Khóa Tự học PLC · Thầy Thịnh Dạy Điện · 9 tập đầu, 70 phút
Sổ tay PLC S7-1200
Mỗi tập nằm trong một tab riêng, có video, ghi chú phân tích, hình bảng của thầy và mô phỏng bấm được. Cả khóa gói gọn trong một mạch dưới đây. Bấm vào từng khối để tới đúng bài.
Các tập
- Ghi chú
- Nội dung thầy giảng, kèm mốc thời gian
- Cần hiểu đúng
- Chỗ thầy nói đơn giản hóa, tôi đối chiếu lại với datasheet Siemens hoặc kiến thức khí cụ điện
- Tại HASmart
- Ví dụ học tập cho nhà máy TKT. Chưa xác nhận TKT dùng PLC nào
Tập 1 · 07:07
PLC là bộ não của hệ thống tự động
PLC đọc tín hiệu ngõ vào, chạy chương trình đã nạp, rồi điều khiển ngõ ra. Đổi được chương trình thì đổi được cách máy chạy.
- Tự động hóa quanh ta: thang máy, dây chuyền chiết rót, nhà máy Vinamilk
- Cần một bộ não: PLC
- Ngõ vào: nút nhấn, cảm biến
- Ngõ ra: đèn, động cơ, van
- Máy tính: lập trình và SCADA
- Vì sao học trên PLC Siemens
- PLC là viết tắt của cụm từ gì
Ghi chú
PLC là viết tắt của Programmable Logic Controller, bộ điều khiển logic lập trình được. Thầy đi từ ví dụ thang máy: bấm chọn tầng, thang tự chạy đến đúng vị trí. Dây chuyền chiết rót cũng vậy: tự chiết, đóng nắp, dán nhãn, đếm chai rồi robot gắp lên xe.
| Khối | Thiết bị | Vai trò |
|---|---|---|
| Ngõ vào Input | Nút nhấn. Cảm biến loại tiếp điểm (phát hiện vật, giới hạn hành trình). Cảm biến đo (áp suất, nhiệt độ, mực nước, khoảng cách) | Báo cho PLC biết chuyện gì đang xảy ra |
| Ngõ ra Output | Bóng đèn, động cơ điện, van và các cơ cấu chấp hành khác | Làm theo lệnh của chương trình |
| Máy tính PC | Phần mềm lập trình PLC, giao diện SCADA | Viết và nạp chương trình. Ra lệnh và giám sát, ví dụ đã xử lý bao nhiêu chai, bao nhiêu thùng |
Vì sao chọn Siemens? Theo thầy đây là hãng rất phổ biến. Nắm được cấu trúc lập trình chung trên Siemens thì tiếp cận các hãng khác dễ hơn.
Mô phỏng: thang máy 3 tầng
Bấm nút gọi tầng rồi nhìn đèn. Ngõ vào sáng trước, chương trình quyết định, ngõ ra sáng sau. Địa chỉ trong mô phỏng do tôi đặt để minh họa.
Tập 2 · 06:06
Đọc nhãn DC/DC/DC để cấp đúng 3 nguồn
Cầm PLC lên, việc đầu tiên là đọc nhãn. Ba phần của nhãn lần lượt cho biết nguồn cấp CPU, nguồn ngõ vào và điện áp ngõ ra. Cấp sai là cháy máy.
- Khóa học dùng TIA Portal và S7-1200
- Ba thứ cần chú ý: nguồn, ngõ vào, ngõ ra
- Mỗi dòng PLC có phần mềm, cú pháp riêng
- Cấu trúc nhãn DC/DC/DC
- Phần 1: nguồn cho CPU
- Phần 2: nguồn cho ngõ vào
- Phần 3: điện áp ngõ ra
- Ngõ ra relay (RLY)
- Hậu quả khi cấp sai
Ghi chú
- Ngõ ra DC: khi mức 1, chân ngõ ra xuất +24 V. Chỉ điều khiển được tải 24 V.
- Ngõ ra RLY: là một tiếp điểm. Cấp nguồn gì vào tiếp điểm thì ra nguồn đó.
- Cấu trúc nhãn này dùng chung cho các dòng PLC Siemens. Nhưng phần mềm thì khác dòng: S7-200 dùng phần mềm khác, S7-1200 học trên TIA Portal.
Video này chỉ có phụ đề tiếng Anh dịch tự động, nên tôi đối chiếu thêm với chữ thầy viết trên bảng.
Mô phỏng: cấp nguồn thử, cháy không tốn tiền
Chọn loại PLC, rồi đổi từng nguồn. Thử cố tình cấp sai để xem chuyện gì xảy ra.
Tập 3 · 04:55
Địa chỉ ngõ vào, ngõ ra tính theo byte và bit
Mỗi chân có một địa chỉ dạng byte.bit. Mỗi byte có 8 bit, đánh số 0 đến 7, nên sau I0.7 là I1.0 chứ không có I0.8.
- Dùng S7-1200 DC/DC/DC cho cả khóa
- Chân nguồn L, N và chân chung M
- Dòng này có 14 ngõ vào
- Byte, bit, luôn bắt đầu từ byte 0
- I0.0–I0.7, rồi I1.0–I1.5
- Ngõ ra: chân 3L, 3M
- 10 ngõ ra: Q0.0–Q0.7, Q1.0–Q1.1
- Cấp ±24 VDC cho nguồn và ngõ ra
Ghi chú
Q: ngõ raByte thứ 1Bit thứ 2 trong byte
| Số lượng | Byte 0 | Byte 1 | |
|---|---|---|---|
| Ngõ vào | 14 | I0.0 – I0.7 | I1.0 – I1.5 |
| Ngõ ra | 10 | Q0.0 – Q0.7 | Q1.0 – Q1.1 |
- Hàng trên của CPU có chân nguồn và chân chung M của ngõ vào. Hàng dưới có 3L, 3M cấp nguồn cho ngõ ra.
- Cả nguồn CPU và nguồn ngõ ra đều là ±24 VDC với dòng DC/DC/DC.
Mô phỏng: bấm vào chân để biết địa chỉ
Bấm chân nào, bit đó đổi 0 và 1. Nhìn giá trị byte thay đổi theo, và địa chỉ tương ứng bên Mitsubishi FX.
Tập 4 · 07:11
Đấu ngõ vào: chân chung M luôn ngược cực với tín hiệu
Nút đưa +24 V vào thì M về 0 V. Nút đưa 0 V vào thì M về +24 V. Ngõ ra DC xuất +24 V để đóng relay trung gian, relay mới đi điều khiển tải lớn.
- Đấu nút nhấn làm ngõ vào
- Cấp 24 VDC. Hai kiểu đấu: sinking, sourcing
- Đọc mức cao: nút +24 V, M về âm
- Đọc mức thấp: nút 0 V, M về dương
- Đấu ngõ ra: 3L, 3M
- Có lệnh thì ngõ ra xuất +24 V
- Dùng relay trung gian 24 V
- Dùng tiếp điểm thường mở, thường đóng cho tải lớn
Ghi chú
| Kiểu đấu | Đầu nút nối vào | Chân M nối vào | Khi nhấn |
|---|---|---|---|
| Đọc mức cao | +24 V | 0 V | Đưa +24 V vào chân I |
| Đọc mức thấp | 0 V | +24 V | Đưa 0 V vào chân I |
Vì sao phải ngược cực? Mạch ngõ vào nằm giữa chân I và chân M. Muốn có dòng chạy qua thì hai đầu phải chênh nhau 24 V. Nối cùng cực thì nhấn nút cũng không có gì xảy ra.
Ngõ ra: cấp ±24 VDC vào 3L và 3M. Khi bit ngõ ra bằng 1, chân ngõ ra xuất +24 V. Nối chân đó vào một đầu cuộn relay trung gian, đầu còn lại về âm nguồn. Relay có điện thì tiếp điểm chuyển trạng thái, và tiếp điểm này mới đóng tải lớn.
Mô phỏng ngõ vào: thử cả 4 cách nối
Chọn cực cho đầu nút và chân M, rồi nhấn giữ nút. Chỉ 2 trong 4 cách có dòng chạy.
Mô phỏng ngõ ra: từ bit Q0.0 đến tải 220 VAC
Bật bit Q0.0. Mạch 24 V bên trái và mạch 220 VAC bên phải không nối điện với nhau, chúng liên hệ qua relay.
