Trong quá trình hoạt động ở các nhà xưởng, xí nghiệp hiện nay, việc tiết kiệm điệnnăng là nhu cầu rất cần thiết, bên cạnh đó ngành công nghiệp ngày càng phát triển các công ty xí nghiệp
GIỚI THIỆU CHUNG
Giới thiệu chung
Ngày nay, kỹ thuật điện-điện tử và điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như khoa học, quản lý và công nghiệp tự động hóa Việc nắm bắt và áp dụng hiệu quả các công nghệ tiên tiến như vi xử lý, PLC, và vi mạch số là cần thiết để phát triển kỹ thuật điều khiển tự động Các hệ thống điều khiển cơ khí truyền thống với tốc độ xử lý chậm và độ chính xác thấp đang dần được thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động, sử dụng các lệnh chương trình đã được thiết lập trước.
Trong bối cảnh hiện nay, việc tiết kiệm điện năng tại các nhà xưởng và xí nghiệp trở thành nhu cầu cấp thiết Để đáp ứng sự phát triển của ngành công nghiệp, nhiều công ty đã áp dụng tự động hóa trong sản xuất, giúp quản lý dây chuyền và sản phẩm một cách hợp lý, tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu quả quản lý Nhằm mục đích này, nhóm tác giả đã tiến hành nghiên cứu tài liệu, thiết kế và thi công mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (Hình 1.1).
Hình 1.1 Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc.
Hệ thống phân loại sản phẩm sử dụng cảm biến để nhận diện màu sắc của sản phẩm Sau đó, các xylanh được sử dụng để phân loại các sản phẩm dựa trên màu sắc khác nhau.
Từ nguyên lý làm việc trên ta thấy muốn hệ thống hoạt động được cần những chuyển động cần thiết:
Để truyền động quay cho trục băng chuyền, chúng ta sử dụng động cơ điện một chiều kết hợp với bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng trung gian.
- Chuyển động tịnh tiến của xylanh để phân loại sản phẩm có màu sắc khác nhau. Chuyển động của xylanh được điều khiển bởi hệ thống khí nén
Khi ấn nút Start, máy sẽ hoạt động và sản phẩm được xylanh đẩy vào băng chuyền Hệ thống điều khiển giúp phân loại sản phẩm theo màu sắc khác nhau Sau khi phân loại, các sản phẩm sẽ được chuyển đến thùng hàng để đóng gói Chu trình này liên tục diễn ra cho đến khi tất cả sản phẩm được phân loại hoàn tất.
Những lợi ích mà hệ thống phân loại sản phẩm đem lại cho chúng ta là rất lớn, cụ thể như:
Giảm sức lao động giúp con người tránh được sự nhàm chán trong công việc và cải thiện điều kiện làm việc Điều này tạo cơ hội cho mọi người tiếp cận với những tiến bộ trong khoa học kỹ thuật, đồng thời làm việc trong môi trường ngày càng văn minh hơn.
Nâng cao năng suất lao động, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm, cũng như thay đổi mẫu mã một cách nhanh chóng.
Việc quản lý và giám sát trở nên dễ dàng hơn nhờ vào việc cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, đồng thời giúp giảm thiểu số lượng công nhân cần thiết đến mức tối đa.
Các vấn đề đặt ra
Mục tiêu nghiên cứu là phát triển hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc với thiết kế nhỏ gọn, dễ lắp đặt và bảo trì Để đạt được điều này, cần thiết kế cơ khí và điều khiển động cơ cùng hệ thống hoạt động tự động dựa vào lập trình và điều khiển PLC Bên cạnh đó, các yếu tố như vật liệu mô hình, nguồn cung cấp và tính toán thông số chi tiết cũng cần được xem xét kỹ lưỡng.
Các vấn đề cần được giải quyết đó là:
Trong lĩnh vực cơ khí, việc phân tích, tính toán và lựa chọn vật liệu là rất quan trọng để đảm bảo các chi tiết đáp ứng các yêu cầu như kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, độ bền cao, tính thẩm mỹ hấp dẫn, cùng với khả năng lắp đặt và sửa chữa dễ dàng.
- Vấn đề điều khiển: điều khiển hoàn toàn tự động.
Phương pháp nghiên cứu
Đề tài "Phân loại sản phẩm theo màu sắc" đã thu hút sự quan tâm của nhiều sinh viên, dẫn đến việc nghiên cứu và thực hiện các mô hình đơn giản Những mô hình này đã được áp dụng tại một số nhà máy, chứng minh tính ứng dụng trong lĩnh vực cơ điện tử Trong quá trình thực hiện đồ án, nhóm tác giả đã áp dụng các phương pháp nghiên cứu hiệu quả.
* Phương pháp tuần tự và đồng thời
Kết hợp giữa thiết kế tuần tự và đồng thời là một phương pháp hiệu quả trong nghiên cứu mô hình Đầu tiên, cần nghiên cứu mô hình cụ thể, sau đó xây dựng một mô hình tổng quát bao gồm tất cả các yếu tố dự kiến trong thiết kế Qua đó, người thiết kế có cái nhìn tổng quan về hệ thống và xác định các thông số cơ bản, từ đó áp dụng vào thiết kế trong khuôn khổ đề tài.
Mô hình hóa phần cơ, mô phỏng hóa phần điện, tối ưu hóa thiết kế trước khi chế tạo hoàn thiện.
Chế tạo mẫu các chi tiết chưa đảm bảo hoạt động như mong muốn, hoặc chưa có trên thị trường Sau đó chế tạo thật mô hình.
Chạy thử hệ thống ở công suất tối đa giúp xác định giới hạn và hiệu suất làm việc của nó Qua việc vận hành toàn bộ chức năng, chúng ta có thể đánh giá các chỉ số như công suất, vận tốc băng tải, mức độ chịu lực, và các chỉ số cơ khí, điện năng Từ đó, đưa ra các phương án cải tiến hoặc thay thế nhằm nâng cao năng suất và hiệu quả của hệ thống.
Phạm vi giới hạn
Hệ thống phân loại sản phẩm đã được nghiên cứu và phát triển từ lâu, hiện nay có nhiều hệ thống tại các nhà máy đạt tiêu chuẩn về chất lượng và thẩm mỹ Tuy nhiên, trong khuôn khổ nghiên cứu, đề tài này bị giới hạn bởi kiến thức, thời gian và kinh phí, dẫn đến những tính năng cụ thể cần được xem xét.
- Kích thước: (Dài x Rộng x Cao) 1700 x 700 x 400 (mm)
- Hệ thống điều khiển: PLC và hệ thống khí nén.
- Cơ cấu đẩy sản phẩm: Xylanh piston.
- Động cơ truyền chuyển động: Động cơ điện một chiều.
- Hệ thống dẫn động: Băng chuyền.
- Điện áp cung cấp: Điện áp xoay chiều 220V và điện áp một chiều 24V.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
Giới thiệu về các loại phân loại sản phẩm
2.1.1 Các loại hệ thống phân loại sản phẩm đang hiện hành
Hệ thống phân loại sản phẩm hiện đại hóa quy trình sản xuất, thay thế con người trong công việc phân loại, nâng cao hiệu quả công việc Với độ tin cậy cao, hệ thống này hoạt động liên tục, giảm thiểu thời gian trì hoãn Đặc biệt, trong những công việc yêu cầu sự tập trung cao, việc đảm bảo chính xác trở nên khó khăn, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất Do đó, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời để đáp ứng nhu cầu cấp bách này.
Hệ thống phân loại sản phẩm hiện nay rất phổ biến trong các nhà máy và xí nghiệp, chủ yếu được chia thành ba loại chính: phân loại theo màu sắc, hình dạng và kích thước Trong đó, phân loại sản phẩm theo màu sắc đóng vai trò quan trọng, giúp dễ dàng nhận diện và quản lý hàng hóa trong quy trình sản xuất.
Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (Hình 2.1).
Hình 2.1 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc.
Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (Hình 2.1) có cấu tạo chính gồm:
- Một động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền.
- Cảm biến nhận biết màu sắc.
- Ba xylanh piston để phân loại sản phẩm.
- Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu.
- Các rơ le trung gian.
- Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống.
Khi nhấn nút Start, động cơ điện một chiều được cấp điện áp một chiều để hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền qua dây đai Xylanh piston sẽ đẩy sản phẩm ra băng chuyền, nơi được trang bị cảm biến nhận biết sản phẩm có màu sắc khác nhau Khi sản phẩm đi qua, cảm biến sẽ gửi tín hiệu về bộ PLC, và sau đó PLC sẽ phát tín hiệu cho van đảo chiều để điều khiển piston đẩy từng sản phẩm có màu sắc khác nhau vào nơi chứa riêng biệt.
Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc được ứng dụng rộng rãi trong ngành sản xuất gạch, ngói, đá granite, cũng như trong quy trình phân loại sản phẩm nhựa và chế biến nông sản như cà phê và gạo Việc áp dụng hệ thống này giúp nhà sản xuất giảm thiểu nhân công lao động, tiết kiệm thời gian làm việc và nâng cao năng suất lao động.
Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (Hình 2.2).
Hình 2.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc.
- Hai động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền.
- Ba cảm biến nhận biết màu sắc.
- Hai xylanh piston để phân loại sản phẩm.
- Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu.
- Các rơ le trung gian.
- Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống.
Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều được cấp cho động cơ điện một chiều đầu tiên, làm cho băng chuyền hoạt động thông qua dây đai Băng chuyền được trang bị cảm biến nhận biết màu sắc sản phẩm Khi sản phẩm di chuyển qua, cảm biến gửi tín hiệu về bộ PLC, và PLC điều khiển van đảo chiều để phân loại sản phẩm Sản phẩm cao và trung bình được đưa vào khay chứa tương ứng, trong khi sản phẩm thấp tiếp tục đến băng chuyền thứ hai Động cơ một chiều thứ hai sau đó vận chuyển hộp chứa sản phẩm thấp đến vị trí quy định.
Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc được ứng dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp:
- Ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói.
- Ứng dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm như bánh kẹo, hoa quả
- Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất bia, nước giải khát. c) Phân loại sản phẩm theo hình dạng
Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng (Hình 2.3).
Hình 2.3 Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng.
- Một động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền.
- Hai động cơ bước gạt sản phẩm để phân loại.
- Cảm biến thị giác Camera (Nhận dạng vật thể qua Camera).
- Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu.
- Các rơ le trung gian.
- Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống.
Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều được cung cấp cho động cơ điện một chiều, cho phép băng chuyền hoạt động thông qua dây đai Băng chuyền được trang bị cảm biến thị giác Camera để nhận diện sản phẩm Khi sản phẩm đi qua, cảm biến thị giác sẽ nhận diện và gửi tín hiệu đến bộ PLC Sau đó, PLC sẽ phát tín hiệu điều khiển động cơ bước để gạt từng sản phẩm có hình dạng khác nhau vào các khu vực chứa riêng biệt.
Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp:
- Ứng dụng trong công nghiệp kiểm tra và phân loại sản phẩm có hình dáng khác nhau như: Gạch, Ngói, thực phẩm tiêu dùng…
- Ứng dụng trong kiểm tra và phân loại Nông Sản.
- Ứng dụng kết hợp với Robot thông minh.
Ngoài ba loại hệ thống phân loại sản phẩm đã đề cập, còn có hệ thống phân loại dựa trên đặc tính sản phẩm như trọng lượng và kích thước Các hệ thống này có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương tự nhau, điểm khác biệt nằm ở bộ phận đẩy sản phẩm phân loại, có thể là xylanh piston hoặc động cơ bước, cùng với bộ phận nhận dạng sản phẩm, sử dụng các loại cảm biến như cảm biến màu sắc, cảm biến quang, cảm biến phát hiện kim loại, hoặc camera để nhận diện hình dạng vật thể.
2.1.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc
Sự kết hợp giữa ngành điện – điện tử và cơ khí đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển tự động hóa công nghiệp, đặc biệt trong bối cảnh đất nước đang phát triển và hội nhập Các sản phẩm hiện nay không chỉ cần đạt tiêu chuẩn chất lượng mà còn yêu cầu độ chính xác cao về hình dạng, kích thước và trọng lượng Do đó, nhiều khu công nghiệp đã hình thành với dây chuyền máy móc hiện đại nhằm nâng cao năng suất sản xuất Một trong những thiết bị quan trọng là hệ thống phân loại sản phẩm Nhóm tác giả đã quyết định thiết kế và thi công mô hình với đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm”, giúp hiểu rõ hơn về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các thiết bị trong hệ thống phân loại, đồng thời ứng dụng PLC để điều khiển hệ thống.
Hình 2.4 Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc.
(1) – Nguồn cấp 24VDC (2) – PLC (3) – Động cơ một chiều.
(4) – Nút nhấn (5) – Rơ le trung gian (6),(8),(14) – Cảm biến.
(7),(9) – Piston phân loại (10),(11),(12) – Van đảo chiều 5/2.
(13) – Dây dẫn khí (15) – Sản phẩm (16) – Băng chuyền.
(17) – Khay đựng sản phẩm (18) – Khung đỡ cơ khí.
(19) – Hộp cấp sản phẩm (20) – Piston cấp sản phẩm.
Khi nhấn nút Start, động cơ một chiều quay truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai Nguyên lý hoạt động được chia thành hai quá trình:
Quá trình cấp sản phẩm vào băng chuyền bắt đầu khi cảm biến quang nhận diện sản phẩm trong hộp và gửi tín hiệu đến PLC Bộ PLC sau đó xử lý tín hiệu và kích hoạt van đảo chiều 5/2 để điều khiển piston đẩy sản phẩm vào băng chuyền Trên băng chuyền, hai cảm biến quang được lắp đặt với vị trí lần lượt cao và trung bình, được xác định từ hộp cấp phôi.
Quá trình phân loại sản phẩm trên băng chuyền dựa vào độ cao của từng sản phẩm Khi sản phẩm cao đi qua, nó sẽ che cảm biến cao, gửi tín hiệu đến PLC, và PLC sẽ điều khiển van đảo chiều 5/2 để đẩy sản phẩm vào khay chứa tương ứng Sản phẩm có chiều cao trung bình không che cảm biến cao và khi đi qua cảm biến trung bình, tín hiệu sẽ được gửi đến PLC để điều khiển việc phân loại Cuối cùng, sản phẩm thấp nhất sẽ đi qua băng chuyền và được phân loại vào khay chứa cuối cùng.
Khi nhấn nút Stop, hệ thống dừng hoạt động.
Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc giúp phân loại chính xác các sản phẩm dựa trên màu sắc khác nhau Công nghệ này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, mang lại hiệu quả cao trong việc quản lý và kiểm soát chất lượng sản phẩm.
- Ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói.
- Ứng dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm như bánh kẹo, hoa quả
- Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất bia, nước giải khát.
CHƯƠNG 3 - GIỚI THIỆU VỀ PLC PLC – S7 1200 PHẦN MỀM LẬP
Khái quát chung về PLC
Thiết bị điều khiển khả trình (PLC) là máy tính điều khiển chuyên dụng, cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển logic linh hoạt thông qua ngôn ngữ lập trình Ý tưởng về PLC được Richard Morley phát triển vào năm 1968, nhằm đáp ứng yêu cầu của General Motors về một thiết bị lập trình mềm dẻo thay thế cho mạch điều khiển logic cứng Công ty Allen Bradley và Bedford Associate (Modicon) đã trình bày PLC lần đầu tiên Trước đây, thiết bị này được gọi là Programmable Controller (PC), nhưng sau khi máy tính cá nhân trở nên phổ biến, từ viết tắt PLC được sử dụng để tránh nhầm lẫn.
3.1.2 Các loại PLC thông dụng
Bảng 3 1 Một số loại PLC thông dụng.
S7 – 400: CPU 412, CPU 413, CPU 414, CPU 416… S7 – 1200: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C…
Dòng CPM1A, CPM2A, CPM2C Dòng CQM1
Dòng CP1E Dòng CP1L Dòng CP1H Dòng CJ1/M
Dòng FX: FX1N, FX1S, FX2N, FX3G…
Dòng A PLC: A large CPU, QnAS CPU, AnS CPU Dòng
Dòng L PLC Hãng Delta Dòng DVP – SA
Dòng DVP – SC Dòng DVP – SX
Các ngôn ngữ lập trình PLC được quy định trong chuẩn IEC 61131 – 3 bao gồm:
Ngôn ngữ lập trình cơ bản:
Instruction List (IL): dạng hợp ngữ.
Structured Text (ST): giống Pascal Các ngôn ngữ đồ họa:
Ladder Diagram (LD): giống mạch rơ le.
Function Block Diagram (FBD): giống mạch nguyên lý.
Sequential Function Charts (SFC): xuất xứ từ mạng Petri/Grafcet.
3.1.4 Cấu trúc và phương thức thực hiện chương trình PLC
Hình 3.1 Sơ đồ khối PLC
Bộ xử lý trung tâm (CPU): Bao gồm một hay nhiều bộ vi xử lý điều hành hoạt động của toàn hệ thống.
Các kênh truyền trong hệ thống máy tính bao gồm bus dữ liệu, bus địa chỉ, bus điều khiển và bus hệ thống Bus dữ liệu thường có kích thước 8 bit, truyền tải thông tin dữ liệu dưới dạng nhị phân Bus địa chỉ, thường là 8 hoặc 16 bit, đảm nhiệm việc tải địa chỉ vị trí nhớ trong bộ nhớ Bus điều khiển truyền tín hiệu điều khiển từ CPU đến các bộ phận khác nhau, trong khi bus hệ thống thực hiện việc trao đổi thông tin giữa các cổng nhập xuất và thiết bị nhập xuất.
Bộ nguồn: cung cấp nguồn một chiều (5V) ổn định cho CPU và các thành phần chức năng khác từ một nguồn xoay chiều (110, 220V…) hoặc nguồn một chiều (12, 24V…).
Các thành phần vào/ra đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối CPU với các thiết bị ngoại vi như cảm biến và cơ cấu chấp hành Đầu vào số (DI) nhận tín hiệu nhị phân từ các bộ chuyển đổi như nút ấn và cảm biến, với dải điện áp từ 5 VDC đến 240 VAC Đầu vào tương tự (AI) chuyển đổi tín hiệu tương tự từ cảm biến nhiệt độ và lưu lượng thành tín hiệu số, với các chuẩn tín hiệu phổ biến như 4-20mA và 0-10V Đầu ra tương tự (AO) biến tín hiệu số từ CPU thành tín hiệu tương tự để điều khiển các thiết bị như biến tần và van điện từ Cuối cùng, đầu ra số (DO) cung cấp tín hiệu nhị phân cho các thiết bị như đèn báo và relay, với ba loại đầu ra chính là Trans, Triac và Relay, và dải điện áp từ 5 VDC đến 230 VDC.
Phương thức thực hiện chương trình.
PLC hoạt động theo chu trình lặp, mỗi chu trình được gọi là vòng quét (Scan) Vòng quét bắt đầu bằng việc chuyển dữ liệu từ các cổng vào số vào vùng bộ đệm ảo, sau đó thực hiện chương trình.
Trong mỗi vòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc, sau đó chuyển nội dung bộ đệm ảo ra các cổng số Vòng quét kết thúc với giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi Thời gian cần thiết cho PLC thực hiện một vòng quét, gọi là thời gian vòng quét, không cố định và có thể thay đổi tùy thuộc vào số lệnh và khối lượng dữ liệu trong vòng quét đó.
Điều khiển các dây truyền đóng gói bao bì, tự động mạ tráng kẽm, sản xuất bia, sản xuất xi măng…
Hệ thống rửa ô tô tự động.
Điều khiển máy sấy, máy ép nhựa…
PLC – S7 1200
S7-1200 là dòng bộ điều khiển logic khả trình (PLC) lý tưởng cho nhiều ứng dụng tự động hóa Với thiết kế nhỏ gọn, chi phí hợp lý và khả năng lập trình mạnh mẽ, S7-1200 mang đến giải pháp tối ưu cho các nhu cầu tự động hóa.
S7 – 1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, các đầu vào vào/ra (DI/DO).
Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương trình điều khiển.
S7-1200 được trang bị cổng PROFINET, hỗ trợ các giao thức Ethernet và TCP/IP, giúp tối ưu hóa kết nối mạng Bên cạnh đó, người dùng có thể mở rộng khả năng truyền thông thông qua các module kết nối RS485 hoặc RS232.
Phần mềm Step 7 Basic được sử dụng để lập trình cho S7-1200, hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình gồm FBD, LAD và SCL Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal của Siemens, mang lại sự tiện lợi cho người dùng.
Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớ chương trình khác nhau PLC S7 – 1200 có các loại sau:
Tính năng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C CPU 1215C
Work 30 Kbytes 50 Kbytes 75 Kbytes 100 Kbytes
Load 1 Mbyte 1 Mbyte 4 Mbyte 4 Mbyte
Retentive 10 Kbytes 10 Kbytes 10 Kbytes 10 Kbytes
2 inputs 2 inputs 2 inputs 2 inputs / 2 outputs
Inputs 1024 bytes 1024 bytes 1024 bytes 1024 bytes
Outputs 1024 bytes 1024 bytes 1024 bytes 1024 bytes
Bit nhớ (M) 4096 bytes 4096 bytes 4096 bytes 4096 bytes
Module mở rộng vào ra (SM) none 2 8 8
Bộ đếm tốc độ cao
Tính năng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C CPU 1215C
3 at 80kHz SB: 2 at 20kHz
Card nhớ SIMATIC Memory Card (optional)
Lưu trữ thời gian đồng hồ thời gian thực Chuẩn là 20 ngày, nhỏ nhất là 12 ngày ở nhiệt độ 400C
(duy trì bằng tụ điện có điện dung lớn)
PROFINET 1 cổng truyền thông Ethernet
Tốc độ thực thi phép toán thực
Tốc độ thực thi logic
PLC có 3 loại bộ nhớ sử dụng là Load memory, Work memory và Retentive Memory:
Load memory chứa bộ nhớ của chương trình khi down xuống.
Work memory là bộ nhớ lúc làm việc.
System memory thì có thể setup vùng này trong Hardware config, chỉ cần chứa các dữ liệu cần lưu vào đây.
Bảng 3 3 Phân vùng bộ nhớ.
Bộ nhớ CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C
Bảng 3 4 Tập lệnh xử lý bít.
Tiếp điểm thường hở sẽ đóng khi giá trị của bit có địa chỉ là n bằng 1.
Tiếp điểm thường đóng sẽ đóng khi giá trị của bit có địa chỉ n là 0.
Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 1 và ngược lại.
Chỉ sử dụng một lệnh out cho 1 địa chỉ.
Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 0 và ngược lại.
Chỉ sử dụng một lệnh out not cho 1 địa chỉ.
Giá trị của các bit địa chỉ n sẽ được đặt thành 1 khi đầu vào lệnh nhận giá trị 1 Ngược lại, khi đầu vào lệnh là 0, các bit này sẽ giữ nguyên trạng thái hiện tại.
Giá trị của các bit có địa chỉ n sẽ trở thành 0 khi lệnh nhận đầu vào là 1 Ngược lại, nếu đầu vào của lệnh là 0, bit này sẽ giữ nguyên trạng thái hiện tại.
Bảng 3 5 Tập lệnh Timer, Counter
Timer trễ không nhớ – TON
Khi ngõ vào IN ngừng tác động thì reset và dừng hoạt động Timer Thay đổi PT khi Timer vận hành không có ảnh hưởng gì.
Khi tín hiệu ngõ vào CU chuyển từ 0 lên 1, giá trị bộ đếm CV sẽ tăng lên 1 Ngõ ra Q sẽ được kích hoạt thành 1 khi giá trị CV lớn hơn hoặc bằng PV Nếu trạng thái R (Reset) được kích hoạt, bộ đếm CV sẽ trở về 0.
Bảng 3 6 Tập lệnh toán học.
Lệnh so sánh dùng để so sánh hai giá trị IN1 và IN2 bao gồm IN1= IN2, IN1>= IN2, IN1 IN2, IN1 IN2.
Khi so sánh hai kiểu dữ liệu giống nhau, nếu điều kiện so sánh được thỏa mãn, kết quả sẽ là mức 1 = TRUE (tác động mức cao), ngược lại sẽ không thỏa mãn Các kiểu dữ liệu có thể so sánh bao gồm: SInt, Int, Dint, USInt, UDInt và Real.
Lreal, String, Time, DTL, Constant.
Lệnh cộng ADD: OUT = IN1 + IN2
Lệnh trừ SUB : OUT = IN1 - IN2.
Tham số IN1, IN2 phải cùng kiểu dữ liệu: Sint, Int, Dint, USInt, Uint, UDInt, Real, Lreal, Constant.
Tham số OUT có kiểu dữ liệu: Sint, Int, Dint, USInt, Uint, UDInt, Real, Lreal.
Tham số ENO bằng 1 cho biết không có lỗi trong quá trình thực thi, trong khi ENO bằng 0 chỉ ra rằng đã xảy ra lỗi Một số lỗi có thể phát sinh khi thực hiện lệnh này.
Kết quả toán học nằm ngoài phạm vi của kiểu dữ liệu.
Real/Lreal: Nếu một trong những giá trị đầu vào là NaN sau đó được trả về NaN.
3.2.3.4 Di chuyển và chuyển đổi dữ liệu.
Bảng 3 7 Tập lệnh di chuyển
Lệnh Move di chuyển nội dung ngõ vào IN đến ngõ ra OUT mà không làm thay đổi giá trị ngõ IN.
EN: cho phép ngõ vào
ENO: cho phép ngõ ra
IN: nguồn giá trị đến
Hình 3 2 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C AC/DC/Relay.
Hình 3 3 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/Relay.
Hình 3 4 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC.
Phần mềm Tia – Portal v15
3.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic
Step 7 Basic hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động liên tục hoàn hảo Thông minh và trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật và cấu hình mạng, lập trình, chuẩn đoán và nhiều hơn nữa Trực quan dễ dàng để tìm hiểu và dễ dàng để hoạt động.
3.3.2 Các bước tạo một project
Bước 1: Từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng TIA Portal V15
Hình 3 5 Biểu tượng phần mềm TIA - Portal V15.1. Bước 2: Click chuột vào “Create new project” để tạo dự án.
Bước 3: Nhập tên dự án vào “Project name” sau đó nhấn “Create”.
Hình 3 7 Đặt tên cho dự án. Bước 4: Chọn “configure a device”.
Hình 3 8 Configure a device.Bước 5: Chọn “add new device”.
Bước 6: Chọn loại CPU PLC sau đó chọn “add”.
Hình 3 10 Chọn loại CPU Bước 7: Project mới được hiện ra.
Hình 3 11 Một project mới được tạo ra.
THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT SCADA
Xây dựng thuật toán điều khiển
4.1.1 Sơ đồ khối chung toàn hệ thống
4.1.2 Sơ đồ khối chế độ bằng tay
4.1.3 Sơ đồ khối chế độ tự động
Lập trình điều khiển PLC S71200
4.2.1 Xác định đầu vào ra
TT Name Adress Type Giải thích
1 I_Mode I0.0 Bool Switch chế độ 1 auto, 0 manu
2 I_CB_Do I0.1 Bool Cảm biến sản phẩm màu đỏ
3 I_CB_Xanh I0.2 Bool Cảm biến sản phẩm màu xanh
4 I_CB_Vang I0.3 Bool Cảm biến sản phẩm màu vàng
5 I_CB_PH_Vat I0.4 Bool Cảm biến phát hiện vật
6 I_CB_Vao I0.5 Bool Cảm biến sản phẩm vào
7 I_BT1 I0.6 Bool Switch chạy/Dừng băng tải 1
8 I_BT2 I0.7 Bool Switch chạy/Dừng băng tải 2
9 I_Xylanh_Do I1.0 Bool Switch đóng/mở xi lanh màu đỏ
10 I_Xylanh_Xanh I1.1 Bool Switch đóng/mở xi lanh màu xanh
11 I_Xylanh_SPVao I1.2 Bool Switch đóng/mở xi lanh sản phẩm vào
TT Name Adress Type Giải thích
1 Q_lamp_Auto Q0.0 Bool Đèn chế độ auto
2 Q_lamp_Manu Q0.1 Bool Đèn chế độ manu
5 Q_Xylanh_Do Q0.4 Bool Xi lanh đẩy sản phẩm màu đỏ
6 Q_Xylanh_Xanh Q0.5 Bool Xi lanh đẩy sản phẩm màu xanh
7 Q_Xylanh_SPVao Q0.6 Bool Xi lanh sản phẩm vào
Sử dụng PLC S71200 CPU 1212C AC/DC/Rly
Hình 5.1 Cấu hình phần cứng PLC
(*) Chương trình sử dụng khối OB1 làm chương trình chính và các khối chương trình con dùng hàm chức năng FC.
Hàm chức năng FC là một khối logic với các biến In, Out và In/Out do chương trình cung cấp, cùng với biến Temp sử dụng nội bộ, nhưng không bắt buộc phải sử dụng tất cả FC không có bộ nhớ nội, dẫn đến việc dữ liệu sẽ mất khi ra khỏi khối, và cũng không có khối dữ liệu Instance DB như hàm chức năng FB.
(2) Chương trình con chế độ tự động (FC1)
(3) Chương trình con chế độ bằng tay (FC2)
(4) Chương trình con đầu ra Output(FC3)
(5) Chương trình con mô phỏng (FC4)
Thiết kế giao diện điều khiển giám sát Scada
Hình 5.3 Kết nối PLC với Scada
4.3.2 Thiết kế giao diện Scada
Kết quả mô phỏng
4.4.1 Tải chương trình xuống PLC
Bước 1: Nhấn vào nút Simulation để chạy PLC SIM
Bước 2: Nhấn nút “Load” để tải chương trình PLC
Bước 3: Nhấn chọn “Start module” sau đó nhấn “Finish”
Bước 4: Vào khối chương trình nào đó muốn giám sát thực hiện nhấn biểu tượng đeo kính để online chương trình PLC
Bước 1: Vào màn hình thiết kế giao diện chính nhấn nút “RT”
Bước 2: Giám sát chương trình ở chế độ tự động
Bước 3: Giám sát chương trình ở chế độ bằng tay
