Tìm hiểu điều khiển thời gian thực trong s7 1200( 1. Tìm hiểu cơ ở lý thuyết 2. Phân tích đối tượng điều khiển 3. Phân tích các chỉ tiêu,chất lượng của hệ thống 4. Lựa chọn phương án điều khiển 5. Lựa chọn thiết bị điều khiển cơ cấu chấp hành 6. Sơ đồ nguyên lý 7. Xây dựng thuật toán điều khiển 8. Viết chương trình 9. Lắp đặt và thử nghiệm hoặc mô phỏng 10. Nhận xét kết quả )
BÀI TẬP LỚN MƠN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN MƠN HỌC Nhóm số Lớp /khóa: Đề tài : Tìm hiểu điều khiển thời gian thực s7 1200 Tìm hiểu lý thuyết Phân tích đối tượng điều khiển Phân tích tiêu,chất lượng hệ thống Lựa chọn phương án điều khiển Lựa chọn thiết bị điều khiển cấu chấp hành Sơ đồ nguyên lý Xây dựng thuật toán điều khiển Viết chương trình Lắp đặt thử nghiệm mô 10 Nhận xét kết BÀI TẬP LỚN MƠN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC Lời mở đầu Ước mơ lớn người kỹ sư thiết kế nắm tay công cụ điều khiển mạnh, đa mềm dẻo Theo đà phát triển công nghệ điện tử, chip vi xử lý, vi điều khiển, logic lập trình, máy tính PC đời đáp ứng ước mơ Và chúng nhanh chóng giải pháp lựa chọn để tự động hóa q trình sản xuất Trong nhiều nghành công nghiệp nay, ngành công luyện kim, chế biến thực phẩm…Bộ logic lập trình (Promamable Logic Controller ) thiết bị thiếu dây truyền sản xuất Nắm bắt tầm quan trọng đó,nên chúng em tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu Dù cố gắng khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp từ q thầy Ngày 15 tháng 06 năm 2017 Nhóm sinh viên thực Nhóm BÀI TẬP LỚN MƠN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC I Tìm hiểu PLC S7-1200 Tìm hiểu sở lý thuyết Hinh 1.1 Hình dạng bên ngoai S7 – 1200 module mở rộng PLC S7-1200 ( Promamable Logic Controller) kết hợp I/O lựa chọn cấp nguồn, bao gồm module cấp nguồn VAC – VDC - nguồn với kết hợp I/O DC Relay Các module tín hiệu để mở rộng I/O module giao tiếp dễ dàng kết nối với mặt điều khiển Tất phần cứng Simatic S7-1200 gắn DIN rail tiêu chuẩn hay trực tiếp bảng điều khiển, giảm khơng gian chí phí lắp đặt Các module tín hiệu có model đầu vào, đầu kết hợp loại 8, 16, 32 điểm hỗ trợ tín hiệu I/O DC, relay analog Bên cạnh đó, bảng tín hiệu tiên tiến có I/O số kênh hay I/O analog kênh gắn đằng trước điều khiển S71200 cho phép nâng cấp I/O mà không cần thêm không gian Thiết kế mở rộng giúp điều chỉnh ứng dụng từ BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC 10_I/O đến tối đa 284_I/O, với khả tương thích chương trình người sử dụng nhằm tránh phải lập trình lại chuyển đổi sang điều khiển lớn Các đặc điểm khác: nhớ 50 KB với giới hạn liệu người sử dụng liệu chương trình, đồng hồ thời gian thực, 16 vòng lặp PID với khả điều chỉnh tự động, cho phép điều khiển xác định thơng số vòng lặp gần tối ưu cho hầu hết ứng dụng điều khiển q trình thơng dụng Simatic S7-1200 có cổng giao tiếp Ethernet 10/100Mbit tích hợp với hỗ trợ giao thức Profinet cho lập trình, kết nối HMI /SCADA hay nối mạng PLC với PLC Phân loại Việc phân loại S7-1200 dựa vào loại CPU mà trang bị: Các loại PLC thông dụng: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C Thông thường S7-200 phân làm loại chính: Loại cấp điện 220VAC: - Ngõ vào: Kích hoạt mức cấp điện áp +24VDC(từ 15VDC – 30VDC) - Ngõ ra: Relay - Ưu điểm loại dùng ngõ Relay Do sử dụng ngõ nhiều cấp điện áp khác nhau( sử dụng ngõ 0V, 24V, 220V…) - Tuy nhiên, nhược điểm ngõ Relay nên thời gian đáp ứng không nhanh cho ứng dụng biến điệu độ rộng xung, Output tốc độ cao… Loại cấp điện áp 24VDC: - Ngõ vào: Kích hoạt mức cấp điện áp +24VDC( từ 15VDC – 30VDC) - Ngõ ra: transistor - Ưu điểm loại dùng ngõ transistor Do sử dụng ngõ để biến điệu độ rộng xung, Output tốc độ cao… BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC - Tuy nhiên, nhược điểm loại ngõ transistor nên sử dụng cấp điện áp Đặc trưng Kích thướt(mm) CPU 1211C CPU 1212C 90 x 100 x 75 CPU 1214C 110 x 100 x 75 Bộ nhớ người dùng Bộ nhớ làm việc Bộ nhớ tải Phân vùng I/O Digital I/O Analog I 25 Kbytes 50 Kbytes Mbytes Mbytes Kbytes Kbytes inputs / inputs / outputs inputs 14 inputs / 10 outputs outputs 24VDC, gặp rắc rối ứng dụng có cấp điện áp khác Trong trường hợp này, phải thông qua Relay 24VDC đệm Tốc độ xử lý ảnh 1024 bytes (inputs) and 1024 bytes (outputs) Modul mở rộng Mạch tín hiệu None Modul giao tiếp Bộ đếm tốc độ cao (left-side expansion) – 100 kHz – 100 kHz – 100 kHz – 30 kHz – 30 kHz – 80 kHz – 80 kHz Trạng thái đơn Trạng thái đôi Mạch ngõ – 80 kHz Thẻ nhớ Thời gian lưu trữ Thẻ nhớ Simatic (tuỳ chọn) 240h điện PROFINET cổng giao tiếp Ethernet BÀI TẬP LỚN MƠN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC Tốc độ thực thi 18us phép toán số thực Tốc độ thi hành 0.1us Bảng 1.1 đặc điểm PLC s7-1200 Ngơn ngữ lập trình a, Ngơn ngữ lập trình LAD Hình 1.2 Chương trình LAD Chương trình LAD (Hinh 1.2) bao gồm cột dọc biểu diễn nguồn điện logic với kí hiệu công tắc logic tạo thành nhánh mạch điện logic nằm ngang Các kí hiệu cơng tắc dùng để xây dựng nên mạch logic nào: kết hợp nhiều mạch logic biểu diễn mạch điều khiển cho ứng dụng có logic điều khiển phức tạp Điều cần thiết cho công việc thiết kế chương trình ladder lập tài liệu hệ thống mô tả hoạt động chúng để người sử dụng hiểu mạch ladder cách nhanh chóng xác Các qui ước ngơn ngữ lập trình LAD: Các đường dọc sơ đồ biểu diễn đường công suất, mạch nối kết với đường Mỗi nấc thang (thanh ngang) xác định hoạt động trình điều khiển Sơ đồ thang đọc từ trái sang phải từ xuống Nấc đỉnh thang đọc từ trái sang phải, nấc thứ hai tính từ xuống đọc tương tự… Khi chế độ hoạt động, PLC từ đầu đến cuối chương trình thang sau lặp lặp lại nhiều lần Quá trình qua tất nấc thang gọi chu kỳ quét Mỗi nấc thang bắt đầu với nhiều ngõ vào kết thúc với ngõ Các thiết bị điện trình bày điều kiện chuẩn chúng Vì vậy, cơng tắc thường hở trình bày sơ đồ thang trạng thái hở Công tắc thường đóng trình bày trạng thái đóng BÀI TẬP LỚN MƠN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC Thiết bị xuất nhiều nấc thang Có thể có rơle đóng nhiều thiết bị Các ngõ vào nhận biết theo địa chúng, kí hiệu tùy theo nhà sản xuất qui định b, Ngơn ngữ lập trình FDB hình 1.3 Ngơn ngữ lập trình FDB Phương pháp có cách biểu diễn chương trình sơ đồ không tiếp điểm dùng cổng logic (thường dùng theo ký tự EU) Theo phương pháp tiếp điểm ghép nối tiếp thay cổng AND, tiếp điểm ghép song song thay cổng OR, tiếp điểm thường đóng có cổng NOT Phương pháp thích hợp cho người dùng sử dụng kiến thức điện tử mà đặc biệt mạch số II Đối tượng điều khiển Trong đối tượng cần điều khiển đèn chiếu sáng cơng cộng có tín