Thiết kế bộ điều khiển từ xa kết nối với S7- 200 để điều khiển hệ thống quạt thông gió

B GIO DC V O TO TRNG Lun Thit k b iu khin t xa kt ni vi S7- 200 iu khin h thng qut thụng giú LI M U Ngy ny vi s phỏt trin ca khoa hc k thut s a dng ca cỏc linh kin in t s, cỏc thit b iu khin t ng Cỏc cụng ngh c ang dn dn c thay th bng cỏc cụng ngh hin i Cỏc thit b cụng ngh tiờn tin vi h thng iu khin lp trỡnh vi iu khin, vi x lý, PLC cỏc thit b iu khin t xa ang c ng dng rng rói cụng nghip, cỏc dõy truyn sn xut nm bt c khoa hc tiờn tin hin cỏc trng H,Cao ng,ó v ang a cỏc kin thc khoa hc v cỏc thit b mi vo nghiờn cu v ging dy H thng iu khin t ng PLC, iu khin s, ng dng vi iu khin, vi x lý em li hiu qu v tin cy cao Vic thc hin ti: Thit k b iu khin t xa kt ni vi S7- 200 iu khin h thng qut thụng giú. Giỳp cho sinh viờn cú thờm c nhiu hiu bit v ny CHNG I: GII THIU V PLC 1.1 TNG QUAN V PLC 1.1.1 Gii thiu v PLC (Programmable Logic Control) (B iu khin logic kh trỡnh) Hỡnh thnh t nhúm cỏc k s hóng General Motors nm 1968 vi ý tng ban u l thit k mt b iu khin tho cỏc yờu cu sau: - Lp trỡnh d dng, ngụn ng lp trỡnh d hiu - D dng sa cha thay th - n nh mụi trng cụng nghip - Giỏ c cnh tranh Thit b iu khin logic kh trỡnh (PLC: Programmable Logic Control) (hỡnh 1.1) l loi thit b cho phộp thc hin linh hot cỏc thut toỏn iu khin s thụng qua mt ngụn ng lp trỡnh, thay cho vic th hin thut toỏn ú bng mch s Tng ng mt mch s Nh vy, vi chng trỡnh iu khin mỡnh, PLC tr thnh b iu khin s nh gn, d thay i thut toỏn v c bit d trao i thụng tin vi mụi trng xung quanh (vi cỏc PLC khỏc hoc vi mỏy tớnh) Ton b chng trỡnh iu khin c lu nh b nh PLC di dng cỏc chng trỡnh (khi OB, FC hoc FB) v thc hin lp theo chu k ca vũng quột Hỡnh 1.1 cú th thc hin c mt chng trỡnh iu khin, tt nhiờn PLC phi cú tớnh nng nh mt mỏy tớnh, ngha l phi cú mt b vi x lý (CPU), mt h iu hnh, b nh lu chng trỡnh iu khin, d liu v cỏc cng vo/ra giao tip vi i tng iu khin v trao i thụng tin vi mụi trng xung quanh Bờn cnh ú, nhm phuvj v bi toỏn iu khin s PLC cũn cn phi cú thờm cỏc chc nng c bit khỏc nh b m (Counter), b nh thỡ (Timer) v nhng hm chuyờn dng Hỡnh 1.2 H thng iu khin s dng PLC Hỡnh 1.3: H thng iu khin dựng PLC 1.1.2 Phõn loi PLC c phõn loi theo cỏch: - Hóng sn xut: Gm cỏc nhón hiu nh Siemen, Omron, Misubishi, Alenbrratly - Version: Vớ d: PLC Siemen cú cỏc h: S7-200, S7-300, S7-400, Logo PLC Misubishi cú cỏc h: Fx, Fxo, Fxon 1.1.3 Cỏc b iu khin v phm vi ng dng 1.1.3.1 Cỏc b iu khin Ta cú cỏc b iu khin: Vi x lý, PLC v mỏy tớnh 1.1.3.2 Phm vi ng dng Mỏy tớnh - Dựng nhng chng trỡnh phc ũi hi ụ chớnh xỏc cao - Cú giao din thõn thin - Tc x lý cao - Cú th lu tr vi dung lng ln Vi x lý - Dựng nhng chng trỡnh cú phc khụng cao (vỡ ch x lý bit) - Giao din khụng thõn thin vi ngi s dng - Tc tớnh toỏn khụng cao - Khụng lu tr hoc lu tr vi dung lng rt ớt PLC - phc v tc x lý khụng cao - Giao din khụng thõn thin vi ngi s dng - Khụng lu tr hoc lu tr vi dung lng rt ớt - Mụi trng lm vic khc nghit 1.1.4 Cỏc lnh vc ng dng PLC PLC c s dng khỏ rng rói cỏc ngnh: Cụng nghip, mỏy cụng nghip, thit b y t, ụtụ (xe hi, cn cu) 1.1.5 Cỏc u im s dng h thng iu khin vi PLC - Khụng cn u dõy cho s iu khin logic nh kiu dựng r le - Cú mm s dng rt cao, ch cn thay i chng trỡnh (phn mm) iu khin - Chim v trớ khụng gian nh h thng - Nhiu chc nng iu khin - Tc cao - Cụng sut tiờu th nh - Khụng cn quan tõm nhiu v lp t - Cú kh nng m rng s lng u vo/ra ni thờm cỏc vo / chc nng - To kh nng m cỏc lnh vc ỏp dng mi - Giỏ thnh khụng cao Chớnh nh nhng u th ú, PLC hin c s dng rng rói cỏc h thng iu khin t ng, cho phộp nõng cao nng sut sn xut, cht lng v s ng nht sn phm, tng hiu sut, gim nng lng tiờu tn, tng mc an ton, tin nghi v thoi mỏi lao ng ng thi cho phộp nõng cao tớnh th trng ca sn phm 1.1.6 Gii thiu cỏc ngụn ng lp trỡnh Cỏc loi PLC núi chung thng cú nhiu ngụn ng lp trỡnh nhm phc v cỏc i tng s dng khỏc PLC S7-300 cú ngụn ng lp trỡnh c bn ú l: - Ngụn ng hỡnh thang, ký hiu l LAD (Ladder logic) õy l ngụn ng ho thớch hp vi nhng ngi quen thit k mch logic - Ngụn ng lit kờ lnh, ký hiu l STL (Statement list) õy l dng ngụn ng lp trỡnh thụng thng ca mỏy tớnh Mt chng trỡnh c ghộp gi nhiu cõu lnh theo mt thut toỏn nht nh, mi lnh chim mt hng v u cú cu trỳc chung l tờn lnh + toỏn hng - Ngụn ng hỡnh khi, ký hiu l FBD (Function Block Diagram) õy cng l ngụn ng ho thớch hp vi nhng ngi quen thit k mch iu khin s - Ngụn ng GRAPH õy l ngụn ng lp trỡnh cp cao dng ho Cu trỳc chng trỡnh rừ rng, chng trỡnh ngn gn Thớch hp cho ngi ngnh c khớ quen vi gin Grafcet ca khớ nộn Hỡnh 1.4 - Ngụn ng High GRAPH 2.1 CU TRC PHN CNG PLC H S7 2.1.1 Cỏc tiờu chun v thụng s k thut h S7-200 Xem ph lc 2.1.2 Cỏc tớnh nng ca PLC S7-200 - H thng iu khin kiu Module nh gn cho cỏc ng dng phm vi hp - Cú nhiu loi CPU - Cú nhiu Module m rng - Cú th m rng n Module - Bus ni tớch hp Module mt sau - Cú th ni mng vi cng giao tip RS 485 hay Profibus - Mỏy tớnh trung tõm cú th truy cp n cỏc Module - Khụng quy nh rónh cm - Phn mm iu khin riờng - Tớch hp CPU, I/O ngun cung cp vo mt Module - Micro PLC vi nhiu chc nng tớch hp 2.1.3 Cỏc module ca S7-200 Hỡnh 2.1 Hỡnh 2.2 * Tớch hp CPU, I/O ngun cung cp vo mt Module, cú nhiu loi CPU: CPU212, CPU 214, CPU 215, CPU 216 Hỡnh dỏng CPU 214 thụng dng nht c mụ t trờn hỡnh 2.1 * Cỏc Module m rng (EM) (Etrnal Modules) - Module ngừ vo Digital: 24V DC, 120/230V AC nh a ch u a ch Chc nng Q1.0 Contactor Kd1 cp ngun cho ng c qut Q1.1 Contactor Kd2 cp ngun cho ng c qut Q1.2 Contactor Kd3 cp ngun cho ng c qut Q1.3 Contactor Kd4 cp ngun cho ng c qut Q1.4 Bỏo ng bng cũi v ốn Q2.1 Contactor KY1 ng c M1 ng ch Q2.2 Contactor KY2 ng c M2 ng ch Q2.3 Contactor KY3 ng c M3 ng ch Q2.4 Contactor KY4 ng c M4 ng ch Q3.1 Contactor K1 ng c lm vic ch tam giỏc Q3.2 Contactor K2 ng c lm vic ch tam giỏc Q3.3 Contactor K3 ng c lm vic ch tam giỏc Q3.4 Contactor K4 ng c lm vic ch tam giỏc Q4.1 ốn bỏo ng c qut b s c: F1 Q4.2 ốn bỏo ng c qut b s c: F2 Q4.3 ốn bỏo ng c qut b s c: F3 Q4.4 ốn bỏo ng c qut b s c: F4 Q4.5 Bỏo ng chung ca h thng gp s c: Cũi v ốn 89 3.3 CCH U NI CC U VO RA CA PLC Cỏch u ni u vo cho PLC 90 Cỏch u ni u cho PLC 3.4 Mễ HèNH NG DNG B IU KHIN T XA KT NI VI S7- 200 IU KHIN H THNG QUT THễNG GIể 3.4.1 Xõy dng bi toỏn * Khi nhn nỳt 1: I0.0 = 1, khụng cú qut no gp s c => qut chy Nu qut khụng chy thỡ bỏo ng, qut khụng chy thỡ sau 15s bỏo ng 91 * Khi nhn nỳt 2: I0.2 = 1, khụng cú qut no gp s c => qut chy Mc nh l qut 1,2,3 Nu qut khụng chy thỡ bỏo ng ngay, qut khụng chy thỡ sau 10s bỏo ng * Khi nhn nỳt 3: I0.3 = 1, khụng cú qut no gp s c => qut chy Mc nh l qut 1,2 Nu hoc qut khụng chy thỡ bỏo ng * Nỳt 4: I0.4 = Reset bỏo ng * Nỳt 5: I0.5 = Reset ton b h thng 3.4.2 Cỏc u vo - ca PLC a ch u vo ca PLC a ch Chc nng I0.0 = n phớm I0.1 = n phớm I0.2 = n phớm I0.3 = n phớm tt bỏo ng I0.4 = reset ton b h thng I1.1 = qut gp s c I1.2 = qut gp s c I1.3 = qut gp s c I1.4 = qut gp s c a ch u ca PLC a ch Chc nng Q0.0 Cp ngun cho ng c qut Q0.1 Cp ngun cho ng c qut Q0.2 Cp ngun cho ng c qut Q0.3 Cp ngun cho ng c qut Q0.4 Bỏo ng bng cũi v ốn 92 3.4.3 Cỏch u ni cỏc u vo - ca PLC * Cỏch u ni u vo PLC: 93 * Cỏch u ni u ca PLC: 94 3.4.4 Chng trỡnh iu khin 95 96 97 98 99 KT LUN Sau thi gian lm ỏn, di s hng dn tn tỡnh ca thy giỏo TH.S Nguyn c Minh v s n lc ca bn thõn tỏc gi n tỏc gi ó hon thnh ỏn ca mỡnh ỏn bao gm chng trỡnh by nhng sau: hon thnh ỏn ca mỡnh tỏc gi ó nghiờn cu, tỡm hiu nhng v cu to, nguyờn lý hot ng, k thut lp trỡnh PLC, vi iu khin, v cỏc khỏc lien quan n ti Tuy nhiờn thi gian v trỡnh chuyờn mụn cú hn nờn cũn nhiu thiu sút 100 TI LIU THAM KHO [1] Giỏo trỡnh PLC H Vn Trớ_NXB Khoa hc v k thut [2] in t cụng sut Lờ Vn Doanh_NXB Khoa hc v k thut H Ni 2007 [3] Trang b in-in t mỏy cụng nghip dựng chung V Quang Hi - Nguyn Vn Cht - Nguyn Th Lan Anh (1996)_ Nh xut bn giỏo dc [4] K thut vi iu khin Nguyn Bỡnh_NXB Khoa hc v xó hi [5] Điện tử công suất: Lý thuyết - Thiết kế - ứng dụng Lê Văn Doanh - Nguyễn Thế Công - Trần Văn Thịnh_ NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 101 MC LC LI M U CHNG I: GII THIU V PLC 1.1 TNG QUAN V PLC 1.1.1 Gii thiu v PLC (Programmable Logic Control) (B iu khin logic kh trỡnh) 1.1.2 Phõn loi 1.1.3 Cỏc b iu khin v phm vi ng dng 1.1.4 Cỏc lnh vc ng dng PLC 1.1.5 Cỏc u im s dng h thng iu khin vi PLC 1.1.6 Gii thiu cỏc ngụn ng lp trỡnh 2.1 CU TRC PHN CNG PLC H S7 2.1.1 Cỏc tiờu chun v thụng s k thut h S7-200 2.1.2 Cỏc tớnh nng ca PLC S7-200 2.1.3 Cỏc module ca S7-200 2.1.4 Gii thiu cu to phn cng cỏc KIT thớ nghim S7-200 11 2.1.5 Cu trỳc b nh ca CPU 13 3.1 TP LNH 18 3.1.1 cỏc lnh vo/ra 18 3.1.2 cỏc lnh ghi / xoỏ giỏ tr cho tip im 18 3.1.3 Cỏc lnh logic i s boolena 19 3.1.4 Timer: TON, TOF, TONR 19 3.1.5 COUNTER 23 3.1.6 Lnh toỏn hc c bn 31 3.1.7 Lnh x lý d liu 32 3.1.8 Mt s lnh m rng 33 4.1 NGễN NG LP TRèNH STEP7 34 4.1.1 Ci t STEP7 34 102 4.1.2 Trỡnh t cỏc bc thit k chng trỡnh iu khin 37 4.1.3 Khi ng chng trỡnh to project 38 4.1.4 Cu trỳc PROJECT STEP7 40 4.1.5 Vit chng trỡnh iu khin 41 PH LC 45 CHNG II: MCH IU KHIN T XA 46 2.1 Nguyờn tc thu phỏt hng ngoi 46 2.2 Nguyờn tc thu phỏt hng ngoi 47 2.3 Gii thiu cỏc linh kin dựng mch 49 2.4 Tớnh toỏn v thit k 70 2.4 Thi cụng mch ng dng 78 CHNG III: NG DNG B IU KHIN T XA V S7- 200 IU KHIN H THNG QUT THễNG GIể 84 3.1 Xõy dng h thng qut thụng giú 84 3.2 S dng b kiu khin t xa kt ni vi S7- 200 iu khin h thng 87 3.3 Cỏch u ni cỏc u vo ca PLC 90 3.4 Mụ hỡnh ng dng mch iu khin t xa kt ni vi S7- 200 iu khin h thng qut thụng giú 91 KT LUN 100 TI LIU THAM KHO 101 103