Đang tải... (xem toàn văn)
Đề 8: Ứng dụng PLC S71200, S7 – 300 của SIEMENS thực hiện bài toán đo, điều khiển, cảnh báo mức nước trong bể tĩnh. Mức nước được thay đổi thông qua việc tác động động cơ bơm nước vào bể qua đường ống có đường kính 12cm. Các tham số cụ thể trong hệ thống như sau. Bố trụ cao sản đáng kinh trong bể 1.5 m. Mức nước giới hạn trong bể 4,5m Động cơ bơm được điều khiển qua biến tần MM440 Đầu ra cảm biến mức chuẩn hoá về 010V Bảng điều khiển gồm các nút ấn Start, Stop, đèn báo trạng thái hệ thống RUN, đèn cảnh báo ngưỡng thấp LLA(=4,0 m) Đề 8: Ứng dụng PLC S71200, S7 – 300 của SIEMENS thực hiện bài toán đo, điều khiển, cảnh báo mức nước trong bể tĩnh. Mức nước được thay đổi thông qua việc tác động động cơ bơm nước vào bể qua đường ống có đường kính 12cm. Các tham số cụ thể trong hệ thống như sau. Bố trụ cao sản đáng kinh trong bể 1.5 m. Mức nước giới hạn trong bể 4,5m Động cơ bơm được điều khiển qua biến tần MM440 Đầu ra cảm biến mức chuẩn hoá về 010V Bảng điều khiển gồm các nút ấn Start, Stop, đèn báo trạng thái hệ thống RUN, đèn cảnh báo ngưỡng thấp LLA(=4,0 m)
BÀI TẬP LỚN MƠN KỸ THUẬT LẬP TRÌNH PLC NỘI DUNG ĐỀ TÀI: Đề 8: Ứng dụng PLC S7-1200, S7 – 300 SIEMENS thực toán đo, điều khiển, cảnh báo mức nước bể tĩnh Mức nước thay đổi thông qua việc tác động động bơm nước vào bể qua đường ống có đường kính 12cm Các tham số cụ thể hệ thống sau - Bố trụ cao sản đáng kinh bể 1.5 m Mức nước giới hạn bể 4,5m - Động bơm điều khiển qua biến tần MM440 - Đầu cảm biến mức chuẩn hoá 0-10V - Bảng điều khiển gồm nút ấn Start, Stop, đèn báo trạng thái hệ thống RUN, đèn cảnh báo ngưỡng thấp LLA(=4,0 m) YÊU CẦU: Tìm hiểu S7-300, S7-1200 Phân tích ngun lý vận hành hệ thống Trình bày phương pháp đo mức chất lỏng tính Xây dựng thuật toán đo mức chất lỏng điều khiển động Phương pháp giao tiếp PLC S7-1200, S7 - 300 với biến tần ngoại vi hệ thống? Sơ đồ đấu dây? Viết chương trình điều khiển chạy mơ hệ thống BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Tìm hiểu S7-300, S7-1200 *S7-300: - PLC Siemens S7-300 thiết bị điều khiển logic khả trình cỡ trung bình, thường dùng ứng dụng vừa lớn Nó thiết kế dựa tính chất PLC S7-200 bổ sung tính mới. PLC Siemens S7-300 xây dựng theo cấu trúc module xếp rack - Ứng dụng PLC Siemens S7-300: Trong thực tế PLC S7-300 ứng dụng đa dạng như: Điều khiển robot công nghiệp, dây truyền xử lý nước sạch, điều khiển hệ động servo hay máy chế tạo công cụ v v - CPU Siemens S7-300: + Chứa vi xử lý, hệ điều hành, nhớ, định thời gian, đếm, cổng truyền thông (RS485)… có vài cổng vào/ra số onboard + PLC S7-300 có nhiều loại CPU khác nhau, đặt tên theo vi xử lý có CPU CPU312, CPU314, CPU315, CPU316, CPU318… + Với CPU có hai cổng truyền thơng, cổng thứ hai có chức phục vụ việc nối mạng phân tán có kèm theo phần mềm tiện dụng cài đặt sẵn hệ điều hành Các loại CPU phân biệt với CPU khác tên gọi thêm cụm từ DP Ví dụ Module CPU 314C-2DP… - Các CPU khác thành phần khơng giống nhau, cụ thể thành phần module hình dưới: Hình 1: CPU S7-300 - Các module mở rộng PLC S7-300 chia làm loại: + Power Supply (PS): module nguồn ni, có loại 2A, 5A 10A + Signal Module (SM): module tín hiệu vào số, tương tự + Interface Module (IM): module ghép nối, ghép nối thành phần mở rộng lại với Một CPU làm việc trực tiếp nhiều rack, rack tối đa Module mở rộng rack nối với Module IM + Function Module (FM): module chức điều khiển riêng Ví dụ module điều khiển động bước, module điều khiển PID + Communication Processor (CP): Module phục vụ truyền thông mạng PLC với PLC với máy tính Hình 2: Một số module mở rộng thực - Kết nối: PlC Siemens S7-300 kết nối với nhiều chuẩn mạng khác PROFIBUS, CAN, DeviceNet, ASi - Profibus: tiêu chuẩn mạng trường mở Quốc tế theo chuẩn mạng trường châu âu EN 50170 EN 50254 Trong sản xuất, ứng dụng tự động hóa q trình cơng nghiệp tự động hóa tịa nhà Các mạng trường nối tiếp (serial fieldbus) hoạt động hệ thống truyền thông, trao đổi thông tin hệ thống tự động hóa thiết bị trường phân tán.Chuẩn cho phép thiết bị nhiều nhà cung cấp khác giao tiếp với mà không cần điều chỉnh giao diện đặc biệt PROFIBUS sử dụng phương tiện truyền tin xoắn đôi RS485 chuẩn công nghiệp Trong ứng dụng sản xuất IEC 1158-2 điều khiển trình Profibus sử dụng Ethernet/TCP-IP Hình 3: Kết nối profibus - Ngơn ngữ lập trình: PLC Siemens S7-300 lập trình qua ngơn ngữ như: Step (LAD/FBD/STL), SCL, GRAPH, HiGrap + Dạng LAD: Phương pháp hình thang, thích hợp với người quen thiết kế mạch điện tử logic + Dạng STL: Phương pháp liệt kê Là dạng ngơn ngữ lập trình thơng thường máy tính Mỗi chương trình ghép nhiều câu lệnh, câu lệnh có cấu trúc chung gồm “tên lệnh + tốn hạng” + Dạng FBD: Phương pháp hình khối Là kiểu ngơn ngữ đồ họa dành cho người có thói quen thiết kế mạch điều khiển số + Dạng SCL: Có cấu trúc gần giống với ngơn ngữ dạng STL phát triển nhiều Nó gần giống với ngôn ngữ bậc cao Pascal để người lập trình dễ thao tác *S7-1200: - PLC S7-1200 loại điều khiển logic lập trình (PLC) sở hữu thiết kế nhỏ gọn, có khả xử lý tốc độ cao, hỗ trợ nhiều thiết bị đầu vào/ra khác nhau, bao gồm thiết bị nặng chịu va đập phù hợp với ứng dụng công nghiệp nhỏ vừa, đáp ứng nhu cầu kiểm soát tự động hóa đơn giản Hiện nay, dịng sản phẩm bán chạy thị trường chi phí thấp độ hiệu cao - Nó có khả mở rộng linh hoạt, hỗ trợ module giao tiếp với thiết bị bên ngồi máy tính, máy in, máy đo, cảm biến, van điều khiển hệ thống khác - PLC tích hợp tính bảo mật mạnh mẽ để đảm bảo an tồn bảo vệ thơng tin quan trọng q trình hoạt động Nó kết nối với thiết bị khác lập trình, máy tính để thiết lập chương trình điều khiển cho Phân tích ngun lý vận hành hệ thống - Bảng điều khiển gồm nút bấm đèn báo trạng thái - Khi bấm nút Start bảng điều khiển, sau 5s động bơm vào hoạt động đồng thời đèn báo RUN sáng lên Khi bấm Stop, máy bơm ngừng hoạt động - Hai cảm biến & có vai trị phát mực nước bể: + TH1: Khi CB1 phát thấy mực nước, nghĩa lúc bề mực nước cịn lại ≤ 0,5m Từ gửi tín hiệu vẽ cho Modul Analog, đèn LLA sáng Biển tần nhận tín hiệu từ Modul điều khiển máy bơm hoạt động + TH2: Khi CB2 phát thấy mực nước, nghĩa lúc bề mực nước lại ≥ 4m Từ gửi tín hiệu vẽ cho Modul Analog, đèn báo LHA sáng Biến tần nhận tin hiểu từ Modul tắt máy bơm - Máy tính(PC) có chức giám sát điều khiển hoạt động hệ thống thông qua phần mềm WinCC, chức giám sát máy tính theo dõi thơng số hệ thống hiển thị mà hình như: Mức nước, đồ thị so sánh giá trị đặt(SP) giá trị đọc về(PV) Hình 4: Nguyên lý vận hành Trình bày phương