ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MÔ HÌNH LÒ NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG PLC S7-300

Đồ Án Tốt Nghiệp - Điều Khiển và giám sát mô hình lò nhiệt độ sử dụng PLC S7-300

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO KỸ SƯ CHẤT LƯỢNG CAO -------------------- THUYẾT MINH (phần chương trình) Đề Tài : ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MÔ HÌNH LÒ NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG PLC S7-300 Đà Nẵng, 06/2009 MỤC LỤC 1 I. Xây dựng sơ đồ cấu trúc mô hình điều khiển và giám sát module lò nhiệt độ dùng s7-300: Mô hình điều khiển giám sát bao gồm các thành phần: 1. PC: dùng lập trình, tạo giao diện, download chương trình cho PLC và panel OP270 hoạt động, điều khiển và giám sát sự hoạt động của cả hệ thống 2. PLC S7-300: điều khiển trực tiếp đối tượng 3. Panel OP270 6”: màn hình giao diện cho phép người sử dụng thiết lập thông số điều khiển đối tượng tại phân xưởng làm việc. 4. Đối tượng điều khiển: Lò nhiệt 5. Các kết nối: a. Cáp nối chuẩn MPI: truyền thông giữa PC và PLC S7-300 b. Cáp nối chuẩn PROFIBUS-DP: truyền thông giữa PLC S7-300 và OP270 c. Cáp nối chuẩn RS232: truyền thông giữa PC và OP270 d. Các dây nối từ module analog của S7-300 với lò nhiệt 6. Ngoài ra còn có các bộ nguồn cung cấp điện áp nuôi dùng cho sự hoạt động của lò nhiệt II. Tìm hiểu các thành phần trong mô hình: 1. Thành phần PC a. Chức năng:  Lập trình và tạo giao diện điều khiển  Download chương trình cho PLC và OP270  Giám sát sự hoạt động của hệ thống b. Yêu cầu:  Hệ điều hành window 2000/window NT 4.0/XP  Pentium III, 500MHz và bộ nhớ RAM 128 trở lên  Cài đặt Simatic manager V5.2 SP1 hoặc cao hơn, dùng để thiết lập cấu hình và lập trình cho S7-300  Cài đặt Simatic Protol/Protool CS và Protool runtime, dùng để thiết kế giao diện và giám sát hoạt động của panel OP270 2. Thành phần PLC S7-300 a. Chức năng:  Điều khiển sự hoạt động của đối tượng thông qua module điều khiển analog bao gồm việc xuất tín hiệu điều khiển và thu nhận tín hiệu phản hồi (module này được gắn trên bộ S7- 300).  Truyền thông với thiết bị lập trình (PC/PG) để nạp chương trình và truyền dữ liệu.  Truyền thông với thiết bị HMI (OP270 ) để nhận tín hiệu điều khiển đồng thời truyền dữ liệu thu được hiển thị trên màn hình giám sát. b. Yêu cầu:  PLC S7-300 có module điều khiển analog với số cổng vào/ra phù hợp.  3. Thành phần OP270 6” Chức năng:  Là giao diện điều khiển và giám sát sự hoạt động của đối tượng  Truyền thông với PC: giúp PC download giao diện điều khiển đã được thiết kế cho panel OP270  Truyền thông với PLC: truyền tín hiệu điều khiển và nhận dữ liệu từ PLC để hiển thị trên màn hình giám sát 4. Thành phần đối tượng lò nhiệt: Chức năng: là đối tượng của quá trình điều khiển giám sát 5. Thành phần kết nối: a. Cáp nối chuẩn MPI: sử dụng truyền thông giữa PC và PLC S7-300  Kết nối với modul CPU của S7-300 thông qua  Kêt nối với PC thông qua cổm USB  Yêu cầu: Thiết lập cấu hình phần cứng PLC S7-300, xác định địa chỉ truyền thông chuẩn MPI. b. Cáp nối chuẩn PROFIBUS-DP: sử dụng truyền thông giữa PLC S7- 300 và OP270  Kết nối với S7-300 thông qua cổng DP  Kết nối với OP270 thông qua cổng IF1B  Yêu cầu: Thiết lập cấu hình PLC S7-300 và OP270, xác định địa chỉ truyền thông cho chuẩn PROFIBUS-DP c. Cáp nối chuẩn RS232: sử dụng truyền thông giữa PC và OP270 nhằm download giao diện thiết kế từ PC đến OP  Kết nối với PC thông qua cổng com  Kết nối với OP thông qua cổng  Yêu cầu: Khi thiết kế giao diện cần thiết lập cấu hình truyền thông sử dụng cổng truyền thông IF2 và COM để download chương trình cho OP270. III. Mô hình điều khiển giám sát bao gồm các quá trình  Kết nối phần cứng hệ thống.  Thiết lập cấu hình, lập trình và download chương trình cho PLC S7-300  Thiết kế giao diện và download cho panel OP270  Vận hành và giám sát hệ thống  Kiểm tra và xử lý lỗi. 1. Kết nối phần cứng hệ thống: a. Kết nối PC với PLC S7-300 sử dụng cáp chuẩn MPI: nối cổng RS485 vào modul CPU của S7-300, cổng USB vào PC; lưu ý trên 3 tín hiệu đèn xanh trên cáp đều sang. b. Kết nối PLC S7-300 với OP270 sử dụng cáp chuẩn PROFIBUS-DP: nối cổng RS vào cổng DP của CPU S7-300, đầu cáp còn lại nối vào cổng IF1B của OP270 c. Kết nối PC và OP270 sử dụng cáp chuẩn RS232: nối 1 cổng vào cổng COM máy tính, đầu còn lại nối vào cổng IF2 của OP270 d. Kết nối PLC với lò nhiệt: i. Sử dụng dây nối cổng ra của module analog trên S7-300 với cổng điều khiển Ecom của lò nhiệt. ii. Sử dụng dây nối cổng vào của module analog truên S7- 300 với cổng tín hiệu hồi tiếp của lò nhiệt. e. Lắp ráp các nguồn nuôi dùng cho lò nhiệt và các dây nối cần thiết 2. Thiết lập cấu hình, lập trình và download chương trình cho PLC S7-300 Sử dụng phần mềm Simatic manager V5.2 SP2 trên PC. a. Thiết lập cấu hình:  Khởi động Simatic manager bằng cách vào Start→All Programs → SIMATIC → SIMATIC manager hoặc bằng cách nhấp phải chuột vào biểu tượng trên desktop.  Màn hình Simatic manager xuất hiện, vào File → New để tạo một dự án mới. Xuất hiện hộp thoại như sau:  Tại hộp thoại đánh tên dự án trong mục name và nhấn OK.  Màn hình xuất hiện gồm 2 phần: bên trái hiển thị dự án theo sơ đồ cây, bên phải là các đối tượng trong dự án, mặc định khi khởi tạo có mạng kết nối MPI.  Thêm trạm làm việc S7-300 bằng cách kích chuột phải vào màn hình soạn thảo (màn hình phải) vào Insert New Object → SIMATIC 300 Station  Vào Simatic 300(1) → Hardware để thiết lập cấu hình phần cứng cho bộ PLC.  Màn hình HW config xuất hiện, click chuột phải vào phần soạn thảo chọn Insert Object → SIMATIC 300 → RACK-300 → Rail  Click chuột phải vào ô số 1 (slot 1) trong Rail chọn Insert Object → PS 307 2A để chọn module nguồn của S7-300  Click chuột phải vào ô số 2 (slot 2) trong Rail chọn Insert Object → CPU 313C-2DP→6ES7 313-6CE01-0AB0 để chọn module CPU của S7-300. Lúc này xuất hiện hộp thoại PROFIBUS interface DP  Nhấp vào New → xuất hiện hộp thoại new subnet PROFIBUS. Tai tab General đặt tên cho kết nối là PROFIBUS(1), tab Network settings thiết lập tốc độ truyền thông và kiểu kết nối phù hợp như hình sau: Nhấn OK → OK để trả về HW config thấy xuất hiện module CPU với một DP master system có tên là PROFIBUS(1)  Click chuột phải vào ô số 4 (slot 4) chọn Insert Object → SIMATIC 300 → SM 300 → AI/AO-300→ SM 334 AI4/AO2×8/8bit loại 6ES7 334-0CE01-0AA0 để chọn module analog cho S7-300. Lưu ý địa chỉ của các cổng của module khi dùng để viết chương trình  Nhấp đôi vào module CPU 313C-2DP tại slot 2 xuất hiện hộp thoại: