Nghiên cứu ứng dụng PLC S7 1200 của siemens vào bài toán điều khiển nhiệt độ

Mục lục:Chương 1: Giới thiệu về PLC S7 1200 của Siemens1.1Thông số kỹ thuật của PLC S7 1200( so sánh với PLC S7 200)1.2Cấu trúc phần cứng và sơ đồ chân của S7 12001.3Phân vùng bộ nhớ1.4Ghép nối ngoại vi1.5Phần mềm Tia PortalChương 2: Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ sử dụng S7 12002.1Phân tích đặc tính của bài toán điều khiển nhiệt độ2.2Ghép bài toán điều khiển nhiệt độ với thực tiễn2.2.1Vẽ sơ đồ khối của hệ thống 2.2.2Xác định yêu cầu công nghệ cần điều khiển2.2.3 Tính chọn thiết bị và vẽ sơ đồ đấu dây2.2.4Thiết lập lưu đồ thuật toán và viết chương trình Chương 3: Kết quả mô phỏng 3.1 Các bước thực hiện trên phần mềm 3.2Kết quả mô phỏng

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7 1200 CỦA SIEMENS 1.2 Cấu trúc phần cứng sơ đồ chân S7 1200 10 1.2.1 Cấu trúc phần cứng S7 1200 10 1.2.2 Sơ đồ đấu chân S7 1200 11 1.3.Phân vùng nhớ 13 1.4.Ghép nối ngoại vi 14 1.4.1 Truyền thông với thiết bị lập trình 16 1.5 Phần mềm tia portal 17 1.5.1.Trình tự bước thiết kế chương trình điều khiển .18 1.5.2 Giao diện phần mềm SIMATIC TIA portal STEP7 .18 1.5.3 Nạp chương trình xuống PLC 23 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾHỆTHỐNG ĐỀ I U KHIỂN NHIỆT ĐỘSỬDỤNG S7 1200 24 2.1: Phân tích đặc tính toán điều khiển nhiệt độ 24 2.1.1: Khái quát chung toán điều khiển nhiệt độ 24 2.2: Ghép toán điều khiển nhiệt độ với thực tiễn 25 2.2.1: Vẽ sơ đồ khối hệ thống 33 2.2.2: Xác định yêu cầu công nghệ cần điều khiển .36 2.2.3: Tính chọn thiết bị vẽ sơ đồ đấu dây: .38 Mô tả .43 đặc tính kĩ thuật EM235 43 số lượng ngõ vào : .43 số lượng ngõ : 43 2.2.4: sơ đồ thuật toán chương trình: .48 2.2.4.1: Sơ đồ thuật toán 50 CHƯƠNG KẾT QUẢMÔ PHỎNG 55 ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Giáo viên hướng dẫn: Tống Thị Lý Sinh viên thực : Trần Ngọc Tùng Nguyễn Văn Tuân Ngô Mạnh Tùng Nguyễn Văn Luật Dương Văn Thạnh NỘI DUNG ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ứng dụng PLC S7 1200 siemens vào toán điều khiển nhiệt độ Mục lục: Chương 1: Giới thiệu PLC S7 1200 Siemens 1.1 Thông số kỹ thuật PLC S7 1200( so sánh với PLC S7 200) 1.2 Cấu trúc phần cứng sơ đồ chân S7 1200 1.3 Phân vùng nhớ 1.4 Ghép nối ngoại vi 1.5 Phần mềm Tia Portal Chương 2: Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ sử dụng S7 1200 2.1Phân tích đặc tính toán điều khiển nhiệt độ 2.2Ghép toán điều khiển nhiệt độ với thực tiễn 2.2.1Vẽ sơ đồ khối hệ thống 2.2.2Xác định yêu cầu công nghệ cần điều khiển 2.2.3 Tính chọn thiết bị vẽ sơ đồ đấu dây 2.2.4Thiết lập lưu đồ thuật toán viết chương trình Chương 3: Kết mô 3.1 Các bước thực phần mềm 3.2Kết mô CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7 1200 CỦA SIEMENS Bộ điều khiển logic khả trình ( PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ yêu cầu điều khiển tự động Sự kết hợp thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt tập lệnh mạnh mẽ khiến cho S7-1200 trở thành giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác Kết hợp vi xử lý, nguồn tích hợp, mạch ngõ vào mạch ngõ kết cấu thu gọn, CPU s7-1200 tạo PLC mạnh mẽ Sau người dùng tải xuống chương trình, CPU chứa logic yêu cầu để giám sát điều khiển thiết bị nằm ứng dụng CPU giám sát ngõ vào làm thay đổi ngõ theo logic chương trình người dùng, bao gồm hoạt động logic boolean, việc đếm, định thì, phép toán phức hợp việc truyền thông với thiết bị thông minh khác Một số tính bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến CPU chương trình điều khiển: • Mỗi CPU cung cấp bảo vệ mật cho phép người dùng cấu hình việc truy xuất đến chức CPU • Người dùng sử dụng chức “ know-how protection” để ẩn mã nằm khối xác định CPU cung cấp cổng PROFINET để giao tiếp qua mạng PROFINET Các module truyền thông có sẵn dành cho việc giao tiếp qua mạng RS232 hay RS485 1.1 : Thông số kỹ thuật PLC S7 1200( so sánh với PLC s7200) Về phần cứng Hình 1.1: Khả mở rộng Tín hiệu I/O tín hiệu PLC Hình 1.2: so sánh CPU 224 với CPU 1214 Về cấu hình phần cứng Đối với Plc S7-200 thay đổi vùng địa I/0 mà tự động nhận Đối vs S7-1200 thay đổi địa I/O người sử dụng Về truyền thông Giao tiếp với modul(CM) -Giao tiếp PPI theo chuẩn RS232 RS485 - Giao tiếp ASCII – Protocol ( dựa theo truyền thông nối tiếp) - Giao tiếp USS – drive Protocol -Giao tiếp ModBus-Protocol Giao tiếp thích hợp PROFINET (ETHERNET) Để giao tiếp với phần mềm lập trình  Cấu hình phần cứng  Download  Giám sát chỉnh sửa biến  Force I/O  Chuẩn đoán lỗi Để giao tiếp với HMI  Ghi nhận liệu Plc HMI  Cảnh báo- Alarming Để giao tiếp CPU với     Lên đến 16 giao tiếp truyền thông Mở truyền thông với T-send T-receive Hỗ trợ Protocol: TCP/IP nội – native & ISO TCP Giao tiếp S7 (PUT/GET) Đặc tính kỹ thuật - Lập trình giao tiếp SIMATIC HMI: Đơn giản kết nối giao tiếp SIMATIC - S7 – 1200 Basic HMI Panel - Phần mềm tích hợp để giao tiếp PLC S7 – 1200 Basic HMI Panel Vùng nhớ/ vùng làm việc Hình 1.3: Vùng nhớ 224 với 1214 Hình 1.4 Tối ưu hóa nhớ khối liệu Hình 1.5 Kích thước nhớ card Hình 1.6 Lưu trữ thông tin thẻ nhớ MC Hình 1.7 Các khối liệu Cấu trúc chương trình s7-200 Hình 1.8 cấu trúc 200 Cấu trúc chương trình s7-1200 Hình 1.9 cấu trúc s7-1200 Khái niệm khối FC, FB, DB giống S7 – 300 Cấu trúc ngắt S7 – 200 Hinh1.10 cấu trúc ngắt s7-200 Cấu trúc ngắt S7 – 1200 Hình 1.11 cấu trúc ngắt s7-1200 Kiểu liệu S7-1200 Hình 1.12 kiểu cấu trúc Kiểu liệu S7 – 1200 kết làm cho S7 – 1200 thêm linh động tiện lợi - Kiểu short làm tiết kiệm liệu cách dễ dàng - Kiểu Unsigned mở rộng vùng giá trị - Long Real lên tới 64 bit 1.2 Cấu trúc phần cứng sơ đồ chân S7 1200 1.2.1 Cấu trúc phần cứng S7 1200 12345- Chế độ hoạt động ngõI/O Chế độ hoạt động PLC Cổng kết nối Khe cắm thẻ nhớ Nơi gắn dây nối Hình 1.13.Hình dạng bên S7 1200(CPU1212C) CPU 1212C gồm 10 ngõ vào ngõ ra, có khả mở rộng thêm module tín hiệu (SM), mạch tín hiệu (SB) module giao tiếp(CM) Các đèn báo CPU 1212C: • STOP/RUN (cam/xanh): CPU ngừng / thực chương trình nạp vào nhớ • ERROR (màu đỏ): báo tiesn hiệu việc thực chương trình xảy lỗi • MAINT (maintenance): led cháy báo hiệu việc có thẻ nhớ gắn vào hay không • LINK: Màu xanh báo hiệu việc kết nối với máy tính thành công • Rx/Tx: Đèn vàng nhấp nháy báo hiệu tín hiệu truyền Đèn cổng vào ra: • Ix.x (đèn xanh): Đèn canh cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời cổng Ix.x Đèn báo hiệu trạng thái tín hiệu theo giá trị công tắc • Qx.x(đèn xanh): Đèn xanh cổng báo hiệu trạng thái tức thời cổng Qx.x Đèn báo hiệu trạng thái tín hiệu theo giá trị logic cổng 10 24000 Chương trình tính toán 32000 7.5 (V) y = x/3200 0.0 (V) 10.0 (V) Tổng quát hóa D_Out D_Min D_Max A_Min A_Max Chương trình tính toán A_In y = ax + b Các kí hiệu : - A_In : Giá trị analog đầu vào cần xác định - A_Min : Giá trị giới hạn giá trị đầu vào tương tự - A_Max : Giá trị giới hạn giá trị đầu vào tương tự - D_out : Giá trị chuyển đổi số A_In - D_Min : Giá trị chuyển đổi số A_Min - D_Max : Giá trị chuyển đổi số A_Max Từ ta xác định công thức tính toán cho giá trị đầu vào A _ In = A _ Max − A _ Min ( D _ Out − D _ Min) + A _ Min D _ Max − D _ Min c/ Tiến hành viết chương trình : + Chương trình : Khai báo biến vào biến tạm thời - Module đầu tương tự: EM235 45 + Cách kết nối ngõ vào Hình 2.9 đấu chân + Switch chọn độ phân giải Hình 2.10 chọn chế độ cho EM 235 46 Hình 2.11 bảng chọn chân Lưu ý: độ phân giải: 5µA hay từ 12,5µV đến 5mV, giá trị ngõ vào -32000 đến 32000 hay từ đến 32000 + Mạch ngõ vào module EM 235 Hình 2.12 mạch ngõ vào 47 - Ngoài có loại module thích hợp cho ứng dụng khác module điều khiển vịtrí, module truyền thông • Đặc tính Modul EM 235 + Có ngõ vào AIW0, AIW2, AIW4, AIW6 ngõ Ngõ vào ngõ thể điện áp dòng điện Hình 2.13 ngõ vào b.Sử dụng moldun analog EM235 với dải đo đầu vào đơn cực – 10v SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 OFF ON OFF OFF OFF ON Bật Switch bảng qua moldun analog EM235 2.2.4: sơ đồ thuật toán chương trình: Nguyên lý hoạt động: Nhấn nút Start, quạt dàn ngưng tụ quạt dàn bay chạy khoảng 10 phút máy nén chạy Khi máy nén chạy cấp điện cho van điện từ Hệ thống bắt đầu hoạt động Khi nhiệt độ phòng tf= -200C tác động tắt van điện từ ngừng cấp dịch cho dàn bay hơi, sau thời gian 30 giây máy nén hút hết dịch dàn bay tác động tắt máy nén quạt dàn ngưng tụ Khi tf= -180C bật máy nén quạt dàn ngưng tụ chạy Khi máy nén chạy cấp điện cho van điện từ Hệ thống hoạt động trở lại Xả băng Mỗi 6h hoạt động tắt van điện từ ngừng cấp dịch dàn bay sau thời gian 30s tác động ngừng máy nén, quạt dàn bay quạt dàn ngưng tụ Khi 48 máy nén ,quạt dàn bay quạt dàn ngưng tụ ngừng bắt đầu cấp điện cho máy xả băng Lúc timer bắt đầu đếm khoảng 10 phút sau ngừng cấp điện cho máy xả băng bật quạt dàn bay quạt dàn ngưng tụ máy nén hoạt động trở lại Khi máy nén chạy cấp điện cho van điện từ Bảo vệ cao áp: Khi pk 25 bar tắt van điện từ máy nén Đồng thời đèn còi cố báo động Bảo vệ thấp áp: Khi po 1.5 bar tắt van điện từ máy nén Đồng thời đèn còi cố báo động Bảo vệ t2: Khi t2 1250C tắt van điện từ máy nén Đồng thời đèn còi cố báo động Dừng hệ thống: Nhấn nút Stop van điện từ ngắt sau 30s tắt quạt dàn ngưng tụ quạt dàn bay hơi, sau 5s tắt máy nén Hệ thống ngừng hẳn 49 2.2.4.1: Sơ đồ thuật toán BEGIN TO N1= 6H S VDT=0 Đ TON=30 S MN=0, QDL=0, QNT=0 QDL=1, QNT=1 DC BOM=1 TON2=1 0P TON=10 PH DC BOM=0 MN=1 QDL=1 VDT=1 TON=60 S QNT=1, MN=1, VDT=1 50 TF=200c VDT=0 Đ S S Tf=180C TON=30S MN=0, QNT=0 Đ QNT=1 MN=1 VDT=1 TON42=1 END 51 52 Hệ thống bảo vệ: begin Pk25 T21250 c P01.5 đ đ đ MN=0 VDT=0 COI=1 TON42=30 S END 53 Quạt dàn lạnh Quạt ngưng tụ Máy nén Van điện từ Động bơm Còi 54 CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 3.1 Chương trình tren 1200 55 56 57 58 59 [...]... xuống PLC Hình 1.24.Tạm dừng hoạt động của PLC 23 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG S7 1200 2.1: Phân tích đặc tính của bài toán điều khiển nhiệt độ 2.1.1: Khái quát chung về bài toán điều khiển nhiệt độ Trong nghiên cứu khoa học, trong sản xuất cũng như trong đời sống sinh hoạt hằng ngày, luôn luôn cần xác định nhiệt độ của môi trường hay của một vật nào đó Vì vậy việc đo nhiệt độ. .. và độ bám tuyết của dàn lạnh khi kho hoạt động ở nhiệt độ âm dựa vào độ chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ vào dàn lạnh và nhiệt độ ra khỏi dàn lạnh Điều khiển lập trình PLC mang tính chất mềm dẻo và linh hoạt, điều khiển dựa vào chương trình và thực hiện lệnh logic Nhóm thực hiện đề tài hy vọng sau khi nghiên cứu đề tài này sẽ lĩnh hội nhiều hơn về các vấn đề liên quan đến PLC như: Cấu hình phần cứng,... các con số trong hệ thập phân Sau đó có thể điều chỉnh nhiệt độ theo ý người sử dụng một cách dễ dàng 2.2: Ghép bài toán điều khiển nhiệt độ với thực tiễn Trong các ứng dụng về điều khiển nhiệt độ thì nhóm chúng em sẽ nghiên cứu về hệ thống kho bảo quản đông hải sản trên bờ Trong những năm gần đây kỹ thuật lạnh đã có những bước phát triển đáng kể, và thâm nhập vào nhiều ngành nghề khác nhau, đã hỗ trợ... về vi sinh Khi nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ thích hợp của vi sinh vật nhưng chưa dưới điểm băng thì vi sinh vật bị ức chế, hoạt động yếu hơn Khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ điểm băng thì nước đóng băng và nếu đóng chậm thì các tinh thể nước đá to có thể gây rách màng tế bào làm cho một số vi sinh vật bi chết, số còn lại rơi vào trạng thái không hoạt động hoặc hoạt động rất yếu Khi nhiệt độ hạ xuống -80C... giao thức ứng dụng sau đây được hỗ trợ bởi CPU S7- 1200: • Giao thức điều khiển vận chuyển (Transport Control Protocol – TCP) • ISO trên TCP (RFC 1006) CPU S7- 1200 có thể giao tiếp với các CPU S7- 1200 khác, với thiết bị lập trình STEP 7 Basic, với các thiết bị HMI, và với các thiết bị không phải của Siemens bằng cách sử dụng các giao thức truyền thông TCP tiêu chuẩn Có hai cách để giao tiếp sử dụng PROFINET:... chọn độ ẩm của không khí cho thích hợp - Tốc độ không khí trong kho lạnh: không khí chuyển động trong kho có tác dụng lấy đi lượng nhiệt tỏa ra của sản phẩm bảo quản , truyền vào do mở cửa , do cầu nhiệt, do người lao động, do máy móc thiết bị hoạt động trong kho Ngoài ra còn đảm bảo sự đồng đều nhiệt độ, độ ẩm và hạn chế nấm mốc hoạt động c) Những biến đổi của sản phẩm trong quá trình bảo quản đông... ở nhiệt độ khoảng -18 ÷ 25oC nếu có sự dao động nhiệt độ sẽ có hiện tượng tan chảy và tái kết tinh của nước đá Khi nhiệt độ tăng thì tất cả các tinh thể nước đá có điểm băng thấp hơn nhiệt độ đó sẽ bị tan chảy Khi nhiệt độ hạ thấp dưới điểm băng của phần nước này thì chúng sẽ tái kết tinh lại nhưng không hình thành tinh thể mới mà có xu hướng di chuyển về các tinh thể chưa bị hòa tan và kết tinh vào. .. đến CPU 15 • 8 kết nối đối với truyền thông chương trình S7- 1200 bằng cách sử dụng các lệnh khối T (TSEND_C, TRCV_C, TCON, TDISCON, TSEN, TRCV) • 3 kết nối đối với một CPU S7- 1200 thụ động giao tiếp với một CPU S7 tích cực - CPU S7 tích cực sử dụng các lệnh GET và PUT (S7- 300 và S7- 400) hay các lệnh ETHx_XFER (S7- 200) - Một kết nối truyền thông S7- 1200 tích cực chỉ có thể thực hiện với các lệnh khối T... áp suất đầu đẩy pk, nhiệt độ đầu đẩy t2, nhiệt độ dầu td, hiệu áp dầu ⍙p, chế độ làm mát máy nén Tự động giảm tải máy nén khi khởi động bằng sao-tam giác Phương pháp khởi động bằng sao-tam giác áp dụng khi động cơ máy nén co 6 đầu dây ra Khi máy nén được tiếp điện, lúc này động cơ máy nén được đấu sao, sau thời gian định sẵn động cơ được chuyển về tam giác và duy trì hoạt động Tự động bảo vệ máy nén... khi chịu sự tác động của nhiệt độ Có các đặc trưng sau đây: - Sự biến đổi điện trở - Sức điện động sinh ra do sự chênh lệch nhiệt độ ở các mối nối của các kim loại khác nhau - Sự biến đổ thể tích, áp suất - Sự thay đổ cường độ bức xạ cuẩ vật thể khi bị đốt nóng Đối với chuyển đổi nhiệt điện, người ta thường dựa vào hai tính chất đầu tiên để chế tạo ra các cặp nhiệt điện( Thermocouple), nhiệt điện trở