Đang tải... (xem toàn văn)
Yêu cầu về bố cục nội dung Chương 1: Cấu trúc chung của hệ thống Chương 2: PLC S7 1200 Chương 3: Thiết kế , xây dựng hệ thống điều khiển 3.1: Yêu cầu công nghệ 3.2: Lựa chọn thiết bị( PLC, cảm biến , thiết bị đóng cắt, thiết bị bảo vệ,..) 3.3: Sơ đồ đấu nối ( mạch điều khiển , mạch lực ) 3.4: Sơ đồ thời gian, lưu đồ thuật toán 3.5: Viết chương trình 3.6: Kết quả vận hành và chạy mô hình thực ( nếu có ) Chương 4: Kết luận
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - KHOA ĐIỆN BÀI TẬP LỚN MÔN : ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC Họ tên : Nguyễn *** *** Lớp : Điện 0* – K1* Mã sv : 201760*** GVHD : Bùi Thị Khánh Hòa Bộ Cơng Thương Cộng Hịa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Độc Lập–Tự Do-Hạnh Phúc Bài Tập Lớn: Điều Khiển Lập Trình PLC Đề số 03 Họ tên: Nguyễn *** *** Lớp: Điện 0* Khóa: Khoa: Điện K1* NỘI DUNG Đề tài: Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển ổn định tốc độ động chiều PHẦN THUYẾT MINH Yêu cầu bố cục nội dung Chương 1: Cấu trúc chung hệ thống Chương 2: PLC S7 - 1200 Chương 3: Thiết kế , xây dựng hệ thống điều khiển 3.1: Yêu cầu công nghệ 3.2: Lựa chọn thiết bị( PLC, cảm biến , thiết bị đóng cắt, thiết bị bảo vệ, ) 3.3: Sơ đồ đấu nối ( mạch điều khiển , mạch lực ) 3.4: Sơ đồ thời gian, lưu đồ thuật tốn 3.5: Viết chương trình 3.6: Kết vận hành chạy mơ hình thực ( có ) Chương 4: Kết luận Tài liệu tham khảo Yêu cầu thời gian: Ngày giao đề: 18/05/2020 TRƯỞNG BỘ MƠN Ngày hồn thành: 12/6/2020 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Bùi Thị Khánh Hòa Mục Lục LỜI MỞ ĐẦU Chương Cấu trúc chung hệ thống 1.1 Khái quát chunng hệ thống: .3 1.2 Cấu trúc hệ thống gồm: Chương PLC S7 – 1200 2.1 Giới thiệu chung S7 -1200 .4 2.1.1 Các dịng PLC S7 – 1200 2.1.2 Modun mở rộng S7 – 1200 .7 2.1.3 Tính bật: .7 2.1.4 Lập trình giao tiếp 2.1.5 Ứng dụng PLC S7 – 1200 2.2 Giới thiệu động chiều 775 150W 2.3 Giới thiệu encoder 1000 Xung Omron E6B2-CWZ6C 10 Chương Thiết kế xây dựng hệ thống điều khiển 11 3.1 Yêu cầu công nghệ: 11 3.2 Lựa chọn thiết bị hệ thống: 11 3.3 Sơ đồ đấu nối 11 3.3.1 Sơ đồ đấu nối encoder: 11 3.3.2 Bảng định địa 12 3.3.3 Đấu nối Encoder - PLC – động 13 3.4 Sơ đồ thời gian lưu đồ thuật toán 14 3.4.1 Xử lý ON/OFF 14 3.4.1 Lưa đồ thuật tốn chương trình khởi tạo đếm HSC 14 3.4.2 Lưu đồ thuật toán khởi tạo PID 14 3.5 Viết chương trình 15 3.5.1 Chương trình điều khiển bật tắt hệ thống .15 3.5.2 Gọi sử dụng đếm tốc độ cao 15 3.5.3 Gọi sử dụng PID để ổn định tốc độ động .18 Chương Kết luận 19 4.1 Ưu điểm đạt 19 4.2 Nhược điểm 19 LỜI MỞ ĐẦU Trong lĩnh vực tự động hóa ngày nay, có nhiều giải pháp cơng nghệ, để chọn giải pháp tối ưu mặt công nghệ mang tính đại tính hiệu cao kinh tế có giải pháp sử dụng PLC điều khiển công nghiệp Động điện chiều loại động sử dụng rộng rãi ứng dụng đơn giản đến phức tạp động làm việc cách hiệu đòi hỏi phải có cách điều khiển tối ưu Xuất phát từ thực tế , hướng dẫn giáo Bùi Thị Khánh Hịa em tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển ổn định tốc độ động chiều” Do kiến thức kinh nghiệm chưa nhiều nên q trình tìm hiểu khơng thể tránh hỏi sai sót em mong cô giúp đỡ để đề tài hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Chương Cấu trúc chung hệ thống 1.1 Khái quát chunng hệ thống: PLC S7 -1200 Stop Start Digital input r Run Khối điều khiển PID Digital output 1.2 Cấu trúc hệ thống gồm: bảng điều khiển ( bật / tắt hệ thống có đèn báo run ) PLC S7-1200 động motor encoder Chương PLC S7 – 1200 2.1 Giới thiệu chung S7 -1200 S7 -1200 dịng điều hiển logic lập trình ( PLC ) kiểm sốt nhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn chi phí thấp tập lạnh mạnh làm cho có giải pháp hoàn hảo cho ứng dụng với S7 – 1200 S7 – 1200 bao gồm microprocesor, nguồn cung cấp tích hợp sẵn đầu vào đầu ( DI/DO ) Một số tính bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào CPU chương trình điều khiển Tất CPU cung cấp bảo vệ password chống truy cập vào PLC Tính “know how protection” để bảo vệ block đặc biệt S7 – 1200 cung cấp cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet TCP/IP Ngồi bạn cịn có thẻ dùng module truyền thông mở rộng kết nối RS485 RS232 Phần mề để lập trình cho S7 – 1200 Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ ngơn ngữ lập trình FBD, LAD SCL Phần mềm tích hợp TIA portal 11 Siemens 2.1.1 Các dịng PLC S7 – 1200 S7-1200 có dòng là: CPU 1211C, CPU 1212C CPU 1214C, CPU 1215C, CPU 1217C PLC S7-1200 CPU 1211C có nhớ làm việc 50KB work memory PLC S7-1200 CPU 1212C có nhớ làm việc 75KB work memory PLC S7-1200 CPU 1214C có nhớ làm việc 100KB work memory PLC S7-1200 CPU 1215C có nhớ làm việc 125KB work memory PLC S7-1200 CPU 1217C có nhớ làm việc 150KB work memory Đặc tính kỹ thuật CPU S7 – 1200 Siemens: Tính CPU1211C CPU1212C CPU1214C CPU1215C Kích thước (mm) 90x100x75 90x100x75 110x100x75 130x100x75 Work 30 Kbytes 50 Kbytes 75 Kbytes 100 Kbytes Load Kbyte Kbyte Kbytes Kbytes Retentive 10 Kbytes 10 Kbytes 10 Kbytes 10 Kbytes Bộ nhớ người dùng Kiểu số inputs / outputs inputs / outputs Kiểu tương tự inputs inputs inputs inputs / outputs Input 1024 bytes 1024 bytes 1024 bytes 1024 bytes Output 1024 bytes 1024 bytes 1024 bytes 1024 bytes Bít nhớ (M) 4096 bytes 4096 bytes 4096 bytes 4096 bytes Module mở rộng vào ( SM ) None 8 1 1 3 3 buildinI/O,5 with SB buildinI/O,6 with SB 6 at 100kHz at 100kHz at 30kHz at 30kHz at 20kHz at 80kHz at 80kHz SB: at 20kHz at 20kHz at 20kHz 4 I/O Tích hợp CPU (on broad) Kích thướcBộ đệm 14 inputs / 10 14 inputs / 10 outputs outputs Board tín hiệu (SB) Board pin (BB) Board truyền thông Module truyền thông (CM, mở rộng phía bên trái) total Bộ đếm Tốc độ cao Singe phase Quadrature phase Ngõ xung at 100kHz SB: at 30kHz at 30kHz SB: at 30kHz at 80kHz SB: at 20kHz at 100kHz at 80kHz Card nhớ SIMATIC memory card (optinal) Lưu trữ thời gian đồng hồ thời gian thực Chuẩn 20/ nhỏ 12 ngày nhiệt độ 40oC (duy trì tụ điện có điện dung lớn) cổng truyền thông Ethernnet PROFINET Tốc độ thực thi phép tốn thực 2,3 µs/lệnh Tốc độ thực thi logic 0,08 µs/lệnh Boolean Load memory : chứa nhớ chương trình down xuống Work memory : nhớ lúc làm việc System memory chứa liệu vào 2.1.2 cổng truyền thơng Ethernnet : setup vùng hardware config, cần Modun mở rộng S7 – 1200 PLC S7-1200 mở rộng module tín hiệu module gắn ngồi để mở rộng chức CPU Ngồi ra, cài đặt thêm module truyền thông để hỗ trợ giao thức truyền thông khác Khả mở rộng loại CPU tùy thuộc vào đặc tính, thơng số quy định nhà sản xuất S7-1200 có loại module mở rộng sau: – Communication module (CP) – Signal board (SB) – Signal Module (SM) 2.1.3 Tính bật: Cổng truyền thông Profinet (Ethernet) tích hợp sẵn: Dùng để kết nối máy tính, với hình HMI hay truyền thơng PLCPLC Dùng kết nối với thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở Đầu nối RJ45 với tính tự động chuyển đổi đấu chéo Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s Hỗ trợ 16 kết nối ethernet TCP/IP, ISO on TCP, S7 protocol Các tính đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển trình: đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng cho ứng dụng đếm đo lường, có đếm 100kHz đếm 30kHz ngõ PTO 100kHz để điều khiển tốc độ vị trí động bước hay lái servo (servo drive) Ngõ điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều khiển nhiệt độ… 16 điều khiển PID với tính tự động xác định thông số điểu khiển (auto-tune functionality) Thiết kế linh hoạt: Mở rộng tín hiệu vào/ra board tín hiệu mở rộng (signal board), gắn trực tiếp phía trước CPU, giúp mở rộng tín hiệu vào/ra mà khơng thay đổi kích thước hệ điều khiển Mỗi CPU kết nối tối đa module mở rộng tín hiệu vào/ra Ngõ vào analog 0-10V tích hợp CPU module truyền thơng kết nối vào CPU mở rộng khả truyền thông, vd module RS232 hay RS485 Card nhớ SIMATIC, dùng cần rộng nhớ cho CPU, copy chương trình ứng dụng hay cập nhật firmware Chẩn đoán lỗi online / offline 2.1.4 Lập trình giao tiếp Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ ba ngơn ngữ lập trình FBD, LAD SCL Phần mềm tích hợp TIA Portal 11 Siemens S7-1200 hỗ trợ kết nối Profibus kết nối PTP (point to point) Giao tiếp PROFINET với: o Các thiết bị lập trình o Thiết bị HMI o Các điều khiển SIMATIC khác Hỗ trợ giao thức kết nối: o TCP/IP o SIO-on-TCP o Giao tiếp với S7 2.1.5 Ứng dụng PLC S7 – 1200 - Điều khiển ổn định động - Hệ thống băng tải - Điều khiển đèn chiếu sáng - Điều khiển bơm cao áp - Máy đóng gói - Máy in - Máy dệt - Máy trộn v.v… 2.2 Giới thiệu động chiều 775 150W Motor 775 150W trục trịn đường kính 5mm Sử dụng rộng rãi việc chế máy khoan cắt tay, máy tiện, máy phay, máy bơm, máy hút bụi, máy cắt cỏ máy phát điện mini… Thông số kỹ thuật Motor 775 150W: - Điện áp hoạt động: 12-24V - Tốc độ cực đại 24V: 16000 RPM - Cơng suất: 150w - Dịng điện khơng tải: 1.05A - Đường kính động cơ: 42mm - Đường kính trục quay: 5mm -Chiều dài động (khơng có trục): 66.5mm - Mô-men xoắn 3.4KG Sử dụng rộng rãi việc chế máy khoan cắt tay, máy tiện, máy phay, máy bơm, máy hút bụi, máy cắt cỏ máy phát điện mini… 2.3 Giới thiệu encoder 1000 Xung Omron E6B2-CWZ6C Encoder 1000 xung E6B2-CWZ6C sản xuất hãng Omron cho độ xác, độ ổn định độ bền cao Encoder 1000 xung Omron E6B2-CWZ6C sử dụng để kết nối với động cấu cần xác định tọa độ, vị trí, , Encoder có độ xác cao lên