Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu cơ bản về PLC, tác giả Lâm Tăng Đức Nguyễn Kim Anh, Tài liệu cơ bản về PLC, tác giả Lâm Tăng Đức Nguyễn Kim AnhTài liệu cơ bản về PLC, tác giả Lâm Tăng Đức Nguyễn Kim AnhTài liệu cơ bản về PLC, tác giả Lâm Tăng Đức Nguyễn Kim AnhTài liệu cơ bản về PLC, tác giả Lâm Tăng Đức Nguyễn Kim AnhTài liệu cơ bản về PLC, tác giả Lâm Tăng Đức Nguyễn Kim AnhTài liệu cơ bản về PLC, tác giả Lâm Tăng Đức Nguyễn Kim AnhTài liệu cơ bản về PLC, tác giả Lâm Tăng Đức Nguyễn Kim Anh
Mục lục Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện CHƯƠNG 0: LÝ THUYẾT CƠ SỞ 0.1 Khái niệm logic trạng thái 0.2 Các hàm đại số logic tính chất chúng .1 0.2.1 Quan hệ hệ số .4 0.2.2 Quan hệ biến số 0.2.3 Các định lý tương tự đại số thường 0.2.4 Các định lý đặc thù có đại số logic 0.2.5 Một số đẳng thức tiện dụng 0.3 Các phương pháp biểu diễn hàm logic 0.3.1 Phương pháp biểu diễn thành bảng 0.3.2 Phương pháp biểu diễn hình học 0.3.3 Phương pháp biểu diễn biểu thức đại số 0.3.4 Phương pháp biểu diễn bảng Karnaugh 0.4 Phương pháp tối thiểu hoá hàm logic 0.4.1 Phương pháp tối thiểu hàm logic biến đổi đại số 0.4.2 Phương pháp tối thiểu hoá hàm logic bảng Karnaugh 11 0.4.3 Phương pháp tối thiểu hàm logic thuật toán Quire MC.Cluskey 12 Bài tập 14 CHƯƠNG 1: MẠCH TỔ HỢP VÀ MẠCH TRÌNH TỰ 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Mơ hình tốn học mạch tổ hợp 17 Phân tích mạch tổ hợp 17 Tổng hợp mạch tổ hợp .18 Một số mạch tổ hợp thường gặp hệ thống 18 Khái niệm mạch trình tự (hay mạch dãy) _ sequential circuits 19 Một số phần tử nhớ mạch trình tự 19 Phương pháp mơ tả mạch trình tự 21 1.7.1 Phương pháp bảng chuyển trạng thái .21 1.7.2 Phương pháp hình đồ trạng thái .22 a Đồ hình Mealy 22 b Đồ hình Moore 22 1.7.3 Phương pháp lưu đồ 23 2.8 Tổng hợp mạch trình tự 24 2.9 Grafcet 25 CHƯƠNG 2: BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC 2.1 Đặc điểm điều khiển logic khả trình (PLC) .33 2.2 Các khái niệm PLC .34 2.2.1 PLC hay PC .35 Mục lục Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 2.2.2 So sánh với hệ thống điều khiển khác .35 2.3 Cấu trúc phần cứng PLC 36 2.3.1 Đơn vị xử lý trung tâm (CPU Central Procesing Unit) 36 a) Đơn vị xử lý "một -bit" .36 b) Đơn vị xử lý "từ - ngữ" .36 2.2.3 Bộ nhớ .37 2.3.4 Khối vào/ra 37 2.3.5 Thiết bị lập trình 37 2.3.6 Rơle 37 2.3.7 Modul quản lý việc phối ghép 37 2.3.8 Thanh ghi (Register) .37 2.3.9 Bộ đếm (Counter) 37 a) Phân loại theo tín hiệu đầu vào 37 b) Phân loại theo kích thước ghi chức đếm 37 2.3.10 Bộ định (timer) 38 2.4 Giới thiệu số nhóm PLC phổ biến giới .38 2.5 Tổng quan họ PLC S7-200 hãng Siemens 38 2.6 Cấu trúc phần cứng S7-200 40 2.6.1 Hình dáng bên .40 2.6.2 Giao tiếp với thiết bị ngoại vi 42 a) Kết nối với PG 42 b) Kết nối với PC 42 c) Giao tiếp với mạng công nghiệp .46 2.6.3 Giao tiếp sensor cấu chấp hành .46 2.7 Cấu trúc nhớ S7-200 48 2.7.1 Phân chia nhớ .48 2.7.2 Vùng nhớ liệu đối tượng cách truy cập 49 2.7.3 Mở rộng cổng vào .52 CHƯƠNG 3: NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH VÀ ỨNG DỤNG 3.1.Giới thiệu ngơn ngữ lập trình 54 3.1.1 Định nghĩa LAD 54 3.1.2 Định nghĩa STL 54 3.2.Vòng quét (thực chương trình) cấu trúc chương trình 55 3.3.Tập lệnh S7-200 .56 3.4 Cú pháp cách ứng dụng SIMATIC struction S7-200 .63 3.4.1 Toán hạng giới hạn cho phép .63 3.4.2 SIMATIC instructions .64 SIMATIC Bit Logic Instructions 64 