ỨNG DỤNG PLCS7_200 ĐO VÀ CẢNH BÁO NHIỆT ĐỘ DẢI 0 - 1200

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Mục đích đề tài .3 1.2 Phương pháp đo 1.2.1 Phương pháp đo tiếp xúc 1.2.2 Phương pháp đo không tiếp xúc 1.3 Tìm hiểu PLC ( loại S7-200 ) 1.3.1 Khái quát PLC S7-200 .6 1.3.2 Các module, đối tượng mở rộng .15 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG .22 2.1 Lựa chọn thiết bị giới hạn tham số 22 2.1.1 Bộ điều khiển trung tâm 22 2.1.2 mạch khuếch đại không đảo 24 2.1.3 Van điều chỉnh (nhiệt độ) SPV 24 2.1.4 Thiết bị giao tiếp máy tính 25 2.1.5 Van điều chỉnh (nhiệt độ) SPV .26 2.2 Xây dựng sơ đồ khối,sơ đồ đấu dây 27 2.2.1 Sơ đồ khối 27 2.2.2 sơ đồ đấu dây 28 2.3 Xây dưng thuật toán 30 2.4 Xây dựng phần mềm 31 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ ĐỀ TÀI 34 3.1 Kết lý thuyết .34 3.2 Kết thực nghiệm – hạn chế giải pháp khắc phục 34 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, người với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến giới, ngày thay đổi, văn minh đại Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm bật xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ… yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động người đạt hiệu ngày cao Với phát triển khoa học cơng nghệ nay, vi ệc ứng dụng thiết bị logic khả trình PLC để tự động hóa q trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăng xuất lao động, giảm sức người, nâng cao chất lượng sản phẩm vấn đề cấp thiết có tính thời cao Trong q trình tiến hành làm báo cáo thực tập, thân em c ố g ắng tham khảo tài liệu tìm hiểu thực tế , thời gian kinh nghi ệm hạn chế nên báo cáo khơng thể tránh khỏi thi ếu sót Do đó, em r ất mong nhận ý kiến đóng góp nhận xét đánh giá quí báu c thầy để đồ án em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình chu đáo c giáo viên hướng dẫn NGUYỄN THU HÀ giúp đỡ em nhiều để em hoàn thành đồ án này! CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Mục đích đề tài Hiện nghành công nghiệp ứng dụng tự động hóa vào q trình sản xuất nhằm tạo suất cao, hạ giá thành sảm phẩm, giảm sức lao động người Việc ứng dụng PLC vào điều khiển q trình cơng nghệ làm cho công việc thiết kế, lắp đặt, giám sát trở lên đơn giản đem lại hiệu cao Bên cạnh vấn đề tiết kiệm lượng q trình s dụng cơng ngh ệ vấn đề cần quan tâm nước ta thi ếu ện nhà máy xí nghiệp cần áp dụng thiết bị cơng nghệ vào trình ều ển đ ể giảm lượng tiêu thụ điện chi phí sản xuất Hiểu tầm quan trọng việc dựa sở kiến thức trang bị ghế nhà trường nên nhóm chúng em chọn đề tài: ” Ứng dụng PLC S7-200 đo, điều khiển cảnh báo nhiệt độ lò với giải đo [ – 1200 ]°C “ 1.2 Phương pháp đo Với đại lượng nhiệt có phương pháp đo tiếp xúc không tiếp xúc: 1.2.1 Phương pháp đo tiếp xúc 1.2.1.1 Cặp nhiệt điện trở : - Cấu tạo: Gồm chất liệu kim loại khác nhau, hàn dính đầu - Nguyên lý: Nhiệt độ thay đổi cho sức điện động thay đổi ( mV) - Ưu điểm: Bền, đo nhiệt độ cao - Khuyết điểm: Nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số Độ nhạy khơng cao - Thường dùng: Lò nhiệt, mơi trường khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén,… - Tầm đo: Từ -100 °C đến 1400 °C Hình 1.1: cấu tạo thermocouples Cấu tạo: gồm dây kim loại khác hàn dính đầu gọi đầu nóng ( đầu đo), hai đầu lại gọi đầu lạnh ( đầu chuẩn ) Khi có s ự chênh l ệch nhiệt độ đầu nóng đầu lạnh phát sinh sức ện động V đầu lạnh  Lưu ý : - không nên nối thêm dây, cọng dây cảm biến nên để thơng thống cu ối nên kiểm tra cẩn thận việc Offset thiết bị - Vì tín hiệu cho điện áp ( có cực âm d ương ) v ậy c ần ý kí hi ệu để lắp đặt vào khuếch đại cho 1.2.1.2 Nhiệt kế bán dẫn - Cấu tạo: Làm từ loại chất bán dẫn - Nguyên lý: Sự phân cực chất bán dẫn bị ảnh hưởng