Trộn Phối Liệu Dùng PLC s7200

TĐH2-K9 Mục Lục TĐH2-K9 CHƯƠNG1 :TỔNG QUAN VỀ PLC S7-200 I Giới thiệu chung PLC S7-200 PLC, viết tắt programable logic controler thiết bị điều khiển logic lập trình được, hay thiết bị logic khả trình cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển logic thông qua ngôn ngữ lập trình Như với chương trình điều khiển PLC trở thành điều khiển số nhỏ gọn dễ dàng thay đổi thuật toán điều khiển trao đổi thông tin với môi trường bên ( PLC khác máy tính ) S7-200 thiết bị điều khiển logic khả trình hãng Siemens ( CHLB Đức ), có cấu trúc kiểu module có module mở rộng Các module sử dụng với mục đích khác Toàn nội dung chương trình lưu nhớ PLC, trường hợp dung lượng nhớ không đủ ta sử dụng nhớ để lưu chương trình liệu (Catridge ) Dòng PLC S7-200 có hai họ 21X ( loại cũ ) 22X ( loại ), họ 21X không sản xuất Họ 21X có đời sau: 210, 212, 214, 215-2DP, 216; họ 22X có đời sau: 221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM Thông số đặc điểm series CPU 22x - Giới thiệu module mở rộng Module đầu vào số: EM221, có nhiều loại bao gồm 8/16 đầu vào điện áp 24VDC/120- 230VAC TĐH2-K9 - - Module đầu số: EM222 bao gồm 4/8 đầu 24VDC/RELAY/230VAC Module đầu vào/ra số: EM222 bao gồm 4/8 đầu 24VDC/RELAY/230VAC Module đầu vào tương tự: EM231 từ 2/4 đầu vào với loại tín hiệu 0-10V,420mA… Module đầu tương tự: EM232 có đầu Module vào tương tự: EM235 gồm đầu vào đầu Ngoài có loại module thích hợp cho ứng dụng khác module điều khiển vị trí, module truyền thông Bảng giới thiệu loại module mở rộng: II Cấu trúc phần cứng PLC S7-200 Hình dáng cấu trúc bên ngoài: a Các đầu vào/ra số: Đầu vào (Ix.x ): kết nối với nút bấm, công tắc, sensor…với điện áp vào tiêu chuẩn 24VDC Đầu (Qx.x): kết nối với thiết bị điều khiển với điện áp 24VDC/220VAC ( tùy theo loại CPU ) Đầu vào nguồn: 24VDC/220VAC ( tùy theo loại CPU ) b Đèn trạng thái Đèn RUN (màu xanh): Chỉ báo PLC chế độ làm việc thực chương trình nạp vào nhớ chương trình Đèn STOP (màu vàng): Chỉ báo PLC chế độ dừng không thực chương trình, đầu trạng thái “OFF” TĐH2-K9 - - Đèn SF/DIAG: Chỉ báo hệ thống bị hỏng tức lỗi phần cứng hệ điều hành Đèn Ix.x(màu xanh): Chỉ báo trạng thái đầu vào số(ON/OFF) Đèn Qx.x(màu xanh): Chỉ báo trạng thái đầu số(ON/OFF) c Port truyền thông Port truyền thông nối tiếp RS485: Giao tiếp với PC, PG, TD200, OP, mạng biến tần… Port cho module mở rộng: Kết nối với module mở rộng d Công tắc chuyển chế độ RUN: Cho phép PLC thực chương trình, chương trình lỗi gặp lệnh STOP PLC tự động chuyển sang chế độ STOP công tắc vị trí RUN ( quan sát đèn trạng thái ) STOP: Dừng cưỡng chương trình chạy, đầu chuyển OFF TERM: Cho phép người dùng chọn hai chế độ RUN/STOP từ xa, dùng để download chương trình người dùng e Vít chỉnh tương tự Mỗi PLC có từ đến hai vít chỉnh tương tự xoay 270 độ để thay đổi giá trị vùng nhớ biến chương trình TĐH2-K9 - Cấu trúc phần cứng Cấu trúc phần cứng PLC gồm có module sau: Module nguồn Module đầu vào Module đầu Module đơn vị xử lý trung tâm (CPU) Module nhớ Module quản lý phối ghép vào Đơn vị sử lý trung tâm (CPU – central processing unit) CPU dùng để xử lý, thực chức điều khiển phức tạp quan trọng PLC Mỗi PLC thường có từ đến hai đơn vị xử lý trung tâm CPU thường chia làm hai loại: đơn vị xử lý “một bit” đơn vị xử lý “từ ngữ”: Đơn vị xử lý “một bit”: Chỉ áp dụng cho ứng dụng nhỏ, đơn giản, đơn xử lý ON/OFF nên kết cấu đơn giản, thời gian xử lý dài Đơn vị xử lý “từ ngữ”: Có khả xử lý nhanh thông tin số, văn bản, phép toán, đo lường, đánh giá, kiểm tra nên cấu trúc phần cứng phức tạp nhiều nhiên thời gian xử lý cải thiện nhanh b Bộ nhớ ( memory) Bao gồm loại nhớ RAM, ROM, EEFROM, nơi lưu trữ thông tin cần xử lý chương trình PLC Bộ nhớ thiết kế thành dạng module phép dễ dàng thích nghi với chức điều khiển với kích cỡ khác Muốn mở rộng nhớ cần cắm thẻ nhớ vào rãnh cắm chờ sẵn module CPU Bộ nhớ có tụ dùng để trì liệu chương trình điện a - - - - Khối vào/ Khối vào dùng để giao tiếp mạch vi điện tử PLC (điện áp 5/15VDC) với mạch công suất bên (điện áp 24VDC/220VAC) c - TĐH2-K9 - Khối ngõ vào thực việc chuyển mức điện áp từ cao xuống mức tín hiệu tiêu chuẩn để đưa vào xử lý Khối ngõ thực việc chuyển mức tín hiệu từ tiêu chuẩn sang tín hiệu ngõ cách ly quang d Bộ nguồn Biến đổi từ nguồn cấp bên vào để cung cấp cho hoạt động PLC e Khối quản lý ghép nối Dùng để phối ghép PLC với thiết bị bên máy tính, thiết bị lập trình, bảng vận hành, mạng truyền thông công nghiệp III Cấu trúc nhớ Phân chia nhớ Bộ nhớ PLC S7-200 chia thành bốn vùng hầu hết đọc ghi trừ vùng nhớ đặc biệt (SM) truy cập để đọc - Vùng nhớ chương trình: Là miền nhớ dùng để lưu trữ lệnh dùng chương trình.Vùng thuộc kiểu non-volatile đọc ghi Vùng nhớ tham số: Dùng để lưu giữ tham số từ khóa, địa trạm… Vùng thuộc kiểu non-volatile đọc ghi Vùng liệu: Dùng để cất giữ liệu chương trình bao gồm kết phép tính, số định nghĩa chương trình, đệm truyền thông… Vùng đối tượng: Bao gồm đếm, định thì, cổng vào tương tự Vùng không thuộc kiểu non-volatile đọc ghi Hai vùng nhớ cuối có ý nghĩa quan trọng việc thực chương trình Vùng nhớ chương trình TĐH2-K9 - - o o o o - Vùng nhớ chương trình gồm ba khối chính: OB1, SUBROUTIN INTERRUPT OB1: Chứa chương trình chính, lệnh khối quét vòng quét SUBROUTIN: Chứa chương trình con, tổ chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi liệu, chương trình thực có lệnh gọi từ chương trình INTERRUPT: Miền chứa chương trình ngắt, tổ chức thành hàm có khả trao đổi liệu với khối chương trình khác Chương trình thực có kiện ngắt xảy Vùng nhớ liệu Vùng liệu vùng nhớ động Nó truy cập theo bit, byte, từ đơn (word) hay từ kép (double word) sử dụng làm miền lưu trữ liệu cho thuật toán, hàm truyền thông, lập bảng, hàm dịch chuyển, xoay vòng ghi, trỏ địa chỉ… Vùng liệu chia thành vùng nhớ nhỏ để phục vụ cho mục đích công dụng khác nhau, bao gồm vùng sau: V (Variable memory): Vùng nhớ biến I (Input image register): Vùng đệm đầu vào Q (Output image register): Vùng đệm đầu M (Internal memory bits): Vùng nhớ bit nội SM (Special memory): Vùng nhớ đặc biệt Cách thức truy cập địa vùng nhớ liệu: Truy cập trực tiếp: Truy cập theo bit: Tên miền nhớ + địa byte + • + số bit.Ví dụ:V10.4 bit byte 10 thuộc miền nhớ V Truy cập theo byte: Tên miền nhớ + B + địa byte Ví dụ VB15 byte 15 miền nhớ V Truy cập theo từ: Tên miền nhớ + W + địa byte cao từ Ví dụ VW183 từ đơn gồm hai byte VB183 VB184 VB183 byte cao từ Truy cập theo từ kép: Tên miền + D + địa byte cao miền.Ví dụ VD345 từ kép gồm byte 345, 346, 347, 348 miền nhớ V 345 byte cao từ kép Truy cập gián tiếp: Truy cập địa gián tiếp thông qua trỏ (pointer) Con trỏ miền nhớ từ kép chứa địa vùng nhớ khác Các vùng nhớ V, L ghi mục ( AC1,AC2,AC3 ) sử dụng trỏ Để sử dụng trỏ phải sử dụng lệnh MOVE_D để chuyển địa vùng nhớ định địa gián tiếp vào vùng trỏ Con trỏ chuyển tới chương trình tham số S7-200 cho phép trỏ truy cập vùng nhớ V,M,I,Q,S,T,C theo giá trị hành không cho phép truy cập theo bit TĐH2-K9 o o vùng nhớ AI,AQ,HC,SM,L Để truy cập gián tiếp liệu địa vùng nhớ, phải tạo trỏ cho vùng cách sử dụng ký tự & với vùng nhớ có địa cần lấy Toán hạng đầu vào lệnh phải bắt đầu với ký tự & để địa vùng nhớ, thay cho nội dung chuyển vào vùng định nghĩa toán hạng đầu lệnh Quy ước sử dụng trỏ để truy nhập sau: địa byte (cao): Toán hạng lấy địa byte, từ từ kép VD: MOVD &VW100,AC1: Tạo trỏ cách đưa địa byte cao VB100 vào ghi AC1, ghi AC1 chứa địa VW100 trỏ: Toán hạng lấy nội dung byte, từ từ kép mà trỏ vào Theo ví dụ trên, tạo trỏ ta lấy nội dung AC1 chuyển vào VW300 cách dùng toán hạng lấy nội dung trỏ vào ghi AC1 VD: MOVW &AC1,VW300: Nội dung AC1 chuyển vào VW300 Vùng đối tượng Vùng đối tượng sử dụng để lưu giữ liệu cho đối tượng lập trình giá trị tức thời, giá trị đặt trước đếm, hay timer Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm ghi Timer, Counter, HSC, đệm vào tương tự ghi mục Đặc điểm vùng nhớ PLC S7-200 CPU 22x IV Mở rộng cổng vào, TĐH2-K9 Các PLC họ S7-200 mở rộng thêm đầu vào/ra chức nâng cao khác cách ghép nối thêm module mở rộng phía bên phải PLC tạo thành móc xích module.Địa vị trí module xác định kiểu vào vị trí module móc xích, bao gồm module có kiểu Các module mở rộng số hay tương tự chiếm chỗ đệm tương ứng với số đầu vào module Ví dụ cách đặt địa module mở rộng CPU224: - - V Thực chương trình PLC thực chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp gọi vòng quét Mỗi vòng quét bắt đầu giai đoạn đọc liệu từ cổng vào vùng đệm ảo, giai đoạn thực chương trình Trong vòng quét chương trình thực lệnh kết thúc lệnh kết thúc.Sau giai đoạn thực chương trình giai đoạn truyền thông nội kiểm tra lỗi Vòng quét kết thúc giai đoạn chuyển nội dung đệm ảo tới cổng Như thời điểm thực lệnh vào ra, thông thường lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào mà thông qua đệm ảo cổng vùng nhớ tham số Việc truyền thông đệm ảo với ngoại vi giai đoạn CPU quản lý Khi gặp lệnh vào hệ thống cho dừng công việc khác chương trình xử lý ngắt để thực lệnh cách trực tiếp với cổng vào/ra.Nếu sử dụng chế độ ngắt, chương trình tương ứng với chế độ ngắt soạn thảo cài đặt phận chương trình.Chương trình ngắt thực có kiện báo ngắt xảy lúc vòng quét VI Cấu trúc chương trình Chương trình PLC S7-200 lưu nhớ chương trình lập hai dạng cấu trúc khác nhau: Chương trình tuyến tính: Toàn chương trình nằm khối chương trình (OB1), lệnh chương trình quét từ đầu đến cuối chương trình quay lại từ đầu trình PLC hoạt động Chương trình thường áp dụng với ứng dụng không phức tạp Chương trình có cấu trúc: Chương trình chia thành phần nhỏ phần thực nhiệm vụ riêng biệt, phần nằm khối riêng TĐH2-K9 biệt (OB1, SUBROUTIN, INTERRUPT) Loại chương trình thường áp dụng với yêu cầu phức tạp nhiều khâu Khi lập trình chương trình có cấu trúc thường sử dụng chương trình có chương trình chương ngắt Chương trình viết khối chương trình gọi chương trình có lệnh gọi Chương trình ngắt viết khối chương trình ngắt thực có kiện ngắt xảy thời điểm vòng quét Cả hai loại chương trình có khả trao đổi liệu với chương trình khác VII Kiểu liệu Trong PLC S7-200 có kiểu liệu cho bảng sau: Kiểu liệu BOOL BYTE BYTE Kích thước BIT BITS BITS WORD INT DWORD DINT REAL STRING 16 BITS 16 BITS 32 BITS 32 BITS 32 BITS 0-255 BYTE Nội dung Boolean Số nguyên không dấu Số nguyên có dấu (chỉ áp dụng cho lệnh SHRB) Số nguyên không dấu Số nguyên có dấu Số nguyên không dấu Số nguyên có dấu Số thực có dấu theo IEEE Kiểu liệu chuỗi ASCII Dải giá trị 0;1 ÷ 255 -128 ÷ 127 ÷ 65535 -32678 ÷32676 ÷ 4294967295 -2147383648÷2147383648 -2147383648÷2147383648 Mã ASCII từ 128 ÷ 255 VIII Thiết bị lập trình Có hai loại thiết bị dùng để lập trình cho PLC S7- 200 PG PC: - PG: Là thiết bị lập trình chuyên dụng dùng cho PLC S7-200 nhiên sử dụng để lập trình với ngôn ngữ STL PC: Là máy tính cá nhân có cài phần mềm STEP7-MICROWIN Phần mềm cho phép lập trình với ba ngôn ngữ STL, LAD FBD Để cài phầnmềm người phải có quyền PC phải cài hệ điều hành WIN98/2000/NT/XP/WINDOWS 7/WINDOWS8/WINDOWS8.1.Hiện hầu hết sử dụng STEP7- MICROWIN 3.0, 3.2, 4.0 để lập trình cho S7 để sử dụng ứng dụng nâng cao 10 TĐH2-K9 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ĐỊNH LƯỢNG VÀ TRỘN PHỐI LIỆU PHỤ GIA I Cấu tạo nguyên tắc hoạt động hệ thống phối trộn phối liệu phụ gia Cấu tạo Hệ thống trộn phối liệu phụ gia gồm băng tải, băng tải dùng đề đưa nguyên liệu phụ gia vào xilo băng tải dùng để đưa phối liêụ nguyên tắc hoạt động hệ thống trộm phối liệu xét chạy với chế độ chế độ tay chế độ tự động Có công tắc để chuyển đổi chế độ 11 TĐH2-K9 a chế độ hoạt động tay(Manual) Lúc ta điều khiển độc lấp băng tải ( conveyor ) 1, nút S1, S2, S3 đèn báo tương ứng H1, H2, H3 b Chế độ chạy tự động(Auto) Tín hiệu điều khiển mở van Enable stances 1/2 tác động để băng tải hoạt động, đến nguyên liệu xilo đạt mức cao L+ dừng Tiếp băng tải hoạt động đưa phối liệu đến nguyên liệu xilo tới mức thấp L- dừng, van Enable substances ½ tác động trở lại Sơ đồ khối hệ thống START CHƯƠNG 3: VIẾT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG PHỐI LIỆU I Bài toán Đúng I0.0 = saithống hệ thống Điều khiển hệ phối liêụ theo yêu cầu sau: - Chế độ tay: Lúc ta điều khiển độc lấp băng tải ( conveyor ) 1, nút S1, S2, S3 đèn báo tương ứng H1, H2, H3 ChếChạy độ tự tự đông động: Tín hiệu điều khiển mở van Enable stances 1/2 tác động Chạy tay để băng tải hoạt động, đến nguyên liệu xilo đạt mức cao L+ dừng Tiếp băng tải hoạt động đưa phối liệu đến Đúng nguyên liệu xilo tới mức thấp L- dừng, van Enable substances ½ tác động trở lại I0.6 = II Chọn thiết bị: - - PLC sử dụng PLC siemens s7-200 CPU 224 gồm o 14 ngõ vào Đúng o 10 ngõ Bộ đèn báo gồm đèn LED kí hiệu H1, H2, H3, H4, H5 Cảm biến sử dụng cảmEND biến báo mức IFM cảm biến LMT121 kí hiệu L+ L- III Danh sách cổng vào 12 TĐH2-K9 Đầu vào hệ thống gồm cảm biến mức L+, L- nút ấn STOP, công tắc công tắc chuyển chế độ điều khiển tay/ tự động công tắc điều khiển băng tải (ở chế độ tay), Đầu gồm động điều khiển băng tải 1, 2, gắn với đèn báo tương ứng H1,H2, H3 đèn báo chế độ sử dụng H4, H5 13 TĐH2-K9 Địa I0.0 Đầu vào Mô tả Địa Đầu Mô tả Q0.1 Băng tải 1, đèn báo H1 I0.1 Công tắc chuyển chế độ tay/tự động Công Tắc điều khiển băng tải Q0.2 Băng tải 2, đèn báo H2 I0.2 Công Tắc điều khiển băng tải Q0.3 Băng tảu 3, đèn báo H3 I0.3 Công Tắc điều khiển băng tải Q0.4 Đèn báo chế độ tay H4 I0.4 Cảm biến L+ Q0.5 Đèn báo chế độ tự động H5 I0.5 I0.6 Cảm biến LNút STOP IV sơ đồ đấu nối phần cứng PLC đấu mạch chiều 14 TĐH2-K9 15 TĐH2-K9 đấu mạch xoay chiều V giản đồ thời gian VI viết chương trình mô 16 TĐH2-K9 17 TĐH2-K9 18 TĐH2-K9 19 TĐH2-K9 KẾT LUẬN Đồ án tìm hiểu PLC S7 – 200 chương trình ứng dụng vào điều khiển hệ thống băng tải phối liệu đề cập qua số vấn đề như: nguyên lý làm việc, tổ chức nhớ, cú pháp lệnh S7 – 200, …mà điều kiện để tìm hiểu cụ thể Phần tìm hiểu nguyên tắc hoạt đông hệ thống phối liệu chương trình điều khiển nói chung trình bầy số nội dung: cấu tạo hệ thống phối liệu, nguyên tắc hoạt động, khai báo phần cứng, chươg trình viết Step7 Microwin32…Qua ta thấy để thiết kế hệ thống dây chuyền phối liệu tương đối phức tạp nên đồ án dù cố gắng chưa thật đầy đủ thiếu sót nhiều Ngay trình bày cấu tạo hệ thống dừng lại trình bầy sơ lược chưa sâu mạch lực, ghép nối, thiết bị khác… Phần trình bầy phần mềm Micro PLC S7 – 200(công cụ để thực tốn) phân thành phần như: cấu hình cứng, cấu trúc nhớ, mở rộng ngõ vào /ra, thực chương trình, ngôn ngữ lập trình, microwin Từ ta thấy PLC Simatic S7 – 200 có phạm vi kiến thức hiểu biết tương đối lớn,trong khoảng thời gian ngắn ngủi tìm hiểu hết Khi tìm hiểu so sánh với công nghệ khác, ưu điểm nhược điểm công nghệ chưa rõ Thực chất trình giới thiệu qua qua , biến trở thành bước đệm để tìm hiểu Micro PLC ứng dụng Micro PLC sản xuất, nội dung đồ án Trong trình thực khó khăn thiết bị trình độ hạn chế nên chưa thể xây dựng mô hình minh hoạ cụ thể, toán dừng lại việc viết Microwin32, điều nói nên phần thiếu sót đồ án.Và mong muốn phát triển đồ án Đồ án thực thời gian ngắn nên không tránh khỏi sai sót mong thầy cô thông cảm giúp đỡ chúng em hoàn thiện đồ án 20 TĐH2-K9 TÀI LIỆU THAM KHẢO “Tự động hóa với Simatic S7 – 300” – Nhà XB Khoa học & Kĩ thuật – Vũ Vân Hà, Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phước “Giao Diện Người Máy - Lập Trình Với S7 Và WINCC 6.0” - Nhà xuất Hồng Đức - TS TRẦN THU HÀ - KS PHẠM QUANG HUY “Tự động hóa công nghiệp với Wincc” -Nhà xuất Hồng Đức TS.TRẦN THU HÀ - KS PHẠM QUANG HUY Các tài liệu chia sẻ Internet khác… Các websites: www.webdien.com www.diendandien.com www.dientuvietnam.net www.plcvietnam.com.vn 21 ... LƯỢNG VÀ TRỘN PHỐI LIỆU PHỤ GIA I Cấu tạo nguyên tắc hoạt động hệ thống phối trộn phối liệu phụ gia Cấu tạo Hệ thống trộn phối liệu phụ gia gồm băng tải, băng tải dùng đề đưa nguyên liệu phụ... nhớ dùng để lưu trữ lệnh dùng chương trình.Vùng thuộc kiểu non-volatile đọc ghi Vùng nhớ tham số: Dùng để lưu giữ tham số từ khóa, địa trạm… Vùng thuộc kiểu non-volatile đọc ghi Vùng liệu: Dùng. .. vòng quét Cả hai loại chương trình có khả trao đổi liệu với chương trình khác VII Kiểu liệu Trong PLC S7-200 có kiểu liệu cho bảng sau: Kiểu liệu BOOL BYTE BYTE Kích thước BIT BITS BITS WORD INT