Modul SM1231 6ES7-231-5ND32-0XB0 tƣơng tự
Mô tả:
S7-1200 Modun đầu vào tƣơng tự 6ES7-231-5ND32-0XB0
Nguồn cấp: ± 10V, ± 5V, ± 2,5 hoặc từ 0 đến 20 mA
Ngõ vào: 4 ngõ vào analog
Loại đầu vào: Điện áp hoặc dòng điện (vi sai): Có thể lựa chọn theo nhóm
Kích thƣớc W x H x D (mm): 45 x 100 x 75
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Khổng Cao Phong 48 SVTH : Phạm Hải Hà
Modul SM 1221 6ES7-222-1HH32 -0XB0 số
Mô tả:
S7-1200 kỹ thuật số I / O Module 6ES7-222-1HH32 -0XB0
Nguồn cấp: 24 VDC ở 4 Ma
Loại đầu vào: Sink / Source (IEC Type 1 sink)
Tín hiệu Logic 1 (phút): 15 VDC ở 2,5 mA
Logic 0 tín hiệu (tối đa): 5 VDC tại 1 mA
Dải điện p: 5 đến 30 VDC hoặc 5 đến 250 VAC
Ngõ ra: 16 đầu ra kỹ thuật số
Loại đầu ra: Relay, tiếp xúc khô
Độ trễ chuyển mạch: Tối đa 10ms.
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Khổng Cao Phong 49 SVTH : Phạm Hải Hà
CHƢƠNG IV. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT 4.1 Thiết kế sơ đồ điện mạch lực và mạch điều khiển
Tham khảo phụ lục 1.
Sơ đồ điện mạch lực gồm: - Sơ đồ mạch lực nguồn
Mạch nguồn có 6 Aptomat MCCB1 MCB2, MCB3, MCB4, MCB5, MCB6 , trong đó Aptomat MCCB1 là Aptomat tổng bảo vệ cho cả hệ thống điện .Aptomat MCB2 bảo vệ cho bộ chuyển đổi nguồn 220v sang 24v , Aptomat MCB3 , MCB4 ,MCB5 bảo vệ bảo vệ lần lƣợt cung cấp nguồn 220v cho CPU S7-1200và các Modul , Aptomat MCB6 bảo vệ cho phần mạch cấp điện cho nguồn nuôi 24 V. (Trang 70)
- Sơ đồ đấu nối mạch lực biến tần
Mạch lực đấu nối biến tần có 4 Aptomat A1, A2, A3, A4 trong đó Aptomat A1 bảo vệ phần mạch điện Biến tần 1 , Aptomat A2 bảo vệ phần mạch điện Biến tần 2 , Aptomat A3 bảo vệ cho phần mạch điện Biến tần 3, Aptomat A4 bảo vệ cho phân mạch điện Biến tần 4. Biến tần 1 cùng Contactor KM1 điều khiển động cơ băng tải 1 . Biến tần 2 cùng Contactor KM2 điều khiển động cơ băng tải 2 . Biến tần 3 cùng Contactor KM3 điều khiển động cơ băng tải 3 . Biến tần 4 cùng Contactor KM4 điều khiển động cơ băng tải 4. (Trang 71)
Sơ đồ điện mạch điều khiển gồm :
- Sơ đồ mạch điều khiển tự động và bằng tay khởi động , dừng ở mạch điều khiển
Mạch điều khiển đƣợc cấp nguồn 220v , thực hiện 2 chế độ điều khiển tự động và điều khiển bằng tay. (Trang 72)
- Sơ đồ đấu nối CPU s7-1200 AC/DC/RY
Ở sơ đồ đấu nối CPU s7-1200 AC/DC/RY ,đƣợc cấp nguồn 220v , nguồn tín hiệu 24v gồm có c c đầu vào số của PLC là các nút nhấn thƣờng hở khởi động nút nhấn thƣờng đóng dừng , dừng sự cố .Đầu ra số của PLC sẽ cấp nguồn cho cuộn hút của
