Trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại đất nước lĩnh vực khoa học kỹ thuật đóng vai trò hết sức quan trọng. Trong đó lĩnh vực Điện –Tự Động Hóa đã góp phần rất đáng kể từ những thiết bị dân dụng đến các dây chuyền công nghệ tự động hóa nhằm nâng cao năng suất giảm bớt lao động chân tay, vốn đã lạc hậu khi đất nước ta đã là thành viên của tổ chức thương mại thế giới. Lĩnh vực tự động hóa đã đi vào hầu hết các nhà máy xí nghiệp thay thế dần những máy móc lạc hậu, thay thế con người làm việc trong những lĩnh vực nguy hiểm. Đặc biệt hơn nữa với sự phát triển của công nghệ thông tin đã mang đến nhiều lợi ích to lớn và thiết thực hơn. Kết hợp với tự động hóa giúp con người điều khiển và giám sát được các quá trình công nghệ tham gia trực tiếp điều khiển đối tượng, không những trong phạm vi thu nhỏ mà trên cả diện rộng. Góp phần làm giảm chi phí sản suất, quản lý sản xuất dễ dàng, theo dõi quá trình đơn giản nâng cao năng suất lao động, hiệu quả sản xuất . Với những ứng dụng thiết thực như vậy nên em đã chọn đề tài “Ứng dụng PLC S7300 điều khiển hệ thống rửa xe tự động”. Đề tài này là cơ hội áp dụng những kiến thức cơ sở từ trong nhà trường
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN MƠN HỌC ĐIỀU KHIỀN LẬP TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG GVHD: THS VŨ VĂN PHONG SVTH : NGUYỄN THANH BÌNH - 17442040 NGUYỄN TRÍ QUỐC - 17442072 LỚP : 1744CD02 Nhận xét giáo viên hướng dẫn ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… Giáo viên hướng dẫn GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc MUC LỤC CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC S7-300 11 1.1 Tổng quan điều khiển PLC S7-300 11 1.1.1 Cấu trúc PLC S7-300 11 1.1.2 Modul nguồn 13 1.1.3 Modul CPU 13 1.1.4.Các vùng nhớ PLC 15 1.1.5 Modul tín hiệu 17 1.1.6 : Module chức FM 21 1.2.Kỹ thuật lập trình 22 1.2.1.Kỹ thuật lập trình tuyến tính 22 1.2.2.Lập trình có cấu trúc 23 Chương II: Nghiên cứu hệ thống rửa xe tự động 25 2.1 Đặt vấn đề 25 2.2 CÔNG NGHỆ RỬA XE HIỆN NAY 26 2.2.1.Giới thiệu 26 2.2.2.Các phương pháp rửa xe 26 2.3.Hệ thống rửa xe ô tô tự động 28 2.3.1.Ý tưởng xây dựng hệ thống 28 2.3.2 Công nghệ rửa xe tự động 30 2.4.Thiết kế hệ thống điện 50 2.4.1.Lập bảng tính tốn thiết bị 50 2.4.2.Thiết kế mạch lực 51 2.4.3.Thiết kế mạch điều khiển 54 CHƯƠNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 58 3.1.Kết cấu chi tiết mơ hình 58 3.1.1.Hệ thống băng tải 58 3.1.2.Hệ thống phun nước 59 3.1.3 Hệ thống lau 60 3.1.4 Hệ thống sấy khô 61 3.1.5 Thiết bị lập trình tín hiệu điều khiển 61 GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc 3.2 Sơ đồ ghép nối phần cứng 62 3.2.1.Cấp nguồn cho CPU 62 3.2.2.Ghép nối tín hiệu vào 63 3.2.3 Ghép nối tín hiệu 63 3.3.Xây dựng chương trình điều khiển 64 3.3.1.Bảng phân chia địa đầu vào 64 3.3.2 Giản đồ thời gian hàm tác động 65 3.3.3.Lập trình 67 3.4.Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển WinCC 73 3.4.1.Giới thiệu phần mềm WinCC 73 3.4.2.Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển 74 3.5.Lập trình sử dụng phần mềm Simatic Manager 83 3.6.Hướng dẫn sử dụng biến tần MM440 85 3.6.1 Ý nghĩa chân biến tần 85 3.6.2 Hướng dẫn cài đặt biến tần 86 Chương 4: Đánh giá kết .87 4.1 Đánh giá nhận xét rút từ đồ án 87 4.1.1 Đánh giá 87 4.1.2 Ưu điểm mơ hình 87 4.1.3 Nhược điểm mơ hình 88 Bên cạnh ưu điểm mơ hình tồn hạn chế sau: 88 4.1.4 Ứng dụng thực tế mơ hình 88 4.1.5 Hướng phát triển đề tài 88 Tài liệu tham khảo .89 GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc LỜI NĨI ĐẦU Trong q trình cơng nghiệp hố đại đất nước lĩnh vực khoa học kỹ thuật đóng vai trị quan trọng Trong lĩnh vực Điện –Tự Động Hóa góp phần đáng kể từ thiết bị dân dụng đến dây chuyền cơng nghệ tự động hóa nhằm nâng cao suất giảm bớt lao động chân tay, vốn lạc hậu đất nước ta thành viên tổ chức thương mại giới Lĩnh vực tự động hóa vào hầu hết nhà máy xí nghiệp thay dần máy móc lạc hậu, thay người làm việc lĩnh vực nguy hiểm Đặc biệt với phát triển công nghệ thông tin mang đến nhiều lợi ích to lớn thiết thực Kết hợp với tự động hóa giúp người điều khiển giám sát q trình cơng nghệ tham gia trực tiếp điều khiển đối tượng, phạm vi thu nhỏ mà diện rộng Góp phần làm giảm chi phí sản suất, quản lý sản xuất dễ dàng, theo dõi trình đơn giản nâng cao suất lao động, hiệu sản xuất Với ứng dụng thiết nên em chọn đề tài “Ứng dụng PLC S7300 điều khiển hệ thống rửa xe tự động” Đề tài hội áp dụng kiến thức sở từ nhà trường vào mơ hình thực tế thu nhỏ GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ý nghĩa Ký hiệu PLC Programmable Logic Controller DP Distributed Peripheral SM Signal module DI Digital input DO Digital output AI Analog input AO Analog output IM Interface module FM Function module 10 CP Communication module 11 CPU Central Processing Unit 12 RAM Random Access Memory 13 EEPROM GVHD: Ths Vũ Văn Phong Electrically Erasable Programmable Read Only Menory Page SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG ĐỀ TÀI STT Bảng Tên bảng Bảng 1.1 Bảng ý nghĩa đèn báo CPU Bảng 1.2 Các thông số CPU Bảng 2.1 Bảng thống kê thiết bị hệ thống lau xe Bảng 2.2 Bảng thống kê thiết bị sử dụng hệ thống sấy khô Bảng 2.3 Bảng tính chọn thiết bị điện Bảng 3.1 Bảng địa đầu vào GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỀ TÀI STT Ý nghĩa Hình Hình 1.1 Các modul gá rack Hình 1.2 Cách bố trí nhiều modul mở rộng Hình 1.3 Cách bố trí modul nguồn Hình 1.4 Cấu tạo thân modul CPU Hình 1.5 Cấu tạo modul IM Hình 1.6 Các thơng số SM 331 Hình 1.7 Các thơng số SM 332 Hình 1.8 Sơ đồ đấu nối FM 350-2 Hình 2.1 Người lao động bảo dưỡng xe máy móc 10 Hình 2.2 Kích thước xe chỗ 11 Hình 2.3 Kích thước nhà xưởng 12 Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thiết bị mặt nhà xưởng 13 Hình 2.5 Sơ đồ bơm nước 14 Hình 2.6 Kích thước chổi lau phía 15 Hình 2.7 Sơ đồ cảm biến điều khiển hành trình chổi lau C1,C2 16 Hình 2.8 Cảm biến tiệm cận điện cảm 17 Hình 2.9 Kích thước chổi lau lốp 18 Hình 2.10 Sơ đồ bố trí cảm biến quang Q1,Q2,Q3 19 Hình 2.12 Hành trình chổi lau phía 20 Hình 2.13 Sơ đồ hệ thống sấy 21 Hình 2.14 Băng tải di chuyển xe GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc 22 Hình 2.15 Sơ đồ hệ thống rửa xe tự động 23 Bảng 2.4 Bảng tính chọn thiết bị điện 24 Hình 3.1 Băng tải 25 Hình 3.2 Dây curoa 26 Hình 3.3 Biến tần MM440 27 Hình 3.4 Động KĐB ba p 28 Hình 3.5 Động bơm nước 29 Hình 3.6 Đầu chia sủi 30 Hình 3.7 Chổi lau xe 31 Hình3.8 Xi lanh 32 Hình 3.9 Van điện từ 33 Hình3.10 Quạt chiều 24V 34 Hình 3.11 CPU 318 – 35 Hình 3.12 Module vào số 36 Hình 3.13 Cơng tắc hành trình GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page 10 SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc Bước3: Kết nối với PLC Hộp thoại Add NewDriver xuất cho phép chọn mạng kết nối WinCC PLC Driver xuất bên biệu tượng “TagsManager” Nick chuột phải vào mạng Driver Chọn New Driver Connection GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page 75 SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc Bước4: Tạo Tags Tạo Tags Internal Tạo Tags nội cách nhấp phải vào Internal Tag, chọn New Tag Nhập tên vào ô điền tên, chọn “Datatype”.sau kéo xuống nhấp vào kiểu liệu cần chọn Xác địng địa PLC: Nhấn nút “Select” mở hộp thoại “AddressProperties” GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page 76 SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc Tạo Tags q trình Để tạo Tags trình , nhấn nút chuột phải vào kết nối với PLC thiết lập Chọn “New Tag” Hộp thoại “Tag properties” xuất Vùng liệu Tag, chọn vùng liệu “BitMemory” Xem dạng địa “Word” MW “0” thiết lập Chọn “OK” Đánh dấu vào ô “Linear Scaling” để tạo vùng giá trị, nhập “Process Value Range” “Tag Value Range” Chọn OK để kết thúc Để mở Graphics Designer với ảnh thiết lập, ta nhấn đúp vào “NewPdl0.pdl” cửa sổ bên phải WinCC Explorer Cách khác nhấn chuột phải vào biểu tượng vừa thiết lập chọn “Open Picture” pop-up menu GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page 77 SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc Bước 6: Thiết lập điều kiện Runtime Nhấp phải chọn Computer sổ soạn thảo biểu tượng máy tính bên phải cửa sổ, từ menu xổ xuống chọn Properties Tại khung thuộc tính WindowAttributes kéo trượt nhấp chọn: “Title”, “Maxximize” “Adaptpicture” Sau nhấp Ok để kết thúc việc lựa chọn GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page 78 SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc Các hình ảnh sau thiết kế GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page 79 SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page 80 SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page 81 SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page 82 SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc 3.5.Lập trình sử dụng phần mềm Simatic Manager Bước 1: Tạo project Chọn File – New, cửa sổ cho phép đặt tên project, chọn nơi lưu ấn OK để xác nhận Bước 2: Cấu hình phần cứng Chọn Insert – Station – SIMATIC 300 Station Kích đúp vào Hardware tiến hành cấu hình phần cứng Sau cấu hình xong phần cứng tiến hành lưu dịch cách ấn biểu tượng Save and Compile cơng cụ Cuối dowload cấu hình xuống PLC GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page 83 SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc Phần bên phải cửa sổ nơi chứa thư viện có sẵn hỗ trợ Nếu thiết bị chưa có danh mục ta phải tiến hành cài file GSD để phần mềm nhận diện Saukhi chọn Rack(0) ta tiến hành chọn CPU 318 -2 V1.2, module vào số DI 32x24VDC, module số DO 32X24VDC.0.5A GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page 84 SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc 3.6.Hướng dẫn sử dụng biến tần MM440 3.6.1 Ý nghĩa chân biến tần Đầu dây Ký hiệu Chức - Đầu nguồn +10V - Đầu nguồn 0V ADC+ Đầu vào tương tự số (+) ADC- Đầu vào tương tự số 1(-) DIN1 Đầu vào số số DIN2 Đầu vào số số DIN3 Đầu vào số số DIN4 Đầu vào số số - Đầu cách ly +24V/max 100 mA 10 ADC2+ Đầu vào tương tự số (+) 11 ADC2- Đầu vào tương tự số (-) 12 DAC1+ Đầu tương tự số (+) 13 DAC1- Đầu tương tự số (-) 14 PTCA Đâu dây nối cho PTC / KTY 84 15 PTCB Đâu dây nối cho PTC / KTY 84 16 DIN5 Đầu vào số số 17 DIN6 Đầu vào số số 18 DOUT1/NC Đầu số số 1/ tiếp điểm NC 19 DOUT1/NO Đầu số số 1/ tiếp điểm NO 21 DOUT2/NO Đầu số số 2/ tiếp điểm NO 22 DOUT2/COM Đầu số số 2/ chân chung GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page 85 SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc 23 DOUT3/NC Đầu số số 3/ tiếp điểm NC 24 DOUT3/NO Đầu số số 3/ tiếp điểm NO 25 DOUT3/COM Đầu số số 3/ chân chung 26 DAC2+ Đầu tương tự số (+) 27 DAC2- Đầu tương tự số (-) 28 - Đầu cách ly V/max 100 mA 29 P+ Cổng RS485 30 N- Cổng RS485 3.6.2 Hướng dẫn cài đặt biến tần GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page 86 SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc Chương 4: Đánh giá kết 4.1 Đánh giá nhận xét rút từ đồ án 4.1.1 Đánh giá ➢ Qua q trình xây dựng hồn thành đề tài, với việc xây dựng mơ hình thực tế qua mô phỏng, giám sát điều khiển sử dụng phần mềm WinCC, chúng em thấy đề tài hay, có tính ứng dụng lớn thực tế Trên sở đồ án giải yêu cầu đồ án là: - Nghiên cứu cơng nghệ rửa xe từ tìm hiểu nguyên lý vận hành thiết kế hệ thống rửa xe tự động - Xây dựng mô hình trạm rửa xe tự động với đầy đủ cơng đoạn rửa xe - Sử dụng chương trình mơ giám sát máy tính thơng qua phần mềm WinCC ➢ Tuy nhiên, thời gian thực đề tài “Ứng dụng PLC S7-300 xây dựng hệ thống rửa xe tự động”, nhóm chúng em cịn số vấn đề hạn chế sau: - Các kết nghiên cứu đề tài dừng mô hình thực nghiệm - Hệ thống chưa đạt đến trình độ tự động hóa cao nên chưa phát huy hết chức PLC S7-300 4.1.2 Ưu điểm mơ hình Mơ hình “Ứng dụng PLC S7-300 xây dựng hệ thống rửa xe tự động” có ưu điểm sau: - Tính ứng dụng thực tế cao, cần thiết sống đặc biệt ngành cơng nghiệp tơ - Mơ hình tương đối đơn giản, thiết bị chủ yếu PLC S7-300 , cơng tắc hành trình, động chiều - Mô chi tiết hệ thống rửa xe thực tế với đầy đủ công đoạn - Sử dụng thiết bị từ giảm nhiều chi phí, giá thành xây dựng mơ hình GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page 87 SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc 4.1.3 Nhược điểm mơ hình Bên cạnh ưu điểm mơ hình cịn tồn hạn chế sau: - Do mơ hình mơ nên khả trực quan sinh động trình vận hành mơ hình cịn - Khơng thể hết hoạt động hệ thống thực tế 4.1.4 Ứng dụng thực tế mơ hình Mơ hình ứng dụng cao trạm rửa xe, trung tâm bảo dưỡng xe ô tô 4.1.5 Hướng phát triển đề tài Nội dung nghiên cứu đề tài rộng, với phát triển kinh tế nhu cầu sử dụng dịch vụ rửa xe ngày tăng Chúng ta mở rộng nghiên cứu đề tài nhiều hướng Tại trạm rửa xe tơ vấn đề sử lý nước thải vấn đề đáng ý Nước sử dụng rửa xe ô tô xong không xử lý mà thải trực tiếp môi trường, gây ô nhiễm môi trường xung quanh Chúng ta thiết kế hệ thống xử lý nước thải trước đưa Hơn nữa, công nghệ rửa xe tự động sử dụng đề tài tối ưu Nếu sử dụng cánh tay Robot trình lau xe tối ưu trình lau xe nâng cao chất lượng dịch vụ rửa xe Trong đề tài cho trình rửa xe một Chúng ta xây dựng hệ thống rửa xe diễn liên tục Các xe vào hệ thống liên tục, xe bơm nước rửa xe khác lau hay sấy khô Với khả phát triển đề tài xây dựng hệ thống rửa xe tự động đại, đáp ứng với công nghệ chất lượng rửa xe thay phải nhập hệ thống từ nước GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page 88 SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc Tài liệu tham khảo [1] Phan Xuân Minh – Nguyễn Dỗn Phước –Vũ Văn Hà, Tự động hóa với SIMATIC S7300, Nhà xuất KHKT [2] Trần Thu Hà – Phạm Quang Huy (2012), Tự động hóa với WinCC, Nhà xuất Hồng Đức [3] Các Website : − http://plc-scada.com.vn − http://plcvietnam.com.vn − http://support.automation.siemens.com GVHD: Ths Vũ Văn Phong Page 89 SVTH: Nguyễn Thanh Bình-Nguyễn Trí Quốc