TIỂU LUẬN đề tài PHÂN LOẠI sản PHẨM THEO cân NẶNG DÙNG PLC s7 1200 mô PHỎNG TRÊN PHẦN mềm TIA PORTIAL

đã giải quyết được rất nhiều vấn đề mà một người bình thường khó có thể làmđược.Ngày càng nhiều các thiết bị tiên tiến đòi hỏi khả năng xử lý, mức độ hoànhảo, sự chính xác của các hệ thố

BỘ GIÁO GIỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TẠI

TP.HCM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BÀI TIỂU LUẬN

ĐỀ TÀI: PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CÂN NẶNG DÙNG PLC S7-1200 MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM TIA PORTIAL.

Sinh viên thực hiện: Cao Văn Phúc

Lớp: Tự động hóa k58

MSSV:5851031033

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Duy Phương



HỒ CHÍ MINH 05.07.2021

MỤC LỤC

Table of Contents MỤC LỤC 2

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 2

Lời mở đầu 2

Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm 3

PHẦN 2: NỘI DUNG 5

Chương 1 Giới thiệu chung về PLC S7-1200 5

1.1 Khái niệm chung PLC s7-1200 5

1.2 Các module trong hệ PLC S7-1200 6

1.3 Sign board của PLC SIMATIC S7-1200 9

1.4 Sơ đồ nối dây CPU 1212C AC/DC/RELAY (6ES7212-1BE40-0XB0) .11

Chương 2: Giới thiệu phần mềm TIA PORTIAL 14

2.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic – tích hợp lập trình PLC và HMI 14

2.2 Cách tạo một Project 15

2.3 TAG của PLC / TAG local 17

2.4 Làm việc với một trạm PLC 19

2.5 Kỹ thuật lập trình và một số lệnh thường dùng trong chương trình 21

Chương 3 : Sơ đồ thuật toán và code chương trình phân loại sản phẩm theo cân nặng 28

3.1 Sơ đồ thuật toán 28

3.2 Code chương trình 31

Chương 4: Thiết kế màn hình giao diện HMI và mô phỏng WinCC 39

4.1 Tạo kết nối giữ HMI với PLC 39

4.2 Tạo hiệu ứng chuyển động 40

4.3 Scada và màn hình mô phỏng trên WinCC 43

5 Kết luận chung 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

1.Tự động hóa PLC s71200 với TIA PORTIAL (Trần Văn Hiếu) 45

2.Tài liệu hướng dẫn thực hành về PLC s7-1200 45

3.Tài liệu lập trình WinCC cho hệ thống SCADA 45

đã giải quyết được rất nhiều vấn đề mà một người bình thường khó có thể làmđược.Ngày càng nhiều các thiết bị tiên tiến đòi hỏi khả năng xử lý, mức độ hoànhảo, sự chính xác của các hệ thống sản xuất một cao hơn, đáp ứng nhu cầu sảnxuất về số lượng, chất lượng, thẩm mỹ ngày càng cao của xã hội Vì vậy điềukhiển tự động hóa đã trở thành một ngành khoa học chuyên nguyên cứu và ứngdụng nghành điều khiển tự động vào lao động sản xuất, đời sống sinh hoạt củacong người.

Bên cạnh đó PLC được ra đời và nó ngày càng phát triển vì những tính năng ưuviệt Từ khi Plc ra đời nó đã thay thế một số phương pháp cũ, nhờ khả năng điềukhiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa vào việc lập trình dựa trên những tập lệnhlogic căn bản PLC giám sát thường xuyên các trạng thái của hệ thống thông quatín hiệu báo về của các thiết bị vào, tiếp theo PLC sẽ căn cứ trên chương trìnhlogic để quyết định tiếp hành động các đầu ra Để tìm hiểu rõ hơn về PLC em xinchọn đề tài “ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CÂNNẶNG”

Trong quá trình thực hiện đề tài em đã cố gắng tìm hiểu và học hỏi Nhưng do khảnăng còn hạn chế nên có những sai xót mong nhận được sự góp ý từ quý thầy

Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm

Từ thời xa xưa con người đã biết phân loại các sản phẩm không những phục vụcho sinh hoạt mà còn phục vụ cho công việc buôn bán và trao đổi hang hóa.Nhưng những sự phân biệt này còn thô sơ và dùng sức người là chính Khi nền

Page 1

kinh tế phát triển cùng với sự bùng nổ về khoa học kỹ thuật thì con người đã biết

áp dụng khoa học công nghệ vào sản xuất để máy móc thay thế dần cho sức laođộng Chính vì thế mà các loại hình phân loại sản phẩm cũng phát triển mạnh mẽ.Phân loại sản phẩm là bài toán đã và đang ứng dụng rất nhiều trong thực tế hiệnnay.Dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và tính lặp lại nên cáccông nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc Chưa kể đến có nhữngphân loại dựa trên các chi tiết kỹ thuật rất nhỏ mà mắt người khó có thể thấy Điều

đó ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất Vì thế,

hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời là một sự phát triển tấtyếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này Tùy vào mức độ phức tạp trong yêu cầuphân loại, các hệ thống tự động hóa có những quy mô lớn, đặc biệt đối với điềukiện của Việt Nam Vì vậy hiện nay đa phần chỉ được áp dụng trong các hệ thống

có yêu cầu phân loại phức tạp, còn một lượng lớn các doanh nghiệp Việt vẫn sửdụng trực tiếp sức người để làm Bên cạnh tăng các bang chuyền sản phẩm thì mộtyêu cầu cao hơn đặt ra đó là phải có hệ thống phân loại sản phẩm

-Có rất nhiều dạng phân loại sản phẩm tùy theo yêu cầu nhà sản xuất:

+Phân loại sản phẩm theo kích thước

+Phân loại sản phẩm theo màu sắc

+Phân loại sản phẩm theo cân nặng

+Phân loại sản phẩm theo mã vạch

PHẦN 2: NỘI DUNG Chương 1 Giới thiệu chung về PLC S7-1200

1.1 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 soátnhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnhlàm 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 hợpsẵn,các đầu vào/ra (DI/DO)

-Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chươngtrình 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 ung các module truyền mở rộng kết nối bằng RS485 hoặcRS232

-Phần mềm ung để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ bangôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL Phần mềm này được tích hợp trong TIAPortal v15.1 của Siemens

-Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này đãbao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI

Page 3

1.2 Các module trong hệ PLC S7-1200

-Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớ chương trình khác nhau…

PLC S7-1200 có các loại sau:

1.3 Sign board của PLC SIMATIC S7-1200

-Sign board: SB1223 DC/DC

+Digital inputs / outputs

+DI 2 x 24 VDC 0.5A

+DO 2x24 VDC 0.5A

-Sign boards : SB1232AQ

+Ngõ ra analog -AO 1 x 12bit

+ +/- 10VDC, 0 – 20mA

Cards ứng dụng:

-CPU tín hiệu để thích ứng với các ứng dụng

-Thêm điểm của kỹ thuật số I/O hoặc tương tự với CPU như các yêu cầu ứngdụng

-Kích thước của CPU sẽ không thay đổi

Page 7

-Module xuất nhập tín hiệu số

- Module xuất nhập tín hiệu tương tự

-Module truyền thông

1.4 Sơ đồ nối dây CPU 1212C AC/DC/RELAY (6ES7212-1BE40-0XB0).

Page 9

Chương 2: Giới thiệu phần mềm TIA PORTIAL

2.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic – tích hợp lập trình PLC và HMI

Step 7 basic hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động liên tục hoàn hảo.Một hệ thống kỹ thuật mới Thông minh và trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật

và cấu hình mạng, lập trình, chẩn đoán và nhiều hơn nữa

Lợi ích với người dùng:

-Trực quan : dễ dàng để tìm hiểu và dễ dàng để hoạt động

-Hiệu quả : tốc độ về kỹ thuật

-Chức năng bảo vệ : Kiến trúc phần mềm tạo thành một cơ sở ổn định cho sự đổimới trong tương lai

Kết nối qua giao thức TCP/IP

-Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hay Laptop cần một kết nối TCP/IP

-Để PC và SIMATIC S7-1200 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là các địachỉ IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau

2.2 Cách tạo một Project

Bước 1: từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal v15

Bước 2: nhấp chuột vào Create New Project để tạo dự án

Bước 3:nhập tên dự án vào Project Name xong nhấn Create

Page 13

Bước 4: chọn loại CPU xong chọn Add

Bước 5: Kết nối giữa màn hình HMI với PLC

Bước 6: Giao diện HMI

2.3 TAG của PLC / TAG local

Tag của PLC -Phạm vi ứng dụng : giá trị Tag có thể được sử dụng mọi khối chức năng trong PLC

Page 15

-Ứng dụng : binary I/O, Bits of memory

-Định nghĩa vùng : Bảng tag của PLC

-Miêu tả : Tag PLC được đại diện bằng dấu ngoặc kép Tag Local

-Phạm vi ứng dụng : giá trị chỉ được ứng dụng trong khối được khai báo, mô tả tương tự có thể được sử dụng trong các khối khác nhau cho các mục đích khác nhau

-Ứng dụng : tham số của khối, dữ liệu static của khối, dữ liệu tạm thời

-Định nghĩa vùng : khối giao diện

-Miêu tả : Tag được đại diện bằng dấu #

Sử dụng Tag trong hoạt động

-Layout : bảng tag PLC chứa các định nghĩa của các Tag và các hằng số có giá trịtrong CPU Một bảng tag của PLC được tự động tạo ra cho mỗi CPU được sửdụng trong project

-Column : mô tả biểu tượng có thể nhấp vào để di chuyển vào hệ thống hoặc cóthể kéo nhả như một lệnh chương trình

-Name : chỉ được khai báo và sử dụng một lần trên CPU

-Data type : kiểu dữ liệu chỉ định cho các tag

-Address : địa chỉ của tag

-Retain : khai báo của tag sẽ được lưu trữ lại

-Comment : comment miêu tả của tag

Nhóm tag : tạo nhóm tag bằng cách chọn add new tag table

Ngoài ra còn có một số chức năng sau:

-Lỗi tag

-Giám sát tag của plc

-Hiện / ẩn biểu tượng

-Đổi tên tag : Rename tag

-Đổi tên địa chỉ tag : Rewire tag

-Copy tag từ thư viện Global

-Thay đổi địa chỉ IP : nếu địa chỉ IP đã tồn tại, công cụ IP TOOL sẽ sửa đổi cấuhình phần cứng (HW config) của PLC S7-1200

Đổ chương trình xuống CPU.Đổ từ màn hình soạn thảo chương trình bằng cáchkích vào biểu tượng download trên thanh công cụ của màn hình

Page 17

Kích vào biểu tượng mô phỏng

Để giám sát chương trình trên phần mềm soạn thảo kích chọn Monitor trên thanhcông cụ

2.5 Kỹ thuật lập trình và một số lệnh thường dùng trong chương trình

bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số Vòng quét kết thúc bằng giai đoạn truyền thôngnội bộ và kiểm tra lỗi

Chú ý rằng bộ đệm I và Q không liên quan tới các cổng vào / ra tương tự nên cáclệnh truy nhập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý chứ khôngthông qua bộ đệm

Page 19

-Cấu trúc lập trình

Khối tổ chức OB – ORGANIZATION BLOCKS

-Organization blocks (OBs) : là giao diện giữa hoạt động hệ thống và chương trìnhngười dùng Chúng được gọi ra bởi hệ thống hoạt động, và điều khiển theo quátrình:

+Xử lý chương trình theo quá trình

+Báo động – kiểm soát xử lý chương trình

+Xử lý lỗi-Startup oB, Cycle OF, Timing Error OB và Diagnosis OB: có thể chèn

và lập trình các khối này trong các project Không cần phải gán các thông số chochúng và cũng không cần gọi chúng trong chương trình chính

-Process Alarm ON và Timer Interrupt OB : Các khối OB này phải được tham sốhóa khi đưa vào chương trình Ngoài ra, quá trình báo động OB có thể được gáncho một sự kiện tại thời gian thực hiện bằng cách sử dụng các lệnh ATTACH,hoặc tách biệt với lệnh DETACH

-Time Delay Interrupt OB : OB ngắt thời gian trễ có thể được đưa vào dự án vàlập trình Ngoài ra, chúng phải được gọi trong chương trình với lệnh SRT_DINT,tham số là không cần thiết

-Start Information : Khi một số OB được bắt đầu, hệ điều hành đọc ra thông tinđược thẩm định trong chương trình người dùng, điều này rất hữu ích cho việc chẩnđoán lỗi, cho dù thông tin được đọc ra được cung cấp trong các mô tả của các khốiOB

Hàm chức năng – FUNCTION

-Functions (FCs) là các khối mã không cần bộ nhớ Dữ liệu của các biến tạm thời

bị mất sau khi FC được xử lý Các khối dữ liệu toàn cầu có thể được sử dụng đểlưu trữ dữ liệu FC

-Functions có thể được sử dụng với mục đích

+Trả lại giá trị cho hàm chức năng được gọi

+Thực hiện công nghệ chức năng, ví dụ : điều khiển riêng với các hoạt động nhịphân

+Ngoài ra, FC có thể được gọi nhiều lần tại các thời điểm khác nhau trong mộtchương trình Điều này tạo điều kiện cho lập trình chức năng lặp đi lặp lại phứctạp

-FB (function block) : đối với mỗi lần gọi, FB cần một khu vực nhớ Khi một FBđược gọi, một Data Block (DB) được gắn với instance DB Dữ liệu trong Instance

DB sau đó truy cập vào các biến của FB Các khu vực bộ nhớ khác nhau đã đượcgán cho một FB nếu nó được gọi ra nhiều lần

-DB (data block) : DB thường để cung cấp bộ nhớ cho các biến dữ liệu Có hailoại của khối dữ liệu DB : Global DBs nơi mà tất cả các OB, FB và FC có thể đọcđược dữ liệu lưu trữ, hoặc có thể tự mình ghi dữ liệu vào DB, và instance DBđược gán cho một FB nhất định

Page 21

Giới thiệu một số tập lệnh logic có sử dụng trong chương trình.

