TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN KHIỂN HỆ THỐNG QUAY CHI TIẾT Tên học phần Kỹ thuật lập trình PLC Mã học phần ELE355 Mã lớp 2018D41A Học kì II, năm học 2023 2024 Phú Thọ,[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG KHOA: KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN KHIỂN HỆ THỐNG QUAY CHI TIẾT Tên học phần: Kỹ thuật lập trình PLC Mã học phần: ELE355 Mã lớp: 2018D41A Học kì II, năm học: 2023 - 2024 Phú Thọ, tháng năm 2023 Điểm kết luận Số thi phách Ghi Ghi số chữ (Do HĐ chấm thi ghi) Số phách (Do HĐ chấm thi ghi) Họ tên SV/HV: Nguyễn Anh Minh GVHD: Hà Duy Thái Họ, tên chữ ký Ngày, tháng, năm cán chấm thi sinh:25/01/2002 Tên lớp: K18 ĐH Điện – Điện Tử Mã lớp: 2018D41A Mã SV: 205D410012 Họ, tên chữ ký cán chấm thi Họ, tên chữ ký giảng viên thu thi MỤC LỤC PHẦN I : MỞ ĐẦU PHẦN II NỘI DUNG A-LÝ THUYẾT .4 Giới thiệu chung PLC 1.1 Tổng quan PLC S7-200 1.2 Cấu trúc PLC 1.3 Nguyên lý hoạt động .8 1.4 Ưu nhược điểm PLC 1.4.1 Ưu điểm 1.4.2 Nhược điểm 1.5 Vai trò PLC 1.6 Ứng dụng Quy trình thiết kế hệ điều khiển dùng PLC 10 B-BÀI TẬP 11 Chủ đề: Điều khiển hệ thống quay chi tiết 11 2.1 Yêu cầu đề 11 2.2 Thực yêu cầu đề 12 2.2.1 Bảng thơng số tín hiệu ngõ vào tín hiệu ngõ Bảng địa đầu vào 12 12 Bảng địa đầu 12 2.2.2 Sơ đồ kết nối thiết bị 13 2.2.3 Lưu đồ thuật toán 13 2.2.4 Lập trình phần mềm MicroWin 4.0 14 2.2.5 Các bước download xuống phần mềm MicroWin 4.0 PHẦN III : KẾT LUẬN 22 19 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.Hình ảnh PLC S7-200 thực tế Hình Cấu trúc điều khiển lập trình PlC Hình Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển quay chi tiết 11 PHẦN I : MỞ ĐẦU Trong sống ngày nay, công nghệ ngày cải tiến đại hóa Điều ta thấy rõ ngành công nghiệp với phát triển tự động hóa Phần lớn dây truyền sản xuất, hệ thống máy móc hoạt động sử dụng điều khiển cách tự động Tuy nhiên điều không dễ dàng mà cần thực hệ thống điều khiển tự động Một số giải pháp để thực tự động hóa giúp cho dây truyền sản xuất máy móc hoạt động theo yêu cầu người sử dụng nói đến PLC Trong trình học tập trường Đại học Hùng Vương với chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử em học hỏi kiến thức điều khiển tự động hóa Những kiến thức tự động hóa dùng PLC thầy giảng viên trang bị cho em học phần “ Kỹ thuật lập trình PLC ” Điều giúp ích cho thân em nhiều kiến thức PLC nói riêng tự động hóa nói chung, qua thân em trau dồi nâng cao kiến thức lập trình điều khiển, tự thiết kế hệ thống tự động hóa Vì lý trên, em thấy tầm quan trọng PLC cơng nhiệp hóa đại hóa Và với tất em tiếp thu học phần Kỹ thuật lập trình PLC, em nhận phân công từ thầy cô môn thực chủ đề học phần : “Điều khiển hệ thống quay chi tiết” PHẦN II NỘI DUNG A-LÝ THUYẾT Giới thiệu chung PLC 1.1 Tổng quan PLC S7-200 PLC viết tắt programmable logic controller (chương trình kiểm sốt logic) Đây thiết bị điều khiển lập trình cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình Người sử dụng lập