Tổng quan về plc s7 1200, ứng dụng kết nối truyền thông với máy tính

LỜI NÓI ĐẦUSự tiến bộ của khoa học kỹ thuật cùng với sự phát triển mạnh mẽ của máytính đã cho ra đời các thiết bị điều khiển số như: CNC, PLC, …Các thiết bị này chophép khắc phục được rấ

MỤC LỤC

Lời nói đầu……….……….… 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 1200………… ……….….4

1.1 TỔNG QUAN VỀ PLC… ……….…….……….… 4

1.1.1 Khái niệm……….……….……… 4

1.1.2 Cấu trúc của PLC………….……….5

1.1.3 Hoạt động của một PLC………….……… 6

1.2 SIMATIC S7 – 1200………….……….….8

1.2.1 Giới thiệu chung ……….……… 8

1.2.2 Cấu tạo của CPU……… 9

1.2.3 Phần mềm điều khiển và lập trình……… ……… 9

1.3 ỨNG DỤNG VÀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA SIMATIC S7 – 1200… 11

1.3.1 Ứng dụng……… 11

1.3.2 Khả năng làm việc……….12

CHƯƠNG 2: CÁC NỘI DUNG THỰC TẬP……… ………13

2.1 CẢM BIẾN ĐO MỨC……… ……….13

2.1.1 Kỹ thuật đo mức……….13

2.1.2 Cảm biến mức tự chế dùng KĐTT……… ……… 15

2.2 ĐẦU VÀO TƯƠNG TỰ PLC S7 – 1200……… ……….16

2.2.2 Lấy và đọc giá trị tương tự của PLC S7 – 1200……… 17

2.2.3 Đọc đầu vào analog trên S7-1200 trong phòng thí nghiệm……….….19

2.3 BỘ ĐẾM TỐC ĐỘ CAO (HSC) CỦA PLC S7 – 1200……….… 20

2.3.1 Giới thiệu chung……… 20

2.3.2 Lựa chọn chức năng cho bộ đếm tốc độ cao……… 21

2.3.3 Địa chỉ truy nhập giá trị tức thời của bộ đếm tốc độ cao………… 23

2.3.4 Thiết lập bộ đếm tốc độ cao……… 23

2.4 PHẦN MỀM PC ACCESS……… ……… 27

2.4.1 Giới thiệu về PC Access………27

2.4.2 Kết nối PLC S7-1200 với PC thông qua PC Access……….27

CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH BƠM NƯỚC TRONG PTN… …32

3.1 TỦ ĐIỆN…… ………32

3.2 BƠM VAN ON – OFF……… …… ………….………33

3.3 BƠM VAN DÙNG CẢM BIẾN ÁP SUẤT……….…….………… 36

3.3.1 Cảm biến áp suất ZSE40/ISE40……… 36

3.3.2 Viết chương trình trên TIA Portal…….……… 38

KẾT LUẬN……….……… … 41

LỜI NÓI ĐẦU

Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật cùng với sự phát triển mạnh mẽ của máytính đã cho ra đời các thiết bị điều khiển số như: CNC, PLC, …Các thiết bị này chophép khắc phục được rất nhiều các nhược điểm của hệ thống điều khiển trước đó,

và đáp ứng được yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật trong sản xuất

Với việc phát triển của khoa học công nghệ như hiện nay, thì việc ứng dụngthiết bị logic khả trình PLC để tự động hóa quá trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăngnăng suất lao động, giảm sức người, nâng cao chất lượng sản phẩm đang là vấn đềcấp thiết cho sự phát triển công nghiệp hóa, hiện đại hóa

Trong quá trình tiến hành làm báo cáo thực tập, bản thân em đã cố gắng thamkhảo tài liệu và tìm hiểu thực tế, nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chếnên bản báo cáo không tránh khỏi những thiếu sót.Do đó, em rất mong nhận đượcnhững ý kiến đóng góp và nhận xét của các thầy cô để báo cáo của em được hoànthiện hơn

Qua đây, em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn Trần Tiến Lương

đã giúp đỡ em rất nhiều để em có thể hoàn thành được báo cáo thực tập này

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 1200 1.1 TỔNG QUAN VỀ PLC

1.1.1 Khái niệm

PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập

trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logicthông qua một ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện mộtloạt trình tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích(ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thờihay các sự kiện được đếm PLC dùng để thay thế các mạch rơ le trong thực tế PLChoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào Khi có sựthay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể làLadder hay State Logic Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens,Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, General Electric, Omron, Honeywell

Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiểnbên ngoài được gọi là thiết bị vật lý Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp”trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tínhiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình

Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ điềukhiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau :

 Lập trình dể dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học

 Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản, sửa chữa

 Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp

 Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

 Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính , nối mạng, các Modul mở rộng.