- Bit logic

Page 23

- Sử dụng bộ Counter

Lệnh Counter được dùng để đếm các sự kiện ở ngoài hay các sự kiện quá trình ởtrong PLC Mỗi Counter sử dụng cấu trúc lưu trữ của khối dữ liệu DB để làm dữliệu 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 làmột số Integer 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 hoặcđếm lên tới một số dương giới hạn

-Lệnh so sánh: So sánh 2 kiểu dữ liệu giống nhau, nếu lệnh so sánh thỏa thì ngõ ra

sẽ là mức 1 = TRUEKiểu dữ liệu so sánh là : SInt, Int, Dint, USInt, UDInt, Real,LReal, String, Char, Time, DTL, Constant

-Lệnh toán học

Page 25

CHẠY CHƯƠNG TRÌNH MANU

Yes Yes

No

END

Page 27

ĐÃ CÀI ĐẶT THÔNG SỐ

Các thông số cần cài đặt:

1 Trọng lượng sản phẩm nhẹ

2 Trọng lượng sản phẩm trung bình

CB vị trí cân tác động

Cân trọng lượng sản phẩm

TL thực tế < TL cài đặt SP nhẹ

CB vị trí xi lanh

SP nhẹ

Xilanh SP nhẹ tác động, tăng bộ đếm lên 1 giá trị

3S

Xilanh SP nhẹ thu hồi

CB vị trí xi lanh

SP nặng

Tăng bộ đếm lên 1 giá trị

chế độ tự động

NÚT CHẠY THIẾT

BỊ BẰNG TAY

CHẠY THIẾT BỊ Yes

NÚT DỪNG THIẾT BỊ BẰNG TAY

DỪNG THIẾT BỊ Yes

-Chương trình chính

Page 31

-ChẾ độ bằng tay

-Chế độ tự động

-Đọc tín hiệu Anolog

-Tín hiệu đầu ra

-Mô phỏng

Page 35

Chương 4: Thiết kế màn hình giao diện HMI và mô phỏng WinCC.

4.1 Tạo kết nối giữ HMI với PLC

-Thiết kế màn hình giao diện HMI ta chọn thông số màn hình tương ứng với thực

tế và cài đặt địa chỉ tại vùng địa chỉ quản lý cài đặt và kết nối

-Thiết kế HMI bằng cách vào mục quản lý màn hình trong vùng quản lý thiết bị Một số chức năng cơ bản

+Runtime settings:thiết lập thông số cơ bản về bàn tính và ngôn ngữ

+Screen:Mục thiết kế màn hình giao tiếp

+HMI tag:Địa chỉ giao tiếp với vùng nhớ màn hình và thiết bị đầu cuôi

Page 37

4.2 Tạo hiệu ứng chuyển động

-Các công tắc và chữ viết được lấy từ các hộp của thanh công cụ

-Các chức năng sinh động trong thiết kế được thiết lập bằng cách nhấn đôi vàohình trực quan và tạo các hiệu ứng trong mục Properties.

-Muc Properties dùng cho việc thiết kế tên màu sắc và các chức năng hiển thị

Page 39

-Mục animation giúp ta thiết lập các hiệu ứng chuyển ảnh ở phần hiển thị Displayhay các chức năng chuyển động ở mục Movements.

-Sau khi chọn hiệu ứng của biến ta gán ta gắn địa chỉ cần hiển thị ở phần Tag vàcác cấp độ hiển thị trong bảng chức năng

4.3 Scada và màn hình mô phỏng trên WinCC

-Scada là một hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu Khi nói về Scada ta nói vềcác thiết bị thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh (sensers) dữ liệu thu thậpđược chuyển tới bộ điều khiển PLC dữ liệu được xử lý thông qua các phương thứctruyền thông PC xem và điều khiển giám sát thông qua máy tính và giao diệnngười máy HMI

Aquisition) thuộc chuyên ngành tự động hóa

Page 41

5 Kết luận chung

PLC là một thiết bị không thể thiếu trong các qúa trình sản xuất nó giúp các quá trình sản xuất diễn ra một cách tự động Từ đó giúp tiết kiệm được chi phí sản xuất, năng cao chất lượng sản phẩm…Vì vậy ứng dụng PLC vào các quá trình sản xuất là rất quan trọng

Trong thời gian làm đề tài, em đã tìm hiểu và ứng dụng PLC vào lĩnh vực học tập

cụ thể là mô phỏng mô hình băng tải mini phân loại sản phẩm theo cân nặng Trong tiều luận này em đã giải quyết được các vấn đề sau:

-Tìm hiểu về các thiết bị băng tải và cân Loadcell

-Tìm hiểu về cấu tạo hoạt động của PLC S71200