Bài giảng PLC - Nguyễn Minh Tuấn

2/2009
1
BÀI GIẢNG PLC
2/2009
2
1.NỘI DUNG
Mục tiêu của môn học:
Môn học giới thiệu bộ điều khiển lập trình PLC. 
Các hiểu biết, các kỹ năng cần đạt được sau khi học môn học
Kiến thức: phân biệt được các loại PLC, cấu trúc phần cứng, cách đấu dây, 
có khả năng lập trình cơ bản, biết được một số modul mở rộng.
Kỹ năng chuyên môn: kỹ năng phân tích, viết chương trình điều khiển. 
Kỹ năng chuyển tiếp: áp dụng kiến thức được trang bị ở môn này để tiếp 
cận các hệ thống tự động trong các lĩnh vực khác nhau.
0-3
Thời lượng:
• Lý thuyết: 42 tiết
• Bài tập: 9 tiết
• Thực hành: 5 tiết
Đánh giá:
• Hình thức thi: mở sách
• Tỷ lệ đánh giá: giữa kỳ + bài tập: 20%; cuối kỳ: 80%
0-4
Tài liệu tham khảo:
[1] MITSUBISHI – sổ tay hướng dẫn lập trình các họ Fx0, Fx0s, FxoN, Fx, Fxao,Fxan
[2] tự động hóa với simatic S7 200 – Phan xuân Minh –Nguyễn Doãn Phúc
[3] Bộ điểu khiển lập trình vận hành và ứng dụng _ TS. Lê hoài quốc-TS. Chung tấn lâm
[4] Các tài liệu khác về PLC
2/2009
5
1.NOÄI DUNG 
I/ Giới thiệu tổng quan về PLC
1.Giới thiệu
2.PLC_ Cấu trúc phần cứng
3.Cơ bản Về lập trình trên PLC
4 Tập lệnh
5 Bài tập thực hành ứng dụng
6. Hướng dẫn sử dụng thiết bị lập trình
Chương 1: Tổng quan về hệ thống Điều khiển
2/2009
6
 Hệ thống điều khiển là một nhóm các phần tử (hay các hệ thống phụ trợ) được liên kết lại 
với nhau nhằm duy trì một kết quả mong muốn bằng cách tác động vào giá trị của một biến 
nào đó trong hê thống.
Ví dụ: Lò sưởi sản sinh ra nhiệt lượng do quá trình đốt cháy nhiên liệu.
Đối tượng điều khiển: Nhiệt độ lượng nhiên liệu Van nhiên liệu
Caùc phaàn töû bao gồm: Cơ cấu tác động cho các van nhiên liệu, cảm biến nhiệt độ
(thermostats)
Hệ thống điều khiển đơn giản hình thành khi có một giá trị ngõ ra (đáp ứng – response) ứng
với một ngõ vào.
 Khối vào: tín hiệu thường qua bộ chuyển đổi để 
chuyển đổi các đại lượng vật lý thành tín hiệu điện.
 Bộ chuyển đổi có thể là: nút nhấn, công tắc, cảm biến, 
nhiệt trở, cảm biến đo sức căng
 Tùy theo bộ chuyển đổi tín hiệu ra có thể là on/off hay 
liên tục.
2/2009
7
CẢM BIẾN
VỊ TRÍ, VẬN TỐC, GIA TỐC
+ LVDT
+ Encoder
+ Tachometer
+ Potentionmeter
+ Gyroscope meter
+ Sonar
+ Laser
+ Tilt sensor
+
NHIỆT ĐỘ KHỐI LƯỢNG KHÁC
+ Pt 100
+ Thermal couple
+ Ir
+ LVDT
+ Load cell (strain 
gauge)
+ Piezo component
+ Dòng, áp
+ Camera
+ Quang học
+ Từ trường
+ Độ ẩm
+ Ion 
+ Điện dẫn
VỊ TRÍ, VẬN TỐC, GIA TỐC
LVDT (Linear Variable Differential Transformer )
ENCODER
1. Incremental
2. Absolute
3. Kết hợp
INCREMENTAL
ABSOLUTE
LINEAR ENCODER
GYRO & TILT SENSOR
TILT 
SENSOR
SONAR
NHIỆT ĐỘ
NHIỆT ĐỘ
KHỐI LƯỢNG
khối ra:
 tín hiệu ra là kết quả của quá trình xử lý của hệ thống 
điều khiển. Các tín hiệu này dùng để kích các thiết bị 
ngõ ra: động cơ điện, xy lanh- pit tông, solenoid, lò 
xấy/lò cấp nhiệt, van, rơle
2/2009
24
ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN
ĐIỆNKHÍ NÉN DẦU ÉP
+ AC
1 PHA, 3 PHA, SERVO 
+ DC
DC chổi quét, không
chổi quét, step, rc
servo, dc servo, micro
motor, untrasonic
motor
+ LINEAR MOTOR
+ NHIỆT ĐIỆN TRỞ
+ Piezo MOTOR
+ VALVE TỶ LỆ
+ VALVE + AC
1 PHA, 3 PHA, SERVO 
+ DC
+ NHIỆT ĐIỆN TRỞ
+ VALVE ĐIỀU ÁP
+ VALVE TỶ LỆ
+ VALVE
+ VALVE ĐIỀU ÁP
ĐỘNG CƠ ĐIỆN
AC
AC servo 
ĐỘNG CƠ ĐIỆN
DC
Ba loai DC 
cơ bản
Series 
motor
Shunt motor
Compound 
motor
DC servo
DC servo
DC servo
Step motor
Step motor
Brushless 
motor
RC servo 
motor
Linear motor, piezo motor,
Micro motor, ultrasonic motor
Khối xử lý:
 Khối xử lý thay thế người vận hành thực hiện các 
thao tác đảm bảo quá trình hoạt động’có sự điều 
khiển’ nó nhận thông tin từ các khối vào và xuất tín 
hiệu cho khối ra để thực hiện các tác động đến thiết 
bị.