trình để thực loạt trình tự kiện PLC hoạt động theo phương thức quét trạng thái đầu đầu vào Khi có thay đổi đầu vào đầu thay đổi theo Hiện có nhiều hãng sản xuất PLC PLC Mitsubishi, Siemens, Panasonic,… Ngôn ngữ lập trình phổ biến LAD (Ladder logic – thang logic), FBD (Function Block Diagram – Khối chức năng), STL (Statement List – Liệt kê lệnh) Ladder logic ngôn ngữ lập trình PLC ưa chuộng Hình Hình ảnh PLC s7 – 200 thực tế Để khắc phục nhược điểm điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiển Relay) người ta chế tạo PLC nhằm thỏa mãn u cầu sau: - Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ học - Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữ - Dung lượng nhớ lớn để chứa chương trình phức tạp - Hồn tồn tin cậy mơi trường cơng nghi - Giao tiếp với thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, mơi Modul mở rộng - Giá cá thể cạnh tranh 1.2 Cấu trúc PLC Các điều khiển PLC sản xuất theo dòng sản phẩm Khi xuất xưởng, chúng chưa có chương trình cho ứng dụng Tất cổng logic bản, chức nhớ, timer, counter v.v nhà chế tạo tích hợp chúng kết nối với chương trình viết người dùng cho nhiệm vụ điều khiển cụ thể Bộ điều khiển PLC có nhiều loại khác phân biệt với qua thành phần sau: - Các ngõ vào - Dung lượng nhớ - Bộ đếm (counter) - Bộ định thời (timer) - Bit nhớ - Các chức đặc biệt - Tốc độ xử lý - Loại xử lý chương trình - Khả truyền thơng Các điều khiển lớn thành phần lắp thành modul riêng Đối với điều khiển nhỏ, chúng tích hợp điều khiển Các điều khiển nhỏ có số lượng ngõ vào/ra cho trước cố định Bộ điều khiển cung cấp tín hiệu tín hiệu từ cảm biến ngõ vào Tín hiệu xử lý tiếp tục thông qua chương trình điều khiển đặt nhớ chương trình Kết xử lý đưa ngõ để đến đối tượng điều khiển hay khâu điều khiển dạng tín hiệu Cấu trúc PLC mơ tả hình vẽ sau: Hình Cấu trúc chung điều khiển lập trình PLC * Bộ nhớ chương trình: Bộ nhớ chương trình PLC nhớ điện tử đặc biệt đọc Nếu sử dụng nhớ đọc-ghi (RAM), nội dung ln ln thay đổi ví dụ trường hợp vận hành điều khiển Trong trường hợp điện áp nguồn bị nội dung RAM giữlại có sử dụng Pin dự phịng Nếu chương trình điều khiển làm việc ổn định, hợp lý, nạp vào nhớ cố định, ví dụ EPROM, EEPROM Nội dung chương trình EPROM bị xóa tia cực tím * Hệ điều hành Sau bật nguồn cung cấp cho điều khiển, hệ điều hành đặt counter, timer, liệu bit nhớ với thuộc tính non-retentive (khơng nhớ Pin dự phịng) ACCU Để xử lý chương trình, hệ điều hành đọc dịng chương trình từ đầu đến cuối Tương ứng hệ điều hành thực chương trình theo câu lệnh * Bit nhớ (Bit memoryt) Các bit memory phần tử nhớ, mà hệ điều hành ghi nhớ trạng thái tín hiệu * Bộ đệm (Proccess Image) Bộ đệm vùng nhớ, mà hệ điều hành ghi nhớ trạng thái tín hiệu ngõ vào nhị phân * Accumulator Accumulator nhớ trung gian mà qua timer hay counter nạp vào hay thực phép toán số học * Counter, Timer Timer counter vùng nhớ, hệ điều hành ghi nhớ giá trị đếm * Hệ thống Bus Bộ nhớ chương trình, hệ điều hành modul ngoại vi (các ngõ vào ngõ ra) kết nối với PLC thông qua Bus nối Một Bus bao gồm dây dẫn mà liệu trao đổi Hệ điều hành tổ chức việc truyền liệu dây dẫn 1.3 Nguyên lý hoạt động CPU điều khiển hoạt động bên PLC Bộ xử lý đọc kiểm tra chương trình chứa nhớ, sau thực thứ tự lệnh chương trình, đóng hay ngắt đầu Các trạng thái ngõ phát tới thiết bị liên kết để thực thi Và toàn hoạt động thực thi phụ thuộc vào chương trình điều khiển giữ nhớ 1.4 Ưu nhược điểm PLC 1.4.1 Ưu điểm Sự đời hệ điều khiển PLC làm thay đổi hẳn hệ thống điều khiển quan niệm thiết kế chúng, hệ điều khiển dùng PLC có nhiều ưu điểm sau : - Giảm 80% số lượng dây nối - Công suất tiêu thụ PLC thấp - Có chức tự chuẩn đốn giúp cho cơng tác sửa chữa nhanh chóng dễ dàng - Chức điều khiển thay đổi dễ dàng băng thiết bị lập trình (máy tính, hình) mà khơng cần thay đổi phần cứng khơng có u cầu thêm bớt thiết bị xuất nhập - Số lượng Rơle Timer nhiều so với hệ cổ điển - Số lượng tiếp điểm chương trình sử dụng khơng hạn chế - Thời gian hồn thành chu trình điều khiển nhanh (vài ms) dẫn đến tăng cao trình sản xuất - Chi phí lắp đặt thấp - Độ tin cậy cao - Chương trình điều khiển in giấy vài phút giúp thuận tiện cho vấn đề bảo trì sửa chữa hệ thống 1.4.2 Nhược điểm Giá thành phần cứng cao, số hãng phải mua thêm phần mềm để lập trình Tuy nhiên giá thành giảm đáng kể, quý khách hàng tham khảo dịng PLC Mitsubishi PLC Delta giá thành hấp dẫn, vui lòng liên hệ công ty để báo giá tư vấn nhiệt tình Địi hỏi người sử dụng phải có trình độ chuyên môn cao Nếu bạn lần đầu tiếp cận PLC chắn có nhiều bỡ ngỡ nhiều thời gian để tự nghiên cứu Tuy nhiên khó khăn hồn tồn giải nhanh chóng việc chọn lựa nhà cung cấp uy tín có khả hỗ trợ kỹ thuật tốt 1.5 Vai trò PLC PLC xem trái tim hệ thống điều khiển đơn lẻ với chương trình điều khiển chứa nhớ PLC, PC thường xuyên kiểm tra trạng thái hệ thống thơng qua tín hiệu hồi tiếp từ thiết bị nhập để từ đưa tín hiệu điều khiển tương ứng với thiết bị xuất PLC sử dụng cho yêu cầu điều khiển đơn giản lập lập lại theo chu kỳ, lien kết với máy tính chủ khác máy tính chủ thơng qua kiểu hệ thống mạng truyền thông để thực trình xử lý phức tạp Tín hiệu vào: mức độ thông minh hệ thống điều khiển phụ thuộc chủ yếu vào khả PLC để đọc liệu khác từ cảm biến thiết bị nhập băng tay Tiêu biểu cho thiết bị nhập tay như: nút ấn,bàn phím chuyển mạch Mặt khác để đo, kiểm tra chuyển động, áp suất lưu lượng chất lỏng PLC phải nhận tín hiệu từ cảm biến Ví dụ: tiếp điểm hành trình, cảm biến quang điện tín hiệu đưa vào PLC tín hiệu số (Digital) tín hiệu tương tự (Analog) tín hiệu giao tiếp với PLC thơng qua modul nhận tín hiệu vào khác khác DI (vào số) AI (vào tương tự) 1.6 Ứng dụng - Điều khiển hệ truyền động thủy lực - Điều khiển hệ truyền động khí nén - Điều khiển hệ truyền động điện - Điều khiển nhiệt độ,áp suất lưu lượng - Hệ thống nâng vận chuyển - Các Robot lắp ráp điều khiển - Điều khiển hệ thống đèn giao thông - Công nghệ sản xuất giấy - Dây chuyền xử lý hóa học - Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn - Công nghệ chế biến thực phẩm Quy trình thiết kế hệ điều khiển dùng PLC Bao gồm bước sau: Bước Xác định quy trình điều khiển: Trong bước cần phải biết đối tượng điều khiển PLC Các thay đổi đối tượng điều khiển kiểm tra thường xuyên thiết bị đầu vào, thiết bị gởi tín hiệu đến PLC để tính tốn xuất tín hiệu đến thiết bị đầu để điều khiển hoạt động đối tượng Bước Xác định tín hiệu vào ra: bước cần xác định cách kết nối thiết bị đầu vào, với PLC Thiết bị vào tiếp điểm, cảm biến Thiết bị loại cuộn dây điện từ, đèn,… Bước Soạn thảo chương trình: chương trình viết dạng LAD, STL, hay dạng FBD Bước Nạp chương trình cho PLC Bước Chạy chương trình: trước khởi động hệ thống cần kiểm tra nối dây từ PLC đến thiết bị ngoại vi trình chạy kiểm tra cần thực bước tinh chỉnh hệ thống để đảm bảo an toàn đưa vào hoạt động thực tế 10 B-BÀI TẬP Chủ đề: Điều khiển hệ thống quay chi tiết 2.1 Yêu cầu đề Cho sơ đồ nguyên lý hệ thống quay chi tiết hình Khi nhấn nút start xilanh A chặn chi tiết lại, sau xilanh B xuống sau 10s xilanh B lùi lên Xilanh D làm nhiệm vụ quay chi tiết góc 90 độ Tiếp theo xilanh C mang chi tiết sang vị trí đặt sản phẩm Sau xilanh B xuống đặt sản phẩm vào khay lên Khi xilanh B lên xilanh C sang, đồng thời xilanh D quay góc 90 độ Khi xilanh B sang xilanh A Tiếp tục chu trình Nhấn nút stop hệ thống dừng hoạt động Anh (Chị) thực yêu cầu sau: Hãy thiết lập bảng thơng số tín hiệu ngõ vào tín hiệu ngõ Vẽ sơ đồ kết nối tín hiệu ngõ vào tín hiệu ngõ với PLC S7 - 200 CPU 226 DC/DC/RELAY Viết lưu đồ thuật toán cho yêu cầu công nghệ Lập trình phần mềm Microwin 4.0 Thực hiện các bước download chương trình từ máy tính xuống PLC Hình Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển quay chi tiết 11 2.2 Thực u cầu đề 2.2.1 Bảng thơng số tín hiệu ngõ vào tín hiệu ngõ Bảng địa đầu vào ĐỊA CHỈ NỘI DUNG I0.0 NÚT NHẤN START I0.1 NÚT NHẤN STOP Bảng địa đầu ĐỊA CHỈ NỘI DUNG Q0.0 VAN ĐIỆN TỪ XY LANH A Q0.1 VAN ĐIỆN TỪ XY LANH B Q0.2 VAN ĐIỆN TỪ XY LANH C Q0.3 VAN ĐIỆN TỪ XY LANH D Q0.4 ĐÈN BÁO HỆ THỐNG HOẠT ĐỘNG Q0.5 ĐÈN BÁO HỆ THỐNG DỪNG HOẠT ĐỘNG 2.2.2 Sơ đồ kết nối thiết bị 12 2.2.3 Lưu đồ thuật toán 13 2.2.4 Lập trình phần mềm MicroWin 4.0 14 15 16 17 2.2.5 Các bước download xuống phần mềm MicroWin Bước 1: Sau lập trình xong tiến hành nhấn compile kiểm tra lỗi chương trình 18 ... trò PLC 1.6 Ứng dụng Quy trình thiết kế hệ điều khiển dùng PLC 10 B-BÀI TẬP 11 Chủ đề: Điều khiển hệ thống quay chi tiết 11 2.1 Yêu cầu đề 11 2.2 Thực yêu cầu đề... tự) 1.6 Ứng dụng - Điều khiển hệ truyền động thủy lực - Điều khiển hệ truyền động khí nén - Điều khiển hệ truyền động điện - Điều khiển nhiệt độ,áp suất lưu lượng - Hệ thống nâng vận chuyển... điều khiển - Điều khiển hệ thống đèn giao thông - Công nghệ sản xuất giấy - Dây chuyền xử lý hóa học - Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn - Công nghệ chế biến thực phẩm Quy trình thiết kế hệ