BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LOGIC – PLC Giảng viên hướng dẫn : LÊ THỊ THÚY NGA Sinh viên thực hiện : NHÓM 8 Lớp :TỰ ĐỘNG HÓA 1-K61 HÀ NỘI, NGÀY …THÁNG …NĂM… I.GIỚI THIỆU CHUNG MỤC LỤC 1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC S7-1200 1 A.KHÁI NIỆM PLC 2 B.CÁC MODUN TRONG HỆ PLC 3 2 CÁC TẬP LỆNH 4 A LỆNH OUT 5 B LỆNH SET 6 C LỆNH RESET .7 D BỘ TIMER 8 2.RƠ LE TRUNG GIAN .9 A.KHÁI NIỆM 10 B CẤU TẠO 11 C NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG 12 D.CÔNG DỤNG VÀ ỨNG DỤNG 12 3.CÔNG TẮC HÀNH TRÌNH 13 A.KHÁI NIỆM 14 B.CẤU TẠO .15 4.NÚT NHẤN .15 A.KHÁI NIỆM 16 B.CẤU TẠO .17 C.NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG 18 D.CÔNG DỤNG 19 II PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG III.KHAI BÁO ĐỊA CHỈ VÀO RA TRÊN PLC IV.SƠ ĐỒ NỐI DÂY CÁC THIẾT BỊ VÀO RA TRÊN PLC V.LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VI.CHƯƠNG TRÌNH ĐIỂU KHIỂN PLC GIỚI THIỆU PLC S7-1200 1 Giới thiệu chung về PLC S7-1200 a Khái niệm chung PLC s7-1200 Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7- 200 So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội: - S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm soát nhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh làm cho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200 - S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO) -Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương trình điều khiển: +Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào PLC +Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình -S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền thong mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc RS232 -Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal 11 của Siemens -Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này đã bao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI 2 Giới thiệu các tập lệnh a lệnh OUT Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 L khi đầu vào của lệnh này bằng 1 và ngược lại A Toán hạng n : Q, M, L, D D Chỉ sử dụng một lệnh out cho 1 địa chỉ b Lệnh SET L Giá trị của các bit có địa chỉ là n sẽ A bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 1 D Khi đầu vào của lệnh bằng 0 thì bit này vẫn giữ nguyên trạng thái c Lệnh Reset Toán hạng n: Q, M, L, D Giá trị của các bit có địa chỉ là n sẽ L bằng 0 khi đầu vào của lệnh này bằng 1 A Khi đầu vào của lệnh bằng 0 thì các bit D này vẫn giữ nguyên trạng thái Toán hạng n: Q, M, L, D d Bộ Timer Sử dụng lệnh Timer để tạo một chương trình trễ định thời Số lượng của Timer phụ thuộc vào người sử dụng và số lượng vùng nhớ của CPU Mỗi timer sử dụng 16 byte IEC_Timer dữ liệu kiểu cấu trúc DB Step 7 tự động tạo khối DB khi lấy khối Timer Kích thước và tầm của kiểu dữ liệu Time là 32 bit, lưu trữ như là dữ liệu Dint : T#-14d_20h_31m_23s_648ms đến T#24d_20h_31m_23s_647ms hay là - 2.147.483.648 ms đến 2.147.483.647 ms 1.Timer tạo xung - TP Timer TP tạo một chuỗi xung với độ rộng L xung đặt trước Thay đổi PT, IN không ảnh A hưởng khi Timer đang chạy Khi đầu vào IN được tác động vào timer sẽ tạo ra một xung có độ rộng bằng thời gian đặt D PT 2.Timer trễ sườn lên có nhớ - Timer TONR Thay đổi PT không ảnh hưởng khi Timer L đang vận hành, chỉ ảnh