pháp đo áp suất đường ống Bước 1: Lựa chọn cảm biến - Cảm biến Áp suất: Sử dụng cảm biến áp suất để đo áp suất chất lỏng đáy bình chứa Thay đổi áp suất phản ánh mức chất lỏng - Cảm biến Siêu âm: Sử dụng cảm biến siêu âm để đo khoảng cách từ cảm biến đến mức chất lỏng Thay đổi khoảng cách phản ánh mức chất lỏng - Cảm biến Dẫn điện: Sử dụng cảm biến dẫn điện để đo độ dẫn điện chất lỏng Mức chất lỏng thay đổi ảnh hưởng đến độ dẫn điện Bước 2: Kết nối cảm biến với PLC - Kết nối cảm biến với PLC: Kết nối đầu cảm biến với đầu vào số analog PLC - Lập trình PLC: Sử dụng phần mềm lập trình PLC để thiết lập logic để đọc giá trị từ cảm biến Lập trình PLC để chuyển đổi giá trị đo thành đơn vị đo mức chất lỏng (ví dụ: mét, lít) Bước 3: Xử lý liệu - Xử lý liệu PLC: Sử dụng logic lập trình để xử lý liệu từ cảm biến Bạn lập trình điều kiện để xác định mức chất lỏng (ví dụ: giá trị đọc từ cảm biến nằm khoảng định, mức chất lỏng đủ) - Gửi liệu đến hệ thống điều khiển giao diện người dùng: Dữ liệu mức chất lỏng gửi đến hệ thống điều khiển tự động giao diện người dùng để theo dõi kiểm sốt q trình Bước 4: Hiển thị điều khiển - Hiển thị trực quan: Hiển thị mức chất lỏng giao diện người dùng hình hiển thị hệ thống để người dùng theo dõi mức chất lỏng cách trực quan - Điều khiển trình: Sử dụng PLC để điều khiển thiết bị bơm van để trì mức chất lỏng mức mong muốn Xác định thuật toán đo áp suất điều khiển tốc độ động 5 Phương pháp giao tiếp PLC S7-1200, S7 - 300 với biến tần ngoại vi hệ thống sơ đồ đấu dây - Đối với ngoại vi nút nhấn đèn giao tiếp việc đấu nối qua cổng DI DO, đầu vào DI đấu kiểu âm chung, đầu DO dạng dương chung - Đối với cảm biến, cảm biến dạng chân đấu trực tiếp qua cổng AI có sẵn PLC - Nguồn 24VDC đấu vào cảm biến *Đối với tín hiệu Analog PLC có khả xuất tín hiệu 0…10V, 1…5V, 4… 20mA, 0…20mA để điều khiển tốc độ biến tần Đồng thời biến tần xuất tín hiệu analog để phản hồi tốc độ lại cho PLC - Giao tiếp PLC biền tần thông qua module analog output SQ 1232 Hình 5: Sơ đồ dấu dây Viết chương trình điều khiển, chạy mơ hệ thống Totally Integrated Automation Portal De8 / PLC_1 [CPU 1212C DC/DC/DC] / Program blocks Main [OB1] Main Properties General Name Main Numbering Automatic Information Title "Main Program Sweep (Cy‐ cle)" Version 0.1 Main Name Input Number Type Author OB Comment Family User-defined ID Data type Default value Comment Bool Bool Initial_Call Remanence Temp Constant Language Initial call of this OB =True, if remanent data are available Network 1: Khởi động %M0.0 "Start" %M0.1 "Stop" %Q0.0 "Run" %Q0.0 "Run" Network 2: Đo cảnh báo NORM_X Intto Real %Q0.0 "Run" %MW64 "Cảm biến" 27648 SCALE_X Real to Real ENENO MIN 0.0 %MD10 "Tag_1" 4.5 %MD10 "Tag_1" OUT VALUE MAX %MD14 "Mực nước đo được" = Real 4.0 %Q0.2 "LHA" Network 3: %M1.3 "AlwaysFALSE" %Q0.1 "LLA" EN IN MOVE ENO OUT1 %Q0.2 "LHA" EN IN MOVE ENO OUT1 Network 4: Điều chỉnh bơm %MW20 "Điện áp ĐKĐC" %MW20 "Điện áp ĐKĐC" EN MIN ENO VALUE MAX OUT %MD14 "Mực nước đo được" LAD Totally Integrated Automation Portal %Q0.0 "Run" NORM_X Intto Real %Q0.1 "LLA" ENENO MIN %Q0.2 "LHA" %MW20 "Điện áp ĐKĐC" 10 SCALE_X Real to Int OUT VALUE MAX %MD18 "Tag_2" %MD18 "Tag_2" 27648 EN MIN ENO OUT VALUE MAX %QW96 "input biến tần"