ĐỀ tài THIẾT kế điều KHIỂN tự ĐỘNG hệ THỐNG NÂNG HÀNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐỀ TÀI THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG NÂNG HÀNG Hướng dẫn: Ts TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Sinh viên: NGUYỄN VŨ BÌNH MSSV: 14542047 DƯƠNG ĐỨC NGHĨA MSSV: 14542066 Vũng Tàu tháng 08 năm 2017 LỜI CẢM ƠN Hệ thống điều khiển PLC sử dụng rộng rãi hệ thống sản xuất, chế biến, dây chuyền vận chuyển cơng nghiệp Trong đồ án tìm hiểu dây chuyền công nghệ hệ thống nâng hàng tự động Cũng tìm hiểu hệ thống điều khiển PLC ứng dụng cơng nghiệp Từ đồ án lập trình, mơ tốn điều khiển đơn giản để minh chứng cho ứng dụng PLC điều khiển Mặc dù toán đơn giản với phát triển PLC nay, đặc biệt việc viết chương trình theo module cộng với thư viện, chương trình có khả kế thừa việc mở rộng toán cho hệ thống đầy đủ hoàn toàn khả thi thực Trong trình thực đồ án xin trân trọng cảm ơn quan tâm giúp đỡ TS Trương Đình Nhơn công tác hướng dẫn, xây dựng tốn, lập trình, mơ hệ thống Đồ án đầu tư dành thời gian thực công phu, nhiên không tránh khỏi thiếu xót mặt cơng nghệ, yếu tố liên động, liên kết dây chuyền thực tế Do mong muốn nhận ý kiến đóng góp Q thầy bạn học viên khác để đồ án xây dựng hoàn thiện Xin trân trọng cảm ơn! SINH VIÊN THỰC HIỆN NGUYỄN VŨ BÌNH DƯƠNG ĐỨC NGHĨA MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG CHẤT HÀNG4 1.1 HỆ THỐNG NÂNG HÀNG 1.1.1 Giới thiệu hệ thống .4 1.1.2 Hoạt động hệ thống CHƯƠNG THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHO HỆ THỐNG NÂNG HÀNG .6 2.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1.1 Thiết kế động lực điều khiển 2.2 THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN 2.3 TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ 2.3.1 Đo lường cảm biến .8 2.3.2 Bộ điều khiển hiển thị 2.3.3 Cơ cấu chấp hành 12 2.3.3.1 Động nâng hạ 12 2.4 SƠ ĐỐ KẾT NỐI HỆ THỐNG 14 CHƯƠNG LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG NÂNG HÀNG TỰ ĐỘNG 16 3.1 KHAI BÁO VÀO/ RA 16 3.1.1 Các cổng input 16 3.1.2 Các cổng output 16 3.2 LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 17 3.2.1 Cấu hình phần cứng 17 3.2.2 Khai báo Tag chương trình 17 3.2.3 Chương trình điều khiển 17 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG CHẤT HÀNG 1.1 HỆ THỐNG NÂNG HÀNG 1.1.1 Giới thiệu hệ thống Hệ thống nâng hàng bao gồm hệ thống bang tải đưa hàng đến vị trí cần nâng, hệ thống cần trục nâng hàng tự động cố định Băng tải hệ thống nâng được dẫn động động cơ, Vị trí hàng xác định cảm biến vị trí, điều khiển PLC 1.1.2 Hoạt động hệ thống Hàng di chuyển đến vị trí chờ nâng từ bên trái bên phải, cảm biến bị trí tác động hàng dừng chỗ, tín hiệu gọi sàn nâng hàng đến vị trí nhận hàng Khi cảm biến xác định sàn nâng vào vị trí băng tải phía có hàng hoạt động đưa hàng vào sàn nâng Khi hàng vào bị trí sàn nâng, sàn nâng hoạt động nâng hàng đến vị trí trả hàng Khi đến vị trí trả hàng băng tải hoạt động đưa hàng khỏi sàn nâng Khi hàng khỏi sàn nâng, tự động trở vị trí nhận hàng, kết thúc chu trình làm việc (Hình 1.2) Hình 1.1 Mơ tả hoạt động hệ thống CHƯƠNG THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHO HỆ THỐNG NÂNG HÀNG 2.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1.1 Thiết kế động lực điều khiển Hình 2.2 Vị trí cảm biến STT KÝ HIỆU LO HI TCL TCR TC1L TC1R CHÚ GIẢI Cơng tắc hành trình thấp Cơng tắc hành trình cao Cảm biến tiệm cận sàn nâng trái Cảm biến tiệm cận sàn nâng phải Cảm biến tiệm cận phát hàng đến vị trí chờ nâng tải Cảm biến tiệm cận sàn nâng bên trái 2.2 THUẬT TỐN ĐIỀU KHIỂN 2.3 TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ 2.3.1 Đo lường cảm biến Bảng 2.1 Thống kê thiết bị đo lường STT Ký hiệu Số Lượng Tên Thiết Bị TCL, TCR, Cảm biến tiệm cận TC1L, TC1R HI, LO Công tắc hành trình Thơng số kỹ thuật: Model: 3RG4012-0AB00 Manufacturer PEPPERL+FUCHS Sensor type inductive Output configuration PNP / NO Range 2mm Supply voltage 10 65V DC Switch housing M12 Connection lead 2m IP rating IP67 Operating current max 300mA Operating temperature -25 85°C Front type embedded Switching frequency max 4kHz Overall length 56mm Thông số kỹ thuật: Loại tác động nhanh Loại tiếp điểm: SPDT Dòng điện định mức: 15 A Điện áp định mức: 480 VAC Dòng điện khởi động: NC: 30 A, NO: 15 A Điện trở cách điện: 100 MΩ (ở 500 VDC) Nhiệt độ hoạt động: -10°C to 80°C Tần số hoạt động: Cơ: 240 lần/phút; Điện: 20 lần/phút Mức bảo vệ: IEC60529 (JEM): Equivalent to IP62 Lực tác động: 1.27 N Max Lực hồi về: 0.21 N Min Tuổi thọ: Cơ học: 10.000.000 lần, Điện: 500,000 lần Mã Thiết Bị 3RG7040-5 Omron Z-15GW255-MD 1M 2.3.2 Bộ điều khiển hiển thị Bảng 2.2 Thống kê thiết bị điều khiển hiển thị STT Số Lượng Tên Thiết Bị Mã Thiết Bị 1 PLC S7-300 CPU 313C 6ES7 313-5BE00-0AB0 PLC s7-300 PS307 Nút bấm Đèn cảnh báo 6ES7307-1EA01-0AA0 2.3.2.1 Bộ điều khiển PLC Thông số kỹ thuật: Mã đặt hàng: 6ES7 313-5BE00-0AB0 24 DI/16 DO 24V DC POWER SUPPLY Hình 2.3 S7-300 CPU 313C Hình 2.4 Bố trí cổng DI/DO 2.3.2.2 Modul nguồn 24VDC Thơng số kỹ thuật: Bộ nguồn PLC s7-300 PS307 6ES7307-1EA01-0AA0 [3] INPUT: 120/230 V AC OUTPUT: DC 24 V DC/5 A Hình 2.5 Modul nguồn 10 Hình 2.6 Modul nguồn 24VDC 2.3.2.3 Nút bấm điều khiển đèn cảnh báo NIEPBSE-2225-Green803747822 NIEPBE-2225-Red524053216 Hình 2.7 Nút bấm điều khiển CNPL-221822675042 ANPL-221313452082 Hình 2.8 Đèn cảnh báo 11 2.3.3 Cơ cấu chấp hành 2.3.3.1 Động nâng hạ STT Số Lượng Tên Thiết Bị Contactor 3RT1017-1BB41 Rơ le nhiệt 3RU1126-1KB0 Động pha Thông số kỹ thuật: Model: SIEMENS 3RT1017-1BB41 Contactor:3-pole; Auxiliary contacts: NO; 24VDC; 12A; NO x3 Thông số kỹ thuật: Model: SIEMENS 3RU1126-1KB0 Thermal relay; Size: S0; Auxiliary contacts: NC, NO; 9÷12.5A; 5.5kW Thơng số kỹ thuật: Voltage and power range: 208 - 230 / 460 V, 50 Hz, 1- 400 HP (0.75 - 300 kW) Pole number and frequencies: 2, and 6-pole, 50 Hz IP54 / IP55 2.3.3.2 Động dẫn động băng tải 12 Mã Thiết Bị STT Số Lượng Tên Thiết Bị Contactor 3TF2810-0BB4 Rơ le nhiệt 3RU1126-1CB0 Động pha Thông số kỹ thuật: Model: SIEMENS 3TF2810-0BB4 Contactor:3-pole; Auxiliary contacts: NO; 24VDC; 5A; NO x3; DIN Thông số kỹ thuật: Model: SIEMENS 3RU1126-1CB0 Thermal relay; Size: S0; Auxiliary contacts: NC, NO; 1.8÷2.5A Thơng số kỹ thuật: Voltage and power range: 208 - 230 / 460 V, 50 Hz, 1- 400 HP (0.75 - 300 kW) Pole number and frequencies: 2, and 6-pole, 50 Hz IP54 / IP55 13 Mã Thiết Bị 2.4 SƠ ĐỐ KẾT NỐI HỆ THỐNG 14 15 CHƯƠNG LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG NÂNG HÀNG TỰ ĐỘNG 3.1 KHAI BÁO VÀO/ RA 3.1.1 Các cổng input Cổng I 0.0 I 0.1 I 0.2 I 0.3 I 0.4 I0.5 I0.6 I0.7 Ký hiệu STA STO TCL TCR TC1L TC1R HI LO Phần cứng tương ứng Start Stop Cảm biến tiệm cận băng tải bên phải Cảm biến tiệm cận băng tải bên trái Cảm biến tiệm cận bên phải palang Cảm biến tiệm cận bên trái palang Cơng tắc hành trình điểm trả hàng Cơng tắc hành trình diểm nâng hàng 3.1.2 Các cổng output Cổng Q 0.0 Q 0.1 Q 0.2 Q 0.3 Q 0.4 Q 0.5 Q 0.6 Q0.7 Ký hiệu DX K1 K2 K3 K4 KN KH DD Phần cứng tương ứng Đèn báo hoạt động Contactor K1 động băng tải bên trái Contactor K2 động băng tải bên phải Contactor K3 động băng tải palang Contactor K4 động băng tải Contactor KN động quay thuận nâng tải Contactor KH động quay nghịch hạ tải Đèn báo dừng 16 3.2 LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3.2.1 Cấu hình phần cứng 3.2.2 Khai báo Tag chương trình 3.2.3 Chương trình điều khiển 17 18 KẾT LUẬN Trong đồ án mơn học chúng em tìm hiểu công nghệ hệ thống nâng hàng về: ứng dụng, thiết bị, nguyên lý hoạt động Đồng thời tìm hiểu hệ thống điều khiển PLC, từ sử dụng điều khiển S7-300 để thực việc lập trình, mơ hệ thống Việc lập trình mô hệ thống khâu đơn giản, với tín hiệu điều khiển dạng ON/OFF Nhưng thể cố gắng việc học hỏi nắm vững kiến thức cá nhân em Cuối chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Ts TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN dạy bảo kiến thức bổ ích giúp em hồn thành đồ án 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Siemens, 6AG1313-5BG04-7AB0 Product data sheet, Siemens AG, 2017 [2] Siemens, S7-300 CPU 31xC and CPU 31x: Technical specifications, Siemens AG, 2011 [3] Siemens AG (2013), Switching Devices – Contactors and Contactor Assemblies –Contactor Relays and Relays [4] Siemens AG (2008), SIMATIC Sensors [5] Siemens AG (2008), Sensor Technology for Factory Automation 20 ... CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG CHẤT HÀNG 1.1 HỆ THỐNG NÂNG HÀNG 1.1.1 Giới thiệu hệ thống Hệ thống nâng hàng bao gồm hệ thống bang tải đưa hàng đến vị trí cần nâng, hệ thống cần trục nâng hàng tự động cố... CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG CHẤT HÀNG4 1.1 HỆ THỐNG NÂNG HÀNG 1.1.1 Giới thiệu hệ thống .4 1.1.2 Hoạt động hệ thống CHƯƠNG THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHO HỆ THỐNG NÂNG HÀNG ... việc (Hình 1.2) Hình 1.1 Mơ tả hoạt động hệ thống CHƯƠNG THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHO HỆ THỐNG NÂNG HÀNG 2.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1.1 Thiết kế động lực điều khiển Hình 2.2 Vị trí cảm biến STT