Lắp đặt mô hình tủ điện điều khiển hệ thống đèn giao thông sử dụng plc siemens điều khiển 3 chế độ giờ cao điểm, giờ bình thƣờng

Nhưng với những ưu điểm vượt trội của PLC S7 300 như:- Giá thành hạ, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng làm việc ổn định linh hoạt…nên ở đây nhóm sinh viên chúng em đã chọn hệ thống điều

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP BẮC NINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ -oOo -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: LẮP ĐẶT MÔ HÌNH TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÈN

GIAO THÔNG SỬ DỤNG PLC SIEMENS ĐIỀU KHIỂN 3 CHẾ ĐỘ: GIỜ CAO

Giảng viên hướng dẫn: Lê Thị Hiền

Sinh viên thực hiện:

1 Đào Thị Lanh MSSV: 2006020066 2.Nguyễn Tuấn Minh MSSV: 2006020075

3 Nguyễn Văn Nam MSSV:2006020125

LỜI CẢM ƠN

Sau quá trình học tập và rèn luyện nghiêm túc tại Khoa Điện Điện tử tại trường - Cao Đẳng Công Nghiệp Bắc Ninh cùng với sự hướng dẫn và đôn đốc tận tình của Cô giáo LÊ THỊ HIỀN, chúng em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp Cao Đẳng

Chúng em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến cô LÊ THỊ HIỀN, người đã động viên và giúp đỡ chúng em nhiều về mặt tinh thần cũng như kiến thức để chúng em vượt qua những ngày tháng khó khăn trong sự tìm tòi hiểu biết về lĩnh vực mới để rồi cuối cùng hoàn thành được đồ án tốt nghiệp ngày hôm nay Một lần nữa xin được gửi lời cảm ơn đến cô, chúc cô luôn khỏe mạnh và có được những tháng năm công tác tốt như cô mong đợi

Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong bộ môn Điện Tử Công Nghiệp cũng như các thầy cô trong Khoa Điện – Điện Tử và những người đã dìu dắt chúng em, cho chúng em kiến thức chuyên ngành và những kinh nghiệm quý báu

để cùng với sự nỗ lực của cả nhóm đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp ngày hôm nay Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình , bạn bè và tất cả những người thân đã tạo điều kiện và giúp đỡ chúng em rất nhiều để nhóm có được kết quả đồ án ngày hôm nay

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

3

Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền kinh tế và tốc độ gia tăng không ngừng về các loại phương tiện giao thông Sự phát triển nhanh chóng của các phương tiện giao thông đã dẫn đến tình trạng tắc nghẽn giao thông xảy ra rất thường xuyên

Vấn đề đặt ra ở đây là làm sao đảm bảo giao thông được thông suốt và sử dụng đèn điều khiển giao thông ở những ngã tư, những nơ giao nhau của các làn đường là i một giải pháp

Để viết chương trình điều khiển đèn giao thông ta có thể viết trên nhiều hệ ngôn ngữ khác nhau Nhưng với những ưu điểm vượt trội của PLC S7 300 như:- Giá thành

hạ, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng làm việc ổn định linh hoạt…nên ở đây nhóm sinh viên chúng em đã chọn hệ thống điều khiển có thể lập trình được PLC ( Programmble Logic Control ) với ngôn ngữ lập trình của S7 300 để iết chương trình điều khiển đèn - vgiao thông

Xuất phát từ những nhu cầu thực tế và những ham muốn hiểu biết về lĩnh vực này chúng em đã chọn đề tài làm đồ án môn về : “LẮP ĐẶT MÔ HÌNH TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG SỬ DỤNG PLC SIEMENS ĐIỀU KHIÊN 3 CHẾ ĐỘ: GIỜ CAO ĐIỂM,GIỜ BÌNH THƯỜNG, GIỜ THẤP ĐIỂM THEO THỜI GIAN THỰC” Mục đích của đề tài này là muốn hiểu biết về các thiết

bị tự động hóa,các giải pháp tự động hóa tích hợp toàn diện thông qua PLC S7-300 và quan trọng nhất là ứng dụng của PLC trong cuộc sống ( Điều khiển đèn giao thông , tự động hóa trong mọi lĩnh vực của ngàn sản xuất ).h

Báo cáo đề tài gồm 4 phần chính :

Chương 1: Tổng quan về PLC Siemens

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 3: Thiết kế và lắp đặt mô hình tủ điện hệ thống đèn giao thông

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

MỤC L C Ụ

LỜI CẢM ƠN 2

TÓM TẮT 3

MỤC LỤC 4

MỞ ĐẦU 6

1 Tính cấp thiết của đề tài/ Lý do chọn đề tài: 6

2 Mục đích nghiên cứu: 7

3 Phạm vi nghiên cứu: 7

4 Phương pháp nghiên cứu: 7

DANH MỤC SƠ ĐỒ HÌNH VẼ BẢNG BIỂU 8

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC SIEMENS 9

1.1 Tổng quan về PLC 9

1.1.1 Lịch sử phát triển PLC: 9

1.1.2 Khái niệm PLC: 9

1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của PLC 10

1.3 Các dòng PLC của hãng Siemens 13

1.3.1 PLC S7-200 13

1.3.2 PLC S7-300 15

1.3.3 PLC S7-1200 17

1.3.4 PLC S7-1500 19

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 22

2.1 Cấu trúc hoạt động của hệ thống 22

2.2 Thiết bị điều khiển sử dụng trong mô hình 22

2.2.1 Khối nguồn 22

2.2.2 PLC S7 300 CPU313C 23

2.2.3.Các thiết bị phụ trợ đi kèm 25

5

2.2.4 Phần mềm TIA Portal V16 31

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT MÔ HÌNH TỦ ĐIỆN HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG 35

3.1.Thuật toán điều khiển 35

3.1.1 Quy trình công nghệ 35

3.1.2 Giản đồ mô tả thời gian đèn sáng 37

3.2 Thi công mô hình 39

3.2.1 Danh sách thiết bị sử dụng trong mô hình: 39

3.2.2 Sơ đồ nối dây thiết bị 39

3.2.3.Thi công mô hình 40

3.2.4.Bảng gán địa chỉ 41

3.2.5 Chương trình điều khiển 41

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ NGHỊ KIẾN 50

4.1 Kết luận 50

MỞ ĐẦU

1 Tính c p thi t cấ ế ủa đề tài/ Lý do ch ọn đề tài:

Ngày nay,với sự ra đời của các thiết bị tự động hóa Những thành tựu trong công nghệ điều khiển tự động đã có phép người ta tích hợp hệ thống có các giải pháp kỹ

thuật linh hoạt, tối ưu và tự động hóa hoàn toàn

Trong tất cả các lĩnh vực kinh tế, chính trị, văn hóa, xã hội…Tự động hóa đã dần khẳng định được vai trò cực kỳ quan trọng và tất yếu của mình Sự phát triển toàn diện của một xã hội luôn song hành với sự phát triển của khoa học công nghệ Giao thông là một vấn đề quan trọng của xã hội và việc giải quyết vấn đề giao thông là một công việc mà toàn xã hội phải quan tâm Hiện nay tại các giao lộ, ngã ba, ngã tư…rất đông người qua lại nên vấn đề ùn tắc giao thông là không thể tránh khỏi, thậm chí xảy ra tại nạn do người qua đường không có ý thức hoặc do các loại xe tranh nhau qua đường mà không chấp hành luật lệ giao thông Để giảm bớt tai nạn và hiện tượng ùn tắc thì phải có Cảnh sát giao thông túc trực làm nhiện vụ phân luồng và điều tiết giao thông, đặc biệt là những giờ cao điểm Nhưng khi cảnh sát giao thông không còn nhiệm vụ thì tình trạng ùn tắc vẫn tiếp tục xảy ra, và lại hệ thống đường bộ ở Việt Nam còn khá phức tạp nên phải cần số lượng lớn cảnh sát giao thông ở các giao lộ, ngã ba, ngã tư…Vì vậy phải tốn khá nhiều chi phí cho vấn đề này Chính vì điều này

sẽ mang lại hiệu quả kinh tế không cao và không văn minh

Xuất phát từ những yêu cầu của thực tiễn nên việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các chốt đèn giao thông tự động là rất cần thiết và hữa ích Mạch đèn giao thông trông không có gì lôi cuốn hay đẹp nhưng công dụng của nó thì rất thiết thực và ai cũng phải công nhận Với mật độ cư dân đông trong khi đường xá nước ta chưa được cải thiện mấy thì nó đóng vai trò điều tiết giao thông, giảm ách tắc, tai nạn Đó là công dụng trực tiếp còn công dụng gián tiếp thì sao ? Có rất nhiều chương trình để sử dụng cho hệ thống đèn giao thông chẳng hạn : dùng vi xử lí, dùng các IC kỹ thuật số, dùng PLC…

