Cấu hình Webserver cho PLC

Chương 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.3.2 Cấu hình Webserver cho PLC

- Bước 1: Xác định địa chỉ IP của PLC. Địa chỉ IP của PLC chính là địa chỉ truy cập vào Webserver.

- Bước 2: Bật các bit hệ thống, các bit này có thể sử dụng hoặc khơng sử dụng khi lập trình Webserver, nhưng tốt nhất nên bật để sau này có thể sử dụng.

Hình 2.52 Bật các bit hệ thống của PLC

- Bước 3: Bật chức năng PUT/GET từ PLC, khi bật chức năng này thì webserver mới có thể truy cập được vào PLC.

Hình 2.53 Bật chức năng PUT/GET của PLC

Hình 2.54 Bật chế độ full acess của PLC - Bước 5: Bật chức năng Webserver. - Bước 5: Bật chức năng Webserver.

Hình 2.55 Bật chức năng Webserver

Hình 2.56 Bật tất cả Option cho User

- Bước 7: Tạo khối Database (DB) truyền thông dữ liệu giữa PLC và Webserver.

- Bước 8: Tạo các tag với mục đích điều khiển trên Webserver.

Hình 2.58 Tạo các Tag điều khiển trên Webserver

- Bước 9: Tạo một watch table và gọi tất cả các tag cần đưa lên Webserver vào table vừa tạo.

Hình 2.59 Tạo Watch table và các Tag đưa lên Webserver

- Bước 10: Tại phần cứng PLC mục Webserver chọn Watch table thêm Watch table vừa tạo vào.

Hình 2.60 Thêm Watch table vừa tạo

- Bước 11: Tải chương trình xuống PLC và thử nghiệm, tại trình duyệt google chrome nhập địa chỉ PLC

2.3.3. Gọi chương trình HTML trong tia portal bằng khối dữ liệu

- Để trang web chúng ta tự định nghĩa hoạt động và hiện lên trong trang web chuẩn của PLC s7-1200 thì bắt buộc phải lập trình bằng một khối dữ liệu trang chương trình chính của TIA.

- Khối dữ liệu đó là khối WWW, bằng cách gọi lệnh WWW và thiết lập các thơng số.

Hình 2.62 Khối lệnh WWW.

 Ngõ vào CTRL_DB là cho biết giá trị bắt đầu của khối BD

 Ngõ ra RET_VAL là giá trị trả về.

- Trong phần mềm Tia portal cấu hình thêm Folder web vào PLC

Hình 2.63 Cấu hình thêm Folder web vào PLC - Chọn start page là trang web vừa tạo trong folder có tên Index.html

Hình 2.64 Chọn Start Page cho trang Web

- Tải chương trình xuống PLC và thử nghiệm, tại trình duyệt Google Chrome nhập địa chỉ PLC. [26]

Cơ sở lý thuyết xuất file báo cáo

2.4.1. Giới thiệu

Xuất file báo cáo nhờ vào Microsoft Excel dùng để ghi, lưu và phân tích dữ liệu các thông tin của hệ thống. Với chức năng vơ cùng to lớn của Microsoft Excel nó giúp hệ thống thu thập đầy đủ dữ liệu của hệ thống.

2.4.2. Cách xuất báo cáo Excel trên TiaPortal

- Đầu tiên ta tạo 2 thư mục nằm trong ổ đĩa trong đó 1 thư mục chứa 1 file gốc Excel (file gốc có đầy đủ thơng tin mà ta muốn hiển thị sau khi xuất file Excel), còn 1 thư mục chứa file cịn lại để lưu thơng tin sau khi xuất.

Hình 2.65 File Excel mẫu chứa các thông tin cần xuất.

- Sau khi ta viết chương trình xong kết nối hồn tất giữa PLC và thiết bị. Trong khung “Devices” ta nhấn chọn “PC-System_1”, tiếp tục chọn “HMI_RT_1” sau đó chọn “Scripts”, chọn “VB scripts” chọn “Add new function” để nhập code để xuất ra file báo cáo.

Chương 3: TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ

Yêu cầu hệ thống

 Yêu cầu về phần cơ khí: Phần cơ khí được xây dựng và lắp đặt với tiêu chí đề

cao sự chắc chắn, chính xác, độ ổn định cũng như đảm về vấn đề vệ sinh nhằm nâng cao tuổi thọ và hạn chế tối đa các lỗi có thể xảy ra của mơ hình.

 Với các tiêu chí về phần cơ khí và u cầu của đồ án, mơ hình hệ thống pha trộn sơn và đóng nắp tự động được xây dựng với 4 khâu chính.

+ Khâu cấp lon: Lon trống được đặt trong 1 ống hình tròn, cơ cấu cấp lon được thực hiện bởi 1 xylanh đẩy đưa lon từ ống đến băng tải chính.

+ Khâu chiết rót: 4 cảm biến lưu lượng đọc xung tốc độ cao kết hợp 4 van điện từ đóng mở dịng chảy màu sơn pha đảm nhiệm việc rót sơn vào lon theo đúng với tỉ lệ màu.

+ Khâu đóng nắp và cấp nắp: Gồm 1 băng tải cấp nắp, 1 xylanh đẩy nắp vào vị trí đóng nắp và 1 xylanh đập nắp.

+ Khâu trộn sơn: Gồm 1 xylanh đưa lon vào cơ cấu trộn và 1 xylanh đẩy lon ra. Lon sơn được lắc đều nhờ 1 động cơ bước.

 Phần điện của mơ hình: Nguồn điện của mơ hình gồm 2 loại nguồn chính là nguồn điện xoay chiều 220V để cấp cho nguồn tổ ong và nguồn điện một chiều 24V cung cấp cho CB, PLC chính, module mở rộng, các cảm biến, van điện từ, các đèn báo, buzzer, các van khí nén, động cơ bước. Phần thiết kế điện phải thật hợp lý, an toàn, việc kết nối diễn ra một cách chính xác, các đầu dây đấu nối được bấm code và bố trí hợp lý. Phần tủ điện của mơ hình phải được thiết kế sao cho gọn gàng, ngăn nắp, dễ vận hành, bảo trì, sửa chữa một cách dễ dàng.

 Phần giao diện SCADA: gồm 3 màn hình. Một màn hình chính giới thiệu, một màn hình chọn màu sơn và số lượng, một màn hình vận hành gồm các nút nhấn điều khiển, hiện thị số lượng lon hiện tại. Scada phải được thiết kế cung cấp đầy đủ thông tin, cách hiện thị rõ ràng gần gũi với người sử dụng.

Tính tốn thiết kế

3.2.1. Quy trình vận hành của hệ thống

 Chọn mã màu sơn và nhập số lượng lon cần pha từ màn hình SCADA.

 Sau khi xác nhận mã màu sơn, số lượng lon hợp lệ, kiểm tra số lượng màu sơn trên bể đạt yêu cầu, nhấn START trên màn hình Scada hoặc điều kiển trực tiếp trên tủ điều khiển để hệ thống bắt đầu làm việc.

 Băng tải hoạt động, xy lanh 1 bắt đầu cấp lon. Khi cảm biến 1 phát hiện lon, băng tải dừng lại. Cảm biến lưu lượng kết hợp van điện từ tiến hành rót sơn theo đúng tỉ lệ. Rót sơn hồn tất.

 Khi cảm biến 2 phát hiện lon, băng tải dừng lại, xy lanh đẩy nắp hành trình ra, đẩy nắp vào vị trí đóng nắp, xy lanh đẩy nắp hành trình vào, xy lanh đóng nắp hành trình ra đóng nắp rồi rút về. Sau khi đóng nắp xong, băng tải cấp nắp chạy trong 2s rồi dừng để đưa nắp vào đúng vị trí, băng tải chính hoạt động.

 Khi cảm biến 3 phát hiện lon, băng tải chính dừng lại, xy lanh đẩy lon vào cơ cấu trộn hành trình ra, động cơ trộn bắt quay đủ số vịng thì dừng.

 Nếu số lon đưa vào băng tải nhỏ hơn số lon yêu cầu thì xy lanh tiếp tục cấp lon vào băng tải.

 Trộn sơn xong, xyl anh đẩy lon vào cơ cấu trộn hành trình vào. Xy lanh đẩy lon ra cơ cấu trộn hành trình ra, sau đó xy lanh đẩy lon ra cơ cấu trộn hành trình về. Băng tải chính hoạt động đưa lon về cuối bang tải rồi dừng.

 Trong quá trình hệ thống hoạt động:

+ Nhấn nút EMO_STOP, reset tất cả các cơ cấu chấp hành, tiến hành khắc phục lỗi nếu có. Khi muốn hoạt động lại, cần reset nút EMO_STOP về trạng thái ban đầu.

+ Nhấn nút PAUSE, hệ thống sẽ chạy hết khâu hiện tại rồi dừng. Nhấn nút RESUME để hệ thống tiếp tục hoạt động.

+ Nhấn nút STOP, hệ thống sẽ khơng cấp lon mới. Xử lý hết lon sơn cịn lại trên băng tải rồi dừng.

 Khi pha đủ số lượng lon yêu cầu. Buzzer_Done hoạt động, có màn hình thơng báo trên SCADA.

3.2.2. Thiết kế phần cứng

 Phần cơ khí

Sau đây là bản vẽ của mơ hình của hệ thống nhưng để đáp ứng đúng và đủ với yêu cầu ban đầu đặt ra của nhóm đã lượt bỏ bớt phần dán nhãn.

Hình 3.1 Bản vẽ mơ hình của hệ thống  Bố trí tủ điện  Bố trí tủ điện

Sơ đồ bố trí thiết bị trong tủ điện: - 1 là CB - 2 là PLC S7-1200 - 3 là Module SM 1223 - 4 là nguồn tổ ong - 5 là Relay - 6 là cần đấu dây 2 tầng 3.2.3. Sơ đồ khối hệ thống

Đây là sơ đồ tổng thể tất cả các khối chức năng trong hệ thống.

Hình 3.3 Sơ đồ tổng thể hệ thống Chức năng các khối: Chức năng các khối:

 Khối nguồn cung cấp: Khối nguồn sẽ cung cấp 2 loại nguồn điện chính cho hệ thống. Bao gồm nguồn điện một pha xoay chiều 220V giúp cung cấp điện cho CB, nguồn tổ ong, bình khí nén và nguồn điện 24V một chiều giúp cung cấp điện áp ni cho PLC chính, module mở rộng, các cảm biến, các đèn báo, buzzer, các van khí nén, động cơ bước.

 Khối xử lý trung tâm và các module mở rộng: Là khối xử lý chính các tín hiệu của hệ thống. Giúp giao tiếp với cảm biến, thu thập và xử lý tất cả các tín hiện thu về từ cảm biến. Tính tốn xử lý xuất tín hiệu ra các chân Output để điều khiển các động cơ, van khí nén, đèn tín hiệu... Ngoài ra tạo kết nối với SCADA để giám sát hệ thống.

 Khối cảm biến: xử lý và gửi tín hiệu cho PLC.

 Nguồn cấp khí: cung cấp khí cho các van khí nén

 Van khí nén: điều khiển các xylanh.

 Khối động cơ, van điện từ: Động cơ cho các băng tải, động cơ bước. Van điện từ đảm nhiệm việc rót sơn vào lon sơn.

 Xylanh: Tạo ra các chuyển động, đảm nhận việc cấp lon, cấp nắp, đóng nắp, đẩy lon và cơ cấu trộn và đẩy lon ra.

 Khối SCADA giám sát hệ thống: Khối này có chứng năng chính là giao tiếp giữa con người với hệ thống, giúp vận hành, giám sát quá trình hoạt động của hệ thống, thông báo các lỗi xảy ra để nhanh chóng khắc phục.

3.2.4. Sơ đồ kết nối

Bảng 3.1 Bảng địa chỉ ngõ vào/ra PLC và ký hiệu các thiết bị sử dụng

Module Địa chỉ Ký hiệu Thiết bị Relay điều

khiển

CPU 1212C DC/DC/DC

I0.0 S1 Cảm biến lưu lượng 1 (đỏ) I0.1 S2 Cảm biến lưu lượng 2 (trắng) I0.2 S3 Cảm biến lưu lượng 3 (vàng) I0.3 S4 Cảm biến lưu lượng 4 (xanh)

I0.4 B1 Nút nhấn START

I0.5 B2 Nút nhấn STOP

I0.6 B3 Nút nhấn RESUME

I0.7 B4 Nút nhấn PAUSE

Q0.0 Chân phát xung PTO

Q0.1 Chân điều hường PIR

Q0.2 V1 Van điện từ nước 1 (đỏ) K1

Q0.3 V2 Van điện từ nước 2 (trắng) K2

Q0.5 V4 Van điện từ nước 4 (xanh) K4

SM 1223 8DI/8DO

I8.0 B5 Nút nhất Emergency Stop

I8.1 S5 Cảm biến phát hiện 1 (vị trí chiết rót)

I8.2 S6 Cảm biến phát hiện 2 (vị trí đóng nắp)

I8.3 S7 Cảm biến phát hiện 3 (vị trí trộn sơn)

Q8.0 M1 Động cơ băng tải chính K5

Q8.1 M2 Động cơ băng tải phụ K6

Q8.2 D1 Đèn báo Start Q8.3 D2 Đèn báo Stop Q8.4 D3 Đèn báo Pause Q8.5 D4 Đèn báo hoàn tất Q8.6 D5 Cịi báo hồn tất SM 1223 8DI/8DO Q12.0 X1 Xylanh cấp lon Q12.1 X2 Xylanh cấp nắp Q12.2 X3 Xylanh đóng nắp

Q12.3 X4 Xylanh đẩy lon vào cơ cấu trộn Q12.4 X5 Xylanh đẩy lon ra cơ cấu trộn

Sơ đồ mạch động lực

Hình 3.4 Sơ đồ mạch động lực 24VDC

Sơ đồ kết nối PLC

Hình 3.6 Sơ đồ kết nối module SM 1223 8DI/8DO (a)

Hình 3.8 Sơ đồ kết nối nguồn cấp khí với xy lanh

3.2.5. Lưu đồ giải thuật

3.2.6. Giải thuật chiết rót sơn.

Với yêu cầu đề tài đề ra mỗi lon sơn chứa thể tích 110ml dung dịch sơn đảm bảo độ đồng đều về màu sắc, chính xác về tỉ lệ với sai số nhỏ nhất có thể. Nhóm đã đưa ra giải pháp :

 Sử dụng cảm biến lưu lượng đọc thể tích dịng chảy bằng cách dùng High Speed Counter đọc số xung trả về từ cảm biến.

 Dùng cơng thức tính lưu lượng dịng chảy để xử lý tỷ lệ xung lẻ sau khi chia giảm thiểu mức độ sai số từ giới hạn của khả năng đọc xung từ cảm biến lưu lượng.

Cơng thức tính lưu lượng dòng chảy: [27]

𝑄 = 𝐴. 𝑣 (l/s) Với: A : Tiết diện ống

v : Tốc độ dịng chảy

 Đường kính ống dẫn sơn: 4mm

 Chiều cao từ đáy bể đến mặt đất: 0.5m  Gia tốc trọng trường: 9.81m/s2

𝑄 = 𝜋 ∗ 0.0022∗ √2 ∗ 9.81.0.5 = 39.3 𝑚𝑙/𝑠

Theo tốc độ dịng chảy được tính tốn, dựa theo thể tích mỗi xung đếm của cảm biến lưu lượng, sau khi đếm đủ số xung chẳn, phần lẻ của xung sẽ được quy đổi thành thời gian delay để đóng ngắt van.

3.2.7. Giải thuật cấp và đóng nắp

 Ở đề tài lần này nhóm đưa ra giải pháp cấp nắp như sau: sử dụng 1 xy lanh để đẩy nắp vào vị trí miệng lon, vào sử dụng xy lanh để tạo lực ép chặt lên nắp.

3.2.8. Giải thuật trộn sơn

 Kết hợp với cơ cấu chiết rót và đóng nắp, nhóm đưa ra giải pháp trộn sơn sau q trình đóng nắp. Sau khi lon sơn đã được rót đầy đủ thể tích tỉ lệ màu cần thiết và đóng nắp, hệ thống sẽ chuyển bước đến giai đoạn trộn sơn.

 Sử dụng động cơ servo quay đủ số xung đã cài trước để hoàn thành lần quay, đảm bảo vị trí đúng để cho các xy lanh đẩy lon ra, đẩy lon vào hoạt động được chuẩn.

Lựa chọn thiết bị trong mơ hình

3.3.1. Cảm biến lưu lượng

Dựa trên cơ sở tính tốn giải tḥt chiết rót – chọn cảm biến lưu lượng sau.

 Tên cảm biến: Cảm biến lưu lượng YF-S201

 Thương hiệu: YIFA

 Mục đích: Đo lượng sơn chảy xuống lon ở khâu chiết rót.

Khi nước chảy qua van cảm biến làm động cơ quay dẫn đến sự thay đổi trạng thái đầu ra của cảm biến Hall, đầu ra tín hiệu xung.

Hình 3.13 Hoạt động của cảm biến lưu lượng

Hình 3.14 Cảm biến lưu lượng YF-S201 - Thông số kỹ thuật: - Thông số kỹ thuật:

+ Điện áp làm việc: 5-24V

+ Dòng điện tối đa:15mA (Với đầu vào 5V)

+ Loại đầu ra: 5V TTL

+ Trọng lượng :43g

+ Giới hạn lưu lượng: 1-30 lít/phút.

+ Nhiệt độ làm việc :0-80 độ C

+ Độ chính xác :90%

+ Ký hiệu dây cảm biến: - Đen: GND

- Đỏ: VCC

- Vàng: Tín hiệu ra của Hall sensor

Trong đó:

Q: Lưu lượng nước

F: Tần số tín hiệu đầu ra (Hz) 7.5: Hằng số

Ví dụ: 1 lít nước sẽ có cơng thức: 1𝑥7.5𝑥60 = 450 xung => 1 xung = 2.22ml Như vậy để chiết rót 110ml sơn cần 50 xung với chính xác 99.1%. [28]

3.3.2. Cảm biến vật cản hồng ngoại

 Tên cảm biến: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4

 Thương hiệu: OMDHON

 Mục đích: Nhận biết vị trí của lon, dừng băng tải khi cảm biến phát hiện lon đã

đến vị trí của các khâu.

 Tính năng: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 dùng ánh sáng hồng

ngoại để xác định khoảng cách tới vật cản cho độ phản hồi nhanh và rất ít nhiễu do sử dụng mắt nhận và phát tia hồng ngoại theo tần số riêng biệt. Cảm biến có thể chỉnh khoảng cách báo mong muốn thông qua biến trở, ngõ ra cảm biến ở dạng cực thu hở nên cần thêm 1 trở treo lên nguồn ở chân output khi sử dụng.