Điều khiển lập trình bằng plc cho hệ thống đóng táo và đếm số lượng sản phẩm tự động

Điều khiển lập trình bằng plc cho hệ thống đóng táo và đếm số lượng sản phẩm tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT TP.HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC

ĐỀ TÀI:

ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH BẰNG PLC CHO HỆ THỐNG

ĐÓNG TÁO VÀ ĐẾM SỐ LƯỢNG SẢN PHẨM TỰ

ĐỘNG

SVTH:

1.Bùi Trần Phi Châu TD12 2.Nguyễn Thanh Bảy TD12 3.Trần Anh Quyết TD12 4.Nguyễn Văn Đức TD12 5.Dương Văn Hoà TD12 6.Phan Văn Sáng TD12 7.Nguyễn Văn Hoàng TD12 8.Nguyễn Viết Hoàng TD12 GVHD: Nguyễn Thế Vinh

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC

ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH BẰNG PLC

CHO HỆ THỐNG ĐÓNG TÁO VÀ ĐẾM SỐ LƯỢNG SẢN PHẨM TỰ ĐỘNG

GVHD: NGUYỄN THẾ VINH

TP HCM, ngày 12 tháng 05, năm 2015

SVTH:

1.Bùi Trần Phi Châu TD12 2.Nguyễn Thanh Bảy TD12 3.Trần Anh Quyết TD12 4.Nguyễn Văn Đức TD12 5.Dương Văn Hoà TD12 6.Phan Văn Sáng TD12 7.Nguyễn Văn Hoàng TD12 8.Nguyễn Viết Hoàng TD12

MỤC LỤCI-GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PLC………

• 1.LỊCH SỬ RA ĐỜI VÀ PHÁT TRIỂN CỦA

PLC

• 2.KHÁI QUÁT VỀ BỘ LẬP TRÌNH

PL

II-GIỚI THIỆU VỀ PLC CỦA HÃNG MITSUBISHI…………

• 1.CẤU TRÚC PHẦN CỨNG PLC CỦA HỌ FX

• 2.GIỚI THIỆU VỀ CÁC PLC HỌ FX

FAMILY

• 3.ỨNG DỤNG BỘ LẬP TRÌNH

PLC

III-CÁC THIẾT BỊ VÀ TẬP LỆNH PLC CỦA MITSUBISHI…

• 1.CÁC THIẾT BỊ

• 2.CÁC TẬP

LỆNH

IV-CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN……….

• 1.CÁC THIẾT BỊ,LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH……

• 2.MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC KÍCH TỪ SONG SONG……….

I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PLC

1.LỊCH SỬ RA ĐỜI VÀ PHÁT TRIỂN CỦA PLC :

Tự động ngày càng đóng vai trò quan trọng trong đời

sống và công nghiệp Ngày nay ngành tự động đã phát triển đến trình độ cao nhờ những tiến bộ của lý thuyết điều khiển

tự động, tiến bộ của những ngành khác như điện tử ,tin học

…Nhiều hệ thống điều khiển đã ra đời ,nhưng phát triển

mạnh và có khả năng phục vụ rộng là bộ điều khiển PLC

1.LỊCH SỬ RA ĐỜI VÀ PHÁT TRIỂN CỦA PLC

 Dễ lập trình và thay đổi chương trình điều khiển,sử dụng thích hợp trong các nhà máy công nghiệp.

 Cấu trúc mạng Module dễ mở rộng,dễ bảo trì và sửa chữa.

 Đảm bảo độ tin cậy trong môi trường sản xuất.

 Sử dụng các linh kiện bán dẫn nhỏ gọn.

 Giá cả cạnh tranh

Năm 1968,các kỹ sư hãng Ganeral Motor đã đặt ra các chỉ tiêu kỹ

thuật

2.KHÁI QUÁT VỀ BỘ LẬP TRÌNH PLC

- Khái niệm bộ điều khiển PLC là ý tưởng của nhóm

kỹ sư hãng General motor vào năm 1968 ,và họ đã đề

ra các chỉ tiêu kỹ thuật nhằm đáp ứng đáp ứng những yêu cầu điều khiển như sau :

 Dễ lập trình và thay đổi chương trình điều khiển ,sử

dụng thích hợp trong các nhà máy công nghiệp

 Cấu trúc mạng module dễ mở rộng ,dễ bảo trì và

sửa chữa

 Đảm bảo độ tin cậy trong môi trường sản xuất của

các nhà máy công nghiệp

 Sử dụng các linh kiện bán dẫn nên phải có kích

thước nhỏ gọn hơn mạch role mà chức năng vẫn

tương đương

 Gía cả cạnh tranh

• Những chỉ tiêu này đã tạo được sự quan tâm của những kỹ sư thuộc nhiều ngành nghiên cứu khả

năng ứng dụng plc trong công nghiệp, các kết quả nghiên cứu đã đưa ra thêm một số các chỉ tiêu cần phải có trong chức năng của PLC :

a) Về phần mềm :

Từ các lệnh logic đơn giản được hỗ trợ thêm các

lệnh về tác vụ định thì, tác vụ đếm Sau đó là các lệnh về xử lý toán học, xử lý bảng dữ liệu, xử lý xung ở tốc độ cao, tính toán số liệu thực 32 bit, xử

lý thời gian thực, đọc mã vạch…

b) Về phần cứng :

 Bộ nhớ lớn hơn

 Số lượng ngõ vào, ngõ ra nhiều hơn

 Nhiều loại module chuyên dùng hơn

• Đến năm 1976 thì PLC có khả năng điều khiển các ngõ vào, ngõ ra từ xa bằng kỹ thuật truyền thông(khoảng200mét).

• Sự gia tăng những ứng dụng của PLC trong công nghiệp đã thúc đẩy các nhà sản xuất hoàn chỉnh kỹ thuật củacác họ PLC với mức độ khác nhau về khả năng tốc độ xử lý và hiệu suất

• Các họ PLC phát triển từ loại làm việc độc lập, chỉ với 20 ngõ vào / ra và dung lượng bộ nhớ chương trình khoảng 500 bước, đến các họ PLC có cấu trúc module nhằm làm dễ dàng hơn

cho việc mở rộng thêm chức năng chuyên dùng như :

 Xử lý tín hiệu liên tục.

 Điều khiển động cơ Servo, động cơ bước

 Truyền thông

 Bộ nhớ mở rộng

2.KHÁI QUÁT VỀ BỘ LẬP TRÌNH PLC

Điều khiển bằng dây nối

các phần tử chuyển mạch của nó được nối với nhau bằng dây dẫn cố định 1 cách vĩnh viễn.

• Ví dụ : mạch điều khiển sau

• Trong ký hiệu trên , Đó là các bộ điều khiển bằng dây nối dùng để nối kết các nút nhấn và các phần tử chuyển mạch là các tiếp điểm với nhau bằng dây dẫn song song hoặc nối

tiếp Các công tắc và tiếp điểm được sắp xếp với nhau khi ta

đã biết rõ chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện, tức

phải biết rõ sơ đồ nguyên lý và vị trí khi tiến hành đấu dây Mặt khác, khi muốn thay đổi chức năng của bộ điều khiển ta phải thay đổi lại cấu trúc cũng như sơ đồ đấu dây Đối với những mạch điện lớn phức tạp thì sự đấu dây trở nên rất khó khăn và dễ bị sai sót Ngoài ra trong cách dùng này cần tốn nhiều linh kiện như : role trung gian, role thời gian, bộ

đếm…

2.KHÁI QUÁT VỀ BỘ LẬP TRÌNH PLC

 Điều khiển bằng bộ lập trình PLC

Trong PLC chức năng bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một

chương trình,chương trình này được nạp vào PLC.

PLC sẽ thực hiện quá trình điều khiển dựa vào chương trình đã được nạp

sẵn.

2 Điều khiển dùng PLC :

Mất thời gian để thiết kế Lập trình phức tạp và tốn thời

gian

Lập trình và lắp đặt đơn giản

Thay đổi ,nâng

II-GIỚI THIỆU VỀ PLC CỦA HÃNG

Bộ điều khiển trung tâm

Là bộ vi xử lý thực hiện các lệnh trong bộ nhớ chương trình

1.CẤU TRÚC PHẦN CỨNG PLC CỦA HỌ FX

Bộ nhớ (Memory)

Dùng để chứa chương trình số liệu,đơn vị nhỏ nhất là bit.LÀ vùng nắm giữ hệ điều hành và vùng nhớ của người sử dụng.

Các Module xuất-nhập ( Input-Output )

Khối xuất-nhập đóng vai trò là mạch giao tiếp giữa vi mạch điện tử bên trong PLC với mạch ngoài.

Hệ thống Bus

Là hệ thống tập hợp một số dây dẫn kết nối các Module trong PLC.Đây là tuyến dùng để truyền tín hiệu,hệ thống gồm nhiều tín hiệu song

song.

 Nguyên lý hoạt động của PLC :

PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp (vòng quét ) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu các cổng vào

số tới vùng bộ đệm ảo I,tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương

trình ,vòng quét sẽ thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc

2.GIỚI THIỆU VỀ CÁC PLC HỌ FX FAMILY

PLC loại FXO và FXOS

Có kích thước nhỏ gọn,phù hợp

với các ứng dụng với các cổng I/

O nhỏ hơn 30 cổng.

PLC loại FXON

Sử dụng cho các nhà máy điều

khiển độc lập hay các hệ thống

nhỏ với số lượng I/O có thể quản

lý nằm trong miền 10-128 I/O.

PLC loại FX1S

Có khả năng quản lý số lượng I/

O khoảng 10-34 I/O,không có khả năng mở rộng hệ thống.

PLC loại FX1N

Thích hợp với các bài toán có số lượng I/O khoảng 14-60 I/O.

2.GIỚI THIỆU VỀ CÁC PLC HỌ FX FAMILY

PLC loại FX2N

Đây là một trong những dòng PLC

có tính năng mạnh nhất trong dòng

PX

PLC loại FX2NC

Bộ điều khiển lập trình với kích

thước siêu gọn,thích hợp cho các

ứng dụng đòi hỏi cao về yêu cầu tiết

kiệm không gian lắp đặt.

• Đây là Module PLC FX2N-1PG-E :

Output :5-24 VDC , 20mA

Version :1-73

• Ngoài ra còn có một số module chuyên dụng sau:

3.ỨNG DỤNG BỘ LẬP TRÌNH PLC

Phạm vi ứng dụng của PLC

Dùng để điều khiển robot.

Giám sát các quá trình trong nhà máy

mạ,dây chuyền lắp ráp linh kiện điện

tử, bằng các sensor,công tắc hành trình Dùng để điều khiển đèn giao thông

Dùng để điều khiển băng tải

• Ứng dụng điều khiển đèn giao thông

• Ứng dụng điều khiển băng tải

III-CÁC THIẾT BỊ VÀ TẬP LỆNH PLC

CỦA MITSUBISHI

A-III-CÁC THIẾT BỊ VÀ TẬP LỆNH PLC

CỦA MITSUBISHI

Vùng nhớ các thiết bị PLC Mitsubishi

• Input: X- Tượng trưng đầu vào vật lý của PLC

• Output: Y-Tượng trưng đầu ra vật lý của PLC

• Auxiliary relay: M Vùng nhớ định địa chỉ Bit

• State ralay : S-Cờ trạng thái nôi của bộ PLC

• Data register: D-Thanh ghi dữ liệu 16 Bit

• Index register: V,Z-Thanh ghi chỉ số 16 Bit

• Timer: T-Bộ định thời gian 16 Bit

• Counter: C-Bộ đếm 16 Bit

III-CÁC TẬP LỆNH CỦA MITSUBISHI(TT)

2.Các tập lệnh vào ra

III-CÁC TẬP LỆNH CỦA MITSUBISHI(TT)

III-CÁC TẬP LỆNH CỦA MITSUBISHI(TT)

3.Counter(đếm lên)

III-CÁC TẬP LỆNH CỦA MITSUBISHI(TT)

4.Timer (bộ định thời)

III-CÁC TẬP LỆNH CỦA MITSUBISHI(TT)

Chú ý: Chức năng bộ định thời trong PLC Mitsubishi tùy thuộc vào số thứ tự bộ định thời

VD:Bộ định thời T0 làbộ định thời không lưu giữ giá trị khi ngắt tác động, C250 là bộ định thời có lưu giữ giá trị sau khi ngắt tác động

III-CÁC TẬP LỆNH CỦA MITSUBISHI(TT)

4.Lệnh so sánh

III-CÁC TẬP LỆNH CỦA MITSUBISHI(TT)

5 Shift (lệnh dịch)

III-CÁC TẬP LỆNH CỦA MITSUBISHI(TT)

6 Rotate (lệnh quay)

III-CÁC TẬP LỆNH CỦA MITSUBISHI(TT)

7 Lệnh tính toán

III-CÁC TẬP LỆNH CỦA MITSUBISHI(TT)

8 Lệnh logic

IV-CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÓNG TÁO VÀ ĐẾM SỐ LƯỢNG SẢN PHẨM

Nguyên lí :

- Nhấn <“Start”> thì dây chuyền hoạt động,băng tải

thùng (Q0.1) chạy đưa thùng rỗng đúng vị trí của băng tải táo (Q0.2) Khi thùng đến đúng vị trí nó sẽ tác động vào 1 công tắc hành trình(CB2) và làm trạng thái công tắc này

ON Khi đó băng tải thùng dừng và băng tải táo bắt đầu

chạy làm táo rơi vào thùng Mỗi khi có 1 quả táo rơi vào thùng thì cảm biến quang đếm táo(CB1 trên hình) chuyển

trạng thái từ OFF sang ON Khi đử số táo quy định(10

quả/thùng) thì băng tải táo dừng lại ,băng tải thùng lại chạy

để đưa thùng rỗng khác đến đúng vị trí

1.1/ CB ( 1 cái )

CB BẢO VỆ QUÁ TẢI, NGẮN MẠCH VÀ CHỐNG

DÒNG RÒ (RCBO)

• Tiêu chuẩn IEC-61008

• Kiểu lắp đặt cố định (fixed), gắn trên thanh rây (rail)

• Cấu tạo dạng tép

• Số cực (P): 1P + 1N

• Dòng định mức (In): 6A – 32A

• Dòng cắt ngắn mạch (Icu): 4.5KA

• Dòng rò (I∆n): 30mA, 100mA hoặc 300mA

1.CÁC THIẾT BỊ,LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG

1.2/ PLC S7200

1.3/Cảm biến vị trí Volfa LFW-100 A1(2 cái)

Cảm biến vị trí Volfa LFW-100 A1 sử dụng tín hiệu điện có độ chính xác cao Được sản xuất tại Đức

Nguồn : DC 12 - 24V

LIN : 0,07%.Đầu ra : 4~20mA

1.4/ Động cơ DC ( 2 cái )

• Motor 24Volt speed 9000rpm pover 17w

• Gear box ratio 1:180k speed after gear box 50rpm

• Encoder 12 ppr 5VDC 2 channels A,B

• Motor weight : 350g

1.5/Nút nhấn(2 cái):

1.6/ Đèn xanh-Đèn đỏ

1.7/ Cầu chì (2 cái)

1.8/ Domino

1.9/Băng chuyền(2 cái)

1.10/điện trở

1.10/điện trở(tt)

1.11/contactor gia tốc

1.12/role thời gian

1.13/role dòng

2.MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Mô hình h thống ệ

Phần mềm hỗ trợ

- FX training của Mitsu

Sơ đồ thuật toán

StartBăng chuyền 1 chạy Băng chuyền 2 dừng