nhiệt độ - Ưu điểm: Rẽ tiền, dễ chế tạo, độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn giản - Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, bền - Thường dùng: Đo nhiệt độ không khí, dùng thi ết bị đo, bảo vệ mạch điện tử - Tầm đo: -50 Vout= Vin ( + ) =>= Vậy chọn R1=50K, R2=250 2.1.3 moldun mở rộng EM235 + Có ngõ vào AIW0, AIW2, AIW4, AIW6 ngõ Ngõ vào ngõ thể điện áp dòng điện Với đầu vào từ 0V đến 10V ta bật Switch bảng moldun analog EM235 sau: SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 25 OFF ON OFF OFF OFF ON Bảng 2.1.:trạng thái swith cho đầu vào từ 0V đến 10V EM235 2.1.4 Thiết bị giao tiếp máy tính Đa số thiết bị ngày giao tiếp với máy tính tính máy tính Do , mạch điều khiển trang bị để có khả Mặc dù có yêu cầu bắt buộc nạp chương trình điều khiển từ máy tính, xa trao đổi với máy tính thơng số q trình điều khiển, trạng thái mạch điều khiển máy tính… - Để kết nối với máy tính ta kết nối sau : Đối với S2-200 + Dùng MDI card nối thẳng + Qua cổng RS- 232 cần có chuyển đổi PC/PPI KS232/RS 485 Trong đề tài chúng em sử dụng qua cổng RS- 232 - Sơ lược chuẩn RS -232: Trong kỹ thuật truyền liệu hệ thống với nhau, người ta phân cách truyền: song song hay nối tiếp Nhưng cách truyền song song bị nhiễm tác động nên truyền xa được, sử dụng Truyền liệu nối tiếp có loại: đồng không đồng Trong cách đồng dãy ký tự truyền kèm theo ký tự đồng SYN (mã ASC II 22) Phương thức cho tốc độ truyền khác cao mạch xử lý truyền nhận phức tạp nên ứng dụng cho yêu cầu truyền tốc độ cao Còn thong thường, đặc biệt lĩnh vực điều khiển tự động, khơng u cầu tốc độ mà yêu cầu xác tin cậy đơn giản chi phí thấp Khi đó, cách truyền khơng đồng phù hợp Theo cách truyền liệu liệu truyền riêng rẽ, phân làm phần có bít bắt đầu, bít liệu kỹ tự cần truyền, bit chẵn lẻ bit kết thúc Trạng thái đánh dấu: khoảng thời gian khơng có liệu truyền Trong suốt thời gian này, thiết bị phát giữ đường truyền mức cao + Bit bắt đầu: bit thấp cho biết việc truyền liệu bắt đầu + Các bit ký tự: dòng liệu gồm 5, 6,7 hay bit mã hóa kỹ tự đường truyền bit chẵn lẻ bit tùy chọn phát để kiểm tra lỗi truyền liệu + Các bít kết thúc: hay nhiều bit cao chèn dòng truyền để báo việc kết thúc ký tự, cho bít thiết bị nhận có đủ thời gian chuẩn bị để sẵn sang nhận ký tự 26 2.1.5 Van điều chỉnh (nhiệt độ) SPV  Cấu tạo van: Hình 2.3: van điều chỉnh SPV loại thơng thường 1- Van điều khiển; 2- Van chính; 3- Buồng bơm; 4- Piston; 5- Van phân phối; 6- Vòi phun  Hoạt động van : Hoạt động SPV loại thông thường chia làm ba giai đoạn: Hành trình nạp, hành trình phun hành trình kết thúc phun Mỗi giai đoạn SPV điều khiển khác tạo nên áp suất nhiên tăng giảm khác làm thay đổi lượng nhiên liệu phun 27  Hành trình nạp: Khi khóa điện bật ON cuộn dây van điều khiển cấp điện xuất từ trường cuộn dây Khi van điều khiển bị từ trường cuộn dây hút mạnh làm cho van đóng chặt đường hồi dầu phía van chính, đồng thời piston bơm cao áp chuyển động sang trái, nhiên liệu cấp vào buồng bơm nhờ bơm nạp  Hành trình phun: Van điều khiển đóng đường dầu hồi buồng bơm cao áp, piston chuyển động sang phải làm cho nhiên liệu bị nén áp suất tăng lên, áp lực nhiên liệu tạo thắng lò xo đóng van phân phối, van phân phối mở ra, nhiên liệu bơm qua van phân phối theo đường dẫn tới vòi phun Tùy theo khoảng thời gian tín hiệu xung từ ECU đến van điều khiển mà lưu lượng đến vòi phun điều chỉnh phù hợp  Kết thúc trình phun: Đến cần kết thúc trình phun tín hiệu từ ECU điều khiển cắt điện cuộn dây van điều khiển, từ trường cuộn dây bị đi, lò xo đẩy van điều khiển lên, áp suất bên buồng van giảm, van bị đẩy lên áp lực dầu từ bơm nạp, dầu xả khoang bơm trình phun kết thúc  2.2 xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây 2.2.1 Sơ đồ khối 28 Hình 2.4: sơ đồ khối mạch đo điều khiển nhiệt độ Trong đó: - Đối tượng cần đo, điều khiển: lò nhiệt có nhiệt độ từ – 12000C - Khối cảm biến: cảm biến nhiệt độ Thermocouple loại K chuyên để đo nhiệt độ lò với dải đo từ đến 12000C, cung cấp tín hiệu sở cho PLC - Khối khuếch đại:là khuếch đại khơng đảo OA, tín hiệu từ cảm biến tín hiệu điện áp, sau xem xét thấy tín hiệu nhỏ nên dung khuếch đại cho dễ dàng việc tính tốn - Modul Analog 235: chuyển đổi tí hiệu từ đến 10V sang từ đến 32000 đưa tín hiệu trực tiếp vào PLC - Khối điều khiển: thiết bị nhận tín hiệu , tính tốn, xử lý, điều khiển van Đó PLC S7- 200 CPU 224 29 - Máy tính: thơng qua máy tính người ta dễ dàng biết nhiệt độ lò điều khiển lò dễ dàng Cũng nơi nạp chương trình cho PLC - Van: cung cấp nhiệu cho lò lung điều khiển PLC 2.2.2 Sơ đồ đấu dây  Bảng địa symbol Address Comment Start I0.0 Bật hệ thống Stop I0.1 Dừng hệ thống Run Q0.0 Đèn báo hệ thống bắt đầu làm việc THA Q0.1 Đèn cảnh báo mức cao000C TLA Q0.2 Đèn cảnh báo mức thấp4000C C Q0.3 Đèn báo trạng thái van (mở/đóng) D Q0.4 Đèn báo trạng thái normal Bảng 2.2: bảng địa đầu vào/  Sơ đồ đấu dây 30 Hình 2.5: sơ đồ đấu dây 2.3 Xây dựng thuật toán 31 Giá trị cảm biến trả từ 0V đến 10V, giá trị áp suất giá trị đo cảm biến nhiệt độ từ 00C đến 12000C Giá trị cảm biến đọc module EM235 cho giá trị digital từ đến 32000 ( tương ứng với mức nước từ 0C đến 12000C.) lưu vào vùng nhớ AIWx PLC (x từ đến tùy thuộc vào việc sử dụng kênh đầu vào EM235) Ứng với giá trị nhiệt độ 00C, tương ứng giá trị vùng nhớ PLC AIWx = ( thực tế thường khác không tùy thuộc vào việc chỉnh lấy 6400) Ứng với giá trị nhiệt độ 1200 0C, tương ứng giá trị vùng nhớ PLC AIWx = 32000 Hình 2.6: Sơ đồ grap đường thẳng Từ ta tính nhiệt độ dựa theo giá trị vùng nhớ AIWx theo công thức: Công thức cho trường hợp giả định loại bỏ hoàn toàn nhiễu, giá trị trả tuyến tính theo nhiệt độ đo 2.4 Xây dựng phần mềm Chương trình điều khiển PLC S7-200 32  Network 1: khởi động hệ thống  Network 2: gọi chương trình thời gian trích mẫu  Network 3: TLA cảnh báo mức thấp 33  Network 4: THA cảnh báo mức cao  Network 5: đèn báo trạng thái normal  Network 6: trạng thái van (mở/đóng) 34  Network 7: chương trình (tính tốn) INT_0 35 CHƯƠNG III: KẾT LUẬN 3.1 Kết lý thuyết Do việc nghiên cứu lý thuyết chưa sâu, chưa đánh giá xác giá trị lựa chọn thiết bị sơ sài Trong trình làm máy móc nhiều phần lý thuyết mở rơng chưa đào sâu suy nghĩ Ví dụ mạch thị thang đo giá trị chưa có, phần hiệu chỉnh đo hàm PID Qua báo cáo lý thuyết PLC, chúng em tìm hiểu cảm biến nhiệt độ giá trị cao, modul analog khuếch đại va PLC S7-200 Trong báo cáo làm rõ quy trình thiết kế hệ thống sơ đồ nối dây, dây chưa chuyên sâu gặp nhiều vấn đề thuật tốn chương trình 3.2 Kết thực nghiệm- hạn chế giải pháp khắc phục Được triển khai phần mềm mô S7-200 giá trị thấp nhiệt va cáp nhiệt giá trị ổn định đề cập thuật toán Tất dựa lý thuyết chưa có sở thực hành, giá trị, thang đo có giá trị dễ dàng thay đổi phần chương trình PLC 36 ... hưởng môi tr ường xung quanh 1.3 Tìm hiểu loại PLC S7-200: 1.3.1 Khái quát PLC S7 200 - PLC (Programmable Logic Controller): Bộ điều khiển lập trình, PLC xếp vào họ máy tính, sử dụng ứng dụng công... sau:221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM - PLC đặt biệt sử dụng ứng dụng hoạt động logic điều khiển chuổi kiện - PLC có đầy đủ chức tính tốn vi xử lý Ngồi ra, PLC có tích hợp thêm số hàm chun dùng... đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu PLC có hỏng hóc - RUN (đèn xanh): Đèn xanh sáng báo hiệu PLC chế độ làm việc thực chương trình nạp máy - STOP (đèn vàng): Đèn vàng sáng báo hiệu PLC chế độ dừng, khơng