SIMATIC Compare Byte Instructions 67 SIMATIC Timer Instructions 70 Mục lục Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện SIMATIC Counter Instructions (Count Up, Count Up Down, Count Down ) 75 SIMATIC Integer Math Instructions 77 SIMATIC Numerical Function Instructions 82 SIMATIC Move Instructions 84 SIMATIC Table Instructions 87 SIMATIC Logical Operation Instructions .93 10 SIMATIC Stack Logic Instructions .96 11 SIMATIC Conversion Instructions .99 12 SIMATIC Clock Instrutions 105 13 SIMATIC Program Control Instrutions .106 14 SIMATIC Shift and Rotate Register Instrutions 112 15 SIMATIC Interupt and Comunication Instrutions .119 CHƯƠNG 4: NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH LADDER 4.1 Thiết kế chương trình 126 4.1.1 Các khối chức hệ thống 126 4.1.2 Ví dụ mạch khố lẫn 126 4.1.3 Ví dụ mạch điều khiển trình tự 126 4.2 Thiết kế mạch logic tổ hợp 126 4.2.1 Ví dụ mạch logic tổ hợp 126 4.2.2 Ví dụ nhiều mạch logic tổ hợp 126 4.3 Thiết kế mạch điều khiển trình tự 126 4.3.1 Phương pháp lập trình trình tự .126 4.3.2 Ví dụ điều khiển cấu cấp phơi cho máy dập 126 4.3.3 Phân nhánh điều khiển trình tự 126 Bài Tập CHƯƠNG 5: KỸ THUẬT LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TRÌNH TỰ 5.1 Điều khiển trình tự dùng ghi .127 5.1.1 Nguyên lý điều khiển trình tự dùng ghi 127 5.1.2 Ví dụ điều khiển tay máy dùng ghi 127 5.2 Sequence Control Relay (Relay điều khiển tuần tự) 127 5.2.1 Lệnh STL lập trình SCR 127 5.2.2 AND nhánh SCR 128 5.2.3 Điều khiển phân kỳ .129 5.2.4 Điều khiển hội tụ 130 5.2.5 Sự lặp lại hoạt động trình tự 131 Mục lục Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện CHƯƠNG 6: CÁC CHỨC NĂNG CHUYÊN DÙNG TRÊN PLC S7-200 6.1 Đo lường giám sát nhiệt độ với module EM235 nhận cảm biến nhiệt điện trở Pt100 .133 6.2 Đo lường giám sát nhiệt độ với module EM235 nhận cảm biến truyến tính nhiệt điện Pt100 137 Cách sử dụng đếm tốc độ cao để ghi lại giá trị analog cách chuyển đổi giá trị analog sang tần số 141 6.3 6.4 Cách đo mức từ đầu vào analog 143 6.5 Module điều khiển vị trí trục 147 6.6 Các ứng dụng truyền thông Step 7-200 153 6.6.1 Kết nối PLC với máy in qua cổng song chế độ truyền thông Freeport 153 6.6.2 Truyền thông S505 S7 mạng qua module giao diện trường MIF .153 6.6.3 Truyền thông S7-200 chế độ Freeport sử dụng modem điện thoại telephone network 154 6.6.4 Truyền thông Freeport để kết nối mạng vài S7-200 CPUs trường hợp I/O xa 155 6.6.5 Sử dụng trình ứng dụng Hyper Terminal window kết nối PC PLC 155 6.6.6 Kết nối S7-200 với encoder sử dụng port truyền thông RS485 156 6.6.7 Truyền thông theo thức Mudbus để kết nối S7-200 slave 156 6.6.8 Sử dụng modem Radio để kết nối mạng S7-200 157 6.6.9 Sử dụng TD-200 để điều khiển giám sát S7-200 158 6.6.10 Tích hợp mạng AS-I với S7-200 159 6.6.11 Kết nối S7-300 với S7-200 theo chuẩn Profibus với máy LP .159 6.6.12 Kết nối S7-200 với mạng Ethernet 160 CHƯƠNG 7: NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA PLC 7.1 Ứng dụng PLC lãnh vực điều khiển robot 161 7.2 Ứng dụng PLC hệ thống sản xuất linh hoạt .162 7.3 Ứng dụng PLC điều khiển trình 166 7.4 Ứng dụng PLC mạng thu nhận liệu từ biến tần 167 7.4.1 Ðiều kiện sử dụng giao thức USS 168 7.4.2 Thời gian yêu cầu cho việc truyền thông với biến tần 169 7.4.3 Sử dụng lệnh USS 170 7.4.4 Các lệnh giao thức USS .170 7.4.5 Kết nối cài đặt MicroMaster Series (MM3) 176 7.4.6 Kết nối cài đặt MicroMaster Series (MM4) 178 7.5 Ứng dụng PLC hệ thống điều khiển giám sát 180 Mục lục Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện CHƯƠNG 8: LỰA CHỌN, LẮP ĐẶT, KIỂM TRA VÀ BẢO TRÌ HỆ THỐNG 8.1 Xem xét khả thi 183 8.2 Trình tự thiết kế hệ thống PLC 185 8.3 Thiết kế chương trình PLC 186 8.4 Tổ chức bố trí phần cứng hệ thống .186 8.5 Chạy thử chương trình 188 8.6 Lập tài liệu cho hệ thống .189 CÁC BÀI THÍ NGHIỆM 190 TÀI LỆU THAM KHẢO [1] PLC-Step7-200 – Nguyễn Doãn Phước & Phan Xuân Minh [2] PLC-Step7-300 – Nguyễn Doãn Phước & Phan Xuân Minh [3] Tự động hoá với PLC & Inverter Omron_Nguyễn Tấn Phước, Nguyễn Thanh Giang_Nhà xuất trẻ [4] Allen Bradley Trainning Center, A New View into Control, Hà Nội,1995 [5] Sổ tay hướng dẫn lập trình PLC_Nguyễn Thu Thiên, Mai Xuân Vũ_Nhà xuất trẻ [6] Điều khiển Logic_PGS.TS Nguyễn Trọng Thuần_Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2004 [7] Siemens Training Center on CD [8] Siemens Catalog [9] Ian G.Warnock, Progarmmable controllers.-Operation and application, Prentice all, 1988 [10] Mitsubishi Electric Training Center, “PLC MELSEC“, Osaka 1996 [11] Mitsubishi Electric, FX Series Programmable Controllers - Progamming Mannual, Osaka, 8/1996 [12] Điều khiển Logic ứng dụng; PGS.TS Nguyễn Trọng Thuần; Nhà XBKH &KT [13] Kỹ thuật Số; PGS.TS Nguyễn Hữu Phương Chương 0: Lý thuyết sở Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện CHƯƠNG 0: LÝ THUYẾT CƠ SỞ (3T) 0.1 Khái niệm logic trạng thái: + Trong sống hàng ngày vật tượng đập vào mắt như: có/khơng; thiếu/đủ; còn/hết; trong/đục; nhanh/chậm hai trạng thái đối lập hoàn toàn + Trong kỹ thuật (đặc biệt kỹ thuật điện - điều khiển) Ỉ khái niệm logic hai trạng thái: đóng /cắt; bật /tắt; start /stop… + Trong toán học để lượng hoá hai trạng thái đối lập vật hay tượng người ta dùng hai giá trị &1 gọi hai giá trị logic Ỉ Các nhà khoa học xây dựng “hàm“ & “biến“ hai giá trị &1 Ỉ Hàm biến gọi hàm & biến logic Ỉ Cơ sở để tính tốn hàm & số gọi đại số logic Ỉ Đại số có tên Boole (theo tên nhà bác học Boole) 0.2 Các hàm đại số logic tính chất chúng: B0.1_ hàm logic biến: Tên hàm Bảng chân lý x Thuật tốn logic Hàm khơng Y0 0 Y0 = Y0 = x x Hàm lặp Y1 Y1 = Hàm đảo Y2 Y2 = x Kí hiệu sơ đồ kiểu khối điện kiểu rơle tử Ghi Hàm Hàm Y3 = Y3 = x + x B 0.2_ Hàm logic hai biến y = f(x1 ,x2 ) Hàm hai biến, biến nhận hai giá trị &1, nên có 16 giá trị hàm từ y0 → y15 Hàm đơn vị Y3 Tên hàm Hàm không Hàm 1 Bảng chân lý x1 0 1 x2 1 Y0 0 0 Y1 0 Hàm cấm Y2 x1 Thuật toán logic Y = x x 2+ x x2 Y1 = x1.x2 Kí hiệu sơ đồ Kiểu khối điện Kiểu rơle tử Ghi Hàm 0 Y2 = x x Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh Chương 0: Lý thuyết sở Hàm lặp Y3 x1 Hàm cấm Y4 x2 Hàm lặp Y5 x2 Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 0 1 Y3 = x 1 0 Y4 = x x2 0 1 Y5 = x Hàm Y6 loại trừ Y6 = x x2+ 1 x1 x Y6 =x1 ⊕ x2 Hàm Y7 1 Y7 = x + x Hàm piec Y8 0 Y8 = x x Y9 1 Y9= x ⊕ x Hàm dấu Hàm đảo x1 Hàm kéo theo x1 Hàm đảo x2 Hàm kéo theo x2 Hàm cheffer Hàm đơn vị x1 x2 1 1 1 Y15 = Cộng module Y10 1 0 Y10 = x Y11 1 Y11 = x + x1 Y12 1 Y12 = x Y13 1 Y13 = x + x2 Y14 1 Y14 = x + x Y15 1 1 Y15 = x +x1 x1 x2 x1 1 x2 1 Y14 = x + x Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh x1 1 x2 1 Y13 = x + x2 1 Y12 = x 2 Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Chương 0: Lý thuyết sở x1 x2 1 x1 x2 1 1 x2 0 1 1 Y7 = x + x x1 x2 0 1 1 Y3 = x 1 Y10 = x Y11 = x + x1 x1 x1 x2 1 x1 x2 0 1 1 Y6 =x1 ⊕ x2 x1 x2 1 1 Y2 = x x x1 x2 1 1 Y9= x ⊕ x x1 x2 0 1 1 Y5 = x x1 x2 0 1 1 Y1 = x1.x2 1 Y8 = x x x1 x2 1 1 Y4 = x x2 x1 0 Y0 = 0 x2 * Ta thấy rằng: hàm đối xứng qua trục (y7 y8 ) nghĩa là: y0 = y 15, y1 = y 14, y2 = y 13 * Hàm logic n biến: y = f(x1,x2,x3, ,xn) biến nhận 21 giá trị → n biến nnhận 2n giá trị; mà tổ hợp nhận giá trị → Do hàm có tất 2 Ví dụ: biến → tạo hàm 2 2 biến → tạo 16 hàm 2 3 biến → tạo 256 hàm 2 → Khả tạo hàm lớn số biến nhiều Tuy nhiên tất khả qua hàm sau: Tổng logic Nghịch đảo logic Tích logic Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh Chương 0: Lý thuyết sở Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện ∞ Định lý - tính chất - hệ số đại số logic: 0.2.1 Quan hệ hệ số: 0 = 0 = = 0 +0 = 0 +1 = 1 +0 = 1 +1 = =1 =0 → Đây quan hệ hai số (0,1) → hàm tiên đề đại số logic → Chúng quy tắc phép toán tư logic 0.2.2 Quan hệ biến số: A.0 = A = A A+1 = A +0 = A A.A =0 A+A =1 0.2.3 Các định lý tương tự đại số thường: + Luật giao hoán: A B =B A A +B =B +A + Luật kết hợp: ( A +B) +C =A +( B +C) ( A B) C =A ( B C) + Luật phân phối: A ( B +C) =A B +A C 0.2.4 Các định lý đặc thù có đại số logic: A A =A A +A =A Định lý De Mogan: A.B = A + B A+ B = A B Luật hàm nguyên: A =A 0.2.5 Một số đẳng thức tiện dụng: A ( B +A) = A A + A B = A A B +A B = A A + A B = A +B Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Chương 0: Lý thuyết sở A( A + B ) = A B (A+B)( A + B ) = B (A+B)(A + C ) = A +BC AB+ A C + BC = AB+ A C (A+B)( A + C )(B +C) =(A+B)( A + C ) Các biểu thức vận dụng để tinh giản biểu thức logic, chúng không giống đại số thường Cách kiểm chứng đơn giản để áp dụng để chứng minh thành lập bảng thật 0.3 Các phương pháp biểu diễn hàm logic: 0.3.1 Phương pháp biểu diễn thành bảng: * Nếu hàm có n biến bảng có n+1 cột ( n cột cho biến & cột cho hàm ) * 2n hàng tương ứng với 2n tổ hợp biến → Bảng gọi bảng thật bảng chân lý Ví dụ: Trong nhà có cơng tắc A,B,C.Chủ nhà muốn đèn chiếu sáng công tắc A, B, C hở A đóng B, C hở A hở B đóng C hở Với giá trị hàm y cho ta biểu diễn thành bảng sau: Công tắc đèn A B 0 0 1 1 1 1 Đèn C Y sáng 0 sáng 0 sáng 0 * Ưu điểm cách biểu diễn dễ nhìn nhầm lẫn * Nhược điểm: cồng kềnh, đặc biệt số biến lớn 0.3.2 Phương pháp biểu diễn hình học: a) Hàm biến → biểu diễn đường thẳng: b) Hàm hai biến → biểu diễn mặt phẳng0: x1 10 11 00 01 Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh x2 Chương 7: Những ứng dụng PLC Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện P2014 Index0 = đến 65,535 ms 13 Chuyển liệu từ RAM đến EEPROM: P0971 = (bắt đầu chuyển) Lưu cài đặt thay đổi thơng số vào EEPROM 7.4.7 Chương trình từ PLC để điều khiển thu thập thông số từ mạng biến tần: Network 1: Chương trình cài đặt tham số truyền thông với biến tần Clanhke // 1_chọn USS Protocol // 9600_Tốc độ truyền PLC biến tần // 16#00000001_Địa biến tần // MB3_Chứa kết việc thực lệnh (xem bảng mã lỗi) // M0.3_bit báo trạng thái làm việc lệnh USS_INIT Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 180 Chương 7: Những ứng dụng PLC Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Network 2: Chương trình điều khiển biến tần // V500.0_Khởi động dừng động // V500.1=1 _Dừng động với thời gian lâu trường hợp OFF3 //F_ACKN Lỗi biến tần xố tín hiệu đưa đến từ chân tích cực //SM0.0_ln có nghĩa động quay thuận //Drive = 0, địa biến tần mạng //Type = 0, kiểu biến