Tài liệu Giáo trình thực hành tự động điều khiển plc ( www.sites.google.com/site/thuvientailieuvip )

GIÁO TRÌNH THỰC HÀNH TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN PLC Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng Thöïc Haønh - PLC GIÔÙI THIEÄU MOÂN HOÏC 1. Teân moân hoïc : Thöïc haønh töï ñoäng hoùa PLC 2. Maõ soá moân hoïc : 3. Soá ñôn vò hoïc trình : 3 (90 tieát) 4. Moân hoïc tieân quyeát : boá trí sau moân thöïc haønh töï ñoäng ñieàu khieån 5. Taøi lieäu tham khaûo : Saùch baùo : - Lê Hoài Quốc - Bộ điều khiển lập trình-vận hành và ứng dụng - KHKT - 1999 - Heä thoáng Simatic – Trung Taâm Vieät Ñöùc – Ñaïi hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät – 2003 - Taêng Vaên Muøi – Ñieàu khieån Logic laäp trình –NXB Thoáng keâ – 2003 - Giaùo trình ño löôøng caùc ñaïi löôïng khoâng ñieän – Vuï THCN – 2003 Ñòa chæ trang wed: - http://support.automation.siemens.com - http://w1.siemens.com/entry/cc/en/ - http://www marktechopto.com/engineering - http://www hyperphysics.com/engineering 6. Muïc ñích moân hoïc : - Giuùp cho hoïc vieân hieåu roõ phöông phaùp laäp trình vaø caùc böôùc thöïc hieän trong vieäc laäp trình ñieàu khieån vôùi PLC - Luyeän taäp kyõ naêng keát noái töø PLC ñeán cô caáu chaáp haønh - Luyeän taäp kyõ naêng tö duy logic, nhaïy beùn phaùn ñoaùn & xöû lyù caùc tình huoáng vaän haønh thuoäc nhaø maùy ñieän & caùc phaàn lieân quan Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä Trang 1 Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng Thöïc Haønh - PLC 7. Noäi dung chi tieát : NOÄI DUNG Trang Baøi 1 : Lyù thuyeát chung veà PLC vaø khaûo saùt baøn thöïc haønh PLC ................. 3 Baøi 2 : Söû duïng phaàn meàn SEP7-MicroWin-V4.0 ............................................ 9 Baøi 3 : ÖÙng duïng ñieàu khieån ñoäng cô ñieän DC/AC .......................................... 6 Baøi 4 : Ñieàu khieån moâ hình ñeøn giao thoâng ...................................................... 6 Baøi 5 : ÖÙng duïng ñieàu khieån moâ hình khí neùn .................................................. 6 Baøi 6 : ÖÙng duïng ñieàu khieån moâ hình baêng chuyeàn ......................................... 6 Baøi 7 : Ñieàu khieån moâ hình thang maùy ............................................................ 12 Baøi 8 : Ñoäng cô böôùc vaø boä phaùt xung toác ñoä cao ........................................... 6 Baøi 9 : Encoders vaø boä ñeám toác ñoä cao............................................................... 6 Baøi 10 : Ngoõ vaøo ra töông töï vaø xöû lyù tín hieäu töông töï ................................. 12 Baøi 11 : Logo 12/24 RC ....................................................................................... 