1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Báo cáo Thực tập chuyên ngành Tự động Hóa- Đếm sản phẩm trên nhiều băng chuyền sử dụng PLC S7-1200 và giám sát bằng WinCC

52 1 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Báo Cáo Thực Tập Chuyên Ngành Tự Động Hóa- Đếm Sản Phẩm Trên Nhiều Băng Chuyền Sử Dụng PLC S7-1200 Và Giám Sát Bằng WinCC
Định dạng
Số trang 52
Dung lượng 5,99 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1. NHU CẦU ĐẾM SẢN PHẨM TRÊN NHIỀU BĂNG CHUYỀN 8 SỬ DỤNG PLC (7)
    • 1.1 Đặt vấn đề (8)
    • 1.2. Thực tế hiện nay (8)
      • 1.2.1. Các vấn đề đặt ra (8)
      • 1.2.2. Nhu cầu về đếm sản phẩm (9)
      • 1.2.3. Ứng dụng (9)
  • CHƯƠNG 2. CÁC THÀNH PHẦN SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG (7)
    • 2.1. Giới thiệu chung về PLC (10)
      • 2.1.1. Tổng quan (10)
      • 2.1.2. Phần cứng PLC S7-1200 CPU 1214C AC/DC/RLY (17)
      • 2.1.3. Phần mềm SIMATIC TIA Portal V14 (19)
    • 2.2. Giao diện giám sát WINCC (22)
      • 2.2.1. Giới thiệu chung (22)
      • 2.2.2. Chức năng của WinCC(HMI) (24)
    • 2.3. Các thiết bị khác (27)
      • 2.3.1. Băng tải và cảm biến (27)
      • 2.3.2. Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK (31)
      • 2.3.3. Motor DC (33)
  • CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐẾM SẢN PHẨM TRÊN NHIỀU BĂNG CUYỂN SỬ DỤNG PLC (7)
    • 3.1. Sơ đồ khối (35)
      • 3.1.1. Yêu cầu công nghệ và thiết kế (35)
      • 3.1.2. Cấu hình của PLC (38)
    • 3.2. Giao diện thiết kế (40)
      • 3.2.1 Các khối điều khiển (40)
      • 3.2.2. Lưu đồ thuật toán (41)
      • 3.2.3. Giao diện WinCC (47)
  • CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG (7)
    • 4.1. Kết quả chung (48)
    • 4.2. Mô phỏng hoạt động của hệ thống (48)
    • 4.3. Kết quả thi công (50)
  • KẾT LUẬN (51)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (52)

Nội dung

MỤC LỤC MỤC LỤC 1 DANH MỤC HÌNH ẢNH 3 DANH MỤC BẢNG BIỂU 5 LỜI MỞ ĐẦU 6 CHƯƠNG 1. NHU CẦU ĐẾM SẢN PHẨM TRÊN NHIỀU BĂNG CHUYỀN 8 SỬ DỤNG PLC 8 1.1 Đặt vấn đề 8 1.2. Thực tế hiện nay 8 1.2.1. Các vấn đề đặt ra. 8 1.2.2. Nhu cầu về đếm sản phẩm. 9 1.2.3. Ứng dụng. 9 CHƯƠNG 2. CÁC THÀNH PHẦN SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG 10 2.1. Giới thiệu chung về PLC 10 2.1.1. Tổng quan 10 2.1.2. Phần cứng PLC S7-1200 CPU 1214C AC/DC/RLY 17 2.1.3. Phần mềm SIMATIC TIA Portal V14 19 2.2. Giao diện giám sát WINCC 22 2.2.1. Giới thiệu chung 22 2.2.2. Chức năng của WinCC(HMI) 24 2.3. Các thiết bị khác 27 2.3.1. Băng tải và cảm biến 27 2.3.2. Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK 31 2.3.3. Motor DC 33 CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐẾM SẢN PHẨM TRÊN NHIỀU BĂNG CUYỂN SỬ DỤNG PLC 35 3.1. Sơ đồ khối 35 3.1.1. Yêu cầu công nghệ và thiết kế 35 3.1.2. Cấu hình của PLC 38 3.2. Giao diện thiết kế 40 3.2.1 Các khối điều khiển 40 3.2.2. Lưu đồ thuật toán 41 3.2.3. Giao diện WinCC 47 CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 48 4.1. Kết quả chung. 48 4.2. Mô phỏng hoạt động của hệ thống 48 4.3. Kết quả thi công 50 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52   DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1.Cấu tạo phần cứng PLC S7-1200 17 Hình 2.2. Bảng tín hiệu PLC 18 Hình 2.3. Các modul tín hiệu của PLC S7-1200 18 Hình 2.4. Biểu tượng Tia Portal V14 19 Hình 2.5. Biểu tượng Creat new project trên phần mềm Tia Portal 19 Hình 2.6. Chọn dự án và chọn Creat 20 Hình 2.7. Biểu tượng Configure a device trên project 20 Hình 2.8. Chọn Add new device 21 Hình 2.9. Các loại CPU PLC 21 Hình 2.10. Project mới được hiện ra 22 Hình 2.11. Giao diện giám sát mức nước trên WinCC. 22 Hình 2.12. Biểu tượng Add new device trên giao diện WinCC 25 Hình 2.13. Cổng kết nối HMI trên WinCC 25 Hình 2.14. Cổng truyền thông trên giao diện 26 Hình 2.15. Kết nối PLC_1 với PC-system_1 26 Hình 2.16. Biểu tượng Connections 27 Hình 2.17. WinCC và PLC đã được kết nối 27 Hình 2.18. Cấu tạo chung băng chuyền 29 Hình 2.19. Cảm biến E18-D80NK 32 Hình 2.20. Sơ đồ chân của E18-D80NK 33 Hình 2.21. Cấu tạo của mortor DC; Hình a: Pha 1 của stato; Hình b: Pha 2 của stato;Hình c: Pha 3 của stato 34 Hình 3.1. Sơ đồ khối của hệ thống 35 Hình 3.2. Giao diện chương trình code PLC 36 Hình 3.3. Giao diện khối xử lý trung tâm 36 Hình 3.4. Khối động cơ trong Wincc 37 Hình 3.5. Cảm biến quang trong WinCC 37 Hình 3.6. Giao diện giám sát của WinCC 37 Hình 3.7. Giao diện Add new device. 38 Hình 3.8. Giao diện CPU và thanh đỡ Rack 38 Hình 3.9. Cửa sổ Download chương trình 39 Hình 3.10. Giao diện kết nối PLC với PLC SIM 39 Hình 3.11. Bộ định thời 40 Hình 3.12. Bộ tính tổng 41 Hình 3.13. Lưu đồ thuật toán 41 Hình 3.14. Giao diện chương trình PLC khối main Network 1. 42 Hình 3.15. Giao diện chương trình PLC khối main Network 2 và Network 3. 42 Hình 3.16. Giao diện chương trình PLC khối main Network 4. 42 Hình 3.17. Giao diện chương trình PLC khối main Network 5. 43 Hình 3.18. Giao diện chương trình PLC khối main Network 6 và Network 7. 44 Hình 3.19. Giao diện chương trình PLC khối Simulation Network 1. 44 Hình 3.20. Giao diện chương trình PLC khối Simulation Network 2. 45 Hình 3.21. Giao diện chương trình PLC khối Simulation Network 3. 46 Hình 3.22. Giao diện chương trình PLC khối Simulation Network 4. 46 Hình 3.23. Giao diện thiết kế 47 Hình 4.1. Giao diện giám sát khi chưa nhấn nút start 48 Hình 4.2. Giao diện giám sát khi dây chuyền hoạt động 49 Hình 4.3. Kết quả giao diện giám sát và điều khiển 50   DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Danh sách các loại băng tải 28   LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay trước những sự phát của khoa học kỹ thuật việc áp dụng khoa học công nghệ vào trong thực tế sản xuất đang được phát triển rộng rãi về mặt quy mô lẫn chất lượng. Trong đó ngành tự động hóa chiếm một vai trò rất quan trọng không những giảm nhẹ sức lao dộng cho con người mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm, chính vì thế ngành tự dộng hóa ngày càng khẳng định được vị trí cũng như vai trò của mình trong các ngành công nghiệp và đang được phổ biến rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp trên toàn thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Chiếm một vai trò rất quan trọng trong ngành tự động hóa đó là kỹ thuật điều khiển logic lập trình viết tắt là PLC. Nó đã và đang phát triển mạnh mẽ và ngày càng chiếm một vị trí rất quan trọng trong các ngành kinh tế quốc dân. Không những thay thế được cho kỹ thuật điều khiển cơ cấu bằng cam và kỹ thuật rơ le trước kia mà còn chiếm lĩnh nhiều chức năng phụ khác. Xuất phát từ thực tế, trong quá trình học tập tại trường,được sự chỉ bảo và hướng dẫn tận tình của các thầy cô trong khoa Tự Động Hóa và đặc biệt là Thầy giáo em đã nhận được báo cáo thực tập chuyên ngành với đề tài: “Đếm sản phẩm trên nhiều băng chuyền sử dụng PLC và giám sát bằng WinCC ”. Để giúp cho sinh viên có thêm được những hiểu biết về vấn đề này. Việc hoàn thành đề tài này sẽ không tránh được những sai lầm thiếu sót. Em rất mong được sự phê bình, đánh giá của các thầy cô để em có thể rút ra được kinh nghiệm cũng như phát triển thêm đề tài. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện   Nội dung đề tài báo cáo của em gồm 4 chương: CHƯƠNG 1: NHU CẦU ĐẾM SẢN PHẨM TRÊN NHIỀU BĂNG CHUYỀN SỬ DỤNG PLC CHƯƠNG 2: CÁC THÀNH PHẦN SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐẾM SẢN PHẨM TRÊN NHIỀU BĂNG CHUYỀN SỬ DỤNG PLC CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG   CHƯƠNG 1. NHU CẦU ĐẾM SẢN PHẨM TRÊN NHIỀU BĂNG CHUYỀN SỬ DỤNG PLC 1.1 Đặt vấn đề Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa... Do đó chúng ta cần phải nắm bắt và vận dụng điều khiển tự động một cách hiệu quả nhằm đóng góp vào sự phát triển khoa học kỹ thuật của thế giới nói chung và trong sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng. Xuất phát từ những lần tham quan các doanh nghiệp có dây chuyền sản xuất, chúng em đã được thấy nhiều khâu tự động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu sản xuất tự động hóa đó là khâu đếm sản phẩm sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC Siemens. Sau khi tìm hiểu, nghiên cứu về các đề tài và công trình trước đây, em quyết định chọn đề tài: “Đếm sản phẩm trên nhiều băng chuyền sử dụng PLC S7 – 1200 và giám sát bằng WinCC” Đã có khá nhiều đề tài thực hiện việc mô hình đếm sản phẩm như đếm sản phẩm và đóng gói, đếm sản phẩm loại theo màu sắc hay cân nặng. Chúng ta cần xây dựng việc giám sát quá trình phân loại cho hệ thống, nên WinCC là lựa chọn phù hợp. 1.2. Thực tế hiện nay 1.2.1. Các vấn đề đặt ra. Mục tiêu đặt ra là nghiên cứu chế tạo: Hệ thống đếm sản phẩm trên nhiều băng truyền có kiểu dáng gọn nhẹ,dễ dàng lắp đặt,bảo trì và sửa chữa. Để thiết kế được chúng ta cần thiết kế cơ khí và điều khiển được động cơ và hệ thống hoạt động tự động dựa vào lập trình và điều khiển của PLC. Ngoài ra còn có các vấn đề khác như là:vật liệu mô hình,nguồn cung cấp,tính toán thiết bị,... Các vấn đề cần được giải quyết đó là: - Vấn đề cơ khí: phân tích,tính toán và lựa chọn vật liệu,thông số kĩ thuật của các chi tiết sao cho thỏa mãn yêu cầu của đề tài :nhỏ,gọn,nhẹ,bền.có tính thẩm mỉ cao,dễ dàng lắp đặt và sửa chữa. - Vấn đề điều khiển: điều khiển hoàn toàn tự động. - Vấn đề an toàn :đảm bảo an toàn cho người sử dụng và sản phẩm không bị hỏng. 1.2.2. Nhu cầu về đếm sản phẩm. Đi cùng với sự phát triển của các nghành công nghiệp khoa học kĩ thuật điện tử mà trong đó kĩ thuật số,Tự động hóa đóng vai trò vô cùng quan trọng trong mọi lĩnh vực. Xuất phát từ thực tế của các nhà máy xí nghiệp sản xuất,em thấy được nhiều khâu tự động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu đơn giản trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm làm ra được đếm một cách tự động. Tuy nhiên, đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong khâu đếm sản phẩm, đóng bao bì mà vẫ sử dụng nhân công. Chính vì đó ta có thể sử dụng đếm sản phẩm tự động và đếm sản phẩm bằng tay tuy nhiên thì đếm sản phẩm tự động giúp chính xác, nhanh chóng, mất ít thời gian hơn so với đếm tay và tiết kiệm nhân công 1.2.3. Ứng dụng. Đề tài mà em thiết kế có nhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực như vận chuyển sản phẩm,đếm sản phẩm. Với hệ thống tự động hóa này chúng ta có thể giảm thiểu nhân công đi kèm với giảm thiểu chi phí sản xuất. Ngày nay, khi khoa học công nghệ kĩ thuật phát triển thì tự động hóa đã và đang góp phần rất lớn vào quá trình sản xuất thay thế sức lao động của con người.Nên việc ứng dụng các công nghệ mới thay thế sức người là rất cần thiết và cần ứng rộng rộng rãi hơn CHƯƠNG 2. CÁC THÀNH PHẦN SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG 2.1. Giới thiệu chung về PLC 2.1.1. Tổng quan Giới thiệu Kỹ thuật điện tử đã phát triển đến trình độ kỳ diệu và sẽ có những tiến bộ vượt bật trong tương lai. Nó góp phần không nhỏ và sản xuất công nghiệp. Nhất là trong giai đoạn hội nhập hiện nay. Các doanh nghiệp không ngần ngại hạ giá thành sản phẩm tăng sức cạnh tranh với các công ty khác. Một trong những giải pháp về trang thiết bị hiện đại này là PLC. PLC có khả năng vận hành tự động theo một quy trình định sẵn mà không cần có sự tham gia của con người lúc vận hành. Bởi tất cả những gì cần thiết cho ra đời một loạt sản phẩm đã tích hợp tất cả trong một thiết bị nhỏ gọn đó là PLC. Hệ thống tự động này gần như tối ưu khi kết hợp với máy vi tính để điều khiển và kiểm soát quá trình sản xuất hoàn toàn chỉ trên máy vi tính. Thật ra hệ thống điều khiển tự động này đã xuất hiện từ năm 1970 và nhanh chóng trở thành sự lựa chọn cho việc sản xuất. Nhưng ở Việt Nam, còn khá nhiều công ty hoàn toàn xa lạ với PLC. Tại sao như vậy? Về giá thành? Đúng là PLC còn khá đắt nhưng chỉ với một công ty sản xuất thì giữa đầu tư ban đầu đó với những lợi ích nó đem lại thì giá thành không đáng quan tâm lắm. Thật ra là do ngại thay đổi, do chưa hiểu nhiều về PLC nên khi vận hanh, bảo trì, bảo dưỡng, thay đổi chương trình gặp không ít khó khăn cho người sử dụng. Vì vậy cần chủ động tiếp cận, khi nắm bắt được rồi vấn đề chuyển giao công nghệ không còn đáng lo và PLC có thể hiện tính ưu việt nhờ sự hiểu biết của người sử dụng. Vậy PLC là gì? Hy vọng nội dung được đề cập trong đồ án này giúp người đọc hiểu hơn về PLC. PLC là gì? PLC là viết tắt của Programmable Logic Controller có nghĩa là thiết bị điều khiển logic khả trình. Sự phát triển của PLC đã mang lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy trở nên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn. Nó có khả năng thay thế hoàn toàn cho các phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơle (loại thiết bị phức tạp và cồng kềnh); khả năng điều khiển dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản; khả năng định thời, đếm; giải quyết các vấn đề toán học và công nghệ; khả năng tạo lập, gởi đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đích kiểm soát sự kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của máy hoặc một dây chuyển công nghiệp. > Như vậy những đặc điểm làm cho PLC có tính năng ưu việt và tích hợp trong môi trường công nghiệp: 一 Khả năng kháng nhiễu tốt. 一 Cấu trúc dạng module rất thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo nâng cấp... 一 Có những module chuyên dụng để thực hiện chức năng đặc biệt hay những module truyền thông để kết nối PLC với mạng công nghiệp hoặc qua mạng internet. 一 Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động. Thuộc vào hệ sản xuất linh hoạt do tính thay đổi được do chương trình hoặc thay đổi trực tiếp các thông số mà không cần thay đổi lại chương trình. Cấu trúc phần cứng của PLC > Các thành phần cơ bản của một PLC thường có các module phần cứng sau: 一 Module nguồn. 一 Module đơn vị xử lý trung tâm. 一 Module bộ nhớ chương trình và dữ liệu. 一 Module đầu vào. 一 Module đầu ra. 一 Module phối ghép (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông nội bộ). 一 Module chức năng (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông mạng). Cấu trúc bộ nhớ PLC Bộ nhớ chia làm 3 vùng chính Vùng chứa chương trình ứng dụng: Vùng chứa chương trình được chia làm miền: 一 Organisation block: Miền chứa chương trình tổ chức, chứa chương trình chính, các lệnh trong khối này luôn được quét. 一 Subroutine (Chương trình con): Miền chứa chương trình con, được tổ chức thành hàm và có biến hình thức để trao đổi dữ liệu, chương trình con này sẽ được thực hiện khi nó được gọi trong chương trình chính. 一 Interrup (Chương trình ngắt): Miền chứa chương trình ngắt được tổ chức thành hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác. Chương trình này sẽ được thực hiện khi có sự kiện ngắt xảy ra. Có rất nhiều sự kiện ngắt như: Ngắt thời gian, ngắt xung tốc độ cao ... Vùng chứa tham so của hệ điêu hành: chia thành miền khác nhau: 一 I (Process Image Input): Miền dữ liệu các cổng vào số, trước khi bắt đầu thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng đầu vào và cất giữ chúng trong vùng nhớ I. Thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của công vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đệm I. 一 Q (Process Image Output): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số. Kết thúc giai đoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tới các cổng ra số. Thông thường chương trình không trực tiếp gán giá trị tới tận cổng ra mà chỉ chuyển chúng tới bộ đệm Q. 一 M (Miền các biến cờ): Chương trình ứng dụng sử dụng những biến này dể lưu giữ các tham số cần thiết và có thể truy nhập theo bit (M), byte (MB), từ (MW) hay từ kép (MW). 一 T (Timer): Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu giữ giá trị thời gian đặt trước (PV- Preset Value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV- Current Value) cũng như giá trị Logic đầu ra của bộ thời gian. 一 C (Counter): Miền nhớ phục vụ bộ đếm bao gồm việc lưu giữ giá trị đặt trước (PV- Preset Value), giá trị đếm tức thời (CV- Current Value) và giá trị logic đầu ra của bộ đệm. • Vùng dữ liệu. Vùng dữ liệu là một vùng nhớ động. Nó có thể được truy cập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn (word) hay từ kép (double word) và được sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu cho các thuật toán, các hàm truyền thông, lập bảng, các hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ... Xử lý chương trình PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là một vòng quét (Scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng việc đọc dữ liệu từ các cổng vào cùng bộ đệm ảo, tiếp theo giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét chương trình thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh kết thúc. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông và kiểm tra lỗi, vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyền các nội dung của bộ đệm ảo đến cổng ra. Cấu trúc chương trình Chương trình trong S7-1200 được lưu trong bộ nhớ PLC ở vùng dành riêng cho chương trình và có thể được lập với 2 dạng cấu trúc khác nhau: > Lập trình có cấu trúc: chương trình được chia thành những phần nhỏ và mỗi phần thực thi những nhiệm vụ riêng biệt của nó, từng phần này nằm trong những khối chương trình khác nhau. Loại hình cấu trúc này phù hợp với những bài toán điều khiển nhiểu nhiệm vụ và phức tạp. PLC S7-1200 có 3 loại khối cơ bản sau: Loại khối organization Block: khối tổ chức và quản lí chương tình điều khiển. khối này luôn được thực thi và luôn được quét trong mỗi chu kì quét. Loại khối chương trình con: Khối chương trình với những chức năng riêng giống như một chương trình con hoặc một hàm (chương trình con có biến hình thức). Một chương trình ứng dụng có nhiểu khối chương trình con và các khối chương trình con này được phân biệt với nhau bằng tên của chương trình con đó. Lập trình tuyến tính: toàn bộ chương trình nằm trong một khối bộ nhớ. Loại hình cấu trúc tuyến tính này phù hợp với những bài toán tự động nhỏ. Không phức tạp. Khối được chọn phải là khối organization Block mà PLC luôn quét và thực hiện tổng các lệnh đó thường xuyên. Từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối và quay lại lệnh đầu tiên. Loại khối chương tình ngắt: là khối chương trình đặc biệt có khả năng trao đổi 1lượng lớn với các khối chương trình khác. Chương trình sẽ được thực thi mỗi khi có sự kiện ngắt xảy ra. Dòng sản phẩm PLC đầu tiên của Siemens là PLC S7-200. Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-200. Bộ điều khiển logic khả trình PLC S7-1200 mang lại tính năng linh hoạt và sức mạnh điều khiển nhiều thiết bị đa dạng. Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ khiến cho PLC S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng nhỏ. Module CPU của PLC S7-1200 tích hợp bộ vi xử lý, bộ nguồn, ngõ vào/ra, cổng mạng PROFINET, các bộ đếm tốc độ cao (HSC), các ngõ vào tương tự tạo nên một bộ điều khiển có tính năng mạnh mẽ. Module CPU cung cấp một cổng PROFINET dành cho việc trao đổi thông tin qua mạng PROFINET. Một số các module truyền thông mở rộng khác cho phép ghép nối và truyền thông PLC S7-1200 qua mạng PROFIBUS, GPRS, RS485, RS232, IEC, DNP3 và WDC. Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic. Step7 Basic hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal của Siemens. Phân loại Có nhiều cách phân loại PLC S7-1200. - Theo bộ vi xử lý, PLC S7-1200 được phân chia thành 5 dòng: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU1214C, CPU 1215C, CPU 1217C. - Theo nguồn nuôi cung cấp cho CPU, ngõ vào và ngõ ra tích hợp trên CPU: + Loại AC/DC/RLY: nguồn nuôi cấp cho CPU là xoay chiều, ngõ vào 1 chiều, ngõ ra xoay chiều hoặc 1 chiều. + Loại DC/DC/RLY: nguồn nuôi cấp cho CPU là một chiều, ngõ vào 1 chiều, ngõ ra xoay chiều hoặc 1 chiều. + Loại DC/DC/DC: nguồn nuôi cấp cho CPU, ngõ vào, ngõ ra đều là 1 chiều. Ưu điểm và ứng dụng * Ưu điểm – Giảm đến 80% số lượng dây nối. – Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp . – Khả năng tự chuẩn đoán do đó giúp cho việc sửa chữa được nhanh chóng và dễ dàng. – Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình, khi không có các yêu cầu thay đổi các đầu vào ra thì không cần phải nâng cấp phần cứng – Giảm thiểu số lượng rơle và timer so với hệ điều khiển cổ điển. – Không hạn chế số lượng tiếp điểm sử dụng trong chương trình. – Thời gian để một chu trình điều khiển hoàn thành chỉ mất vài ms, điều này làm tăng tốc độ và năng suất PLC . – Chương trình điều khiển có thể được in ra giấy chỉ trong thời gian ngắn giúp thuận tiện cho vấn đề bảo trì và sửa chữa hệ thống. – Chức năng lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ hiểu, dễ học. – Kích thước nhỏ gọn, dễ dàng bảo quản, sửa chữa. – Dung lượng chương trình lớn để có thể chứa được nhiều chương trình phức tạp. – Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp. – Dễ dàng kết nối được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, kết nối mạng Internet, các Modul mở rộng. – Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ. – Giá bán cạnh tranh. Đặc trưng của tất cả các dòng PLC bất kì là khả năng có thể lập trình được, chỉ số IP ở dải quy định cho phép PLC hoạt động trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, yếu tố bền vững thích nghi, độ tin cậy, tỉ lệ hư hỏng rất thấp, thay thế và hiệu chỉnh chương trình dễ dàng, khả năng nâng cấp các thiết bị ngoại vi hay mở rộng số lượng đầu vào nhập và đầu ra xuất được đáp ứng tuỳ nghi trong khả năng trên có thể xem là các tiêu chí đầu tiên cho chúng ta khi nghĩ đến thiết kế phần điều khiển trung tâm cho một hệ thống hoạt động tự động. Ứng dụng Từ các ưu điểm nêu trên, hiện nay PLC đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong công nghiệp như: – Hệ thống nâng vận chuyển. – Dây chuyền đóng gói. – Các robot lắp giáp sản phẩm . – Điều khiển bơm. – Dây chuyền xử lý hoá học. – Công nghệ sản xuất giấy . – Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh. – Sản xuất xi măng. – Công nghệ chế biến thực phẩm. – Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn. – Dây chuyền lắp giáp Tivi. – Điều khiển hệ thống đèn giao thông. – Quản lý tự động bãi đậu xe. – Hệ thống báo động. – Dây chuyền may công nghiệp. – Điều khiển thang máy. – Dây chuyền sản xuất xe ôtô. – Sản xuất vi mạch. – Kiểm tra quá trình sản xuất . 2.1.2. Phần cứng PLC S7-1200 CPU 1214C AC/DC/RLY 2.1.2.1. Giới thiệu chung Hình 2.1.Cấu tạo phần cứng PLC S7-1200 1. Bộ phận kết nối nguồn 2 . Các bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo được (phía sau các nắp che) Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên 3. Các LED trạng thái dành cho I/Otích hợp 4. Bộ phận kết nối PROFINET (phía trên của CPU) 2.1.2.2. Bảng tín hiệu Một bảng tín hiệu (SB) cho phép người dùng thêm vào I/O cho CPU. Người dùng có thể thêm một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự. SB kết nối vào phía trước của CPU. • SB với 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC) • SB với 1 ngõ ra kiểu tương tự. CCác LED trạng thái trên SB BBộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo ra Hình 2.2. Bảng tín hiệu PLC 2.1.2.3. Các module tín hiệu Người dùng có thể sử dụng các module tín hiệu để thêm vào CPU các chức năng. Các module tín hiệu kết nối vào phía bên hải của CPU. 1 Các LED trạng thái dành cho I/O của module tín hiệu 2 Bộ phận kết nối đường dẫn 3 Bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo ra Hình 2.3. Các modul tín hiệu của PLC S7-1200 2.1.2.4. Các module truyền thông Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho các tính năng bổ sung vào hệ thống. Có 2 module truyền thông: RS232 và RS485. - CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông - Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một CM khác) ①: Các LED trạng thái dành cho module truyền thông ②: Bộ phận kết nối truyền thông 2.1.3. Phần mềm SIMATIC TIA Portal V14 Phần mềm SIMATIC TIA Portal STEP7 Basic chạy hệ điều hành Windows, phần mềm làm nhiệm vụ trung gian giữa ngƣời lập trình và PLC. • Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hay Laptop cần một kết nối TCP/IP • Để PC và SIMATIC S7-1200 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là các địa chỉ IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau. Sau đây là cách tạo một project trên phần mềm. Một số thao tác cơ bản khi làm quen với phần mềm Bước 1: Từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal V14 Hình 2.4. Biểu tượng Tia Portal V14 Bước 2: Click chuột vào Create new project để tạo dự án Hình 2.5. Biểu tượng Creat new project trên phần mềm Tia Portal Bước 3: Nhập tên dự án vào Project name sau đó nhấn create Hình 2.6. Chọn dự án và chọn Creat Bước 4: Chọn Configure a device Hình 2.7. Biểu tượng Configure a device trên project   Bước 5: Chọn Add new device Hình 2.8. Chọn Add new device Bước 6: Chọn loại CPU PLC sau đó chọn add Hình 2.9. Các loại CPU PLC   Bước 7: Project mới được hiện ra Hình 2.10. Project mới được hiện ra 2.2. Giao diện giám sát WINCC 2.2.1. Giới thiệu chung WinCC là một trong những chương trình ứng dụng cho mạng HMI, Scada trong lĩnh vực dân dụng cũng như công nghiệp. Hình 2.11. Giao diện giám sát mức nước trên WinCC. WinCC (Windows Control Center) là phần mềm của hãng Siemens dùng để giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất. Nói rõ hơn, WinCC là chương trình dùng để thiết kế các giao diện Người và Máy – HMI (Human Machine Interface) trong hệ thống Scada (Supervisory Control And Data Acquisition), với chức năng chính là thu thập số liệu, giám sát và điều khiển quá trình sản xuất. Với WinCC, người dùng có thể trao đổi dữ liệu với PLC của nhiều hãng khác nhau như: Siemens, Mitsubishi, Allen braddly, Omron,.. thông qua cổng COM với chuẩn RS232 của PC và chuẩn RS485 của PLC. Với WinCC, ta có thể tận dụng nhiều giải pháp khác nhau cho để giải quyết công việc, từ thiết kế cho hệ thống có quy mô nhỏ đến quy mô lớn, hệ thống thực hiện sản xuất – MES (Manufacturing Excution System). WinCC có thể mô phỏng bằng hình ảnh các sự kiện xảy ra trong quá trình điều khiển dưới dạng chuổi sự kiện. Để đáp ứng yêu cầu công nghệ ngày càng phát triển, WinCC cung cấp nhiều hàm chức năng cho mục đích hiển thị, thông báo, ghi báo cáo, xử lý thông tin đo lường, các tham số công thức,.. và là một trong những chương trình thiết kế giao diện Người và Máy – HMI được tin dùng nhất hiện nay.   2.2.2. Chức năng của WinCC(HMI) - Hiển thị quá trình: Quá trình được hiển thị trên thiết bị HMI(WinCC). Màn hình trên thiết bị HMI được cập nhật một cách năng động. Điều này được dựa trên các sự chuyển tiếp quá trình. Điều khiển vận hành của quá trình: Người vận hành có thể điều khiển quá trình bởi GUI. Ví dụ, người vận hành có thể đặt trước các giá trị tham khảo cho điều khiển hay khởi động một động cơ. Hiển thị các cảnh báo: Các quá trình nghiêm trọng tự động khởi phát báo động, ví dụ, khi giá trị đặt được vượt quá. Lưu trữ các giá trị và cảnh báo quá trình: Hệ thống HMI có thể ghi lại các cảnh báo và giá trị quá trình. Tính năng này cho phép bạn lưu giữ các dãy quá trình và lấy ra các dữ liệu của sản xuất từ trước. Ghi chép các cảnh báo và các giá trị quá trình: Hệ thống HMI có thể đưa ra các báo cáo giá trị quá trình và các cảnh báo. Tính năng này cho phép bạn in ra các dữ liệu sản xuất ở cuối của ca làm việc. Quản lí thông số máy móc và quá trình: Hệ thống HMI có thể lưu giữ các thông số của các quá trình và máy móc dưới dạng công thức. Ví dụ, bạn có thể download những thông số trên một đường dẫn từ thiết bị HMI tới PLC để thay đổi toàn kiểu sản xuất của sản phẩm.   Các bước cấu hình và kết nối WinCC với PLC Bước 1: Từ giao diện của WinCC. Ta chọn Add new device. Hình 2.12. Biểu tượng Add new device trên giao diện WinCC Bước 2: Khi hiển thị ô cửa sổ như hình bên dưới, ta chọn PC systems → SIMATIC HMI application → WinCC RT Advanced → OK. Hình 2.13. Cổng kết nối HMI trên WinCC Bước 3: Sau khi hoàn thành bước 2, sẽ hiển thị giao diện như hình bên dưới. Ta chọn Communications modules → PROFINE T/Ethernet → IE general. Hình 2.14. Cổng truyền thông trên giao diện Bước 4: Khi ta chọn Network view, sẽ hiển thị ra giao diện như hình dưới, sau đó ta nối PLC_1 với PC-System_1. Hình 2.15. Kết nối PLC_1 với PC-system_1   Bước 5: Sau đó ta chọn Connections. Kết nối PCL_1 với PC-System_1. Hình 2.16. Biểu tượng Connections Bước 6: Sau khi xong bước 5, ta sẽ được kết quả như hình bên dưới. Vậy ta đã kết nối xong WinCC với PLC. Hình 2.17. WinCC và PLC đã được kết nối 2.3. Các thiết bị khác 2.3.1. Băng tải và cảm biến 2.3.1.1. Đặt vấn đề Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin…. do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng. Xuất phát từ những đợt đi thực tập tốt nghiệp tại nhà máy, các khu công nghiệp và tham quan các doanh nghiệp sản xuất, chúng em đã được thấy nhiều khâu được tự động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu tự động trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm sản xuất ra được các băng tải vận chuyển và sử dụng hệ thống nâng gắp đóng hộp sản phẩm. Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong những khâu phân loại, đóng bao bì mà vẫn còn sử dụng nhân công, chính vì vậy nhiều khi cho ra năng suất thấp chưa đạt hiệu quả. Từ những điều đã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiến thức mà em đã học được ở trường muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời vẫn đảm bảo được độ chính xác cao về kích thước. Nên em đã quyết định thiết kế và thi công một mô hình sử dụng băng chuyền để đóng và đếm sản phẩm vì nó rất gần gũi với thực tế, vì trong thực tế có nhiều sản phẩm được sản xuất ra đòi hỏi phải có kích thước tương đối chính xác và nó thật sự rất có ý nghĩa đối với chúng em, góp phần làm cho xã hội ngày càng phát triển mạnh hơn, để xứng tầm với sự phát triển của thế giới. 2.3.1.2 Các băng chuyền đếm và đóng sản phẩm hiện nay. Các loại băng tải sử dụng hiện nay Giới thiệu chung Băng tải thường được dùng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vật liệu rời theo phương ngang và phương nghiêng. Trong các dây chuyền sản xuất, các thiết bị này được sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cơ cấu nhẹ, trong các xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, các loại xỉ lò trên các trạm thủy điện thì dùng vận chuyển nhiên liệu. Trên các kho bãi thì dùng để vận chuyển các loại hàng bưu kiện, vật liệu hạt hoặc 1 số sản phẩm khác. Trong 1 số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, hóa chất thì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoàn thành giữa các công đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sản phẩm không dùng được. b, Đặc điểm của băng tải Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo các hướng nằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp giữa nằm ngang với nằm nghiêng. Vốn đầu tư không lớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy, năng suất cao và tiêu hao năng lượng so với máy vận chuyển khác không lớn lắm. Cấu tạo chung của băng tải 1 2 Hình 2.18. Cấu tạo chung băng chuyền Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật. Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho bộ phận kéo. Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo. Hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ...) làm phần trượt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc.   Các loại băng tải trên thị trường hiện nay Bảng 2.1: Danh sách các loại băng tải Loại băng tải Tải trọng Phạm vi ứng dụng Băng tải dây đai < 50 kg Vận chuyển từng chi tiết giữa các nguyên công hoặc vận chuyển thùng chứa trong gia công cơ và lắp ráp. Băng tải lá 25 ÷ 125 kg Vận chuyển chi tiết trên vệ tinh trong gia công chuẩn bị phôi và trong lắp ráp Băng tải thanh đẩy 50 ÷ 250 kg Vận chuyển các chi tiết lớn giữa các bộ phận trên khoảng cách >50m. Băng tải con lăn 30 ÷ 500 kg Vận chuyển chi tiết trên các vệ tinh giữa các nguyên công với khoảng cách Như vậy những đặc điểm làm cho PLC có tính năng ưu việt và tích hợp trong môi trường công nghiệp:

一 Khả năng kháng nhiễu tốt.

一 Cấu trúc dạng module rất thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo nâng cấp

一 Có những module chuyên dụng để thực hiện chức năng đặc biệt hay những module truyền thông để kết nối PLC với mạng công nghiệp hoặc qua mạng internet.

一 Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động.

Thuộc vào hệ sản xuất linh hoạt do tính thay đổi được do chương trình hoặc thay đổi trực tiếp các thông số mà không cần thay đổi lại chương trình. c.Cấu trúc phần cứng của PLC

> Các thành phần cơ bản của một PLC thường có các module phần cứng sau: 一 Module nguồn.

一 Module đơn vị xử lý trung tâm.

一 Module bộ nhớ chương trình và dữ liệu.

一 Module phối ghép (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông nội bộ).

一 Module chức năng (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông mạng). d Cấu trúc bộ nhớ PLC

Bộ nhớ chia làm 3 vùng chính

• Vùng chứa chương trình ứng dụng: Vùng chứa chương trình được chia làm miền:

一 Organisation block: Miền chứa chương trình tổ chức, chứa chương trình chính, các lệnh trong khối này luôn được quét.

一 Subroutine (Chương trình con): Miền chứa chương trình con, được tổ chức thành hàm và có biến hình thức để trao đổi dữ liệu, chương trình con này sẽ được thực hiện khi nó được gọi trong chương trình chính.

一 Interrup (Chương trình ngắt): Miền chứa chương trình ngắt được tổ chức thành hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác Chương trình này sẽ được thực hiện khi có sự kiện ngắt xảy ra.

Có rất nhiều sự kiện ngắt như: Ngắt thời gian, ngắt xung tốc độ cao

• Vùng chứa tham so của hệ điêu hành: chia thành miền khác nhau:

一 I (Process Image Input): Miền dữ liệu các cổng vào số, trước khi bắt đầu thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng đầu vào và cất giữ chúng trong vùng nhớ I Thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của công vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đệm I.

一 Q (Process Image Output): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số Kết thúc giai đoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tới các cổng ra số Thông thường chương trình không trực tiếp gán giá trị tới tận cổng ra mà chỉ chuyển chúng tới bộ đệm Q.

一 M (Miền các biến cờ): Chương trình ứng dụng sử dụng những biến này dể lưu giữ các tham số cần thiết và có thể truy nhập theo bit (M), byte (MB), từ (MW) hay từ kép (MW).

一 T (Timer): Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu giữ giá trị thời gian đặt trước (PV- Preset Value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV- Current Value) cũng như giá trị Logic đầu ra của bộ thời gian.

一 C (Counter): Miền nhớ phục vụ bộ đếm bao gồm việc lưu giữ giá trị đặt trước (PV- Preset Value), giá trị đếm tức thời (CV- Current Value) và giá trị logic đầu ra của bộ đệm.

Vùng dữ liệu là một vùng nhớ động Nó có thể được truy cập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn (word) hay từ kép (double word) và được sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu cho các thuật toán, các hàm truyền thông, lập bảng, các hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ e.Xử lý chương trình

PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp Mỗi vòng lặp được gọi là một vòng quét (Scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng việc đọc dữ liệu từ các cổng vào cùng bộ đệm ảo, tiếp theo giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét chương trình thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh kết thúc Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông và kiểm tra lỗi, vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyền các nội dung của bộ đệm ảo đến cổng ra. f.Cấu trúc chương trình

Chương trình trong S7-1200 được lưu trong bộ nhớ PLC ở vùng dành riêng cho chương trình và có thể được lập với 2 dạng cấu trúc khác nhau:

> Lập trình có cấu trúc: chương trình được chia thành những phần nhỏ và mỗi phần thực thi những nhiệm vụ riêng biệt của nó, từng phần này nằm trong những khối chương trình khác nhau Loại hình cấu trúc này phù hợp với những bài toán điều khiển nhiểu nhiệm vụ và phức tạp PLC S7-1200 có 3 loại khối cơ bản sau:

 Loại khối organization Block: khối tổ chức và quản lí chương tình điều khiển khối này luôn được thực thi và luôn được quét trong mỗi chu kì quét.

Giao diện giám sát WINCC

WinCC là một trong những chương trình ứng dụng cho mạng HMI, Scada trong lĩnh vực dân dụng cũng như công nghiệp.

Hình 2.11 Giao diện giám sát mức nước trên WinCC.

WinCC (Windows Control Center) là phần mềm của hãng Siemens dùng để giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất Nói rõ hơn, WinCC là chương trình dùng để thiết kế các giao diện Người và Máy – HMI (Human Machine Interface) trong hệ thống Scada (Supervisory Control And Data Acquisition), với chức năng chính là thu thập số liệu, giám sát và điều khiển quá trình sản xuất Với WinCC, người dùng có thể trao đổi dữ liệu với PLC của nhiều hãng khác nhau như: Siemens, Mitsubishi, Allen braddly, Omron, thông qua cổng COM với chuẩn RS232 của PC và chuẩn RS485 của PLC.

Với WinCC, ta có thể tận dụng nhiều giải pháp khác nhau cho để giải quyết công việc, từ thiết kế cho hệ thống có quy mô nhỏ đến quy mô lớn, hệ thống thực hiện sản xuất – MES (Manufacturing Excution System) WinCC có thể mô phỏng bằng hình ảnh các sự kiện xảy ra trong quá trình điều khiển dưới dạng chuổi sự kiện Để đáp ứng yêu cầu công nghệ ngày càng phát triển, WinCC cung cấp nhiều hàm chức năng cho mục đích hiển thị, thông báo, ghi báo cáo, xử lý thông tin đo lường, các tham số công thức, và là một trong những chương trình thiết kế giao diện Người và Máy – HMI được tin dùng nhất hiện nay.

2.2.2 Chức năng của WinCC(HMI)

Quá trình được hiển thị trên thiết bị HMI(WinCC) Màn hình trên thiết bị HMI được cập nhật một cách năng động Điều này được dựa trên các sự chuyển tiếp quá trình.

- Điều khiển vận hành của quá trình:

Người vận hành có thể điều khiển quá trình bởi GUI Ví dụ, người vận hành có thể đặt trước các giá trị tham khảo cho điều khiển hay khởi động một động cơ.

- Hiển thị các cảnh báo:

Các quá trình nghiêm trọng tự động khởi phát báo động, ví dụ, khi giá trị đặt được vượt quá.

- Lưu trữ các giá trị và cảnh báo quá trình:

Hệ thống HMI có thể ghi lại các cảnh báo và giá trị quá trình Tính năng này cho phép bạn lưu giữ các dãy quá trình và lấy ra các dữ liệu của sản xuất từ trước.

- Ghi chép các cảnh báo và các giá trị quá trình:

Hệ thống HMI có thể đưa ra các báo cáo giá trị quá trình và các cảnh báo. Tính năng này cho phép bạn in ra các dữ liệu sản xuất ở cuối của ca làm việc.

- Quản lí thông số máy móc và quá trình:

Hệ thống HMI có thể lưu giữ các thông số của các quá trình và máy móc dưới dạng công thức Ví dụ, bạn có thể download những thông số trên một đường dẫn từ thiết bị HMI tới PLC để thay đổi toàn kiểu sản xuất của sản phẩm.

Các bước cấu hình và kết nối WinCC với PLC

Bước 1: Từ giao diện của WinCC Ta chọn Add new device.

Hình 2.12 Biểu tượng Add new device trên giao diện WinCC

Bước 2: Khi hiển thị ô cửa sổ như hình bên dưới, ta chọn PC systems → SIMATIC HMI application → WinCC RT Advanced → OK.

Hình 2.13 Cổng kết nối HMI trên WinCC

Bước 3: Sau khi hoàn thành bước 2, sẽ hiển thị giao diện như hình bên dưới Ta chọn Communications modules → PROFINE T/Ethernet → IE general.

Hình 2.14 Cổng truyền thông trên giao diện

Bước 4: Khi ta chọn Network view, sẽ hiển thị ra giao diện như hình dưới, sau đó ta nối PLC_1 với PC-System_1.

Hình 2.15 Kết nối PLC_1 với PC-system_1

Bước 5: Sau đó ta chọn Connections Kết nối PCL_1 với PC-System_1.

Bước 6: Sau khi xong bước 5, ta sẽ được kết quả như hình bên dưới Vậy ta đã kết nối xong WinCC với PLC.

Hình 2.17 WinCC và PLC đã được kết nối

XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐẾM SẢN PHẨM TRÊN NHIỀU BĂNG CUYỂN SỬ DỤNG PLC

Sơ đồ khối

3.1.1 Yêu cầu công nghệ và thiết kế

1 PLC S7-1200 CPU 1214C AC/DC/RLY

1 PC Cài sẵn 2 phần mềm hỗ trợ lập trình S7-1200 ( TIA Portal V14 - hoặc cao hơn) và phần mềm thiết kế giao diện giám sát hệ thống WinCC

3.1.1.1 Sơ đồ khối của hệ thống

Hình 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống

3.1.1.2 Chương trình đã soạn thảo

Là chương trình(code) đã được soạn thảo trên phần mền hỗ trợ lập trình PLC S7-1200 TIA Portal và được nạp xuống khối xử lý trung tâm.

Chương trình đã soạn thảo (Code)

Khối xử lý trung tâm

Hình 3.2 Giao diện chương trình code PLC

3.1.1.3 Khối xử lý trung tâm

Gồm có PLC S7-1200 CPU 1214C AC/DC/RLY để điều khiển vận hành toàn bộ hệ thống

Hình 3.3 Giao diện khối xử lý trung tâm

 Động cơ kéo băng tải

Hình 3.4 Khối động cơ trong Wincc

Hình 3.5 Cảm biến quang trong WinCC

Là khối chứa giao diện đã thiết kế trên WinCC để giám sát

Hình 3.6 Giao diện giám sát của WinCC

Cấu hình cho thiết bị bằng cách chèn một CPU vào dự án Việc lựa chọn CPU từ hộp thoại “Add new device” sẽ tạo ra thanh đỡ (rack) và CPU Hộp thoại “Add new device” chọn như hình dưới

Hình 3.7 Giao diện Add new device.

Hình 3.8 Giao diện CPU và thanh đỡ Rack

Hình 3.9 Cửa sổ Download chương trình

Hình 3.10 Giao diện kết nối PLC với PLC SIM

MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG

Kết quả chung

Trong 5 tuần làm đồ án, em đã đạt được các kết quả như sau:

♦ Nghiên cứu sâu hơn về các dòng PLC đặc biệt là dòng S7 -1200.

♦ Nghiên cứu sử dụng được cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK

♦ Nghiên cứu được một số hệ thống đếm sản phẩm.

♦ Nghiên cứu và thiết kế giao diện giám sát và điều khiển WinCC.

♦ Tìm hiểu và biết các sử dụng phần mềm lập trình PLC —TIA Portal.

Mô phỏng hoạt động của hệ thống

- Khi chưa nhấn nút Start thì đèn báo Stop đỏ báo hệ thống và động cơ chưa hoạt động

Hình 4.1 Giao diện giám sát khi chưa nhấn nút start

- Khi nhấn Start đèn Start sáng xanh, động cơ chuyển nháy báo hệ thống đang hoạt động.

Hình 4.2 Giao diện giám sát khi dây chuyền hoạt động

Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Khi nhấn nút Start, hệ thống thực hiện kiểm tra lần lượt các băng tải 1 rồi kiểm tra băng tải 2 rồi kiểm tra băng tải 3,các vật ở trên băng tải di chuyển Khi cảm biến nhận tín hiệu từ vật thì khối hiển thị đếm cộng lên 1 Cứ như vậy sảm phẩm sẽ được đếm trên các băng tải

Kết quả thi công

Kết quả giao diện giám sát và điều khiển

Hình 4.3 Kết quả giao diện giám sát và điều khiển

Ngày đăng: 22/11/2024, 10:11

w