Tóm lại, về cơ bản chúng ta có bốn dạng truy xuất dữ liệu như trên. Trong mỗi yêu cầu điều khiển cụ thể chúng ta sẽ chọn truy xuất theo dạng nào.
• Kiểm tra trạng thái của các tín hiệu được tạo ra từ các ngoại vi nối với ngõ vào số như nút nhấn, cảm biến, cơng tắc hành trình… thì sẽ chọn truy xuất là bit, trong trường hợp này thì chọn địa chỉ ngõ vào tương ứng được kết nối ví dụ như I0.0, I0.5, I1.1…
• Xuất tín hiệu ra các cơ cấu chấp hành nhận tín hiệu nhị phân như relay, đèn báo, van từ … thì sẽ chọn truy xuất là bit, trong trường hợp này thì chọn địa chỉ ngõ ra tương ứng được kết nối ví dụ như Q0.0, Q0.2, Q1.0…
Nhận tín hiệu từ các cảm biến tạo ra tín hiệu analog như cảm biến nhiệt độ, áp suất, độ ẩm … thì sử dụng địa chỉ word, ví dụ: AIW0, AIW2, AIW4…
• Xuất tín hiệu analog ra các cơ cấu chấp hành nhận tín hiệu analog như ngõ vào analog biến tần, van tỉ lệ … thì sử dụng địa chỉ word, ví dụ: AQW0, AQW2, AQW4…
• Trong q trình thực hiện chương trình cần lưu trữ thơng tin ở dạng số 16 bit như đếm số sản phẩm (số ngun 16 bit) thì truy cập địa chỉ word, cịn ở dạng 32 bit như nhiệt độ, áp suất (số thực) thì truy cập địa chỉ double word…
3.7 Xử lý chương trình
S7-200 thực hiện đọc và ghi dữ liệu theo logic điều khiển trong chương trình liên tục theo chu kỳ.
- Hoạt động của S7-200 rất đơn giản:
• Đọc trạng thái các ngõ vào
• S7-200 sử dụng các ngõ vào này để thực hiện logic điều khiển theo chương trình
được lưu trữ trong nó. Dữ liệu ln được cập nhật khi chương trình được thực hiện.
• Xuất dữ liệu ra ngõ ra.
Các nút nhấn khởi động/dừng động cơ được kết nối với ngõ vào. Trạng thái của các ngõ vào tùy thuộc vào nút nhấn. Các trạng thái của ngõ vào sẽ quyết định trạng thái của ngõ ra. Ngõ ra được kết nối với contactor.
Tùy theo trạng thái của ngõ ra mà contactor có điện hay mất điện và tương ứng động cơ sẽ hoạt động hay dừng.
Hình 3.10: Chu kì qt s7 200
• Chu kỳ qt trong S7-200
S7-200 thực hiện một loạt các nhiệm vụ theo chu kỳ. Việc thực hiện các nhiệm vụ theo chu kỳ được gọi là chu kỳ quét (scan cycle). Hình 3.10 là ví dụ một chu kỳ qt. S7-200 thực hiện các nhiệm vụ sau trong một chu kỳ quét:
• Đọc ngõ vào: S7-200 sao chép trạng thái của các ngõ vào vật lý vào bộ đệm ngõ vào. Digital inputs: Mỗi chu kỳ quét bắt đầu bằng cách đọc giá trị hiện hành các ngõ vào số và sau đó ghi các giá trị này vào vùng đệm ngõ vào.
Analog inputs: S7-200 không cập nhật các ngõ vào analog từ các module mở rộng nếu là chu kỳ qt bình thường trừ khi có kích hoạt khâu lọc các ngõ vào analog (xem chương xử lý tín hiệu analog). Bộ lọc analog được cung cấp cho phép ta có một tín hiệu ổn định hơn. Có thể cho phép bộ analog ở mỗi điểm ngõ vào analog. Khi một ngõ vào analog được kích hoạt ở bộ lọc, S7-200 cập nhật ngõ vào analog mỗi một lần trong chu kỳ quét và lưu trữ giá trị lọc. Giá trị lọc được cung cấp mỗi khi truy cập ngõ vào analog. Khi bộ lọc analog khơng được kích hoạt, S7-200 đọc giá trị ngõ vào analog từ module mở rộng mỗi lần chương trình truy xuất ngõ vào analog.
• Thực hiện theo logic điều khiển trong chương trình: S7-200 thực hiện các lệnh trong chương trình và lưu giá trị vào vùng nhớ.
Khi thực hiện chu kỳ quét, S7-200 thi hành từ lệnh đầu tiên cho đến lệnh cuối cùng. Các lệnh truy cập I/O tức thì cho phép ta truy xuất ngay lập tức các ngõ vào và ngõ ra khi thực hiện chương trình cũng như chương trình ngắt (interrupt routine).
Nếu có sử dụng các ngắt trong chương trình (chương trình ngắt được gọi bởi các yêu cầu ngắt) thì nó khơng được thực hiện ở chu kỳ qt bình thường. Nó được thực hiện khi có sự kiện ngắt (có thể xảy ra tại bất kỳ thời điểm nào trong chu kỳ quét).
• Xử lý bất kỳ yêu cầu truyền thông nào: S7-200 thi hành bất kỳ nhiệm vụ được yêu cầu cho truyền thông.
Trong giai đoạn xử lý thông tin của chu kỳ quét, S7-200 xử lý bất kỳ thông tin nào nhận được từ cổng truyền thông hoặc từ các module truyền thông (intelligent I/O module).
• Thực hiện tự chẩn đốn CPU: S7-200 tự kiểm tra để đảm bảo phần firmware, bộ nhớ chương trình, và bất kỳ các moule mở rộng nào cũng đang làm việc đúng.
Trong giai đoạn này, S7-200 kiểm tra cho hoạt động thích hợp của CPU và trạng thái của bất kỳ module mở rộng nào.
• Xuất ra ngõ ra: Các giá trị được lưu trong vùng đệm ngõ ra sẽ được xuất ra các ngõ ra vật lý.
Tại cuối mỗi chu kỳ, S7-200 xuất các giá trị được lưu trong bộ đệm ngõ ra đến các ngõ ra số. (Các ngõ ra analog thì được cập nhật ngay lập tức, khơng phụ thuộc vào chu kỳ quét).
3.8 Phần mềm step 7 microwwin
3.8.1 Ngơn ngữ lập trình: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để có thể soạn thảo chương trình cho các PLC S7-200, chúng ta dùng phần mềm Step7 MicroWin. Và cũng giống như PLC của các hãng khác, chúng ta có 3 dạng soạn thảo thông dụng là dạng LAD, FBD và STL. Việc chọn dạng soạn thảo nào để viết chương trình điều khiển là do người dùng tùy chọn.
- Dạng hình thang : LAD (Ladder logic)
Ở dạng soạn thảo này chương trình được hiển thị gần giống như sơ đồ nối dây một mạch trang bị điện dùng các relay và contactor. Chúng ta xem như có một dịng điện từ một nguồn điện chạy qua một chuỗi các tiếp điểm logic ngõ vào từ trái qua phải để tới ngõ ra. Chương trình điều khiển được chia ra làm nhiều Network, mỗi một Network thực hiện một nhiệm vụ nhỏ và cụ thể. Các Network được xử lý lần lượt từ trên xuống dưới và từ trái sang phải.
Các phần tử chủ yếu dùng trong dạng soạn thảo này là:
Hình 3.11: Ví dụ về dạng hình thang LAD
• Dễ dàng cho những người mới bắt đầu lập trình • Biểu diễn dạng đồ họa dễ hiểu và thơng dụng • Ln ln có thể chuyển từ dạng STL sang LAD
- Dạng khối chức năng : FBD (Function Block Diagram)
Dạng soạn thảo FBD hiển thị chương trình ở dạng đồ họa tương tự như sơ đồ các cổng logic. FBD không sử dụng khái niệm đường nguồn cung cấp trái và phải; do đó khái niệm “dịng điện” khơng được sử dụng. Thay vào đó là logic ”1”. Khơng có tiếp điểm và cuộn dây như ở dạng LAD, nhưng có các cổng logic và các hộp chức năng. Các cổng logic như AND, OR, XOR…sẽ tương ứng với các tiếp điểm logic nối tiếp hay song song…
Hình 3.12: Ví dụ dạng khối chức năng FBD
Đầu ra của các cổng logic hay hộp chức năng có thể được sử dụng để nối tiếp với đầu vào của các cổng logic hay các hộp chức năng khác. Với dạng soạn thảo này có một số điểm chính sau:
Biểu diễn ở dạng đồ họa các cổng chức năng giúp chúng ta dễ đọc hiểu theo trình tự điều khiển.
Ln có thể chuyển từ hiển thị dạng FBD sang STL.
- Dạng liệt kê lệnh : STL (StaTementList)
Đây là dạng soạn thảo chương trình dạng tập hợp các câu lệnh. Người dùng phải nhập các câu lệnh từ bàn phím, giữa lệnh và tốn hạng (tốn hạng có thể là địa chỉ, dữ liệu) có khoảng trắng và mỗi lệnh chiếm một hàng. Ở dạng soạn thảo này sẽ có một số chức năng mà ở dạng soạn thảo LAD hay FBD khơng có.
+ Dạng sọan thảo này có một số điểm chính:
• Là dạng sọan thảo phù hợp cho những người có kinh nghiệm lập trình PLC. • STL cho phép giải quyết một số vấn đề mà đơi khi khó khăn khi dùng LAD hoặc FBD.
• Ln ln có thể chuyển từ dạng LAD hay FBD về dạng STL nhưng khi chuyển ngược lại từ STL sang LAD hay FBD sẽ có một số phần tử chương trình khơng chuyển được.
3.8.2 Màn hình step 7 microwin
Hình 3.14: Màn hình soạn thảo chương trình STEP 7-Micro/win
3.8.3 Kết nối truyền thơng s7 200 với các thiết bị lập trình
- Nhấp chuột vào biểu tượng communication trong thanh chức năng hay vào View > Component > Communications.
- Kiểm tra xem địa chỉ của cáp PC/PPI trong hộp thoại có được đặt là 0 chưa? Thường mặc định là 0.
- Kiểm tra tham số mạng (Network Parameters) và tốc độ truyền (Transmission Rate) có đúng chưa. Nếu chưa đúng thì nhấp chuột vào thẻ để thiết lập lại giao tiếp giữa PC và PLC.
- Nhấp đúp chuột vào biểu tượng để tìm trạm S7-200 và một biểu tượng CPU cho trạm S7-200 được kết nối sẽ được hiển thị (ví dụ biểu tượng
- Chọn S7-200 và nhấp OK. Nếu STEP 7–Micro/WIN khơng tìm ra CPU S7-200, kiểm tra việc đặt chỉnh các tham số truyền thông và lặp lại bước này.
- Sau khi đã thiết lập truyền thơng với S7-200, ta có thể sẵn sàng tạo và download chương trình vào CPU.
3.8.4 Kết nối truyền thông s7 200 với win cc
Để kết nối với win cc ta cần PLC thật thông qua cáp PPI.
Sau đó dùng phần mềm PC access để truy cập vào vùng nhớ của con PLC.
Win cc sẽ lấy dữ liệu từ PC access để giám sát và điều khiển. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.17: Giao diện chính phần mềm win cc v7.4
Sau khi đã lấy dữ liệu từ PC access các tag trong chương trình sẽ hiện trong mục Tag Management.
Để có thể thiết kế và mơ phỏng ta vào mục Graphics Designer , tạo 1 dự án và tiến hành thiết kế.
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH MÁY PHA CAFE TỰ ĐỘNG
4.1 Lên ý tưởng thiết kế sản phẩm.
4.1.1 Lên ý tưởng thiết kế bản thảo.
Hình 4.1: Ý tưởng bản vẽ phác thảo
4.1.2 Lên ý tưởng về kích thước sơ bộ về sản phẩm.
Máy pha cà phê có kích thước 50*50 cm kết câu hình mâm tròn được gắn động cơ xoay xung quanh đặt 4 cảm biến 4 góc để diều chỉnh góc quay của mâm, mỗi cảm biến ứng với mỗi cơ câu chấp hành, cảm biến 1 có chức năng phát hiện ly để khởi động hệ thống được đặt ở vị trí 0, cảm biến 2 có chức năng dừng bàn xồy và kích hoạt trạng thái hoạt động của bơm cà phê được đật ở vị trí cách 90 độ so với vị trí 0, cảm biến 3 cũng có chức năng dừng bàn xoay đồng thời cũng kích hoạt trạng thái hoạt động của bơm đường hoặc sữa được đặt ở vị trí cách 180 đo so với vị trí 0, cảm biến 4 được đặt ở vị trí cách 270 độ so với vị trí 0, cảm biến này dung dể dừng bàn xoay đơng thời kích hoạt trạng thái hoạt động của xilanh và động cơ đánh cà phê.
4.2 Các linh kiện có trong đề tài.
4.2.1 Nguồn tổ ong 12V/24V.
Hình 4.2: Nguồn tổ ong 12V/24V
Nguồn tổ ong là cách ngọi khác của nguồn xung... Nguồn xung là bộ nguồn có tác dụng biến đổi từ nguồn điện xoay chiều sang nguồn điện một chiều bằng chế độ dao động xung tạo bằng mạch điện tử kết hợp với một biến áp xung .
Chúng ta biết rằng nguồn tuyến tính cổ điển sử dụng biến áp sắt từ để làm nhiệm vụ hạ áp rồi sau đó dùng chỉnh lưu kết hợp với IC nguồn tuyến tính tạo ra các cấp điện áp một chiều theo yêu cầu như:3.3V,5V,6V…
Nguồn tuyến tích thường rất nặng, cồng kềnh và tốn vật liệu nên khơng cịn được sử dụng nhiều trong một vài trường hợp (vì nguồn tuyến tính có một vài ưu điểm tốt mà nguồn xung không bao giờ đạt được, nguồn xung ln tạo ra sóng hài làm ảnh hưởng xấu tới chất lượng lưới điện)
* Thông số kỹ thuật của nguồn tổ ong cơ bản. - Điện áp ngõ vào: 110/220 VAC.
- Điện áp ngõ ra: 12 VDC. - Sai số điện áp đầu ra: 1-3 %. - Công suất thực tế :88 %. - Nhiệt độ làm việc :0-70 độ C.
4.2.2 Aptomat
Hình 4.3: Aptomat 2 Pha 40A Dz47-63 * THÔNG SỐ KĨ THUẬT * THÔNG SỐ KĨ THUẬT - Dòng điện định mức: 40A. - Điện áp định mức: 230/400Vac. - Tần số: 50/60Hz. - Số cực :2P. - Dòng cắt ngắn mạch định mức: 6000A. - Dòng cắt ngắn mạch: 6000A. - Xung điện áp định mức: 4Kv.
* Công dụng bảo vệ quá tải và ngắn mạch trong hệ thống điện ( chức năng chống giật chống rị, bảo vệ theo từ nhiệt).
4.2.3 Relay
THƠNG SỐ KỸ THUẬT - Điện áp cuộn dây: 24VDC. - Tiếp điểm: 5A 250VAC. - Thời gian tác động: 20ms max. - Nhiệt độ làm việc: -55oC-70oC.
* Công dụng : Làm tiếp điểm trung gian giữa PLC và động cơ.
4.2.4 Module điều chỉnh tốc độ động cơ
Hình 4.5: Mơ đun điều chỉnh tốc độ động cơ mini DC-DC 12V 24V • THƠNG SỐ KỸ THUẬT • THÔNG SỐ KỸ THUẬT
- Điện áp hoạt động: DC4.5V-35V.
- Dòng điện đầu ra: 0-5A.
- Công suất đầu ra: 90W (tối đa).
- Dòng điện tĩnh: 7uA (chế độ chờ).
- Chu kỳ hoạt động PWM: 1% -100%. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Tần số PWM: 20khz.
- Kích thước: 30mm x 26mm x 14mm.
* Công dụng : Điều chỉnh tốc độ của bàn xoay.
4.2.5 Động cơ khuấy cà phê
• THƠNG SỐ KỸ THUẬT - Điện áp định mức: DC 12V. - Tốc độ khơng tải: 800 vịng / phút.
- Điện áp thích hợp: 5V 330 vịng /phút - 12V 800 vịng / phút. - Dịng khơng tải: 0,4A.
- Kích thước:
+ Chiều dài động cơ: 83mm. + Đường kính động cơ: 37mm. + Chiều dài trục đầu ra: 13.8mm. + Đường kính trục: 6mm + Vít M3. + Khoảng cách lỗ cố định: 30mm.
* Công dụng: Động cơ giảm tốc 550 DC 12V được gắn với nguồn tổ ong 12VDC, với tốc độ quay vừa phải 800 vịng/ phút, động cơ thích hợp cho việc khuấy cà phê.
4.2.6 Động cơ bàn xoay
Hình 4.7: Động cơ giảm tốc điện áp 24V • THƠNG SỐ KĨ THUẬT. • THƠNG SỐ KĨ THUẬT.
- Điện áp: DC24V.
- Dịng khơng tải: <160MA.
- Tốc độ trục đầu ra: 57 vịng/phút. - Đường kính trụ : 6mm.
- Kích thước 77 x 32 x 21.5 mm.
4.2.7 Động cơ bơm
Hình 4.8: Máy bơm 12VDC - Điện áp định mức: DC 12V - Điện áp định mức: DC 12V
- Dòng định mức: 1500mA - Áp suất tối đa: > 525 mmHg - Hút tối đa: (-50KPa)
- Lưu lượng: > 13,0 L / phút - Đường kính: Φ7.0mm
- Kích thước: Φ60 * 120 mm - Tổng chiều dài khoảng 114mm - Đường kính động cơ: Khoảng 37mm
• Cơng dụng: Dùng để bơm cà phê, sữa đường
4.2.8 Nút nhấn và Đèn báo
• Thơng số kỹ thuật.
- Số tiếp điểm: 1NC (tiếp điểm thường đóng), 1NO (tiếp điểm thường mở) - Điện áp cách điện Ui: 415V - Dòng điện nhiệt tới hạn Ith: 10A
- Điện áp hoạt động: 660V - Điện trở tiếp xúc: ≤50mΩ - Tuổi thọ đóng ngắt điện: 1x10⁵ - Tuổi thọ đóng ngắt cơ khí: 1x105 - Nhiệt độ làm việc: -5ºC ÷ 50ºC - Độ ẩm làm việc: 45% ÷ 90%