12 Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä Trang 2 Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng Thöïc Haønh - PLC BAØI 1 : LYÙ THUYEÁT CHUNG VEÀ PLC - KHAÛO SAÙT BAØN THÖÏC HAØNH PLC I. MUÏC ÑÍCH YEÂU CAÀU Sau khi laøm baøi thí nghieäm naøy, sinh vieân phaûi : - Veõ ñöôïc sô ñoà maïch maùy cô baûn. - Nhaän bieát CPU cuûa PLC S7-200. - Bieát caáu taïo cuûa Boä thöc haønh PLC S7-200. - Bieát noái daây caùc thieát bò baøn thöïc haønh. - Caøi ñaët ñöôïc thoâng soá cho caùp laäp trình - Hieåu roõ veà thieát bò PLC S7-200. II. VAÄT TÖ - THIEÁT BÒ - Boä thieát bò thöïc taäp PLC - Caùp laäp trình - Duïng cuï ñoà ngheà caùc loaïi (kìm, vít bake, ñoàng hoà ño VOM) - Daây noái, ñaàu noái. III. LYÙ THUYEÁT LIEÂN QUAN 1. Caáu truùc phaàn cöùng : PLC S7–200 coù caùc loaïi CPU sau : CPU 212, CPU 214, CPU 216, CPU 221, CPU 222, CPU224 … Trong taøi lieäu naøy trình baøy caáu truùc chung hoï S7 -200 coù CPU 224. Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä Trang 3 Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng Thöïc Haønh - PLC Hình 1.1 Hình daùng PLC Caùc ñeøn baùo treân CPU : - SF : ñeøn baùo hieäu heä thoáng bò hoûng ( ñeøn ñoû ). - RUN : PLC ñang ôû cheá ñoä laøm vieäc ( ñeøn xanh ). - STOP : PLC ñang ôû cheá ñoä döøng (ñeøn vaøng ). - Ixx, Qxx: chæ ñònh traïng thaùi töùc thôøi coång (ñeøn xanh ). Coâng taéc choïn cheá ñoä laøm vieäc : - RUN : cho pheùp PLC thöïc hieän chöông trình trong boä nhôù, PLC seõ chuyeån töø RUN qua STOP neáu gaëp söï coá . - STOP : PLC döøng coâng vieäc thöïc hieän chöông trình ngay laäp töùc. - TERM : cho pheùp maùy laäp trình quyeát ñònh cheá ñoä laøm vieäc cuûa PLC. Duøng phaàn meàm ñieàu chænh RUN, STOP. 2. Keát noái ñieàu khieån : Loaïi DC /DC / DC : - Nguoàn cung caáp 24 VDC. - Ñaàu vaøo soá 24 VDC. - Ñaàu ra soá 24 VDC, I max = 0,75A. Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä Trang 4 Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng 24VDC Nguoàn vaøo nuoâi taûi Thöïc Haønh - PLC 24VDC Nguoàn vaøo nuoâi taûi 24VDC cung caáp cho PLC Rôle 24VDC 1M 1L 0.0 0.1 0.2 1M 0.0 0.1 0.2 0.3 0.3 0.4 2M 0.4 0.5 0.6 2L 0.5 0.7 2M 0.6 1.0 0.7 1.0 1.1 1.1 1.2 1.3 Hình 1.2 Sơ đồ nối dây PLC loại AC/DC/rơle  N L 1.4 1.5 M L 24VDC Töø PLC caáp cho ngoõ vaøo Loaïi AC /DC / Rôle: - Nguoàn cung caáp : 85-264 VAC . - Ñaàu vaøo soá : 24 VAC. - Ñaàu ra soá : 5-30 VDC hoaëc 5-250 VAC, I max = 2A. Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä Trang 5 Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng Thöïc Haønh - PLC - Nguoàn vaøo nuoâi taûi Thöù nhaát AC/DC 1L Nguoàn vaøo nuoâi taûi Thöù 2 AC/DC 0.0 0.1 0.2 0.3 1M 0.0 0.1 0.2 0.3  2L 0.4 0.5 0.4 0.5 0.6 0.6 0.7 2M Nguoàn vaøo nuoâi taûi Thöù 3 AC/DC  3L 0.7 1.0 1.0 1.1 1.2 1.3 85/264VAC Cung caáp cho PLC 1.0 N 1.4 1.5 M L L 24VDC töø PLC caáp cho ngoõ vaøo Hình 1.3 sô ñoà noái daây PLC loaïi DC/DC/DC 3. Keát noái PLC vaø PC : Gheùp noái PLC S7-200 vôùi maùy tính PC qua coång RS 232 caàn coù caùp noái PC/PPI vôùi boä chuyeån ñoåi RS 232 sang RS485. Gaén moät ñaàu caùp PC/PPI vôùi coång truyeàn thoâng 9 chaân cuûa PLC coøn ñaàu kia noái vôùi coång truyeàn thoâng noái tieáp RS 232 cuûa maùy tính. Boä chuyeån ñoåi töø RS232 sang 485 coù hình daïng nhö sau : PPI Muiti-Master Cap Coång COM Coång PPI Hình 1.4 sô ñoà noái caùp laäp trình Treân PPI caùp coù 8 Swich moãi Swich coù 2 möùc Logic laø 0 vaø 1 Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä Trang 6 Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng Thöïc Haønh - PLC Swich 1,2,3 : Choïn toác ñoä Baud ( toác ñoä truyeàn ) 123 110 111 000 001 010 011 100 101 : : : : : : : : : Kbaud 115.2K 57.6K 38.4K 19.2K 9.6K 4.8K 2.4K 1.2K Swich 4,8 : boû troáng. Swich 5 : 1=PPI, 0 = PPI/Freeport. Swich 6 : 1=Remote, 0=local. Swich 7 : Soá bit truyeàn: 0 =11 bit, 1=10 bit. Caùc ñeøn treân PPI Multi Master Cable : Tx, Rx, PPI IV. TRÌNH TÖÏ THÖÏC HAØNH 1. GIÔÙI THIEÄU VEÀ S7-200: - Hoïc sinh xem laïi sô ñoà noái daây boä ñieàu khieån trong toùm taét baøi giaûng töï ñoäng ñieàu khieån PLC. - Giaùo vieân seõ toùm taét moät soá noäi dung chính veà phaàn cöùng PLC S7 -200 lieân quan ñeán thöïc haønh. 2. KHAÛO SAÙT PHAÀN CÖÙNG PLC S7-200. 2.2 KHAÛO SAÙT BAØN THÖÏC HAØNH: - Khoâng caáp nguoàn thieát bò !!! - Hoïc sinh quan saùt caùc thieát bò coù treân baøn thöïc haønh: Maùy tính, Boä thöïc haønh PLC S7-200, caùc thieát bò khaùc. - Tìm hieåu veà caáu taïo vaø caùch keát noái daây giöõa caùc thieát bò vôùi nhau. Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä Trang 7 Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng - Giaûi thích nguyeân lyù hoaï t ñoäng cuûa thieát bò. - Veõ laïi sô ñoà vaø noäp cho giaùo vieân. Thöïc Haønh - PLC 2.3 SÖÛ DUÏNG CAÙC THIEÁT BÒ THÖÏC HAØNH: - Caáp nguoàn cho baøn thöïc haønh. - Khôûi ñoäng maùy tính. - Baät nguoàn cho Boä thöïc haønh PLC. - Kieåm tra keât noái giöõa PLC vaø maùy tính. - Kieåm tra caùc coâng taéc Input vaø Ouput treân Boä thöïc haønh PLC. Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä Trang 8 Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng Thöïc Haønh - PLC BAØI 2 : SÖÛ DUÏNG PHAÀN MEÀN SEP7-MICROWIN-V4.0 I. MUÏC ÑÍCH YEÂU CAÀU Sau khi laøm baøi thí nghieäm naøy, sinh vieân phaûi : - Caøi ñaët ñöôïc phaàn meàm Step7 MicroWIN V4.0 - Söû duïng thaønh thaïo phaàn meàm Step7 MicroWIN V4.0 - Söû duïng ñöôïc phaàn meàm S7-200 Simulator. II. VAÄT TÖ - THIEÁT BÒ - Boä thieát bò thöïc taäp PLC - Caùp laäp trình - Duïng cuï ñoà ngheà caùc loaïi (kìm, vít bake, ñoàng hoà ño VOM) - Daây noái, ñaàu noái. III. LYÙ THUYEÁT 1. Caøi chöông trình Töø nguoàn coù saün treân caùc maùy tính cuûa xöôûng thöïc haønh. Ta theo ñòa chæ chöùa file nguoàn, nhaáp ñuùp vaøo setup.exe Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä Trang 9 Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng Thöïc Haønh - PLC Maøn hình hieän thoâng baùo . Nhaáp chuoät vaøo