Giáo trình PLC nâng cao (Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Nghề Kỹ thuật Công nghệ Bà Rịa Vũng Tàu

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÀ RỊA- VŨNG TÀU TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: PLC NÂNG CAO NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 297/QĐ-CĐKTCN ngày 24 tháng 08 năm 2020 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR – VT) Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2020 BM/QT10/P.ĐTSV/04/04 Ban hành lần: 3 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Nhằm đáp ứng nhu cầu học tập và nghiên cứu cho giảng viên và sinh viên nghề Điện công nghiệp trong trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu. Chúng tôi đã thực hiện biên soạn tài liệu PLC nâng cao này. Tài liệu được biên soạn thuộc loại giáo trình phục vụ giảng dạy và học tập, lưu hành nội bộ trong nhà trường nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 1 LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình PLC NÂNG CAO này là tài liệu lưu hành nội bộ của Trường Cao đẳng Kỹ thuật công nghệ Bà Rịa- Vũng Tàu. Tài liệu phục vụ cho mô đun PLC NÂNG CAO dành cho học sinh- sinh viên ngành Điện Công Nghiệp. Nội dung của giáo trình được xây dựng trên cơ sở kế thừa những tài liệu đang được giảng dạy tại trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm nâng cao chất lượng giảng và dạy. Giáo trình biên soạn ngắn gọn, cơ bản tùy theo tính chất của ngành nghề đào tạo mà nhà trường đang tự điều chỉnh cho phù hợp với xu thế mới. Giáo trình gồm 7 bài, với các nội dung chính: Bài 1: Điều khiển các động cơ khởi động và dừng theo trình tự. Bài 2: Điều khiền động cơ không đồng bộ ba pha quay hai chiều có hãm trước lúc đảo chiều. Bài 3. Mô hình đèn giao thông cho một ngã tư Bài 4: Điều khiển máy trộn Bài 5: Điều khiển động cơ bước. Bài 6: Màn hình cảm biến Bài 7: Kết nối PLC với màn hình cảm biến Trong quá trình biên soạn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ các thầy cô và các bạn học sinh- sinh viên để hoàn thiện cuốn sách này. Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 25 tháng 7 năm 2020 Tham gia biên soạn Đinh Hùng 2 MỤC LỤC GIÁO TRÌNH .................................................................................................................. 1 LỜI GIỚI THIỆU ............................................................................................................ 1 BÀI 1: ĐIỀU KHIỂN CÁC ĐỘNG CƠ KHỞI ĐỘNG .................................................. 4 VÀ DỪNG THEO TRÌNH TỰ. ...................................................................................... 4 1. Yêu cầu công nghệ: ..................................................................................................................... 4 2. Nhiệm vụ: ..................................................................................................................................... 4 3. Lập trình điều khiển: .................................................................................................................... 4 3.4. Chương trình điều khiển: ......................................................................................................... 6 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN VỚI S7- 300: .................................................................................. 7 MÔ PHỎNG VỚI S7-300. ........................................................................................................... 15 BÀI 2: ĐẾM SẢN PHẨM. ............................................................................................ 21 1. Yêu cầu: ...................................................................................................................................... 21 2. Sơ đồ mạch động lực và bảng điều khiển. .............................................................................. 21 4. Sơ đồ kết nối phần cứng. ........................................................................................................... 22 BÀI 3. MÔ HÌNH ĐÈN GIAO THÔNG CHO MỘT NGÃ TƯ ................................... 29 1.Yêu cầu công nghệ: .................................................................................................................... 29 2. Nhieäm vuï: .................................................................................................................................. 30 3. Lập trình điều khiển................................................................................................................... 30 BÀI 4: ĐIỀU KHIỂN MÁY TRỘN .............................................................................. 37 1.Yêu cầu công nghệ: .................................................................................................................... 37 2. Nhiệm vụ: .................................................................................................................................. 38 3. Lập trình điều khiển: ................................................................................................................. 39 BÀI 5: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC. .................................................................... 43 1. Yêu cầu công nghệ: ................................................................................................................... 43 2. Nhiệm vụ:.................................................................................................................................... 44 3. Lập trình điều khiển: ................................................................................................................. 44 BÀI 6: MÀN HÌNH CẢM BIẾN ................................................................................................ 50 1.Giới thiệu màn hình TP177A .................................................................................................... 50 2. Giới thiệu phần mềm lập trình WinCC flexilble ................................................................... 54 BÀI 7: KẾT NỐI PLC VỚI MÀN HÌNH CẢM BIẾN ................................................. 67 1.Lập trình PLC S7-300 (Bài 1) ................................................................................................... 67 2. Lập trình Màn hình cảm biến ( thực hiện như bài 6) ............................................................. 69 3. Trao đối dữ liệu giữa PLC và màn hình cảm biến ................................................................. 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 83 3 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN (Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ–CĐKTCN ngày tháng năm của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu) Tên mô đun: PLC Nâng Cao Mã mô đun: MĐ 24 Thời gian thực hiện môn học: 75 giờ; (Lý thuyết: 15 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 55 giờ; Kiểm tra: 5 giờ) I. Vị trí, tính chất của mô đun: - Vị trí của mô đun: Mô đun này phải học sau mô đun lắp đặt điện, Trang bị điện, Kỹ thuật cảm biến, Điều khiển Điện- khí nén và lập trình PLC cơ bản. Mô đun này nên học cuối cùng trong khóa học. - Tính chất của mô đun: Là mô đun tự chọn và giúp người học nâng cao kỹ năng lập trình và thực hiện trên PLC có cấu hình cao. II. Mục tiêu mô đun: Sau khi học xong mô đun này, học viên có năng lực: - Về kiến thức: + Phân tích được yêu cầu công nghệ hệ thống. + Sử dụng các lệnh phù hợp để lập trình điều khiển hệ thống. + Lắp đặt vận hành hệ thống. - Về kỹ năng: + Lắp đặt điều khiển dùng PLC S7 – 300 (hoặc PLC tương đương: S7-1200, PLC CP1E) điều khiển hệ thống. + Kết nối thiết bị ngoại vi với PLC. + Lắp đặt các cơ cấu chấp hành động cơ. + Lập trình PLC cho hệ thống hoạt động. + Lập trình Win CC cho màn hình cảm biến. + Kết nối màn hình cảm biến với PLC để điều khiển hệ thống + Kiểm tra thử nghiệm hệ thống hoạt động - Về năng lục tự chủ và trách nhiệm: Người học có khả năng làm việc độc lập hoặc làm nhóm, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ lẫn nhau trong học tập và rèn luyện, có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm trong công việc. 4 BÀI 1: ĐIỀU KHIỂN CÁC ĐỘNG CƠ KHỞI ĐỘNG VÀ DỪNG THEO TRÌNH TỰ. Giới thiệu: Bài học này trình Bài cách lập trình điều khiển trên phần mềm PLC S7-300, truyền thông giữa PLC và máy tính. Cách thực hiện lập trình điều khiển các động cơ khởi động và dừng tuần tự vận dụng lệnh Input/Output, timer. Mục tiêu : - Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300 để điều khiển các động cơ khởi động và dừng theo trình tự. - Lập trình cho các loại PLC S7-300 để điều khiển các động cơ khởi động và dừng theo trình tự. - Sửa đổi kết nối phần cứng và chương trình cho phù hợp với các ứng dụng tương tự khác. Nội dung: 1. Yêu cầu công nghệ: Khi nhấn START: Hệ thống động cơ hoạt động từ động cơ cuối dây chuyền đến động cơ đầu dây chuyền lần lượt cách nhau 05 giây. Khi nhấn nút STOP: Hệ thống động cơ dừng từ động cơ đầu dây chuyền đến động cơ cuối dây chuyền lần lượt cách nhau 10 giây. Hệ thống có bảo vệ sự cố ngắn mạch, quá tải. 2. Nhiệm vụ: - Vẽ mạch động lực. - Lập bảng xác lập ngõ vào/ra. - Vẽ sơ đồ nối dây PLC. - Viết chương trình PLC S7-300 theo ngôn ngữ LAD - Kết nối thiết bị ngoại vi, download, vận hành chương trình 3. Lập trình điều khiển: 3.1 Mạch động lực: 5 3.2. Baûng traïng thaùi: Xaùc ñònh ngoõ vaøo/ ra Kyù hieäu Toaùn haïng Moâ taû STOP I0.0 Döøng heä thoáng START I0.1 Khôûi ñoäng heä thoáng K1 Q0.0 Contactor khoáng cheá ñoäng cô 1 K2 Q0.1 Contactor khoáng cheá ñoäng cô 2 K3 Q0.2 Contactor khoáng cheá ñoäng cô 3 F3 K3 F2 K2 K1 L1 L2 L3 N PE ĐC1 F 1 ĐC2 ĐC3 6 3.3.Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi: 3.4. Chương trình điều khiển: I0.0 I0.1 COM IN Q0.0 COM OUT 24VDC STOP K1 P L C Q0.1 START L N K2 RN2 RN1 Q0.2 K3 RN3 7 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN VỚI S7- 300: Đầu tiên, ta khởi động S7-300, để khởi động S7-300. Ta nhấp chuột vo Start > All Programs > Simatic > SIMATIC Manager. Hình 1.1. Khởi động phần mềm Hộp thoại NEW Project xuất hiện. Nhấp Next để chương trình tiếp tục. 8 Hình 1.2. Hộp thoại New Project Sau khi ta nhấp chuột vào Next, ta chọn CPU31 sau đó ta chọn Next để tiếp tục. Hình 1.3. Chọn loại CPU Sau khi chọn CPU ta nhấp chuột vào Next, chọn chế độ làm việc LAD(ngôn ngữ lập trình dạng bậc thang). 9 Hình 1.4. Chọn dạng ngôn ngữ lập trình LAD Nhấn Next sang bước tiếp theo. Cửa sổ mới mở ra như hình 1.5. Trong hộp thoại này ta tiến hành đặt tên cho chương trình tại ô Project name. Hình 1.5. Đặt tên tệp chương trình Nhấn Finish hộp thoại mới xuất hiện. Hình 1.6 10 Hình 1.6. Chọn để vào giao diện để viết chương trình Nhấp đúp vào OB1, màn hình làm việc mở ra. Hình 1.7 Hình 1.7. Giao diện viết chương trình Nhấp chuột vào thanh Network. Hình 1.8. 