Lập trình ứng dụng PLC s7 1200

Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng LỜI NÓI ĐẦU Ước mơ lớn người kỹ sư thiết kế nắm tay công cụ điều khiển mạnh, đa mềm dẻo Theo đà phát triển công nghệ điện tử, chip vi xử lý, vi điều khiển, logic lập trình, máy tính PC đời đáp ứng ước mơ Và chúng nhanh chóng giải pháp lựa chọn để tự động hóa trình sản xuất Trong nhiều nghành cơng nghiệp nay, ngành công luyện kim, chế biến thực phẩm…Bộ logic lập trình (Promamable Logic Controller ) thiết bị thiếu dây truyền sản xuất Nắm bắt tầm quan trọng đó,nên chúng tơi tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu lấy đề tài luận văn tốt nghiệp cho Dù cố gắng khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp từ q thầy đọc giả SVTH: Tạ Minh Liền Phan Thanh Năm PHỤ LỤC LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng Lời cảm ơn Tóm tắt Tổng quan đề tài Chương I:Cơ sở lý thuyết PLC S7 – 1200 Tổng quan sản phẩm .3 Phân loại Hình dạng bên Cấu trúc bên Đấu dây Module mở rộng Phương pháp lập trình điều khiển 10 Ngơn ngữ lập trình 11 Phần mềm lập trình 13 10 Tập lệnh PLC S7-1200 .19 Chương II: Lập trình ứng dụng PLC S7 – 1200 Ứng dụng 1: Điều khiển băng truyền đóng gói trái .117 Ứng dụng 2: Điều khiển hệ thống trộn dụng dịch .125 Ứng dụng 3: Dùng S7 – 1200 đóng mở cửa tự động 127 Và số ứng dụng khác 129 Chương III: Kết kiến nghị Kết Kiến nghị Tài liệu tham khảo LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn cha mẹ, anh (chị em) tạo điều kiện để hồn thành tốt luật văn tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Hoàng Dũng tận tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em suốt thời gian thực luật văn tốt nghiệp Xin cảm ơn thầy mơn tự động hóa bạn sinh viên khóa đóng góp ý kiến q báu để chúng tơi hồn thành tiểu luận Nhóm sinh viên thực hiện: Tạ Minh Liền (1063740) Phan Thanh Năm (1063745) Sinh viên k32 lớp :điều khiển tự động năm học: 2006 - 2010 LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hồng Dũng TĨM TẮT TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng Chương I: Cơ sở lý thuyết PLC S7 – 1200 Tổng quan PLC S7 – 1200 LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hồng Dũng Hinh 2.1 Hình dạng bên ngoai S7 – 1200 module mở rộng PLC S7-1200 ( Promamable Logic Controller) kết hợp I/O lựa chọn cấp nguồn, bao gồm module cấp nguồn VAC – VDC - nguồn với kết hợp I/O DC Relay Các module tín hiệu để mở rộng I/O module giao tiếp dễ dàng kết nối với mặt điều khiển Tất phần cứng Simatic S7-1200 gắn DIN rail tiêu chuẩn hay trực tiếp bảng điều khiển, giảm khơng gian chí phí lắp đặt Các module tín hiệu có model đầu vào, đầu kết hợp loại 8, 16, 32 điểm hỗ trợ tín hiệu I/O DC, relay analog Bên cạnh đó, bảng tín hiệu tiên tiến có I/O số kênh hay I/O analog kênh gắn đằng trước điều khiển S7-1200 cho phép nâng cấp I/O mà khơng cần thêm khơng gian Thiết kế mở rộng giúp điều chỉnh ứng dụng từ 10_I/O đến tối đa 284_I/O, với khả tương thích chương trình người sử dụng nhằm tránh phải lập trình lại chuyển đổi sang điều khiển lớn Các đặc điểm khác: nhớ 50 KB với giới hạn liệu người sử dụng liệu chương trình, đồng hồ thời gian thực, 16 vịng lặp PID với khả điều chỉnh tự động, cho phép điều khiển xác định thơng số vịng lặp gần tối ưu cho hầu hết ứng dụng điều khiển q trình thơng dụng Simatic S7-1200 có cổng giao tiếp Ethernet 10/100Mbit tích hợp với hỗ trợ giao thức Profinet cho lập trình, kết nối HMI /SCADA hay nối mạng PLC với PLC LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng Phân loại Việc phân loại S7-1200 dựa vào loại CPU mà trang bị: Các loại PLC thông dụng: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C Thông thường S7-200 phân làm loại chính:  Loại cấp điện 220VAC: - Ngõ vào: Kích hoạt mức cấp điện áp +24VDC(từ 15VDC – 30VDC) - Ngõ ra: Relay - Ưu điểm loại dùng ngõ Relay Do sử dụng ngõ nhiều cấp điện áp khác nhau( sử dụng ngõ 0V, 24V, 220V…) - Tuy nhiên, nhược điểm ngõ Relay nên thời gian đáp ứng không nhanh cho ứng dụng biến điệu độ rộng xung, Output tốc độ cao…  Loại cấp điện áp 24VDC: - Ngõ vào: Kích hoạt mức cấp điện áp +24VDC( từ 15VDC – 30VDC) - Ngõ ra: transistor - Ưu điểm loại dùng ngõ transistor Do sử dụng ngõ để biến điệu độ rộng xung, Output tốc độ cao… - Tuy nhiên, nhược điểm loại ngõ transistor nên sử dụng cấp điện áp 24VDC, gặp rắc rối ứng dụng có cấp điện áp khác Trong trường hợp này, phải thông qua Relay 24VDC đệm Bảng 1.1: đặc điểm s7-1200 Đặc trưng CPU 1211C Kích thướt(mm) CPU 1212C CPU 1214C 90 x 100 x 75 110 x 100 x 75 Bộ nhớ người dùng  Bộ nhớ làm việc  25 Kbytes  50 Kbytes  Bộ nhớ tải  Mbytes  Mbytes  Bộ nhớ kiện  Kbytes  Kbytes Phân vùng I/O   Digital I/O Analog I  inputs / outputs  inputs  inputs / outputs  inputs  14 inputs / 10 outputs  inputs LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng Tốc độ xử lý ảnh 1024 bytes (inputs) and 1024 bytes (outputs) Modul mở rộng None Mạch tín hiệu Modul giao tiếp (left-side expansion) Bộ đếm tốc độ cao – 100 kHz – 100 kHz – 100 kHz – 30 kHz – 30 kHz – 80 kHz – 80 kHz – 20 kHz – 20 kHz  Trạng thái đơn  Trạng thái đôi – 80 kHz Mạch ngõ Thẻ nhớ Thẻ nhớ Simatic (tuỳ chọn) Thời gian lưu trữ 240h điện PROFINET cổng giao tiếp Ethernet Tốc độ thực thi phép toán 18us số thực Tốc độ thi hành 0.1us Hình dạng bên ngồi.(CPU 1212C) 1-Chế độ hoạt động ngõ I/O 2-Chế độ hoạt động PLC 3-Cổng kết nối 4-Khe cắm thẻ nhớ 5-Nơi gắn dây nối Hinh 2.2 Hình dạng bên ngồi S7 – 1200 (CPU 1212C) CPU 1212C gồm 10 ngõ vào ngõ ra, có khả mở rộng thêm module tín hiệu (SM), mạch tín hiệu(SB) module giao tiếp (CM) Các đèn báo CPU 1212C:  STOP / RUN (cam / xanh): CPU ngừng / thực chương trình nạp vào nhớ LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng  ERROR (màu đỏ): màu đỏ ERROR báo hiệu việc thực chương trình xảy lỗi  MAINT (Maintenance): led cháy báo hiệu việc có thẻ nhớ gắn vào hay khơng  LINK: Màu xanh báo hiệu việc kết nối với tính thành công  Rx / Tx: Đèn vàng nhấp nháy báo hiệu tín hiệu truyền Đèn cổng vào ra:  Ix.x (đèn xanh): Đèn xanh cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời cổng Ix.x đèn báo hiệu trạng thái tín hiệu theo giá trị công tắc  Qx.x(đèn xanh): Đèn xanh cổng báo hiệu trạng thái tức thời cổng Qx.x Đèn báo hiệu trạng thái tín hiệu theo giá trị logic cổng Cấu trúc bên Cũng giống PLC họ khác, PLC S7-1200 gồm phận bản: xử lý, nhớ, nguồn, giao tiếp xuất / nhập - Bộ xử lý gọi xử lý trung tâm (CPU), chứa vi xử lý, biên dịch tín hiệu nhập thực hoạt động điều khiển theo chương trình lưu nhớ PLC Truyền định dạng tín hiệu hoạt động đến thiết bị xuất - Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp DC (24V) cần thiết cho xử lý mạch điện module giao tiếp nhập xuất hoạt động - Bộ nhớ nơi lưu trữ chương trình sử dụng cho hoạt động điều khiển kiểm soát vi xử lý - Các thành phần nhập xuất (input / output) nơi nhớ nhận thông tin từ thiết bị ngoại vi truyền thông tin đến thiết bị điều khiển Tín hiệu nhập từ cơng tắc, cảm biến,… Các thiết bị xuất cuộn dây khởi động động cơ, van solenoid,… - Chương trình điều khiển nạp vào nhớ nhờ trợ giúp lập trình hay máy vi tính LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hồng Dũng Hình 2.3: cấu trúc bên Đấu dây Ở ta chọn CPU 1212C, để trình bày đấu dây tiêu biểu: Chúng ta cung cấp nguồn 24VDC hay 100 – 230VAC cho PLC thông số điện áp thể (Hinh 5) LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng Bảng 2.99: Các thông số Thông số Loại Kiểu Giá trị thông số liệu ban Mô tả đầu PWM IN WORD PWM định danh: Tên máy phát xung kích hoạt trở thành thẻ “hằng số” bảng Tag có sẵn để sử dụng tham số PWM ENABLE IN BOOL = bắt đầu tạo xung 0 = ngừng tạo xung BUSY OUT BOOL Chức bận rộn STATUS OUT WORD Điều kiện thực mã Hoạt động: Một khối liệu (DB) sử dụng lệnh CTRL_PWM để lưu trữ thông tin số Khi đặt lệnh CTRL_PWM vào trình soạn thảo chương trình, DB định Các khối liệu không thay đổi thông số cách riêng biệt, mà điều khiển CTRL_PWM Khi ngõ vào cho phép EN TRUE, CTRL_PWM bắt đầu kết thúc tùy thuộc vào giá trị thông số ENABLE, chiều rộng xung xác định giá trị địa Q liên kết xuất từ ngõ Trong trình thực thi lệnh CTRL_PWM, tham số BUSY luôn FALSE Nếu phát lỗi trình hoạt động, ENO thiết lập FALSE STATUS chứa tham số trạng thái mã Bảng 2.100: Các Trạng thái mã: Giá trị STATUS Điều kiện Khơng có lỗi 80A1 PWM định danh địa không hợp lệ PWM LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng Chương II: Lập trình ứng dụng PLC S7 – 1200 Ứng dụng 1: Điều khiển băng truyền đóng gói trái Hình 3.1 Mơ tả hệ thống a Mô tả hoạt động hệ thống Khi ấn START hay I0.0 = 1, truyền hộp di chuyển Nhờ cảm biến vị trí, băng truyền hộp dừng lại hộp vào vị trí Mạch đếm số hộp hoạt động (số hộp đặt trước) Sau truyền trái di chuyển trái rơi vào hộp Cảm biến thứ hai đến (số trái đặt trước), băng truyền trái dừng băng truyền hộp lại bắt đầu di chuyển Hệ thống lặp lặp lại đếm đủ số hộp đặt trước nút STOP ấn hay I0.1 = LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng Trong hệ thống hoạt động ấn nút RESET (I0.2 =1) hệ thống chạy lại từ đầu b Yêu cầu phần cứng - Đối với hệ thống đóng gói trái nêu phần a , cần có hai cảm biến để xác định vị trí hộp cảm biến có trái Để xác định vị trí vị trí hộp xác định có trái người ta dùng nhiều loại cảm biến khác Tuy nhiên phần báo cáo này, cảm biến hồng ngoại sử dụng để xác định số trái vị trí hộp - Cơ cấu truyền động: có nhiều phương án dùng động cơ, dùng khí nén, thủy lực Trong này, động DC sử dụng để vận hành băng truyền c Sơ đồ đấu dây Sơ đồ kết nối I/O PLC trình bày (Hinh c) Hinh 3.2 Sơ đồ kết nối PLC với băng truyền nút ấn Trong số hiệu PLC qui định bảng sau: Ngõ vào Ngõ I0.0 Nút ấn start Q0.0 Băng truyền hộp I0.1 Nút ấn stop Q0.1 Băng truyền trái LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp I0.2 Nút Reset I0.3 Cảm biến hộp I0.4 Cảm biến số trái GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng d Sơ đồ thiết kế phần cứng  Mạch cảm biến: Hinh 3.3 Sơ đồ mạch cảm biến hồng ngoại Mạch cảm biến vị trí hộp cảm biến có trái bày trình (hình d.1) Trong đó: o D1: led phát hồng ngoại o D2: led thu hồng ngoại o D3: Diode bảo vệ transistor Q1A o VR: biến trở chỉnh độ nhạy cảm biến Bộ cảm biến hoạt động theo kiểu thu phát thấu xạ Tức led phát led thu hồng ngoại đặt đối xứng với Bình thường led thu nhận ánh sáng hồng ngoại từ led phát kích transistor Q1A dẫn, kích Relay bật sang vị trí 4, ngõ OUT mức Khi có hộp trái đến làm cho led thu không nhận ánh sáng hồng ngoại từ led phát làm cho transistor Q1A ngưng dẫn, kích Relay bật sang vị trí 5, ngõ OUT lên mức Ngõ OUT nối vào ngõ vào I0.3 cho cảm biến vị trí hộp I0.4 cho cảm biến có trái  