OK, maøn hình hieän thoâng baùo. Nhaáp chuoät vaøo Next, hieän thoâng baùo Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä Trang 10 Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng Thöïc Haønh - PLC Nhaáp chuoät vaøo Yes, Hieän thoâng baùo Nhaáp chuoät vaøo next, hieän thoâng baùo Nhaáp chuoät vaøo OK, hieän thoâng baùo Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä Trang 11 Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng Thöïc Haønh - PLC Choïn No, I will restart my computer later vaø Nhaáp chuoät vaøo Finish 2. Söû duïng phaàn meàm a. Khôûi ñoäng: + Caùch 1 : Start -> Simatic -> Step7 MicroWin -> Step7 -> MicoWin32 + Caùch 2 : nhaáp ñuùp vaøo bieåu töôïng Step7 MicroWin treân neàn Desktop cuûa Window. b. Giao dieän maøn hình : Thanh Menu: Cho pheùp thao taùc baèng mouse hay baøn phím. Coù theå thay ñoåi menu coâng cuï theo yù rieâng (tuy nhieân vui loøng ñöøng thay ñoåi ). Thanh coâng cuï : Ñeå giuùp truy caäp mouse cho caùc coâng vieäc vôùi chöông trình STEP 7-Micro/WIN 32 deã hôn. Coù theå thay ñoå i menu coâng cuï theo yù rieâng (tuy nhieân vui loøng ñöøng thay ñoåi ). Thanh ñieàu höôùng (Navigation): Goàm nhieàu nhoùm, ñöôïc choïn baèng caùc nuùt nhaán, ñeå taêng cöôøng caùc tính naêng laäp trình. Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä Trang 12 Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng Thöïc Haønh - PLC "View": Choïn loaïi theå hieän naøy ñeå thaáy caùc nuùt ñieàu khieån nhö: Khoái chöông trình (Program Block), Baûng kyù hieäu (Symbol Table), baûng traïng thaùi (Status Chart), khoái döõ lieäu (Data Block), khoái heä thoáng (System Block), phaàn tham khaûo trích ngang (Cross Reference), vaø traïng thaùi keát noái (Communications). Tools: Choïn loaïi theå hieän naøy ñeå thaáy caùc nuùt ñieàu khieån: giaûi phaùp trôï giuùp cho caùc höôùng daãn vaø giaûi phaùp trôï giuùp cho chöông trình laøm vieäc vôùi TD 200. Phaân nhaùnh caùc chæ thò (Instruction Tree): Giuùp ta nhìn ñöôïc caáu truùc phaân nhaùnh toaøn boä ñeà aùn ñang soaïn vaø caùc chæ thò duøng ñöôïc cho vieäc soaïn thaûo chöông trình ñang hieån thò (LAD, FBD, or STL). Coù theå baám chuoät phaûi vaøo moät thaøn h phaàn cuûa chöông trình ñeå ñieàn theâm caùc Navigation Bar Intruction Tree Symbol Table Status Chart Output Windown Status Bar Program editor Local Variable Table Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä Data Bock Cross Reference Trang 13 Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng Thöïc Haønh - PLC khoái toå chöùc cuûa chöông trình (Program Organizational Units -POUs); baïn coù theå baám chuoät phaûi vaøo töøng POU ñeå môû, ñoåi teân, xoaù hay soaïn thaûo tính chaát cuûa chuùng. Baûng ghi bieán noäi boä (Local Variable Table): Chöùa caùc chæ ñònh cho caùc bieán noäi boä (noùi caùch khaùc, caùc bieán duøng vôùi caùc chöông trình con hay caùc ngaét). Caùc bieán