MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC GIAO TIẾP WINCC

MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC GIAO TIẾP WINCC Giới thiệu sơ lượt về PLC.....................................................................................1 Lời cảm ơn 2 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 3 Nhận xét của giáo viên phản biện 4 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PLC 6 1 KHÁI NIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 6 2CẤU HÌNH HỆ THỐNG 11 3CẤU TRÚC BỘ NHỚ 16 4 LẬP TRÌNH PLC 22 5 CÁC MODULE MỞ RỘNG 37 CHƯƠNG 2 : MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC 44 1 MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC 44 2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 45 3 SƠ ĐỒ CHI TIẾC....................................................................................46 4 CÁC CẢM BIẾN……………………………………………………….50 CHƯƠNG 3: PHẦN MỀM STEP7 MICROWIN32 51 1GIAO DIỆN PHẦN MỀM 51 2 LẬP TRÌNH TUYẾN TÍNH VÀ CẤU TRÚC 56 3CÁC BƯỐC ĐỂ LẬP TRÌNNH CHO MỘT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO PLC S7200……………………………………………57 4 TẬP LỆNH TRONG S7200 59 CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH WINCC VỚI S7 – 200 89 1 DÙNG WINCC TẠO GIAO DIỆN GỒM 2 NÚT NHẤN ON VÀ OFF ĐỂ BẬT ĐÈN 89 2 THIẾT LẬP GIAO DIỆNVÀ VẼ ĐỒ THỊ ĐÁP ỨNG 100 CHƯƠNG 5:MỘT SỐ BÀI TẬP ƯNG DỤNG CỦA PLC…………………106

Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ  ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ĐỀ TÀI: MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC GIAO TIẾP WINCC GVHD: Thạc sĩ TRẦN VĂN TRINH SVTH : Nhóm II Nguyễn Phan Long Hồ Nguyễn Thanh Huy Nguyễn Văn Thuận Nguyễn Quang Thiệu Lê Duy Bình Văn Sỹ Nhân Trần Đìnnh Quốc Nguyễn Văn Hùng Pham Viết Duy GVHD: Th.S Trần Văn Trinh 08023751 08030601 08023691 08023951 08024231 08021831 08022091 08022741 08025651 SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2009 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PLC Điều khiển tự động khơng mẻ giới Nó có mặt từ sớm từ khoa học cơng nghệ người có tiến Bắt đầu từ việc người không thỏa mãn nhu cầu sinh hoạt lao động sản xuất, ứng dụng điều khiển tự động đời để thỏa mãn nhu cầu Tiếp theo q trình phân cơng lao động đẩy ngành Điều khiển tự động trở thành ngành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu ứng dụng ngành Điều khiển tự động vào lao động sản xuất, đời sống sinh hoạt người,kết hợp với nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác.Trong nông nghiệp,Trong công nghiệpTrong sinh hoạt……………… PLC ngày có nhiều ứng dụng rộng rãi lĩnh vực cơng nghiệp nhờ vào tính ưu việc mà có được: PLC có khả thay hồn tồn phương pháp điều khiển trước đây,khả điều khiển thiết bị dễ dàng linh hoạt dựa vào việc lập trình lệnh logic bản; khả định thời, đếm; giải vấn đề toán học công nghệ; khả tạo lập, gởi đi, tiếp nhận tín hiệu nhằm mục đích kiểm sốt kích hoạt, đình chức máy dây chuyền công nghiệp… Để hiểu rõ điều khiển lập trình PLC nhóm em chọn đề tài “MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC BĂNG CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM GIAO TIẾP PLC VỚI WINCC” Trong trìnhnh tìm hiểu hồn thành đề tài, nhóm có nhiều cố gắng tìm hiểu học hỏi kiến