ứng dụng bộ đọc xung hsc để xác định vị trí

Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, tự động hóa sản xuất đã và đang trở thành một yêu cầu cấp thiết đối với hầu hết các lĩnh vực. Việc điều khiển, giám sát, vận hành dễ dàng các hệ thống tự động sẽ mang lại hiệu quả cao trong sản xuất, đồng thời giảm được chi phí. Do đó cần một đội ngũ nhân viên kỹ thuật lành nghề để có thể đáp ứng được yêu cầu công việc, không ngừng cập nhật kiến thức để có thể khai thác tối đa các thiết bị một cách hiệu quả nhất. Dòng PLC S7 200 đã được trang bị cho phòng Tự động Hóa và Quản lý năng lượng, Bộ môn Tự Động Hóa, Khoa Công Nghệ, Trường Đại Học Cần Thơ. Bên cạnh đó, Điều khiển và giám sát hệ thống nói chung là một phần nhỏ trong hệ thống sản xuất linh hoạt thực tế. Chính vì lẽ đó, chúng em chọn đề tài : Ứng Dụng Bộ Đọc Xung HSC Của PLC S7 200 Để Xác Định Vị Trí, nhằm tiếp xúc với các thiết bị mới và làm quen với tình hình sản xuất mới để không còn bỡ ngỡ khi đứng vào hàng ngũ kỹ sư trẻ tương lai. Đề tài này giúp tiếp cận, ứng dụng bộ PLC mới vào thiết kế mô hình điều khiển với S7 200. Mô hình được dùng để bổ sung mô hình thí nghiệm cho phòng thí nghiệm Tự động hóa và quản lí năng lượng

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA

ĐỒ ÁN MÔN HỌC PLC

ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG BỘ ĐỌC XUNG HSC ĐỂ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ

Cán Bộ Hướng Dẫn Sinh Viên Thực Hiện

TRẦN LÊ TRUNG CHÁNH TRỊNH QUỐC TÀI

MSSV: B1305742

Tháng 5/2016

Trang 2

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ.

Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, tự động hóa sản xuất đã và đang trở thành một yêu cầu cấp thiết đối với hầu hết các lĩnh vực Việc điều khiển, giám sát, vận hành dễ dàng các hệ thống tự động sẽ mang lại hiệu quả cao trong sản xuất, đồng thời giảm được chi phí Do đó cần một đội ngũ nhân viên kỹ thuật lành nghề để có thể đáp ứng được yêu cầu công việc, không ngừng cập nhật kiến thức để có thể khai thác tối đa các thiết bị một cách hiệu quả nhất.

Dòng PLC S7 200 đã được trang bị cho phòng Tự động Hóa và Quản

lý năng lượng, Bộ môn Tự Động Hóa, Khoa Công Nghệ, Trường Đại Học Cần Thơ Bên cạnh đó, Điều khiển và giám sát hệ thống nói chung là một phần nhỏ trong hệ thống sản xuất linh hoạt thực tế.

Chính vì lẽ đó, chúng em chọn đề tài : Ứng Dụng Bộ Đọc Xung HSC

Của PLC S7 200 Để Xác Định Vị Trí, nhằm tiếp xúc với các thiết bị mới và

làm quen với tình hình sản xuất mới để không còn bỡ ngỡ khi đứng vào hàng ngũ kỹ sư trẻ tương lai.

Đề tài này giúp tiếp cận, ứng dụng bộ PLC mới vào thiết kế mô hình điều khiển với S7 200 Mô hình được dùng để bổ sung mô hình thí nghiệm cho phòng thí nghiệm Tự động hóa và quản lí năng lượng

1.2 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI CỦA ĐỀ TÀI

-Tìm hiểu và ứng dụng bộ đọc xung HSC của PLC S7 200.

-Thiết kế giao diện trên HMI để điều khiển và giám sát.

Trang 3

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Nội dung chính

 Tìm hiểu về màn hình cảm ứng HMI EASYVIEW MT6070iH

 Tìm hiểu phần mềm EASY BUILDER 8000

 Tìm hiểu bộ đọc xung tốc độ cao HSC của S7 200

 Tìm hiểu về Encoder 500 xung

2.1 MÀN HÌNH CẢM ỨNG HMI EASYVIEW MT6070iH

2.1.1 Giới thiệu tổng quan về màn hình Weinview MT6070iH

Màn hình cảm ứng HMI MT6070iH ngày càng được sử dụng rộng rãi cả trongcông nghiệp và đời sống hàng ngày với nhiều ưu điểm nổi bật Khả năng giao tiếp vớinhiều loại thiết bị đồng thời hỗ trợ giao diện với con người để điều khiển và giám sát mộtcách trực quan nhất Hỗ trợ hiển thị nhiều màu sắc với độ nét cao, hiển thị nhiều loại fontchữ kể cả tiếng Việt Ngoài ra nó còn được lập trình với một phần mềm lập trình giaodiện miễn phí và khá dễ dàng sử dụng

2.1.2 Thông số kỹ thuật của màn hình Weinview MT6070iH

Tổng quát về màn hình cảm ứng HMI MT6070iH

Trang 4

Kích thước màn hình: 7 inches, 65536 màu.

Phần mềm lập trình EB 8000 V2.0 hoặc phiên bản mới hơn

Các cổng giao tiếp của màn hình HMI MT6070iH:

Trang 5

Display: 256 color SVGA with 800 x 600

Trên đây là cấu hình tối thiểu, hầu hết các máy tính hiện nay đều đáp ứng được.Phần mềm có thể chạy trên hệ điều hành Windows 2000 /Windows XP/Windows

Trang 6

Chọn [Install], một cửa sổ mới hiện ra-chọn [Next]-> Chọn ổ đĩa- nơi cài đặt phần mềm->[Next]

Hoàn tất cài đặt:

2.2.3 Tạo một project mới

Trang 7

Khởi động phần mềm, vào [file] -> [New]

Chọn model của HMI:

Bấm [OK] và tiếp tục cài đặt các thuộc tính cho Project:

Bây giờ ta có thể tạo giao diện cho HMI bằng các nút lệnh trên thanh công cụ:Trước tiên ta chọn màu nền cho màn hình bằng cách Click chuột phải vào vùng

màn hình trên giao diện, chọn [Attribue] Trong phần Backround ta chọn màu phù hợp

và bấm [OK]

Tạo một nút nhấn trên màn hình bằng cách nhấp vào nút Toggle Switch trên thanhcông cụ:

Chọn các thuộc tính, màu sắc, hình dạng cho nút nhấn sau đó bấm [OK]:

2.2.4 Lưu và biên dịch Project

Trang 8

Chọn [file]->[Save] hoặc bấm vào biểu tượng hình chiếc đĩa mềm để chọn nơi lưu Project Sau đó chọn [Tools]->[Complie] hoặc bấm vài biểu tượng Complie để biên

dịch

Biên dịch thành công:

2.2.5 Chạy mô phỏng

Có hai chế độ mô phỏng: mô phỏng Off-line và On-line, khi mô phỏng On-line đòi

hỏi phải có kết nối với thiết bị (PLC)

Sau khi chọn nút mô phỏng, màn hình mô phỏng sẽ hiện ra:

Trang 9

2.2.6 Download Project xuống HMI

Chọn [Tools] ->[Download] hoặc bấm nút [F7] trên bàn phím để download giao

diện xuống HMI

Được dùng để làm nổi bật các chế độ hiện hành của hoạt động, tạo ra các báo động

và các chỉ số trạng thái, hoặc cung cấp thông tin một dòng văn bản Bit điều khiểncũng dùng để cho phép / vô hiệu hóa một nhóm đối tượng

Trang 10

Toggle Switch điều khiển bit device bằng hình dạng, ảnh hoăc nhãn (label).

7 Multi State

Biểu tượng:

Chức năng:Multi-state là sự kết hợp của Word Lamp và Set Word object

Multi-state dùng để hiển thị trạng thái và đặt giá trị cho word device

8 Options List

Biểu tượng:

Chức năng: Option List dùng để hiển thị một hộp danh sách, hoặc danh sách thả xuống, các mục mà người dùng có thể xem và chọn Một khi người sử dụng chọn một mục, giá trị tương ứng với mục đó sẽ được ghi vào địa chỉ được chỉ định

Trang 11

Chức năng: Bar Graph hiển thị dữ liệu của PLC theo tỷ lệ giá trị của nó.

Chức năng: Trend display hiển thị đường biễu diễn cho dữ liệu lấy mẫu được lấy

từ data sampling object

18 History Data Display

Biểu tượng:

Chức năng: History data display: hiển thị dữ liệu được lưu trữ từ data samplingobject Nó hiển thị dữ liệu ở định dạng số Màn hình hiển thị dữ liệu history sẽkhông làm mới tự động, nó chỉ lấy dữ liệu từ các designed record và hiển thị tạithời điểm window popup

19 Data Block Display

Chức năng: Event display được dùng để hiển thị các sự kiện đã được kích hoạt

23 Data Transfer( Trigger-based)

Trang 12

Chức năng: Backup được dùng để sao lưu dữ liệu (RW, RW_A), từ “event log” và

dữ liệu được lấy mẫu từ USB hoặc từ những thiết bị từ xa

28 Media Player

Biểu tượng

Chức năng: Dùng để phát những đoạn video, âm thanh

2.3 BỘ ĐỌC XUNG HSC CỦA PLC S7 200 (HSC: HIGH SPEED COUNTER).

2.3.1 Giới thiệu về HSC.

Bộ đếm thường: Bộ đếm thường trong PLC như đếm lên (CTU), đếm

xuống(CTD), đếm lên xuông(CTUD), chỉ đếm được các sự kiện xãy ra với tần số

thấp( Chu kỳ xuất hiện của sự kiện nhỏ hơn chu kỳ quét của PLC)

HSC là bộ đếm tốc độ cao, được sử dụng để đếm những sự kiện xãy ra với tần số lớn mà các bộ đếm thông thường trong PLC không đếm được.VD: Tín hiệu xung từ encoder…HSC cung cấp một khối đếm xung cho encoder Một encoder cung cấp một số lượng xung nhất định đối với mỗi vòng quay của trục và một xung reset Các xung này là ngõ vào cho HSC

HSC được cung cấp các giá trị đặt Ngõ ra được kích hoạt trong khoảng thời gian giá trịđếm nhỏ hơn giá trị đặt.counter có khả năng cung cấp ngắt khi giá trị đếm bằng giá trị đặthay khi xảy ra điều kiện reset

Có 4 loại HSC:

- Counter 1 pha với bit điều khiển hướng đếm bên trong CPU

Trang 13

- Counter 1 pha với bit điều khiển hướng đếm bên ngoài.

- Counter với 2 pha A/B

- Counter với A/B nhân 4

Có thể sử dụng kết hợp thêm các chế độ:

Không Reset và Start, có Reset và không Start hoặc cả 2

2.3.2 Số lượng bộ đếm HSC có trong PLC và tần số tối đa cho phép.

Tùy thuộc vào loại CPU mà số lượng bộ đếm HSC và tốc độ tối đa cho phép khác nhau

Bộ Đếm Ngõ vào Tần số cho phép Loại CPUs

Trang 14

Gọi lần đầu bằng SM0.1

4.2 Lệnh HSC

- Cấu hình và điều khiển High Speed Counter dựa trên trạng thái của các bit HSC

- Thông số N cho biết tên cụa HSC

CPU 222, 221 có 4 HSC: 0,3,4,5

CPU 224, 224XP, và 226 có 6 HSC: 0,1,2,3,4,5

2.3.5 Các Mode đếm của bộ điếm

Mỗi bộ đếm đều có những Mode đếm khác nhau Tùy vào từng ứng dụng cụ thể màngười lập trình lựa chọn Mode đếm cho phù hợp Dưới đây trình bày Mode đếmcủa các bộ đếm tiêu biểu

HSC0( Chỉ có 1 Mode

đếm)

0 Bộ đếm 1 pha, thay đổi hướng đếm bên trong

Trang 15

Đếm 2 pha với ngõ vào xung

Ck đếm lên và đếm xuống Ck up Ck down

Kiểm tra các bộ đếm hỗ trợ bao nhiêu mode!

2.3.6 Lập trình cho HSC dung HSC Wizard

Cần định nghĩa các thông tin sau cho 1 HSC

• Chọn Counter và Mode hoạt động

• Cấu hình byte điều khiển

• Cấu hình giá trị hiện tại( current value)

• Cấu hình giá trị đặt( preset value)

• Gán và cho phép chương trình phục vụ ngắt

• Kích hoạt HSC

Trang 16

2.3.7 Các HSC và Input

2.3.8 Ý nghĩa của byte trạng thái khi lập trình cho HSC.

8.1 Byte trạng thái của HSC0.

SM36.0 Không sử dụng

Trang 17

SM36.5 Chiều đang đếm, 1:Đếm lên, 0:Đếm xuống

SM36.6 Kết quả so sánh tức thời, 0:Nếu CV PV, 1:Nếu CV = PVSM36.7 Kết quả so sánh tức thời, 0:Nếu CV PV, 1:Nếu CV > PV

SM46.6 Kết quả so sánh tức thời, 0:Nếu CV PV, 1:Nếu CV = PVSM46.7 Kết quả so sánh tức thời, 0:Nếu CV PV, 1:Nếu CV > PV

SM56.6 Kết quả so sánh tức thời, 0:Nếu CV PV, 1:Nếu CV = PV SM56.7 Kết quả so sánh tức thời, 0:Nếu CV PV, 1:Nếu CV > PV

2.3.9 Ý nghĩa các bit của byte điều khiển thái khi lập trình cho HSC.

9.1 Byte điều khiển của HSC0

Trang 18

SM37.3 Chiều đếm: 0 đếm lùi, 1 : đếm lên

SM37.4 Cho phép đổi chiều đếm, 0: không cho phép, 1: cho phép

SM37.5 Cho phép sửa đổi giá trị đặt trước,0: không cho phép,1: cho phépSM37.6 Cho phép sửa đổi giá trị đếm tức thời, 0: không cho phép, 1: cho phépSM37.7 1-Cho phép kích HSC0, 0:Không cho phép HSC0

9.2 Byte điều khiển của HSC1.

SM47.0 Kiểu reset cho tín hiệu xóa tại cổng I1.0

SM47.1 Kiểu start cho tín hiệu kích tại cổng I1.1

SM47.2 Tần số đếm của HSC1

SM47.5 Cho phép sửa đổi giá trị đặt trước, 0: không cho phép, 1: cho phép

SM47.6 Cho phép sửa đổi giá trị đếm tức thời, 0: không cho phép, 1: cho phép

SM47.7 1-Cho phép kích HSC1, 0:Không cho phépHSC1

9.3 Byte điều khiển của HSC2

SM57.0 Kiểu reset cho tín hiệu xóa tại cổng I1.0

SM57.1 Kiểu start cho tín hiệu kích tại cổng I1.1

SM57.2 Tần số đếm của HSC2

SM57.5 Cho phép sửa đổi giá trị đặt trước, 0: không cho phép, 1: cho phép

SM57.6 Cho phép sửa đổi giá trị đếm tức thời, 0: không cho phép, 1: cho phép

SM57.7 1-cho phép kích HSC2, 0 –cho phép hủy HSC2

2.3.10 Chọn kiểu Reset, Start và tần số đếm cho HSC

Trang 19

SM47.0 SM57.0 0: Reset mức cao 1: Reset mức thấpSM47.1 SM57.1 0: Start mức cao 1: Start mức thấpSM47.2 SM57.2 0: 4X giá trị đếm 1: 1X giá trị đếm

2.3.11 Byte trạng thái và Byte điều khiển của HSC3, HSC4, HSC5

Bộ đếm Byte trạng thái Byte điều khiển Ghi chú

2.3.12 Gía trị tức thời, giá trị đặt.

Bộ đếm Gía trị tức thời Gía trị đặt Ghi chú

2.3.13 Các bước khởi tạo bộ đếm HSC

Dùng chu kỳ quét đầu tiên(SM0.1) để gọi chương trình con khởi tạo Trong chương trìnhcon khởi tạo thực hiện các công việc sau đây

 Nạp giá trị cho byte điều khiển

 Gán bộ đếm với Mode đếm tương ứng dùng lệnh HDEF

Trang 20

2.3.14 Hoạt động của Start và Reset

2.3.15 Các bit cấu hình trạng thái Reset

o Cấu hình Start, Reset và 1X/4X

Trang 21

o Ví dụ cấu hình cho HSC1 ở mode 11

2.3.16 Cấu hình Byte điều khiển

Mỗi Counter có một byte điều khiển thực hiện các chức năng:

 Cho phép hay tắt Counter

 Điều khiển hướng điếm( Mode 0, 1, 2) hay khởi động hướng điếm

 Cho phép cập nhật Current value

 Cho phép cập nhật preset value

2.3.17 Đặt giá trị Current value và preset value

Mỗi Counter có 1 cặp thanh ghi 32 bit (có dấu) cho new Current value và new preset value

Để nạp các giá trị này vào Counter:

 Cấu hình byte điều khiển

 Nạp các giá trị mới vào các thanh ghi SMD tương ứng

 Gọi lệnh HSC để cho phép Counter chạy và load giá trị mới

Trang 22

Gía trị hiện tại của Counter có thể đọc được bằng cách đọc các thanh ghi HCx tương ứng.( HC vùng nhớ dành cho High Speed Counter).

2.3.18 Các bit trạng thái dùng cho HSC

Các bit trạng thái này chỉ có tác dụng trong chương trình phục vụ ngắt dành cho HSC

2.3.19 Trình tự mẫu khởi động HSC

Ví dụ cài mode 0, 1, 2 cho HSC1 :

 Dùng SM0.1 gọi chương trình con SBR_x cài đặt thông số cho HSC

 Trong SBR_x cấu hình các bit trong SMB47 Ví dụ: SMB47 = 16#F8

 Gọi HDEF để chọn Counter và mode hoạt động

 Cấu hình SMD48 và SMD52 cho các giá trị current và preset values

Trang 23

 Liên sự kiện ngắt( 13) với ISR và cho phép ngắt bằng ENI.

 Gọi lệnh HSC để S7-200 cài đặt HSC1

 Thoát SBR_x

2.3.20 Cập nhật giá trị mới cho Current value

 Cấu hình byte điều khiển (SMB47) để cập nhật lại giá trị Current value mới

• SMB47.6 = 0: no update current value

• SMB47.5 – 0: no update preset value

• …

• Gọi lại HSC để cấu hình Timer

2.4 ENCODER

2.4.1 Nguyên lí hoạt động của encoder

Encoder mục đích dùng để quản lý vị trí góc của một đĩa quay, đĩa quay có thể làbánh xe, trục động cơ, hoặc bất kỳ thiết bị quay nào cần xác định vị trí góc

Encoder được chia làm 2 loại, absolute encoder(tuyệt đối) và incrementalencoder(tương đối)

Encoder tuyệt đối chỉ rõ ràng vị trí của encoder, chúng ta không cần xử lý gì thêm,cũng biết chính xác vị trí của encoder ,encoder tương đối chỉ có 1, 2, hoặc tối đa là 3vòng lỗ Cứ mỗi lần đi qua một lỗ, chúng ta phải lập trình để thiết bị đo đếm lên 1 Dovậy, encoder loại này có tên incremental encoder (encoder tăng lên 1 đơn vị) do đó khôngthể cho ta biết chính xác vị trí

Trang 24

Việc thiết kế encoder tuyệt đối cần quá nhiều vòng lỗ, và dẫn tới giới hạn về kíchthước của encoder, bởi vì việc gia công chính xác các lỗ quá nhỏ là không thể thực hiệnđược Chưa kể rằng việc thiết kế một dãy đèn led và con mắt thu cũng ảnh hưởng rất lớnđến kích thước giới hạn này nên trong đa số các Motor, incremental optical encoderđược dùng và mô hình động cơ servo trong bài này cũng không ngoại lệ.

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, chỗkhông có lỗ (rãnh), đèn led không chiếu xuyên qua được, chỗ có lỗ (rãnh), đèn led sẽchiếu xuyên qua Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa, người ta đặt một con mắt thu Với cáctín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có chiếuqua lỗ hay không

Hình 2.16:Optical Encoder

Encoder thường có 3 kênh (3 ngõ ra) bao gồm kênh A, kênh B và kênh I (Index).Trong hình có một lỗ nhỏ bên phía trong của đĩa quay và một cặp phát-thu dành riêngcho lỗ nhỏ này Đó là kênh I của encoder Cứ mỗi lần motor quay được một vòng, lỗ nhỏxuất hiện tại vị trí của cặp phát-thu, hồng ngoại từ nguồn phát sẽ xuyên qua lỗ nhỏ đếncảm 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 vàmột cặp thu-phát khác dành cho các rãnh này Đây là kênh A của encoder, hoạt động củakênh 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 đĩachỉ có vài rãnh nhưng cũng có trường hợp đến hàng nghìn rãnh được chia Để điều khiểnđộng cơ, bạn phải biết độ phân giải của encoder đang dùng Độ phân giải ảnh hưởng đến

Trang 25

độ chính xác điều khiển và cả phương pháp điều khiển Không được vẽ trong hình tuynhiên trên các encoder còn có một cặp thu phát khác được đặt trên cùng đường tròn vớikênh A nhưng lệch một chút (lệch M+0,5 rãnh), đây là kênh B của encoder Tín hiệuxung từ kênh B có cùng tần số với kênh A nhưng lệch pha 90o Bằng cách phối hợp kênh

A và B người đọc sẽ biết chiều quay của động cơ

Hình 2.17:Hai kênh A và B lệch pha trong encoder

Hình trên cùng trong hình 3 thể hiện sự bộ trí của 2 cảm biến kênh A và B lệchpha nhau Khi cảm biến A bắt đầu bị che thì cảm biến B hoàn toàn nhận được hồng ngoạixuyên qua, và ngược lại Hình thấp là dạng xung ngõ ra trên 2 kênh Xét trường hợpmotor quay cùng chiều kim đồng hồ, tín hiệu “đi” từ trái sang phải Lúc này tín hiệu Achuyển từ mức cao xuống thấp (cạnh xuống) thì kênh B đang ở mức thấp Ngược lại, nếuđộng cơ quay ngược chiều kim đồng hồ, tín hiệu “đi” từ phải qua trái Lúc này, tại cạnhxuống của kênh A thì kênh B đang ở mức cao Như vậy, bằng cách phối hợp 2 kênh A và

B chúng ta không những xác định được góc quay (thông qua số xung) mà còn biết đượcchiều quay của động cơ (thông qua mức của kênh B ở cạnh xuống của kênh A

Định dạng
Số trang	39
Dung lượng	1,76 MB