hưởng khi timer đếm lại A Khi ngõ vào IN chuyển sang “FALSE” khi vận hành thì timer sẽ dừng nhưng không đặt D lại bộ định thì Khi chân IN “TRUE” trở lại thì Timer bắt đầu tính thời gian từ giá trị thời gian đã tích lũy e Sử dụng bộ Counter Lệnh Counter được dùng để đếm các sự kiện ở ngoài hay các sự kiện quá trình ở trong PLC Mỗi Counter sử dụng cấu trúc lưu trữ của khối dữ liệu DB để làm dữ liệu của Counter Step 7 tự động tạo khối DB khi lấy lệnh Tầm giá trị đếm phụ thuộc vào kiểu dữ liệu mà bạn chọn lựa Nếu giá trị đếm là một số Interger không dấu, có thể đếm xuống tới 0 hoặc đếm lên tới tầm giới hạn Nếu giá trị đếm là một số interder có dấu, có thể đếm tới giá trị âm giới hạn hoặc đếm lên tới một số dương giới hạn 1)Counter đếm lên - CTU Giá trị bộ đếm CV được tăng lên 1 khi tín hiệu L ngõ vào CU chuyên từ 0 lên 1 Ngõ ra Q được A tác động lên 1 khi CV>=PV Nếu trạng thái R = Reset được tác động thì bộ đếm CV = 0 D 2)Counter đếm xuống – CTD L Giá trị bộ đếm được giảm 1 khi tín hiệu ngõ vào CD chuyển từ 0 lên 1 Ngõ ra Q được tác động A lên 1 khi CV =PV Nếu trạng thái R = Reset được tác động thì bộ - So sánh đếm CV = 0 Giá trị bộ đếm CV được giảm 1 khi tín hiệu ngõ vào CD chuyển từ 0 lên 1 Ngõ ra QD được tác động lên 1 khi CV = IN2, IN1 IN2 hoặc IN1 IN2 L So sánh 2 kiểu dữ liệu giống nhau, nếu lệnh so A sánh thỏa thì ngõ ra sẽ là mức 1 = TRUE (tác D động mức cao) và ngược lại Kiểu dữ liệu so sánh là : SInt, Int, Dint, USInt, UDInt, Real, LReal, String, Char, Time, DTL, Constant 3 Rơ le trung gian a khái niệm -Rơ le trung gian là thiết bị điện tử có kích thước rất nhỏ, có chức năng chuyển mạch tín hiệu điều khiển và khuếch đại Chúng được dùng rất nhiều trong các bảng mạch điện.Trong sơ đồ điều khiển, rơ le trung gian luôn được đặt ở vị trí tiếp điểm giữa các thiết bị điều khiển có công suất nhỏ với thiết bị công suất lớn Rơ le trung gian có nhiều loại Hiện nay, chúng được phân loại như sau: -Theo công suất điện gồm: Role trung gian 5V, 12V, 24VDC -Theo cấu tạo chân cắm: Role trung gian 5 chân, 8 chân và 14 chân b Cấu tạo của Rơ le trung gian -Rơ le trung gian có thiết kế gồm: lõi thép động, lõi thép tĩnh và cuộn dây Cuộn dây bên trong có thể là cuộn cường độ, cuộn điện áp hoặc cả 2 Lõi thép động được bọc bởi lò xo cùng định vị bằng một vít điều chỉnh Cơ chế tiếp điểm bao gồm tiếp điểm thuận và tiếp điểm nghịch Ngoài ra còn phải kể đến các bộ phận khác như vỏ bảo vệ và các chân ra tiếp điểm c Nguyên lý hoạt động: Rơ le trung gian có nguyên lý hoạt động tương tự Contactor nhưng vẫn có sự khác biệt Khi cấp điện áp bằng giá trị điện áp định mức vào hai đầu cuộn dây của Rơ le trung gian, lực điện từ hút mạch từ kín lại, hệ thống tiếp điểm sẽ chuyển đổi trạng thái và duy trì ở trạng thái này Tiếp điểm thường đóng sẽ hở ra, tiếp điểm thường hở sẽ đóng lại Khi ngưng cấp nguồn, mạch từ hở, hệ thống tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu Cứ như vậy, nguyên lý hoạt động này được lặp lại d Công dụng của rơ le trung gian trong mạch điều khiển: *Rơ le trung gian được sử dụng trong mạch điện điều khiển với 2 chức năng chính như sau: -Cách ly mạch điều khiển với mạch động lực, cách ly các mạch điện sử dụng và cấp điện áp khác nhau Ví dụ trong mạch điều khiển, cuộn hút của Rơ le sử dụng điện áp là 220VAC còn tiếp điểm khi đưa vào thiết bị( biến tần, PLC,…) chỉ sử dụng điện áp nội bộ 24VDC -Nhân các tín hiệu cần sử dụng ở 2 vị trí trở lên Ví dụ đối với Rơ le K5 (đây là Rơ le báo trạng thái biến tần lỗi), tín hiệu lỗi này đã được nhân lên và sử dụng cho 2 vị trí: tiếp điểm thường đóng trong mạch khởi động động cơ (Cuộn hút K1) và tiếp điểm thường mở để đóng/cắt tín hiệu đèn báo lỗi -Rơ le trung gian cũng được dùng trong mạch điều khiển PLC Đầu ra PLC nối với cuộn hút của Rơ le trung gian, còn các đối tượng cần điều khiển chỉ tương tác với tiếp điểm Rơ le Cách đấu nối này giúp bảo vệ đầu ra của PLC do được cách ly với mạch lực và các cấp điện áp khác - Ứng dụng của Rơ le trung gian: -Được tích hợp trong các bảng mạch điều khiển điện tử dân dụng cũng như trong công nghiệp, với ưu điểm thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt, dễ thay thế – Rơ le trung gian thường được sử dụng nhằm truyền tín hiệu khi rơ le chính không đảm bảo khả năng đóng, ngắt do có số tiếp điểm khá nhiều (4 – 6 tiếp điểm) Ngoài ra, relay trung gian còn dùng để chia tín hiệu đến nhiều bộ phận khác từ một relay chính trong sơ đồ mạch điện điều khiển -Thường thì người ta chỉ sử dụng relay trung gian cho việc truyền tín hiệu hay dòng điện có giá trị từ vài Ampe trở xuống Đối với dòng lớn hơn (vài chục Ampe trở nên) có tích hợp buồng dập hồ quang thì chúng ra phải sử dụng 3.CÔNG TẮC HÀNH TRÌNH a Khái Niệm Công tắc hành trình hay còn gọi công tắc giới hạn hành trình là dạng công tắc dùng để giới hạn hành trình của các bộ phận chuyển động nào đó trong một cơ cấu hay một hệ thống Nó có cấu tạo như công tắc điện bình thường, vẫn có chức năng đóng và mở nhưng có thêm cần tác động để cho các bộ phận chuyển động tác động vào làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm bên trong nó Công tắc hành trình sẽ không duy trì trạng thái, khi không còn tác động nữa chúng sẽ trở về vị trí ban đầu So với các loại công tắc bình thường khác thì khi được tác động chúng sẽ vẫn duy trì trạng thái cho tới bị được tác động thêm một lần nữa Công tắc hành trình có thể dùng để đóng cắt mạch dùng ở lưới điện hạ áp Nó có tác dụng giống như nút ấn động tác ấn bằng tay được thay thế bằng động tác va chạm của các bộ phận cơ khí, làm cho quá trình chuyển động cơ khí thành tín hiệu điện b Một công tắc hành trình sẽ được cấu tạo từ các bộ phận như sau:  Bộ phận nhận truyền động: đây là một bộ phận khá quan trọng của một công tắc hành trình, thứ làm nên sự khác biệt giữa chúng và các loại công tắc khác Chúng được gắn trên đầu của công tắc có nhiệm vụ nhận tác động từ các bộ phận chuyển động để tác động kích hoạt công tắc  Thân công tắc: phần thân của công tắc sẽ bao gồm các linh kiện bên trong với lớp vỏ bằng nhựa giúp chúng va dâp, bảo vệ các mạch điện bên trong khỏi các tác nhân tác động vật lý  Chân kết nối: đây được xem là phần tín hiệu ngõ ra cho công tắc vì nó có nhiệm vụ truyền tín hiệu đến các thiết bị khác khi bị tác động bởi bộ phận truyền động Nguyên lý hoạt động của công tắc hành trình là gì ? *Về nguyên lý hoạt động của công tắc hành trình thì cũng khá đơn giản : - thông thường một công tắc sẽ có các bộ phận hoạt động như sau: cần tác động, chân COM, chân thường đóng (NC) và chân thường hở (NO) Ở trạng thái bình thường không có sự tác động đến bộ phận truyền động của công tắc thì tiếp điểm giữa chân COM và chân NC sẽ được đấu với nhau Nhưng khi có sự tác động vào bộ phận truyền động sẽ làm cho chân COM chân NC tách ra sau đó và chân COM sẽ tác động vào chân NO Tiếp theo đó sẽ kích hoạt trạng thái hoạt động và điều khiển tín hiệu ngõ ra của công tắc Nút nhấn là gì? a.Khái Niệm - Nút nhấn là một loại khí cụ dùng để đóng/ngắt các thiết bị điện, máy móc hoặc một số loại quá trình trong điều khiển -Nút ấn thường được đặt trên bảng điều khiển, tủ điện, công tắc nút nhấn, Khi thao tác với nút ấn, quý khách cần dứt khoát để mở hoặc đóng mạch điện -Hầu hết, các nút ấn được làm từ nhựa hoặc kim loại Hình dạng và kích thước của nút ấn sẽ được tùy chỉnh để phù hợp với ngón tay và bàn tay của người vận hành -Nút ấn được thiết kế và sản xuất theo tiêu chuẩn cao, có kiểu dáng đẹp, kết cấu chất lượng, chắc chắn, dễ dàng lắp đặt và thay thế Nút ấn Idec dùng để thay đổi trạng thái hoạt động của hệ thống b Cấu tạo nút nhấn -Cấu tạo của nút ấn gồm: hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường hở (NO) – thường đóng (NC) và vỏ bảo vệ  Đối với nút nhấn nhả: Các tiếp điểm sẽ chuyển trạng thái khi có lực tác động vào nút ấn Ngược lại, tiếp điểm sẽ trở lại trạng thái ban đầu khi không còn lực tác động vào nút ấn  Đối với nút nhấn giữ: Các tiếp điểm sẽ chuyển trạng thái khi có lực tác động vào nút nhấn Khi không còn lực tác động vào nút ấn, trạng thái tiếp điểm vẫn duy trì, tác động lực vào nút nhấn thêm một lần nữa để tiếp điểm trở lại trạng thái ban đầu c Nguyên lý hoạt động -Nguyên lý hoạt động của nút ấn là một quy trình gồm các bước nối tiếp nhau, cụ thể như sau:  Khi người dùng nhấn nút, tiếp điểm động sẽ chạm vào tiếp điểm tĩnh và làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm  Trong một số trường hợp nhất định, người sử dụng sẽ cần giữ nút hoặc nhấn liên tục vào nút ấn để kích hoạt cho thiết bị hoạt động  Một số loại nút nhấn khác sẽ có chốt giữ nút bật cho đến khi người sử dụng nhấn thêm lần nữa Nút nhấn Idec không có đèn d Công dụng + Với nguyên lý hoạt động đã được đề cập, chắc hẳn quý khách cũng đã hiểu đôi chút về công dụng của thiết bị này rồi đúng không? Công dụng chính của nút ấn đó là duy trì và đảo trạng thái sau mỗi lần bị tác động + Nút nhấn nhả cho phép đóng/ngắt các thiết bị mà không cần phải qua hệ thống mạch tự giữ Nhờ đó, giúp tiết kiệm dây dẫn trong bảng mạch điều khiển và không chiếm quá nhiều diện tích trong tủ điện vì 2 nhiệm vụ đóng/ngắt đều được thể hiện trên cùng 1 nút ấn - Ứng dụng của nút ấn + Công tắc nút ấn sử dụng nhiều trong các hệ thống tủ điều khiển từ dân dụng đến công nghiệp Chúng có thể bật, tắt máy hoặc làm cho thiết bị thực hiện các hoạt động cụ thể Trong một số trường hợp, các nút nhấn có thể kết nối thông qua liên kết cơ học, điều khiển một nút ấn khác hoạt động + Mỗi màu sắc trên nút nhấn sẽ được quy định để biểu thị một mục đích nhất định Ví dụ như nút nhấn màu xanh thường được sử dụng để bật thiết bị hay nút ấn màu đỏ để tắt thiết bị Điều này tránh gây nên một số nhầm lẫn với nút nhấn dừng khẩn cấp, bởi loại nút này cũng có màu đỏ, tuy nhiên lại có sự khác biệt về kích thước Bạn có thể dựa vào đặc điểm này để phân biệt nút nhấn màu đỏ thông thường với nút dừng khẩn cấp