(Đồ án) đồ án 2 thiết kế hệ thống điều khiển – tự đông lập trình cho hệ thống tay máy sử dụng ngôn ngữ plc thiết kế giao diện điều khiển sử dụng phần mềm wincc

  BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KĨ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA: ĐIỆN ĐỒ ÁN 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN – TỰ ĐÔNG       Giáo viên hướng dẫn : TRẦN NGỌC SƠN Sinh viên : MAI NGỌC HOÀNG LONG Lớp : DHTD13A1ND   Mã số SV : 19204300013  Nam Định, ngày tháng năm h    NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN  _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _   _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _  Nam Định, ngày tháng năm   Giáo viên hướng dẫn h   LỜI NÓI ĐẦU   Ngày hệ thống điều khiển tự động khơng cịn q xa lạ với  Nó đời từ sớm,nhằm đáp ứng nhu cầu thiết yếu sống  người Và đặc biệt sản xuất , công nghệ tự động phát triển giải nhiều vấn đề mà người bình thường khó làm Ngày nhiều thiết bị tiên tiến đòi hỏi khả xử lý, mức độ hồn hảo, xác hệ thống sản xuất ngày cao hơn, đáp ứng nhu cầu  sản xuất số lượng, chất lượng,thẩm mỹ ngày cao xã hội Vì điều khiển tự động trở thành ngành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu ứng  dụng ngành điều khiển tự động lao động sản xuất , đời sống sinh hoạt người  Bên cạnh PLC đời ngày phát triển tính ưu việt mà có Từ PLC đời thay số phương   pháp cũ , nhờ khả điều khiển thiết bị dễ dàng linh hoạt dựa vào việc lập trình dựa tập lệnh logic Dưới hướng dẫn nhiệt tình thầy TRẦN NGỌC SƠN   em hồn thành xong đồ án Tuy nhiên thời gian kiến thức hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót thực đồ án Vì em mong nhận nhiều ý kiến đánh giá , góp ý thầy cô  giáo, bạn để đồ án hoàn thiện Qua đồ án giúp em hiểu thêm nhiều kiến thức môn hiểu thêm kiến thức chuyên ngành tự động hóa   Em xin chân thành cảm ơn ! h   Mụ c Lụ c Yêu cầu : CHƯƠNG 1: TỔNG HỢP MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO BÀI TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP HÀM TÁC ĐỘNG 1.1 Xây dựng hàm điều khiển cho đối tượng chấp hành theo phương pháp hàm tác động 1.2 Xây dựng mạch động lực, mạch điều khiển sử dụng điều khiển lập trình PLC 14 CHƯƠNG : LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG TAY MÁY SỬ DỤNG NGƠN NGỮ PLC .17 2.1 Xây dựng chương trình điều khiển sử dụng điều khiển lập trình PLC 17 2.1.1Cấu hình phần cứng cho PLC TIA Portal  17 2.1.2 Chương trình điều khiển 19 2.1.3 Lập trình chương trình điều khiển theo yêu cầu công nghệ 20 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG PHẦN MỀM WINCC 32 3.1 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát 33 3.1.1 Khởi tạo hệ thống SCADA với WinCC Advanced  33 3.1.2 Thiết kế giao diện hệ thống SCADA cho tốn cơng nghệ .35 3.1.2.1 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát  35 3.1.2.2 Mô kiểm nghiệm kết chương trình điều khiển giao diện giám sát điều khiển .38 Tài liệu tham khảo .46 Website tham khảo: .46 h    DANH MỤC HÌNH ẢNH  Hình Sơ đồ công nghệ Hình Sơ đồ mạch động lực .11 Hình Sơ đồ mạch điều khiển sử dụng role 12 Hình Sơ đồ mạch động lực .15 Hình Mạch điều khiển sử dụng PLC kết nối thiết bị ngoại vi 16 Hình Mở TIA Portal vào tạo projects .18 Hình Chọn PLC phần mềm TIA 19 Hình Chọn PLC phần mềm TIA 19 Hình Khai báo biến tín hiệu ngõ vào vật lý .20 Hình 10 Khai báo biến tín hiệu ngõ vật lý .20 Hình 11 Khai báo biến nhớ nội M PLC phục vụ chương trình điều khiển 21 Hình 12 Tạo chương trình Auto 22 Hình 13 Tạo chương trình Manual .25 Hình 14 Tạo chương trình Simulation 27 Hình 15 Tạo chương trình Ouput 30 Hình 16 Chương trình .32 Hình 17 Chọn version WinCC RT Advanced 34 Hình 18 Chọn card máy tính truyền thơng giao tiếp với PLC 35 Hình 19 Kết nối truyền thông giao tiếp