Hướng dẫn lập trình PLC từ cơ bản đến nâng cao.pptx

LẬP TRÌNH PLC CƠ BẢN
BÀI GIẢNG
Giảng viên: Dương Xuân Khoa
Khoa: Điện

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ PLC
2

I. Tổng quan về hệ thống điều khiển trong công nghiệp
II. Khái niệm PLC
1. Cấu trúc PLC
2. Vai trò của PLC
3. Ưu điểm của PLC
4. Các họ PLC thông dụng
3
CHƯƠNG 1

4
I. Tổng quan về hệ thống điều khiển trong công nghiệp

1. Khối thiết bị đầu vào
 Các nút bấm, công tắc
 Các công tắc hành trình, cảm biến đo lường
2. Khối cơ cấu chấp hành
 Động cơ
 Các loại van
 Thiết bị gia nhiệt
 Thiết bị hiển thị

II. Khái niệm PLC
 PLC ( Programmable Logic Controller) : là thiết bị điều khiển
lập trình được, được thiết kế chuyên dùng cho công nghiệp để
điều khiển các tiến trình xử lý từ đơn giản đến phức tạp

1. Cấu trúc PLC
Là thiết bị điều khiển có cấu trúc máy tính

 Khối đầu vào
 Đầu vào là đầu đưa tín hiệu vào PLC ( Tín hiệu từ nút bấm,
cảm biến…).
 Số lượng đầu vào phụ thuộc loại PLC
 Phân loại đầu vào : Đầu vào Logic, Đầu vào Analog.
 Cấu trúc đầu vào như hình vẽ :

 Đặc điểm đầu vào:
- Đầu vào được đánh số:
PLC hãng Omron: 0.00,0.01,….
PLC hãng Siemens: I0.0, I1.1, AIW0…
- Đầu vào được chuẩn hóa ( tín hiệu dạng 24VDC,220VAC,….)

 Khối đầu ra
 Là đầu đưa tín hiệu ra của PLC.
 Số lượng đầu vào phụ thuộc loại PLC
 Phân loại đầu ra : Đầu ra ghép rơ le, đầu ra ghép transistor, đầu
ra Analog.
 Cấu trúc đầu ra như hình vẽ
Đầu ra rơle Đầu ra ghép transistor

 Đặc điểm đầu ra:
- Đầu ra được đánh số:
PLC hãng Omron: 10.00,11.01,….
PLC hãng Siemens: Q0.0, Q1.1, AQW0…
- Đầu ra được chuẩn hóa, tương thích với các thiết bị điện khác.

2. Vai trò của PLC
 Khả năng điều khiển logic:
- Thay chức năng rơle.
- Thay chức năng bộ đếm.
- Bộ so sánh
- Bộ định thời Timer.
- Điều khiển tự động và bán tự động
- Thay chức năng của các phần tử logic khí nén
 Điều khiển liên tục quá trình
- Thực hiện các phép tính số học và logic.
- Điều khiển lien tục quá trình: nhiệt độ, áp suất, lưu lượng.v.v.
- Điều khiển các cơ cấu chấp hành: động cơ, van..v.v

 Điều khiển tổng thể quá trình.
- Điều khiển quá trình, phát hiện lỗi, báo động.
- Ghép nối mạng công nghiệp : DCS, SCADA.

 Thời gian lắp đặt công trình ngắn
 Dễ thay đổi mà không gây tổn thất.
 Cần ít thời gian huấn luyện.
 Ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng.
 Độ tin cậy cao.
 Chuẩn hóa được thiết bị.
 Thích ứng được môi trường khắc nghiệt.
 Thích ứng với sản xuất linh hoạt.
3. Ưu điểm của PLC

PLC có rất nhiều chủng loại và do rất nhiều nhà sản xuất
cung cấp. Một số hãng điển hình là: SIEMENS ( Đức),
ALLEN-BRADLEY ( Mỹ), OMRON, MITSUBISHI,
PANASONIC( Nhật Bản)….
4. Các họ PLC thông dụng

a. Dòng SIMATIC của hãng Siemens
PLC họ SIMATIC được sử dụng phổ biến hiện nay là thế hệ S7.
-Loại nhỏ S7-200, với các CPU 212,214,224…

Loại vừa S7-300, với các CPU 312,315…
Loại lớn S7-400, với các CPU 412,415…
Phần mềm lập trình cho họ này là : Microwin, STEP7

b. Họ SYSMAC của OMRON
- Loại nhỏ CPM1, CPM1A, CPM2A…
- Loại vừa CQM1, CQM1H…
- Loại lớn có C200H, C1000H,…..
Dòng CPM1

CHƯƠNG 2
CẢM BIẾN VÀ MỘT SỐ THIẾT BỊ CHẤP HÀNH
2
5

1. Nút bấm, chuyển mạch
• Ứng dụng: con người vận hành, điều khiển máy
móc thông qua hệ thống các nút bấm, chuyển
mạch.

3. Cảm biến
3.1. Phân loại cảm biến
3.2. Các loại cảm biến thông dụng

3.1. Phân loại cảm biến
• Các bộ cảm biến được phân loại theo đặc trưng
sau đây:
• Theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng kích thích.
• Phân loại theo dạng kích thích
• Phân loại theo phạm vi sử dụng
• Phân loại theo thông số mô hình mạch thay thế

3.2 Các loại cảm biến
• 3.2.1. Cảm biến có tiếp xúc
• 3.2.2. Cảm biến không tiếp xúc

3.2.1.Cảm biến có tiếp xúc
Ưu điểm:
• Đơn giản , rẻ tiền, dễ thay thế và thi công
• Độ tin cậy cao
Nhược:
• Phát hiện vật, đo lường phải cần tiếp xúc

Công tắc hành trình
- Ứng dụng: để nhận biết vị trí của cơ cấu, vị trí này là cố định
a. Công tắc hành trình

Công tắc hành trình
- Ứng dụng: để nhận
biết vị trí của cơ cấu,
vị trí này là cố định
b. Công tắc từ

Nguyên lý hoạt động của công tắc từ
a. Công tắc từ

3.2.2. Cảm biến không tiếp xúc
• Phát hiện vật không cần tiếp xúc
• Tốc độ đáp ứng nhanh
• Đầu cảm biến nhỏ có thể lắp đặt nhiều nơi
• Có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt

• Đặc điểm:
• Phát hiện vật không cần tiếp xúc
• Đầu cảm biến nhỏ có thể lắp đặt nhiều nơi
• Tốc độ đáp ứng nhanh
• Làm việc trong môi trường khắc nghiệt
• Làm việc theo nguyên lý cảm ứng từ, do đó dễ bị ảnh
hưởng của nguồn nhiễu hay ảnh hưởng của nguồn ký
sinh
Cảm biến tiệm cận điện cảm

• Cảm biến sử dụng điện áp một chiều khoảng 10-
30VDC, đầu ra cảm biến chịu dòng điện nhỏ (tối
đa khoảng 200mA), đo đó thường đấu nối ra
thiết bị trung gian (rơle trung gian, bộ điều khiển
cảm biến . . . . )

b. Cảm biến tiệm cận điện dung
• Cảm biến tiệm dung gồm 4 bộ phận chính:. Đối
tượng phát hiện là chất lỏng, vật liệu phi kim,
thuỷ tinh, nhựa. Tốc độ chuyển mạch tương đối
nhanh, có thể phát hiện đối tượng có kích thước
nhỏ, phạm vi cảm nhận lớn.

2.2.3 Cảm biến quang
• Nguyên lý hoạt động: Khi chiếu vào nguồn sáng
thích hợp vào cảm biến, tính chất dẫn điện của
cảm biến thay đổi, làm mạch tín hiệu cảm ứng thay
đổi theo. Như vậy thông tin ánh sáng được chuyển
thành thông tin của tín hiệu điện.

Cảm biến quang thu phát độc lập (Thought Beam)
• Đặc điểm:
• Độ tin cậy cao
• Khoảng cách phát hiện xa
• Không bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc vật
Đầu
phát
Đầu thu
Khoảng
cách phát
hiện

Cảm biến quang phát phản xạ(Retro Replective)
• Đặc điểm:
• Dễ lắp đặt.
• Bị ảnh hưởng bởi màu sắc, bề mặt vật, nền . . .
Khoảng cách
phát hiện
Đầu phát và thu
Gương

Cảm biến quang tán xạ( Diffuse Replective)
• Đặc điểm:
• Dễ lắp đặt.
• Bị ảnh hưởng bởi màu sắc, bề mặt vật, nền . . .
Vật
Khoảng cách phát hiện
vật

Các ứng dụng cảm biến trong công nghiệp
• Sự đa dạng về chủng loại trong các sản phẩm cảm
biến đáp ứng được nhiều ứng dụng chuyên sâu
trong lỉnh vực tự động hoá công nghiệp. Một
vài ứng dụng điển hình...
• Phát hiện màn trong
• Phát hiện dấu/vết trên nền
• Phát hiện dây băng
• Phát hiện băng niêm phong trên nắp lọ/hộp
• Phát hiện nhãn bằng plastic bóng trên giấy
• Phát hiện nắp nhôn trên chai nước
• Phát hiện chai PET

• Phát hiện mẫu bánh trên băng chuyền
• Phân biệt chiều cao của nắp
• Phát hiện mức sữa/nước trái cây bên trong hộp
• Cảm biến phát hiện màu
• Đo đường kính của ống
• Kiểm tra hiện tượng thủng nắp thiếc, nắp nhôm
• Phát hiện nắp lọ bị lỏng
• Kiểm mẫu, phát hiện chiều quay của viên pin
• Phát hiện lon kim loại

CHƯƠNG 3
NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CHO PLC
5
0

5
1
I. Các bước lập trình cho PLC
1.Tìm hiểu rõ các yêu
cầu công nghệ
2.Liệt kê cổng vào ra,
lựa chọn PLC
3.Phân cổng vào ra
4. Dựng lưu đồ
chương trình
5. Dịch lưu đồ ra giản
đồ thang
6.Lập trình giản đồ
thang vào PLC

5
2
7.Mô phỏng chương
trình, kiểm tra phần
mềm
Chương trình đúng ?
8.Nối PLC với thiết bị
thực
9.Kiểm tra kết nối
Sửa
chương
trình
Chương trình đúng ?
10. Chạy hệ thống
Đúng
Sai
Sai
Đúng

5
3
11.Lưu cất chương
trình, bàn giao
Kết thúc

5
4
 Lưu ý trong một số bước lập trình:
Bước 2: Liệt kê đầy đủ các cổng vào ra, các cổng dự trữ, cần thiết khi phát
triển hệ thống.v.v và chọn PLC có số đầu vào ra lớn hơn hoặc bằng theo yêu
cầu.
Bước 3 : Phân cổng vào ra cho PLC về nguyên tắc nên tuân thủ các nguyên
tắc để thuận tiện cho việc lập trình, theo dõi kiểm tra phát hiện lỗi như sau :
 Phân cổng vào ra theo chức năng yêu cầu: ví dụ đầu vào đếm tốc độ
cao, đầu vào Analog, đầu vào logic, phải đúng với các đầu vào chức năng của
PLC
 Phân cổng vào ra có dụng ý: theo tên gọi, hoặc theo trình tự tác động để
tận dụng được các khả năng tín hiệu hoá của PLC. dễ theo dõi phát hiện lỗi và
dễ lập trình.

5
5
II. Cấu trúc bộ nhớ cho PLC
Chức năng:
- Lưu trữ tạm thời các bảng trạng thái I/O.
- Lưu trữ chương trình, dữ liệu, …
- Làm bộ đệm trạng thái các chức năng PLC.
Phân loại:
- RAM
- EEPROM
- Bộ nhớ ngoài

5
6
PHÂN CHIA BỘ NHỚ
Gồm 4 vùng:
 Vùng chương trình: lưu trữ lệnh chương trình
 Vùng tham số: lưu trữ các tham số như từ khóa, địa chỉ, …
 Vùng dữ liệu: lưu trữ dữ liệu của chương trình như kết quả
tính, bộ đệm truyền thông, …
 Vùng đối tượng: lưu dữ liệu cho các đối tượng lập trình
như counter, timer, thanh ghi, bộ đệm ngõ vào/ra tương tự.

5
7
VÙNG NHỚ DỮ LIỆU PLC S7-200
 Là miền nhớ động, cóthểtruy cập theo bit, byte, word, Dword.
 Chia làm 5 miền nhỏ:
- Miền I (Input image register)
- Miền Q (Output image register)
- Miền V (Variable Memory)
- Miền M (internal Memory bits)
- Miền SM (Special memory bits)

5
8
Miền I: là thanh ghi đệm, lưu các giá trị ngõ vào khi PLC hoạt
động.
Miền Q: thanh ghi đệm, chứa các kết quả chương trình để
điều khiển ngõ ra.
Miền V: lưu các kết quả trung gian khi thực hiện chương
trình.

5
9
Miền M: được sử dụng như các relay điều khiển để lưu trạng
thái trung gian của 1 hoạt động hoặc các thông tin điều khiển
khác.
Miền SM: chứa các bit để lựa chọn và điều khiển các chức
năng đặc biệt của CPU.

6
0

6
1
PHƯƠNG THỨC TRUY CÂP BỘ NHỚ
 Theo Bit: tên miền + địa chỉbyte + ‘.’+ chỉsốbit
M0.0, I2.5, Q1.0, …
 Theo Byte: tên miền + B + địa chỉbyte
VB5, IB2, QB0, …(VB5=V5.0 V5.1 …V5.7)
 Theo Word: tên miền + W + địa chỉbyte cao của word
VW0, QW1, IW2, …(VW0=VB0 VB1)
 Theo Double word: tên miền + D + địa chỉ word cao của double
word VD0, QD2, ID1, …
(VD0 = VW0 VW2 = VB0 VB1 VB2 VB3)

6
2
III. Các lệnh cơ bản cho PLC
PLC có 3 ngôn ngữ lập trình
 Ngôn ngữ liệt kê dòng lệnh (STL)
 Ngôn ngữ giản đồ thang (LAD)
 Ngôn ngữ khối chức năng ( FBD)

6
3
Ngôn ngữ liệt kê dòng lệnh (STL)
 Sử dụng các lệnh gợi nhớ.
 Phù hợp cho người có kinh nghiệm lập trình.
 Điều khiển nhiều chức năng hơn LAD và FBD.
 Có thể từ STL chuyển sang LAD và FBD.

6
4
Ngôn ngữ giản đồ thang (LAD)
 Chương trình tương tự như sơ đồ nối dây mạch điện.
 Mô phỏng chuyển động của dòng điện từ nguồn qua các
điều kiện ngõ vào tác động đến ngõ ra.
 Phù hợp với người mới bắt đầu.

6
5
Ngôn ngữ giản đồ thang (LAD)
 Sử dụng các lệnh như các khối logic.
 Chương trình là sự kết nối các hộp.

6
6
1. Lệnh LD (LoaD) :
Lệnh LD dùng để đặt một công tắc logic thường mở vào chương
trình.
Chương trình STL: lênh LD luôn xuất hiện ở vị trí đầu
tiên của một nhánh chương trình hoặc mở đầu một khối
logic.
Cú pháp: LD bit
Toán hạng
Địa chỉ Loại dữ liệu Vùng biến nhớ
bit bool I,Q,V,M
Ví dụ: LD I0.1

6
7
Chương trình dạng LAD: lệnh LD thể hiện công tắc
logic thường mở đầu tiên nối trực tiếp với bus bên trái
của một nhánh chương trình hay công tắc thường mở
đầu tiên của logic.

