BÁO CÁO LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

BÁO CÁO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Thanh Phương NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… TP.HCM, Ngày … tháng … năm 2009 Giáo viên hướng dẫn T.s NGUYỄN THANH PHƯƠNG SVTH: Nguyễn Sĩ Cường i Khóa :08 BÁO CÁO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Thanh Phương NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… TP.HCM, Ngày … tháng … năm 2009 Giáo viên phản biện SVTH: Nguyễn Sĩ Cường ii Khóa :08 BÁO CÁO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Thanh Phương Nước ta cơng cơng nghiệp hóa đại hóa để bước bắt kịp phát triển khu vực ðông Nam Á giới mặt kinh tế xã hội Công nghiệp sản xuất hàng hóa đóng vai trị quan trọng việc phát triển kinh tế Việc tự động hóa lựa chọn không tránh khỏi lĩnh vực nhằm tạo sản phẩm có chất lượng cao, tăng khả cạnh tranh mạnh mẽ thị trường Hiện cơng nghệ PLC ứng dụng rộng rãi ngành cơng nghiệp : cơng nghiệp dược, dầu khí công nghiệp chế biến thực phẩm rượu bia, nước giải khát v.v…Với nguồn vốn đầu tư cịn hạn hẹp bên cạnh việc mua sắm trang thiết bị mới, ñại cần phải cải tạo nâng cấp hệ thống thiết bị máy móc cũ để ñáp ứng cho việc sản xuất.Bước thực việc cải tạo nâng cấp hệ thống máy móc thay hệ thống ñiều khiển cũ sử dụng rơle thiết bị điều khiển lập trình PLC nhằm làm cho mạch điều khiển hệ thống gọn nhẹ, hoạt động xác đáng tin cậy quan trọng dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển có u cầu PLC thiết bị điều khiển cơng nghiệp ñã ñang ñược sử dụng rộng rãi Việt Nam Vấn đề tự động hóa cơng nghiệp để giảm bớt lao ñộng chân tay nâng cao xuất lao ñộng, ñề tài ñược bạn sinh viên, thầy cô trường kỹ thuật quan tâm nghiên cứu nhiều Việc khảo sát sử dụng phần mềm lập trình cho PLC họ SIMATIC S7 để thiết kế thi cơng mơ hình cân đóng bao tự động nội dung tập luận văn tốt nghiệp mà em trình bày Tp.HCM, Ngày 01 Tháng 07 Năm 2009 Sinh viên thực NGUYỄN SĨ CƯỜNG SVTH: Nguyễn Sĩ Cường iii Khóa :08 BÁO CÁO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Thanh Phương ðể đồ án hồn thành tốt đẹp,em xin chân thành cám ơn: Thầy Nguyễn Thanh Phương, giảng viên hướng dẫn, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo ñiều kiện thuận lợi ñể ñề tài ñược hồn thành Em xin cảm ơn q thầy, mơn Tự ðộng Hóa truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu việc học thực tiễn Em xin gửi lời cảm ơn ñến tất bạn sinh viên tập thể lớp ñã giúp ñỡ ñộng viên em q trình thực đề tài Và xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình người thân ñã hỗ trợ tất ñiều kiện để đề tài hồn thành tốt đẹp TP.HCM, Ngày … tháng … năm 2009 Sinh viên thực NGUYỄN SĨ CƯỜNG SVTH: Nguyễn Sĩ Cường iv Khóa :08 BÁO CÁO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Thanh Phương MỤC LỤC Nhiệm vụ ñồ án tốt nghiệp ™ Nhận xét giáo viên hướng dẫn i Nhận xét giáo viên phản ii Lời mở ñầu iii Lời cảm ơn iv Mục lục v Danh mục hình vẽ vii Danh mục bảng biểu x CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu 1.1.1 ðặt vấn ñề 1.1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn ñề tài: 1.2 Tóm tắt nguyên lý hoạt ñộng: 1.3 Nhược ñiểm hệ thống CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU THIẾT BỊ 2.1 PLC: .4 2.1.1 Tổng quát: 2.1.2 Cấu trúc, nguyên lý hoạt ñộng PLC .5 2.1.3 Các hoạt ñộng xử lý bên PLC: .7 2.2 Giới thiệu PLC 224: .9 2.2.1 Giới thiệu PLC S7-200 CPU-224 AC/DC/RELAY 2.2.2 Các lệnh thực chương trình .13 2.3 Giới thiệu ñầu cân K3NV .19 2.3.1 Các ñặc ñiểm .19 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU LOADCELL 30 3.1 ðịnh nghĩa loadcell: .30 3.2 ðặc ñiểm Loadcell ño biến dạng: .30 3.3 Nguyên tắc ño lường Loadcell: 31 3.3.1 Strain gauge: 31 SVTH: Nguyễn Sĩ Cường v Khóa :08 BÁO CÁO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Thanh Phương 3.3.2 Hình dáng vật liệu co dãn độ biến dạng 35 3.4 Sơ ñồ mạch loadcell: 39 3.4.1 Mạch cầu Wheatstone: .39 3.4.2 Những mạch hiệu chỉnh khác: 40 CHƯƠNG 4: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN 42 4.1 Vài nét trình phát triển: .42 4.2 Khả ứng dụng khí nén: 4.2.1 Trong lĩnh vực ñiều khiển: .42 4.2.2 Hệ thống truyền ñộng .42 4.2.3 Ưu ñiểm nhược ñiểm hệ thống truyền động khí nén .43 4.2.4 Máy nén khí thiết bị xử lý khí nén .43 4.2.5 Hệ thống thiết bị phân phối khí nén: .46 4.3 Hệ thống ñiều khiển khí nén: .46 4.3.1 Khái niệm q trình điều khiển .47 4.3.2 Các phần tử điều khiển khí nén .47 4.3.3 ðộng khí nén .49 4.3.4 Tính tốn pittơng: 49 CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG CƠ KHÍ 51 5.1 Thùng chứa: 51 5.2 Cửa xả .52 5.2.1 Cửa xả van lưỡi gà: .53 5.2.2 Cửa van chặn: .54 5.2.3 Cửa van trượt: 54 5.2.4 Cửa van ngón xích: .54 5.3 Mơ hình hệ thống: .55 CHƯƠNG 6: CHƯƠNG TRÌNH ðIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT 57 6.1 Giới thiệu phầm mềm giám sát WinCC .57 6.2 Cấu trúc WinCC 57 6.3 Giao diện WinCC 58 6.3.1 Tính mở WinCC .58 6.3.2 Những ứng dụng tích hợp vào WinCC .59 6.3.3 Quản lý liệu WinCC 59 6.3.4 Thiết kế giao diện giám sát WinCC: .60 SVTH: Nguyễn Sĩ Cường vi Khóa :08 BÁO CÁO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Thanh Phương 6.4 TỔNG QUAN VỀ S7-200 PC ACCESS : 67 6.4.1 Giới thiệu : .67 6.4.2 Những tiện ích PC ACCESS : .67 6.4.3 CỬA SỔ LÀM VIỆC CỦA S7-200 PC ACCESS : .68 6.4.4 Vùng nhớ kiểu liệu Items: .71 6.4.5 Tạo tag cho chương trình PC Access .72 6.4.6 Liên kết Tags WinCC PC Access .73 6.5 Chương trình điều khiển: 77 6.5.1 Sơ ñồ kết nối PLC: 77 6.5.2 Lưu ñồ giải thuật chương trình điều khiển: .78 CHƯƠNG 7: TỔNG KẾT .84 7.1 Kết luận 84 7.2 Hướng phát triển ñề tài 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO .85 SVTH: Nguyễn Sĩ Cường vii Khóa :08 BÁO CÁO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Thanh Phương DANH MỤC HÌNH VẼ CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU Hình 1.1: ðịnh lượng gián đoạn Hình 1.2: ðịnh lượng liên tục Hình 1.3 Ảnh số dây chuyền ñóng bao .2 CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU THIẾT BỊ Hình 2.1: CPU-224 AC/DC/RELAY Hình 2.2: ðấu nối ngõ vào PLC .12 Hình 2.3 Module EM223 .12 Hình 2.4: Module EM223 .13 Hình 2.5: Module EM225 .13 Hình 2.6 : Mặt trước đầu cân K3NV 21 Hình 2.7 : Giá trị Max Min .22 Hình 2.8 : Module ñầu hiển thị .23 Hình 2.9 : Module ñầu hiển thị .23 Hình 2.10 : Module ñầu hiển thị .24 Hình 2.11 : Mặt sau K3NV .24 Hình 2.12 : Các bước cài đặt giá trị mức HH,H,L,LL 25 Hình 2.13 : Các bước biến đổi tỉ lệ .26 Hình 2.14 : ví dụ minh họa 26 Hình 2.15 : Kiểu ñầu chuẩn .27 Hình 2.16 : Kiểu đầu mức 28 Hình 2.17 : Kiểu đầu vùng .29 Hình 2.18 : Giới hạn dải đầu tuyến .29 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU LOADCELL Hình 3.1: Một số loadcell thị trường .30 Hình 3.2: Cấu tạo “strain gauge” 30 Hình 3.3: Vị trí gắn “strain gauge” .32 Hình 3.4 : ðộ biến dạng LoadCell 35 Hình 3.5: Loadcell dạng trụ 36 Hình 3.6: Loadcell dạng Roberval 37 SVTH: Nguyễn Sĩ Cường viii Khóa :08 BÁO CÁO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Thanh Phương Hình 3.7: Loadcell dạng kéo 38 Hình 3.8: Loadcell dạng vòng 38 Hình 3.9: Loadcell dạng màng chắn .39 Hình 3.10: Mạch cầu Wheatstone .39 Hình 3.11: Sơ đồ mạch loadcell 40 CHƯƠNG 4: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN Hình 4.1: Các loại máy nén khí 44 Hình 4.2: Van 5/2 thường gặp hệ thống ñiều khiển .47 Hình 4.3: Ký hiệu số van 48 Hình 4.4: Hình ảnh sơ ñồ nguyên lý xylanh tác dụng chiều .49 CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG CƠ KHÍ Hình 5.1: Một số dạng thùng chứa .52 Hình 5.2 Sơ đồ cửa xả thông dụng 53 Hình 5.3: Mơ hình hệ thống 56 CHƯƠNG 6: CHƯƠNG TRÌNH ðIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT Hình 6.1 : Cấu trúc WinCC 58 Hình 6.2 : Tính mở WinCC 58 Hình 6.3 : Những ứng dụng tích hợp vào WinCC .59 Hình 6.4 : Quản lý liệu WinCC .60 Hình 6.5: Sơ dồ đấu nối PLC .77 Hình 6.6: Sơ dồ ñấu nối Solenoid vào PLC 77 SVTH: Nguyễn Sĩ Cường ix Khóa :08 BÁO CÁO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: Nguyễn Thanh Phương DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU THIẾT BỊ Bảng 2.1: Các lệnh vào PLC theo STL .14 Bảng 2.2: Ngõ PLC dạng LAD 14 Bảng 2.3: Mô tả lệnh S (Set) R (Reset) LAD 15 Bảng 2.4: Các lệnh logic ñại số Boolean .16 Bảng 2.5: Các lệnh so sánh 17 Bảng 2.6: Các lệnh di chuyển nội dung ô nhớ .18 Bảng 2.7 : Các ñầu vào K3NV 25 Bảng 2.8 : Các bước cài ñặt K3NV .25 Bảng 2.9 : Cài ñặt tần số hoạt ñộng .26 Bảng 2.10 : Chọn kiểu ñầu so sánh .27 SVTH: Nguyễn Sĩ Cường x Khóa :08 ðề Tài: Thiết Kế Và Thi Cơng Mơ Hình Cân ðóng Bao Tự ðộng Báo Cáo Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: T.s Nguyễn Thanh Phương type, format,value time stampe quality quan sát test client Sự quan sát ñộc lập với quan sát Bất kỳ item dich chuyển phạm vi Status(test Client) ñược ñưa vào OPC Group ñược yêu cầu thu tập status ñược cho phép Status cho phép hay khơng cho phép bottomn nằm toolbar từ manu status Các phần tử nằm status (test Client) ñược ñịnh nghĩ sau : Item ID : tên Item, tên phải bao gồm ñường dẫn item (ñiểm truy cập server PLC, folder, tên item) để truy cập Item Data type : kiểu dử liệu ñúng quy tắc(canonical data type)tương ứng phạm vi PLC, định nghĩa cấu hình item Value : giá trị item truy cập(có thể giá tri thập phân) Time stamp: thời gian cập nhật lần sau thành công Quality: chất lượng item ñược truy cập : good, bad, uncertain Các thông tin nằm status(test Client) view khơng đượ giữ lại khỏi chương trình PC Access 6.4.4 Vùng nhớ kiểu liệu Items: Một Item bao gồm tên ñặc trưng có kiểu liệu xác định Giá trị item se thay đổi chương trình PLC thực thi item có địa vùng nhớ xác định PLC Khi việc truy cập (đọc viết) từ giao diện điều khiển từ PLC thơng qua địa vùng nhớ Cấu hình Item xác ñịnh vùng nhớ (Memory types), vùng nhớ SYMATIC (SYMATIC memoric) vùng nhớ DP (DP memoric) DP memorics phân tích để chuyển đổi sang kiểu tương ứng với S7-200 S7-200 PC Access nhận biết ñược kiểu liệu item(nhưng lúc có sẵn PLC) bao gồm : BYTE, INT, WORD, DINT, DWORD, REAL, BOOL, TRING SVTH: Nguyễn Sĩ Cường Trang 71 ðề Tài: Thiết Kế Và Thi Công Mơ Hình Cân ðóng Bao Tự ðộng Báo Cáo Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: T.s Nguyễn Thanh Phương 6.4.5 Tạo tag cho chương trình PC Access Kích chuột vào biểu tượng PC Access xuất hiên cửa sổ, nhấp phải chuột chọn NEW PLC -> tạo tên ThuNghiem Sau ñó ta nhấp chuột vào ten ThuNghiem chon NEW > chon ITEMS xuất hiên hộp thoại sau Items Properties Trong hộp thoại Symbolic Name: Nhấp chuột vào khung Name tạo tên Star Trong hộp thoại Memory Location Nhấp chuột vào khung Address chọn M1.0 SVTH: Nguyễn Sĩ Cường Trang 72 ðề Tài: Thiết Kế Và Thi Cơng Mơ Hình Cân ðóng Bao Tự ðộng Báo Cáo Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: T.s Nguyễn Thanh Phương Các Tag sau tạo xong xếp hình 6.4.6 Liên kết Tags WinCC PC Access Sau quay trở lại với hình WINCCEXPLORER nhấp chuột phải vào OPC.chn chọn mục Systerm Parameter ñể thực kết nối với vừa chọn SVTH: Nguyễn Sĩ Cường Trang 73 ðề Tài: Thiết Kế Và Thi Cơng Mơ Hình Cân ðóng Bao Tự ðộng Báo Cáo Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: T.s Nguyễn Thanh Phương Hộp thoại OPC Item Manager chọn ->Local-> S7-200 OPC Server chọn -> Browse Server xuất hộp thoại Fliter Criteria -> Next SVTH: Nguyễn Sĩ Cường Trang 74 ðề Tài: Thiết Kế Và Thi Cơng Mơ Hình Cân ðóng Bao Tự ðộng Báo Cáo Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: T.s Nguyễn Thanh Phương Cửa sổ S7-200.OPCServer 200.OPCServer xuất xuất hiện,nhấp chuột vào S7- Sau ta chọn Tags tương ứng tạo PC Access -> chọn Add Items xuất hộp thoại SVTH: Nguyễn Sĩ Cường Trang 75 ðề Tài: Thiết Kế Và Thi Cơng Mơ Hình Cân ðóng Bao Tự ðộng Báo Cáo Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: T.s Nguyễn Thanh Phương Nhấp chuột vào Finish > ta ñã tạo ñược Tags ñể liên kết với WINCC SVTH: Nguyễn Sĩ Cường Trang 76 ðề Tài: Thiết Kế Và Thi Cơng Mơ Hình Cân ðóng Bao Tự ðộng Báo Cáo Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: T.s Nguyễn Thanh Phương 6.5 Chương trình điều khiển: 6.5.1 Sơ đồ kết nối PLC: Hình 6.5: Sơ dồ đấu nối PLC Hình 6.6: Sơ dồ đấu nối Solenoid vào PLC SVTH: Nguyễn Sĩ Cường Trang 77 ðề Tài: Thiết Kế Và Thi Cơng Mơ Hình Cân ðóng Bao Tự ðộng Báo Cáo Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: T.s Nguyễn Thanh Phương 6.5.2 Lưu đồ giải thuật chương trình ñiều khiển: a) Lưu ñồ giải thuật b) Chương trình ñiều khiển SVTH: Nguyễn Sĩ Cường Trang 78 ðề Tài: Thiết Kế Và Thi Cơng Mơ Hình Cân ðóng Bao Tự ðộng Báo Cáo Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: T.s Nguyễn Thanh Phương SVTH: Nguyễn Sĩ Cường Trang 79 ðề Tài: Thiết Kế Và Thi Cơng Mơ Hình Cân ðóng Bao Tự ðộng Báo Cáo Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: T.s Nguyễn Thanh Phương SVTH: Nguyễn Sĩ Cường Trang 80 ðề Tài: Thiết Kế Và Thi Cơng Mơ Hình Cân ðóng Bao Tự ðộng Báo Cáo Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: T.s Nguyễn Thanh Phương SVTH: Nguyễn Sĩ Cường Trang 81 ðề Tài: Thiết Kế Và Thi Cơng Mơ Hình Cân ðóng Bao Tự ðộng Báo Cáo Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: T.s Nguyễn Thanh Phương SVTH: Nguyễn Sĩ Cường Trang 82 ðề Tài: Thiết Kế Và Thi Công Mô Hình Cân ðóng Bao Tự ðộng Báo Cáo Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: T.s Nguyễn Thanh Phương SVTH: Nguyễn Sĩ Cường Trang 83 ðề Tài: Thiết Kế Và Thi Công Mơ Hình Cân ðóng Bao Tự ðộng Báo Cáo Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: T.s Nguyễn Thanh Phương CHƯƠNG 7: TỔNG KẾT 7.1 Kết luận Sau thời gian thực hiện, ñề tài ñã hoàn thành ñược phần sau: _ Phần cứng: Hồn thành mơ hình hệ thống Hồn thành mạch ñiện ñiều khiển cho hệ thống _ Phần mềm: Hồn thành chương trình điều khiển PLC Hoàn thành việc thiết kế giao diện giám sát WinCC máy tính Tuy nhiên đề tài cịn số hạn chế sau: Do mơ hình hệ thống khí chưa xác nên khơng xác q trình cân Chưa cấp xi măng vít tải 7.2 Hướng phát triển ñề tài Kết hợp quản lý liệu Access ðưa bao vào máy tự ñộng SVTH: Nguyễn Sĩ Cường Trang 84 ðề Tài: Thiết Kế Và Thi Cơng Mơ Hình Cân ðóng Bao Tự ðộng Báo Cáo Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: T.s Nguyễn Thanh Phương TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Doãn Phước, Phan Xn Minh, Tự động hóa với SIMATIC S7200, Nhà Xuất Bản Nông Nghiệp, Hà Nội, 1997 [2] Nguyễn Hồng Ngân, Máy sản xuất vật liệu cấu kiện xây dựng, Nhà Xuất Bản ðại Học Quốc Gia, 11/2001 [3] Huỳnh Nguyễn Hồng, Nguyễn Ngọc Phương, ðiều khiển điện khí nén, 2006 [4] Trang web: www.siemens.com/documents/wincc [5]Trangweb:http://www.ebook.edu.vn/?page=1.5&tag=%C4%91i%E1%B B%81u+khi%E1%BB%83n+kh%C3%AD+n%C3%A9n [6]Trangweb: www.datasheetarchive.com/K3NV-LC2C-datasheet.html - SVTH: Nguyễn Sĩ Cường Trang 85 ... nâng cao xuất lao ñộng, ñề tài ñược bạn sinh viên, thầy cô trường kỹ thuật quan tâm nghiên cứu nhiều Việc khảo sát sử dụng phần mềm lập trình cho PLC họ SIMATIC S7 để thiết kế thi cơng mơ hình... Transistor, K31-T1, -T2 K3NV có Modul ñầu tuyến, K31-L1,-L2,-L3,-L4,-L5,-L6,-L7,-L8,L9,-L10 K3NV có Modul đầu RS-485, K31-FLK2, -FLK5 Hình 2.8 : Module đầu hiển thị K3NV có Modul đầu Transistor... truyền ñạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu việc học thực tiễn Em xin gửi lời cảm ơn ñến tất bạn sinh viên tập thể lớp ñã giúp ñỡ ñộng viên em trình thực ñề tài Và xin chân thành gửi lời cảm ơn