tần MM3, tương ứng với MM4 // VD88_giá trị setpoint tốc độ động (nằm giới hạn từ 200%÷+200%) //V501.1_báo nhận tín hiệu phản hồi (chỉ set lên vòng quét sau giá trị cập nhật) //VB617_báo kết việc truyền thông tới Drive //VW618_thanh ghi trạng thái (có hai loại tương ứng cho MM3, MM4) //MD620_chứa giá trị thực tốc độ động cơ(-200%÷+200%) //V601.4_báo trạng thái làm việc động (0-Stop, 1-Run) //V601.5 cho biết hướng quay Network 3: //DB_Ptr_dành đệm 16 byte cho việc ghi liệu từ PLC đến biến tần, để ghi giá trị ta phải dùng biến trỏ &VB630 //Param=009_cho phép đọc/ghi tất giá trị từ biến tần Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 181 Chương 7: Những ứng dụng PLC Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Chương trình tiến hành tương tự n biến tần mạng USS, với n = (0 ÷31), từ đệm, từ kép, từ đơn, byte bit trạng thái dùng phần mềm khác VisualBasic, Delphi để thiết kế giao diện, tạo lập sở liệu, nhật kí, cảnh báo để hình thành mạng SCADA mini để điều khiển giám sát hệ thống Ngoài mạng biến tần dùng PLC để điều khiển, tích hợp mạng bao gồm nhiều PLC biến tần có điều khiển giám sát từ PC Để làm điều khó khăn khơng có hỗ trợ gói phần mềm Microcomputing Siemens Phần mềm cài đặt, có tool, file ocx, dll hữu ích cho việc định nghĩa đường truyền, quét cập nhật theo kiện, tạo lập giao diện, truy xuất liệu từ PLC Phần mềm hỗ trợ cho VisualBasic 7.5 Ứng dụng PLC hệ thống điều khiển giám sát: Các bước tiến hành thiết lập hệ thống điều khiển giám sát từ PC: + Cấp trường: Thiết kế phần cứng dựa vào yêu cầu trình cơng nghệ Thuật tốn điều khiển cho trạm mạng Quy định địa trạm, giao thức truyền thơng, thuật tốn truyền thơng trạm mạng, quy định trạm master/slave mạng PPI; trạm ngang cấp mạng Freeport (giao thức gọi điều khiển cổng tự do_mỗi trạm trạm chủ trạm tớ) Đây việc cần thiết trình tích hợp mạng Lập bảng quy định địa chỉ, mã hiệu, lỗi cần thiết cho việc truyền thơng Viết chương trình điều khiển tương ứng cho trạm + Cấp điều khiển giám sát: Cài đặt phần mềm hỗ trợ như: Prodave, microcomputing Thiết kết giao diện HMI mềm VisualBiasic, Delphi Lập trình hướng đối tượng tương ứng với thiết bị sơ đồ công nghệ kết hợp với bảng quy định tiến hành bước 4 Thiết lập sở liệu, nhật kí vận hành, cảnh báo, báo cáo, vẽ đồ thị, truy xuất đến máy in cần thiết Kiểm tra toàn tiến hành thủ tục kết nối Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 182 Chương 8: Lựa chọn TB, kiểm tra bảo trì HT Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện CHƯƠNG LỰA CHỌN, LẮP ĐẶT, KIỂM TRA VÀ BẢO TRÌ HỆ THỐNG 8.1 Xem xét khả thi: Khảo sát hệ thống: Ở tài liệu đề cập tới PLC số hãng công nghiệp lớn giới đặc biệt hệ CPU S7-200 Siemens Đặc điểm loại PLC nhớ chương trình liệu bé, khả tính tốn, xử lý với tốc độ không cao, hỗ trợ ngắt (thời gian, vào ra, truyền thơng…) Số module mở rộng tối đa có module, số đầu vào/ra tổng cộng xem bảng chi tiết trích từ catalogue hãng S7-200 gồm có series cũ series mới: Series cũ 21x bao gồm loại sau: CPU 210, 212, 214, 215-2DP, 216 loại khơng sản xuất nữa, sản xuất theo đơn đặt hàng số nhà máy để phục vụ cho mục đích thay Series 22x bao gồm loại sau: CPU 221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM hãng sản xuất loại Do tài liệu chủ yếu đề cập đến loại CPU Series 22x Bảng 8.1: Quy định nguồn dòng cung cấp cho module Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 183 Chương 8: Lựa chọn