kl luu the hien 710033d

 Trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Lữ Hải Tùng - Người tận tình giúp đỡ, động viên, hướng dẫn dạy cho em kiến thức q báu suốt q trình học, thời gian thực Luận án tốt nghiệp Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Q Thầy Cơ Khoa Điện – Điện Tử trường Đại Học Tơn Đức Thắng nhiệt tình truyền đạt cho em bạn khác kiến thức suốt trình học tập Trường Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình người bạn giúp đỡ, tạo điều kiện hỗ trợ việc hồn thành Luận án tốt nghiệp Chúng em cố gắng tận dụng tất kiến thức học trường với tìm tịi nghiên cứu, để hồn thành tốt luận văn Những kết đạt ngày hôm khơng lớn lao thành năm tháng học tập, thành cơng trước đời Tp Hồ Chí Minh Tháng 07 năm 2008 Sinh viên thực LƯU THẾ HIỂN LỜI NÓI ĐẦU Việc ứng dụng PLC vào tự động hóa sản xuất đem lại hiệu cao nhờ vào ưu điểm như: dễ lắp đặt, vận hành ổ định lập trình đơn giản Hiện nay, công nghệ PLC ứng dụng rộng rải ngành công nghiệp quan trọng như: công nghiệp dược, dầu khí cơng nghiệp chế biến thực phẩm, rượu bia, nước giải khát… v.v…… Đất nước ta ngày tiến lên đường cơng nghiệp hóa, đại hóa Nhà nước ta đặc biệt trọng đến ứng dụng phát triễn tự động sản xuất nhằm nâng cao suất, chất lượng sản phẩm hạ giá thành Một phương án hiệu sử dụng rộng rải thay hệ thống, dây chuyền tự động điều khiển PLC Việc đào tạo kỹ sư ngành Tự động điều khiển có khả nắm bắt làm chủ kỹ thuật tự động hóa nói chung cơng nghệ PLC nói riêng yêu cầu thiết thực Là sinh viên ngành Tự động điều khiển, công việc gắn liền với điều khiển vận hành hệ thống sản xuất, em hài lịng đề tài Khoa Điện – Điện Tử Bộ môn Tự Động Điều Khiển phân công nghiên cứu, thiết kế thi cơng: “Mơ hình chiết nước giải khát tự động” Thực Luận án tốt nghiệp điều kiện tốt để học tập giúp em ôn lại tất kiến thức suốt trình học tập Trường hội cọ sát để ứng dụng lý thuyết học vào thực tế Đây hành trang quí báu mà Nhà trường Thầy, Cô trang bị cho sau tốt nghiệp trường Tuy thời gian có hạn, hướng dẫn giúp đỡ tận tình Thầy Nguyễn Lữ Hải Tùng, với cố gắng thân, luận án tốt nghiệp hoàn thành theo yêu cầu thời gian qui định Dù cố gắng suốt trình thực Luận án tốt nghiệp này, chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng gópcủa Q Thầy Cô bạn Xin chân thành cảm ơn! TPHCM Tháng năm 2008 Sinh viên Lưu Thế Hiển MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MƠ HÌNH CHIẾT NƯỚC GIẢI KHÁT TỰ ĐỘNG 01 I./ YÊU CẦU ĐỀ TÀI………………………………………………………………… 01 II./ SƠ LƯỢC VỀ NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN VÀ HƯỚNG THỰC HIỆN MƠ HÌNH……………………………………………………………………………………01 1./Sơ lược ngun tắc điều khiển mơ hình chiết nước giải khát tự động……01 2./ Hướng thực mơ hình chiết nước giải khát tự động…………………….02 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MƠ HÌNH… 03 I./ GIỚI THIỆU VỀ CPU 226 AC/DC/RƠLE CỦA HÃNG SIEMENS S7-200………03 1./ Đặc tính chung………………………………………………………………04 2./ Nguồn cung cấp…………………………………………………………… 05 3./ Đầu vào…………………………………………………………………… 05 4./ Đầu ra……………………………………………………………………… 05 5./ Các vùng nhớ……………………………………………………………… 05 II./ CẢM BIẾN QUANG……………………………………………………… 06 III./ ĐỘNG CƠ………………………………………………………………….07 IV./ RELAY………………………………………………………………………… 08 V./ BỘ NGUỒN……………………………………………………………………… 08 CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 VÀ TẬP LỆNH………………… 09 I./ PLC………………………………………………………………………… 09 1./ Ưu điểm…………………………………………………………………… 09 2./ Cấu tạo……………………………………………………………………….09 II./ GIỚI THIỆU S7 – 200 VÀ TẬP LỆNH…………………………………….10 1./ Mô tả đèn báo S7-200………………………………………………10 2./ Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC…………………………………….10 3./ Bộ nguồn…………………………………………………………………….10 4./ Cổng truyền thông………………………………………………………… 11 5./ Cấu trúc vùng nhớ………………………………………………………… 11 6./ Truy cập vào vùng nhớ………………………………………………………12 6.1/ Truy cập địa trực tiếp………………………………………… 13 6.2/ Truy cập địa gián tiếp………………………………………… 14 6.3/ Các bit vùng nhớ đặc biệt………………………….……… 14 7./ Nguyên tắc thực chương trình………………………………………….15 7.1/ Nguyên tắc bản………………………………………………….15 7.2/ Cấu trúc chương trình…………………………………17 7.2.1/ Chương trình (MAIN)…………………………… 17 7.2.2/ Chương trình (SBR)…………………………………17 7.2.3/ Chương trình phục vụ ngắt (INT)……………………… 17 7.3/ Các thành phần bản…………………………………………….17 7.3.1/ LAD (Ladder Logic)…………………………………….18 7.3.2/ STL (Statement List)…………………………………….18 8./ Các lệnh logic……………………………………………………………… 19 8.1/ Cơng tắc thường đóng, thường mở, đảo (NOT), lệnh logic AND, OR, NAND, NOR, XOR……………………………………… 19 8.1.1/ Công tắc thường mở…………………………………… 19 8.1.2/ Công tắc thường đóng……………………………………19 8.1.3/ Cơng tắc đảo…………………………………………… 20 8.1.4/ Lệnh logic AND………………………………………….20 8.1.5/ Lệnh logic OR……………………………………………21 8.1.6/ Lệnh logic NAND……………………………………… 21 8.1.7/ Lệnh logic NOR………………………………………….21 8.1.8/ Lệnh logic XOR………………………………………….22 8.2/ Cơng tắc dị cạnh lên, cạnh xuống………………………………….22 8.2.1/ Cơng tắc dị cạnh lên…………………………………… 22 8.2.2/ Cơng tắc dị cạnh xuống………………………………….22 8.3/ Lệnh ngõ ra, lệnh set, lệnh reset………………………………… 23 8.3.1/ Lệnh ngõ ra……………………………………………….23 8.3.2/ Lệnh S, R…………………………………………………23 8.4/ Các công tắc so sánh………………………………………… … 24 9./ Bộ định thời (Timer)……………………………………………………… 25 9.1/ ON – Delay Timer………………………………………………….25 9.2/ Retentive ON – Delay Timer……………………………………….26 9.3/ OFF - Delay Timer…………………………………………………27 9.4/ Nguyên tắc lập trình cho định thời…………………………… 28 10./ Bộ đếm Counter…………………………………………………………….28 10.1/ Bộ đếm thường……………………………………………………28 10.1.1/ Bộ đếm lên………………………………………………28 10.1.2/ Bộ đếm xuống………………………………………… 29 10.1.3/ Bộ đếm lên xuống……………………………………….30 10.2/ Bộ đếm tốc độ cao……………………………………………… 31 10.2.1/ Giá trị đặt giá trị tức thời…………………………….34 10.2.2/ Byte trạng thái………………………………… 34 10.2.3/ Byte điều khiển………………………………………….35 10.2.4/ Thủ tục khai báo đếm……………………………… 35 10.2.5/ Chương trình phục vụ ngắt…………………………… 36 11./ Các lệnh toán học………………………………………………… 37 11.1/ Các phép toán cộng trừ nhân chia……………………… 37 11.2/ Các phép toán số thực……………………………… 38 11.3/ Các lệnh chuyển đổi………………………………………38 12./ Các phép toán logic……………………………………………… 40 12.1/ Các phép toán logic……………………………………….40 12.2/ Các lệnh dịch quay…………………………………….40 13./ Các lệnh điều khiển chương trình………………………………….41 13.1/ Vịng lặp FOR/NEXT…………………………………….41 13.2/ Lệnh nhảy…………………………………………………42 13.3/ Lệnh gọi chương trình con……………………………… 42 13.4/ Lệnh kết thúc chương trình……………………………….42 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH CHIẾT NƯỚC GIẢI KHÁT TỰ ĐỘNG…………………………………………………………………… 43 I./ TỔNG QUAN MƠ HÌNH………………………………………………… 43 II./ NGUN LÝ HOẠT ĐỘNG………………………………………………44 III./ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN…………………………………………… 45 IV./ LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT……………………………………………………46 V./ LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG………………………………………………….48 VI./ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỄN…………………….58 CHƯƠNG V: TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………….59 I./ GIÁO TRÌNH……………………………………………………………… 59 II./ INTERNET……………………………………………………………… 59 Đề tài: Mơ Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MƠ HÌNH CHIẾT NƯỚC GIẢI KHÁT TỰ ĐỘNG I./ YÊU CẦU ĐỀ TÀI: Thiết kế thi công mơ hình chiết nước giải khát tự động điều khiển PLC Siemens S7-200 với yêu cầu cụ thể sau:  Thiết kế thi công mô hình  Lập trình hệ thống  Lập trình cảnh báo cố II./ SƠ LƯỢC VỀ NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN VÀ HƯỚNG THỰC HIỆN MƠ HÌNH: 1./Sơ lược ngun tắc điều khiển mơ hình chiết nước giải khát tự động: - Cấp nguồn cho PLC hệ thống hoạt động - Nhấn Start: hệ thống bắt đầu hoạt động Khi có đủ số lượng chai qui định nằm sát nhau, Hai Bơm hoạt động (chiết nước vào chai) - Sau Bơm ngừng, chai chiết nước chạy tiếp phía Khâu bỏ nắp Khâu bỏ nắp thiết kế cho: chai chạy ngang qua, nắp bỏ lên chai - Khi có nắp trên, chai chạy tiếp phía Đóng nắp Cảm biến vị trí đóng nắp phát có vật Van đóng nắp hoạt động - Các chai hoàn thành để vào Khay chứa chai cấu cản - Qui trình tiếp tục thực nhấn Pause Stopp Ngành: Tự Động Điều Khiển Trang Lớp: 07DD3N Đề tài: Mơ Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển 2./ Hướng thực mơ hình chiết nước giải khát tự động: Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N Trang Đề tài: Mơ Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MƠ HÌNH I./ GIỚI THIỆU VỀ CPU 226 AC/DC/RƠLE CỦA HÃNG PLC SIEMENS S7-200: Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N Trang Đề tài: Mơ Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển 1./ Đặc tính chung:  Kích thước (W x H x D) mm: 196 x 80 x 62  Khối lượng : 660g  Công suất tiêu thụ: 3W  Kích thước nhớ chương trình cho phép: 16 KB  Kích thước nhớ liệu cho phép: 10 KB  Thời gian lưu trữ: 190 (nhỏ 120 40ºC) 200 ngày sử dụng Module pin  Ngơn ngữ lập trình: LAD, FBD STL  Số chương trình tối đa: 64  Bảo vệ chương trình: cấp độ mật bảo vệ  Thời gian thực lệnh bit: 0.37us  Chu kỳ quét: 300ms (có thể thay đổi)  Vùng nhớ bit: 256 Từ tới 122 EEPROM Từ đến 256, sử dụng tụ lớn pin  Số Timer: 256 Dải thời gian: timer: 1ms tới 30s 16 timers: 10ms tới phút 236 timers: 100ms tới 54 phút  Số đếm: 256 Dải Đếm: đến 32767  Các chức tốc độ cao: Đầu vào ngắt: (tích cực theo sườn dương âm) Đầu xung: đầu tốc độ cao (20 kHz) Bộ đếm tốc độ cao: (30 kHz), 32 bit  Cổng truyền thông: RS_485  Số Module mở rộng tối đa: (các module mở rộng cho S7-22x EM)  Số cổng vào/ra: 24 đầu vào/16 đầu  Số cổng vào tín hiệu số mở rộng: 128 đầu vào 120 đầu  Số cổng vào/ra tín hiệu tương tự mở rộng: 28 đầu vào đầu EM đầu vào đầu EM Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N Trang Đề tài: Mơ Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển 2./ Nguồn cung cấp: CPU 226: AC/DC/RƠLE  Nguồn cấp cho PLC: 100 tới 230 VAC  Tần số: 50-60Hz  Dòng tải tối đa: 2A  Đầu vào: 24 VDC  Đầu ra: Rơle 3./ Đầu vào:  Số đầu vào tích hợp sẵn: 24  Tầm trạng thái ON: 24 VDC  Cách điện: cách ly quang, nhóm 13 11  Độ dài cáp: Khơng có vỏ bọc kim (khơng dùng cho tín hiệu tốc độ cao): 300m Có vỏ bọc kim: Đầu vào thường: 500m Bộ đếm tốc độ cao: 50m 4./ Đầu ra:  Số đầu tích hợp sẵn: 16  Kiểu đầu ra: Rơle  Cách điện: cách ly quang, nhóm: 4,  Độ dài cáp: Khơng có vỏ bọc kim: 150m Có vỏ bọc kim: 500m 5./ Các vùng nhớ: VB0 – VB10239 I 0.0 – I 15.7 Q 0.0 – Q15.7 M 0.0 – M31.7 SM 0.0 – SM29.7 T – T 255 C – C 255 LB0 – LB63 AIW0 – AIW62 AQW0 – AQW62 Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N Trang Đề tài: Mô Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển III./ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN: Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N Trang 45 Đề tài: Mơ Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển IV / LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT: Start CB_Naé p BTR=ON T98= ON C1 =2 T97 = ON T98 = 200 Đó ng nắ p ON T97 = 56 BTR=OFF T98 = 210 Đó ng nắ p = OFF T97 = 200 T98 = 300 Bôm = ON C1 = Chiề u nắ p = ON T97 = 500 T98 = 310 Bôm = OFF T39 = ON Đó ng nắ p = ON Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N Trang 46 Đề tài: Mơ Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển Trang 47 Đề tài: Mơ Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển V./ LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG: Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N Trang 48 Đề tài: Mơ Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển Trang 49 Đề tài: Mô Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển Trang 50 Đề tài: Mơ Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển Trang 51 Đề tài: Mơ Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển Trang 52 Đề tài: Mơ Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển Trang 53 Đề tài: Mơ Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển Trang 54 Đề tài: Mơ Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển Trang 55 Đề tài: Mơ Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển Trang 56 Đề tài: Mơ Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển Trang 57 Đề tài: Mơ Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển VI./ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỄN: 1./ Kết đạt được: 2./ Hướng phát triễn: Do thời gian làm luận án tốt nghiệp có hạn nên nghiên cứu thi cơng mơ hình tạm dừng Vì cịn vài điểm yếu chưa kịp cải tiến phát triễn thêm Chiết chai cách sử dụng Timer động bơm nhược điểm lớn là: lượng nước chiết chai khơng xác nhiều yếu tố tác động như: lượng nước bơm không nhau, thời gian đóng ngắt ảnh hưởng đến lượng nước,…v…v…… Nếu có điều kiện em chọn giải pháp sử dụng Valve Solenoid với cảm biến mức đo áp lực bình chiết hay cảm biến lưu lượng đo tốc độ dòng chảy kết hợp với PID biến tần để điều khiển máy bơm nước, nhằn trì áp lực bình chiết mức cố định không đổi Khi Valve Solenoid đóng ngắt theo thời gian cố định lượng nước chiết chai đạt độ xác cao Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N Trang 58 Đề tài: Mơ Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển CHƯƠNG V: TÀI LIỆU THAM KHẢO I./ GIÁO TRÌNH: 1- Tự động hóa với Simantic S7-200: Tác giả: NGUYỄN DOÃN PHƯỚC – PHAN XUÂN MINH 2- PLC Siemens S7-200: Tài liệu lưu hành nội công ty Công Nghệ Tự Động Tân Tiến 3- Siematic S7-200 Programmable controller System Manual: Cơng ty Siemens 4- Giáo trình cảm biến: Tác giả: PHAN QUỐC PHÔ – NGUYỄN ĐỨC CHIẾN II./ INTERNET: www.sea.siemens.com www.ad.siemens.de www.automatas.org www.tantien-ait.com Ngành: Tự Động Điều Khiển Lớp: 07DD3N Trang 59 ... phương pháp STL LAD Nếu chương trình viết theo kiểu LAD, thiết bị lập trình tự tạo chương trình theo kiểu STL tương ứng Ngược lại khơng phải chương trình viết theo kiểu STL chuyển sang dạng LAD Ngành:... gian cần thiết để hoàn tất chu kỳ quét ngõ vàao cập nhật ngõ theo lệnh chương trình tương đối ngắn, tức thời Nghiã ngõ vào không theo dõi liên tục, mẫu trạng thái chúng lấy định kỳ - Thời gian... bit thứ byte thứ vùng nhớ đệm ngõ vào I - Truy nhập theo byte: tên miền (+) B (+) địa byte miền Ví dụ: VB150 byte 150 thuộc miền V - Truy cập theo từ: tên miền (+) W (+) địa byte cao miền Ví dụ: