ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY

ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY ỨNG DỤNG PLC s7 200 điều KHIỂN máy cắt GIẤY

ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PLC S7-200 ĐIỀU KHIỂN

MÁY CẮT GIẤY

Giáo viên hướng dẫn :

Tống Thị Lý

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Hữu Huy - 0741240108

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Tống Thị

Lý

LỜI NÓI ĐẦU

Các nhà máy, xí nghiệp đã ứng dụng ngày càng nhiều những thành tựu của công nghiệp điện-điện tử Không chỉ vậy những thành tựu trên đã dần dần đi sâu trong lĩnh vực dân dụng Các nhà sản xuất không ngừng cho ra đời các sản phẩm và công nghệ mới về các thiết bị điều khiển và tự động hóa sản xuất, nhằm giảm sức lao động của con người đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm

Xuất phát từ thực tế ngành sản xuất giấy,với những cách xén tay thủ công hay dùng máy cắt giấy thông thường thì độ chính xác thường không cao, năng suất và độ đều thấp, tỉ lệ phế phẩm cao Để khắc phục phần nào những nhược điểm này em đã tham khảo nhiều tài liệu và đi đến quyết định

là chọn đề tài: “ỨNG DỤNG PLC S7-200 ĐIỀU KHIỂN MÁY CẮT GIẤY” Do thời gian có hạn và nhận thức về thực tế còn nhiều hạn chế nên

chúng em không thể tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được sự phê bình, góp ý của các thầy, cô để đề tài của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, Ngày 19 tháng 6 năm 2015

Nguyễn Hữu Huy

Điều khiển lập trình PLC 2 Lớp ĐH Điện CLC1 K7

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ

MÁY CẮT GIẤY

1.1 C ông nghệ máy cắt giấy

Hình 1.1 Một loại máy cắt giấy cỡ nhỏMáy cắt giấy trên thị trường có rất nhiều loại, nhiều mẫu mã và cách vận hành cũng rất đa dạng có những loại máy xén giấy bằng tay, máy xén công nghiệp, máy xén giấy đa năng

Máy xén giấy bằng tay: đây là loại máy xén giấy thủ công được thiết

kế nổi trội nhờ vào sự gọn nhẹ, thuận tiện của máy, được sử dụng trong các

hộ gia đình chuyên sản xuất, cắt xén những vật phẩm bằng giấy

Với những cách xén tay thủ công hay dung máy cắt giấy thông thường thì độ chính xác thường không cao, năng suất và độ đều thấp, tỉ lệ phế phẩm cao Để khắc phục những nhược điểm này máy xen giấy công nghiệp đã ra đời Khác với máy xén giấy bằng tay, máy công nghiệp được vận hành trên hệ thống bảng điều khiển điện tử với công suất cắt, xén giấy

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Tống Thị

Với từng công dụng vượt trội của máy xén giấy đã từng bước chứng minh sự ưu việt, sự tiện dụng của máy đối với người sử dụng và từng bước đưa sự phát triển, trưởng thành của ngành in việt nam với bạn bè quốc tế

Dưới đây ta chỉ xét loại máy cắt giấy được điều khiển tự động Máy cắt giấy được cấu tạo bởi các bộ phận chính gồm:

• Hệ thống điều khiển trung tâm: Vi xử lý, vi điều khiển, PLC…

• Thân máy: dùng để gá lắp các hệ thống điện, hệ thống điều khiển, các

cơ cấu của máy cắt giấy…

• Màn hình hiển thị, đèn báo: dùng để hiển thị các thông số cài đặt, trạng thái làm việc hệ thông

• Cơ cấu truyền động:

1.2 Tính chọn các thiết bị trên mô hình

1.2.1 Thiết bị điều khiển

1.2.1.1 Tổng quan PLC S7-200

PLC, viết tắt của programable logic controler là thiết bị điều khiển

logic lập trình được, hay thiết bị logic khả trình cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Như vậy với chương trình điều khiển trong PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn

có thể dễ dàng thay đổi thuật toán điều khiển và trao đổi thông tin với môi trường bên ngoài ( PLC khác hoặc máy tính)

Điều khiển lập trình PLC 4 Lớp ĐH Điện CLC1 K7

S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình của hãng Siemens (CHLB Đức ), có cấu trúc kiểu module và có các module mở rộng Các module này được sử dụng với những mục đích khác nhau Toàn bộ nội dung chương trình được lưu trong bộ nhớ của PLC, trong trường hợp dung lượng bộ nhớ không đủ ta có thể sử dụng bộ nhớ ngoài để lưu chương trình và dữ liệu (Catridge ) Dòng PLC S7-200 có hai họ là 21X( loại cũ ) và 22X( loại mới) trong đó họ 21X không còn sản xuất nữa Họ 21X có các đời sau: 210, 212,

214, 215-2DP, 216; họ 22X có các đời sau: 221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM

Giới thiệu về module mở rộng

• Module đầu vào số: EM221, có nhiều loại bao gồm 8/16 đầu vào và điện áp 24VDC/120-230VAC

• Module đầu ra số: EM222 bao gồm 4/8 đầu ra 24VDC/RELAY/230VAC

• Module vào/ra số: EM223 bao gồm 4/8/16 đầu vào 24VDC và 4/8/16 đầu ra 24VDC/RELAY/230VAC

• Module đầu vào tương tự: EM231 từ 2/4 đầu vào với các loại tín hiệu 0-10V,4-20mA…

• Module đầu ra tương tự: EM232 có 2 đầu ra

• Module vào ra tương tự: EM235 gồm 4 đầu vào và 1 đầu ra

• Ngoài ra còn có các loại module thích hợp cho những ứng dụng khác như module điều khiển vị trí, module truyền thông

Các đầu vào/ra số

• Đầu vào (Ix.x ): kết nối với nút bấm, công tắc, sensor…với điện

áp vào tiêu chuẩn 24VDC

• Đầu ra (Qx.x): kết nối với thiết bị điều khiển với các điện áp 24VDC/220VAC ( tùy theo loại CPU )

• Đầu vào nguồn: 24VDC/220VAC ( tùy theo loại CPU )

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Tống Thị

Port truyền thông

• Port truyền thông nối tiếp RS485: Giao tiếp với PC, PG, TD200, OP, mạng biến tần…

• Port cho module mở rộng: Kết nối với module mở rộng

Công tắc chuyển chế độ

• RUN: Cho phép PLC thực hiện chương trình, khi chương trình lỗi hoặc gặp lệnh STOP thì PLC tự động chuyển sang chế độ STOP mặc dù công tắc vẫn ở vị trí RUN ( quan sát đèn trạng thái )

• STOP: Dừng cưỡng bức chương trình đang chạy, các đầu ra chuyển về OFF

• TERM: Cho phép người dùng chọn một trong hai chế độ RUN/STOP từ xa, ngoài ra còn được dùng để download chương trình người dùng

Vít chỉnh tương tự

• Mỗi PLC đều có từ một đến hai vít chỉnh tương tự có thể xoay được 270 độ để thay đổi giá trị của vùng nhớ biến trong chương trình

1.2.1.2 Cấu trúc S7-200

Cấu trúc phần cứng của một PLC gồm có các module sau:

Điều khiển lập trình PLC 6 Lớp ĐH Điện CLC1 K7

Đơn vị xử lý trung tâm (CPU Central Processing Unit)

CPU dùng để xử lý, thực hiện những chức năng điều khiển phức tạp quan trọng của PLC Mỗi PLC thường có từ một đến hai đơn vị xử lý trung tâm CPU thường được chia làm hai loại: đơn vị xử lý “một bit” và đơn vị

Bộ nhớ có một tụ dùng để duy trì dữ liệu chương trình khi mất điện

Khối vào/ra

Khối vào ra dùng để giao tiếp giữa mạch vi điện tử của PLC (điện áp 5/15VDC) với mạch công suất bên ngoài (điện áp 24VDC/220VAC)

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Tống Thị

Khối quản lý ghép nối

Dùng để phối ghép giữa PLC với các thiết bị bên ngoài như máy tính, thiết bị lập trình, bảng vận hành, mạng truyền thông công nghiệp

1.2.2 Chọn biến tần

1.2.2.1 Sơ lược về biến tần FR-A700 của hãng Mitshubishi

FR-A700 là dòng biến tần trong mình nhiều đặc điểm của công nghệ đặc biệt mà Mitsubishi phát triển cho các sản phẩm truyền động servo Đặc điểm đáng chú ý như tự động điều chỉnh Tính năng này giúp tự động bù vào

sự thay đổi quán tính tải trọng Kết quả là mang lại hoạt động trơn tru, thời gian ngưng hoạt động giảm và chi phí hoạt động thấp

Có tốc độ hồi đáp 300 radian/giây, nhanh hơn 10 lần so với các dòng A500, A700 hỗ trợ hầu hết các giao thức thông dụng gồm: Profibus DP, CC-Link , DeviceNet, LonWorks, ControlNet, Modbus RTU, Metasys N2, EtherNet IP và Modbus TCP/IP, tất nhiên, cả giao thức mạng RS485 độc quyền của Mitsubishi Ngoài ra, A700 còn hỗ trợ mạng kết nối chuyển động sợi quang cho phép nó hoạt động tương hợp với hệ truyền động servo J3 mới của hãng và toàn bộ dòng sản phẩm điều khiển chuyển động khác của hãng

Cấu trúc biến tần FR-A700

Điều khiển lập trình PLC 8 Lớp ĐH Điện CLC1 K7

Biến tần FR-A700 là biến tần nguồn áp gồm các phần cơ bản:

Bộ chỉnh lưu

Có nhiều dạng khác nhau, mạch tia, mạch cầu một pha hoặc ba pha Thông thường ta gặp, mạch cầu ba pha Thông thường, bộ chỉnh lưu có dạng không điều khiển, bao gồm các diode mắc dạng mạch cầu Độ lớn điện áp và tần số áp ra của bộ nghịch lưu còn có thể điều khiển thông qua phương pháp điều khiển xung thực hiện trực tiếp ngay trên bộ nghịch lưu Ở chế độ máy phát của tải (chẳng hạn khi hãm động cơ không đồng bộ), năng lượng hãm được trả ngược về mạch một chiều và nạp cho tụ lọc Cf Năng lượng nạp về trên tụ làm điện áp nó tăng lên và có thể đạt giá lớn có thể gây quá áp Để loại bỏ hiện tượng quá điện áp trên tụ Cf, ta có thế đóng mạch xả điện áp trên

tụ qua một điện trở măc song song vơi tụ thông qua công tắc bán dẫn S

Mạch trung gian một chiều

Có chứa tụ lọc với điện dung khá lớn Cf (khoảng vài ngàn µF) mắc vào ngõ vào của bộ nghịch lưu Điều này giúp cho mạch trung gian hoạt động như nguồn điện áp Tụ điện cùng với cuộn cảm Lf của mạch trung gian tạo thành mạch nắn điện áp chỉnh lưu Cuộn kháng Lf có tác dụng nắn dòng điện chỉnh lưu Trong nhiều trường họp, cuộn kháng Lf không xuất hiện trong cấu trúc mạch và tác dụng nắn dòng của nó có thể được thay thế bằng cảm kháng trên máy biến áp cấp nguồn cho bộ chỉnh lưu Do tác dụng của diode nghịch đảo bộ nghịch lưu, điện áp đặt trên tụ chỉ có thể đạt các giá trị dương Tụ điện còn thực hiện chức năng trao đổi năng lượng ảo giữa tải của

bộ nghịch lưu và mạch trung gian bằng cách cho phép dòng id2 thay đổi chiều nhanh không phụ thuộc vào chiều của dòng id1

Bộ nghịch lưu áp

Bộ nghịch lưu là thiết bị biến đổi năng lượng điện một chiều thành năng lượng điện xoay chiều

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Tống Thị

Lý

Nghịch lưu có dạng một pha hoặc ba pha Quá trình chuyển mạch của

bộ nghịch lưu áp thường là quá trình chuyển đổi cưỡng bức Trong trường hợp đặc biệt bộ nghịch lưu làm việc không có quá trình chuyển mạch hoặc với quá trình chuyển mạch phụ thuộc bên ngoài Từ đó ta có hai trường hợp

bộ biến tần với quá trình chuyển mạch độc lập và quá trình chuyển mạch phụ thuộc bên ngoài

1.2.2.2 Sơ đồ chân và nối dây

Sơ đồ chân biến tần FR-A700

Điều khiển lập trình PLC 10 Lớp ĐH Điện CLC1 K7

Đặc điếm kĩ thuật của các chân trên mạch chính

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Tống Thị

Giữ điểm nối này mở khi sử dụng bộ biến đổi hệ số công suất cao(FR-HC và MT-HC) hoặc bộ biến đổi chung tái

sinh năng lượng (FR-CV)

U,V,W Đầu ra biến

tần Kết nối với động cơ lồng sóc 3 pha

Rl/Lll,

S1/L21

Nguồn cung cấp cho mạch điều khiển

Nguồn cung cấp AC được kết nối tới đầu R/Ll va S/L2 Giữ màn hiển thị báo động và ngõ ra báo động hoặc khi sử dụng bộ biến đổi hệ số công suất cao (FR-HC và MT -HC) hoặc bộ biến đổi chung tái sinh năng lượng (FR-CV), chuyển và nhảy tới đầu R/L1-R1/L11 và S/L2-S1/L21 và

áp đặt năng lượng ngoài lên những điểm cuối này.Không tắt nguồn cung cấp cho mạch điều khiển (R1/L11, S1/L21) với nguồn mạch chính (R/Ll, S/L2, T/L3) trên.vì

thế có thể gây thiệt hại cho biến tần

P/+, PR

Kết nối điện trở

hãm

Loại bỏ và nhảy từ những điểm PR-PX (7.5K hoặc ít hơn)

và kết nối với một điện trở hãm lựa chọn qua 2 điểm p+ - PR.Cho điện trở 22K hoặc ít hơn,điện trở kết nối sau đó

cung cấp công suất hãm tái sinh

P/+,N/- Sự kết nối

đơn vị hãm

Nối đơn vị hãm phanh (FR-BU, BU và MT- BU5), Bộ chuyển đổi năng lượng tái sinh thông dụng (FR-CV), BỘ biến đổi công suất cao (FR-HC và MT-HC) hoặc bộ biến

đổi năng lượng tái sinh (MT-RC)P/+,P1

Kết nối cuộn cảm DC

Cho 55K hoặc ít hơn,loại bỏ và nhảy qua điểm P/+ - P1 và nối với cuộn cảm DC (cho 75K hoặc ít hơn, một điện cảm

DC được cung cấp theo tiêu chuẩn)

Điều khiển lập trình PLC 12 Lớp ĐH Điện CLC1 K7

Kết nối mạch thắng bên trong

Khi nhảy và được kết nối hai điểm PX-PR (tình trạng ban đầu) Mạch hãm bên trong là hoạt động (cung cấp cho

7.5K hoặc it hơn)Nối đất Cho nối đất (nối đất) vỏ máy biến tần phải được tiếp đất

Chân đấu mạch điều khiến (Tín hiệu vào)

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Tống Thị

STF Băt đầu quay thuận

Bật tín hiệu STF để bắt đầu quay thuận và tắt

nó cho sự dừngSTR Băt đầu quay ngược

Bật tín hiệu STR cho sự quay ngược và tắt nó cho sự dừngSTOP Bắt đầu tự giữ sự lựa chọn khởi đầuBật tín hiệu STOP để tự giữ tín hiệu

RH Lựa chọn nhiều

tốc độ

Nhiều tốc độ có thể được lựa chọn theo sự phù hợp với túi hiệu RH,RM,và JRJL

Chuỗi xung

vào

Đầu JOG có thê sử dụng như đầu vào chuổi xung.để sử dụng như đầu vào chuổi xung, trang 291 cài đặt cần được thay đổi (ngõ xung vào cực đại

100kpulse/s)

Điện trở vào 2k tiếp điểm khi ngắn mạch 8-> 13mADC

RT Lựa chọn chức năng thứ 2

Bật tín hiệu RT để chọn chức năng thứ 2.Khi chức năng thứ 2 như là “ tăng mômen thứ 2” và “V/F thứ 2( tần số cơ bản)” được đặt lên, bật tín hiệu RT chọn chức năng này

MRS Đầu ra dừng lại

Bật tín hiệu MRS (20ms hoặc hơn) để dừng ngõ ra biến tần

Sử dụng khóa ngõ ra biến tần khi đang dừng động cơ bằng phanh điện từ

RES Khởi động lại

Thường khởi động lại ngõ ra báo động được cung cấp khi chức năng bảo vệ được kích hoạt

Bật tín hiệu RES nhíu hơn so với o.ls Rồi tắt nó.Cài đặt ban đầu là luôn khởi

Chân đấu mạch điều khiến (Tín hiệu ra)

Loại Kí hiệu Tên đầu cuối Sự mô tả Thông số kĩ thuật định

mức

Relay

Al,Bl,Cl

Ngõ ra rơle (ngõ

ra báo động)

1 Sự thay đổi tiếp điểm ngõ ra chứng tỏ chức năng bảo vệ biến tần có hoạt động và ngõ ra được dừng lại

Bất thường: không có sự truyền dẫn ngang qua B-C (A-C nối liên tục)

Bình thường: B-C nối liên tục ( không có sự truyền dẫn qua A-C)

Khả năng qua tiếp điểm 230VAC 0.3A(hệ số công suất-0.4)30VDC0.3A

A2,B2,

C2

Ngõ ra rơle 2 1 sự thay đổi tiếp điểm ngõ ra

Được chuyển xuống thấp khi tần số đầu ra biến tần bằng hoặc cao hơn tần số khởi động (giá trị cho trước 0.5Hz) Được chuyển lên cao trong khi dừng hoặc thao tác hãm DC

Cho phép tải 24VDC0.1A (sụt áp là 2.8V cực đại khi tín hiệu vào)

SU Tăng tần

số lên

Được chuyên xuông thâp khi tần số đầu ra trong khoảng của ± 10% (giá trị ban đầu) của tần số đặt lên

Chuyển lên cao trong khi gia tốc/giảm tốc và dừng lại

Mã

4 bit báo động

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Tống Thị

Lý

OL

Báo động quá tải

Chuyên xuông thâp khi

sự đề phòng tắt được kích hoạt bởi chức năng phòng ngừa tắt chuyển lên cao khi sự phòng ngừa tắt được xóa bỏ

IPF

Gián đoạn cấp điện tức thời

Được chuyển xuống thâp khi sự cố cấp điện tức thời và sự bảo vệ dưới điện

áp được kích hoạt

FU

Dò tìm tầnsố

Chuyên xuông thâp khi tần số ngõ ra biến tần là bằng hoặc cao hơn tần số

dò tìm đặt trước và chuyển lên cao khi nhỏ hơn tần số

dò tìm đặt trước

SE

Đầu ra chung bộ góp mở

Đầu cuối chung cho đầu RUN, SU, OL, IPF, FU

Cho đông hồ đo

Chọn một điểm ví dụ như tần số đầu ra từ một điểm trên màn hình

Tín hiệu đầu ra là tỉ lệ với độ lớn của

Điểm ra: tần số đầu ra (cài đặt trước)

Điểm ra : tần số đầu

ra ( cài đặt trước)

Điều khiển lập trình PLC 16 Lớp ĐH Điện CLC1 K7

1.2.3 Đo tốc độ động cơ sử dụng Encoder

Encoder là thiết bị cơ điện có thể phát hiện sự chuyển động hay vị trí vật Encoder sử dụng các cảm biến quang để sinh ra chuổi xung, từ đó có thể chuyển sang phát hiện sự chuyển động, vị trí hay hướng chuyển động của vật thể

Nguyên lý cơ bản của encoder, đó là một đĩa tròn xoay, quay quanh trục Trên đĩa có các lỗ (rãnh) Người ta dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa Khi đĩa quay, chỗ không có lỗ (rãnh), đèn led không chiếu xuyên qua được, chỗ có lỗ (rãnh), đèn led sẽ chiếu xuyên qua Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa, người ta đặt một con mắt thu Với các tín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay không

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Tống Thị

Lý

Hình 1.2.3.1 Bộ cảm biến tốc độ quang với đĩa mã hóa Encoder

1.2.3.1 Encoder tương đối

Encoder thường có 3 kênh (3 ngõ ra) bao gồm kênh A, kênh B và kênh I (Index) Kênh I của encoder có một lỗ nhỏ bên phía trong của đĩa quay và một cặp phát-thu dành riêng Cứ mỗi lần motor quay được một vòng, lỗ nhỏ xuất hiện tại vị trí của cặp phát-thu, hồng ngoại từ nguồn phát

sẽ xuyên qua lỗ nhỏ đến cảm biến quang, một tín hiệu xuất hiện trên cảm biến Như thế kênh I xuất hiện một “xung” mỗi vòng quay của motor Bên ngoài đĩa quay được chia thành các rãnh nhỏ và một cặp thu-phát khác dành cho các rãnh này Đây là kênh A của encoder, hoạt động của kênh A cũng tương tự kênh I, điểm khác nhau là trong 1 vòng quay của motor, có N

“xung” xuất hiện trên kênh A N là số rãnh trên đĩa và được gọi là độ phân giải (resolution) của encoder Mỗi loại encoder có độ phân giải khác nhau,

có khi trên mỗi đĩa chĩ có vài rãnh nhưng cũng có trường hợp đến hàng nghìn rãnh được chia Để điều khiển động cơ, bạn phải biết độ phân giải của encoder đang dùng Độ phân giải ảnh hưởng đến độ chính xác điều khiển và

cả phương pháp điều khiển Trên các encoder còn có một cặp thu phát khác được đặt trên cùng đường tròn với kênh A nhưng lệch lệch M+0,5 rãnh, đây

là kênh B của encoder Tín hiệu xung từ kênh B có cùng tần số với kênh A

Điều khiển lập trình PLC 18 Lớp ĐH Điện CLC1 K7