TB, kiểm tra bảo trì HT Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Bảng 8.2: Cấu hình I/O max S7-200 series CPU 22x Từ bảng cấu hình cho thấy CPU S7-200 thích hợp cho ứng dụng nhỏ vừa Dựa vào quy mô hệ thống, hệ thống sản xuất theo dây chuyền phân dây chuyền làm nhiều cụm dựa đặc điểm công nghệ Sao cho Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 184 Chương 8: Lựa chọn TB, kiểm tra bảo trì HT Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện cụm làm việc tương đối độc lập nhau, khoảng cách dây nối đến cảm biến cấu chấp hành không vượt chiều dài quy định tương ứng với loại, số I/O hợp lý nằm khoảng mà loại PLC nhỏ cho phép 8.2 Trình tự thiết kế hệ thống PLC: Trình tự thiết kế hệ thống thực qua bước sau: Từ cụm chia phần xem xét khả thi hệ thống tiến hành phân tích chi tiết quy trình cơng nghệ, hệ truyền động trang bị điện Mô tả chi tiết liên động phần tử hệ thống sở thành lập giản đồ thời gian hay lưu đồ thuật toán đặc biệt phải ý đến lỗi xảy trình máy hoạt động bình thường Tính chọn thiết bị cảm biến cấu chấp hành: • Nếu đầu vào có chức logic 0&1 tính chọn cho đầu vào số • Nếu có chức phân tích tín hiệu để phục vụ cho việc giám sát (nhiệt độ, độ ẩm, mức, lưu lượng, khối lượng, lực tác dụng…) điều khiển có phản hồi phải tính chọn cho đầu vào analog • Nếu điều chỉnh động theo phương pháp PID loop phải tính chọn cho đầu analog • Cơ cấu chấp hành Piton thuỷ lực hay khí nén phải tính chọn van thuỷ khí tương ứng Để điều khiển van phải tính chọn cho đầu số, ngoại trừ van tiết lưu van phần trăm điều khiển thơng qua động tính chọn biến tần điều chỉnh tương ứng với động Ngồi dùng PID loop để điều khiển van đó, lúc phải tính chọn cho dầu analog • Cơ cấu chấp hành động phải xem xét có cần thiết phải điều khiển tốc độ khơng Nếu có phải tính chọn biến tần, điều chỉnh điện áp động chiều hay module điều khiển vị trí động bước Xem xét có cần thiết phải kết nối biến tần với PLC không? Nếu đơn việc khởi động dừng động khơng thiết phải kết nối qua cổng truyền thông mà cần dùng đầu số đủ Nếu cần thiết giám sát dòng điện, điện áp, nhiệt độ… đặt lại giá trị tốc độ phải kết nối biến tần với PLC thơng qua cổng truyền thông theo giao thức riêng hãng Hiện hai giao thức sử dụng thông dụng biến tần MicroMaster 430, 440 USS protocol Mudbus protocol • Tính chọn cơng tắc, nút ấn panel điều khiển tay • Ngồi phải xem xét dòng cấu chấp hành: Ich > 1.5A PLC loại DC/DC/RLY; Ich > 0.2A loại DC/DC/DC thiết phải thơng qua hệ rơ le trung gian, Transistor, Tiristor hay Triac Tính chọn PLC: • Các ứng dụng sử dụng đầu phát xung nhanh thiết phải chọn PLC đầu Transistor (loại DC/DC/DC) Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 185 Chương 8: Lựa chọn TB, kiểm tra bảo trì HT Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện • Nếu khơng sử dụng cho ứng dụng có đầu phát xung nhanh nên chọn PLC loại đầu rơle (loại DC/DC/RLY) Vì loại đơn giản việc giao tiếp với cấu chấp hành • Tính tổng số: - Đầu vào số - Đầu số - Đầu vào analog - Đầu analog Tính chọn module Digital Tính chọn muodule analog (dựa vào bảng 1) • Xem xét sử dụng cổng truyền thông vào mục đích điều khiển biến tần, kết nối panel, OPs (Operation), PC hay mạng nên sử dụng PLC có hai cổng truyền thông PPI CPU 2224XP, 226, 226XM Nếu hệ thống làm việc dây chuyền phải thiết kế mạng để kết nối PLC lại với Quy trình thiết kế chạy mạng nêu rõ môn học mạng truyền thông công nghiệp, giáo trình giới hạn PLC 8.3 Thiết kế chương trình PLC: Trình tự thiết kế chương trình PLC thực theo bước sau đây: Trên sở giản đồ thời gian hay lưu đồ thuật tốn dựa theo tốn cơng nghệ phân tích phần 8.2 Tiến hành phân chia địa vào/ra, thiết lập vùng nhớ để phục vụ cho trình xử lý liệu Liệt kê đếm, định thời cần thiết phải sử dụng chương trình, bit, byte… vùng nhớ đặc biệt Liệt kê chương trình con, chương trình xử lý ngắt Sau tiến hành biên dịch từ giản đồ thời gian hay lưu đồ thuật tốn sang ngơn ngữ PLC Có thể dùng công tắc đèn Led hay dùng phần mềm PLCsim cho S7-200 để chạy thử chương trình chế độ offline Trên sở xem xét, đánh giá mức độ tối ưu chương trình Chương trình cần phải viết ngắn gọn (nhất chương trình xử lý ngắt) tin cậy, đặc biệt cần phải có chương trình xử lý cố 8.4 Tổ chức bố trí phần cứng hệ thống: Hệ thống PLC bao gồm: Module nguồn, module CPU, Module mở rộng tất lắp giá theo chẩn DIN hình vẽ Hình 8.1: Giá lắp đặt PLC theo chuẩn DIN Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 186 Chương 8: Lựa chọn TB, kiểm tra bảo trì HT Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Ở hai mặt giao tiếp với dây nối cảm biến cấu chấp hành, khơng gian tối Hình 8.2: Khoảng cách lắp đặt cho phép PLC tủ điện thỉu phải 25mm Có thể lắp đặt Rack theo chiều đứng ngang Số rack không vượt hai rack Khoảng cách hai mặt trước sau tủ không nhỏ 75mm PLC phải đặt không gian tương đối thống, bụi Trong tủ điện thường phải có quạt thơng gió Hình 8.3: Mơ hình tủ điện có lắp đặt PLC Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 187 Chương 8: Lựa chọn TB, kiểm tra bảo trì HT Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Hình 8.4: Mơ hình tủ điện có lắp đặt PLC biến tần Trên mơ hình vài tủ điện làm ví dụ để tham khảo cách bố trí phần cứng hệ thống 8.5 Chạy thử chương trình: Đây trình chạy thật máy chế độ online Trước chạy chế độ phải thực bước sau: Kiểm tra mức độ tiếp xúc dây nối địa đầu vào công tắc, nút nhấn, công tắc hành trình dựa vào đèn trạng thái đầu vào PLC Dùng đồng hồ để đo đạc tín hiệu tương tự Kiểm tra dây nối đến cấu chấp hành lần cuối trước cho chạy thử nghiệm Xem xét chắn đấu nối theo sơ đồ hay chưa Kiểm tra điện áp cấu chấp hành xem thử đạt chưa Có thể viết đoạn chương trình nhở để kiểm tra trạng thái hoạt động đầu ra, cấu thuỷ lực khí nén Bước gọi bước chạy đơn động Thường thực cho máy móc có cơng nghệ tương đối phức tạp Các máy đơn giản bỏ qua bước Đưa cấu trở lại trạng thái ban đầu (đúng với quy trình thiết kế theo giản đồ thời gian hay lưu đồ thuật tốn) Nạp chương trình vào PLC chạy liên động toàn hệ thống Xem xét, đánh giá mức độ tin cậy chương trình chưa tốt hiệu chỉnh thêm vài lần Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 188 Chương 8: Lựa chọn TB, kiểm tra bảo trì HT Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 8.6 Lập tài liệu cho hệ thống: Lập tài liệu theo gói sau: Tài liệu chung cho hệ thống như: Tài liệu phần cứng phần mềm PLC, động cơ, biến tần… Tài liệu lắp đặt: Các vẽ, tài liệu hướng dẫn lắp đặt tài liệu cách cài đặt phần mềm chạy thử nghiệm hệ thống Tài liệu vận hành: Hướng dẫn quy trình vận hành máy Tài liệu bảo dưỡng Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 189 Bài thí nghiệm Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Trường Đại Học Bách Khoa Khoa Điện Bộ môn Tự Động – Đo Lường ♣♣♣♥♣♣♣ BÀI THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN LOGIC LƯU Ý! Trước đến PTN yêu cầu Sinh Viên phải thực thiết kế trước chương trình nhà Biên soạn : Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 190 Bài thí nghiệm Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Khởi động động điện trở phụ: Phân địa vào/ra: Đầu vào (Input) Start I0.0 Stop I0.1 Circuit Breaker I0.2 Đầu (Output) Khởi động từ Q0.0 K1 Q0.1 K2 Q0.2 K3 Q0.3 Yêu cầu: Khởi động động → Đóng khởi động từ → Sau 3s → Đóng Relay K1 → Sau 2s → Đóng Relay K2 → Sau 2s → Đóng Relay K3 → Stop → Dừng động cơ, đưa Relay trạng thái ban đầu Nếu động hoạt động mà xảy cố ngắn mạch → Dừng Biên soạn : Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 191 Bài thí nghiệm Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Mơ hình điều khiển máy trộn liệu: Phân địa vào/ra: Đầu vào (Input) Start I0.0 Stop I0.1 Reset I0.2 S1 I0.3 S2 I0.4 Đầu (Output) K1 Q0.0 K1 Q0.1 K3 Q0.2 K4 Q0.3 Đèn Run Q0.4 Đèn Stop Q0.5 Yêu cầu: Khởi động → Đèn RUN sáng lên; K1, K2 khởi động, liệu khác cung cấp hai băng tải → S3 tác động → Dừng K1, K2; Khởi động K3 bắt đầu trộn → Sau 15s → Dừng K3; Khởi động K4 để xuất liệu khỏi bình trộn → S2 xuống mức thấp → K4 dừng; Qúa trình tự động lặp lại lần tự động dừng hệ thống; Đèn đỏ (đèn stop) sáng lên xanh tắt Nếu làm việc bình thường mà gặp cố ấn Stop → dừng khẩn cấp hệ thống; sau khắc phục xong, trước chạy lại phải ấn Reset để xoá giá trị cũ ghi tức thời đếm để bắt đầu lại từ đầu Biên soạn : Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 192 Bài thí nghiệm Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Mơ hình điều khiển đèn giao thông: Phân địa vào/ra: Đầu vào (Input) Start I0.0 Stop I0.1 Đầu (Output) Đèn Xanh Q0.0 Đèn vàng Q0.1 Đèn đỏ Q0.2 Đèn Xanh Q0.3 Đèn vàng Q0.4 Đèn đỏ Q0.5 Yêu cầu: Điều khiển đèn hoạt động theo giản đồ thời gian Biên soạn : Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 193 Bài thí nghiệm Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Mơ hình điều khiển hoạt động máy “gắp-đặt”: Phân địa vào/ra: Đầu vào (Input) Start I0.0 Stop I0.1 Reset S1 S2 S3 S4 Đầu (Output) A1 Q0.0 A2 Q0.1 A3 Q0.2 A4 Q0.3 A5 Q0.4 Yêu cầu: Cánh tay máy thực gắp vật băng chuyền A bỏ sang băng chuyền B Trước xuất phát, vị trí cánh tay vị trí băng chuyền B (S1 tác động) Ấn nút Start → Cánh tay quay ngược chiều kim đồng hồ → S2 tác động → Dừng quay, băng chuền A hoạt động → S3 tác động → Dừng băng chuyền A, gắp vật (A5 = 1) → S4 tác động → Cánh tay quay chiều kim đồng hồ → S1 tác động → Dừng Quay, nhả vật (A5 = 0; S4 = 0); Sau thực lặp lại hành trình Khi có cố bất thường xảy ra, ấn Stop → Dừng hệ thống; sau khắc phục xong cố → Ấn Reset → Cánh tay tự động quay lại vị trí xuất phát ban đầu dừng Biên soạn : Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 194 ... ỨNG DỤNG CỦA PLC 7.1 Ứng dụng PLC lãnh vực điều khiển robot 161 7.2 Ứng dụng PLC hệ thống sản xuất linh hoạt .162 7.3 Ứng dụng PLC điều khiển trình 166 7.4 Ứng dụng PLC mạng thu... sau: Tổng logic Nghịch đảo logic Tích logic Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh Chương 0: Lý thuyết sở Bộ môn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện ∞ Định lý - tính chất - hệ số đại số logic: 0.2.1... biến gọi hàm & biến logic Ỉ Cơ sở để tính tốn hàm & số gọi đại số logic Ỉ Đại số có tên Boole (theo tên nhà bác học Boole) 0.2 Các hàm đại số logic tính chất chúng: B0.1_ hàm logic biến: Tên hàm