350 mô hình quang báo điều khiển bằng plc nghiên cứu khoa học

MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC ỦY BAN NHÂN DÂN TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHỆ THỦ ĐỨC KHOA ĐIỆN _ ĐIỆN TỬ MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: ĐÀO THỊ MỸ CHI ĐƠN VỊ: KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TP Hồ Chí Minh, ngày tháng 06 năm 2015 Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC MỤC LỤC A DANH MỤC BẢNG BIỂU B DANH MỤC HÌNH ẢNH C NỘI DUNG LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Tình hình nghiên cứu Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 6 Đóng góp đề tài Kết cấu đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LED QUẢNG CÁO 1.1 Tổng quan 1.2 Ứng dụng led CHƯƠNG : THIẾT KẾ MƠ HÌNH LED QUẢNG CÁO 10 2.1 Nguyên lý thiết kế phần cứng 10 2.2 Nguyên lý đấu nối đèn led 11 CHƯƠNG 3: PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN 14 3.1 Tổng quát chung điều khiển logic PLC 14 3.2 Giới thiệu PLC S7-400 15 3.3 Cấu trúc phần cứng PLC S7-400 16 3.4 Ngơn ngữ lập trình PLC S7 – 400 25 3.5 Kỹ thuật lập trình 26 3.6 Chương trình điều khiển 37 CHƯƠNG 4: BÀI TẬP ỨNG DỤNG 46 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 70 5.1 Kết luận 70 5.2 Đề xuất 71 D TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 E PHỤ LỤC 73 Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC A DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật số loại CPU điển hình Bảng 2.2 Một số dẫn chức modul Bảng 2.3 Bảng biểu thị đèn led, nguyên nhân cách khắc phục Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC B DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Nguyên lý mạch chuyển đổi điện áp 5V-24V Hình 2.2: Sắp xếp led Corel Hình 2.3 Bản vẽ chi tiết khung hộp Corel Hình 2.4 Cách đấu điện trở hạn dịng Hình 3.1: Cấu trúc PLC Hình 3.2 Hình dáng PLC S7-400 Hình 3.3 Cấu hình Rack PLC S7-400 Hình 3.4 Cấu hình modul CPU Hình 3.5 Cấu hình modul nguồn Hình 3.6 Menu File Hình 3.7 Cửa sổ tạo project Hình 3.8 Cửa sổ chọn loại PLC Hình 3.9 Cửa sổ chọn ngơn ngữ lập trình Hình 3.10 Cửa sổ đặt tên cho project Hình 3.11 Cửa sổ chọn block lập trình Hình 3.12 Cửa sổ lập trình Hình 3.13 Tạo project thủ cơng Hình 3.14 Cửa sổ đặt tên chọn nơi lưu project Hình 3.15 Cửa sổ chọn loại PLC Hình 3.16 Cửa sổ chọn trạm PLC để cấu hình Hình 3.17 Cửa sổ chọn cấu hình phần cứng cho PLC Hình 3.18 Chọn trạm PLC Hình 3.19 Chọn rack UR2 Hình 3.20 Chọn module nguồn Hình 3.21 Chọn module CPU Hình 3.22 Xem thơng tin CPU Hình 3.23 Chọn module ngõ vào Hình 3.24 Chọn module ngõ Hình 3.25 Chọn module ngõ tương tự Hình 3.26 Chọn module ngõ vào tương tự Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang MÔ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC Hình 3.27 Lưu cấu hình Hình 3.28 Cách lập trình dạng ladder Hình 3.29 Lưu đồ chương trình Hình 3.30 Sơ đồ kết nối PLC Hình 5.1: Mơ hình quang báo điều khiển PLC Hình 5.2 Mơ hình quang báo điều khiển PLC cấp điện Hình E1 Hướng dẫn đấu nối vi điều khiển vào mơ hình Hình E2: Hướng dẫn đấu nối PLC vào mơ hình Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC C NỘI DUNG Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang MÔ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài:  Tính thời đề tài: Hiện nay, chương trình giảng dạy PLC mơ hình giảng dạy PLC hạn chế, nhiên nhu cầu cơng ty, xí nghiệp ln ln cải tiến cập nhật công nghệ Cho nên việc nghiên cứu modun điều khiển dùng PLC đưa vào giảng dạy thực tế cần phải làm  Tính cấp thiết đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, nâng cao chất lượng đào tạo.Hiện mơn Điện cơng nghiệp có nhiều thực tập PLC việc kết nối, điều khiển thiết bị ngoại vi hạn chế Để giải vấn đề trên, người thực thi cơng mơ hình led quảng cáo điều khiển PLC nhằm giải nhu cầu học tập sinh viên, đồng thời phục vụ cho trình thực tập nâng cao, nghiên cứu sinh viên nghiên cứu giảng viên Tình hình nghiên cứu:  Trong nước: http://tailieu.vn/luan-van-ung-dung-cua-plc-vao-de-dieu-khien- led 255289.html Ứng dụng PLC vào để điều khiển led Đề tài điều khiển chạy chữ led dung PLC  Ngoài nước: http://www.sign-tech.com/products/view/23145-23145(PLC-KIT) PLC120-240VAC/DC KIT LED Sign Nhà cung cấp kit PLC điều khiển led sign Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu:  Thiết kế Modun Led sign  Thi cơng mơ hình Led sign thẫm mỹ, đáp ứng yêu cầu đa dạng cho môn thực tập PLC  Viết chương trình điều khiển Modun led sign Đối tượng phạm vi nghiên cứu:  Mơ hình led sign dùng quảng cáo  PLC có phịng thí nghiệm Phương pháp nghiên cứu:  Nghiên cứu lý thuyết  Đọc tài liệu, tra cứu internet Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC  Phương pháp thực nghiệm Đóng góp đề tài  Mơ hình: Mơ hình quang báo điều khiển PLC  Báo cáo nghiên cứu khoa học điều khiển mơ hình quang báo điều khiển PLC Kết cấu đề tài Chương 1: Tổng quan led quảng cáo Chương 2: Thiết kế mơ hình led quảng cáo Chương 3: Phần mềm điều khiển Chương 4: Bài tập ứng dụng Chương 5: Kết luận đề xuất Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LED QUẢNG CÁO 1.1 TỔNG QUAN:  LED gì? LED viết tắt Light Emitting Diode, gọi Điot phát quan Là điot phát ánh sáng hay tia, tử ngoại Giống điot, Đèn LED cấu tạo từ bán hồng ngoại dẫn loại P kết hợp với bán dẫn loại N Đèn LED loại đèn tiết kiệm điện có hiệu suất ánh sáng tốt nhất, nhiệt độ phát nhiều so với loại đèn chiếu sáng thơng thường Đèn LEDcó loại: đèn led trang trí karaoke, đèn Led chiếu sáng nhà, đèn Led chiếu sáng trời …  Nguồn gốc LED: LED từ năm 60 kỷ trước, vận dụng để hiển thị thời gian đồng hồ báo thức hay dung lượng pin máy ghi hình thơng qua ánh sáng đỏ, xanh cây, vàng mà chưa có màu trắng Năm 1993,cơng ty Hóa chất Nichia Nhật Bản nghiên cứu đầy đủ tất phận cấu thành cần thiết công nghệ chế tạo loại đèn LED cho ánh sáng trắng Ðó phối hợp ánh sáng đỏ xanh ánh sáng trắng Kết Nghiên cứu nói mở hội để vận dụng đèn LED vào sống  Cơ chế hoạt động LED: + Đèn Led giống nhiều loại điốt bán dẫn khác + Tùy theo mức lượng phóng thích cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát khác (tức màu sắc đèn LED khác nhau) Mức lượng (và màu sắc đèn LED) tuyệt đối phụ thuộc vào cấu tạo lượng nguyên tử chất bán dẫn + Khi LED hoạt động thông thường cường độ dịng điện từ 10mA đến 50mA  Lợi ích LED: + Có nhiều kích cỡ, hình dạng, màu sắc + Giá thành thỏa đáng, tiết kiệm chi phí + Được chế tạo từ vật liệu polyme, LED có độ bền cao, dễ vận tải mà không lo bị vỡ + Đèn LED cho nhiều ánh sáng, có tuổi thọ tới 70 nghìn sử dụng + Tiết kiệm điện lực 70 đến 80% so với loại đèn thông thường + Nhiệt tỏa q trình hoạt động khơng đáng kể Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC + Hoạt động tốt hồn cảnh nhiệt độ thấp + Sử dụng dịng điện chiều với hiệu điện nhỏ + Thiện với mơi trường khơng tỏa tia cực tím, khơng có thủy ngân 1.2 ỨNG DỤNG CỦA LED: Đèn LED ứng dụng nhiều lĩnh vực chiếu sáng, đọc sách báo, quảng cáo Phổ biến quảng cáo ngồi trời, nơi khó thay lắp, có tuổi thọ cao hai ba lần so với bóng đèn ống đồng thời có nhiều màu sắc phong phú như: đỏ, xanh lá, xanh da trời, màu hổ phách Theo đánh giá nhà sản xuất, đèn LED có tiềm lớn họ xem giải pháp Trang trí rõ kỷ 21 Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang 10 MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC 4.5.7 Nạp chương trình vào PLC 4.5.8 Soạn thảo chương trình led quảng cáo WinCC 4.5.9 Vận hành mạch Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang 64 MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC 4.6 Bài tập 6: 4.6.1 Yêu cầu kỹ thuật - Khởi động: Nhấn on sáng chữ Trường 10s sau sáng chữ Cao 10s sáng chữ Đẳng 10s sáng chữ Công 10s sáng chữ Nghệ 10s sáng chữ Thủ 10s sáng chữ Đức 5s tất đèn tắt hết 5s lặp lại trình 10 lần sau sáng chữ Trường 10s sau sáng chữ Cao Đẳng 10s sáng chữ Công Nghệ 10s sáng chữ Thủ Đức 10s tất đèn tắt hết 5s sáng hết đèn - Dừng: Nhấn off tất hệ thống ngưng hoạt động 4.6.2 Lưu đồ chương trình 4.6.3 Viết chương trình Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang 65 MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC 4.6.4 Giải thích chương trình 4.6.5 Vẽ sơ đồ kết nối PLC 4.6.6 Kết nối thiết bị ngoại vi Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang 66 MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC 4.6.7 Nạp chương trình vào PLC 4.6.8 Soạn thảo chương trình led quảng cáo WinCC 4.6.9 Vận hành mạch Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang 67 MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC 4.7 Bài tập 7: 4.7.1 Yêu cầu kỹ thuật - Khởi động: Nhấn on sáng chữ Trường 10s sau sáng chữ Cao 10s sáng chữ Đẳng 10s sáng chữ Công 10s sáng chữ Nghệ 10s sáng chữ Thủ 10s sáng chữ Đức 5s tất đèn tắt hết 5s lặp lại q trình 10 lần sau sáng chữ Trường 10s sau sáng chữ Cao Đẳng 10s sáng chữ Công Nghệ 10s sáng chữ Thủ Đức 10s tất đèn tắt hết 5s sáng hết đèn 60s tắt hết đèn 10 s lặp lại trình - Dừng: Nhấn off tất hệ thống ngưng hoạt động 4.7.2 Lưu đồ chương trình 4.7.3 Viết chương trình Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang 68 MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC 4.7.4 Giải thích chương trình 4.7.5 Vẽ sơ đồ kết nối PLC 4.7.6 Kết nối thiết bị ngoại vi Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang 69 MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC 4.7.7 Nạp chương trình vào PLC 4.7.8 Soạn thảo chương trình led quảng cáo WinCC 4.7.9 Vận hành mạch Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang 70 MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC 4.8 Bài tập 8: 4.8.1 Yêu cầu kỹ thuật - Khởi động: Nhấn on sáng chữ Trường Cao Đẳng 10s sáng chữ Công Nghệ 10s sáng chữ Thủ Đức 5s tất đèn tắt hết 5s lặp lại trình 10 lần sau sáng chữ Trường 10s sau sáng chữ Cao Đẳng 10s sáng chữ Công Nghệ 10s sáng chữ Thủ Đức 10s tất đèn tắt hết 5s sáng hết đèn 60s tắt hết đèn 10 s lặp lại trình - Dừng: Nhấn off tất hệ thống ngưng hoạt động 4.8.2 Lưu đồ chương trình 4.8.3 Viết chương trình Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang 71 MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC 4.8.4 Giải thích chương trình 4.8.5 Vẽ sơ đồ kết nối PLC 4.8.6 Kết nối thiết bị ngoại vi Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang 72 MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC 4.8.7 Nạp chương trình vào PLC 4.8.8 Soạn thảo chương trình led quảng cáo WinCC 4.8.9 Vận hành mạch Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang 73 MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 5.1 Kết luận Qua thời gian thực đề tài: “MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC”, người thực thiết kế mơ hình quang báo điều khiển PLC, thi cơng mơ hình nhỏ gọn, thẩm mỹ viết chương điều khiển mơ hình quang báo Hình 5.1: Mơ hình quang báo điều khiển PLC Hình 6.2: Mơ hình quang báo điều khiển PLC cấp điện Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang 74 MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC * Kết quả: - Mơ hình hoạt động theo yêu cầu đề - Chương trình điều khiển PLC mô hoạt động yêu cầu - Mơ hình nhỏ gọn, trực quan, dễ đấu nối - Mơ hình tạo hứng thú q trình truyền đạt mơn học lập trình điều khiển PLC môn vi xử lý 6.2 Đề xuất - Đề tài “MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC” từ mơ hình hệ thống tập nhỏ phát triển thành mơ hình hệ thống tập lớn hệ thống điều khiển truyền động điện hồn thiện mà ta ứng dụng vào sản xuất cơng nghiệp thực tế - Ngồi chương trình điều khiển bản, ta phát triển chức thay đổi độ sáng dùng nguyên lý điều chế độ rộng xung PWM Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang 75 MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC D TÀI LIỆU THAM KHẢO Trung tâm phát triển công nghệ công nghiệp tự động hóa (CITA) - Tài liệu hướng dẫn sử dụng PLC S7-400, tháng 11/2012 Trần Thu Hà, Phạm Quang Huy, Lập trình với S7 & WINCC giao diện người – máy HMI - 2008 Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Vũ Văn Hà, Tự động hóa với Simatic S7 – 300, NXB Khoa học Kỹ thuật - 2002 SIEMENS, SIMATIC, S7 - 400 and M7 – 400 Programmable controller hardware and Intallation Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi Trang 76 MƠ HÌNH QUANG BÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC E PHỤ LỤC Chương trình vi điều khiển: byte ledPin[] = {2,3,4,5,6,7,8,9}; // Mảng lưu vị trí chân Digital mà đèn LED sử dụng theo thứ tự từ 1->8 Bạn thêm LED cách thêm chân digital vào mảng byte pinCount; // Khai báo biến pinCount dùng cho việc lưu tổng số chân LED void setup() { pinCount = sizeof(ledPin); //Xem thêm thông tin hàm sizeof http://arduino.vn/reference/sizeof for (int i=0;i