ĐỒ án môn học khoa điện tự động hóa

ĐỒ ÁN MƠN HỌC: TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH SẢN XUẤT Đề tài: Tự động hóa q trình băng chuyền Sinh viên thực : Nguyễn Thị Nhung Lớp Tự động hóa A − K52 : GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH q trình sản xuất Mục lục Mục lục……………………………………………………………………………-2Lời mở đầu……………………………………………………………………… -31 Đặt toán .- 1.1 Nguyên lí hoạt động - 1.2 Sơ đồ nguyên lí - 1.3 Nguyên lí điều khiển - PLC loại module mở rộng - 2.1 PLC ( programmable logic controller) .- 2.2 Module mở rộng EM231 - 12 2.3 Module xuất nhập tín hiệu tương tự/số SM - 14 2.4 Module chức FM - 14 Lựa chọn biến tần MM420 hãng Siemens cho động - 15 3.1 Các thông số biến tần Siemens MM 420 - 15 3.2 Sơ đồ mạch điều khiển - 17 3.3 Sử dụng hình - 18 Lưu đồ thuật toán chương trình điều khiển - 20 4.1 Lưu đồ thuật toán - 20 4.2 Chương trình điều khiển S7-200 - 24 - SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH trình sản xuất LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, nhắc tới khái niệm “Tự động hóa trình sản xuất” khơng cịn q xa lạ mơ hồ mà ứng dụng rộng rãi toàn giới vào tất lĩnh vực Thời gian gần đây, với phát triển mạnh mẽ khoa học, bùng nổ công nghệ, phát triển khơng ngừng máy tính, cơng nghệ điện tử … thêm vào phát nhiều ngôn ngữ, nhiều quy luật điều khiển góp phần khơng nhỏ vào q trình phát triển hồn thiện ngành Tự động hóa Trong q trình cơng nghiệp hố đại hố đất nước, thành tựu khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển ứng dụng rộng rãi thực tế sản xuất Trước tình hình đó, địi hỏi phải có đội ngũ kỹ sư cơng nhân phải am hiểu công nghệ, hiểu biết sâu rộng lĩnh vực Tự động hóa, phải động, biết sáng tạo biết học hỏi kinh nghiệm từ nước phát triển để đáp ứng kịp yêu cầu địi hỏi xã hội Vì thế, mà mơn học “Tự động hóa q trình sản xuất” đưa vào giảng dạy Bộ mơn Tự Động Hóa giúp cho sinh viên có nhìn tổng quan hệ thống tự động hóa q trình cơng nghệ Để hiểu sâu hệ thống tự động hóa q trình sản xuất, em xin phép tìm hiểu đề tài Tự Động Hóa Q Trình Băng Chuyền Song kiến thức có hạn, trình độ thân cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong thầy góp ý thêm để đồ án mơn học hồn thiện Cuối em xin trân thành cảm ơn thầy giáo Ts Nguyễn Chí Tình tạo điều kiện tận tình giúp đỡ em hồn thành đồ án Hà Nội, Ngày 01 tháng 01 năm 2011 Sinh viên thực Nguyễn Thị Nhung SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH q trình sản xuất Đặt tốn 1.1 Ngun lí hoạt động Hệ thống gồm có bốn băng tải hoạt động sau: Bấm nút ON để khởi động hệ thống Khi đó, băng tải khởi động từ băng tải số (4) đến băng tải số (1), băng tải cách khoảng thời gian 5s Bấm nút OFF để dừng hệ thống Khi đó, băng tải dừng từ băng tải số (1) đến băng tải số (4), băng tải cách khoảng thời gian 5s Khi băng tải số (1) gặp cố dừng lại ln băng tải số (2), (3) (4) dừng lại sau khoảng thời gian 3s Khi băng tải số (2) gặp cố băng tải số (1) (2) dừng lại ln sau băng tải số (3) (4) dừng lại sau khoảng thời gian 3s Khi băng tải số (3) gặp cố băng tải số (1), (2), (3) dừng lại ln, 3s sau băng tải số (4) dừng lại Khi băng tải số (4) gặp cố bốn băng tải dừng lại Khi hệ thống bắt đầu làm việc khởi động gặp cố có chng báo, (đèn báo) khoảng thời gian 3s Khi hệ thống hoạt động mà bị điện đưa hệ thống điện dự phòng (chẳng hạn máy phát điện) vào làm việc, cấp điện cho hệ thống làm việc bình thường Khi có lưới điện trở lại ngắt nguồn lượng điện dự phịng đóng điện trở lại cho hệ thống SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH q trình sản xuất Bt1 Bt2 Bt3 Bt4 Hình 1: Mơ hình hệ thống băng tải 1.2 Sơ đồ ngun lí Hình 2: Sơ đồ mạch động lực Trong đó: SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH q trình sản xuất ĐC1 - động kéo băng tải (Bt1) ĐC2 – động kéo băng tải (Bt2) ĐC3 – động kéo băng tải (Bt3) ĐC4 – động kéo băng tải (Bt4) Điện lưới K5 Phụ tải Máy phát K6 Hình 3: Hệ thống lưới điện dự phịng 1.3 Ngun lí điều khiển Khi có lưới điện lưới điện cấp điện cho công tắc tơ K5 Khi cơng tắc tơ K5 có điện cấp điện cho công tắc tơ K1, K2, K3, K4 có yêu cầu làm việc Bấm nút ON hệ thống bắt đầu làm việc 5s sau cơng tắc tơ K5 cấp điện cho công tắc tơ K4, K4 cấp điện cho động DC4 kéo băng tải Bt4 5s công tắc tơ K5 cấp điện cho công tắc tơ K3, K3 cấp điện cho động DC3 kéo băng tải Bt3 5s sau công tắc tơ K5 cấp điện cho công tắc tơ K2, K2 cấp điện cho động DC2 kéo băng tải Bt2 5s sau công tắc tơ K5 cấp điện cho công tắc tơ K1, K1 cấp điện cho động DC1 kéo băng tải Bt1 Khi hệ thống làm việc bình thường động băng tải gặp phải cố: Khi động kéo băng tải gặp cố băng tải bị ùn than lệch băng công tắc tơ K5 ngắt điện cho cơng tắc tơ K1 3s sau SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH q trình sản xuất ngắt điện cho công tắc tơ K2, 3s sau ngắt điện cho công tắc tơ K3, 3s sau ngắt điện cho cơng tắc tơ K4 Khi động kéo băng tải gặp cố băng tải bị ùn than lệch băng cơng tắc tơ K5 ngắt điện cho công tắc tơ K1 K2 3s sau ngắt điện cho cơng tắc tơ K3, 3s sau ngắt điện cho công tắc tơ K4 Khi động kéo băng tải gặp cố băng tải bị ùn than lệch băng cơng tắc tơ K5 ngắt điện cho công tắc tơ K1, K2, K3 3s sau ngắt điện cho cơng tắc tơ K4 Khi động kéo băng tải gặp cố băng tải bị ùn than lệch băng thi công tắc tơ K5 ngắt điện cho bốn công tắc tơ K1, K2, K3, K4 Nếu muốn dừng hệ thống ấn nút OFF Khi ấn nút OFF 5s sau cơng tắc tơ K5 ngắt điện cho công tắc tơ K1, 5s sau cắt điện cho công tắc tơ K2, 5s sau cắt điện cho công tắc tơ K3, 5s sau cắt điện cho công tắc tơ K4 Khi bị điện cơng tắc tơ K5 bị cắt điện Nếu công tắc tơ K5 bị ngắt điện cơng tắc tơ K1, K2, K3, K4 bị cắt điện nên động kéo băng tải không hoạt động Như thế, ta đưa hệ thống điện dự phòng vào làm việc, máy phát điện Khi đưa máy phát điện vào làm việc máy phát điện cấp điện cho công tắc tơ K6 Công tắc tơ K6 có điện cấp điện cho cơng tắc tơ K1, K2, K3, K4 giống công tắc tơ K5 Khi có điện lưới trở lại tự động ngắt công tắc tơ K6 Khi khởi động dừng hệ thống hệ thống gặp cố có chng báo hiệu vòng 3s SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH trình sản xuất PLC loại module mở rộng 1.4 PLC ( programmable logic controller) PLC thiết bị điều khiển logic khả trình, cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình Một PLC thường có module phần cứng sau:  Module nguồn  Module đơn vị xử lí trung tâm  Module nhớ chương trình nhớ liệu  Module đầu vào  Module đầu  Module phối ghép (hỗ trợ cho vấn đề truyền thông nội bộ)  Module chức ( hỗ trợ cho vấn đề truyền thơng mạng) Panel lập trình, vận hành giám sát Bộ nhớ chương trình Khối ngõ vào Bộ nhớ liệu Đơn vị xử lí trung tâm Nguồn Khối ngõ Quản lí việc phối ghép Hình 4: Mơ hình tổng quát PLC PLC S7 – 200 thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ Cấu trúc theo kiểu module có module mở rộng Các module sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác Ví dụ PLC Siemens: SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH q trình sản xuất Hình 5: PLC Siemens Các loại PLC S7 – 200 khác có đặc điểm thông số khác Chẳng hạn như: S7 – 200 CPU Order Number CPU 221 DC/DC/DC Inputs/4 Outputs 6ES7 211-0AA23-0XB0 CPU 221 AC/DC/Relays Inputs/ Relays CPU 222 DC/DC/DC Inputs/ Outputs CPU 222 AC/DC/Relay Inputs/ Relays CPU 224 DC/DC/DC 14 Inputs/ 10 Outputs CPU 224 AC/DC/Relays 14 Inputs/ 10 Relays CPU 224XP DC/DC/DC 14 Inputs/ 10 Outputs CPU 224XP AC/DC/Relays 14 Inputs/ 10 Relays CPU 226 DC/DC/DC 24 Inputs/ 16 Outputs CPU 226 AC/DC/Relays 24 Inputs/ 16 Relays 6ES7 211-0BA23-0XB0 6ES7 212-1AB23-0XB0 6ES7 212-1BB23-0XB0 6ES7 214-1AD23-0XB0 6ES7 214-1BD23-0XB0 6ES7 214-2AD23-0XB0 6ES7 214-2BD23-0XB0 6ES7 216-2AD23-0XB0 6ES7 216-2BD23-0XB0 SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH q trình sản xuất Các thơng số điện áp nguồn I/O Order Number 6ES7 211-0AA23-0XB0 6ES7 211-0BA23-0XB0 6ES7 212-1AB23-0XB0 6ES7 212-1BB23-0XB0 CPU Model CPU Power Supply (Nominal) 24VDC Digital Digital Comm Analog Analog Removable Inputs Outputs Ports Outputs Connector 6x24 4x24 221 VDC VDC CPU 120÷240 6x24 4x24 221 CPU 222 CPU VAC 24VDC VDC Relay 8x24 6x24 VDC VDC 120 to 8x24 6x24 222 240VAC VDC CPU 14x24 6ES7 214-1AD23-0XB0 24VDC 224 VDC CPU 120 to 14x24 6ES7 214-1BD23-0XB0 224 240VAC VDC CPU 14x24 6ES7 214-2AD23-0XB0 24VDC 224XP VDC CPU 120 to 14x24 6ES7 214-2BD23-0XB0 224XP 240VAC VDC CPU 24x24 6ES7 216-2AD23-0XB0 24VDC 226 VDC CPU 120 to 24x24 6ES7 216-2BD23-0XB0 226 240VAC VDC SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 10 Rel ay 10x24 VDC 10x24 Relay 10x24 VDC 10x24 Relay 16x24 VDC 16x24 Relay Inputs No No No No No No No No No No No No No No Yes No No Yes 2 Yes 2 Yes No No Yes No No Yes Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH q trình sản xuất (1) S Sự cố Bt2 Đ Bt1 = Bt2 = S t ≥ 3s Đ Bt3 = S t ≥ 6s Đ Bt4 = En d (1) S Sự cố Bt4 Đ Bt1 = 0, Bt2 = 0, Bt3 = Bt4 = En d SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 22 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH trình sản xuất (1) S Sự cố Bt3 Đ Bt1 = 0, Bt2 = Bt3 = S t ≥ 3s Đ Bt4 = En d (1) S Off= Đ S t ≥ 5s Đ Bt1 = S t≥ 10s Đ Bt2 = (2) SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 23 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH trình sản xuất (2) S t≥ 15s Đ Bt3 = S t≥ 20s Đ Bt4 = En d 1.12 Chương trình điều khiển S7-200 Bảng phân công vào − ra: Đầu vào Đầu I0.0 − Nút ON Q0.0 − Động kéo băng tải I0.1 − Nút OFF Q0.1 − Động kéo băng tải I0.2 − Sự cố băng tải Q0.2 − Động kéo băng tải I0.3 − Sự cố băng tải Q0.3 − Động kéo băng tải I0.4 − Sự cố băng tải Q0.4 − Chuông báo I0.5 − cố băng tải Q0.5 − Công tắc tơ K1 lưới điện I0.6 − Lưới điện Q0.6 − công tắc tơ K2 máy phát I0.7 − Máy phát SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 24 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH q trình sản xuất ORGANIZATION_BLOCK MAIN: OB1 Network // có lưới điện Network Network // lưới điện Network SUBROUTINE_BLOCK SBR_0: SBR0 Network // chuông báo SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 25 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH q trình sản xuất Network Network Network // khởi động hệ thống Network Network Network Network Network SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 26 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH trình sản xuất Network 10 // dừng hệ thống Network 11 Network 12 Network 13 Network 14 Network 15 Network 16 // sụ cố băng tải Network 17 SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 27 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH trình sản xuất Network 18 Network 19 Network 20 Network 21 // cố băng tải Network 22 Network 23 SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 28 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH trình sản xuất Network 24 Network 25 // cố băng tải Network 26 Network 27 Network 28 // cố băng tải SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 29 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH q trình sản xuất ORGANIZATION_BLOCK MAIN: OB1 TITLE = PROGRAM COMMENTS BEGIN Network // có lưới điện LD I0.6 = Q0.5 R Q0.6, Network LD Q0.5 O Q0.6 CALL SBR_0 Network // lưới điện LDN Q0.5 A I0.7 = Q0.6 Network LDN Q0.5 AN Q0.6 R Q0.0, END_ORGANIZATION_BLOCK SUBROUTINE_BLOCK SBR_0: SBR0 TITLE = PROGRAM COMMENTS BEGIN SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 30 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH q trình sản xuất Network // chng báo LD Q0.5 O Q0.6 LD I0.0 O I0.1 O I0.2 O I0.3 O I0.4 O I0.5 ALD S Q0.4, Network LD Q0.4 TON T37, +30 Network LD T37 R Q0.4, Network // khởi động LD Q0.5 O Q0.6 A I0.0 S M0.0, Network LD M0.0 TON T38, +200 SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 31 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH q trình sản xuất Network LDW>= T38, +50 S Q0.3, Network LDW>= T38, +100 S Q0.2, Network LDW>= T38, +150 S Q0.1, Network LDW>= T38, +200 S Q0.0, R M0.0, R T38, Network 10 // dừng hệ thống LD Q0.5 O Q0.6 A I0.1 S M0.1, Network 11 LD M0.1 TON T39, +200 Network 12 LDW>= T39, +50 SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 32 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình R Đồ án mơn học: TĐH trình sản xuất Q0.0, Network 13 LDW>= T39, +100 R Q0.1, Network 14 LDW>= T39, +150 R Q0.2, Network 15 LDW>= T39, +200 R Q0.3, R M0.1, R T39, Network 16 // cố băng tải LD Q0.5 O Q0.6 A I0.2 S M0.2, Network 17 LD M0.2 TON T40, +90 R Q0.0, Network 18 LDW>= T40, +30 R Q0.1, SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 33 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH trình sản xuất Network 19 LDW>= T39, +60 R Q0.2, Network 20 LDW>= T39, +90 R Q0.3, R M0.2, R T40, Network 21 // cố băng tải LD Q0.5 O Q0.6 A I0.3 S M0.3, Network 22 LD M0.3 TON T41, +60 R Q0.0, Network 23 LDW>= T41, +30 R Q0.2, Network 24 LDW>= T39, +60 R Q0.3, R T41, SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 34 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình R Đồ án mơn học: TĐH q trình sản xuất M0.3, Network 25 // cố băng tải LD Q0.5 O Q0.6 A I0.4 S M0.4, Network 26 LD M0.4 TON T42, +30 R Q0.0, Network 27 LD T42 R Q0.3, R T42, R M0.4, Network 28 // cố băng tải LD Q0.5 O Q0.6 A I0.5 EU R Q0.0, END_SUBROUTINE_BLOCK SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 35 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 Đồ án mơn học: TĐH q trình sản xuất 36 Lớp: Tự động hóa ... dạy Bộ mơn Tự Động Hóa giúp cho sinh viên có nhìn tổng quan hệ thống tự động hóa q trình cơng nghệ Để hiểu sâu hệ thống tự động hóa q trình sản xuất, em xin phép tìm hiểu đề tài Tự Động Hóa Q Trình... biết sâu rộng lĩnh vực Tự động hóa, phải động, biết sáng tạo biết học hỏi kinh nghiệm từ nước phát triển để đáp ứng kịp yêu cầu đòi hỏi xã hội Vì thế, mà mơn học ? ?Tự động hóa q trình sản xuất”... băng tải 1.2 Sơ đồ ngun lí Hình 2: Sơ đồ mạch động lực Trong đó: SVTH: Nguyễn Thị Nhung A−K52 Lớp: Tự động hóa GVHD: Ts.Nguyễn Chí Tình Đồ án mơn học: TĐH q trình sản xuất ĐC1 - động kéo băng tải