 Giá cả có thể cạnh tranh được

Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và cácLogic thời gian Tuy nhiên, bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ vàtính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả… Chính điềunày đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp Cáctập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời,thanh ghi dịch… sau đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn… Sự phát triểncác máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng I/O nhiều hơn

Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điềukhiển hoặc xử lý hệ thống Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xácđịnh bởi một chương trình Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC,PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này Như vậy nếu muốnthay đổi hay mở rộng chức năng của qui trình công nghệ, ta chỉ cần thay đổichương trình bên trong bộ nhớ của PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽđược thực hiện một cách dễ dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với

sử dụng các bộ dây nối hay rơle

I N P U T

S

m M M M M

m M M M M M M

Hình 1.1 : Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình

Khối điều khiển trung tâm (CPU) gồm ba phần: bộ xử lý, hệ thống bộ nhớ và

hệ thống nguồn cung cấp Hình 1.2 mô tả ba phần cấu thành một PLC

Hình 1.2 : Sơ đồ khối tổng quát của CPU

1.1.3 Hoạt động của một PLC.

Về cơ bản hoạt động của một PLC cũng khá đơn giản Đầu tiên, hệ thống cáccổng vào/ra (Input/Output) (còn gọi là các Module xuất /nhập) dùng để đưa các tínhiệu từ các thiết bị ngoại vi vào CPU (như các sensor, công tắc, tín hiệu từ động cơ

…) Sau khi nhận được tín hiệu ở ngõ vào thì CPU sẽ xử lý và đưa các tín hiệu điềukhiển qua Module xuất ra các thiết bị được điều khiển

Trong suốt quá trình hoạt động, CPU đọc hoặc quét (scan) dữ liệu hoặc trạngthái của thiết bị ngoại vi thông qua ngõ vào, sau đó thực hiện các chương trìnhtrong bộ nhớ như sau: một bộ đếm chương trình sẽ nhặt lệnh từ bộ nhớ chươngtrình đưa ra thanh ghi lệnh để thi hành Chương trình ở dạng STL (StatementList –Dạng lệnh liệt kê) sẽ được dịch ra ngôn ngữ máy cất trong bộ nhớ chương trình.Sau khi thực hiện xong chương trình, CPU sẽ gởi hoặc cập nhật (Update) tín hiệutới các thiết bị, được thực hiện thông qua module xuất Một chu kỳ gồm đọc tínhiệu ở ngõ vào, thực hiện chương trình và gởi cập nhật tín hiệu ở ngõ ra được gọi làmột chu kỳ quét (Scanning)

Trên đây chỉ là mô tả hoạt động đơn giản của một PLC, với hoạt động này sẽgiúp cho người thiết kế nắm được nguyên tắc của một PLC Nhằm cụ thể hóa hoạt

Processor Memory

Power Supply

động của một PLC, sơ đồ hoạt động của một PLC là một vịng quét (Scan) nhưsau:

Hình 1.3 Một vịng quét của PLC.

Thực tế khi PLC thực hiện chương trình (Program execution) PLC khi cậpnhật tín hiệu ngõ vào (ON'OFF), các tín hiệu hiện nay khơng được truy xuất tứcthời để đưa ra (Update) ở ngõ ra mà quá trình cập nhật tín hiệu ở ngõ ra (ON/OFF)phải theo hai bước: khi xử lý thực hiện chương trình, vi xử lý sẽ chuyển đổi cácbước logic tương ứng ở ngõ ra trong “chương trình nội” (đã được lập trình), cácbước logic này sẽ chuyển đổi ON/OFF Tuy nhiên lúc này các tín hiệu ở ngõ ra

