Luận văn Xây dựng hệ thống băng tải đếm sản phẩm sử dụng PLC S7-200

Đồ án học phần GVHD: Nguyễn Tiến H-ng đồ án Sinh viên thực hiện: nguyễn thị trang Lớp: đl - ktđ 1a Ngành đào tạo: công nghệ kỹ thuật điện Tên đề tài: xây dựng hệ thống băng tải đếm sản phẩm sử dụng plc s7-200 Ngày giao đề: 15/03/2009 Ngày hoàn thành: 20/05/2009 Nội dung cần hoàn thành: Mô tả hệ thống Cài đặt hình TD200 để điều khiển hệ thống Viết ch-ơng trình cho PLC S7-200 Tính chọn thiết bị chung hệ thống Sản phẩm đề tài đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật Quyển thuyết minh nội dung đề tài, mô hình hệ thống Ngày 09 tháng 03 năm 2009 tr-ởng Giáo viên h-ớng dẫn khoa điện-điện tử Đồ án học phần Vũ GVHD: Nguyễn Tiến H-ng thị lành Nguyễn tiến h-ng Nhận xét giáo viên h-ớng dẫn - - Đồ án học phần 3 GVHD: Nguyễn Tiến H-ng Nhận xét giáo viên phản biện - - Đồ án học phần GVHD: Nguyễn Tiến H-ng Lời nói đầu Cùng với tiến khoa học kỹ thuật công nghệ, thiết bị điện - điện tử đ-ợc ứng dụng ngày rộng rãi mang lại hiệu cao hầu hết lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật, nh- đời sống xã hội Vấn đề tự động hoá công nghiệp để giảm bớt lao động chân tay nâng cao xuất lao động nhữnh đề tài đ-ợc bạn sinh viên, thầy cô tr-ờng kỹ thuật quan tâm nghiên cứu nhiều Tr-ớc đòi hỏi thực tế Em thấy lĩnh vực đem lại nhiều điều thú vị Chính em đ-ợc khoa, môn thầy giáo giao nhiệm vụ thực đề tài Xây dựng hệ thống băng tải đếm sản phẩm sử dụng plc s7-200 cho đồ án học phần Đồ án gồm có ch-ơng với nội dung nh- sau: Ch-ơng 1: Khái quát chung hệ thống điều khiển Ch-ơng khiển 2: Khái quát chung hình điều Ch-ơng 3: Tính chọn thiết bị hệ thống băng tải đếm sản phẩm Ch-ơng 4: Lập trình điều khiển Trong trình thực đề tài,mặc dù cố gắng nh-ng thời gian trình độ có Đồ án học phần GVHD: Nguyễn Tiến H-ng hạn với việc tham khảo, truy cập tài liệu nhiều hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy cô giáo tận tình bảo góp ý cho đề tài đ-ợc hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn ! Nam Định, ngày 20 tháng năm 2009 Sinh viên thực Nguyễn Thị Trang Mục lục Lời nói đầu Ch-ơng Khái quát chung hệ thống điều khiển 10 1.1 Tổng quan hệ thống điều khiển .10 1.1.1 Khái quát chung 10 1.1.2 Phân loại ph-ơng thức điều khiển 13 1.2 Hệ thống điều khiển dùng PLC 14 1.2.1 So sánh hệ thống điều khiển PLC với hệ thống điều khiển khác 14 1.2.2 Giới thiệu PLC .16 1.2.3 Phân loại PLC 23 1.2.4 Bộ điều khiển PLC S7-200 24 1.3 Hệ thống băng tải 27 1.3.1 Vai trò 27 1.3.2 Phân loại băng tải 28 1.3.3 Cấu tạo 28 Ch-ơng Khái quát chung hình điều khiển 32 Đồ án học phần GVHD: Nguyễn Tiến H-ng 2.1 Khái quát hình điều khiển 32 2.1.1 Khái quát chung 32 2.1.2 2.2 Màn hình TD200 32 Cài đặt thông số cho hình TD200 35 2.2.1 Phần mềm lập trình: 35 2.2.2 Các b-ớc lập trình TD200: .35 Ch-ơng Tính chọn thiết bị hệ thống băng tải đếm sản phẩm 42 3.1 Động hệ thống băng tải 42 3.1.1 Động 42 3.1.2 Thông số kỹ thuật Băng tải 44 3.2 Bộ điều khiển PLC S7-200, Màn hình TD200 .47 3.2.1 Bộ điều khiển PLC S7-200 47 3.2.2 Màn hình TD200 52 3.3 Cảm biến .52 3.3.1 Khái quát chung cảm biến .52 3.3.2 Các yêu cầu cảm biến .54 3.3.3 Phân loại 54 3.3.4 Thông số cảm biến hệ thống 55 3.4 Các thiết bị khác 56 3.5 Mô hình kết nối hệ thống .56 Ch-ơng Lập trình điều khiển hệ thống 58 4.1 Mô tả hệ thống .58 4.2 Trình tự b-ớc lập trình 59 4.2.1 Viết ch-ơng trình .59 4.2.2 Vận hành hệ thống .65 4.2.3 Giám sát hoạt động ch-ơng trình .66 Kết luận 66 Tài liệu tham khảo 68 Đồ án học phần GVHD: Nguyễn Tiến H-ng Đồ án học phần GVHD: Nguyễn Tiến H-ng bảng liệt kê hình vẽ bảng Ch-ơng 10 Hình 1.1 Hệ thống điều khiển dây truyền lên mem nhà máy bia 11 Hình 1.2 Dây truyền sản xuất n-ớc .12 Hinh 1.3 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 13 Hình 1.4 Phân biệt PLC với hệ thống điều khiển khác 15 Hình 1.5 Hệ thống điều khiển dùng PLC 16 Hình 1.6 Hình ảnh PLC 19 Hình 1.7 Cấu trúc PLC 20 Hình 1.8 Cấu tạo băng tải 29 Hình 1.9 Băng tải dùng để vận chuyển hàng vào kho 30 Hình 1.10 Băng tải làm mát hệ thống sản xuất bánh quy xốp 31 Ch-ơng 32 Hình 2.1: Màn hình TD200 .33 Hình 2.2 Cấu tạo hình TD200 33 Ch-ơng 42 Hình 3.1 Một số động sử dụng hệ thống băng tải 43 Hình 3.2 Hệ thống băng tải phòng thí nghiệm 46 Hình 3.3 Mô hình hệ thống băng tải 46 Hình 3.4 Bộ PLC S7-200 47 Hình 3.5 PLC S7-200 CPU 214 48 Hình 3.6 Cổng truyền thông 50 Hình 3.7 Cảm biến quang .53 Hình 3.8 Kết nối CPU TD200 56 Hình 3.9 Kết nối truyền thông S7-200 TD200 57 Hình 3.10 Cách lắp TD200 với CPU module EM235 58 Đồ án học phần GVHD: Nguyễn Tiến H-ng Ch-ơng 58 Hình 4.1 Mô hình đếm sản phẩm dùng PLC S7-200 58 Đồ án học phần 10 GVHD: Nguyễn Tiến H-ng Ch-ơng Khái quát chung hệ thống điều khiển 1.1 Tổng quan hệ thống điều khiển 1.1.1 Khái quát chung Việc ứng dụng khoa học công nghệ vào sản xuất công nghiệp nhằm mục tiêu tăng xuất lao động, cải thiện chất l-ợng sản phẩm, độ xác cao, giá thành hạ Các hệ thống điều khiển đ-ợc đ-a vào sản xuất xí nghiệp, nhà máy với độ tin cậy cao, hoạt động ổn định, h- hỏng giảm nhân công lao động Điều đòi hỏi hệ thống điều khiển có khả xử lý, kiểm soát đ-ợc cố tự khắc phục đ-ợc cố, sai sót vận hành Một hệ thống nh- gọi hệ thống điều khiển Trong tất hoạt động ng-ời đâu vào thời điểm liên quan đến khái niệm điều khiển Nó tập hợp tất tác động mang tính tổ chức để nhằm đạt đ-ợc mục đích mong muốn Có thể nói điều khiển nhân tố cuối định thành bại hoạt động Trong công nghiệp, hệ thống điều khiển ảnh h-ởng trực tiếp đến chất l-ợng sản phẩm, suất lao động chi phí sản xuất Sau số hình ảnh hệ thống sản xuất dùng công nghiệp nhà máy Đồ án học phần 55 GVHD: Nguyễn Tiến H-ng không tới đ-ợc thu, Phototransistor không dẫn lối thu có mức thấp Trên thu có gắn đèn LED báo trạng thái thu tín hiệu Khi lắp đặt cần điều chỉnh thu phát cho đèn báo sáng, có đèn thu đèn phát chuẩn trục Một số đặc tr-ng cảm biến: - Khoảng cách thu 3m - Đặc tr-ng thời gian Max 3ms - Nguồn nuôi từ 12 24 V DC 10% ( Độ mấp mô đỉnh - Đỉnh max.10%) - Độ nhạy cố định - Kiểu làm việc: Dark On - Lối ra: NPN Collector hở, Vmax= 30V, Imax= 100mA, Thế d- max = 1V - Chỉ thị LED màu đỏ 3.3.4 Thông số cảm biến hệ thống Cảm biến sử dụng hệ thống ta chọn cảm biến có thông số nh- sau để đảm bảo theo yêu cầu hệ thống: - Khoảng cách phát hiện: 10 +3 mm - Kích th-ớc điểm phát hiện: 1mm x5mm - Nguồn cấp: 12-24 VDC - Đầu ra: đầu NPN PNP có mạch bảo vệ Đồ án học phần 56 - Thời gian đáp ứng: 15 s - Màn hình hiển thị led GVHD: Nguyễn Tiến H-ng 3.4 Các thiết bị khác Các thiết bị khác sử dụng hệ thống bao gồm: Dây đai để truyền chuyển động từ động cho chạy băng tải, contăctor để điều khiển động làm việc theo yêu cầu truyền động hệ thống, nhiều thiết bị khác phụ trợ cho hệ thống khác 3.5 Mô hình kết nối hệ thống Mô hình kết nối PLC với hình hiển thị TD 200 đ-ợc kết nối nh- hình vẽ Hình 3.8 Kết nối CPU TD200 Đồ án học phần Hình 3.9 57 GVHD: Nguyễn Tiến H-ng Kết nối truyền thông S7-200 TD200 Đồ án học phần Hình 3.10 GVHD: Nguyễn Tiến H-ng 58 Cách lắp TD200 với CPU module EM235 Ch-ơng Lập trình điều khiển hệ thống 4.1 Mô tả hệ thống 13 11 10 12 Hình 4.1 Mô hình đếm sản phẩm dùng PLC S7-200 Ghi chú: 1: Thùng hàng sản phẩm 2: Thùng hàng sản phẩm 3: Thùng hàng sản phẩm 4: Thùng hàng sản phẩm 5: Động chạy băng tải 6: Động chạy băng tải 7: Động chạy băng tải 8: Băng tải 9: Băng tải 10: Băng tải3 11: Sản phẩm 12: Các thùng có sản phẩm Đồ án học phần 13: 59 GVHD: Nguyễn Tiến H-ng Các cảm biến Hệ thống băng tải đếm sản phẩm dung PLC S7-200 hiển thị hình TD200 bao gồm: - Một PLC S7-200, CPU 214 với thông số chọn - Một hình TD200 với thông số chọn - Có Băng tải: Băng tải ( Dùng để đ-a thùng đến vị trí cho sản phẩm vào); Băng tảI ( Dùng để đ-a sản phẩm đến thùng); Băng tải ( Dùng để đ-a thùng có sản phẩm đến nơi đóng hộp) - Có Động cơ: Động ( Chạy băng tải 1); Động ( Chạy băng tải 2); Động ( Chạy băng tải 3) - Có Cảm biến: Cảm biến ( Cảm biến thùng đến vị trí để đ-a sản phẩm vào thùng); Cảm biến ( Cảm biến đếm số sản phẩm vào thùng); Cảm biến ( Cảm biến thùng có sản phẩm để đ-a đến nơi đóng gói) Ngoài số thiết bị khác kèm theo để đảm bảo hệ thống hoạt động theo yêu cầu công nghệ 4.2 Trình tự b-ớc lập trình 4.2.1 Viết ch-ơng trình Bài toán đặt có nhiều cách thực khác để đạt đ-ợc hiệu theo yêu cầu kỹ thuật Sau số ch-ơng trình viết để điều khiển hệ thống làm viêc theo yêu cầu Đồ án học phần GVHD: Nguyễn Tiến H-ng 60 * Điều khiển hệ thống băng tải đếm sản phẩm dùng PLC S7-200 Network 1: I0.0 I0.4 Q0.0 ( ) Q0.0 Network 2: T37 Q0.0 Q0.2 IN TON +30 PT Network 3: T37 Q0.1 ( ) Q0.1 C0 Network 4: I0.3 I0.1 P CU CTU I0.2 Q0.2 R I0.0 T37 +3 PV Đồ án học phần GVHD: Nguyễn Tiến H-ng 61 Network 5: C1 I0.3 I0.2 I0.1 CU CTU P I0.0 C0 I0.2 Q0.2 I0.0 T37 +100 R PV Network 6: T38 Q0.2 C1 ( ) Q0.2 Network 7: T38 IN TON Q0.2 +30 PT Đồ án học phần GVHD: Nguyễn Tiến H-ng 62 Network 8: C0 I0.3 C2 I0.1 CU CTU P I0.0 T37 R PV +100 Network 9: C0 I0.3 I0.0 T37 C3 I0.2 CU CTU P Q0.3 ( ) R +100 PV Hệ thống làm việc nh- sau: - Số sản phẩm cần đếm cho thùng 10 Trong có số sản phẩm dài ngắn không v-ợt sản phẩm số 10 sản phẩm cho thùng hàng - Quá trình bắt đầu ta ấn nút khởi động hệ thống Đồ án học phần - GVHD: Nguyễn Tiến H-ng 63 Cho T1 = 3s, sau cho phép loại sản phẩm vào, trình làm việc bắt đầu Nếu hệ thống phát có sản phẩm không yêu cầu hệ thống loại tiếp tục đếm đến đủ số sản phẩm yêu cầu, đủ số sản phẩm hệ thống cảm biến làm việc đ-a thùng hàng có đủ số sản phẩm đến nơi đóng gói Quá trình nh- diễn theo vòng khép kín Tuy nhiên toán phức tạp so với yêu cầu đề tài đ-ợc giao nên ta lựa chọn ph-ơng án khác để đạt đ-ợc yêu cầu đề tài để đảm bảo đ-ợc mặt kỹ thuật mặt kinh tế * Điều khiển hệ thống băng tải đếm sản phẩm dùng PLC S7-200 hiển thị hình TD200 Ch-ơng trình điều khiển cho hệ thống băng tải đếm sản phẩm sử dụng PLC S7-200 hiển thị hình TD200 theo yêu cầu đ-ợc viết nh- sau: Netword 1: I0.4 M0.1 Q0.1 M0.0 Q0.0 Network 2: Q0.2 Q0.0 ( ) Đồ án học phần GVHD: Nguyễn Tiến H-ng 64 Q0.0 M0.0 Q0.1 ( R Q0.0 ) (1 ) Network 3: I0.2 M0.1 C0 Q0.1 Network 4: C0 I0.3 CU CTU I0.4 R M0.1 +20 PV Network 5: M0.1 I0.4 C0 Q0.2 Q0.2 ( ) Hệ thống hoạt động nh- sau: - Số sản phẩm cần đếm 20 táo cho thùng hàng - Khi hệ thống bắt đầu làm việc hệ thống băng tải đ-a thùng vào vị trí để đếm số sản phẩm vào Đồ án học phần 65 GVHD: Nguyễn Tiến H-ng thùng, sản phẩm đủ cảm biến đ-a thùng hang có đủ sản phẩm đến nơi đóng gói - Quá trình nh- lặp lại theo vòng khép kín Đây ch-ơng trình phù hợp với yêu cầu đề tài đề Ta lựa chọn ch-ơng trình phù hợp với yêu cầu hệ thống 4.2.2 Vận hành hệ thống Hệ thống đ-ợc làm việc nh- sau: - Ta kết nối phần cứng hệ thống cấp nguồn cho hệ thống làm việc Khai báo phần cứng PLC chọn, viết ch-ơng trình nh- viết trên, sau đổ ch-ơng trình viết lên PLC Sau quan sát hệ thống làm việc - Ta ấn nút Start ( F1 hinh TD200 ứng với tiếp điểm M0.0 ch-ơng trình viết) để hệ thống bắt đầu làm việc, đèn Run PLC sáng Động chạy băng tải thùng sản phẩm làm việc ( đèn Q0.0 PLC sáng) Băng tải đ-a thùng sản phẩm vào vị trí để đến vị trí đếm sản phẩm cho vào thùng hàng Lúc thùng hàng đến vị trí cảm biến thùng tác động làm cho hệ thống băng tải chạy thùng ngừng lại, đồng thời động chạy băng tải đếm số sản phẩm bắt đầu làm việc ( đèn Q0.1 PLC sáng), cảm biến sản phẩm bắt đầu làm việc đếm đủ 20 sản phẩm dừng lại, sản phẩm đ-ợc đ-a vào thùng Khi sản phẩm đủ hệ thống băng tải đ-a sản phẩm đến ngừng làm việc, đồng thời cảm biến thùng có sản phẩm làm việc cấp điện cho động Đồ án học phần GVHD: Nguyễn Tiến H-ng 66 chạy băng tải thùng có sản phẩm chạy ( đèn Q0.2 PLC sáng) đ-a thùng hàng đến nơi đóng gói Lúc cảm biến thùng đến vị trí đóng gói làm việc đóng mạch cấp điện trở lại cho động chạy băng tải có thùng hàng không làm việc ( đèn Q0.0 PLC sáng) Quá trình nh- đ-ợc lặp lại theo vòng khép kín - Để dừng ch-ơng trình ta ấn nút F2 ( hình TD200 ứng với tiếp điểm M0.1 ch-ơng trình viết), lúc hệ thống dừng lại Khi hệ thống làm việc ta ấn nút hệ thống không làm việc mà ta ấn nút dừng toàn hệ thống hệ thống mạch tác động 4.2.3 Giám sát hoạt động ch-ơng trình Khi hệ thống làm việc ta quan sát đèn sáng PLC có với yêu cầu hay không Nếu không theo yêu cầu phải điều chỉnh lại ch-ơng trình hệ thống cho phù hợp với yêu cầu đề Kết luận Đồ án học phần 67 GVHD: Nguyễn Tiến H-ng Trong khoảng thời gian thực đề tài bổ xung cho em thực kiến thức cần thiết PLC thu thập đ-ợc học thực tiễn hệ thống tự động hoá công nghiệp Từ đó, em rút đ-ợc số kết luận nh- sau: Việc ứng dụng khoa học công nghệ vào sản xuất điều quan trọng không mang lại hiệu kinh tế mà góp phần đẩy mạnh công nghiệp hoá, đại hoá đất n-ớc, nâng cao đời sống nhân dân Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC S7-200 thiết bị tự động hoá mang lại hiệu kinh tế tối -u ngày đ-ợc sử dụng phổ biến Việc ứng dụng PLC S7-200 vào điều khiển hệ thống mẻ sinh viên, kỹ s- tr-ờng, giai đoạn đầu trình nghiên cứu với khoảng thời gian ngắn em thực đề tài sở nội dung lý thuyết PLC ứng dụng để viết ch-ơng trình điều khiển hệ thống thông th-ờng Do điều kiện kinh tế không cho phép nên em không tiến hành thi công mô hình hệ thống, nh-ng để chắn ch-ơng trình ứng dụng hoạt động em mô phần mềm PLC S7-200 Trong thời gian ngắn, với khối l-ợng công việc nhiều, em nỗ lực với dẫn thầy Nguyễn Tiến H-ng góp ý bạn bè cuối đề tài hoàn thành đ-ợc tiến độ đáp ứng yêu cầu, mục đích mong muốn Với han chế mặt khách Đồ án học phần 68 GVHD: Nguyễn Tiến H-ng quan chủ quan số vấn đề không đ-ợc tìm hiểu quan tâm đầy đủ Vì thiếu sót đề tài tránh đ-ợc trình thực đề tài Em mong có đóng góp ý kiến thầy cô bạn để em hoàn thiện lần sau Em xin chân thành cảm ơn ! Tài liệu tham khảo Cơ sở tự động hoá (Tập 1) Tác giả: TS Nguyễn Văn Hoà Nhà xuất giáo dục-2000 Giáo trình PLC S7-200 S7-300 Tác giả: ThS Lê Văn Bạn KS Lê Ngọc Bích Trên mạng Internet Các http//.www.vihem.com.vn http//.www.vast.ac.vn/index trang web: Đồ án học phần 69 GVHD: Nguyễn Tiến H-ng http//.www.vnexpress.net http//.www.aseate.com http//.www.vista.gov.vn http//.www.hiendaihoa.com Các chức chuyên dùng S7-200 Biên soạn: Lâm Tăng Đức Nguyễn Kim Anh