Nghiên cứu hệ thống điều khiển quá trình khoan 2 giai đoạn ứng dụng điều khiển bằng PLC s7 200

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2015 NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH KHOAN GIAI ĐOẠN ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP HẢI PHÒNG - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2008 NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH KHOAN GIAI ĐOẠN ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên: Khắc Văn Tiến Người hướng dẫn: TS Nguyễn Đức Minh HẢI PHỊNG - 2018 Cộng hồ xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc o0o - BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Khắc Văn Tiến – MSV : 1412102103 Lớp : ĐC1801- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Nghiên cứu hệ thống điều khiển trình khoan giai đoạn ứng dụng điều khiển PLC S7-200 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ) Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán Địa điểm thực tập tốt nghiệp CÁC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ nhất:TH.S Nguyễn Đức Minh Họ tên : Học hàm, học vị Cơ quan công tác : : Trường Đại học dân lập Hải Phòng Nội dung hướng dẫn : Toàn đề tài Người hướng dẫn thứ hai: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Đề tài tốt nghiệp giao ngày 12 tháng năm 2018 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày 21 tháng năm 2018 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Cán hướng dẫn Đ.T.T.N Khắc Văn Tiến T.S Nguyễn Đức Minh Hải Phòng, ngày tháng năm 2018 HIỆU TRƯỞNG GS.TS.NGƯT TRẦN HỮU NGHỊ PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1.Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lượng Đ.T.T.N ( so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N, mặt lý luận thực tiễn, tính tốn giá trị sử dụng, chất lượng vẽ ) Cho điểm cán hướng dẫn ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2018 Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính tốn chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài Cho điểm cán chấm phản biện ( Điểm ghi số chữ) Người chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) Lời Mở Đầu Ngày trước phát triển vũ bão khoa học kỹ thuật việc áp dụng khoa học công nghệ vào thực tế sản xuất phát triển rộng rãi mặt quy mơ lẫn chất lượng Trong ngành tự động hóa chiếm vai trò quan trọng khơng giảm nhẹ sức lao dộng cho người mà góp phần lớn việc nâng cao suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm, ngành tự dộng hóa ngày khẳng định vị trí vai trò ngành công nghiệp phổ biến rộng rãi hệ thống cơng nghiệp tồn giới nói chung Việt Nam nói riêng Chiếm vai trò quan trọng ngành tự động hóa kỹ thuật điều khiển logic lập trình viết tắt PLC Nó phát triển mạnh mẽ ngày chiếm vị trí quan trọng ngành kinh tế quốc dân Không thay cho kỹ thuật điều khiển cấu cam kỹ thuật rơ le trước mà chiếm lĩnh nhiều chức phụ khác Xuất phát từ thực tế đó, q trình học tập trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng, bảo hướng dẫn tận tình thầy khoa Điện Công Nghiệp đặc biệt thầy giáo, TH.S ”Nguyễn Đức Minh”, em nhận đồ án với đề tài: “ Nghiên cứu hệ thống điều khiển trình khoan giai đoạn , ứng dụng điều khiển PLC S7-200” để giúp cho sinh viên có thêm hiểu biết vấn đề Chương 1:Giới Thiệu Tổng Quan Về PLC Cấu trúc họ phần cứng PLC S7-200 1.1 Cấu trúc phần cứng -PLC: Là tên viết tắt “Programmable Logic Control” thi ết bị điều khiển lập trình hay khả trình, cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình -Lịch sử hình thành phát triển: Bộ điều khiển lập trình kỹ sư công ty General Motors- Hoa kỳ sáng chế năm 1968 -Với tiêu kỹ thuật nhằm đáp ứng yêu cầu điều khiển:  Dễ lập trình thay đổi chương trình  Cấu trúc dạng Moudule mở rộng, dễ bảo trì sửa chữa  Đảm bảo độ tin cậy mơi trường sản xuất Hình 1.1a:PLC đời năm 1968 Hoa kỳ Tuy nhiên hệ thống đơn giản cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn việc vận hành lập trình hệ thống Vì nhà thiết kế chế tạo bước để hệ thống trở nên đơn giản, gọn nhẹ dễ vận hành 10 Trong đó:  Chân số 1: Là chân nhận điện áp chiều đầu vào, điện áp chiều chiều phải lớn điện áp đầu IC  Chân số 2: Được nối với 0V  Chân số 3: Là chân xuất điện áp chiều ổn định  IC ổn áp78xx IC tạo điện áp dương, đó:  78: Tạo điện áp dương  xx: Điện áp chiều  Ví dụ: IC 7824 tạo điện áp +24VDC  Chức phần tử sơ đồ:  BA: Biến áp nguồn có chức tạo điện áp thích hợp cấp cho mạch chỉnh lưu  CL: Cầu chỉnh lưu có tác dụng chỉnh lưu điện áp xoay chiều điện áp chiều cấp cho mạch điều khiển  C1, C3, C4: Tụ chiều có tác dụng san phẳng điện áp chiều nhấp nhô sau cầu chỉnh lưu để tạo điện áp chiều phẳng  C2: Tụ xoay chiều có tác dụng lọc thành phần sóng bậc cao  R: Điện trở R có tác dụng giải phóng lượng tụ điện C1 điện áp U2 giảm  IC7824:Có tác dụng ổn áp tạo điện áp chuẩn 24VDC  IC7812: Có tác dụng ổn áp tạo điện áp chuẩn 12VDC -Nguyên lý hoạt động khối nguồn chiều: Điện áp 220VAC qua biến áp giảm xuống 20VAC Điện áp qua cầu chỉnh lưu chuyển thành điện áp chiều nhân với (khoảng 1.4) vào khoảng 28VDC đưa vào đầu vào IC7824 Đầu IC7824 đưa vào đầu vào IC7812 Tụ điện có tác dụng lọc thành phần sóng hài bậc cao san phẳng điện áp chiều nhấp nhô sau cầu chỉnh lưu để tạo điện áp phẳng để cấp cho IC ổn áp Sơ đồ mạch động lực lựa chọn thiết bị 3.3 Mạch động lực - Công suất động cơ: 2KW - Điện áp định mức 220V - Động chiều kích từ độc lập Dòng điện định mức: � 103 �  ��= ���� = 220 =9,1 +Đối với động có cơng suất nhỏ ta phải dùng phương pháp mở máy trực tiếp không cần qua điện trở hạn chế +Đối với mạch bảo vệ ta cần sử dụng phương pháp bảo vệ cầu chì đơn giản, rẻ tiền +Chọn động có cơng suất 2KW.Một động khoan động vận hành cho khoan lên xuống +Khi đảo chiều quay động ta dùng phương pháp đổi chiều điện áp phần ứng Thay đổi nguồn phần ứng cho phép động chiều gặp vật khoan quay với vận tốc V2, lên chạm vật khoan quay với tốc độ quay V1 3.4.Lựa chọn thiết bị Dòng điện định mức Iđm= 9.1A Khi mở máy dòng điện : Imm =2.5 Iđm Dòng cực đại mở: Imm = 2,5 Iđm = 2,5x 9,1 = 22,7 A -Ta chọn loại cơng tắc tơ có cơng suất thỏa mãn: Dòn g điệ n Số lượn L T T oI I hh đ m m ưư a i ờờ x K1 n5 - UC đS m C u Kíc ộ h n Th 2D1 20 Chọn CTT cho CTT: X, L, V ,V2 Từ cơng suất cuộn hút tính dòng qua cuộn hút : Ih=P/U= 10/220 = 0,05 A Phần tử điều khiển Từ cuộn hút ta chọn role trung gian có tiếp điểm thỏa mãn Các thiết bị bảo vệ Bảo vệ cầu chì ta lựa chọn cầu chì cho mạch động lực mạch điều khiển Mạch động lực: Mạch điều khiển: Mạch điều khiển đầu