đến 1000 xung/ vòng (1000 p/r) với kênh xung đầu riêng biệt A, B, Z Thông số kỹ thuật: Model: Omron E6B2-CWZ6C 1000 p/r Điện áp sử dụng: 5~24VDC Dòng tiêu thụ: max 80mA Số xung: 1000 xung / vòng (1000 p/r) Số kênh xung: kênh xung riêng biệt A, B, Z Tần số đáp ứng tối đa: 100Khz Dạng ngõ xung: NPN cực thu hở (cần mắc trở treo lên VCC để tạo mức cao (High)) Đường kính trục: 6mm Đường kính thân: 40mm 10 Chương Thiết kế xây dựng hệ thống điều khiển 3.1 Yêu cầu công nghệ: Ứng dụng PLC- S7-1200 CPU1212C DC/DC/DC đo, điều khiển ổn định tốc độ động chiều: Khi ấn On bảng điều khiển hệ thống hoạt động, đèn báo Run sáng báo hiệu hệ thống hoạt động động bắt đầu chạy Khi động chạy làm quay encoder Encoder bắt đầu đếm xung gửi đếm tốc độ cao Bộ đếm tốc độ cao hận tín hiệu từ encoder phản hồi lại tốc độ cho điều khiển PID để điều khiển cho động chạy quanh giá trị đặt trước setpoint=10000v/p Ấn OFF hệ thống dừng hoạt động 3.2 Lựa chọn thiết bị hệ thống: PLC S7 -1200 CPU 1212C DC/DC/DC hãng Siemens sản xuất Nút nhấn : Start, Stop đèn báo : đèn báo hệ thống hoạt động (RUN) Một động motor 775 chạy nguồn điện 24V Một encoder Omron E6B2-CWZ6C chạy 1000 xung/vịng có điện áp sử dụng 24V 3.3 Sơ đồ đấu nối 3.3.1 Sơ đồ đấu nối encoder: Màu Chức Nâu (Brown) Nguồn cấp 24VDC Đen (Black) Đầu pha A (đếm xung) Trắng (White) Đầu pha B (đếm xung) Cam (Orange) Đầu pha Z (đếm vòng quay) Xanh (Blue) Chân đất 0V 11 Bên encoder: 3.3.2 Bảng định địa Tên Địa Chức Đầu pha A (encoder) I0.0 Đếm xung từ encoder Đầu pha B (encoder) I0.1 Đếm xung từ encoder ON I0.2 Bật hệ thống OFF I0.3 Tắt hệ thống Động Q0.0 Động 12 Nhập địa PLC S7 – 1200: 3.3.3 Đấu nối Encoder - PLC – động Pha A ( đen) xanh Encoder ON Pha B ( trắng) DC + - + M 24VDC V 13 L - 24VDC OFF 3.4 Sơ đồ thời gian lưu đồ thuật toán 3.4.1 Xử lý ON/OFF ON (I0.2) OFF (I0.3) Run ( Q0.0) 3.4.1 Lưa đồ thuật tốn chương trình khởi tạo đếm HSC HSC +Khởi tạo đếm hsc +Quy đổi tín hiệu xung tốc độ (v/p) Tốc độ = (xung đếm được/1000)*60 (v/p) End 3.4.2 Lưu đồ thuật toán khởi tạo PID PID Khởi tạo PID (setup thông số) End 14 3.5 Viết chương trình 3.5.1 Chương trình điều khiển bật tắt hệ thống 3.5.2 Gọi sử dụng đếm tốc độ cao 15 16 Chuyển đổi liệu để tính tốn tốc độ: Tính tốn tốc độ động cơ: 17 3.5.3 Gọi sử dụng PID để ổn định tốc độ động 18 Chương Kết luận 4.1 Ưu điểm đạt Biết cách sử dụng đếm tốc độ cao Tìm hiểu PID PLC S7-1200 Áp dụng công nghệ vào điều khiển ổn định tốc độ động chiều 4.2 Nhược điểm Chi phí cơng nghệ tốn Chưa có mơ hình thực 19 ... xây dựng hệ thống điều khiển 3.1 Yêu cầu công nghệ: Ứng dụng PLC- S7-1200 CPU1212C DC/DC/DC đo, điều khiển ổn định tốc độ động chiều: Khi ấn On bảng điều khiển hệ thống hoạt động, đèn báo Run... sử dụng đếm tốc độ cao 15 16 Chuyển đổi liệu để tính tốn tốc độ: Tính tốn tốc độ động cơ: 17 3.5.3 Gọi sử dụng PID để ổn định tốc độ động 18 Chương Kết luận 4.1 Ưu điểm đạt Biết cách sử dụng. .. servo (servo drive) Ngõ điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều khiển nhiệt độ? ?? 16 điều khiển PID với tính tự động xác định thông số điểu khiển (auto-tune functionality)