Trên cơ sở tìm hiểu về hệ thống ngoài thực tế về nguyên lý cũng như các đặc điển quan trọng cùng với việc thiết kế trên WIN CC đồng thời xác định rõ được yêu cầu quan trọng của hệ thống ta thiết kế sơ đồ thuật toán như sau:
Hình 4. 6:Sơ đồ thuật toán tổng quát của hệ thống.
Khi các điều kiện được thỏa mãn ta nhấn nút Start sau đó nhấn tiếp quy trình mạ chân không ta sẽ bắt đầu việc hút chân không. Sau khi đạt được các tiêu chuẩn về áp suất do các cảm biến kiểm tra hệ thống bước vào quá trình mạ chân không.Lúc này lần lượt các thành phần như các động cơ quay đế và các thiết bị cung cấp nhiệt, điện được bật lên. Và tiến hành quá trình mạ, sau khi mạ xong hệ thống tự động tắt dần các thiết bị. Cuối cùng là xả khí và lấy mẫu ra. Nếu nhấn Stop hệ thống sẽ dừng toàn bộ , nếu nhấn Reset hệ thống sẽ quay lại từ bước nhấn nút quy trình mạ.
Hình 4. 7: Sơ đồ thuật toán các điều kiện
Hình 4. 10: Sơ đồ chi tiết thuật toán toàn hệ thống
Thông qua các yêu cầu của hệ thống trên cơ sở khảo sát hệ thống mạ chân không ngoài thực tế cùng với sự giúp đỡ tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của thầy giáo hướng dẫn như em đã trình bày ở chương I. Sau đó kết hợp với việc tìm hiểu về PLC S7-300 và sử dụng phần mềm lập trình ở chương II, III, em đã lập trình cho hệ thống với :
- Tên dự án là LUANVAN2.
- Thực hiện lập trình bằng cấu trúc lập trình tuyến tính tức là các lệnh lập
trình đều nằm trong OB1. - Sử dụng PLC- CPU 314.
- Ngôn ngữ lập trình là ngôn ngữ LAD.
Dưới đây là hệ thống các biến được thiết lập trên PLC. Hai hệ thống biến trên hai phần mềm có thể khác nhau về tên (chỉ khác chút về cách ký hiệu ví dụ: THE-HO- QUANG và THE-HQ) do trong quá trình lập trình có rất nhiều biến và lập trình trong một thời gian dài và ngắt quãng vì thế các tên không trùng khớp tuy nhiên về địa chỉ của các biến phải trùng khớp với nhau nếu không sẽ không thể điều khiển được hệ thống đúng như ta thiết lập:
Bảng 4. 2: : Danh sách các biến trên PLC
BIEN DIEU KIEN M 1. 3 BOOL
BOMCOHOC Q 1. 0 BOOL BOMNUOC M 2. 0 BOOL BOMTURBO Q 1. 2 BOOL BONMA Q 0. 2 BOOL CB VAN VP1 M 0. 5 BOOL CB VANVP2 M 1. 2 BOOL CBCUABONMA M 0. 4 BOOL CBNUOC1 M 0. 2 BOOL CBNUOC2 M 0. 3 BOOL Cycle Execution OB 1 OB 1
DC GA QUAY Q 1. 3 BOOL DCVANVP1 Q 1. 1 BOOL DCVANVP2 Q 1. 7 BOOL DENSTART Q 0. 0 BOOL DENSTOP Q 0. 1 BOOL DH-KHI MD 44 REAL DH-NHIET MD 28 REAL DH-THIEN-AP-DE MD 36 REAL DH-TOCDO MD 20 REAL DH-VG1 MD 4 REAL DH-VG2 MD 12 REAL DONE Q 3. 2 BOOL
DONG HO QUANG MD 60 REAL
KHI VAO Q 2. 5 BOOL
KHICONGTAC Q 2. 1 BOOL
KHISOCAP Q 2. 0 BOOL
KHITURBO Q 2. 2 BOOL
NGAT Q 2. 6 BOOL
NGUON HO QUANG Q 1. 6 BOOL
NGUON NUNG NHIET Q 1. 4 BOOL
NGUONTHIENAPDE Q 1. 5 BOOL
NUOCLAMMAT M 2. 1 BOOL
QUY TRINH MA M 1. 0 BOOL
START M 0. 0 BOOL
STOP M 0. 1 BOOL
TAM CHE Q 2. 4 BOOL
THE-HO- QUANG MD 52 REAL
TIA HO QUANG Q 2. 3 BOOL
VG1 M 0. 6 BOOL
VG2 M 0. 7 BOOL
Trong phần lập trình em sử dụng chủ yếu Timers S_ODT để tạo thời gian trễ. Bộ COUTER và các phép toán với bit logic như ( (S),(R),(P),). Không sử dụng tới các hàm về tương tự vì không có các tín hiệu đầu vào thực, vì đây chỉ là chương trình mô phỏng dưới yêu cầu thiết kế trên WIN CC.
