Thiết kế, chế tạo mô hình chiết rót và đóng nắp chai tự động

Ngày nay, với sự ứng dụng của khoa học kỹ thuật, thế giới đã có những chuyển biến rõ rệt và ngày càng tiên tiến hơn, hiện đại hơn. Sự phát triển của công nghệ, đặc biệt là công nghệ tự động đã tạo ra hàng loạt dây chuyền sản xuất, thiết bị máy móc hiện đại với những đặc điểm vượt trội như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, khả năng thích ứng, sự chuyên môn hóa đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nền công nghiệp hiện đại. Công nghệ tự động hóa đang trở thành một ngành kỹ thuật đa nhiệm vụ, nó đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành khác như trong công nghiệp, xây dựng, y tế…kể cả trong nông lâm nghiệp và càng được ứng dụng nhiều trong thực tế đời sống hàng ngày. Trong công nghiệp, trong những nhà máy sản xuất nước đóng chai thì dây chuyền chiết rót đóng nắp kiểm tra dung tích chai là một trong những khâu không thể thiếu và rất quan trọng. Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, em đã xây dựng đề tài “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG” để nghiên cứu hệ thống có độ chính xác cao để có thể giải quyết nhu cầu hiện tại.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu thực đồ án tốt nghiệp, chúng em học hỏi nhiều điều bổ ích từ thầy cô khoa Điện - Điện Tử bạn Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy giáo, cô giáo Điện –Điện Tử dạy bảo, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho chúng em suốt năm học tập trường Đặc biệt, nhóm sinh viên chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Th.S PHẠM THỊ LÝ, người trực tiếp hướng dẫn, cung cấp tài liệu, kiến thức quý giá tạo điều kiện trang thiết bị suốt trình làm đồ án để chúng em hồn thành đồ án cách tốt Sau cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân người bạn lớp Điều khiền tự động hóa k55 tồn thể bạn sinh viên khoa Điện - Điện Tử bên cạnh giúp đỡ, động viên đóng góp ý kiến cho chúng em suốt trình học tập, nghiên cứu hồn thành đồ án tốt nghiệp HỒ CHÍ MINH , ngày … , tháng … , năm … Sinh viên thực NGUYỄN MINH VŨ Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG 1.1 Đặt vấn đề Ngày nay, với ứng dụng khoa học kỹ thuật, giới có chuyển biến rõ rệt ngày tiên tiến hơn, đại Sự phát triển công nghệ, đặc biệt công nghệ tự động tạo hàng loạt dây chuyền sản xuất, thiết bị máy móc đại với đặc điểm vượt trội xác cao, tốc độ nhanh, khả thích ứng, chun mơn hóa ứng dụng rộng rãi công nghiệp đại Cơng nghệ tự động hóa trở thành ngành kỹ thuật đa nhiệm vụ, đáp ứng địi hỏi khơng ngừng ngành khác công nghiệp, xây dựng, y tế…kể nông lâm nghiệp ứng dụng nhiều thực tế đời sống hàng ngày Trong công nghiệp, nhà máy sản xuất nước đóng chai dây chuyền chiết rót đóng nắp kiểm tra dung tích chai khâu thiếu quan trọng Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, em xây dựng đề tài “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG” để nghiên cứu hệ thống có độ xác cao để giải nhu cầu NGUYỄN MINH VŨ Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ 1.2 Các loại máy đóng nắp chai thực tế 1.2.1 Máy đóng nắp chai bán tự động Hình 1.1 Máy xiết nắp chai bán tự động Hình 1.2 Máy đóng nắp chai khí nén bán tự động NGUYỄN MINH VŨ Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ 1.2.2 Máy chiết rót, đóng nắp chai tự động Hình 1.3 Máy đóng nắp chai tự động Hình 1.4 Máy đóng nắp chai tự động Máy tự động xúc rửa chai, chiết lượng dịch vừa đủ, xếp nắp, cài nắp chai lên miệng chai, xoáy chặt nắp chai NGUYỄN MINH VŨ Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ Hình 1.5 Máy chiết rót, đóng nắp chai tự động 1.3 Lý chọn đề tài Ngày nay, với ứng dụng khoa học kỹ thuật, giới có chuyển biến rõ rệt ngày tiên tiến hơn, đại Sự phát triển công nghệ, đặc biệt công nghệ tự động tạo hàng loạt dây chuyền sản xuất, thiết bị máy móc đại với đặc điểm vượt trội nhờ xác cao, tốc độ nhanh, khả thích ứng, chun mơn hóa…đã ứng dụng rộng rãi công nghiệp đại Công nghệ tự động hoá trở thành nghành kỹ thuật đa nhiệm vụ,nó đáp ứng địi hỏi không ngừng nghành khác công nghiệp, xây dựng, y tế… kể nông lâm nghiệp ngày ứng dụng nhiều thực tế đời sống hàngngày Nhờ công nghệ thông tin, công nghệ điện tử phát triển nhanh chóng làm xuất loại thiết bị điều khiển khả trình PLC Để thực công việc cách khoa học nhằm đạt số lượng sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi kinh tế Các cơng ty, xí nghiệp sản xuất thường sử dụng cơng nghệ lập trình PLC Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội NGUYỄN MINH VŨ Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ Trong công nghiệp, nhà máy sản xuất nước uống đóng chai dây chuyền chiết rót đóng nắp khâu khơng thể thiếu quan trọng Với ý nghĩa em cho ̣n đề tài: “Thiết kế điều khiển giám sát cho hệ thống chiết rót, đóng nắp chai sử dụng PLC S7-1200 WinCC” 1.4 Các phương pháp chiết rót chai Định lượng sản phẩm lỏng chiết thể tích định sản phẩm lỏng rót vào chai, bình, lọ, Định lượng sản phẩm lỏng máy sử dụng rộng rãi nhiều ngành sản xuất thực phẩm Khi định lượng máy cải thiện điều kiện vệ sinh, đảm bảo suất cao định lượng sản phẩm cách xác Trong công nghiệp thực phẩm, máy định lượng - chiết rót sản phẩm lỏng đựơc áp dụng cho nước giải khát, nuớc trái cây, bia, rượu, nước giải khát có ga, sữa, mứt, loại dung dịch thực phẩm đặc, Có phương pháp định lượng chủ yếu:  Định lượng bình định mức: chất lỏng định lượng xác nhờ bình định mức trước rót vào chai  Định lượng chiết tới mức cố định: chất lỏng chiết tới mức cố định chai cách chiết đầy, sau lấy khối thể tích bù trừ khỏi chai; mức lỏng chai sụt xuống khoảng thể tích chai có hay khơng Ngồi cịn sử dụng ống thơng hơi, chất lỏng chiết tới ngập miệng ống thơng dứng lại Phương pháp có độ xác khơng cao, tuỳ thuộc độ đồng chai  Định lượng cách chiết theo thời gian: cho chất lỏng chảy vào chai khoảng thời gian xác định, xem thể tích chất NGUYỄN MINH VŨ Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ lỏng chảy không đổi Phương pháp áp dụng cho sản phẩm có giá trị thấp, khơng u cầu độ xác định lượng 1.5 Các phương pháp đóng nắp chai 1.5.1 Tìm hiểu chung đóng nắp chai Đây phần trình sản xuất sữa trái cây, sau chiết nước vào chai, chai thiết bị cấp chai đưa vào phận đóng chai để thực trình đóng nắp chai Do u cầu sản xuất ngày tăng địi hỏi quy trình có tính tự động hóa cao, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, đảm bảo sức khỏe cho người tiêu dùng Và q trình chiết rót đóng nắp chai sữa nutriboost loại chai thực đề tài (hình 1.6) Hình 1.6 C2 chai tham khảo 1.5.2 Các phương pháp sử dụng thị trường Đóng nắp chai phương pháp vặn xoắn: Phương pháp áp dụng cho loại nắp nhựa ren, ứng dụng dây chuyền sản xuất uống đóng chai, nước giải khát NGUYỄN MINH VŨ Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ Đóng nắp chai phương pháp dùng lực tác dụng: Áp dụng cho loại nắp có chất liệu cao su kim loại (nhôm, inox,…), ứng dụng dây chuyền sản xuất bia rượu, hóa chất, dược phẩm, sản phẩm dùng y học,… 1.6 Mục tiêu đề tài - Chế tạo thành cơng mơ hình chiế t rót và đóng nắ p chai - Sử dụng PLC S7-1200 để xây dựng chương trình điề u khiể n - Thiết kế giao diện giám sát, điề u khiể n WinCC - Mơ hình hoạt ̣ng ở n đinh, ̣ linh hoa ̣t 1.7 Phương pháp phương tiện nghiên cứu Do chúng em chưa có kinh nghiệm chế tạo mơ hình thật nên gặp nhiều khó khăn việc thiết kế, chế tạo vào kết nối sản phẩm với PLC S7- 1200 Nhóm thực đề tài sử dụng phương pháp chủ yếu: - Phương pháp mơ mơ hình nhỏ, thiết kế lý thuyết: Chúng em thực thiết kế chế tạo sản phẩm - Phương pháp tính tốn: Tính toán lựa chọn các linh kiên, ̣ từ thực nghiệm điều chỉnh thông số cho phù hợp công nghệ NGUYỄN MINH VŨ Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MƠ HÌNH TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM 2.1 Tổng quan mơ hình 2.1.1 Ngun lý hoạt động mơ hình Hình 2.1 Bản vẽ mơ hình Mơ hình dây chuyền cơng nghệ thực hai khâu chiết rót đóng nắp chai: - Khi ấn nút Start hệ thống khởi động, vỏ chai Nutri đưa vàobăng tải bắt đầu q trình chiết rót đóng nắp Nguồn nước tinh khiết từ bể chứa nối vào hệ thống (Hệ thống thực tế) - Băng tải hoạt động đưa chai rỗng di chuyển Chai Nutri cảm biến phát vật phát hiện, chặn lại vị trí chiết rót Xylanh chặn Khi chai giữ vị trí chiết rót sau thời gian trễ khoảng 1s xi lanh bơm đưa vòi nước xuống Khi vòi nước đưa vào miệng chai, PLC điều khiển máy bơm nước hoạt động, thể tích nước kiểm sốt thơng qua cảm biến lưu lượng (thể tích nước điều chỉnh được) Khi nước bơm đủ, bơm tắt xi lanh bơm đưa bơm lên Khi vòi nước đưa lên xi lanh chặn vị trí chai đưa sang khâu đóng nắp NGUYỄN MINH VŨ Page ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ - Nắp chai C2 lấp đầy máng chứa đưa vào đầu chai chai chạy qua - Sau chai đưa vào vị trí đóng nắp chai Chai cảm biến vật phát Cảm biến đưa tín hiệu PLC điều khiển xi lanh chặn số tác động chặn chai lại.Sau thời gian trễ 1s động