Lập trình điều khiển bằng PLC với hệ thống và yêu cầu công nghệ được cho trước

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG CƠ KHÍ KHOA CƠ ĐIỆN TỬ BÁO CÁO DỰ ÁN CUỐI KÌ Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiên: Mã số sinh viên: Mã học phần : Mã lớp học: PGS TS Lê Giang Nam Trần Ngọc Hiệp 20184440 ME4501 134717 HÀ NỘI, 2022 Mô tả nội dụng thực - Nhiệm vụ: Lập trình điều khiển PLC với hệ thống yêu cầu công nghệ cho trước - Các nội dung thực hiện: o Xây dựng sơ đồ công nghệ o Biểu diễn hệ thống: Sử dụng phương pháp ma trận trạng thái o Xác định hàm logic: Rút gọn ma trận trạng thái, chọn biến trung gian xây dựng hàm logic biến trung gian biến đầu o Xây dựng mạch logic: Từ hàm logic tìm o Lập trình PLC: Sử dụng ngôn ngữ Ladder PLC S7-1200 1214DC/DC/DC o Mô hệ thống: Sử dụng phần mềm Automation Studio MỤC LỤC BÁO CÁO DỰ ÁN CUỐI KÌ I Mở đầu Ngày thiết bị điều khiển khả trình PLC thay dần cho thiết bị điều khiển trình cũ để thực việc tư động hồn tồn q trình cơng nghệ, thực việc tích hợp mạng cơng nghiệp Trên giới hãng lớn tự động hóa OMRON, SIEMENS… khơng ngừng phấn đấu để đưa sản phẩm lĩnh vực với tính PLC ngày mạnh, tốc độ xử lý nhanh đáp ứng u cầu cơng nghiệp với tốn điều khiển khó, phức tạp cao Một phần quan trọng học PLC điều khiển Logic Bài tập nhóm phân tích điều khiển Logic hệ thống vận chuyển với đề cụ thể sau II Đề Yêu cầu - Biểu diễn hệ thống: Sử dụng Ma trận trạng thái Xác định hàm logic Xây dựng mạch logic Lập trình Ladder PLC S7-1200 1214DC/DC/DC Nội dung lý thuyết: Truyền thông PC PLC III Thực Biểu diễn hệ thống: Sử dụng Ma trận trạng thái Từ yêu cầu toán ta xác định biến vào ra: - Vào: a0, a1, b0, b1 Ra: A+, A-, B+, B4 Xây dựng Graph chuyển trạng thái: Đổi biến: -  a0, a1 thành a o a = a1 + a b1, b2 thành b o b = b1 + b Thu Graph chuyển trạng thái mới: Lập bảng chuyển trạng thái MI: Trạng thái ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 00 ① ③ Tín hiệu vào 01 11 ④ ⑥ Tín hiệu 10 ② 0 0 ⑤ 0 0 0 0 0 0 Lập bảng chuyển trạng thái MII (nhập hàng MI)  Quy tắc nhập hàng:  Trên cột biến vào, hàng phải có số ký hiệu trạng thái     giá trị trống Không quan tâm đến giá trị biến đầu ra, tru tiên nhập hàng có đầu giống Số hàng nhập nhiều Trạng thái ổn định nhập với không ổn định ghi trạng thái ổn định Trạng thái (/không) ổn định nhập với ô trống ghi trạng thái (k/hông) ổn định Bảng chuyển trạng thái MII: ①+⑤+⑥ ②+③+④ Mã hóa biến trung gian: - ① ③ ⑥ ④ ⑤ ② Số lượng biến trung gian tối thiểu Smin: (Số hàng MII) N = => Smin = => Chọn biến trung gian X ①+⑤+⑥ ②+③+④ ① ③ ⑥ ④ ⑤ ② X=0 X=1 Bảng Cacno cho X: Hàm logic cho biến trung gian: X = a + X = a1.b0 +X a0 Xác định hàm Logic điều khiển biến ra: Ta có: A + = +X.b = b0 + X.b1 A - = a = a1 B += X = X.a0.b0 B - = b = a0.b1 Xây dựng mạch logic: Lập trình PLC S7-1200 1214DC/DC/DC 4.1 Bảng biến đầu vào/đầu trung gian Tên biến a0 a1 b0 b1 A_cong A_tru B_cong B_tru a b X Start Stop TG Loại biến Input Input Input Input output output output output trung gian trung gian trung gian Input Input trung gian Kiểu liệu Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Địa %I0.0 %I0.1 %I0.2 %I0.3 %Q0.0 %Q0.1 %Q0.2 %Q0.3 %M0.0 %M0.1 %M0.2 %I1.0 %I1.1 %M1.1 4.2 Chương trình Code ngơn ngữ Ladder: 10 11 Kết nối HMI: Sử dụng hình HMI: HMI TP700 Comfort Kết nối PLC vs HMI TIA PORTAL Màn hình HMI chạy mơ phỏng: 12 13 Mô phần mềm Automation Studio 5.1 Mạch động lực 5.2 Mạch điều khiển 14 Truyền thông PC PLC 6.1 Truyền thông Modbus Modbus hay MODBUS giao thức truyền thông tầng Application theo mơ hình OSI, hỗ trợ giao mơ hình client/server thiết bị kết nối nhiều loại bus mạng khác Một hệ thống giao tiếp qua MODBUS TCP/IP bao gồm loại thiết bị khác như: (1) Thiết bị máy khách máy chủ MODBUS TCP/IP kết nối với mạng TCP/IP; (2) Các thiết bị kết nối cầu nối, định tuyến cổng để kết nối mạng TCP/IP; (3) mạng nối tiếp cho phép kết nối thiết bị đầu cuối, máy khách máy chủ nối tiếp qua giao thức MODBUS qua cáp RS 485 hay RJ45 • • • • Mã định danh giao thức: Được sử dụng để ghép nối thiết bị máy chủ MODBUS máy tớ việc lấy liệu phản hồi đường truyền theo yêu cầu Xác định giao thức : Nó sử dụng để ghép kênh hệ thống Giao thức MODBUS xác định giá trị 11 Trường chiều dài: Trường độ dài số byte khối liệu cần truyền, bao gồm Mã nhận dạng đơn vị trường liệu Địa Client: Sử dụng để khai báo máy tớ (Client) đường truyền có nhiều thiết bị 15 • Mã chức hay định danh đơn vị: Trường sử dụng cho mục đích định tuyến hệ thống Nó thường sử dụng để liên lạc với MODBUS Server Client nối tiếp mạng MODBUS thông qua cổng mạng Ethernet TCP-IP đường nối tiếp MODBUS RTU Trường thiết lập máy khách MODBUS yêu cầu đọc ghi giá trị với phản hồi máy chủ 6.2 Truyền thơng Ethernet • Ethernet dạng cơng nghệ truyền thống dùng để kết nối mạng LAN cục bộ, cho phép thiết bị giao tiếp với thông qua giao thức - quy tắc ngơn ngữ mạng chung • Là lớp giao thức data-link tầng TCP/IP, Ethernet cho thấy thiết bị mạng định dạng truyền gói liệu nào, cho thiết bị khác phân khúc mạng cục phát hiện, nhận xử lý gói liệu Cáp Ethernet hệ thống dây vật lý để truyền liệu qua 16 • • • • Giao thức Ethernet xác định hoạt động Layer (Physical layer) - lớp vật lý - Layer (Data link layer) - lớp liên kết liệu - mơ hình giao thức mạng OSI Ethernet xác định hai đơn vị truyền: packet framework Framework khơng có nội dung liệu truyền mà bao gồm: + Địa truy cập vật lý (MAC) người gửi người nhận + Thông tin sửa lỗi để phát cố truyền Mỗi frame nằm gói chứa vài byte thơng tin để thiết lập kết nối đánh dấu vị trí framework bắt đầu Cáp Ethernet kết nối thiết bị mạng với định tuyến modem phù hợp với chúng, loại cáp khác hoạt động với tiêu chuẩn tốc độ khác Một số loại cáp thông dụng 17