“that” (tức tín hiệu được đưa ra tại modul out) vẫn chưa được đưa ra Khi xử lý kếtthúc chương trình xử lý, việc chuyển đổi các mức logic (của các tiếp điểm) đã hồnthành thì việc cập nhật các tín hiệu ở ngõ ra mới thực sự tác động lên ngõ ra để điềukhiển các thiết bị ở ngõ ra

Thường việc thực thi một vịng quét xảy ra với một thời gian rất ngắn, mộtvịng quét đơn (single scan) cĩ thời gian thực hiện một vịng quét từ 1ms tới 100ms.Việc thực hiện một chu kỳ quét dài hay ngắn cịn phụ thuộc vào độ dài của chươngtrình và cả mức độ giao tiếp giữa PLC với các thiết bị ngoại vi (màn hình hiểnthị…) Vi xử lý cĩ thể đọc được tín hiệu ở ngõ vào chỉ khi nào tín hiệu này tácđộng với khoảng thời gian lớn hơn một chu kỳ quét thì vi xử lý coi như khơng cĩtín hiệu này Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, thường các hệ thống chấp hành “là

Update output(Cập nhật đầu ra)

Read input( Đọc đầu vào) (Đọc ngõ vào)

Program execution (Thực hiện chương trình)

các hệ thống cơ khí nên có tốc độ quét như trên có thể đáp ứng được các chức năngcủa dây chuyền sản xuất Để khắc phục thời gian quét dài, ảnh hưởng đến chu trìnhsản xuất các nhà thiết kế còn thiết kế hệ thống PLC cập nhật tức thời, các hệ thốngnày thường được áp dụng cho các PLC lớn có số lượng I/O nhiều, truy cập và xử lýlượng thông tin lớn.

1.2 SIMATIC S7 – 1200

1.2.1 Giới thiệu chung

Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm SIMATIC S7-1200 dùng để thay thếdần cho SIMATIC S7-200 SIMATIC S7-1200 có những tính năng nổi trội nhưsau:

- SIMATIC S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic khả trình (PLC) cóthể kiểm soát nhiều ứng dụng tự động hóa, phù hợp với các ứng dụng tự động hóa

ở quy mô vừa và nhỏ Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh làmcho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng vớiSIMATIC S7-1200

- Hết sức đơn giản trong cài đặt, lập trình và vận hành Có thể sử dụng cho cácnhiệm vụ điều khiển đơn giản và phức tạp

- Đa ứng dụng, có thể sử dụng như là một hệ thống đơn lẻ hoặc trong mộtmạng với hệ thống phân phối

- Có thể tận dụng các thiết bị cũ để tiết kiệm chi phí

- Có tính năng thời gian thực hết sức mạnh mẽ Dễ dàng cho việc ứng dụngthời gian thực cho hệ thống

- S7-1200 bao gồm một bộ vi xử lý (microprocessor), một nguồn cung cấpđược tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO)

- S7-1200 tích hợp sẵn cổng truyền thông PROFINET:

+ Dùng để kết nối máy tính, với màn hình HMI hay truyền thông PLC-PLC + Dùng kết nối với các thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở.

+Đầu nối RJ45 với tính năng tự động chuyển đổi đấu chéo

+Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s

+Hỗ trợ 16 kết nối ethernet

+TCP/IP, ISO on TCP, và S7 protocol

- Các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển quá trình:

+ 6 bộ đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng cho các ứng dụng đếm và đolường, trong đó có 3 bộ đếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz

+2 ngõ ra PTO 100kHz để điều khiển tốc độ và vị trí động cơ bước hay bộ lái servo (servo drive)

+Ngõ ra điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều khiển nhiệt độ

+16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thông số điểu khiển (auto-tune functionality)

1.2.2 Cấu tạo của CPU

1, Bộ phận kết nối nguồn

2, Các bộ phận kết nối nối dây củangười dùng có thể tháo được (phíasau các nắp che)

3, Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửaphía trên

4, Các LED trạng thái dành cho I/Otích hợp

5, Bộ phận kết nối PROFINET (phíatrên của CPU)

Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dunglượng giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng

khác nhau

1.2.3 Phần mềm điều khiển và lập trình

Phần mềm dùng để điều khiển và lập trình cho Simatic S7-1200 là TIAPortal TIA Portal The Totally Integrated Automation Portal) là phần mềm cơ sởtích hợp tất cả các phần mềm lập trình cho các hệ thống tự động hóa và truyền độngđiện Phần mềm tích hợp các sản phẩm SIMATIC khác nhau trong một phần mềmứng dụng ví dụ Simatic Step 7 V11 để lập trình các bộ điều khiển Simatic, SimaticWinCC V11 để cấu hình các màn hình HMI và chạy Scada trên máy tính, giúp tăngnăng suất và hiệu quả làm việc

Hình 1.4: Phần mềm TIA Portal

TIA Portal giúp cho các phần mềm này chia sẽ cùng một cơ sở dữ liệu, tạonên sự thống nhất trong giao diện và tính toàn vẹn cho ứng dụng Ví dụ, tất cả cácthiết bị và mạng truyền thông bây giờ đã có thể được cấu hình trên cùng một cửa

sổ Hướng ứng dụng, các khái niệm về thư viện, quản lý dữ liệu, lưu trữ dự án,chẩn đoán lỗi, các tính năng online là những đặc điểm rất có ích cho người sử dụngkhi sử dụng chung cơ sở dữ liệu TIA Portal

TIA Portal cung cấp một hệ thống kĩ thuật mới thông minh và trực quan hơn,với các giao diện trực quan, dễ nhìn, tính năng “kéo- thả” đơn giản, thuận tiện choviệc lập trình.

Hai phần mềm quan trọng nhất trong TIA Portal là Simatic Step 7 vàSimatic WinCC( phiên bản mới nhất dành cho S7-1200 là TIA Portal v12)

1.3 ỨNG DỤNG VÀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC SIMATIC S7 – 1200

1.3.1 Ứng dụng

SIMATIC S7-1200 là bộ điều khiển dùng trong các nhiệm vụ điều khiển vòng

hở và vòng kín Nó kết hợp mức độ tự động hóa tối đa với giá thành thấp nhất Với hiệu năng sử dụng cao, phạm vi sử dụng của S7-1200 trải rộng từ việc thaythế các mạch rơ-le và contactor đơn giản đến các mạch điều khiển tự động hóaphức tạp trong mạng hoặc giữa các thiết bị phân tán Các ứng dụng phổ biến của nó

ví dụ như sau: Đóng gói bao bì; Trạm trộn xi măng và vữa; Quạt thông gió cho cácnhà máy, xí nghiệp; Hệ thống bôi trơn tập trung; Máy gia công gỗ; Điều khiển cửa

tự động; Hệ thống nâng thủy lực; Hệ thống băng tải; Công nghiệp thực phẩm;Phòng thí nghiệm; Các ứng dụng điều biến; Lắp ráp thiết bị điện; Giám sát, bảo vệ

hệ thống điều khiển; Điều khiển hệ thống ánh sáng; Điều khiển hệ thống bơm; Hệthống phòng cháy; Hệ thống điều khiển an ninh/vào ra; Hệ thống điều khiển gianhiệt/làm mát; Điều khiển nhiệt độ phòng

Ngoài ra, S7 – 1200 có các ứng dụng mới như:

- Điều khiển từ xa thông qua mạng Profinet, Internet, ModBus, qua hệ thốngmạng không dây

-PLC kết nối với PLC thông qua Internet và mạng nội bộ Có thể truyền thôngthông qua mạng Ethernet công nghiệp nhưng khoảng cách tối đa là 100m

- Điều khiển, truy cập vào S7-1200 từ xa thông qua Internet và web server: Cóthể truy cập vào PLC thông qua trình duyệt Web, tuy nhiên PLC trong trường hợpnày cần đặt 1 IP tĩnh để có thể kết nối.

Đặc biệt S7-1200 cung cấp các giải pháp để điều khiển từ xa qua mạngEthernet, Profinet, qua hệ thống mạng không dây Ngoài ra còn các ứng dụng nhưgiao tiếp với Wincc xuất dự liệu Excel, truyền thông mạng Profibus với PLC, biếntần Siemens, truyền thông Profinet giữa PLC với PLC,…

Khả năng mở rộng: S7-1200 hỗ trợ tối đa 8 module mở rộng tín hiệuvào/ra(SM) và 3 module truyền thông

1.3.2 Khả năng làm việc

- Simatic S7-1200 có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất, có thểthực hiện hầu hết các công việc mà các PLC có thể đảm nhiệm với năng suất vàhiệu quả cao

- Với việc tích hợp PROFINET, hỗ trợ truyền thông tiêu chuẩn truyền thôngEthernet và dựa trên TCP/IP, S7-1200 có khả năng kết nối rất mạnh và linh hoạtvới các thiết bị khác như kết nối với máy tính cá nhân PC, kết nối với HMI, kết nốivới PLC khác, khả năng điều khiển PLC từ xa thông qua mạng truyền thông, mạngkhông dây được tăng cường

- Thông qua mạng internet hoặc mạng cục bộ, ta có thể điều khiển và giám sátS7-1200 từ khoảng cách xa, thậm chí với Webserver, ta có thể kết nối với S7-1200thông qua các trang web, các thiết bị di động, hết sức thuận lợi cho việc điều khiển,giám sát, vận hành hệ thống từ xa

S7-1200 có thể làm việc ở những môi trường làm việc nguy hiểm, độc hại chocon người, những môi trường khắc nghiệt như nhà máy luyện thép, …

CHƯƠNG 2: CÁC NỘI DUNG THỰC TẬP 2.1 CẢM BIẾN ĐO MỨC

để đảm bảo mức dự trữ tối thiểu.Thông thường người ta hay kết hợp cả hai loại đầu

đo phát hiện ngưỡng cao và ngưỡng thấp để tự động hoá quy trình cung cấp và hútchất lưu từ bình chứa

Những tác nhân của quá trình đo lường ảnh hưởng đến độ chính xác: áp suất, nhiệt

độ, cánh khuấy, chất ăn mòn, bọt nổi, môi trường nguy hiểm và mức độ độc hại củahóa chất

Những tác nhân ảnh hưởng khi thay đổi về vật liệu: tỷ trọng, thành phần hoá học,vật liệu bám dính, đặc tính về điện, …

*) Các phương pháp đo:

-Thổi bọt khí: rẻ, đơn giản, dễ lắp, hiển thị mức liên tục, chỉ đo được chất lỏng -Độ dẫn điện: rẻ, đơn giản hơn loại trên, không có bộ phận di chuyển, đo điểm,

dùng cho chất lỏng dẫn điện, dễ bị ảnh hưởng bởi lớp vật liệu bám dính trên điệncực

-Chênh áp: thông dụng, đo liên tục, giá hợp lý, dễ lắp đặt nhưng thị phần càng ngàycàng giảm Dễ bị ảnh hưởng bởi tỷ trọng của vật liệu, không phù hợp khi đo cácchất lỏng có dạng hột, khoảng đo nhỏ rất khó sử dụng, đặc biệt lưu ý đến sự ănmòn của hoá chất

- Displacer: đo mức liên tục mặt cách ly, giới hạn mức dịch chuyển, rất ít các phần

tử dao động Khi tỷ trọng thay đổi phải hiệu chuẩn lại Khi bị bám dính phải bù đầuvào, không tốt lắm trong ứng dụng đo mức có cánh khuấy Khi dải đo tăng lên thìphí đầu tư cũng tăng lên đáng kể

- Công tắc khoảng hở: cấu trúc đơn giản, dễ lắp, chống được sự ảnh hưởng của bọtkhí chỉ dùng phát hiện mức dạng điểm, giới hạn về mức nhiệt độ

- Phao : Phương pháp này không giới hạn về mức cao của bồn, độ chính xác khôngcao, phí đầu tư thấp nếu không có phần hiển thị từ xa, giới hạn về mức áp suất làmviệc Cho kết quả đo liên tục & đo điểm Khi đo điểm có thể đo được cả mặt cách

ly Đối với chất lỏng sệt +hột là không phù hợp, cánh khuấy cũng ảnh hưởng đến

độ chính xác

- Loadcell: đo khối lượng, tiện dụng cho hầu hết các vật liệu chứa trên silo

dễ ảnh hưởng bởi đá, băng tuyết cũng như sức gió

- RF Admittance: kỹ thuật mới cho việc đo điểm cũng như liên tục, dải áp suấtnhiệt độ làm việc rộng, đo được mọi chất liệu Khi hằng số điện môi của vật liệuthay đổi dẫn đến việc thay đổi cảm biến và bộ truyền phù hợp Không bị ảnh hưởngbởi sự bám dính trên cảm biến

- Hạt nhân: đo không tiếp xúc, lắp bên ngoài bồn cần đo mức Phù hợp với môitrường nhiệt độ áp suất cao, vật liệu ăn mòn Giá cực cao, khi sử dụng phải có giấy

phép sử dụng, chứng nhận và kiểm tra Khả năng rò rỉ phóng xạ cũng là điều người

sử dụng rất e ngại

- Siêu âm: Kỹ thuật đo liên tục không tiếp xúc, không có phần tử dịch chuyển.Nhạy cảm về vị trí hơn các kỹ thuật khác Ảnh hưởng bởi hơi nước, bọt khí, dảinhiệt độ và áp suất làm việc không cao cũng như cấu trúc bên trong bồn bể Khôngthể hoạt động trong môi trường chân không

- Radar: đo mức liên tục với độ chính xác cao bỏ qua hơi nước Điều kiện làm việcgiới hạn bởi dải áp suất làm việc thấp Có thể đo được mức mặt cách ly

2.1.2 Cảm biến mức tự chế dùng KĐTT

+24V

10K VR10K

Ura

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý cảm biến mức dùng KĐTT

Nguyên lý: Ta so sánh điện áp đầu vào V(+) và V(-) của KĐTT Khi 2 đầuque đo chạm nước thì sẽ có điện trở tạo thành mạch phân áp, làm cho đầu vào chânV(-) bị sụt áp ta nhỏ hơn điện áp chuẩn vào chân V(+) Lúc này đầu ra của KĐTT

sẽ là: Ura = V(+) – V(-) có điện đưa vào PLC để tác động bật bơm hay tắt bơm tùytheo mức cao hay mức thấp

Hình 2.2: Hình ảnh lắp mạch thực tế

2.2 ĐẦU VÀO TƯƠNG TỰ PLC S7 – 1200

2.2.1 Tín hiệu tương tự

Trái ngược với tín hiệu nhị phân chỉ có khả năng thể hiện hai trạng thái tín hiệu

“Có điện áp +24V” và “ Không có điện áp 0V”, tín hiệu tương tự (trong một dảinhất định) có thể thể hiện bất kì giá trị nào của tín hiệu một cách liên tục

Ví dụ các biến tương tự trong kỹ thuật điều khiển là mức nước trong bình từ 0

đến 45 cm hoặc nhiệt độ từ 0 đến 150°C, …

Ta sử dụng một bộ tranducer để biến đổi các biến trên về dạng điện áp, dòngđiện hoặc điện trở, ví dụ như mức nước được đo và biến đổi thành điện áp hoặcdòng điện

Nếu các biến tương tự này được xử lý bằng PLC thì những giá trị điện áp, dòngđiện hay điện trở này đưa vào thông qua đầu vào tương tự hoặc modul tương tựphải được số hóa( biến đổi thành tín hiệu số) Ví dụ một giá trị điện áp là 3 65 V

được lưu trong một chuỗi số nhị phân Số chữ số nhị phân được sử dụng để biểuhiện giá trị càng nhiều thì độ phân giải càng cao

Kiểu biến của tín hiệu tương tự trong PLC chủ yếu ở dạng byte, word, dword,kiểu số thực(real) và số nguyên(int) cũng rất quan trọng

2.2.2 Lấy và đọc giá trị tương tự của PLC S7 - 1200

Giá trị tương tự được lấy vào hoặc được đọc dưới dạng từ dữ liệu Chúng đượcgán thành một từ đầu vào hoặc từ đầu ra, định dạng là INT, kiểu số nguyên Địa chỉcủa giá trị đầu vào hoặc đầu ra phụ thuộc vào thiết bị, ví dụ CPU 1214C được tíchhợp sẵn hai đầu vào tương tự có địa chỉ lần lượt là IW64 và IW66

Những giá trị tương tự sau đó được số hóa và chuẩn hóa để phục vụ cho việc xử

lý của PLC Khoảng giá trị được số hóa được biểu diễn như hình sau: Tùy theo điện

áp ở đầu vào tương tự mà ta có được một số tương ứng( kiểu nguyên) để biễu diễngiá trị nhận được

Việc chuẩn hóa giá trị tương tự có thể thực hiện được trong phần mềm TIAPortal

*) Đọc giá trị tương tự

Để đọc giá trị từ đầu vào tương tự, yêu cầu là tín hiệu phải ở dạng điện áp vàtrong khoảng điện áp từ 0 đến 10 V Nếu tín hiệu từ sensor đưa ra quá thấp cần cómột mạch khuếch đại và một bộ transducer để chuyển đổi sang mức điện áp chuẩn

Thực hiện việc đọc tín hiệu tương tự qua TIA Portal

Đầu tiên ta cấu hình phần cứng cho PLC S7-1200, thêm thiết bị, kết nối PLCvới máy tính, trong mục program block, ta thêm khối MOVE, với đầu vào IN là địachỉ của cổng vào tương tự thứ nhất IW64, đầu ra là ô nhớ MW0.

Đây là cách đọc tín hiệu tương tự đơn giản nhất

Tuy nhiên cách này chỉ đọc được giá trị đầu vào ở dạng số nguyên, để PLC

có thể xử lý được giá trị đọc vào, ta phải biến đổi giá trị đầu vào thành số thực

Trong đó giá trị min và max là giới hạn dải đo từ 0 đến 27648,

#tank_level_AI thì giá trị đọc được từ đầu vào tương tự 1 ở địa chỉ IW 64,

#tank_level_real là biến lưu giá trị thực đã biến đổi

Sau khi biến đổi giá trị đầu vào, ta chuẩn hóa giá trị để chuyển đổi từ giá trịnhận được sang mức trên thực tế:

2.2.3 Đọc đầu vào analog trên S7-1200 trong phòng thí nghiệm

Bước 1: Sau khi đã có 1 project, ta tiến hành lựa chọn PLC

Hình 2.4 : Lựa chọn CPU 1214C DC/DC/DC (6ES7 214-1AG31-0XB0)

Bước 2: Vào program blocks  Main(OB1) để lập trình

Bước 3: Vào Basic Intructions  Move operations  MOVE

Ở đầu vào IN của khối MOVE ta viết IW66 để đọc giá trị của biến trở trên tủđiện trong phòng thí nghiệm

Đầu ra, ta tạo 1 “Data_block_1”.bientro đọc giá trị thập phân

Bước 4: Ta download chương trình xuống và kết nối mạng LAN với máy tính.Bước 5: Cho chạy CPU thì ta được như sau:

Hình 2.5: Đọc đầu vào tương tự của biến trở trên TIA Portal

2.3BỘ ĐẾM TỐC ĐỘ CAO (HSC) CỦA PLC S7 – 1200

2.3.1 Giới thiệu chung

Bộ đếm tốc độ cao được sử dụng để đếm những sự kiện xảy ra với tần số lớn

mà các bộ đếm thông thường của PLC không thể đếm được VD: Tín hiệu xung thu

Bộ đếm tốc độ cao ban đầu được nạp một vài giá trị đặt trước Đầu ra của bộđếm hoạt động trong khoảng thời gian giá trị đếm tức thời thấp hơn giá trị đặttrước Bộ đếm sẽ đưa ra một tín hiệu ngắt khi giá trị đếm tức thời bằng với giá trịđặt trước, khi có một tín hiệu xóa(reset) hoặc khi chiều quay thay đổi.

Mỗi lần giá trị đếm tức thời bằng với giá trị đặt trước thì một giá trị đặt trướcmới được nạp vào bộ đếm và trạng thái mới của đầu ra được thiết lập Khi sự kiệnngắt đầu tiên xảy ra, giá trị đặt trước đầu tiên và các trạng thái đầu ra đầu tiên đượcthiết lập, chu kỳ được lặp lại Bảng tần số tối đa(Khz) của bộ đếm tốc độ cao:

2.3.2 Lựa chọn chức năng cho bộ đếm tốc độ cao

Có 4 loại bộ đếm tốc độ cao cơ bản: bộ đếm một pha thay đổi hướng đếmbên trong, bộ đếm một pha thay đổi hướng đếm bên ngoài, bộ đếm 2 pha với haingõ vào xung, bộ đếm lệch pha, pha A/B lệch nhau 90°