vặn nắp hoạt động xi lanh vặn nắp đưa động vặn nắp xuống Khi nắp chai vặn chặt (Điều khiển thời gian vặn qua Timer) động vặn nắp dừng xi lanh vặn lên Khi xi lanh vặn lên hết hành trình xi lanh chặn vị trí 0, băng tải đưa chai sang khâu - Hệ thống sử dụng PLC Siemens làm khối điều khiển trung tâm, điều khiển xuyên suốt hệ thống Và tồn q trình giám sát, điều khiển máy tính sử dụng phần mềm WinCC 2.1.2 Phạm vi áp dụng - Cơ sở sản xuất nước uống tinh khiết đóng chai nước khống, bia, rượu số loại nước khác - Chai nước sử dụng: (Chai C2 )  Đường kính đáy 60mm  Chiều cao chai 168mm  Đường kính cổ chai 25mm  Chiều cao từ đáy chai đến cổ chai 140mm  Đường kính nắp chai 31mm  Chiều cao nắp 15mm  Chất liệu nhựa 2.1.3 Yêu cầu thiết kế - Lắp ráp hoàn chỉnh hệ thống chiết rót, đóng nắ p chai hoạt động ổn định tin cậy - Giám sát WinCC đủ trình hệ thống NGUYỄN MINH VŨ Page 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ - Trong số trường hợp cài đặt, người ta sử dụng cảm biến tiệm cận có kết nối (âm dương) Chúng gọi kiểu DC-2 dây theo kiểu cơng tắc tiệm cận Hình 2.20 Đầu cảm biến kiểu DC – dây 2.2.5 Relay trung gian Hình 2.21 Relay trung gian thường thấy Đây loại relay đơn giản dùng rộng rãi Relay làm việc nguyên tắc điện từ, cấu tạo giống công tắc tơ dùng để đóng cắt mạch điều khiển, khơng dùng mạch động lực NGUYỄN MINH VŨ Page 30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ Hình 2.22 Sơ đồ relay chân 14 chân thị trường 2.2.6 Tổng quan PLC S7 – 1200 a Khái quát PLC S7 –1200 Hinh 2.23 Hình dạng bên ngoai S7 – 1200 module mở rộng NGUYỄN MINH VŨ Page 31 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ PLC S7-1200 (Promamable Logic Controller), bao gồm module, cấp nguồn VAC VDC - nguồn với kết hợp I/O DC Relay Các module tín hiệu để mở rộng I/O module giao tiếp dễ dàng kết nối với mặt điều khiển Tất phần cứng Simatic S7-1200 gắn DIN rail tiêu chuẩn hay trực tiếp bảng điều khiển, giảm khơng gian chí phí lắp đặt Các module tín hiệu có model đầu vào, đầu kết hợp loại 8, 16, 32 điểm hỗ trợ tín hiệu I/O DC, relay analog Bên cạnh đó, bảng tín hiệu tiên tiến có I/O số kênh hay I/O analog kênh gắn đằng trước điều khiển S7-1200 cho phép nâng cấp I/O mà không cần thêm không gian Thiết kế mở rộng giúp điều chỉnh ứng dụng từ 10 I/O đến tối đa 284 I/O, với khả tương thích chương trình người sử dụng nhằm tránh phải lập trình lại chuyển đổi sang điều khiển lớn Các đặc điểm khác: nhớ 50 KB với giới hạn liệu người sử dụng liệu chương trình, đồng hồ thời gian thực, 16 vòng lặp PID với khả điều chỉnh tự động, cho phép điều khiển xác định thơng số vịng lặp gần tối ưu cho hầu hết ứng dụng điều khiển q trình thơng dụng Simatic S71200 có cổng giao tiếp Ethernet 10/100Mbit tích hợp với hỗ trợ giao thức Profinet cho lập trình, kết nối HMI /SCADA hay nối mạng PLC với PLC NGUYỄN MINH VŨ Page 32 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ b Phân loại Việc phân loại S7-1200 dựa vào loại CPU mà trang bị: Các loại PLC thông dụng: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C, thông thường S7-1200 chia làm loại sau: • Loại cấp điện220VAC: - Ngõ vào: Kích hoạt mức cấp điện áp +24VDC(từ 15VDC – 30VDC) - Ngõ ra: Relay - Ưu điểm loại dùng ngõ Relay Do sử dụng ngõ nhiều cấp điện áp khác (có thể sử dụng ngõ 0V, 24V, 220V…) - Tuy nhiên, nhược điểm ngõ Relay nên thời gian đáp ứng không nhanh cho ứng dụng biến điệu độ rộng xung, Output tốc độ cao… • Loại cấp điện áp 24VDC: - Ngõ vào: Kích hoạt mức cấp điện áp + 24VDC (từ 15VDC – 30VDC) - Ngõ ra: Transistor - Ưu điểm loại dùng ngõ transistor Do sử dụng ngõ để biến điệu độ rộng xung, Output tốc độ cao… - Tuy nhiên, nhược điểm loại ngõ transistor nên sử dụng cấp điện áp 24VDC, gặp rắc rối ứng dụng có cấp điện áp khác Trong trường hợp này, phải thông qua Relay 24VDC đệm Đặc trưng NGUYỄN MINH VŨ CPU 1211C CPU1212C CPU1214 Page 33 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ C Kích thước (mm) Bộ dùng: nhớ 90 x 110 x 75 110 x 100 x 75 người 25 Kbytes 50 Kbytes Bộ nhớ làm việc Mbytes Mbytes Bộ nhớ tải Kbytes Kbytes Bộ nhớ kiện Phân vùng I/O : Digital I/O 6/4 8/6 14/10 Anlog I/O inputs inputs inputs Tốc độ xử lý hình 1024 bytes (inputs) and 1024 bytes (outputs) Modul mở rộng None Mạch tín hiệu Modul giao tiếp (left-side expansion) Bộ đếm tốc độ ảnh cao – 100 kHz • Trạng thái đơn • – 80 kHz Trạng thái đôi kHz – 100 kHz – 100 – 30 kHz – 30 kHz – 80 kHz – 20 kHz – 20 kHz Mạch ngõ Thẻ nhớ Thẻ nhớ Simatic (tùy chọn) Thời gian lưu trự điện PROFINET 240h cổng giao tiếp Ethernet Tốc độ thực thi phép toán số thực 18us Tốc độ thi hành 0.1us Bảng 2.2 Các đặc điểm S7-1200 NGUYỄN MINH VŨ Page 34 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ c Hình dạng bên ngồi.(CPU1212C) Hình 2.24.Hình dạng bên ngồi S7 – 1200 1.Chế độ hoạt động ngõ I/O 2.Chế độ hoạt động PLC 3.Cổng kết nối 4.Khe cắm thẻ nhớ 5.Nơi gắn dây nối CPU 1214C gồm 14 ngõ vào 10 ngõ ra, có khả mở rộng thêm module tín hiệu (SM), mạch tín hiệu (SB) module giao tiếp (CM) Các đèn báo CPU 1214C:  STOP / RUN (cam / xanh): CPU ngừng / thực chương trình nạp vào nhớ  ERROR (màu đỏ): màu đỏ ERROR báo hiệu việc thực chương trình xảy lỗi  MAINT (Maintenance): led cháy báo hiệu việc có thẻ nhớ gắn vào hay khơng  LINK: Màu xanh báo hiệu việc kết nối với tính thành công  Rx / Tx: Đèn vàng nhấp nháy báo hiệu tín hiệu truyền NGUYỄN MINH VŨ Page 35 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ  Ix.x (đèn xanh): Đèn xanh cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời cổng Ix.x đèn báo hiệu trạng thái tín hiệu theo giá trị công tắc  Qx.x(đèn xanh): Đèn xanh cổng báo hiệu trạng thái tức thời cổng Qx.x Đèn báo hiệu trạng thái tín hiệu theo giá trị logic cổng d Cấu trúc bên Cũng giống PLC họ khác, PLC S7-1200 gồm phận bản: xử lý, nhớ, nguồn, giao tiếp xuất / nhập - Bộ xử lý gọi xử lý trung tâm (CPU), chứa vi xử lý, biên dịch tín hiệu nhập thực hoạt động điều khiển theo chương trình lưu nhớ PLC Truyền định dạng tín hiệu hoạt động đến thiết bị xuất - Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp DC (24V) cần thiết cho xử lý mạch điện module giao tiếp nhập xuất hoạtđộng - Bộ nhớ nơi lưu trữ chương trình sử dụng cho hoạt động điều khiển kiểm soát vi xử lý - Các thành phần nhập xuất (input / output) nơi nhớ nhận thông tin từ thiết bị ngoại vi truyền thông tin đến thiết bị điều khiển Tín hiệu nhập từ cơng tắc, cảm biến,… Các thiết bị xuất cuộn dây khởi động động cơ, van solenoid,… - Chương trình điều khiển nạp vào nhớ nhờ trợ giúp lập trình hay máy vitính NGUYỄN MINH VŨ Page 36 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ Hình 2.25 Cấu trúc bên e.Đấu dây Ở ta chọn CPU 1212C, để trình bày đấu dây tiêu biểu: Chúng ta cung cấp nguồn 24VDC hay 100 – 230VAC cho PLC thông số điện áp thể (Hinh 5) NGUYỄN MINH VŨ Page 37 Hình 2.26 Sơ đồ đấu dây s7-1200/ CPU 1212 Nguồn cung cấp cho PLC 100 – 230VAC với tần số từ 47Hz – 63Hz Điện áp thay đổi khoảng từ 85V – 264V Ở 264V dòng điện tiêu thụ 20A Nguồn cung cấp 24VDC.Điện áp thay đổi khoảng 20.4V - 28.8V Ở 28.8V dòng điện tiêu thụ 12A Các ngõ vào tác động mức điện tiêu biểu 24VDC Các ngõ PLC mức công tắc hở hay điện áp 15VDC Thời gian đổi trạng thái từ “0” lên “1” từ “1” xuống “0” tối thiểu 0.1us để PLC nhận biết Các ngõ 5VDC – 30VDC hay 5VAC – 250VAC Tùy theo yêu cầu thực tế mà ta nối nguồn khác để phù hợp với ứng dụng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ f Module mở rộng Hình 2.27 Hình dạng cácmơđun Họ PLC S7-1200 cung cấp nhiều module tín hiệu đa dạng mạch tín hiệu cho xử lý có khả mở rộng Ngồi bạn cài đặt thêm module giao tiếp nhờ vào giao thức truyền thông Module Module Digit Ngõ vào Ngõ Ngõ vào / x DC x DC x DC / x DC 16 x DC x Relay 16 x DC tín hiệu (SM) al Anal og board tín hiệu (SB) Analog Digit - x 16 Relay Analog 16 x DC / x 16 x DC / 16 x Relay x DC x x Analog / x 16 x DC / 16 x Analog Relay x DC / x DC al Anal - x og Module giao tiếp (CM) Analog - RS485 RS232 Bảng 2.3.Thông số cácmôđun NGUYỄN MINH VŨ Page 39 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ g.Phương pháp lập trình điều khiển Khác với phương pháp điều khiển cứng, hệ thống điều khiển có lập trình, cấu trúc điều khiển cách đấu dây độc lập với chương trình Chương trình định nghĩa hoạt động điều khiển viết nhờ giúp đỡ máy vi tính Để thay đổi tiến trình điều khiển, cần thay đổi nội dung nhớ điều khiển, không cần thay đổi cách nối dây bên ngồi Qua đó, ta thấy ưu điểm phương pháp điều khiển lập trình so với phương pháp điều khiển cứng Do đó, phương pháp sử dụng rộng rãi lĩnh vực điều khiển mềm dẻo Phương pháp lập trình điều khiển thực theo bước sau: Hình 2.28 Phương pháp lập trình điều khiển h Các ngơn ngữ lậptrình Ngơn ngữ lập trình Lad (Ladder Logic): Hình 2.29 Ví dụ chương trình Lad Chương trình LAD bao gồm cột dọc biểu diễn nguồn điện logic với kí hiệu cơng tắc logic tạo thành nhánh mạch điện logicnằm ngang Ở hình NGUYỄN MINH VŨ Page 40 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ trên, logic điều khiển biểu diễn hai cơng tắc thường hở, cơng tắc thường đóng ngõ relay logic Các kí hiệu cơng tắc dùng để xây dựng nên mạch logic nào: kết hợp nhiều mạch logic biểu diễn mạch điều khiển cho ứng dụng có logic điều khiển phức tạp Điều cần thiết cho cơng việc thiết kế chương trình ladder lập tài liệu hệ thống mô tả hoạt động chúng để người sử dụng hiểu mạch ladder cách nhanh chóng xác Các quy ước ngơn ngữ lập trình LAD: • Các đường dọc sơ đồ biểu diễn đường công suất, mạch kết nối với đường • Mỗi nấc thang (thanh ngang) xác định hoạt động trình điều khiển • Sơ đồ thang đọc từ trái sang phải từ xuống Nấc đỉnh thang đọc từ trái sang phải, nấc thứ hai tính từ xuống đọc tương tự Khi chế độ hoạt động, PLC từ đầu đến cuối chương trình thang sau lặp lặp lại nhiều lần Quá trình qua tất nấc thang gọi chu kỳ quét • Mỗi nấc thang bắt đầu với nhiều ngõ vào kết thúc với ngõ • Các thiết bị điện trình bày điều kiện chuẩn chúng Vì vậy, cơng tắc thường hở trình bày sơ đồ thang trạng thái hở Công tắc thường đóng trình bày trạng thái đóng • Thiết bị xuất nhiều nấc thang Có thể có rơle đóng nhiều thiết bị • Các ngõ vào nhận biết theo địa chúng, kí hiệu tùy theo nhà sản xuất qui định NGUYỄN MINH VŨ Page 41 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ Ngơn ngữ lập trình FDB (Funtion Block Diagram) Hình 2.30.Ví dụ ngơn ngữ FDB Phương pháp có cách biểu diễn chương trình sơ đồ khơng tiếp điểm dùng cổng logic (thường dùng theo ký tự EU) Theo phương pháp tiếp điểm ghép nối tiếp thay cổng AND, tiếp điểm ghép song song thay cổng OR, tiếp điểm thường đóng có cổng NOT Phương pháp thích hợp cho người dùng sử dụng kiến thức điện tử mà đặc biệt mạch số i Phần mềm lập trình SIMATIC TIA Portal STEP7 Basic Phần mềm SIMATIC TIA Portal STEP7 Basic cung cấp môi trường thân thiện với người dùng, từ hiệu chỉnh, thư viện, điều chỉnh logic cần thiết đến ứng dụng điềukhiển SIMATIC TIA Portal STEP7 Basic cung cấp cơng cụ cho quản lý cấu hình tất thiết bị project, ví dụ như: PLC thiết bị HMI SIMATIC TIA Portal STEP7 Basic cung cấp hai ngơn ngữ lập trình (LAD FBD), thích hợp hiệu cải tiến lập trình điều khiển ứng dụng Ngoài SIMATIC TIA Portal STEP7 Basic cịn cung cấp cơng cụ tạo cấu hình thiết bị HMI SIMATIC TIA Portal STEP7 Basic cung cấp hệ thống trợ giúp trực tuyến cung cấp chế độ hiển thị khác nhau: a project-oriented view a task-oriented set of portals NGUYỄN MINH VŨ Page 42 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ • Trình tự bước thiết kế chương trình điều khiển Hinh 2.31 Sơ đồ thiết kể chương trình điều khiển • Giao diện phần mềm SIMATIC TIA Portal STEP7 Basic Phần mềm SIMATIC TIA Portal STEP7 Basic chạy hệ điều hành Windows, phần mềm làm nhiệm vụ trung gian người lập trình PLC NGUYỄN MINH VŨ Page 43 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGUYỄN MINH VŨ GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ Page 44