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Khổng Cao Phong 50 SVTH : Phạm Hải Hà c c rơle trung gian từ RTG11 đến RTG25 . Khi c c đầu ra số của Modul này lên mức “1” thì sẽ cấp điện cho các cuộn hút của rơle trung gian, c c cuộn hút rơle trung gian này sẽ t c động lên các tiếp điểm của rơle trung gian để đƣa tín hiệu dạng số vào biến tần để thay đổi cấp tốc độ của động cơ (Trang 73)
- Sơ đồ đấu nối modul Analog SM 1231
Modul Analog SM 1231 đầu vào tƣơng tự , đƣợc cấp nguồn 220v nguồn tín hiệu là 24v , nhận các tín hiệu từ cảm biến Load cell 1, Load cell 2 , Load cell 3 , Load cell 4. Đƣa vào đầu vào Analog của Modul lần lƣợt là AI0,AI1,AI2,AI3. (Trang 74)
- Sơ đồ đấu nối modul Digital SM 1223
Modul Digital SM 1223 đầu ra số , đƣợc cấp nguồn 220v , nguồn tín hiệu 24v , Đầu ra số của Modul sẽ cấp nguồn cho cuộn hút của c c rơle trung gian từ RTG1 đến RTG9. Khi c c đầu ra số của PLC này lên mức “1” thì sẽ cấp điện cho các cuộn hút của rơle trung gian, c c cuộn hút rơle trung gian này sẽ t c động lên các tiếp điểm của rơle trung gian để đƣa tín hiệu dạng số vào biến tần để thay đổi cấp tốc độ của động cơ , đèn b o 4 băng tải . (Trang 75)
4.2 Xây dựng chƣơng trình điều khiển
4.2.1 Tính toán thời gian khởi động và dừng công nghệ
Giá trị đặt của bộ đếm thời gian đƣợc áp dụng bởi công thức sau: Tđặt =
Chọn bộ tính thời gian TON có độ phân giải 100ms.
Thay các giá trị thời gian khởi dộng t đ và thời gian dừng vào công thức trên ta đƣợc bẳng số liệu sau:
Bảng 4.1 Thời gian khởi động và thời gian dừng công nghệ
TT B1 B2 B3 B4
t đ) 0 10 10 10
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Khổng Cao Phong 51 SVTH : Phạm Hải Hà
4.2.2 ác định tần số điều khiển (fđk)
Bƣớc 1: c định mMax; mMin ở tần số 50Hz. Mục đích để khống chế giải điều chỉnh tốc độ của băng tải.
mMax, mMin: Là tải trọng đƣợc x c định thực tế bằng cách thiết lập tại hiện trƣờng. Từ mối liên hệ sau: m = f V)
Trong đó:
m: Tải thực tế trên băng tải.
f V): Hàm điện p. Điện áp 0-10V đƣợc bộ chuyển đổi tín hiệu Loadcell xuất ra. Ví dụ: Loadcell 0 – 1.000kg thì bộ chuyển đổi tính hiệu sẽ xuất ra giá trị tƣơng ứng 0- 10V tƣơng ứng.
Bƣớc 2: Tính %m(max). %m(min) = m/100.
Bƣớc 3: c định tần số nhỏ nhất mà động cơ băng tải đƣợc chạy. Mục đích của việc x c định tần số này là để động cơ tăng tốc ịp hi có lƣợng tải lớn xuất hiện. Việc x c định tần số này căn cứ vào vận hành thực tế x c định tại hiện trƣờng.
Bƣớc 4: c định tần số xuất ra điều hiển động cơ
Ví dụ ta x c định đƣợc tần số nhỏ nhất mà động cơ chạy fMin) thì ta x c định đƣợc tần số xuất ra BT để điều hiển động cơ nhƣ sau:
fđ = fMin + %m.(50 – fMin) Trong đó:
fđ : Tần số xuất ra điều khiển động cơ. fMin: Tần số nhỏ nhất mà động cơ chạy .
