thiết hệ thống điều khiển logic, Khảo sát công nghệ cân băng định lượng , • PLC S7200, CPU 226, DCDCDC, 24DI, 16DO, Giới thiệu PLC S7200, Lập trình điều khiển cho hệ thống cân băng định lượng, ai trò của cân băng đinh lượng trong các nhà máy xí nghiệp là vô cùng quan trọng, điều này thể hiện rõ nét trong các nhà máy xi măng, sản xuất thức ăn gia súc, xây dựng….. Cân băng định lượng có vai trò sản xuất ra sản phẩm cần thiết từ những nguyên liệu có sẵn ban đâu mà không cần sử dụng nhiều sức lao động của con người.
HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG GVHD: TH.S NGUYỄN QUANG TÂN MỤC LỤC Chương Khảo sát công nghệ cân băng định lượng Đặt vấn đề Sơ đồ công nghệ Cấu tạo nguyên lý hoạt động cân băng định lượng Yêu cầu công nghệ Sơ đồ khôi Chương Giới thiệu chung thiết bị phần cứng PLC S7-200, CPU 226, DC/DC/DC, 24DI, 16DO Module đầu vào/ra tương tự S7 200 EM235 AI/1AO Loadcell (cảm biến lực) UDA UTE Taiwan Loadcell tổng 1250 Mô tơ Thiết bị khí nén cho sơ đồ mạch lực Van khí nén 5/2 Rơ le Cơng tắc tơ Chương Giới thiệu PLC S7-200 Trang 3 6 8 11 12 14 16 18 18 19 20 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC S7-200 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA S7-200 CẤU TRÚC BỘ NHỚ MỞ RỘNG CỔNG VÀO RA THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH KIỂU DỮ LIỆU THIẾT BỊ LẬP TRÌNH CÁC TẬP LỆNH LẬP TRÌNH SỬ DỤNG 20 21 23 26 26 26 27 27 32 Chương Lập trình điều khiển cho hệ thống cân băng định lượng 37 Sơ đồ công nghệ Phân công vào chọn CPU Sơ đồ nguyên lý đấu dây vào PLC Giản đồ thời gian 37 37 39 40 SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN Page HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG GVHD: TH.S NGUYỄN QUANG TÂN Lưu đồ thuật tốn Chương trình LAD 41 43 Chương Kết luận 55 CHƯƠNG I KHẢO SÁT CÔNG NGHỆ CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN Page HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG GVHD: TH.S NGUYỄN QUANG TÂN : Đặt vấn đề Vai trò cân băng đinh lượng nhà máy xí nghiệp vơ quan trọng, điều thể rõ nét nhà máy xi măng, sản xuất thức ăn gia súc, xây dựng… Cân băng định lượng có vai trị sản xuất sản phẩm cần thiết từ nguyên liệu có sẵn ban đâu mà khơng cần sử dụng nhiều sức lao động người Vấn đề đặt q trinh sản xuất địi hỏi tính liên tục, pha trộn ngun liệu có tính xác cao, phải thấy cân khối lượng nguyên vật liệu vận chuyển theo yêu cầu sản phẩm Từ u cầu hệ thơng cân băng định lượng giải pháp tốt Hệ thống cân định lượng khâu quan trọng giúp nhà máy hoạt động cách liên tục Cân băng định lượng khâu dây chuyên cơng nghệ nhằm cung cấp lượng ngun liệu xác cho nhà máy, lượng nguyên liệu người lập trình cài đặt giá trị trước Khi mà lượng ngun liệu băng tải cần điều khiển hệ thông cung cấp nguyên liệu nhiều ngược lại 2: Sơ đồ công nghê Chú thích : - NL1, NL2, NL3 bình chứa nguyên liệu - A,B,C phễu chứa nguyên liệu để cân - 1,2,3,4,5,6,7 van dùng để đóng mở bình chứa phễu chứa SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN Page HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG - GVHD: TH.S NGUYỄN QUANG TÂN Lc1,lc2,lc3,lc4, cảm biến loadcell đo khối lượng nguyên liệu M1,M2,M3,M4,M5 mô tơ băng tải va mơ tơ máy trộn G bình trộn ngun liệu 3: Cấu tạo nguyên lý hoạt động cân định lượng Cân định luợng loại cân điều khiển tự động dùng nhiều ngành công nghiệp Cân định luợng dung để pha chế loại vật liệu khác với liều lượng đặt truớc, sau trộn để tiếp tục cho khâu Ở sơ đồ công nghệ ta sử dụng phễu bình chứa tạo thành tầng có nhiệm vụ khác Tầng thứ chứa vật liệu, tầng thứ hai sử dụng để cân định lượng vật liệu, tầng thứ ba tải dùng để vận chuyển ngun liệu đến bình trộn, tầng thứ tư có nhiệm vụ trộn vật liệu.Trên thực tế quy trình mở rộng cho hệ thống khơng với bình chứa vật liệu mà cịn nhiều Quy trinh hoạt động: Khởi động ss Các Van xả đóng Đ Khởi động M1,M2,M3 Mở van xả NL1,NL2,NL3 LC1,LC2,LC3 = Khối lượng nhập Đóng van xả NL Ngừng M1,M2,M3 SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN Page Đóng van xả HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG GVHD: TH.S NGUYỄN QUANG TÂN Khởi động M4 Mở van xả phễu cân LC1,LC2,LC3=0 N Đóng van xả phễu cân LC = khôi lượng sản phẩm cần Ngừng M4 Khơi động M5 M5 hoạt động 20s Mở van xả máy trộn LC4=0 Đóng van xả máy trộn N: số mẻ trộn SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN Page HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG GVHD: TH.S NGUYỄN QUANG TÂN Yêu cầu công nghệ Tùy theo yêu cầu lượng sản phẩm cần thiết thành phần có sản phẩm mà ta điều khiển bình chứa nguyên liệu cho phu hợp Ví dụ lượng sản phẩm yêu cầu Trong nguyên liệu 60%, nguyên liệu 30 %, nguyên liệu 10% từ suy khối lượng cần thiết cho nguyên liệu : - Nguyên liệu : 600kg - Nguyên liệu : 300kg - Nguyên liệu : 100kg Dựa vào số liệu ta điều chinh cảm biến loadcell nguyên liệu cho phù hợp với yêu cầu Sau trinh tự thực hiên : Ban đầu vật liệu chứa bình chứa NL1,NL2,NL3 Khi có tín hiệu điều khiển mở cửa bình chứa tầng trút vật liệu xuống băng tải sau nguyên liệu dc vận chuyển đến phễu cân D,E,F Vật liệu trút cảm biến lc1, lc2, lc3 có tín hiệu để đóng bình NL1,NL2,NL3 lại dừng động M1,M2,M3 Sau động M1, M2,M3 dừng lại, động M4 khởi động đồng thời phễu D, E, F mở để xả vật liệu xuống băng tải tổng đến lc1,lc2,lc3 mức thi đóng phễu cân lại Nguyên liệu chuyển đến bình trộn G , cảm biến lc4 có tín hiệu đủ khối lượng yêu cầu thi dừng băng tải tổng Ở diễn trình trộn vật liệu nhờ vào việc điều khiển động M5 Sau thời gian trộn t1, động M5 dừng bình G mở cửa xả liệu trộn Sau thời gian t2, ngun liệu trút hết ngồi, có tin hiệu lc4=0, bình G đóng lại quy trình trộn liệu mẻ trộn kết thúc tiếp tục cho mẻ trộn liệu bắt đầu lại từ đầu Khi loadcell phễu cân lc1,lc2,lc3 không đủ khối lượng nhập ban đầu khoảng thời gian 10 phút hay bình nguyên liệu hết thi còi báo kêu dừng hệ thống Đến cung cấp nguyên liệu ấn nút start hệ thông làm việc lại Ðể đơn giản trình xây dựng hàm logic điều khiển phần sau, trình NL1-A-G, NL2-B-G, NL3-C-G dộc lập nên ta xét hàm điều khiển cho nhánh NL1-A-G, nhánh lại tương tự Sơ đồ khối NGUỒN ĐIỆN CẢM BIẾN PLC ĐIỀU KHIỂN Sơ đồ nhánh NL1-A-G SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN Page CƠ CẤU CHẤP HÀNH HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG GVHD: TH.S NGUYỄN QUANG TÂN CHƯƠNG II GIỚI THIỆU CHUNG THIẾT BỊ PHẦN CỨNG SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN Page HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG GVHD: TH.S NGUYỄN QUANG TÂN 1: PLC S7-200, CPU 226, DC/DC/DC, 24DI, 16DO Nhà sản xuất: PLC Siemens PLC Siemens S7-200, CPU 226, 24 vào,16 ,nguồn DC PLC S7-200, CPU 226 6ES7216-2AD23-0XB0 Nguồn cung cấp: 24 VDC Ngõ vào số: 24 DI DC Ngõ số : 16 DO DC Bộ nhớ chương trình: 24KB Bộ nhớ liệu: 10KB PPI/FREEPORT PORTS Điều khiển PID: Có Phần mềm: Step Micro/WIN Thời gian xử lý 1024 lệnh nhị phân : 0.37ms Bit memory/Counter/Timer : 256/256/256 Bộ đếm tốc độ cao: x 60 Khz Bộ đếm lên/xuống: Có Ngắt phần cứng: Số đầu vào/ra có sẵn: 24 DI / 16DO Số đầu vào / số cực đại ( nhờ lắp ghép thêm Modul số mở rộng: DI/DO/MAX: 128 / 120 / 248 Số đầu vào / tương tự ( nhờ lắp ghép thêm Modul Analog mở rộng: AI/AO/MAX: 28 / 7/ 35 / 14 / 14 IP 20 SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN Page HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG GVHD: TH.S NGUYỄN QUANG TÂN Kích thước: Rộng x Cao x Sâu : 196 x 80 x 62 : Module đầu vào/ra tương tự S7 200 EM235 AI/1AO EM 235 module tương tự gồm có 4AI 1AO 12bit (có tích hợp chuyển đổi A/D D/A 12bit bên trong) Thông số kỹ thuật: Dòng tiêu thụ từ bus Dòng tiêu thụ từ L Điện tiêu thụ Số đầu vào tương tự Số đầu tương tự Dạng đầu vào/ra Dải điện áp vào Dải dòng vào Dải điện áp Dải dòng Số bít chuyển đổi Dải số chuyển đổi(2 cực) Dải số chuyển đổi(đơn cực) Độ dài cáp(ko chống nhiễu) Trở kháng đầu 20mA 60mA 2W Vi phân đến 50 mV; đến 100 mV; đến 500 mV; đến 1V đến V; đến 10 V; +/- 25 mV; +/- 50 mV; +/- 100 mV; +/- 200 mV; +/- 500 mV; +/- V; +/- 2.5 V; +/-5 V; +/- 10V đến 20 mA 10V~10V 4~20mA 12 bit với áp, 11 bit với dòng -32,000 to +32,000 to +32,000 300m ≥10M Ω với tín hiệu áp 250 Ω với tín hiệu dòng Thời gian chuyển đổi Chế độ loại trừ chung SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN = giá trị đặt trước ghi PT bit trạng thái timer Txxx ON Khi tín hiệu đầu vào EN OFF bit Txxx chuyển trạng thái sang OFF giá trị tức thời CT set Khi đầu vào EN ON giá trị tức thời ghi CT tăng dần đến 32676 trừ đầu EN OFF -TONR : Bộ TONR hoạt động tương tự bit trạng thái ghi CV giữ nguyên đầu vào EN OFF trừ có lệnh reset TONR Hằng số Txxx sử dụng toán hạng kiểu Int để lấy giá trị tức thời toán hạng kiểu Bit -TOF : Bit Txxx có trạng thái với đầu vào EN,tại thời điểm giá trị ghi CT = Tại thời điểm có tín hiệu sườn xuống đầu vào EN giá trị ghi tăng dần đến CT = PT Txxx xuống mức thấp đồng thời CT giữ nguyên giá trị đến có tín hiệu sườn lên đầu vào EN.Có thể xố giá trị CT Txxx lệnh Reset d Tập đếm SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN Page 35 HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG GVHD: TH.S NGUYỄN QUANG TÂN e tập lệnh toán học Tập lệnh tốn học S7-200 chia làm hai nhóm gồm lệnh tốn học làm việc với số nguyên lệnh làm việc với số thực - SUB_R: Trừ hai số thực 32 bit, kết lưu vào vùng nhớ 32 bit - MUL_DI: Nhân hai số nguyên 32 bit, kết lưu vào vùng nhớ 32 bit - DIV_DI: Chia hai số nguyên 32 bit, kết lưu vào vùng nhớ 32 bit - MUL_R: Nhân hai số thực 32 bit, kết lưu vào vùng nhớ 32 bit - DIV_R: Chia hai số thực 32 bit, kết lưu vào vùng nhớ 32 bit - MUL: Nhân hai số nguyên 16 bit, kết lưu vào vùng nhớ 32 bit - DIV: Chia hai số nguyên 16 bit, kết lưu vào vùng nhớ 32 bit - Các lệnh tăng/giảm đơn vị áp dụng cho số nguyên 8,16 32 bit: INC_W, INC_DW, DEC_W, DEC_DW - Các hàm lấy giá trị thực: SIN, COS, TAN, SQRT, EXP, LN, PID SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN Page 36 HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG GVHD: TH.S NGUYỄN QUANG TÂN CHƯƠNG IV LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG I Sơ đồ công nghệ II 3ư Phân công vào chọn CPU Bảng phân công vào Stt Ký hiệu Địa Start Stop Van Van Van Van Van Van I0.0 I0.1 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN Kiểu liệu bool bool bool bool bool bool bool bool Page 37 Giải thích Khởi động hệ thống Dừng hệ thống Mở van nguyên liệu Mở van nguyên liệu Mở van nguyên liệu Mở van binh cân A Mở van binh cân B Mở van binh cân C HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG 10 11 12 13 14 15 16 17 Van Mô tơ M1 Mô tơ M2 Mô tơ M3 Mô tơ M4 Mô tơ M5 Đèn báo xanh Đèn báo đỏ Đèn báo vàng Q0.6 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3 Q1.4 Q1.5 Q1.6 Q1.7 GVHD: TH.S NGUYỄN QUANG TÂN bool bool bool bool bool bool bool bool bool Mở van binh cân tổng G Mô tơ băng tải nguyên liệu Mô tơ băng tải nguyên liệu Mô tơ băng tải nguyên liệu Mô tơ băng tải tổng Mô tơ máy trộn Đèn báo hết nguyên liệu Đèn báo hết nguyên liệu Đèn báo hết nguyên liệu Lựa chọn CPU Với số lượng đầu vào ta chon CPU S7 200 Modul 226 có thơng sơ sau: Nhà sản xuất: PLC Siemens PLC Siemens S7-200, CPU 226, 24 vào,16 ,nguồn DC PLC S7-200, CPU 226 6ES7216-2AD23-0XB0 Nguồn cung cấp: 24 VDC Ngõ vào số: 24 DI DC Ngõ số : 16 DO DC Bộ nhớ chương trình: 24KB Bộ nhớ liệu: 10KB PPI/FREEPORT PORTS Điều khiển PID: Có Phần mềm: Step Micro/WIN Thời gian xử lý 1024 lệnh nhị phân : 0.37ms Bit memory/Counter/Timer : 256/256/256 Bộ đếm tốc độ cao: x 60 Khz Bộ đếm lên/xuống: Có SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN Page 38 HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG GVHD: TH.S NGUYỄN QUANG TÂN Ngắt phần cứng: Số đầu vào/ra có sẵn: 24 DI / 16DO Số đầu vào / số cực đại ( nhờ lắp ghép thêm Modul số mở rộng: DI/DO/MAX: 128 / 120 / 248 Số đầu vào / tương tự ( nhờ lắp ghép thêm Modul Analog mở rộng: AI/AO/MAX: 28 / 7/ 35 / 14 / 14 IP 20 Kích thước: Rộng x Cao x Sâu : 196 x 80 x 62 III Sơ đồ nguyên lý đấu dây vào PLC SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN Page 39 HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG IV GVHD: TH.S NGUYỄN QUANG TÂN Giản đồ thời gian START STOP t VAN t VAN t VAN t VAN t VAN t VAN t VAN t M1 t M2 t M3 t M4 t M5 t ÐÈN BÁO t LOAD CELL t LOAD CELL t LOAD CELL t LOAD CELL t T37 20S t t SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN Page 40 HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG V GVHD: TH.S NGUYỄN QUANG TÂN Lưu đồ thuật toán BẮT ĐẦU S Các van xả đóng Đ Khởi động M1,M2,M3 Mở van xả NL1,NL2,NL3 LC1=600Kg LG2=300Kg LC3=100KG Đ Đóng van xả NL1,NL2,NL3 Ngừng M1,M2,M3 SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN Page 41 Đóng van xả HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG GVHD: TH.S NGUYỄN QUANG TÂN Đóng van xả NL1,NL2,NL3 Ngừng M1,M2,M3 Khởi động M4 Khởi động M4 Mở van xả LC1,LC2,LC3 LC1=0 Kg LG2= Kg LC3= Kg Đ Đóng van xả LC1,LC2,LC3 LC4= 1000 Kg SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN Page 42 S HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG GVHD: TH.S NGUYỄN QUANG TÂN LC4= 1000 Kg Ngừng M4 Khởi động M5 M5 hoạt động thời gian t Mở van xả máy trộn S LC4 = Kg Đ Đóng van xả máy trộn VI Chương trình LAD a Xây dựng cơng thức tính tốn - Dải điện áp đầu loadcell đến 10mv sau qua khuếch đại với hệ sơ k=5 dải điện áp vào EM235 đến 50mv - Với dải điện áp module analog chuyển đổi sang dải giá trị từ – 32000 - Ta có cơng thức Các kí hiệu : - A_In : Giá trị analog đầu vào cần xác định SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN Page 43 HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG GVHD: TH.S NGUYỄN QUANG TÂN - A_Min : Giá trị giới hạn giá trị đầu vào tương tự - A_Max : Giá trị giới hạn giá trị đầu vào tương tự - D_out : Giá trị chuyển đổi số A_In - D_Min : Giá trị chuyển đổi số A_Min - D_Max : Giá trị chuyển đổi số A_Max b Viết chương trình SVTH: PHẠM ĐỨC THIỆN Page 44 ... hàm logic điều khiển phần sau, trình NL1-A-G, NL2-B-G, NL3-C-G dộc lập nên ta xét hàm điều khiển cho nhánh NL1-A-G, nhánh lại tương tự Sơ đồ khối NGUỒN ĐIỆN CẢM BIẾN PLC ĐIỀU KHIỂN Sơ đồ nhánh... programable logic controler thiết bị điều khiển logic lập trình được, hay thiết bị logic khả trình cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình Như với chương trình điều. .. trình điều khiển PLC trở thành điều khiển số nhỏ gọn dễ dàng thay đổi thuật toán điều khiển trao đổi thơng tin với mơi trường bên ngồi ( PLC khác máy tính ) S7-200 thiết bị điều khiển logic khả