day chuyen tron chiet rot va dong nap chai su dung plc s7 300 va wincc 0708

Hiện nay quá trình tự động hóa trong công nghiệp là hết sức quan trọng đối với sự phát triển của một quốc gia. Với các nước phát triển như Mỹ, Nhật,…thì tự động hóa không còn xa lạ và đã trở nên quen thuộc. Ở các nước này máy móc hầu như đã thay thế lao động chân tay, số lượng công nhân trong nhà máy đã giảm hẳn và thay vào đó là những lao động chuyên môn, những kỹ sư có tay nghề, điều khiển giám sát trực tiếp quá trình sản xuất thông qua máy tính. Việc điều khiển qua màn hình HMI là vô cùng cần thiết, giúp người vận hành có cái nhìn trực quan, tổng quát quá trình hoạt động của toàn bộ dây chuyền sản xuất. Một trong những ứng dụng giám sát đó là WinCC (Windows Control Centre), nó giúp ta điều khiển và giám sát toàn bộ quá trình sản xuất thông qua máy tính mà không phải trực tiếp xuống nơi sản xuất để quan sát. Những điều trên chứng tỏ tầm quan trọng của việc ứng dụng WinCC trong lĩnh vực tự điều khiển động hóa. Việt Nam là nước đang phát triển thì như cầu hiện đại hóa trong công nghiệp là điều hết sức quan trọng đối với phát triển kinh tế cũng như như cầu công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Là sinh viên theo học chuyên ngành “Điện Công nghiệp” cùng những nhu cầu, ứng dụng thực tế cấp thiết của nền công nghiệp nước nhà, em muốn được nghiên cứu và tìm hiểu những thành tựu khoa học mới để có nhiều cơ hội biết thêm về kiến thức thực tế, củng cố kiến thức đã học, phục vụ tốt cho sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa. Vì những lý do trên em đã chọn đề tài

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, em đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị và các bạn Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Ban giám hiệu trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM và các thầy cô trong Khoa Điện đã dạy bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong quá trình học tập và thực hiện luận văn

Em xin chân thành cảm ơn Ths Nguyễn Thành Phúc đã luôn quan tâm và nhiệt tình hướng dẫn trong suốt quá trình em làm luận văn

Xin chân thành cảm ơn những người thân đã giúp đỡ động viên trong quá trình học tập và thực hiện khóa luận Đồng cảm ơn thư viện trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM đã cung cấp cho em tài liệu những kiến thức cơ bản về S7-300 và WinCC Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

TP.HCM, tháng 6 năm 2017 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Trọng Trung

TÓM TẮT

Trong khóa luận này sẽ đề cập đến thiết kế giao diện để điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu từ xa cho mô hình trộn, chiết rót và đóng nắp chai Giao diện được thiết kế trên phần mềm WinCC của hãng Siemens với thiết kế đẹp mắt và đầy đủ các tính năng cần thiết cho người vận hành cũng như người giám sát hệ thống Khóa luận cũng hướng dẫn cụ thể các bước để các bạn khóa sau có thể tham khảo lập trình trên WinCC một cách dễ dàng Một số đoạn chương trình lập trình theo ngôn ngữ Visual C++ cơ bản kết hợp với ngôn ngữ lập trình Visual Basic hiển thị thông tin tính toán biểu thức Với các chức năng cần thiết, phân quyền người dùng trong WinCC, thiết kế giao diện từ thư viện, tạo nút nhấn, hiển thị tín hiệu Analog Input hoặc Output, hiển thị cửa sổ làm việc nhỏ trên cửa sổ lớn, chuyển đổi giữa các file ảnh khác nhau, tạo cảnh báo Alarm hoặc xuất dữ liệu ra Excel …

Mô hình được điều khiển thông qua PLC S7-300 của Siemens đây cũng là loại PLC cao cấp của Siemens sử dụng rộng rãi trong các khu công nghiệp tự động vừa và lớn với yêu cầu ổn định và chất lượng cao Mô hình điều khiển thiết kế đơn giản với 3 bồn thực hiện cấp nguyên liệu và trộn nhiên liệu, trong mô hình này sử dụng cảm biến siêu âm để xác định mực nước trong bồn trộn và thu thập dữ liệu đưa về WinCC Các cảm biến khác bao gồm cảm biến quang để xác định vị trí chai, cảm biến từ xác định

vị trí xi lanh, cảm biến điện dung xác định mực nước trong chai và hệ thống khí nén cũng được sử dụng

Băng tải có thể điều chỉnh tốc độ bằng tay tuy nhiên các bạn khóa sau có thể nâng cấp điều khiển tốc độ động cơ băng tải bằng Analog Ouput để phát triển đề tài Do nhiều khó khăn và kinh phí không cho phép nên mô hình chưa được hoàn thiện như mong muốn Hi vọng quý bạn đọc có thể tìm hiểu khóa luận này để có thể phục vụ cho nhu cầu cần thiết của mình trong học tập hay trong quá trình đi làm tại các nhà máy có

sử dụng SCADA

Từ khóa tìm kiếm :

“Trộn; Chiết rót; Đóng nắp chai; S7-300; WinCC”

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay quá trình tự động hóa trong công nghiệp là hết sức quan trọng đối với

sự phát triển của một quốc gia Với các nước phát triển như Mỹ, Nhật,…thì tự động hóa không còn xa lạ và đã trở nên quen thuộc Ở các nước này máy móc hầu như đã thay thế lao động chân tay, số lượng công nhân trong nhà máy đã giảm hẳn và thay vào đó là những lao động chuyên môn, những kỹ sư có tay nghề, điều khiển giám sát trực tiếp quá trình sản xuất thông qua máy tính Việc điều khiển qua màn hình HMI là

vô cùng cần thiết, giúp người vận hành có cái nhìn trực quan, tổng quát quá trình hoạt động của toàn bộ dây chuyền sản xuất

Một trong những ứng dụng giám sát đó là WinCC (Windows Control Centre), nó giúp ta điều khiển và giám sát toàn bộ quá trình sản xuất thông qua máy tính mà không phải trực tiếp xuống nơi sản xuất để quan sát Những điều trên chứng tỏ tầm quan trọng của việc ứng dụng WinCC trong lĩnh vực tự điều khiển động hóa Việt Nam là nước đang phát triển thì như cầu hiện đại hóa trong công nghiệp là điều hết sức quan trọng đối với phát triển kinh tế cũng như như cầu công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước

Là sinh viên theo học chuyên ngành “Điện Công nghiệp” cùng những nhu cầu, ứng dụng thực tế cấp thiết của nền công nghiệp nước nhà, em muốn được nghiên cứu

và tìm hiểu những thành tựu khoa học mới để có nhiều cơ hội biết thêm về kiến thức thực tế, củng cố kiến thức đã học, phục vụ tốt cho sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại

hóa Vì những lý do trên em đã chọn đề tài: “ Thiết kế điều khiển giám sát cho dây truyền chiết rót, đóng nắp chai sử dụng Simatic S7-300 và WinCC”

Khóa luận nhằm nắm vững kiến thức về lập trình với S7-300, mô phỏng quá trình hoạt động của một hệ thống với WinCC.Nghiên cứu đề tài nhằm tích lũy kinh nghiệm, học hỏi thêm kiến thức và phát huy tính sáng tạo, giải quyết vấn đề.Theo phương châm học đi đôi với hành thì việc tạo ra một hệ thống mô phỏng dùng S7-300 và WinCC là một yêu cầu cần thiết , đáp ứng được nhu cầu đặt ra

Đề tài sử dụng S7-300 và WinCC trong tự động hóa thì rất rộng lớn, hầu hết các nhà máy, xí nghiệp ứng dụng WinCC trong việc điều khiển, giám sát tất cả các khâu Nhưng trong đề tài này ta hạn chế là chỉ mô phỏng quá trình hoạt động của một hệ thống nhỏ, chưa thể hoàn toàn theo sát với thực tế Vì vậy vẫn còn nhiều vấn đề cần được quan tâm giải quyết trong tương lai

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Sinh viên Nguyễn Trọng Trung có khả năng làm việc độc lập, mạnh dạn chọn công nghệ mới để học và làm luận văn Em Trung đã hoàn thành tốt luận văn của mình, kết hợp với các sinh viên khác trong nhóm để thi công mô hình Bên cạnh đó em

có khả năng tóm tắt vấn đề tốt, viết luận văn rõ ràng, làm việc nghiêm túc

Sau khi bảo vệ cũng như sau khi nhận được nhận xét từ hội đồng, giáo viên phản biên, sinh viên thực hiện cần chỉnh sửa luận văn Mong rằng đây là tài liệu tốt cho các thế hệ sau và những người quan tâm đến lĩnh vực của luận văn

Điểm GVHD: 10

TP.HCM ngày 3 tháng 6 Năm 2017

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

TP.HCM tháng 6 Năm 2017

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 13

1.1 Đặt vấn đề 13

1.2 Mục tiêu của đề tài 14

1.3 Ưu điểm và thiếu xót khi thực hiện đề tài 14

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 14

1.5 Phạm vi áp dụng: 15

1.6 Các chức năng chính của hệ thống 15

1.7 Các thiết bị chính trong mô hình 15

1.7.1 Bộ nguồn 15

1.7.2 Các thiết bị đóng ngắt và thiết bị bảo vệ 15

1.7.3 Các loại cảm biến và cách đấu nối 17

1.7.4 Các loại động cơ điện 23

1.7.5 Piston khí nén 24

1.7.6 Van từ 25

1.7.7 Van khi nén 25

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ SIMATIC S7-300 26

2.1 Giới Thiệu Chung 26

2.1.1 Các modul PLC S7-300 27

2.1.2 Modul CPU 28

2.1.3 Modul mở rộng 29

2.2 Ngôn ngữ lập trình: 31

2.3 Tập Lệnh S7-300 32

2.3.1 Nhóm lệnh logic tiếp điểm: 32

2.3.2 Lệnh về timer : 34

2.3.3 Bộ đếmCounter: 36

2.3.4 Lệnh so sánh: 37

2.3.5 Các lệnh về số học: 39

2.3.6 Lệnh Di chuyển : 40

2.3.7 Lệnh RESET nhiều bit FC 82: 40

2.4.Tín hiệu Analog và cách xử lý trong PLC S7 300 41

2.4.1.Tín hiệu Analog Input 41

2.4.2 Cách xử lý tín hiệu Analog trong PLC S7 300 42

2.5 Giới thiệu về CPU 313C và S7 -1500 47

2.5.1 CPU 313C 47

2.5.2 Tìm hiểu khái quát về S7 1500 50

CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ WINCC 51

3.1 Khái niệm 51

3.2.Cách sử dụng phần mềm WinCC 53

3.2.1 Các bước tạo một dự án trên WinCC: 53

3.2.2.Các thành phần chính của cửa sổ dự án 53

3.3 Các kiểu dữ liệu 55

CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CHO DÂY CHUYỀN TRỘN, CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI 58

