1: Bộ phận kết nối nguồn.
2: Các bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo được (phía sau các nắp che).
2: Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên. 3: Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp.
4: Bộ phận kết nối PROFINET (phía trên của CPU). Các module trong hệ S7-1200
Các module CPU PLC S7-1200: Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật các module CPU PLC S7 1200
SIMATIC S7-1200 Product Description
CPU
CPU 1211C
1211 C AC/DC/Rly
Compact CPU 1211C, 25kb integral PROGRAM/DATA MEMORY, 1MB loading memory execution times for boolean operation: 0.1µs; intergral I/Os: 6 digital input; 4 digital output, 2 analog inputs; expandable with up to 3 communication modules and 1 signal board; digital inputs as HSC with 100kHz, 24DC digtial outputs can be used as PTO or PWM with 100kHz
1211 C DC/DC/DC 1211 C DC/DC/Rly CPU 1212C 1212 C AC/DC/Rly
Compact CPU 1212c, 25kb integral PrROGRAM/DATA MEMORY, 1MB loading memory; execution times for booleam operations: 0.1µs; intergral I/Os: 8 digital input; 6 digital output, 2 analog inputs; expandable with up to 3 communication modules, 2 signal modules and 1 signal board; digital inputs can be used as HSC with 100kHz, 24DC digtial outputs as PTO or PWM with 100kHz 1212 C AC/DC/Rly 1212 C DC/DC/DC CPU 1214C 1214 C AC/DC/Rly
Compact CPU 1214c, 50kb integral PROGRAM/DATA MEMORY, 2MB loading memory; execution times for booleam operations: 1214 C
Các module mở rộng: 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 cịn có thể lắp đặt thêm các module truyền thơng để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác.
Bảng 2.2 Bảng các module hỗ trợ PLC S7-1200
Module Ngõ vào Ngõ ra Kết hợp I/O
Module tín hiệu (SM) Kiểu số 8 x DC In 8 x DC Out 8 x Relay Out 8 x DC In / 8 x DC Out 8 x DC In / 8 x Relay Out 16 x DC In 16 x DC Out 16 x Relay Out 16 x DC In / 16 x DC Out 16 x DC In / 16 x Relay Out Kiểu tương tự 4 x Analog In 8 x Analog In 2 x Analog In 4 x Analog In 4 x Analog In / 2 x Analog Out Bảng tín hiệu (SB) Kiểu số – – 2 x DC In / 2 x DC Out
Kiểu tương tự – 1 x Analog In –
Module truyền thông (CM)
RS485
RS232
DC/DC/DC 0.1µs; intergral I/Os: 14 digital input; 10 digital output, 2 analog inputs; expandable with up to 3 communication modules, 8 signal modules and 1 signal board; digital inputs can be used as HSC with 100kHz, 24DC digtial outputs as PTO or PWM with 100kHz 1214 C DC/DC/Rly CPU 1215C 1215 C DC/DC/DC
SIMATIC S7-1200, CPU 1215C, compact CPU, AC/DC/RELAY, 2 profitnet port, I/O: 14 DI 24V DC; 10 DO RELAY 2A, 2 AI 0-10V DC, 2 AO 0- 20MA DC, Power suppy: AC 85 – 264 V AC AT 47 – 63 HZ, Program/Data Memory: 100 KB
1215 C AC/DC/Rly
1215 C DC/DC/Rly
Các bảng tín hiệu:
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.
Bảng 2.3 Bảng tín hiệu sử dụng cho PLC S7-1200
Signal Boards
SB 1223 DC/DC 2 x 24VDC inputs 2 x 24VDC outputs
2 inputs, DC 24v, IEC type 1, current sinking; 2 transistor output DC 24V, 0.5A, 5W; can be used as additional HSC with up to 30kHz SB 1232 AQ 1 analog outputs 1 analog output, ± 10v with 12 bits or 0 to 20 mA with 11 bits Hình 2.22 Bảng tín hiệu SB 1. Các led trạng thái trên SB.
2. Bộ phận kết nối dây của người dùng có thể tháo ra.
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.
Bảng 2.4 Bảng các module tín hiệu sử dụng cho S7-1200
Signal Module Digital SM 1222 8 x relay outputs 8 relay outputs DC 5 to 30V, 30W AC 5 to 250V, 2A, 200W
SM 1222 8 x 24VDC outputs 8 transistor outputs, DC 24V, 0.5A, 5W
SM 1223 8 x 24VDC inputs 8 x relay outputs
8 inputs, DC 24V, IEC type 1, current sinking; 8 relay outputs DC 5 to 30V / AC 5 to 250V, 2A, 30W DC / 200W AC
SM 1223 8 x 24 VDC inputs 8 x 24VDC outputs
8 inputs, DC 24V, IEC type 1, current sinking; 8 transistor outputs. DC 24V 0.5A, 5W
SM 1221 8 X 24VDC inputs 8 inputs. DC 24V. IEC type 1, current sinking
SM 1222 16 x relay outputs
16 relay outputs DC 5 to 30V, 30W
AC 5 to 250V, 2A, 200W
SM 1222 16 x 24VDC outputs 16 transistor outputs, DC 24V, 0.5A, 5W
SM 1223 16 X 24VDC inputs 16x relay output
16 inputs, DC 24V, IEC type 1, current sinking; 16 relay outputs DC 5 to 30V / AC 5 to 250V, 2A, 30W DC / 200W AC
SM 1223 16 x 24VDC inputs 16 x 24VDC outputs
16 inputs, DC 24V, IEC type 1, current sinking; 16 transistor outputs. DC 24V 0.5A, 5W
SM 1221 16 X 24VDC inputs 16 inputs. DC 24V. IEC type 1, current sinking Signal Modules Analog SM 1234 4 x analog inputs 2 x analog outputs 4 analog inputs, ±10v, ±5V, ±2,5V, or 0 to 20 mA, 12 bits + sign;
2 analog output, ± 10V, 14 bits or 0 to 20 mA, 13 bits
SM 1231 4 x analog inputs 4 analog inputs ± 10V, ±5V, ±2,5V or 0 to 20 mA 12 bits + sign
SM 1232 2 x analog outputs 2 analog output, ±10V, 14 bits or 0 to 20 mA, 13 bits
Hình 2.23 Module tín hiệu 1. Các LED trạng thái dành cho I/O của module tín hiệu. 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.
Các module truyền thông:
Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thơng (CM) dành cho các tính năng bổ sung vào hệ thống. Có 2 module truyền thơng: 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).
Bảng 2.5 Bảng các module truyền thông sử dụng cho S7-1200
Communication Module CM 1241 RS 485 RS 485 point-to-point communication module CM 1241 RS 232 RS 232 point-to-point communication module
1. Các LED trạng thái dành cho module truyền thông. 2. Bộ phận kết nối truyền thông.
6
CPU cung cấp một số các tùy chọn dành cho việc lưu trữ dữ liệu trong suốt sự thực thi chương trình người dùng:
- Global memory (bộ nhớ toàn cục): CPU cung cấp nhiều vùng nhớ chun mơn hóa, bao gồm các ngõ vào (I), các ngõ ra (Q) và bộ nhớ BIT(M). Bộ nhớ này là có thể truy xuất bởi tất cả các khối mã mà khơng có sự hạn chế nào.
- Data block (DB – khối dữ liệu): ta có thể bao gồm các DB trong chương trình người dùng để lưu trữ dữ liệu cho các khối mã. Dữ liệu được lưu trữ vẫn duy trì khi sự thực thi của một khối mã có liên quan dần kết thúc.
- Temp memory (bộ nhớ tạm thời): khi một khối mã được gọi, hệ điều hành của CPU phân bổ bộ nhớ tạm thời hay cục bộ (L) để sử dụng trong suốt sự thực thi của khối. Khi sự thực thi của khối hoàn thành, CPU sẽ phân bổ lại bộ nhớ cục bộ dành cho việc thực thi các khối mã khác.
Mỗi vị trí bộ nhớ khác nhau có một địa chỉ đơn nhất. Chương trình người dùng sử dụng các địa chỉ này để truy xuất thơng tin trong vị trí bộ nhớ.
Bảng 2.6 Bảng các vùng nhớ PLC S7-1200
Vùng nhớ Miêu tả Ép buộc Lưu giữ
I
Ngõ vào ảnh tiến trình
Được sao chép từ các ngõ vào vật lý
tại điểm bắt đầu chu trình qt. Khơng Khơng I_:P
Ngõ vào vật lý
Việc đọc ngay lập tức của các điểm
ngõ vào trên CPU, SB và SM. Có Khơng
Q
Ngõ vào ảnh tiến trình
Được sao chép từ các ngõ vào vật lý
tại điểm bắt đầu chu trình quét. Không Không Q_:P
Ngõ vào vật lý
Việc đọc ngay lập tức của các điểm
ngõ vào trên CPU, SB và SM. Có Khơng
M
Bộ nhớ bit Bộ nhớ dữ liệu và điều khiển. Khơng Có
L
Bộ nhớ tạm thời
Dữ liệu tạm thời cho một khối, một
bộ phận của khối đó Khơng Khơng
DB
Khối dữ liệu
Bộ nhớ dữ liệu và còn là bộ nhớ
thơng số dành cho các FB Khơng Có
Mỗi vùng nhớ khác nhau có một địa chỉ đơn nhất. Chương trình người dùng sử dụng các địa chỉ này để truy xuất thơng tin trong vị trí bộ nhớ. Hình dưới đây thể hiện cách thức truy xuất một bit (còn được gọi là ghi địa chỉ “byte.bit”). Trong ví dụ này,
vùng bộ nhớ và địa chỉ byte (I = ngõ vào và 3 = byte 3) được theo sau bởi một dấu chấm (“.”) để ngăn cách địa chỉ bit (bit 4).
Hình 2.25 Cách thức truy xuất 1bit trong PLC S7-1200 A là bộ định danh vùng nhớ A là bộ định danh vùng nhớ
B la địa chỉ byte: byte 3 C là dấu ngăn cách
D là vị trí bit của byte (bit 4 trong số 8 bit) E là các byte của vùng nhớ
F là các bit của byte được chọn
Ta có thể truy xuất dữ liệu trong hầu hết các vùng bộ nhớ (I, Q, M, DB và L) gồm các kiểu Byte, Word, hay Double Word bằng cách sử dụng định dạng “byte address”. Để truy xuất một dữ liệu Byte, Word, hay Double Word trong bộ nhớ, ta phải xác định địa chỉ theo cách giống như xác định địa chỉ cho một bit. Điều này bao gồm một bộ định danh vùng, ký hiệu kích thước dữ liệu, và địa chỉ byte bắt đầu của giá trị Byte, Word, hay Double Word. Các ký hiệu kích thước là B (Byte), W (Word) và D (Double Word), ví dụ IB0, MW20 hay QD8. Các tham chiếu như là I0.3 và Q1.7 sẽ truy xuất ảnh tiến trình. Để truy xuất ngõ vào hay ngõ ra vật lý, ta cộng thêm tham chiếu với ký tự “: P” (như là I0.3:P, Q1.7:P hay “Stop:P”).
Giới thiệu về phần lập trình cho S7-1200
Để thực hiện viết code cho PLC S7 – 1200 ta cần có phần mềm chuyên dụng là TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal).
Phần mềm lập trình mới này giúp người 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. Được thiết kế với giao diện thân thiện người sử dụng, TIA Portal thích hợp cho cả những người mới lẫn những người nhiều kinh nghiệm trong lập trình tự động hóa. Là phần mềm cơ sở cho các phần mềm dùng để lập trình, cấu hình, tích hợp các thiết bị trong dải sản phẩm. Tích hợp tự động hóa tồn diện (TIA) của Siemens. Ví dụ như phầm mềm mới Simatic Step 7 để lập trình
các bộ điều khiển Simatic, Simatic WinCC để cấu hình các màn hình HMI và chạy Scada trên máy tính.
Để thiết kế TIA portal, Siemens đã nghiên cứu rất nhiều các phần mềm ứng dụng điển hình trong tự động hóa qua nhiều năm, nhằm mục đích hiểu rõ nhu cầu của khách hàng trên toàn thế giới. Là phần mềm cơ sở để tích hợp các phần mềm lập trình của Siemens lại với nhau, TIA Portal giúp cho các phần mềm này chia sẻ cùng một cơ sở dữ liệu, tạo nên sự thống nhất trong giao diện và tính tồn vẹn cho ứng dụng. Ví dụ, tất cả các thiết bị và mạng truyền thơng bây giờ đã có thể được cấu hình trên cùng một cửa sổ. Hướng ứng dụng, các khái niệm về thư viện, quản lý dữ liệu, lưu trữ dự án, chẩn đốn lỗi, các tính năng online là những đặc điểm rất có ích cho người sử dụng khi sử dụng chung cơ sở dữ liệu TIA Portal. Tất cả các bộ đều khiển PLC, màn hình HMI, các bộ truyền động của Siemens đều được lập trình, cấu hình trên TIA portal. Việc này giúp giảm thời gian, công sức trong việc thiết lập truyền thông giữa các thiết bị này.
Ở đây nhóm sử dụng TIA Portal V15.1 để thực hiện lập trình và thiết kế giao diện giám sát cho PLC S7 – 1200. [13] và [14]
Hình 2.26 Hình ảnh biểu tượng TIA Portal V15.1 trên màn hình Desktop
2.2.2. Băng tải
Băng tải là thiết bị chuyên dụng được dùng trong công nghiệp được cấu tạo từ hệ thống máy hoặc cơ có khả năng di chuyển một vật nặng hay một khối lượng lớn nguyên vật liệu từ điểm này tới điểm khác cách đó một khoảng cách vật lý nhất định.
Hình 2.27 Hình ảnh một số loại băng tải
Trong sản xuất, băng tải có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, nhất là trong công nghiệp. Các ngành công nghiệp nặng và công nghiệp nhẹ, nhờ sự xuất hiện của băng tải con lăn đã giảm tải được rất nhiều khâu trong quá trình sản xuất nhất là đối với các nhà máy xí nghiệp có lượng ngun liệu cần vận chuyển nhiều và thường xuyên.
Trong xây dựng, thiết bị này chủ yếu được dùng để chuyên chở vật liệu xây dựng từ trên xuống dưới hay từ dưới lên trên ở một độ cao nhất định, đặc biệt trên mọi địa hình. Băng tải cơng nghiệp giúp giảm tải sức lao động tối đa giúp các chủ thầu tiết kiệm được tiền thuê nhân công.
Trong ngành công nghiệp nhẹ như cơng nghiệp chế biến, sản xuất máy móc điện tử, may mặc, da giày… băng tải có vị trí đặc biệt quan trọng giống như một mắt xích khơng thể tháo rời trong hệ thống. Nhờ có hệ thống này, năng suất lao động của công nhân được nhân lên đáng kể và cùng nhờ đó tỉ lệ sản phẩm làm ra cũng được tăng lên mang lại lợi nhuận lớn cho các chủ doanh nghiệp. Có thể nói băng tải công nghiệp là một trong những phát minh quan trọng nhất của con người với khả năng và tác dụng to lớn băng tải đã và đang từng ngày từng giờ trở thành một thiết bị không thể nào thiếu trong sản xuất và đời sống hàng ngày.
Với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật thì hệ thống băng tải được sử dụng hầu hết trong các dây chuyền sản xuất, các cơng trình thi công lớn và nhỏ. Được ứng dụng trong tất cả các ngành nghề từ công nghiệp như ô tô, điện tử, chế tạo,… cho đến sản xuất hóa chất, thực phẩm, dược phẩm, bao bì, in ấn,…. Hệ thống băng tải – băng chuyền có thể được lắp đặt bất cứ nơi nào, mọi địa hình, khơng những mang lại hiệu quả kinh tế cao nó cịn giảm thiếu tai nạn trong lao động bảo đảm tính an tồn lao động cao.
Cấu tạo băng tải
Băng tải gồm các cơ cấu như sau: + Khung băng tải
+ Rulo chủ động + Rulo bị động + Cơ cấu dẫn hướng + Con lăn đỡ dây + Cơ cấu tăng đơ + Dây băng tải + Động cơ giảm tốc...
Nguyên lý hoạt động
Khi rulo chủ động quay làm cho dây băng tải chuyển động nhờ lực ma sát giữa rulo và dây băng băng tải. Để tạo ra lực ma sát giữa rulo và dây băng tải khi dây băng tải gầu bị trùng thì ta điều chỉnh rulo bị động để dây băng tải căng ra tạo lực ma sát giữa dây băng tải và rulô chủ động lực ma sát giữa dây băng tải và rulo sẽ làm cho băng tải chuyển động tịnh tiến. Khi các vật liệu rơi xuống trên bề mặt dây băng tải, nó sẽ được di chuyển nhờ vào chuyển động của băng tải. Để tránh băng tải bị võng, người ta dùng các Con lăn đặt ở phía dưới bề mặt băng tải, điều này cũng làm giảm đi lực ma sát trên đường đi của băng tải. Băng tải cao su được bao bọc bởi chất liệu cao su chất lượng cao, bên trong làm bằng chất liệu Polyester, một loại sợi tổng hợp và sợi Poliamit, có đặc tính rất bền, chịu được nước, chịu được thời tiết ẩm, Dây băng tải đòi hỏi phải bền, chắc, chịu mài mòn và ma sát cao. Một yếu tố rất quan trọng là hệ số