Giáo trình lý thuyết điều khiển logic
[a] Công tắc ngắt nguồn cho CPU, toàn bộ mạch vào và ra của PLC. [b]Thiết bị chống quá dòng cho CPU, cácmạch vào và ra. Có thể sử dụng cầu chì riêng cho từng phần (CPU, mạch vào, mạch ra) đểbảo vệtốt hơn. [c]Bảovệ quá dòng cho mạch vào không cần thiết nếu các đầu vào sử dụng nguồn 24VDC do PLC cungcấp. Nguồn này (gọi là nguồn cảm biến) đã được thiết kếchống ngắn mạch. nguyen ba hoi Trang 15 [d]Nối đầu đấu mát của PLC vào điểmnối đấtgần nhất để chống nhiễu.Tấtcả các đầu đấu mát trongmột hệ thống nên được đấu vào cùngmột điểm.Tốt nhất nên sửdụng dây 14 AWG hay dây1.5 mm(. [e] Nguồn 24VDC do PLC cung cấp (nguồn cảm biến) có thể được sử dụng cho mạch các đầu vào. [f] Nguồn 24VDC do PLC cungcấp (nguồncảm biến) có thể đượcsửdụng cho mạch các đầu vào mởrộng. [g] Nguồn 24VDC do PLC cungcấp (nguồncảm biến) có thể đượcsửdụng nuôi các module ra mởrộng. (Nguồn cảm biến này đã được thiết kếchống ngắn mạch.) [h] Trong đasố các trường hợp,nối đất đầu Mcủa nguồn cảm biến 24VDC này là một trong những cách chống nhiễu tốt nhất. 3.2. PLC sửdụng nguồn nuôi một chiều [a] Côngtắc ngắt nguồn cho CPU, toànbộmạch vào và ra của PLC. [b] Thiếtbịbảovệ quá dòng cho CPU. [c] Thiếtbịbảovệ quá dòng cho mạch vào. [d] Thiếtbịbảovệ quá dòng cho mạch ra. [e]Cần đảmbảo nguồnmột chiều có đủ độ “cứng”cần thiết nhất là trong các trường hợp tải thay đổi (đóng ngắt đầu ra). Nếu cần phải đấu thêm tụ điện ngoài. [f] Trong đasố các trườnghợp,nối đất đầu âmcủatấtcả các nguồn 24VDC là một trong những cách chống nhiễu tốt nhất. [g] Điện trở cho phép dòng điện rò chạy qua để chống hiệntượng tích điệntĩnh (thường có giá trị khoảng 1M().Tụ điện chống các nhiễu hàibậc cao (thường có giá trịkhoảng 4700 pF). nguyen ba hoi Trang 16 [h] Nối đầu đấu mát của PLC vào điểm nối đất gần nhất đểchống nhiễu. Tất cảcác đầu đấu mát trongmộthệ thống nên được đấu vào cùngmột điểm.Tốt nhất nên sửdụng dây14 AWG haydây1.5 mm(. Chỉsửdụng nguồn cung cấp 24VDC có cách điện tốt với lưới điện xoaychiều cũng nhưvới các nguồn điện khác.
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Giáo trình lý thuyết điều khiển logic, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT
ĐIỀU KHIỂN LOGIC
ThS. Nguyễn Bá Hội
Đại học Đà Nẵng - Trường Đại học Bách khoa
hoinb@ud.edu.vn
Giáo trình đầy đủ bao gồm 3 phần:
1. Giáo trình lý thuyết
2. Giáo trình tập lệnh
3. Giáo trình bài tập
nguyen ba hoi
Trang 2
Chương 1 Giới thiệu .......................................................................................................................................... 4
1.1. PLC....................................................................................................................................................................4
1.2. Thế hệ PLC S7-200 ...........................................................................................................................................4
1.3. Thuật ngữ..........................................................................................................................................................5
Chương 2 Bắt đầu với S7-200 ........................................................................................................................... 6
2.1. Hình dáng bên ngoài ........................................................................................................................................6
2.2. Các thành viên họ S7-200 ................................................................................................................................7
2.3. Module mở rộng .............................................................................................................................................10
2.4. Chuẩn bị khi lập trình .....................................................................................................................................14
Chương 3 Đấu nối S7-200 ............................................................................................................................... 14
3.1. PLC sử dụng nguồn nuôi xoay chiều............................................................................................................14
3.2. PLC sử dụng nguồn nuôi một chiều .............................................................................................................15
3.3. Bảo vệ đầu ra PLC..........................................................................................................................................16
3.4. Sơ đồ đấu nối chi tiết .....................................................................................................................................17
Chương 4 Ngôn ngữ lập trình......................................................................................................................... 20
4.1. Statement List (STL).......................................................................................................................................20
4.2. Ladder Logic (LAD) ........................................................................................................................................20
4.3. Function Block Diagram (FBD) ......................................................................................................................21
4.4. Phân biệt SIMATIC với IEC 1131-3.................................................................................................................21
Chương 5 Khái niệm, qui ước và đặc điểm lập trình .................................................................................... 24
5.1. Cấu trúc chương trình....................................................................................................................................24
5.2. Phân loại lệnh .................................................................................................................................................24
5.2.1 Lệnh cơ bản ................................................................................................................................................24
5.2.2 Lệnh đặc biệt...............................................................................................................................................24
5.2.3 Lệnh tốc độ cao...........................................................................................................................................25
5.3. Qui ước ...........................................................................................................................................................25
5.4. Ký hiệu ............................................................................................................................................................25
5.4.1 Contact........................................................................................................................................................25
5.4.2 Coil..............................................................................................................................................................25
5.4.3 Box..............................................................................................................................................................25
5.5. Bài toán AND, OR ...........................................................................................................................................25
5.6. Trạng thái chương trình.................................................................................................................................26
5.7. Forcing ............................................................................................................................................................26
5.8. Bài toán logic tổng quát .................................................................................................................................27
Chương 6 STEP7-MicroWIN............................................................................................................................ 31
6.1. Giao tiếp máy tính và PLC S7-200 (b2) ..........................................................................................................31
6.1.1 Đặt cấu hình cho cáp PC/PPI ......................................................................................................................31
6.1.2 Đặt cấu hình truyền thông cho CPU S7-200 ................................................................................................32
6.2. Cách thức S7-200 lưu và phục hồi dữ liệu (b6) ............................................................................................32
6.2.1 Download và Upload ...................................................................................................................................33
6.2.2 Lưu trữ vùng nhớ M khi mất nguồn .............................................................................................................33
6.2.3 Phục hồi dữ liệu khi có nguồn trở lại............................................................................................................33
6.3. Mật khẩu (b6) ..................................................................................................................................................34
6.4. Gỡ rối (Debug) (b6).........................................................................................................................................34
6.5. Thông báo và xử lý lỗi (Troubleshooting) (b6) .............................................................................................35
Chương 7 I/O .................................................................................................................................................... 36
7.1. Vào ra số (b3)..................................................................................................................................................36
7.1.1 Nối dây và chương trình điều khiển.............................................................................................................36
7.1.2 Ví dụ điều khiển motor.................................................................................................................................36
7.1.3 Mở rộng ......................................................................................................................................................38
7.2. Vào ra tương tự (b3).......................................................................................................................................40
7.2.1 Vào tương tự...............................................................................................................................................40
7.2.2 Ví dụ ứng dụng ...........................................................................................................................................40
7.2.3 Ra tương tự ................................................................................................................................................40
nguyen ba hoi
Trang 3
7.3. I/O cục bộ và mở rộng (b3) ............................................................................................................................40
7.4. Lọc đầu vào số (b3) ........................................................................................................................................41
7.5. Lọc đầu vào tương tự (b3).............................................................................................................................41
7.6. Bắt xung vào (b3)............................................................................................................................................42
7.7. Bảng đầu ra (b3) .............................................................................................................................................42
7.8. Vào ra tốc độ cao (b5) ....................................................................................................................................43
7.8.1 HSC ............................................................................................................................................................43
7.8.2 PTO ............................................................................................................................................................44
7.8.3 PWM...........................................................................................................................................................44
7.9. Đinh chỉnh tương tự (b5) ...............................................................................................................................44
Chương 8 Vòng quét ....................................................................................................................................... 45
Chương 9 Bộ nhớ dữ liệu và cách định địa chỉ............................................................................................. 48
9.1. Định địa chỉ trực tiếp......................................................................................................................................48
9.1.1 Vùng ảnh các đầu vào I...............................................................................................................................48
9.1.2 Vùng ảnh các đầu ra Q................................................................................................................................49
9.1.3 Vùng nhớ các biến V...................................................................................................................................49
9.1.4 Vùng nhớ các bit M .....................................................................................................................................49
9.1.5 Vùng nhớ các rơ le điều khiển tuần tự S .....................................................................................................49
9.1.6 Vùng các bit đặc biệt SM.............................................................................................................................49
9.1.7 Vùng nhớ cục bộ L ......................................................................................................................................50
9.1.8 Vùng các bộ định thời T ..............................................................................................................................50
9.1.9 Vùng các bộ đếm C.....................................................................................................................................51
9.1.10 Vùng các đầu vào tương tự AI ....................................................................................................................51
9.1.11 Vùng các đầu ra tương tự AQ .....................................................................................................................51
9.1.12 Các accumulator AC....................................................................................................................................52
9.1.13 Các bộ đếm tốc độ cao HC..........................................................................................................................52
9.1.14 Các hằng số ................................................................................................................................................52
9.2. Định địa chỉ gián tiếp......................................................................................................................................53
9.3. Không gian địa chỉ các vùng nhớ..................................................................................................................54
9.4. Bảo toàn dữ liệu .............................................................................................................................................55
Chương 10 Timer và Counter.......................................................................................................................... 57
10.1. Các loại timer (b3)...........................................................................................................................................57
10.2. TON (b3) ..........................................................................................................................................................57
10.3. TONR (b4)........................................................................................................................................................58
10.4. TOFF (b4) ........................................................................................................................................................59
10.5. Bài tập Timer (b4) ...........................................................................................................................................60
10.6. Chú ý khi dùng Timer với độ phân giải khác nhau (b4) ...............................................................................60
10.7. Counter (b5) ....................................................................................................................................................60
10.8. Counter tốc độ cao (b5)..................................................................................................................................60
Chương 11 Giải bài toán có cấu trúc ............................................................................................................. 62
11.1. GBT bằng giản đồ thời gian (Timing diagram) .............................................................................................62
11.2. GBT bằng lưu đồ (flowchart) và các bit tuần tự (sequence bits).................................................................62
11.3. GBT bằng sơ đồ trạng thái (state diagram) ..................................................................................................62
11.4. Các lệnh còn lại trong tập lệnh......................................................................................................................62
Chương 12 Ngắt ............................................................................................................................................... 63
Chương 13 PID, Freeport................................................................................................................................. 65
13.1. PID ...................................................................................................................................................................65
13.2. Freeport...........................................................................................................................................................65
Chương 14 Các phương thức truyền thông .................................................................................................. 66
14.1. PPI ...................................................................................................................................................................67
14.2. MPI...................................................................................................................................................................67
14.3. PROFIBUS.......................................................................................................................................................67
nguyen ba hoi
Trang 4
Chương 1 Giới thiệu
1.1. PLC
PLC (Programmable Logic Controllers) là những bộ điều khiển lập trình được.
Chúng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hay trong thương mại. PLC theo
dõi các trạng thái ngõ vào, ra các quyết định theo chương trình định sẵn và xuất
các tín hiệu điều khiển ra ngõ ra để tự động hóa quá trình (process) hay máy móc
(machine).
Hoạt động của PLC
Ưu điểm của PLC so với đấu dây thuần túy
· Kích cỡ nhỏ hơn
· Thay đổi thiết kế dễ hơn và nhanh hơn khi có yêu cầu
· Có chức năng chẩn đoán lỗi và ghi đè
· Các ứng dụng có thể dẫn chứng bằng tài liệu
· Các ứng dụng được nhân bản nhanh chóng và thuận tiện
1.2. Thế hệ PLC S7-200
S7-200 là PLC thuộc họ Micro Automation của hãng SIEMENS, có thể điều khiển
hàng loạt các ứng dụng khác nhau trong tự động hoá. Với cấu trúc nhỏ gọn, có khả
năng mở rộng, giá rẻ và một tập lệnh SIMATIC mạnh, PLC S7-200 là một lời giải
hoàn hảo cho các bài toán tự động vừa và nhỏ.
PLC S7-200 cho phép tự động hoá tối đa với
chi phí tối thiểu.
- Cài đặt, lập trình và vận hành rất đơn giản.
- Các CPU có thể sử dụng trong mạng, hệ
thống phân tán hoặc sử dụng đơn lẻ.
- Có khả năng tích hợp trên quy mô lớn.
- Ứng dụng cho những điều khiển đơn giản
và phức tạp.
- Truyền thông mạnh (PPI, Profibus-DP, AS-
nguyen ba hoi
Trang 5
i).
1.3. Thuật ngữ
Cảm biến
Thiết bị chấp hành
CPU, RAM, ROM, Firmware
Ngõ vào rời rạc
Ngõ ra rời rạc
Ngõ vào tương tự
Ngõ ra tương tự
nguyen ba hoi
Trang 6
Chương 2 Bắt đầu với S7-200
2.1. Hình dáng bên ngoài
Chỉ thị trạng thái
Đánh số các ngõ vào ra
Chuyển chế độ và hiệu chỉnh tương tự
Cartridge
nguyen ba hoi
Trang 7
Input Simulator
Removable Terminal Strip
2.2. Các thành viên họ S7-200
nguyen ba hoi
Trang 8
nguyen ba hoi
Trang 9
nguyen ba hoi
Trang 10
2.3. Module mở rộng
Lắp đặt CPU và module
nguyen ba hoi
Trang 11
nguyen ba hoi
Trang 12
nguyen ba hoi
Trang 13
nguyen ba hoi
Trang 14
2.4. Chuẩn bị khi lập trình
· PLC S7-200 CPU từ 221 đến
226XM
· Máy tính (PC hoặc PG)
· Phần mềm lập trình STEP7-
MicroWin
· Cáp truyền thông PC/PPI
Chương 3 Đấu nối S7-200
3.1. PLC sử dụng nguồn nuôi xoay chiều
[a] Công tắc ngắt nguồn cho CPU, toàn bộ mạch vào và ra của PLC.
[b] Thiết bị chống quá dòng cho CPU, các mạch vào và ra. Có thể sử dụng cầu chì
riêng cho từng phần (CPU, mạch vào, mạch ra) để bảo vệ tốt hơn.
[c] Bảo vệ quá d
