nghiên cứu ứng dụng plc s7 – 1200 điều khiển mô hình phân loại sản phẩm phục vụ thực tập tại phòng thí nghiệm truyền động điện

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ SVTH: VÕ LÊ TÔN TRUNG ĐỂ TÀI NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PLC S7 – 1200 ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM PHỤC VỤ THỰC TẬP TẠI PHỊNG THÍ NGHIỆM TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CBHD: TH.S BÙI THÚC MINH KHÓA: 52 (2010-2014) Nha Trang tháng năm 2014 GVHD: Th.S Bùi Thúc Minh SVTH: Võ Lê Tôn Trung i Lời cảm ơn Trải qua bốn năm học đại học đầy căng thẳng thú vị, em bạn lớp 52D-DT đƣợc thầy cô mơn nhƣ tồn thể giảng viên tồn trƣờng truyền thụ kiến thức thật quý giá bổ ích cho tất chúng em Vì lời em xin chân thành cảm ơn toàn giảng viên Khoa Điện - Điện Tử truyền đạt kiến thức cho chúng em năm qua Tiếp theo em muốn gửi lời cảm ơn đến thầy Bùi Thúc Minh ngƣời trực tiếp tận tình hƣớng dẫn em suốt thời gian làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy Em xin chân thành cảm ơn bố mẹ, ngƣời thân bạn bè Những ngƣời giúp đỡ mặt tinh thần nhƣ vật chất nhiều để em hoàn thành tốt đồ án Xin chân thành cảm ơn ngƣời Nha Trang, tháng năm 2014 Sinh viên GVHD: Th.S Bùi Thúc Minh SVTH: Võ Lê Tôn Trung ii Mục lục Lời cảm ơn i Mục lục .ii Danh mục hình ảnh v Danh mục bảng biểu .vii Danh mục từ viết tắt viii MỞ ĐẦU TỔNG QUAN CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1200 1.1 CHỨC NĂNG HỆ PLC 1.2 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG 1.2.1 Giới thiệu plc s7-1200 1.2.2 Các module tín hiệu 1.2.3 Các module truyền thông 1.3 VÒNG QUÉT CHƢƠNG TRÌNH CỦA PLC 10 1.4 CẤU TRÚC CHƢƠNG TRÌNH 11 1.4.1 Các khối tạo mã nên cấu trúc chƣơng trình 11 1.4.2 Các kiểu cấu trúc chƣơng trình 12 1.5 CÁC KHỐI OB ĐẶT BIỆT 13 1.6 CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA CPU 14 CHƢƠNG MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 17 2.1 MÔ HÌNH CƠ KHÍ 17 GVHD: Th.S Bùi Thúc Minh SVTH: Võ Lê Tơn Trung iii 2.2 CẤU TẠO MƠ HÌNH 20 2.2.1 Khối nguồn 20 2.2.2 Động 21 2.2.3 Rờ le trung gian 22 2.2.3.1 Cấu tạo 23 2.2.3.2 Nguyên lý hoạt động 23 2.2.4 Bộ khí nén 23 2.2.4.1 Van khí nén 5/2 23 2.2.5 Bộ cảm biến lực 26 2.2.6 Cảm biến quang điện BR100-DDT 30 CHƢƠNG PHẦN MỀM TIA PORTAL 35 3.1 SƠ LƢỢC VỀ PHẦN MỀM TIA PROTAL 35 3.2 HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM 36 3.2.1 Một số cửa sổ phần mềm Step7 36 3.2.2 Các cách xây dựng Project 42 3.2.3 Các bƣớc tạo Project 43 3.2.4 Ngơn ngữ lập trình 45 3.3 3.2.4.1 Ngôn ngữ LAD 45 3.2.4.2 Ngơn ngữ lập trình FBD 47 CÁC ƢU ĐIỂM CỦA PHẦN MỀM STEP V11 49 CHƢƠNG LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH 51 4.1 CÁCH THỨC LẬP TRÌNH XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG 51 GVHD: Th.S Bùi Thúc Minh SVTH: Võ Lê Tơn Trung iv 4.2 LƢU ĐỒ THUẬT TỐN 58 4.3 PHÂN ĐỊA CHỈ RA VÀO VÀ SƠ ĐỒ KẾT NỐI PLC 62 4.4 SƠ ĐỒ ĐỘNG LỰC 64 4.5 CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 65 CHƢƠNG CÁC BÀI THỰC TẬP TRÊN MƠ HÌNH 71 5.1 SƠ ĐỒ KẾT NỐI MƠ HÌNH 71 5.2 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MÔ HÌNH 72 5.2.1 Bài thực tập số 1: 72 5.2.2 Bài thực tập số 2: 73 5.2.3 Bài thực tập số 3: 74 5.2.4 Bài thực tập số 4: 75 5.2.5 Bài thực tập số 5: 76 KẾT LUẬN 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 GVHD: Th.S Bùi Thúc Minh SVTH: Võ Lê Tơn Trung v Danh mục hình ảnh Hình 1.1: PLC s7-1200 Hình 1.2 PLC S7-1200 bảng tín hiệu Hình 1.3 PLC module tín hiệu Hình 1.4 PLC S7-1200 module truyền thơng Hình 1.5 kiêu cấu trúc chƣơng trình 13 Hình 1.6 Chế độ hoạt động CPU STARTUP 16 Hình 2.1 Mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lƣợng 17 Hình 2.3 Cánh tay gạt vật nặng 18 Hình 2.2 Pitton đẩy vật nặng 18 Hình 2.4 Loadcell bàn cân 19 Hình 2.5 Van khí nén 5/2 điều khiển pitton 19 Hình 2.6 Mơ – đun thí nghiệm 20 Hình 2.7 Nguồn 12V, 5A 20 Hình 2.8 Động 21 Hình 2.9 Mặt cắt động 22 Hình 2.10 Cấu tạo rờ le trung gian 22 Hình 2.11.Cấu tạo rờ le trung gian 23 Hình 2.12.Van khí nén 5/2 24 Hình 2.14 Van Điện Từ 4V110-06 với kích thƣớc 25 Hình 2.13.Van Điện Từ 4V110-06 25 Hình 2.15 cấu tạo xi lanh khí 26 Hình 2.16.cấu tạo loadcell 27 Hình 2.17 Nguyên lý hoạt động loadcell 28 Hình 2.18.Đầu cân strain gauge indicator 29 Hình 2.19.sơ đồ chân đầu cân 30 Hình 2.20 Cảm biến quang điện 30 GVHD: Th.S Bùi Thúc Minh SVTH: Võ Lê Tơn Trung vi Hình 2.21.giới thiệu Cảm biến quang điện BR100-DDT 31 Hình 3.1: Cửa sổ Portal view 37 Hình 3.2: Cửa sổ Overview 37 Hình 3.3: Cửa sổ Devices & Network 38 Hình 3.4 Cửa sổ Online & diagnostics 40 Hình 3.5 Cửa sổ Main OB1 41 Hình 3.6.Sơ đồ xây dựng Project 42 Hình 3.7 Ví dụ lập trình LAD 45 Hình 3.8 Minh họa khơng thể tạo nhánh tạo dịng tín hiệu theo chiều ngƣợc lại 46 Hình 3.9 Minh họa khơng thể tạo nhánh mà gây nên ngắn mạch 46 Hình 3.10 Ví dụ lập trình FBD 47 Hình 5.1 Sơ đồ nối dây bảng điện 71 Hình 5.2 Sơ đồ nối dây PLC S7-1200 71 GVHD: Th.S Bùi Thúc Minh SVTH: Võ Lê Tôn Trung vii Danh mục bảng biểu Bảng 1.1: Các kiểu thông số CPU Bảng 1.2.Các kiểu module truyền thông Bảng 2.1: thông số cảm biến quang điện BR100-DDT 31 Bảng 3.1.So sánh ngơn ngữ lập trình LAD FBD 48 GVHD: Th.S Bùi Thúc Minh SVTH: Võ Lê Tôn Trung viii Danh mục từ viết tắt Từ viết tắt PLC CPU TIA Portal Tiếng anh Programmable Logic Control Central Processing Unit Totally Integrate Automation Portal Oganization blocks Tiếng việt Khối xử lý trung tâm Khối tổ chức OB Funtions Chức hoạt động Bảng tín hiệu SB FB Function Block Khối chức FC Function code Mã chức DB Data Block Khối liệu FC SB GVHD: Th.S Bùi Thúc Minh SVTH: Võ Lê Tôn Trung Đồ án tốt nghiệp Điều khiển mơ hình “Phân loại sản phẩm” MỞ ĐẦU  Lý chọn đề tài: Ngành Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử, Trƣờng Đại học Nha Trang mở đào tạo từ năm 2006 Một vấn đề đƣợc Bộ môn Điện công nghiệp, Khoa Điện - Điện tử, Trƣờng Đại học Nha Trang quan tâm đảm bảo chất lƣợng đào tạo cho ngành học Mơn học thực hành điều khiển lập trình mơn học chun ngành có tầm quan trọng để sinh viên làm việc sau tốt nghiệp Trong hồn cảnh trang thiết bị thí nghiệm, thực hành cho sinh viên môn học hầu nhƣ chƣa có Đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lƣợng đào tạo chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử, thực tế đó, đề tài nghiên cứu ứng PLC S7-1200 (viết tắt Programmable Logic Controller) điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm phục vụ phịng thí nghiệm Truyền động điện, xuất phát từ ý tƣởng thiết kế thực hành thực hành để sinh viên có thiết bị, tài liệu học tập Đề tài thực thành công giải đƣợc vấn đề mơ hình thực tập cho sinh viên, giúp sinh viên tiếp cân sớm với PLC mô hình thực tế Hiện phịng thí nghiệm thuộc Khoa Điện-Điện tử, trƣờng Đại học Nha Trang chƣa có mơ hình phân loại sản phẩm phù hợp phục vụ cho q trình thực tập sinh viên  Mục đích để tài:  Thiết kế chế tạo lập trình điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm  Xây dựng số thực tập mơ hình  Đối tượng phương pháp nghiên cứu  Đối tƣợng nghiên cứu: nghiên cứu ứng PLC S7-1200 điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm phục vụ phịng thí nghiệm Truyền động điện trƣờng đại học Nha Trang GVHD: Th.S Bùi Thúc Minh SVTH: Võ Lê Tôn Trung ... pháp nghiên cứu thực nghiệm: thi cơng mơ hình phân loại sản phẩm điều khiển mơ hình PLC S7- 1200  Phạm vi nghiên cứu đề tài:  Thiết kế mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lƣợng lập trình điều khiển. .. tượng phương pháp nghiên cứu  Đối tƣợng nghiên cứu: nghiên cứu ứng PLC S7- 1200 điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm phục vụ phịng thí nghiệm Truyền động điện trƣờng đại học Nha Trang GVHD: Th.S... khiển mơ hình phân loại sản theo khối lƣợng phòng thực hành Truyền động điện  Xây dựng số thực hành điều khiển lập trình ứng dụng PLC S7- 1200 mơ hình cho ngành Công nghệ kỹ thuật Điện, Điện tử,