naøy nhôù trong boä nhôù taïm, ñòa chæ do ta qui ñònh trong heä thoáng; vieäc duøng caùc bieán b ò giôùi haïn bôûi POU. Cöûa soå soaïn thaûo chöông trình chöùa baûng bieán noäi boä vaø chöông trình ñang soaïn thaûo (LAD, FBD, hay STL). Coù theå reâ thanh taùc vuï ñeå môû roäng cöûa soå vaø che khuaát baûng bieán noäi boä khi caàn thieát. Khi taïo chöông trình con hay ngaét theâm vaøo chöông trình chính (OB1), seõ taïo ra nhöõng thanh (tab) xuaát hieän ôû phía döôùi cöûa soå maøn hình soaïn thaûo. Coù theå nhaán chuoät vaøo thanh tab ñeå di chuyeån maøn hình giöõa caùc chöông trình con, caùc ngaét v aø OB. Cöûa soå ngoõ ra (Output Window): cung caáp thoâng baùo, thoâng tin khi bieân dòch chöông trình. Khi cöûa soå naøy lieät keâ nhöõng loãi sai cuûa chöông trình, ta coù theå nhaán keùp leân thoâng baùo loãi ñeå laøm hieån thò vuøng chöông trình coù th eå gaây ra loãi töông öùng. Thanh traïng thaùi (Status Bar): Cung caáp thoâng tin veà traïng thaùi cuûa caùc toaùn töû baïn ñang laøm trong chöông trình STEP 7-Micro/WIN 32. Phaàn tham khaûo trích ngang (Cross Reference ): Cho pheùp xem caùc thoâng tin veà phaàn töû ñang duøng trong chöông trình. Cöûa soå baûng kyù hieäu/baûng bieán toaøn cuïc (Symbol Table/Global Variable Table Window): Cho pheùp chæ ñònh vaø soaïn thaûo kyù hieäu toaøn cuïc (noùi khaùc ñi caùc giaù trò bieán coù theå ñöôïc duøng trong baát kyø POU, chöù khoâng phaûi chæ laø nhöõng POU coù kyù hieäu ñöôïc taïo ra). Baïn coù theå taïo nhieàu baûng kyù hieäu. Cuõng coù moät baûng kyù hieäu/bieán toaøn cuïc ñöôïc heä thoáng ñònh nghóa daønh cho baïn saün trong chöông trình. Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä Trang 14 Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng Thöïc Haønh - PLC Cöûa soå baûng traïng thaùi (Status Chart Window): Cho pheùp theo doõi caùc traïng thaùi ngoõ vaøo, ngoõ ra, caùc bieán cuûa chöông trình baèng caùch nhaäp chuùng vaøo baûng. Baïn coù theå laøm nhieàu baûng nhaèm muïc ñích xem nhieàu thaønh phaàn khaùc nhau cuûa caùc ñoaïn chöông trình. Moãi baûng traïng thaùi coù cöûa soå rieâng. Cöûa soå khoái döõ lieäu ñoäng/khoái döõ lieäu ñaët (Data Block/Data Initializer Window): Cho pheùp hieän vaø soaïn thaûo noäi dung cuûa khoái döõ lieäu. c. Kieåm tra keát noái : Vaøo Communication baèng caùch : nhaáp bieåu töôïng Communication treân Navigation Bar hoaëc treân Instruction Tree Khi ñoù xuaát hieän cöûa soå sau : Nhaáp chuoät vaøo ñeán khi thaáy bieåu töôïng thì keát noái thaønh coâng. Neáu khoâng thaáy bieåu töôïng treân chuùng ta phaûi kieåm tra laïi : - Caùp : Ñaõ noái caùp chöa? swich choïn toác ñoä truyeàn ñuùng khoâng? caùp coøn nguyeân veïn hay ñaõ hö hoûng? - PLC : PLC ñaõ môû ñieän chöa? coâng taéc choïn cheá ñoä laøm vieäc ñang ôû vi trí ON, OFF hay STERM? Chæ ôû vò trí STERM PLC môùi cho Load chöông trình. Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä Trang 15 Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng - Thöïc Haønh - PLC Maùy tính : Ñang noái daây ôû coång COM1 hay COM2, coång COM coøn truyeàn döõ lieäu ñöôïc hay ñaõ hö? Neáu sai coång COM ta laøm nhö sau : Caùch 1 : Ñoåi baèng phaàn cöùng ( thaùo daây caùp noái laïi ) Caùnh 2 : Khai baùo laïi : Nhaáp double vaøo bieåu töôïng PC/PPI. Maøn hình “Set PG/PC interface” xuaát hieän . Choïn Properties xuaát hieän maøn hình sau Choïn laïi coång COM cho phuø hôïp vôùi phaàn cöùng vaø nhaáp OK. d. Caùc böôùc thöïc hieän moät chöông trình : Taïo moät chöông trình môùi : + Caùch 1 : Choïn menu -> Project -> New + Caùch 2 : Choïn bieåu töôïng Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä  treân cöûa soå chính. Trang 16 Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng Thöïc Haønh - PLC Soaïn thaûo chöông trình : S7-200 ñöôïc toå chöùc thaønh nhieàu Network (toái ña 1850). Moãi moät network töông ñöông moät caâu leänh, neáu toàn taïi 2 caâu leänh trôû leân trong 1 network thì chöông trình seõ baùo loãi khi bieân dòch. Leänh phaûi ñöôïc môû ñaàu ôû vò trí muõi teân. Vò trí oâ vuoâng ôû ñ aâu thì leänh laáy ra seõ ôû ngay vò trí ñoù. Löu yù : Caâu leänh phaûi ñöôïc gaùn vaøo ñöôøng bieân beân traùi. Ta coù theå duøng chuoät ñeå truy suaát vaø daùn caùc toaùn haïng vaøo caùc vò trí moãi network mong muoán ôû thö vieän leänh hoaëc duøng phím truy suaát tröïc tieáp. Nhoùm leänh reõ nhaùnh Muoán chuù thích cho moãi network (doøng leänh) ta ñöa chuoät vaøo haøng chöùa network nhaáp chuoät -> suaát hieän baûng soaïn thaûo vaø ñaùnh doøng chuù thích (neân coù chuù thích ñeå deã ñoïc chöông trình). Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä Trang 17 Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng Thöïc Haønh - PLC Ví duï : haõy soaïn thaûo baøi taäp sau : Löu chöông trình vöøa bieân soaïn : Caùch 1 : choïn Project -> save all -> ñaët teân -> OK Caùch 2 : choïn bieåu töôïng  treân thanh coâng cuï -> ñaët teân -> OK. Môû moät chöông trình ñaõ coù saün : Caùch 1 : choïn menu -> project -> open -> choïn teân -> Ok Caùch 2 : choïn bieåu töôïng  treân thanh coâng cuï chính-> choïn teân -> OK Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä Trang 18 Ñaïi Hoïc Toân Ñöùc Thaéng Thöïc Haønh - PLC Kieåm tra loãi: Sau khi soaïn thaûo xong, chuùng ta caàn kieåm tra xem coù loãi hay khoâng baèng caùch vaøo bieåu töôïng hoaëc vaøo PLC  Compile all Khi ñoù seõ coù thoâng baùo hieän leân ôû ñaáy maøn hình. Vieäc kieåm tra loãi baèng caùch naøy chæ tìm ñöôïc moät soá loãi ñòa chæ. Naïp chöông trình vaøo PLC : Caùch 1 : choïn menu -> project ->download -> OK Caùch 2 : choïn bieåu töôïng treân thanh coâng cuï. Neáu chöa chöa noái caùp laäp trình hoaëc caùp bò hö thì coù thoâng baùo sau : Neáu chöa caáp ñieän cho PLC thì coù thoâng baùo sau : Giaùo vieân: Huyønh Taán Ñeä Trang 19