Thiết kế và thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC s7 200

Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7-200 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHA TRỘN CHẤT LỎNG I/ Yêu cầu đề tài : Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống phối trộn chất lỏng Các nhiệm vụ : - Nghiên cứu công nghệ hệ thống - Nghiên cứu PLC , cảm biến phần tử chấp hành - Thiết kế thi công mơ hình - Viết chương trình PLC máy tính II/ Ý tưởng : Dùng cảm biến áp suất đo mực chất lỏng ( cảm biến xuất dòng ) lấy tín hiệu cảm biến đưa vào module analog lập trình điều khiển PLC S7-200 theo tỷ lệ phối trộn Mơ hình hệ thống phối trộn Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7-200 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG MƠ HÌNH I/ Giới thiệu CPU 214 Siemens S7-200: Bộ điều khiển S7-200 CPU 214 Sơ đồ đấu nối phần cứng Đầu vào: - Kiểu đầu vào IEC 1131-2 - Tầm trạng thái ON:15-30 VDC,dòng nhỏ mA;35VDC thời gian tức thời 500ms - Trạng thái ON bình thường: 24 VDC, 7mA Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng duøng PLC S7-200 - Trạng thái OFF lớn nhất: VDC, 1mA - Đáp ứng thời gian lớn chân I0.0 đến I1.5: chỉnh từ 0,2 đến 8,7 ms mặc định 0,2 ms - Các chân từ I0.6 đến I1.5 sử dụng đếm tốc độ cao HSC1 HSC2 30us đến 70us - Sự cách ly quang 500VAC.1 Đầu ra: - Kiểu đầu ra: Relay contact - Tầm điện áp: đến 30 VDC /250 VAC - Dòng tải tối đa: 2A/ điểm; 8A/common - Quá dòng: 7A với contact đóng - Điện trở cách li: nhỏ 100 M - Thời gian chuyển mạch: tối đa 10 ms - Thời gian sử dụng: 10000000 với công tắc khí; 100000 với tốc độ tải - Điện trở cơng tắc: tối đa 200 m - Sự cách li: + Cuộn dây đến công tắc: 1500 VAC + Công tắc đến công tắc: 750 VAC (giữa hai công tắ hở) - Chế độ bảo vệ ngắn mạch: khơng có Nguồn cung cấp: - Tầm áp/tần số: 85 đến 264 VAC tần số 47 đến 63 Hz - Dòng vào: 45 VA, CPU chịu dòng lớn 50mA - Thời gian quét (tốc độ refesh): nhỏ 20ms áp 110 VAC - Dòng đột biến: trị đỉnh 20 A 264 VAC - Cầu chì: A-250 V - Tải dịng VDC: 340 mA cho CPU; 660 mA cho I/O mở rộng - Cách li: có sử dụng máy biến áp 1500 VAC Cung cấp nguồn DC cho cảm biến - Tầm áp: 20,4 đến 28,8 VDC - Độ gợn sóng/ nhiễu (= 10M - Bộ lọc đầu vào –3Db @3.1Khz - Điện áp cực đại ngõ vào: 30VDC - Dòng điện cực đại ngõ vào: 32mA - Có chuyển đổi ADC, DAC (12 bit) - Thời gian chuyển đổi analog sang digital : 20mA - Độ phân giải tồn tầm: Điện áp: 12 bit Dịng điện: 11 bit - Có LED báo trạng thái - Có núm chỉnh OFFSET chỉnh GAIN - Kiểu liệu đầu ra: Kiểu liệu không dấu: tầm từ đến 32000 Kiểu liệu có dấu: tầm từ –32000 đến 32000 - Thời gian gửi tín hiệu đi: Điện áp 100us Dòng điện 2ms - Mạch điều khiển sử dụng nguồn cung cấp 24VDC:Điện áp đầu 5000; Dòng điện đầu 500  - Có contact để lựa chọn phạm vi áp ngõ vào (contact hai vị trí ON OFF): contact lựa chọn cực tính áp ngõ vào: ON áp đơn cực, OFF với áp lưỡng cực; contact 3, 5, 7, 9, 11 chọn phạm vi điện áp Các bước chỉnh đầu vào: Tắt nguồn Module, chọn tầm đầu vào theo yêu cầu Bật nguồn lên cho CPU Module sau hoạt động ổn định 15 phút Sử dụng nguồn dòng áp chuẩn dùng để đưa tín hiệu vào đầu vào Đọc giá trị mà PLC đọc kênh đầu vào thích hợp Chỉnh giá trị Offset giá trị đọc vào nhận giá trị Data Đặt giá trị tín hiệu tồn tầm đo vào ngõ vào, đọc giá trị mà CPU nhận Chỉnh độ lợi giá trị đọc 32000 hay nhận giá trị Data Lặp lại trình chỉnh Gain Offset đạt u cầu Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng duøng PLC S7-200 Chỉnh đầu vào EM 235 Bảng chỉnh đầu vào EM 235 Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7-200 Sơ đồ đấu nối phần cứng Sơ đồ khối ngõ vào EM235 *Tín hiệu tương tự đưa vào đầu vào A+, A-, B+, B-, C+, C-, sau qua lọc nhiễu, qua đệm, suy giảm, khuếch đại đưa đến khối chuyển đổi ADC, chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số 12 bit 12 bit liệu đặt bên từ ngõ vào analog CPU sau: Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7-200 MSB AIWxx LSB 15 14 Dữ liệu 12 bit 0 0 Đơn cực MSB LSB 15 AIWxx Dữ liệu 12 bit 0 0 Lưỡng cực 12 bit liệu từ chuyển đổi ADC canh trái từ liệu Bit MSB bit dấu: dùng để diễn tả giá trị từ liệu dương, dùng để diễn tả giá trị từ liệu âm Sơ đồ khối ngõ EM235: 12 bit liệu đặt bên từ ngõ analog CPU sau: MSB AQWxx LSB 15 14 Dữ liệu 11 bit 10 0 0 Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng duøng PLC S7-200 L Thực phép biến đổi số thực 32 bit thành A số nguyên có dấu 32 bit ghi kết vào OUT D có phần ngun chuyển Tốn hạng :IN :VD, ID, QD, MD, SMD, SD, STL TRUNC IN OUT AC, HC, Const,*VD,*AC OUT:VD, ID, QD, MD, SMD, SD, AC, *VD, *AC L Lệnh đặt giá trị logic vào từ đơn OUT có A số số nguyên nằm nibble(4 bit) D thấp đầu vào IN lớn 9999 SM1.6 báo tràn Tốn hạng :IN:VB, IB, QB, MB, SMB, SB, AC, STL DECO IN OUT *VD, *AC, Const, OUT:VW,T,C, IW, QW,MW,SMW, SW, AC,AQW,*VD,*AC L Lệnh xác định số bit thấp từ A đơn IN có giá trị logic ghi kết vào D nibble(4bit) thấp đầu OUT IN :VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, SW, AC, AIW, Const, *VD, *AC STL ENCO IN OUT OUT:VB, IB, QB, MB, SMB, SB, AC, *VD, *AC Dạng lệnh Mơ tả chức lệnh 55 Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7-200 L Lệnh tạo giá trị bit cho ghi nét tương A ứng với bit thấp đầu vào IN kết D ghi vào byte đầu OUT Toán hạng :LEN:VB,IB,QB, MB, SMB,SB,AC, Const, *VD, *AC STL SEG IN OUT IN :VB,IB,QB MB, SMB,SB,*VD,*AC OUT:VB,IB,QB, MB, SMB,SB,*VD, *AC L Lệnh chuyển chuỗi ký tự có dấu có chiều A dài Len mà kí tự bắt đầu IN sang số nguyên hệ D số 16 ghi vào vùng nhớ kể từ byte định OUT Nếu mã hóa kí tự sai SM1.7 bật lên Toán hạng :LEN:VB,IB,QB, MB, SMB,SB,AC, STL ATH IN LEN OUT Const, *VD, *AC IN :VB,IB,QB MB, SMB,SB,*VD,*AC OUT:VB,IB,QB, MB, SMB,SB,*VD, *AC L Lệnh cho phép biến đổi dãy số viết A số 16 thành mã ASCII Số bắt đầu lưu IN D với chiều dài Len Độ dài cực đại dãy số 255 Chuỗi kí tự đầu ghi vào mảng có byte đầu Out Toán hạng :LEN:VB,IB,QB, MB, SMB,SB,AC, Const, *VD, *AC IN :VB,IB,QB MB, SMB,SB,*VD,*AC OUT:VB,IB,QB, MB, SMB,SB,*VD, *AC STL HTA IN OUT LEN 56 Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7-200 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH I./ Mơ hình điều khiển: Mô hình thi công Mơ hình gồm ba bồn chứa A, B, C, điều khiển ba van selenoid Ba bồn chiết vào bình chiết, đáy bình chiết có gắn cảm biến áp suất, cảm biến đo mực chất lỏng 57 Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7-200 II./ Sơ đồ đấu nối phần cứng: 1./ PLC S7-200 : Sơ đồ phần cứng PLC S7-200 K1, K2, K3, K4 Relay 24 Vdc Stop : Công tắc thường đóng Start : Cơng tắc thường hở S1 : cơng tắc 58 Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7-200 2./ Module analog EM 235: Sơ đồ phần cứng module analog Cảm biến E8AA-M10 : + Cấp nguồn : 12 đến 24 Vdc + Dịng : đến 20 mA 59 Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7-200 3./ PLC hình hiển thị TD200: Truyền thơng CPU PC qua cổng PPI Giao tiếp TD200 CPU 60 Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7-200 4./ Lưu đồ giải thuật: 61 Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7-200 5./ Chương trình phần mềm PLC: 62 Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7-200 63 Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7-200 64 Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7-200 65 Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7-200 66 Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7-200 67 Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7-200 68 Đề tài : Thiết kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7-200 6./ Kết thi cơng: Bình chiết chất lỏng - Ta có bình chiết chất lỏng với: + Chiều cao cột nước h = 60 cm + Chiều rộng = 15 cm + Chiều ngang = 20 cm + Thể tích chất lỏng bồn chiết 15x20x60 = 18000 ml - Kết scale Analog sau: Cứ 1cm chiều cao cột nước bình chiết tương ứng đơn vị, tương ứng với 300ml Nếu muốn chiết chất A, chất B, chất C lập trình theo đơn vị 6./ Ưu khuyết điểm: Giá trị scale cảm biến module Analog EM235 tương đối ổn định Sau hồn chỉnh mơ hình chạy chương trình cho tồn hệ thống thấy biên chuyển từ chất A, chất B, chất C dao động chưa ý muốn lắm.Các van selenoid chảy chậm Do thời gian làm luận án có hạn nên nghiên cứu thi cơng mơ hình tạm dừng lại chưa khắc phục hết cố Nếu có thời gian kinh phí thêm em chọn van lớn hơn, cảm biến có độ xác cao để hệ thống có độ xác cao ổn định 69 ... tài : Thi? ??t kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7- 200 Chỉnh đầu vào EM 235 Bảng chỉnh đầu vào EM 235 Đề tài : Thi? ??t kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7- 200 Sơ... Unit) hệ thống giao tiếp vào/ra (I/O) 24 M M Đề tài : Thi? ??t kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7- 200 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển lập trình Trong : - Thi? ??t bị đầu vào gồm thi? ??t. .. : Thi? ??t kế thi công hệ thống phối trộn chất lỏng dùng PLC S7- 200 3./ Giao tiếp TD -200 PLC: Giao tiếp TD CPU: Giao tiếp nhiều TD nhiều CPU: IV/ Van điện từ : 15 Đề tài : Thi? ??t kế thi công hệ thống