Nghiên cứu, ứng dụng PLC s7 1200 điều khiển thiết bị qua mạng intenet

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG INTERNET Cán hướng dẫn : ThS BÙI THÚC MINH Sinh viên thực : BÙI GIA KHÁNH Khóa 51 Khánh Hòa, 2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA MẠNG INTERNET Cán hướng dẫn : ThS BÙI THÚC MINH Sinh viên thực : BÙI GIA KHÁNH Khóa 51 (2009 -2013) Khánh Hịa, 2013 i LỜI CẢM ƠN Trải qua bốn năm học đại học đầy căng thẳng thú vị, bạn lớp 51DDT thầy cô môn toàn thể giảng viên toàn trường truyền thụ kiến thức thật quý giá bổ ích cho tất chúng em Vì lời em xin chân thành cảm ơn toàn giảng viên truyền đạt kiến thức cho chúng em năm qua Tiếp theo em muốn gửi lời cảm ơn đến thầy Bùi Thúc Minh, người trực tiếp tận tình hướng dẫn em suốt thời gian làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy Em xin chân thành cảm ơn bố mẹ, người thân bạn bè Những người giúp đỡ mặt tinh thần vật chất nhiều để em hồn thành tốt đồ án Xin chân thành cảm ơn người Nha Trang, tháng năm 2013 Sinh viên Bùi Gia Khánh ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH VẼ vii DANH MUC BẢNG BIỂU xi BẢNG VIẾT TẮT xii BẢNG ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ VIỆT ANH xiii MỞ ĐẦU 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU BỐ CỤC ĐỒ ÁN CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ PLC SIMATIC S7-1200 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.2 ĐẶC ĐIỂM BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH 1.3 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200 1.3.1 Tổng quan PLC S7-1200 1.3.2 Các bảng tín hiệu 1.3.3 Các module tín hiệu 1.3.4 Các module truyền thông CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM TIA PORTAL 2.1 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM TIA PORTAL 2.1.1 Tạo cấu hình thiết bị, thêm thiết bị vào đề án 10 2.1.1.1 Thêm thiết bị vào đề án 10 2.1.1.2 Nhận biết cấu hình CPU chưa xác định 12 2.1.2 Cấu hình hoạt động CPU 13 2.1.3 Thêm module vào cấu hình 14 2.1.4 Cấu hình địa IP đề án 15 2.1.4.1 Gán địa IP trực tuyến 16 iii 2.1.4.2 Cấu hình giao diện PROFINET 18 2.1.5 Bảo vệ mật cho CPU S7-1200 19 2.1.6 Tải chương trình xuống CPU 20 2.1.7 Giám sát thực chương trình 22 2.2 KỸ THUẬT LẬP TRÌNH 23 2.2.1 Vòng quét chương trình 23 2.2.2 Khối tổ chức OB – OGANIZATION BLOCKS 24 2.2.3 Hàm chức – FUNCTION 25 2.3 TẬP LỆNH LẬP TRÌNH 26 2.3.1 Bit logic 26 2.3.2 Sử dụng Timer 27 2.3.3 Sử dụng Counter 28 2.3.4 So sánh 29 2.3.5 Toán học 29 2.3.6 Di chuyển MOVE 30 2.3.7 Các lệnh định tỷ lệ chuẩn hóa 31 2.3.8 Các lệnh đếm thời gian 32 2.3.9 Lệnh toán tử word logic 33 CHƯƠNG WEB SERVER 34 3.1 TRANG WEB CHUẨN 34 3.1.1 Kích hoạt Web server 34 3.1.2 Truy cập trang web chuẩn 34 3.1.3 Chức phân quyền sử dụng 35 3.1.4 Trang Introduction 35 3.1.5 Trang Start page 36 3.1.6 Trang Identification 36 3.1.7 Trang Diagnostic Buffer 37 3.1.8 Trang Module Information 37 3.1.9 Trang Communication 38 3.1.10 Trang Variable Status 39 iv 3.1.11 Trang Data Logs 39 3.1.12 User-defined web pages 40 3.1.13 Một số hạn chế ảnh hưởng đến web server 40 3.2 TRANG WEB TỰ XÂY DỰNG 41 3.2.1 Cách tạo trang HTML 41 3.2.2 Các lệnh AWP hỗ trợ cho Web server S7-1200 42 3.2.3 Cấu trúc chung 42 3.2.4 Các lệnh AWP 42 3.2.4.1 Đọc biến từ PLC 42 3.2.4.2 Ghi biến xuống PLC 43 3.2.4.3 Đọc biến đặc biệt 44 3.2.4.4 Ghi biến đặc biệt 45 3.2.4.5 Sử dụng bí danh cho biến tham khảo 46 3.2.4.6 Xác định loại enum 47 3.2.5 Cấu hình trang web tự định nghĩa 47 3.2.6 Lập trình để kích hoạt trang web tự định nghĩa: 48 3.3 TRUY CẬP WEB SERVER 49 3.3.1 Truy cập Web Server mạng LAN 49 3.3.2 Truy suất Web Server mạng WAN 49 3.4 THỰC NGHIỆM SỬ DỤNG WEB SERVER ĐIỀU KHIỂN PLC .50 3.4.1 Thực nghiệm sử dụng Web Server điều khiển PLC mạng Internet 50 3.4.1.1 Kết nối thiết bị xây dựng hệ thống liên kết ví dụ .50 3.4.1.2 Thực thao tác cài đặt IP PLC vào Router ADSL 52 3.4.1.3 Thao tác truy cập Web Server từ mạng Internet 54 3.4.2 Thực tao tác điều khiển PLC 56 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH MÁY PHA MÀU TỰ ĐỘNG VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 59 4.1 LÝ DO CHỌN MÔ HÌNH 59 4.2 HƯỚNG THỰC HIỆN MÔ HÌNH 59 4.3 GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ TRONG MƠ HÌNH 60 v 4.3.1 PLC Simatic S7-1200 60 4.3.2 Khí cụ điện CB 60 4.3.3 Relay trung gian 60 4.3.4 Van điện từ 61 4.3.5 Bơm nguyên liệu 61 4.3.6 Bộ nguồn 62 4.3.7 Động DC 62 4.3.8 Cảm biến áp suất 63 4.3.9 Công tắc hành trình 63 4.4 SƠ ĐỒ ĐIỆN VÀ CÁC QUY ƯỚC TRONG MƠ HÌNH 64 4.4.1 Sơ đồ kết nối PLC 64 4.4.2 Mạch động lực 64 4.5 YÊU CẦU KỸ THUẬT PHƯƠNG PHÁP PHA MÀU SƠN 65 4.6 ĐIỀU KHIỂN MÁY PHA MÀU TỰ ĐỘNG VÀ PHÂN LOẠI 66 4.6.1 Quy trình xử lý điều khiển 66 4.6.2 Quy định địa vào PLC 67 4.6.3 Mơ hình hệ thống pha màu tự động phân loại 67 4.6.3.1 Các bồn chứa màu 68 4.6.3.1 Bơm van xả màu 68 4.6.3.2 Bồn định lượng 69 4.6.3.3 Cảm biến áp suất van xả bồn định lượng 69 4.6.3.4 Bồn trộn, động trộn van xả bồn trộn 69 4.6.3.5 Băng tải thùng đựng sơn thành phẩm 70 4.6.3.6 Băng tải phụ cần gạt phân loại 70 4.6.3.8 Tủ điện 70 4.7 GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN WEB SERVER CỦA PLC 71 4.7.1 Giao diện đăng nhập Web Server 71 4.7.2 Giao diện điều khiển tự tạo 72 4.7.2.1 Trang "Màn hình điều khiển" 72 4.7.2.2 Trang "Màn hình giám sát" 74 vi 4.7.2.3 Mã lập trình WEB 75 4.8 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 75 4.8.1 Cho phép hệ thống hoạt động 75 4.8.2 Chọn màu 1; màu 2; màu phân loại 75 4.8.3 Chọn màu 4; màu 5; màu phân loại 75 4.8.4 Phân loại sản phẩm theo dung tích 75 4.9.1 Chương trình 80 4.9.2 Chương trình chọn màu 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 Thành phần PLC S7-1200 Hình Các bảng tín hiệu PLC S7-1200 Hình Các module tín hiệu PLC S7-1200 Hình Các module truyền thông PLC S7-1200 Hình Kết cấu làm việc với TIA Hình 2 Thêm thiết bị vào đề án kiểu Portal 10 Hình Thêm thiết bị vào đề án kiểu Project 10 Hình Hộp thoại "Add New Device" 10 Hình Device view cấu hình phần cứng 11 Hình Thuộc tính cài đặt IP PLC 11 Hình Lệnh “Hardware detection” mục “Online” 12 Hình Cấu hình thiết bị kết nối 12 Hình Lựa chọn thiết bị tìm thấy 13 Hình 10 Các mục thẻ “Properties” 13 Hình 11 Kiểm tra PLC khơng có IP 16 Hình 12 Online & diagnostics PLC 16 Hình 13 Hộp thoại “Online & diagnostics" 17 Hình 14 Nhập IP PLC 17 Hình 15 Kiểm chứng lại IP PLC 17 Hình 16 Cổng Profinet PLC S7-1200 18 Hình 17 Bảng cấu hình cài đặt IP cho PLC S7-1200 TIA Portal 18 Hình 18 Cài đặt mật PLC 19 Hình 19 Tải chương trình xuống PLC 20 Hình 20 Hiển thị kết nối với PLC 21 Hình 21 Kết thúc qua trình tải xuống 21 Hình 22 Giám sát chương trình qua Monitor 22 Hình 23 Giám sát chương trình qua Go online 22 Hình 24 Bật giám sát chương trình Monitor 22 Hình 25 Cấu trúc lập trình 23 viii Hình 26 Tạo khối mã TIA Portal 24 Hình 27 Chèn OB vào chương trình 24 Hình 28 Lệnh định tỷ lệ 31 Hình 29 Lệnh Write System Time 32 Hình 30 Lệnh Read System Time 33 Hình Giao diện Web chuẩn 34 Hình Hình Logging in 35 Hình 3 Hình Logging out 35 Hình Giao diện Web chuẩn 35 Hình Giao diện trang bắt đầu 36 Hình Giao diện Identification 36 Hình Giao diện Diagnostic Buffer 37 Hình Giao diện Module Information 37 Hình Giao diện Parameter 38 Hình 10 Giao diện Statistics 38 Hình 11 Giao diện Variable Status 39 Hình 12 Giao diện Data Logs 39 Hình 13 Giao diện User-defined web pages 40 Hình 14 Sơ đồ thể tổng quát cách nhúng User-defined web 41 Hình 15 Input Target Level 43 Hình 16 Submit setting 44 Hình 17 Giao diện để cấu hình cho Web server 47 Hình 18 Khối lệnh WWW 48 Hình 19 Chương trình minh họa WWW 48 Hình 20 Sơ đồ liên kết mạng LAN 49 Hình 21 Sơ đồ liên kết mạng WAN 50 Hình 22 Các thiết bị kết nối Ví dụ 51 Hình 23 Các thiết bị kết nối máy tính với PLC 51 Hình 24 Cài đặt giá trị IP PLC 52 Hình 25 Đăng nhập vào cài đặt Router 52 17            Tạo khung điều khiển trung tâm HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG  Tạo nút điều khiển  NÚT ĐIỀU KHIỂN  Tạo nút Start System

 

 Tạo nút Stop 18 Bước 1:  Tạo bảng chọn màu cần pha BẢNG CHỌN MÀU CẦN PHA Màu 1 Màu 2 Màu 3 Màu 4 Màu 5 Màu 6

19    Tạo nút Chon mau

 Tạo nút Chon mau

20  Tạo nút Chon mau

 Tạo nút Chon mau

 Tạo nút Chon mau

21

 Tạo nút Chon mau

Bước 2:  Tạo bảng chọn thể tích CHỌN THỂ TÍCH CẦN SẢN SUẤT

 Tạo nút Dung tich

22

 Tạo nút Dung tich

 Tạo nút Dung tich

 1 (Lít)  1.5 (Lít) 23  2 (Lít)

Bước 3:  Tạo bảng nhập số lượng sản suất Nhập số lượng sản phẩm cần sản xuất

Giá trị ghi vào PLC: :="bien copy":

 Tạo nút Start

24 Bước 4: Nhấn  

 

 Tạo đèn hoàn thành

Hoàn tất sản xuất:      Tạo đèn báo lỗi Báo lỗi bơm:

Số sản phẩm hoàn thành: :="bien dem sp":

 Tạo nút Reset

25 Nhấn Reset để hoạt động lại  thay đổi chương trình.

    Người thực hiện     

 

Sinh viên thực hiện:

Bùi Gia Khánh  51130701

 

Giáo viên hướng hẫn:

Th.S Bùi Thúc Minh 26 Đoạn chương trình lập trình WEB trang "Màn hình giám sát"  Khai báo Tag PLC Userdefined Website - Application Overview   27

             Liên kết         &nbs p;    

Màn hình điều khiển

Màn hình giám sát

     

    Người thực hiện   

 

Sinh viên thực hiện:

28 Bùi Gia Khánh  51130701

 

Giáo viên hướng hẫn:

Th.S Bùi Thúc Minh  

   Tạo hình băng tải

Băng tải chính  Tạo hình phân loại phải  Tạo hình phân loại trái 29  Tạo hình tải phụ

Băng tải phụ  Tạo hình bồn định lượng  Tạo hình van định lượng 30  Tạo hình động trộn Bồn Trộn  Tạo hình van C Van C  Tạo hình van B Van B  Tạo hình van trộn Van Trộn  Tạo hình van A Van A

 

31  Tạo đèn hoàn thành  Hoàn tất sản suất:      Tạo đèn lỗi bơm Báo lỗi bơm:

 Số sản phẩm hoàn thành: :="bien dem sp":

 Quay lại trang Màn hình điều khiển để thực lại quy trình thay đổi

 

 

Bồn định lượng

 

 

 

 

Van bồn định lượng

    Chú thích: Màu xanh lá tương ứng thiết bị hoạt động.

Màu đỏ tương ứng thiết bị không hoạt động. ... vào mạng Internet WEB Xuất phát từ nhu cầu thực tế muốn làm quen tìm hiểu việc điều khiển hệ thống dùng PLC mạng Internet! Nên em chọn đề tài: Nghiên cứu, ứng dụng PLC S7- 1200 điều khiển thiết bị. .. 1.3.1 Tổng quan PLC S7- 1200 Bộ điều khiển logic khả trình PLC S7- 1200 mang lại tính linh hoạt sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ yêu cầu điều khiển tự động Sự kết hợp thiết kế... cho họ PLC Simatic S7- 1200 2 Tìm hiểu xây dựng giao diện điều khiển Web Server để điều khiển PLC S71 200 thông quang mạng Internet ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu Nghiên