Giáo trình PLC cơ bản (Trình độ: Trung cấp)- Trường Cao đẳng Nghề Kỹ thuật Công nghệ

rình con được lập trình sẵn bởi nhà sản xuất. Như vậy, 18 chương trình con sẽ được thực hiện tự động vào cuối chu kỳ quét hiện hành và đầu chu kỳ kế tiếp . Do đó , trạng thái của các ngõ vào/ra được cập nhật. Lưu ý rằng, do chương trình con cập nhật trạng thái được thực hiện tại một thời điểm xác định của chu kỳ quét, trạng thái của các ngõ vào và ngõ ra không thay đổi trong chu kỳ quét hiện hành. Neu một ngõ vào có trạng thái thay đổi sau sự thực thi chương trình con hệ thống, trạng thái đó sẽ không được nhận biết cho đến quá trình c ập nhật kế tiếp xảy ra. Thời gian cập nhật tất cả các ngõ vào ra phụ thuộc vào tổng số I/O được sử dụng , thường l à vài m s . Thời g i an thực thi c hương trình ( chu kỳ quét) phụ thuộ c vào độ lớn chương trình điều khiển. Thời giant hi hành một lean cơ bản (một bước) là 0,08 p s đến 0 . 1 p s tùy loại PL c, nên chương trình c ó độ lớn 1 K bước (1000 bước) c ó chu kỳ quét là 0 , 8 m s đen 1 m s . Tuy nhiên, chuông trình điều khiển thường ít hôn 1 000 bước , kho ảng 500 bước trở lại. 1.3. Cấu trúc của PLC FX3U Do nhu cầu sử dụng ngày càng cao PLC trong công nghiệp nên nhà sản xuất đã nghiên cứu chế tạo nhiều họ PLC đáp ứng cho nhu cầu nhiều nhiệm vụ điều khiển với các dạng và qui mô khác nhau. Các PLC đuợc chế tạo đuợc chế tạo dục trên nhiều đặc trung nhu nguồn cấp điện, dạng điện áp ngõ vào, dạng ngõ ra, bộ xử lý, ngôn ngữ lập trình, tập lệnh khả năng xử lý số lệnh, khả năng xử lý tốc độ cao, khả năng m ở rộng với module vào/ra và m oul chức năng chuyê n dùng, khả năng no i mạng. FX có nhiều loại phiên bản khác nhau tùy thuộc vào bộ nguồn hay c ông nghệ của ng õ ra . T a c ó thể lụa chọn b ộ nguồn cung c ấp 100 - 220 V AC, 24 V DC hay 12 - 24 V DC , ng õ ra là relay ho ặc transi stor. Series I/O L 0 ại Số nguồn vào Số nguồn ra Ngu ồn Loại nguồn ra FX3U 16 FX3U-16MO-OO 8 8 32 FX3U -32MO- OO 16 16 24 V DC hay 100- 240 V AC Transistor hoặc relay 48 FX3U -48MO- OO 24 24 64 FX3U -64MO- OO 32 32 80 FX3U -80MD-00 40 40 128 FX3U -128MO- OO 64 64 100-240 VAC Transistor hoặc relay 1.4. Phương pháp lập trình. 19 - Phương pháp giản đồ thang (Ladder Logic, kí hiệu là LAD) - Phương pháp liệt kê lệnh (Statement List, ký hiệu là STL) - Phương pháp sơ đồ khối chức năng (Funtion Block Diagram) * Định nghĩa về LAD: LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa. Những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển dùng rơle. Trong chương trình LAD, các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau: - Tiếp điểm: là biểu tượng (symbol) mô tả các tiếp điểm của rowle. Các tiếp điểm đó có thể là thường đóng hay thường mở - Cuộn dây (coil): là biểu tượng mô tả relay được mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho relay. - Hộp (box): là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có dọng điện chay đến hộp. Những dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp là bộ thời gian (timer), bộ đếm (counter) và các hàm toán học. Cuộn dây và các hộp mắc phải đúng chiều dòng điện. - Mạng LAD: là đường nối các phần tử thành các mạch hoàn thiện, đi từ đường nguồn bên trái đến đường nguồn bên phải. Đường nguồn bên trái là dây nóng, đường nguồn bên phải là dây trung hòa (neutral) hay là đường trở về nguồn cung cấp, * Định nghĩa về STL: Phương pháp liệt kê lệnh (STL) là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh. Mỗi câu lệnh trong chương trình, kết cả những câu lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC. Định nghĩa về ngăn xếp logic(logic stack): Bảng 1. Định nghĩa về ngăn xếp. S0 Stack 0 - bit đầu tiên hay bit cuối cùng của ngăn xếp S1 Stack 1 - bit thứ hai của ngăn xếp S2 Stack 2 - bit thứ ba của ngăn xếp S3 Stack 3 - bit thứ tư của ngăn xếp S4 Stack 4 - bit thứ năm của ngăn xếp 20 S5 Stack 5 - bit thứ sáu của ngăn xếp S6 Stack 6 - bit thứ bảy của ngăn xếp S7 Stack 7 - bit thứ tám của ngăn xếp S8 Stack 8 - bit thứ chín của ngăn xếp Để tạo ra được một chương trình dạng STL, người lập trình phải hiểu rõ phương thức sử dụng 9 bit ngăn xếp logic của S7-200. Ngăn xếp logic là một khối gồm 9 bit chồng lên nhau. Tất cả các thuật toán liên quan đến ngăn xếp đều chỉ làm việc với bít đầu tiên hoặc bít đầu và thứ hai của ngăn xếp. Giá trị logic mới đều có thể được gửi (hoặc được nối thêm) vào ngăn xếp. Khi phối hợp hai bít đầu tiên của ngăn xếp được biểu diễn trong hình bên. * Định nghĩa về FBD: Phương pháp sơ đồ khối sử dụng các “Khối” cho từng chức năng. Ký tự trong hộp cho biết chức năng (ví dụ kí tự  là phép toán logic AND). Ngôn ngữ lập trình này có ưu điểm là 1 người không chuyên lập trình như một kỹ thuật viên công nghệ cũng có thể sử dụng phương pháp soạn thảo này. 2. Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngoại vi Khối vào ra 1à mạch giao tiếp giữa mạch vi điện tử của PLC với các mạch công suất bên ngoài kích hoạt các cơ cấu tác động: thực hiện sự chuyển đổi các mức điện áp tín hiệu và cách ly. Tuy nhiên khối vào/ra cho phép PLC kết nối trục tiếp với các cơ cấu tác động có công suất nhỏ, khỏng 2A trở xuống, không cần các mạch trung gian hay relay trung gian. Tất cả các ngõ vào/ra đếu đuợc cách ly với các tính hiệu điều khiển bên ngoài b ang mạch c ách 1y quang (opto -isolator) trên khối vào ra . Mạch c ách 1y quang dùng một dio de phát quang và một transi stor quang gọi 1à bộ opto- coupler . Mạch này cho phép các tín hiệu nhỏ đi qua và ghim các tín hiệu điện áp cao xuống mức tín hiệu chuẩn. Mạch này có tác dụng chống nhiễu khi chuyển contact và bảo vệ quá áp từ nguồn cấp điện thuờng 1 ên đến 1 500V . 2.1. Kết n ổi ngõ vào. a. Ngõ vào V DC. 21 1. Nguồn cung cấp 2. Cảm biến PNP ( NPN) 3. Contact 4. MPU (main processing unit) 5. Khối mở rộng 6. Đầu nối bus mở rộng ( trên PLC) 7. Đầu nối Bus mở rộng ( trên module mở rộng) Kết nối ngõ vào kiểu Tranzitor NPN Kết nối với Diode. Không nối hơn 2 LED nối tiếp . Điện áp rồi trên diod tối đa 4V . 22 1. Nguỗn cung cấp 2. Contacst. 3. MPU ( main processing unit) 4. Khối mở rộng. 2.2. Kết nối ngõ ra. Ngõ ra dùng relay ( dùng điện áp xoay chiều - đáp ứng chậm) 1. Nguồn xoay chiều 2. Cầu chì 3. Vansolenoid 6. Contactor 7. Bộ chống nhiễu 8. Nguồn nuôi 23 4. Đèn sợi đốt 5. Đèn neon 9. Diode ghim áp 3. Cài đặt và sử dụng phần mềm Step 7 – Micro/win ,Gx-Developer 3.1. Những yêu cầu đối với máy tính PC: - Tối thiểu phải có 6640 Kbyte RAM (với 500kB bộ nhớ còn trống). - Màn hình 24 dòng, 80 cột ở chế độ văn bản. - Còn 2Mbyte trống trong ổ đĩa cứng. - Có hệ điều hành MS-DOS ver 5.0 hoặc cao hơn. - Bộ chuyển đổi RS 232 –RS 485 phục vụ ghép nối truyền thông trực tiếp giữa PC và PLC Truyền thông giữa Step 7 – Micro/win với CPU s7-200 qua cổng truyền thông ở phía đáy của PLC. Sử dụng cáp có bộ chuyển đổi RS232-RS485, được gọi là cáp PC/PPI, để nối với máy tính tạo thành mạch truyền thông trực tiếp. Cắm một đầu của cáp PC/PPI với cổng truyền thông 9 chân của PLC, còn đầu kia nối với cổng truyền thông nối tiếp RS232 của máy PC. Nếu máy PC có cổng truyền thông nối tiếp RS232 với 25 chân , thì phải qua bộ chuyển đổi chân. 3.2. Cài đặt phần mềm lập trình SEP 7-Micro/win 32, Gx-Developer. Sau khi kiểm tra bộ nhớ, ổ cứng hoàn toàn có đủ khả năng để cài phần mềm STEP 7 –Micro/win vào ổ cứng, thì lần lượt tiến hành các bước: 1/ Chèn đĩa CD vào ổ CD máy tính. 2/ Kích chuột vào nút start để mở menu Window 3/ Kích chuột vào mục Run của menu 4/ Nếu cài đặt từ: + Disk A: Trong hộp thoại Run, gõ a:\setup và enter + CD: Trong hộp thoại Run, gõ e:\setup và enter 5/ Sau đó sẽ nhận được các chỉ dẫn thao tác tiếp theo trên màn hình 24 6/ Khi kết thúc việc cài đặt, hộp thoại setup PG/PC Interface tự động xuất hiện. Kích Cancle để trở về cửa sổ chính của step 7 Micro/win, GX Developer Sau khi cài đặt xong có thể bắt đầu soạn thảo chương trình bằng cách nhấp đúp vào biểu tượng của phần mềm để làm việc với giao diện trên màn hình. 25 BÀI 2: CÁC LỆNH CƠ BẢN PLC Mã bài: MĐ20-03 Mục tiêu: - Trình bày được các chức năng của các lệnh tiếp điểm và lệnh đầu ra, Lệnh lấy sườn xung tín hiệu đầu vào, Lệnh Set, Reset,Timer,counter. - Ứng dụng linh hoạt các chức năng của các lệnh tiếp điểm và lệnh đầu ra, Lệnh lấy sườn xung tín hiệu đầu vào, Lệnh Set, Reset, Timer,counter trong các bài toán thực tế Lập trình, kết nối, chạy thử... - Rèn luyện đức tính tích cực, chủ động và sáng tạo Nội dung chính: 1. Các lệnh tiếp điểm và lệnh đầu ra (LD, LDI, OUT) 1.1. Lệnh LOAD. Lệnh gợi nhớ Ký hiệu Chức năng Thiết bị Số bước chương trình LD Khởi tạo contact logic loại NO X, Y, T, C, M, S 1 Lệnh LD dùng để đặt một contact logic thường mở (NO) vào chương trình. Trong chương trình dạng Instruction, lệnh LD luôn xuất hiện ở vị trí đầu tiên ở một dòng chương trình hoặc mở đầu cho một khối logic. Trong chương trình dạng Ladder, lệnh LD thể hiện contact logic thường mở đầu tiên nối trực tiếp vào đường bus bên trái của một nhánh chương trình hay contact thường mở đầu tiên của một khối logic. 1.2. Lệnh LOAD INVERSE ( Lệnh LDI) Lệnh gợi nhớ Ký hiệu Chức năng Thiết bị Số bước chương trình LDI Khởi tạo contact logic loại NC X, Y, T, C, M, S 1 Lệnh LDI dùng để đặt một contact logic thường đóng (NC) vào chương trình. Trong chương trình dạng Instruction, lệnh LDI luôn xuất hiện ở vị trí đầu tiên ở một dòng chương trình hoặc mở đầu cho một khối logic. Trong chương trình dạng Ladder, lệnh LDI thể hiện contact logic thường đóng đầu tiên nối trực tiếp 26 vào đường bus bên trái của một nhánh chương trình hay contact thường đóng đầu tiên của một khối logic. 1.3. Lệnh OUT. Lệnh gợi nhớ Ký hiệu Chức năng Thiết bị Số bước chương trình OUT Tác vụ logic cuối - loại điều khiển cuộn dây. Y, M, S 1 Lệnh OUT dùng để đặt một relay logic vào cuối chương trình. Trong chương trình dạng Ladder, lệnh OUT được thực hiện khi điều kiện bên trái thỏa mãn. Chú ý: • Lệnh OUT được nối trực tiếp với đường bus bên phải. • Lệnh OUT không dùng để điều khiển thiết bị ngõ vào loại “X” • Nhiều lệnh OUT có thể nối song song với nhau. Ví dụ: 27 1.4.Các lệnh liên kết logic. 1.4.1. Lệnh AND và AND INVERSI ( ANI) Lệnh gợi nhớ Dạng mẫu Chức năng Thiết bị Số bước chương trình AND Nối tiếp các tiếp điểm NO X, Y, T, C, M, S 1 ANI Nối tiếp các tiếp điểm NC X, Y, T, C, M, S 1 Ví Dụ: Chú ý: • Lệnh AND và ANI dùng để nối tiếp thêm một số contact. Có thể nối nhiều chuỗi contact thành 1 chuỗi nối tiếp. Mặc dù không có giới hạn số contact mắc song song hay nối tiếp, nhưng một số bảng điềi khiển lập trình màn hình và máy in sẽ không thể nào hiển thị hoặc in chương trình nếu vượt quá giới hạn phần cứng. Mỗi dòng hay mỗi nhánh chương trình ladder nên chứa tối đa là 10 contact và 1 cuộn dây. Số ngõ ra “follow-on” nên giới hạn tối đa là 24 (“follow- on” là thêm 1 cuộn dây qua contact, lệnh OUT đầu là ngõ “follow-on”, ví dụ trên OUT Y4). 1.4.2. Lệnh OR và OR INVERSI ( ORI) Lệnh gợi nhớ Ký hiệu Chức năng Thiết bị Số bước chương trình OR Nối song song các contact NO X, Y, T, C, M, S 1 ORI Nối song song các contact NC X, Y, T, C, M, S 1 28 Ví Dụ: - Lệnh OR, ORI được dùng để nối song song một contact. - Một bên lệnh luôn nối với đầu bên trái. 1.4.3 Lệnh OR Block. Lệnh gợi nhớ Ký hiệu Chức năng Thiết bị Số bước chương trình ORB (Or Block) Nối song song nhiều contac N/A 1 Ví dụ: Chú ý: • Lệnh ORB là lệnh độc lập, không kết hợp với bất kỳ thiết bị nào hay con số nào. • Lệnh ORB dùng để nối song song nhiều mạch contact (thường là các khối nối tiếp) với các khối phía trước. Khối nối tiếp là các khối có nhiều contact mắc nối tiếp hay dùng trong lệnh ANB. 29 • Để khai báo điểm bắt đầu của một khối dùng lệnh LD hay LDI. Sau một khối nối tiếp nối nó vào khối trước bằng lệnh ORB. • Khi dùng lệnh ORB theo khối, đảm bảo không dùng quá 8 lệnh LD hay LDI. • Không có giới hạn số mạch mắc song song khi dùng lệnh ORB trong mạch xử lý tuần tự. 1.4.4. Lệnh AND Block. Lệnh gợi nhớ Ký hiệu Chức năng Thiết bị Số bước chương trình ANB (And Block) — Nối tiếp các mạch song song N/A 1 Ví dụ: Chú ý: Lệnh ANB là lệnh độc lập và không kết hợp với bất kỳ thiết bị hay con số nào. • Lệnh ANB dùng để mắc nối tiếp nhiều mạch contact (thường là các khối song song), với khối phía trước. Các khối song song là các khối có nhiều contact nối song song nhau hay dùng trong lệnh ORB. • Để khai báo điểm bắt đầu của một khối lệnh dùng LD hay LDI. Sau một khối nối tiếp, nối nó vào khối trước bằng lệnh ANB. • Khi dùng lệnh ANB theo khối, đảm bảo không dùng quá 8 lệnh LD hay LDI. 30 • Không có giới hạn số mạch mắc song song khi dùng lệnh ANB trong mạch xử lý tuần tự. 2. Lệnh lấy sườn xung tín hiệu đầu vào (PLS, PLF) 2.1. Lệnh sườn dương. a, Ký Hiệu. S7 - 200 FX 3U LAD STL LAD STL EU LDP b. Nguyên lý hoạt động. LAD STL Tiếp điểm chuyển đổi dương cho phép dòng cung cấp thông mạch trong một vòng quét khi sườn xung điều khiển chuyển từ 0 lên 1 Lệnh nhận biết sự chuyển tiếp trạng thái từ 0 lên 1 trong một vòng quét của đỉnh ngăn xếp. Khi nhận được sự chuyển tiếp như vậy đỉnh ngăn xếp sẽ có giá trị bằng 1 trong 1 vòng quét. C. Ví Dụ: Nhập đoạn chương trình sau và phân tích nguyên lý hoạt động của mạch. 2.2. Lệnh sườn âm. a. Ký hiệu S7 - 200 FX 3U Y000 Y000 P 31 LAD STL LAD STL ED LDF b. Nguyên lý hoạt động. LAD STL Tiếp điểm chuyển đổi âm cho phép dòng cung cấp thông mạch trong một vòng quét khi sườn xung điều khiển chuyển từ 1 xuống 0 Lệnh nhận biết sự chuyển tiếp trạng thái từ 1 xuống 0 trong một vòng quét của đỉnh ngăn xếp. Khi nhận được sự chuyển tiếp như vậy đỉnh ngăn xếp sẽ có giá trị bằng 1 trong 1 vòng quét. c. Bài tập. 1. Nhập đoạn chương trình sau và phân tích nguyên lý hoạt động của mạch. LAD STL LDP X000 OUT Y000 LPF X001 OUT Y001 2. Nhập đoạn chương trình sau và phân tích nguyên lý hoạt động của mạch. LAD STL LDP X000 OUT Y000 LPF X001 OUT Y001 Y000 X000 Y001 X001 Y000 X001 X000 Y001 X002 X003 N 32 3. Các lệnh ghi/xoá giá trị cho tiếp điểm 3.1. Mạch nhớ R_S: Mạch nhớ là mạch có hai trạng thái ổn định và thông qua tín hiệu ngõ vào mà trạng thái của nó thay đổi. Đối với mạch điều khiển dùng relay và contactor ta có mạch tự duy trì. Còn trong PLC có khâu R-S (viết tắt của Reset và Set). Mạch nhớ R-S là rất cần thiết trong kỹ thuật điều khiển. Nó được xem là một chức năng cơ bản trong hầu hết các loại PLC và được chia thành hai loại là: Ưu tiên SET và ưu tiên RESET. 3.2. Lệnh Set (S) và Reset (R) 3.2.1. Lệnh SET. Lệnh SET là lệnh logic điều khiển dòng điện đóng các cuộn dây đầu ra. Khi dòng điều khiển đến các cuộn dây thì các cuộn dây đóng hoặc mở tiếp điểm ( hoặc một dãy các tiếp điểm). a. Ký hiệu S7 - 200 FX3U Ký Hiệu Vùng Nhớ Ký Hiệu Vùng Nhớ S: I,Q,M,SM,T,C,V n(byte): IB,QB,MB n: Y,M,S,T,C b. Mô tả: Đóng một mảng gồm n các tiếp điểm kể từ S bít 3.2.2. Lệnh RESET. ( R) Lệnh RESET là lệnh logic điều khiển dòng điện ngắt các cuộn dây đầu ra. Khi dòng điều khiển đến các cuộn dây thì các cuộn dây mở tiếp điểm ( hoặc một dãy các tiếp điểm). SET n S n 33 a. Ký Hiệu: S7 - 200 FX3U Ký Hiệu Vùng Nhớ Ký Hiệu Vùng Nhớ S: I,Q,M,SM,T,C,V n(byte): IB,QB,MB n: Y,M,S,T,C,D b. Mô tả: Ngắt một mảng gồm n các tiếp điểm từ S bít 3.3. Các Ví Dụ ứng dụng bộ nhớ. Bài 1: Viết chương trình điều khiển 2 đèn hoạt động theo yêu cầu sau. - Ấn S1 đèn 1 sáng , Ấn S2 đèn 2 sáng ( đèn 2 sáng khí đèn 1 tắt) - Ấn S3 đèn 1, đèn 2 tắt. a. Xác lâp. Đầu vào/ra. Xác lập đầu vào/ra S7 - 200 FX 3U Chú thích Ký hiệu Địa chỉ Địa chỉ S1 I0.0 X000 Nút ấn thường mở S2 I0.1 X001 Nút ấn thường đóng S3 I0.2 X003 Nút ấn thường mở Đ1 Q0.0 Y000 Đèn 1 Đ2 Q0.1 Y001 Đèn 2 b. Viết chương trình. RST n R n 34 S7 - 200 FX 3U Bài 2: Khởi động ấn S1 thì K1 có điện. Khi ấn S2 thì K2 có điện. Khi ấn S3 cả K1 và K2 mất điện. Khi có lỗi thì cả K1 và K2 có thể bị ngắt điện bằng cách nhấn S4. Nút ấn S5 để phục hồi mạch, khi đó quá trình mới có thể được bắt đầu. Yêu Cầu. - Lập bảng xác định vào/ra - Vẽ sơ đồ kết nối với PLC - Viết chương trình và thử chương trình Bài 3: Viết chương trình điều khiển 3 băng tải theo yêu cầu sau: - Nhấn S1 thì băng tải 1 chạy. - Nhấn S2 thì băng tải 2 chạy. Băng tải 2 chạy khi băng tải 1 chạy Q0.0 R 1 Q0.1 s 1 Q0.1 R 1 Q0.0 s 1 I0.0 I0.1 I0.2 Q0.0 I0.1 I0.1 Y000 X001 X000 RST Y000 X001 Y001 X002 Q0.0 RST Y001 X001 35 - Nhấn S3 thì băng tải 3 chạy. Băng tải 3 chạy khi băng tải 2 chạy - Nhấn S4 dừng cả ba băng tải dừng. 4. TIMER. 4.1. Khái niệm và phân loại. a. khái niệm. Bộ định thì (timer) được dùng để định thì các sự kiện. Bộ định thì trong PLC được gọi là bộ định thì logic, vì nó là bộ trong PLC được tổ chức có tác dụng như là bộ định thì vật lý. Số lượng bộ định thì có thể sử dụng tùy thuộc loại PLC. Thực chất, bộ định thì được tổ chức trong bộ nhớ là một bộ đếm xung với chu kỳ thay đổi, chu kỳ của xung tính bằng đơn vị mili giây được gọi là độ phân giải. Ý nghĩa của độ phân giải là : bộ dịnh thì có độ phân giải cao sẽ định thì được khoảng thời gian lớn, nhưng bộ định thì đó không định thì được khoảng thời gian chính xác. Bộ định thì ký hiệu là T và được đánh số thập phân, ví dụ : T0, T1, T200, T250... Tham số của bộ định thì là khoảng thời gian định thì. Tham số này có thể là hằng số hoặc biến số, được nhập vào là số nguyên và đơn vị là 1 mili giây, 10 mili giây, 100 mili giây tùy độ phân giải bộ định thì sử dụng. Ví dụ : T0 K20 :tham số là hằng số, thời gian định thì là 20 x 100 ms = 2000 ms = 2s T200 D0 : tham số là biến D0, thời gian định thì là D0 x 10 ms b. Phân loại. Bộ định thì được phân loại theo độ phân giải + Bộ định thì độ phân giải 100 mili giây : khoảng thời gian định thì từ 0,1 đến 3276,7 giây + Bộ định thì độ phân giải 10 mili giây : khoảng thời gian định thì từ 0,01 đến 327,67 giây + Bộ định thì độ phân giải 1 mili giây : khoảng thời gian định thì từ 0,001 đến 32,767 giây Thông thường bộ định thì sẽ đặt lại trạng thái ban đầu khi điều kiện kích hoạt không thỏa. Một số bộ định thì có khả năng tự duy trì (chốt). Điều này có nghĩa là ngay cả khi tín hiệu kích hoạt không còn thỏa mãn thì giá trị hiện hành (khoảng thời gian đang được định thì) được lưu lại trong bộ nhớ, bộ nhớ EEPROM. Những bộ định thì này cần được đặt lại (reset) bằng lệnh RST. 4.2. Cú pháp. 36 Txxx: Khai báo số hiệu timer K: Hằng số 4.3. Độ Phân giải. FX Độ phân giải FX0(S) FX0N FX FX(2C) FX2N(C) 100ms 56 (T0-T55) 63 (T0-T62) 200 (T0-T199) 10ms 24 (T32-T55) 31 (T32-T65) 46 (T200-T245) 1ms N/A 1 (T63) N/A Rententive 1ms N/A N/A 4 (T245-T249) Rententive 100ms N/A N/A 6 (T250- T255) 4.4. Nguyên lý hoạt động. a. Timer không có nhớ. Khai báo timer số hiệu Txx kiểu TON để tạo thời gian trễ tính từ khi đầu vào được kích. Nếu như giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước thì T-bit có giá trị logic bằng 1. Có thể reset timer kiểu TON bằng lệnh R hoặc bằng giá trị logic 0 tại đầu vào . b. Timer có nhớ. TXXX K 37 Khai báo timer số hiệu xx kiểu TONR để tạo thời gian trễ tính từ khi bit đầu tiên trong ngăn xếp có giá trị logic 1. Nếu như giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước k thì T-bit có giá trị logic bằng 1. Chỉ có thể reset timer kiểu TONR bằng lệnh R cho T-bit. Ví dụ 7: Cách khai báo và sử dụng sử dụng timer kiểu TON. Khi ngõ vào (X000) =1 Timer Txx được kích , Nếu sau 10x100ms =1s X0 vẫn giữ trạng thái thì bit T37 sẽ lên 1 ( Khi đó ( Y000) lên 1 ). Nếu (X000) =1 không đủ thời gian 1S thì bit T37 sẽ không lên 1. Ví dụ 8: Cách khai báo và sử dụng sử dụng timer kiểu TONR Network 1 RST T250 X000 Y000 T250 T250 k50 X001 Network 2 Network 3 Network 2 Network 1 X000 Y000 T37 T37 k50 38 Ngõ vào (X000) có tác dụng kích thời gian cho Timer,khi ngõ (X000) =1 thời gian Timer được tính,khi (X000)=0 thời gian không bị Reset về 0.Khi đủ thời gian thì Bit T1 sẽ lên 1. Thời gian Timer chỉ bị Reset khi có tín hiệu Reset Timer ( tín hiệu từ ngõ I0.1 (X001)) 3.3. Bài tập ứng dụng timer Khởi động hệ thống băng tải gồm 3 động cơ: Khi khởi động START thì động cơ 1 chạy, sau 3s thì tự động động cơ 2 chạy, tiếp theo 3s kể từ động cơ chạy. Tương ứng mỗi động cơ chạy thì có đèn sáng. Khi ấn STOP thì động cơ thứ 1 dừng trước, sau 5s thì tự động động cơ thứ 2 dừng và sau 5s thì tự động động cơ thứ 3 dừng hẳn. Mạch động lực: START STOP RN1 RN2 RN3 I0.0 I.01 I0.2 I0.3 I0.4 COM OUT Q0.2 Q0.1 Q0.0 COM IN RN1 K1 Ð1 RN2 K2 Ð2 RN3 K3 Ð3 + - 24V I N M1 RN1 L1 L2 L3 CB1 K1 M1 L1 L2 L3 CB2 M1 L1 L2 L3 CB3 K2 K3 RN2 RN3 39 Bảng đầu vào/ra Kí hiệu Địa chỉ Giải thích S7 -200 FX 3U START I0.0 X000 Nút ấn khởi động STOP I0.1 X001 Nút ấn dừng K1 Q0.0 Y000 Điều khiển động cơ 1 K2 Q0.1 Y001 Điều khiển động cơ 2 K3 Q0.2 Y002 Điều khiển động cơ 3 Chương trình viết bằng ngôn ngữ LAD ( S7 -200) Chương trình viết bằng ngôn ngữ STL 40 Chương trình viết bằng ngôn ngữ LAD (FX 3U) Network 1 Network 2 Network 3 Y000 T37 k30 Y001 T38 k30 X000 SET Y000 T37 SET Y001 Network 4 RSTY000 T38 SET Y002 X001 SET M000 M000 T39 k50 Network 5 Network 6 Network 7 41 Nguyên lý hoạt động của hệ thống: Khi nhấn nút I0.0 ( X000)(START) ở Network 1 Q0.0 (Y000) có điện → công tắc tơ K1 có điện, đóng tiếp điểm trên mạch động lực → động cơ 1 (M1) kéo băng tải 1 chạy. Khi Q0.0 (Y000) có điện sẽ đóng tiếp điểm thường mở Q0.0 (Y000) ở network 2, sau khoảng thời gian là 3s, T1 có điện → Q0.1 (Y001) có điện → công tắc tơ K2 có điện, đóng tiếp điểm K2 trên mạch động lực → động cơ 2 chạy và tiếp điểm thường mở của T1 ở network 3 đóng lại, sau khoảng thời gian 3s, T2 có điện → Q0.2 (Y002)có điện → công tắc tơ K3 có điện, đóng tiếp điểm K3 trên mạch động lực → động 3 có điện kéo băng tải 3 chạy. Khi ấn nút I0.1 (X001) ở network 1, Q0.0 (Y000) mất điện, công tắc tơ K1 mất điện, mở tiếp điểm K1 trên mạch động lực → M1 dừng, đồng thời đóng điện cho T39. Sau 5s, ngắt điện động cơ 2 và đóng điện cho T40. Sau 5s dừng động cơ 3. 5. Counter 5.1. Khái niệm và phân loại. a. Khái niệm. Bộ đếm (counter) được dùng để đếm các sự kiện. Bộ đếm trên PLC được gọi là bộ đếm logic, vì nó bộ nhớ trong PLC được tổ chức có tác dụng như là bộ đếm vật lý. Số lượng bộ đếm có thể sử dụng tùy thuộc vào loại PLC. Bộ đếm được ký hiệu là C và được đánh số thập phân, ví dụ : C0, C128, C235... T40 k50 T39 RST Y001 T40 RST Y003 Network 8 Network 9 42 Tham số của bộ đếm là giá trị đếm của bộ đếm, nó có thể là hằng số hoặc tham số. Ví dụ C0 K20 (tham số là hằng số), C128 D0 (tham số là biến số). b.Phân loại. Bộ đếm lên : nội dung bộ đếm tăng lên 1 khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm. + Bộ đếm xuống : nội dung bộ đếm giảm 1 khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm. + Bộ đếm lên - xuống : nội dung bộ đếm tăng 1 hay giảm 1, tùy thuộc cờ chuyên dùng cho phép chiều đếm, khi có cạnh xung lên của xung kích bộ đếm. Bộ đếm pha : bộ đếm loại này thực hiện đếm lên hay đếm xuống tùy thuộc vào sự lệch pha của hai tín hiệu xung kích bộ đếm, thường dùng với encoder + Bộ đếm tốc độ cao : bộ đếm này đếm được xung kích có tần số cao, 20kHz trở xuống tùy thuộc số lượng bộ đếm loại này được sử dụng đồng thời. Bộ đếm loại này còn được chế tạo riêng trên module chuyên dùng. Khi đó tần số đếm có thể đạt tới 50kHz. Ngoài ra, các bộ đếm trên có thể là + Bộ đếm 16 bit :bộ đếm 16 thường là bộ đếm chuẩn. Bộ đếm này có thể đếm được khoảng giá trị từ -32.768 đến +32.767. + Bộ đếm 32 bit : bộ đếm 32 bit có thể là bộ đếm chuẩn, nhưng nó thường là bộ đếm tốc độ cao và bộ đếm tốc độ cao trên module chuyên dùng. Khoảng đếm: -2.147.483.648 đến +2.147.483.647 + Bộ đếm chốt : bộ đếm có đặc tính này có khả năng duy trì nội dung đếm, ngay cả khi PLC không được cấp điện ; có nghĩa là khi PLC được cấp điện trở lại, bộ đếm này có thể tiếp tục thực hiện chức năng đếm tại con số đếm trước đó. 5.2. Cú pháp. Cxx : Khai báo số hiệu của counter K: Hằng số. 5.3. Độ Phân giải. Cxx k 43 PLC FX1S FX1N FX2N FX2NC đếm lên 16 bit 16 (C0 – C15) 16 (C0 – C15) 100 (C0 – C99) đếm lên 16 bit Bộ đếm lên 16 bit được chốt 16 (C16 – C31) 184 (C0 – C199) 100 (C100 – C199) Bộ đếm lên 16 bit được chốt Bộ đếm 2 chiều 32 bit N/A 20 (C200 – C219) Bộ đếm 2 chiều 32 bit Bộ đếm 2 chiều 32 bit được chốt N/A 15 (C220 – C234) Bộ đếm 2 chiều 32 bit được chốt 6. Bài tập ứng dụng: 1, Sử dụng phương pháp mạch tự giữ để khởi động động cơ theo phương pháp sao/tam giác. 2, Sử dụng các tập lệnh về bít để thực hiện khởi động tuần tự động cơ theo thứ tự sau: - Khi ấn start1: động cơ 1 khởi động, ấn stop1, động cơ 1 tắt. - Khi động cơ 1 không đủ tải, nhấn start2, động cơ 2 sẽ hoạt động, nhấn stop2, động cơ 2 tắt (khi đã dư tải). - Tương tự cho động cơ 3 và 4 (sẽ được khởi động khi tải tương ứng không đủ) Trong quá trình hoạt động gặp sự cố ta có thể nhấn nút dừng khẩn cấp để dừng toàn bộ hệ thống. 3, Phát hiện chiều di chuyển của vật: Để phát hiện chiều di chuyển của vật, ta phải sử dụng 2 sensor1,2 kế tiếp nhau. - Trường hợp vật di chuyển theo chiều thuận: sensor 1 tác động rồi đến sensor 2. - Chiều ngược thì sensor tác động theo thứ tự ngược lại. 4, Điều khiển cho tín hiệu đèn tại các ngã tư giao thông với 2 chế độ ngày và đêm. 5. Chương trình điều khiển máy trộn. 44 Trong hình dưới là sơ đồ bình trộn để tạo ra các màu khác nhau có 2 cảm biến: Báo mức cao : I0.4 Báo mức thấp :I0.5 Đông cơ trộn điều khiển bởi Q0.2 Quá trình được thực hiện như sau: trước tiên bơm 2 loại sơn khác nhau vào bình. Loại sơn thứ nhất được đưa vào bình máy bơm được điều khiển qua Q0.0. Loại sơn thứ hai được đưa vào bình nhờ máy bơm thứ 2 được điều khiển qua Q0.1. Sau khi dung dịch trong bình đạt mức cực đại (I0.4=1) thì dừng hai máy bơm và băt đầu quá trình trộn, quá trình này được điều khiển bởi động cơ trộn (Q0.2) và thời gina trộn cần thiết là 5s. Sau khi trộn xong, sản phẩm được đưa ra để rót vào các hộp đựng sơn qua van (Q0.4) và máy bơm (Q0.5). Có thể tóm tắt quá trình trộn như sau: - Bước 1: Rót loại sơn thứ nhất và loại sơn thứ hai vào bình. - Bước 2: Điều hành quá trình làm việc khi đạt mức cao (I0.4=1). - Bước 3: Điều khiển động cơ trộn và thời gian trộn. - Bước 4: Đưa sản phẩm ra khỏi bình trộn. - Bước 5: Đếm số lần trộn. Nếu đã đủ 10 lần thì dừng sản xuất. - Bước 6: Quay lại chế độ làm việc ở bước 1. B¬m Q0.0 B¬m Q0.1 B¸o møc cao I0.4 B¸o møc thÊp I0.5 M¸y trén Vam Q0.4 B¬m Q0.5 45 BÀI 3:CÁC PHÉP TOÁN SỐ CỦA PLC Mã bài: MĐ20-04 Mục tiêu của bài - Trình bày được các phép toán so sánh, các phép toán số. - Vận dụng các bài toán vào thực tế: Lập trình, kết nối, chạy thử... - Rèn luyện đức tính tích cực, chủ động và sáng tạo Nội dung chính 1.Lệnh dịch chuyển dữ liệu (MOVE) Lệnh Chức năng Toán hạng Số bước s D MOV (Move) Di chuyển dữ liệu từ vùng nhớ này đến vùng nhớ khác K, H KnX, KnY, KnM, KnS, T, C, D, V, Z KnY, KnM, KnS, T, C, D, V, Z MOV, MOVP: 5 bước DMOV, DMOVP: 9 bước Nội dung các thiết bị nguồn (S) được sao chép vào thiết bị đích (D) khi thỏa điều kiện ngõ vào. Nếu không tác động lệnh MOV thi không có gì xảy ra. Ví dụ: Ở ví dụ trên, dữ liệu trong thanh ghi D10 được chép vào trong thanh ghi D200 khi ngõ vào X001 được kích hoạt. Kết quả được biễu diễn ở giản đồ sau: Hoạt động: Nội dung các thiết bị nguồn (S) được sao chép vào thiết bị đích (D) khi thỏa điều kiện ngõ vào. Nếu không tác động lệnh MOV thi không có gì xảy ra. 46  Thực hiện xung kích của lệnh MOV. Trong một vài ứng dụng sẽ tốt hơn nếu dữ liệu được chép đến địa chỉ đích trong chương trình chỉ trong một chu kỳ. Ví dụ, lệnh này sẽ được thực hiện nếu các lệnh khác trong chương trình cũng chép đến cùng địa chỉ hay lệnh phải được hoạt động trong khoảng thời gian được xác định. Nếu thêm “P” vào lệnh MOV (MOVP) thì lệnh chỉ được thực hiện một lần . Trong ví dụ dưới nội dung của thanh ghi D20 được chép vào thanh ghi D387, khi trạng thái của M110 chuyển từ “0” lên “1”.  MOV dữ liệu 32 bit. Để dịch chuyển dữ liệu 32 bit chỉ cần thêm “D”vào lệnh MOV 47 Khi ngõ vào X010 ON, dữ liệu từ counter C200 được chép vào thanh ghi D40 và D41. Thanh ghi D40 chứa các bit có địa chỉ thấp. Khi relay M10 được kích hoạt, dữ liệu thanh ghi D10 và D11 được chép vào thanh ghi D610 và D611. Di chuyển một nhóm bit. Những chuỗi liên tiếp của các relay hay các thiết bị bit khác cũng có thể được dùng để cất giữ những giá trị, và có thể sao chép các giá trị này như một nhóm bằng các lệnh ứng dụng, để làm điều này cần phải thêm “K” vào trước thiết bị đầu tiên cần chép, và chỉ rõ số lượng thiết bị muốn sao chép. Cách biểu diễn dạng trên có dạng Kn ở đó biểu diễn đại chỉ đầu của nhóm bit đang xét. Số Kn xác định số bit “n” có thể là một số từ 0 đến 8. Mỗi đơn vị của “n” biểu diễn 4 bit, nghĩa là K1 = 4 bit, K8 = 32 bit. Do đó nhóm bit phải chia hết cho 4. K1 đến K4 hợp lệ với dữ liệu 16 bit, K1 đến K8 hợp lệ với đối với dữ liệu 32 bit. Ví dụ: K2M0 xác định 2 nhóm 4 bit M0 đến M3 và M4 đến M7, tổng cộng có 8 bit hay 1 byte. - K1X0: 4 ngõ vào, bắt đầu tại X0. - K2X4: 8 ngõ vào, bắt đầu tại X4. - K4M16: 16 relay, bắt đầu tại M16. Sự kích hoạt nhiều thiết bị bằng một lệnh làm lập trình nhanh hơn và chương trình gọn hơn. DMOV C200 D40 X010 DMOVP D10 D610 M10 48 Ví Dụ: Nếu phạm đến nhỏ hơn phạm vi nguồn thì những biết dư được bỏ qua. Nếu phạm vi đích lớn hơn phạm vi nguồn thì “0” được viết vào các thiết bị dư. Chú ý, khi điều này xảy ra thì kết quả luôn dương. 2. Lệnh tiếp điểm so sánh (=, >,,>=,<=) Lệnh Chức năng Toán hạng Số bước S1 S2 D CMP (Compa re) So sánh 2 giá trị dữ liệu cho kết quả <, =, > K, H KnX, KnY, KnM, KnS, T, C, D, V, Z Y, M, S Lưu ý: Dùng 3 thiết bị liên tiếp nhau CMP, CMPP: 7 bước DCMP, DCMPP: 13 bước MOV K1M0 K1Y010 M8000 M2 Y012 M1 Y011 M0 Y010 M3 Y013 49 Hoạt động: S1 được so sánh với dữ liệu S2. Kết quả so sánh được thể hiện bằng 3 bit có địa chỉ đầu chứa trong D cho biết: S2 < S1 _ bit D là ON S2 = S1 bit D+1 là ON S2 > S1 bit D+2 là ON Để so sánh dữ liệu 32 bit ta dùng lệnh DCMP thay cho CMP. Ở ví dụ trên thanh ghi D0 và D1 so sánh với thanh ghi D2 và D3. Kết quả so sánh được thể hiện bằng 3 bit, tương tự như so sánh dữ liệu 16 bit. Lệnh so sánh bên trong hoạt động logic. Lệnh CMP được mô tả là kết quả cuối cùng của lệnh so sánh được lưu trữ vào 3 thiết bị bit. Tuy nhiên, khi ta cần kích hoạt 1 ngõ ra hay hoạt động logic trên cơ sở kết quả của sự so sánh, và không cần sử dụng 3 thiết bị bit. Chúng ta có thể thực hiện lệnh này với lệnh “load compare” So sánh bắt đầu bằng hoạt động logic. 1. Điều kiện so sánh 2. Giá trị so sánh thứ nhất (S1) 3. Giá trị so sánh thứ 2 ( S2) Nếu điều kiện so sánh đúng, trạng thái sau khi so sánh được bật lên “1”. Trạng thái sau khi so sánh được bật “0” khi điều kiện so sánh sai. - So sánh bằng = (S1 = S2) DCMP D0 D2 M0 50 Lệnh out được set 1 khi 2 giá trị bằng nhau bằng nhau. - So sánh lớn hơn > (S1 > S2) Lệnh out được set 1 khi giá trị đầu lớn hơn giá trị thứ hai So sánh nhỏ hơn<(S1 < S2) Lệnh out được set 1 khi giá trị đầu nhỏ hơn giá trị thứ hai - So sánh không bằng (S1 S2) Lệnh out được set 1 khi giá trị đầu khác giá trị thứ hai - So sánh nhỏ hơn bằng < (S1 < S2) Lệnh out được set 1 khi giá trị đầu nhỏ hơn hay bằng giá trị thứ hai - So sánh lớn hơn bằng > (S1 > S2). Lệnh out được set 1 khi giá trị đầu lớn hơn hay bằng giá trị thứ hai Đê so sánh dữ liệu 32 bit, ta thêm D trước lệnh so sánh Ví dụ trên kiểm tra dữ liệu ở thanh ghi D10 và D11 lớn hơn dữ liệu thanh ghi D250 và D251. Ví dụ: Relay M12 được kích hoạt khi giá trị của counter C0 lớn hơn hay bằng nội dung thanh ghi D20. Ngõ ra Y003 sẽ được kích hoạt khi nội dung của D10 lớn hơn -2500 và relay thời gian T52 đã hoạt động xong. D > D10 D250 >= C0 D20 M12 Y003 > D10 K-2500 T52 51 Relay M53 được kích hoạt nếu giá trị counter C200 nhỏ hơn 20 hay relay M110 được kích hoạt. 3. Bài tập ứng dụng. D< C200 K20 M53 M10 52 BÀI 4: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC Mã bài: MĐ20-05 Mục tiêu: - Phân tích qui trình công nghệ của một số mạch máy sản xuất. - Lập trình được một số mạch ứng dụng thường gặp trong thực tế. - Nạp trình, vận hành và kiểm tra mạch hoạt động theo yêu cầu kỹ thuật. - Rèn luyện đức tính tích cực, chủ động và sáng tạo Nội dung chính 1. Giới thiệu Việc nâng cao chất lượng giảng dạy trong kỹ thuật luôn luôn gắn liền với việc học đi đôi với hành. Hiện nay, trong thực hành của học sinh, các đồ dùng với hợp lý, gọn gàng, đảm bảo an toàn đã giúp cho học sinh có một cái nhìn khái quát về những ứng dụng trong thực thế. Nó không những giúp cho học sinh có hứng thú trong học tập mà còn có thêm những sáng kiến mới, cũng như cách thức tổ chức trong thực tế. Từ lý do đó, việc có được những mô hình đáp ứng được những yêu cầu trên là vô cùng cần thiết, có thể dùng cho môn học PLC từ cơ bản đến nâng cao để mô phỏng các quy trình công nghệ trong thực tế sau này. Nhìn chung, mô hình được bố trí như sau: Hình 6.1: Cấu trúc mô hình điều khiển. Mục đích của việc phần thành từng /cụm riêng để giúp học sinh tránh nhầm lẫn đáng tiếc trong quá trình thực hành, đồng thời tiêp thu thêm cách thức tổ chức thực hành. Sơ đồ công nghệ Khâu ra Khâu vào 53 Các mô hình thực tập gồm có: - Lập trình điều khiển động cơ đảo chiều quay - Lập trình điều khiển tuần tự 3 băng tải - Lập trình điều khiển hệ thống cấp và trộn nguyên liệu - Lập trình điều khiển mô hình khoan sản phẩm - Lập trình điều khiển đèn giao thông - Lập trình điều khiển xe chuyển nhiên liệu - Lập trình điều khiển mô hình tay gắp sản phẩm Các bài tập này đã được sắp xếp theo thứ tự và có các bài tập kèm theo. Tùy theo nội dung bài học mà có thể chọn mô hình thích hợp cho bài tập ứng dụng. Một mô hình có thể sử dụng với nhiều bài tập ứng dụng khác nhau. 2. Cách kết nối dây Cách kết nối dây từ PLC đến mô hình được cho như hình vẽ: Hình 6.2: Cách kết nối với mô hình. Để kết nối được vi PLC, yêu cầu các modul vào/ra của PLC như sau: -Sử dụng nguồn áp 24VDC (ổn áp). -Nguồn cung cấp cho modul vào/ra phải được kết nối. -Nếu các ngõ ra là rơle và chưaq có nguồn cung cấp thì đấu chung một đầu lại rồi nối với nguồn Us ở trên mô hình (hoặc 54 nguồn +24VDC ngoài). Còn các đầu còn lại của rơle nối với ngõ ra trên mô hình. Các kết nối có thể thực hiện như ví dụ sau: Hình 6.3: Cách kết nối với các ngõ vào trong mô hình. Hình 6.4: Cách kết nối ngõ ra 24VDC của PLC với các ngõ ra trong mô hình. Hình 6.5: Cách kết nối các ngõ ra của PLC với các ngõ ra trong mô hình. 3. Các mô hình và bài tập ứng dụng. 3.1. Lập trình điều khiển đảo chiều quay. 3.1.1. Mô hình thang máy xây dựng. 55 Hình 6.6: Mô hình thang máy xây dựng. a, Mô tả Mô tả quy trình công nghệ của một thang máy xây dựng. Sự chuyển động của thang được biểu diễn dưới dạng LED. Tín hiệu các công tắc giới hạn được tạo ra tự động. Mô hình này được ứng dụng trong phần bìa tập cơ bản trong môn học PLC (ứng dụng các cổng logic, timer, counter). Ngoài ra cũng có thể được áp dụng cho phần mềm lập trình nâng cao (điều khiển trình tự). b, Bảng ký hiệu: Ký hiệu Địa chỉ Ghi chú Nâng X0 Nút nhấn nâng, thường mở Hạ X1 Nút nhấn hạ, thường mở Dừng X2 Nút nhấn dừng, thường đóng 56 GH trên X3 Công tắc hành trình trên, thường đóng GH dưới X4 Công tắc hành trình dưới, thường đóng K1 Y0 Cuộn dây khởi động từ K1, nâng gầu K2 Y1 Cuộn dây khởi động từ K2, hạ gầu c, Bài tập mẫu: Các bài tập mẫu này được giải với phần mềm step 7 Micro/win 32 V3.01. Bài tập 1: Ứng dụng cổng logic, các lệnh ghi/xóa tiếp điểm. Viết chương trình điều khiển thang máy xây dựng theo yêu cầu sau: - Khi nhấn nút nâng hàng, gàu sẽ được nâng lên đến công tắc giới hạn trên thì dừng lại. - Khi nhấn nút hạ, gàu sẽ hạ xuống đến công tắc giới hạn dưới thì dừng lại. - Khi đang nâng hoặc hạ, nếu nhấn nút dừng thì gàu dừng lại. - Hãy viết chương trình theo mô tả với hai cách: ứng dụng cổng logic và sử dụng các lệnh ghi xóa tiếp điểm. Kiểm tra hoạt động bằng mô hình. Bài giải Cách 1: Ứng dụng cổng logic  Chương trình được viết ở LAD và STL: 57 Cách 2: Sử dụng lệnh set/reset:  Chương trình viết ở LAD và STL: Bài tập 2: Sử dụng timer. Viết chương trình điều khiển thang máy xây dựng theo yêu cầu sau: a/. Khi ấn nút nâng thì gàu được nâng lên, đến giới hạn trên thì dừng lại 5s, sau đó tự động hạ xuống. Đến giới hạn dưới thì dừng. Trong quá trình nâng lên hoặc hạ xuống cũng có thể dừng. b/. Trong khi ấn nút nâng thì gàu được nâng lên, đến giới haj trên thì dừng lại 5s, sau đó tự động hạ xuống đến giới hạn dưới thì dừng lại 10s, sau đó tự động nâng lên. Thang cũng có thể nâng lên khi chưa hết 10s chờ tự động mà có người ấn nút nâng. Bài giải: Câu a: Chương trình được viết ở LAD và STL: 58 Ghi chú: Nếu bài toán có yêu cầu khi nhấn nút hạ thì gầu cũng hạ, lúc này chèn thêm một tiếp điểm “NO” của I0.1 song song với tiếp điểm “NO” của T37 ở Network 4. Câu b: Chương trình được viết ở LAD 59 Chương trình viết ở STL: Ghi chú: Nếu bài toán có cho yêu cầu khi nhắn nút hạ thì gàu cũng hạ, lúc này chèn thêm một tiếp điểm “NO” của I0.1 song song với tiếp điểm “NO” của T37 ở Network 4. 60 Bài tập 3: Sử dụng bộ đếm Viết chương trình điều khiển thang máy xây dựng theo yêu cầu sau: Khi ấn nút nâng thì gàu được nâng lên, đến giới hạn trên thì dừng lại 5s, sau đó tự động hạ gàu xuống đến giới hạn dưới thì dừng lại 10s, sau đó tự động nâng lên. Khi gàu nang lên được 10 lần thì không nâng lên nữa và sau đó hạ xuống trở về vị trí cơ bản và quá trình lặp lại. Trong quá trình đang nâng hoặc hạ thì cũng có thể dừng gàu. Giải: Chương trình viết ở LAD: 61 Chương trình viết ở STL: 62 3.2. Lập trình điều khiển tuần tự ba băng tải Bài tập 1: Hãy lập trình PLC để điều khiển một băng chiều sản xuất gồm 3 động cơ hoạt động như sau : - Nhấn nút Start : động cơ M1 chạy, sau 10s thì động cơ M2 chạy. Sau 10s kế tiếp thì động cơ M3 chạy - Nhấn nút Stop thì hệ thống ngừng hoạt động a, Lập bảng địa chỉ S7- 200 FX 3U Ký hiệu Địa chỉ Chú thích Ký hiệu Địa chỉ Chú thích Start I0.0 Nút nhấn khởi động Start X000 Nút nhấn khởi động Stop I0.1 Ngừng hoạt động Stop X001 Ngừng hoạt động Đ1 Q0.0 Động cơ 1 Đ1 Y000 Động cơ 1 Đ2 Q0.1 Động cơ 2 Đ2 Y001 Động cơ 2 Đ3 Q0.2 Động cơ 3 Đ3 Y002 Động cơ 3 b. Viết chương trình X001 X000 Y000 Y000 Y001 T37 T38 K50 Y001 Y002 T38 T37 K50 Y000 63 c. Sơ đồ kết nối . Bài 2: Mô tả hoạt động của hệ thống điều khiển tuần tự 3 động cơ - Sơ đồ nguyên lý được mô tả trên bản vẽ 04 - Ấn ON1 Công tắc tơ K1 có điện cấp điện cho động cơ KĐB 3 pha MOTOR 1 chạy trước. Sau 10 giây, Công tắc tơ K2 có điện cấp điện cho động cơ KĐB 3 pha MOTOR 2 chạy sau. Sau 05 giây tiếp theo, Công tắc tơ K3 có điện cấp điện cho động cơ KĐB 3 pha MOTOR 3 chạy sau cùng. - Ấn OFF Công tắc tơ K3 mất điện, động cơ KĐB 3 pha MOTOR 3 dừng trước. Sau 05 giây, Công tắc tơ K2 mất điện, động cơ KĐB 3 pha MOTOR 2 dừng sau. Sau 10 giây tiếp theo, Công tắc tơ K1 mất điện, động cơ KĐB 3 pha MOTOR 1 dừng sau cùng. - Trong lúc hệ thống đang hoạt động mà có bất kỳ sự cố nào xảy ra thì dừng ngay và đưa tín hiệu nháy đèn với thời gian trong 1 chu kỳ là 7 giây. Bài 3: Lắp đặt, lập trình điều khiển mở máy tuần tự tuyến băng tải đáp ứng các yêu cầu sau: Khi công tắc chuyển chế độ ở vị trí 1, có thể ấn nút thử nháp từng băng độc lập 1. Khi công tắc chuyển chế độ ở vị trí 2, ấn nút Start động cơ 1 hoạt động, sau 10s động cơ 2 hoạt động, sau 5s động cơ 3 hoạt động. 2. Khi ấn Stop động cơ 3 dừng, sau 5s động cơ 2 dừng, sau 10s động cơ 1 dừng. 3. Khi có sự cố quá tải ở một trong các băng tác động dừng tất cả tuyến băng, bóng báo sự cố của băng đó sáng, sau khi sử lý sự cố ấn nút phục hồi, ấn Start hệ thống làm việc lại từ đầu. I0.1 I0.0 Q0.0 Q0.0 Q0.1 T37 Q0.2 T38 Q0.0 T37 IN PT TON 100ms 100 Q0.1 T38 IN PT TON 100ms 100 64 3. Lập trình điều khiển hệ thống cấp và trộn nguyên liệu Hình 6.12: Mô hình thiết bị trộn hóa chất a. Mô tả: Mô phỏng một thiết trộn định lượng, sử dụng các cảm biến analog để đo lượng chất lỏng chứa trong bình và đo nhiệt độ trong bình. Nhiệt độ và lượng chất lỏng trong bình có thể được điều chỉnh trước bằng các phím chỉnh định bên ngoài. Ứng dụng trong PLC nâng cao: điều khiển trình tự, xử lý tín hiệu analog, các phép toán, bộ điều chỉnh 2 điểm b. Vận hành mô hình:  Vài nét về mô hình Đây là mô hình thiết bị trộn dùng các cảm biến quang analog. Mô hình này được thiết kế cho PLC gắn các modul ngõ vào analog có điện áp (0.10V). ùy theo loại 65 PLC và cũng tùy theo các modul ngõ vào analog hiện có mà chúng ta có thể đưa ra một số bài tập phù hợp.  Ghi chú: Cảm biến đo nhiệt độ ở mô hình này được thiết kế phụ thuộc vào V3. Có nghĩa là nếu V3 được cung cấp điện thì nhiệt độ tăng dần từ khoảng 50C lên và đến cực đại là 1000C. Nếu V3 mất điện thì nhiệt độ tự động giảm xuống từ từ. Đối với cảm biến đo lượng chất lognr, thì nó chỉ đo được tại mỗi thời điểm chỉ với một bơm chất lỏng. Tức là nếu như bơm A hoạt động thì bơm B phải ngưng hoạt động và ngược lại. c. Bảng ký hiệu Ký hiệu Địa chỉ Chú thích Al1 Al2 Al3 Al4 ON OFF V1 V2 V3 V4 M1 AIW0 AIW2 AIW4 AIW6 I0.0 I0.1 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Cảm biến nhận biết lượng chất lỏng trong bình Cảm biến nhận biết nhiệt độ trong bình Đặt chỉnh trước lượng chất lỏng cần thiết Đặt chỉnh trước nhiệt độ cần thiết Khởi động hệ thống, thường hở Dừng hệ thống, thường đóng Bơm chất lỏng A Bơm chất lỏng B Cung cấp nhiệt độ cho bình trộn Van xả chất lỏng Quạt trộn hóa chất d. Bài tập mẫu: Thiết bị trộn hóa chất hoạt động như sau: Có hai loại chất lỏng A và B cần được trộn với nhau theo tỷ lệ 1/3. Nhiệt độ cần thiết để trộn hai chất này được đặt chinrhh ở Al1. Lượng chất lỏng muốn trộn đặt chỉnh ở Al3. 66 Khi ấn nút khởi động “ON” thì bơm B hoạt động trước. Sau khi chất lỏng A đạt đến mức cần thiết thì dừng lại (được nhận biết bởi cảm biến Al1). Nhiệt độ trong bồn trộn được tăng dần lên đến giá trị đặt (sai số cho phép là 10%, được nhận biết bởi cảm biến Al2) thì bơm chất lỏng A hoạt động, đồng thời trong bồn trộn cũng quay. Khi chất lỏng A đã đổ đúng lượng cho phép thì bơm A dừng. Quạt trộn tiếp tục quay trong khoảng thời gian 10s nữa thì dừng lại. Sau đó van xả tự động mở ra để xả chất lỏng đã trộn vào bồn chứa. Quá trình mới lại bắt đầu, nếu ấn nút “ON”. Hệ thống dừng khi nhấn nút “OFF” Viết chương trình điều khiển cho bồn trộn này. Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập: Áp dụng hình thức kiểm tra tích hợp giữa lý thuyết với thực hành. Các nội dung trọng tâm cần kiểm tra là: - Giải thuật phù hợp đơn giản, ngắn gọn. - Nạp trình thành thạo, kiểm tra sửa chữa lỗi khi nạp trình. - Sử dụng đúng các khối chức năng, các lệnh cơ bản (các phép toán nhị phân các phép toán số của PLC, xử lý tín hiệu analog). - Sử dụng, khai thác thành thạo phầm mềm mô phỏng. Thực hiện kết nối tốt với PC. - Lắp ráp thành thạo mạch động lực đảm bảo kỹ thuật và an toàn. 4. Lập trình điều khiển đèn giao thông Bài 1: Một ngã tư đèn giao thông ( gồm 6 đèn ) hoạt động theo chế độ sau: Nhấn Start hệ thống hoạt động như sau Đèn xanh: 25s; Đèn đỏ: 30s; Đèn vàng: 5s. Nhấn Stop hệ thống dừng hoạt động. Mô hình. Green Y0 Yellow Y1 Red Y2 Start (X0) Stop (X1) 67 a. Lập bảng địa chỉ. Ký hiệu Địa chỉ Chú thích Start X000 Nút khởi động hệ thống Stop X001 Nút dừng hệ thống Xanh Y000 Đèn xanh Vàng Y001 Đèn vàng Đỏ Y002 Đèn đỏ b. Viết chương trình T38 K50 Y001 T37 K250 Y000 Y000 X000 X001 Y000 Y001 Y002 T38 X001 Y002 Y000 Y001 T37 X001 Y001 Y002 68 Bài 2: Một ngã tư đèn giao thông (gồm 6 đèn ) hoạt động theo chế độ sau: Nhấn Start hệ thống hoạt động như sau Đèn xanh sáng 10s; Đèn đỏ: 15s; Đèn vàng: 5s. Nhấn Stop đèn vàng nhấp nháy chu kỳ 4s ( sáng 2s tắt 2s). Bài 3: Một ngã tư đèn giao thông ( gồm 6 đèn ) hoạt động theo chế độ sau: Nhấn Start hệ thống hoạt động như sau Đèn xanh: 25s; Đèn đỏ: 30s; Đèn vàng: 5s. T39 K300 Y000 T41 K50 Y004 T40 K250 Y003 Y003 T42 X001 Y003 Y001 Y002 T41 X001 Y005 Y000 T42 K300 Y005 Y004 T40 X001 Y004 Y005 69 Nhấn Stop hệ thống hoạt động thêm 10s sau mới ngừng hoạt động 5. Lập trình điều khiển xe chuyển nhiên liệu. Hình6.9: Mô hình đo chiều dài và sắp xếp vật liệu a. Mô tả: Mô hình mô phỏng một hệ thống băng tải chuyển gỗ và sắp xếp các loại gỗ có chiều dài ngắn khác nhau vào các thùng chứa bằng các cần gạt khí nén. Hàng LED lớn ở trên tượng trưng cho các đoạn gỗ di chuyển trên băng tải, hàng nhỏ ở dưới là băng tải. Gỗ trong thùng chứa được sắp xếp thành hàng. Ứng dụng trong PLC cơ bản: điều khiển tổ hợp logic Ứng dụng trong PLC nâng cao: điều khiển trình tự b. Vận hành mô hình: Sau khi đã nối dây mô hình với PLC xong, thực hiện viết chương trình theo bài tập đưa ra (có thể tự kiểm tra các ngõ vào/ra bằng phần mềm và thực hiện mô phỏng chương trình Chỉ có thể đặt gỗ trên băng tải được nếu băng tải hoạt động. Việc đặt những thanh gỗ dài ngắn khác nhau được tạo ra bằng cách ấn nút “ khởi động” 70 lâu hay nhanh. Khi các thanh gỗ này đi qua cảm biến quang thì các cảm biến này sẽ thay đổi trạng thái. Các cần gạt nếu được kích hoạt thì thanh gỗ ngay vị trí của nó sẽ biến mất và sau đó một thanh LED trong hộp sáng lên cho biết gỗ đã vào trong hộp. Tùy theo bài tập đặt ra mà có thể phát hiện được người thực hành viết chương trình đúng hay sai c. Bảng ký hiệu: Ký hiệu Địa chỉ Chú thích Khởi động B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 SI SII Tự động Tay Băng tải Cần gạt I Cần gạt II Đèn báo I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Khởi động hệ thống, thường hở Cảm biến quang, thường đóng Cảm biến quang, thường đóng Cảm biến quang, thường đóng Cảm biến quang, thường đóng Cảm biến quang, thường đóng Cảm biến quang, thường đóng Công tắc hành trình, thường đóng Công tắc hành trình, thường đóng Nút ấn đưa gỗ vào thùng I Nút ấn đưa gỗ vào thùng II Công tắc chọn chế độ tự động Công tắc chọn chế độ tay Băng tải vận chuyển gỗ Cần gạt đưa gỗ vào thùng I Cần gạt đưa gỗ vào thùng II Đèn báo băng tải sẵn sàng nhận gỗ d. Bài tập mấu: 71 Mô hình đo chiều dài và sắp xếp vật liệu được dùng để mô phỏng việc sắp xếp các thanh gỗ có chiều dài ngắn khác nhau trên băng tải vào các thùng khác nhau. Hệ thống có thể hoạt động ở hai chế độ: tự động và tay  Chế độ tự động: Khi đèn báo sáng báo hệ thống sẵn sàng làm việc. Nhấn nút “khởi động”, đèn báo tắt, tín hiệu khởi động được đưa ra. Các thanh gỗ đơn được đặt lên băng tải và băng tải chuyển động. Chiều dài thanh gỗ được xác nhận bởi các cảm biến: Cảm biển B1 tác động tương ứng gỗ ngắn Cảm biển B1 và B2 tác động tương ứng gỗ trung bình Cảm biển B2, B2 và B3 tác động tương ứng gỗ dài Khi gỗ ngắn đến cảm biến B7 thì “Tay gạt 1” sẽ đẩy thanh gỗ này vào thùng 1. Khi gỗ trung bình đến cảm biến B8 thì “Tay gạt 2” sẽ đẩy thanh gỗ này vào thùng 2. Gỗ dài thì được di chuyển tiếp tục đến khâu xử lý kế tiếp. Tay gạt 1 và 2 được sử dụng bằng khí nén, điều khiển khoảng 1s và sau đó trở về vị trí cơ bản của nó. Sau khi sắp xếp thành công thì thiết bị tự động phát tín hiệu khởi động tiếp theo và băng tải tiếp tục vận chuyển gỗ.  Chế độ tay: Ở chế độ này, mỗi thanh gỗ được xử lý xong thì yêu cầu khởi động lại hệ thống bằng tay. Tín hiệu khởi động chỉ được phép xử lý nếu việc điều khiển trước đây được báo bằng đèn. Ngay sau khi sắp xếp thành công thì đèn báo lại sáng. Tay gạt I và II được điều khiển bằng tay từ nút nhấn điều khiển. Ghi chú: Đây chỉ là một khâu sắp xếp gỗ, và gỗ được đặt vào băng tải nhờ vào nút ấn khởi động. Điều này có nghĩa là nút ấn khởi động vừa đóng vai trò khởi động, vừa là nơi cung cấp gỗ cho băng tải. Viết chương trình, kết nối và kiểm tra hoạt động theo hai cách: - Điều khiển dùng tổ hợp logic - Điều khiển trình tự 72 Bài giải mẫu (dùng tổ hợp logic) Chương trình viết ở LAD: 73 74 75 Chương trình viết ở STL: 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Doãn Phước – Phan Xuân Minh – Vũ Văn Hà: Tự động hóa với Simatic s7_300, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật 2. Trung tâm Việt - Đức: Kỹ thuật điều khiển lập trình, Trung tâm Việt - Đức. 3. Guenter – Wellenreuther – Dieter Zastrow: Automaticsieren mit SPS Theorie und Phraxsis, Viweg. 4. Siemens: LAD and FBD, fourth edition, siemens. 5. Siemens: Workshop to Promote the S7-300 automation platform, Siemens. 6. Giáo trình PLC Mitsubishi trường đại học Công nghiệp TPHCM