Báo cáo thực tập Tự động hóa quá trình sản xuất

1. MÔ HÌNH THANG MÁY XÂY DỰNG2. MÔ HÌNH BĂNG CHUYỂN TÁO3, MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU GIAO THÔNG4. MÔ HÌNH XE CHUYỂN NGUYÊN VẬT LIỆU5. MÔ HÌNH ĐO CHIỀU DÀI VÀ SẮP XẾP VẬT LIỆU6. MÔ HÌNH THIẾT BỊ NÂNG HÀNG HÓA7. MÔ HÌNH THIẾT BỊ RÓT NUỚC CHAI

Trang 1

1 Sơ đồ công nghệ

Trang 2

GH_Trên I0.3 Công tắc hành trình trên, thường đóng

GH_Dưới I0.4 Công tắc hành trình dưới, thường đóng

K1 Q0.0 Cuộn dây khởi động từ K1, nâng thang máy

K2 Q0.1 Cuộn dây khởi động từ K2, hạ thang máy

3 Quá trình hoạt động

Khi ấn nút nâng thì thang máy sẽ chạy lên trên đến công tắc giới hạn

trên thì thang dừng lại Khi ấn nút hạ thì thang máy sẽ hạ xuống đến công

tắc giới hạn dưới thì thang máy dừng lại Trong khi đang di chuyển nếu ấn

nút dừng thì thang dừng lại và sau đó có thể nâng lên hay hạ xuống theo

mong muốn

Trang 3

I0.3 = 1 I0.4 = 1 I0.0 = 0 I0.1 = 0

Trang 5

BÀI 2

MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ SAO – TAM GIÁC

Trang 6

2 Bảng ký hiệu

Start I0.0 Nút ấn khởi động, thường hở

Stop I0.1 Nút dừng lại, thường đóng

F1 I0.2 Cầu dao 3 pha, công tắc

F4 I0.4 Rơ le nhiệt, công tắc

Right I0.5 Chọn chiều quay phải, thường hở

Left I0.6 Chọn chiều quay trái, thường hở

Q1 Q0.0 Khởi động từ K1, quay phải

Q2 Q0.1 Khởi động từ K2, quay trái

Q3 Q0.2 Khởi động từ K3, chạy theo hình sao

Q4 Q0.3 Khởi động từ K4, chạy theo hình tam giác

R Q0.4 Đèn báo quay phải

L Q0.5 Đèn báo quay trái

Động cơ có thể được điều khiển theo yêu cầu sau:

Động cơ có thể hoạt động theo hai chiều tùy thuộc vào việc chọn nút

ấn Right hay Left Sau đó ấn nút khởi động Start thì động cơ hoạt động ở

chế độ sao, sau thời gian khoảng 5s thì động cơ sẽ chuyển sang chế độ tam

giác

Muốn thay đổi chiều quay của động cơ phải thông qua nút ấn dừng

Stop Chiều quay của động cơ được thông báo bằng đèn báo

Ngoài ra động cơ có thể được bảo vệ quá tải bằng F4

Trang 7

4 Thuật toán điều khiển

BẮT ĐẦU

I0.2 = 1 I0.0 = 1 I0.1 = 0 I0.4 = 0

I0.6 = 0 I0.5 = 1 I0.6 = 1

I0.5 = 0

Q0.1 = 1 Q0.5 = 1

Q0.0 = 1 Q0.4 = 0

Chọn chiều quay cho động cơ

Đặt thời gian đổi chế độ hoạt động của ĐC (5s)

Trang 8

5 Chương trình điều khiển (STL)

NETWORK 1 //CHỌN CHIỀU QUAY TRÁI

Trang 9

BÀI 3

MÔ HÌNH BĂNG CHUYỂN TÁO

Trang 10

ON I0.0 Nút ấn khởi động, thưởng hở

OFF I0.1 Nút dừng hệ thống, thường đóng

S1 I0.2 Cảm biến thùng, thường hở

S2 I0.3 Cảm biến táo, thường đóng

động, cảm biến S2 được dùng để đếm số lượng táo Khi đếm được 10 quả

táo thì băng chuyền táo dừng và băng chuyền hộp lại bắt đầu chuyển động

Bộ đếm được đặt lại và quá trình vận hành lại cho đến khi ấn nút OFF

Trang 11

Đếm táo

Băng chuyền táo hoạt động

I0.0 = 1 I0.1 = 0

I0.2 = 0

I0.2 = 1

Q0.1 = 1 Q0.0 = 0

C48 = 10

Q0.0 = 1

Q0.0 = 0 Q0.1 = 0

C48 < 10

I0.0 = 0 I0.1 = 1

BẮT ĐẦU

Băng chuyền hộp hoạt động

Trang 12

Trang 13

ON I0.0 Nút ấn khởi động hệ thống, thường hở

OFF I0.1 Nút ấn dừng hệ thống, thường đóng

Xanh 1 Q0.1 Đèn xanh của cột đèn thứ 1

màu đèn lần lượt làm việc theo thứ tự màu đèn và trong khoảng thời gian

như sau: (theo đề bài) đèn đỏ: 15s, đèn xanh: 20s, đèn vàng: 1s

Trên thực tế trong quá trình mô phỏng nhận thấy nếu để các màu đèn

lần lượt hoạt động như trên thì sẽ có khoảng thời gian 2 đèn xanh cũng hoạt động, điều này là không hợp lý Vì vậy, qua khảo sát thực tế xin đưa ra thứ

tự màu đèn và khoảng thời gian làm việc của các đèn như sau: đèn đỏ: 27s,

đèn xanh: 20s, đèn vàng 3s Với thứ tự và thời gian làm việc của các màu

đèn như vậy sẽ không có hiện tượng hai đèn xanh cùng sáng một lúc

Trang 14

I0.0 = 1 I0.1 = 0

T40 = 1 (27S)

T38 = 1 (3S)

T41 = 1 (20S)

T39 = 1 (27S) T42 = 1 (3S)

Bắt đầu

Dừng hệ thống

Trang 15

NETWORK 1 //KHỞI ĐỘNG HỆ THỐNG - ĐẶT THỜI GIAN

Trang 17

BÀI 5

MÔ HÌNH XE CHUYỂN NGUYÊN VẬT LIỆU

Trang 18

Start I0.0 Khởi động hệ thống, thường hở

End 1 I0.1 Công tắc hành trình ở trạm xả, thường đóng

Fill 1 I0.2 Cảm biến báo xe rỗng, thường đóng

End 2 I0.3 Công tắc hành trình trạm nạp, thường đóng

Fill 2 I0.4 Cảm biến báo đầy, thường hở

Stop I0.5 Dừng thường đóng

Auto I0.6 Chế độ tự động, thường hở

Step I0.7 Chế độ từng bước, thường hở

Dir_A Q0.0 Xe chạy về hướng A

Dir_B Q0.1 Xe chạy về hướng B

Y1 Q0.2 Van xả nguyên vật liệu từ thùng chứa vào xe

Y2 Q0.3 Van thủy lực xả nguyên vật liệu vào thùng chứa

Xe chuyển nguyên vật liệu có thể thực hiện qua công tắc chọn chế độ:

tự động (I0.6); bước (I0.7) Vị trí cơ bản: xe ở vị trí công tắc hành trình End

2 (I0.3 và xe chưa được làm đầy)

Chế độ tự động: Xe ở vị trí cơ bản, khi ấn nút khởi động (I0.0) thì van

xả Y1 mở, nguyên vật liệu được đổ vào xe, cảm biến Fill 2 dùng để nhận

biết xe đã được đổ đầy Khi xe đầy thì van xả Y1 mất điện và xe chạy về

hướng B sau thời gian ổn định 5s, xe dừng lại tại B (trạm nhận nguyên vật

liệu) khi chạm công tắc hành trình (I0.1) Xy lanh thủy lực của thiết bị xả

được điều khiển và tấm chắn trên xe được mở, nguyên vật liệu được rót vào bồn chứa Khi xe xả hết nguyên vật liệu, cảm biến Fill (I0.2) 1 phát ra một

tín hiệu, pittông thủy lực của thiết bị xả mất điện, tấm chắn trở về vị trí cũ,

xe dừng 5s sau đó chạy về hướng A Chu kỳ hoạt động được lập lại Nếu

trong chu kỳ hoạt động mà ấn nút dừng thì quá trình vẫn tiếp tục cho đến khi

xe trở về vị trí cơ bản (xe rỗng và ở trạm nhận nguyên liệu) và dừng hẳn

Chế độ bước: Ở mỗi khi thực hiện phải thông qua nút ấn Start Ví dụ:

khi ấn Start xe đúng vị trí van xả được mở, khi xe đầy thì I0.4 tác động, van

xả đóng lại Nếu tiếp tục ấn Start thì xe chạy về hướng B

Trang 19

I0.0 = 1 I0.5 =0 I0.3 = 1

I 0.4 = 0

I0.1 = 1

Q0.1 = 0

I 0.0 = 1 Q0.3 = 1

I0.2 = 1

Q0.3 = 0

I 0.0 = 1 Q0.0 = 1

I 0.3 = 1 Q0.0 = 0

Q0.2 = 0 I0.4 = 1

T37 = 1 (5S)

Xe chạy

về B

Xe chạy đến B

Dừng xe

Mở cửa xả vật liệu

Xả vật liệu vào xe

Đóng cửa xả

Trang 20

NETWORK 1 //KHỞI ĐỘNG HỆ THỐNG - ĐỔ NGUYÊN VẬT LIỆU VÀO XE

Trang 22

NETWORK 95 //STEP – XE ĐẾN A

LD I0.3

S M0.3,1

R M1.3,0

Trang 23

BÀI 6

MÔ HÌNH ĐO CHIỀU DÀI VÀ SẮP XẾP VẬT LIỆU

Trang 24

Khởi động I0.0 Khởi động hệ thống, thường hở

B1 I0.1 Cảm biến quang đo chiều dài (gỗ ngắn), thường đóng

B2 I0.2 Cảm biến quang đo chiều dài (gỗ trung bình), thường đóng

B3 I0.3 Cảm biến quang đo chiều dài (gỗ dài), thường đóng

B4 I0.4 Cảm biến quang xác định gỗ vào thùng I, thường đóng

B5 I0.5 Cảm biến quang xác định gỗ vào thùng II, thường đóng

B6 I0.6 Cảm biến quang xác định gỗ vào khâu xử lý kế tiếp, thường đóngB7 I0.7 Công tắc hành trình, xác định gỗ ở vị trí thùng I, thường đóng B8 I1.0 Công tắc hành trình, xác định gỗ ở vị trí thùng II, thường đóng

SI I1.1 Nút ấn đưa gỗ vào thùng I

SII I1.2 Nút ấn đưa gỗ vào thùng II

Tự động I1.3 Công tắc chọn chế độ điều khiển tự động

Tay I1.4 Công tắc chọn chế độ điều khiển bằng tay

Băng tải Q0.0 Băng tải vận chuyển gỗ

Cần gạt I Q0.1 Cần gạt đưa gỗ vào thùng I

Cần gạt II Q0.2 Cần gạt đưa gỗ vào thùng II

Đèn báo Q0.3 Đèn báo băng tải sẵn sàng nhận gỗ

Mô hình đo chiều dài và sắp xếp vật liệu được dùng để mô phỏng việc

sắp xếp các thanh gỗ có chiều dài ngắn khác nhau trên băng tải vào các

thùng khác nhau

Hệ thống có thể hoạt động ở hai chế độ: tự động và bằng tay

Chế độ tự động: Khi đèn báo sáng báo hiệu hệ thống sẵn sàng làm

việc, bằng cách ấn nút khởi động thì đèn báo tắt và một tín hiệu khởi động

được tạo ra Các thanh gỗ đơn được đặt lên băng tải (bằng nút ấn khởi động)

và băng tải chuyển động Chiều dài của thanh gỗ được nhận biết bằng cảm

biến quang Khi gỗ ngắn đến cảm biến B7 thì tay gạt I sẽ đẩy thanh gỗ này

vào thùng I Khi gỗ trung bình đến cảm biến B8 thì tay gạt II sẽ đẩy thanh gỗ

vào thùng II Gỗ dài thì được di chuyển tiếp tục đến khâu xử lý kế tiếp Tay

gạt I và II được sử dụng bằng khí nén được điều khiển khoảng 1s và sau đó

trở về vị trí cơ bản của nó Sau khi sự sắp xếp thành công (tương ứng với các

cảm biến quang B4, B5 và B6) thì thiết bị tự động phát tín hiệu khởi động

tiếp theo và băng tải lại vẩn chuyển gỗ tiếp tục

Trang 25

Chế độ tay: Ở chế độ tay mỗi thanh gỗ được xử lý xong thì yêu cầu

khởi động lại hệ thống bằng tay Tín hiệu khởi động chỉ được phép xửe lý nếu việc điều khiển trước đây được báo bằng đèn Ngay sau khi sắp xếp thành công thì đèn báo lại sáng

Tay gạt I và II được điều khiển bằng tay từ một nút ấn điều khiển Chú ý: đây chỉ là một khâu sắp xếp gỗ và gỗ được đặt vào băng tải nhờ vào nút ấn khởi động Điều này có nghĩa nút ấn khởi động vừa đóng vai trò khởi động vừa là nơi cung cấp gỗ cho băng tải

Trang 26

Q0.3 = 1

I 0.0 = 1 Q0.0 = 1 Q0.3 = 0

I1.3 = 1 I1.4 = 0

I0.1 = 1 I0.2 = 0 I0.3 = 0

I0.1 = 0 I0.2 = 0 I0.3 = 1

I0.1 = 0 I0.2 = 1 I0.3 = 0

I0.7 = 1 I1.0 = 1

Q0.1 = 1 Q0.2 = 1

I0.6 = 1 I0.4 = 1 I0.5 = 1

I1.3 = 0 I1.4 = 1

Gỗ dài

Gỗ trung bình

Gỗ ngắn

Dừng hệ thống

Trang 27

Trang 28

NETWORK 6 //LẬP LẠI CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Trang 29

BÀI 7

MÔ HÌNH THIẾT BỊ NÂNG HÀNG HÓA

Trang 30

ON I0.0 Khởi động hệ thống, thường hở

OFF I0.1 Dừng hệ thống, thường đóng

S2S3 I0.2 Báo hàng ở vị trí cuối bàn nâng, thường đóng

S4 I0.3 Giới hạn dưới bàn nâng, thường đóng

S5 I0.4 Giới hạn trên bàn nâng, thường đóng

Thanh chắn Q0.5 Báo hàng ở cuối bàn lăn 2

Băng tải Q0.1 Chặn hàng hóa ở bàn nâng 1

K1 Q0.2 Nâng bàn nâng lên

K2 Q0.3 Hạ bàn nâng xuống

Thiết bị nâng hóa hóa hoạt động như sau: Hàng hóa được đặt sẵn trên

bàn lăn 1 Bàn nâng ở vị trí giới hạn dưới thì khi ấn nút khởi động ON, băng

tải trên bàn nâng hoạt động, đồng thời thanh chặn hạ xuống khoảng 2s để

hàng hóa được đưa sang bàn nâng, sau đó thanh chắn trở về vị trí cũ Khi

hàng hóa đến vị trí cuối bàn nâng S2, thì băng tải dừng Khởi động từ K1

của động cơ M1 có điện kéo hàng lên Khi đến giới hạn trên thì bàn nâng

dừng lại, băng tải bắt đầu chuyển động đưa hàng sang bàn lăn 2 Khi hàng

đến công tắc hành trình S5 thì băng tải dừng Khởi động từ K2 của động cơ

M1 có điện hạ bàn nâng xuống, đến giới hạn dưới thì dừng Quá trình mới

lại bắt đầu cho đến khi nào ấn nút dừng OFF

Trang 31

vị trí cũ

Trang 32

Trang 33

BÀI 8

MÔ HÌNH THIẾT BỊ RÓT NUỚC CHAI

Trang 34

S1 I0.0 Giới hạn trên của cần rót nước, thường đóng

S2 I0.1 Giới hạn dưới của cần rót nước, thường đóng

S3 I0.2 Cảm biến vị trí chai, thường hở

S4 I0.3 Khởi động hệ thống, thường hở

S5 I0.4 Chai đúng vị trí trong két, thường hở

K1 Q0.0 Van xả nước

K2 Q0.1 Hạ cần rót nước xuống

K3 Q0.2 Nâng cần rót nước lên

K4 Q0.3 Băng tải vận chuyển chai rỗng

K5 Q0.4 Đèn báo két đầy

Khi vận hành thiết bị rót nước vào chai thì chai rỗng phải được đặt lên băng tải Nếu sau đó ấn nút khởi động I0.3 thì băng tải sẽ vận chuyển chai

rỗng với thời gian trì hoãn ban đầu là 1s Băng tải dừng lại khi có một chai

đến cảm biến vị trí (I0.2) Bây giờ cần rót nước sẽ hạ xuống, khi đến giới

hạn dưới I0.1 thì dừng lại, sau đó 1s thì van xả sẽ được mở đổ nước vào

chai, van xả sẽ đóng lại khi chai đầy, thời gian làm đầy chai kéo dài trong 3s

Sau khi van xả đóng lại 1s thì cần rót nước được nâng lên đến giới hạn trên I0.0 thì dừng lại Sau đó 1s thì băng tải vận chuyển chai rỗng lại tiếp tục

và quá trình cứ thế lặp lại

Chai đã đổ đầy nước được đưa sang băng tải đưa chai vào két khi

băng tải chai rỗng hoạt động, khi chai đúng vị trí trong két thì có một tín

hiệu phát ra I0.4 Quá trình được lặp đi lặp lại cho đến khi nào số lượng chai trong két đủ 12 thì đèn báo sáng lên và hệ thống dừng lại Quá trình mới lại

bắt đầu khi nút ấn khởi động được tác động

Trang 35

I0.3 = 1 M0.5 = 0

T38 = 1 (1S) T39 = 1 (4S)

Q0.0 = 0 Q0.2 =1 Q0.0 = 1

I0.0 = 1

C48 = 1 (12 CHAI)

Mở van xả nước vào chai

Nâng cần rót lên Khởi động hệ thống

Trang 36

Trang 38

BÀI 9

MÔ HÌNH THIẾT BỊ TRỘN HÓA CHẤT

Trang 39

AI1 AIW0 Cảm biến nhận biết lượng chất lỏng trong bình

AI2 AIW1 Cảm biến nhiệt độ trong bình

AI3 AIW2 Đặt chỉnh trước lượng chất lỏng cần thiết

AI4 AIW3 Đặt chỉnh nhiệt độ cần thiết

ON I0.0 Khởi động hệ thống, thường hở

OFF I0.1 Dừng hệ thống, thường đóng

Đây là mô hình thiết bị trộn dùng các cảm biến analog Mô hình này

được thiết kế cho các PLC có gắn các modul mở rộng có đầu vào tương tự (0 – 10V) Tùy theo loại PLC và modul

Cảm biến đo nhiệt độ ở mô hình này được thiết kế phụ thuộc V3, có

nghĩa là nếu V3 được cung cấp nhiệt tăng dần từ khoảng 5o trở lên cho đến

mức cực đại là 100o Nếu V3 mất điện thì nhiệt độ tự động giảm xuống từ từ

Đối với cảm biến đo lượng chất lỏng thì chỉ đo được tại mỗi thời điểm chỉ với một bơm chất lỏng, tức là nếu như bơm A hoạt động thì bơm B phải ngưng và ngược lại

Quá trình hoạt động của hệ thống như sau: ấn nút khởi động hệ thống thì bơm Q0.0 hoạt động bơm chất lỏng vào bình, khi đạt giá trị cho trước là

50 % (cảm biến đưa tín hiệu vào đầu vào AIW0) bình thì ngừng bơm và

bơm Q0.1 hoạt động bơm chất lỏng B vào bình, khi được 100 % bình thì

ngừng lại Đồng thời khi ấn nút khởi động thì Q0.2 cấp nhiệt cho bình đến

100oC thì dừng lại Khi đủ 100 % chất lỏng trong bình và nhiệt độ 100oC thì động cơ trộn Q0.4 hoạt động trong 30s Sau 30s trộn, ngừng động cơ trộn

Q0.4 và mở cửa xả Q0.3 Sau khi xả xong, tắt hệ thống thì cửa xả đóng lại

Ấn nút khởi động để bắt đầu quá trình mới

Trang 40

I0.0 = 1 I0.1 = 0

Q0.2 = 1 Q0.0 = 1

AIW2 = 100 AIW0 = 50

AIW0 = 100

T37 = 1 (30S)

Q0.1 = 1

Q0.1 = 0 Q0.2 = 0 Q0.4 = 1

Q0.4 = 0 Q0.3 = 1 Q0.3 = 0

100oC

Thực hiện trộn chất lỏng

Đặt thời gian trộn 30s

Xả chất lỏng khỏi bình

Bơm chất lỏng A vào bình

Bơm chất lỏng B vào bình

Đóng cửa xả và

khởi động lại

hệ thống

Trang 41

Trang 42

NETWORK 10 //ĐẶT THỜI GIAN TRỘN HỖN HỢP (30S)

Trang 43

BÀI 10 THỰC HÀNH CÁCH SỬ DỤNG LỆNH TRONG S7 - 200

1 Nguyên lý làm việc S7 – 200

PLC S7 – 200 thực hiện chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên

và kết thúc tại lệnh kết thúc Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra

2 Phần cứng S7 – 200

2.1 Cấu trúc PLC nói chung:

Bộ xử lý trung tâm (CPU): Được xây dựng từ các vi xử lý (8 bit, 12bit hoặc 32 bit) có các bộ nhớ chương trình RAM, ROM Thông thường có 2 cổng giao diện với thiết bị ngoại vi là máy tính (PC) và bộ lập trình

Bộ nhớ chương trình: thường là các bộ phận lưu trữ điện tử như: RAM, PROM, hoặc EPROM Chương trình điều khiển khi tải xuống từ thiết bị lập trình, chúng sẽ được giữ lại trong các bộ nhớ này

Để duy trì chương trình trong trường hợp mất điện nguồn đột ngột, ta phải cung cấp 1 nguồn dự phòng cho các bộ nhớ này

Trong thiết kế người ta thường chia bộ nhớ thành từng modul để cho phép điều khiển các chương trình có kích thước khác nhau Khi cần mở rộng

bộ nhớ chỉ cần cắm thêm các thẻ nhớ điện tử vào các panel của PLC

Trang 44

2.2 Khối xử lý CPU 224:

Cấu hình cứng CPU 224:

S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả lập trình của hãng Siemen có cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng Các modul này sử dụng cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau Hiện nay đã có các loại CPU phù hợp với S7-200 như : CPU212, CPU214,…CPU224, CPU226 Trong

chương trình chúng ta nghiên cứu CPU224

Đặc điểm:

• Bộ nhớ chương trình : 8 KB

• Bộ nhớ dữ liệu: 5 KB

• 256 bộ đếm: 6 bộ đếm tốc độ cao, bộ đếm A\B(tối đa 20 khz), có thể

sử dụng đếm tiến, đếm lùi hoặc cả đếm tiến và lùi

• 128 bộ Timer: chía làm 3 loại có độ phân giải khác nhau: 4 bộ Timer 1ms, 16 bộ Timer 10 ms, 236 bộ Timer 100ms