vào /ra với PLC s7-200 C m C B C B I 62 e m K x K đ vQ : K 63 Lưu đồ thuật tốn 64 II, Viết chương trình cô nghệ cho khoan 65 66 Kết Luận Sau khoảng thời gian ngắn thực đề tài tốt nghiệp, với nỗ lực cố gắng thân giúp đỡ tận tình thầy giáo, bạn bè lớp, đến em hoàn thành đề tài tốt nghiệp Trong đề tài em tìm hiểu thực yêu cầu sau: -Tìm hiểu PLC họ PLC S7-200 hãng Simen -Tìm hiểu trình khoan giai đoạn -Ứng dụng PLC S7-200 mơ hình điều khiển -Biết cách xây dựng tốn mơ chương trình hệ thống khoan giai đoạn Tuy nhiên thời gian có hạn trình độ thân em nhiều hạn chế nên trình làm đề tài nhiều thiếu sót Em mong nhận bảo , đóng góp ý kiến thầy cô giáo ,các bạn bè lớp để em hồn thiện kiến thức cách tốt Một lần em xin chân thành cảm ơn bảo, hướng dẫn tận tình thầy giáo, TH.S Nguyễn Đức Minh, thầy cô khoa, bạn bè lớp suốt trình làm đề tài em Em xin chân thành cảm ơn ! Hải Phòng, ngày…tháng… năm 2018 Sinh viên thực Khắc Văn Tiến 67 Tài liệu tham khảo [1]Hà Văn Trí -Giáo trình PLC, NXB Khoa học kĩ thuật [2] Th.S Châu Đức Chí -Kỹ thuật điều khiển ,lập trình PLC SIMATIC S7 -200, NXB Thành phố Hồ Chí Minh [3] Trần Thế San, Nguyễn Ngọc Phương (2009) - PLC lập trình ứng dụng công nghiệp,NXB khoa học kĩthuật 2009 [4] Tailieu.vn [5] Google.com Mục Lục Lời Mở Đầu Chương 1:Giới Thiệu Tổng Quan Về PLC Cấu trúc họ phần cứng PLC S7-200 1.2Phân Loại 13 1.3 Chế độ làm việc vòng quét 14 1.5 Ngơn ngữ lập trình 16 1.6 Ứng dụng PLC 18 1.7 Cấu trúc phần cứng họ PLC S7-200 19 1.7.1 Các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn họ PLC s7-200 19 1.7.2.Tính PLC S7-200 19 1.7.3.Cấu trúc nhớ CPU 20 1.7.4 Đơn vị S7-200 23 1.8.Tập lệnh 26 1.8.1 Các lệnh vào 26 1.8.2 lệnh ghi xóa giá trị cho tiếp điểm 26 1.8.3 Timer: TON,TOF, TONR 28 1.8.4 COUNTER 30 1.9 Chương trình điều khiển 34 1.9.1 Khai bào phần cứng 34 1.9.2 Cấu trúc sổ lập trình 35 Các phần tử lập trình thường dùng (cửa sổ ProgramElements) 36 Chương 2:Giới thiệu khái quát công nghệ khoan 39 2.1.giới thiệu tổng quan công nghệ khoan 39 2.2 Một số cảm biến vị trí dịch chuyển 39 2.3Tìm hiểu số cảm biến: 39 2.3.1Cảm biến Hall: 39 2.3.2 cảm biến Hall and OEM_pot 41 2.3.3.Cảm biến siêu âm 43 2.3.4.Cảm biến đo dịch chuyển sóng đàn hồi 46 2.3.5 Cảm biến điện dung: 49 2.3.6.Cảm biến điện cảm 50 2.3.7Cảm biến hồng ngoại : 52 Chương 3:Thiết kế điều khiển công nghệ khoan lỗ hai giai đoạn 57 3.1Bài toán 57 3.2 Thiết kế khối nguồn chiều 57 3.3 Mạch động lực 59 3.4.Lựa chọn thiết bị 60 II, Viết chương trình nghệ cho khoan 65 Kết Luận 67 Tài liệu tham khảo 68 ... ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001 :20 08 NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH KHOAN GIAI ĐOẠN ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7 -20 0 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG... Khắc Văn Tiến – MSV : 14 121 021 03 Lớp : ĐC1801- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Nghiên cứu hệ thống điều khiển trình khoan giai đoạn ứng dụng điều khiển PLC S7 -20 0 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội... “ Nghiên cứu hệ thống điều khiển trình khoan giai đoạn , ứng dụng điều khiển PLC S7 -20 0” để giúp cho sinh viên có thêm hiểu biết vấn đề Chương 1:Giới Thiệu Tổng Quan Về PLC Cấu trúc họ phần cứng