Thiết kế tủ điều khiển PLC s7 1200 PN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC TẾ HỒNG BÀNG KHOA ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên nghành: Tự Động Hóa THIẾT KẾ TỦ ĐIỀU KHIỂN PLC-S7-1200-PN Khóa: DT14DH-DT1 Giáo viên hướng dẫn: ThS.Đào Tăng Tín Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2019 Lời cam đoan Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học THS Đào Tăng Tín Các nội dung nghiên cứu phân tích đồ án trung thực dựa vào tài liệu công bố theo quy định Nội dung sở lý thuyết phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá trích dẫn từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường Đại học Quốc tế Hồng Bàng không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền gây q trình thực (nếu có) Người cam đoan Lời cảm ơn Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy THS Đào Tăng Tín, tận tình hướng dẫn suốt q trình hồn thành đồ án tốt nghiệp Em chân thành cảm ơn quý Thầy khoa Điện tử - Tự động hóa, Trường Đại học Quốc tế Hồng Bàng tận tình truyền đạt kiến thức năm em học tập Với vốn kiến thức em tiếp thu q trình học tập khơng tảng cho trình nghiên cứu đồ án tốt nghiệp mà hành trang quý báu để em bước vào đời cách vững tự tin Em xin chân thành cảm ơn! TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án tự động hóa đồ án quan trọng sinh viên ngành kỹ thuật Đồ án thực nhằm mục đích giới thiệu cho sinh viên hệ thống sản xuất tiên tiến linh hoạt, phương pháp sản xuất công nghiệp để nâng cao tầm quản lý định hướng phát triển nghiệp sau Trong trình thực đồ án, giới hạn thời gian nên nhóm tập trung thực hiện: - Thiết kế bàn thí nghiệm Thiết lập ứng dụng thực tế cho mơ hình Tìm hiểu lập trình plc S7- 1200 Nội dung đồ án gồm chương: - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Cơ sở lý thuyết - Chương 3: Thiết kế mô hình thí nghiệm - Chương 4: Kết luận Kết mong muốn đồ án giúp cho sinh viên ứng dụng kiến thức khí tự động hóa để áp dụng cho toán thực tế sở học Từ rút học kinh nghiệm lĩnh vực điều khiển tự động hóa Mục Lục Chương1 11 TỔNG QUAN 11 1.1 Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài 11 1.2 Mục tiêu đề tài 12 1.3 Nhiệm vụ đề tài giới hạn đề tài 12 1.4 Phương pháp nghiên cứu 12 1.5 Sơ đồ khối mơ hình 13 Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1 Tổng quan PLC S7-1200 15 15 2.1.1 Giới thiệu PLC 15 2.1.2 Cấu trúc PLC 16 2.1.3 Nguyên lý hoạt động PLC 19 2.1.4 Giới thiệu SIMATIC S7-1200 20 2.2 Làm việc với phần mềm Tia Portal V13 27 2.2.1 Giới thiệu Tia Portal V13 27 2.2.2 Kết nối qua giao thức TCP/IP 27 2.2.3 Cách tạo Project 27 2.2.4 Tag PLC 30 2.2.5 Tag Local 30 2.3 Làm việc với trạm PLC 2.3.1 Quy định địa IP cho module CPU 33 33 2.3.2 Nạp chương trình xuống CPU 33 2.3.3 Giám sát thực chương trình 34 2.4 36 2.4.1 Vòng qt chương trình 36 2.4.2 Cấu trúc lập trình 36 2.4.3 Hàm chức – FUNCTION 37 2.5 Giới thiệu tập lệnh 38 2.5.1 Bit logic ( tập lệnh tiếp điểm ) 38 2.5.2 Sử dụng Timer 41 2.5.3 Sử dụng Counter 43 2.5.4 So sánh 44 2.6 Kỹ thuật lập trình Kết luận Chương THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG 3.1 Thiết kế module thí nghiệm 46 47 47 3.1.1 Module HMI 47 3.1.2 Module PLC 48 3.1.3 Module INPUT 49 3.1.4 Module OUTPUT 49 3.1.5 Module Mạch khởi động – tam giác 49 3.1.6 Module Mạch điều khiển tín hiệu đèn giao thơng ngã tư 49 3.2 Thiết kế thí nghiệm 50 3.2.1 Bài thí nghiệm số 1: Mơ hình điều khiển mạch khởi động sao-tam giác 50 3.2.2 Thiết bị điện mơ hình 50 3.2.3 Bài thí nghiệm số 2: Mơ hình điều khiển đảo chiều động pha 55 3.2.4 Bài thí nghiệm số - Mơ hình điều khiển đèn giao thơng ngã tư Chương KẾT LUẬN 58 62 4.1 Kết luận 62 4.2 Kết đạt 62 4.3 Ứng dụng thực tế 62 4.4 Khuyết điểm mơ hình 62 4.5 Khuyến nghị 63 4.6 Hướng phát triển đề tài 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH SÁCH CÁC BẢNG/ BIỂU 3.2 Thiết kế thí nghiệm 3.2.1 Bài thí nghiệm số 1: Mơ hình điều khiển mạch khởi động sao-tam giác 3.2.2 Thiết bị điện mơ hình ST Tên thiết bị T điện Relay Omron MY2N Thông số kỹ thuật thiết bị thiết bị - Nguồn: 24VDC - Tiếp điểm thường đóng chân : 19, 12-4 - Tiếp điểm thường mở chân: 1-5, Chức 4-8 Sử dụng tiếp điểm relay cấp nguồn 220VAC cho tải Contactor MC2 12b - Công suất kéo tải : Ở điện áp Sử dụng 220VAC/50Hz - Tải điện trở: 5500W (cường độ mạch khởi dòng điện 25A) - Tải điện cảm (động điện) : 3.5KW (4.69HP) ((cường độ dòng điện 13A) - Điện áp điều khiển 220VAC Đèn báo nguồn Nguồn cấp 220VAC động – tam giác, điều khiển cấp nguồn pha cho tải Đèn báo trạng thái hoạt động thiết bị 3.2.1.2 Sơ đồ mạch điện Sơ đồ mạch động lực khởi động sao- tam giác Sơ đồ mạch điều khiển khởi động tam giác Nguyên lý hoạt động Nhấn nút ON cuộn K1 có điện , tiếp điểm thường mở K1 đóng lại , cuộn K3 có điện , tiếp điểm K3 đóng lại , động chạy chế độ hình Cuộn dây rờ le thời gian có điện đóng tiếp điểm thường mở thường TR lại bắt đầu tính thời gian Sau thời gian tùy theo cài đặt rờ le thời gian , rờ le thời gian tác động tiếp điểm thường đóng TR tác động muộn (ON DELAY) mở ngắt điện cuộn dây công tắc tơ K1 làm tiếp điểm K1 mở nên cuộn K3 điện Tiếp điểm thường mở tác động muộn (ON DELAY) TR đóng lại làm cuộn K2 có điện làm tiếp điểm thường mở K2 đóng lại , mạch động lực nói theo hình tam giác K2 đóng làm cuộn K1 có điện trở lại đóng tiếp điểm động lực K1 lại cung cấp điện cho mạch động lực 3.2.1.4 Lập trình điều khiển PLC Xác lập Input/ Output: I0.0 STOP Dừng I0.1 START Khởi dộng DB1 Rth Thời gian trễ Q0.0 K Cuộn giữ K Q0.1 KY Cuộn giữ KY (chạy sao) Q0.2 KD Cuộn giữ KD (chạy tam giác) Bảng 3.1 Xác lập trạng thái Input/ Ounput thí nghiệm số Chương trình Ladder: Sơ đồ mạch kết nối PLC S7-1200 : Sơ đồ mạch kết nối PLC S7-1200 3.2.1.5 Thiết lập PLC Bước 1: Nhấp chuột phải vào chương trình PLC va chọn [ Properties] Bước 2: Chọn [Protection], and then select [Permit access with PUT/GET communication from remote partner (PLC,HMI,OPC,…) Bước 3: Thư mục[ PLC Tags] chọn [ Show all tags ] Bước 4: Click [Export] để tạo tags Bước 5: Thiết lập thư mục lưu tập tin sau click [OK] Bước 6: Sauk hi tạo PLC Tags click [Download to device] để download chương trình xuống PLC 3.2.3 Bài thí nghiệm số 2: Mơ hình điều khiển đảo chiều động pha 3.2.2.1 Sơ đồ mạch điều khiển Sơ đồ mạch điều khiển đảo chiều ĐC pha 3.2.2.2 Nguyên lý hoạt động - Nguyên lý làm việc mạch đảo chiều động ba pha không đồng mơ tả hình Khi muốn đảo chiều động ba pha không đồng ta cần đổi chiều hai ba pha Động khởi động theo chiều thuận hay chiều nghịch Việc chọn chiều quay thuận hay nghịch vô hiệu hóa chiều ngược lại MT, MN hai nút điều khiển chiều quay thuận nghịch động KT, KN Contactor đóng ngắt tiếp điểm điều khiển chiều quay động 3.2.2.3 Lập trình điều khiển PLC Xác lập Input/ Output Input/ Output Chức Chú thích I0.0 Khởi động động quay thuận MT I0.1 Khởi động động quay nghịch MN Q0.0 Cuộn giữ Contactor quay thuận KT Q0.1 Cuộn giữ Contactor quay nghịch KN Bảng 3.2 Xác lập trạng thái Input/ Ounput thí nghiệm số 3.2.2.4 Lưu đồ PLC Lưu đồ PLC - Khi nhấn START ngõ vào I0.0 PLC nhận tín hiệu kích ngõ Q0.0 hoạt động động quay thuận - Ngược lại nhấn START ngõ vào I0.1 PLC nhận tín hiệu kích ngõ Q0.1 hoạt động động quay nghịch Chương trình Ladder Sơ đồ đấu dây PLC Sơ đồ đấu dây PLC 3.2.4 Bài thí nghiệm số - Mơ hình điều khiển đèn giao thông ngã tư 3.2.3.1 Sơ đồ bố trí đèn ngã tư Sơ đồ bố trí đèn ngã tư 3.2.3.2 Hoạt động hệ thống Hệ thống đèn giao thơng thực tế hoạt động nhìu chế độ khác như: chế độ tự động, chế độ tay, chế độ cao điểm, thấp điểm… Trong chương trình hoạt động chế độ tự động Giản đồ xung hệ thống: Chế độ tự động đươc mô tả giản đồ xung sau: Giản đồ thời gian 3.2.3.3 Lập trình điều khiển PLC Xác lập Input/ Output I0.0 START I0.1 STOP Q0.0 Ngõ điều khiển đèn xanh tuyến Q0.1 Ngõ điều khiển đèn vàng tuyến Q0.2 Ngõ điều khiển đèn xanh tuyến Q0.5 Ngõ điều khiển đèn đỏ tuyến Q0.6 Ngõ điều khiển đèn vàng tuyến Q0.7 Ngõ điều khiển đèn đỏ tuyến Bảng 3.8 Xác lập trạng thái Input/ Ounput thí nghiệm số Chương trình Ladder Sơ đồ mạch kết nối PLC S7-1200 Sơ đồ mạch kết nối PLC S7-1200 Chương KẾT LUẬN 4.1 Kết luận - Đề tài “Thiết kế tủ điều khiển PLC-S7-1200-PN ” Đã hoàn thành + Giới thiệu, nghiên cứu, tìm hiểu PLC đặc tính phạm vi ứng dụng lĩnh vực điều khiển tự động + Trình bày cấu trúc tập lệnh: nhóm hàm logic, nhóm hàm so sánh, nhóm hàm tốn học, định thời, đếm, khối chuyển liệu PLC S7-1200 + Ứng dụng điều khiển PLC S7-1200 (CPU 1214C AC/DC/Rly) vào tập thí nghiệm 4.2 Kết đạt - thí nghiệm ứng dụng giảng dạy: + Mơ hình điều khiển mạch khởi động sao- tam giác + Mơ hình điều khiển đảo chiều động pha + Mơ hình điều khiển đèn giao thông ngã tư - Viết chương trình điều khiển S7-1200 phần mềm TIA Portal V14 4.3 Ứng dụng thực tế - Ứng dụng mô hình giảng dạy nghiên cứu - Ứng dụng điều khiển mơ hình điều khiển tín hiệu đèn giao thơng ngã tư 4.4 Khuyết điểm mơ hình - Chương trình lập trình điều khiển PLC S7-1200 dùng nhiều tập lệnh,thay vào dùng chương trình sử dụng lệnh JUMP gọn - Mơ hình vận hành dạng điều khiển chương trình, phần kết nối điều khiển mơ hình thực khơng có 4.5 Khuyến nghị Đề nghị nhà trường, khoa điện tử tự động hóa cho sinh viên làm đề tài tốt nghiệp để tăng cường kĩ năng, nâng cao chuyên mơn tính ứng dụng thực tế 4.6 Hướng phát triển đề tài - Sử dụng motor cảm biến thật thay cho chạy mô - Phát triển mơ hình theo dạng mạng INTERNET sử dụng EasyAccess 2.0 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] [123doc.vn] Giới thiệu PLC S7-1200x [2] [123doc.vn] Tổng quan PLC S7-1200 ứng dụng kết nối truyền thông với máy tính [3] ThS HỒNG ĐÌNH KHƠ, Tổng quan PLC S7-1200 ứng dụng TRANG WEB [4] http://www.dientuvietnam.net/ [5] https://support.industry.siemens.com/ [6] http://www.weintek.com/globalw/ [7] http://tailieu.vn/ [8] http://codientu.org/ [9] http://plcsaigon.com/ [10] http://unlockplc.com/ [11]https://www.youtube.com/user/parsicautomation? sub_confirmation=1&feature=iv&src_vid=y2eWdLk0Ho&annotation_id=annotation_3064877945 [12] http://www.rohtekautomation.com/ ... thuật, công nghệ Profibus - Sử dụng PLC S7- 1200 điều khiển kết nối với HMI - Sử dụng phần mềm TIA Portal V13 lập trình cho PLC S7- 1200 điều khiển PLC qua cổng kết nối Profinet với HMI 1.5 Sơ đồ... tiếp PLC với thiết bị ngoại vi 2.1.4 Giới thiệu SIMATIC S7- 1200 Bộ điều khiển PLC S7- 1200 sử dụng với linh động khả mở rộng phù hợp hệ thống tự động hóa nhỏ vừa tương ứng với người dùng Thiết kế. .. làm cho PLC S7- 1200 trở thành giải pháp hoàn hảo việc điều khiển, chọn lựa phù hợp nhiều ứng dụng khác CPU PLC S7- 1200 kết hợp với vi xử lý, nguồn tích hợp, tín hiệu đầu vào/ra, thiết kế theo