thức cần thiết để hoàn thành tốt đề tài Tuy nhiên, thời gian nghiên cứu có hạn kiến thức chúng em co nhiều hạn chế,co nhiều sai sót, mong thơng cảm q thầy cô GVHD: Th.S Trần Văn Trinh SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC LỜI CẢM ƠN Trong thời gian nghiên cứu hoàn thành đề tài, nhóm nhận nhiều giúp đỡ q thầy bạn Nhóm xin chân thành cảm ơn quý thầy cô khoa Công nghệ Điện tử tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm có thời gian điều kiện mặt để nghiên cứu Nhóm xin chân thành cảm ơn Giáo viên hướng dẫn – Ths.Trần Văn Trinh truyền đạt kiến thức chuyên ngành bổ ích cần thiết để nhóm hồn thành tốt đề tài GVHD: Th.S Trần Văn Trinh SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Nhận xét giáo viên hướng dẫn: Nhận xét giáo viên phản biện: GVHD: Th.S Trần Văn Trinh SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Giới thiệu sơ lượt PLC Lời cảm ơn GVHD: Th.S Trần Văn Trinh SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Nhận xét giáo viên hướng dẫn Nhận xét giáo viên phản biện CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PLC 1/ KHÁI NIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 2/CẤU HÌNH HỆ THỐNG 11 3/CẤU TRÚC BỘ NHỚ 16 4/ LẬP TRÌNH PLC 22 5/ CÁC MODULE MỞ RỘNG 37 CHƯƠNG : MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC 44 1/ MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC 44 2/ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 45 3/ SƠ ĐỒ CHI TIẾC 46 4/ CÁC CẢM BIẾN……………………………………………………….50 CHƯƠNG 3: PHẦN MỀM STEP7- MICROWIN32 51 1/GIAO DIỆN PHẦN MỀM 51 2/ LẬP TRÌNH TUYẾN TÍNH VÀ CẤU TRÚC 56 3/CÁC BƯỐC ĐỂ LẬP TRÌNNH CHO MỘT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO PLC S7-200……………………………………………57 4/ TẬP LỆNH TRONG S7-200 .59 CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH WINCC VỚI S7 – 200 .89 1/ DÙNG WINCC TẠO GIAO DIỆN GỒM NÚT NHẤN ON VÀ OFF ĐỂ BẬT ĐÈN 89 2/ THIẾT LẬP GIAO DIỆNVÀ VẼ ĐỒ THỊ ĐÁP ỨNG 100 CHƯƠNG 5:MỘT SỐ BÀI TẬP ƯNG DỤNG CỦA PLC…………………106 CHƯƠNG I SƠ LƯỢC VỀ PLC GVHD: Th.S Trần Văn Trinh SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC KHÁI NIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN: Hệ thống điều khiển tập hợp thiết bị dụng cụ điện tử Nó dùng để vận hành trình hoạt động chế tạo cách ổn định, xác thơng suốt Nó hoạt động thức khác phạm vi thiết bị, từ cung cấp lượng đến thiết bị bán dẫn Ngày việc tăng nhanh công nghệ nhu cầu tự động hố cao, đặc biệt cơng nghiệp, cơng việc điều khiển rắc rối phức tạp hồn thành với hệ tự động hóa cao Thiết bị mà phục vụ cho việc điều khiển cách thơng minh, xác phải cần nói đến PLC - PLC viết tắt Programmable Logic Controller , thiết bị điều khiển lập trình (khả trình) cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình Người sử dụng lập trình để thực loạt trình tự kiện Các kiện kích hoạt tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC qua hoạt động có trễ thời gian định hay kiện đếm PLC thiết bị dieu khien lập trình được, thiết kế chun dùng cơng nghiệp để điều khiển tiến trình xử lý từ đơn giản đến phức tạp la hệ thống tự động, ngồi tín hiệu nối kết đến đường thiết bị ( bảng điều khiển, motor, sensor, ….) PLC có khả chuyển giao mạng, nghĩa PLC nối lại với theo chuẩn giao tiếp loại PLC cho phép xử lý hệ thống lớn xử lý kết hợp 1.1 PLC ( PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER ): PLC nhiều hãng chế tạo, hãng có nhiều họ khác nhau, có nhiều phiên họ, chúng khác tính giá thành, phù hợp với toán đơn giản hay phức tạp Ngồi có ghép mở rộng cho phép ghép nhiều PLC nhỏ để thực chức phức tạp, hay giao tiếp với máy tính tạo thành mạng tích hợp, việc thực theo dõi, kiểm tra, điều khiển trình cơng nghệ phức tạp hay tồn phân xưởng sản xuất Mặc dù vậy, hệ thống GVHD: Th.S Trần Văn Trinh SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC điều khiển dùng loại PLC có cấu trúc hình sau : + Ngõ vào dạng số: gồm hai trạng thái ON OFF Khi trạng thái ON ngõ vào số coi mức logic hay mức logic cao Khi trang thái OFF ngõ vào coi mức logic hay mức logic thấp + Ngõ số: gồm hai trạng thái ON OFF Các ngõ thường nối để điều khiển cuộn dây contactor, đèn tín hiệu… + Thiết bị đầu vào: gồm thiết bị tạo tín hiệu điều khiển thương nút nhấn, cảm biến 1.2 Nguyên lý hoạt động PLC :PLC điều khiển mà tùy thuộc vào người sử dụng thực loạt hay trình tự kiện, kiện kích hoạt tác nhân kích thích (hay gọi cổng vào) tác động vào PLC qua hoạt động có trể thời gian định thời hay kiện đếm : CPU điều khiển hoạt động bên PLC Bộ xử lý đọc kiểm tra chương trình chứa nhớ, sau thực thứ tự lệnh chương trình , đóng hay ngắt đầu Các trạng thái ngõ phát đến thiết bị liên kết để thực thi Và toàn hoạt động thực thi phụ thuộc vào chương trình điều khiển giữ nhớ Một kiện kích hoạt, thật bật ON hay OFF thiết bị bên ngồi hay gọi thiết bị vật lý ( thiết bị gắn vào cổng ) Như hiểu PLC “điều khiển logic theo chương trình “ Ta cần thay đổi chương trình cài đặt PLC PLC thực chức khác nhau, điều khiển mơi trường khác Cấu trúc PLC phân thành thành phần hình vẽ: GVHD: Th.S Trần Văn Trinh SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Power Supply Input Interface Central Processing Unit ( CPU) Output Interface Memory - Đơn vị xử lý trung tâm: CPU điều khiển hoạt động bên PLC Bộ xử lý đọc kiểm tra chương trình chứa nhớ, sau thực thứ tự lệnh chương trình , đóng hay ngắt đầu Các trạng thái ngõ phát đến thiết bị liên kết để thực thi Và tồn hoạt động thực thi phụ thuộc vào chương trình điều khiển giữ nhớ - Hệ thống Bus: Hệ thống Bus tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: + Address Bus : Bus địa dùng để truyền địa đến Module khác + Data Bus : Bus dùng để truyền liệu + Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền tín hiệu định điểu khiển đồng hoạt động PLC - Trong PLC số liệu trao đổi vi xử lý module vào thông qua Data Bus Address Bus Data Bus gồm đường, thời điểm cho phép truyền bit byte cách đồng thời hay song song - Nếu module đầu vào nhận địa Address Bus , chuyển tất trạnh thái đầu vào vào Data Bus Nếu địa byte đầu xuất Address Bus, module đầu tương ứng nhận liệu từ Data bus Control Bus chuyển tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động PLC Các địa số liệu chuyển lên Bus tương ứng thời gian hạn chế - Hệ thống Bus làm nhiệm vụ trao đổi thông tin CPU, nhớ I/O Bên cạnh đó, CPU cung cấp xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ Xung GVHD: Th.S Trần Văn Trinh SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC định tốc độ hoạt động PLC cung cấp yếu tố định thời, đồng hồ hệ thống - Bộ nhớ: + PLC thường yêu cầu nhớ trường hợp : Làm định thời cho kênh trạng thái I/O Làm đệm trạng thái chức PLC định thời, đếm, ghi Relay + Mỗi lệnh chương trình có vị trí riêng nhớ, tất vị trí nhớ đánh số, số địa nhớ Địa ô nhớ trỏ đến đếm địa bên vi xử lý Bộ vi xử lý giá trị đếm lên trước xử lý lệnh Với địa , nội dung ô nhớ tương ứng xuất đấu ra, trình gọi trình đọc Bộ nhớ bên PLC tạo bỡi vi mạch bán dẫn, vi mạch có khả chứa 2000 - 16000 dòng lệnh , tùy theo loại vi mạch Trong PLC nhớ RAM, EPROM sử dụng + RAM (Random Access Memory ) nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung lúc Nội dung RAM bị nguồn điện nuôi bị Để tránh tình trạng này, PLC trang bị pin khơ, có khả cung cấp lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực tế RAM dùng để khởi tạo kiểm tra chương trình Khuynh hướng dùng CMOSRAM nhờ khả tiêu thụ thấp tuổi thọ lớn + EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) nhớ mà người sử dụng bình thường đọc khơng ghi nội dung vào Nội dung EPROM không bị mất nguồn, gắn sẵn máy, nhà sản xuất nạp chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng khơng muốn mở rộng nhớ dùng thêm EPROM gắn bên PLC Trên PG (Programer) có sẵn chỗ ghi xóa EPROM + EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) liên kết với truy xuất linh động RAM có tính ổn định Nội dung xóa lập trình điện, nhiên số lần có giới hạn GVHD: Th.S Trần Văn Trinh 10 SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Mov_w vw2 biến đạt giá trị GVHD: Ths Trần Văn Trinh 108 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC *BÀI 3:Tạo giao diện gồm 3nut1 nhấn:ON, OFF, FLASH a) Chương trình plc: GVHD: Ths Trần Văn Trinh 109 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC b/: Lưu đồ giải thuật: Nhấn M0.0 đèn sáng , nhấn M0.1 đèn tắt, nhấn M0.2 đèn nhấp nháy 0.5s B1 Nhấn Start tiếp điểm đèn sáng tự giữ cho Start start =1 sau đèn =1 làm tự cho start B2 Khi nhấn Stop ngắt điện toàn tiếp điểm Start Fash GVHD: Ths Trần Văn Trinh 110 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC B3 Khi nhấn tiếp điểm Fash tiếp điểm tự giữ Start hở xung cấp qua 0.5 giây đèn nhấp nháy Nút I0.1 biến stoop Nút I0.0 biến start Q0.0 biến đèn Q0.0 tự cho stars i0.2 I0.2 biến fash biến 0.5s Mô PLC S7-200: GVHD: Ths Trần Văn Trinh 111 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC *Bài Đếm sản phẩm lập lại theo chu kì Lưu đồ giải thuật start Khi nhấn nút start băng tải hoạt động sản phẩm di qua cảm biến couter đếm cảm biến timer cb =1 cấp xung làm couter đếm lên GVHD: Ths Trần Văn Trinh 112 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC đủ số lượng timer hoạt động sau giây cuoter reset hoạt động lại chế độ ban đầu Chương trình PLC I0.0 biến start stop I0.1 cảm biến I0.2 biến reset Q0.0 biến đóng gói đủ sản phẩm T37 timer đủ sản 20s sau reset chương trình *Bài 5:Dùng cảm biến kim lọai phát lọai sản phẩm Lưu đồ giải thuật start Khi nhấn start băng tải hoạt động sản phẩm qua cảm biến cảm biến mức múc khơng có sản phẩm qua khơng có từ tính lên mức có từ tính Van khí cb =1 van khí hoạt động đẩy sản phẩm chương trình PLC I0.0 biến start stop Q0.0 băng tải I0.1 cảm biến từ Q0.1 biến van khí