UBND HUYỆN CỦ CHI TRƯỜNG TRUNG CẤP NGHỀ CỦ CHI GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: PLC CƠ BẢN NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ:TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-… ngày……. Củ Chi, năm 2019 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. i LỜI GIỚI THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp ở trình độ Trung Cấp Nghề, giáo trình PLC cơ bản là một trong những giáo trình môn học đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình khung được Bộ Lao động Thương binh Xã hội và Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt.
Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logic. Khi biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao. Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 180 giờ gồm các bài: Bài 01: Đại cương về điều khiển lập trình Bài 02: Cấu trúc và phương thức hoạt động của một PLC Bài 03: Kết nối giữa PLC và thiết bị ngoại vi Bài 04: Các phép toán nhị phân của PLC Bài 05: Các phép toán số của PLC Bài 06: Bộ xử lý tín hiệu Analog Bài 07: Các bài tập ứng dụng trong điều khiển động cơ 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.
Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, có thể sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng 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. Củ Chi, ngày….
năm 2019 Tham gia biên soạn Ths. Triệu Văn Trung ii Mục lục TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN. i LỜI GIỚI THIỆU. ii Mục lục.
iii MÔ ĐUN: PLC CƠ BẢN. vi Bài 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH .1 TỔNG QUAN VỀ ĐIẾU KHIỂN .2 ĐIỀU KHIỂN NỐI CỨNG VÀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐƯỢC .1 Phương pháp điều khiển nối cứng (Hard-wired control) .2 Phương pháp điều khiển lập trình được .3 SO SÁNH PLC VỚI CÁC HÌNH THỨC ĐIỀU KHIỂN KHÁC .1 Hệ thống điều khiển dùng Rơ-le .2 Hệ thống điều khiển dùng mạch điện tử (Transistor) .3 Hệ thống điều khiển dùng IC số .4 Hệ thống điều khiển dùng máy tính .4 CÁC ỨNG DỤNG CỦA PLC TRONG THỰC TẾ. 7 Bài 2:CẤU TRÚC VÀ PHƯƠNG THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC .1 CẤU TRÚC CỦA MỘT PLC .1 Đơn vị xử lý trung tâm (CPU Central Procesing Unit).3 Khối ngõ vào / ra.2 THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH S7-200 .1 Khái quát chung .2 Các đèn báo trên S7-200 CPU 224 .3 Chọn chế độ làm việc cho PLC .4 Cổng truyền thông trên S7-200 .3 ĐỊA CHỈ CÁC NGÕ VÀO RA. CẤU TRÚC BỘ NHỚ CỦA S7-200 .5 XỬ LÝ CHƯƠNG TRÌNH.
Truy xuất dữ liệu .2 Xử lý chương trình .3 Cấu trúc chương trình .4 Phương pháp lập trình PLC S7-200. 21 Bài 3: KẾT NỐI DÂY GIỮA PLC VÀ THIẾT BỊ NGOẠI VI .1 KẾT NỐI DÂY GIỮA PLC VÀ THIẾT BỊ NGOẠI VI .1 Giới thiệu CPU 224 và cách kết nối với thiết bị ngoại vi .2 Kết nối với máy tính .3 Nối nguồn cung cấp cho CPU .4 Kết nối vào/ra số với ngoại vi. CÀI ĐẶT VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM STEP7-MICROWIN 4.1 Cài đặt phần mềm Step7-Microwin 4.2 Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7-200 .3 Ngôn ngữ lập trình .4 Soạn thảo chương trình với phần mềm STEP7-Micro/Win V4.3 KIỂM TRA VIỆC NỐI DÂY BẰNG PHẦN MỀM .4 THỰC HÀNH KẾT NỐI DÂY PLC VÀ THIẾT BỊ NGOẠI VI .5 CÀI ĐẶT VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM STEP7- MICROWIN .6 Bài tập ứng dụng. 53 Bài 4: CÁC PHÉP TOÁN NHỊ PHÂN CỦA PLC .1 CÁC LIÊN KẾT LOGIC .1 Các phép toán Logic cơ bản .2 Các lệnh ghi / xoá giá trị cho tiếp điểm .2 Timer đóng chậm TON không có nhớ .3 Timer đóng mạch chậm có nhớ TONR.4 Timer mở chậm TOF .5 Thực hành với Timer .1 Bộ đếm lên CTU (Count Up) .2 Bộ đếm xuống CTD (Count Down) .3 Bộ đếm lên-xuống CTUD (Count Up/Down).
72 Bài 5: CÁC PHÉP TOÁN SỐ CỦA PLC .1 CHỨC NĂNG TRUYỀN DẪN .1 Truyền Byte ,Word, Doubleword .2 Truyền một vùng nhớ dữ liệu .2 CHỨC NĂNG SO SÁNH .3 CHỨC NĂNG DỊCH CHUYỂN .1 Các lệnh sao chép, trao đổi nội dung .2 Các lệnh sao chép một mảng lớn dữ liệu .4 CHỨC NĂNG CHUYỂN ĐỔI .5 CHỨC NĂNG TOÁN HỌC .1 Cộng và trừ.2 Nhân và chia .3 Thực hành phép toán số học. 90 Bài 6: XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG .1 Đọc tín hiệu analog từ Modul EM231 .2 Xuất tín hiệu analog qua modul EM232 .4 I/O cục bộ và mở rộng .5 Lọc đầu vào tương tự .6 Điều chỉnh tương tự .2 Thực hành đo lường và giám sát nhiệt độ với module EM235 v à nhận cảm biến nhiệt điện trở Pt100. 100 BÀI TẬP THỰC HÀNH. 108 Bài 7: CÁC BÀI TẬP ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU KHIỂN .2 MẠCH KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ 109 7.3 ĐẢO CHIỀU ĐỘNG CƠ1 .4 ĐẢO CHIỀU ĐỘNG CƠ 2 115 7.5 KHỞI ĐỘNG SAO TAM GIÁC .6 TỰ ĐỘNG ĐÓNG CÁC CẤP ĐIỆN TRỞ .9 ĐÈN GIAO THÔNG.
121 TÀI LIỆU THAM KHẢO 124 v MÔ ĐUN: PLC CƠ BẢN Mã mô đun: MĐ20 I. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: ➢ Vị trí của môn học: Môđun được bố trí dạy cuối chương trình sau khi học xong các môn chuyên môn như điện tử công suất, Kỹ thuật xung – số, Vi xử lí, trang bị điện. ➢ Tính chất của môn học: Mô đun PLC cơ bản mang tính tích hợp. ➢ Ý nghĩa của mô đun: Là môn học bắt buộc ➢ Vai trò của mô đun: Sau khi học xong mô đun này, người học có thể kết nối dây giữa PC - PLC và thiết bị ngoại vi, viết chương trình, nạp trình để thực hiện được một số bài toán ứng dụng đơn giản trong công nghiệp, phân tích luận lý một số chương trình, phát hiện sai lỗi và sửa chữa khắc phục.
Mục tiêu của Mô đun: Sau khi học xong mô đun này học viên có năng lực: ➢ Về kiến thức: - Trình bày được các khái niệm về điều khiển lập trình chính xác theo nội dung đã học; - Trình bày được cấu trúc và phương thức hoạt động của các lệnh cơ bản. ➢ Về kỹ năng: - Thực hiện lập trình các bài tập ứng dụng dùng PLC đạt các yêu cầu về kỹ thuật và công nghệ; - Kết nối mạch điện theo yêu cầu công nghệ. ➢ Về thái độ: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác và an toàn vệ sinh công nghiệp vi Bài 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH GIỚI THIỆU Như đã biết, nước ta hiện nay đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Vì thế, tự động hóa sản xuất đóng vai trò quan trọng, tự động hóa giúp tăng năng suất, tăng độ chính xác và do đó tăng hiệu quả quá trình sản xuất.
Để có thể thực hiện tự động hóa sản xuất, bên cạnh các máy móc cơ khí hay điện, các dây chuyền sản xuất…v.v, cũng cần thiết phải có các bộ điều khiển để điều khiển chúng. Trong đó, được yêu cầu đó điều khiển lập trình là một trong các bộ điều khiển đáp ứng. MỤC TIÊU BÀI HỌC Kiến thức: - Phát biểu khái niệm về điều khiển lập trình. Kỹ năng: - So sánh ưu nhược điểm của điều khiển lập trình được với các hình thức điều khiển khác.
- Trình bày các ứng dụng của điều khiển lập trình PLC trong thực tế. Thái độ: - Rèn luyện tính tư duy, tác phong công nghiệp. NỘI DUNG BÀI HỌC 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐIẾU KHIỂN Trong mọi ngành sản xuất, mục tiêu tăng năng suất lao động được giải quyết bằng con đường gia tăng mức độ tự động hoá các quá trình và thiết bị sản xuất. Việc tự động hoá có thể nhằm mục đích tăng sản lượng hoặc cải thiện chất lượng và độ chính xác của sản phẩm.
Tự động hoá nhằm thay thế một phần hoặc toàn bộ các thao tác vật lý của công nhân hoặc thiết bị thông qua hệ thống điều khiển. Hệ thống này có thể điều khiển quá trình sản xuất với độ tin cậy cao, ổn định mà không cần hoặc cần rất ít sự can thiệp của con người. điều này đòi hỏi hệ thống phải có khả năng khởi động, kiểm soát và dừng một quá trình theo yêu cầu sản phẩm. Một hệ thống có khả năng như vậy được gọi là hệ thống điều khiển.
Một hệ thống điều khiển bất kỳ được cấu tạo từ ba thành phần: khối vào, khối xử lý và khối ra. KHỐI VÀO KHỐI XỬ LÝ KHỐI RA Bộ chuyển đổi Xử lý Cơ cấu tín hiệu ngõ vào Tín hiệu vào điều khiển tác động Kết quả xử lý Hình 1.1: Các khối trong hệ thống điều khiển Khối vào là bộ chuyển đổi các đại lượng vật lý thành tín hiệu điện như: nút nhấn, công tắc, cảm biến…. Tuỳ theo loại chuyển đổi mà các tín hiệu tạo ra có dạng tương tự (analog) hay dạng số (binary). 1 Khối xử lý thay thế người vận hành thực hiện các thao tác đảm bảo các quá trình hoạt động “có sự điều khiển”.
Nó nhận thông tin từ các tín hiệu ở khối vào và xuất tín hiệu đến khối ra để thực hiện tác động đến thiết bị. Khối ra Tín hiệu ra là kết quả của quá trình xử lý của hệ thống điều khiển. các tín hiệu này tạo ra những hoạt động cụ thể ở máy hoặc thiết bị nhằm đảm bảo thực hiện quá trình mục tiêu. Quá trình mục tiêu do những thiết bị ở ngõ ra như: động cơ, xy lanh khí nén, dầu ép, bơm, rơ le…cũng như các bộ chuyển đổi tín hiệu vào, các thiết bị ngõ ra có thể làm việc với tín hiệu dạng Analog hoặc Digital.