Sau đây xin được trình bày phương pháp sử dụng chương trình PLC cho chốt đèn giao thông

7

2 Mục đích nghiên c ứu:

Là sinh viên ngành điện điện tử từ những biết về PLC sẽ tạo nhiều thuận lợi để - làm việc tốt hơn Khi đang còn ngồi trên ghế nhà trường, việc tìm hiểu, nghiên cứu để nắm vững phương pháp lập trình trên PLC rất có ý nghĩa và là điều kiện tốt nhất học hỏi , tích lũy kinh nghiệm Với đề tài tốt nghiệp này giúp ích cho chúng em rất nhiều trong quá trình học hỏi đó Mục đích nghiên cứu chỉ đề làm quen với thực tế, thấy được mối quan hệ giữa

lý thuyết và thực tiễn Mục đích của đề tài nhằm:

- Tìm hiểu về phần cứng và phần mềm của PLC

- Tìm hiểu và sử dụng chương trình mô phỏng PLC

- Biết cách sử dụng các lệnh sử dụng trong chương trình PLC

- Ứng dụng PLC để viết chương trình đèn giao thông cho chốt đèn giao thông

4 Phương pháp nghiên cứu:

- Tìm hiểu tài liệu qua các tập giáo trình,sách vở

- Nghiên cứu trên Internet

- Nghiên cứu, học hỏi ở bạn bè và thầy cô

- Thiết kế, lắp đặt mô hình tủ điện

DANH MỤC SƠ ĐỒ HÌNH VẼ BẢNG BIỂU

Hình 1.1: Các khối cơ bản trong PLC

Hình 1.2: Các khối chức năng đặc biệ ủa PLC t c

Hình 1.3: Sơ đồ ghép n i hệ ố điều khiển PLC c a Siemens ủ

Hình 3.1: Giản đồ mô tả thời gian đèn sáng

Hình 3.2: Lưu đồ thuật toán

Hình 3.3: Sơ đồ kết nối PLC

Hình 3.4: M t ngoài cánh t ặ ủ

Hình 3.5: M t trong cặ ủa tủ điện

Hình 3.6: Chương trình điều khi n ể

9

1.1 Tổng quan về PLC

1.1.1 L ch s phát triị ử ển PLC:

Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) được sáng tạo ra từ

ý tưởng ban đầu của một nhóm kỹ sư thuộc hãng General Motors vào năm 1968 nhằm thay thế những mạch điều khiển bằng Rơle và thiết bị điều khiển rời rạc cồng kềnh Đến giữa thập niên 70, công nghệ PLC nổi bật nhất là điều khiển tuần tự theo chu

kỳ và theo bít trên nền tảng của CPU Thiết bị AMD 2901 và AMD 2903 trở nên ngày càng phổ biến Lúc này phần cứng cũng phát triển: bộ nhớ lớn hơn, số lượng ngõ vào/ra nhiều hơn, nhiều loại module chuyên dụng hơn Vào năm 1976, PLC có khả năng điều khiển các ngõ vào/ra ở xa bằng kỹ thuật truyền thông, khoảng 200 mét Đến thập niên 80, bằng sự nỗ lực chuẩn hoá hệ giao tiếp với giao diện tự động hoá, hãng General Motors cho ra đời loại PLC có kích thước giảm, có thể lập trình bằng biểu tượng trên máy tính cá nhân thay vì thiết bị lập trình đầu cuối chuyên dụng hay lập trình bằng tay

Đến thập niên 90, những giao diện phần mềm mới có cấu trúc lệnh giảm và cấu trúc của những giao diện được cung cấp từ thập niên 80 đã được đổi mới

Cho đến nay những loại PLC có thể lập trình bằng ngôn ngữ cấu trúc lệnh (STL),

sơ đồ hình thang (LAD), sơ đồ khối (FBD)

Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất PLC như: Siemens, Allen-Bradley, General Motors, Omron, Mitsubishi, Festo, LG, GE Fanuc, Modicon…

PLC của Siemens gồm có các họ: Simatic S5, Simatic S7, Simatic S500/505 Mỗi

họ PLC có nhiều phiên bản khác nhau, chẳng hạn như: Simatic S7 có S7-200, S7-300, S7-400… Trong đó mỗi loại S7 có nhiều loại CPU khác nhau như S7-300 có CPU

312, CPU 314, CPU 316, CPU 315-2DP, CPU 614…

1.1.2 Khái niệm PLC:

- PLC là chữ viết tắt của "Programmable Logic Controller" được hiểu là bộ điều khiển có khả năng lập trình được Chương trình do con người lập ra và nạp vào bộ nhớ của PLC sau đó PLC sẽ thực hiện logic của quá trình điều khiển, PLC thực chất là một

Modull hoá của quá trình điều khiển thiết bị bằng vi mạch (IC) Về mặt cấu trúc PLC được thiết kế dựa trên những nguyên tắc kiến trúc máy tính Nó chính là một máy tính công nghiệp để thực hiện một dãy quá trình sản xuất và thường gắn ngay tại nơi sản xuất để thuận tiện cho việc vận hành và theo dõi

- Hiện nay trên thế giới PLC được sản xuất rất đa dạng về chủng loại, do các hãng sản xuất như: Mitsubisi, Omron, Siements, Fefaus…

1.2 C ấu tạ o và nguyên lý ho ạt động củ a PLC

a Cấu tạo cơ bản của PLC

Trong hệ thống điều khiển sử dụng PLC điển hình thì có 3 khối chính:

- Khối tiếp nhận tín hiệu đầu vào

- Khối xử lý trung tâm CPU

- Khối xuất tín hiệu ra ngoài

Hình 1.1: Các khối cơ bản trong PLC

- Nguồn cung cấp (Power Supply) biến đổi điện cung cấp từ bên ngoài mức thích hợp cho các mạch điện tử bên trong PLC (thông thường là 220VAC Æ 5VDC hoặc 12VDC)

- Phần giao diện đầu vào biến đổi các đại lượng điện đầu vào thành các mức tín hiệu số (digital) và cấp vào cho CPU xử lý

11

- Bộ nhớ (Memory) lưu chương trình điều khiển được lập bởi người dùng và các

dữ liệu khác như cờ , thanh ghi tạm, trạng thái đầu vào, lệnh điều khiển đầu ra, Nội dung của bộ nhớ được mã hoá dưới dạng mã nhị phân

- Bộ xử lý trung tâm (CPU) tuần tự thực thi các lệnh trong chương trình lưu trong

bộ nhớ, xử lý các đầu vào và đưa ra kết quả kết xuất hoặc điều khiển cho phần giao diện đầu ra (output)

- Phần giao diện đầu ra thực hiện biến đổi các lệnh điều khiển ở mức tín hiệu số bên trong PLC thành mức tín hiệu vật lý thích hợp bên ngoài như đóng mở rơle, biến đổi tuyến tính số tương tự, -

Thông thường PLC có kiến trúc kiểu module hoá với các thành phần chính ở trên có thể được đặt trên một module riêng và có thể ghép với nhau tạo thành một hệ thống PLC hoàn chỉnh

- Bộ nhớ ROM: đây là bộ nhớ không thay đổi được Bộ nhớ này chỉ nạp được 1 lần nên hiện nay nó ít được sử dụng hơn các loại khác

- Bộ nhớ RAM: đây là bộ nhớ có thể thay đổi được và dùng để chứa các chương trình ứng dụng cũng như dữ liệu Dữ liệu trên RAM sẽ mất khi mất điện, do vậy cần

có Pin nuôi riêng

- Bộ nhớ EPROM: cũng giống như ROM , nguồn nuôi không cần Pin Tuy nhiên

có thể xóa nội dung trong nó bằng cách chiếu tia cực tím và nạp lại bằng máy nạp

- Bộ nhớ EEPROM: kết hợp giữa bộ nhó kiểu RAM và EPROM, nó có thể nạp và xóa bằng tín hiệu điện, tuy nhiên số lần xóa nạp bị hạn chế.-

Trên thực tế, để đáp ứng tốt các bài toán điều khiển số thì PLC có thêm các khối chức năng đặc biệt như: Bộ đếm (Counter), Bộ định thời (Timer) hay các khối hàm chuyên dụng (so sánh, phép tính số học…)

Hình 1.2: Các khối chức năng đặc biệt của PLC

Và để có thể hoạt động được, PLC cần sự trợ giúp của máy tính và 1 số phụ kiện khác

Sơ đồ ghép nối như trong hình vẽ sau:

Hình 1.3: Sơ đồ ghép nối hệ điều khiển PLC của Siemens

b Nguyên lý hoạt động

13 PLC thực hiện các công việc của mình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp còn được gọi là 1 vòng quét Mỗi vòng quét được bắt đầu từ việc chuyển dữ liệu từ đầu vào đến miền nhớ I, sau đó là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét, chương trình thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng của khối OB1 Sau khi thực hiện xong giai đoạn này, dữ liệu sẽ được chuyển từ miền nhớ Q ra các đầu ra số Vòng quét sẽ kết thúc bằng giai đoạn xử lý các yêu cầu truyền thông ( nếu có ) và kiểm tra trạng thái của CPU

Thời gian cần thiết để PLC thực hiện xong 1 vòng quét gọi là thời gian vòng quét (scan time) Thời gian vòng quét không cố định mà phụ thuộc vào số lệnh phải thực hiện trong chương trình và khối lượng dữ liệu truyền thông trong vòng quét đó Như vậy, thời gian trễ để nhận tín hiệu, xử lý và đưa ra tín hiệu điều khiển đúng bằng thời gian vòng quét Nói cách khác, thời gian vòng quét quyết định tính thời gian thực của chương trình điều khiển PLC Thời gian vòng quét càng ngắn thì tính thời gian thực của chương trình càng cao

* Cấu trúc chương trình:

Có thể lập trình cho PLC dưới 2 dạng khác nhau:

- Lập trình tuyến tính: Toàn bộ chương trình nằm trong 1 khối của bộ nhớ Loại này phù hợp với những bài toán nhỏ, đơn giản và khối được chọn luôn luôn là khối OB1

- Lập trình có cấu trúc: Chương trình được chia làm nhiều phần nhỏ và mỗi phần thực thi 1 nhiệm vụ riêng biệt Các phần nhỏ này nằm trong các khối riêng biệt trong PLC Hình thực lập trình này áp dụng khi bài toán phức tạp, yêu cầu đa chức năng

1.3 Các dòng PLC c a hãng Siemens ủ

1.3.1 PLC S7-200

15

Hình 1.5 Sơ đồ chân kết nối PLC S7-200

Ƣu điểm:

- Giá thánh rẻ so với các sản phẩm cùng hãng

- Nhỏ gọn phù hợp với các dự án nhỏ hoặc dùng cho học tập nghiên cứu

- Có các module mở rộng để bổ sung các chức năng

Nhƣợc điểm:

- Hãng đã ngừng sản xuất nên khi cần thay thế thì rất khó

- Một số chức năng cao cấp còn hạn chế nên không phù hợp với các dự án đòi hỏi

độ phức tạp

1.3.2 PLC S7-300

PLC S7-300 là 1 dòng PLC mạnh của Siemens, S7-300 phù hợp chó các ứng dụng lớn và vừa với các yêu cầu cao về các chức năng đặc biệt như truyền thông mạng công nghiệp, chức năng công nghệ, và các chức năng an toàn yêu cầu độ tin cậy cao PLC S7-300 là thiết bị điều khiển logic khả trình cỡ trung bình Thiết kế dựa trên tính chất của PLC S7 200 và bổ sung các tính năng mới Kết cấu theo kiểu các module sắp -xếp trên các thanh rack

Hình 1.6: Tổng quan Siemens S7- 300

Tính năng của PLC S7-300

 Tốc độ xử lý nhanh

 Cấu hình các tín hiệu I/O đơn giản

 Có nhiều loại module mở rộng cho CPU và cả cho các trạm remote I/O

 Cổng truyền thông Ethernet được tích hợp trên CPU, hổ trợ cấu hình mạng và truyền dữ liệu đơn giản

 Kích thước CPU và Module nhỏ giúp cho việc thiết kế tủ điện nhỏ hơn

 Có các loại CPU hiệu suất cao tích hợp cổng profinet, tích hợp các chức năng công nghệ, và chức năng an toàn (fail-safe) cho các ứng dụng cao

 Bao gồm 7 loại CPU tiêu chuẩn, 7 loại CPU tích hợp I/O, 5 loại CPU fail-safe cho chức năng an toàn, 3 loại CPU công nghệ

Hình 1.7: Sơ đồ chân kết nối PLC S7-300

17

Ƣu điểm:

- Thiết kế nhỏ gọn dễ lắp đặt, tiết kiệm không gian

- Cấu tạo chắc chắn, kết cấu bền vững

- Được cải tiến nhiều tính năng mới

- Độ bền cao, tuổi thọ sử dụng lâu dài

Các thành phần của PLC S7-1200

 3 dòng CPU với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau

 2 mạch tương tự và số mở rộng điều khiển module trực tiếp trên CPU

 13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau

 2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP

 Bổ sung 4 cổng Ethernet

 Module nguồn PS 1207 điện áp 115/230 VAC và điện áp 24 VDC

Giao tiếp truyền thông PLC S7-1200

Profibus DP Master/Slave và kết nối PTP thông qua RS232/RS485

Giao tiếp PROFINET sử dụng cho lập trình PLC, các thiết bị như HMI, các I/O, biến tần hoặc các bộ điều khiển khác

AS-i Master

I/O Link Master

Hình 1.9: Sơ đồ chân kết nối PLCS7-1200

19

1.3.4 PLC S7-1500

Hình 1.10: PLC S7-1500

Dòng sản phẩm PLC SIMATIC S7-1500 của Siemens được thiết kế theo dạng

module với nhiều loại CPU khác nhau phù hợp cho nhiều cấp hiệu suất khác nhau Dãy sản phẩm rộng lớn với các module tín hiệu vào ra, các module công nghệ dành cho các chức năng đặc biệt như đếm, các module điều khiển tập trung hay điều khiển phân tán được sử dụng trong truyền thông giao tiếp giữa các thiết bị hoặc nhà máy SIMATIC S7-1500 với cấp bảo vệ IP20 và được thiết kế để lắp đặt trong các tủ điều khiển (ngoài ra còn có loại S7 1500 với cấp bảo vệ- IP65/IP67 )

Gia tăng hiệu suất thông qua:

 Thực hiện lệnh nhanh hơn

 Mở rộng ngôn ngữ

 Các kiểu dữ liệu mới

 Cổng bus truyền dữ liệu nhanh hơn

 Tạo mã tối ưu

Truyền thông mạnh mẽ:

 PROFINET IO (công tắc 2 cổng) làm giao tiếp tiêu chuẩn;

 Từ CPU 1515 2 PN, một hoặc nhiều giao tiếp PROFINET được tích hợp bổ sung, ví dụ: để tách mạng, kết nối thêm các thiết bị PROFINET hoặc để truyền thông tốc độ cao như một I-Device

- OPC UA Data Access Server làm tùy chọn runtime để kết nối dễ dàng với SIMATIC S7-1500 trong các thiết bị / hệ thống của bên thứ ba

 Có thể mở rộng với các mô đun truyền thông cho các hệ thống bus và kết nối điểm điểm-

-Công nghệ tích hợp:

 Điều khiển chuyển động được tích hợp mà không cần thêm các module bổ sung:

 Các khối chuẩn hóa (PLCopen) cho kết nối tín hiệu tương tự và PROFIdrive

 Chức năng điều khiển chuyển động hỗ trợ điều khiển tốc độ, trục định vị, hoạt động đồng bộ tương đối (đồng bộ hóa mà không có đặc tả vị trí đồng bộ), cũng như các bộ mã hoá bên ngoài, cam và đầu dò

 Các chức năng điều khiển chuyển động mở rộng như hoạt động đồng bộ tuyệt đối (đồng bộ với đặc điểm kỹ thuật của vị trí đồng bộ) và camera cũng được tích hợp trong CPU công nghệ

 Chức năng dò tìm toàn diện cho tất cả các tags CPU để chẩn đoán theo thời gian thực và phát hiện lỗi lẻ tẻ nhằm vận hành có hiệu quả và tối ưu hóa nhanh chóng của thiết bị lái và điều khiển

 Các chức năng kiểm soát tối đa

Hình 1.11: Sơ đồ chân kết nối PLC S7-1500

Ƣu điểm:

21

- Là sản phẩm mới nhất của dòng PLC hãng siemens nên công nghệ hiện đạt

nhất

- Độ chính xác cao, phù hợp với các dự án lớn trong nhà máy

- Là sản phẩm tích hợp đầy đủ tất cả các tính năng từ trước đến bây giờ của dòng

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUY T Ế

2.1 Cấu trúc hoạt động của hệ thống

Sơ đồ khối điều khiển

Hình 2.1: Sơ đồ khối tín hiệu

- Khối nguồn: Cung cấp nguồn điện cho hệ thống bao gồm khối tín hiệu đầu vào, tín hiệu đầu ra và bộ PLC xử lý tín hiệu Thiết bị khối này bao gồm: aptomat 4 pha dùng để đóng cắt mạch điện, bộ chuyển đổi nguồn 220V/24VDC

- Khối tín hiệu đầu vào: Nhận biết các thay đổi bên ngoài chuyển thành tín hiệu điện để đưa vào PLC xử lý Thiết bị bao gồm: Nút nhấn

- Khối xử lý tín hiệu: Tiếp nhận tín hiệu từ khối thiết bị đầu vào, xử lý theo yêu cầu công nghệ và đưa tín hiệu đầu ra để thực thi yêu cầu Thiết bi: CPU S7-300

- Khối tín hiệu đầu ra: Nhận lệnh từ khối xử lý tín hiệu và thực thi các yêu cầu công nghệ Thiết bị bao gồm: Relay 24V, đèn báo 24V

2.2 Thiết bị điều khiển sử dụng trong mô hình

2.2.1 Khối nguồ n

Hình 2.2: Nguồn tổ ong 24VDC

23 Tính chọn nguồn chuyển đổi 24VDC Hệ thống đèn gồm 2 cột đèn giao thông

có tổng 8 đèn báo, công suất trung bình mỗi đèn là 5W Vậy tổng công suất hệ thống

là 40W

Áp dụng công thức tính: I = P/(Ucosφ) =>Idm=40/ (24*1) =1,67 (A)

Dòng điện của nguồn Ict=Idm x hệ số khởi động Hệ số khởi động lấy 1,2-1,4 Idm Vậy dòng Ict=1,67×1,4=2,34A vậy ta chọn nguồn có dòng điện làm việc là 2,5A

* Thông số kỹ thuật:

Điện áp đầu vào: 110VAC - 220VAC/50 - 60Hz

- Điện áp đầu ra: 24VDC

- Dòng điện ra: 2,5A

- Cung cấp điện áp cho các thiết bị điện tử tương thích

- Làm nguồn cho các biển led, biển quảng cáo,

2.2.2 PLC S7 300 CPU313C

Hình 2.3 PLC S7-300 CPU313C 6ES7 313-5BG04-0AB0 : –

Các thông tin được lưu ở trong các thanh ghi như trên, sau đó sử dụng khối lệnh MOVE để tiến hành lấy những giữ liệu cần dùng

+ Khối lệnh so sánh

25 Sau khi lấy được thời gian thực, ta đi so sánh thời gian thực tế với thời gian cài đặt để bật tắt đèn theo yêu cầu bài toán

Khi thời gian thực bằng thời gian cài đặt, cho phép chọn chế độ theo khung giờ + Khối lệnh Timer

Dùng để đếm thời gian bật/tắt đèn giao thông

2.2.3.Các thi ết bị phụ trợ đi kèm

a Nút ấn

+ Khái niệm:

Nút nhấn còn gọi là nút điều khiển là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ

xa các thiết bị điện từ khác nhau: các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi mạch điện điều khiển, tín hiệu liên động bảo vệ,… Ở mạch điện một chiều điện áp đến 440V

và mạch điện xoay chiều điện áp 500V, tần số 50Hz, 60Hz, nút nhấn thông thường để khởi động, và ngắt hệ thống điều khiển

Nút nấn thường được đặt trong bản điều khiển, ở mặt trên của tủ điện (mặt nắp

tủ điện), trên hộp nút nhấn Nút nhấn thường được nghiên cứu, chế tạo làm việc trong môi trường không ẩm ướt, không có hóa chất và hạn chế bụi bẩn

Nút nhấn tùy theo loại có thể bền tới 1 000 000 lần đóng không tải và 200 00 lần đóng ngắt có tải Khi thoa tác với nút nhấn cần phải dứt khoát để mở hoặc đóng mạch điện