hiệu từ đầu sử dụng thời gian thực từ PLC S7-1200 đèn bật lên để chiếu sáng Đối với hệ thống sử dụng đèn chiếu sáng điều khiển PLC S7-1200 thường sử dụng nhiều khu cơng nghiệp độ tin cậy tránh nhiễu nhu cầu đặc thù khu công nghiệp Cấu tạo chung đèn chiếu sáng: BÀI TẬP LỚN MƠN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC Hình 1.4 Đèn chiếu sáng cao áp công cộng Đầu dây điện vào đèn Tấm đế lắp linh kiện điện tháo rời Lỗ để lắp cần đèn Lỗ đui đèn lắp nguồn sáng (điều chỉnh được) Roăng cao su làm kín Kính bảo vệ (thủy tinh nhựa) Bản lề thép không gỉ Tấm phản quang mạ nhôm phương pháp hóa Vỏ đèn có ngăn (linh kiện điện quang học) 10 Nắp bảo vệ ngăn điện Tấm phản quang Các loại đèn chiếu sáng công cộng thường có phản quang để phân bố lại ánh sáng nguồn sáng cách ứng dụng định luật phản xạ Nhiệm vụ điều khiển ánh sáng phát phù hợp với mục đích sử dụng Tấm phản quang làm gương mạ màu trắng (mạ nhôm bạc), mục đích tăng hệ số phản xạ đềur Hệ số từ 0,85 (đối với gương) đến 0,93 (tráng bạc) Trong thực tế, phản quang thường mạ nhôm tinh chất theo phương pháp bay hơi, vừa giảm giá thành so với mạ bạc mà đảm bảo hệ số r cao Theo quy định tiêu chuẩn Việt Nam TCVN5828-1994 đèn đường phố hệ số phản quang ban đầu phải0,8 Chất lượng phản quang đánh giá qua độ dày độ đồng lớp mạ phản quang Đặc điểm dễ bị phá huỷ nên lau chùi phải dùng thổi khơng khí khô áp suất nhỏ hay dùng cồn lau nhẹ Theo quy định, sử dụng đèn tiết kiệm lượng hệ số phản xạ phải có độ suy giảm 7h đến 17h59 Quá trình thực nhờ lệnh ghi,đọc thời gian thực lệnh so sánh ,quá trình tiếp diễn qua ngày Bắt đầu Run Lệnh đọc thời gian thực Sử dụng câu lệnh so sánh để so sánh để so sánh với thời gian thực Đèn sáng,tắt End VI Viết chương trình 22 BÀI TẬP LỚN MƠN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC 23 BÀI TẬP LỚN MƠN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC Khởi tạo khối liệu DB với tên REAL_TIME_1 với giá trị khởi đầu cho biến REAL_TIME 24 BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC VII Nhận xét chung Kết cho ta thấy giá trị đầu PLc sử dụng thời gian thực xác ,và q trình sử dụng PLC ta thường sử dụng lệnh WR_SYS_T ,RD_SYS_T,RD_LOC_T để thực ghi đọc thời gian thực , trình sử dụng thực tế ta thường sử dụng hàm RD_LOC_T để có thời gian nơi người dùng Một số tài liệu tham khảo: GIÁO TRÌNH :TỰ ĐỘNG HĨA PLC S7-1200 VỚI TIA PORTAL – Tác Gỉa TRẦN VĂN HIẾU GIÁO ÁN :GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC S7-1200 – TH s NGUYỄN HOÀNG DŨNG VÀ MỘT SỐ TÀI LIỆU KHÁC VIII Một số nhận xét giáo viên 25 BÀI TẬP LỚN MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC - 26 ... TRÌNH PLC B, cấu trúc bên Cũng giống PLC có họ khác ,PLC S7-1200 có phận : Bộ vi xử lý: gọi xử lý trung tâm (CPU) ,chứa vi xử lý ,biên tập tín hiệu nhập thực biên tập chương trình lưu nhớ PLC. Truyền... Profinet cho lập trình, kết nối HMI /SCADA hay nối mạng PLC với PLC Phân loại Việc phân loại S7-1200 dựa vào loại CPU mà trang bị: Các loại PLC thông dụng: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C Thông... ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC IV Thiết bị điều khiển ,thiết bị vào cấu làm việc A,Để phù hợp với yêu cầu , ta chọn sử dụng PLC S7-1200 (Với CPU 1212C) Hình 1.7 Hình dạng bên ngồi PLC S7-1200 (CPU 1212C)