11 Hình 1.8. Bắt đầu chọn lệnh để viết chương trình Ta bắt đầu chọn các ngõ vào ra như sau: Theo yêu cầu đề bài ta bắt đầu chọn ngõ vào thường đóng I0.3 bằng cách nhấn vào biểu tượng trên thanh công cụ hoặc ta cũng có thể nhấn phím F3 ta có kết quả sau: Hình 1.9 Để đặt tên ta nhấn vào ??.?. Hình 3.10 Hình 1.10 Gõ I0.3 vào đó ta được Hình 1.11 12 Tiếp theo chọn ngõ vào thường mở I0.4 bằng cách nhấn vào biểu tượng trên thanh công cụ hoặc ta cũng có thể nhấn phím F2 ta có kết quả sau: Hình 1.12 Để đặt tên ta nhấn vào ??.? ta được. Hình 1.13 Hình 1.13 Hình 1.14 Gõ I0.4 vào đó ta được Ngõ vào Q0.5 ta làm tương tự như trên Hình 1.15 Các ngõ vào thường đóng, thường mở khác ta cũng thực hiện tương tự như trên. Ngõ ra Q0.5 ta nhấp vào trên thanh công cụ hoặc nhấn F7 rồi tiến hành đặt tên như trên đã nêu. Ta có kết quả sau: 13 Hình 1.16 Bước kế tiếp ta lấy Timer T1 như sau: Vào View > Catalog hoặc nhấn Ctrl + K. Hình 1.17 Hình 1.17 Cửa sổ Program elements xuất hiện. Ta nhấp vào dấu cộng (+) bên cạnh chữ Timer . Hình 1.18 Để lấy Timer nào ta nhấp đúp vào Timer đó là được. Ở đây ta lấy Timer Off- delay. Kết quả như sau: Hình 1.19 14 Tiến hành đặt tên cho Timer theo hình sau. Nhấp vào ??? theo mũi tên hình 1.20 Hình 1.20 Nhập T1 vào đó ta sẽ có kết quảsau: Hình 1.21 Đặt thời gian trễ cho Timer ở chân TV. Hình 1.22 Hình 1.22 Để đặt 3 giây ta nhập là: S5T#3S sau đó nhấn Enter ta được: Hình 1.23 Đối với Timer T2 ta cũng thực hiện tương tự như các bước trên thì sẽ được kết quả sau: 15 Hình 1.24 MÔ PHỎNG VỚI S7-300. Ta bắt đầu mô phỏng bằng cách nhấp chuột vào (Simulation On/Off ) ở cửa sổ SIMATIC Manager để chạy mô phỏng chương trình: Chương trình mô phỏng xuất hiện. Hình sau: Trước hết ta nhấp chuột vào MRES để Reset bộ nhớ ảo trên phần mô phỏng. Để nạp chương trình mới vào bộ nhớ, lúc này hộp thoại MRES(4050:6) xuất hiện hỏi bạn có có muốn xoá chương trình cũ hay không. Ta nhấp chuột vào Yes để xoá chương trình cũ đi và nạp chương trình mới. Nhấn vào biểu tượng để nạp chương trình vào. 16 Bắt đầu mô phỏng, ta chọn màn hình hiển thị khi mô phỏng bằng cách nhấn vào biểu tượng Monitor (on/off) để hiển thị khi mô phỏng. Ta sẽ thấy được các hoạt động của mạch. Khi đó hình hiện lên màu xanh và có tín hiệu báo đang chuẩn bị mô phỏng chương trình. 17 Để hiển thị trạng thái của các ngõ ra ta vào Insert > Input Variable. Các bít còn lại ta thực hiện tương tự như trên hoặc lần lượt nhấn phím F2, F3, F4, F11, F12, Ctrl + F12. Ta cũng được kết quả. Hình sau: Ta chọn nút RUN để chương trình hoạt động Để các bít ngõ ra hiện thị được thì ta phải nhập đúng tên của bit đó. Hình sau: 18 Dựa vào nguyên lý hoạt động và yêu cầu của mạch điện để thực hiện chạy mô phỏng, kiểm tra chương trình. Kết thúc mô phỏng ta nhấp chuột vào STOP (Set CPU to Stop Mode) để dừng chương trình mô phỏng. Download chương trình. - Để Download chương trình trước tiên ta phải thiết lập truyền thông cho hệ thống - Chon Options > PC/PG Interface 19 - Khi đó ta sẽ có một cửa sổ để thiết lập truyền thông giữa máy tính và PLC - - Trên đó ta chọn PC Adapter(MPI) rồi chọn Properties hoặc nhấp đúp vào biểu tượng đó để thiết lập cổng truyền thông và tốc độ truyền thông 20 Sau khi thiết lập truyền thông ta có thể tiến hành Download để chạy chương trình. Để Download: chọn PLC > Download hoặc nhẫn vào biểu tượng Download trên thanh công cụ. BÀI TẬP Bài 1 : Khi nhấn START: Hệ thống 4 động cơ hoạt động từ động cơ cuối dây chuyền đến động cơ đầu dây chuyền lần lượt cách nhau 05 giây. Khi nhấn nút STOP: Hệ thống động cơ dừng từ động cơ đầu dây chuyền đến động cơ cuối dây chuyền lần lượt cách nhau 10 giây. Bài 2 : Khi nhấn START: Hệ thống 4 động cơ hoạt động từ động cơ cuối dây chuyền đến động cơ đầu dây chuyền lần lượt cách nhau 05 giây. Khi nhấn nút STOP: Hệ thống động cơ dừng từ động cơ cuối dây chuyền đến động cơ đầu dây chuyền lần lượt cách nhau 10 giây. Khi có sự cố quá tải của động cơ nào thì đèn của động cơ đó sáng. 21 BÀI 2: ĐẾM SẢN PHẨM. Giới thiệu: Bài học này trình Bài cách lập trình điều khiển trên phần mềm PLC S7-300, kết nối PLC với thiết bị ngoại vi. Thực hiện lập trình điều khiển đếm xe ở bãi đậu xe vận dụng lệnh Set-Reset, timer, so sánh, đếm. Mục tiêu: - Lắp đặt và nối PLC S7-300 để ứng dụng vào việc đếm sản phẩm. - Lập trình trên các loại PLC S7-300 để đếm các sản phẩm . - Sửa đổi kết nối phần cứng và chương trình cho phù hợp với các ứng dụng tương tự khác. Nội dung: 1. Yêu cầu:  Thiết kế mạch điều khiển, đếm xe ra, vào của một bãi xe có 10 chổ đậu xe.  Nếu trong bãi chưa đầy xe thì sẽ có đèn báo, khi có xe đến thì tự động mở cửa cho xe vào, và bộ đếm sẽ tăng số lượng xe trong bãi lên. Khi không còn tín hiệu xe vào thì sau một khoảng thời gian chỉnh định, cửa sẽ tự động đóng lại.  Nếu trong bãi đã đầy xe thì sẽ có đèn báo và không mở cửa cho xe vào.  Khi có tín hiệu xe ra thì tự động mở cửa và bộ đếm sẽ giảm số lượng xe trong bãi xuống. Khi không còn tín hiệu xe ra thì sau một khoảng thời gian chỉnh định, cửa sẽ tự động đóng lại.  Nhấn Stop để dừng hệ thống và kiểm tra. 2. Sơ đồ mạch động lực và bảng điều khiển. Hình 2.1. Sơ đồ mạch động lực và bảng điều khiển CC: Cầu chì bảo vệ các động cơ. CD: Cầu dao cấp nguồn cho động cơ. 22 K1, K2: Các tiếp điểm của Contacto. RN1, RN2: Rơle nhiệt. ĐC1, ĐC2: Động cơ. Stop: Nút nhấn dừng chương trình. Start: Nút nhấn khởi động chương trình, reset bộ đếm. 3. Bảng trạng thái: Tiếp điểm ngõ vào Ký hiệu Địa chỉ Chú thích In Out Stop Start RN HT_K1 HT_K2 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 Cảm biến xe vào Cảm biến xe vào Nút nhấn khởi động Nút nhấn dừng Rơ le nhiệt Công tắc hành trình giới hạn mở cửa Công tắc hành trình giới hạn đóng cửa Tiếp điểm ngõ ra K1 K2 Đ1 Đ2 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 CTT_ động cơ quay thuận(mở cửa) CTT_ động cơ quay ngược(đóng cửa) Đèn đỏ Đèn xanh 4. Sơ đồ kết nối phần cứng. Chức năng các phần tử:  I0.1: Cảm biến nhận tín hiệu xe vào.  I0.2: Cảm biến nhận tín hiệu xe ra. Hình 2.2. Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi 23  I0.3: Nút Stop, dừng chương trình và reset bộ đếm.  I0.4: Nút Start, khởi động chương trình.  I0.5: Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ  I0.6: Công tắc hành trình giới hạn mở cửa  I0.7: Công tắc hành trình giới hạn đóng cửa  Q0.1: Cấp nguồn cho cuộn dây K1 để ĐC mở cửa cho xe đi qua.  Q0.2: Cấp nguồn cho cuộn dây K2 để ĐC đóng cửa.  Q0.3: Cấp nguồn cho đèn đỏ Đ1 báo còn hết chổ đậu xe.  