Đồ án: Ứng dụng PLC S7-200 của Siemens điều khiển mô hình phân loại sản phẩm

BTL PLC & Khí nén Nhóm BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI GVHD: TỐNG THỊ LÝ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH VÀ KHÍ NÉN Số:….01…… Họ Và Tên HS-SV: …………………………………Lớp: ………… TĐH1………… Khóa: ……………… 7………………………… Khoa: ……….…Điện…………… Giáo viên hướng dẫn: ……….…TỐNG THỊ LÝ NỘI DUNG Đề tài: Ứng dụng PLC S7-200 Siemens điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm hình sau: Mô tả hoạt động hệ thống: - Ấn nút START: + Băng tải hoạt động, sản phẩm phân loại theo bốn mức dựa vào cảm biến (00, 01, 10, 11) - Hệ thống dừng lại điều kiện sau xảy ra: + Tổng số sản phẩm STORAGE1, 2, 100 + Ấn nút dừng + Hoặc hệ thống bị lỗi BTL PLC & Khí nén PHẦN THUYẾT MINH Nhóm GVHD: TỐNG THỊ LÝ Yêu cầu bố cục nội dung: Chương 1: Phân tích u cầu cơng nghệ: - Tìm hiểu tính chọn thiết bị mơ hình (cấu tạo, ngun lý, sơ đồ chân…) - Vẽ sơ đồ khối sơ đồ nguyên lý mạch lực - Xác định tín hiệu cần điều khiển Chương 2: Vẽ sơ đồ ghép nối hệ thống với PLC S7 200 - CPU 224 - Xác định biến cần điều khiển - Lập bảng địa - Vẽ sơ đồ đấu dây Chương 3: Thiết lập lưu đồ thuật tốn Chương 4: Viết chương trình điều khiển PLC S7 200 - CPU 224 Yêu cầu thời gian: Ngày giao đề: 04/05/2014 Ngày hoàn thành: 07/06/2015 TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN BTL PLC & Khí nén Nhóm GVHD: TỐNG THỊ LÝ CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH U CẦU CƠNG NGHỆ Tìm hiểu tính chọn thiết bị mơ hình (cấu tạo, nguyên lý, sơ đồ chân…)  Các thiết bị mơ hình: + 1.1: PLC S7 200 + 1.2: động chiều kéo băng tải + 1.3: xi lanh đơn + 1.4: van 3/2 + 1.5: nút ấn: START, STOP + 1.6: cảm biến quang thu phát độc lập + 1.7: rơle trung gian + 1.8: công tắc tơ + 1.9: băng tải 1.1 PLC S7-200 Giới thiệu chung Các thành phần kĩ thuật điều khiển điện điện tử ngày đóng vai trị vơ to lớn lĩnh vực tự động hóa ngày cao Trong năm gần đây, bên cạnh việc điều khiển Relay khởi động từ việc điều khiển lập trình phát triển với hệ thống đóng mạch điện tử lập trình máy tính Trong nhiều lĩnh vực loại điều khiển cũ thay đổi điều khiển lập trình gọi điều khiển logic khả trình, viết tắt tiếng anh PLC (Programmable Logic Controller) Sự khác biệt logic khả trình (thay đổi quy trình hoạt động) điều khiển theo kết nối cứng (không thay đổi quy trình hoạt động): kết nối dây khơng cịn thay vào chương trình Có thể lập trình cho PLC ngơn ngữ lập trình đơn giản đặc biệt người sử dụng không cần nhờ vào ngơn ngữ lập trình khó khăn, lập trình PLC nhờ vào liên kết logic đơn giản Như thiết bị PLC làm nhiệm vụ thay phần mạch điều khiển khâu xử lí số liệu nhiệm vụ sơ đồ mạch điều khiển xác định số hữu BTL PLC & Khí nén Nhóm GVHD: TỐNG THỊ LÝ hạn bước thực xác định gọi chương trình Chương trình mơ tả bước thực hiển gọi tiến trình điều khiển tiến trình lưu vào nhớ nên gọi điều khiển theo lập trình nhớ hay điều khiển khả trình Trên sở khác khâu xử lí số liệu biểu diễn hệ điều khiển sau: Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển người ta thay đổi mạch điều khiển: Lắp lại mạch thay đổi phần tử hệ điều khiển relay điện Trong khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển hệ điều khiển logic khả trình PLC người ta thay đổi chương trình soạn thảo * Cấu tạo: Môdule CPU 224 BTL PLC & Khí nén Nhóm GVHD: TỐNG THỊ LÝ - Kích thước (W x H x D): 120,5 x 80 x 62 - Khối lượng: 410 g - Công suất tiêu thụ: W - Nguồn cấp 120/220 VAC - Đầu vào số: 14 đầu x 24VDC - Đầu số: 10 đầu dạng rơle, 2A - Có đếm tốc độ cao 20 kHz - tạo xung 20 kHz - Bộ nhớ chương trình kB - Bộ nhớ liệu kB - Có thể quản lí modul mở rộng vào/ra ( 256 đầu số ); 16 đầu vào 16 đầu tương tự - Có 256 định thời, 256 đếm - cổng RS-485 * Nguyên lý làm việc 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 tồn hoạt động thực thi phụ thuộc vào chương trình điều khiển giữ nhớ PLC thực chất chạy mã máy với hệ thống số nhị phân, tốc độ quét vịng chương trình đạt đến vài phần ngàn giây, Software dùng để lập trình PLC tích hợp phần biên dịch Các dịng lệnh lập trình đưa từ chương trình vào trình biên dịch chuyển đổi sang mã máy ghi bit “0” hay bit “1” lên vào vị trí có địa quy ước trước PLC lên PC thực thi xảy ngược lại trình biên dịch làm xong nhiệm vụ trước trả chương trình lên Monitor BTL PLC & Khí nén Nhóm GVHD: TỐNG THỊ LÝ Hệ thống Bus tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: - Address Bus: Bus địa dùng để truyền địa đến Modul khác - Data Bus: Bus dùng để truyền liệu - Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền tín hiệu định điều khiển đồng hoạt động PLC Trong PLC số liệu trao đổi vi xử lý modul vào thông qua Data Bus Address Bus Data Bus gồm đường, thời điểm cho phép truyền bit byte cách đồng thời hay song song Nếu modul đầu vào nhận địa Address Bus, chuyển tất trạng thái đầu vào vào Data Bus Nếu địa byte đầu xuất Address Bus, modul đầu tương ứng nhận liệu từ Data bus Control Bus chuyển tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động PLC Các địa số liệu chuyển lên Bus tương ứng thời gian hạn chế Hệ thống Bus làm nhiệm vụ trao đổi thông tin CPU, nhớ I/O Bên cạch đó, CPU cung cấp xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ Xung định tốc độ hoạt động PLC cung cấp yếu tố địnhthời, đồng hồ hệ thống - Vịng qt chương trình: PLC thực cơng việc (bao gồm chương trình điều khiển) theo chu trình lặp Mỗi vịng lặp gọi vòng quét (scancycle) Mỗi vòng quét bắt đàu việc chuyển liệu từ cổng vào số tới vùng đệm ảo I, giai đoạn thực chương trình Trong vịng quét, chương trình thực từ lệnh đến lệnh kết thúc khối OB1 Sau giai đoạn thực chương trình giai đoạn chuyển nội dung đệm ảo Q tới cổng số Vòng quét kết thúc giai đoạn xử lý u cầu truyền thơng (nếu có) kiểm tra trạng thái CPU Mỗi vịng qt mơ tả sau: BTL PLC & Khí nén Nhóm GVHD: TỐNG THỊ LÝ Chú ý: Bộ đệm I Q không liên quan tới cổng vào/ra tương tự nên lệnh truy nhập cổng tương tự thực trực tiếp với cổng vật lý không thông qua đệm Thời gian cần thiết PLC thực vòng quét gọi thời gian vòng quét (Scan time) Thời gian vòng quét khơng cố định, tức khơng phải vịng qt thực khoảng thời gian Có vịng qt thực lâu, có vịng quét thực nhanh tuỳthuộc vào số lệnh chương trình thực hiện, vào khối lượng liệu truyền thơng Trong vịng qt Như việc đọc liệu từ đối tượngđể xử lý, tính tốn việc gửi