Mạch điều khiển tốc độ băng truyền: LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp - GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng Mạch điều khiển tốc độ băng truyền trình bày (hinh d.2) Trong IC LM317 giữ vai trò chỉnh cho việc điều khiển băng truyền theo ý muốn cách điều chỉnh biến trở R2 làm thay đổi điện ngõ Vout Điện dùng để cấp cho động DC hoạt động VIN lấy từ ngõ PLC Hinh 3.4 Mạch điều khiển tốc độ động LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hồng Dũng e Lưu đồ chương trình f Chương trình điều khiển hệ thống Dạng LAD: LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng Dạng FBD: LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng Ứng dụng 2: Điều khiển hệ thống trộn dung dịch Hình 11.2 Hệ thống trộn dung dịch Hệ thống trộn dung dịch miêu tả (hình 11.2) Trong K1 motor chiết dung dịch K1, K2 motor chiết dung dịch K2 vào thùng T, S1 cảm biến giới hạn S2 cảm biến giới hạn bồn dung dịch T K3 motor khuấy để trộn dung dịch K4 van xả để chiết bồn khác Mô tả hoạt động hệ thống: Khi ấn Start, motor K1 quay chiết dung dịch A vào bồn T khoảng thời gian 5s, sau chiết dung dịch B đầy bồn Nếu bồn T đầy, motor khấy K3 tiến hành khấy 10s Sau van xả K4 mở để chiết hết dung dịch bồn T bồn khác Quá trình lặp lại, để dừng khẩn cấp ấn Stop Bảng qui ước ngõ vào Ngõ vào Ngõ I0.0 Start Q0.0 Motor K1 I0.1 Stop Q0.1 Motor K2 LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng I0.2 Cảm biến giới hạn bồn T Q0.2 I0.3 Cảm biến giới hạn bồn T Q0.3 Motor K3 Vale K4 Chương trình điều khiển hệ thống LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng Dùng S7 – 1200 điều khiển đóng / mở cửa tự động Trong xí nghiệp, nhà hàng, siêu thị hay hoạt động phục vụ cho đời sống, sinh hoạt khác, Người ta cần hệ thống cửa tự động: mở có người (hay xe) đóng người (hay xe) qua khỏi a Mô tả hoạt động hệ thống: Ban đầu cửa đóng, có người vào (hoặc ra) chạm vào cảm biến hay ngồi cánh cửa mở nhờ motor quay bên phải, cửa mở chạm vào cảm biến giới hạn mở cửa motor quay ngừng quay làm cửa ngưng mở Khi khơng có người vào (hoặc ra) cửa đóng lại nhờ motor quay bên trái Khi cửa đóng lại trạm vào cảm biến giới hạn đóng cửa motor ngừng quay làm cửa ngừng đóng, q trình đóng mở cửa mà tiếp tục hoạt động Trong trường hợp cảm biến mắc tác dụng ta ấn SW điều khiển tay để mở cửa, sau cửa tự động đóng lại Bảng qui ước ngõ vào Ngõ vào Ngõ I0.0 Cảm biến Q0.0 Motor mở cửa I0.1 Cảm biến Q0.1 Motor đóng cửa I0.2 Cảm biến giới hạn mở cửa I0.3 Cảm biến giới hạn đóng cửa I0.4 SW ấn điều khiển tay b Chương trình điều khiển hệ thống LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng Và số ứng dụng khác như: Ứng dụng plc mạng công nghiệp, điều khiển thang máy, hệ thống bơm nước tự động LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng NHẬN XÉT LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng LUAN VAN CHAT LUONG download add luanvanchat@agmail.com Phan Thanh Năm Tạ Minh :Liền Đại Học Cần Thơ ... ngữ lập trình 11 Phần mềm lập trình 13 10 Tập lệnh PLC S7- 1200 .19 Chương II: Lập trình ứng dụng PLC S7 – 1200 Ứng dụng 1: Điều khiển băng truyền đóng gói trái .117 Ứng. .. hết ứng dụng điều khiển q trình thơng dụng Simatic S7- 1200 có cổng giao tiếp Ethernet 10/100Mbit tích hợp với hỗ trợ giao thức Profinet cho lập trình, kết nối HMI /SCADA hay nối mạng PLC với PLC. .. khiển băng truyền đóng gói trái .117 Ứng dụng 2: Điều khiển hệ thống trộn dụng dịch .125 Ứng dụng 3: Dùng S7 – 1200 đóng mở cửa tự động 127 Và số ứng dụng khác 129 Chương III: Kết kiến