Bài taapjl lớn PLC phan loại và đóng gói hạt cà phê

Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI _KHOA ĐIỆN_ BÀI TẬP LỚN MÔN: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PLC S7-1200 TRONG VIỆC PHÂN LOẠI VÀ ĐÓNG GÓI HẠT CÀ PHÊ Giáo viên hướng dẫn : Tống Thị Lý Sinh viên thực : Nguyễn Văn Nhật : Vương Bá Quang Lớp : Điện CLC K9 Hà Nội - 2017 Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC Mục lục Contents Lời nói đầu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ YÊU CẦU CÔNG NGHỆ 1.1 Mô hình phân loại đóng gói hạt cà phê thực tiễn 1.1.1 Mục đích việc phân loại hạt cà phê 1.1.2 Sơ đồ công nghệ phân loại hạt cà phê CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH PHẦN CỨNG 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 2.1.1 Panel điều khiển 2.1.2 PLC 2.1.3 Các khối cách ly 11 2.1.4 Các khối động 11 2.2 Tính chọn thiết bị mô hình 11 2.2.1 Lựa chọn động 11 2.2.2 Lựa chọn khối cách ly 12 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VÀ VIẾT CHƯƠNG TRÌNH 23 3.1 Lưu đồ thuật toán 23 Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC Lời nói đầu Ngày trình công nghiệp hó đại hóa đất nước đâng ngày diễn mạnh mẽ Việc ứng dụng khoa học kỹ thuật máy móc vào sản xuất phục vụ đời sống người ngày nhiều, góp phần làm tăng suất lao động Việc sản xuất đơn giản hóa nhiều với trợ giúp PLC Qua việc học môn PLC lớp chúng em phần cách thức hoạt động PLC Với đề tài xây dựng hệ thống phân loại đóng gói hạt cà phê sử dụng PLC siemens S7-1200 chúng em thiết kế lên hệ thống Tuy nhiên trình làm việc vấn không tránh khỏi sai sót kiến thức thời gian có hạn Chúng em xin cảm ơn cô Tống Thị Lý giúp đỡ chúng em nhiều để hoàn thành tập lớn Chúng em xin chân thành cảm ơn! Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ YÊU CẦU CÔNG NGHỆ 1.1 Mô hình phân loại đóng gói hạt cà phê thực tiễn 1.1.1 Mục đích việc phân loại hạt cà phê Hạt cà phê sau thu hoạch có kích thước khác lẫn nhiều tạp chất Nếu đóng gói chất lượng sản phẩm không cao Chính ta phải phân loại hạt cà phê kích thước khác phải loại bỏ tạp chất Hạt cà phê phân làm loại: Loại 1: Khoảng 90% hạt sàn 18 (7,2mm), tạp chất 0,5%, không bị mốc mùi lạ Loại 2: Khoảng 90% hạt sàn 16 (6,3mm), độ ẩm 12,5%, không bị mốc khoog có mùi lạ Viêc phân loại dễ dàng việc đóng gói sản phẩm 1.1.2 Sơ đồ công nghệ phân loại hạt cà phê ❖ Yêu cầu công nghệ ✓ Quá trình phân loại Hạt cà phê sau thu hoạch đưa qua hệ thống phân loại Hệ thống gồm có lưới (sàng) với kích thước lỗ khác Hệ thống gồm có ba sàng Sàng với lỗ to tương ứng với loại Tất hạt cà phê không lọt qua sàng đưa qua hệ thống băng tải đưa đóng gói Tất hạt lại tiếp sang sàng tương ứng với loại Tất hạt cà phê không lọt qua sàng đưa qua hệ thống băng tải đưa đóng gói Các hạt lại hạt khôn gdur tiêu chuẩn bị loại bỏ ✓ Quá trình đóng gói Hạt cà phê đóng gói theo khối lượng Mỗi túi khoảng 1kg ❖ Sơ đồ công nghệ Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC Phân loại đóng gói hạt cà phê Cho tất qua sàng Lọt qua sàng1 S Gạt sang băng tải đóng gói loại1 S Gạt sang băng tải đóng gói loại2 Đ Cho tất qua sàng Lọt qua sàng2 Đ Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC Loại bỏ hạt không đạt tiêu chuẩn Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH PHẦN CỨNG 2.1 Sơ đồ khối hệ thống Khối cách ly động tay gạt Panel điều khiển Trạm cân khối lượng PLC Khối cách ly động đóng gói Tay gạt hạt cà phê Khối cách ly động băng tải Động băng tải Động đóng gói 2.1.1 Panel điều khiển Panel điều khiển bảng gồm nút nhấn dùng để điều khiển cho hệ thống 2.1.2 PLC PLC viết tắt Programmable Logic Controller, 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 (ngõ vào) tác động vào PLC qua hoạt động có trễ thời gian định hay kiện đếm PLC dùng để thay mạch relay (rơ le) thực Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC tế PLC hoạt động theo phương thức quét trạng thái đầu đầu vào Khi có thay đổi đầu vào đầu thay đổi theo Ngôn ngữ lập trình PLC Ladder hay State Logic Hiện có nhiều hãng sản xuất PLC Siemens, Delta, Mishubishi, Omron… 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 ngõ vào xuất tín hiệu ngõ 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 như: máy tính, nối mạng, môi Modul mở rộng - Giá cá thể 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 … 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 … 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 việc điều khiển dựa vào chương trình Như muốn thay đổi hay mở rộng chức quy 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 sử dụng dây nối hay Relay ❖ Cấu trúc Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC 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 Modul 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, RS485, … Nguyên lý hoạt động PLC CPU điều khiển hoạt động bên PLC Bộ xử lý đọc kiểm tra chương trình chứa nhớ, sau thực thứ tự lệnh chương trình, đóng hay ngắt đầu Các trạng thái ngõ 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 tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: • • • Address Bus: Bus địa dùng để truyền địa đến Modul 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 modul 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, modul 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 Hệ 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 1¸8 MHZ Xung định tốc độ hoạt động PLC cung cấp yếu tố định thời, đồng hồ hệ thống Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC 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 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 2.000 - 16.000 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 CMOS-RAM 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 • EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) liên kết với truy xuất linh động RAM có tính ổn định Nội dung xóa lập trình lại, nhiên số lần lưu sửa nội dung có giới hạn • Môi trường ghi liệu thứ tư đĩa cứng đĩa mềm, sử dụng máy lập trình Đĩa cứng 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 -1.000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo 10 Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC AC L1 N L+ M 1M DI.a 120-240VAC 24VDC DI.b 24VDC INPUTS DQa 2M ANALOG INPUTS RELAY OUTPUTS 1L 2L DQb L(+) L(-) ❖ Sơ đồ đấu dây khối ly K RL RELAY OUTPUT RL 18 Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC ❖ Sơ đồ mạch lực MCCB F K M 19 Khoa Điện Tên thiết bị Nút nhấn Start Nút nhấn Stop Nút nhấn tay gạt Nút nhấn tay gạt Nút nhấn tay gạt Cảm biến phát BT1 Cảm biến phát BT2 Đèn báo hệ thống Động băng tải Động băng tải Động tay gạt Dộng tay gạt Động tay gạt Động đóng gói Động đóng gói Cảm biến khối lượng loại 5Kg cho loại Cảm biến khối lượng loại 5Kg cho loại Điều khiển lập trình PLC Loại tín hiệu điều khiển Digital ON/OFF Digital ON/OFF Digital ON/OFF Digital ON/OFF Digital ON/OFF Digital ON/OFF Digital ON/OFF Digital ON/OFF Digital ON/OFF Digital ON/OFF Digital ON/OFF Digital ON/OFF Digital ON/OFF Digital ON/OFF Digital ON/OFF Analog 0-10V Analog 0-10V Từ bảng ta thấy đầu vào bao gồm tín hiệu digital tín hiệu analog Đầu tín hiệu digital Nút Start: Là nút nhấn thường mở để kích hoạt hệ thống Khi nhấn Start hệ thống hoạt động đèn báo trạng thái hệ thống sáng lên Nút Stop: Là nút nhấn thường đóng để tạm dừng hệ thống Khi nhấn Stop hệ thống dừng lại đèn báo trạng thái hệ thống tắt Nút nhấn tay gạt 1: Khi người công nhân nhấn nút tay gạt có pittong tay gạt gạt tất hạt cà phê sàng vào băng tải Nút nhấn tay gạt 2: Khi người công nhân nhấn nút tay gạt có pittong tay gạt gạt tất hạt cà phê sàng vào băng tải Nút nhấn tay gạt 3: Khi người công nhân nhấn nút tay gạt có pittong tay gạt gạt tất hạt cà phê không đạt tiêu chuẩn Cảm biến phát băng tải: Khi có cà phê băng tải cảm biến tác động băng tải chuyển động 20 Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC Đèn báo hệ thống: Thông báo trạng thái hoạt động hệ thống Động băng tải 1: Dùng để kéo tải cho băng tải Động băng tải 2: Dùng để kéo tải cho băng tải Đông tay gạt 1: Gạt hạt cà phễ loại vào băng tải Động tay gạt 2: Gạt tất hạt cà phê loại vào băng ải Động tay gạt 3: Gạt hạt cà phê lỗi Động đóng gói 1: Đóng gói sản phẩm loại Động đóng gói 2: Đống gói sản phẩm loại Cảm biến khối luo ❖ Bảng địa biến vào cho PLC Tên Start Stop Tay gạt Tay gạt Tay gạt CB1 CB2 Đèn báo Băng tải Băng tải DC tay gạt1 DC tay gạt2 DC tay gạt3 DC đóng gói DC đóng gói Cam bien KL loại Cảm biến KL loại Địa I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 IW64 IW66 Ghi Nút nhấn thường mở Nút nhấn thường mở Nút nhấn thường mở Nút nhấn thường mở Nút nhấn thường mở Tín hiệu đầu digital Tín hiệu đầu digital Báo trạng thái hoạt động Vận chuyển cà phê loại Vận chuyển cà phê loại Gạt cà phê sàng Gạt cà phê sàng Gạt cà phê lỗi Đóng gói hạt cà phê loại Đóng gói hạt cà phê loại Tín hiệu analog 0-10V Tín hiệu analog 0-10V ❖ Sơ đồ đấu dây PLC toàn hệ thống ✓ Mạch điều khiển PLC 21 Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC AC 2M 24VDC INPUTS DQa RL8 2L RL7 RL6 RL3 RL2 RL1 L(+) DQb RELAY OUTPUTS 1L ANALOG INPUTS RL5 120-240VAC 24VDC DI.b RL10 RL9 L+ M 1M DI.a RL4 L1 N L(-) RL1 Ð RL2 K1 RL3 K2 RL4 K3 RL5 K4 RL7 RL6 K5 K6 RL8 K7 RL9 K8 RL10 K9 22 Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VÀ VIẾT CHƯƠNG TRÌNH 3.1 Lưu đồ thuật toán Lưu đồ thuật toán hàm main 23 Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC 24 Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC 25 Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC 26 Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC 27 Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC 28 Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC 29 Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC Chương trình PLC S7-1200 AC/DC/Rly 30 Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC 31 Khoa Điện Điều khiển lập trình PLC 32 ... trạng thái hoạt động Vận chuyển cà phê loại Vận chuyển cà phê loại Gạt cà phê sàng Gạt cà phê sàng Gạt cà phê lỗi Đóng gói hạt cà phê loại Đóng gói hạt cà phê loại Tín hiệu analog 0-10V Tín hiệu... tất hạt cà phê loại vào băng ải Động tay gạt 3: Gạt hạt cà phê lỗi Động đóng gói 1: Đóng gói sản phẩm loại Động đóng gói 2: Đống gói sản phẩm loại Cảm biến khối luo ❖ Bảng địa biến vào cho PLC. .. hạt cà phê Hạt cà phê sau thu hoạch có kích thước khác lẫn nhiều tạp chất Nếu đóng gói chất lượng sản phẩm không cao Chính ta phải phân loại hạt cà phê kích thước khác phải loại bỏ tạp chất Hạt