2.2.1 Trạm phân phối vật gia công
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
b. Chương trình điều khiển
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
2.2.2 Trạm kiểm tra sản phẩm
b. Chương trình điều khiển
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
a. Lưu đồ thuật toán
b. Chương trình điều khiển
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
a. Lưu đồ thuật toán
b. Chương trình điều khiển
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
2.2.5 Trạm lắp ráp sản phẩm
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
b. Chương trình điều khiển
• Bảng khai báo Symbol
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
b. Chương trình điều khiển
• Bảng khai báo Symbol
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
b. Chương trình điều khiển
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT HỆ THỐNG BẰNG PHẦN MỀM WINCC V7.0 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.1. Khởi tạo Project và cấu hình trong WinCC
Khởi động phần mềm WinCC 7.0 ta thực hiện các bước như sau:
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
• Cấu hình Driver kết nối với S7 300: Nhấp phải chuột vào Tag Management chọn Add New Driver
Ta đã cấu hình Driver kết nối với PLC S7 300 kết quả như sau:
• Chọn cấu hình Driver kết nối với PLC S7 200:
Tiếp tục nhấp phải chuột vào Tag Management chọn Add New Driver và chọn kênh OPC.chn:
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
4.2. Kết nối biến của PLC trong WinCC
4.2.1 Kết nối các biến của PLC S7 300 với WinCC
Chọn chuột phải vào Profibus => New Driver Connection => đặt tên nhóm biến và tạo lần lượt tất cả các biến có trong PLC S7 300 ta có như sau:
Lần lượt ta tạo các Group để kết nối các tag như sau: Nhấp phải chuột vào
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
Tạo các tag kết nối trong Group trạm_fms_1 như sau: Nhấp phải vào
Lần lượt tạo các Group cho 6 trạm còn lại ta có như sau:
4.2.2 Kết nối các biến của PLC S7 200 với WinCC
Đầu tiên tạo các Group cho các trạm FMS tương tư như tạo các Group cho S7 300, ta có như hình dưới:
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
Tiến hành các bước như sau để tạo các tag kết nối giữa WinCC với PLC S7 200 thông qua kênh OPC.Chn dung phần mềm PC Access:
Một kênh kết nối S7200.OPC.Chn được hiện ra để ta lựa chọn các tag kết nối của từng trạm PLC S7 200:
Lần lượt chọn từng trạm ta có cách link các tag như sau: nhấp vào FMS_trạm 1
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
4.2.3 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát cho WinCC
Nhấn chuột phải vào Graphic Designer => New Picture => lần lượt tạo các file ảnh như hình vẽ:
a. Giao diện chính:
Giao diện điều khiển giám sát chung cho các tất cả các trạm và từ giao diện chính này có thể liên kết tới bất cứ trạm nào.
b. Giao diện giám sát mạng PROFIBUS – DP
Giao diện giám sát các biến trên PLC S7 200 và PLC S7 300. Tất cả các đầu vào đầu ra của các bộ PLC sẽ được phát hiện khi thay đổi trạng thái.
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
c. Giao diện điều khiển và giám sát trạm Phân phối vật gia công (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Điều khiển và giám sát những thiết bị sau: Xy lanh đẩy phôi, động cơ băng tải, cảm biến quang điện và cánh tay khí nén gắp vật
d. Giao diện điều khiển và giám sát trạm Kiểm tra sản phẩm
Điều khiển và giám sát những thiết bị sau: Xy lanh di chuyển lên xuống, xy lanh đẩy phôi, động cơ băng tải, cảm biến từ phát hiện chiều cao của phôi, cảm biến tiệm cận phân biệt phôi từ tính, cảm biến màu phân biệt phôi trắng và cảm biến quang phát hiện tất cả các loại phôi.
e. Giao diện điều khiển và giám sát trạm Xử lý gia công
Điều khiển và giám sát những thiết bị sau: Xy lanh đẩy phôi, động cơ băng tải, cảm biến quang điện và cánh tay khí nén gắp vật.
f. Giao diện điều khiển và giám sát trạm Robot 5 bậc tự do
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
g. Giao diện điều khiển và giám sát trạm Lắp ráp sản phẩm
Điều khiển và giám sát băng tải, xy lanh kẹp, xy lanh đóng nắp
h. Giao diện điều khiển và giám sát trạm Cánh tay Robot khí nén
Điều khiển và giám sát cơ cấu chuyển động của xy lanh lên xuống, xy lanh sang trái/phải, và xy lanh kẹp phôi.
i. Giao diện điều khiển và giám sát trạm Lưu kho sản phẩm
Điều khiển và giám sát băng tải, cánh tay Robot lưu kho sản phẩm
Sau khi thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát trên WinCC bây giờ ta có thể lựa chọn các chế độ làm việc tùy theo yêu cầu của công việc.
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
KẾT LUẬN
Sau thời gian tìm hiểu và làm đồ án với đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển và
giám sát trên nền WinCC sử dụng mạng Profibus”. Em đã đạt được và còn một số khó khăn chưa thực hiện được:
Đạt được:
• Nắm rõ cách cấu hình một hệ thống PROFIBUS và đã cấu hình lại hệ thống truyền thông giữa PLC S7 300 là Master và PLC S7 200 vai trò Slave
• Nắn vững hơn về cấu tạo, đặc điểm kỹ thuật của các thiết bị: PLC S7-200, PLC S7-300 các cảm biến quang, cảm biến tiệm cận, cảm biến màu sắc… Qua đó đã hiểu cách kết nối giữa bộ điều khiển lập trình PLC với các thiết bị ngoại vi.
• Lập trình lại chương trình PLC theo yêu cầu công nghệ mới: Chương trình được trình bày ở chương 2 của đồ án.
• Xây dựng lại giao diện điều khiển và giám sát trên phần mềm WinCC-V7.0 theo yêu cầu công nghệ mới, kết nối, mô phỏng thành công với phần mềm PLC S7- 300, S7-200.
Khó khăn chưa thực hiện được:
• Hệ thống FMS là hệ thống có khả năng điều chỉnh nhanh các thiết bị để chế tạo các loại sản phẩm mới, tuy nhiên trong điều kiện sản xuất cho thấy sự chưa ăn khớp giữa năng suất của FMS và phương pháp sản xuất bằng tay. Cũng do việc sử dụng không đồng bộ các hệ thống tự động hóa, mà quá trình sản xuất chưa thu được kết quả tốt nhất.
• Do hệ thống FMS đã được cấu hình phần cứng và liên quan tới vấn đề đảm bào kỹ thuật, nên trong quá trình làm đồ án, có một số phần cứng không thể thay đổi được theo yêu cầu của phần mềm.
• Trong quá trình lắp đặt hệ thống FMS, các thiết bị kết nối không được gọn gàng và một số giắt cắm không chắc chắn, nên trong quá trình vận hành đã ảnh hướng nhiều tới sự linh hoạt của hệ thống.
• Hệ thống FMS là một hệ thống còn mới ở nước ta nên vấn đề nghiên cứu về FMS mới chỉ được bắt đầu. Tài liệu về lĩnh vực này bằng tiếng Việt hầu như chưa có, đó cũng là lý do ảnh hướng ít nhiều tới quá trình tìm hiều và làm
trường.
Do hạn chế về thời gian và khả năng còn có hạn nên đồ án của em sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến bổ sung, đóng góp của quý thầy cô để đề tài của em được hoàn thiện hơn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình:
1. Tự Động Hóa Với Simatic S7 300
(Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Vũ Văn Hà – Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật)
2. Các Bộ Cảm Biến Trong Kỹ Thuật Đo Lường Và Điều Khiển (T/g : Lê Văn Doanh, Phạm Thương Hàn)
3. Giao Diện Người – Máy (HMI), Lập Trình Với S7 Và WinnCC 7.0 (TS. Trần Thu Hà - KS. Phạm Quang Huy – Nhà Xuất Bản Hồng Đức) 4. Điều Khiển Và Giám Sát Với S7 200 – S7 300, PC Access, WinCC (Lê Ngọc Bích, Trần Thu Hà, Phạm Quang Huy - Nhà Xuất Bản ĐHQG TP Hồ Chí Minh)
PHỤ LỤC 1:
GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
1.1. Giới thiệu chung về hệ thống điều khiển PLC
PLC (Programmable Logic Controllers) là những bộ điều khiển khả trình cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng mạch số. Như vậy với chương trình điều khiển trong mình, PLC trở thành bộ điều khiển nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với các PLC khác hoặc với PC). PLC theo dõi các trạng thái ngõ vào/ra, đưa ra các quyết định theo chương trình cài đặt sẵn và xuất các tín hiệu điều khiển ra ngõ ra để tự động hóa quá trình hay máy móc. Vì vậy PLC được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp cũng như thương mại.
Trong hệ thống điều khiển PLC các phần tử nhận tín hiệu như: Chuyển mạch, nút ấn, cảm biến,... được nối với đầu vào của thiết bị PLC. Các phần tử chấp hành như đèn báo, rơ le, công tắc tơ,... được nối đến đầu ra của PLC tại các đầu nối
Chương trình điều khiển PLC được soạn thảo dưới các dạng cơ bản sẽ được nạp vào bộ nhớ bên trong PLC, sau đó tự động thực hiện tuần theo một chuỗi lện điều khiển được xác định trước.
Khả năng truyền dữ liệu trong hệ thống rất rộng, thích hợp cho hệ thống xử lý và cũng linh động trong các hệ thống phân phối.
Một cách tổng quát có thể nói hệ thống điều khiển PLC là tập hợp các thiết bị và linh kiện điện tử. Để đảm bảo tính ổn định, chính xác, an toàn,... trong quá trình sản xuất, các thiết bị này bao gồm nhiều chủng loại, hình dạng khác nhau với công suất từ rất nhỏ đến rất lớn. Do tốc độ phát triển quá nhanh của công nghệ và để đáp ứng được yêu cầu điều khiển phức tạp nên hệ thống ddieuf khiển phải có tính tự động hóa cao. Yêu cầu này có thể thực hiện được bằng hệ lập trình có nhớ PLC kết hợp với máy tính, ngoài ra còn cần có các thiết bị ngoại vi khác như: Bảng điều khiển, động cơ, cảm biến, công tăc tơ,...
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc phần cứng của PLC
• Khối xử lý trung tâm
Là một vi xử lý điều khiển tất cả các hoạt động của PLC như thực hiện chương trình, xử lý vào/ra và truyền thông với các thiết bị bên ngoài.
• Bộ nhớ chương trình
Có nhiều loại bộ nhớ khác nhau dùng để chứa chương trình điều khiển của hệ thống, là phần mềm điều khiển các hoạt động của hệ thống, sơ đồ LAD, trị số của Timer, Couter chứa trong vùng nhớ ứng dụng, tùy theo yêu cầu mà người dùng có thể chọn các bộ nhớ khác nhau như: ROM, RAM, EPROM và EEPROM,…
• Bộ đệm vào/ra:
Mức độ thông minh của một hệ thống điều khiển phụ thuộc chủ yếu vào khả năng của PLC để đọc được các dữ liệu khác nhau từ cảm biến cũng như các thiết bị nhập bằng tay.
1.2.1. Cấu trúc phần cứng của hệ thống PLC S7 – 300
Thiết bị PLC Simatic S7-300 được thiết kế theo kiểu modul. Số các modul được sử dụng nhiều hay ít tùy thuộc vào từng yêu cầu công nghệ, song tối thiểu bao giờ cũng có một loại modul chính là các modul CPU, các modul còn lại là các modul truyền nhận tín hiệu đối với đối tượng điều khiển, các modul chức năng chuyên dụng nhu PID, điều khiển động cơ, chúng được gọi chung là modul mở rộng. Các modul này sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Việc xây dựng PLC theo cấu trúc modul rất thuận tiện cho việc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ và dể dàng cho việc mở rộng hệ thống.
Hình 2.2: PLC Simatic S7 – 300
* Modul nguồn nuôi của PLC S7 – 300
Có 3 loại modul nguồn nuôi 2A, 5A và 10A. Ở đây đang xét đến loại modul PS307 2A có nhiệm vụ chuyển nguồn xoay chiều 120/230V thành nguồn một chiều 24V để cung cấp cho các modul khác của khối PLC. Ngoài ra modul nguồn còn có nhiệm vụ cung cấp nguồn cho các sensor và các thiết bị truyền động kết nối với PLC. Dòng tiêu thụ của các phân tử PLC phải nhỏ hơn dòng điện cấp của bộ nguồn để không bị quá tải.
Khoa Điện Lớp ĐH Điện A K3
Hình 2.3: Modul nguồn của S7 – 300
* Khối xử lí trung tâm – Modul CPU (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Là modul có chứa bộ VXL, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông (chuẩn truyền RS485) và có thể có một vài cổng vào/ra số (digital). Các cổng vào/ra có trên modul CPU được gọi là cổng vào/ra onboard.
Trong PLC S7 – 300 có nhiều loại modul CPU khác nhau, được đặt tên theo bộ VXL có trong nó như: CPU 312, CPU 314, CPU 315,… Những modul cùng sử dụng một loại bộ VXL, nhưng khác nhau về onboard cũng như các khối làm việc đặc biệt, được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ được phân biệt với nhau trong tên gọi bằng cách thêm cụm chữ cái IFM (Intergate Function Modul) ví dụ CPU 312IM, CPU 314FM,…
Ngoài ra còn có các loại modul CPU với hai cổng truyền thông, trong đó cổng truyền thông thứ hai có chức năng chính là việc phục vụ nối mạng phân tán. Tất nhiên được cài sẵn trong hệ điều hành. Các loại modul CPU này được phân biệt với các CPU khác bằng cách thêm cụm từ DP trong tên gọi. Ví dụ CPU 315 – DP.
* Modul mở rộng
Các modul mở rộng được chia làm 5 loại chính:
PS (Power Supply) là modul nguồn nuôi. Loại modul này có 3 loại, loại 2A, 5A và 10A
SM là loại modul mở rộng tín hiệu vào/ra, bao gồm modul mở rộng cổng vào số (DI); modul mở rộng cổng ra số (DO); modul mở rộng các cổng vào/ra số (DI/DO); modul mở rộng các cổng vào tương tự (AI); modul mở rộng các cổng ra tương tự (AO); modul mở rộng các cổng vào/ra tương tự (AI/AO)
FM (Function Modul) là loại modul có chức năng điều khiển riêng, ví dụ modul