Q0.4: Cấp nguồn cho đèn xanh Đ2 đèn báo còn chổ đậu xe. 5. Chương trình điều khiển dạng LAD. 24 25 Cách dùng lệnh Counter, lệnh so sánh: 26 Để lấy Counter C1 ta vào Program elements > Counter > Bit ta nhấp chuột vào để chọn nó ra màn hình làm việc. Hình 2.3 Hình 2.3 Sau đó ta có kết quả sau: Hình 2.4 Đặt tên cho Counter ta thực hiện tương tự như trên. Để lấy bit so sánh ta vào Program elements > Comparator . Hình 2.5 Hình 2.5 Nhấp chọn ra màn hình làm việc ta có: 27 Hình 2.6 Ta có thể lấy các bít ngõ ra bằng cách nhấp vào biểu tượng trên thanh Toolbar hoặc nhấn Alt + F9 sẽ xuất hiện hộp thoại. Hình sau: Hình 2.7 Sau đó nhập tên (ký hiệu) của bít đó. Trong bài này là CMP >=I (bit so 21 Qsánh). Hình sau: Hình 2.8 Sau đó nhấn Enter cũng cho kết quả. Hình 1.31 Hình 2.9 Đặt giá trị so sánh vào chân IN1 và IN2. Hình sau: 28 Hình 2. 10. 6. Download chương trình từ máy tính đến PLC 7. Kiểm tra, cấp nguồn vận hành BÀI TẬP Bài tập 1: Lập trình PLC điều khiển hai động cơ làm việc theo yêu cầu sau: Động cơ Đ1 làm việc 5 giây rồi ngừng, sau đó đến động cơ Đ2 tự động làm việc 5 giây rồi ngừng 5 giây. Động cơ Đ2 lặp lại 3 lần như vậy, kế đến chu kỳ làm việc của hai động cơ lặp lại 5 lần rồi nghỉ. Muốn làm việc nữa thì khởi động lại. Mạch có bảo vệ các sự cố ngắn mạch, quá tải. Bài tập 2: Lập trình chương trình PLC - S7-300 ,theo yêu cầu sau: Nhấn START băng tải thùng hoạt động đưa thùng rỗng vào vị trí (S2). Sau khi thùng vào đúng vị trí, băng tải thùng dừng, băng tải táo hoạt động đưa táo vào thùng. (S1) đếm số lượng quả táo, táo trong thùng được 10 quả thì băng tải táo dừng, băng tải thùng hoạt động trở lại và chuyển thùng rỗng vào vị trí. Băng tải táo hoạt động trở lại.quá trình lặp lại cho đến khi nhấn nút STOPS thì dừng. Nhấn STOPS hệ thống dừng, động cơ băng tải thùng và động cơ băng tải táo được bảo vệ quá tải Khi xảy ra quá tải, đèn báo sự cố nhấp nháy với tần số 5Hz 29 BÀI 3. MÔ HÌNH ĐÈN GIAO THÔNG CHO MỘT NGÃ TƯ Giới thiệu: Bài học này trình Bài cách lập trình điều khiển trên phần mềm PLC S7-300, kết nối PLC với thiết bị ngoại vi. Thực hiện lập trình điều khiển hệ thống đèn giao thông vận dụng lệnh Set-Reset, timer, so sánh, đếm. Mục tiêu: - Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300 để điều khiển mô hình đèn giao thông ngã tư. - Lập trình cho các loại PLC S7-300 để điều khiển mô hình đèn giao thông ngã tư. - Sửa đổi kết nối phần cứng và chương trình cho phù hợp với các ứng dụng tương tự Nội dung: 1.Yêu cầu công nghệ: Lập trình PLC điều khiển đèn giao thông cho ngã tư, với yêu cầu như sau: - Đèn xanh sáng trong khoảng thời gian 25 giây. - Đèn vàng sáng trong khoảng thời gian 5 giây. - Đèn đỏ sáng trong khoảng thời gian 30 giây. - Mạch có bảo vệ sự cố ngắn mạch, quá tải. * Sô ñoà coâng ngheä: * Ñoà thò thôøi gian: 30 2. Nhieäm vuï: - Veõ maïch ñoäng löïc. - Laäp baûng xaùc laäp ngoõ vaøo/ra. - Veõ sô ñoà noái daây PLC. - Vieát chöông trình PLC S7-200 theo ngoân ngöõ LAD treân phaàn meàm STEP7- Microwin V3.2 hoaëc V4.0. - Keát noái thieát bò ngoaïi vi, download, vaän haønh chöông trình treân S7-200, CPU 224. 3. Lập trình điều khiển. 3.1. Mạch động lực: 3.2. Baûng traïng thaùi: Kí hieäu Ñòa chæ Moâ taû ON I0.0 Khôûi ñoäng heä thoáng OFF I0.1 Döøng heä thoáng X1 Q0.0 Ñeøn baùo xanh höôùng ñoâng V1 Q0.1 Ñeøn baùo vaøng höôùng ñoâng Ñ1 Q0.2 Ñeøn baùo ñoû höôùng ñoâng X2 Q0.3 Ñeøn baùo xanh höôùng baéc V2 Q0.4 Ñeøn baùo vaøng höôùng baéc Ñ2 Q0.5 Ñeøn baùo ñoû höôùng baéc 31 3.3.Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi: Bảng quy định các địa chỉ Vào/Ra I0.0 I0.1 COM IN Q0.0 COM OUT 24VDC ON P L C Q0.1 OF F L N Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 V2 Ñ2 X1 V1 Ñ1 X2 32 3.4.Chương trình điều khiển: 33 34 35 3.5. Download chương trình từ máy tính đến PLC 3.6. Kiểm tra, cấp nguồn vận hành. 36 BÀI TẬP Bài tập 1: Lập trình PLC điều khiển động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha rotor lồng sóc làm việc theo yêu cầu sau: Khi nhấn FWD: Động cơ quay thuận 7 giây, dừng 3 giây, quay ngược 10 giây, dừng 3 giây, quá trình lặp lại 2 lần thì dừng. Khi nhấn REV: Động cơ quay ngược 5 giây, dừng 2 giây, quay thuận 7 giây, dừng 2 giây, quá trình lặp lại 3 lần thì dừng. Khi nhấn nt OFF: Động cơ dừng, khi xảy ra sự cố quá tải động cơ dừng đèn báo sự cố nhấp nháy với tần số 5Hz.. Bài tập 2: Lập trình chương trình trên PLC điều khiển nhiệt độ của lò nhiệt theo yêu cầu sau: Khi nhấn START: Khởi động lò nhiệt, nhiệt độ của lò l 1230C. Thay đổi nhiệt độ của lò nhiệt bằng cc nt UP, DOWN; nhiệt độ của lò thay đổi trong phạm vi từ 1200C đến 1260C Khi nhấn nt STOPS: Tắt lò nhiệt. 37 BÀI 4: ĐIỀU KHIỂN MÁY TRỘN Giới thiệu: Bài học này trình Bài cách lập trình điều khiển trên phần mềm PLC S7-300, kết nối PLC với thiết bị ngoại vi. Thực hiện lập trình điều khiển Máy trộn vận dụng lệnh Set- Reset, timer, tác động xườn xuống. Mục tiêu: - Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300 để điều khiển máy trộn. - Lập trình trên các loại PLC S7-300 để điều khiển máy trộn. - Sửa đổi kết nối phần cứng và chương trình cho phù hợp với các ứng dụng tương tự khác. Nội dung: 1.Yêu cầu công nghệ: Lập trình PLC điều khiển bồn trộn hóa chất từ hai loại hóa chất khác nhau, theo yêu cầu: - Khi nhấn START thì bơm 1 và bơm 2 hoạt động để đưa hai loại hóa chất bồn chứa. - Khi hóa chất trong bồn đầy thì bơm 1 và bơm 2 tự động dừng, đồng thời động cơ trộn hoạt động để trộn hóa chất. - Sau 10 giây, động cơ trộn tự động dừng, đồng thời van điện mở và bơm 3 tự động hoạt động đưa sản phẩm ra ngoài. - Khi hóa chất trong bồn cạn, bơm 3 tự động dừng và van điện tự động đóng lại, đồng thời bơm 1 và bơm 2 tự động hoạt động trở lại bắt đầu chu kỳ mới, quá trình lặp lại 5 lần thì dừng luôn. - Khi nhấn STOP thì hệ thống dừng hoạt động. * Sơ đồ công nghệ: 38 * Moâ taû: Hệ thống trộn hóa chất được thực hiện theo nguyên tắc sau: - Khởi động hệ thống bằng nút Start S1, dừng hệ thống bằng nút Stop S2 - Hai chất lỏng cùng được bơm vào bình trộn nhờ hai bơm A và B. Máy bơm chỉ hoạt động sau khi đã mở van được 2s. - Hai cảm biến S3 và S4 dùng để báo trạng thái chất lỏng chảy vào bình. Nếu sau khi khởi động 5s mà một trong hai cảm biến này không phát hiện có chất lỏng chảy vào bình thì lập tức dừng chương trình và báo đèn sự cố máy bơm ra bên ngoài. Một cảm biến S5 báo bình chứa đã đầy và dừng cả hai may bơm, sau khi máy bơm dừng 2s thì khóa van bơm. - Một cảm biến S6 báo đủ chất lỏng trong bình trộn bắt đầu cho phép động cơ trộn hoạt động và dừng trộn sau 10s khi chất lỏng trong bình đã đầy. - Sau khi chất lỏng trong bình trộn đã đều (động cơ trộn ngừng hoạt động). Chất lỏng trong bình được xả ra ngoài nhờ van xả. Khi chất lỏng đã xả hết cảm biến S7 tác động và khóa van xả lại. - Quá trình tự động lặp lại theo chu trình đã mô tả ở trên. Nếu chu trình đang thực hiện mà nhấn nút dừng thì hệ thống sẽ thực hiện hết chu trình mới dừng lại. 2. Nhiệm vụ: - Vẽ mạch động lực. - Lập bảng xác lập ngõ vào/ra. - Vẽ sơ đồ nối dây PLC. - Viết chương trình - Kết nối thiết bị ngoại vi, download, vận hành chương trình 39 Quá trình hoạt động có thể được mô tả theo giản đồ thời gian sau 3. Lập trình điều khiển: 3.1. Mạch động lực. 3.2. Baûng traïng thaùi: 40 3.3 .Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi: 3.4. Chương trình điều khiển: 41 42 3.5. Download chương trình từ máy tính đến PLC 3.6. Kiểm tra, cấp nguồn vận hành. BÀI TẬP Bài tập 1: Máy trộn hóa chất như trên (Yêu cầu: nhấn Start, hệ thống hoạt động 2 chu kỳ thì dừng) Bài tập 2: Điều khiển dây chuyền đóng gói sản phẩm. Lập trình PLC điều khiển kiểm soát dây chuyền đóng hộp, với yêu cầu sau: - Khi nhấn START dây chuyền hộp vận hành. Khi cảm biến hộp phát hiện thì dây chuyền hộp dừng lại, dây chuyền sản phẩm bắt đầu hoạt động. Khi cảm biến sản phẩm phát hiện thì bộ đếm tăng lên 1. Khi đếm đủ 10 sản phẩm thì dây chuyền sản phẩm dừng và dây chuyền hộp lại bắt đầu chuyển động. - Khi nhấn STOPS hệ thống dừng. 43 BÀI 5: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC. Giới thiệu: Bài học này trình Bài cách lập trình điều khiển trên phần mềm PLC S7-300, kết nối PLC với thiết bị ngoại vi. Thực hiện lập trình điều khiển Động cơ bước bằng PLC S7- 300 Mục tiêu: - Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300 để điều động cơ bước. - Lập trình trên PLC S7-300 để điều động cơ bước - Sửa đổi kết nối phần cứng và chương trình cho phù hợp với các ứng dụng tương tự khác. Nội dung: 1. Yêu cầu công nghệ: - Nhấn START cho phép hoạt động - Nhấn FOR: động cơ quay thuận liên tục, - Nhấn REV: động cơ quay ngược liên tục, - Nhấn STOP: dừng động cơ Phương pháp điều khiển Phương pháp điều khiển một pha CuỘN 1 CuỘN 2 CUÔN 3 CUÔN 4 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 44 Phương pháp điều khiển hai pha CuỘN 1 CuỘN 2 CUÔN 3 CUÔN 4 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 Nguyên tăc điều khiển động cơ bước đơn cực: Động cơ bước đơn cực, ( có thể là động cơ vĩnh cửu hoặc động cơ hỗn hợp ) có 5,6 hoặc 8 dây ra thường được quấn như sơ đồ dưới. Khi dùng, các đầu nối trung tâm thường được nối vào cực dương nguồn cấp, và hai đầu còn lại của mỗi mấu lần lượt nối đất để đảo chiều từ trường tạo bởi cuộn đó 2. Nhiệm vụ: - Vẽ mạch động lực. - Lập bảng xác lập ngõ vào/ra. - Vẽ sơ đồ nối dây PLC. - Viết chương trình - Kết nối thiết bị ngoại vi, download, vận hành chương trình 3. Lập trình điều khiển: 3.1. Baûng traïng thaùi: 45 3.2. Sơ đồ kết PLC với thiết bị ngoại vi: Bộ ứng dụng điều khiển động cơ bước chia làm 2 module: - Module điều khiển động cơ bước - Module hiển thị tần số xung Module điều khiển động cơ bước Thông số kỹ thuật - Điện áp làm việc: 24VDC 46 - Dòng định mức: 1.2A - Có đĩa quay chia độ để thể hiện các bước dịch chuyển Các đầu vào /ra trên module - Power: Nguồn cấp 24VDC - PUL: Đầu vào nhận xung từ PLC - DIR: Đầu vào điều khiển chiều quay của motor - /EN: Đầu vào dừng kích hoạt bộ điều khiển động cơ - GND: Mass chung Module hiển thị tần số xung Thông số kỹ thuật - Điện áp làm việc: 220VAC - Các tham số hiển thị: Tần số xung điều khiển - Xung ra: 4.5 ~ 24V - Bộ hiển thị: Đồng hồ MP5W Các đầu vào /ra trên module - L, N: Nguồn cung cấp 220VAC - Pulse input: Xung đầu vào - Hold/Reset: Đấu nối bộ thực hành theo sơ đồ. 47 Q0.1 Q0.0 Q0.2 48 3.3.Chương trình điều khiển: 49 BÀI TẬP Bài tập 1: Lập trình chương trình trên PLC S7-300 điều khiển động cơ bước theo yêu cầu sau: _ Khi nhấn FWD: Động cơ quay theo chiều kim đồng hồ. _ Khi nhấn REV: Động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ _ Khi nhấn STOPS: Động cơ dừng. Bài tập 2: Lập trình chương trình trên PLC S7-300 điều khiển động cơ bước theo yêu cầu sau: _ Khi nhấn FWD: Động cơ quay theo chiều kim đồng hồ, sau 50 xung thì dừng. _ Khi nhấn REV: Động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ, sau 70 xung thì dừng _ Khi nhấn STOPS: Động cơ dừng. 50 BÀI 6: MÀN HÌNH CẢM BIẾN Giới thiệu: Bài học này giới thiệu về màn hình cảm biến dùng trong hệ thống giám sát điều khiển lập trình PLC và cách lập trình màn hình cảm biến trên màn hình Win CC Mục tiêu: - Biết được các thông số, đặt tính kỹ thuật của màn hình cảm biến. - Thiết kế giao diện cho màn hình cảm biến phù hợp với yêu cầu điều khiển. - Mô phỏng chương trình PLC trên Win CC. Nội dung: 1.Giới thiệu màn hình TP177A Hình 6. 1. Màn hình cảm biến TP177A 1.1 Thông số kỹ thuật cơ bản - Số màn hình: 250 - Độ phân giải : 320x240 pixels - Màu sắc : 4 cấp độ màu xanh - Giao tiếp với PLC : S7-200, S7-300/400 - Công cụ lập trình : WinCC flexible - Cổng giao tiếp : RS 422, RS 485 - Nguồn điện : 24 VDC 51 1.2 Đặc tính kỹ thuật 1.3 Cấu tạo của màn hình TP177A - Mặt trước và mặt cạnh bên của màn hình Hình 6.2: Mặt trước và cạnh bên của màn hình 1. Không phải khe cắm thẻ nhớ 2. Màn hình hiển thị/cảm ứng 3. Khung bọc bên ngoài. 4. Hốc gắn thiết bị kẹp - Mặt sau của màn hình 52 Hình 6.3: Mặt sau của màn hình 1. Không phải khe cắm thẻ nhớ 2. Nhãn thông số 3. DIP switch 4. Tên giao tiếp - Cổng giao tiếp Hình 6.4: Cổng giao tiếp 1. Thiết bị gắn vào bệ máy để kết nối đẳng thế 2. Khe cấp nguồn 1.3. Giao tiếp RS 422/485(IF 1B 1.4 Kết nối các thiết bị TP177A có thể kết nối với các thiết bị khác. 53 - Các thiết bị của hãng của siemen 54 - Các thiết bị của các hãng khác: (1): Ứng dụng kết nối điểm-điểm thông qua giao tiếp RS- 422/RS- 485 1.5 Thiết lập phần cứng cho màn hinh TP177 - Kết nối với CPU 313C-2DP thông qua giao tiếp RS-485. - Đặt phần cứng cho màn hình như bảng dưới. 2. Giới thiệu phần mềm lập trình WinCC flexilble - Đây là phần mềm cho phép ta thiết kế giao diện cho hầu hết các màn hình điều khiển của Siemens hiện nay. - Trong phần mềm có tích hợp sẵn các công cụ để thiết kế và các hàm chức năng được viết sẵn cho phép ta lập trình theo những bài toán khác nhau. Yêu cầu cấu hình máy cài đặt WinCC flexible - Hệ điều hành: Window XP SP1/SP2, Window 2000. - Chíp: ≥1Gb. - Độ phân giải: 1024x768 hoặc cao hơn. - Acrobat: 5.0 trở lên. - Độ trống ổ cài đặt: ≥ 1,5Gb. 2.1 . Khởi tạo một Project trên WinCC flexible. Mở phần mềm WinCC flexible: Start  Simatic WinCC flexible 2008 55 2.2 Màn hình chính trên WinCC flexible Hình 6.5: Màn hình cảm biến trên giao diện WinCC. - 1: Vùng quản lý Project, trong vùng này chứa toàn bộ các màn hình, cài đăt, kết nối của Project. - 2: Màn hình hiển thị, đây là vùng cho phép ta thiết kế và lập trinh cho các màn hình hiển thị - 3: Thuộc tính của đối tượng, khi ta chọn bất kỳ đối tượng nào trên màn hình đều thì thuộc tính của chúng đều hiện thị ở khu vực này. - 4: Thư viện các công cụ của WinCC flexible 2.3 Các khối chính trong vùng quản lý Project a. Vùng quản lý các màn hình hiển thị 56 Hình 6.6: Vùng quản lý các màn hình hiển thị Thay đổi thiết bị hiển thị (loại màn hình): Nhấn phải chuột vào Device_1 (Hình 3.2 ) + Để chèn thêm màn hình vào Project tiến hành click đúp vào “Add Screen”. + Hiển thị màn hình: để hiển thị màn hình nào tiến hành Click đúp vào màn hình đó. + Thay đổi tên màn hình: nhấn phải chuột vào màn hình cần đổi tên chọn Rename để thay đổi tên. b. Vùng quản lý biến và truyền thong 57 Hình 6.7: Quản lý biến và truyền thông + Tag: Cho phép khai báo các biến WinCC flexible hay biến kết nối với thiết bị điều khiển). Địa chỉ động + Connections: Khai báo các kết nối giữa màn hình và thiết bị điều khiển: Đặt tên cho liên kết. điều khiển Định tốc độ truyền thông. Định địa chỉ các thiết bị. + Cycle: Khai báo và định dạng các vòng quét của chương trình ương trình đã tự động định dạng chuẩn tên và thời gian cho các vòng quét cơ bản, ta có thể thay đổi các thời gian đó hoặc tạo thêm các vòng quét mới. đúp vào một dòng mới. Điền tên của vòng quét Định đơn vị vòng quét. Định số lượng thời gian. c. Vùng quản lý cảnh báo: Cho phép khai báo và quản lý các cảnh báo trong chương trình. 58 Hình 6. 7. Quản lý cảnh báo + Analog Alarm: Khai báo các cảnh báo dạng tương tự. Đặt dòng cảnh báo khi xảy ra. (System). điểm xuất hiện cảnh báo: tại sườn lên của tín hiệu (On rising edge), hoặc sườn xuống của tín hiệu (On falling edge). + Discrete Alarm: khai báo các cảnh báo dạng số. Đặt dòng cảnh báo khi xảy ra. + Setting : cài đặt các thống số cho cảnh báo Đặt số vị trí hàng đợi cho phép của các cảnh báo. Đặt thời gian xuất hiện của các cảnh báo lỗi hệ thống. Đặt các biểu tượng tương ứng với các cảnh báo, lỗi Đặt tên cho từng nhóm cảnh báo hay lỗi Tạo một Project mới 59 + File  New  cửa sổ cho phép chọn loại màn hình sử dụng Hình 6.8: Cửa sổ Device type + Click Ok để tạo mới một Project. Khi đó ta sẽ có một Project mới để tiến hành thiết kế. + Hoặc ta có thể sử dụng cách tạo mới một Project mà hệ thống cho phép ta khai báo chi tiết các yêu cầu của hệ thống:  New Project with Project WinZard 60 đầu thiết lập một Project mới Hình 6.9: Cửa sổ mở hoặc tạo 1 project Nhấn Next để lựa chọn thiết bị hiển thị, thiết bị điều khiển và dạng cáp kết nối 61 Hình 6.10: Cửa sổ chọn thiết bị T r o n g đ ó : 1 : L ự a Hình 6.11: Cửa sổ chọn thuộc tính thiết bị 62 Chọn thiết bị hiển thị, Click vào vùng lựa chọn sẽ xuất hiện hình 6.11 2: Lựa chọn cáp kết nối 3: Lựa chọn thiết bị điều khiển Nhấn Next cho phép ta thiết kế những hiển thị cố định trên mỗi màn hình: Logo công ty, cảnh báo, giờ. Trên đó có các lựa chọn để thay đổi vị trí các hiển thị cố định Hình 6.12: Nút chọn điều khiển định dạng các màn hình dưới dạng các Menu hình cây, số các cành và nhánh của Menu này do ta tự lựa chọn. Sau khi lựa chọn xong Menu này trên mỗi màn hình sẽ tự tạo cho ta những nút điều khiển để liên kết giữa các màn hình với nhau. thuộc tính của Project: màn hình bảo vệ (yêu cầu Password để truy cập), màn hình thiết lập cho hệ thống 63 H Hình 6.13: Chèn màn hình hiển thị ư viện có sẵn trong chương trình Hình 6.14: Chọn thư viện 64 Đặt tên Project và tên người thiết kế N h Hình 6.15: Đặt tên Project ấn Finish để kết thúc việc khai báo cho một Project mới. 3.4 Một số hàm chức năng cơ bản trong WinCC flexible - Sau khi chèn thêm một đối tượng vào màn hình, ngoài những thuộc tính của đối tượng đó WinCC flexible còn cho ta những sự kiện (Event) để viết lên đối tượng đó. - Các sự kiện đó được chia ra làm nhiều nhóm tuỳ thuộc vào đối tượng ta sử dụng. - Trong mỗi sự kiện có nhiều hàm cho phép ta lựa chọn các hàm đó để tác động khi có sự kiện xảy ra. Các hàm cơ bản và hay sử dụng: Các hàm tính toán (Calculator) - DecreaseValue: Tăng giá trị của biến + Tag (In/Out): lựa chọn biến để giảm giá trị + Value: giá trị sẽ giảm đi sau mỗi lần xuất hiện sự kiện, giá trị này có thể là một hằng số hoặc một biến khác. - IncreaseValue: Giảm giá trị biến + Tag (In/Out): lựa chọn biến để giảm giá trị + Value: giá trị sẽ giảm đi sau mỗi lần xuất hiện sự kiện, giá trị này có 65 thể là một hằng số hoặc một biến khác. - LinearScaling: hàm tuyến tính. Hàm này sẽ tính giá trị của Y = (a*X)+b, với các giá trị a và b do người lập trình tự chọn (có thể là hằng số hoặc biến). Khi đó giá trị Y sẽ được tính theo hàm ứng với mỗi giá trị của X đưa vào tại thời điểm xuất hiện sự kiện. + Nhập biến lưu giá trị của Y. + Nhập biến lưu giá trị của X + Nhập biến hoặc hằng số a, b. - InverseLinearScaling: hàm ngược của Linear Scaling, khi đó giá trị của X sẽ được tính theo giá trị của Y theo công thức: X= (Y-b)/a. Các tham số của hàm cũng nhập tương tự như đối với hàm Linear Scaling. - SetValue: Đặt giá trị cho biến mỗi khi xuất hiện sự kiện + Tag(Out): lưu giá trị đặt vào khi xuất hiện sự kiện. + Value: giá trị sẽ được đặt vào Tag khi xuất hiện sự kiện, giá trị này có thể là hằng số hoặc biến. Các hàm làm việc với Bit (Edit Bit) - InvertBit: Đảo giá trị Bit chứa trong biến khai báo khi xuất hiện sự kiện. - SetBit: Set biến khai báo lên 1 khi xuất hiện sự kiện. - ResetBit: Reset biến khai báo về 0 khi xuất hiện sự kiện. Hàm điều khiển màn hình (Screen) - ActivateScreen: Gọi màn hình có tên được khai báo khi xuất hiện sự kiện. + Screen name: Nhập tên màn hình cần hiển thị. + Object number: Để mặc định - ActivateScreenByNumber: Gọi màn hình có số thứ tự được khai báo khi xuất hiện sự kiện. + Screen number: Nhập tên màn hình cần hiển thị. + Object number: Để mặc định - ActivatePreviousScreen: Gọi lại màn hình hiển thị trước đó. Một số hàm chức năng khác - StopRuntime: Dừng các hoạt động Runtime khi có sự kiện xảy ra. Hàm này thường sử dụng khi muốn thoát khỏi chế độ chạy Runtime. VD: tạo một nút ấn với tác dụng thoát khỏi chế độ chạy Runtime của màn hình - Update Tag: hàm có tác dụng đọc giá trị của biến một cách tức thời từ bộ điều khiển. 66 BÀI TẬP Bài tập 1: Lập trình chương trình trên PLC S7-300 , Màn hình cảm ứng điều khiển dãy động cơ trong dây chuyền sản xuất liên tục theo yêu cầu sau: Khi nhấn START: băng tải M4 hoạt động 7 giây thì băng tải M3 hoạt động, động cơ băng tải M3 hoạt động 7 giây thì băng tải M2 hoạt động, băng tải M2 hoạt động 7 giây thì băng tải M1 hoạt động. Khi nhấn nút STOPS: băng tải M1 dừng được 10 giây thì băng tải M2 dừng, động cơ băng tải M2 dừng được 5 giây thì băng tải M3 dừng, băng tải M3 dừng được 10 giây thì băng tải M4 dừng. Khi xảy ra sự cố quá tải hệ thống dừng, đèn báo sự cố nhấp nháy với tần số 2Hz. Bài tập 2: Lập trình chương trình trên PLC S7-300 Màn hình cảm ứng điều khiển đèn giao thông tại một ngã tư theo yêu cầu sau: - Đèn xanh sáng 08 giây. - Đèn vàng sáng 02 giây. - Đèn đỏ sáng 10 giây. - Đèn xanh đi bộ sáng 06 giây. - Đèn đỏ đi bộ sáng 14 giây. 67 BÀI 7: KẾT NỐI PLC VỚI MÀN HÌNH CẢM BIẾN Giới thiệu: Bài học này hướng dẫn cách lập trình Win CC mô phỏng hoạt động của chương trình khiển lập trình PLC,nạp chương trình từ máy tính cho màn hình cảm biến, kết nối PLC với màn hình cảm biến. Mục tiêu: - Kết nối PLC với màn hình cảm biến. - Lập trình trao đối dữ liệu giữa PLC và màn hình cảm biến. - Sửa đổi giao diện và chương trình cho phù hợp với yêu cầu ứng dụng. Nội dung: 1.Lập trình PLC S7-300 (Bài 1) 1.1. Yêu cầu công nghệ: Khi nhấn START: Hệ thống động cơ hoạt động từ động cơ cuối dây chuyền đến động cơ đầu dây chuyền lần lượt cách nhau 05 giây. Khi nhấn nút STOP: Hệ thống động cơ dừng từ động cơ đầu dây chuyền đến động cơ cuối dây chuyền lần lượt cách nhau 10 giây. Hệ thống có bảo vệ sự cố ngắn mạch, quá tải. 1..2. Nhiệm vụ: - Vẽ mạch động lực. - Lập bảng xác lập ngõ vào/ra. - Vẽ sơ đồ nối dây PLC. - Viết chương trình PLC S7-300 theo ngôn ngữ LAD - Kết nối thiết bị ngoại vi, download, vận hành chương trình 1.3. Lập trình điều khiển: 1.3.1 Mạch động lực: 1.3.2. Bảng trạng thái: Xác định ngõ vào/ ra Ký hiệu Toán hạng Mô tả F3 K 3 F2 K 2 K 1 L1 L2 L3 N P E ĐC1 F 1 ĐC2 ĐC 3 68 STOP I0.0 Dừng hệ thống START I0.1 Khởi động hệ thống K1 Q0.0 Contactor khống chế động cơ 1 K2 Q0.1 Contactor khống chế động cơ 2 K3 Q0.2 Contactor khống chế động cơ 3 1.3.3.Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi: Chương trình Điều khiển các động cơ khởi động và dừng theo trình tự: I0.0 I0.1 COM IN Q0.0 COM OUT 24VDC STOP K1 P L C Q0.1 START L N K2 RN2 RN1 Q0.2 K3 RN3 69 2. Lập trình Màn hình cảm biến ( thực hiện như bài 6) - Kết nối màn hình TP 177 với PLC S7 300 - Tạo mới một Project trên WinCC Flexible + Chọn thiết bị hiển thị là TP 177 + Chọn thiết bị điều khiển PLC S7 300 70 + Chọn các danh mục được phép hiển thi trên màn hình - Khai báo biến. Biến khai báo sẽ được định dạng là biến liên kết với thiết bị điều khiển hay biến nội tại của màn hình công nghiệp. Các bước bao gồm: + Truy cập vùng khai báo biến + Khai báo biến: tên biến, dạng biến (biến liên kết hay biến nội tại), kiểu biến. + Nếu biến là dạng biến liên kết (là một biến trong bộ nhớ của thiết bịđiều khiển) thì khi đó ta phải khai báo rõ địa chỉ của biến đó trên thiết bị điều khiển. Khi đó mọi sự thay đổi biến đó trên màn hình hoặc trên thiết bị điều khiển đều dẫn đến sự thay đổi giá trị của vùng nhớ đó. + Tiến hành khai báo các biến: địa chỉ trên PLC là VW0. Biến này có tác dụng thay lưu giữ giá trị của mức nhiên liệu trong bình trộn. ăng giảm mức nhiên liệu trong bình. Cả hai biến đều được định dạng kiểu Bool và có địa chỉ trên PLC lần lượt là M0.0 và M0.1. - Tiến hành thiết kế giao diện cho màn hình + Mở màn hình để thiết kế 71 Hình 7.1.Giao diện màn hình thiết kế đối tượng đang được lựa chọn. Toàn bộ thuộc tính của đối tượng đều được hiển thị tại đây: màu sắc, vị trí, kich thước, phông chữ, các sự kiện của đối tượng.. + Tạo các nút ấn điều khiển: nút ấn tăng liệu, nút ấn giảm liệu, nút thoát khỏi chế độ chạy Runtime của màn hình: ư viện các biểu tượng đơn giản của WinCC Flexible 72 Hình 7.2.Hiển thị thiết kế định dạng các thuộc tính của nút ấn: Thay đổi chữ hiển thị trên nút. Lần lượt thay đổi tên nút thành: Increase, Decrease, và Shut Down. Khi đó ta có Hình 7.3.