Ứng dụng PLC s7 200 trong mô hình điều khiển công nghiệp

Mục lục LỜI NÓI ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ PLC 1.1 Giới thiệu PLC 1.2 Cấu trúc, nguyên lý hoạt động PLC 1.2.1 Cấu trúc .5 1.2.2 Nguyên lý hoạt động PLC 1.3 Các hoạt động xử lý bên PLC 1.3.1 Xử lý chương trình 1.3.2 Xử lý nhập xuất Chương PLC SIMATIC S7-200 CPU 224 DC/DC/DC CỦA SIEMENS .10 2.1 Cấu trúc phần cứng CPU 224 DC/DC/DC 10 2.2 Cấu trúc 12 2.3 Mở rộng cổng vào .13 2.4 Cấu trúc chương trình S7-200 14 2.5 Thực chương trình S7-200 15 2.6 Các toán hạng lập trình 16 Chương NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH “STEP 7-MICRO/WIN” 18 3.1 Làm quen với giao diện lập trình Step 7- Micro/Win 18 3.2 Phương pháp lập trình 20 3.3 Các toán hạng giới hạn cho phép CPU 224 21 3.4 Một số lệnh dùng lập trình 22 3.4.1 Các lệnh vào 22 3.4.2 Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm SET(S)/RESET(R) 23 3.4.3 Các lệnh logic đại số (BOOLEAN) 24 3.4.4 Các lệnh tiếp điểm đặc biệt 31 3.4.5 Các lệnh so sánh 32 3.4.6 Lệnh nhảy chương trình 33 3.4.7 Các lệnh can thiệp vào thời gian vòng quét 36 3.4.8 Các lệnh điều khiển Timer .37 3.4.9 Các lệnh điều khiển Counter 39 3.4.10 Các lệnh số học 39 3.4.11 Các lệnh dịch chuyển nội dung ô nhớ 41 3.4.12 Các lệnh dịch chuyển ghi 42 3.4.13 Đồng hồ thời gian thực 45 3.5 Thực hành với STEP MICRO/WIN 32 WINDOW 47 3.5.1 Khởi động chương trình STEP7 MICRO/WIN 32 47 3.5.2 Khởi tạo Project .49 3.5.3 Viết/sửa chương trình .50 3.5.4 Các thích chương trình 50 3.5.5 Dịch lệnh (compile) gỡ rối (debug) chương trình .51 3.5.6 Lưu giữ chương trình 51 3.5.7 Nạp chương trình vào CPU PLC 51 3.5.8 Kiểm tra vận hành chương trình 52 Chương XÂY DỰNG MÔ HÌNH BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 53 4.1 Mục đích .53 4.2 Bài toán thực tế 53 4.3 Phân tích toán thực tế cách giải 53 4.4 Bài toán mô hình, mô trình phân loại sản phẩm .54 4.5 Mô hình mô trình phân loại sản phẩm 55 4.5.1 Cấu tạo 55 4.5.2 Tín hiệu vào/ra .55 4.5.3 Mô tả trình phân loại sản phẩm 56 4.5.4 Sơ đồ nối dây mạch thực tế .59 LỜI KẾT 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 -1- LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại công nghiệp hóa, đại hóa, trước phát triển nhanh khoa học, kỹ thuật, nhằm đạt hiệu kinh tế cao người thay đổi phương thức sản xuất từ máy móc điều khiển thủ công sang hệ thống điều khiển tự động- tự động hóa Trong dây truyền sản xuất công nghiệp, ứng dụng tự động hóa giúp tiết kiệm tối đa sức lao động người làm tăng hiệu kinh tế so với phương thức sản xuất cũ Một hệ thống tự động hóa sử dụng nhiều hệ thống sử dụng PLC điều khiển máy công nghiệp trình tự động PLC từ viết tắt Programmable Logic Controller thiết bị điều khiển khả lập trình dễ sử dụng linh hoạt việc điều khiển máy móc hay trình tự động công nghiệp PLC thiết kế nhằm thay phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơle thiết bị rời cồng kềnh dựa việc lập trình lệnh logic PLC thực tác vụ như: định thì, đếm,… làm tăng khả điều khiển cho hoạt động phức tạp Nguyên tắc hoạt động PLC kiểm tra tất trạng thái tín hiệu đầu vào đưa từ qúa trình điều khiển sau thực logic lập trình nhớ để đưa tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên tương ứng Hệ thống điều khiển sử dụng PLC cho phép hiệu chỉnh cách linh hoạt mà không cần có thay đổi kết nối phần cứng, cần thay đổi chương trình điều khiển bên nhớ PLC để hiệu chỉnh hệ thống Nhận thức tầm quan trọng tự động hóa công nghiệp hướng dẫn, bảo thầy giáo Phạm Đức Long, em chọn đề tài: “Ứng dụng PLC S7-200 mô hình điều khiển công nghiệp” với mục đich tìm hiểu, nghiên cứu ứng dụng loại PLC công nghiệp tự động hóa Ứng dụng tìm hiểu để xây dựng mô hình phân loại sản phẩm tự động công nghiệp sử dụng PLC S7-200 hãng điện tử SIEMENS -2- PLC SIMATIC S7-200 họ PLC hãng SIEMENS sản xuất, sử dụng nhiều dây truyền sản xuất công nghiệp vừa nhỏ Ngoài tính dễ sử dụng, giá thành rẻ có số điểm bật sau: - Khả chống nhiễu tốt (ổn định) - Cấu trúc dạng module cho phép dễ dàng thay thế, tăng khả việc nối thêm module mở rộng vào, module chức chuyên dùng - Kết nối dây mức điện áp tín hiệu đầu vào đầu chuẩn hóa - Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu dễ sử dụng - Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng Bố cục đề tài bao gồm phần sau: Chương Tổng quan PLC Chương PLC Simatic S7- 200 CPU 224 DC/DC/DC SIEMENS Chương Ngôn ngư lập trình “STEP MICRO/WIN 32” Chương Xây dựng mô hình băng tải phân loại sản phẩm Trong thời gian làm đồ án, em cố gắng để hoàn thành tốt đề tài thời gian kiến thức hạn chế nên đề tài tránh sai sót khuyết điểm, em mong đươc thầy, cô môn bạn đóng góp ý kiến để đề tài em hoàn thiện Qua đây, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Phạm Đức Long, cảm ơn thầy tận tình hướng dẫn bảo em thời gian làm đồ án vừa qua! Thái Nguyên, Ngày tháng năm 2008 -3- Chương TỔNG QUAN VỀ PLC 1.1 Giới thiệu PLC PLC viết tắt cụm từ Programmable Logic Controller, có nghĩa thiết bị điều khiển lập trình (khả trình) cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển logic thông qua ngôn ngữ lập trình Người sử dụng lập trình để thực loạt trình tự kiện Các kiện kích hoạt tác nhân kích thích (cổng vào) tác động vào PLC qua hoạt động có trễ thời gian định hay kiện đếm Một kiện kích hoạt thật sự, bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên gọi thiết bị vật lý Một điều khiển lập trình liên tục “lặp” chương trình “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu cổng vào xuất tín hiệu cổng thời điểm lập trình Để khắc phục nhược điểm điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiển Relay) người ta chế tạo PLC nhằm thỏa mãn yêu cầu sau: - Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học - Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa - Dung lượng nhớ lớn để chứa chương trình phức tạp - Hoàn toàn tin cậy môi trường công nghiệp - Giao tiếp với thiết bị thông minh khác : máy tính, nối mạng, Module mở rộng - Giá cạnh tranh Các thiết kế nhằm thay cho phần cứng Relay dây nối Logic thời gian Tuy nhiên, bên cạnh việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ tính dễ dàng cho PLC mà bảo đảm tốc độ xử lý giá cả… Chính điều gây quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC công nghiệp Các tập lệnh nhanh chóng từ lệnh logic đơn giản đến lệnh đếm, định thời, ghi dịch… Sau chức làm toán máy lớn… -4- Sự phát triển máy tính dẫn đến PLC có dung lượng lớn, số lượng I/O nhiều Trong PLC, phần cứng CPU chương trình đơn vị cho trình điều khiển xử lý hệ thống Chức mà điều khiển cần thực xác định chương trình Chương trình nạp sẵn vào nhớ PLC, PLC thực viêc điều khiển dựa vào chương trình Như muốn thay đổi hay mở rộng chức qui trình công nghệ, ta cần thay đổi chương trình bên nhớ PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức thực cách dễ dàng mà không cần can thiệp vật lý so với dây nối hay Relay 1.2 Cấu trúc, nguyên lý hoạt động PLC 1.2.1 Cấu trúc Tất PLC có thành phần là: - Một nhớ chương trình RAM bên (có thể mở rộng thêm số nhớ EPROM) - Một vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC - Các Module vào/ra Bên cạnh đó, PLC hoàn chỉnh kèm thêm đơn vị lập trình tay hay máy tính Hầu hết đơn vị lập trình đơn giản có đủ RAM để chứa đựng chương trình dạng hoàn thiện hay bổ sung Nếu đơn vị lập trình đơn vị xách tay, RAM thường loại CMOS có pin dự phòng, chương trình kiểm tra sẵn sàng sử dụng truyền sang nhớ PLC Đối với PLC lớn thường lập trình máy tính nhằm hỗ trợ cho việc viết, đọc kiểm tra chương trình Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458… 1.2.2 Nguyên lý hoạt động PLC - Đơn vị xử lý trung tâm CPU điều khiển hoạt động bên PLC Bộ xử lý đọc kiểm tra chương trình chứa nhớ, sau thực thứ tự -5- lệnh chương trình, đóng hay ngắt đầu Các trạng thái cổng phát tới thiết bị liên kết để thực thi Và toàn hoạt động thực thi phụ thuộc vào chương trình điều khiển giữ nhớ - Hệ thống bus: Hệ thống Bus tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: - Address Bus: Bus địa dùng để truyền địa đến Module khác - Data Bus: Bus dùng để truyền liệu - Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền tín hiệu định điểu khiển đồng hoạt động PLC Trong PLC số liệu trao đổi vi xử lý module vào thông qua Data Bus Address Bus Data Bus gồm đường, thời điểm cho phép truyền bit byte cách đồng thời hay song song Nếu module đầu vào nhận địa Address Bus, chuyển tất trạnh thái đầu vào vào Data Bus Nếu địa byte đầu xuất Address Bus, module đầu tương ứng nhận liệu từ Data bus Control Bus chuyển tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động PLC Các địa số liệu chuyển lên Bus tương ứng thời gian hạn chế Hê thống Bus làm nhiệm vụ trao đổi thông tin CPU, nhớ I/O Bên cạch đó, CPU cung cấp xung Clock có tần số từ MHZ Xung định tốc độ hoạt động PLC cung cấp yếu tố định thời, đồng hồ hệ thống - Bộ nhớ PLC thường yêu cầu nhớ trường hợp: - Làm định thời cho kênh trạng thái I/O - Làm đệm trạng thái chức PLC định thời, đếm, ghi Relay -6- Mỗi lệnh chương trình có vị trí riêng nhớ, tất vị trí nhớ đánh số, số địa nhớ Địa ô nhớ trỏ đến đếm địa bên vi xử lý Bộ vi xử lý giá trị đếm lên trước xử lý lệnh Với địa mới, nội dung ô nhớ tương ứng xuất đầu ra, trình gọi trình đọc Bộ nhớ bên PLC tạo vi mạch bán dẫn, vi mạch có khả chứa 2000 ÷ 16000 dòng lệnh, tùy theo loại vi mạch Trong PLC nhớ RAM, EPROM sử dụng RAM (Random Access Memory) nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung lúc Nội dung RAM bị nguồn điện nuôi bị Để tránh tình trạng PLC trang bị pin khô, có khả cung cấp lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực tế RAM dùng để khởi tạo kiểm tra chương trình Khuynh hướng dùng CMOSRAM nhờ khả tiêu thụ thấp tuổi thọ lớn EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) nhớ mà người sử dụng bình thường đọc không ghi nội dung vào Nội dung EPROM không bị mất nguồn, gắn sẵn máy, nhà sản xuất nạp chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng không muốn mở rộng nhớ dùng thêm EPROM gắn bên PLC Trên PG (Programer) có sẵn chỗ ghi xóa EPROM Môi trường ghi liệu thứ ba đĩa cứng hoạc đĩa mềm, sử dụng máy lập trình Đĩa cứng hoăc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường dùng để lưu chương trình lớn thời gian dài Kích thước nhớ: - Các PLC loại nhỏ chứa từ 300 ÷1000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo - Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K ÷ 16K, có khả chứa từ 2000 ÷16000 dòng lệnh -7- - Ngoài cho phép gắn thêm nhớ mở rộng RAM, EPROM - Các cổng vào I/O Các đường tín hiệu từ cảm biến nối vào module (các đầu vào PLC), cấu chấp hành nối với module (các đầu PLC) Hầu hết PLC có điện áp hoạt động bên 5V, tín hiệu xử lý 12/24VDC 100/240VAC Mỗi đơn vị I/O có địa chỉ, trạng thái kênh I/O cung cấp bỡi đèn LED hiển thị PLC, điều làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dễ dàng đơn giản Bộ xử lý đọc xác định trạng thái đầu vào (ON, OFF) để thực việc đóng hay ngắt mạch đầu 1.3 Các hoạt động xử lý bên PLC 1.3.1 Xử lý chương trình Khi chương trình nạp vào nhớ PLC, lệnh lưu trữ vùng địa riêng nhớ PLC có đếm địa bên vi xử lý, chương trình bên nhớ vi xử lý thực cách lệnh một, từ đầu cuối chương trình Mỗi lần thực chương trình từ đầu đến cuối gọi chu Thời gian thực chu kỳ tùy thuộc vào tốc độ xử lý PLC độ lớn chương trình Một chu lỳ thực bao gồm ba giai đoạn nối tiếp nhau: - Đầu tiên, xử lý đọc trạng thái tất đầu vào Phần chương trình phục vụ công việc có sẵn PLC gọi hệ điều hành - Tiếp theo, xử lý đọc xử lý lệnh chương trình Trong ghi đọc xử lý lệnh, vi xử lý đọc tín hiệu đầu vào, thực phép toán logic kết sau xác định trạng thái đầu -8- - Cuối cùng, vi xử lý gán trạng thái cho đầu module đầu 1.3.2 Xử lý nhập xuất Gồm hai phương pháp khác dùng cho việc xử lý I/O PLC: - Cập nhật liên tục Điều đòi hỏi CPU quét lệnh cổng vào (mà chúng xuất chương trình ), khoảng thời gian Delay xây dựng bên để chắn có tín hiệu hợp lý đọc vào nhớ vi xử lý Các lệnh cổng đưa trực tiếp tới thiết bị Theo hoạt động logic chương trình, lệnh OUT thực cổng cài lại vào đơn vị I/O, nên chúng giữ trạng thái lần cập nhật - Quá trình xuất nhập Hầu hết PLC loại lớn có vài trăm I/O, mà CPU xử lý lệnh thời điểm Trong suốt trình thực thi, trạng thái cổng nhập phải xét riêng lẻ nhằm dò tìm tác động chương trình Do yêu cầu relay 3ms cho cổng vào, nên tổng thời gian cho hệ thống lấy mẫu liên tục trở nên lớn tăng theo số cổng vào Để làm tăng tốc độ thực thi chương trình, cổng I/O cập nhật tới vùng đặc biệt chương trình Ở đây, vùng RAM đặc biệt dùng đệm lưu trạng thái logic điều khiển đơn vị I/O Mỗi cổng vào có địa I/O RAM Suốt trình copy tất trạng thái vào I/O RAM Quá trình xảy chu kỳ chương trình (từ Start đến End) Thời gian cập nhật tất cổng vào phụ thuộc vào tổng số I/O copy thường vài ms Thời gian thực thi chương trình phụ thuộc vào độ dài chương trình điều khiển tương ứng, lệnh khoảng từ 110 s -9- 3.5.3 Viết/sửa chương trình Dùng chuột chọn phần tử cần sử dụng từ danh sách lệnh (dùng chuột để kéo phần tử click đúp vào phần tử để chọn) để vẽ sơ đồ LADDER, sau đặt tên cho phần tử ví dụ hình vẽ sau: Chú ý: - Một sơ đồ điều khiển dạng ladder thường bao gồm nhiều network “mắc song song” với - Kết thúc sơ đồ Step7-MicroWin 32 ta không bắt buộc phải có lệnh kết thúc không điều kiện END 3.5.4 Các thích chương trình - Nhấn chuột vào hàng chữ Network 1(2,3 ) để đặt tên cho Network - Nhấn chuột vào hàng chữ POU Comment (Project Component Comments) để ghi thành phần Project - Nhấn chuột vào hàng chữ Network Comment để thích cho Network - 50 - 3.5.5 Dịch lệnh (compile) gỡ rối (debug) chương trình - Dịch lệnh: vào menu PLC chọn lệnh Compile: Lúc chương trình kiểm tra cú pháp sơ đồ điều khiển thông báo kích thước chương trình lỗi cú pháp chương trình: 3.5.6 Lưu giữ chương trình Vào menu File chọn lệnh Save as, sửa chương trình dùng lệnh Save 3.5.7 Nạp chương trình vào CPU PLC - Định CPU chế độ STOP theo hai cách: - Gạt contact PLC qua vị trí STOP - Gạt contact PLC qua vị trí TERM vào menu PLC chọn Stop - Vào menu File, chọn Download - Nếu chương trình nạp vào PLC thành công có thông báo Download hoàn thành - 51 - 3.5.8 Kiểm tra vận hành chương trình Định CPU chế độ RUN theo hai cách: - Gạt contact PLC qua vị trí RUN - Gạt contact PLC qua vị trí TERM vào menu PLC chọn Run Cấu trúc liệu số PLC - Các ô nhớ đặc biệt: SM0.0 Bit luôn ON SM0.1 Bit ON chu kỳ quét PLC SM0.4 Bit tạo xung clock phút SM0.5 Bit tạo xung clock giây (0,5s ON 0,5s OFF) - Cấu trúc ô nhớ PLC Siemens: Byte = Bit QB0 ≡ Q0.0→Q0.7 Word = Byte = 16 Bit (liên tiếp) QW0 ≡ QB0→QB1 Double Word = Byte = 32 Bit (liên tiếp) QD0 ≡ QB0→QB3 - Cấu trúc ô nhớ liệu số: Số Byte (B) byte ~ Byte Số Integer (I): byte ~ Word Số Long Integer (D) byte ~ Double Word Số Real (R) byte ~ Double Word - 52 - Chương XÂY DỰNG MÔ HÌNH BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 4.1 Mục đích Xây dựng mô hình băng truyền mô trình phân loại sản phẩm công nghiệp, việc lập trình cho PLC Siemens S7-200 CPU 224 DC/DC/DC điều khiển trình tự động phân loại sản phẩm theo yêu cầu 4.2 Bài toán thực tế Trong dây truyền sản xuất mặt hàng công nghiệp, sản phẩm sản xuất có chất lượng không kích thước, cân nặng, mầu sắc… Các sản phẩm sau lò đưa tới băng tải vận chuyển để đóng hộp phục vụ nhu cầu tiêu dùng Nhưng sản phẩm sản xuất có chất lượng khác nhau, nên chúng cần phân loại cách tự động trước đóng thùng tiêu thụ, phục vụ kinh doanh phế phẩm chuyển quay để tái sản xuất  Vấn đề đặt ra: Xây dựng hệ thống để vận hành trình 4.3 Phân tích toán thực tế cách giải Ta thấy với tính chất mô tả toán giải mạch vi điều khiển tự xây dựng lấy, có sử dụng chíp khả lập trình họ chip vi điều khiển 89xx, AVR… để điều khiển tự động trình Nhưng ta sử dụng vi mạch tự xây dựng có số khó khăn gặp phải sau: - Mạch thiết kế cồng kềnh - Độ ổn định hệ thống không cao - Khó khăn cho người sử dụng, đòi hỏi phải có chuyên gia để điều hành hệ thống - Không linh hoạt có thay đổi thiết kế modules, khó khăn phức tạp cần thêm hay bớt số chức hệ thống - Vì hệ thống nối dây nên thay đổi thiết kế hay chỉnh sửa nhiều thời gian điều chỉnh, tính toán cắt giảm hay thêm phần cứng điều khiển nên tốn kém, không hiệu cho trình sản xuất… - 53 - Để giải cách triệt để kinh tế toán tự động hóa, khắc phục yếu mạch vi xử lý cồng kềnh, khó sử dụng hãng điện tử SIEMENS đưa PLC thiết bị điều khiển khả lập trình nhỏ gọn, dễ sử dụng, hoạt động ổn định môi trường khắc nghiệt phục vụ hiệu trình tự động hóa sản xuất nói riêng lĩnh vực khác đời sống đại nói chung 4.4 Bài toán mô hình, mô trình phân loại sản phẩm Giả sử ta có mô hình băng truyền dùng để phân loại sản phẩm hình 4.1 Hình 4.1 Mô hình băng tải Bài toán mô tả sau: Cho dây truyền vận chuyển sản phẩm có chiều dài L, sản phẩm kiểm tra, phân loại theo tiêu chuẩn sau: - Phân loại sản phẩm phế phẩm: Dựa vào chiều dài L sản phẩm băng tải (được nhận biết cảm biến) chiều dài tiêu chuẩn qui định, ta chia sản phẩm làm loại: - Loại sản phẩm dài nếu: L ≥ d2 - Loại sản phẩm ngắn nếu: L < d1 - Loại sản phẩm vừa nếu: d1 ≤ L < d2 - 54 - Hình 4.2 Cách phân loại sản phẩm Để phân loại sản phẩm ta giả sử băng tải khoảng cách sản phẩm liên tiếp lớn d2 Hình 4.2 mô tả cách phân loại sản phẩm, cảm biến X1, X2, X3 đặt băng truyền dùng để phân biệt chiều dài sản phẩm (các cảm biến đóng vai trò công tắc hành trình) 4.5 Mô hình mô trình phân loại sản phẩm 4.5.1 Cấu tạo Mô hình bao gồm: - băng tải điều khiển động chiều M1 M2 - Động M1 điều khiển tín hiệu từ PLC có tác dụng đưa sản phẩm tới băng tải động M2 điều khiển - Băng tải gắn với động M2 gồm có cảm biến hồng ngoại tín hiệu đưa vào PLC xử lý Với tín hiệu đầu vào kết hợp với chương trình điều khiển nạp sẵn PLC, PLC đưa định với động tay gạt M3 để gạt loại bỏ phế phẩm sang phần băng tải phế phẩm để sản phẩm thẳng vào phẩn băng tải sản phẩm - Động tay gạt M3 lắp công tắc hành trình để trì trạng thái bản: trạng thái ban đầu vào trạng thái sau gạt sản phẩm 4.5.2 Tín hiệu vào/ra - đường tín hiệu vào từ cảm biến X1, X2, X3 công tắc P đóng cắt PLC - đường tín hiệu điều khiển động băng tải động gạt để phân loại sản phẩm - 55 - 4.5.3 Mô tả trình phân loại sản phẩm Bắt đầu bấm công tắc START Sau băng tải M2 chạy ổn định, sản phẩm đưa vào băng tải M1 Khi sản phẩm băng tải M2, qua cảm biến X1, X2, X3 sản phẩm phân loại loại ngắn, loại dài loại vừa Nếu sản phẩm loại vừa (chính phẩm) motor tay gạt M3 không gạt để sản phẩm thẳng sang ngăn sản phẩm băng tải, sản phẩm ngắn dài (phế phẩm) xuất tín hiệu lệnh motor tay gạt gạt phế phẩm sang băng tải phế phẩm Quá trình phân loại sản phẩm diên ta bấm công tắc STOP tạm dừng tiến trình Hình 4.3 hình minh họa băng tải phân loại sản phẩm - 56 - Quá trình phân loại: - Nhấn START để khởi động dây chuyền (Motor M2 = 1) - Chờ giây để băng chuyền chạy ổn định Sau cho phép đưa sản phẩm vào băng chuyền (Enable EN = = M1) - Bắt đầu trình phân loại sản phẩm vừa (d1 ≤ L < d2, R = 0) Nếu sản phẩm vừa (phế phẩm) xuất tín hiệu loại bỏ (Remove R=1) để điều khiển cần gạt gạt sản phẩm - Nhấn nút STOP để dừng dây chuyền Tư tưởng thuật toán: - Bắt đầu START (I0.0=1; Q0.0=1,t=5s,Q0.1=1) - Kiểm tra trang thái cảm biến hồng ngoại X3 (I0.3=0?1) có sản phẩm qua (I0.3=0) kiểm tra trạng thái cảm biến X2 (I0.2=0?1) X2 không cắt sản phẩm (I0.2=1) kết luận sản phẩm sản phẩm ngắn –> suất tín hiệu loại bỏ để điều khiển tay gạt gạt phế phẩm sang ray phế phẩm băng tải (Q0.2=0) sau đưa tay gạt vị trí ban đầu (Q0.4=1); Nếu x2 cắt sản phẩm (I0.2=0) kiểm tra trạng thái cảm biến X1 (I0.1=0?1) X1 không cắt sản phẩm (I0.1=1) kết luận sản phẩm vừa (chính phẩm) cho qua Ngược lại I0.1=0 kết luận sản phẩm dài  suất tín hiệu loại bỏ bỏ (Q0.2=0) sau đưa tay gạt vị trí ban đầu (Q0.4=1) - Quá trình lặp lại ấn STOP (I0.0=0) - 57 - Lưu đồ thuật toán: Hình 4.4 Lưu đồ thuật toán - 58 - 4.5.4 Sơ đồ nối dây mạch thực tế - Mạch nguồn Yêu cầu: - Với PLC: Nguồn DC 24V Logic 0: →5V với dòng lớn 1mA Logic 1: 15→30V với dòng nhỏ 2,5mA - Với động nguồn hiệu chỉnh ≤12V để hiệu chỉnh tốc độ động cơ, có bảo vệ chống dòng ngược vào PLC - Nguồn cho mạch cảm biến phải thỏa mãn logic đầu vào PLC, chống dòng ngược làm hỏng PLC - Mạch điều khiển Hình 4.5 sơ đồ đấu dây mạch cảm biến hồng ngoại - 59 - Hình 4.6 mạch điểu khiển động Hình 4.7: Mạch phát hồng ngoại Hình 4.8:Mạch chuyển mức điện áp 0-5V lên 0-24V - 60 - - 61 - Kết luận đánh giá kết Vấn đề đồ án em phân tích tìm hiểu PLC qua tài liệu tham khảo sách, báo, giáo trình… để tổng hợp lên kiến thức tổng quát cách thức làm việc chúng để giao tiếp, lập trình với PLC Mục đích cuối đề tài xây dựng chương trình ứng dụng sử dụng PLC S7-200 CPU 224 DC/DC/DC SIEMENS để điều khiển mô hình băng tải mô trình phân loại sản phẩm công nghiệp Trong thời gian làm đồ án em hoàn thành phần mạch điều khiển, khung khí chương trình điều khiển máy tính để nạp vào PLC chạy thành công Ưu điểm đề tài: Hoàn thành yêu cầu hệ thống điều khiển tự động, yêu cầu nguồn, chống nhiễu, chống dòng ngược tốt chương trình chạy thành công Nhược điểm: mạch chưa gọn gàng, bố chí chi tiết chưa thật hợp lý Khả phát triển đề tài: cải thiện để hoạt động môi trường thực tế Kết luận đạt đề tài khả tự tìm hiểu để giải vấn đề thực tế - 62 - LỜI KẾT Trong thời gian thực tập vừa qua, hướng dẫn, bảo tận tình thầy Phạm Đức Long, em có hội tiếp xúc, tìm hiểu nắm số vấn đề tính ứng dụng PLC việc điều khiển thiết bị tự động hóa môi trường công nghiệp Qua em củng cố, phát huy kiến thức học, xác định đắn mục tiêu học tập, phấn đấu để phục vụ cho công việc hữu ích sau trường, lao động làm việc Với cố gắng thân, đặc biệt với bảo, giúp đỡ thầy Phạm Đức Long, thầy giáo môn Công nghệ điều khiển tự động, em hoàn thành báo cáo đồ án thời gian quy định, hạn chế lực, kĩ nên báo cáo tránh khỏi thiếu sót, em mong sự, đánh giá góp ý thầy, cô bạn sinh viên để đề tài em hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS Phạm Đức Long, cảm ơn thầy giúp đỡ, bảo em suốt thời gian thực tập vừa qua! - 63 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phước: Tự động hóa với SIMATIC S7200 Nhà xuất Nông nghiệp, 1997 [2] Berger: Automating with Simatic, MCD Berlag, 2000 [3] Siemens AG: Simatic STEP7 User Manual, 1995 [4] Siemens AG: Simatic STEP7 Program Design, Programming Manual, 1996 - 64 - [...]...Chương 2 PLC SIMATIC S7- 200 CPU 224 DC/DC/DC CỦA SIEMENS 2.1 Cấu trúc phần cứng của CPU 224 DC/DC/DC S7- 200 CPU 224 là thiết bị điều khiển logic khả lập trình loại nhỏ của Hãng SIEMENS (CHLB Đức) có cấu trúc theo kiểu Module và có các module mở rộng Các module này được sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau Thành phần cơ bản của S7- 200 CPU 224 DC/DC/DC là khối vi xử... thời có trong PLC - C: Dùng để xác định phần tử đếm có trong PLC - M và S: Dùng như các cờ hoạt động bên trong PLC - 16 - Tất cả các phần tử (toán hạng) trên có hai trạng thái ON hoặc OFF (1 hoặc 0) Cuộn dây có thể được dùng để điều khiển trực tiếp cổng ra từ PLC (như phần tử Q) hoặc có thể điều khiển bộ định thì, bộ đếm hoặc cờ (như phần tử M, S) Mỗi cuộn dây được gắn với các công tắc Các công tắc... những lệnh điều khiển riêng, sẽ được thực hiện theo thứ tự từ trên xuống dưới trong một vòng quét Lệnh điều khiển chương trình cho phép thay đổi thứ tự thực hiện lệnh Chúng cho phép chuyển thứ tự thực hiện, đáng lẽ ra là lệnh tiếp theo, tới một lệnh bất cứ nào khác của chương trình, trong đó nơi điều khiển chuyển đến phải được đánh dấu trước bằng một nhãn, chỉ, đích Thuộc nhóm lệnh điều khiển chương... trình con là lệnh chuyển điều khiển đến chương trình con Khi chương trình con thực hiện xong các phép tính của mình thì việc điều khiển lại được chuyển trở về lệnh tiếp theo trong chương trình chính nằm ngay sau lệnh gọi chương trình con Từ một chương trình con có thể gọi được một chương trình con khác trong nó, có thể gọi như vậy nhiều nhất là 8 lần trong S72 00 Nói chung (trong một chương trình con... chỉ của một số module mở rộng trên CPU 224: 2.4 Cấu trúc chương trình của S7- 200 Có thể được lập trình cho PLC S7- 200 bằng cách sử dụng một trong các phần mềm: - Step 7 – Micro/Dos - Step 7 – Micro/Win Những phần mềm này đều có thể cài đặt được trên các máy lập trình họ PG 7xx và các máy tính cá nhân Các chương trình cho S7- 200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính (main program) và sau đó đến... trình tự quyết định chế độ hoạt động cho PLC hoặc RUN hoặc STOP Cổng truyền thông: S7- 200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là 30038 400 baud Để ghép nối S7- 200 với máy lập trình PG702 hoặc các loại... tương ứng Ngược lại không phải mọi chương trình viết dưới dạng STL đều có thể chuyển sang được dạng LAD - Phương pháp hình thang (LAD): LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa, những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơ le Trong chương trình LAD, các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau: - Tiếp điểm: Là biểu tượng (Symbol) mô tả... Lệnh sao chép nội dung của bit đầu tiên trong ngăn xếp vào bit được chỉ định trong lệnh Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi Mô tả lệnh bằng LAD như sau: 3.4.2 Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm SET(S)/RESET(R) Lệnh dùng để đóng và ngắt các điểm gián đoạn đã được thiết kế Trong LAD, logic điều khiển dòng điện đóng hoặc ngắt các cuộn dây đầu ra Khi dòng điều khiển đến các cuộn dây thì các cuộn dây... thấy sườn lên từ 0 đến 1 trong bit đầu tiên của ngăn xếp thì đặt giá trị 1 vào bit đầu tiên của ngăn xếp trong khoảng thời gian bằng một vòng quét Tác động của lệnh vào ngăn xếp như sau: 3.4.5 Các lệnh so sánh Khi lập trình, nếu có các quyết định về điều khiển được thực hiện dựa trên kết quả của việc so sánh thì có thể sử dụng lệnh so sánh cho byte, từ hay từ kép của S7- 200 LAD sử dụng lệnh so sánh để... cáp nối thẳng MPI Cáp đó đi kèm với máy lập trình Ghép nối S7- 200 với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485 - 11 - 2.2 Cấu trúc Bộ nhớ S7- 200 được chia thành 4 vùng với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn Bộ nhớ S7- 200 có tính năng động cao, đọc, ghi được trong toàn vùng, loại trừ các bit nhớ đặc biệt SM (Special