Giáo trình PLC Trờng Trung cấp Cơ Điện Nam Định Sở GD v T nam định Trờng trung cấp điện nam định Khoa điện * Bài giảng pLC Hệ : Trung cấp chuyên nghiệp Giáo viên : Nam Định-Năm 2013 Tài liệu lu hành nội Trang Giáo trình PLC Trờng Trung cấp Cơ Điện Nam Định Lời nói đầu PLC môn học chuyên sâu chuyên ngành điện điện tử Môn học đợc học sau học sinh nghiên cứu môn học cung cấp điện, truyền động điện., trang bị điện trớc thực tập tốt nghiệp Môn học trang bị cho ngời học kỹ năng, kiến thức cấu tạo, nguyên lý làm việc, cách phân loại, u điểm, nhợc điểm ứng dụng cđa PLC thùc tÕ vµ kü tht, gióp cho ngời học có khả để lập trình toán điều khiển tự động từ đơn giản đến nâng cao Giáo trình PLC đời với mong muốn giúp cho giáo viên học sinh trờng trung cấp Cơ Điện Nam Định thuận tiện công tác giảng dạy nghiên cứu môn PLC Giáo trình bao gồm phần - Chơng : Tổng quan PLC - Ch¬ng 2: Giíi thiƯu vỊ PLC – S7 – 200 cđa h·ng Siemens - Ch¬ng 3: Giíi thiƯu vỊ PLC – Mk80S cđa h·ng LG - Ch¬ng 4: Giíi thiƯu vỊ PLC – logo cđa h·ng Siemens MỈc dï cã nhiỊu cè g¾ng, nhng thêi gian cã hạn, chắn giáo trình không tránh khỏi nhiều thiếu sót Rất mong nhận đợc góp ý đồng nghiệp bạn đọc để lần chỉnh sửa sau giáo trình đợc hoàn thiện Giáo viên soạn Tài liệu lu hành nội Trang Giáo trình PLC Tài liệu lu hành nội Trờng Trung cấp Cơ Điện Nam Định Trang Giáo trình PLC Tài liệu lu hành nội Trờng Trung cấp Cơ Điện Nam Định Trang Giáo trình PLC Trờng Trung cấp Cơ §iƯn Nam §Þnh Chương : Tổng quan PLC 1.1 Khái niệm 1.1.1 PLC PLC viết tắt Programmable Logic Controller thiết bị lập trình được, hay khả trình, cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình 1.1.2 Cấu tạo PLC a) Khối điều hành Đây khối xử lí trung tâm CPU, khối có vi xử lí tốc độ cao, nhớ rom,ram hay flash nguồn Bộ vi xử lí với cổng giao tiếp dùng cho việc giao tiếp với máy tính lập trình PG (Progammer) b) Khối chương trình Là nhớ chứa chương trình điều khiển PLC người sử dụng viết nhà sản xuất ghi sẵn khối gồm hai loại nhớ đọc, đọc ghi Phần lớn nội dung nhớ lưu lại điện nhờ tụ nhớ pin c) Khối ảnh vào PLC không trực tiếp nhập đầu vào xuất đầu mà thông qua đệm cách li đầu vào sử dụng cách li quang đầu sử dụng rơ le Trạng thái đầu vào đầu thể qua trạng thái đệm vào d) Cửa truyền thông Là cổng kết nối PLC với máy tính, máy lập trình PLC với PLC , thiết bị khác tạo thành mạng truyền thơng cơng nghiệp Để lập trình PLC sử dụng giao thức rs485 để kết nối thành mạng thường sử dụng mạng profibus e) Khối số học khối tính tốn phép tốn logic nhị phân f) Khối vi xử lí Bộ vi xử lí đọc chương trình chứa nhớ ngồi thực thi chương trình theo thuật tốn, sau xuất liệu tới đầu Tốc độ xử lí vi xử lí định đến chu kì qt tính thời gian thực hệ thống độ phân giải timer g ) Khối bus Trong PLC liệu trao đổi vi xử lí cách modun vào thơng qua đường truyền gọi bus Một bus gồm nhiều đường tín hiệu song song nối với nhiều phận khác Hệ thống bus chia thành bus địa , bus số liệu bus điều khiển Bus địa dùng để xác định địa đầu vào Bus liệu dùng để truyền,nhận liệu tới đầu vào Bus điều khiển chuyển tín hiệu điều khiển theo dõi chu trình hoạt động PLC 1.1.3 Sơ đồ cấu trúc PLC Tµi liƯu lu hành nội Trang Giáo trình PLC Trờng Trung cấp Cơ Điện Nam Định K iu hnh Khi nguồn Bộ nhớ Vi xử lí bus Khối Đầu K.Đầu vào Máy tính, máy lập trình 1.2 Ngun lí hoạt động ưu nhược điểm PLC 1.2.1 Nguyên lí làm việc PLC thực chương trình theo chu trình lặp Mỗi vịng lặp gọi vịng qt Mỗi vòng quét bắt đầu giai đoạn đọc liệu từ đầu vào vào đệm ảo, giai đoạn thực chương trình Trong vịng qt, chương trình thực lệnh người dùng viết kết thúc lệnh MEND Sau thực chương trình giai đoạn truyền thơng nội kiểm tra lỗi Vịng qt kết thúc giai đoạn chuyển nội dung đệm ảo tới cổng Chuyển liệu từ đệm ảo tới đầu 3.Truyền thơng tự kiểm tra lỗi Tµi liƯu lu hµnh néi bé Nhập liệu từ ngoại vi vào đệm ảo Thực chương trình Trang Giáo trình PLC Trờng Trung cấp Cơ Điện Nam Định Như lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào mà thông qua đệm ảo vùng nhớ tham số Tuy nhiên gặp lệnh vào CPU dừng chương trình để thực lệnh Nếu dùng tín hiệu ngắt chương trình tương ứng với tín hiệu ngắt soạn cài đặt phận chương trình Chương trình ngắt thực có tín hiệu báo ngắt xuất thời điểm vòng quét 1.2.2 Ưu nhược điểm PLC a Ưu điểm Dễ dàng thay đổi chương trình mà khơng gây tổn thất tài Dễ dàng thay đổi thiết kế nhờ phần mềm Độ tin cậy cao Chuẩn hóa phần cứng điều khiển Thích ứng với mội trường khắc nghiệt Ứng dụng điều khiển phạm vi rộng Dễ bảo trì tự động hóa sản xuất b Nhược điểm - Giá thành hệ thống cao - Đòi hỏi nhân lực có trình độ 1.3 Trình tự thiết kế hệ điều khiển sử dụng PLC Tìm hiểu yêu cầu hệ thống điều khiển Dựng lưu đồ ,thuật toán chung hệ thống điều khiển Liệt kê đầu vào tương ứng với PLC Phiên dịch lưu đồ thuật tốn sang giản đồ thang STL, logic Tµi liệu lu hành nội Trang Giáo trình PLC Trờng Trung cấp Cơ Điện Nam Định Lp trỡnh gin đồ thang vào PLC Mơ chương trình kiểm lỗi Kết nối thiết bị chạy thử Lưu chương trình vào PLC máy tính Kết thúc Nếu trình thực xảy vấn đề bước phải kiểm tra bước trước đó, cần thiết phải kiểm tra lại từ bước Chương Giới thiệu PLC S7-200 hãng siemens 2.1 Cấu hình cứng 2.1.1 Đầu vào Đầu vào PLC ghép nối quang, đầu ghép rơ le, đầu vào đầu có đèn báo trạng thái CPU 212 có đầu vào đầu có khả ghép thêm hai mơ đun mở rộng CPU 214 có 14 đầu vào 10 đầu có khả ghép thêm 7mơ đun mở rộng 2.1.2 Mô tả đèn báo công tắc SF : đèn đỏ báo hiệu hệ thống bị lỗi Tµi liƯu lu hµnh néi bé Trang Giáo trình PLC Trờng Trung cấp Cơ Điện Nam Định RUN : báo PLC thực chương trình STOP : báo PLC dừng chương trình Ix.x, Qy.y : báo trạng thái tức thời cổng sáng tức tích cực 2.1.3 Cơng tắc chọn chế độ làm việc Là cơng tắc ba vị trí cho phép chọn chế độ làm việc khác cho PLC - RUN : Cho phép PLC thực chương trình nhớ PLC rời khỏi chế độ RUN chuyển STOP máy có cố chương trình gặp lệnh stop Cần quan sát trạng thái PLC theo đèn báo - STOP cưỡng PLC dừng công việc chuyển sang chế độ stop chế độ stop PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình nạp chương trình - TERM cho phép máy lập trình định hai chế độ làm việc, run stop Nút chỉnh tương tự cho phép điều chỉnh biến cần phải thay đổi sử dụng chương trình Núm quay góc đến 270 độ 2.1.4 Pin- Nguồn nuôi nhớ Nguồn ni dùng để ghi chương trình nạp chương trình Nguồn pin sử dụng để mở rộng thời gian lưu giữ cho liệu có nhớ Nguồn pin tự động chuyển sang trạng thái tích cực dung lượng tụ nhớ bị cạn kiệt phải thay vào để liệu nhớ khơng bị 2.2 Mở rộng cổng vào CPU 212 cho phép mở rộng nhiều modul CPU214 modun Các modun mở rộng tương tự số Có thể mở rộng cổng vào cách lắp thêm modun vào bên phải cảu CPU tạo thành móc xích Địa vị trí modun xác định kiểu vào vị trí modun móc xích bao gồm modun có kiểu Vd Modun tương tự khơng thể có địa modun số MỖi md mở rộng chiếm chỗ đệm vào tương ứng với số đầu vào modun VD ghép nối modun I0.0 Q0.0 I0.1 Q0.1 CPU214 I2.0 I2.1 … Modun vào Tµi liƯu lu hµnh néi bé Q3.0 Q3.1 Modun AIW0 AIW2 Modun Analog Trang Giáo trình PLC Trờng Trung cấp Cơ Điện Nam Định 2.3 Cu trỳc chương trình Chương trình lập trình cho plc dùng máy tính máy lập trình cầm tay Các chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chương trình con, chương trình xử lí ngắt bố trí sau : - Chương trình kết thúc lệnh MEND - Chương trình phận chwogn trình Các chương trình phải viết sau chương trình chính, bắt đầu tên SBR n kết thúc lệnh ret - Chương trình xử lí ngắt phận chương trình Nếu cần sử dụng phải viết sau chương trình chính.Bắt đầu tên INT n kết thúc lệnh reti Có thể tự xếp thứ tự chương trình chương trình nhiên ta nên gom chương trình thành nhóm để dễ quản lí 2.4 Ngơn ngữ lập trình S7-200 2.4.1 Phương pháp lập trình a) Lập trình theo phương pháp hình thang LAD LAD ngơn ngữ lập trình đồ họa Những thành phần LAD tương ứng với thành phần bảng điều khiển rơ le Trong chương trình LAD phần tử dùng để biểu diễn lệnh logic sau : - Tiếp điểm : biểu tượng mô tả tiếp điểm rơ le Các tiếp điểm thường mở thường đóng - Cuộn dây mơ tả cuộn hút role mắc theo chiều dòng điện - Hộp : Mơ tả hàm khác làm việc có dịng điện chạy đến hộp Những dạng hàm thường biểu diễn hộp thời gian, đếm, hàm toán học hộp phải mắc chiều dòng điện/ - Mạng LAD đường nối phần tử thành mạch hoàn thiện từ đường nguồn bên trái sang nguồn bên phải Đường nguồn bên trái dây nóng Bên phải dây trung hịa, thường dây trung hịa khơng thể Dịng điện chạy từ trái qua tiếp điểm đóng đến cuộn dây hộp trở bên phải nguồn Tiếp điểm thường mở Cuộn dây Tiếp điểm thường đóng Hộp Tµi liƯu lu hµnh néi bé Trang 10 ... môn PLC Giáo trình bao gồm phần - Chơng : Tổng quan vỊ PLC - Ch¬ng 2: Giíi thiƯu vỊ PLC – S7 – 200 cđa h·ng Siemens - Ch¬ng 3: Giíi thiƯu vỊ PLC – Mk80S cđa h·ng LG - Ch¬ng 4: Giíi thiƯu vỊ PLC. .. khác cho PLC - RUN : Cho phép PLC thực chương trình nhớ PLC rời khỏi chế độ RUN chuyển STOP máy có cố chương trình gặp lệnh stop Cần quan sát trạng thái PLC theo đèn báo - STOP cưỡng PLC dừng... vào d) Cửa truyền thông Là cổng kết nối PLC với máy tính, máy lập trình PLC với PLC , thiết bị khác tạo thành mạng truyền thơng cơng nghiệp Để lập trình PLC sử dụng giao thức rs485 để kết nối