Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo trọng lượng dùng PLC s7 300 mô phỏng trên wincc

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM.CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN, ĐIỆN, ĐIỆN TỬ VÀ CẢM BIẾNCHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH CHO HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO TRỌNG LƯỢNG BẰNG PLC S7 – 300.

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuậtnói chung và trong lĩnh vực điện-điện tử- tin học nói riêng làm cho bộ mặt xã hội thayđổi từng ngày Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng những điều kiện thực tiễn của sản xuấtđòi hỏi những người kỹ sư Tự động hoá tương lai phải được trang bị những kiến thứcchuyên ngành một cách sâu rộng

Nhận thức được tầm quan trọng đó em nhận đề tài: Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo trọng lượng dùng PLC S7-300 mô phỏng trên Wincc.

Do kiến thức còn hạn chế, trong phạm vi thời gian có hạn, lượng kiến thức lớnnên bản đồ án môn học không khỏi có những sai sót Em mong nhận được sự đónggóp xây dựng của các thầy, cô giáo cũng như bạn bè để bản đề tài thực tập được hoànthiện hơn Trong quá trình làm đồ án môn học em đã nhận được sự giúp đỡ, hướngdẫn, chỉ bảo của các thầy, cô giáo cũng như sự đóng góp xây dựng của bạn bè Đặcbiệt là cô giáo Th.S Đỗ Thị Mai và các thầy cô công tác trong Khoa Công nghệ Tựđộng hóa

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 1.1 Hệ thống phân loại sản phẩm.

Dây chuyền phân loại sản phẩm là dây chuyền hình thức sản xuất phân thiết bịthực theo trình tự đặt trước Dây chuyền phân loại sản phẩm dây chuyền mà sản phẩm

mà phân theo phân loại riêng tuỳ theo yêu cầu

1.1.1 Phân loại kiểu dây chuyền phân loại sản phẩm

Tuỳ theo yêu cầu nhà sản xuất phân hình thức phân loại sản phẩm sau:

- Phân loại kích thước (cao- thấp, dài- ngắn)

- Phân loại khối lượng sản phẩm

- Phân loại màu sắc sản phẩm

- Phân loại theo hình ảnh sản phẩm

- Phân loại theo mã vạch sản phẩm

1.1.2 Giới thiệu cơ bản về phân loại sản phẩm theo trọng lượng.

Giới thiệu chung

Dây chuyền phân loại sản phẩm theo trọng lượng là kiểu phân loại theo trọnglượng của sản phẩm Mà cụ thể ở đây là căn cứ theo trọng lượng phân ra các loại sảnphẩm khác nhau (sản trọng lượng lớn, sản phẩm có trọng lượng trung bình, sản phẩm

có trọng lượng bé)

Dây chuyền phân loại sản phẩm theo trọng lượng chủ yếu được ứng dụng trong côngnghiệp dây chuyền phân loại đóng gói sản phẩm hải sản hay các mặt hàng đi theo khốilượng…và đây là giai đoạn cuối cùng của dây chuyền sản xuất, có chức năng phân loạisản phẩm và đưa vào các thùng chứa tương ứng

1.1.3 Mục tiêu và nội dung của hệ thống phân loại sản phẩm

Mục tiêu kinh tế

- Hệ thống tự động phân loại sản phẩm theo trọng lượng khác nhau

- Năng suất làm việc theo hiệu quả cao

Nội dung

Sản phẩm chia ra thành 2 loại cơ bản với trọng lượng khác nhau

- Tính toán và lựa chọn thiết bị

- Thiết kế kết cấu và xây dựng chương trình hệ thống

- Mô phỏng trên win cc

.Dự kiến kết quả đạt được

- Hoạt động theo nguyên lý mà bài toán đã đặt ra.

- Mô phỏng được trên wincc

- Có thể phát triển thành mô hình với hướng phát triển

1.2 Hệ thống truyền động băng tải.

Các băng tải thường dùng để di chuyển các vật liệu đơn chiếc theo phươngngang, phương thẳng đứng hoặc phương xoắn Trong các dây chuyền sản xuất, cácthiết bị này được sử dụng rộng rãi nhờ những phương tiện vận chuyển các linh kiệnnhẹ; trong các xưởng kim loại thì dùng vận chuyển quặng, than đá, các loại xỉ lò; trêncác trạm thủy điện thì dùng để chuyển nhiên liệu; trên các kho bãi thì dùng vậnchuyển các loại hàng bao kiện vật liệu hạt hoặc một số sản phẩm khác; trên các côngtrường để vận chuyển vật liệu xây dựng; trong ngành lâm nghiệp và khai thác gỗ thìvận chuyển gỗ, vỏ bào; trong một số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thựcphẩm,hóa chất và một số ngành công nghiệp khác thì d ng để vận chuyển sản phẩmhoàn thành và chưa hoàn thành ở các giai đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng nhờloại bỏ các sản phẩm không dùng được

Hình 1.1: Mô hình băng tải.

Khác với các thiết bị vận chuyển khác, băng tải với chiều dài vận chuyển lớn,năng suất lớn, kết cấu nhỏ, đơn giản, làm việc tin cậy và sử dụng thuận tiện Ngày nay,người ta sử dụng băng tải có độ bền cao, chiều rộng có thể tới 3m và vận tốc vậnchuyển có thể đạt 4m/giây và hơn nữa năng suất của băng tải có thể đạt vài nghìn tấntrong một giờ Trên thực tế chỉ ra rằng băng tải không giới hạn và có thể áp dụng hệthống gồm nhiều đoạn liên kết Những hệ thống nối được sử dụng rộng rãi trong ngànhkhai thác mỏ quặng, cũng như ngành xây dựng Ở những vị trí đó, băng tải có năngcạnh tranh lớn với đường vận chuyển bằng cáp treo hay vận chuyển bằng ô tô, đườngsắt

Một ưu điểm của băng tải là dễ dàng phù hợp với các dạng địa hình vận chuyển.Giá thành không lớn do kết cấu nâng băng theo đường vận chuyển đơn giản và nhẹnhƣng vẫn đảm bảo an toàn, năng lượng tiêu tốn không cao, số người phục vụ thiết bịhoạt động ít và điều khiển dễ dàng

1.2.1 Phân loại:

Băng tải có nhiều kiểu dáng khác nhau vì thế được phân loại như sau:

a Theo phương chuyển động:

- Theo phương ngang: Băng tải loại này được ứng dụng trong việc vận chuyển các loạinguyên liệu cho ngành xây dựng, vận chuyển than đá hoặc những sản phẩm đóng gói

- Theo phương nghiêng: Dừng vận chuyển sản phẩm trên cao đã được đóng gói, đóngthùng hoặc vận chuyển các sản phẩm dạng rời như than đá, sỏi…

Kết cấu loại băng tải này là băng tải đai vải, chân của băng tải có thể nâng lên hạxuống để tạo dốc nghiêng hoặc ở cố định nhưng lớn nhất phải nhỏ hơn góc ma sát giữavật liệu và băng t 7-10 độ

- Theo phương đứng: Băng tải loại này dùng để vận chuyển dạng kiện hoặc khối nhỏlên cao Thông thường thì băng tải loại này vận chuyển hàng từ trên xuống hoặc từdưới lên, hình dáng bên ngoài giống băng tải gầu Đặc biệt nó còn ưu điểm nữa làkhông tốn diện tích nơi nó vận hành

b Phân loại theo kết cấu.

Loại cố định: Băng tải loại này sử dụng trong dây chuyền sản xuất có tính liên tục vàđặt cố định trong dây chuyền

Loại di động: Được dùng trong dây chuyền không có tính liên tục hay cố định, có haykhông đều không ảnh hưởng đến dây chuyền Kết cấu giống như băng tải cố địnhnhưng khác ở chỗ có gắn bộ phận chuyển động ở dưới chân đế của băng tải

c Phân loại theo công dụng.

- Loại vạn năng: Có thể dùng để vận chuyển nhiều loại sản phẩm khác nhau

- Loại chuyên dụng: Được sử dụng chuyên chở các vật dụng cá nhân gia đình (băngtải hành lý), thức ăn Băng tải loại này rất hiện đại

d Phân loại theo cấu tạo.

- Băng tải con lăn: Băng tải loại này không có bộ phận kéo, người sử dụng phải tácđộng lực để trượt những sản phẩm trên con lăn

1.2.2 Các bộ phận của băng tải.

1.2.2.1 Bộ phận kéo.

a Băng dẹt tấm cao su.

Băng dẹt tấm cao su là loại băng phổ biến nhất Băng gồm có một số lớp đệmbằng vải bông giấy, đƣợc lưu hóa bằng cao su nguyên chất hay cao 9 su tổng hợp, các

bề mặt ngoài của băng đƣợc phủ bằng cao su Độ bền của băng được xác định bằngmác của vải, chiều rộng của băng và và số lượng các lớp đệm Chiều dài của lớp vỏcao su phụ thuộc vào kích thước và tính chất của vật được vận chuyển

Hình 1.2: Phần nhựa cao su của băng tải.

b Băng tải chịu nhiệt và băng tải chịu giá lạnh.

Băng dẹt tấm cao su dùng ở nhiệt độ t -150C ÷ 160C, để vận chuyển các vậtkhông gây tác dụng hóa học có hại cho băng Để làm việc trong các điều kiện nặng nềhơn, người ta sử dụng các băng đặc biệt Khi nhiệt độ của vật hoặc môi trường lên đến+1500 độ C, nggời ta sử dụng băng chịu nhiệt với lớp vỏ bọc bằng cao su chịu nhiệt vàlớp đệm bằng amiăng dưới đó, tăng cường t phía trên và bên hông một lớp vải mỏng,thưa

c Băng tải có độ bền cao.

Để tăng độ bền của băng, người ta sử dụng rộng rãi sợi tổng hợp dưới dạngđệm, sợi mành và băng tải liền Các lớp đệm có độ bền cao được chế tạo sợi polyamitcủa anit, nhựa perlon, nilon và siêu nilon Các băng có lớp đệm t sợi anit bền hơn 3 lần

so với các băng được chế tạo t vải bông giấy có độ bền cao Nhược điểm của loại băngchế tạo t sợi polyamit là sự giãn dài lớn Điều này làm phức tạp cho bộ phận kéo căngcủa băng tải Một kiểu băng vải mới đó là băng vải nguyên có một lớp một lớp đệmvải bện ba Chất lượng của băng có các lớp đệm t sợi nhân tạo được xác định chỉ bằng

độ bền của nó, còn chiều rộng và độ cứng thì không ảnh hưởng đến khả năng làm việc.Việc sử dụng các băng mỏng có các lớp bằng viscô là rất hiệu quả

d Băng tải có gờ.

Để tăng năng suất của băng tải có bằng tấm cao su thì băng tải được trang bị các

gờ dọc theo toàn bộ băng Các gờ của nó được chế tạo t những đoạn 12 hình thang phủnhau Các gờ có thể được bắt chặt vào các mép của băng nhờ các mấu, đinh tán vàbăng cách lưu hóa Người ta cũng sản xuất các băng tải có gờ cao su gợn sóng, nhờ có

gờ này mà khi chuyển động qua các tang, băng không bị kéo và đứt Các gờ có chiềucao t 50÷80mm, làm tăng đáng kể dung tích của băng tải Một băng tải có chiều rộngbăng là 100mm và có gờ cao 70mm, có năng suất nhờ một băng tải không có gờ vớichiều rộng băng là 1400mm, trong khi đó giá thành của nó ít hơn 5÷10%

e Băng tải tấm.

Băng thép được chế tạo thép cacbon mác đặc biệt nhờ 40T và 65T hoặc t thépkhông rỉ, chúng có thể được cán có chiều rộng t 350÷800mm và gắn dọc với chiềurộng đến 4m Băng thép mác 40T được dùng phổ biến hơn vì có giới hạn bền chốngđứt không dưới 65kg/mm và độ giãn dài tương đối không dưới 12%

h Băng tải sợi kim loại.

Băng sợi kim loại khác với băng thép là có độ mềm dẻo hơn Điều này chophép sử dụng nó trong các băng tải có tang cùng một đường kính nhờ đối với băng tảitẩm cao su Băng sợi kim loại có thể chế tạo sợi khác hoặc sợi kim loại bất kì, tùy vàomục đích sử dụng Băng tải kim loại được chia ra thành băng đan và băng mắc bản lề.Băng đan được chế tạo bằng cách đan toàn dải băng Băng đan có kết cấu đơn giản, giáthành không lớn, trọng lượng riêng không lớn, nhiệt dung nhỏ Băng có giá trị đối với

băng tải dùng trong lò sấy Băng mắc bản lề có độ bền cao hơn, độ giãn nó dài hơn,không có sự co thắt ngang, hành trình ổn định êm và những ưu điểm khác so với băngđan nhưng chúng có trọng lượng riêng lớn hơn.

1.2.2.2 Đĩa xích, puly, tang

Đĩa xích, puly, tang dùng để dẫn động và dẫn hướng cho các bộ phận kéo khácnhau Kích thước của đĩa xích (puly) được xác định bằng đường kính của vòng lăn,trên đó phân bố tâm của bản lề xích

Tất cả các loại xích thường được xem xét như là xích có bước luân chuyển a và

b hoặc t1và t2, chẳng hạn đối với xích tròn: t1= b= l-d; t2= a= l+d 15

Đường kính các puly dẫn hướng và các puly tròn đặt nghiêng của xích hàn mắtngắn thì người ta lấy không dưới 30d (D>30d), trong đó d là đường kính sợi thép làmxích Đối với các xích mắt dài thì người ta dùng các đĩa Đường kính các puly dẫnđộng trơn để dẫn động cho các mắt xích tròn, người ta lấy không dưới 18t (t là bướcxích)

1.2.2.3 Bộ phận tựa

Để tránh võng và lắc bộ phận kéo trong thời gian làm việc thì trên nhánh làmviệc cũng như trên nhánh không tải người ta dùng bộ phận tựa Bộ phận tựa được chiathành: gối tựa trượt, bánh lăn di chuyển, con lăn di chuyển và con lăn đỡ

Gối tựa trượt thường có dạng con chạy, con trượt hoặc vấu lắp trên bộ phận kéo Đôikhi gối tựa trượt gồm cả bộ phận mang để mang những kiện hàng Các gối tựa trượt cókết cấu đơn giản và không đắt nhưng làm tăng lực cản chuyển động của bộ phận kéo

và chống mòn, cho nên chúng chỉ sử dụng trong những băng tải ngắn vận chuyểnngang, nghiêng và trong những trường hợp không thể dùng gối tựa khác do điều kiệnlàm việc đặc biệt của băng tải

- Bằng đĩa xích trên đoạn thẳng.

- Bằng dây xích lắp trên trên đoạn thẳng của tuyến

Thường thì bộ phận dẫn động gồm có: động cơ điện, khớp nối đàn hồi để nối trục động

cơ với trục vào của hộp giảm tốc với trục tang (đĩa xích, puly)

1.2.3 Trang bị điện hệ thống băng tải.

1.3 Phân tích bài toán, yêu cầu và lựa chọn giải pháp.

1.3.1 Phân tích bài toán và yêu cầu.

- Hệ thống bao gồm 1 băng tải, 1 cảm biến quang phát hiện tôm hùm, 1 bàn cânLoadcell, 2 cái Pitong đẩy sản phẩm.

Hình 1.4: Sơ đồ khối hệ thống.

b Yêu cầu bài toán

- Hệ thống xác định được khối lượng của tôm hùm để phân loại ra các loại sảnphẩm thích hợp

- Phân loại sản phẩm theo:

+) Sản phẩm loại 1 là sản phẩm trên 5kg

+) Sản phẩm loại 2 là sản phẩm dưới 5kg

- Pitong có khả năng đẩy được sản phẩm từ 1kg đến 20kg

- Chiều dài của băng tải: 1m

- Có khả năng chịu quá tải lên đến 20 kg

1.3.2 Lựa chọn giải pháp

Hiện nay có rất nhiều hệ thống phân loại sản phẩm ở Việt Nam Một trongnhững hệ thống đó là phân loại sản phẩm dùng PLC PLC là một thiết bị điều khiểncông nghiệp đang được sử dụng ở trong các nhà máy ở Việt Nam PLC được thay thếcho những hệ thống phân loại sản phẩm bằng vi điều khiển có nhiều nhược điểm

Mặt khác, PLC có rất nhiều ưu điểm để sử dụng công nghiệp lớn và lâu dài Vìvậy trong hệ thống phân loại Tôm hùm theo trọng lượng của em đã chọn PLC S7 300

để điều khiển chương trình hệ thống phân loại Tôm hùm của mình Vì vậy em đã lựachọn giải pháp cho đề tài của em như sau:

- Điều khiển hệ thống và được lập trình bằng PLC S7 300.

- Sử dụng và lập trình trên phần mềm SIMATIC manager và mô phỏng trên win cc

- Cảm biến sử dụng để phát hiện ra sản phẩm Tôm hùm em chọn cảm biến Cảm biếntiệm cận loại điện dung CR30-18DN

- Cảm biến được sử dụng ở đây để phân loại là cảm biến Loadcell-YZC131

1.4 Kết luận chương 1

Từ chương 1 giới thiệu về hệ thống phân loại sản phẩm đã cho ta nắm được 2 thứ đólà:

- Nắm được 1 số kiến thức khái niệm cơ bản về hệ thống phân loại sản phẩm

- Phân tích được bài toán đề ra, yêu cầu của bài toán và lựa chọn đưa ra giải phápcho bài toán

Từ những gì rút ra được từ chương 1 thì ở chương 2 tiếp theo em có thể tìm hiểu vềcác thiết bị điều khiển, điện, điện tử và cảm biến mà bài toán hệ thống phân loại sảnphẩm theo trọng lượng của em cần đến

CHƯƠNG 2:

TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN, ĐIỆN, ĐIỆN TỬ VÀ CẢM BIẾN 2.1 Hệ thống băng tải

2.1.1 Giới thiệu chung

Băng tải (hay còn gọi là băng truyền) là thiết bị vận chuyển liên tục, có khoảngcách vận chuyển lớn Được sử dụng rộng rãi ở các công trường xây dựng, xí nghiệpsản xuất vật liệu xây dựng và vật liệu chế tạo… Bao gồm băng tải PVC, băng tải cao

su, băng tải xích inox, băng tải nhựa, băng tải con lăn tự do, băng tải con lăn có truyềnđộng, băng tải đứng, băng tải nghiêng, băng tải từ, vít Các loại băng tải này được sửdụng để vận chuyển vật liệu rời, vụn như cát sỏi, đá , xi măng, sản phẩm trong cácngành công nghiệp chè, cafe, hoá chất, thực phẩm… và hoá đơn như hàng bao, hòm,bưu kiện…

Hình 2.1: Băng tải

2.1.2 Ưu điểm băng tải

Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo các hướngnằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp giữa nằm ngang với nằm nghiêng Vốn đầu tưkhông lớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản,bảo dưỡng dễ dàng, làm việc

tin cậy, năng suất cao và tiêu hao năng lượng so với máy chuyển phát vận chuyểnkhông lớn lắm.

Tuy vậy phạm vi sử dụng của băng tải bị hạn chế do độ dốc của băng tải không cao vàkhông đi theo đường cong được

2.1.3 Lựa chọn phương án

+ Đối với sản phẩm là chất lỏng ta dùng băng tải kênh dẫn

+ Đối với sản phẩm rời rạc thì ta dùng băng tải con lăn hoặc băng tải đai con lăn hoặcbăng tải đai

Trong hệ thống phân loại sản phẩm theo trọng lượng, băng tải có nhiệm vụcung cấp sản phẩm và thùng chứa để phân loại Do yêu cầu là sản phẩm và thùng ởdạng rời rạc nên ta dùng băng tải đai là phù hợp với yêu cầu đặt ra

Ưu điểm khi dùng băng tải trong hệ thống:

Sản phẩm, thùng được dẫn trực tiếp trên băng tải

Tải trọng của băng tải không cần lớn

Vật liệu dễ tìm, giá thành rẻ

Nguyên lý hoạt động: Băng tải quay kéo con lăn chủ động thông qua bộ truyềnđai, khi đó Puli căng đai cũng được kéo quay theo cùng tốc độ với truyền động thôngqua chuyển động của đai vai Hành trình của đai vải Hành trình của đai vai sẽ kéotheo sản phẩm, thùng sản phẩm để tiến hành phân loại theo mục tiêu đặt ra

2.1.4 Lựa chọn động cơ băng tải

Động cơ DC

Hình 2.2: Động cơ gạt nước.

+ Ưu điểm: Giá thành rẻ, dễ điều khiển, mô men xoắn lớn

+ Nhược điểm: Đáp ứng chậm trong khi mạch điều khiển lại phức tạp

+ Ưu điểm: Có thể hoạt động ở tốc độ cao Nếu tải đặt vào động cơ tăng thì bộ điềukhiển sẽ tự tăng dòng đến cuộn dây động cơ giúp động cơ tiếp tục quay, tránh đượchiện tượng trượt bước.

Với yêu cầu của băng tải là không đòi hỏi độ chính xác cao, tải trọng nhỏ,giáthành rẻ, dễ điều khiển ta chọn động cơ điện một chiều dễ dẫn động cho băng tải.Động cơ được chọn yêu cầu phải có momen lớn do yêu cầu làm của băng tải có tảitrọng Và băng tải chuyển động với vận tốc nhỏ nên ta chọn động cơ có tốc độ thấpnhưng phải đảm bảo yêu cầu về tốc độ cũng như tải Vì thế chọn động cơ gạt nước làthích hợp nhất Động cơ gạt nước được thiết kế tích hợp bộ giảm tốc bến trong nên cóthể tải trọng khá lớn

Động cơ gạt nước có thông số như sau:

- Điện áp 12v

- Công suất 50w

- Số vòng quay 1500/40rpm

- Dòng 4.8A

2.1.5 Chọn bộ truyền dẫn cho động cơ

- Các loại bộ truyền có khí thường gặp như:

Với yêu cầu của đề tài, ta chọn bộ truyền đai để truyền động kéo băng tải bởi vì

bộ truyền đai có những ưu điểm sau:

+ Có thể truyền động giữa các trục cách xa nhau(<15m)

Làm việc êm, không gây ồn nhờ vào độ dẻo của đai nên có thể truyền động với vận tốclớn

+ Nhờ vào tính chất đàn hồi của đai nên tránh được dao động sinh ra do băng tải trọng

- Thay đổi tác dụng lên cơ cấu

+ Kết cấu và vận hành đơn giản

+ Nhờ vào sự trượt trơn của đai nên đề phòng sự quá tải xảy ra trên động cơ

Nguyên lí làm việc của bộ truyền đai: Dây đai mắc căng trên hai bánh đai, trên

bề mặt tiếp xúc của dây đai và bánh đai có áp suất, lực ma sát Lực ma sát cản trởchuyển động tương đối giữa dây đai và bánh đai Do đó khi bánh dẫn quay sẽ kéo dâyđai chuyển động và dây đai lại kéo bánh bị dẫn quay Như vậy chuyển động truyền từbánh dẫn sang bánh bị dẫn nhờ lực ma sát giữa dây đai và các bánh đai

2.2 Hệ thống điều khiển PLC S7-300

Để đáp ứng yêu cầu tự động hóa ngày càng tăng đòi hỏi kỹ thuật điều khiển phải cónhiều thay đổi về thiết bị cũng như về phương pháp điều khiển Vì vậy người ta phátminh ra bộ điều khiển lập trình rất đa dạng như PLC

Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy trở nênnhanh nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn Nó có thể thay thế gần như hoàn toàn cho cácphương pháp điều khiển truyền thống Như vậy PLC có tính năng ưu việt và thích hợptrong 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 xếphạng 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 xintrình bày về Simatic S7-300 của Siemens

S7-300 là Dòng sản phẩm cao cấp, được dùng cho những ứng dụng lớn với những yêucầu I/O nhiều và thời gian đáp ứng nhanh, yêu cầu kết nối mạng và có khả năng mởrộng, nâng cấp

Ngôn ngữ lập trình đa dạng cho phép người sử dụng có quyền chọn lựa Đặc điểm nổibật của S7-300 đó là ngôn ngữ lập trình cung cấp những hàm toán đa dạng cho nhữngyêu cầu chuyên biệt Hoặc ta có thể sử dụng ngôn ngữ chuyên biệt để xây dựng hàmriêng 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

2.2.1 Các module trong hệ 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 bộđiều khiển PLC được thiết kế không bị cứng hoá về cấu hình Chúng được sử dụngtheo kiểu các modul, số lượng modul nhiều hay ít tuỳ vào yêu cầu thực tế, xong tốithiểu 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 khiểnđộng cơ, van thuỷ khí .Chúng gọi chung là modul mở rộng.

2.2.3 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 cổngvào 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, modul CPU314, modul CPU315

Hình 2.2: Một số CPU của PLC S7-300.

Ngoài ra còn có các loại module CPU với 2 cổng truyền thông, trong đó cổng truyềnthông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán Các loại modulnày phân biệt với các loại modul khác bằng cụm từ DP (Distributed Port) nhu là modulCPU314C-2DP

2.3 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 lậptrình 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 “tênlệnh”+”toán hạng”

Lệnh S PEXT:

Timer kích có nhớ,Khi có tín hiệu cạnh lên ở 10.0 Timer T5 chạy,nếu đủ thời gian đặtTimer dừng

Trong quá trình chạy nếu có tín hiệu mới từ chân 10.0 thì thời gian Timer lại được tínhlại từ đầu.

Trong quá trình chạy nếu có tín hiệu 10.1 thì Timer dừng

QO.O =1 khi Timer đang chạy

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

Integer và dạng BCD

2.3.1 Bộ đếmCounter.

2.3.1 Bộ đếmCounter.

Ngõ vào 10.2=1 : đưa giá trị đếm vào PV

Khi 10.0 chuyển trạng thái từ 0 lên 1 ,co đếm tăng lên 1

Khi 10.1 chuyển trạng thái từ 0 lên 1 ,co đếm giảm xuống 1

2.4 Phần mềm giao diện WinCC.

Thông thường một hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition) yêucầu một phần mềm chuyên dụng để xây dựng giao diện điều khiển HMI (HumanMachine Interface) cũng như phục vụ việc sử lý và lưu trữ dữ liệu Phần mềmWinCCcủa Siemens là một phần mềm chuyên dụng cho mục đích này

WinCC là một trong các chương trình ứng dụng Scada trong lĩnh vực dân dụng vàcông nghiệp WinCC được dùng để điều hành các màn hình hiện thị và hệ thống điềukhiển trong tự động hóa sản xuất và quá trình

WinCC là chữ viết tắt của Window Control Center, là một phần mềm của hãngSiemens dùng để giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất.Theo nghĩa hẹp, WinCC là chương trình hỗ trợ cho người lập trình thiết kế giao diệnNgười và Máy– HMI (Human Machine Interface) trong hệ thống SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition), với chức năng chính là thu thập dữ liệu,giám sát và điều khiển quá trình sản xuất Những thành phần có trong WinCC dễ sửdụng, giúp người dùng tích hợp những ứng dụng mới hoặc có sẵn mà không gặp bất

kỳ trở ngại nào

Với WinCC, người dùng có thể trao đổi dữ liệu trực tiếp với nhiều PLC của các hãngkhác nhau như Misubishi, Allen Braddly, Siemens,v.v…thông qua cổng COM vớichuẩn RS – 232 của máy tính với chuẩn RS – 485 của PLC

Khi sử dụng WinCC để thiết kế giao diện điều khiển Người – Máy (HMI) và mạngSCADA, WinCC sử dụng các chức năng sau:

+Graphics Designer: thực hiện dễ dàng các chức năng mô phỏng và hoạt động quacác đối tượng đồ họa của WinCC, Windows, OLE, I/O,… với nhiều thuộc tính động(Dynamic)

+Alarm Logging: thực hiện việc hiển thị các thông báo hay các báo cáo trong khi hệthống vận hành Đảm trách về các thông báo nhận được và lưu trữ, để chuẩn bị,hiển thị, hồi đáp và lưu trữ chúng Ngoài ra, Alarm Logging còn giúp ta tìmnguyên nhân của lỗi

+Tag Logging: Thu thập, lưu trữ và nén các giá trị đo dưới nhiều dạng khác nhau TagLogging cho phép lấy dữ liệu từ các quá trình thực thi, chuẩn bị để hiển thị và lưu trữ

dữ liệu đó Dữ liệu có thể cung cấp các tiêu chuẩn về công nghệ và kỹ thuật quantrọng liên quan đến trạng thái hoạt động của toàn hệ thống

+Report Designer: có nhiệm vụ tạo các thông báo, báo cáo và các kết quả này đượclưu dưới dạng các trang nhật ký sự kiện

WinCC có thể tạo một giao diện Người – Máy (HMI) dựa trên cơ sở giao tiếp giữa conngười và hệ thống máy, thiết bị điều khiển ( PLC, CNC,…) thông qua các hình ảnh, sơ

đồ, hình vẽ hoặc câu chữ có tính trực quan hơn Có thể giúp người vận hành theo dõiđược quá trình làm việc, thay đổi các tham số, công thức hoặc quá trình hoạt động,hiển thị các giá trị hiện thời cũng như giao tiếp với quá trình công nghệ thông qua các

hệ thống tự động Giao diện HMI cho phép người vận hành giám sát các quy trình sảnxuất và cảnh báo, báo động hệ thống khi có sự cố Do đó, WinCC là chương trình thiết

kế giao diện Người – Máy thật sự cần thiết, không thể thiếu trong các hệ thống cóquá trình tự động hóa phức tạp và hiện đại Từ máy tính trung tâm, có thể điềukhiển sự hoạt động toàn bộ dây chuyền sản xuất được lập trình trên WinCC, ta có thểgiám sát tất cả các thiết bị trên dây chuyền Dựa vào giao diện HMI, có thể giám sát

và thu thập dữ liệu vào ra (I/O) một cách chính xác, hỗ trợ các phương thức xử lí dữliệu, tổ chức số liệu một cách linh hoạt thông qua kiểu lập trình bằng ngôn ngữ C