Giáo trình PLC nâng cao (Phần 1)
Module CPU
Module CPU là module chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ
định thì, bộ đếm, cổng truyền thông (RS 485) và có thể còn có một vài
cổng vào/ra số. Các cổng vào/ra số có trên module CPU được gọi là cổng
vào/ra onboard như CPU 314IFM.Trong họ PLC S7-300 có nhiều loại module
CPU khác nhau. Nói chung chúng được đặt tên theo bộ vi xử lý có trong nó
như module CPU312, module CPU314, module CPU315 .
Những module cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về
cổng vào/raonboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong
thư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này
sẽ phân biệt với nhau trong tên gọi bằng cách thêm cụm chữ cái IFM
(Intergrated Function Module). Ví dụ module CPU313IFM, module
CPU314IFM
Ngoài ra, còn có các loại module CPU với hai cổng truyền thông, trong
đó cổng truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng
phân tán như mạng PROFIBUS (PROcess FIeld BUS). Tất nhiên kèm theo
cổng truyền thông thứ hai này là những phần mềm tiện dụng thích hợp cũng
đã được cài sẵn trong hệ điều hành. Các loại module CPU này được phân biệt
với các loại module CPU khác bằng cách thêm cụm từ
Tóm tắt nội dung tài liệu: Giáo trình PLC nâng cao (Phần 1)
UBND TỈNH NAM ĐỊNH TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NAM ĐỊNH ThS. Trần Đức Nghị (Chủ biên) ThS. Trần Đức Nghị ( Chỉnh sửa) GIÁO TRÌNH PLC NÂNG CAO (Dùng cho hệ cao đẳng nghề Điện công nghiệp) (chỉnh sửa lần 2) NĂM 2014 Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 2 BÀI 1: VỊ TRÍ, ỨNG DỤNG, TẬP LỆNH CỦA PLC S7 3OO TRONG CÔN NGHIỆP * MỤC ĐÍCH YÊU CẦU 1. Mục đích Trang bị cho người đọc kiến thức về phần cứng của PLC, cách cài đặt phần cứng của PLC, phương pháp lập trình PLC. Từ đó người đọc có khả năng ứng dụng vào thiết kế các hệ thống điều khiển tự động ứng dụng PLC S7 – 300. 2. Yêu cầu - Hiểu phần cứng của PLC S7 – 300. - Biết cách cài đặt phần cứng PLC S7 – 300. - Lập trình PLC để điều khiển hệ thống theo yêu cầu 1.1.CẤU TRÚC PHẦN CỨNG PLC HỌ S7- 300 1.1.CÁC TÍNH NĂNG CỦA PLC S7-300 Hệ thống điều khiển kiểu Module nhỏ gọn cho các ứng dụng trong phạm vi trung bình • Có nhiều loại CPU • Có nhiều Module mở rộng • Có thể mở rộng đến 32 Module • Các Bus nối tích hợp phía sau các Module • Có thể nối mạng Multipoint Interface (MPI), Profibus hoặc Industrial Ethernet • Thiết bị lập trình trung tâm có thể truy cập đến các Module • Không hạn chế rãnh • Cài đặt cấu hình và thông số với công cụ trợ giúp “HW-Config. Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 3 1.2.CÁC MODULE CỦA PLC S7-300 Hình 1.1: Các mô đun của PLC S7 – 300 Module CPU Module CPU là module chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ định thì, bộ đếm, cổng truyền thông (RS 485) và có thể còn có một vài cổng vào/ra số. Các cổng vào/ra số có trên module CPU được gọi là cổng vào/ra onboard như CPU 314IFM.Trong họ PLC S7-300 có nhiều loại module CPU khác nhau. Nói chung chúng được đặt tên theo bộ vi xử lý có trong nó như module CPU312, module CPU314, module CPU315. Những module cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về cổng vào/raonboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ phân biệt với nhau trong tên gọi bằng cách thêm cụm chữ cái IFM (Intergrated Function Module). Ví dụ module CPU313IFM, module CPU314IFM Ngoài ra, còn có các loại module CPU với hai cổng truyền thông, trong đó cổng truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 4 phân tán như mạng PROFIBUS (PROcess FIeld BUS). Tất nhiên kèm theo cổng truyền thông thứ hai này là những phần mềm tiện dụng thích hợp cũng đã được cài sẵn trong hệ điều hành. Các loại module CPU này được phân biệt với các loại module CPU khác bằng cách thêm cụm từ DP (Distributed Port). Ví dụ như module CPU315-2DP.Tham khảo hình dưới: Hình 1.2 Cổng giao tiếp của các PLC Các loại module mở rộng: - PS (Power Supply): Module nguồn nuôi, có 3 loại 2A, 5A và 10A. - SM (Signal Module): Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, gồm có: • DI (Digital Input): Module mở rộng các cổng vào số với số lượng cổng cóthể là 8, 16 hoặc 32 tùy theo từng loại module. Gồm 24VDC và 120/230V AC. • DO (Digital Output): Module mở rộng các cổng ra số với số lượng cổng có thể là 8, 16 hoặc 32 tùy theo từng loại module. Gồm 24VDC và ngắt điện từ. . DI/DO (Digital Input/Digital Out): Module mở rộng các cổng vào/ra số với số lượng cổng có thể là 8 vào/8 ra hoặc 16 vào/16 ra tùy theo từng loại module. • AI (Anolog Input): Module mở rộng các cổng vào tương tự. Về bản chất chúng là những bộ chuyển đổi tương tự số 12 bits (AD), tức là mỗi tín hiệu tương tự được chuyển đổi thành một tín hiệu số (nguyên) có độ dài 12 Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 5 bits. Số các cổng vào tương tự có thể là 2, 4 hoặc 8 tùy theo loại module. Tín hiệu vào có thể là áp, dòng, điện trở. • AO (Anolog Output): Module mở rộng các cổng ra tương tự. Chúng là những bộ chuyển đổi số tương tự 12 bits (DA). Số các cổng ra tương tự có thể là 2, 4 hoặc 8 tùy theo loại module. Tín hiệu ra có thể là áp hoặc dòng. • AI/AO (Analog Input/Analog Output): Module mở rộng các cổng vào/ra tương tự. Số các cổng tương tự có thể là 4 vào/2 ra hoặc 4 vào/4 ra tùy theo từng loại module. - IM (Interface Module): Module ghép nối. Đây là loại module chuyên dụng có nhiệm vụ nối từng nhóm các module mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản lý chung bởi một module CPU. Thông thường các module mở rộng được gá liền với nhau trên một thanh đỡ gọi là rack . Trên mỗi thanh rack chỉ có thể gá tối đa 8 module mở rộng (không kể module CPU, nguồn nuôi). Một module CPU S7-300 có thể làm việc trực tiếp với nhiều nhất 4 racks và các racks này phải được nối với nhau bằng module IM Hình 1.3:Sơ đồ phân bố các racks - FM (Function Module): Module có chức năng điều khiển riêng, ví dụ như module điều khiển động cơ servo, module điều khiển động cơ bước, module PID, module điều khiển vòng kín, Module đếm, định vị, điều khiển hồi tiếp Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 6 - CP (Communication Module): Module phục vụ truyền thông trong mạng (MPI, PROFIBUS, Industrial Ethernet) giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính. Hình sau là cấu hình đầy đủ của một thanh Rack và sơ đồ kết nối nhiều Rack: Hình 1.4: Vị trí lắp đặt các mô đun Cấu hình một thanh rack của PLC S7-300 Hình 1.5: Cấu trúc thanh rack Cấu hình tổng quát của một PLC S7-300 với 4 thanh rack nối với nhau nhờ module IM và cáp nối 368 Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 7 1.3.Cấu trúc bộ nhớ của CPU Chia vùng nhớ trong CPU Bộ nhớ của S7-300 được chia thành 3 vùng chính a, Vùng chứa chương trình ứng dụng. Vùng nhớ chương trình được chia thành 3 miền OB (Organisation Block): Miền chứa chương trình tổ chức. FC (Function): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó. FB (Function Block): Miền chứa chương trình con, được tổ chức thành hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác. Các dữ liệu này phải được xây dựng thành một khối dữ liệu riêng (gọi là DB-Data Block). - Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng, được phân chia thành 7 miền khác nhau gồm I (Process image Input): Miền bộ điệm các dữ liệu cổng vào số. Trước khi bắt đầu thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng đầu vào và cất giữ chúng trong vùng nhớ I. Thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của cổng vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đệm I. Q (Process image output): Miền bộ điệm các dữ liệu cổng ra số. Kết thúc giai đọan thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tới các cổng ra số. Thông thường chương trình ứng dụng không trực tiếp gán giá trị tới cổng ra mà chỉ chuyển vào bộ đệm Q. M: Miền các biến cờ. Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ này để lưu giữ các tham số cần thiết và có thể truy cập nó theo bit (M), Byte (MB), từ (MW), hay từ kép (MD). T: Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu trữ giá trị thời gian đặt trước (PV- preset value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV- Current value) cũng nhưm giá trị logic đầu ra của bộ timer. C: Miền nhớ phục vụ đếm (counter) bao gồm việc lưu trữ giá trị đặt trước (PV- preset value), giá trị đếm tức thời (CV-Current value) cũng như giá trị logic đầu ra của bộ counter. PI: Miền địa chỉ cổng vào của các module tương tự (I/O external input). Các giá trị tương tự tại cổng vào của module tương tự sẽ được module đọc và Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 8 chuyển tự động theo những địa chỉ. Chương trình ứng dụng có thể truy cập miền nhớ PI theo từng byte (PIB), từng từ (PIW) hoặc theo từ kép (PID). PQ: Miền địa chỉ cổng ra của các module tương tự (I/O external 0utput). Các giá trị theo những địa chỉ này sẽ được module đọc và chuyển tới các cổng ra tương tự. Chương trình ứng dụng có thể truy cập miền nhớ PQ theo từng byte (PQB), từng từ (PQW) hoặc theo từ kép (PQD). b, Vùng chứa các khối dữ liệu, được chia làm 2 loại DB (Data block): Miền chứa các dữ liệu được tổ chức thành khối. Kích thước cũng như số lượng khối do người sử dụng quy định, phù hợp với từng bài toán điều khiển. Chương trình có thể truy cập miền này theo từng bit (DBX), byte (DBB), từ (DBW) hoặc từ kép (DBD). L (Local data block): Miền dữ liệu địa phương, được các khối chương trình OB, FC, FB tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tức thời và trao đổi dữ liệu của biến hình thức với những khối chương trình đã gọi nó. Nội dung của một số dữ liệu trong miền nhớ này sẽ bị xoá khi kết thúc chương trình tương ứng OB, FC, FB. Miền này có thể truy nhập từ chương trình theo bit (L), byte (LB), từ (LW) hoặc từ kép (LD). - Những khối OB đặt biệt OB10: Time of day Interrupt OB20: Time delay Interrupt Hardware Interruptdieukhientudong.net OB 81: Powersuply fault OB 100: Start Up information Cách truy cập địa chỉ Địa chỉ ô nhớ trong Step7-300 gồm hai phần: phần chữ và phần số. - Phần chữ chỉ vị trí và kích thước của ô nhớ. Chúng có thể là: M: Chỉ ô nhớ trong miền các biến cờ có kích thước 1 bit MB: Chỉ ô nhớ trong miền các biến cờ có kích thước 1 byte (8bit) MW: Chỉ ô nhớ trong miền các biến cờ có kích thước 2 byte (16bit) MD: Chỉ ô nhớ trong miền các biến cờ có kích thước 4 byte (32 bit) : Chỉ ô nhớ trong miền bộ đệm cổng vào số có kích thước 1 bit IB: Chỉ ô nhớ trong miền bộ đệm cổng vào số có kích thước 1 byte IW: Chỉ ô nhớ trong miền bộ đệm cổng vào số có kích thước 1 từ ID: Chỉ ô nhớ trong miền bộ đệm cổng vào số có kích thước 1 từ kép Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 9 Q: Chỉ ô nhớ trong miền bộ đệm cổng ra số có kích thước 1 bit QB: Chỉ ô nhớ trong miền bộ đệm cổng ra số có kích thước 1 byte QW: Chỉ ô nhớ trong miền bộ đệm cổng ra số có kích thước 1 từ QD: Chỉ ô nhớ trong miền bộ đệm cổng ra số có kích thước 1 từ kép PIB: Chỉ ô nhớ có kích thước 1 byte thuộc vùng peripheral input. PIW: Chỉ ô nhớ có kích thước 2 byte thuộc vùng peripheral input. PID: Chỉ ô nhớ có kích thước 2 từ thuộc vùng peripheral input. PQB: Chỉ ô nhớ có kích thước 1 byte thuộc vùng peripheral output. PQW: Chỉ ô nhớ có kích thước 2 byte thuộc vùng peripheral output . PQD: Chỉ ô nhớ có kích thước 2 từ thuộc vùng peripheral output. - Phần số Chỉ địa chỉ của byte hoặc bit trong miền nhớ đã xác định. Nếu ô nhớ đã được xác định thông qua phần chữ là có kích thước 1 bit thì phần số sẽ gồm địa chỉ của byte và số thứ tự của bit trong byte đó được tách với nhau bằng dấu chấm. Ví dụ I 1.3 Chỉ bit thứ 3 trong byte 1 của miền nhớ bộ đệm cổng vào số. M 101.5 Chỉ bit thứ 5 trong byte 101 của miền các biến cờ M. Q 4.5 Chỉ bit thứ 5 trong byte 4 của miền nhớ bộ đệm cổng ra số. Trong trường hợp ô nhớ đã được xác định là byte, từ hoặc từ kép thì phần số sẽ là địa chỉ byte đầu tiên trong mảng byte của ô nhớ đó. Ví dụ Phần chữ Phần số Phần chữ Phần số MB15 Chỉ ô nhớ có kích thước 1 byte (byte 15) trong miền các biến cờ M MW 18 Chỉ ô nhớ có kích thước 1 từ gồm 2 byte 18 và 19 trong miền các biến cờ M. MD105 Chỉ ô nhớ có kích thước 1 từ kép gồm 4 byte 105, 106, 107 và 108 trong miền các biến cờ M. Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 10 1.4. TẬP LỆNH 1.4.1.Các lệnh vào ra OUTPUT: Sao chép nội dung của bit đầu tiên trong ngăn xếp vào bit được chỉ địnhtrong lệnh. Nội dung của ngăn xếp không thay đổi. CÁC LỆNH GHI / XOÁ GIÁ TRỊ CHO TIẾP ĐIỂM SET ( S ) RESET ( R ) Ví dụ mô tả các lệnh vào ra và S, R : Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 11 Giản đồ tín hiệu thu được ở các lối ra theo chương trình trên như sau : 1.4.2.CÁC LỆNH LOGIC ĐẠI SỐ BOOLEAN Các lệnh làm việc với tiếp điểm theo đại số Boolean cho phép tạo sơ đồ điềukhiển logic không có nhớ. Trong LAD lệnh này được biễu diễn thông qua cấu trúc mạch mắc nối tiếp hoặc song song các tiếp điểm thường đóng hay thường mở. Bài tập ứng dụng: Bài 1: Một hệ thống phân loại xe chở hàng đơn giản trong nhà máy như sau: Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 12 Hình 1.6: Mô hình hệ thống phân loại xe chở hàng Địa chỉ ngõ vào ra I0.0: Công tắt hành trình Q0.0: Mở cổng 1 Q0.1: Đóng cổng 1 Q0.2: Mở cổng 2 Q0.3: Đóng cổng 2 Q0.4:Mở cổng 3 Q0.5: Đóng cổng 3 Các xe sẽ cùng đi trên một ray chính sau đó tuỳ loại xe sẽ cho phép rẽ vào các đường khác nhau. Sau mỗi xe có một thanh dọc có khoét lỗ (tương ứng với số). Khi tia laser (mức thấp) chiếu qua lỗ thì ngõ tương ứng sẽ lên 1. Theo hình vẽ ta sẽ có các ngõ: I0.1, I0.3, I0.4, I0.6, I1.1 sẽ lên 1 (được kích) tức xe có số 13469. Khi xe chạy đến chạm vào công tắt hành trình (I0.0) thì PLC sẽ bắt đầu đọc mã.Tuỳ loại mã nhận được sẽ mở cổng tương ứng trong 5s rồi đóng cổng lại. Mã 12579: cổng 1, mã 23679: cổng 2, mã13689: cổng 3. Viết chương trình điều khiển hệ thống. (Dùng PLC S7300) Bài 2: Một hệ thống đọc mã thẻ đơn giản có cấu tạo như sau: Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 13 Hình 1.7: Mô hình hệ thống đọc mã thẻ Trên thẻ có khắc lỗ (tương ứng với số). Khi ánh sáng hồng ngoại chiếu qua lỗ thì ngõ tương ứng sẽ lên 1. Theo hình vẽ ta sẽ có các ngõ: I0.1, I0.3, I0.4, I0.6, I1.1 sẽ lên 1 được kích) tức thẻ có số 13469. Khi chèn thẻ vào, nhấn nút OK, nếu đúng mã thì mở cửa (Q1.0) 5s rồi đóng lại, nếu sai sẽ bật đèn báo lỗi (Q1.1). Viết chương trình để hệ thống chỉ nhận dạng 3 loại thẻ sau: 12579, 23679, 13689. (Dùng PLC S7-300) Bài 3: Một hệ thống phân loại sản phẩm có cấu tạo như sau: Hình 1.8: Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 14 Hệ thống sẽ phân ra 3 loại chay theo 3 chiều cao khác nhau do 3 cảm biến quang Loại 1 (Cao nhất, cả 3 cảm biến điều lên mức 1): Sẽ đi theo đường 1. Loại 2 (Cao thứ 2, cảm biến 1 và 2 sẽ lên mức 1, cảm biến 3 ở mức 0): Sẽ đi theo đường 2. Loại 3 (Thấp nhất, chỉ có cảm biến 1 lên mức 1, cảm biến 2 và 3 ở mức 0): Sẽ đi theo đường 3. Việc chọn đường đi do vị trí của cửa gạt quyết định. Ngõ vào: Start: I0.0, Stop: I0.1, CB 1: I0.2 , CB 2: I0.3, CB 3: I0.4. Ngõ ra : Cửa mở sang 1: Q0.0, Cửa mở sang 3: Q0.1. Chú ý: Cảm biến quang khi bị chắn ngang thì sẽ lên mức 1. Khoá lẩn khi điều khiển cửa gạt. Cửa ở vị trí 2 khi Q0.0 và Q0.1 ở mức 0 . 1.4.3.TIMER Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển thường được gọi là khâu trễ. Các công việc điều khiển cần nhiều chức năng Timer khác nhau. Một Word (16bit) trong vùng dữ liệu được gán cho một trong các Timer. Một Timer có các ngõ vào và ngõ ra tương ứng như sau: Ngõ vào Start (bắt đầu): Timer được bắt đầu với sự thay đổi tín hiệu từ mức “0” lên mức “1” ở ngõ vào Start của nó. Thời gian (thí dụ L S5T#1S) và hoạt động của T ... cho phù hợp với các đặc điểm kỹ thuật, chúng ta nên bật bộ lọc đầu vào tín hiệu tương tự đối với tất cả các đầu vào của Module. Các bước để hiệu chỉnh đầu vào: - Tắt nguồn cấp cho Module, chọn giới hạn đầu vào mong muốn - Bật nguồn cấp cho CPU và Module, chờ 15 phút để Module khởi tạo - Dùng một nguồn áp hoặc nguồn dòng, cấp tín hiệu với giá trị 0 cho một trong những đầu vào Đọc giá trị đầu vào của kênh đó trên CPU - Điều chỉnh OffSet sao cho giá trị đọc về có giá trị 0 hoặc một giá trị nào đó mà ta mong muốn - Cấp tín hiệu vào với giá trị lớn nhất cho một trong những đầu vào đó và lại đọc giá trị ghi được trong CPU - Điều chỉnh hệ số Gain sao cho giá trị đọc được về là 32000 hay một giá trị nào đó mà ta mong muốn - Lặp lại các hiệu chỉnh OffSet và Gain sao cho thu được kết quả hợp lý Hình 2.18: Hình ảnh mặt mô đun Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 44 Để thiết lập giới hạn đầu vào mong muốn ta có thể xem bảng bên dưới: Bảng dưới cho thấy cách cấu hình cho Module EM 235 dùng các hàng nút gạt DIP. Từ nút gạt 1 tới 6 để lựa chọn giới hạn và độ phân giải. Tất cả các đầu vào đều được set với giới hạn và định dạng như nhau . Giá trị của tín hiệu tương tự đầu vào được mã hóa bằng 12 bit của một Từ Dữ Liệu Đầu Vào (Input Data Word) trong CPU Giá trị của đầu ra tương tự cũng được mã hóa bằng 12 bit của Từ Dữ Liệu Đầu Ra (Output Data Word) trong CPU Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 45 Sơ đồ nguyên lý của bộ chuyển đổi số sang tương tự như hình bên dưới: Hình 2.19: Chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự Để đảm bảo cho tín hiệu vào ít bị nhiễu và thiết bị hoạt động được chính xác chúng ta cần đảm bảo các yêu cầu sau: Đảm bảo nguồn cấp cho cảm biến và Module phải ổn định và ít nhiễu Sử dụng cảm biến với dây nối tới Module là ngắn nhất Dây cảm biến phải là loại dây đôi xoắn có bọc kim chống nhiễu bên ngoài Các đầu vào không sử dụng cần phải được nối với âm nguồn hoặc nối đất Đi dây tránh các chỗ có cạnh sắc nhọn Sử dụng máng đi dây với các lộ riêng Tránh đi dây tín hiệu song song với dây nguồn, dây mang tải lớn Đảm bảo cách điện tránh chạm chập dây tín hiệu với dây nguồn và dây tín hiệu với nhau 2.3. Phần thực tập Bài 1: Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 46 - Kết nối PLC với biến tần - Kết nối biến tần với động cơ của băng tải. Bài 2: Viết chương trình điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ băng tải thông qua biến tần. Trình tự thực hành Các bước công việc Thao tác thực hành Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ thiết bị Bước 1: Chuẩn bị thiết bị - Kiểm tra hoạt động của mô hình băng tải - Kiểm tra hoạt động của PLC - Kiểm tra kết nối giữa PLC và máy tính - Mô hình phải hoạt động tốt - PLC hoạt động tốt - Cáp MPI kết nối giữa PLC và máy tính hoạt động tốt - Máy tính - PLC - Cáp MPI Bước 2: Lập bảng simbol ngõ vào và ra - Lập bảng ngõ vào trong simbol - Lập bảng ngõ ra trong simbol - Lưu bảng simbol - Lập bảng ngõ vào ra chính xác với địa chỉ ngõ vào ra theo yêu cầu - Tên của các ngõ vào ra phù hợp với mục đích sử dụng ngõ vào ra đó - Máy tính Bước 3: Viết chương trình PLC điều khiển mô hình - Chương trình điều khiển động cơ quay thuận - Chương trình điều khiển động cơ quay ngược - Chương trình điều khiển tốc độ động cơ - Chương trình phải chính xác theo yêu cầu - Chương trình phải đơn giản, rõ ràng, dễ hiểu - Máy tính Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 47 - Kiểm tra lỗi chương trình Bước4: Dùng phần mềm mô phỏng chạy thử chương trình - Mở phần mềm mô phỏng - Download chương trình vào phần mềm mô phỏng - Cho hoạt động và kiểm tra xem đúng yêu cầu chưa. Nếu chưa đúng thì chỉnh lại chương trình - Ứng dụng được phần mềm mô phỏng để kiểm tra - Tìm được lỗi và sửa lỗi - Máy tính Bước 6: Kết nối PLC với mô hình - Kết nối ngõ vào - Kết nối ngõ ra - Kiểm tra nguồn và cấp nguồn cho mô hình - Kết nối đúng ngõ vào ra theo bảng Simboi đã lập - Dây cắm phải gọn gàng - Mô hình - PLC - Dây cắm Bước 7: Download chương trình xuống PLC và chạy mô hình - Download chương trình vào PLC - Nhấn Start trên mô hình và kiểm tra hoạt động của mô hình - Download được chương trình xuống PLC - Phát hiện lỗi trong hoạt động của mô hình và sửa lỗi - Máy tính - PLC - Mô hình Bài 3: Viết chương trình điều khiển tốc độ động cơ theo tải trọng của sản phẩm trên băng tải Trình tự thực hành Các bước công việc Thao tác thực hành Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ thiết bị Bước 1: - Kiểm tra hoạt - Mô hình phải hoạt - Máy tính Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 48 Chuẩn bị thiết bị động của mô hình băng tải - Kiểm tra hoạt động của PLC - Kiểm tra kết nối giữa PLC và máy tính động tốt - PLC hoạt động tốt - Cáp MPI kết nối giữa PLC và máy tính hoạt động tốt - PLC - Cáp MPI Bước 2: Lập bảng simbol ngõ vào và ra - Lập bảng ngõ vào trong simbol - Lập bảng ngõ ra trong simbol - Lưu bảng simbol - Lập bảng ngõ vào ra chính xác với địa chỉ ngõ vào ra theo yêu cầu - Tên của các ngõ vào ra phù hợp với mục đích sử dụng ngõ vào ra đó - Máy tính Bước 3: Viết chương trình PLC điều khiển mô hình - Chương trình nhận tín hiệu từ loadcell - Chương trình xử lý tín hiệu - Chương trình xuất tín hiệu điều khiển tốc độ động cơ - Kiểm tra lỗi chương trình - Chương trình phải chính xác theo yêu cầu - Chương trình phải đơn giản, rõ ràng, dễ hiểu - Máy tính Bước4: Dùng phần mềm mô phỏng chạy thử chương trình - Mở phần mềm mô phỏng - Download chương trình vào phần mềm mô phỏng - Cho hoạt động và kiểm tra xem đúng yêu cầu - Ứng dụng được phần mềm mô phỏng để kiểm tra - Tìm được lỗi và sửa lỗi - Máy tính Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 49 chưa. Nếu chưa đúng thì chỉnh lại chương trình Bước 6: Kết nối PLC với mô hình - Kết nối ngõ vào - Kết nối ngõ ra - Kiểm tra nguồn và cấp nguồn cho mô hình - Kết nối đúng ngõ vào ra theo bảng Simboi đã lập - Dây cắm phải gọn gàng - Mô hình - PLC - Dây cắm Bước 7: Download chương trình xuống PLC và chạy mô hình - Download chương trình vào PLC - Nhấn Start trên mô hình và kiểm tra hoạt động của mô hình - Download được chương trình xuống PLC - Phát hiện lỗi trong hoạt động của mô hình và sửa lỗi - Máy tính - PLC - Mô hình BÀI 3: ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ KÉO BĂNG TẢI QUAY HAI CHIỀU 3.1.Giới thiệu chung về băng tải Băng tải là một phương tiện vận chuyển nguyên vật liệu, sản phẩm có vai trò quan trọng trong tất cả các ngành công nghiệp, nhà máy. Ra đời từ rất lâu và có được sử dụng rông rãi nhờ những ưu điểm như: cấu tạo đơn giản, bền vững, có khả năng vận chuyển nguyên vật liệu theo phương nằm ngang, nghiêng với khoảng cách từ gần đến xa, làm việc êm, năng suất cao mà tiêu hao năng lượng không lớn. Ngày nay, cấu tạo và vật liệu làm băng tải ngày càng hiện đại đáp ứng nhu cầu sản xuất chuyên môn hóa cao cũng như phù hợp với đặc thù riêng của từng lĩnh vực, sản phẩm. Việt Nam là quốc gia đang phát triển với số lượng các nhà máy, công trình, khu công nghiệp ngày càng tăng. Kéo theo sự phát triển đó cũng là nhu cầu cao về số lượng và sự phong phú của các hệ thống băng tải. Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 50 Trên thị trường hiện nay có rất nhiều công ty sản xuất và chế tạo băng tải. Do đó có rất nhiều loại băng tải có cấu tạo và chức năng khác nhau phù hợp với đặc thù của từng lĩnh vực sản xuất, vận chuyển. Mô hình băng tải của công ty Tân Phát là một dạng của mô hình băng tải công nghiệp trong thực tế. Tuy nhiên, là một mô hình phục vụ cho công tác giảng dạy và thực hành trong các trường cao đẳng, đại học và dạy nghề nên được thiết kế với những yêu cầu riêng. Hình 3.1: Mô hình băng tải phân loại vật liệu của công ty tự động hóa Tân Phát 3.2.THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ - Băng tải có hai quả lô chủ động và bị động, quả lô chủ động được dẫn động bởi một động cơ có hộp giảm tốc, do đó có thể thay đổi chiều quay hoặc tốc độ của băng tải bằng cách thay đổi chiều quay hoặc tốc độ của động cơ. - Cơ cấu nạp liệu: vật mẫu nhiều mầu được xếp trong ống dẫn liệu và được đẩy xuống băng tải khi thanh gạt di chuyển qua lại trong rãnh cơ khí. Khi xi Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 51 lanh kéo thanh gạt liệu về (theo chiều -), đồng thời để cho vật mẫu rơi xuống máng liệu. Khi liệu đã rơi xuống máng liệu, xilanh được điều khiển bởi van điện từ sẽ đi ra (theo chiều +) đẩy thanh gạt liệu và đẩy vật mẫu xuống băng tải. Toàn bộ quy trình hoạt động của nạp liệu được điều khiển bởi 01 xilanh khí nén. - Phân loại sản phẩm: sau khi vật mẫu được chuyển xuống băng tải và di chuyển dọc theo băng tải, phía trên băng tải là các cảm biến có khả năng nhận biết mầu và vị trí của vật. Khi vật đi qua cảm biến đầu tiên ở đầu băng tải, đó là cảm biến mầu có khả năng nhận biết và truyền tín hiệu về bộ điều khiển để xử lý. Dọc theo băng tải được bố trí các cảm biến Phản xạ-Khuếch tán, các xi lanh và máng dẫn liệu. Vật mẫu đã được xác định mầu khi đi qua các máng chứa liệu sẽ được cảm biến và xi lanh cùng phối hợp để đẩy vật xuống máng tương ứng. 3.3.Mạch điện – khí nén của mô hình Mạch nguồn một chiều Hình 3.2: Mạch nguồn một chiều Mạch kết nối PLC Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 52 Hình 3.3: Mạch kết nối tín hiệu ngõ vào, ra của PLC Mạch điện động cơ băng tải Hình 3.4: Mạch động cơ một chiều Mạch khí nén - Xilanh phân phối sản phẩm vào băng tải Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 53 - Xilanh phân loại vật kim loại - Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 54 3.4.CÁC BÀI THỰC HÀNH ỨNG DỤNG MÔ HÌNH Các bước thao tác khi thực hành với mô hình băng tải - Kiểm tra mô hình trước khi cấp điện. - Cắm giắc nối truyền thông từ bộ điều khiển tới máy tính lập trình - Download chương trình và chạy thử - Không được tự ý cho mô hình chạy mà không có sự kiểm tra của cán bộ hướng dẫn - Ngắt nguồn khi không sử dụng mô hình. Các bài thực hành cơ bản Bài 1. Điều khiển chiều chạy của băng tải - Lập trình cho PLC để điều khiển chiều chạy của băng tải Yêu cầu: - Điều khiển quá trình đảo chiều chạy của băng tải bằng PLC, băng tải phải dừng lại một lúc trước khi chạy theo chiều ngược lại - Thực hành viết chương trình Bài 2. Điều khiển quá trình nạp liệu Sử dụng khay và rãnh nạp liệu để đẩy vật xuống băng tải Yêu cầu: - Tốc độ nạp vật không quá nhanh, phù hợp với tốc độ băng tải. Cơ cấu nạp vật phối hợp nhịp nhàng. - Thực hành viết chương trình Bài 3. Phân loại vật vào khay chứa theo vật liệu Sử dụng cảm biến kim loại để nhận biết chất liệu của vật mẫu Yêu cầu: - Vật sau khi đi qua cảm biến phải được phân loại vào khay tương ứng - Thực hành viết chương trình Bài 4: Bài thực hành nâng cao: Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 55 * Điều khiển toàn bộ mô hình băng tải Yêu cầu: - Toàn bộ mô hình hoạt động nhịp nhàng, vật được đặt tại khay nạp vật và được tự động đẩy xuống băng tải. Kết thúc hành trình, vật phải được phân loại theo mầu vào tường khay riêng. - Thực hành viết chương trình * Kết nối mô hình băng tải với phần mềm giám sát quá trình Yêu cầu: - Kết nối thành công với phần mềm giám sát chương trình bằng công cụ Kepware Server. - Giám sát và điều khiển mô hình trên giao diện máy tính. BÀI 4: ĐIỀU KHIỀN MÔ HÌNH ĐÈN GIAO THÔNG 4.1. Nguyên lý hoạt động Cho hệ thống đèn giao thông hoạt động như sau: - Nhấn Start đèn X1 và Đ2 sáng - Sau 30s đèn V1 và Đ2 sáng - Sau 10s đèn Đ1 và X2 sáng - Sau 30s đèn Đ1 và V2 sáng - Sau 10s vòng trở lại X1 và Đ2 sáng - Nhấn Stop hệ thống dừng Dùng PLC S7 – 300 điều khiển hệ thống đèn giao thông trên 4.2. Chuẩn bị dụng cụ thiết bị STT Tên dụng cụ thiết bị Sồ lượng 1 Máy tính 1 2 PLC S7 – 300 1 3 Mô hình đèn giao thông 1 4 Cáp MPI 1 5 Dây có jắc cắm 10 6 Đồng hồ VOM 1 7 Hộp dụng cụ 1 4.3. Trình tự thực hành Các bước Thao tác thực Yêu cầu kỹ thuật Dụng cụ Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 56 công việc hành thiết bị Bước 1: Chuẩn bị thiết bị - Kiểm tra hoạt động của mô hình đèn giao thông - Kiểm tra hoạt động của PLC - Kiểm tra kết nối giữa PLC và máy tính - Mô hình phải hoạt động tốt - PLC hoạt động tốt - Cáp MPI kết nối giữa PLC và máy tính hoạt động tốt - Máy tính - PLC - Cáp MPI Bước 2: Cài đặt phần cứng cho PLC - Cài đặt CPU - Cài đặt ngõ vào - Cài đặt ngõ ra - Lưu và kiểm tra việc cài đặt đã chính xác chưa - Download cài đặt vào PLC - Cài đặt CPU phải đúng với ký hiệu ghi trên CPU - Cài đặt mô đun ngõ vào ra phải đúng với ký hiệu ghi trên các mô đun ngõ vào ra - Kiểm tra phần cứng không có lỗi và download được phần cứng vào PLC - Máy tính - PLC - Cáp MPI Bước 3: Lập bảng simbol ngõ vào và ra - Lập bảng ngõ vào trong simbol - Lập bảng ngõ ra trong simbol - Lưu bảng simbol - Lập bảng ngõ vào ra chính xác với địa chỉ ngõ vào ra theo yêu cầu - Tên của các ngõ vào ra phù hợp với mục đích sử dụng ngõ vào ra đó - Máy tính Bước 4: Viết chương trình PLC điều khiển mô hình - Chưong trình điều khiển X1 – Đ2 - Chưong trình điều khiển V1 – Đ2 - Chưong trình - Chương trình phải chính xác theo yêu cầu - Chương trình phải đơn giản, rõ ràng, dễ hiểu - Máy tính Giáo trình PLC nâng cao Khoa điện – điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 57 điều khiển Đ1 – X2 - Chưong trình điều khiển Đ1 – V2 - Đoạn chương trình lặp lại - Kiểm tra lỗi chương trình Bước 5: Dùng phần mềm mô phỏng chạy thử chương trình - Mở phần mềm mô phỏng - Download chương trình vào phần mềm mô phỏng - Cho hoạt động và kiểm tra xem đúng yêu cầu chưa. Nếu chưa đúng thì chỉnh lại chương trình - Ứng dụng được phần mềm mô phỏng để kiểm tra - Tìm được lỗi và sửa lỗi - Máy tính Bước 6: Kết nối PLC với mô hình - Kết nối ngõ vào - Kết nối ngõ ra - Kiểm tra nguồn và cấp nguồn cho mô hình - Kết nối đúng ngõ vào ra theo bảng Simboi đã lập - Dây cắm phải gọn gàng - Mô hình - PLC - Dây cắm Bước 7: Download chương trình xuống PLC và chạy mô hình - Download chương trình vào PLC - Nhấn Start trên mô hình và kiểm tra hoạt động của mô hình - Download được chương trình xuống PLC - Phát hiện lỗi trong hoạt động của mô hình và sửa lỗi - Máy tính - PLC - Mô hình
File đính kèm:
- giao_trinh_plc_nang_cao_phan_1.pdf