Thiết kế hệ thống điều khiển tự động cho bãi gửi xe tự động bằng PLC S71200 có link file mô phỏng cuối bài hoặc liên hệ vào sdt : 0799008541

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT BÃI GỬI XE SỬ DỤNG PLC S7 1500 VÀ MÀN HÌNH HMI Sinh viên thực hiện Trần Danh Chính Lớp DHTDHCK13A Mã số sinh viên 1305180456 Giảng viên hướng dẫn TS Thái Hữu Nguyên Nghệ An, 11 2021 1 TRƯỜNG ĐH SPKT VINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP Họ và tên Trần Danh Chính Lớp DH TDH CK13A Mã số sinh viên 1305180456 Ngành Công.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN/ TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT BÃI GỬI XE SỬ DỤNG PLC S71500 VÀ MÀN HÌNH HMI Sinh viên thực hiện: Trần Danh Chính Lớp: DHTDHCK13A Mã số sinh viên: 1305180456 Giảng viên hướng dẫn: TS.Thái Hữu Nguyên TRƯỜNG ĐH SPKT VINH KHOA ĐIỆN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên: Trần Danh Chính Lớp: DH TDH CK13A Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ĐK & TĐH Mã số sinh viên: 1305180456 Hệ đào tạo: Chính quy Tên đề tài Điều khiển giám sát bãi gửi xe sử dụng PLC S7 – 1500 hình HMI Các liệu ban đầu - Công nghệ điều khiển: Bãi gửi xe - PLC S7-1500 (chi tiết: sinh viên tra catalogue); - HMI: KTP basic (chi tiết: sinh viên tra catalogue); - Phần mềm TIA Nội dung phần thuyết minh tính tốn 3.1 Các phần thuyết minh đề tài đồ án/ tiểu luận tốt nghiệp - Lời nói đầu; - Các chương nội dung chính: 1,2,3; - Kết luận hướng phát triển đề tài; - Phụ lục; - Tài liệu tham khảo 3.2 Đề cương chương - Chương 1: Giới thiệu chung bãi gửi xe - Chương 2: Thiết kế lập trình hệ thống điều khiển giám sát bãi gửi xe - Chương 3: Mô kiểm chứng phần mềm TIA - Kết luận hướng phát triển đề tài - Phụ lục: PLC S7-1500 HMI - Tài liệu tham khảo Giáo viên hướng dẫn 1) TS Thái Hữu Nguyên Ngày giao nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp (giao đề tài trước ngày 0/9/2021) Ngày 01 tháng 09 năm 2021 Ngày hoàn thành đồ án tốt nghiệp (nộp cho Giáo vụ khoa trước 20/11/2021) Ngày 25 tháng 10 năm 2021 KHOA ĐIỆN (Ký ghi rõ họ tên) Nghệ An, ngày 26 tháng 08 năm 2021 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) TS THÁI HỮU NGUYÊN TS THÁI HỮU NGUYÊN ĐÁNH GIÁ QUYỂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP/TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP (Dùng cho giảng viên hướng dẫn) Tên giảng viên đánh giá: Họ tên Sinh viên: MSSV: Tên đồ án: Nhận xét nội dung trình bày Đồ án: Nhận xét khác (về thái độ tinh thần làm việc sinh viên) Nghệ An, ngày: … / … / 20… Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) ĐÁNH GIÁ QUYỂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP/TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP (Dùng cho cán phản biện) Giảng viên đánh giá: Họ tên sinh viên: MSSV: Tên đồ án: Nhận xét nội dung trình bày Đồ án (Về nội dung: nhận xét phương pháp nghiên cứu, mục tiêu, kết đạt được, chưa đạt được…; Về hình thức trình bày đồ án: chương mục hợp lý chưa? Lỗi tả,…) Nhận xét khác Nghệ An, ngày: … / … / 20 … Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) LỜI NĨI ĐẦU Cùng với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật, cơng nghiệp hóa đại hóa ngày chiếm vị trí quan trọng đời sống xã hội Tự động hóa cao song song với việc sử dụng cách triệt để nguồn lượng, tăng suất lao động, nâng cao chất lượng sản phẩm, cải thiện môi trường làm việc, cải thiện nhu cầu sống người Cùng với tiến trình đo thị hóa tăng lên mạnh mẽ dân cư thành phố lớn Theo áp lực giao thông đè nặng lên sở hạ tầng có Một u cầu thiết đặt việc tìm câu trả lời cho tốn ùn tắc toán đỗ xe Hiện Việt Nam ta thấy xuất bãi đỗ xe tự động khác hạn chế mẻ Là sinh viên nghành Tự Động Hóa sinh viên thầy cô trang bị cho tư duy, kiến thức tự động hóa điện truyền động điện tự động.Em thiết kế đề tài “ Điều khiển giám sát bãi gửi xe sử dụng PLC S7 – 1500 hình HMI ” Trong suốt thời gian làm đồ án với giúp đỡ tận tình thầy giáo khoa Điện- Trường SPKT Vinh đặc biệt hướng dẫn tận tình Ngơ Thị Lê giúp đỡ em nhiều để hồn thành đồ án LỜI CAM ĐOAN Tơi Trần Danh Chính , mã số sinh viên: 1305180456, sinh viên lớp DHTDHCK13A , khóa 13 Người hướng dẫn Ts Thái Hữu Ngun Tơi xin cam đoan tồn nội dung trình bày đồ án “Điều khiển giám sát bãi gửi xe sử dụng PLC S7 – 1500 hình HMI” kết trình tìm hiểu nghiên cứu Các liệu nêu đồ án hoàn toàn trung thực, phản ánh kết đo đạc thực tế Mọi thông tin trích dẫn tuân thủ quy định sở hữu trí tuệ; tài liệu tham khảo liệt kê rõ ràng Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm với nội dung viết đồ án Nghệ An, ngày … tháng … năm 2021 Người cam đoan Trần Danh Chính MỤC LỤC TĨM TẮT ĐỒ ÁN Nội dung đề tài bao gồm: Chương 1: Giới thiệu chung bãi gửi xe + Giới thiệu tổng quan công nghiệp bãi giữ xe tự động + Ưu nhược điểm bãi giữ xe ô tô tự động + Lựa chọn phương án thiết kế mơ hình Chương 2: Thiết kế lập trình hệ thống điều khiển giám sát bãi gửi xe + Giới thiệu chung phần mềm TIA PORTAL + Chương trình hệ thống Chương 3: Mơ kiểm chứng phần mềm TIA + Thiết kế giao diện mô + Cách khởi động mô + Mô kiểm chứng hệ thống Phụ lục : PLC S1500 hình HMI KTP 700 Mục đích nghiên cứu: Nắm vững kiến thức lập trình với S7-1500 mơ tìm hiểu hệ thống bãi gửi xe Loại Relais Relais Triac Triac X X X X 24 V DC 24 V DC - - 230 V AC 230 V AC Cách điện kênh Nguồn cấp cho cuộn dây Dãy điện áp ngõ 24 V DC to 120 V DC / 24 V AC Dãy dòng ngõ 24 V DC to 120 V DC / 24 5A 2A 2A 1A Ngắt chuẩn đoán X X - - Ngắt phần cứng - - - - * Modules ngõ vào tương tự ( Analog modules ) Modules Analog input AI4xU/I/RTD /TC ST AI 4xU/I/RTD/T C/ AQ 2xU/I ST Tên viết tắt AI 8xU/I HS AI8xU/I/RTD /TC ST Số hạng mục 6ES75317NF10-0AB0 6ES75317KF00-0AB0 6ES75317QD00-0AB0 6ES75347QE00-0AB0 Kích thước 35 mm 35 mm 25 mm 25 mm Số ngõ vào 8 4 Thông số 48 16 bits bao gồm tín hiệu 16 bits bao gồm tín hiệu 16 bits bao gồm tín hiệu 16 bits bao gồm tín hiệu Điện áp, dịng điện Điện áp, dòng điện, điện trở, điện trở nhiệt, cặp nhiệt Điện áp, dòng điện, điện trở, điện trở nhiệt, cặp nhiệt Điện áp, dòng điện, điện trở, điện trở nhiệt, cặp nhiệt Cách điện kênh - - - Dãy điện áp 24 V DC 24 V DC 24 V DC 24 V DC Chênh lệch điện áp ngõ vào cho phép (UCM) 10 V DC 10 V DC 20 V DC 20 V DC Ngắt chuẩn đoán X X X X Ngắt phần cứng X Hai giới hạn mức cao, hai giới hạn mức thấp cho trường hợp X Hai giới hạn mức cao, hai giới hạn mức thấp cho trường hợp X Hai giới hạn mức cao, hai giới hạn mức thấp cho trường hợp X Hai giới hạn mức cao, hai giới hạn mức thấp cho trường hợp Chế độ đẳng thời X - - - 125 µs, modules, kể số kênh hoạt động 9/23/27/107 ms 9/23/27/107 ms 9/23/27/107 ms Độ phân giải Kiểu đo lường Thời gian chuyển đổi (trên kênh) 49 * Modules ngõ tương tự (Analog modules ) Modules analog output Tên viết tắt AQ 8xU/I HS AQ 4xU/I ST Số hạng mục 6ES75325HF00-0AB0 6ES75326ES75325HD00-0AB0 5NB00-0AB0 6ES75347QE00-0AB0 Kích thước 35 mm 35 mm 25 mm 25 mm Số ngõ 2 Độ phân giải 16 bits bao gồm tín hiệu 16 bits bao gồm tín hiệu 16 bits bao gồm tín hiệu 16 bits bao gồm tín hiệu Loại ngõ Điện áp/dòng điện Điện áp/dòng điện Điện áp/dòng điện Điện áp/dòng điện Cách điện kênh - - - - Dãy điện áp cấp 24 V DC 24 V DC 24 V DC 24 V DC Ngắt chuẩn đoán X X X X Chế độ đẳng thời X - - - AQ 2xU/I ST AI4xU/I/RTD/TC/ AQ 2xU/I ST Thông số Modules truyền thơng Các cổng truyền thơng PROFINET tích hợp cac CPU S7-1500 (và PROFIBUS CPU1516-3PN/DP) Tuy nhiên S7-1500 có module truyền thơng hổ trợ cho nhu cầu mở rộng mạng truyền thông Các loại truyền thông Tùy chọn loại truyền thông PN/IE 50 D Serial P Truyền thông PG để vận hành, kiểm tra chuẩn đốn X X - Truyền thơng cho HMI để vận hành giám sát X X - Trao đổi liệu với TCP/IP, UDP, ISO-on-TCP, ISO protocol X - - Truyền thông qua Modbus TCP X - - Gửi cảnh báo qua email X - - Quản lý tập tin truy cập file qua FTP (File Transfer X - - X X - Trao đổi liệu thông qua điểm-điểm với Freeport, 3964 (R), USS giao thức Modbus - - X Web server X - - SNMP (Simple Network Management Protocol) X - - Đồng hóa thời gian X X - Protocol); CP FTP client FTP server Truyền thông với S7 Kết nối nối tiếp điểm-điểm Trao đổi liệu thông qua HTTP (S), ví dụ để chuẩn đốn Sơ đồ kết nối mạng truyền thông 51 * Modules truyền thông PROFINET Ethernet công nghiệp Các loại modules truyền thông PROFINET Ethernet công nghiệp Tên viết tắt Số hạng mục CM 1542-1 CP 1543-1 6GK7 5421AX00-0XE0 6GK75431AX00-0XE0 PROFINET Ethernet công nghiệp RJ45 RJ45 10/100 Mbit/s 10/100/1000 Mbit/s Thông số Hệ thống Bus Giao tiếp Tốc độ truyền liệu TCP/IP, ISO, UDP, TCP/IP, ISO-on-TCP, UDP, Truyền thông S7, Chức giao thức Truyền thông S7,IP Broadcast / Multicast, SNMPv1 IP-Broadcast/Multicast, bảo mật, Chuẩn đoán SNMPV1/V3, DHCP, FTP client/server, email, IPV4/IPV6 Ngắt chuẩn đoán X X Ngắt phần cứng X - Chế độ đẳng thời - - Các modules chức : 52 Sơ đồ kết nối với modules chức Module dành cho xử lý yêu cầu phần cứng tốc độ cao đếm tốc độ cao, xác định vị trí Các khối techonology hỗ trợ cho việc lập trình đơn giản Tốc độ đáp ứng nhanh Có thể kết nối với CPU hay trạm remote I/O Et200MP * Các dạng điều khiển PID Các dạng điều khiển PID Điền khiển PID Mô tả PID Compact Bộ điều khiển PID liên tục PID 3Step Bộ điều khiển bước để tích hợp thiết bị truyền động PID Temp Bộ điều khiển nhiệt để làm nóng làm mát với hai thiết bị truyền động riêng biệt * Bộ đếm Thông số đếm Chức Giá trị Mô tả Sáu đếm tốc độ cao Lên đến 100 kHz Cho xung nhiều encoders Tần số 0.04 Hz - 400 kHz 53 Chu kỳ đo 2.5 μs - 25 s Tốc độ đo Phụ thuộc vào khoảng thời gian đo tín hiệu Có thể cài đặt người dùng * Các modules đếm điều khiển vị trí Các Modules đếm điều khiển vị trí Tên viết tắt Số hạng mục TM Count 2x24V 6ES7550-1AA00-0AB0 TM PosInput 6ES7551-1AB00-0AB0 Thông số Khả kết nối với encoders Tần số đếm lớn Tích hợp encoders cho tín hiệu, 24V, khơng đồng bộ, Xung encoders cùng/khơng hướng tín hiệu Nhiều tín hiệu từ encoders truyền tới RS-422 (5 V Tín hiệu khác biệt), Xung encoders cùng/khơng hướng tín hiệu Xung đếm lên/ xuống Xung đếm lên/ xuống Encoders tuyệt đối (SSI) 200 kHz: MHz 800 kHz lần xung MHz lần xung 54 Tích hợp DI Tích hợp DQ DIs kênh đếm cho DIs kênh đếm cho  Khởi động  Khởi động  Dừng  Dừng  Sự tự kích  Sự tự kích  Đồng  Đồng DQs cho so sánh giá DQs cho so sánh giá trị trị giới hạn giới hạn Bộ đếm chức Bộ đo chức Bộ so sánh có khả điều chỉnh dãy đếm, dị tìm bị lệch vị trí Bộ so sánh có khả điều chỉnh dãy đếm, dị tìm tuyệt đối bị lệch vị trí Tần số Tần số Chu kỳ Chu kỳ Tốc độ Tốc độ Ngắt chuẩn đoán X X Ngắt phần cứng X X Chế độ đẳng thời X X 55 Hình dáng thực tế S7-1500 Mặt trước vào mặt sau PLC 56 Chốt khóa CPU Kết nối Phần cung cấp thông tin việc kết nối, trạng thái hiển thị sơ đồ khối CPU 1511-1 PN * Nguồn cấp 24VDC (X80) Kết nối nối nguồn 24VDC bên đầu nối CPU chuyển từ nhà máy, khơng có modules nguồn rail Sơ đồ cấp nguồn hình bên Sơ đồ cấp nguồn cho PLC * Một cổng giao tiếp PROFINET cổng mạng ( X1 P1 R X1 P2 R ) 57 Bảng cho thấy phân chia thiết bị đầu cuối cho giao tiếp PROFINET với cổng mạng, tương ứng với tiêu chuẩn Ethernet cho đầu cắm RJ45 Sơ đồ chân giao tiếp PROFINET với cổng mạng Hình ảnh Tên tín hiệu Ý nghĩa TD Truyền liệu + TD_ Truyền liệu - RD Nhận liệu + GND Ground GND Ground RD_ Nhận liệu - GND Ground GND Ground * Sơ đồ khối 58 Sơ đồ khối CPU *Màn hình HMI HMI (Màn hình HMI) từ viết tắt cụm từ tiếng anh “Human Machine Interface”, dịch “giao diện người & máy” HMI giao diện (màn hình) có chức hiển thị điều khiển nhằm mục đích giúp người vận hành dễ dàng kiểm soát thiết thị máy móc Phân loại HMI : Theo kiểu hình: hình cảm ứng HMI hình HMI khơng cảm ứng (TFT, LCD, Touch, ) Theo kích thước: 3.5 inch, inch, inch, 10 inch, 12 inch, 15 inch, Theo dung lượng nhớ: 288KB, 1M, 2M, 10M, Theo cổng truyền thông: USB, RS232/422/485, Ethernet, CANbus, 59 Theo giao thức truyền thông: MODBUS, MQTT, EtherNet/IP, CANopen, SNMP, FTP, BACnet, M-Bus, VNC, GSM (SMS, GPRS), KNX, Theo tính nâng cao: SCADA, Cloud, Web Server, SQL, Email & SMS, Remote, 3G/4G/Wifi, Cấu tạo HMI : Dựa theo cách phân loại HMI phía trên, tựa chung thấy HMI bao gồm phần chính: Phần cứng: hình, chíp, nút nhấn, thẻ nhớ cổng kết nối Phần mềm: viết chương trình, cấu hình phần cứng, thiết lập truyền thông thiết kế giao diện HMI Truyền thông: bao gồm cổng kết nối, giao thức truyền thông như: USB, RS232/422/485, Ethernet, CANbus, MODBUS, MQTT, EtherNet/IP, CANopen, SNMP, tính nâng cao, mở rộng Ứng dụng HMI : Công nghiệp sản xuất, chế tạo máy, nâng cấp hệ thống máy móc tự động Sản xuất, nâng cấp dây chuyền tự động hóa cơng nghiệp Tự động hóa tịa nhà, điều khiển, quản lý, giám sát BMS, HAVC, BTS, Công nghệ điều khiển bơm công nghiệp, xử lý nước, nước thải Quản lý, giám sát lượng điện, dầu, khí, gas, Trường đại học, trung tâm đào tạo, dạy nghề Nhà thông minh (smart home) Quan trắc môi trường: hiển thị, theo dõi, thu thập liệu giám sát từ xa Quy trình ứng dụng HMI a) Lựa chọn HMI Kích thước hình: dựa mật độ hiển thị liệu, thông số, đồ thị, đồ họa, trang HMI Có phím vật lý hay khơng (và phím): dựa nhu cầu điều khiển, mơi trường sử dụng thiết bị Lựa chọn cổng kết nối: phụ thuộc vào nhu cầu kết nối với thiết bị máy in, đầu đọc mã vạch thiết bị ngoại khác b) Xây dựng HMI 60 Cấu hình phần cứng: kết nối HMI với thiết bị điều khiển khác (PLC) thiết lập chuẩn truyền thông - Thiết kế giao diện đồ họa trang hiển thị HMI - Gắn giá trị (tag) cho đối tượng - Viết chương trình liên kết cho HMI - Mô phỏng, chạy thử sửa lỗi - Lắp đặt HMI vào hệ thống thực vận hành Giới thiệu HMI KTP700 Thế hệ thứ với nhiều cấp độ lý tưởng cho ứng dụng HMI đơn giản thiết bị cung cấp kích thước “, 7″, 9″ ,12″, 15″, 19″, 22” thao tác phím cảm ứng kết hợp – Được thiết kế TIA Portal – Màn hình rộng độ phân giải cao, điều chỉnh độ sáng với 64.000 màu – Giao diện người dùng sáng tạo cải thiện khả sử dụng nhờ vào điều khiển đồ họa • Chức cảm ứng / phím để vận hành trực quan • Giao diện kết nối với PLC khác • Phiên dành cho PROFIBUS PROFINET • Lưu trữ qua thẻ nhớ USB Thơng số kỹ thuật - Dòng sản phẩm: KTP700 Basic color PN - Thiết kế hình: Thiết kế hình hiển thị ảnh rộng TFT, đèn LED - Kích thước hình: in ( 154.1 x 85.9 mm) - Số lượng màu sắc: 65 536 - Độ phân giải: 800 x 480 Pixel Cấu tạo thành phần hình cảm ứng HMI siemens : – Phần cứng: * Màn hình * Các phím bấm * Chips: CPU * Bộ nhớ chương trình: ROM,RAM, EPROM/Flash, … – Phần mềm: 61 * Các đối tượng (Object) * Các hàm lện * Phần mềm phát triển: * Các công cụ xây dựng HMI * Các công cụ kết nối, nạp chương trình gỡ rối * Các cơng cụ mô – Truyền thông: * Các cổng truyền thông: RS232, RS485, Ethernet, USB * Các giao thức truyền thông: Mobus, CANbus, PPI, MPI, Profielbus Cấu tạo cảm ứng HMI Tấm cảm ứng hình HMI thành phần khơng thể thiếu hình HMI Siemens Với công nghệ cảm ứng điện trở, dựa áp lực vật tác động vào tay, bút vật chạm Cấu tạo loại cảm ứng HMI gồm kính nhựa acrylic mỏng bao phủ hai lớp tương tác lớp dẫn xuất điện lớp cảm biến điện trở Hai lớp phân tách lớp đệm gồm điểm khoảng trống mà mắt thường khơng thể nhìn thấy Mặc dù cơng nghệ đại có nhiều công nghệ cảm ứng điện dung, điện dung đa điểm hình HMI ln tơn thờ cơng nghệ cảm ứng điện trở, lựa chọn tốt môi trường công nghiệp, với nhiều ưu điểm như: giá thành rẻ, không bị nhiêu (từ trường, điện), dùng găng tay vật tác động lực hoạt động (Cơng nhân cần đeo găng tay làm việc)… 62 ... 1.8 : Hệ thống đỗ xe tự động hệ thống thang nâng di chuyển 1.3 Thuật toán hệ thống 10 11 CHƯƠNG : THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT BÃI GỬI XE 2.1 Giới thiệu phần mềm thiết kế. .. thống đỗ xe tự động hệ thống tháp xe 1.2.7 Đỗ xe tự động hệ thống thang nâng di chuyển Đỗ xe tự động hệ thống thang nâng di chuyển: - Điều khiển đơn giản với hình cảm ứng (Touch screen) - Hệ thống. .. Hình 1.5 : Hệ thống đỗ xe tự động hệ thống cycle parking 1.2.5 Đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng ngang Hệ thống đỗ xe tự động xoay vòng ngang phù hợp cho cơng trình tịa nhà có qui mơ đỗ xe nhỏ Hình