GVHD: Ths Trần Văn Trinh 113 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC * Bài 6: Đếm sản phẩm đủ reset: Lưu đồ giải thuật start cảm biến couter Khi nhấn start băng tải hoạt động sản phẩm bắt đâu di qua Khi có sản phẩm qua cb=1 cấp tới couter xung nhận xung cb đếm tới giá trị đặt reset Chương trình PLC I0.0 biến start stop Q0.0 la băng tải I0.1 cảm biến sản phẩm qua cấp xung choc outer I0.2 biến reset Vw10 biến đếm GVHD: Ths Trần Văn Trinh 114 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Vw20 biến đặt *Bài 7:Đếm loại sản phẩm khicó từ tính: Start nhấn nút start băng tải hoạt đông sản phẩm qua cảm biến cảm biến =1 có kim loại qua Van khí van khí =1 cb=1 đảy sản phẩm chương trinh PLC I0.0 biến star stoop Q0.0 động I0.1 cảm biến kim loại có kim lối van khí đẩy Q0.1 van khí I0.2 biến reset choc outer c48 Mov_w vw20 giá trị đạt Mov_w vw10 giá trị đếm GVHD: Ths Trần Văn Trinh 115 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC *Bái Chỉ đếm sản phẩm thấp loại sản phẩm cao Lưu đồ giải thuật start cảm biến nhấn start băng tải chạy cảm biến 1=1 gặp sản phẩm thấp cb2 mức không couter đém lên đủ reset cảm biến cb2=1 có sản phẩm cao làm vankhi hoạt động Van khí có sản phâmcoa van hoạt động đẩy Chương trình PLC I0.0 biến start stoop Q0.0 băng tải I0.1 cảm biến thấp I0.3 cảm biến cao Q0.1 van khí Vw10 biến đếm Vw20 biến đặt GVHD: Ths Trần Văn Trinh 116 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Bài 9: Đếm sản phẩm tuần hoàn Băng tải hoạt động chế độ Manual, sản phẩm chuyển qua liên tục Cảm biến quang điếm sản phẩm, đủ số lượng sản phẩm cần đếm ngừng đếm cho van khí hoạt động Sau giây van khí trở ví ban đầu, băng tải hoạt động đếm trở lại Chu trình lặp lại Chương trình cho PLC phần mềm Step Microwin GVHD: Ths Trần Văn Trinh 117 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Chương trình điều khiển PCAceess GVHD: Ths Trần Văn Trinh 118 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Tạo giao diện WinCC(Graphics Designer): GVHD: Ths Trần Văn Trinh 119 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Bài 10:Dùng mơ hình lập trình đèn sáng dần từ trái qua phải, từ phải qua trái sáng đuổi từ trái qua phải ngược lại Chương trình cho PLC phần mềm Step Microwin GVHD: Ths Trần Văn Trinh 120 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Chương trình điều khiển PCAceess GVHD: Ths Trần Văn Trinh 121 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Tạo giao diện WinCC(Graphics Designer): GVHD: Ths Trần Văn Trinh 122 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II ... Nhóm II Đồ án  Mơ hình thí nghiệm PLC Tồn vùng nhớ khơng bị liệu khoảng thời gian 190 PLC bị nguồn nuôi Cửa : Cấp nguồn PLC Giao tiếp điều khiển Đèn báo trạng thái làm việc PLC Cửa bên : Công... sensor, ….) PLC có khả chuyển giao mạng, nghĩa PLC nối lại với theo chuẩn giao tiếp loại PLC cho phép xử lý hệ thống lớn xử lý kết hợp 1.1 PLC ( PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER ): PLC nhiều hãng... Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC LẬP TRÌNH PLC 4.1 PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH: Cách lập trình cho S7-200 nói riêng cho PLC Siemens nói chung dựa ba phương pháp : Phương pháp hình thang ( Ladder