LẬP TRÌNH PLC XÂY DỰNG HỆ THỐNG TÁCH THÉP THANH

LẬP TRÌNH PLC XÂY DỰNG HỆ THỐNG TÁCH THÉP THANH Luận văn tốt nghiệp XÂY DỰNG hệ THỐNG TÁCH THÉP THANH thầy PHẠM ĐỨC LONG trường đại học công nghiệp thái nguyênCHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG TÁCH THÉP THANH313.1 Giới thiệu về các thiết bị quan trọng trong hệ thống dàn thép.313.1.1 Trục vít:313.1.2 Tấm chắn343.1.3 Cơ cấu nâng trục vít 2343.1.4 Băng tải343.1.5 Động cơ không đồng bộ ba pha363.1.6 Hộp số383.1.7 Biến tần413.2 Hệ thống dàn thép.463.2.1 Sàn rung463.2.2 Cơ cấu nâng trục vít 2463.2.3 Tấm chắn thép.473.2.4 Trục vít473.2.6 Hộp số483.2.7 Biến tần493.2.8 Sàn đếm493.2.9 Bảo vệ quá dòng503.2.10 Kết quả tách thanh thép513.3Hệ thống điều khiển PLC513.3.1 Counter.523.3.2Cảm biến533.3.3 Rơ le553.4 Thiết kế giao diện PC (WinCC )573.4.1Tạo project mới573.4.2 Tag573.4.3Tạo giao diện bằng Graphics designer583.5 Quy trình công nghệ, thuật toán và các chương trình điều khiển583.5.1 Quy trình công nghệ583.5.2 Thuật toán đếm sản phẩm bằng PLC593.5.3 Sơ đồ kết nối PLC với các linh kiện60

LỜI CẢM ƠN Trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông – Đại học Thái Nguyên nói chung và các thầy cô giáo trong Khoa Công nghệ Tự động hóa nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho tôi những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua. Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn tới thầy PHẠM ĐỨC LONG, thầy đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Trong quá trình làm việc với thầy, tôi không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho tôi trong quá trình học tập và làm việc sau này. Sau cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên, góp ý, và giúp đỡ trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Do thời gian hoàn thành đồ án có giới hạn, chắc chắn rằng đồ án không tránh khỏi những thiếu sót nên tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn để đồ án tốt nghiệp của tôi được hoàn thiện hơn. Thái Nguyên, tháng 6 năm 2014 Sinh viên thực hiện 1 LỜI CAM ĐOAN Tôi - cam kết ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP là công trình nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của TS. Phạm Đức Long. Các kết quả nêu trong ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP là trung thực, không phải là sao chép toàn văn của bất kỳ công trình nào khác, nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật của nhà trường. Thái Nguyên, tháng 6 năm 2014 Người cam đoan 2 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 1 LỜI CAM ĐOAN 2 MỤC LỤC 3 DANH MỤC HÌNH ẢNH 6 LỜI NÓI ĐẦU 10 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300 11 1.1Tổng quan về PLC 11 1.1.1 Định nghĩa 11 1.1.2 Cấu trúc PLC 11 1.2 PLC S7- 300 12 1.2.1 Các tính năng cơ bản 12 1.2.2 Các module 13 1.2.3 Bộ nhớ, kiểu dữ liệu trong CPU 14 1.2.4 Vòng quét chương trình, các khối OB 15 1.3 Lựa chọn các thông số cho S7- 300 16 1.4 Điều khiển S7-300 qua Win CC 19 1.4.1 Định nghĩa 19 1.4.2 Tìm hiểu chung 19 1.4.2.1 Các loại Project trong Win CC 19 1.4.3 Các bước soạn thảo 1 Project 24 1.4.4 Mối liên hệ giữa 2 phần mềm 24 CHƯƠNG 2: YÊU CẦU THỰC TẾ CỦA ĐỀ TÀI 26 2.1 Giới thiệu về nhà máy cán thép NasteelVina 26 2.1.1 Giới thiệu 26 2.1.2 Lịch sử phát triển 27 2.1.3 Sơ đồ tổ chức 27 2.1.4 Thành tựu 27 2.2 Nhu cầu cấp thiết của bài toán đếm thép cây 28 2.3 Yêu cầu hệ thống đáp ứng 28 2.4 Các phương án đề xuất 28 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG TÁCH THÉP THANH 31 3.1 Giới thiệu về các thiết bị quan trọng trong hệ thống dàn thép 31 3 3.1.1 Trục vít: 31 3.1.2 Tấm chắn 34 3.1.3 Cơ cấu nâng trục vít 2 34 3.1.4 Băng tải 35 3.1.5 Động cơ không đồng bộ ba pha 37 3.1.6 Hộp số 39 3.1.7 Biến tần 42 3.2 Hệ thống dàn thép 46 3.2.1 Sàn rung 47 3.2.2 Cơ cấu nâng trục vít 2 47 3.2.3 Tấm chắn thép 47 3.2.4 Trục vít 47 3.2.6 Hộp số 49 3.2.7 Biến tần 50 3.2.8 Sàn đếm 50 3.2.9 Bảo vệ quá dòng 51 3.2.10 Kết quả tách thanh thép 52 3.3 Hệ thống điều khiển PLC 52 3.3.1 Counter 53 3.3.2 Cảm biến 54 3.3.3 Rơ le 56 3.4Thiết kế giao diện PC (WinCC ) 57 3.4.1Tạo project mới 57 3.4.2 Tag 58 3.4.3 Tạo giao diện bằng Graphics designer 59 3.5Quy trình công nghệ, thuật toán và các chương trình điều khiển 59 3.5.1 Quy trình công nghệ 59 Sau khi thép được dàn đều và đưa ra băng tải bởi hệ thống dàn thép. Lúc này cảm biến quang E3Jk có nhiệm vụ phát hiện thép và cho tín hiệu I0.2 lên 1. Khi chuyển trạng thái từ 0  1 Counter đếm lên 1. Cứ mỗi lần chuyển trạng thái như vậy Counter sẽ đếm lên cho đến khi đạt đến giá trị mong muốn (10). Lúc này sàn nâng sẽ nâng số thanh đã đếm sang vị trí cân. Quá trình này được lập đi lập lại cho đến khi có tín hiệu dừng của người điều khiển 59 3.5.2 Thuật toán đếm sản phẩm bằng PLC 59 3.5.3 Sơ đồ kết nối PLC với các linh kiện 61 4 3.5.4 Cấu hình phần cứng 62 3.5.5 Bảng địa chỉ 62 3.5.6 Code PLC 62 3.5.6 Mã nguồn trong WinCC 65 3.6Kết quả 67 3.6.1 Kết quả mô phổng theo PLC SIMATIC 67 3.6.2 Mô Phổng WinCC 68 KẾT LUẬN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 5 DANH MỤC HÌNH ẢNH 1.1 Tổng quan về PLC 11 1.1.1 Định nghĩa 11 1.1.2 Cấu trúc PLC 11 1.2 PLC S7- 300 12 1.2.1 Các tính năng cơ bản 12 1.2.2 Các module 13 1.2.3 Bộ nhớ, kiểu dữ liệu trong CPU 14 1.2.4 Vòng quét chương trình, các khối OB 15 1.3 Lựa chọn các thông số cho S7- 300 16 1.4 Điều khiển S7-300 qua Win CC 19 1.4.1 Định nghĩa 19 1.4.2 Tìm hiểu chung 19 1.4.2.1 Các loại Project trong Win CC 19 1.4.3 Các bước soạn thảo 1 Project 24 1.4.4 Mối liên hệ giữa 2 phần mềm 24 2.1 Giới thiệu về nhà máy cán thép NasteelVina 26 2.1.1 Giới thiệu 26 2.1.2 Lịch sử phát triển 27 2.1.3 Sơ đồ tổ chức 27 2.1.4 Thành tựu 27 2.2 Nhu cầu cấp thiết của bài toán đếm thép cây 28 2.3 Yêu cầu hệ thống đáp ứng 28 2.4 Các phương án đề xuất 28 3.1 Giới thiệu về các thiết bị quan trọng trong hệ thống dàn thép 31 3.1.1 Trục vít: 31 3.1.2 Tấm chắn 34 3.1.3 Cơ cấu nâng trục vít 2 34 3.1.4 Băng tải 35 Một động cơ giảm tốc trục vít và bộ điều khiển kiểm soát tốc độ 36 Bộ con lăn, truyền lực chủ động 36 Hệ thống khung đỡ con lăn 36 Hệ thống dây băng hoặc con lăn 36 6 Ứng dụng của băng tải 37 Có nhiều loại băng tải được ứng dụng trong các điều kiện và tính chất làm việc khác nhau. 37 Trong các cơ sở sản xuất qui mô vừa và nhỏ, các công trình thi công vĩ mô, việc sử dụng các loại băng tải sẽ giúp tiết kiệm sức lao động, nhân công, nhân lực, thời gian và tăng hiệu quả rõ rệt. Mỗi loại băng tải được sử dụng trong những trường hợp nhất định, cần tìm hiểu để có thể sử dụng đúng và đạt hiệu quả cao 37 3.1.5 Động cơ không đồng bộ ba pha 37 3.1.5.1 Cấutạo động cơ không đồng bộ ba pha 37 37 Phần tĩnh: Stator có cấu tạo gồm vỏ máy, lõi sắt và dây quấn 38 Vỏmáy: 38 3.1.6 Hộp số 39 3.1.7 Biến tần 42 3.2 Hệ thống dàn thép 46 3.2.1 Sàn rung 47 3.2.2 Cơ cấu nâng trục vít 2 47 3.2.3 Tấm chắn thép 47 3.2.4 Trục vít 47 3.2.6 Hộp số 49 3.2.7 Biến tần 50 3.2.8 Sàn đếm 50 3.2.9 Bảo vệ quá dòng 51 Hình 3.17: Rơ le bảo vệ quá dòng MK233A 51 3.2.10 Kết quả tách thanh thép 52 Hình 3.18. Kết quả dàn sản phẩm 52 3.3 Hệ thống điều khiển PLC 52 3.3.1 Counter 53 Hình 3.19: Counter 54 3.3.2 Cảm biến 54 3.3.3 Rơ le 56 3.4 Thiết kế giao diện PC (WinCC ) 57 3.4.1 Tạo project mới 57 3.4.2 Tag 58 7 3.4.3 Tạo giao diện bằng Graphics designer 59 3.5 Quy trình công nghệ, thuật toán và các chương trình điều khiển 59 3.5.1 Quy trình công nghệ 59 Sau khi thép được dàn đều và đưa ra băng tải bởi hệ thống dàn thép. Lúc này cảm biến quang E3Jk có nhiệm vụ phát hiện thép và cho tín hiệu I0.2 lên 1. Khi chuyển trạng thái từ 0  1 Counter đếm lên 1. Cứ mỗi lần chuyển trạng thái như vậy Counter sẽ đếm lên cho đến khi đạt đến giá trị mong muốn (10). Lúc này sàn nâng sẽ nâng số thanh đã đếm sang vị trí cân. Quá trình này được lập đi lập lại cho đến khi có tín hiệu dừng của người điều khiển 59 3.5.2 Thuật toán đếm sản phẩm bằng PLC 59 3.5.3 Sơ đồ kết nối PLC với các linh kiện 61 3.5.4 Cấu hình phần cứng 62 3.5.5 Bảng địa chỉ 62 3.5.6 Code PLC 62 3.5.6 Mã nguồn trong WinCC 65 3.6 Kết quả 67 3.6.1 Kết quả mô phổng theo PLC SIMATIC 67 3.6.2 Mô Phổng WinCC 68 Trong khi thực hiện đồ án này, sau khi khảo sát tỉ mỉ tại nhà máy cán thép NatsteeiVina Lưu Xá em đã thiết kế hệ thống đếm thép cây tự động bao gồm thiết kế cơ khí, thiết kế hệ điều khiển dùng PLC và thiết kế phần mềm điều khiển. Hoạt động của hệ thống đã được mô phỏng kiểm chứng cho thấy sự hoạt động chính xác của thiết kế 70 Thông qua thực hiện đồ án em đã trang bị cho mình một vốn kiến thức vững chắc về PLC và lập trình STEP7, WinCC. Hiểu và ứng dụng của một số linh kiện như: động cơ, rơle, cảm biến quang…trong khi xây dựng hệ thống 70 Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do kiến thức thực tế của bản thân còn có hạn và thời gian thực hiện không cho phép nên đồ án của em vẫn còn có một số hạn chế, cụ thể như: 70 Phần mô phỏng bằng WinCC chưa được đẹp mắt, chưa sử dụng hết các công cụ hỗ trợ mô phỏng trong WinCC. Việc kiểm chứng mới chỉ là thực hiện trên mô phỏng. 70 Hướng phát triển: 70 Đây là một đề tài có tiềm năng được áp dụng trong thực tế. Nếu nghiên cứu kỹ càng và thực nghiệm chế tạo thử có thể ứng dụng tách thép và đếm trong môi trường công nghiệp với độ nhiễu cao 70 Em rất mong nhận được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo để em có thể hoàn thiện đồ án với chất lượng tốt hơn nữa 70 Em xin chân thành cảm ơn ! 70 70 70 8 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Đường kính và bước ren tiêu chuẩn. Error: Reference source not found Bảng 3.2: Bảng địa chỉ đầu vào. Error: Reference source not found Bảng 3.3: Bảng giá trị đầu ra. Error: Reference source not found 9 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, khoa học kỹ thuật ngày càng được ứng dụng rộng rãi, trực tiếp hoặc gián tiếp nâng cao mức sống của con người, giải phóng dần sức lao động chân tay của người lao động, tăng năng suất lao động và chất lượng của sản phẩm. Việc tìm hiểu hệ thống và nắm được nguyên lý vận hành của các thiết bị tự động hoá trong các máy, dây chuyền sản xuất là yêu cầu quan trọng không thể thiếu của một kỹ sư. Trong thời gian đi thực tập tốt nghiệp tại công ty liên doanh NasteelVina, em đã đi sâu vào việc nghiên cứu, tìm hiểu các ứng dụng của PLC trong việc điều khiển các máy công cụ tại đây. Từ tiền đề đó, thầy giáo hướng dẫn, T.S Phạm Đức Long đã tin tưởng giao cho em đề tài tốt nghiệp, đó là: Xây dựng hệ thống tự động đếm thép cây tại nhà máy NasteelVina Lưu Xá Thái Nguyên. Trong thời gian làm đồ án, tuy khối lượng kiến thức và công việc rất nhiều nhưng với sự nỗ lực của bản thân, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn, sự giúp đỡ nhiệt tình của bạn bè, em đã hoàn thành được cơ bản các yêu cầu đặt ra của đồ án. Do thời gian làm đồ án và kiến thức của bản thân còn có hạn nên trong đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy, cô giáo để có thể hoàn thành đồ án này với kết quả tốt hơn nữa. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn: T.S Phạm Đức Long, cùng các thầy cô giáo trong bộ môn và các bạn bè đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Thái nguyên tháng 6 Năm 2014 Sinh viên Mai Văn Phú 10 [...]... ý tưởng tự động hóa hệ thống đếm thép cây của nhà máy NasteelVina nhằm tiết kiệm sức lao động và độ chuẩn xác của mỗi bó 2.3 Yêu cầu hệ thống đáp ứng - PLC điều khiển hệ thống dàn thép - Tự động đếm chính xác mỗi cây cho mỗi bó - Có thể đặt số cây cho mỗi bó từ một máy tính PC qua giao diện viết bằng WinCC kết nối PLC 2.4 Các phương án đề xuất Do mỗi lần cán thép, số lượng thép thanh vằn được tạo ra... tiếp xúc giữa thép và ren của trục vít Khả dụng Sơ đồ máy dàn thép như sau: Hình 2.5: Sơ đồ máy dàn thép Các thiết bị quan trọng của máy dàn thép: 1.Trục vít 2 Tấm chắn 3 Cơ cấu nâng trục vít 2 4 Băng tải 5 Động cơ 6 Hộp số 7 Biến tần CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG TÁCH THÉP THANH 3.1 Giới thiệu về các thiết bị quan trọng trong hệ thống dàn thép 3.1.1 Trục vít: 31 Hình 3.1: Trục vít a Ren - Khái niệm:... Công ty cải tiến nâng cấp dây chuyền sản xuất thép nâng tổng công suất cán thép lên 250.000 tấn/năm nhằm đáp ứng nhu cầu không ngừng tăng của khách hàng về sản phầm thép NSVcủa công ty Sản phẩm thép của công ty gồm thép cuộn (thép cuộn trơn, thép cuộn vằn), thép thanh vằn 26 Với mục tiêu cung sản phẩm với chất lượng thép tốt nhất, giá thép cạnh tranh Công ty thép không ngừng cải tiến và nâng cao chất... tình, tận tụy, trình độ chuyên môn cao và hệ thống dây chuyền sản xuất thép hiện đại nhập khẩu từ Italya Ngoài ra Công ty còn áp dụng đồng bộ hóa hệ thống quản lý thông tin, nguyên liệu đầu vào, dịch vụ bán và chăm sóc khách hàng Năm 1995 công ty chính thức vào hoạt động với dây chuyền cán thép công suất 150.000 tấn/năm được nhập khẩu từ Italya chuyên cung cấp các sản phẩm thép xây dựng và thép dây phục... dập thép thanh vằn được chuyển ra sàn cắt và đếm sẽ không thể xảy ra Nên ta có thể dùng các phương án để tách thép như sau: • Phương án 1: Sử dụng thanh chắn ngang cách vị trí sàn đủ nhỏ để chỉ cho 1 thanh qua Thanh chắn ngang có thể thay đổi khoảng cách lên xuống để thích hợp với từng cỡ sản phẩm Khi đó thép được chuyển từ băng tải qua gặp tấm chắn sẽ chỉ có 1 thanh qua 28 Hình 2.3: Sàn chắn tách thép. ..CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300 1.1 Tổng quan về PLC 1.1.1 Định nghĩa PLC (Program Logical Controller-Bộ điều khiển Logic có thể lập trình được), là một thiết bị điều khiển đa năng được dùng rộng rãi trong công nghiệp để điều khiển hệ thống, theo một chương trình được viết bởi người sử dụng Trong hệ thống điều khiển PLC là một khâu trung gian có nhiệm vụ xử lý các thông... chéo nhưng 2 thanh thép liên tiếp có thể dính vào nhau dẫn đến sai số Không khả dụng • Phương án 4: Sử dụng trục vít để dàn đều từng sản phẩm, sau đó mới sử PLC để đếm - Nguyên lý: Thép sẽ được đưa vào khe của hai trục vít và cuốn sang đầu ra bên kia dẫn đến các thanh thép sẽ được dàn ra một cách đều đặn - Ưu điểm: + Rẻ tiền, các thanh thép được dàn đều không chồng chéo Giữa 2 thanh thép có khoảng... việc đếm thép bằng cảm biến sau này + Đếm chính xác, do thép đã được dàn đều nên dễ dàng sử dụng được các cảm biến quang có sẵn trên thị trường + Dễ thay thế trục vít khi mòn bởi ma sát - Nhược điêm: 30 + Ma sát lớn giữa thép và ren của trục vit + Ma sát ảnh hưởng đến sản phẩm thép thanh - Khắc phục: Để giảm ma sát, ta thiết kế hộp tách thép không quá lớn, để tránh thời gian tiếp xúc giữa thép và ren... điều khiển toàn bộ hệ thống Sau khi máy tính server bị sự cố được hoạt động trở lại thì nội dung của toàn bộ những thông báo và các dữ liệu lưu trữ được sao chép lại User Achives: Là một cơ sở dữ liệu của hệ thống được đặt cấu hình bởi người sử dụng 1.4.2.4 Tag và TagGroup Trong phần mềm WinCC có một khái niệm đặc biệt quan trọng mà chúng ta cần phải nắm vững khi xây dựng một hệ thống điều khiển giám... hiệu ra tới các thiết bị chấp hành, làm việc theo chương trình lưu trong bộ nhớ (như 1 máy tính điều khiển chuyên dụng) 1.1.2 Cấu trúc PLC Hình1.1: Sơ đồ cấu trúc PLC Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có tính năng như một máy tính, nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và các cổng vào/ra để giao tiếp . toán đếm thép cây 28 2.3 Yêu cầu hệ thống đáp ứng 28 2.4 Các phương án đề xuất 28 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG TÁCH THÉP THANH 31 3.1 Giới thiệu về các thiết bị quan trọng trong hệ thống dàn thép. máy cán thép NatsteeiVina Lưu Xá em đã thiết kế hệ thống đếm thép cây tự động bao gồm thiết kế cơ khí, thiết kế hệ điều khiển dùng PLC và thiết kế phần mềm điều khiển. Hoạt động của hệ thống. cấp thiết của bài toán đếm thép cây 28 2.3 Yêu cầu hệ thống đáp ứng 28 2.4 Các phương án đề xuất 28 3.1 Giới thiệu về các thiết bị quan trọng trong hệ thống dàn thép 31 3.1.1 Trục vít: 31