Ứng dụng PLC s7 – 1200 điều khiển mô hình phân loại sản phẩm theo khối lượng, điều khiển và giám sát qua WinCC

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Tên đề tài: Ứng dụng PLC S7 – 1200 điều khiển mô hình phân loại sản phẩm theo khối lượng, điều khiển giám sát qua WinCC Người hướng dẫn: ThS Võ Khánh Thoại Sinh viên thực hiện: Lưu Nguyễn Hữu Phước Phan Văn Tiến Mã sinh viên: 1711505510114 Lớp: 1711505510124 17TDH1 Đà Nẵng, tháng …/…/2021 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Tên đề tài: Ứng dụng PLC S7 – 1200 điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng, điều khiển giám sát qua WinCC Người hướng dẫn: ThS Võ Khánh Thoại Sinh viên thực hiện: Lưu Nguyễn Hữu Phước Phan Văn Tiến Mã sinh viên: 1711505510114 1711505510124 Lớp: 17TDH1 Đà Nẵng, tháng …/…/2021 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHIẾU NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN TÓM TẮT ĐỒ ÁN Tên đề tài: “ Ứng dụng PLC S7 – 1200 điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng, điều khiển giám sát qua WinCC” Sinh viên thực hiện: Lưu Nguyễn Hữu Phước Mã sinh viên: Phan Văn Tiến 1711505510114 1711505510124 Lớp: 17TDH1 Nội dung: Mơ hình điều khiển phân loại sản phẩm theo khối lượng, điều khiển giám sát qua WinCC ứng dụng PLC S7 – 1200 Ở nhóm sử dụng CPU 1215C AC/DC/RLY, dịng CPU đời mới, ứng dụng nhà máy lớn với chức điều khiển quy trình hoạt động lớn hệ thống sản xuất nhà máy Đề tài nghiên cứu tập trung vào sử dụng tín hiệu Analog đầu vào cân Loadcell, thông qua công AI0 PLC S7 – 1200, quy trình điều khiển mà từ viết chương trình phân loại sản phẩm dựa theo cân nặng Báo cáo đề tài gồm có phần chính: Chương 1: Tổng quan băng chuyền công nghiệp Chương 2: Tổng quan PLC WinCC Chương 3: Thiết kế thi cơng mơ hình phân loại sản phẩm Chương 4: Thiết kế chương trình điều khiển Chương 5: Thiết kế giao diện điều khiển giám sát TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: ThS Võ Khánh Thoại Sinh viên thực hiện: Lưu Nguyễn Hữu Phước Mã SV: 1711505510114 Phan Văn Tiến Mã SV: 1711505510124 Tên đề tài: “Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng, điều khiển giám sát qua WinCC” Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Sử dụng PLC S7 – 1200 CPU 1215C AC/DC/RLY dùng để điều khiển, giám sát quy trình hoạt động mơ hình qua WinCC - Trần Văn Hiếu, “Tự Động Hóa PLC S7 – 1200 Với TIA Portal”, năm 2019, nhà xuất khoa học - kỹ thuật TÓM TẮT ĐỒ ÁN - PGS.TS Trần Thu Hà - KS Phạm Quang Huy, “Tự động hóa với WinCC”, năm 2012, nhà xuất Hồng Đức Nội dung đồ án: Chương 1: Tổng quan loại băng chuyền công nghiệp Chương 2: Tổng quan PLC S7-1200 WinCC Chương 3: Thi cơng mơ hình phân loại sản phẩm Chương 4: Thiết kế chương trình điều khiển Chương 5: Thiết kế giao diện điều khiển giám sát Các sản phẩm dự kiến - Mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng, điều khiển giám sát qua WinCC - Báo cáo tổng kết theo quy định ( từ 50 – 70 trang, không bao gồm phụ lục, mục lục,tài liệu tham khảo) - Bản vẽ sơ đồ mạch điều