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Khổng Cao Phong 52 SVTH : Phạm Hải Hà Tuy nhiên, nhƣ vậy thì tần số xuất ra có biến thiên rất lớn do công suất mang tải thực tế của động cơ cũng biến thiên rất lớn khiến biến tần luôn ở trạng th i thay đổi tần số, điều này là hông đảm bảo cho biến tần hoạt động tốt.
Hình 4.1 Các mức tần số để biến tần hoạt động ổn định
Vì vậy, ta chia giải điều khiển để đảm bảo biến tần hoạt động ổn định hơn: Nếu 25 < m ≤ 50 thì xuất tín hiệu điều hiển cho biến tần chạy ở tần số f1 Nếu 50 < m ≤ 75 thì xuất tín hiệu điều hiển cho biến tần chạy ở tần số f2 Nếu 75 < m ≤ 100 thì xuất tín hiệu điều hiển cho biến tần chạy ở tần số f3
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Khổng Cao Phong 53 SVTH : Phạm Hải Hà
4.2.3 Lưu đồ thuật toán tổng quan điều khiển hệ thống.
Bắt đầu
Kiểm tra sự cố stopE
Chƣơng trình hởi động Auto Kết thúc Chế độ Auto Chƣơng trình chọn chế độ Chế độ Man Start =1 Stop =0 Start=0 Stop=1 4 băng tải Hoạt động Chƣơng trình xử lý Analog Chƣơng trình dừng Auto Chƣơng trình hởi động và dừng Man Đ Đ S Đ S S Đ S Đ S Đ Đ
Hình 4.2 Lƣu đồ thuật toán tổng quan điều khiển hệ thống
Giải thích lưu đồ thuật toán tổng quan
Bắt đầu chạy chƣơng trình
Kiểm tra sự cố nếu đúng thì qua lại , nếu sai thực hiện chƣơng trình chọn chế độ
Chọn chế độ tự động nếu đúng thì start =1 ,stop =0 , nếu sai chuyển qua chọn chế độ Man
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Khổng Cao Phong 54 SVTH : Phạm Hải Hà
Khi đang ở chế độ tự động start=1 , stop =0 nếu đúng thì thực hiện chƣơng trình khởi động Auto , nếu sai kiểm tra start=0 , stop =1 đúng thì thực hiện chƣơng trình dừng , sai quay lại kiểm tra ,
Khi thực hiện chƣơng trình Auto nếu đúng thì cho 4 băng tải hoạt động nếu sai quay lại kiểm tra
Khi 4 băng tải tải hoạt động ổn định chuyển sang thực hiện chƣơng trình xử lý tín hiệu analog từ load cell đƣa về .
Kết thúc chƣơng trình .
4.2.4 Lưu đồ chương trình con khởi động tự động
BẮT ĐẦU START=1 & STOP=0 BT1=1 T1=10S S Đ S Đ BT1=1 BT2=1 T2=10S BT1=1 BT2=1 BT3=1 T3=10S BT1=1 BT2=1 BT3=1 BT4=1 KẾT THÚC S Đ S Đ 1 1
Hình 4.1 Lƣu đồ chƣơng trình con khởi động tự động
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Khổng Cao Phong 55 SVTH : Phạm Hải Hà
- Bắt đầu quá trình khởi động tự động.
- Kiểm tra trạng thái Start = 1 và Stop = 0. Nếu đúng thì băng tải 1 hoạt động,n sai thì kiểm tra lại trạng thái.
- Kiểm tra bộ định thời T1 = 10s. Nếu đúng thì cho thêm băng tải 2 vào hoạt động, nếu sai thì quay lại kiểm tra bộ định thời T1.
- Kiểm tra bộ định thời T2 = 10s. Đúng thì cho thêm băng tải 3 vào hoạtđộng, sai thì quay lại kiểm tra bộ định thời T2.
- Kiểm tra bộ định thời T3 = 10s. Đúng thì cho thêm băng tải 4 vào hoạt động, sai thì quay lại kiểm tra bộ định thời T3.
- Kết thúc quá trình khởi động tự động.
4.2.5 Lưu đồ chương trình con dừng tự động
BẮT ĐẦU START=0 & STOP=1 BT4=0 T4=10S S Đ S Đ BT4=0 BT3=0 T5=10S BT4=0 BT3=0 BT2=0 T6=10S BT4=0 BT3=0 BT2=0 BT1=0 KẾT THÚC S Đ S Đ 1 1
Hình 4.2 Lƣu đồ chƣơng trình con dừng tự động
Giải thích lưu đồ chương trình con dừng tự động
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Khổng Cao Phong 56 SVTH : Phạm Hải Hà
- Kiểm tra trạng thái Start = 0 và Stop = 1.Nếu đúng thì dừng băng tải 4,nếu sai thì kiểm tra lại trạng thái.
- Kiểm tra bộ định thời T4 = 10s. Đúng thì dừng thêm băng tải 3, sai thì quay lại kiểm tra bộ định thời T4.
- Kiểm tra bộ định thời T5 = 10s. Đúng thì dừng thêm băng tải 2, sai thì quay lại kiểm tra bộ định thời T5.
- Kiểm tra bộ định thời T6 = 10s. Đúng thì dừng thêm băng tải 1, sai thì quay lại kiểm tra bộ định thời T6.
- Kết thúc quá trình dừng tự động.
4.2.6 Lưu đồ chương trình con xử lý tín hiệu analog từ cảm biến load cell
BẮT ĐẦU BT1=BT2=BT3=BT4=1 Đọc tín hiệu Analog từ cảm biến loadcell L1,L2,L3,L4 500<L1<750 500<L2<750 500<L3<750 500<L4<750 250<L1<500 250<L2<500 250<L3<500 250<L4<500 750<L1<1000 750<L2<1000 750<L3<1000 750<L4<1000 C1.1=1 C2.1=1 C3.1=1 C4.1=1 C1.2=1 C2.2=1 C3.2=1 C4.2=1 C1.3=1 C2.3=1 C3.3=1 C4.3=1 KẾT THÚC S Đ S S S Đ Đ Đ
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Khổng Cao Phong 57 SVTH : Phạm Hải Hà
Giải thích lưu đồ xử lý tín hiệu analog:
- Bắt đầu quá trình xử lý tín hiệu analog.
- Kiểm tra cả 4 băng tải đã hoạt động. Đúng thì đọc tín hiệu từ 4 cảm biến khối lƣợng LoadCell đƣa về, sai thì quay lại kiểm tra hoạt động của 4 băng tải.
- So sánh tín hiệu đọc đƣợc từ 4 cảm biến:
250 ÷ 500 -> xuất tín hiệu điều khiển biến tần với cấp tốc độ thứ 1.
500 ÷ 750 -> xuất tín hiệu điều khiển biến tần với cấp tốc độ thứ 2.
750 ÷1000 -> xuất tín hiệu điều khiển biến tần với cấp tốc độ thứ 3.
- Kết thúc quá trình xử lý tín hiệu analog.
