Trong những năm gần đây, bộ điều khiển lập trình được sử dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp của nước ta như là 1 giải pháp lý tưởng cho việc tự động hóa các quá tr ình sản xuất..
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN
Trang 2MỤC LỤC
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU:
1.1 Giới thiệu đề tài :
1.2 Mục đích cần đạt được sau khi thực hiện:
CHƯƠNG II:TỔNG QUAN VỀ PLC S7 1200
2.3.4 Các module truyền thông
2.4.Những đặc điểm nổi bật của S7 1200
2.4.1.Thiết kế dạng module
2.4.2 Phạm vi ứng dụng của Simatic S2 1200
2.4.3 Các chức năng nổi bật của CPU 1214C
2.4.4 Sơ đồ đấu dây PLC CPU 1214C DC/DC/DC .
2.5 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động
2.5.1.Cấu trúc
2.5.2 Nguyên lý hoạt động của PLC
2.5.3.Đèn tín hiệu PLC Có 3 loại đèn báo hoạt động .
2.5.4 Bộ nhớ PLC PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp .
Trang 5CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU1.1.Giới thiệu đề tài
Đề tài đồ án "Bãi đỗ xe tự động" là một dự án công nghệ cao nhằm tối ưu hóa quản lý và sử dụng không gian đậu xe trong các khu đô thị đông đúc Đây là một trong những vấn đề cấp bách của cuộc sống đô thị hiện đại khi sự tăng trưởng của số lượng xe cộ đặt ra thách thức lớn đối với việc tìm kiếm nơi đậu xe một cách hiệu quả và tiện lợi Thông qua việc kết hợp các công nghệ hiện đại, đồ án này hướng tới mục tiêu tối ưu hóa sử dụng không gian đỗ xe, giảm ùn tắc giao thông, cải thiện trải nghiệm của người dùng và đóng góp vào việc xây dựng một thành phố thông minh và bền vững.
1.2.Mục đích cần đạt được sau khi hoàn thiện
-Kiến thức lập trình PLC S7-1200 -Thiết kế bằng phương pháp tối ưu nhất
Trang 6CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ PLC S7 12002.1.Giới thiệu PLC
Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) được sáng tạo từ những ý tưởng ban đầu của một nhóm kỹ sư thuộc hãng General Motor vào năm 1968 Trong những năm gần đây, bộ điều khiển lập trình được sử dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp của nước ta như là 1 giải pháp lý tưởng cho việc tự động hóa các quá tr ình sản xuất Cùng với sự phát triển công nghệ máy tính đến hiện nay, bộ điều khiển lập trình đạt được những ư u thế cơ bản trong ứng dụng điều khiển công nghiệp Như vậy, PLC là 1 máy tí nh thu nhỏ nhưng với các tiêu chuẩn công nghiệp cao và khả năng lập trình logic mạnh PLC là đầu não quan trọng và linh hoạt trong điều khiển tự động hóa.
2.2.Quá trình phát triển của kĩ thuật điều khiển:2.2.1.Hệ thống điều khiển là gì?
Hệ thống điều khiển là tập hợp các thiết bị và dụng cự điện tử.Nó dùng để vận hành quá trình một cách ổn định,chính xác và thông suốt.
2.2.2.Hệ thống điều khiển dùng rơle điện
Sự bắt đầu về cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật đặc biệt vào những năm 60 và 70, những máy móc tự động được điều khiển bằng những rơle điện từ như các bộ định thời, tiếp điểm, bộ đếm, relay điện từ Những thiết này được liên kết với nhau để trở thành một hệ thống hoàn chỉnh bằng vô số các dây điện bố trí chằng chịt bên trong panel điện ( tủ đ iều khiển) Như vậy, với 1 hệ thống có nhiều trạm l àm việc và nhiều tín hiệu vào/ra thì tủ điều khiển rất lớn Điều đó dẫn đến hệ thống cồng kềnh, sửa chữa khi hư hỏng rất phức tạp và khó khăn.Hơn nữa các rơle tiếp điểm nếu có sự thay đổi yêu cầu điều khiển thì bắt buộc thiết kế lại từ đầu.
2.2.3.Hệ thống điều khiển dùng PLC
Với những khó khăn và phức tạp khi thiết kế hệ thống dùng rơle điện Những năm 80, người ta chế tạo ra các bộ điều khiển có lập trình nhằm nâng cao độ tinh cậy, ổn định, đáp ứng hệ thống làm v iệc trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt đem lại h iệu quả kinh tế cao Đó là bộ điều khiển lập trình được chuẩn hóa theo ngôn ngữ Anh Quốc là Programmable Logic Controller (viết tắt l à PLC).
2.2.4 Điều khiển dùng PLC
Trang 7Hình 2.1:PLC S7 12002.2.5.Các khối chức năng
Một PLC có khối Module Input, khối CPU(Central Processing Unit) và khối Module Output Khối Module Input có chức năng thu nhận các dữ liệu digital, analog và chuyển t hành các tín hiệu cấp vào CPU Khối CPU quyế t định và thực hiện chương trình điều khiển thông qua chương trình chứa trong bố nhớ.Khối module Output chuyển các tín hiệu điều khiển từ CPU thành dự liệu ânlog,digital thực hiện điều khiển các đối tượng.
2.2.6 Các chủng loại PLC
Hiện nay, một số PLC được sử dụng trên thịtruwờng Việt Nam: - Mỹ:A llen Bradley, General Electric, Square D, Texas Instruments,
Trang 8Các sản phẩm như: Logo!, Easy, Zen, cũng được chế tạo ra để đáp ứng những yêu cầu điều khiển đơn giản.
2.2.7.Ưu thế của hệ thốn điều khiển dùng PLC
Điều khiển linh hoạt, đa dạng.
- Lượng con tact lớn, tốc độ hoạt động nhanh - Tiến hành thay đổi và sửa chữa
- Độ ổn định, độ tin cậy cao - Lắp đặt đơn giản - Kích thước nhỏ gọn.
- Có thể nối mạng v i tính để giám sát hệ thống.
2.2.8 Hạn chế
- Giá thành (tùy theo yêu cầu máy).
- Cần mộ t chuyên viên để thiết kế chương tr ình cho PLC hoạt động - Các yêu cầu cố đị nh, đơn giản thì không cần dùng PLC - PLC sẽ bị ảnh hưởng khi hoạt động cao, độ rung mạnh.
2.2.9.Các ứng dụng của PLC
- Điều khiển các quá trình sản xuất: giấy, ximăng, nước giải khát, linh kiện điện tử, xe hơi, bao bì, đóng gói,
- Rửa xe ôtô tự động - Thiết b ị khai thác.
- Giám sát hệ thống, an toàn nhà xưởng - Hệ thống báo động.
- Điều khiển thang máy - Điều khiển động cơ - Chiếu sáng.
2.3.Cấu trúc phần cứng PLC S& 1200
PLC là bộ điều khiển lập trình và được xem là máy tính công nghiệp Do công nghệ ngày càng cao vì vậy lập trình PLC cũng ngày càng thay đổi, chủ yếu là sự thay đổi về cấu hình hệ thống mà quan trọng là bộ xử lý trung tâm (CPU) Sự thay đổi này nhằm cải t hiện1 số tính năng, số lệnh, bộ nhớ, số đầu vào/ ra(I/O), tốc độ quét, vì vậy xuất hiện rất nhiều loại PLC.
Trang 91 Trạng thái đèn led cho các module giao tiếp 2 Truyền thông kết nối
Trang 102.4.Những đặc điểm nổi bật của S7 12002.4.1.Thiết kế dạng module
+ Tích hợp cổng truyền thông Profinet (Ethernet) tạo sự dễ dàng trong kết nối + Simatic S7 – 1200 với Simatic HMI Basic được lập trình chung trên một nền phần mềm là TIA Portal V10.5 (Simatic Step 7 Basic, WinCC Basic) hoặc version cao hơn Các thao tác lập trình thực hiện theo cách kéo – thả, do đó tạo sự dễ dàng cho người sử dụng, lập trình nhanh chóng, đơn giản, chính xác trong sự truyền thông kết nối theo tags
+ Tích hợp sẵn các đầu vào ra, cùng với các board tín hiệu, khi cần mở rộng ứng dụng với số lượng đầu vào ra ít sẽ tiết kiệm được chi phí, không gian và phần cứng + Dễ dàng cho người sử dụng sản phầm trong việc mua gói thiết bị
2.4.2 Phạm vi ứng dụng của Simatic S2 1200:
Trang 11+ S7 – 1200 bao gồm các họ CPU 1211C, 1212C, 1214C Mỗi loại CPU có những tính năng khác nhau, thích hợp cho từng loại ứng dụng.
+ Các kiểu cấp nguồn và đầu vào ra có thể là DC/DC/DC hay DC/DC/Rly
+ Đều có khe cắm thẻ nhớ, dùng cho khi mở rộng bộ nhớ cho CPU, copy chương trình ứng dụng hay cập nhật firmware + Chẩn đoán lỗi online/offline
+ Một đồng hồ thời gian thực cho các ứng dụng thời gian thực
2.4.3 Các chức năng nổi bật của CPU 1214C
+ Có 6 bộ đếm tốc độ cao HSC dùng cho các ứng dụng đếm và đo lường + Có 2 ngõ ra PTO 100kHz để điều khiển tốc độ, động cơ bước hay servo
+ Có ngõ ra PWM điều chế độ rộng xung cho các ứng dụng điều khiển tốc độ động cơ, valve, nhiệt độ + Có 16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thông số cho bộ điều khiển (Autotuning)
+2.4.4 Sơ đồ đấu dây PLC CPU 1214C DC/DC/DC
Trang 122.5 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động2.5.1.Cấu trúc
Tất cả PLC đều có thành phần chính là một bộ nhớ chương trình RAM bên trong, một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC, các module I/O Bên cạnh đó, một số PLC hoàn chỉnh còn đi kèm theo một đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có+ đủ RAM để chứa đựng chương trinh dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung Nếu đơn vị lập trình là đơn vị sách tay, RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẵn sang sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hỗ trợ cho viết, đọc và kiểm tra chương trình Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458…
2.5.2 Nguyên lý hoạt động của PLC
CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi và toàn bộ các hoat động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ Hệ thống bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: +Address bus:bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ tới các module khác nhau +Data bus:bus dùng để truyền dữ liệu P a g e | 9 +Control bus:bus điều khiển dung để truyen các tín hiệu định thì và điều khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và
Trang 13I/O Bên cạnh đó CPU được cung cấp một xung clock có tần số từ 1, 8 Mhz Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống
2.5.3.Đèn tín hiệu PLC Có 3 loại đèn báo hoạt động:
1.Run/stop: đèn xanh/đèn vàng báo hiệu PLC đang hoạt động/dừng hoạt động 2.Error: đèn báo lỗi
3.Maint: đèn báo khi ta buộc (Force) địa chỉ nào đó lên 1 Có 2 loại đèn chỉ thị:
• Ix++.x: chỉ trạng thái logic ngõ vào • Qx.x: chỉ trạng thái logic ngõ ra
2.5.4 Bộ nhớ PLC PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp:
Làm b+ộ định thời cho các kênh trạng thái I/O Làm bộ đệm trạng thái các chức năng tro++ng PLC như định thời, đếm, gọi các Relay Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả các vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ nằm bên trong bộ vi xử lý Bộ vi xử lý sẽ có giá trị trong bộ đếm này thêm một trước khi xử lý lệnh tiếp theo Với một địa chỉ mới, nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đầu ra, quá trình này gọi là quá trình đọc Bộ nhớ bên trong của PLC được tạo bởi vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng chứa 2000-16000 dòng lệnh tuỳ theo loại vi mạch trong PLC các bộ nhớ như RAM và EPROM đều được sử dụng +RAM có thể nạp chương trình, thay đổi hay xoá bỏ nội dung bất kì lúc nào, nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị pin khô có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực tế RAM được dung khởi tạo và kiểm tra chương trình Khuynh hướng hiện nay dung CMOSRAM do khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ cao +EPROM là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được, nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn, nó được gắn sẵn trong máy, đã dược nhà sản xuất nạp và chứa sẵn hệ điều hành Nếu người sử dụng không muốn sử dụng bộ nhớ thì chỉ dùng EPROM gắn bên trong PLC Trên PG có sẵn chổ ghi và xoá EPROM
+EEEPROM liên kết với những truy xuất linh động của RAM và có tính ổn định Nội dung của nó có thể xoá và lập trình bằng điện tuy nhiên số lần là có giới hạn