4.1 Tổng quan về mô hình trộn, chiết rót và đóng nắp chai 58

4.1.1 Tổng quan về kết cấu cơ khí 58

4.1.2 Mô hình thực tế 58

4.1.3 Liệt kê các thiết bị của dây chuyền 60

4.1.4 Hệ thống ngõ vào ra (I/O PLC) 60

4.1.5 Sơ đồ kết nối I/O PLC 65

4.1.6 Nguyên lý hoạt động của dây chuyền 66

4.1.7 Phân công vào ra và lập bảng đồ tài nguyên 71

4.1.8 Viết chương trình PLC 71

4.2 Thiết kế giao diện SCADA điều khiển và giám sát 75

4.2.1 Giới thiệu về giao diện thiết kế SCADA 75

4.2.2 Hệ thống trộn, chiết rót và đóng nắp chai: 79

4.2.3 Yêu cầu công nghệ: 80

4.3 Thiết kế mô phỏng trên WinCC: 80

4.3.1 Tạo giao diện làm việc mới 80

4.3.2 Tạo biến 85

4.3.2 Tạo ảnh: 91

4.3.3 Thiết lập các thuộc tính hình ảnh 93

4.3.4 Tạo nút nhấn thoát chương trình: 96

4.3.5 Tạo nút nhấn đăng nhập và đăng xuất: 97

4.3.6 Thiết lập tài khoản quản trị: 98

4.3.7 Tạo màn hình điều khiển nhỏ trên màn hình chính 100

4.4 Lâp trình C-Scrip, VB-Scrip và tạo chuyển động thẳng trong WinCC 106

4.4.1 Lập trình C-Scrip chuyển động thẳng 107

4.4.2 Lâp trình VB-Scrip trong WinCC 109

CHƯƠNG 5: TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 112

5.1 Tổng kết 112

5.2 Hạn chế của đề tài: 112

5.3 Hướng phát triển: 112

PHỤ LỤC 113

TÀI LIỆU THAM KHẢO 130

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 CB bảo vệ 16

Hình 1.2 Rơ le 16

Hình 1.3 Nút nhấn 17

Hình 1.4 Cảm biến siêu âm 18

Hình 1.5 Cảm biến điện dung 19

Hình 1.6 Cấu tạo của cảm biến tiệm cận điện dung 19

Hình 1.7 Sơ đồ đấu dây cảm biến loại 3 dây 24 VDC với PLC 20

Hình 1.8 Sơ đồ đấu dây cảm biến loại 3 dây 24 VDC với PLC 22

Hình 1.9 Sơ đồ đấu dây cảm biến loại 2 dây 24 VDC với PLC 23

Hình 1.10 Động cơ 1 pha 23

Hình 1.11 Động cơ 24 VDC 24

Hình 1.12 Xi lanh khí nén dẫn hướng 24

Hình 1.13 Van từ 25

Hình 1.14 Van điện từ 5/2 25

Hình 2.1 Cấu hình của một trạm PLC S7-300 28

Hình 2.2 Sự khác nhau các khối bề ngoài của CPU S7-300 28

Hình 2.3 Ảnh thực tế các loại modul mở rộng của S7-300 30

Hình 2.4 Cấu trúc của một bộ điều khiển PLC 31

Hình 2.5 Tạo khối Function trong S7 300 43

Hình 2.6 Giao diện lập tình khối Function 44

Hình 2.7 Tạo biến ngõ vào hàm Scale 44

Hình 2.8 Tạo biến ngõ ra hàm Scale 45

Hình 2.9 Tạo biến tạm để tính toán tạo hàm Scale 45

Hình 2.10 Công thức tính toán hàm scale 47

Hình 2.11 Hàm Scale tính toán tín hiệu Analog 50

Hình 2.12 CPU 313 C 51

Hình 3.1 Giao diện làm việc của WinCC 53

Hình 3.2 Các kiểu dữ liệu trong WinCC 56

Hình 4.1 Kết cấu cơ khí dây chuyền trộn, chiết rót và đóng nắp chai 58

Hình4.2 Mô hình thực tế dây chuyền trộn, chiết rót và đóng nắp 59

Hình 4.3 Cấu hình PLC s7 300 CPU 313C 64

Hình 4.4 Sơ đồ kết nối I/O PLC S7 300 CPU 313C theo kiểu sink 65

Hình 4.5 Khâu trộn nhiên liệu 66

Hình 4.6 Lưu đồ giải thuật 70

Hình 4.7 Tạo trang làm việc mới trong SIMATIC S7 300 72

Hình 4.8 Chọn cấu hình trong SIMATIC S7 300 72

Hình 4.9 Chọn cấu hình trong SIMATIC S7 300 73

Hinh 4.10 Khối OB1 trong SIMATIC S7 300 73

Hinh 4.11 Giao diện lập trình PLC 74

Hình 4.12 PLC-SIM 74

Hình 4.13 Graphics chính trong WinCC 75

Hình 4.14 Graphics chính trong WinCC 76

Hình 4.15 Graphics Giao diện điều khiển chính trong WinCC 76

Hình 4.16 Graphics Giao diện điều khiển màn hình nhỏ trong WinCC 77

Hình 4.17 Graphics Giao diện cảnh báo ALARM trong WinCC 77

Hình 4.18 Graphics Giao diện Màn hình chính Login Lout trong WinC 78

Hình 4.19 Graphics bảng điều khiển chính trong WinCC 78

Hình 4.20 Graphics bảng điều khiển chính Login Lout trong WinCC 79

Hình 4.21 Tạo giao diện làm việc mới trong WinCC 81

Hình 4.22 Tạo giao diện làm việc mới trong WinCC 82

Hình 4.23 WinCC Explorer 83

Hình 4.24 Chọn Driver cho WinCC với S7 300 84

Hình 4.25 Chọn Driver cho WinCC với S7 300 84

Hình 4.26 Tag nội trong WinCC 84

Hình 4.27 Tag Ngoại trong WinCC 86

Hình 4.28 Hộp thoại tạo tag trong WinCC 86

Hình 4.29 Hộp thoại chọn địa chỉ tag trong WinCC 87

Hình 4.30 Giao diện các tag trong WinCC 88

Hình 4.31 Tag Group Control 88

Hình 4.33 Tag Group Demsanpham 89

Hình 4.34 Tag Group Tank_Level 90

Hình 4.35 Tag Group Manual_Val 90

Hình 4.36 Giao diện tạo ảnh mới 91

Hình 4.37 Cửa sổ giao diện thiết kế đồ họa Graphics 92

Hình 4.38 Cửa sổ giao diện thiết kế đồ họa Graphics 94

Hình 4.39 Cửa sổ cài đặt Tag 95

Hình 4.40 Cửa sổ cài đặt Tag khi tag On 95

Hình 4.41 Cửa sổ cài đặt Tag khi tag Off 96

Hình 4.42 Cửa sổ cài đặt Exit WinCC 97

Hình 4.43 Giao diện mở cài đặt Phân quyền trong winCC 98

Hình 4.44 Giao diện cài đặt Phân quyền trong winCC 99

Hình 4.45 Cửa sổ cài đặt Phân quyền trong winCC 100

Hình 4.46 Giao diện màn hình bật tắt VAN1 101

Hình 4.47 Giao diện Picture Window 102

Hình 4.48 Giao diện thiết lập cho nút nhấn để mở Picture Window 103

Hình 4.49 Giao diện thiết lập cảnh báo Alarm 103

Hình 4.50 Thiết lập tên cho bảng Alarm 104

Hình 4.51 Thiết lập thuộc tính cho bảng Alarm 104

Hình 4.52 Thiết lập thuộc tính cho bảng Alarm 105

Hình 4.53 Cài đặt Tag name và thuộc tính khác Alarm 105

Hình 4.54 Bảng thiết lập thông số cho Alarm 106

Hình 4.55 Trình soạn thảo Global Script 107

Hình 4.56 Trình soạn thảo Global action 107

Hình 4.57 Tạo chương trình text trong trình soạn thảo Global action 109

Hình 4.58 Thiết lập thời gian khi chạy Runtime C-scrip 109

Hình 4.59 Giao diện lập trình VB-scrip 110

Hình 4.60 Giao diện thiết lập tag sử dụng trongVB-scrip 111

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thông số kĩ thuật bộ chuyển đổi nguồn AC-DC 15

Bảng 2.1: Thông số kĩ thuật CPU 313C 49

Bảng 3.1 Các bộ soạn thảo trong trung tâm điều khiển ( Control Center) 54

Bảng 3.2 Kiểu dữ liệu ( Data Types) có trong WinCC 57

Bảng 4.1 Liệt kê các thiết bị của dây chuyền 60

Bảng 4.2 Hệ thống ngõ vào ra PLC 62

Bảng 4.3 Các ô nhớ sử dụng trong PLC 63

Bảng 4.4 Bảng đồ tài nguyên 71

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

1.1 Đặt vấn đề

Có thể thấy các sản phẩm tiêu dùng hiện nay phần lớn được chứa đựng trong các bao bì dạng chai lọ nhất là trong ngành thực phẩm ví dụ như: bia, rượu, nước giải khát, hóa mỹ phẩm, v.v…, với nhiều ưu điểm nổi trội như giá thành hạ, cứng cáp, tính thẩm

mỹ cao, dễ sản xuất Cũng chính vì lý do này các hệ thống máy chiết rót, đóng chai tự động được sử dụng rất rộng rãi với nhiều chủng loại khác nhau Trong khóa luận này

em sẽ thiết kế hệ thống trộn, chiết rót và đóng nắp chai sử dụng PLC s7 300 và điều khiển giám sát trên WinCC Đây cũng chỉ là một phần trong hệ thống dây truyền sản xuất nước gải khát hay các sản phẩm khác