4.3 Bảng phân công I/O
Dựa vào các sơ đồ đấu nối CPU S7-1200 , Modul SM 1231 , SM 1223 , ta thiết lập đƣợc :
4.3.1 Tín hiệu vào
Bảng 4.1 Tín hiệu vào
TT Tín hiệu vào Chức năng Địa chỉ
1 Chế độ Auto Chế độ điều khiển tự động I0.0
2 Chế độ Man Chế độ điều khiển bằng tay I0.1
3 Start Bắt đầu I0.2
4 Stop Dừng I0.3
5 Stop E Dừng sự cố I0.4
6 Start BT1 Khởi động bằng tay băng tải 1 I0.5
7 Start BT2 Khởi động bằng tay băng tải 2 I0.6
8 Start BT3 Khởi động bằng tay băng tải 3 I0.7
9 Start BT4 Khởi động bằng tay băng tải 4 I1.0
10 Stop BT1 Dừng bằng tay băng tải 1 I1.1
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Khổng Cao Phong 58 SVTH : Phạm Hải Hà
12 Stop BT3 Dừng bằng tay băng tải 3 I1.3
13 Stop BT4 Dừng bằng tay băng tải 4 I1.4
14 Input_1 Tín hiệu analog từ cảm biến load cell 1 AI0 15 Input_2 Tín hiệu analog từ cảm biến load cell 2 AI1 16 Input_3 Tín hiệu analog từ cảm biến load cell 3 AI2 17 Input_4 Tín hiệu analog từ cảm biến load cell 4 AI.3
4.3.2 Tín hiệu ra
Bảng 4.2 Tín hiệu ra
TT Tín hiệu ra Chức năng Địa chỉ
1 Đèn start Đèn hởi động Q0.0
2 Đèn stop Đèn dừng Q0.1
3 Đèn chế độ Auto Đèn b o chế độ tự động Q0.2
4 Đèn chế độ Man Đèn b o chế độ bằng tay Q0.3
5 Động cơ băng tải 1 Chạy động cơ băng tải 1 Q0.4
6 Động cơ băng tải 2 Chạy động cơ băng tải 2 Q0.5
8 Động cơ băng tải 3 Chạy động cơ băng tải 3 Q0.6
9 Động cơ băng tải 4 Chạy động cơ băng tải 4 Q0.7
10 Đèn stop E Đèn b o dừng khẩn cấp Q1.0
11 Biến tần 1.1 Biến tần 1 chạy ở f1 Q8.0
12 Biến tần 1.2 Biến tần 1 chạy ở f2 Q8.1
13 Biến tần 1.3 Biến tần 1 chạy ở f3 Q8.2
14 Biến tần 2.1 Biến tần 2 chạy ở f1 Q8.3
15 Biến tần 2.2 Biến tần 2 chạy ở f2 Q8.4
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Khổng Cao Phong 59 SVTH : Phạm Hải Hà
17 Biến tần 3.1 Biến tần 3 chạy ở f1 Q8.6
18 Biến tần 3.2 Biến tần 3 chạy ở f2 Q8.7
19 Biến tần 3.3 Biến tần 3 chạy ở f3 Q9.0
20 Biến tần 4.1 Biến tần 4 chạy ở f1 Q9.1
21 Biến tần 4.2 Biến tần 4 chạy ở f2 Q9.2
22 Biến tần 4.3 Biến tần 4 chạy ở f3 Q9.3
23 Đèn b o băng tải 1 Đèn b o băng tải 1 hoạt động Q9.4
24 Đèn b o băng tải 2 Đèn b o băng tải 2 hoạt động Q9.5
25 Đèn b o băng tải 3 Đèn b o băng tải 3 hoạt động Q9.6
26 Đèn b o băng tải 4 Đèn b o băng tải 4 hoạt động Q9.7
4.4 Phần mềm và chƣơng trình trên PLC S7-1200
4.4.1 Phần mềm Tia portal.
Siemens sử dụng đối với thiết bị của hãng tƣơng thích với các phần mềm: phần mềm lập trình PLC là Tia portal. Đây là một phần mềm duy nhất cho tất cả các tác vụ trong tự động hóa lập trình PLC; HMI; Cấu hình c c thiết bị, gọi là Totally Integrated Automation Portal (Tia Portal). Phần mềm lập trình này giúp ngƣời sử dụng phát triển, tích hợp các hệ thống tự động hóa một cách nhanh chóng, do giảm thiểu thời gian trong việc tích hợp, xây dựng ứng dụng từ những phần mềm riêng rẽ. Nhƣ Hình 4.5 trong đó:
1 - Là cửa sổ tổ chức c c hối chƣơng trình OB; FB; FC và quản lý Tags.