WinCC RT Advance với PLC .35 Hình 20 Bảng điều khiển 37 Hình 21 Giao diện hệ thống điều khiển giám sát 38 Hình 22 Mơ hệ thống trạng thái xuống ( chế độ Auto ) 42 Hình 23 Mơ hệ thống trạng thái lên ( chế độ Auto ) 43 h   Hình 24 Mơ hệ thống trạng thái sang phải ( chế độ Auto ) 43 Hình 25 Mơ hệ thống trạng thái xuống lần hai ( chế độ Auto ) .43 Hình 26 Mơ hệ thống trạng thái lên lần hai ( chế độ Auto ) .44 Hình 27 Mơ hệ thống trạng thái sang trái( chế độ Auto ) 44 Hình 28 Mô hệ thống trạng thái xuống ( chế độ Manu ) 45 Hình 29 Mơ hệ thống trạng thái lên ( chế độ Manu ) 45 Hình 30 Mơ hệ thống trạng thái sang phải ( chế độ Manu ) .46 Hình 31 Mơ hệ thống trạng thái xuống lần 2( chế độ Manu ) 46 Hình 32 Mơ hệ thống trạng thái lên lần 2( chế độ Manu ) .47 Hình 33 Mô hệ thống trạng thái sang trái( chế độ Manu ) .47 h   Đề số 2: Cho hệ thống tay máy cơng nghiệp sau: Tay máy có nhiệm vụ vận chuyển chi tiết cần gia cơng từ vị trí A sang vị trí B Yêu cầu : Hãy tổng hợp mạch điều khiển cho công nghệ theo phương pháp Hàm tác động Lập trình cho hệ thống tay máy sử dụng ngôn ngữ PLC Thiết kế giao diện điều khiển sử dụng phần mềm WinCC Khoa Điện Tổ môn Giáo viên hướng dẫn h   CHƯƠNG 1: TỔNG HỢP MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO BÀI TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP HÀM TÁC ĐỘNG 1.1 Xây dựng hàm điều khiển cho đối tượng chấp hành theo phương pháp hàm tác động   Với yêu cầu đề tài đặt ta lựa chọn phương pháp hàm tác động cho  bài tốn cơng nghệ  Hình Sơ đồ cơng nghệ  Bước 1: Phân tích tín hiệu vào : a) Tín hiệu vào Tín hiệu vào Cơng tắc hành trình A Tín hiệu báo xuống lần thứ sang phải Cơng tắc hành trình B Tín hiệu báo lên lần thứ h   Cơng tắc hành trình C Tín hiệu báo xuống lần thứ hai sang trái Công tắc hành trình D Tín hiệu báo lên lần thứ hai  b) Tín hiệu Tín hiệu Tín hiệu X Điều khiển động quay theo chiều xuống ( quay thuận ) Tín hiệu L Điều khiển động quay theo chiều lên ( quay nghịch ) Tín hiệu P Điều khiển động hai quay theo chiều sang phải ( quay thuận ) Tín hiệu T Điều khiển động hai quay theo chiều sang trái ( quay nghịch )  Bước 2: Xác định chu kỳ hoạt động phần tử  F= +(A–L) +X +(B –X) + L +(A –L) +P +(C –P)+X +(D –X) +L +(C –L) +T + (A –T)…  Bước 3: Xác định hàm điều khiển phần tử Hàm điều khiển phần tử tính theo công thức sau : a) Phần từ X Theo sơ đồ công nghệ ta thấy phần tử X có 2chu kỳ hoạt động : h    +Chu kỳ hoạt động : +Chu kỳ hoạt động : Vậy hàm tác động tổng phần tử X : f  ( X )= f 1 ( X )+ f 2 ( X )= A L B + C P D  b) Phần tử L Theo sơ đồ công nghệ ta thấy phần tử L có chu kỳ hoạt động : +Chu kỳ hoạt động : f d1 ¿ f c1 ¿ f 1 ( L)= B X A   +Chu kỳ hoạt động : f d2 ¿ f c2 ¿ f 2 ( L)= D X C    Vậy hàm tác động tổng phần tử L : f  ( L ) =f 1 ( L )+ f 2 ( L ) = B X A + D X C  c) Phần tử P   Theo sơ đồ công nghệ ta thấy phần tử P có chu kỳ hoạt động:   +Chu kỳ hoạt động : h   3.1 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát  3.1.1 Khởi tạo hệ thống SCADA với WinCC Advanced  WinCC Advanced sử dụng với ứng dụng cần số lượng kết nối lên tới 8192 tag chạy runtime, tốc độ xử lí nhanh hình Simatic HMI chưa cần tới hệ SCADA hoàn chình phiên WinCC Professional WinCC Advanced chạy tảng IPC Siemens, hình Thin Client máy tính desktop Các bước thực Bước 1: Khởi tạo Project lựa chọn  PC systems  để thiết kế: Devices &  Networks  →  Add new device  →  PC systems  → SIMATIC HMI application  → WinCC RT Advanced  → chọn version sử dụng → Add    Hình 17 Chọn version WinCC RT Advanced  Bước 2: Chọn card máy tính truyền thơng giao tiếp với PLC:  Device view  → Communication modules → chọn card truyền thông giao tiếp Profinet/Ethernet  hay 35 h    Profibus… Ở sử dụng sẵn cổng truyền thơng mạng Ethernet máy tính chọn IE general   Hình 18 Chọn card máy tính truyền thông giao tiếp với PLC  Bước 3: Thực kết nối truyền thông giao tiếp WinCC RT Advanced với PLC: Device configuration → Network view→ Connections → HMI connection→ thực thao tác chuột kéo nhả truyền thông PLC WinCC RT Advanced  Hình 19 Kết nối truyền thơng giao tiếp WinCC RT Advance với PLC  36 h   Bước 4: Thực kết nối Connection với thiết bị khác, khởi tạo trang hình tương tự hình Simatic HMI 3.1.2 Thiết kế giao diện hệ thống SCADA cho toán công nghệ 3.1.2.1 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát  Ta chọn đến mục Screens và chọn Add new screens để thêm trang hình cần sử dụng Sau tiến hành đổi tên trang hình vừa tạo để dễ dàng quản lý Giao diện điều khiển giám sát gồm có : - Các nút nhấn điều khiển : Nút nhấn khởi động, nút nhấn chọn chế độ hoạt động cho hệ thống - Các đèn báo trạng thái hệ thống : Trạng thái hoạt động bình thường, dừng hoạt động, trạng thái gặp cố… - Cơ cấu chấp hành : động , động - Các cảm công tắc hành trình a) Thiết kế bảng điều khiển   Mơ nút ấn, đối tượng điều khiển, đèn tín hiệu Basic objects Elements   Tiến hành lấy nút nhấn cách : Chọn mục Toolbox -> Elements -  button Sau tiến hành đổi tên nút nhấn vừa chọn 37 h    Hình 20 Bảng điều khiển Giao diện điều khiển chế độ tay : Gồm nút nhấn Switch điều khiển động quay lên, xuống trái, phải b) Thiết kế hệ thống giám sát 38 h    Hình 21 Giao diện hệ thống điều khiển giám sát  Gán giá trị Để chạy mơ ta cần gán địa chương trình cho nút ấn, đèn báo, tiến hiệu v.v  Mô nút ấn chuyển chế độ ta chọn nút nhấn mô chuyển chế độ => Propreties => appearance (ở ta chọn màu cho nút ấn ) => Animations => Overview  =>  Dynamize colors and flashing   =>gán địa nút ấn vào Tag name 39 h   => Events  =>  Press (chọn setbit cho nút) => Release (chọn Resetbit cho nút) Tương tự với nút lại  Gán tín hiệu cho đèn báo : => Animations ( hiệu ứng ) => Display ( hiển thị ) => Appearance ( thay đổi màu sắc theo tín hiệu ) => Gán biến chọn màu sắc thay đổi theo biến Tương tự với đèn báo lại 40 h   Tương tự với thiết bị cịn lại 3.1.2.2 Mơ kiểm nghiệm kết chương trình điều khiển giao diện giám sát điều khiển Start Simulation để bật PLCSIM 41 h   Tiến hành runtime winCC Advance : 42 h   Tiến hành mô chế độ tự động Chọn chế độ Auto => Chọn chế độ mô ( Simulation ) => Nhấn Start   + Tay máy xuống lần thứ :  Hình 22 Mơ hệ thống trạng thái xuống ( chế độ Auto ) + Tay máy lên lần thứ : 43 h    Hình 23 Mơ hệ thống trạng thái lên ( chế độ Auto ) + Tay máy sang phải :  Hình 24 Mơ hệ thống trạng thái sang phải ( chế độ Auto ) + Tay máy xuống lần thứ hai :  Hình 25 Mơ hệ thống trạng thái xuống lần hai ( chế độ Auto ) 44 h   + Tay máy lên lần thứ hai :  Hình 26 Mơ hệ thống trạng thái lên lần hai ( chế độ Auto ) + Tay máy sang trái:  Hình 27 Mơ hệ thống trạng thái sang trái( chế độ Auto ) 45 h   Tiến hành mô chế độ tay : + Điều khiển động quay theo chiều xuống :  Hình 28 Mơ hệ thống trạng thái xuống ( chế độ Manu ) + Điều khiển động quay theo chiều lên :  Hình 29 Mơ hệ thống trạng thái lên ( chế độ Manu ) 46 h   + Điều khiển động quay theo chiều sang phải :  Hình 30 Mơ hệ thống trạng thái sang phải ( chế độ Manu ) + Điều khiển động quay theo chiều xuống lần :  Hình 31 Mơ hệ thống trạng thái xuống lần 2( chế độ Manu ) 47 h   + Điều khiển động quay theo chiều lên lần :  Hình 32 Mô hệ thống trạng thái lên lần 2( chế độ Manu ) + Điều khiển động quay theo chiều sang trái :  Hình 33 Mơ hệ thống trạng thái sang trái( chế độ Manu ) 48 h   Tài liệu tham khảo   [1] Tài liệu học tập Đồ Án Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển – Tự Động Bộ Công  Thương Trường Địa Học Kinh Tế - Kỹ Thuật Công Nghiệp Website tham khảo:  https://www.youtube.com/watch?v=UhRsFvExLRo&list=LL&index=1&t=1298s 49 h