khiển, mạch động lực mơ hình Ngày giao đồ án: 22/01/2021 Ngày nộp đồ án: 03/05/2021 Đà Nẵng, ngày 22 tháng 01 năm 2021 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn ThS Võ Khánh Thoại LỜI NĨI ĐẦU Cơng nghiệp hóa – đại hóa đất nước trong mục tiêu mà nước ta trọng năm vừa qua Việc áp dụng dây chuyền sản xuất tự động ngày áp dụng nhiều nhà máy, xí nghiệp nhằm tăng suất làm việc, tăng lợi nhuận đầu ra, giảm thời gian sản xuất… đáp ứng cầu thị trường, phát triển hàng ngày hàng kinh tế cơng nghệ Từ ngành kỹ thuật điều khiển tự động hóa đời phát triển hơn, đáp ứng đủ nhu cầu nguồn lực cho công nghiệp thời đại phát triển nước nhà Sau khoảng thời gian học tập rèn luyện, nhận kiến thức chuyên ngành thầy cô khoa Điện – Điện tử, Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng, nhóm chúng em tiến hành thực đồ án “Ứng dụng PLC S7 -1200 điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng, điều khiển giám sát qua WinCC” Đồ án ứng dụng kiến thức nhận trường lớp với việc tìm hiểu thông qua Internet để giải vấn đề đặt đánh giá sở lý thuyết đến giải thực tiễn Từ sở nền, vững thêm kiến thức suốt năm đại học Em xin chân thành cảm ơn ThS.Võ Khánh Thoại tận tình hướng dẫn giúp chúng em thực đồ án Trong trình thực đồ án cố gắng tránh thiếu sót, mong đóng góp ý thầy/cô LỜI CAM ĐOAN Tên đề tài : “Ứng dụng PLC S7 – 1200 điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng, điều khiển giám sát qua WinCC.” Sinh viên thực hiện: Lưu Nguyễn Hữu Phước Mã sinh viên: Lớp: Phan Văn Tiến 1711505510114 1711505510124 17TDH1 “Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp tơi nghiên cứu thực Tơi khơng chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.” Sinh viên thực Lưu Nguyễn Hữu Phước Phan Văn Tiến MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN ii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iii LỜI NÓI ĐẦU v LỜI CAM ĐOAN vi MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH ẢNH, BẢNG x MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN BĂNG CHUYỀN TRONG CÔNG NGHIỆP .2 1.1 Giới thiệu chung: 1.2 Định nghĩa băng chuyền: 1.3 Cấu tạo số loại băng chuyền tiêu biểu: 1.3.1 Cấu tạo băng chuyền: 1.3.2 Các loại băng chuyền tiêu biểu: CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ WINCC 2.1 Giới thiệu PLC 2.2 Lịch sử phát triển PLC 2.3 Tổng quan PLC S7 – 1200 [1] 11 2.3.1 Cấu trúc phần cứng PLC S7 – 1200 12 2.3.1 Phân loại CPU S7 – 1200: 12 2.3.2 Cấu trúc phần mềm PLC S7 – 1200 15 2.4 Module mở rộng PLC S7 – 1200 [1]: 16 2.5 Ngôn ngữ lập trình cho PLC S7 – 1200: 16 2.6 Phương pháp lập trình PLC S7 – 1200 17 2.7 Các tập lệnh PLC S7 – 1200 [4] 18 2.7.1 Bit Logic 18 2.7.2 Bộ đảo logic NOT 18 2.7.3 Cuộn dây ngõ (LAD) 18 2.7.4 Các lệnh Set Reset 18 2.7.5 Lệnh dò ngưỡng dương âm 19 2.7.6 Lệnh Timer 19 2.7.7 Bộ đếm Counter 20 2.7.8 Lệnh so sánh 21 2.7.9 Các lệnh tính toán 22 2.7.10 Lệnh giá trị nhỏ lớn 23 2.8 Phần mềm lập trình cho PLC S7 – 1200 23 2.8.1 Tổng quan phần mềm TIA Portal V16 23 2.8.2 Giao diện phần mềm TIA Portal 24 2.8.3 Sử dụng bảng Tag PLC 26 2.8.4 Tải chương trình xuống CPU 28 2.9 Giới thiệu WinCC [2]: 29 2.9.1 Tổng quan WinCC 29 2.9.2 Các ứng dụng WinCC 29 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 31 3.1 Giới thiệu hệ thống 31 3.2 Thiết kế tính chọn thiết bị 32 3.2.1 Khối điều khiển: 32 3.2.2 Khối nút nhấn đèn báo 32 3.2.3 Khối cảm biến: 34 3.2.4 Khối động lực: 37 3.2.5 Khối cách ly bảo vệ 38 3.2.6 Khối nguồn: 39 3.3 Thiết kế sơ đồ điện hệ thống: 41 3.3.1 Sơ đồ đấu nối PLC: 41 3.3.2 Sơ đồ đấu nối tủ điện 42 3.4 Thiết kế mơ hình: 43 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 44 4.1 Yêu cầu lập trình: 44 4.2 Xác định địa vào 45 4.3 Sơ đồ thuật toán hệ thống 45 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT 49 5.1 Giới thiệu giao diện hệ thống điều khiển giám sát 49 5.2 Thành phần hệ thống SCADA [4] 49 5.3 Thiết kế giao diện: 50 5.3.1 Tạo giao diện cho hệ thống: 50 5.3.2 Gắn HMI Tags cho hệ thống: 52 5.3.3 Hiệu chỉnh giao diện: 53 KẾT LUẬN 55 Hình 5.2: Add new screen tạo giao diện Sau hồn thành có giao diện hình: Hình 5.3: Giao diện thiết lập WinCC Ở Toolbox góc phải hình, ta sử dụng Options để tạo giao diện mong muốn • Basic Objects : Gồm hình khối đối tượng bản, dùng để cấu thành hình dạng đồ vật giao diện Hình 5.4: Khối Basic objects • Elements : gồm đối tượng cảm biến, cấu chấp hành dùng để mơ động cơ, băng tải, … Hình 5.5: Khối Elements • Controls : gồm biểu đồ thị thơng thống Hình 5.6: Khối Controls 5.3.2 Gắn HMI Tags cho hệ thống: Sau hoàn thành phần thiết tục với phần gắn Tag cho cấu chấp hành, cảm biến mô Các Tag có nhiệm vụ đồng hóa liệu thiết bị PLC thành phần điều khiển WinCC Trong tab PC station [SIMATIC PC station] -> chọn HMI_RT_1 [Wincc RT Professional] -> chọn HMI tags Trong HMI tags, gồm có: • Name: tên cho thiết bị phần cứng • Tag table: chọn bảng lưu cho tag • Data type: chọn kiểu liệu cho tag (bool, int, dword, read,…) • Connection: chọn đường liên kết tag hmi với plc • PLC name: chọn PLC để tag HMI liên kết • PLC Tags: chọn tag PLC liên kết với tag HMI • Address: chọn địa cho tag • Access mode: chọn chế độ truy cập • Logged/ Synchronization: chọn ghi nhật ký/ chọn đồng hóa • Source comment: nguồn bình luận • Comment: mơ tả cho tag Hình 5.7: Gắn Tag HMI cho WinCC 5.3.3 Hiệu chỉnh giao diện: Để hiệu chỉnh cấu mô phỏng, thông số cho cấu phù hợp với chức mơ phỏng, kích vào cấu cần hình chỉnh, gồm tab mà ta hiệu chỉnh: • Properties : hiệu chỉnh thơng số cấu màu sắc, kích thước, tên cấu thơng qua Properties list Hình 5.8: Thanh hiệu chỉnh Properties • Animations : hiệu chỉnh chuyển động vật (movements), cấu mô (display), thay đổi tag connections HMI PLC Hình 5.9: Thanh hiệu chỉnh Animations • Events : dùng để điều khiển cấu chấp hành thông qua kiện bật tắt, chuyển đổi chế độ,… Hình 5.10: Thanh hiệu chỉnh Events Sau hiệu chỉnh, ta giao diện HMI sau: Hình 5.11: Giao diện giám sát WinCC hệ thông KẾT LUẬN - Kết luận đề tài: Sau hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Ứng dụng PLC S7 – 1200 điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng, điều khiển giám sát qua WinCC”, nhóm em có thêm nhiều kiến thức chuyên ngành, tìm hiểu dây chuyền sản xuất tự động nay, thiết bị điện sử dụng phổ biến công nghiệp, thi cơng mơ hình tủ điện cơng nghiệp phù hợp với yêu cầu đặt Tìm hiểu sử dụng TIA Portal V16 việc lập trình hệ thống, WinCC việc điều khiển giám sát, tạo giao diện giao tiếp HMI, đáp ứng yêu cầu cơng nghệ có khả ứng dụng vào thực tế Phân tích, giải xử lý vấn đề phát sinh trình nghiên cứu, tìm hiểu, thi cơng đồ án Tổ chức làm việc nhóm người cách hiệu quả, giải cơng việc thảo luận - Ưu nhược điểm đề tài: Ưu điểm: Mơ hình hoạt động ổn định với băng tải, băng tải chuyển hàng băng tải phân loại sản phẩm Xử lý tín hiệu Analog đưa vào PLC S7 – 1200 Có thể giám sát điều khiển qua WinCC Nhược điểm: Mô hình mơ khâu dây chuyền sản xuất đại với lắp đặt lập trình kỹ sư giàu kinh nghiệm nên chưa sát thực tế chưa tối ưu tối đa Kiến thức kinh nghiệm chưa nhiều nên việc lập trình, hoạt động thẩm mĩ mơ hình chưa thật mượt mà tốt, nhiều chức WinCC S7 – 1200 chưa áp dụng đề tài Tín hiệu Analog cịn nhiễu mạch khuếch đại phần cứng (bàn cân) chưa thật ổn định - Hướng phát triển đề tài: • Đề tài khâu nhỏ nên đầu tư thêm để phát triển thêm nhiều khâu khác phân loại sản phẩm, đóng gói sản phẩm,… để tạo dây chuyền sản xuất hoàn chỉnh với độ xác cao • Nghiên cứu thiết kế giao diện vận hành & giám sát từ xa qua Web server TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PLCTech (2020) Tài liệu PLC Siemens S7 1200 Tiếng Việt https://plctech.com.vn/tai-lieu-plc-siemens-s7-1200-tiengviet [2] Đỗ Cơng Trình (2018) 4.2 Giới thiệu WinCC V12 https://kupdf.net/download/xemtailieu-he-thong-pha-tron-son-dung-s71200- 1_5af3e150e2b6f5eb063621ea_pdf [3] ThS Trần Đình Khơi (2015) Lập trình PLC Chương : Tập lệnh chương trình https://www.slideshare.net/xuanthuy1003/lp-trnh-plc-s7-1200-ting-vitchuong-5-tplnh-lp-trnh [4] An Nguyễn (2020) Các thành phần hệ thống SCADA https://congnghedoluong.com/2020/06/11/scada-la-gi/ [5] Van 5/2 điện từ ? Những điều cần biết van 5/2 http://auvietco.net/tin-tuc/Van-5-2-la-gi-Nguyen-ly-hoat-dong-cua-van-dien-tu-daochieu-5-2.html PHỤ LỤC Chương trình hệ thống gồm: Chương trình (MAIN): Chương trình báo đèn Estop: Chương trình chuyển tín hiệu Analog: Chương trình FC3_Manual Mode: Chương trình FC2 AUTO_MODE: Chương trình mơ chuyển động WinCC: ... thống phân loại sản phẩm theo khối lượng, điều khiển giám sát qua WinCC? ?? thông qua việc sử dụng PLC Siemens S7 – 1200 WinCC giám sát công đoạn phân loại sản phẩm theo trọng lượng sản phẩm, giúp... ? ?Ứng dụng PLC S7- 1200 điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng, điều khiển giám sát qua WinCC? ?? Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Sử dụng PLC S7 – 1200 CPU 1215C AC/DC/RLY dùng để điều. .. 17TDH1 Nội dung: Mô hình điều khiển phân loại sản phẩm theo khối lượng, điều khiển giám sát qua WinCC ứng dụng PLC S7 – 1200 Ở nhóm sử dụng CPU 1215C AC/DC/RLY, dòng CPU đời mới, ứng dụng nhà máy