thiết kế thi công mô hình đóng gói và phân loại sản phẩm gạo theo khối lượng dùng plc s7_200 và giao tiếp máy tính

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH HIỂN THỊ SỐ DÙNG VIĐIỀU KHIỂN 89C51 3.1 GIỚI THIỆU CẤU TRÚC 89C51: Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MCS – 51 hoàn toàn tương tự nhau, ở đây giới thiệu

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

HỌ VÀ TÊN: HUỲNH DUY QUANG

Giáo viên hướng dẫn:

Giáo viên phản biện:

-TP HỒ CHÍ MINH – 19/01/2008

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TP HCM: Ngày Tháng Năm 2008

TP HCM: Ngày Tháng Năm 2008

LỜI CẢM ƠN

Qua bốn năm học tại trường em được sự giúp đỡ và dìu dắc tận tình của

quí Thầy cô

Đến nay khóa học đã kết thúc và chúng em cũng đã hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp Đó chính là nhờ vào sự giúp đỡ của quí Thầy Cô, đặc biệt là thầy Bùi

Thanh Luân đã hết lòng giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn

thành chương trình Đồ Án Tốt Nghiệp này sau mười lăm tuần.

Không những thế, các quí thầy cô còn chỉ bảo và truyền đạt những kiến

thức cũng như kinh nghiệm quí báu của mình cho chúng em.

Do kiến thức và thời gian còn hạn chế nên Đồ Án không thể tránh nhiều

thiếu sót, mong quí Thầy Cô, và các bạn góp ý để Đồ Án của em được hoàn chỉnh tốt hơn.

Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Giám Hiệu Trường Đại

học Kỹ Thuật Công Nghệ TP HCM, và toàn thể quí Thầy, Cô giảng dạy khoa

Điện - Điện Tử.

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN Trang

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MẠCH NGUỒN

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH HIỂN THỊ SỐ DÙNG 89C51

CHƯƠNG 4 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200

MỞ ĐẦU

Nước ta đang trong công cuộc hiện đại hoá để từng bước bắt kiệp sự phát triển trong khu vực Đông Nam Á và thế giới về mọi mặt kinh tế và xã hội, công nghiệp sản xuất hàng hoá đống vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế.Việc tự động hoá là sự lựa chọn không tránh khỏi trong mọi lĩnh vực nhằm tạo

ra sản phẩm có chất lượng cao, tăng khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường.

Ngày nay công nghệ điện tử và sinh học ngày càng phát triển đã góp phần nâng cao năng xuất lao động một cách đáng kể, đặc biệt là các bộ điều khiển, xuất hiện đã đáp ứng hầu hết các yêu cầu đề ra của nền sản xuất công nghiệp hiện đại

Tốc độ sản xuất phải nhanh, chất lượng cao và ít phế phẩm, giá nhân công

hạ, thời gian chết của máy móc là tối thiểu

Đất nước phát triển, nhu cầu của con người càng cao nên cần có những thiết bị máy móc có thể thay thế được sức lao động của con người, đặc biệt là trong công nghiệp sản xuất, vì vậy mà cần có những dây chuyền sản xuất tự động

ra đời giúp chúng ta lao động nhẹ nhàng hơn

Hoà nhịp cùng sự phát triển đó rất nhiều thiết bị tự động ra đời đáp ứng ngày càng tốt hơn yêu cầu của cuộc sống “ MÔ HÌNH THI CÔNG ĐÓNG GÓI

VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM GẠO THEO KHỐI LƯỢNG DÙNG PLC S7_200

VÀ GIAO TIẾP MÁY TÍNH ” củng được thiết kế dựa trên nền tảng của tự động hoá.

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1 NỘI DUNG ĐỀ TÀI:

MÔ HÌNH ĐÓNG GÓI VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM GẠO THEO KHỐI LƯỢNG DÙNG PLC S7_200 VÀ GIAO TIẾP MÁY TÍNH

khiển hoặc các nút nhấn trên giao diện trên máy tính

Cho mõi thùng

hay chưa nhờ vào sự truyền lên của PLC và đuợc hiển thị trên máy tính

nhấn Start băng chuyền hoạt động

thái của băng chuyền trên máy tính , đang đong loại thùng nào, bao nhiêu

kg , có thể quan sát được khối lượng khi đang đong từ lúc bắc đầu đến khi đủ khối lượng đã được đặt trước trên máy tính ,

thị trên máy tính

và có thể quan sát được trên máy tinh

quan sát được trạng thái hoạt động của băng chuyền trên máy tính, băng chuyền ở trạng thái nào START hay STOP , cảm biến nào đang tác

động ,

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MẠCH NGUỒN

H2.3 Sơ đồ mạch nguồn +24V

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH HIỂN THỊ SỐ DÙNG VI

ĐIỀU KHIỂN 89C51

3.1 GIỚI THIỆU CẤU TRÚC 89C51:

Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MCS – 51 hoàn toàn tương tự nhau, ở đây giới thiệu IC 89C51 là một họ IC vi điều khiển do hãng Intel của mỹ sản xuất chúng có các đặc điểm chung như sau:

8951 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập

Trong đó có 24 chân có tác dụng kép, mỏi đường có thể hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường điều khiển hoặc là thành phần của các bus

dữ liệu và bus địa chỉ

Là port có 2 chức năng ở các chân 32-39 của 8951 Trong các thiết kế cở nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường I/O, Đối với các thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mỡ rộng, nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus

dữ liệu Cần chú ý là khi Port 0 được dùng như một ngỏ I/O bình thường thì cần có điện trở kéo lên do port 0 có cấu tạo là cực thu hở.

Là Port I/O trên các chân từ 1-8 có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần Port1 không có chức năng khác vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài.

 Mạch xử lý trung tâm dùng một IC AT89C51 với 4Kbyte EPROM dùng cho lập trình ứng dụng Mạch làm nhiệm vụ nhận tín hiệu về xử lý và thực hiện yêu cầu của tín hiệu nhận được xuất dữ liệu ra bên ngoài theo yêu cầu

để vi mạch thực hiện chương trình bên trong

động tạo xung cho vi mạch.

Ở thời điểm vừa cấp nguồn cho mạch tụ bắt đầu nạp lúc điện áp trên R2

Vcc.

R 

U

Thời gian nạp của tụ tương ứng điện áp trên R2 giảm xuống đến 0.368 Vcc,

Khi mạch RESET đã đạt đến trạng thái xác lập, nếu có một tín hiệu RESET

từ công tắc nhấn làm điện áp trên tụ xã nhanh qua R1 và đáp ứng RESET bắt đầu lại từ đầu.

Chọn C=10(nF) để đảm bảo đáp ứng RESET mức 1 (4.8-5V) trên điện trở R2

Chọn thời gian tồn tại xung RESET là 300(ns).

7348

10 )).

8 4 ln(

) 5 (ln(

300 )

)).

2 ln(

) (ln(

t R

2 2

R R

R Vcc

sẽ từ chối làm việt ở tầng số 20 (MHz) hoặc cao hơn

Tuy nhiên một số bộ vi xử lí có thể đạt đến tầng số làm việc lên đến 40 (MHz) Ở đây ta chọn tầng số cộng hưởng thạch anh là 12(MHz) kết hợp với cặp

tụ 33pF tạo thành một bộ dao động cung cấp tầng số xung đồng hồ 12MHz cho vi mạch

Như vậy một chu kỳ máy của vi mạch sẽ là 1(us)

3.4 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HIỂN THỊ SỐ:

C B 1

U 7 7 6 4 2 1 9

1 0

3 8

5

A B C D E F G

3 8

P

U 7 7 6 4 2 1 9

1 0

3 8

5

A B C D E F G

1 0

3 8

5

A B C D E F G

1 0

3 8

5

A B C D E F G

1 0

3 8

5

A B C D E F G

1 0

3 8

5

A B C D E F G

Tạo dao động cho IC hoạt động

3 Mạch xử lý trung tâm thực hiện các lệnh điều khiển.

4 Mạch hiển thị LED 7 đoạn, hiển thị số thùng của 3 loại thùng.

5 Mạch điều khiển gồm 3 cảm biến CB1, CB2, CB3

CHƯƠNG 4 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200

4.1 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA PLC:

4.1.1 Đơn vị xử lý trung tâm:

Là bộ vi xử lý, liên kết với các hoạt động của hệ thống PLC, thực hiện chương trình, xử lý tín hiệu nhập xuất và thông tin liên lạc với các thiết bị bên ngoài.

4.1.2 Bộ Nhớ (Memory):

Có nhiều loại bộ nhớ khác nhau, đây là nơi lưu trữ trạng thái hoạt động của hệ thống, và bộ nhớ của người sử dụng Để dảm bảo cho PLC hoạt động, phải cần có bộ nhớ để lưu trữ chương trình, đôi khi cần mở rộng bộ nhớ để thực hiện các chức năng khác như:

là RAM xuất/ nhập.

Counter, Relay.

nhớ khả biến, nó có thể lập trình chỉ một lần Do đó không thích hợp cho việc điều khiển “mềm” của PLC ROM ít phổ biến so với các loại bộ nhớ khác.

Bộ nhớ ghi đọc (RAM ):

trình của người sử dụng Dữ liệu trong RAM sẽ bị mất đi nếu nguồn điện

bị mất, tuy nhiên vấn đề này được giải quyết bằng cách gắn thêm vào RAM một nguồn điện dự phòng Ngày nay trong kỹ thuật phát triển PLC người ta dùng CMOSRAM nhờ sự tiêu tốn năng lượng khá thấp của nó

và cung cấp pin dự phòng cho các RAM này khi mất nguồn Pin dự

phòng có tuổi thọ ít nhất một năm trước khi cần thay thế, hoặc ta chọn pin sạc gắn với hệ thống, pin sẽ được sạc khi cấp nguồn cho PLC

Programmable Read Only Memory): EPROM kết hợp khả năng truy linh động của RAM và tính khả biến của EPROM, nội dung trên

EPROM có thể bị xoá và lập trình bằng điện, tuy nhiên chỉ giới hạn trong một số lần nhất định.

H4.1 Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC

4.2 HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC:

Về cơ bản hoạt động của một PLC cũng khá đơn giản đầu tiên hệ thống các cổng vào /ra ( còn gọi là các Module xuất/nhập ) dùng để đưa các tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi vào CPU Sau khi nhận được tín hiệu ở ngõ vào thì CPU sẽ xử lý, và đưa các tín hiệu diều khiển qua Module xuất ra các thiết bị điều khiển.

Trong suốt quá trình hoạt động, CPU đọc hoặc quét dữ liệu hoặc trạng thái của thiết bị ngoại vi thông qua ngỏ vào, sau đó thực hiện các chương trình trong bộ nhớ như sau: một bộ đếm chương trình sẽ nhặt lệnh

từ bộ nhớ chương trình đưa ra thanh ghi lệnh để thi hành Chương trình ở dạng STL sẽ được dịch ra ngôn ngữ máy cất trong bộ nhớ chương trình, sau khi thực hiện xong chương trình, CPU sẽ gởi hoặc cập nhật tín hiệu tới các thiết bị, được thực hiện thông qua Module xuất

Một chu kỳ gồm đọc tín hiệu ở ngỏ vào, thực hiện chương trình và gởi cập nhật tín hiệu ở ngỏ ra được gọi là một chu kỳ quét.

Trên đây chỉ là mô tả hoạt động đơn giản của một PLC, với hoạt động sẽ giúp cho người thiết kế nắm được nguyên tắc của một PLC Nhằm

cụ thể hóa hoạt động của một PLC.

Thực tế khi PLC thực hiện chương trình, khi cập nhật tín hiệu ngỏ vào (ON/OF) các tín hiệu hiện nay không được truy xuất tức thời để đưa ra

ở ngõ ra mà quá trình cập nhật tín hiệu ở ngõ ra phải theo hai bước:

Khi xử lý thực hiện chương trình, vi xử lý sẽ chuyển đổi các bước logic ở ngỏ ra trong “chương trình nội” đả được lập trình, các bước logic này sẽ chuyển đổi ON/OF

Tuy nhiên lúc này các tín hiệu ở ngõ ra vẫn chưa được đưa ra Khi kết thúc chương trình xử lý việc chuyển đổi các mức logic đã hoàn thành, thì việc cập nhật các tín hiệu ở ngõ ra mới thực sự tác động lên ngỏ ra để điều khiển các thiết bị ở ngõ ra.