Điều chỉnh thông số Thêm biểu tượng của bình trộn vào màn hình ư viện của WinCC  Graphic  Symbol Factory 16 colors  Tanks Chọn dạng bình trộn mong muốn. ượng được lựa chọn đưa vào vùng thiết kế giao diện. ượng cơ bản của thư viện  IO Field. 73 Đưa biểu tượng này vào màn hình Điều chỉnh các thông số cho vùng vào ra dữ liệu o Định dạng đây là vùng dữ liệu vào ra o Biến hiển thị là TankLevel (giá tri của TankLevel sẽ hiển thị trên vùng dữ liệu này). o Giá trị hiển thị là nguyên và giá trị lớn nhất có thể hiển thị là 999. o Định dạng cách hiển thị phông chữ cho vùng dữ liệu này. đổi xong ta sẽ có màn hình giao diện theo mong muốn: - Tạo chức năng cho các nút điêu khiển + Chọn nút đ y ra với nút ấn sẽ gọi hàm chức năng: Hình 7. 4.Chọn kiểu tác động + Lựa chọn các hàm sẽ được gọi khi có sự kiện xảy ra + Đối với các nút ấn Increase và Decrease ta lần lượt chọn các hàm Hình 7. 5. Lựa chọn hàm chức năng 74 Hình 7. 6. Hàm chức năng IncreaseValue và DecreaseValue, biến được tác động là TankLevel. Sau mỗi lần có sự kiện nhấn nút tương ứng xảy ra giá trị của biến TankLevel sẽ tăng/giảm đi hai đơn vị. + Đối với nút ấn Shutdown ta lựa chọn hàm StopRunTime để dừng chế độ chạy RunTime. - Tiến hành Download xuống màn hình. - Kết nối mành hình với thiết bị điều khiển (PLC S7 200). - Lập trình với thiết bị điều khiển + Viết chương trình hoạt động với S7: Khi các nút điều khiển trên màn hình công nghiệp (Increase và Decrease) tác động sẽ thay đổi giá trị của biến Đồng thời trên PLC sẽ có hai đầu vào ứng làm nhiệm vụ tăng giảm giá trị của biến TankLevel. + Chương trình điều khiển Tiến hành cho cả PLC và màn hình hoạt động. Khi đó ta có thể điều kiển mức nhiên liệu trong bình từ màn hình điều khiển hoặc từ PLC. 3. Trao đối dữ liệu giữa PLC và màn hình cảm biến Hình 7. 7. Hàm chức năng 75 - Cả PLC và màn hình công nghiệp TP 177A nói riêng và tất cả các màn hình công nghiệp nói chung đều sử dụng công truyền thông dạng chuẩn RS 485. Vì vậy việc kết nối giữa màn hình và PLC rất đơn giản chỉ cần sử dụng cáp nối song song. - Đối với TP 177 để liên kết với PC ta cần sử dụng cáp MPI hoặc DP (dạng chuẩn của Profibus). - Thông thường đều sử dụng cáp MPI. - Các bước tiến hành để liên kết với PC + Thiết lập kết nối trên máy tính  Simatic Step 7 Setting PC/PG Interface Hình 7.8. Cửa sổ chương trình để kết nối  Properties 76 Hình 7.9. Chọn cáp kết nối độ, địa chỉ, số thiết bị tối đa có thể điều khiển. Hình 7.10. Thiết lập thông số 77 với PC. Tuỳ thuộc vào loại cáp MPI sử dụng cổng USB hay Com mà ta chọn cổng kết nối thích hợp. Hình 7.11. Chọn chuẩn kết nối + Thiết lập cho TP 177  Tranfer Tranfer Setting 78 Hình 7.12. Cài đặt truyền thông đó ta sẽ có màn hình cho phép định dạng truyền thông cho TP177 Hình 7.13. Chọn kiểu truyền thông + Thiết lập trên màn hình động sẽ ở chế độ chờ với các chế độ khác nhau: 79 Hình 7.14. Màn hình chờ kết nối Nhấn Tranfer để kết nối với PC hoặc PLC. Ta chọn Tranfer khi muốn Dowload chương trình từ máy tính xuống màn hình ương trình điều khiển đã được nạp vào. để thiết lập các thông số cho màn hình. Hình 7.15. Control panel  Chọn MPI/DP để thiết lập các thông số 80  Hình 7.16. Truyền tải dữ liệu  (1) là địa chỉ của Bus truyền thông  (2) tốc độ truyền thông  o Có thể chọn: Tranfer rồi sau đó thiết lập cho MPI/DP Hình 7.17: Thiết lập cáp MPI  (1): khu vực truyền thông qua cổng nối tiếp  (2): khu vực truyền thông với cáp MPI 81  (3): Advanced: cho phép ta thiết lập cho cáp MPI/DP  o Thiết lập bảo mật cho chương trình: ta có thể nhập Password vào  khu vực này để bảo mật cho hệ thống  Hình 7.18. Thiết lập bảo mật OP: khu vực cho phép ta thử nghiệm độ nhạy cảm ứng của màn hình bằng cách di con trỏ để các vị trí khác nhau của màn hình. + Toàn bộ các cửa sổ mới hiện ra đều có thể đóng và đồng ý với thiết lập trên đó bằng cách nhấn các phím và - Download xuống mà hình + Nhân nút Tranfer trên màn hình công nghiệp + Tiến hành truy nhập vào cửa sổ Tranfer rồi nhấn Tranfer BÀI TẬP Bài tập 1: Lập trình chương trình trên PLC S7-300 ,Màn hình cảm ứng theo yêu cầu sau: Nhấn START băng tải thùng hoạt động đưa thùng rỗng vào vị trí (S2). Sau khi thùng vào đúng vị trí, băng tải thùng dừng, băng tải táo hoạt động đưa táo vào thùng. (S1) đếm số lượng quả táo, táo trong thùng được 10 quả thì băng tải táo dừng, băng tải 82 thùng hoạt động trở lại và chuyển thùng rỗng vào vị trí. Băng tải táo hoạt động trở lại.quá trình lặp lại cho đến khi nhấn nút STOPS thì dừng. Nhấn STOPS hệ thống dừng, động cơ băng tải thùng và động cơ băng tải táo được bảo vệ quá tải Khi xảy ra quá tải, đèn báo sự cố nhấp nháy với tần số 5Hz Bài tập 2: Lập trình chương trình trên PLC S7-300 , Màn hình cảm ứng điều khiển thang máy theo yêu cầu sau: - Nhấn START thang máy có điện, chuẩn bị làm việc, báo đèn xanh - Nhấn GT1, GT2, GT3, GT4 để gọi thang đến tầng - Nhấn ĐT1, ĐT2, ĐT3, ĐT4 để chọn tầng đến - Thang đi lên và thang đi xuống đèn vàng nhấp nháy - Nhấn STOP thang dừng khẩng cấp, báo đèn đỏ 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trung tâm Việt Đức – Tài liệu thực hành PLC-S7 300 – Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM. [2] Trần Thế San (biên dịch) - Hướng dẫn thiết kế mạch và lập trình PLC– NXB Đà Nẵng– 2005. [3] Các tạp chí, tài liệu kỹ thuật có liên quan.