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. 2 - Khu vực viết chƣơng trình, là nơi gõ c c lệnh.
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Khổng Cao Phong 60 SVTH : Phạm Hải Hà
Hình 4.4 Cửa sổ màn hình lập trình Tia Portal V13
4.4.2 Chương trình trên PLC S7-1200
Chƣơng trình điều hiển xem trong phụ lục 2. Chƣơng trình đƣợc xây dựng gồm c c chƣơng trình sau:
- Chƣơng trình chính.
- Chƣơng trình con hởi động tự động. - Chƣơng trình con dừng tự động.
- Chƣơng trình con xử lý tín hiệu analog.
- Chƣơng trình con hởi động và dừng chế độ bằng tay. - Chƣơng trình con chế độ điều khiển.
- Chƣơng trình con dừng sự cố.
- Chƣơng trình con thực thi chƣơng trình "Khởi động , dừng , sự cố" theo 2 chế độ "Auto & Manual".
4.5 Thiết kế giao diện giám sát hệ thống trên HMI.
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Khổng Cao Phong 61 SVTH : Phạm Hải Hà Màn hình thế hệ mới của Siemens có c c ích thƣớc 4”, 7”, 9”, 12”. Màn hình cung cấp các chức năng cao cấp, và có hiệu xuất cao hơn. Có cấu hình 16 triệu màu, giao tiếp truyền thông Profinet interface, Mpi/Profibus dp interface, bộ nhớ làm việc lên đến 12MB.
Dòng màn hình mới của Siemens có giá rất cạnh tranh với thị trƣờng. Chức năng cao cấp (High-resolution) và có hiệu xuất cao hơn High-contrast widescreen) kích thƣớc màn hình đa dạng 4“, 7“, 9“, 12“ và hả năng hiển thị 16 triệu màu. Hình 4.6 là màn hình giao diện HMI KTP1000.
Hình 4.5 Màn hình giao diện HMI KTP1000. Trong đó :
1- Giao diện thiết kế
2- Các Khối chƣơng trình , quản lý Tag của HMI 3- Thƣ viên công cụ cho thiết kế
4.5.2 Yêu cầu giám sát
Giám sát hệ thống điều khiển tuyến băng tải với những trạng thái :
- Khởi động tự động tuyến băng - Dừng tự động tuyến băng - Xử lý tín hiệu analog
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Khổng Cao Phong 62 SVTH : Phạm Hải Hà
4.5.3 Xây dựng giao diện
Name Data type Plc Tag
BT_1.1 bool ''BT_1.1'' BT_1.2 bool ''BT_1.2'' BT_2.1 bool ''BT_2.1'' BT_2.2 bool ''BT_2.2'' BT_3.1 bool ''BT_3.1'' BT_3.2 bool ''BT_3.2'' BT_4.1 bool ''BT_4.1'' BT_4.2 bool "BT_4.2"
chế độ Auto bool "chế độ Auto"
đèn b o B.tải 1 bool "đèn b o B.tải 1" đèn b o B.tải 2 bool "đèn b o B.tải 2" đèn b o B.tải 3 bool "đèn b o B.tải 3" đèn b o B.tải 4 bool "đèn b o B.tải 4" đèn chế độ Auto bool "đèn chế độ Auto" đèn chế độ Man bool "đèn chế độ Man"
đèn start bool "đèn start"
đèn stop bool "đèn stop"
đèn stopE bool "đèn stopE"
Động Cơ Băng Tải 1 bool "Động Cơ Băng Tải 1" Động Cơ Băng Tải 2 bool "Động Cơ Băng Tải 2" Động Cơ Băng Tải 3 bool "Động Cơ Băng Tải 3" Động Cơ Băng Tải 4 bool "Động Cơ Băng Tải 4"
HMI-back bool "HMI-back"
HMI_BT1.3 bool "HMI_BT1.3"
HMI_BT2.3 bool "HMI_BT2.3"
HMI_BT3.3 bool "HMI_BT3.3"
HMI_BT4.3 bool "HMI_BT4.3"
HMI_chế độ Auto bool "HMI_chế độ Auto" HMI_ chế độ Man bool "HMI_ chế độ Man" HMI_ điều hiển bool "HMI_ điều hiển"
HMI_hệ thông bool "HMI_hệ thông"
HMI_RESET bool “HMI_RESET”
HMI_Start bool “HMI_Start”
HMI_start BT1 bool "HMI_start BT1" HMI_start BT2 bool "HMI_start BT2" HMI_start BT3 bool "HMI_start BT3" HMI_start BT4 bool "HMI_start BT4"
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Khổng Cao Phong 63 SVTH : Phạm Hải Hà
HMI_stop BT1 bool "HMI_stop BT1"
HMI_stop BT2 bool "HMI_stop BT2"
HMI_stop BT3 bool "HMI_stop BT3"
HMI_stop BT4 bool "HMI_stop BT4"
HMI_stopE bool HMI_stopE
Load Cell_1 real Load Cell_1
Load Cell_2 real Load Cell_2
Load Cell_3 real Load Cell_3
Load Cell_4 real Load Cell_4
Hình 4.6 Gắn tag thuộc tính trong HMI
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Khổng Cao Phong 64 SVTH : Phạm Hải Hà
Hình 4.8 Thiết kế hệ thống
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Khổng Cao Phong 65 SVTH : Phạm Hải Hà
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp
Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp