ỨNG DỤNG PLC s7 1500 VÀ MÀN HÌNH CẢM ỨNG HMI ĐIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN TỰ DỘNG ĐÓNG SẢN PHẨM VÀO THÙNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH KHOA ĐIỆN TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: ỨNG DỤNG PLC S7-1500 VÀ MÀN HÌNH CẢM ỨNG HMI ĐIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN TỰ DỘNG ĐÓNG SẢN PHẨM VÀO THÙNG Sinh viên thực hiện: LÊ VĂN TÀI Lớp : DHDDTCK13Z-DCN Mã số sinh viên : 1305180530 Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN THANH LONG NGUYỄN ANH TUẤN Nghệ An, tháng 11-2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH KHOA ĐIỆN TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: ỨNG DỤNG PLC S7-1500 VÀ MÀN HÌNH CẢM ỨNG HMI ĐIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN TỰ DỘNG ĐÓNG SẢN PHẨM VÀO THÙNG Sinh viên thực hiện: Lớp: LÊ VĂN TÀI DHDDTCK13Z-DCN Mã số sinh viên : 1305180530 Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN THANH LONG NGUYỄN ANH TUẤN Nghệ An, tháng 11-2021 ĐÁNH GIÁ QUYỂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP/TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP (Dùng cho giảng viên hướng dẫn) Tên giảng viên đánh giá: Họ tên Sinh viên: .MSSV: Tên đồ án: Nhận xét nội dung trình bày Đồ án: Nhận xét khác (về thái độ tinh thần làm việc sinh viên) Nghệ An, ngày: … / … / 20… Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) ĐÁNH GIÁ QUYỂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP/TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP (Dùng cho cán phản biện) Giảng viên đánh giá: Họ tên sinh viên: MSSV: Tên đồ án: Nhận xét nội dung trình bày Đồ án (Về nội dung: nhận xét phương pháp nghiên cứu, mục tiêu, kết đạt được, chưa đạt được…; Về hình thức trình bày đồ án: chương mục hợp lý chưa? Lỗi tả,…) Nhận xét khác Nghệ An, ngày: … / … / 20… Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐH SPKT VINH KHOA ĐIỆN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN/ TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên: Lê Văn Tài Lớp: DHDDTCK13Z(DCN) Mã số sinh viên: 1305180530 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật điện- điện tử Hệ đào tạo: Chính quy Tên đề tài Ứng dụng PLC S7-1500 hình cảm ứng HMI điều khiển dây chuyền tự động đóng sản phảm vào thùng Các liệu ban đầu - Dây chuyền đóng sản phẩm vào thùng tự động có lựa chọn: 6SP/thùng; 8SP/thùng; 12SP/thùng; 24SP/thùng - PLC S7-1500 (chi tiết: sinh viên tra catalogue); - HMI: KTP basic (chi tiết: sinh viên tra catalogue); Nội dung phần thuyết minh tính tốn 3.1 Các phần thuyết minh đề tài đồ án/ tiểu luận tốt nghiệp - Lời nói đầu; - Các chương nội dung chính: 1,2,3, ; - Kết luận hướng phát triển đề tài; - Phụ lục; - Tài liệu tham khảo 3.2 Đề cương chương - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Giới thiệu thiết bị điều khiển chấp hành - Chương 3: Xây dựng lưu đồ thuật toán, sơ đồ mạch điện chương trình điều khiển hệ thống - Kết luận hướng phát triển đề tài - Phụ lục - Tài liệu tham khảo Giáo viên hướng dẫn 1)Nguyễn Anh Tuấn 2) Nguyễn Thanh Long Ngày giao nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp(giao đề tài trước ngày30/8/2021) Ngày … tháng … năm 2021 Ngày hoàn thành đồ án tốt nghiệp (nộp cho Giáo vụ khoa trước 20/11/2021) Ngày … tháng … năm 2021 Nghệ An, ngày ….tháng năm 2021 KHOA ĐIỆN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) NGUYỄN THANH LONG TS THÁI HỮU NGUYÊN LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, điện tử, tự động hóa việc ứng dụng cơng nghệ điện điện tử, tự động hóa vào dây chuyền sản xuất quan trọng Nó đóng vai trị tích cực phát triển ngành cơng nghiệp, tạo sản phẩm có chất lượng cao, giá thành hạ, giảm bớt sức lao động người, suất lao động nhờ mà nâng cao, thúc đẩy phát triển kinh tế nói chung Việc áp dụng tự động hóa vào trình sản xuất nhờ chương trình phần mềm cài sẵn theo yêu cầu công nghệ sản xuất Để điều khiển hoạt động dây chuyền sản xuất đó, người ta sử dụng kết hợp điều khiển dùng vi mạch điện tử, xử lý, điều khiển PLC máy tính điều khiển Trong năm gần đây, điều khiển logic khả trình (PLC) sử dụng ngày rộng rãi công nghiệp giải pháp lý tưởng cho việc tự động hóa q trình sản xuất Cùng với phát triển cơng nghệ máy tính, điều khiển logic khả trình đạt ưu ứng dụng điều khiển công nghiệp, dễ dàng lập trình, nhanh chóng thay đổi chương trình điều khiển, độ tin cậy cao mơi trường công nghiệp, cấu tạo nhỏ gọn giá thành thấp so với hệ thống điều khiển truyền thống dùng Rơle Vì vậy, việc học tâp nghiên cứu PLC hệ thống điều khiển nhu cầu cần thiết Em nhận đề tài tốt nghiệp: “Ứng dụng PLC S7-1500 hình HMI điều khiển dây chuyền tự động đóng sản phẩm vào thùng” Với mục đích nghiên cứu điều khiển khả trình ứng dụng vào việc xây dựng hệ thống điều khiển dây chuyền đóng gói sảm phẩm Xây dựng mơ hình dây chuyền từ thiết bị có sẵn thị trường, mở hướng việc thiết kế chế tạo dây chuyền đóng gói với giá thành thấp, không sử dụng hệ thống, thiết bị ngoại nhập đắt tiền Nội dung đồ án gồm chương: Chương 1: Tổng quan dây chuyền đóng gói sản phẩm Chương 2: Giới thiệu thiết bị điều khiển chấp hành Chương 3: Xây dựng lưu đồ thuật tốn,sơ đồ mạch điện chương trình điều khiển hệ thống Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Điện trường Đại học sư phạm kỹ thuật Vinh tận tình truyền đạt cho em kiến thức, thành tựu khoa học xã hội ngành tự động hóa cơng nghiệp để em thực đề tài Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo Nguyễn Thanh Long – Thầy Nguyễn Anh Tuấn, hướng dẫn tận tình giúp đỡ em suốt thời gian em thực tiểu luận Cảm ơn ý kiến đóng góp thầy (cơ) giáo bạn cho việc thực tiểu lận Để hoàn thành tiểu luận, Em lỗ lực nghiên cứu,nhưng thời gian kiến thức hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót,em mong nhận lời góp ý chân thành từ thầy (cơ) bạn để có thêm hiểu biết hồn thiện q trình làm việc sau Nghệ An, Ngày … tháng … năm 2021 Sinh viên thực Tài Lê Văn Tài CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM I.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Tự động hóa q trình cơng nghiệp ngày khơng cịn xa lạ doanh nghiệp sản xuất nước Những máy móc, dây chuyền sản xuất tự động lập trình, điều khiển dùng PLC hình HMI ứng dụng nhiều cơng ty, xí nghiệp PLC S7-1500 biết đến họ PLC Siemens có nhiều ưu điểm vượt trội so với hệ trước, dần thay dòng PLC trước xí nghiệp, cơng ty Vậy nên tìm hiểu, nghiên cứu, ứng dụng PLC S7-1500 vấn đề cần thiết mơn điện cơng nghiệp ngày Nhưng cịn điều khó khăn vận hành giám sát trạng thái hoạt động hệ thống để đạt nhiều hiệu Kịp thời khắc phục cố hệ thống cách tối ưu mà không tốn nhiều thời gian xuống nhà máy, xí nghiệp để kiểm tra, mà người vận hành, quản lý biết trình hoạt động, làm việc thiết bị Dây chuyền hoạt động, dây chuyền có cố Sự cố gì, chỗ để xử lý kịp thời, mang lại ổn định cơng việc, góp phần tạo nên thành cơng cho xí nghiệp, cơng ty Để làm điều cần hệ thống điều khiển giám sát qua giao diện người với máy, viết tắt HMI (Human Machine Interface) Với tính năng, tiện ích hệ thống PLC HMI, nên điều khiển sử dụng nhiều lĩnh vực khác Một ngành phát triển mạnh mẽ ngành xây dựng, việc ứng dụng PLC vào ngành xây dựng việc làm đem lại hiệu cao phù hợp, đặc biệt việc điều khiển dây chuyền tự động đóng gói sản phẩm vào thùng I.2 YÊU CẦU CÔNG NGHỆ I.2.1 Hệ thống truyền động băng tải: Các băng tải thường dùng để di chuyển vật liệu đơn theo phương ngang, phương thẳng đứng phương xoắn Trong dây chuyền sản xuất, thiết bị sử dụng rộng rãi phương tiện vận chuyển linh kiện nhẹ; xưởng kim loại dùng vận chuyển quặng, than đá, loại xỉ lò; trạm thủy điện dùng để chuyển nhiên liệu; kho bãi dùng vận chuyển loại hàng bao kiện vật liệu hạt số sản phẩm khác; công trường dùng để vận chuyển vật liệu xây dựng; ngành lâm nghiệp khai thác gỗ vận chuyển gỗ, vỏ bào; số ngành cơng nghiệp nhẹ, cơng nghiệp thực phẩm,hóa chất số ngành cơng nghiệp khác dùng để vận chuyển sản phẩm hoàn thành chưa hoàn thành giai đoạn, phân xưởng, đồng thời loại bỏ sản phẩm không dùng Khác với thiết bị vận chuyển khác, băng tải với chiều dài vận chuyển lớn, suất lớn, kết cấu nhỏ, đơn giản, làm việc tin cậy sử dụng thuận tiện Ngày nay, người ta sử dụng băng tải có độ bền cao, chiều rộng tới 3m vận tốc vận chuyển đạt 4m/giây suất băng tải đạt vài nghìn Trên thực tế chi băng tải khơng giới hạn áp dụng hệ thống gồm nhiều đoạn liên kết Những hệ thống nối sử dụng rộng rãi ngành khai thác mỏ quặng, ngành xây dựng Ở vị trí đó, băng tải có cạnh tranh lớn với đường vận chuyển cáp treo hay vận chuyển ô tô, đường sắt Một ưu điểm băng tải dễ dàng phù hợp với dạng địa hình vận chuyển Giá thành khơng lớn kết cấu nâng băng theo đường vận chuyển đơn giản nhẹ đảm bảo an toàn, lượng tiêu tốn không cao, số người phục vụ thiết bị hoạt động điều khiển dễ dàng 1.2.2 Phân loại Băng tải có nhiều kiểu dáng khác phân loại sau: 1.2.2.1 Theo phương chuyển động - Theo phương ngang: Băng tải loại ứng dụng việc vận chuyển loại nguyên liệu cho ngành xây dựng, vận chuyển than đá sản phẩm đóng gói Hình 1.1: Băng tải ngang - Theo phương nghiêng: Dùng vận chuyển sản phẩm cao đóng gói, đóng thùng vận chuyển sản phẩm dạng rời than đá, sỏi… băng tải nhỏ sử dụng động điện chiều I.3 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG Hệ thống gồm động : - Động thứ kéo băng tải thùng Động thứ hai kéo băng tải sản phẩm Hoạt động - - Khi ta nhấn nút ON để khởi động hệ thống động thứ hoạt động kéo theo băng tải thùng di chuyển ,khi có thùng đến vị trí băng tai sản phẩm cảm cảm biến thứ (CB1 – dùng để phát thùng ) hoạt động làm băng tải thùng dừng lại khởi động động thứ hai hoạt động kéo băng tải sản phẩm di chuyển Cảm biến thứ hai (CB2) dùng để phát đếm sản phẩm số lượng sản phẩm đạt yêu cầu hệ thống điều khiển động thứ dừng lại,và khởi động thứ cho băng tải thùng di chuyển , chu trình lặp lại ,khi muốn dừng hệ thống ta nhấn nút OFF Xử lý cố : xảy hai cố sau hệ thống dừng hoạt động cảnh báo chuông : - Nếu hai động thời gian thời gian quy định tức khơng cịn thùng băng tải hàng hay khơng sản phẩm băng tải sản phẩm - Nếu đến lượt hoạt động làm việc mà contactor khơng hoạt động (tức tiếp điểm khơng hút ) CHƯƠNG : GIỚI THIỆU THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ CHẤP HÀNH II.1 Giới thiệu thiết bị lập trình plc s7-1500 II.1.1 khái niệm chung plc S7-1500 PLC Siemens S7 - 1500 điều khiển lập trình thiết kế cho giải pháp tự động hóa tích hợp hệ thống với quy mơ trung bình S7-1500 tích hợp tính Motion Control để làm việc với encoder số tính web sever S7-1500  – Tích hợp cao tiết kiệm khơng gian : + CPU với chương trình nhớ liệu lớn dòng sản phẩm điều khiển S7-1500 Được sử dụng cho ứng dụng với yêu cầu cao phạm vi chương trình, hiệu kết nối mạng + CPU có tốc độ tính tốn xử lí cao + Dùng cho nhiệm vụ tự động hóa cơng nghiệp nhiều loại máy móc + Có cổng kết nối truyền thơng PROFINET + Thêm giao diện PROFINET với địa IP riêng biệt + Có giao diện PROFIBUS DP + Tích hợp chức Motion Control để điều khiển tốc độ, vị trí, hỗ trợ cho encoder + Tích hợp Web Server với tùy chọn để tạo trang web người dùng định nghĩa Tích hợp Module đặc biệt + Mô đun truyền thông cho trao đổi liệu cách sử dụng kết nối point-to-point + Module truyền thông để kết nối với PROFIBUS + Module truyền thông để kết nối với Industrial Ethernet + Mô đun công nghệ dành cho SIMATIC S7-1500 ET 200MP + Mô đun với đầu vào đầu với thời gian kiểm soát cho chức chuyển mạch xác với thời gian đáp ứng vài us + Mô đun cho phép đếm tốc độ cao phát vị trí với cảm biến vị trí khác + Với đầu vào đầu tích hợp cho nhiệm vụ cấp độ trình thời gian đáp ứng ngắn -Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1500 Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ ba ngơn ngữ lập trình FBD, LAD SCL Phần mềm tích hợp TIA Portal 15 Siemens -Vậy để làm dự án với S7-1500 cần cài TIA Portal phần mềm bao gồm mơi trường lập trình cho PLC thiết kế giao diện HMI II.1.2 Các module hệ PLC S7-1500 A, Giới thiệu module CPU Các điều khiển trung tâm CPUs  CPU 1511-1 PN + CPU cấp thấp dòng sản phẩm điều khiển S7-1500 + Thích hợp cho ứng dụng có phạm vi chương trình tốc độ xử lý mức trung bình + Có cổng kết nối truyền thơng PROFINET + Tích hợp chức Motion Control để điều khiển tốc độ, vị trí, hỗ trợ cho encoder + Tích hợp Web Server với tùy chọn để tạo trang web người dùng định nghĩa  CPU 1513-1 PN + CPU sử dụng cho ứng dụng với yêu cầu mức độ trung bình phạm vi chương trình + Tốc độ tính tốn CPU từ mức trung bình đến cao + Có cổng kết nối truyền thơng PROFINET + Tích hợp chức Motion Control để điều khiển tốc độ, vị trí, hỗ trợ cho encoder + Tích hợp Web Server với tùy chọn để tạo trang web người dùng định nghĩa  CPU 1515-2 PN + CPU sử dụng cho ứng dụng với yêu cầu mức trung bình phạm vi chương trình + Tốc độ tính tốn CPU từ mức trung bình đến cao + Có cổng kết nối truyền thông PROFINET + Thêm giao diện PROFINET với địa IP riêng biệt + Tích hợp chức Motion Control để điều khiển tốc độ, vị trí, hỗ trợ cho encoder + Tích hợp Web Server với tùy chọn để tạo trang web người dùng định nghĩa  CPU 1516-3 PN/DP + CPU với  chương trình nhớ liệu lớn dòng sản phẩm điều khiển S7-1500 Được sử dụng cho ứng dụng với yêu cầu cao phạm vi chương trình kết nối mạng + CPU có tốc độ tính tốn xử lí cao + Có cổng kết nối truyền thông PROFINET + Thêm giao diện PROFINET với địa IP riêng biệt + Có giao diện PROFIBUS DP + Tích hợp chức Motion Control để điều khiển tốc độ, vị trí, hỗ trợ cho encoder + Tích hợp Web Server với tùy chọn để tạo trang web người dùng định nghĩa  CPU 1517-3 PN/DP + CPU với  chương trình nhớ liệu lớn dịng sản phẩm điều khiển S7-1500 Được sử dụng cho ứng dụng với yêu cầu cao phạm vi chương trình kết nối mạng + CPU có tốc độ tính tốn xử lí cao + Dùng cho nhiệm vụ tự động hóa cơng nghiệp nhiều loại máy móc + Có cổng kết nối truyền thơng PROFINET + Thêm giao diện PROFINET với địa IP riêng biệt + Có giao diện PROFIBUS DP + Tích hợp chức Motion Control để điều khiển tốc độ, vị trí, hỗ trợ cho encoder + Tích hợp Web Server với tùy chọn để tạo trang web người dùng định nghĩa  CPU 1518-4 PN/DP + CPU với chương trình nhớ liệu lớn dòng sản phẩm điều khiển S7-1500 Được sử dụng cho ứng dụng với yêu cầu cao phạm vi chương trình, hiệu kết nối mạng + CPU có tốc độ tính tốn xử lí cao + Dùng cho nhiệm vụ tự động hóa cơng nghiệp nhiều loại máy móc + Có cổng kết nối truyền thông PROFINET + Thêm giao diện PROFINET với địa IP riêng biệt + Có giao diện PROFIBUS DP + Tích hợp chức Motion Control để điều khiển tốc độ, vị trí, hỗ trợ cho encoder + Tích hợp Web Server với tùy chọn để tạo trang web người dùng định nghĩa II.2 Làm việc với phần mềm Tia portal A,Giới thiệu SIMATIC STEP Basic – tích hợp lập trình PLC HMI Step basic hệ thống kỹ thuật đồng đảm bảo hoạt động liên tục hoàn hảo Một hệ thống kỹ thuật Thông minh trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật cấu hình mạng, lập trình, chẩn đốn nhiều Lợi ích với người dùng: -Trực quan : dễ dàng để tìm hiểu dễ dàng để hoạt động -Hiệu : tốc độ kỹ thuật -Chức bảo vệ : Kiến trúc phần mềm tạo thành sở ổn định cho đổi tương lai 2.2.2Kết nối qua giao thức TCP/IP -Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hay Laptop cần kết nối TCP/IP -Để PC SIMATIC S7-1200 giao tiếp với nhau, điều quan trọng địa IP hai thiết bị phải phù hợp với 2.2.3 Cách tạo Project Bước 1: từ hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal V15 Bước : Click chuột vào Create new project để tạo dự án Bước : Nhập tên dự án vào Project name sau nhấn create Bước : Chọn configure a device Bước : Chọn add new device Bước : Chọn loại CPU PLC sau chuột trái Bước : Project 2.2.4 TAG PLC / TAG local Tag PLC - Phạm vi ứng dụng : giá trị Tag sử dụng khối chức PLC - Ứng dụng : binary I/O, Bits of memory - -Định nghĩa vùng : Bảng tag PLC - Miêu tả : Tag PLC đại diện dấu ngoặc kép Tag Local - Phạm vi ứng dụng : giá trị ứng dụng khối khai báo, mô tả tương tự sử dụng khối khác cho mục đích khác - Ứng dụng : tham số khối, liệu static khối, liệu tạm thời - Định nghĩa vùng : khối giao diện - Miêu tả : Tag đại diện dấu # Sử dụng Tag hoạt động - Layout : bảng tag PLC chứa định nghĩa Tag số có giá trị CPU Một bảng tag PLC tự động tạo cho CPU sử dụng project - Colum : mơ tả biểu tượng nhấp vào để di chuyển vào hệ thống kéo nhả lệnh chương trình - Name : khai báo sử dụng lần CPU - Data type : kiểu liệu định cho tag - Address : địa tag - Retain : khai báo tag lưu trữ lại - Comment : comment miêu tả tag Nhóm tag : tạo nhóm tag cách chọn add new tag table Ngồi cịn có số chức sau: - -Lỗi tag - -Giám sát tag plc - -Hiện / ẩn biểu tượng - -Đổi tên tag : Rename tag - -Đổi tên địa tag : Rewire tag - -Copy tag từ thư viện Global 2.3 Làm việc với trạm PLC 2.3.1 Quy định địa IP cho module CPU IP TOOL thay đổi IP address PLC S7-1500 cách Phương pháp thích hợp tự động xác định trạng thái địa IP : -Gán địa IP ban đầu : Nếu PLC S7-1500 khơng có địa IP, IP TOOL sử dụng chức thiết lập để cấp phát địa IP ban đầu cho PLC S7- 1500 -Thay đổi địa IP : địa IP tồn tại, cơng cụ IP TOOL sửa đổi cấu hình phần cứng (HW config) PLC S7-1500 2.3.2 Đổ chương trình xuống CPU Đổ từ hình soạn thảo chương trình cách kích vào biểu tượng download cơng cụ hình Chọn cấu hình Type of the PG/PC interface PG/PC interface hình sau nhấn chọn load Chọn start all hình vẽ nhấn finish ... bị lập trình plc s7- 1500 II.1.1 khái niệm chung plc S7- 1500 PLC Siemens S7 - 1500 điều khiển lập trình thiết kế cho giải pháp tự động hóa tích hợp hệ thống với quy mơ trung bình S7- 1500 tích hợp... lập trình, điều khiển dùng PLC hình HMI ứng dụng nhiều cơng ty, xí nghiệp PLC S7- 1500 biết đến họ PLC Siemens có nhiều ưu điểm vượt trội so với hệ trước, dần thay dòng PLC trước xí nghiệp, cơng... trình cho PLC thiết kế giao diện HMI II.1.2 Các module hệ PLC S7- 1500 A, Giới thiệu module CPU Các điều khiển trung tâm CPUs  CPU 1511-1 PN + CPU cấp thấp dịng sản phẩm điều khiển S7- 1500 + Thích