CHƯƠNG 1: MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP NGUYÊN CỨU,TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Hệ thống đóng gói và phân loại gạo theo khối lượng có kiểu dáng nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt, bảo trì, sửa chữa. Để thiết kế được chúng ta cần thiết hệ thống hoạt động tự động dựa vào lập trình và điều khiển của PLC. Ngoài ra còn có các vấn đề khác như là: nguồn cung cấp, tính toán thông số chi tiết... Các vấn đề cần được giải quyết đó là: - Vấn đề điều khiển: điều khiển hoàn toàn tự động. - Vấn đề an toàn: đảm bảo an toàn cho người sử dụng và sản phẩm không bị hỏng. Mục tiêu nghiên cứu của để tài: Mô phỏng hệ thống trên WinCC
BTL PLC & Khí nén Nhóm GVHD: TỐNG THỊ LÝ BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP NAM HÀ NỘI Độc lập Tự Hạnh phúc ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH VÀ KHÍ NÉN Số:….01…… Họ Và Tên HSSV: …………………………………Lớp: ………… TĐH1………… Khóa: ……………… 7………………………… Khoa: ……….…Điện…………… Giáo viên hướng dẫn: ……….…TỐNG THỊ LÝ NỘI DUNG Đề tài: Ứng dụng PLC S7200 Siemens điều khiển mô hình phân loại sản phẩm hình sau: Mơ tả hoạt động hệ thống: Ấn nút START: + Băng tải hoạt động, sản phẩm phân loại theo bốn mức dựa vào cảm biến (00, 01, 10, 11) Hệ thống dừng lại điều kiện sau xảy ra: + Tổng số sản phẩm STORAGE1, 2, 100 + Ấn nút dừng + Hoặc hệ thống bị lỗi PHẦN THUYẾT MINH Yêu cầu bố cục nội dung: Chương 1: Phân tích u cầu cơng nghệ: Tìm hiểu tính chọn thiết bị mơ hình (cấu tạo, ngun lý, sơ đồ chân…) Vẽ sơ đồ khối sơ đồ nguyên lý mạch lực Xác định tín hiệu cần điều khiển Chương 2: Vẽ sơ đồ ghép nối hệ thống với PLC S7 200 CPU 224 Xác định biến cần điều khiển Lập bảng địa Vẽ sơ đồ đấu dây Chương 3: Thiết lập lưu đồ thuật tốn Chương 4: Viết chương trình điều khiển PLC S7 200 CPU 224 Yêu cầu thời gian: Ngày giao đề: 04/05/2014 TRƯỞNG BỘ MƠN Ngày hồn thành: 07/06/2015 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH YÊU CẦU CƠNG NGHỆ Tìm hiểu tính chọn thiết bị mơ hình (cấu tạo, ngun lý, sơ đồ chân…) Các thiết bị mơ hình: + 1.1: PLC S7 200 + 1.2: động chiều kéo băng tải + 1.3: xi lanh đơn + 1.4: van 3/2 + 1.5: nút ấn: START, STOP + 1.6: cảm biến quang thu phát độc lập + 1.7: rơle trung gian + 1.8: công tắc tơ + 1.9: băng tải 1.1 PLC S7200 Giới thiệu chung Các thành phần kĩ thuật điều khiển điện điện tử ngày đóng vai trị vơ to lớn lĩnh vực tự động hóa ngày cao Trong năm gần đây, bên cạnh việc điều khiển Relay khởi động từ việc điều khiển lập trình phát triển với hệ thống đóng mạch điện tử lập trình máy tính Trong nhiều lĩnh vực loại điều khiển cũ thay đổi điều khiển lập trình gọi điều khiển logic khả trình, viết tắt tiếng anh PLC (Programmable Logic Controller) Sự khác biệt logic khả trình (thay đổi quy trình hoạt động) điều khiển theo kết nối cứng (khơng thay đổi quy trình hoạt động): kết nối dây khơng cịn thay vào chương trình Có thể lập trình cho PLC ngơn ngữ lập trình đơn giản đặc biệt người sử dụng không cần nhờ vào ngôn ngữ lập trình khó khăn, lập trình PLC nhờ vào liên kết logic đơn giản Như thiết bị PLC làm nhiệm vụ thay phần mạch điều khiển khâu xử lí số liệu nhiệm vụ sơ đồ mạch điều khiển xác định số hữu hạn bước thực xác định gọi chương trình Chương trình mơ tả bước thực hiển gọi tiến trình điều khiển tiến trình lưu vào nhớ nên gọi điều khiển theo lập trình nhớ hay điều khiển khả trình Trên sở khác khâu xử lí số liệu biểu diễn hệ điều khiển sau: Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển người ta thay đổi mạch điều khiển: Lắp lại mạch thay đổi phần tử hệ điều khiển relay điện Trong khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển hệ điều khiển logic khả trình PLC người ta thay đổi chương trình soạn thảo * Cấu tạo: Mơdule CPU 224 Kích thước (W x H x D): 120,5 x 80 x 62 Khối lượng: 410 g Công suất tiêu thụ: W Nguồn cấp 120/220 VAC Đầu vào số: 14 đầu x 24VDC Đầu số: 10 đầu dạng rơle, 2A Có đếm tốc độ cao 20 kHz tạo xung 20 kHz Bộ nhớ chương trình kB Bộ nhớ liệu kB Có thể quản lí modul mở rộng vào/ra ( 256 đầu số ); 16 đầu vào 16 đầu tương tự Có 256 định thời, 256 đếm cổng RS485 * Nguyên lý làm việc CPU điều khiển hoạt động bên PLC Bộ xử lý đọc kiểm tra chương trình chứa nhớ, sau thực thứ lệnh tự chương trình, đóng hay ngắt đầu Các trạng thái ngõ phát tới thiết bị liên kết để thực thi Và tồn hoạt động thực thi phụ thuộc vào chương trình điều khiển giữ nhớ PLC thực chất chạy mã máy với hệ thống số nhị phân, tốc độ qt vịng chương trình đạt đến vài phần ngàn giây, Software dùng để lập trình PLC tích hợp phần biên dịch Các dòng lệnh lập trình đưa từ chương trình vào trình biên dịch chuyển đổi sang mã máy ghi bit “0” hay bit “1” lên vào vị trí có địa quy ước trước PLC lên PC thực thi xảy ngược lại trình biên dịch làm xong nhiệm vụ trước trả chương trình lên Monitor Hệ thống Bus tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: Address Bus: Bus địa dùng để truyền địa đến Modul khác Data Bus: Bus dùng để truyền liệu Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền tín hiệu định điều khiển đồng hoạt động PLC Trong PLC số liệu trao đổi vi xử lý modul vào thông qua Data Bus Address Bus Data Bus gồm đường, thời điểm cho phép truyền bit byte cách đồng thời hay song song Nếu modul đầu vào nhận địa Address Bus, chuyển tất trạng thái đầu vào vào Data Bus Nếu địa byte đầu xuất Address Bus, modul đầu tương ứng nhận liệu từ Data bus Control Bus chuyển tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động PLC Các địa số liệu chuyển lên Bus tương ứng thời gian hạn chế Hệ thống Bus làm nhiệm vụ trao đổi thông tin CPU, nhớ I/O Bên cạch đó, CPU cung cấp xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ Xung định tốc độ hoạt động PLC cung cấp yếu tố địnhthời, đồng hồ hệ thống Vịng qt chương trình: chương trình điều khiển) theo chu PLC thực công việc (bao gồm trình lặp Mỗi vịng lặp gọi vòng quét (scancycle) Mỗi vòng quét bắt đàu việc chuyển liệu từ cổng vào số tới vùng đệm ảo I, giai đoạn thực chương trình Trong vịng qt, chương trình thực từ lệnh đến lệnh kết thúc khối OB1 Sau giai đoạn thực chương trình giai đoạn chuyển nội dung đệm ảo Q tới cổng số Vòng quét kết thúc giai đoạn xử lý yêu cầu truyền thơng (nếu có) kiểm tra trạng thái CPU Mỗi vịng qt mơ tả sau: Chú ý: Bộ đệm I Q không liên quan tới cổng vào/ra tương tự nên lệnh truy nhập cổng tương tự thực trực tiếp với cổng vật lý không thông qua đệm Thời gian cần thiết PLC thực vòng quét gọi thời gian vòng quét (Scan time) Thời gian vịng qt khơng cố định, tức khơng phải vịng qt thực khoảng thời gian Có vịng qt thực lâu, có vịng qt thực nhanh tuỳthuộc vào số lệnh chương trình thực hiện, vào khối lượng liệu truyền thơng Trong vịng quét Như việc đọc liệu từ đối tượngđể xử lý, tính tốn việc gửi tín hiệu điều khiển đến đối tượng có khoảngthời gian trễ thời gian vịng qt Nói cách khác, thời gian vịng qt định tính thời gian thực chương trình điều khiển PLC Thời gian vịng qt ngắn, tính thời gian thực chương trình cao Nếu sử dụng khối chương trình đặc biệt có chế độ ngắt, ví dụ khối OB40, OB80, Chương trình khối thực vịng qt xuất tín hiệu báo ngắt chủng loại Các khối chương trình thực vịng qt khơng phải bị gò ép phải giai đoạn thực chương trình Chẳng hạn tín hiệu báo ngẵt xuất PLC giai đoạn truyền thông kiểm tra nội bộ, PLC tạm dừng công việc truyền thông, kiểm tra, để thực ngắt vậy, thời gian vòng quét lớn có nhiều tín hiệu ngắt xuất vịng qt Do để nâng cao tính thời gian thực cho chương trình điều khiển, tuyệt đối khơng nênviết chương trình xử lý ngắt dài lạm dụng việc sử dụng chế độ ngắt chương trình điều khiển Tại thời điểm thực lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào/ra mà thông qua nhớ đệm cổng vùng nhớ tham số Việc truyền thông đêm ảo với ngoại vi giai đoạn hệ điều hành CPU quản lý Ở số modul CPU, gặp lệnh vào/ra hệ thống cho dừng cơng việc khác, chương trình xử lý ngắt, để thực với cổng vào/ra Sơ đồ đấu chân PLC 224AC/DC/PLY 1.2 Động điện chiều kéo băng tải Cấu tạo: 10 Mặt cắt dọc động điện Cấu tạo: vỏ máy ( gông từ ) cực từ dây quấn cực từ cực từ phụ dây quấn cực từ phụ dây quấn phần ứng lõi sắt phần ứng rãnh phần ứng phần ứng Vẽ sơ đồ khối sơ đồ nguyên lý mạch lực Sơ đồ khối: ss Sơ đồ khối hệ thống Sơ đồ nguyên lý mạch động lực: +Mạch lực: + Mạch điều khiển: Xác định tín hiệu cần điều khiển Các tín hiệu số (digital) đưa vào PLC nhận từ nút ấn START, STOP, từ cảm biến S1 (Sensor 1), S2 (Sensor 2) Điện áp: 1530 V, điện áp định mức 24V CHƯƠNG 2: VẼ SƠ ĐỒ GHÉP NỐI HỆ THỐNG VỚI PLC S7 200 CPU 224 Xác định biến cần điều khiển Động điện chiều điều khiển từ PLC thông qua rơle trung gian R0, công tắc tơ K Các xi lanh chiều điều khiển van 3/2, van 3/2 điều khiển từ cuộn hút chúng mà cuộn hút điều khiển rơ le trung gian R1, R2, R3 Các rơle trung gian điều khiển PLC Vậy: Các biến cần điều khiển từ PLC rơle trung gian: R0, R1, R2, R3 Điện áp ra: 30VDC/250VAC, định mức 24VDC/220VAC; Dòng: 2A Lập bảng địa Symbol table: STT Symbol START STOP1 S1 S2 R0 Addres s I0.0 I0.3 I0.1 I0.2 Q0.0 R1 Q0.1 R2 Q0.2 R3 Q0.3 10 11 M0 M1 M2 M0.0 M0.1 M0.2 Comment Khởi động Dừng Cảm biến (Sensor 1) Cảm biến (Sensor 2) Rơle trung gian R0 điều khiển cơng tắc tơ K đóng cắt động Rơ le trung gian R1 điều khiển cuộn hút xi lanh Rơ le trung gian R2 điều khiển cuộn hút xi lanh Rơ le trung gian R3 điều khiển cuộn hút xi lanh Biến trung gian trì Biến trung gian điều khiển R1 Biến trung gian điều khiển R2 12 M3 M0.3 Vẽ sơ đồ đấu nối dây Biến trung gian điều khiển R3 Chương 4: VIẾT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TRÊN PLC – S7 200 – CPU 224 STL Network 1: LD O START:I0.0 M0:M0.0 AN STOP1:I0.3 AN C0 = M0:M0.0 Network 2: LD = M0:M0.0 R0:Q0.0 Network 3: LD M0:M0.0 A S1:I0.1 A S2:I0.2 EU O T37 AN C0 AN STOP1:I0.3 M1:M0.1 Network 4: LD A TON M0:M0.0 M1:M0.1 T37, 35 Network 5: LD M1:M0.1 AW>= T37, 30 = R1:Q0.1 Network 6: LD M0:M0.0 AN S1:I0.1 A S2:I0.2 EU O M2:M0.2 AN T38 AN M1:M0.1 AN C0 AN STOP1:I0.3 = M2:M0.2 M1:M0.1 AN = A M0:M0.0 Network 7: LD A TON M0:M0.0 M2:M0.2 T38, 55 Network 8: LD A M0:M0.0 M2:M0.2 AW>= T37, 50 = R2:Q0.2 Network 9: LD A AN M0:M0.0 S1:I0.1 S2:I0.2 EU O M3:M0.3 AN T39 AN M1:M0.1 AN M2:M0.2 AN C0 AN STOP1:I0.3 = M3:M0.3 Network 10: LD A TON M0:M0.0 M3:M0.3 T39, 80 Network 11: LD A M0:M0.0 M3:M0.3 AW>= T39, 75 = R3:Q0.3 Network 12: LD R1:Q0.1 O R2:Q0.2 O R3:Q0.3 ED LD START:I0.0 CTU C0, 100 LADDER ... đồ chân…) Vẽ sơ đồ khối sơ đồ nguyên lý mạch lực Xác định tín hiệu cần điều khiển Chương 2: Vẽ sơ đồ ghép nối hệ thống với PLC S7 200 CPU 224 Xác định biến cần điều khiển Lập bảng địa Vẽ sơ đồ. .. nên gọi điều khiển theo lập trình nhớ hay điều khiển khả trình Trên sở khác khâu xử lí số liệu biểu diễn hệ điều khiển sau: Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển người ta thay đổi mạch điều khiển: ... khiển van 3/2, van 3/2 điều khiển từ cuộn hút chúng mà cuộn hút điều khiển rơ le trung gian R1, R2, R3 Các rơle trung gian điều khiển PLC Vậy: Các biến cần điều khiển từ PLC rơle trung gian: R0,