Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để mở rộng dung lượng của CPU. Người dùng còn có thể lắp đặt thêm các module truyền thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác.
Module Module tín hiệu (SM) Bảng tín hiệu (SB)
Module truyền thông (CM)
•RS 485
•RS 232
Bảng 2. 2 :Bảng các Module hỗ trợ PLC S7-1200
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
Một bảng tín hiệu (SB) cho phép người dùng thêm vào I/O cho CPU. Người dùng có thể thêm một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự. SB kết nối vào phía trước của CPU.
•SB với 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC)
•SB với 1 ngõ ra kiểu tương tự.
Hình 2. 5 : Bảng tín hiệu của PLC S7-1200 Chú thích:
1. Các LED trạng thái.
2. Bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo ra.
c) Các module tín hiệu.
Người dùng có thể sử dụng các module tín hiệu để thêm vào CPU các chức năng. Các module tín hiệu kết nối vào phía bên phải của CPU.
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
Hình 2. 6: Các Module tín hiệu PLC S7-1200 Chú thích:
1. Các LED trạng thái dành cho I/O của module tín hiệu.
2. Bộ phận kết nối đường dẫn.
3. Bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo ra.
d) Các module truyền thông.
Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho các tính năng bổ sung vào hệ thống. Có 2 module truyền thông: RS232 và RS485.
•CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông.
•Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một CM khác).
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
Hình 2. 7: Các Module truyền thông PLC S7-1200 Chú thích:
1. Các LED trạng thái dành cho module truyền thông.
2. Bộ phận kết nối truyền thông.
2.3.4. Các tập lệnh cơ bản
a. Bit logic
Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng Bảng 2. 3: Các tiếp điểm ladder
Ta có thể kết nối các tiếp điểm với nhau để tạo ra mạch logic. Các tín hiệu tiếp điểm vật lý được nối đến các đầu “I” trên PLC. CPU quét các tín hiệu ngõ vào được
nối và cập nhật liên tục các giá trị này.
Thông số
IN
Bảng 2. 4: Các
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP
Ngõ vào
1 0
Cuộn dây ngõ ra sẽ ghi một giá trị cho một bit ngõ ra. Các tín hiệu ngõ ra cho cơ cấu điều khiển được nối đến các đầu cực Q của S7 – 1200. Trong chế độ RUN, hệ thống CPU quét một cách liên tục các tín hiệu ngõ vào, xử lý các trạng thái ngõ vào theo chương trình logic, và sau đó tác động trở lại bằng cách thiết lập các giá trị trạng thái ngõ ra.
Thông số
Out
Hai câu lệnh “Set” và “Reset” luôn đi cùng với nhau. Đầu ra “S” được kích hoạt lên 1 ngay khi có tín hiệu vào lệnh “Set”. Sau đó, giá trị đầu ra chỉ bị reset về 0 nếu có tín hiệu vào lệnh “R”.
Lệnh tác động theo sườn lên Lệnh tác động theo sườn xuống
Bảng 2. 8 : Lệnh tác động sườn lên và xuống
- Lệnh (P): Khi có tín hiệu tác động, nó sẽ so sánh với giá trị lưu trong “Operand2”. Nếu phát hiện sự thay đổi từ “0” lên “1” thì “Operand1” sẽ được thiết lập cho một chu kỳ chương trình, bằng 0 trong các trường hợp khác.
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
- Lệnh (N): Khi có tín hiệu tác động, nó sẽ so sánh với giá trị lưu trong “Operand2”. Nếu phát hiện sự thay đổi từ “1” xuống “0” thì “Operand1” sẽ được thiết lập cho một chu kỳ chương trình, bằng 0 trong các trường hợp khác.
Thông số EN IN N ENO OUT b. Các kiểu dịch bit Ký hiệu SHR (Shift Right) SHL (Shift Left) ROR (Rote Right)
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
ROL (Rote Left)
Khi tín hiệu đầu vào được thiết lập, lệnh sẽ thực hiện quay bit từ phải qua trái, bit sau sẽ thế chỗ cho bit trước.
Bảng 2. 10: Các kiểu dịch bit
c. Lệnh so sánh
Ta sử dụng các lệnh so sánh để so sánh hai giá trị của cùng một kiểu dữ liệu. Khi việc so sánh đúng, tiếp điểm này được kích hoạt.
Thông số IN1, IN2
Kiểu quan hệ
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
Thông số IN1 là toán hạng nằm bên trên câu lệnh so sánh, thông số IN2 là toán hạng nằm bên dưới câu lệnh so sánh.
2.3.5. Các bộ Timer
Bộ Timer TON Bộ Timer TOFF Bảng 2. 14: Timer TON và TOF
- Ta sử dụng các bộ Timer để tạo ra các trì hoãn thời gian theo lập trình.
+ TP: bộ định thì xung phát ra một xung với bề rộng xung được đặt trước.
+ TON: ngõ ra của bộ định thì Q được đặt lên ON sau một sự trì hoãn thời gian đặt trước.
+ TOF: ngõ ra Q của bộ định thì được đặt lại về OFF sau một sự trì hoãn thời gian đặt trước.
+ Thông số IN dùng để khởi động và dừng các bộ định thì.
+ Sự quá độ từ 0 lên 1 của thông số IN làm khởi động các bộ định thì TP và TON.
+ Sự quá độ từ 1 về 0 của thông số IN làm khởi động bộ định thì TOF.
Thông số IN PT Q ET Khối dữ liệu Timer
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP
Bộ định thì TP
TON
Thay đổi PT không có ảnh hưởng trong khi bộ định thì vận hành. TOF Thay đổi IN sang “TRUE”, trong khi bộ định thì vận hành, sẽ đặt lại
và dừng bộ định thời.
Bảng 2. 16: Những tác động khi thay đổi IN và PT đối với các bộ timer
2.3.6. Các bộ đếm Counter
Bộ đếm lên
Bộ đếm xuống Bảng 2. 17: Bộ đếm CTU và CTD
- CTU: bộ đếm lên. Bộ đếm sẽ tăng giá trị CV sau mỗi lần đầu vào Couter được kích hoạt. Đầu ra sẽ được kích hoạt khi CV >= PV.
- CTD: bộ đếm xuống. Bộ đếm sẽ giảm giá trị CV sau mỗi lần đầu vào Couter được kích hoạt. Đầu ra sẽ được kích hoạt khi CV <=0.
- CTUD: bộ đếm lên và đếm xuống. Sử dụng chung một giá trị CV cho cả đếm lên và đếm xuống.
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
Mỗi bộ đếm sử dụng được lưu trữ trong một khối dữ liệu nhằm duy trì dữ liệu đếm. Ta gán giá trị khối dữ liệu khi lệnh đếm được đặt trong chương trình. Các lệnh này sử dụng các bộ đếm phần mềm với tốc độ đếm cực đại bị giới hạn bởi tốc độ sự thực thi của OB mà nó được chứa trong đó. OB mà các lệnh được đặt trong nó phải được thực thi thường xuyên để phát hiện tất cả các chuyển đổi của các ngõ vào CTU, CTD hay CTUD.
Phạm vi số của các giá trị đếm phụ thuộc vào kiểu dữ liệu mà ta lựa chọn. Nếu giá trị đếm là một kiểu số nguyên không dấu, ta có thể đếm xuống về 0 hoặc đếm lên đến giới hạn của phạm vi. Nếu giá trị đếm là một số nguyên có dấu, ta có thể đếm xuống đến giới hạn số nguyên âm và đếm lên đến giới hạn số nguyên dương. Lưu ý kiểu dữ liệu chỉ có thể là số nguyên.
Thông số CU, CD R LD PV Q (CTU) Q (CTD) CV
2.4. Giới thiệu về cảm biến màu sắc Keyence CZ-H32 và CZ-V21
2.4.1 Tổng quan.
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
Cảm biến màu hoạt động dựa trên nguyên tắc hấp thụ và phản xạ ánh sáng. Chuyển đổi cường độ ánh sáng thành tần số hoặc giá trị điện áp. Sau đó tần số, giá trị điện áp này được đưa qua một bộ chuyển đổi. Chính tần số hoặc giá trị điện áp này sẽ quyết định màu sắc đã cảm nhận được.
Sê-ri CZ-V20 phát hiện đối tượng hoạt động theo màu sắc nhờ các nguồn sáng đèn LED màu đỏ, màu xanh, và màu xanh lá cây được tích hợp. Các ứng dụng trước đây gặp khó khăn trong việc giải quyết với cảm biến nguồn sáng đơn giờ đây đã có thể được giải quyết dễ dàng.
Bộ cảm biến sợi quang kỹ thuật số RBG Keyence Sê-ri CZ-V20 gồm có : 1 đầu cảm biến màu sắc CZ-H32 và 1 bộ khuếch đại CZ -21A
Hình 2. 8: Cảm biến màu sắc Keyence CZ-H32 trong thực tế
Hình 2. 9: Cảm biến màu sắc Keyence CZ-V21A trong thực tế
2.4.2 Đặc điểm.
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
•Chuyển đổi cường độ ánh sáng nhận được và sử dụng phương pháp so sánh các giá trị RGB cho một màu tham chiếu và màu sắc cần phân biệt, để tính toán sự thay đổi.
•Bộ khuếch đại có 4 đầu ra Digital kết nối trực tiếp với PLC
Hình 2. 10: Sơ đồ chân Bộ khuếch đại Keyence CZ -21A
Thông số kỹ thuật:
Đầu cảm biến màu sắc Keyence CZ-H32
Hình 2. 11: Thông số kỹ thuật đầu cảm biến màu sắc Keyence CZ-H32
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
Bộ khuếch đại Keyence CZ -21A
Hình 2. 12: Thông số kỹ thuật Bộ khuếch đại Keyence CZ -21A
2.5 Giới thiệu về cảm biến phát hiện vật Omron E3Z-D81 2M
2.5.1 Cảm biến phát hiện vật cản Omron E3Z-D81 2M
a) Giới thiệu
Cảm biến quang Omron E3Z-D81 2M 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.
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
Hình 2. 13: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4
b) Đặc điểm Thông số kĩ thuật Loại Nguồn cấp Khoảng cách phát hiện Độ trễ Vật phát hiện chuẩn Nguồn sáng Chế độ hoạt động Ngõ ra Thời gian đáp ứng Điều chỉnh độ nhạy Chức năng bảo vệ
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP
Kiểu đấu nối Phụ kiện
Bảng 2. 19: Thông số kỹ thuật Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4
Sơ đồ dây:
Hình 2. 14: Sơ đồ dây Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4
2.6 Hệ thống điều khiển điện - khí nén.
2.6.1 Những đặc điểm cơ bản.
Hệ thống khí nén gồm nhiều thiết bị nhưng quan trọng nhất là máy nén khí và bình tích áp, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lắp ráp, chế biến đặc biệt ở những lĩnh vực cần đảm bảo vệ sinh, chống cháy nổ hoặc ở môi trường độc hại. Ví dụ như lĩnh vực lắp ráp điện tử, chế biến thực phẩm, các khâu phân loại, đóng gói sản phâm thuộc dây chuyền sản xuất tự động, trong công nghiệp gia công cơ khí, trong công nghiệp khai khoáng, ...
a) Các dạng truyền động sử dụng khí nén.
- Truyền động thẳng là ưu thế của hệ thống khí nén do kết cấu đơn giản và linh hoạt của cơ cấu chấp hành, chúng được sử dụng nhiều trong các thiết bị gá kẹp các chi tiết khi gia công các thiết bị đột dập, phân loại và đóng gói sản phẩm.
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
- Truyền động quay: Trong nhiều trường hợp khi yêu cầu tốc độ truyền động rất cao, công suất không lớn sẽ gọn nhẹ và tiện lợi hơn nhiều so với các dạng truyền động sử dụng các năng lượng khác. Ở những hệ truyền động quay công suất lớn, chi phí cho hệ thống sẽ rất cao so với truyền động điện.
b) Ưu nhược điểm của hệ thống khí nén.
Ưu điểm
- Do không khí có khả năng chịu nén nên có thể nén và trích chứa trong bình chứa với áp suất cao thuận lợi, như là một kho chứa năng lượng. Trong vận hành, người ta thường xây dựng trạm khí nén dùng chung cho nhiều mục đích khác nhau như công việc làm sạch, truyền động trong các máy móc.
- Có khả năng truyền tảu đi xa bằng hệ thống đường ống với tổn thất nhỏ.
- Khí nén sau khi sinh công cơ học có thể thải ra ngoài mà không gây tổn hại cho môi trường.
- Tốc độ truyền động cao, linh hoạt.
- Dễ điều khiển với độ tin cậy và chính xác.
- Có giải pháp và thiết bị phòng ngừa quá tải, quá áp suất hiệu quả.
Nhược điểm
- Công suất chuyển động không lớn.
- Do khả năng đàn hồi của khí nén khá lớn nên khi tải trọng thay đổi thì vận tốc truyền động có xu hướng thay đổi. Vì vậy khả năng duy trì chuyển động thẳng đều hoặc quay đều thường là khó thực hiện.
- Dòng khí nén được giải phóng ra môi trường có thể gây tiếng ồn
2.6.2 Cấu trúc của hệ thống khí nén.
Hệ thống khí nén thường bao gồm các khối thiết bị:
- Trạm nguồn: Máy nén khí, bình tích áp, các thiết bị an toàn, các thiết bị xử lý khí nén (lọc bụi, lọc hơi nước, sấy khô)
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
- Khối điều khiển: Các phần tử xử lý tín hiệu điều khiển và các phần tử điều khiển đảo chiều cơ cấu chấp hành.
- Khối các thiết bị chấp hành: Xi lanh, động cơ khí nén, giác hút.
Dựa vào năng lượng của tín hiệu điều khiển, người ta chia ra hai dạng hệ thống khí nén:
- Hệ thống điều khiển bằng khí nén trong đó tín hiệu điều khiển bằng khí nén và do đó kéo theo các phần tử xử lý và điều khiển sẽ tác động bởi khí nén.
Hình 2. 15: Cấu trúc hệ thống điều khiển khí nén
- Hệ thống điều khiển điện - khí nén các phần tử điều khiển hoạt động bằng tín hiệu điện hoặc kết hợp tín hiệu điện - khí nén.
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
Hình 2. 16: Hệ thống điện – khí nén