Tự động hóa lập trình với PLC s7-200, s7-300

Tự động hóa lập trình với PLC s7-200, s7-300

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

MỤC LỤC

PHẦN 1 2

NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG PLC S7 200 CPU224 2

VÀ MODULE ANALOG EM-235 TRONG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP 2

Bài 1: Điều khiển đèn giao thông 3

Bài 2: Module analog EM-235 5

Bài 3 : Đo điện thế ( 0- 10V) 8

Bài 4: Đo điện thế và điều khiển ON/OFF : 10

Bài 5: Điều khiển điện thế ra V0 ( -10 -> +10V) 11

Bài 6: tạo xung ngõ ra PLS 13

Bài 7: Tạo xung PWM 14

Bài 8: tạo xung vuông PTO 15

Bài 9: tạo xung vuông PTO có chu kỳ thay đổi 16

BÀI 10: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi giữ xe tự động 18

Bài 11 :Thiết kế hệ thống điều khiển băng tải đóng gói táo: 20

Bài 12: Điều khiển đèn giao thông sử dụng đồng hồ thời gian thực 22

Bài 13: Chuông báo giờ học: 24

Bài 14: thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng 26

PHẦN 2 29

TỰ ĐỘNG HÓA LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-300 29

Bài1: Tạo project và cấu hình cho PLC S7 – 300: 29

Bài2: Chương trình thực hiện điều khiển đèn giao thông với timer và counter 33

Bài: 3 :Thực hiện đọc giá trị Analog vào và xuất ra: 36

Bài 4: thực hiện xuất giá trị ANALOG ra: 38

PHẦN 1

NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG PLC S7 200 CPU224

VÀ MODULE ANALOG EM-235 TRONG ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP

I Thiết bị thực hành

- PLC S7-200 CPU-224 và module analog EM-235

- Máy tính có cài đặt phần mềm STEP 7- Micro/WIN để lập trình cho S7-200.

- Cáp chuyển đổi PC/PPI kết nối qua cổng USB của máy tính

- Dây nối có chốt cắm 2 đầu

- Đèn Ix.x-màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off của đầu vào số

- Đèn Qx.x-màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off của đầu ra số

Bài 1: Điều khiển đèn giao thông

Bài 2: Module analog EM-235

1 Giới thiệu về module analog EM235.

EM 235 là một module tương tự gồm có 4AI và 1AO 12bit (có tích hợp các bộchuyển đổi A/D và D/A 12bit ở bên trong)

2 Các thành phần của module analog EM235.

4 đầu vào tương tự

được kí hiệu bởi các

chữ cái A,B,C,D

A+ , A- , RA Các đầu nối của đầu vào AB+ , B- , RB Các đầu nối của đầu vào BC+ , C- , RC Các đầu nối của đầu vào CD+ , D- , RD Các đầu nối của đầu vào D

1 đầu ra tương tự (MO,VO,IO) Các đầu nối của đầu ra

- Offset : là biến trở dùng để chỉnh trôi điểm 0, tức là: do là tín hiệu Analog nên nhiễutác động rất nhiều, vì thế khi tín hiệu cảm biến khi đưa vào Module sẽ không chínhxác là 0( khi sensor ở mức Min)-> nếu để giá trị nhận được như vậy dẫn đến kết quả

đo không chính xác được dùng biến trở Offset để chính về 0

- Gain: dùng để chỉnh khuyết đại chính xác

3 Xác lập vi công tắc trên EM-235:

có 6 vi công tắc ký hiệu từ SW1-SW6 Ta có bảng đặt vi công tắc để chọn khoảngvào và độ phân giải (ON: là đóng; OFF: là ngắt)

toàn thang

Độ phân giải

thang

Độ phân giải

4 Phương pháp cấp và lấy tín hiệu trên EM-235

5/ Định dạng dữ liệu

a/ Dữ liệu đầu vào:

 Kí hiệu vùng nhớ : AIWxx (Ví dụ AIW0, AIW2…)

b/ Dữ liệu đầu ra:

 Kí hiệu vùng nhớ AQWxx (Ví dụ AQW0, )

+

-Bài 3 : Đo điện thế ( 0- 10V)

Đầu ra số nhị phân

3 Chương trình:

4 Sơ đồ nối dây trên PLC và EM235:

- Đặt các vi công tắc trên EM-235 ở vị trí như trong bảng tín hiệu đơn cực:

- Tiến hành nối dây theo sơ đồ sau:

5 Hoạt động và kết quả:

- Cấp nguồn cho hệ thống, download chương trình và quan sát tín hiệu trênDCV và các lối ra của PLC:

- Chỉnh biến trở cấp nguồn ở lối vào ta có bảng kết quả sau:

Giá trị điện áp đọc trên DCV

Bài 4: Đo điện thế và điều khiển ON/OFF :

Với sơ đồ nối dây tương tự như bài 3 nhưng ngoài việc xuất giá trị điện áp đọc đươc ra các lối ra PLC, ta thực hiện thêm việc so sánh kết quả này với các số 1000 và

2000 để điều khiển ON/OFF các đầu ra

1 Bảng đầu vào, ra:

3 Hoạt động:

- Khi xoay biển trở, giá trị so sánh trên VW100 Nếu VW100 lớn hơn 2000 thì Q1.0được đóng, nếu VW1000 nhỏ hơn 1000 thì Q1.1 được đóng, nếu VW100 nằm trong khoảng

từ 1000 đến 2000 thì cả 2 đầu ra đều được ngắt

Bài 5: Điều khiển điện thế ra V0 ( -10 -> +10V)

1 Yêu cầu

Đọc giá trị số tại các lối vào PLC (IB0 & IB1), xuất kết quả này ra lối ra analog

2 Chương trình:

3 Sơ đồ nối dây trên PLC:

- Đặt các vi công tắc trên EM-235 ở vị trí như trong bảng tín hiệu lưỡng cực(10V -> 10V)

I1.1 I1.0 I0.7 I0.6 I0.5 I0.4 I0.3 I0.2 I0.1 I0.0

LS B

.

.

Tín hiệu điều rộng xung PWM là một dãy xung tuần hoàn có chu kỳ là một số nguyên

Độ rộng xung trong mỗi chu kỳ có thể quy định được và là một số nguyên

Các nguồn phát PTO và PWM :

- Một byte điều khiển 8bit

- Một từ đơn ghi chu kỳ xung

- Một từ kép ghi số xung của dãy

Địa chỉ của các ô nhớ này như sau:

Cổng ra

(bit)

Điều khiển (byte)

Chu kỳ (từ đơn) Độ rộng xung

(từ đơn)

Số xung (từ kép )

2 Phát xung vuông PTO

Để thực hiện phát xung tốc độc cao (PTO) trước hết ta phải thực hiện các bước định dạng sau:

- Reset ngõ xung tốc độ cao ở chu kì đầu của chương trình

- Chọn loại ngõ ra phát xung tốc độ cao Q0.0 hay Q0.1

- Định dạng thời gian cơ sở dựa trên bảng sau:

3 Điều rộng xung theo tỉ lệ PWM :

Để thực hiện phát xung tốc độc cao trước hết ta phải thực hiện các bước định dạng sau:

- Reset ngõ xung tốc độ cao ở chu kì đầu của chương trình

- Chọn loại ngõ ra phát xung tốc độ cao Q0.0 hay Q0.1

- Định dạng thời gian cơ sở dựa trên bảng sau:

Bài 7: Tạo xung PWM

1.Yêu cầu:

- Tạo một dãy xung ra Q0.0 với chu kỳ 4s, sáng 1 s và tắt 3s

2 Chương trình:

Bài 8: tạo xung vuông PTO

1/ Yêu cầu:

Khởi tạo một dãy xung vuông xuất ra Q0.0 có chu kỳ 4s, sáng 2s, tắt 2s

2 Chương trình:

Bài 9: tạo xung vuông PTO có chu kỳ thay đổi

Hàm ngắt:

BÀI 10: Thiết kế hệ thống điều khiển bãi giữ xe tự động.

1 Yêu cầu công nghệ:

Viết chương trình điều khiển đóng mở barie cho một bãi đỗ xe như sau:

Bãi đỗ xe có sức chứa 100 xe, có một lối ra và một lối vào bãi

Mỗi lối ra/vào có cảm biến phát hiện có xe Khi có xe ở lối ra hoặc lối vào, tác động cho động

cơ kéo cho barie mở Tại barie có gắn công tắc hành trình để xác định ngưỡng đóng hoặc mở.Khi barie đã mở xong, xe mới được phép vào/ra bãi đỗ Khi xe qua hoàn toàn, barie sẽ tự độngđóng lại

Sử dụng một bộ đếm tăng giảm để đếm số xe có trong bãi mỗi lần có xe ra/vào Khi số xe đếmđược là 100 xe thì cho một đèn báo bãi đã đầy xe, và không cho xe vào nữa

2 Bảng đầu vào, ra:

CTHT1_VAO I0.4 Công tắc hành trình ngắt động cơ mở cửa vào

CTHT2_VAO I0.5 Công tắc hành trình ngắt động cơ đóng cửa vào

CTHT3_RA I0.6 Công tắc hành trình ngắt động cơ mở cửa ra

CTHT4_RA I0.7 Công tắc hành trình ngắt động cơ đóng cửa ra

RESET I1.0 Nút xóa bộ đếm số lượng xe trong bãi

\

4 Sơ đồ đấu dây PLC:

L

CPU 224 AC power supply,

DC input, Relay Output

AC POWER SUPPLY

(2 ) 2

M

Bài 11 :Thiết kế hệ thống điều khiển băng tải đóng gói táo:

1 Yêu cầu công nghệ.

Motor M1 và M2 được dùng để quay băng tải 1 và băng tải 2

Sen1 phát hiện còn thùng trống trên băng tải không

Sen4 để phát hiện có táo

Khi nhấn Start, băng tải 2 quay để vận chuyển thùng chứa vào vị trí đợi

Khi Sen2 phát hiện có thùng chứa tới thì băng tải 1 dừng

Khi băng tải 2 đã dừng, M1 sẽ quay để vận chuyển táo vào thùng

Khi Sen3 đếm được 5 quả táo thì băng tải 2 dừng lại và băng tải 1 quay để thực hiện mộtchu trình tiếp theo

Nếu trên có táo bị lệch ra khỏi đường đi thì Sen4 sẽ phát hiện được và phát tiếng chuông báohiệu cho công nhân biết

Khi nhấn Stops toàn bộ hệ thống được dừng lại

2 Bảng đầu vào , ra:

a BT1 Q0.0 Băng tải vận chuyển thùng

BT2 Q0.1 Băng tải chuyển táoBELL Q0.2 Chuông báo táo bị lệch khỏi đườngSen1M M0.1 Bit nhớ duy trì cảm biến thùng

3 Chương trình:

Sen3

Sen2Băng tải 2

Bài 12: Điều khiển đèn giao thông sử dụng đồng hồ thời gian thực

30

30s 3s

27s

ĐĐ2

Từ 22PM đến 6AM ngày hôm sau:

Chế độ nghỉ: đèn vàng nhấp nháy với chu kỳ 2s

2 Bảng đầu vào, ra:

SUB: chế độ 1

Bài 13: Chuông báo giờ học:

1 Yêu cầu

Sử dụng đồng hồ thời gian thực:

Vào lúc 8h30p ngày 22/12/2011 : Chuông kêu 5s rồi tắt

Vào lúc 8h50p ngày 22/12/2011: Chuông kêu 3s rồi tắt

2 Bảng đầu vào, ra:

Q0.0 Chuông báoMB1 Byte nhớ giá trị nămMB2 Byte nhớ giá trị thángMB3 Byte nhớ giá trị ngàyMB4 Byte nhớ giá trị giờMB5 Byte nhớ giá trị phútMB6 Byte nhớ giá trị giây

3 Chương trình:

4 Sơ đồ đấu dây trên PLC:

Bài 14: thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng

1 Yêu cầu

Phân loại sản phẩm theo khối lượng

Có hai băng tải , sản phẩm chưa được phân loại sẽ nằm trên băng tải 1, sau khi cảm biếntrọng lượng load-cell nhận biết được sản phẩm nặng hay nhẹ, nếu sản phẩm nặng hơn 3Kgthì băng tải 1 sẽ dừng lại và cần gạt sẽ đẩy sản phẩm nặng này sang băng tải 2 cùng lúc đóbăng tải 2 cũng được khởi động Nếu sản phẩm nhẹ hơn 3Kg thì sản phẩm vẫn được vậnchuyển trên băng tải 1

2 Bảng đầu vào, ra:

Hàm con SUB:

Khai báo vùng nhớ cho hàm con:

Hàm ngắt:

4 Sơ đồ nối dây trên PLC và EM235:

- Đặt các vi công tắc trên EM-235 ở vị trí như trong bảng tín hiệu đơn cực :

( 0 -> 10V)

5 Giải thích về số liệu và công thức tính toán:

Từ việc xác lập vi công tắc chọn dải 0->10 V

Dài đầu vào số đưa vào PLC là 0 -> 4095

Gọi giá trị số 12bit sau khi xử lý tín hiệu tương tự là A ( A nằm trong khoảng từ 0 đến

=> Hệ số đưa vào là He_so = 6/ 4096 = 0.0014648

PHẦN 2

TỰ ĐỘNG HÓA LẬP TRÌNH VỚI PLC S7-300

Bài 1: Tạo project và cấu hình cho PLC S7 – 300:

Khởi động Symatic Manager:

Khi muốn tạo một Project mới , ta chọn File -> New

Đặt tên Project và vị trí theo ý muốn

Từ cửa sổ SIMATIC MANAGER , thực hiện việc thêm một trạm S7 300

Chọn hardware để bắt đầu thực hiện việc cấu hình phần cứng cho S7 -300

Trong cửa sổ HW CONFIG :

Đầu tiên ta phải thêm thanh Rail, bằng cách tìm đến phần tử Rail để thêm vào:

Sau khi đã có thanh Rail, ta bắt đầu thêm các khối theo thứ tự

Đầu tiên là khối Nguồn 5A với mã: PS 307 5A

Sau khi thêm thì tự động khối nguồn được sắp xếp ở vị trí số 1

Sau khi đã thêm khối nguồn, ta tiếp tục thêm khối CPU 312 với mã 312-1AE14

Khối CPU được thêm vào vị trí 2.

Chọn khối đầu vào,ra số với mã: 323-1BH01

Sau khi thêm thì khối được sắp xếp ở vị trí số 4

Khối tiếp theo là đầu vào , ra tương tự:

Với mã 334-0CE01 sau khi thêm vào khối vào ra tương tự được thêm vào vị trí 5

Khối cuối cùng là SIMATIC NET

Sau khi thêm vào, module được thêm ở vị trí số 6.

Sau khi cấu hình xong phần cứng, ta Save lại phần cứng

Để thực hiện download phần cứng (hoặc phần mềm) trước hết ta phải cấu hình truyền thông giữa PLC và máy tính

Từ cửa sổ SIMATIC MANAGER ta vào Options

Hộp thoại Set PG/PC Interface hiện ra, ta có thể chọnđược giao diện kết nối ở đây ta chọn loại kết nối là

Sau khi cấu hình xong truyền thông, ta có thể download phần cứng vào PLC.

Để thực hiện download phần cứng, ta vào SIMATIC Manager

Bài 2: Chương trình thực hiện điều khiển đèn giao thông với timer và counter

1 Bảng đầu vào ra:

2.Chương trình

3 Download mô phỏng

Bật chương trình PLCSIM và thực hiện download tương tự như trên

Để bật PLCSIM, từ cửa sổ SIMATIC Manager chọn:

Giao diện của PLCSIM

Khi PLCSIM đang ở chế độ STOP, ta thực hiện download chương trình và thực hiện mô phỏng ta nhấn RUN

Bài: 3 :Thực hiện đọc giá trị Analog vào và xuất ra:

1.Chương trình:

2 Sơ đồ nối dây:

3 Bảng giá trị số liệu thực tế khi đo trên DCV:

3 Bảng giá trị đo được trong thực tế:

Lần lượt bật tắt các Công tắc Switch và lấy giá trị đo trên DCV

Giá trị của các Switch được biểu diễn bằng số HEX

SW (HEX)

Giá trị PQW272 (HEX)

DCV (V)