CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ TRANG BỊ ĐIỆN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
3.3.3. Sơ đồ nguyên lý mạch lực và mạch điều khiển
*) Sơ đồ nguyên lý mạch lực:
Các động cơ khi thực hiện phương pháp đảo chiều quay đều dùng phương pháp đảo chiều dòng điện phần ứng bằng cách nối động cơ với 2 rơ-le như sơ đồ hình vẽ (3.9), khi các rơ-le khơng có điện thì hai đầu cuộn dây phần ứng được nối về 0V nguồn và động cơ khơng được cấp điện. Xét ví dụ động cơ xe tải B khi RLB+ có điện thì tiếp điểm mở sẽ đóng lại và động cơ (B) được cấp nguồn theo chiều từ A sang B, khi RLB- có điện thì động cơ được cấp nguồn từ B sang A. Như vậy bằng việc cấp nguồn cho các rơ-le ta đã thực hiện được việc đổi chiều quay của các động cơ.
*) Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển :
Hình 3.10. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển
3.4. Sơ đồ bố trí thiết bị trong tủ và trên mơ hình :
Hình 3.12. Mơ hình lắp đặt thiết bị
Chương 4 :
ỨNG DỤNG PLC S7-200 VÀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN KHO HÀNG TỰ ĐỘNG
4.1. Giới thiệu ngơn ngữ lập trình S7-2004.1.1. Các phương pháp lập trình 4.1.1. Các phương pháp lập trình
S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lập trình. Chương trình bao gồm một dãy các tập lệnh. S7-200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lập trình đầu tiên và kết thúc ở lập trình cuối cùng trong một vịng qt (scan).
Một vòng quét (scan cycle) được bắt đầu bằng việc đọc một trạng thái đầu vào, và sau đó thực hiện chương trình. Vịng qt kết thúc bằng việc thay đổi trạng thái đầu ra. Trước khi thực hiện vòng quét tiếp theo S7-200 thực thi các nhiệm vụ truyền thơng. Chu trình thực hiện chương trình là chu trình lặp.
Cách lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC nói chung dựa trên 2 phương pháp cơ bản; phương pháp hình thang (Ladder, viết tắt là LAD) và phương pháp liệt kê lệnh (Statement list, viết tắt là STL).
Nếu có một chương trình viết dưới dạng LAD, thiết bị lập trình sẽ tự động tạo ra một chương trình STL tương ứng. Ngược lại, khơng phải mọi chương trình theo dạng STL đều có thể chuyển sang được dạng LAD.
Phương pháp hình thang: LAD là ngơn ngữ lập trình bằng đồ họa, những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển rơ le. Trong chương trình LAD, các thành phần cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau:
Tiếp điểm: Là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm của Rơ-le. Tiếp điểm thường mở:
Tiếp điểm thường đóng:
Cuộn dây (Coil): Là biểu tượng ( ) miêu tả Rơ-le được mắc theo chiều dòng điện cấp cho Rơ-le.
Hộp (Box): là biểu tượng mơ tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có dịng điện chạy đến hộp. Những hàm dạng thường được biểu diễn bằng hộp là các bộ thời gian
(Timer), bộ đếm (Counter) và các hàm toán học. Cuộn dây và các hộp phải mắc đúng chiều dòng điện.
Mạng LAD: là đường nối các phần tử thành một mạch điện hoàn thiện, đi từ đường ngồn bên trái sang đường nguồn bên phải. Đường nguồn bên trái là dây pha, đường nguồn bên phải là dây trung hòa và cũng là đường trở về của dây cung cấp (thường khơng được thể hiện khi dùng chương trình STEP MICRO/DOS hoặc STEP – MICRO/WIN). Dịng điện chạy từ trái qua tiếp điểm đóng vào cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn.
Phương pháp liệt kê (STL): là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng các câu lệnh. Mỗi câu lệnh trong chương trình kể cả những lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC.
Để tạo ra một chương trình STL, người lập trình cần phải hiểu rõ phương thức sử dụng 9 bit trong ngăn xếp (stack) logic của S7-200. Ngăn xếp là một khố 9 bit chồng lên nhau từ S0- S8, nhưng tất cả các thuật toán liên quan đến ngăn xếp đều làm việc với bit đầu tiên và bit thứ hai (S0 và S1) của ngăn xếp, giá trị logic mới có thể được gởi hoặc nối thêm vào ngăn xếp. Hai bit S0 và S1 phối hợp với nhau thì ngăn xếp được kéo thêm 1 bit.
Ngăn xếp của S7 -200 (logic stack):
Stack0 bit đầu tiên của ngăn xếp S0 Stack1 bit đầu tiên của ngăn xếp S1 Stack2 bit đầu tiên của ngăn xếp S2 Stack3 bit đầu tiên của ngăn xếp S3 Stack4 bit đầu tiên của ngăn xếp S4 Stack5 bit đầu tiên của ngăn xếp S5 Stack6 bit đầu tiên của ngăn xếp S6 Stack7 bit đầu tiên của ngăn xếp S7 Stack8 bit đầu tiên của ngăn xếp S8
4.1.2. Kỹ thuật ghi dịch
- Định nghĩa về bộ ghi dịch trong PLC:
Bộ ghi dịch trong PLC có chức năng ghi số liệu từ đầu Data và dịch số liệu từ ô nhớ này đến ô nhớ kế cận (hoặc từ kênh này sang kênh khác) mỗi khi có một xung từ đầu vào Clock. Khi đầu ra và reset ON lên sẽ xóa về 0 tất cả các ơ nhớ.
Khi đầu vào Data =1 và có xung Clock thì số liệu này sẽ được đẩy vào ơ nhớ đâu tiên của thanh ghi là V100.0. Tiếp tục phát xung clock thì số liệu ở ơ nhớ V100.0 lại được đẩy sang ô nhớ kế cận bên trái theo chiều mũi tên và số liệu từ đầu data lại được đẩy vào ô nhớ V100.0.
Mỗi ô nhớ sẽ được điều khiển theo một tiếp điểm tương ứng với giá trị của ô nhớ = 1 tiếp điểm ON, và ngược lại giá trị ô nhớ = 0 tiếp điểm OFF.
- Kỹ thuật ghi dịch: Từ một bài tốn bất kỳ ta có thể phân thành các bài toán đơn vị, mỗi bài tốn đơn vị gồm các cơng việc nối tiếp nhau. Việc chuyển từ cơng việc này sang cơng việc khác là có điều kiện. Việc lập trình một cách tuần tự như vậy gọi là kỹ thuật ghi dịch, ta áp dụng kỹ thuật này để viết chương trình điều khiển cho mơ hình kho hàng.
4.2. Mơ tả cơng nghệ
Kho hàng làm nhiệm vụ cất trữ hàng hóa, việc cất trữ bao gồm các q trình cất hàng vào kho và lấy hàng ra khỏi kho khi có u cầu xuất hàng, q trình làm việc bao gồm các bước sau:
- Q trình cất hàng:
Khi có hàng đặt lên xe tải, nhân viên quản lý kho căn cứ vào vị trí kho cịn trống mà ghi ký hiệu riêng cho kiện hàng, mã số ký hiệu sẽ cho biết vị trí kiện hàng trên giá. Sau khi ghi mã số, nhân viên sẽ bật cơng tắc chọn vị trí khoang chứa hàng với lệnh Lmn (m, n tương ứng là các vị trí Xm, Yn đó là địa chỉ các khoang chứa và tầng ứng với phiếu ghi có các giá trị sau: m=1, 2, 3; n= 1, 2).
nâng theo cầu trục Y để lấy hàng ra khỏi xe tải, chạm cảm biến Y1 dừng động cơ Y, bàn trượt dừng lại. Khi hai cảm biến bàn trái và phải ON dừng bàn, động cơ trục X chạy đẩy robot chạy theo trục X, khi X= Xm dừng X, động cơ trục Y chạy nâng hàng khi Y = Yn+1 dừng Y, lùi bàn trượt sang trái, cảm biến trái ON dừng bàn, hạ theo trục Y khi Y = Yn dưng Y, lùi X khi X = X0 dừng X. Xe tải chạy ra chạm cơng tắc hành trình dừng xe tải, kết thúc quá trình cất hàng, chờ lệnh cất tiếp theo.
- Quá trình trả hàng:
Khi có u cầu lấy hàng, nhân viên căn cứ vào mã số ghi trên thẻ mà biết được vị trí hàng trong kho và tắt cơng tắc ứng với vị trí đó. Sau khi cơng tắc được tắt, xe tải chạy vào kho hàng, khi chạm cơng tắc hành trình cuối dừng xe tải đồng thời động cơ trục X chạy đấu robot tiến theo trục X khi X = Xm thì dừng X, động cơ trục Y chạy nâng hàng khi Y= Yn+1 dừng Y, bàn trượt ngược lại, khi hai cảm biến bàn ON dừng bàn, hạ Y khi Y = Y1 dừng Y, lùi X khi X = X1, dừng X, bàn trượt sang phải chạm cảm biến phải bàn dừng bàn trượt, hạ theo trục Y để đặt hàng lên xe tải, chạm cảm biến Y0, dừng động cơ Y, bàn trượt ngược lại, khi hai cảm biến trái và phải ON dừng bàn, xe tải chạy ra chạm cơng tắc hành trình đầu dừng xe tải, kết thúc quá trình trả hàng, chờ lệnh trả hàng tiếp theo.
Chú ý: Các quá trình phải diễn ra tuần tự trong khi chưa thực hiện xong một lệnh thì khơng được ra lệnh tiếp theo sẽ làm nhiễu loạn chương trình và robot sẽ thực hiện sai lệnh hoặc hệ thống sẽ không hoạt động được nữa.
4.3. Phân cổng vào ra cho PLC4.3.1. Liệt kê các cổng vào ra PLC 4.3.1. Liệt kê các cổng vào ra PLC
- Đầu vào: Có 19 đầu vào.
Bảng 4.1. Liệt kê đầu vào PLC
1 Tự động – Bằng tay 8 Công tắc 1.3 15 Cảm biến vị trí X3
2 Start 9 Cơng tắc 2.1 16 Cảm biến vị trí Y0
3 Stop 10 Công tắc 2.2 17 Cảm biến vị trí Y1
4 Cảm biến tay vào 11 Công tắc 2.3 18 Cảm biến vị trí Y2 5 Cảm biến tay ra 12 Cảm biến vị trí X0 19 Cảm biến vị trí Y3
6 Cơng tắc 1.1 13 Cảm biến vị trí X1 7 Cơng tắc 1.2 14 Cảm biến vị trí X2
- Đầu ra: có 7 đầu ra.
Bảng 4.2. Liệt kê đầu ra PLC.
1 Điểm làm việc 4 Nâng theo trục Y+ 7 Tay ra
2 Tiến theo X+ 5 Hạ theo trục Y-
3 Lùi theo X- 6 Tay vào
4.3.2. Phân cổng vào ra theo trình tự tác động
Bảng 4.3. Đầu vào
STT Đầu vào Chức năng
1 I0.0 Tự động – bằng 2 I0.1 Star 3 I0.2 Công tắc 1.1 4 I0.3 Công tắc 1.2 5 I0.4 Công tắc 1.3 6 I0.5 Công tắc 2.1 7 I0.6 Công tắc 2.2 8 I0.7 Công tắc 2.3 9 I1.0 Cảm biến vị trí X0 10 I1.1 Cảm biến vị trí X1 11 I1.2 Cảm biến vị trí X2 12 I1.3 Cảm biến vị trí X3
13 I1.4 Cảm biến tay vào
14 I1.5 Cảm biến tay ra
15 I2.0 Cảm biến vị trí Y0
16 I2.1 Cảm biến vị trí Y1
17 I2.2 Cảm biến vị trí Y2
18 I2.3 Cảm biến vị trí Y3
Bảng 4.4. Đầu ra STT Đầu ra Chức năng 1 Q0.0 Điểm làm việc 2 Q0.1 Tiến theo trục X+ 3 Q0.2 Tiến theo trục X- 4 Q0.3 Tiến theo trục Y+ 5 Q0.4 Tiến theo trục Y- 6 Q0.5 Tay vào 7 Q0.6 Tay ra
Ở đây ta chọn PLC S7-200 CPU 226 có 24 đầu vào và 16 đầu ra để thực hiện thuật tốn điều khiển của mơ hình.
4.4. Lưu đồ thuật tốn
+ Chế độ tự động:
4.5. Lưu đồ thuật tốn cất, trả hàng
4.6. Mơ phỏng
Ta mơ phỏng chương trình với phần mềm mơ phỏng PLC S7-200 Kết quả mô phỏng như sau:
Sau thời gian hơn ba tháng tham gia nghiên cứu và thiết kế, chúng em cũng đã đưa ra phương pháp ứng dụng cơng nghệ Tự động hóa trong việc cất giữ và quản lý hàng hóa một cách khoa học. Tuy nhiên, thiết kế mà chúng em đưa ra chỉ là một mơ hình rất nhỏ. Với việc được trau dồi thêm kiến thức, chúng em hồn tồn có thể phát triển đề tài thành một sản phẩm hồn chỉnh hơn nữa.
Mặc dù đã cố gắng tìm hiểu và thực hiện song do kiến thức của em cịn hạn chế và thời gian có hạn nên đề tài cịn nhiều thiếu sót. Em kính mong thầy cơ góp ý để đề tài này được hoàn thiện hơn.
Một lần nữa em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến sự giúp đỡ tận tình của các thầy cơ trong bộ mơn Tự Động hóa Xí nghiệp cơng nghiệp, và nhất là sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình từ thầy giáo Hà Tất Thắng đã giúp em nắm rõ được các yêu cầu để hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, ngày 19 tháng 09 năm 2014 Sinh viên thực hiện
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1]. Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Cơ sở truyền động điện, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2006.
[2]. Hà Tất Thắng, Giáo trình PLC, 2007.
[3]. Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh, Điện tử công suất, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2005.
[4]. Bùi Đức Hùng, Triệu Việt Linh, Máy điện Nhà xuất bản giáo dục, 2007.
[5]. S7-200 Programmable Controller System Manual.
`PHỤ LỤC
Network 1 // Start Tu dong // Network Comment Network 2 // Bao lam viec Network 3 // Xoa cac lenh Network 4 // Lenh Cat hang Network 5 // Lenh tra hang Network 6 // Lenh11 on Network 7 // Lenh11 of Network 8 // Lenh12 on Network 9 // Lenh12 of Network 10 // Lenh13 on Network 11 // Lenh13 of Network 12 // Lenh21 on Network 13 // Lenh21 of Network 14 // Lenh22 on Network 15 // Lenh22 of Network 16 // Lenh 23 on Network 17 // Lenh23 of
Network 18 // Se ghi dich Cat hang Network 19 // Ghi dich cat hang Network 20 // Dk Ghidich Cat hang Network 21// Xoa lenh Cat hang Network 22 // Xoa Ghi dich cat hang Network 23 // Set Ghi dich Tra hang Network 24 // Ghidich tra hang Network 25 // DK GHi dich tra hang Network 26 // Xoa lenh tra hang Network 27 // Tien theo X+ Network 28 // Tien theo X- Network 29 // Nang Y + Network 30 // Ha Y- Network 31 // Tay ra Network 32 // Tay vao