Tập 5 · 12:32
Bài tập: 2 nút nhấn điều khiển động cơ 3 pha
Chân PLC chỉ xuất 24 V dòng nhỏ, không thể đóng thẳng động cơ. Phải đi qua hai tầng: relay trung gian rồi contactor. Mạch động lực có thêm cầu chì, CB và relay nhiệt để bảo vệ.
- Đề bài
- Bài cơ bản nhưng rất quan trọng
- Đấu 2 nút đọc mức cao
- Không điều khiển thẳng động cơ được
- Relay trung gian
- Tiếp điểm NO đóng contactor 220 VAC
- Mạch động lực: L1, L2, L3
- Cầu chì F và CB 3 pha
- Ba tiếp điểm chính của K
- Relay nhiệt OLR
- Động cơ 3 hoặc 6 đầu dây
- Nên học trước môn khí cụ điện
Ghi chú
| Ký hiệu | Thiết bị | Theo bài giảng |
|---|---|---|
| R | Relay trung gian | Cuộn 24 V nhận lệnh từ Q0.0. Tiếp điểm NO đóng mạch 220 VAC |
| NO | Normally Open | Tiếp điểm thường mở, có điện thì đóng |
| K | Contactor | Cuộn 220 VAC. Có điện thì đóng 3 tiếp điểm chính cấp cho động cơ |
| F | Cầu chì (fuse) | Mỗi pha một cái, ngắt khi quá dòng |
| CB | Circuit Breaker | Ba cực liên động cơ khí nhưng cách điện với nhau, chống ngắn mạch |
| OLR | Overload Relay | Relay nhiệt, chống quá tải cho động cơ |
Động cơ có thể đưa ra 3 đầu dây (đã đấu sẵn bên trong, chỉ việc nối) hoặc 6 đầu dây (phải tự chọn đấu sao hay tam giác theo điều kiện thực tế).
Thầy nhấn mạnh: đấu ngõ vào là bài cơ bản nhất nhưng rất quan trọng. Không hiểu tín hiệu vào mà đấu ngược thì chương trình chạy sai hết.
Mô phỏng: toàn mạch từ nút nhấn đến động cơ
Nhấn Start, xem lệnh chạy qua từng tầng. Rồi thử gây quá tải và ngắn mạch. Thầy chưa dạy chương trình ở tập này, nên tôi tạm gán I0.0 là Start, I0.1 là Stop, và vẽ thêm nhánh OLR 95-96 mà bảng chưa có.
Mô phỏng: động cơ 6 đầu dây, đấu sao hay tam giác
Phần này tôi bổ sung, vì thầy chỉ nêu tên. Giả sử lưới 380 V: đọc nhãn động cơ rồi chọn cách đấu.
Tập 6 · 08:33
Cảm biến digital: PNP xuất +24 V, NPN xuất 0 V
Cảm biến 3 dây: hai dây nguồn và một dây tín hiệu. Khi phát hiện vật, PNP đưa +24 V ra, NPN đưa 0 V ra. Chọn loại nào thì đấu chân M theo loại đó.
- Cảm biến digital chỉ trả về 0 và 1
- Hai loại: NPN và PNP
- Cảm biến có 3 chân, nguồn 24 VDC
- PNP phát hiện vật thì xuất +24 V
- NPN phát hiện vật thì xuất 0 V
- Ứng dụng: nắp chai, đếm băng tải, thang máy
- Bài tập: 1 cảm biến PNP và 1 nút nhấn
- Mua cảm biến phải hỏi rõ loại
- Chân M về âm, nút lấy từ +24 V
- Bài về nhà và hẹn tập sau
Ghi chú
| Khi phát hiện vật | Chân M của PLC nối | |
|---|---|---|
| PNP | Dây tín hiệu ra +24 V | 0 V |
| NPN | Dây tín hiệu ra 0 V | +24 V |
Dùng ở đâu: phát hiện nắp chai, cảm biến hồng ngoại đếm sản phẩm trên băng tải, cảm biến tiệm cận báo thang máy đến tầng.
Khi mua: hỏi rõ người bán đúng loại. Hệ thống đang đấu nút đọc mức cao mà mua cảm biến NPN thì phải đảo tín hiệu hoặc đấu thêm mạch. Vẫn làm được nhưng mất công, và mạch thêm vào làm hệ thống kém ổn định.
Bài về nhà của thầy: đổi sang cảm biến NPN. Thử tự đấu, rồi bấm để xem đáp án
- Cảm biến vẫn cấp ±24 V như cũ, dây tín hiệu nối vào I0.0.
- Chân M chuyển sang +24 V.
- Nút nhấn ở I0.1 cũng phải đổi: đầu nút lấy từ 0 V, vì nút và cảm biến dùng chung chân M.
Mô phỏng: đếm bao trên băng tải
Bao đi qua cảm biến. Đổi loại cảm biến và chân M để xem khi nào PLC đếm được. Đèn và số đếm chỉ chạy khi đấu đúng cặp.
Tập 7 · 06:27
Vùng nhớ cơ bản: I, Q, M và lỗi trùng vùng nhớ
I là ngõ vào, Q là ngõ ra, M là nhớ nội bên trong PLC. Mỗi tín hiệu chiếm một ô riêng, gọi theo vùng nhớ, byte và bit. Dùng trùng ô là chương trình chạy sai.
- Vì sao phải hiểu vùng nhớ
- Vùng I cho ngõ vào, vùng Q cho ngõ ra
- Vùng M: nhớ nội (memory)
- Vùng V, AIW, AQW
- Tập lệnh cơ bản chủ yếu dùng I, Q, M
- Cấu trúc địa chỉ: vùng, byte, bit
- Lỗi trùng vùng nhớ, ví dụ dầu lẫn nước
- 1 byte có 8 bit, đánh số 0 đến 7
- 14 ngõ vào cần ít nhất 2 byte
- Vùng I, Q tổ chức giống nhau
- Vùng M dùng rất nhiều, dễ trùng
Ghi chú
Vì sao quan trọng? Dùng sai vùng nhớ thì không đọc được ngõ vào, không điều khiển được ngõ ra. Dữ liệu cảm biến, hàm tính toán, giá trị timer và counter cũng đều nằm trong vùng nhớ.
| Vùng | Dùng cho | Ví dụ |
|---|---|---|
| I | Ngõ vào của PLC | I0.0 |
| Q | Ngõ ra của PLC | Q0.0 |
| M | Nhớ nội bên trong PLC, dùng rất nhiều khi lập trình | M0.0 |
| V, AIW, AQW | Thầy nêu tên: vùng V, vùng đọc ngõ vào analog, vùng ngõ ra analog | Xem khung bên dưới |
Cách viết địa chỉ: vùng nhớ, địa chỉ byte, dấu chấm, địa chỉ bit. Mỗi ngõ vào chiếm 1 bit. Một byte dùng hết bit 7 thì nhảy sang byte khác, nên 14 ngõ vào chiếm ít nhất 2 byte.
Lỗi trùng vùng nhớ: thầy ví như một bồn chứa chia ngăn. Đổ dầu và nước lẫn vào một ngăn thì hỏng cả hai. Hai tín hiệu dùng chung một ô nhớ cũng vậy.
Mô phỏng: I, M, Q khác nhau thế nào
Ví dụ chương trình Q0.0 = I0.0 AND M0.0. Nhấn nút làm đổi I. M không có chân nối ra ngoài, nên tôi giả định lệnh đổi M đến từ màn hình SCADA ở Tập 1.
Mô phỏng: lỗi trùng vùng nhớ
Mỗi ô là một bit trong vùng M. Bấm một tình huống, rồi bật tín hiệu hoặc tăng số đếm để xem chúng đè lên nhau. Phần word (MW) thầy dạy kỹ ở Tập 8.
Mô phỏng: bao nhiêu ngõ vào thì chiếm bao nhiêu byte
Kéo thanh trượt. Mỗi 8 ngõ vào dùng hết một byte.
Tập 8 · 08:03
Vùng nhớ M: bit, byte, word và double word
Vùng M dùng được theo 4 cỡ: bit, MB 8 bit, MW 16 bit, MD 32 bit. Cỡ càng lớn thì chứa số càng lớn và chiếm càng nhiều byte, nên phải tính trước để các biến không đè lên nhau.
- Dùng M theo bit: M0.0
- Dùng M theo byte: MB
- 8 bit là 256 giá trị, từ 0 đến 255
- Đã dùng M0.0 thì không dùng MB0
- MB0 bằng 2 làm M0.1 bật lên
- MW: word, 2 byte, 16 bit
- Từ 0 đến 65.535, và số âm
- MW1 chiếm byte 1 và 2, biến sau từ byte 3
- MD: double word, 32 bit
- Mẹo nhớ: B 8, W 16, D 32
- MD6 chiếm byte 6, 7, 8, 9, tiếp theo là MD10
- Trùng dữ liệu làm sai cả chương trình
Ghi chú
| Cỡ | Ví dụ | Chiếm | Chứa được |
|---|---|---|---|
| Bit | M0.0 | 1 bit trong byte 0 | 0 hoặc 1 |
| Byte · 8 bit | MB0 | Byte 0 | 0 đến 255 |
| Word · 16 bit | MW1 | Byte 1, 2 | 0 đến 65.535 |
| Double word · 32 bit | MD6 | Byte 6, 7, 8, 9 | 232 giá trị, từ 0 đến 4.294.967.295 |
Cách tính địa chỉ: số sau MW, MD là byte đầu tiên. Từ đó đếm thêm cho đủ số byte. Ví dụ của thầy: MB0, MW1, MW3, MD6, MD10 không biến nào đè lên biến nào.
Khi trùng thì sao? Dùng M0.0 mà khai báo cả MB0 là cùng dùng byte 0. Nếu MB0 lưu số 2, bit M0.1 lập tức bật lên, và thiết bị đang dùng bit đó sẽ chạy sai.
Mẹo của thầy: quên phạm vi số cũng được, chỉ cần nhớ B là 8 bit, W là 16 bit, D là 32 bit.
Video này chỉ có phụ đề tiếng Anh dịch tự động, nên tôi đối chiếu thêm với chữ trên bảng. Phụ đề ghi "Y, Q, M" chính là I, Q, M. Bảng chỉ ghi tới 232, phạm vi cụ thể do tôi tính.
Mô phỏng: một số nằm trong các bit thế nào
Chọn cỡ biến rồi nhập số. Thử số 2 trong MB để thấy đúng ví dụ của thầy, rồi thử số vượt phạm vi. Mô phỏng cắt phần vượt theo bit để dễ thấy. Thực tế tùy lệnh và kiểu dữ liệu, TIA Portal có thể báo lỗi hoặc cho ra kết quả khác, nhưng số đọc được vẫn sai.
Mô phỏng: xếp biến vào vùng M
Mỗi ô là một byte. Bấm thử bảng của thầy, rồi tự khai báo. Ô chuyển đỏ là có 2 biến dùng chung. Bấm vào tên biến để xóa.
Tập 9 · 08:51
Lệnh đầu tiên: tiếp điểm thường mở, thường đóng và cuộn dây
Ba ký hiệu này đủ để ghép một mạch lập trình đơn giản. Tiếp điểm đọc một bit, cuộn dây ghi một bit. Cuộn Q0.0 có điện thì mọi tiếp điểm mang tên Q0.0 đều đổi trạng thái.
- Bắt đầu vào tập lệnh PLC
- Tiếp điểm thường mở (thường hở)
- Ký hiệu: hai thanh có khoảng hở
- Nguyên lý: tác động thì đóng lại
- Tiếp điểm thường đóng
- Nguyên lý: tác động thì mở ra
- Cuộn dây (coil), còn gọi là OUT
- Cuộn dây dùng vùng Q hoặc M
- Tiếp điểm dùng vùng I, Q hoặc M
- Tiếp điểm phụ của cuộn dây
- Q bằng 1 thì tiếp điểm đổi trạng thái
- Chuyển sang bài tập nhỏ
Ghi chú
| Ký hiệu | Tên | Bình thường | Khi tác động | Vùng nhớ |
|---|---|---|---|---|
| Thường mở NO | Hở, tín hiệu không qua | Đóng, tín hiệu đi qua | I, Q, M | |
| Thường đóng NC | Đóng, tín hiệu đi qua | Mở ra, tín hiệu bị ngắt | I, Q, M | |
| Cuộn dây Coil, OUT | Đầu vào không có tín hiệu: bit bằng 0 | Có tín hiệu: bit bằng 1 | Q, M |
Điểm đặc biệt của cuộn dây: nó có các tiếp điểm phụ. Lấy Q0.0 làm ví dụ:
- Q0.0 = 0: tiếp điểm thường mở của Q0.0 vẫn mở, thường đóng vẫn đóng.
- Q0.0 = 1: tiếp điểm thường mở đóng lại, thường đóng mở ra.
Cuộn dây có thể là ngõ ra thật như Q0.0, hoặc cuộn trung gian như M0.1.
Thầy gọi "thường hở" và "thường mở" là một. Video dừng ngay khi thầy chuyển sang bài tập, nên bài lập trình sẽ nằm ở tập sau.
Mô phỏng: mạch lập trình đầu tiên
Đoạn tô vàng là nơi tín hiệu đi qua. Nhấn giữ nút và đổi loại tiếp điểm ở dòng 1. Nhìn dòng 2, 3 để thấy tiếp điểm phụ của Q0.0 đổi theo cuộn dây. Địa chỉ M0.1, M0.2 do tôi đặt để minh họa.
Mô phỏng: nút thật và tiếp điểm trong chương trình
Phần này tôi bổ sung vì đây là lỗi người mới hay gặp nhất. Đổi loại nút lắp trong tủ, loại tiếp điểm trong chương trình, rồi thử nhấn nút và làm đứt dây.
Sau 9 tập
Bảng tra nhanh
Một trang để nhìn lại khi đứng trước tủ điện hoặc trước khi học tiếp.
Trước khi đấu dây
- Đọc nhãn: nguồn CPU / ngõ vào / ngõ ra.
- Chọn kiểu ngõ vào, đấu chân M ngược cực tín hiệu.
- Lập bảng địa chỉ I, Q cho từng thiết bị.
- Tải lớn đi qua relay, rồi contactor.
- Mạch động lực đủ bảo vệ, tiếp điểm OLR nối vào mạch cuộn K.
Thông số CPU 1214C
| Ngõ vào, ngõ ra | 14 vào, 10 ra |
| Nguồn bản DC | 24 V (20,4–28,8 V) |
| Mức 1, mức 0 | ≥ 15 V, ≤ 5 V |
| Ngõ ra DC | 24 V, 0,5 A mỗi ngõ |
| Ngõ ra relay | 5–30 VDC hoặc 5–250 VAC, 2 A |
| Analog sẵn trên CPU | 2 vào 0–10 V, 0 ra |
| Vùng nhớ M | 8 kB |
Ngoài dải điện áp relay, các số trên lấy từ datasheet Siemens của CPU 1214C. Dải điện áp relay tôi đối chiếu qua bản sao tài liệu Siemens trên mạng, nên kiểm lại theo mã máy thật trước khi đấu.
Nhớ theo cặp
| Tín hiệu | Chân M |
|---|---|
| Nút +24 V, PNP | 0 V |
| Nút 0 V, NPN | +24 V |
Vùng nhớ
| I | Ngõ vào. Do chân ngoài quyết định |
| Q | Ngõ ra. Chương trình ghi, chân xuất theo |
| M | Nhớ nội, không có chân ra ngoài |
| DB | Khối dữ liệu. S7-1200 dùng thay vùng V của S7-200 |
| MB | 8 bit, chiếm 1 byte, 0 đến 255 |
| MW | 16 bit, chiếm 2 byte, 0 đến 65.535 |
| MD | 32 bit, chiếm 4 byte |
Ba lệnh đầu tiên
| Tiếp điểm thường mở | Cho qua khi bit bằng 1 |
| Tiếp điểm thường đóng | Cho qua khi bit bằng 0 |
| Cuộn dây | Ghi bit Q hoặc M |
| Nút Stop lắp NC | Dùng tiếp điểm thường mở |
Tập tiếp theo
Tập 9 kết thúc ngay khi thầy chuyển sang bài tập lập trình nhỏ. Khi học xong, gửi link cho tôi để bổ sung vào sổ. Mô phỏng Start, Stop ở Tập 5 sẽ thành bài lập trình thật khi thầy dạy tới.