tín hiệu điều khiển đến đối tượng có khoảngthời gian trễ thời gian vịng qt Nói cách khác, thời gian vịng qt định tính thời gian thực chương trình điều khiển PLC Thời gian vịng qt ngắn, tính thời gian thực chương trình cao Nếu sử dụng khối chương trình đặc biệt có chế độ ngắt, ví dụ khối OB40, OB80, Chương trình khối thực vịng qt xuất tín hiệu báo ngắt chủng loại Các khối chương trình thực vịng qt khơng phải bị gị ép phải giai đoạn thực chương trình Chẳng hạn tín hiệu báo ngẵt xuất PLC giai đoạn truyền thông kiểm tra nội bộ, PLC tạm dừng công việc truyền thông, kiểm tra, để thực ngắt vậy, thời gian vòng quét lớn có nhiều tín hiệu ngắt xuất vịng qt Do để nâng cao tính thời gian thực cho chương trình điều khiển, tuyệt đối khơng nênviết chương trình xử lý ngắt q dài lạm dụng việc sử dụng chế độ ngắt chương trình điều khiển Tại thời điểm thực lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào/ra mà thông qua nhớ đệm cổng vùng nhớ tham số Việc truyền thông đêm ảo với ngoại vi giai đoạn hệ điều hành CPU quản lý Ở số modul CPU, gặp lệnh vào/ra hệ thống cho dừng công việc khác, chương trình xử lý ngắt, để thực với cổng vào/ra BTL PLC & Khí nén Nhóm Sơ đồ đấu chân PLC 224-AC/DC/PLY GVHD: TỐNG THỊ LÝ BTL PLC & Khí nén Nhóm GVHD: TỐNG THỊ LÝ 1.2 Động điện chiều kéo băng tải Cấu tạo: 10 Mặt cắt dọc động điện Cấu tạo: 1- vỏ máy ( gông từ ) 2- cực từ 3- dây quấn cực từ 4- cực từ phụ 5- dây quấn cực từ phụ 6- dây quấn phần ứng 7- lõi sắt phần ứng 8- rãnh phần ứng 9- phần ứng 10- má cực từ BTL PLC & Khí nén Phần tĩnh (stator): Nhóm GVHD: TỐNG THỊ LÝ Đây phần đứng yên máy, bao gồm phận sau: - Cực từ chính: phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0.5 đến 1mm ép lại tán chặt Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện kỹ thành khối tẩm sơn cách điện trước đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối nối tiếp vói - Cực từ phụ: cực từ phụ đặt tự từ dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép cực từ phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống dây quấn cực từ Cực từ phụ dược gắn vào vỏ nhờ bulông - Gông từ: gông từ dùng để làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong máy điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc Có máy điện nhỏ dùng gang làm võ máy - Các phận khác: + Nắp máy: để bảo vệ máy khỏi bị vật rơi vào làm hư hỏng dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện Trong máy điện nhỏ vừa, nắp máy cịn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp nắp thường làm gang + Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lị xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than cố định giá chổi than cách điện với giá Giá chổi than quay để điều chỉnh vị trí chổi than cho chỗ Sau điều chỉnh xong dùng vít cố định chặt lại Phần quay (roto ): Đây phần quay (động) động gồm có phận sau: - Lõi sắt phần ứng: Là lõi sắt dùng để dẫn từ Thường dùng thép kỹ thuật điện (thép hợp kim silic) dày 0.5mm phủ cách điện mỏng hai lớp mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào + Trong máy cỡ trung bình trở lên, người ta cịn dập lỗ thơng gió để ép lại thành lõi sắt tạo lỗ thơng gió dọc trục