Ở Việt Nam hiện có rất nhiều nhà máy xí nghiệp sử dụng hệ thống tự động hóa trong sản xuất nhưng chúng chưa có sự liên kết với nhau và hiệu quả sản xuất còn chưa cao Muốn đạt được những kết quả cao trong sản xuất cũng như giảm nhẹ gánh nặng trong việc điều khiển giám sát hệ thống tự động rất cần một phần mềm để quản

lý và giám sát

Hiện nay có rất nhiều phần mềm SCADA của các hãng như Mitsubishi, Intouch wonderwer, Siemens…Phần mềm WinCC là một phần mềm hỗ trợ rất tốt trong hệ thống tự động hóa với những tính năng ưu việt đồ họa đẹp mắt,chuyên nghiệp có thể trình bằng ngôn ngữ C hoặc Visual Basic cho phép các kĩ sư có thể tùy biến để thiết kế

hệ thống SCADA một cách tối ưu và đạt hiệu quả cao nhất

Vào những giữa thập niên 90 của thế kỉ trước, do sử dụng các thiết bị vào/ra (I/O) thu thập dữ liệu cũ, nên khi kết nối sẽ ưu tiên sử dụng các chuẩn kết nối phù hợp với khoảng cách truyền dẫn như RS-485, tuy nhiên điều này lại hạn chế việc lựa chọn thiết

bị khi yêu cầu thay đổi Do nhược điểm nêu trên mà đến cuối những năm 90, xu hướng dịch chuyển sang sử dụng các chuẩn truyền thông mở như IEC870-5-101/104 và DNP 3.0 đã ngày càng phổ biến trong việc sản xuất các thiết bị cũng như các nhà cung cấp giải pháp cho các hệ SCADA Đến năm 2000 thì hầu hết các nhà sản xuất thiết bị vào/ra dữ liệu đã đồng loạt chuyển sang giao thức mở như Modicon MODBUS dựa trên chuẩn TCP/IP

Hiện nay, các hệ thống SCADA đang trong xu hướng dịch chuyển sang công nghệ chuẩn truyền thông Ethernet và TCP/IP là các chuẩn cơ bản đang dần thay thế các chuẩn cũ hơn Với việc phát triển không ngừng của SCADA nên em quyết định tìm hiểu và phát triển phần mềm này cho việc điều khiển và giám sát hệ thống trộn, chiết rót và đóng nắp chai để nâng cao chất lượng sản phẩm đồng thời kiểm soát quá trình sản xuất một cách tốt nhất.

1.2 Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu đạt được sau khi hoàn thành đề tài: Lắp đặt được mô hình dây chuyền trộn, chiết rót và đóng nắp chai cũng như am hiểu các thiết bị cảm biến cách đấu nối

và lập trình PLC và các thiết bị tự động hóa Áp dụng phần mềm WinccCC vào việc giám sát hệ thống cũng như điều khiển thông qua màn hình HMI đồng thời có thể nhận lại các thông tin liên quan cũng như cảnh báo trả về khi gặp sự cố… Sử dụng PLC CPU S7 300 vào việc thu tín hiệu từ các cảm biến và xuất tín hiệu điều khiển hệ thống van khí nén motor đặc biệt thu tín hiệu từ cảm biến siêu âm từ đó điều chỉnh được lượng nước rót vào bồn trộn

1.3 Ƣu điểm và thiếu xót khi thực hiện đề tài

Với kiến thức còn hạn chế cũng như ở Việt Nam SCADA còn chưa phổ biến, thời gian thực hiện đề tài không lâu cộng với vấn đề kinh tế nên mô hình còn nhiều thiếu xót Mô hình chưa cho thầy, cô và các bạn thấy được sự rõ ràng về thực tế trong quá trình sản xuất một sản phẩm nước uống đóng chai Tuy nhiên đề tài cũng đã thể hiện được nhu cầu thực tế và đã giải quyết được cơ bản yêu cầu sản xuất

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Điều khiển tự động là xu thế tất yếu trong các lĩnh vực công nghiệp cũng như sinh hoạt bởi các ứng dụng vượt trội của nó Ở các hệ thống tự động có quy mô vừa và lớn việc kết hợp PLC và SCADA mà ở đây là sử dụng phần mềm WinCC kết hợp với SIMATIC S7 300 có thể điều khiển từ xa cho toàn hệ thống có thể điều khiển giám sát

hệ thống chính xác từ xa ở phòng xử lý trung tâm Kết hợp SCADA vào hệ thống tự động hóa là việc làm cần thiết để nâng cao chất lượng sản phẩm cũng như mở rộng hệ thống có ý nghĩa khoa học lớn trong việc xây dựng hệ thống tự động hoàn chỉnh cả về chức năng lẫn hiệu quả kinh tế

Về mặt thực tiễn đề tài đi theo những nhu cầu thực tế bên ngoài của những nhà máy và dây chuyền sản xuất đang được nâng cấp và mở rộng Đặc biệt ưu điểm của đề

tài là có thể áp dụng vào các nhà máy xí nghiệp có quy mô vừa và lớn để nâng cao hiệu quả sản xuất trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa của đất nước

Bảng 1.1 Thông số kĩ thuật bộ chuyển đổi nguồn AC-DC

1.7.2 Các thiết bị đóng ngắt và thiết bị bảo vệ

CB đóng ngắt và bảo vệ mạch khi quá tải hoặc có sự cố xảy ra để bảo vệ các thiết bị

trong mô hình

- CB: Loại CB step 1 pha, điện áp 400V

Tất cả các nút nhấn được thiết kế không giữ và lắp trực tiếp vào Tủ điện thuận tiện cho việc điều khiển

Hình 1.3 Nút nhấn

1.7.3 Các loại cảm biến và cách đấu nối

1.7.3.1 Khái niệm về cảm biến

Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng điện có thể đo và xử lý được Các đại lượng cần đo (m) thường không có tính chất điện (như nhiệt độ, áp suất ) tác động lên cảm biến cho ta một đặc trưng (s) mang tính chất điện (như điện tích, điện áp, dòng điện hoặc trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị của đại lượng đo Đặc trưng (s) là hàm của đại lượng cần đo (m): s = F(m) (1.1)

Người ta gọi (s) là đại lượng đầu ra hoặc là phản ứng của cảm biến, (m) là đại lượng đầu vào hay kích thích (có nguồn gốc là đại lượng cần đo) Thông qua đo đạc (s) cho phép nhận biết giá trị của (m)

1.7.3.2 Cảm biến siêu âm:

a) Cấu tạo

Cảm biến siêu âm là thiết bị dùng để xác định vị trí của các vật thông qua sóng siêu âm Cảm biến tiệm cận siêu âm có thể phát hiện ra hầu hết các đối tượng bao gồm kim loại hoặc không phải kim loại, chất lỏng chất rắn trong suốt hoặc mờ đục

Cảm biến siêu âm tầm đo 1m Ngõ ra: 4-20 mA, 0-10V

Cảm biến siêu âm thông dụng gồm có 3 bộ phận chính:

khi được cấp nguồn sẽ phát

ra sóng siêu âm, với loại

cảm biến này, tầm phát của

sóng siêu âm là 1m, khi gặp

vật cản sóng siêu âm sẽ được phản hồi về bộ thu tín hiệu, khi nhận được sóng phản hồi

bộ phận xử lí sẽ so sánh và tính toán khoảng cách bằng cách so sánh thời gian phát, nhận và vận tốc của sóng siêu âm Tín hiệu ngõ ra có thể là digital hoặc analog Tín hiệu cảm biến digital thông báo có hay không sự xuất hiện của đối tượng trong vùng phát hiện của cảm biến, tín hiệu từ cảm biến analog chứa đựng thông tin về khoảng cách của đối tượng đến cảm biến Từ việc thu tín hiệu đó ta có thể xác định được

lượng nước trong bồn

Vùng hoạt động: Là khu vực mà cảm biến có thể phát hiện được nếu có đối tượng xuất hiện, khu vực nằm giữa hai giới hạn khoảng cách lớn nhất và khoảng cách nhỏ nhất mà sóng siêu âm phát ra có thể thu vào Cảm biến siêu âm có một vùng nhỏ không thể sử dụng gần cảm biến gọi là khu vực mù

c) Ứng dụng của cảm biến siêu âm:

Trong ngành y tế, rada siêu âm giúp các bác sĩ có thể nhìn thấy rõ cấu trúc nội tại của cơ thể, chẩn đoán chính xác khối u, thai nhi

Trong kĩ thuật gia công kim loại, sóng siêu âm là sóng cơ đàn hồi mang nặng lượng có thể làm sạch các bề mặt chi tiết trước khi gia công như mạ hàn

Trong kĩ thuật đo và kiểm tra công nghiệp, việc đo và phân tích tiếng dội khi chùm siêu âm được chiếu lên bề mặt kiểm tra có thể giúp ta phát hiện được trang thái

bề mặt và các khuyết tật trong cấu trúc Ở đây cảm biến siêu âm dùng để thu tín hiệu mực chất lỏng trong bồn gửi tín hiệu về Module A/I từ đó PLC điều khiển mực chất lỏng, đo khoảng cách độ cao để xác định mực nước trong bồn

1.7.3.3.Cảm biến điện dung:

a) Khái niệm:

Cảm biến tiệm cận điện dung

(Capasitve Proximity Sensor) là

thiết bị dùng để phát hiện đối

tượng phi kim nhờ sự thay đổi điện

dung của cảm biến khi vật đi qua

vùng nhạy của cảm biến Cảm biến

điện dung đang sử dụng dùng để

phát hiện sự thay đổi của mực chất

lỏng trong vật chứa

b) Cấu tạo:

Hình 1.6 Cấu tạo của cảm biến tiệm cận điện dung

Cảm biến tiệm cận điện dung gồm bốn bộ phận chính:

- Cảm biến (các bản cực cách điện)

- Mạch dao động

- Bộ phát hiện

- Mạch đầu ra

c) Nguyên lý của cảm biến điện dung

Trong cảm biến tiệm cận điện dung có bộ phận làm thay đổi điện dung C của các bản cực Nguyên lý hoạt động cơ bản của cảm biến điện dung dựa trên việc đánh giá

sự thay đổi điện dung của tụ điện.Bất kì vật nào đi qua trong vùng nhạy của cảm biến điện dung thì điện dung của tụ điện tăng lên.Sự thay đổi điện dung này phụ thuộc vào khoảng cách, kích thước và hằng số điện môi của vật liệu

Bên trong có mạch dùng nguồn DC tạo dao động cho cảm biến dòng, cảm biến dòng sẽ đưa ra một dòng điện tỉ lệ với khoảng cách giữa 2 tấm cực

d ) Ưu, nhược điểm của cảm biến điện dung:

Ưu điểm:

- Đối tượng phát hiện có thể là chất lỏng,vật liệu phi kim

- Tốc độ chuyển mạch tương đối nhanh

- Có thể phát hiện các đối tượng có kích thước nhỏ

- Dùng để phát hiện nước trong chai nhựa, sữa trong hộp giấy

- Phát hiện được bề mặt chất lỏng, không bị ảnh hưởng bởi màu sắc chất lỏng và khi ống bị bẩn

1.7.3.4 Cảm biến quang:

Cảm biến quang trong mô hình được sử dụng nhằm mục đích phát hiện sản phẩm khi nó đi qua để đưa ra các tín hiệu cho PLC điều khiển hoạt động của băng tải cũng như động cơ vặn nắp hoặc rót nước vào chai Thông số kĩ thuật:

biến )

 Nhiệt Độ: -40 - 70 Độ C

Điều chỉnh khoảng cách bằng biến trở tinh chỉnh sau cảm biến

a) Giới thiệu:

Cảm biến quang điện (Photoelectric Sensor) nói một cách nôm na, thực chất

chúng là do các linh kiện quang điện tạo thành Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào

bề mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay đổi tính chất Tín hiệu quang được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot (Cathode) khi có một lượng ánh sáng chiếu vào Từ đó cảm biến sẽ đưa ra đầu ra để tác động theo yêu cầu công nghệ

b) Phân loại:

Cảm biến quang thường được chia làm 3 loại:

 Cảm biến quang thu phát (Through-beam sensor)

 Cảm biến quang phản xạ gương (Retro – reflection sensor)

 Cảm biến quang khuếch tán (Diffuse reflection sensor)

c) Ưu điểm của việc sử dụng cảm biến quang

 Phát hiện vật thể nhưng không cần tiếp xúc với vật thể đó (Phát hiện từ xa)

 Phát hiện được từ khoảng cách xa

 Ít bị hao mòn, có tuổi thọ và độ chính xác, tính ổn định cao

 Phát hiện nhiều vật thể khác nhau

 Thời gian đáp ứng nhanh, có thể điều chỉnh độ nhạy theo ứng dụng

d) Ứng dụng của cảm biến quang:

Ứng dụng chủ yếu của cảm biến quang là dùng để phát hiện nhiều dạng vật thể khác nhau, phát hiện đo lường khoảng cách hay phát hiện tốc độ của đối tượng,…ví dụ: Phát hiện một chai nhựa trên băng chuyền hoặc kiểm tra xem tay robot đã gắp linh kiện ô tô để lắp đặt hay chưa Cảm biến quang đóng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp tự động hóa Nếu không có cảm biến quang thì khó mà có được tự động hóa, giống như làm việc mà không nhìn được vậy

Cảm biến quang cũng rất thông dụng do tốc độ nhanh, giá thành thấp độ tin cậy cao Nhưng bên cạnh đó cảm biến quang cũng có một số nhược điểm như thể là : Chịu tác động từ môi trường do bụi bẩn làm ảnh hưởng đến độ nhạy cũng như độ chính xác

từ bộ thu và bộ phát của cảm biến

1.7.3.5 Sơ đồ đấu dây cảm biến 24VDC với PLC

Hình 1.8 Sơ đồ đấu dây cảm biến loại 3 dây 24VDC với PLC

Loại PNP (nâu : V+ ,xanh : 0V ,đen : out V+)

Tùy vào điện áp nguồn cảm biến và điện áp input của PLC mà ta đấu Nếu cùng nguồn DC hoặc AC (nguồn cảm biến = nguồn input PLC) thì có thể đấu trực tiếp ,có nghĩa là nối chân đen (out) trực tiếp vào ngõ vào

Nếu cảm biến nguồn DC , PLC input AC (nguồn cảm biến # input PLC) hoặc ngược lại thì phải qua Relay trung gian (Relay có nguồn như cảm biến) ,lấy ngõ ra cảm biến đấu vào cuộn dây của Relay ,ngõ còn lại của cuộn dây nối mass Lấy tiếp điểm thường hở của Relay đưa vào PLC

Loại NPN (nâu : V+ ,xanh :mass ,đen : out 0V)

Phải dùng Relay trung gian (Relay có nguồn như cảm biến) , lấy ngõ ra cảm biến đấu vào cuộn dây của Relay ,ngõ còn lại của cuộn dây nối V+ Lấy tiếp điểm thường

hở của Relay đưa vào PLC

Loại cảm biến NPN thuận lợi cho việc lập trình cho hệ thống do tính chất 1 chiều

củan nos, tức là khi nào cảm biến lên 1 thì nó sẽ trả về tín hiệu để xử lý

Hình 1.9 Sơ đồ đấu dây cảm biến loại 2 dây 24VDC với PLC

1.7.4 Các loại động cơ điện

Động cơ sử dụng trong mô hình bao gồm các loại động cơ từ AC đến DC chủ yếu là các động cơ công xuất nhỏ dung cho việc đóng nắp chai trộn dung dịch và kéo bang tải cũng như bơm nước rót vào chai

a) Động cơ 1 pha

Đây cũng là một dạng động cơ có kích thước nhỏ tích hợp thêm phần hộp số có khả năng đảo chiều quay và có thêm bộ điều chỉnh tốc độ để thay đổi tốc độ động cơ ở mức cho phép

Hình 1.10 Động cơ 1 pha

Các thông số kĩ thuật như sau:

Điện áp sử dụng : 220V 50/60 Hz

Động cơ giảm tốc Peei Moger là loại giảm tốc nhỏ gọn, tin cậy, hiệu suất cao

Dãy công suất đầu ra: 6, 15, 25, 40, 60, 90, 120, 150, 200W

Có rất nhiều lọai piston khí nén nhưng ở đây mô hình chỉ sử dụng piston tịnh tiến

có nhiệm vụ đưa motor

tịnh tiến tới vị trí vặn

nắp chai và piston giữ

chai

Trong mô hình Piston

có nhiệm vụ đưa motor

xuống để vặn nắp chai

Piston đặc biệt có khả

năng kẹp đối tượng

chai khi chai di chuyển

tới vị trí đóng nắp

Piston được gắn cảm biến từ ( Cảm biến hành tình để phát hiện vị trí của Piston)

1.7.6 Van từ

Sử dụng trong hệ thống tưới tự động, điều khiển từ xa, Là van nước điều khiển đóng-mở bằng điện 220V AC Trạng thái bình thường van luôn đóng, khi cần mở van thì cấp điện 220V cho van

Điện áp điều khiển: 220VAC

Khối lượng 850 gram

Kích thước (Dài x Rộng x Cao,

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ SIMATIC S7-300 2.1 Giới Thiệu Chung

Để đáp ứng yêu cầu tự động hóa ngày càng tăng đòi hỏi kỹ thuật điều khiển phải

có nhiều thay đổi về thiết bị cũng như về phương pháp điều khiển Vì vậy người ta phát minh ra bộ điều khiển lập trình rất đa dạng như PLC nói chung và S7 300 nói riêng

Ưu điểm:

- Tốc độ xử lý nhanh

- Cấu hình các tín hiệu I/O đơn giản

- Có nhiều loại module mở rộng cho CPU và cả cho các trạm remote I/O

- Cổng truyền thông Ethernet được tích hợp trên CPU, hổ trợ cấu hình mạng và truyền

dữ liệu đơn giản

- Kích thước CPU và Module nhỏ giúp cho việc thiết kế tủ điện nhỏ hơn

- Có các loại CPU hiệu suất cao tích hợp cổng profinet, tích hợp các chức năng công nghệ, và chức năng an toàn (fail-safe) cho các ứng dụng cao

- Bao gồm 7 loại CPU tiêu chuẩn, 7 loại CPU tích hợp I/O, 5 loại CPU fail-safe cho chức năng an toàn, 3 loại CPU công nghệ

Ứng dụng:

- Sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau đặc biệt trong ngành công nghiệp tự động ví dụ như ngành công nghiệp thực phẩm và nước giải khát, công nghiệp đóng gói, công nghiệp nhựa, thép,…

- Do yêu cầu phức tạp và mở rộng của hệ thống nên S7-300 có 1 giải pháp lý tưởng từ các trạm trung tâm đến cấu hình các trạm con tại khu vực hoạt động

- Ngoài ra, đối với các môi trường hoạt động đặc biệt như nhiệt độ, độ ẩm cao, hay nồng độ hóa chất cao thì S7-300 có dòng sản phẩm SIPLUS cho các môi trường đặc biệt

- Các ngành công nghiệp tiêu biểu: công nghiệp ô tô, công nghiệp kỹ thuật cơ khí, máy móc trong xây dựng, các nhà chế tạo máy, ngành nhựa, đóng gói, thực phẩm và nước giải khát, công nghiệp xử lý,…

Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy trở nên nhanh nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn Nó có thể thay thế gần như hoàn toàn cho các

phương pháp điều khiển truyền thống Như vậy PLC có tính năng ưu việt và thích hợp trong môi trường công nghiệp là:

- Khả năng chống nhiễu tốt

- Cấu trúc dạng modul rất thuận tiện cho việc mở rộng, cải tạo nâng cấp

- Có những modul chuyên dụng để thực hiện chức năng đặc biệt

- Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động

- Hiện nay trên thị trường có các loại PLC của các hãng sản xuất như: Omron, Mitsubishi, Siemens, ABB, Allen Bradley

Do yêu cầu đề tài nên em xin trình bày về Simatic S7-300 của Siemens S7-300 là Dòng sản phẩm cao cấp, được dùng cho những ứng dụng lớn với những yêu cầu I/O nhiều và thời gian đáp ứng nhanh, yêu cầu kết nối mạng và có khả năng mở rộng, nâng cấp

Ngôn ngữ lập trình đa dạng cho phép người sử dụng có quyền chọn lựa Đặc điểm nổi bật của S7-300 đó là ngôn ngữ lập trình cung cấp những hàm toán đa dạng cho những yêu cầu chuyên biệt Hoặc ta có thể sử dụng ngôn ngữ chuyên biệt để xây dựng hàm riêng cho ứng dụng mà ta cần

Ngoài ra S7-300 còn xây dựng phần cứng theo cấu trúc modul, nghĩa là đối với S7-300 sẽ có những modul tích hợp cho những ứng dụng đặc biệt

2.1.1 Các modul PLC S7-300

Để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng vào thực tế phần lớn các đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào, đầu ra cũng như chủng loại tín hiệu vào/ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không bị cứng hoá về cấu hình.Chúng được sử dụng theo kiểu các modul, số lượng modul nhiều hay ít tuỳ vào yêu cầu thực tế, xong tối thiểu bao giờ cũng có một modul chính là CPU, các modul còn lại nhận truyền tín hiệu với các đối tượng điều khiển, các modul chức năng chuyên dụng như PID, điều khiển động cơ, van thuỷ khí …

Chúng gọi chung là modul mở rộng Việc thêm hay bớt các Module tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng cũng như tính chất cần thiết của dây chuyền sản xuất Trước khi lập trình cho một nhà máy hoặc một hệ thống tự động hóa người lập trình cần tìm hiểu xem hệ thống có cần nâng cấp sau này hay không để dễ dàng chọn dòng sản phẩm cho

phù hợp Cấu hình của một trạm PLC S7-300 như hình 2.1

Hình 2.1 Cấu hình của một trạm PLC S7-300

2.1.2 Modul CPU

Modul CPU là loại modul có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông (RS485) và có thể còn có một vài cổng vào ra số Các

cổng vào ra số có trên modul CPU được gọi là cổng vào ra Onboard

PLC S7_300 có nhiều loại modul CPU khác nhau Chúng được đặt tên theo bộ vi

xử lý có trong nó như modul CPU312,CPU 313 modul CPU314, modul CPU315 Những modul cùng sử dụng 1 loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về cổng vào/ra onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ được phân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ IFM (Intergrated Function Module)

Hình 2.2 Sự khác nhau các khối bề ngoài của CPU S7-300

Ngoài ra còn có các loại module CPU với 2 cổng truyền thông, trong đó cổng truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán Các loại

modul này phân biệt với các loại modul khác bằng cụm từ DP (Distributed Port) như là modul CPU314C-2DP

2.1.3 Modul mở rộng

Thiết bị điều khiển khả trình SIMATIC S7-300 được thiết kế theo kiểu modul Các modul này sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau Việc xây dựng PLC theo cấu trúc modul rất thuận tiện cho việc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ và dễ dàng cho việc

mở rộng hệ thống Số các modul được sử dụng nhiều hay ít tuỳ theo từng ứng dụng nhưng tối thiểu bao giờ cũng phải có một modul chính là modul CPU, các modul còn lại là những modul truyền và nhận tín hiệu với đối tượng điều khiển bên ngoài như động cơ, các đèn báo, các rơle, các van từ Chúng được gọi chung là các modul mở rộng

Các modul mở rộng chia thành 5 loại chính:

a) Module nguồn nuôi (PS - Power supply)

Có 3 loại: 2A, 5A, 10A

b) Module xử lý vào/ra tín hiệu số (SM - Signal module)

Modul mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, bao gồm:

DI (Digital input): Modul mở rộng các cổng vào số Số các cổng vào số mở rộng có

thể là 8, 16, 32 tuỳ từng loại modul

DO (Digital output): Modul mở rộng các cổng ra số Số các cổng ra số mở rộng có

thể là 8, 16, 32 tuỳ từng loại modul

DI/DO (Digital input/Digital output): Modul mở rộng các cổng vào/ra số Số các

cổng vào/ra số mở rộng có thể là 8 vào/8ra hoặc 16 vào/16 ra tuỳ từng loại modul

AI (Analog input): Modul mở rộng các cổng vào tương tự Số các cổng vào tương tự

có thể là 2, 4, 8 tuỳ từng loại modul

AO (Analog output): Modul mở rộng các cổng ra tương tự Số các cổng ra tương tự

có thể là 2, 4 tuỳ từng loại modul

AI/AO (Analog input/Analog output): Modul mở rộng các cổng vào/ra tương tự Số

các cổng vào/ra tương tự có thể là 4 vào/2 ra hay 4 vào/4 ra tuỳ từng loại modul Các CPU của S7_300 chỉ xử lý được các tín hiệu số, vì vậy các tín hiệu analog đều phải được chuyển đổi thành tín hiệu số Cũng như các modul số, người sử dụng cũng có thể thiết lập các thông số cho các modul analog

c) Modul ghép nối (IM - Interface modul)

Modul ghép nối nối các modul mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản

lý chung bởi 1 modul CPU Thông thường các modul mở rộng được gắn liền với nhau trên một thanh đỡ gọi là rack Trên mỗi rack có nhiều nhất là 8 modul mở rộng (không

kể modul CPU, modul nguồn nuôi) Một modul CPU S7-300 có thể làm việc trực tiếp với nhiều nhất 4 rack và các rack này phải được nối với nhau bằng modul IM

Các modul ghép nối (IM) cho phép thiết lập hệ thống S7_300 theo nhiều cấu hình, S7-300 cung cấp 3 loại modul ghép nối sau:

IM 360: Là modul ghép nối có thể mở rộng thêm một tầng chứa 8 modul trên đó với

khoảng cách tối đa là 10 m lấy nguồn từ CPU

IM 361: Là modul ghép nối có thể mở rộng thêm ba tầng, với một tầng chứa 8 modul

với khoảng cách tối đa là 10 m đòi hỏi cung cấp một nguồn 24 VDC cho mỗi tầng

IM 365: Là modul ghép nối có thể mở rộng thêm một tầng chứa 8 modul trên đó với

khoảng cách tối đa là 1m lấy nguồn từ CPU

d) Modul chức năng (FM - Function modul)

Modul có chức năng điều khiển riêng Ví dụ như modul PID, modul điều khiển động cơ bước

e) Module truyền thông (CP - Communication modul)

Hình 2.3 Ảnh thực tế các loại modul mở rộng của S7-300

Trong thực tế các Modeule Siemens có thể gắn kết ghép nối với nhau để có thể thực thi nhiều ứng dụng khác nhau tùy thuộc vào chức năng của mỗi modeule Việc chọn CPU phù hợp rất quan trọng cho việc mở rộng module sau này bởi một số CPU

bị giới hạn số lượng odule mở rộng

Hình 2.4 Cấu trúc của một bộ điều khiển PLC

2.2 Ngôn ngữ lập trình:

PLC S7_300 có 3 ngôn ngữ lập trình cơ bản sau:

Ngôn ngữ “liệt kê lệnh”, ký hiệu là STL (Statement List) Đây là dạng ngôn ngữ lập trình thông thường của máy tính Một chương trình được ghép bởi nhiều câu lệnh theo 1 thuật toán nhất định, mỗi lệnh chiếm 1 hàng và đều có cấu trúc chung là “tên lệnh”+”toán hạng”

Trong thực tế ta thuuwongf sử dụng ngôn ngữ Ledder bởi vì ngôn ngữ này gần gũi với người dùng do tính trực quan của nó Ngôn ngữ ledder thuận tiện trong quá trình lập trình tuần tự

Cổng vào ra

Cổng đếm và ngắt

tốc độ cao

Quản lý ghép nối

Ví dụ:

Ngôn ngữ “hình thang”, ký hiệu là LAD (Ladder Logic) Đây là dạng ngôn ngữ

đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển logic

Tiếp điểm thường hở: KQ=KT nếu I0.0=1 KQ=0 nếu I0.0=0

Tiếp điểm thường đóng : KQ=KT nếu I0.0=0 KQ=0 nếu I0.0=1

 Lệnh Not: KQ thu được bằng đảo giá trị của KT, Nếu KT=1 thì KQ=0 ; Nếu KT=0 thì KQ=1

Ngõ ra ( cuộn coil) : Gán KQ cho ngõ ra Q0.0

Xác định kết quả: Gán KQ tại vị trí mà lệnh được chèn

 Vd: M0.0 lưu kết quả sau 2 phép tính qua I0.0 và I0.1

Lệnh SET Bit: Gán giá trị 1 cho M0.0

Lệnh RESET Bit : Gán giá trị 0 cho M0.0

Vi phân cạnh lên : M0.0 lưu giá trị KQ ở vòng quét trước

 Khi I0.0 chuyển trạng thái từ 0 sang 1 và M0.0 =0 thì Q0.0 =1

Vi phân cạnh xuống: M0.0 lưu giá trị KQ ở vòng quét trước

 Khi I0.0 chuyển trạng thái từ 1 xuống 0 và M0.0=1 thì Q0.0=1

2.3.2 Lệnh về timer :

Lệnh S_PULSE:

Nếu I0.0=1 Timer được kích chạy, khi I0.0=0 hoặc chạy đủ thời gian đặt 2s thì Timer dừng.Hoặc có tín hiệu I0.1 thì Timer cũng dừng Timer chỉ chạy lại khi có tín hiệu mới

từ I0.0 ( tức là I0.0 chuyển trạng thái từ 0 lên 1 ) Q0.0=1 khi Timer đang chạy

MW100 lưu giá trị đếm của Timer theo dạng Integer

MW102 lưu giá trị của Timer theo dạng BCD

Chức năng của Timer này là tạo xung có thời gian được đặt sẵn

Lệnh S_PEXT:

Timer kích có nhớ,Khi có tín hiệu cạnh lên ở I0.0 Timer T5 chạy,nếu đủ thời gian đặt Timer dừng Trong quá trình chạy nếu có tín hiệu mới từ chân I0.0 thì thời gian Timer lại được tính lại từ đầu Trong quá trình chạy nếu có tín hiệu I0.1 thì Timer dừng Q0.0 =1 khi Timer đang chạy

Các ô nhớ MW100 và MW102 lưu giá trị hiện thời của Timer theo dạng Integer

và dạng BCD

Lệnh S_ODT:

Nếu I0.0=1 Timer bắt đầu chạy khi đủ thời gian thì ngưng khi đó ngõ Q0.0 sẽ lên

1 nếu I0.0 vẫn còn giữ trạng thái 1,khi có tín hiệu I0.1 thì tất cả phải được Reset về 0 Các ô nhớ MW100 và MW102 lưu giá trị hiện thời của Timer theo dạng Integer và dạng BCD

Timer S_ODTthường được sử dụng trong việc lập trình do tính đơn giản và hiệu quả của nó.Tuy nhiên việc kết hợp nhiều loại Timer khác nhau cũng rất tốt do ưu và nhược điểm của từng loại Timer này là khác nhau

Lệnh S_ODTS:

Timer kích có nhớ,khi có xung cạnh lên ở I0.0 Timer bắt đầu chạy ,ngõ ra Q0.0=1 khi Timer ngưng và chỉ tắt khi có tín hiệu Reset (tín hiệu I0.1) Trong quá trình Timer chạy nếu có sự chuyển đổi tín hiệu từ chân I0.0 thêm 1 lần nữa thì Timer

sẽ nhớ và tiếp tục chạy khi hết thời gian lần trước

Số Timer trong S7_300 phụ thuộc vào loại CPU

CPU 312: có 128 Timer

CPU 313 trở lên: có 256 Timer

Có 2 cách cài đặt giá trị cho Timer:

a) Cài thông số thời gian trực tiếp:

Để cài giá trị trực tiếp cho Timer ta phải thêm kí tự S5T# trước giá trị đặt Các kí tự

kế tiếp là thông số thời gian muốn cài đặt cho Timer

b) Cài đặt thông số thời gian thông qua biến nhớ:

Giá trị cài đặt cho timer thông qua một biến kiểu WORD 16 bits:

2.3.3 Bộ đếmCounter:

Lệnh đếm lên xuống S_CUD:

Ngõ vào I0.2=1 : đưa giá trị đếm vào PV

Khi I0.0 chuyển trạng thái từ 0 lên 1 ,C0 đếm tăng lên 1

Khi I0.1 chuyển trạng thái từ 0 lên 1 ,C0 đếm giảm xuống 1

Khi cả I0.0 và I0.1 đều chuyển trạng thái thì C0 không thay đổi

Khi I0.3=1 thì C0 bị Reset về 0

Giá trị bộ đếm hiện thời nằm trong 2 ô nhớ MW100 và MW102 dưới dạng Integer và dạng BCD ,giá trị này có tầm từ 0 – 999

Ngõ ra Q0.0=1 khi giá trị đếm lớn hơn 0

Lệnh đếm lên S_CU:

Ngõ vào I0.1=1 : đưa giá trị đếm vào PV

Khi I0.0 chuyển trạng thái từ 0 sang 1 , C0 đếm tăng lên 1

Khi I0.2 = 1 Counter bị Reset

Ngõ ra Q0.0=1 khi giá trị đếm lớn hơn 0

Giá trị bộ đếm hiện thời nằm trong 2 ô nhớ MW100 và MW102 dưới dạng Integer và dạng BCD ,giá trị này có tầm từ 0 – 999

Ngõ ra Q0.0=1 khi giá trị đếm lớn hơn 0

Lệnh đếm xuống S_CD:

Ngõ vào I0.1=1 : đưa giá trị đếm vào PV

Khi I0.0 chuyển trạng thái từ 1 sang 0 , C0 giảm đi 1

Khi I0.2 = 1 Counter bị Reset

Ngõ ra Q0.0=1 khi giá trị đếm lớn hơn 0 Giá trị bộ đếm hiện thời nằm trong 2 ô nhớ MW100 và MW102 dưới dạng Integer và dạng BCD ,giá trị này có tầm từ 0 – 999 Ngõ ra Q0.0=1 khi giá trị đếm lớn hơn 0

2.3.4 Lệnh so sánh:

Lệnh so sánh số nguyên:

Lệnh EQ_I(Equal Integer): So sánh MW100 và MW102, nếu hai số nguyên này bằng

Nếu MW100 bé hơn hoặc bằng MW102 thì KQ=KT

Lệnh so sánh hai số Double Interger và hai số thực Real tương tự như trên

2.3.5 Các lệnh về số học:

Phép Toán trên số nguyên 16 Bit:

Lệnh ADD_I : Lệnh thực hiện việc cộng 2 số nguyên 16 Bit ,kết quả cất vào

số nguyên 16 Bit,nếu kết quả vượt quá 16 Bit thì cờ OV sẽ bật lên 1 ,cờ OS sẽ lưu Bit bị tràn đó

MW104 = MW100 + MW102

Lệnh SUB_I : Lệnh thực hiện việc trừ 2 số nguyên 16 Bit ,kết quả cất vào số nguyên

16 Bit , nếu kết quả vượt quá 16 Bit thì cờ OV sẽ bật lên 1 ,cờ OS sẽ lưu Bit bị tràn đó MW104 = MW100 - MW102

Lệnh MUL_I : : Lệnh thực hiện việc nhân 2 số nguyên 16 Bit ,kết quả cất vào số

nguyên 16 Bit , nếu kết quả vượt quá 16 Bit thì cờ OV sẽ bật lên 1 ,cờ OS sẽ lưu Bit bị tràn đó MW104 = MW100 * MW102

Lệnh DIV_I : : Lệnh thực hiện việc chia 2 số nguyên 16 Bit ,kết quả cất vào số

nguyên 16 Bit , nếu kết quả vượt quá 16 Bit thì cờ OV sẽ bật lên 1 ,cờ OS sẽ lưu Bit bị tràn đó MW104 = MW100 : MW102

Phép Toán trên số nguyên 32 Bit và số thực 32 Bit tương tự

2.3.6 Lệnh Di chuyển :

Lệnh MOV : Lệnh đưa giá trị một ô nhớ sang 1 ô nhớ khác,lệnh này có thể áp

dụng cho mọi kiểu số khác nhau.( Int,Dint,Real,Byte….)

2.3.7 Lệnh RESET nhiều bit FC 82: