ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TỔNG KẾT MÔN KỸ THUẬT LẬP TRÌNH PLC Đề tài THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐÓNG DẤU SẢN PHẨM SỬ DỤNG PLC S71200_BAO GỒM FILE WORDFILE MÔ PHỎNG PCSIMUHMILƯU ĐỒ TRÊN DIAGRAM
ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ BÁO CÁO TỔNG KẾT MƠN KỸ THUẬT LẬP TRÌNH PLC Đề tài: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐĨNG DẤU SẢN PHẨM SỬ DỤNG PLC-S71200 SVTH: Nguyễn Văn Quốc Võ Quốc Nguyên Bùi Duy Giáp GVHD: TS Trần Văn Thành Đồng Nai 12/2022 MỤC LỤC CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Thông tin chung Tên đề tài: Thiết kế mơ hình hệ thống đóng dấu sản phẩm mơ phần mềm tia portal Sinh viên/nhóm sinh viên thực STT Họ Tên MSSV Nguyễn Văn Quốc 120001339 Võ Quốc Nguyên 120001124 Bùi Duy Giáp 120001280 Lớp 20CD111 GVHD: Trần Văn Thành 1.2 Mục tiêu đề tài Thiết kế mơ mơ hình hệ thống đóng dấu sản phẩm phần mềm tia portal, bên cạnh đề tài phải bảo đảm yếu tố cải tiến, đại tiện nghi với người sử dụng như: - Độ xác hiệu cao Hệ thống băng tải tự động đồng với cấu in, hoạt động trơn tru - Thiết bị hoạt động tự động điều khiển tay tùy vào nhu cầu sử dụng 1.3 Tính sáng tạo Tự động lấy mực in Tự động xoay sản phẩm để in mặt Tự động chuyển sản phẩm vào khuôn in in xong sản phẩm cũ 1.4 Kết nghiên cứu Sau thời gian nghiên cứu mơ chúng em hồn thành mơ hình đạt kết sau: - Hồn thành mơ hình đóng dấu sản phẩm Mơ mơ hình phần mềm PC-SIMU Trang - Chủ yếu nghiên cứu trình điều khiển tự động tay thông qua PLC Trang CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan PLC 2.1.1 Giới thiệu PLC Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý mạch Năm 2009, Siemens đời dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay dần cho S7200 So với S7-200 S7-1200 có tính trội: - S7-1200 dòng điều khiển logic lập trình (PLC) kiểm sốt nhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp tập lệnh mạnh làm cho có giải pháp hồn hảo cho ứng dụng sử dụng - với S7-1200 Kết hợp vi xử lý, nguồn tích hợp, mạch ngõ vào mạch ngõ kết cấu thu gọn, CPU S7-1200 tạo PLC mạnh mẽ Sau người dùng tải xuống chương trình, CPU chứa mạch logic yêu cầu để giám sát điều khiển thiết bị nằm ứng dụng CPU giám sát ngõ vào làm thay đổi ngõ theo logic chương trình người dùng, bao gồm hoạt động logic Boolean, việc đếm, định thì, phép tốn phức hợp việc truyền thông với thiết bị thông minh khác Một số tính bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập CPU chương trình điều khiển: Trang - Người dùng sử dụng chức “know-how protection” để ẩn mã nằm - khối xác định Mỗi CPU cung cấp bảo vệ mật cho phép người dùng cấu hình việc truy xuất đến chức CPU CPU cung cấp cổng PROFINET để giao tiếp qua mạng PROFINET Các module truyền thơng có sẵn dành cho việc giao tiếp qua mạng RS232 hay RS485 Vậy đề làm dự án với S7-1200 cần cài TIA Portal phần mềm bao gồm mơi trường lập trình cho PLC thiết kế giao diện HMI 1- Bộ phận kết nối nguồn 2- Các phận kết nối, nối dây người dùng tháo ( phía sau nắp che) - Khe cắm thẻ nhớ nằm phía 3- Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp 4- Bộ phận kết nối PROFINET (Phía CPU) Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch Các kiểu CPU khác cung cấp đa dạng tính dung lượng giúp cho người dùng tạo giải pháp có hiệu cho nhiều ứng dụng khác Trang Chức Kích thước vật lý ̣(mm) Bộ nhớ người dung: · Bộ nhớ làm việc · Bộ nhớ nạp Bộ nhớ giữ lại I/O tích hợp cục • Kiểu số • Kiểu tương tự Kích thước máy ảnh tiến trình Bộ nhớ bít (M) Độ mở rộng module tín hiệu Bảng tín hiệu Các đếm tốc độ cao • Đơn pha • Vuông pha Các module truyền thống Các ngõ xung Thẻ nhớ Thời gian lưu giữ đông hồ thời gian thực PROFINET Tốc độ thực thi tính tốn Tốc độ thực thi Boolean CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C 90x100x75 110x100x75 • 25KB • 1MB • 2KB • 2KB • 2MB • 2KB ngõ vào/4 ngõ ngõ ngõ vào/6 ngõ ngõ 14 ngõ vào/ 10 ngõ ngõ 1024 byte ngõ vào (I) 1024 byte ngõ (Q) 4096 byte khơng 8192 byte • 100kHz • 80 kHz • 100kHz • 80 kHz • 100kHz • 80 kHz (mở rộng bên trái) Thẻ nhớ SIMATIC ( tùy chọn) Thơng thường 10 ngày/ít ngày 40 độ C cổng truyền thơng Ethernet 18µs/lệnh 0,1µs/lệnh Bảng 2.1 Các kiểu CPU Họ S7-1200 cung cấp số lượng lớn module tín hiệu bảng tín hiệu để mở rộng dung lượng CPU Người dung cịn lắp đặt thêm module truyền thống để hỗ trợ giao thức truyền thống khác Trang Module Chỉ ngõ vào Chỉ ngõ Kết hợp In/Out x DC In x DC Out x Relay Out x DC In /8 x DC Out x DC In /8 x Relay Out 16 x DC In 16 x DC Out 16 x Relay Out 16 x DC In /16 x DC Out 16 x DC In /16 x Relay Out Kiểu số Module tín hiệu (SM) Kiểu tường tự Bảng tín hiệu (SB) x Analog In x Analog In x Analog In x Analog In x DC In / x DC Out Kiểu số Kiểu tương tự x Analog In /2 x Analog out x Analog In Module truyền thống(CM) • RS 485 • RS 232 Bảng 2.2 Hệ thống điều khiển sử dụng PLC Hình 2.3 Hệ thống điều khiển sử dụng PLC Trang 2.1.2 Giới thiệu WINCC Phần mềm Wincc Siemens phần mềm chuyên dụng để xây dựng giao diện điều khiển HMI (Human Machine Interface) phục vụ việc xử lý lưu trữ liệu hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) thuộc chuyên ngành tự động hóa WinCC v14 (tích hợp TIA Portal v14) phần mềm kỹ thuật dùng để thiết lập cho bảng điều khiển HMI, máy tính cơng nghiệp máy tính PC thơng thường Wincc ứng dụng thông qua phần mềm hiển thị WinCC Runtime Advanced phức tạp hệ thống SCADA với phần mềm hiển thị WinCC Runtime Professional WinCC cung cấp khả sau: - - - - WinCC cho phép bạn quan sát trình Quá trình hiển thị đồ hoạ hình Màn hình hiển thị cập nhật lần trạng thái trình thay đổi WinCC cho phép bạn vận hành quy trình Vi dụ, bạn điểm đặt từ giao diện người dùng bạn mở van WinCC cho phép bạn giám sát trình Một cảnh báo báo hiệu cách tự động kiện trạng thái trình nghiêm trọng Nếu giá trị định nghĩa trước bị vượt quá, thông báo xuất hình WinCC cho phép bạn lưu trữ trình Khi làm việc với WinCC, giá trị q trình in lưu trữ theo kiểu điện tử Điều tạo điều kiện cho thu thập thơng tin quy trình cho phép Truy cập đến liệu sản sinh khứ WinCC có phiên phụ thuộc vào hệ thống điều khiển: - Wincc Basic để thiết lập cho hình HMI Wince Basic đính kèm với phần mềm STEP Basic and STEP Professional Wince Comfort để thiết lập cho tất hình HMI (Bao gồm Comfort HMI điện thoại di động) Wincc Advanced để thiết lập cho tất hình HMI máy tính với phần mềm hiển thị Wincc Runtime Advanced Wince Runtime Advanced phần mềm hiển thị cho hệ thống máy tính trạm Wincc Professional để thiết lập cho tất hình HMI máy tính có hệ thống SCADA WINCC Runtime Professional hệ thống SCADA sử dụng để thiết lập hệ thống trạm điều khiển nhiều trạm điều khiển Trang 2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống đóng dấu sản phẩm - Lập trình PLC điều khiển hệ thống đóng dấu sản phẩm tự động lấy mực tự động in - Khi bật điện, cấu khơng trạng thái đầu điều khiển trở vị trí đầu ( người dùng tự chọn) Nhấn Start, băng tải vận chuyển sản phẩm sản phẩm đến vị trí định trước xác định cảm biến, cấu thực lấy mực, đóng dấu lần chờ đóng dấu lần 2, cấu lật mặt phôi, cấu đóng dấu lần Sau hồn tất băng tải tiếp tục vận chuyển sản phẩm khác tới 2.3 Sơ đồ hệ thống tổng qt Hình 2.4 Mơ hình ngun lý hệ thống đóng dấu Trang 10 CHƯƠNG TÍNH TỐN – THIẾT KẾ 3.1 Lập mơ hình lưu đồ giải thuật Hình 3.1 Lưu đồ giải thuật Trang 11 3.2 Phương trình điều khiển ST0 = (STO + FS + RS) * * * ST1.0 = [ST1+(START*ST0) + (ST1*S4AL)] * * ST2.0= [ST2+ (STO*START) +(ST2.6*ST1.0)]* * ST3.0=[ST3.0+(ST0*START)] * * ST1.1=[ST1.1+(ST1.0*S3AT)] * * ST1.2=[ST1.2+(ST1.1*S4AX)]* * ST1.3=[ST1.3+(ST1.2*S4AL)]* * ST1.4=[ST1.4+(ST1.3*S3AP)]* * ST1.5=[ST1.5+(ST1.4*ST3.2)]* * ST1.6=[ST1.6+(ST1.5*S4AX)]* * ST1.7=[ST1.7+(ST1.6*S4AL)]* * ST1.8=[ST1.8+(ST1.7*ST2.6)]* * ST1.9=[ST1.9+(ST1.8*S4AX)]* * ST2.1=[ST2.1+(ST2.0*ST1.7)]* * ST2.2=[ST2.2+(ST2.1*S5AK)]* * ST2.3=[ST2.3+(ST2.2*S1AL)]* ** RS_C=C*T0(3S) C=(ST2.3+RS_C+RS)*C0* ST2.4=[ST2.4+(S2AT+C0)+(ST2.3*S2AP* )]* * ST2.5=[ST2.5+(ST2.4*S1AX)]* ** ST2.6=[ST2.6+(ST2.5** ST3.1=[ST3.1+(ST3.0*ST1.4)+(T2*ST3.4)]* * ST3.2=[ST3.2+(ST3.1*CB)]* * ST3.3=[ST3.3+(ST3.2*ST1.9)]* * ST3.4=[ST3.4+(ST3.3+T)* + BT=(ST3.1+ST3.4)* T2=ST3.4*T2 ST_STOP=(ST_STOP+STOP)* * K1AX=(ST2.4+RESET)* K1AL=ST2.2* K3AT=ST1.0* K3AP=(ST1.3+RESET) K2AT=ST2.3** K2AP=[(*C)+RESET]* K4AL=(ST1.2+ST1.6+ST1.9+RESET)* K4AX=(ST1.8+ST1.1+ST1.5) Trang 12 3.3 Phân công đầu vào – ST T 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Địa I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Kiểu tín hiệu Đầu vào Đầu vào Đầu vào Đầu vào Đầu vào Đầu vào Đầu vào Đầu vào Đầu vào Đầu vào Đầu vào Đầu vào Đầu vào Đầu vào Ngõ Ngõ Ngõ Ngõ Ngõ Ngõ Ngõ Ngõ Ngõ Ngõ Ngõ Giải thích Chú thích START STOP RESET 1A-NÂNG 1A-HẠ 2A-xoay 180 độ(trái,phải) 2A-xoay 180 độ(trái,phải) 3A-TRÁI 3A-PHẢI 4A-NÂNG 4A-HẠ 5A-KẸP 5A-NHẢ CẢM BIẾN K1A-NÂNG K1A-HẠ K2A-xoay180độ(trái,phải) K2A-xoay180độ(trái,phải) K3A-TRÁI K3A-PHẢI K4A-NÂNG K4A-HẠ K5A-KẸP K5A-NHẢ Động băng tải Nút nhấn Nút nhấn Nút nhấn Xy lanh Xy lanh Xy lanh Xy lanh Xy lanh Xy lanh Xy lanh Xy lanh Xy lanh Xy lanh Bảng 3.1 Phân công đầu vào ngõ Trang 13 Coil Coil Coil Coil Coil Coil Coil Coil Coil Coil 3.3 Kết nối phần cứng Trang 14 Hình 3.2 Lưu đồ giải thuật CHƯƠNG LẬP TRÌNH MƠ HÌNH ĐĨNG DẤU TỰ ĐỘNG TRÊN PHẦN MỀM TIA PORTAL V16 VÀ MƠ PHỎNG TRÊN PC-SIMU 4.1 Lập trình Tia Portal v16 Hình 4.1 Tạo project Trang 15 Hình 4.2 Chọn PLC hệ thống mơ Trang 16 Hình 4.3 Chọn CPU version Hình 4.4 Kết nối HMI Trang 17 Hình 4.5 Chọn HMI Hình 4.6 Tạo cổng kết nối HMI với PLC Trang 18 Hình 4.7 Connections HMI với PLC 4.2 Thiết kế giao diện mô Mở giao diện làm việc “PC-SIMU” Sau viết xong chương trình (code) ta chọn Device Screens Add new screen để tạo giao diện mơ Hình 4.8 Vào giao diện thiết kế Trang 19 Mở công cụ toolbox để chọn Symbol: Lấy biểu tượng chức từ toolbox: từ cơng cụ toolbox ta chọn biểu tượng nút nhấn, hiển thị xy lanh, hiển thị băng tải, hiển thị tay kẹp,… Hình 4.9 Lấy biểu tượng điều khiển Kích chuột phải vào biểu tượng Properties để cài đặt thơng số Hình 4.9 Cài đặt hiệu ứng kết nối với chương trình Trang 20 Hình 4.9 Cài đặt chức biểu tượng Hình 4.10 Cài đặt chức biểu tượng tương ứng Trang 21 • Làm tương tự đến hồn thành thiết kế Hình 4.11 Bản thiết kế hồn thành • Nhấn vào nút Start simulation để chạy chương trình mơ Trang 22 CHƯƠNG KẾT LUẬN 5.1 Ưu điểm đề tài - Biết cách sử dụng đóng dấu mực lên sản phẩm, điều khiển băng tải, điều khiển xylanh, kết nối sử dụng cảm biến - Biết cách sử dụng lập trình phần mềm TIA PORTAL với PLC-S7 1200 viết chương trình ứng dụng - Mơ Wince, HMI - Thiết kế lắp ráp mơ hình mơ hệ thống đóng dấu sản phẩm 5.2 Nhược điểm đề tài - Mơ hình mang tỉnh nghiên cứu chưa tiến đến dây chuyền công nghệ thực tế Từ mơ hình phát triển lên thực tế cịn phải thay đổi nhiều cấu tạo, khung mơ hình, phải thay đổi nhiều nhằm nâng cao tính ổn định hệ thống - Các thiết bị sử dụng chưa đạt tinh xác cao, cịn mang tính hương dối - Các khâu mơ hình cịn thiểu chưa sát với thực tế - Do thời gian kiến thức có hạn nên cịn nhiều chức phần mềm TIA PORTAL WinCC, HMI chưa khai thác tối đa 5.3 Hướng phát triển đề tài - Em hy vọng lớp khóa sau có hội làm đề tài đề tài tương tự mở rộng đề tài với số gợi ý sau: - Được tham quan, tìm hiểu kỹ cơng nghệ sản xuất nhà máy, máy đóng dấu sản phẩm thực tế để nâng cao tính hiệu mơ hình - Kết hợp kỹ thuật, công nghệ in ấn bảo quản sản phẩm đẹp chất lượng, tránh tác nhân mơi trường bên ngồi làm ảnh hưởng tới chất lượng dấu in - Khai thác thêm tính ưu việt phần mềm TIA PORTAL V16 WinCC V16, HMI việc thiết kế mơ thực tế - Tìm hiểu thêm mạng truyền thông công nghiệp SCADA Trang 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang LEARN trường Đại học Lạc Hồng : https://learn.lhu.edu.vn/course/view.php?id=5052 Trang 24 ... chuyển sản phẩm sản phẩm đến vị trí định trước xác định cảm biến, cấu thực lấy mực, đóng dấu lần chờ đóng dấu lần 2, cấu lật mặt phơi, cấu đóng dấu lần Sau hoàn tất băng tải tiếp tục vận chuyển sản. .. khiển nhiều trạm điều khiển Trang 2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống đóng dấu sản phẩm - Lập trình PLC điều khiển hệ thống đóng dấu sản phẩm tự động lấy mực tự động in - Khi bật điện, cấu khơng trạng... tham quan, tìm hiểu kỹ cơng nghệ sản xuất nhà máy, máy đóng dấu sản phẩm thực tế để nâng cao tính hiệu mơ hình - Kết hợp kỹ thuật, công nghệ in ấn bảo quản sản phẩm đẹp chất lượng, tránh tác nhân