đồ án plc thiết kế phân loại sản phẩm theo cân nặng.PLC, viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bị điều khiển logic lập trình được, hay khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình.S7200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng Siemens (CHLB Đức), có cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng. Các modul này được sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7200 là vi xử lý CPU212 hoặc CPU214 về hình thức bên ngoài sự khác nhau của hai loại CPU này biết được nhờ số đầu vàora và nguồn cung cấp.CPU212 có 8 cổng vào 6 cổng ra và có khả năng mở rộng được hai modul mở rộng.24 có 14 cổng vào và 10 cổng ra và có khả năng mở rộng thêm được 7 modul mở rộng CPU2.S7200 có nhiều loại modul mở rộng khác nhau.Cấu trúc CPU 214 bao gồm:
Mục lục DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG BIỂU .2 LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7 200 1.1 Cấu hình cứng 1.1.1 Cấu trúc CPU 214 1.1.2 Đèn báo 1.2 Cấu trúc nhớ 1.2.1 Phân chia nhớ 1.2.2 Thực chương trình 1.2.3 Cấu trúc chương trình 1.3 Ngôn ngữ lập trình 1.3.1 Giới thiệu chung 1.3.2 Giới thiệu số lệnh .11 1.3.2.1 Lệnh xử lý với bit 11 1.3.2.2 Lệnh compare .14 1.3.2.3 Lệnh Move 16 1.2.3.5 Timer 16 1.2.3.4 Lệnh counter 17 1.2.3.6 Clock .20 1.4 Phần mềm lập trình cho PLC S7 200 21 1.4.1 Giới thiệu chung 21 1.4.2 Các bước lập trình 22 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CÂN NẶNG 24 2.1 Yêu cầu công nghệ 24 2.1.1 Mô tả mơ hình phân loại sản phẩm theo cân nặng .24 2.1.2 Yêu cầu lập trình 24 2.2 Sơ đồ thuật toán hệ thống 25 2.3 Lựa chọn thiết bị sử dụng hệ thống 26 2.3.1 Nút ấn 26 2.3.2 Cảm biến 26 2.3.3 Động .28 2.3.4 Xilanh khí 29 2.3.5 Khởi động từ 30 2.3.5 Khởi động từ 31 2.4 Xây dựng địa vào .32 2.5 Viết chương trình 33 2.5.1: chương trình dạng LAD 33 2.5.2 Chương trình dạng STL 36 2.6 Đấu nối .38 CHƯƠNG 3: CHẠY MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 39 3.1 Giới thiệu phần mềm mô S7 200 Simulator 39 3.2 Mô 39 KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 DANH MỤC HÌNH Hình 1.0 CPU 214 Hình 1.1 PLC S7-200 với khối vi xử lý Hình 1.2 Bộ nhớ ngồi S7-200 Hình 1.3 Chu kỳ quét S7-200 Hình 2.0 Hệ thống băng tải phân loại sản phẩm theo cân nặng 24 Hình 2.1 Sơ đồ thuật tốn hệ thống 25 Hình 2.2 hình ảnh nút bấm thực tế 26 Hình 2.3 Cảm biến quang thực tế 27 Hình 2.4 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 27 Hình 2.5 Nguyên lý hoạt động 28 Hình 2.6 Cấu tạo động khơng đồng ba pha 29 Hình 2.7 Cấu tạo xi lanh đơn 30 Hình 2.8 Điều khiển xilanh đơn băng van 3/2 30 Hình 2.9 Hình ảnh khởi động từ 31 Hình 2.10 Hình ảnh thực tế đèn 31 Hình 2.11 Sơ đồ mạch điều khiển 38 Hình 3.0 Biểu tượng chương trình S7-200 Simulator khởi động 39 Hình 3.1 giao diện chương trình S7-200 Simulator 39 Hình 3.2 Chọn chương trình để Load 39 Hình 3.3 Load chương trình (DEN GT) file awl 40 Hình 3.4 Nạp file DEN_GT vào PLC 40 Hình 3.5 Chuẩn bị mơ S7-200 40 Hình 3.6 Bắt đầu mơ phỏng, Đèn RUN sáng 41 Hình 3.7 Mô chuẩn bị ấn nút Start cấp điện cho mạch 41 Hình 3.8.Mơ có vật qua cảm biến vật 42 Hình 3.9 Mơ hệ thống có vật nhẹ qua bàn cân 43 Hình 3.10 Mơ hệ thống có vật trung bình qua bàn cân .44 Hình 3.12 Mơ hệ thống sau vật xi lanh đẩy vào thùng 46 Hình 3.13.Mô ấn Dừng 46 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.0: Các bít nhớ đặc biệt (thường sử dụng lập chương trình đơn giản) .21 Bảng 2.0 Bảng phân định đỉa vào PLC hệ thống 32 LỜI NÓI ĐẦU Trong nửa kỉ qua, cách mạng khoa học – kĩ thuật có vị trí ý nghĩa quan trọng phát triển lịch sử xã hội lồi người Những thành tựu kì diệu cách mạng khoa học – kỹ thuật làm thay đổi cách nhân tố sản xuất công cụ công nghệ, nguyên liệu, lượng, thơng tin, vận tải …., thay đổi cơng cụ cơng nghệ có ý nghĩa then chốt Cùng với tiến khoa học cơng nghệ, ngành tự động hóa ngày ứng dụng rộng rãi mang lại hiệu cao hầu hết lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật đời sống xã hội Vấn đề lao động hóa cơng nghiệp để giảm bớt lao động chân tay nâng cao xuất lao động quan tâm nhiều Việc áp dụng thành tựu khoa học công nghệ đặc biệt ngành tự động hóa vào sản xuất đem lại lợi ích kinh tế vơ to lớn Trong q trình học tập nghiên cứu trường chúng em nghiên cứu nhiều môn học môn thiết bị tự động công nghiệp môn học hay có ứng dụng thực tế rộng rãi Nghiên cứu môn học hiểu biết PLC, khai thác ưu điểm PLC ứng dụng Một ứng dụng tiêu biểu PLC thực tế sử dụng hệ thống phân loại sản phẩm Đây vấn đề nhức nhối quan tâm nghành công nghiệp Ứng dụng PLC giải vần đề cách nhanh gọn, kinh tế, đảm bảo an tồn, nhanh chóng có tính kỹ thuật cao Sau thời gian học tập nghiên cứu lý thuyết chúng em định thực đế tài “ Ứng dụng plc điểu khiển hệ thống phân loại sản phẩm theo cân nặng ” nhằm vận dụng kiến thức thân để tìm hiểu sâu vào thực tế vấn đề trên.Cùng với sụ hướng dẫn tận tình thầy giáo khoa bạn sinh viện khoá đến em hoàn thành đề tài với nội dung sau: Chương 1: Giới thiệu PLC S7 200 Chương 2: Thiết kế phần điều khiển cho hệ thống Chương 3: Chạy mô hệ thống Do thời gian nghiên cứu có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót, chúng em mong nhận đựoc góp ý, dẫn thêm thầy cô ý kiến đóng góp bạn sinh viên để đề tài chúng em hoàn thiện hơn, đáp ứng đầy đủ mục tiêu đặt Em mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Hải Dương, ngày 22 tháng 12 năm 2018 Sinh viên thực Phạm Tài Nam CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7 200 1.1 Cấu hình cứng 1.1.1 Cấu trúc CPU 214 PLC, viết tắt Programmable Logic Control, thiết bị điều khiển logic lập trình được, hay khả trình, cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình S7-200 thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ hãng Siemens (CHLB Đức), có cấu trúc theo kiểu modul có modul mở rộng Các modul sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác Thành phần S7-200 vi xử lý CPU212 CPU214 hình thức bên ngồi khác hai loại CPU biết nhờ số đầu vào/ra nguồn cung cấp CPU212 có cổng vào cổng có khả mở rộng hai modul mở rộng 24 có 14 cổng vào 10 cổng có khả mở rộng thêm modul mở rộng CPU2 S7-200 có nhiều loại modul mở rộng khác Cấu trúc CPU 214 bao gồm: 2048 từ đơn (4KB) để lưu chương trình thuộc miền nhớ ghi/đọc khơng bị liệu nhờ có giao diện với EEPROM 2560 từ đơn để lưu liệu 14 cổng vào logic 10 cổng logic Có thể ghép nối thêm modul mở rộng Tổng số cổng vào cực đại 64 cổng vào 64 cổng 128 tạo thời gian trễ 256 đếm chia làm loại, loại đếm lên (CTU), loại vừa đếm lên vừa đếm xuống (CTUD) 688 bit nhớ đặc biệt ( lưu trạng thái tụ hoặ c pin) 112 bít (lưu rộng EEPROM) dùng làm bit trạng thái bit đặc chế độ làm việc Các chế độ ngắt xử lý ngắt gồm ngắt truyền thông ,ngắt theo sườn lên sườn xuống ,ngắt theo thời gian ,ngắt đếm tốc cao ngắt truyền xung Có đếm tốc độ cao với xung nhịp 2KHz Có phát xung nhanh cho dãy xung điều khiển PTO kiểu PWM Có điều chỉnh tương tự Tồn vùng nhớ không bị liệu khoảng thời gian 190h PLC bị nguồn ni Hình 1.0 CPU 214 1.1.2 Đèn báo -Các đèn trạng thái Hình 1.1 PLC S7-200 với khối vi xử lý SF (màu đỏ): Đèn SF báo hiệu hệ thống bị lỗi Đèn SF sáng PLC có lỗi RUN (màu xanh): Cho biết PLC chế độ làm việc thực chương trình nạp vào nhớ chương trình PLC STOP (màu vàng): Chỉ định PLC chế độ dừng Dừng chương trình thực lại Ix.x (màu xanh): đèn xanh cổng vào định trạng thái tức thời cổng (x.x = 0.0 ÷1.5) Đèn báo hiệu trạng thái tín hiệu theo giá trị logic cổng vào Qy.y (đèn xanh): Đèn xanh cổng định trạng thái tức thời cổng (y.y = 0.0÷1.10) Đèn báo hiệu trạng thái tín hiệu theo giá trị logic cổng Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC Cơng tắc chọn chế độ làm việc có ba vị trí cho phép chọn chế độ làm việc khác cho PLC RUN cho phép PLC thực chương trình PLC S7-200 rời khỏi chế độ RUN chuyển sang chế độ STOP máy có cố, chương trình gặp lệnh STOP, chí cơng tắc chế độ RUN Nên quan sát trạng thái thực PLC theo đèn báo STOP cưỡng PLC dừng công việc thực chương trình chạy chuyển sang chế độ STOP Ở chế độ STOP PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình nạp chương trình TERM cho phép máy lập trình tự định chế độ làm việc cho PLC RUN STOP 1.2 Cấu trúc nhớ 1.2.1 Phân chia nhớ Bộ nhớ S7-200 chia thành vùng với tụ có nhiệm vụ trì liệu khoảng thời gian định nguồn Bộ nhớ S7-200 có tính động cao, đọc ghi toàn vùng, loại trừ bit nhớ đặc biệt ký hiệu SM (special memory) truy nhập để đọc Hình 1.2 Bộ nhớ ngồi S7-200 Vùng chương trình: miền nhớ sử dụng để lưu giữ lệnh chương trình.Vùng thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi Vùng tham số: miền lưu giữ tham số như: từ khóa, địa trạm … Cũng giống vùng chương trình, vùng tham số thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi Vùng liệu: sử dụng để cất liệu chương trình bao gồm kết phép tính, số định nghĩa chương trình, đếm truyền thơng… phần vùng nhớ (200byte CPU 212, 1K byte CPU 214) thuộc kiểu non-volatile Vùng đối tượng: Timer, đếm, đếm tốc độ cao cổng vào/ra tương tự đặt vùng nhớ cuối Vùng không thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi 1.2.2 Thực chương trình S7-200 thực đọc ghi liệu theo logic điều khiển chương trình liên tục theo chu kỳ Đọc trạng thái ngõ vào S7-200 sử dụng ngõ vào để thực logic điều khiển theo chương trình lưu trữ Dữ liệu liên tục cập nhật chương trình thực Hình sau sơ đồ mối quan hệ sơ đồ điện PLC S7-200 Các nút nhấn khởi động/dừng động kết nối với ngõ vào Trạng thái ngõ vào tùy thuộc vào nút nhấn Các trạng thái ngõ vào định trạng thái ngõ Ngõ kết nối với Contactor Tùy thuộc trạng thái ngõ mà Contactor có điện hay điện tương ứng động hoạt động hay dừng S7-200 chép trạng thái ngõ vào vật lí vào đếm ngõ vào: Digital inputs: Mỗi chu kỳ quét bắt đầu cách đọc giá trị hành ngõ vào số sau ghi giá trị vào vùng đệm ngõ vào Analog inputs: S7-200 không cập nhật ngõ vào analog từ module mở rộng chu kỳ qt bình thường có kích hoạt khâu lọc ngõ vào analog Bộ lọc Analog cung cấp cho phép ta có tín hiệu ổn định Có thể cho phép analog điểm ngõ vào Analog Khi ngõ vào analog kích hoạt lọc, S7-200 cập nhật ngõ vào Analaog lần chu kỳ quét lưu trữ giá trị lọc Giá trị lọc cung cấp truy cập ngõ vào Analog Khi lọc analog khơng kích hoạt, S7-200 đọc giá trị ngõ vào analog từ module mở rộng lần chương trình truy xuất ngõ vào analog Chu kỳ quét S7-200 S7-200 thực loạt nhiệm vụ theo chu kỳ Việc thực nhiệm vụ theo chu kỳ gọi chu kỳ quét (Scan cycle) Hình 1.3 Chu kỳ quét S7-200 Thực theo logic điều khiển chương trình:S7-200 thực lệnh chương trình lưu giá trị vào vùng nhớ Khi thực chu kỳ quét, S7-200 thi hành lệnh lệnh cuối Các lệnh truy nhập I/O tức cho phép ta truy xuất ngõ vào ngõ thực chương trình chương trình ngắt Nếu có sử dụng ngắt chương trình khơng thực chu kỳ qt bình thường Nó thực có kiện ngắt Xử lý yêu cầu truyền thông nào: S7-200 thi hành nhiệm vụ yêu cầu cho truyền thông Trong giai đoạn xử lý thông tin chu kỳ quét, S7-200 xử lý thông tin nhận từ cổng truyền thông từ module truyền thông Thực chuẩn đoán CPU S7-200 tự kiểm tra để đảm bảo phần firmware, nhớ chương trình module mở rộng làm việc Trong giai đoạn này, S7-200 kiểm tra cho hoạt động thích hợp CPU trạng thái module mở rộng Xuất ngõ Các giá trị lưu vùng đệm ngõ xuất ngõ vật lý Tại cuối chu kỳ, S7-200 xuất giá trị lưu đệm ngõ đến ngõ số 1.2.3 Cấu trúc chương trình Có thể lập trình cho PLC S7-200 cách sử dụng phần mềm sau đây: STEP7 – Mico/Dos STEP7 –Micro/Win Những phần mềm cài đặt máy lập trình họ PG 7xx và máy tính cá nhân (PC) Các chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình (amain program) sau đến chương trình chương trình xử lý ngắt sau đây: Chương trình kết thúc lệnh kết thúc chương trình (MEND) Chương trình phận chương trình Các chương trình phải viết sau lệnh kết thúc chương trình chính, lệnh MEND Các chương trình xử lý ngắt phận chương trình Nếu cần sử dụng chương trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc chương trình MEND Các chương trình nhóm lại thành nhóm sau chương trình Sau đến chương trình xử lý ngắt cách viết cấu trúc chương trình rõ ràng thuận tiện việc đọc chương trình Có thể tự chộn lẫn chương trình chương trình xử lý ngắt đằng sau chương trình 34 35 2.5.2 Chương trình dạng STL Network // Network Title // Network Comment LD O AN = I0.0 M0.0 I0.1 M0.0 Network LD DT1:M0.0 AN DT2:M0.1 LD CB1:I0.2 O DT3:M0.2 ALD = DT3:M0.2 Network LD TON = DT3:M0.2 T37, 20 XLDSP:Q0.5 Network LD TON = T37 T38, 10 DCBT:Q0.4 Network LD T38 36 LPS LD O CB2:I0.3 DT4:M0.3 ALD = DT4:M0.3 LRD LD O CB2_1:I0.4 DT5:M0.4 ALD = DT5:M0.4 LPP LD O CB2_2:I0.5 DT6:M0.5 ALD = DT6:M0.5 Network LD TON = DT4:M0.3 T39, 100 XL1:Q0.1 Network LD TON = DT5:M0.4 T40, 120 XL2:Q0.2 Network LD TON = DT6:M0.5 T41, 140 XL3:Q0.3 Network LD T39 O T40 O T41 = DT2:M0.1 37 2.6 Đấu nối Hình 2.11 Sơ đồ mạch điều khiển 38 CHƯƠNG 3: CHẠY MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 3.1 Giới thiệu phần mềm mô S7 200 Simulator Phần mềm mô S7-200 Simulator phần mềm phục vụ mơ co PLC S7-200 ,Với PLC có CPU 214, hỗ trợ người dùng nạp chương trình ,chạy thử mô quan sát đèn mức thay đổi giá trị ngơn ngữ LAD Hình 3.0 Biểu tượng chương trình S7-200 Simulator khởi động Với giao diện dễ nhìn gồm có hình ảnh phần cứng, địa IN-OUT đèn báo trạng thái RUN, STOP,SF Các chân gạt tín hiệu tác động IN Hình 3.1 giao diện chương trình S7-200 Simulator 3.2 Mơ Hình 3.2 Chọn chương trình để Load 39 Hình 3.3 Load chương trình (DEN GT) file awl Hình 3.4 Nạp file DEN_GT vào PLC Hình 3.5 Chuẩn bị mơ S7-200 40 Hình 3.6 Bắt đầu mơ phỏng, Đèn RUN sáng Hình 3.7 Mơ chuẩn bị ấn nút Start cấp điện cho mạch 41 Hình 3.8.Mơ có vật qua cảm biến vật 42 Hình 3.9 Mơ hệ thống có vật nhẹ qua bàn cân 43 Hình 3.10 Mơ hệ thống có vật trung bình qua bàn cân 44 Hình 3.11 Mơ hệ thống có vật nặng qua bàn cân 45 Hình 3.12 Mơ hệ thống sau vật xi lanh đẩy vào thùng Hình 3.13.Mơ ấn Dừng 46 KẾT LUẬN Đồ án em làm dựa sở nghiên cứu tìm hiểu cơng nghệ điều khiển đèn giao thơng thực tế Thông qua đề tài “Ứng dụng plc điểu khiển hệ thống phân loại sản phẩm theo cân nặng ” thực giúp em hiểu rõ mà em học suốt thời gian qua Qua em mở rộng tầm hiểu biết mảng PLC mà em học,một ứng dụng tối ưu nghành tự động hóa Sử dụng thành thạo phần mền mơ PLC S7-200, xây dựng tư lập trình, sử dụng phần mền step –s200, CX-one, rèn luyện kĩ Word làm báo cáo Đối với em đồ án thực phù hợp với kiến thức mà em tích lũy học nghành tự động hóa Do trình độ hiểu biết khả nhận thức có hạn ,cộng với việc thiếu thơn tài liệu tham khảo thời gian nghiên cứu thực đề tài hạn chế, dù em cố gắng chắn đồ án mắc phải nhiều thiếu sót Em mong nhận góp ý ,chỉ bảo thầy để em hiểu sâu lĩnh vực cơng nghệ ! Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Nguyễn Thị Phương Oanh thầy cô khoa điện giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO STT Tên Tác giả Nhóm tác giả Nhóm tác giả Tên sách Điều Khiển Logic & PLC Tự động hóa với Simatic S7-200 48 NXB Đại Học Sao Đỏ Đại Học Bách Khoa Hà Nội ... vào PLC Lấy chương trình sẵn có PLC Chạy chương trình 23 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CÂN NẶNG 2.1 Yêu cầu cơng nghệ 2.1.1 Mơ tả mơ hình phân loại sản phẩm theo cân. .. biến bàn cân) để đo cân nặng sản phẩm Hình 2.0 Hệ thống băng tải phân loại sản phẩm theo cân nặng 2.1.2 Yêu cầu lập trình Sử dụng PLC S7200 CPU214 lập trình điều khiển thống phân loại sản phẩm (mục... loại sản phẩm theo cân nặng Hệ thống gồm có băng tải (BT) để vận chuyển sản phẩm, ba xilanh khí (XL1, XL2, XL3) để đẩy sản phẩm ( sản phẩm có cân nặng nhẹ, trung bình, nặng) vào ba kho khác Trên