2/2009
53
 Các dạng tín hiệu
 Tín hiệu liên tục điều khiển liên tục
 Tín hiệu nhị phân điều khiển nhị phân
 Các dạng sản xuất trong công nghiệp:
 Sản xuất liên tục
 Sản xuất từng loạt
 Sản xuất đơn chiếc
 Phương pháp điều khiển:
 Điều khiển vòng hở
 Điều khiển kích tiếp
 Điều khiển vòng kín
2/2009
54
1-55
Hệ thống điều khiển vòng hở
Hệ thống điều khiển vòng hở là hệ thống mà trong đó tín hiệu điều khiển không có phụ 
thuộc vào bất kỳ tín hiệu nào từ quá trình.
1-56
Hệ thống điều khiển vòng hở
Thí dụ: hệ thống điều khiển vị trí anten
- Vị trí ban đầu: 00
- Vị trí mong muốn: 300
- Động cơ: 10/giây (ở điện áp định mức) 
Để thực hiện chuyển động mong muốn, bộ điều khiển xuất ra một xung tín hiệu trong 30 
giây. 
Nếu động cơ làm việc chính xác, vị trí anten sẽ dừng chính xác ở 300.
1-57
Thí dụ: xét một hệ thống hở như sau:
Xác định tốc độ của vật khi động cơ được cấp 12 V:
Velocity = 0.05 * 0.5 * 100 * 12 = 30 m/min
Hệ thống điều khiển vòng hở
1-58
Hệ thống điều khiển vòng kín
Hệ thống điều khiển vòng kín là hệ thống mà trong đó tín hiệu điều khiển phụ thuộc vào 
sự sai lệch giữa tín hiệu mong muốn và tín hiệu phản hồi.
Ba thao tác chính của một hệ thống vòng kín
- Đo lường: đo giá trị của biến được điều khiển
- Ra quyết định: tính toán sai lệch và sử dụng giá trị sai lệch để ra quyết định điều khiển
- Tác động: sử dụng giá trị điều khiển để tác động những biến khác trong quá trình theo 
hướng làm giá trị sai lệch.
1-59
Hệ thống điều khiển vòng kín
• Quá trình: đại diện cho quá trình vật lý bị ảnh hưởng bởi cơ cấu tác động. 
• Điểm điều chỉnh, biến được điều khiển, biến được đo, và điểm sai lệch. 
1-60
Hệ thống điều khiển vòng kín
• Bộ cảm biến: thực hiện đo giá trị thực của 
biến được điều khiển, biến đổi thành một đại 
lượng có thể sử dụng được và phản hồi về bộ 
điểu khiển. 
• Bộ điều khiển (bao gồm cả bộ so sánh): 
thực hiện cơ chế điều khiển thích hợp nhằm 
làm giảm giá trị sai lệch.
• Cơ cấu tác động: biến đổi tín hiệu điều khiển 
thành tín hiệu tác động. 
1-61
Thí dụ: hệ thống điều khiển vị trí anten
- Vị trí ban đầu: 00
- Vị trí mong muốn: 300 ( xd)
- Động cơ: 10 /sec (ở điện áp định mức vs) 
- Cảm biến góc: 10V / 3600 ( xa)
Tín hiệu điều khiển vc được xác định tùy 
theo cơ chế điều khiển:
xa xd
xa xd
vc = nếu
vs
0
vc = C(xd xa) 
Vị trí anten được điều khiển chính xác hơn bất chấp độ ổn định của động cơ cũng như 
độ chính xác của bộ truyền cơ khí.
Hệ thống điều khiển vòng kín
1-62
1.4. Hệ thống điều khiển vòng kín
Thí dụ: xét sơ đồ một hệ thống kín điều khiển vị trí bàn máy như sau:
Khảo sát sự chuyển động của bàn máy khi bàn máy dịch chuyển từ vị trí 0.4 m (ban đầu) 
sang bên phải ở vị trí 0.64 m. Giả sử thời gian lấy mẫu (phản hồi) là 0.1 giây.
1-63
Hệ thống điều khiển vòng kín
T (s) Vi (V) Vf (V) Ve (V) P (mm) Pos (mm)
2.5 2.5 0 0 400
0.0 4 2.5 1.5 0 400
0.1 4 2.5 1.5 2.250 402.250
0.2 4 2.514 1.486 2.229 404.479
0.3 4 2.528 1.472 2.208 406.687
0.4 4 2.542 1.458 2.187 408.874
0.5 4 2.555 1.445 2.167 411.041
: : : : : :
60.0 4 3.995 0.005 0.008 639.157
T (s) Vi (V) Vf (V) Ve (V) P (mm) Pos (mm)
2.5 2.5 0 0 400
0.0 4 2.5 1.5 0 400
0.1 4 2.5 1.5 2.813 402.813
0.2 4 2.518 1.482 2.779 405.592
0.3 4 2.535 1.465 2.747 408.339
0.4 4 2.552 1.448 2.715 411.054
0.5 4 2.569 1.431 2.683 413.737
: : : : : :
48.0 4 3.995 0.005 0.01 639.163
G1 = 2 G1 = 2.5
1-64
Hệ thống điều khiển vòng hở Hệ thống điều khiển vòng kín
- đơn giản và chi phí đầu tư thấp
- không kiểm soát được giá trị thực tế
- có thể ứng dụng khi đặc tính làm việc của 
những cơ cấu tác động và quá trình tương 
đối ổn định
- thường xuyên thực hiện quá trình cân 
chỉnh hệ thống
- phức tạp và chi phí đầu tư cao
- có thể điểu khiển được giá trị thực tế
- giá trị thực tế luôn ổn định bất chấp đặc 
tính làm của những cơ cấu tác động và 
quá trình.
- thỉnh thoảng chỉ cần kiểm tra đặc tính làm 
việc của bộ cảm biến
Hệ thống điều khiển vòng kín
1-65
2/200966
2/200967
2/200968
2/200969
2/200970
2/200971
2/200972
2/200973
2/2009
74
4. Chuyển dữ liệu từ bộ 
đệm ảora ngoại vi
3. Truyeàn thoâng vaø
töï kieåm tra loãi
2. Thöïc hieän
chöông trình
1. Nhập dữ liệu từ 
ngoại vi vào
PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là 
vòng quét (scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc các dữ liệu 
từ các cổng vào vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. 
Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết 
thúc tại lệnh kết thúc MEND. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai 
đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn 
chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra. 
Hoạt động
2/2009
75
Như vậy tại thời điểm thực hiện lệnh vào / ra thông thường lệnh không 
làm việc trực tiếp cổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong 
vùng nhớ tham số. Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các 
giai đoạn (1) và (4) do CPU quản lý. Khi gặp lệnh vào / ra ngay lập tức hệ 
thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt để 
thực hiện lệnh này trực tiếp với cổng vào và ra.
Nếu sử dụng các chế độ ngắt chương trình tương ứng với từng tín hiệu 
ngắt được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình. Chương 
trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo 
ngắt và có thể xảy ra ở bất cứ điểm nào trong vòng quét.
2/2009
76
Hoạt động của PLC A-B 
2/2009
77
2/2009
78
2/200979
Khối vào ra sử dụng rơ le:
Khối vào ra sử dụng transistor:
Khối vào ra sử dụng triac:
2/200980
2/200981
2/200982
2/200983
PLC LOGO(SIEMENS)
2/200984
PLC LOGO(SIEMENS)
2/200985
PLC LOGO(SIEMENS)
2/200986
PLC SIEMENS
2/200987
PLC SIEMENS
2/200988
PLC SIEMENS
2/200989
PLC MITSUBISHI
2/200990
PLC MITSUBISHI
2/200991
PLC MITSUBISHI
2/200992
PLC MITSUBISHI
2/200993
PLC MITSUBISHI
2/200994
PLC MITSUBISHI
2/2009
95
2/2009
96
2/2009
97
2/2009
98
2.1Bộ điều khiển lập trình PLC ALLEN-BRADLEY
PLC: Programmable Logic Controller
PEC: Programmable Electronic Controller
PCS: Programmable Control Systerm
2/2009
99
TỔNG QUAN PHẦN CỨNG
2/2009
100
TỔNG QUAN PHẦN CỨNG t.t
2/2009
101
KẾT NỐI DÂY PHẦN CỨNG
2/2009
102
KẾT NỐI DÂY PHẦN CỨNG t.t
2/2009
103
KẾT NỐI DÂY PHẦN CỨNG t.t
2/2009
104
KẾT NỐI DÂY PHẦN CỨNG t.t
2/2009
105
KẾT NỐI DÂY PHẦN CỨNG t.t
2/2009
106
2/2009
107
2/2009
108
2/2009
109
2/2009
110
2/2009
111
2/2009
112
2/2009
113
2/2009
114
2/2009
115
2/2009
116
2/2009
117
2/2009
118
CONNECTING TO A DH-485 NETWORK
2/2009
119
NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH
Ladder, step ladder, instruction,.
Ví dụ: LADDER
2/2009
120
2/2009
121
STEP LADDER