muốn thay đổi chức năng điều đó có nghĩa là thay đổi kết nối dây. Điều khiển lập trình là loại điều khiển mà chức năng của nó được đặt cố định thông qua một chương trình còn gọi là bộ nhớ chương trình. Các phần tử nhập tín hiệu được nối ở ngõ vào của bộ điều khiển. Các phần tử này khởi động các cuộn dây đặt ở ngõ ra.
Quá trình điều khiển ở đây được thực hiện bằng một chương trình đã soạn thảo theo mục đích, yêu cầu của việc điều khiển thiết bị. Nếu chức năng điều khiển cần được thay đổi, thì chỉ phải thay đổi chương trình bằng thiết bị lập trình cho đối tượng điều khiển tương ứng. So sánh PLC với các hình thức điều khiển khác. PLC (Programmable Logic Controller) là một loại điều khiển lập trình được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp.
So với các hình thức điều khiển khác như điều khiển nối cứng, điều khiển lập trình có nhiều ưu điểm: - Điều khiển lập trình có thể được lập trình lại để thực hiện các chức năng khác nhau mà không cần phải thay đổi kết nối dây. - Nó cũng có thể được sử dụng để thực hiện các chức năng phức tạp hơn so với điều khiển nối cứng. - PLC cũng có thể được sử dụng để thực hiện các chức năng mà các hình thức điều khiển khác không thể thực hiện được, chẳng hạn như điều khiển các quá trình phức tạp hoặc các quá trình đòi hỏi độ chính xác cao. Tóm lại, điều khiển lập trình là một công nghệ điều khiển tiên tiến và có nhiều ưu điểm so với các hình thức điều khiển khác Tuy nhiên, điều khiển lập trình cũng có nhược điểm: - Nó có thể đòi hỏi một số kiến thức về lập trình để lập trình.
5 - Nó cũng có thể đòi hỏi một số chi phí để mua các thiết bị lập trình và phần mềm. - Ngoài ra, nó cũng có thể đòi hỏi một số thời gian để lập trình và cài đặt. Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm của nó 4. Các ứng dụng của PLC trong thực tế.
PLC là một công nghệ điều khiển lập trình được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp. Nó được sử dụng để thực hiện các chức năng khác nhau trong các quá trình sản xuất, kiểm soát và giám sát các thiết bị công nghiệp. Dưới đây là một số ứng dụng của PLC trong thực tế: - Hệ thống băng tải: PLC được sử dụng để kiểm soát hệ thống băng tải trong các nhà máy sản xuất. - Hệ thống đóng gói và nhãn mác: PLC được sử dụng để kiểm soát các hệ thống đóng gói và nhãn mác trong ngành thực phẩm và đồ uống.
- Hệ thống đóng chai tự động: PLC được sử dụng để kiểm soát các hệ thống đóng chai tự động trong ngành thực phẩm và đồ uống1. - Hệ thống điều khiển cầu thang cuốn và thang máy: PLC được sử dụng để kiểm soát các hệ thống điều khiển cầu thang cuốn và thang máy trong các tòa nhà cao tầng. - Hệ thống điều khiển cần trục công nghiệp: PLC được sử dụng để kiểm soát các hệ thống cần trục công nghiệp trong các nhà máy sản xuất. Ngoài ra, PLC cũng được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác như ngành giấy, ngành dệt may, ngành sản xuất ô tô, ngành sản xuất điện tử và nhiều ngành công nghiệp khác.
6 Bài 2 CẤU TRÚC VÀ PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA 1 PLC Mục tiêu: - 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. - Thực hiện được sự kết nối giữa PLC và các thiết bị ngoại vi. - Lắp đặt được các thiết bị bảo vệ cho PLC theo yêu cầu kỹ thuật.
- Rèn luyện tính tỉ mỉ, cẩn thận trong công việc Nội dung chính: 1. Cấu trúc của một PLC Mục tiêu: - Trình bày chức năng, nguyên lý hoạt động, cấu trúc, thành phần của một PLC bất kỳ. PLC là loại thiết bị cho phép thực hện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua các ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thực hiện thuật toán đó bằng mạch số. Như vậy, với chương trình này, PLC trở thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán, và đặc biệt, dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với các PLC, với máy tính, hoặc các thiết bị ngoại vi khác.) Toàn bộ chương trình điều khiển được lưu nhớ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương trình (khối OB, FC, hoặc FB) và được thực hiện lặp theo chu kỳ của vòng quét (Scan).
Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có chức năng như một máy tính, nghĩa là phải có bộ xử lý (CPU), một bộ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu,. Ngoài ra, PLC còn phải có các cổng vào/ra để giao tiếp được các đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh. Bên cạnh đó, nhằm phục vụ bài toán điều khiển số, PLC còn cần phải có thêm các khối chức năng đặc biệt khác như: bộ đếm (counter), bộ định thời (timer). và những khối hàm chuyên dụng khác.
7 PLC được thiết kế sẵn thành bộ và chưa được cố định với một nhiệm vụ nào. Tất cả các cổng logic cơ bản, chức năng nhớ, timer, counter,. được nhà sản xuất tích hợp trong bộ PLC và kết nối với nhau bằng chương trình cho mỗi một nhiệm vụ điều khiển cụ thể nào đó. Có nhiều thiết bị điều khiển và được phân biệt với nhau qua các chức năng sau: - Các ngõ vào/ra - Dung lượng bộ nhớ - Bộ đếm (counter) - Bộ định thời (timer) - Bít nhớ - Các khối chức năng đặc biệt - Tốc độ xử lý - Loại xử lý chương trình.
Các thiết bị điều khiển lớn thì được lắp thành các module riêng. Đối với các thiết bị điều khiển nhỏ, chúng được lắp đặt chung trong một bộ. Các bộ điều khiển này có số lượng ngõ vào/ra cho trước cố định. Thiết bị điều khiển được cung cấp tín hiệu bởi các tín hiệu từ các cảm biến ở bộ phận ngõ vào của thiết bị tự động.
Tín hiệu này được xử lý tiếp tục thông qua chương trình điều khiển đặt trong bộ nhớ chương trình. Kết quả xử lý được đưa ra bộ phận ngõ ra của thiết bị tự động để đến đối tượng điều khiển hay khâu điều khiển ở dạng tín hiệu.