THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG NHIỆT ĐỘ ỨNG DỤNG MÀN HÌNH CẢM ỨNG TP460L VÀ PLC S7 200

THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG NHIỆT ĐỘ ỨNG DỤNG MÀN HÌNH CẢM ỨNG TP460-L VÀ PLC S7 200 Tác giả LƯ HẢI QUANG CAO VĂN TUẤN DŨNG Khóa luận đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư ngành Cơ Điện Tử Giáo viên hướng dẫn ThS.NGUYỄN LÊ TƯỜNG ThS.DƯƠNG THẾ PHONG Tháng 06 năm 2011 i  LỜI CẢM TẠ Chúng em xin trân trọng cảm ơn tất Quý Thầy / Cô trường Đại học Nơng Lâm TP.Hồ Chí Minh q thầy / Cơ khoa Cơ Khí- Cơng Nghệ trang bị cho em kiến thức quý báu giúp đỡ em suốt trình học tập trường Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy / Cô môn Cơ Điện Tử giúp đỡ em nhiệt tình thời gian thực đề tài Chúng em xin tỏ biết ơn chân thành Nguyễn Lê Tường tận tình hướng dẫn em suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Chúng em xin tỏ biết ơn chân thành thầy Dương Thế Phong tận tình hướng dẫn em suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Đặc biệt, chúng em xin cảm ơn quý Thầy / Cô hội đồng dành thời gian nhận xét góp ý để luận văn em hoàn thiện Và cuối cùng, chúng em xin dành tất lòng biết ơn kính trọng sâu sắc tới bố mẹ chúng em, người sinh thành, nuôi dưỡng chúng em nên người, lo lắng, bảo từ việc nhỏ nhất, tạo điều kiện cho chúng em sống học tập cách tốt để vươn tới ước mơ hồi bão Mặc dù nỗ lực cố gắng để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, song chắn tránh khỏi sai sót Vì vậy, chúng em mong nhận bảo thầy cô giáo để đề tài hồn thiện Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng… năm 2011 Sinh viên thực Lư Hải Quang Cao Văn Tuấn Dũng ii  TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “Thiết kế chế tạo mơ hình điều khiển giám sát tự động hệ thống nhiệt độ ứng dụng hình cảm ứng HMI TP460-L PLC S7 200” tiến hành trường Đại Học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh Giao diện TouchWin có hai chế độ lựa chọn tự động điều khiển tay, việc điều khiển tay thực cách nhấn vào nút giao diện.Khi chọn chế độ tự động cho phép PLC thực thi chương trình cài đặt cho PLC Trên giao diện ta giám sát nhiệt độ trạng thaiis thiết bị hoạt động Kết đạt điều khiển nhiệt độ yêu cầu giám sát vàđược nhiệt độ đối tượng điều khiển.trền hình cảm ứng HMI Kết khảo nghiệm cho thấy toàn hệ thống hoạt động tương đối ổn định iii  Mục lục   Mục lục iv Danh mục hình vii Danh mục bảng ix Danh mục viết tắt x Chương 1:MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vần đề 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Hạn chế chế đề tài Chương 2: TỔNG QUAN 2.1.Tổng quan mà hình cảm ứng HMI 2.1.1 Lịch sử hình cảm ứng HMI 2.1.2 Định ngĩa hình cảm ứng 2.1.3 Cấu tạo hình cảm ứng 2.1.3.1 Cảm biến cảm ứng 2.1.3.2 Bộ điều khiển 2.1.3.3 Phần mềm điều khiển 2.1.4.Các loại hình cảm ứng 11 2.1.4.1 Màn hình cảm ứng kiểu điện trở 11 2.1.4.2.Màn hình cảm ứng kiểu điện dung 12 2.1.4.3 Màn hình cảm ứng kiểu âm 12 2.1.4.4 Màn hình cảm ứng kiểu sóng âm 13 2.1.4.5 Màn hình cảm ứng kiểu hồng ngoại: 14 2.1.5 Cổng kết nối: 14 2.1.5.1 Cổng kết nối với PLC: 14 2.1.5.2 Cổng kết nối với máy tính: 15 2.1.6 Các ứng dụng hình cảm ứng: 15 2.2 Tổng quan PLC 15 2.2.1 Sơ lược PLC 15 iv  2.2.1.1 Bộ nhớ PLC: 16 2.2.1.2 Vòng qt chương trình: 17 2.2.1.3 Cấu trúc chương trình: 18 2.2.2 Giơi thiệu CPU 222 19 2.3 Phần mềm lập trình STEP7-MICROWIN 3.2 20 2.4 Module xử lý nhiệt độ 21 2.5 Cảm biến nhiệt độ 25 2.5.1 Phân loại cảm biến nhiệt độ 25 2.5.1.1 Cặp nhiệt điện (Thermocuple) 25 2.5.1.2 Nhiệt điện trở RTD 26 2.5.1.3 Thermistor 26 2.6 Giới thiệu hệ thống sử dụng nhiệt 27 Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 3.1 Nội dung nghiên cứu 29 3.2 Linh kiện,thiết bị sử dụng thiết kế điều khiển 29 3.3 Phương pháp nghiên cứu 30 3.3.1 Phương pháp lý thuyết 30 3.3.2 Phương pháp thực hành 30 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31 4.1 Màn hình giao tiếp người máy (HMI): 31 4.2 Mơ hình bồn nhiệt: 32 4.3 PLC S - 200 CPU222: 33 4.4 EM231 TC : 34 4.5 Relay 34 4.6 Sơ đồ khối điều khiển giám sát nhiệt độ 36 4.7.Lưu đồ giải thuật 37 4.8 Thiết kế giao diện hình HMI 37 4.9 Nguyên lý hoạt động quy trình bồn nhiệt 38 4.10 Kết khảo nghiệm 39 4.10.1 Kết khảo nghiệm cài đặt trên hình cảm ứng HMI 39 4.10.2 Kết khảo nghiệm nhiệt độ 45 v  KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 47 5.1 Kết luận: 47 5.2 Đề nghị: 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC vi  Danh mục hình Hình 2.1: IOVU-XXX by IEI Technology Hình 2.2: TPA60-T-by touchwin Hình 2.3: sơ đồ chân hình ảnh thực tế IC ADS7843 Hình 2.4: sơ đồ chuỗi nguyên tắc giao tiếp ADS7843 với VĐK Hình 2.5: Giao diện thiết kế phần mền TouchWin Hình 2.6: Cấu tạo hình cảm ứng kiểu điện trở 11 Hình 2.7:Cấu tạo hình cảm ứng kiểu điện dung 12 Hình 2.8: Cấu tạo hình cảm ứng kiểu âm 13 Hình 2.9:Cấu tạo hình cảm ứng kiểu sóng âm 13 Hình 2.10: Cấu tạo hình cảm ứng kiểu hồng ngoại 14 Hình 2.11: Giao diện phần mềm 20 Hình 2.12: Module EM231 AI4  RTD .21 Hình 2.13: Module EM231 AI8  TC 21 Hình 2.14: Module EM231 AI4  TC 22 Hình 2.15: Cấu tạo Thermocuple 26 Hình 2.16 :Cấu tạo nhiệt điện trở RTD 26 Hình 4.1: Màn hình cảm ứng TP460-L 31 Hình 4.2: Mơ hình bồn nhiệt 32 Hình 4.3: Bồn nhiệt thực tế 33 Hình 4.4 EM 231 TC 34 Hình 4.5 : Relay Omrom 34 Hình 4.6: Sơ đồ khối điều khiển giám sát 36 Hình 4.7:Lưu đồ giải thuật điều khiển 37 Hình 4.8 :Giao diện thiết kế chương trình điều khiển giám sát .38 Hình 4.9: Mơ hình đề tài .39 Hình 4.10: Bên tủ điện 40 Hình4.11: giao diện chương trình 40 Hình 4.12: Khi nhấn nút chọn chế độ Auto 41 vii  Hình 4.13: Khi nấn nút cài đặt 41 Hình 4.14: Nhập giá trị cho thơng số chế độ Auto 42 Hình 4.15: Giao diện giám sát 42 Hình 4.16: Khi nhấn nút chọn chế độ Manual 43 Hình 4.17: nhấn nút chọn sấy, nung .43 Hình 4.18: Nhập giá trị cho thơng số trình sấy nung 44 Hình 4.19: Nhập giá trị cho thơng số trình sấy nung 44 Hình 4.20: Quá trình hoạt động 46 viii  Danh mục bảng Bảng 2.1: Các đặc tính kỹ thuật 22 Bảng 2.2: Cách sử dụng SW từ đến để lựa chọn loại thermocouple Error! Bookmark not defined Bảng 2.3: Cách sử dụng cài dặt SW từ đến để lựa chọn Error! Bookmark not defined Bảng 3.1: Bảng linh kiện,thiết bị sử dụng thiết kế điều khiển 29 Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật HMI TP460-L (Datasheet TouchWin TP460-L) .32 Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật PLC S7-200 CPU222 (Data sheet PLC S7-200) 33 Bảng 4.3: Thông số kỹ thuật EM 231 TC .34 Bảng 4.4: Bảng thông kỹ thuật số relay G2R-08-P (Datasheet relay G2R-08-P) Error! Bookmark not defined Bảng 4.5: Kết khảo nghiệm nhiệt độ .45 ix  Danh mục viết tắt PLC : Programmable logic controller VDK : Vi điều khiển RTD : Cấu tạo nhiệt điện trở TC : Thermocuple HMI : Human - Machine interface x  Step7 MicroWIN cho phép chứa nhiều network (tối đa 100) Mỗi Network tương đương câu lệnh, tồn câu lệnh trở lên chương trình báo lỗi biên dịch Ta dùng chuột để chọn biểu tượng đặt chúng vào vị trí Network mong muốn thư viện lệnh sử dụng trực tiếp chuột _ xuất soan thảo đánh dòng thích Lưu ý: Mỗi lệnh phải gắn trực tiếp vào đường bên trái Khi trỏ ( hình vng ) vị trí truy suất tốn hạng đặt vị trí Lưu project: Lưu project theo tên đặt trước : Project _ save all _ tên đặt _ ok Lưu project tên khác : Chọn Project _ save as _ đặt tên _ ok Hoặc chọn biểu tượng hình đĩa mềm cửa sổ _ đặt tên _ OK     Mở project: Cách : Chọn menu Project _ open _ chọn tên project _ open Cách : Chọn biểu tượng Open Nạp chương trình vào PLC : Cách : Chọn Project _ Download _OK Cách : Chọn biểu tượng Download Lưu ý : Công tắc chọn chế độ làm việc PLC phải vị trí TERM chế độ STOP Màn hình báo Download successful chương trình nạp thành cơng Chạy chương trình : Cách : Chọn CPU _ RUN _ yes Cách 2: Chọn biểu tượng Run Dừng chương trình Cách : Chọn menu CPU _ Stop _ Yes Cách : Chọn biểu tượng Stop     Lưu ý : Công Tắc chọn chế độ làm việc PLC phải vị trí TERM Hiển thị Chương trình ladder: (quan sát trình hoạt động chương trình) Chọn menu : Debug _ ladder Satus on Chọn View _ StatusChart Đọc chương trình PLC: Chọn menu Project _ up load _ OK _ Yes Chọn biểu tượng Upload Ok _ Yes Màn hình hiển thị upload Susccedful thành cơng Xóa hàng , cột , network: Cách : Chọn menu Edit _ Delete _ chọn Row Hoặc column network Cách : Nhấn Shift + delete Chèn hàng , cột , network: Cách : Chọn menu Edit _ Inset _ Chọn tiếp Row column network Cách : Nhấn Shift + Insert 4.1.3 Giao tiếp máy tính PLC S7-200 Trong cửa sổ STEP - MicroWin 32, nhắp chuột lên biểu tượng Communications chọn View -> Component -> Communications Trên hộp đối thoại xuất (Communications Setup), nhắp đúp lên biểu tượng PC/PPI Cable Xuất hộp thoại Setting the PG/PC Interface, chọn nút Properties kiểm tra tham số     Trong cửa sổ STEP7 - MicroWin 32, nhắp chuột lên biểu tượng Communications chọn View -> Component -> Communications Trên hộp đối thoại xuất (Communications Setup), nhắp đúp lên biểu tượng Refresh CPU kết nối (và cấp nguồn) xuất biểu tượng Có thể nhắp đúp lên biểu tượng để kiểm tra thông số PLC tương ứng     Giao diện thiết kế hoàn chỉnh bước - Phục lục C                 Chương trình điều khiển hoàn chỉnh Phụ lục D                             ... cô giáo để đề tài hồn thiện Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng… năm 2011 Sinh viên thực Lư Hải Quang Cao Văn Tuấn Dũng ii  TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “Thiết kế chế tạo mơ hình điều khiển giám... HMI TP460-L PLC S7 200” tiến hành trường Đại Học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh Giao diện TouchWin có hai chế độ lựa chọn tự động điều khiển tay, việc điều khiển tay thực cách nhấn vào nút giao diện.Khi... động cho phép PLC thực thi chương trình cài đặt cho PLC Trên giao diện ta giám sát nhiệt độ trạng thaiis thiết bị hoạt động Kết đạt điều khiển nhiệt độ yêu cầu giám sát vàđược nhiệt độ đối tượng