Thường việc thực thi một vòng quét xảy ra với một thời gian rất ngắn, một vòng quét đơn có thời gian thực hiện một vòng quét từ 1ms tới 100ms.

Việc thực hiện một chu kỳ quét dài hay ngắn còn phụ thuộc vào độ dài của chương trình và cả mức độ giao tiếp giửa PLC với các thiết bị ngoại, vi Vi xử lý có thể đọc được tín hiệu ở ngõ vào chỉ khi nào tín hiệu này tác động với khoảng thời gian lớn hơn một chu kỳ quét

Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, thường các hệ thống chấp hành là các hệ thống cơ khí nên có tốc độ quét như trên có thể đáp ứng được các chức năng của dây chuyền sản xuất.

Để khắc phục thời gian quét dài, ảnh hưởng đến chu trình sản xuất các nhà thiết kế còn thiết kế hệ thống PLC cập nhật tức thời, các hệ thống này thường được áp dụng cho các PLC lớn có số lượng I/O nhiều, truy cập

và xử lý lượng thông tin lớn.

4.2 PHÂN LOẠI PLC:

Đầu tiên là khả năng và giá trị cũng như nhu cầu về hệ thống, sẽ

giúp người sử dụng cần những loại PLC nào

Nhu cầu về hệ thống được xem như là một nhu cầu ưu tiên nó giúp người

sử dụng biết cần loại PLC nào và đặc trưng của từng loại để dễ dàng lựa chọn Các nhà thiết kế phân PLC ra thành các loại sau:

Micro PLC thường được ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất nhỏ, các ứng dụng trực tiếp trong từng thiết bị đơn lẻ, các PLC này thường được lập trình bằng các bộ lập trình cầm tay một vài micro PLC còn có khả năng hoạt động với tín hiệu I/O tương tự, các tiêu chuẩn của một Micro PLC như sau:

 Thường được lập trình bằng bộ lập trình cầm tay

PLC này ứng dụng được những thuật toán thay đổi được các đặc tính của PLC nhờ vào hoạt động của phần cứng và phần mềm (nhất là phần mềm) các thông số của PLC trung bình như sau:

PLC này được sử dụng rộng rải hơn do có khả năng hoạt động hữu hiệu,

có thể nhận dữ liệu, báo những dữ liệu đã nhận Phần mềm cho thiết bị điều khiển cầm tay được phát triển mạnh hơn tạo thuận lợi cho người sử dụng, tiêu chuẩn của PLC cỡ lớn như sau:

 Dữ liệu điều khiển mở rộng, so sánh, chuyển đổi dữ liệu, chức năng giải thuật toán mã điều khiển mỡ rộng (mã nhị phân, hex )

4.4.2 XÁC ĐỊNH NGÕ VÀO, NGÕ RA:

Tất cả các thiết bị xuất nhập bên ngoài đều được kết nối với bộ điều khiển lập trình Thiết bị nhập là những contactor, cảm biến….Thiết bị xuất là những cuộn dây, motor, bộ hiển thị ….

Sau khi xác định tất cả các thiết bị xuất nhập cần thiết, ta định vị các thiết

bị vào tương ứng với từng ngỏ ra trên PLC trước khi viết chương trình.

4.4.3 VIẾT CHƯƠNG TRÌNH:

Khi viết chương trình theo sơ đồ bật thang (ladder) phải theo sự hoạt động tuần tự từng bước của hệ thống.

4.4.4 NẠP CHƯƠNG TRÌNH VÀO BỘ NHỚ:

Chúng ta nạp chương trình vào bộ nhớ thông qua bộ console lập trình hay

Máy tính có chứa phần mềm lập trình hình thang Sau khi nạp xong kiểm tra lại bằng hàm chuẩn đoán Nếu được mô phỏng toàn bộ hoạt động của hệ thống để chắc chắn rằng chương trình đã hoạt động tốt.

4.4.5 CHẠY CHƯƠNG TRÌNH:

vào ra đến các thiết bị nhập, xuất đã được nối đúng theo chỉ định

Lúc đó PLC mới bắt đầu hoạt động thật sự Trong khi chạy chương trình, nếu bị lỗi thì máy tính hoặc bộ console sẽ báo lỗi, ta phải sửa lại cho đến khi nó hoạt động an toàn.

4.5 SƠ ĐỒ NỐI KẾT GiỮA PLC VÀ MÔ HÌNH:

+ -

MẠCH KHUYẾCH ĐẠI

LOADCELL ANALOG

I0.1 CB2 Phân loại thùng 2

4.7 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG:

động nếu:

thì pittông đóng lại băng chuyền chạy lại.

chuyền dừng pitông đẩy tác động sau thời gian 3s pittông mất điện băng chuyền chạy lại tương tự cho thùng loại 1và 2.

H4.1 Giao Diện Điều Khiển

H4.2 Mô Hình Thí Nghiệm

4.8 LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN:

Chương trình phần mềm được viết để thực hiện những nhiệm vụ sau:

CB 2 CB 1 TĂNG T3

TANG T2

TANG T3 TANG T1

DL

KHỐI TRUYỀN 12BYTE

DỮ LIỆU LÊN MÁY TÍNH:

6BYTE KHỐI LƯỢNG QUY ĐỔI, 3BYTE HIỂN THỊ SỐ THÙNG ĐÃ ĐONG, 1BYTE ON/OFF, 2BYTE ANALOG

KHỐI NHẬN DỮ LIỆU TỪ MÁY TÍNH VÀ XỬ LÝ:

4BYTE ON/OFF, 6BYTE KHỐI LƯỢNG CHO 3THÙNG

KHỐI NHẬN BIẾT THÙNG VÀ GÁN SỐ KG

VÀ LƯU VÀO BẢNG NHỚ

KHỐI ĐƯA DỮ LIỆU CẦN TRUYỀN VÀO BẢNG TRUYỀN

KHỐI ĐIỀU KHIỂN ON/OFF

KHỐI ĐONG KHỐI LƯỢNG CHO MỖI THÙNG LẤY DỮ LIỆU TỪ

BÁNG NHỚ

KHỐI PHÂN LOẠI THÙNG RA TỪNG NGĂN

KHỐI ĐẾM SỐ THÙNG ĐÃ ĐƯỢC CÂN

KHỐI KHAI BÁO NGẮT TRUYỀN NHẬN

KHỐI ĐẶC DUNG LƯỢNG CHO BẢNG NHỚ, BẢNG TRUYỀN

KHỐI TRUYỀN TRẠNG THÁI 6 CẢM BIẾN, ĐC VÀ

3 VAN

NHẬN BIẾT THÙNG LOẠI 1

NHẬN BIẾT THÙNG LOẠI 2

SET ĐC

MAI N

STAR T

STO P

CB1 (1)

CB1 (0)

CB2 (1)

CB 1(0)

N

CB 3(1)

Y

CB 2(0)

N

CB3 (0)

Y

Y

NHẬN BIẾT THÙNG LOẠI 3

N Y

Y

Y Y

ĐỦ SỐ KG RESET VAN

XÃ, SET ĐC

SAU 3S RESET PT1, SET ĐC

SAU 3S RESET PT2,

Dim A, T1, T2, T3, T12, T13, T21, T22, T31, T32, T4, F, w, Y, z, Q1, Q2, Q3 As Double

Private Sub CLEAR_Click()

Private Sub Form_Load()

If MSComm1.PortOpen Then MSComm1.PortOpen = False

Private Sub MSComm1_OnComm()

Dim DATA As String

T3 = Hex(Q3)

If Len(T1) < 4 Then T1 = String(4 - Len(T1), "0") & T1

If Len(T2) < 4 Then T2 = String(4 - Len(T2), "0") & T2

If Len(T3) < 4 Then T3 = String(4 - Len(T3), "0") & T3

T12 = "&h" & Mid(T1, 1, 2)

T13 = "&h" & Mid(T1, 3, 2)

T21 = "&h" & Mid(T2, 1, 2)

T22 = "&h" & Mid(T2, 3, 2)

T31 = "&h" & Mid(T3, 1, 2)

T32 = "&h" & Mid(T3, 3, 2)

Private Sub Timer2_Timer()

Label4.Caption = "TIME: " & Time

Label5.Caption = "DATE: " & Date

MAIN.Caption = (Right(MAIN.Caption, Len(MAIN.Caption) - 1) +

' -dieu khien bang chuyen va van xa khi nhan tin hieu tu plc

Private Sub Timer5_Timer()