6
8
2. Lệnh LDN (LoadD Not) :
Lệnh LDN dùng để đặt một công tắc logic thường đóng vào
chương trình.
Cú pháp:
Siemens: LDN bit
Omron: LD NOT bit
Toán hạng
bit bool I,Q,V,M
Ví dụ: LDN I0.1

6
9
Chương trình dạng LAD:

70
3. Lệnh gán ’ = ‘ (OUTPUT) :
Cú pháp: = bit
Toán hạng
bit bool I,Q,V,M…
Ví dụ: = Q0.0

71

72
4. Lệnh SET / RESET :
-Lệnh SET dùng để đặt trạng thái của bit về mức logic 1 vĩnh viễn.
- Lệnh RESET dùng để đặt trạng thái của bit về mức logic 0 vĩnh
viễn.
Cú pháp: S S_bit n : Ghi giá trị logic 1 vào n bít
kể từ bít S_bit
R R_bit n : Ghi giá trị logic 0 vào n bít
kể từ bít R_bit
Toán hạng
bit bool I,Q,V,M…

73
LAD STL

74
IV. Các lệnh logic cho PLC
1. Lệnh AND
Cú pháp: A bit
Toán hạng
bit bool I,Q,V,M,T,C…
LAD STL

75
2. Lệnh AND NOT
Cú pháp: AN bit
Toán hạng
LAD STL

76
3. Lệnh OR
Cú pháp: O bit
Toán hạng
LAD STL

77
4. Lệnh OR NOT
Cú pháp: ON bit
Toán hạng
LAD STL

78
5. Lệnh NOT
Lệnh đảo giá trị logic
Cú pháp: NOT
LAD STL

79
III. Các lệnh logic cho PLC
6. Lệnh OLD ( OR LOAD)
Nối song song 2 tổ hợp khối
LAD STL

80
7. Lệnh ALD ( AND LOAD)
Nối nối tiếp 2 tổ hợp khối
LAD STL

81
9. Lệnh phát hiện sườn lên EU ( Edge Up)/ Sườn xuống
ED ( Edge Down)
EU: Lệnh này phát hiện sự chuyển trạng thái của tín hiệu từ mức
0 lên mức 1.
ED: Lệnh này phát hiện sự chuyển trạng thái của tín hiệu từ mức
1 xuống mức 0

82

83
IV. Các bit đặc biệt hay dùng
- SM0.0 :
- SM0.1:
- SM0.2:
- SM0.3:
- SM0.4:
- SM0.5:
- SM0.6:
- SM0.7:

84
V. Bộ định thì- Timer
1. Định nghĩa:
Là bộ đếm xung có chu kỳ xác định và khi được kích hoạt
nó sẽ thực hiện đủ số xung tương ứng với thời gian cần đã đặt.
Thời gian trễ = n x độ phân giải
n: số xung
độ phân giải: 1ms, 10ms, 100ms
PLC S7-200 CPU 214 CPU 222 CPU 224
Timer 256 ( T0-T255) 256 ( T0-T255) 256 ( T0-T255)
ON/OFF delay 1ms T32,T96 T32,T96 T32,T96
10ms T33-T36
T97-T100
T33-T36
T97-T100
T33-T36
T97-T100
100ms T37-T63
T101-255
T37-T63
T101-255
T37-T63
T101-255

85
2. Lệnh TON ( On Delay):

86
2. Lệnh TOF ( Off Delay):

87
Bộ đếm dùng để đếm sự kiện xảy ra.
Có 2 loại bộ đếm: + Đếm tăng ( Counter-Up)
+ Đếm giảm ( Counter-Down)
+ Đếm thuận nghịch
V. Bộ đếm - Counter

88
1. Bộ đếm tăng – CTU
Đếm số sườn lên của tín hiệu đầu vào, kết quả đếm này
được so sánh với giá trị đặt. Khi giá trị tức thời này
lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt thì bit Cxx có giá trị
logic 1
Cú pháp: CTU Cxx PV
CU: đầu vào xung đếm
R : đầu vào Reset
PV :giá trị đặt
Cxx: C0-C255

89
1. Bộ đếm tăng – CTU
Đếm số sườn lên của tín hiệu đầu vào, kết quả đếm
này được so sánh với giá trị đặt. Khi giá trị tức thời
này lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt thì bit Cxx có giá trị
logic 1
Cú pháp: CTU Cxx PV
CU: đầu vào xung đếm
PV :giá trị đặt VW; T; C; IW; QW; MW; SMW;
AC; AIW; Constant
Cxx: C0-C255

90
2. Bộ đếm lùi – CTD
Đếm số sườn lên của tín hiệu đầu vào. Bộ counter sẽ
đếm lùi bắt đầu từ giá trị đặt. Khi giá trị tức thời này
bằng 0 bit Cxx có giá trị logic 1
Cú pháp: CTD Cxx PV
CD: đầu vào xung đếm
LD : đầu vào đặt giá trị ban đầu
AC; AIW; Constant
Cxx: C0-C255

92
3. Bộ đếm tiến/ lùi – CTUD
Cú pháp: CTUD Cxxx PV
CU: đầu vào đếm tiến
CD: đầu vào đếm lùi
AC; AIW; Constant
Cxx: C0-C255

Lệnh so sánh Byte, Word, Double word, số thực
Chúng ta có thể sử dụng các cách so sánh như: =, >=, <=, <>, <, >, cho các
Byte, Word, Double word. Đầu ra bằng 1 khi so sánh đúng

Khối chuyển dữ liệu: MOV
Thực hiện chuyển dữ liệu từ đầu vào IN tới đầu ra OUT khi có tín hiệu ở đầu
vào EN, nếu việc chuyển dữ liệu thành công sẽ có tín hiệu ở đầu ENO.
MOV_B: chuyển Byte dữ liệu

MOV_W: chuyển Word dữ liệu

MOV_DW: chuyển Double Word dữ liệu

MOV_R: chuyển số thực

Các hàm toán học: ADD, SUB, MUL, DIV
Các hàm sử lý toán học số nguyên 16 bit: ADD_I, SUB_I, MUL_I, DIV_I

Các hàm toán học: ADD, SUB, MUL, DIV
Các hàm sử lý toán học số nguyên 32 bit: ADD_DI, SUB_DI, MUL_DI, DIV_DI

10
1
VI. Các lỗi hay gặp trong lập trình
1. Không được lập trình Hai hoặc nhiều " Thang " khác
nhau hay " nhánh hoàn thiện" trong cùng một Network

10
2
2. Nếu một lệnh OUT, hoặc một lệnh FUN luôn cần điều
kiện thực hiện là ON, thì lệnh này không được nối trực
tiếp với đường trục nguồn Power bus bên trái mà
Thay vào đó phải nối qua một tiếp điểm cờ thường ON
- ( ALWAYS ON SM0.0)...

10
3
3. Một nhánh không được xuất phát từ một nhánh song
song khác.

10
4
4. Nếu một địa chỉ bít dùng lặp lại trên hai lệnh OUT PUT
khác nhau thì lệnh OUT PUT đi trước sẽ không có tác
dụng

BÀI KIỂM TRA VIẾT – 45’

Hướng dẫn lập trình PLC từ cơ bản đến nâng cao.pptx

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Hướng dẫn lập trình PLC từ cơ bản đến nâng cao.pptx

Similar to Hướng dẫn lập trình PLC từ cơ bản đến nâng cao.pptx (20)

Hướng dẫn lập trình PLC từ cơ bản đến nâng cao.pptx