Xây dựng hệ thống điều khiển giám sát, mô chạy thử

LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ Chương I: Tổng quan PLC S7-1200 I.I: PLC S7-1200 S7-1200 đời năm 2009 dùng để thay dần cho S7-200 So với S7-200 S7-1200 có tính trội S7-1200 thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, tập lệnh mạnh giúp giải pháp hoàn hảo cho ứng dụng sử dụng với S7-1200 S7-1200 cung cấp cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet TCP/IP Các thành phần PLC S7-1200 bao gồm: - điều khiển nhỏ gọn với phân loại phiên khác giống điều khiển AC DC phạm vi rộng - mạch tương tự số mở rộng điều khiển mơ-đun trực tiếp CPU làm giảm chi phí sản phẩm - 13 module tín hiệu số tương tự khác - module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP - Bổ sung cổng Ethernet - Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC điện áp 24 VDC Hình 1: So sánh PLC S7-1200 PLC S7-200 module mở rộng I.II: Ứng dụng PLC S7-1200 Ứng dụng công nghiệp dân dụng như: - Hệ thống băng tải - Điều khiển đèn chiếu sáng - Điều khiển bơm cao áp - Máy đóng gói - Máy in - Máy dệt - Máy trộn v.v… I.III: CPU S7-1200 module mở rộng Các module CPU khác có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, nhớ chương trình khác nhau… S7-1200 có dịng CPU 1211C, CPU 1212C 1214C Hình 2: Các khối chức CPU S7-1200 S7-1200 trang bị thêm tính bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào CPU chương trình điều khiển Các đặc tính CPU S7-1200 thể hình sau: Hình 3: Các đặc tính CPU S7-1200 PLC S7-1200 mở rộng module tín hiệu module gắn ngồi để mở rộng chức CPU Ngồi ra, cài đặt thêm module truyền thông để hỗ trợ giao thức truyền thông khác Khả mở rộng loại CPU tùy thuộc vào đặc tính, thơng số quy định nhà sản xuất S7-1200 có loại module mở rộng sau: - Communication module (CP) - Signal board (SB) - Signal Module (SM) Hình 4: Các loại module mở rộng S7-1200 Các đặc tính module mở rộng sau: Hình 5: Các đặc tính module mở rộng I.IV: Giao tiếp lập trình cho S7-1200 S7-1200 hỗ trợ kết nối Profibus kết nối PTP (point to point) Giao tiếp PROFINET với: - Các thiết bị lập trình - Thiết bị HMI - Các điều khiển SIMATIC khác Hỗ trợ giao thức kết nối: - TCP/IP - SIO-on-TCP - Giao tiếp với S7 Hình 6: Các giao thức kết nối Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình FBD, LAD SCL Phần mềm tích hợp TIA Portal Siemens I.V: Các bước để thiết kế hệ thống PLC Khi thiết kế hệ thống PLC, ta chọn từ nhiều phương pháp tiêu khác Các bước chung sau áp dụng cho nhiều đề án thiết kế: - Phân vùng tiến trình hay máy Tạo đặc tính chức Thiết kế mạch an toàn - Xác định trạm điều hành Tạo vẽ cấu hình Tạo danh sách tên gọi, ký hiệu I.VI: Sử dụng khối để cấu trúc chương trình Bằng cách thiết kế FB FC để thực tác vụ chung, ta tạo khối mã kiểu kết cấu Sau cấu trúc chương trình cách làm cho khối mã khác gọi module sử dụng lại Khối gọi chuyển tiếp thông số đặc trưng thiết bị đến khối gọi Khi khối gọi khối mã khác, CPU thực thi mã chương trình khối gọi Sau thực thi khối gọi hồn thành, CPU khơi phục lại thực thi khối gọi Việc xử lý tiếp tục với thực thi lệnh theo sau việc gọi khối Ta xếp việc gọi khối lồng vào cấu trúc kiểu kết cấu phức tạp Hình 7: Hộp thoại “Add new block” Sử dụng hộp thoại “ Add new block “ mục “ Program block” điều hướng chương trình để tạo OB,FB,FC DB toàn cục Khi tạo khối mã, ta lựa chọn ngơn ngữ lập trình cho khối Khơng lựa chọn ngơn ngữ lập trình cho DB lưu trữ liệu I.VI.I Khối tổ chức (OB) Các khối tổ chức cung cấp cấu trúc cho chương trình Chúng đóng vai trị giao diện hệ điều hành chương trình người dùng Các OB điều khiển theo kiện Một kiện, ví dụ ngắt chẩn đốn hay khoảng thời gian dừng, làm cho CPU thực OB Một vài OB có kiện khởi động cách hoạt động định trước OB chu kỳ chương trình chứa chương trình người dùng Ta bao gồm nhiều OB chu kỳ chương trình chương trình Trong suốt chế độ RUN, OB chu kỳ chương trình thực thi mức ưu tiên thấp bị ngắt tất việc xử lý chương trình khác OB khởi động khơng ngắt OB chu kỳ chương trình CPU thực thi OB khởi động trước vào chế độ RUN Sau hoàn thành việc xử lý OB chu kỳ chương trình, CPU thực thi lần OB chu kỳ chương trình, việc xử lý theo chu kỳ dạng “bình thường” kiểu xử lý sử dụng cho điều khiển logic khả trình Đối với nhiều ứng dụng, chương trình người dùng tồn định vị OB chu kỳ chương trình đơn lẻ Ta tạo OB khác để thực hàm đặc trưng, ví dụ tác vụ khởi động, dành cho việc xử lý ngắt lỗi, hay dành cho thực thi mã chương trình đặc trưng khoảng thời gian riêng biệt Các OB ngắt việc thực thi OB chu kỳ chương trình Sử dụng hộp thoại “Add new block” để tạo OB chương trình 10 Name Data type Address Int %MW100 Retain Accessi‐ ble Writable Visible Supervision Comment from from in HMI HMI/OPC UA HMI/OPC UA engi‐ neerin g False True True True Int Int SIMU_CHAICHUADONGNAP_CD Int SIMU_CHAIDADONGNAP_CD Int %MW102 %MW104 %MW106 False False False True True True True True True True True True %MW108 False True True True DEMCHAI SIMU_CHAICHUAROT_CD SIMU_CHAIDAROT_CD *Output PLC tags Name Data type Address Retain Accessi‐ ble from HMI/OPC UA Writabl e from HMI/OP C UA Q_VANXA Bool %Q0.2 False True True Visible Supervisi Comment in HMI on engi‐ neerin g True van xa Q_BT1 Q_BT2 Bool Bool Bool %Q0.0 %Q0.1 %Q0.3 False False False True True True True True True True True True bang tai bang tai dong nap chai Bool Bool %Q0.4 %M1.0 False False True True True True True True bao thung day %M13.0 False %M12.0 False True True True True True True Q_DONGNAP Q_FULLTHUNG TG SIMU_CHAICHUADONGNAP Bool Bool BM_SIMULATION SIMU_CHAIDAROT SIMU_CHAIDADONGNAP Bool Bool %M12.4 False %M13.1 False True True True True True True M_CHAIROIVAOTHUNG SIMU_CHAICHUAROT Bool Bool %M13.3 False %M14.0 False True True True True True True Chương trình *Main 24 25 26 27 28 *KHOI_SIMULATION(FC1) 29 30 31 32  Kết luận: Qua q trình nghiên cứu tìm hiểu, nhóm em hồn thành phần lập trình cho hệ thống, kết mô chúng em mô tả chương 33 Chương III: Xây dựng hệ thống điều khiển giám sát, mô chạy thử III.I: Xây dựng hệ thống giám sát Xây dựng hệ thống giám sát cách lập trình HMI phần mềm WinCC V15: Hình 9: Kết nối PLC với máy tính 34 Hình 10: Thiết kế chuyển động cho chai băng tải Hình 11: Thiết kế hoạt ảnh cho băng tải 35 Hình 12: Thiết kế hoạt ảnh cho cảm biến Hình 13:Xây dựng đầy đủ hệ thống giám sát III.II: Mơ chạy thử Sau hồn thành xây dựng hệ thống, nhóm chúng em mơ thành cơng 36 Hình 14: Mơ hệ thống “rót nhớt đóng nắp”  Kết luận: - Với phương pháp lập trình S7-1200 phần mềm TIA PORTAL V15, nhóm chúng em đáp ứng yêu cầu cơng nghệ với độ xác tương đối cao hồn tồn tự động, nhiên cịn số thiếu sót kiến thức thực tế chưa đủ, cịn thiếu kinh nghiệm nên nhóm chúng em mong thầy cô dẫn thêm - Và qua môn đồ án tích hợp điều khiển tự động hóa chúng em hiểu rõ phương pháp lập trình điều khiển PLC S7-1200 thiết bị điện khí khác Đặc biệt ứng dụng chúng linh hoạt vào yêu cầu công nghệ khác nhau, đa dạng sống công nghiệp tương lai 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] Nguyễn Phùng Quang (2002), Truyền động điện thông Minh,NXB KHKT [2] Nguyễn Phùng Quang (2007), Bài giảng Điện tử công suất, Bài giảng ĐHBKHN [3] Trần Trọng Minh (2012), Giáo trình Điện tử công suất, NXBGD [4] Đặng Danh Hoằng, Nguyễn Phùng Quang (2011), "Thiết kế điều khiển máy phát điện không đồng nguồn kép kết hợp phương pháp tựa theo thụ động Euler-Lagrange (EL) luật Hamiltonian", Hội nghị tồn Điều khiển Tự động hố tồn quốc lần thứ nhât- VCCA-2011 38