Dưới đây em xin được giải thích phần code của PLC (Vì phần code khá dài nên em chỉ nêu tên network để giải thích, các network xem ở Phụ Lục):
- Network 1: Nhấn nhả nút START để set đèn báo DENSTART sáng. Đồng thời
tắt đèn báo Stop và mở hệ thống nếu biến NGAT đang hạn chế. Các lệnh MOVE giúp khởi tạo các giá trị đầu cho các đồng hồ hiển thị ( vì là mô phỏng nên không có các thiết bị thực, không có các giá trị ban đầu do các tương tác vật lý nên ta khởi tạo các giá trị ảo này). Nếu nhấn Reset ngoài tác dụng như nút START nó còn có tác dụng reset toàn hệ thống như ở các network sau.
- Network 2: Bật nước làm mát làm động cơ bơm nước chạy.
- Network 3:Bơm nước chạy các cảm biến báo có nước, nếu như các cảm biến
hoạt động bình thường. Trong trường hợp các cảm biến có vấn đề ta sẽ mô phỏng việc này bằng việc nhấn giữ các nút CB trên WINCC nó sẽ tác động vào BIEN DIEU KIEN như trong network 3 và làm các cảm biến mất tín hiệu. Từ đó tác động ngắt toàn hệ.
- Network 4: Nhấn nút quy trình mạ sẽ làm cho bơm cơ học giúp hút chân không
sơ cấp và bật động cơ giúp mở van DCVANVP1. Các biến như NGAT để đại diện cho việc nhấn STOP để ngắt hệ thống như đã trình bày, biến T9 là của timer số 9 giúp tắt bơm tự động.
- Network 5: Khi động cơ DCVANVP1 bật thì 10s sau đó cảm biến CBVANVP1 nhận được tín hiệu van đã mở.
- Network 6: Bơm cơ học hoạt động, van mở tức là khí đang được hút ra. Bồn
- Network 7: Bồn mạ được tác động đồng thời bật đầu đo VG1 và bắt đầu một
vòng lặp thời gian.
- Network 8: Trên hệ thống thực sẽ không có bước này vì các số liệu sẽ được xử
lý thông qua khối các hàm FC106, và FC106 xử lý tín hiệu tương tự của cảm biến đưa vào PLC và hiển thị ra đồng hồ. Tuy nhiên đây là mô phỏng nên ta sẽ giảm dần giá trị đầu đo bằng cách dùng hàm trừ.
- Network 9: So sánh giá trị đo với giá trị cuối cùng cần hiển thị để dừng quá trình trừ và hiển thị giá trị cuối cùng. Là điều kiện để bật bơm Turbo.
- Network 10:Sau khi đã thỏa mãn giá trị của đồng hồ nhỏ hơn thì bật Bơm Turbo.
- Network 11: Bơm Turbo bật và có thời gian gia tốc (5s- Chú ý các giá trị thời
gian trễ ở đây là giả thuyết để phù hợp với thời gian trình bày khóa luận trước hội đồng, còn trên thực tế sẽ thay đổi phụ thuộc vào từng loại sản phẩm mạ),quá trình hút chân không cao bắt đầu. Đồng thời đầu đo VG2 được bật. Gán giá trị đầu cho đồng hồ đo tương tự như ở Network 8.
- Network 13: Dùng hàm trừ để giảm dần giá trị ở đồng hồ hiển thị của VG2.
- Network 14: So sánh với giá trị điều kiện để hiển thị giá trị cuối cùng, dừng
quá trình giảm, và là điều kiện để bật động cơ quay đế (DC GA QUAY).
- Network 15: Động cơ quay đế được bật. Thời gian gia tốc là 2s và tốc độ hiển
- Network 16: Bật Nguồn Nung Nhiệt và hiển thị giá trị nhiệt độ.
- Network 17: Bật Nguồn Thiên Áp Đế và hiển thị giá trị điện áp của nó.
- Network 18: Bật khí công tác và hiển thị các số đo của đồng hồ hiển thị lượng
- Network 19: Bậtnguồn hồ quang hiển thị các giá trị dòng và thế trên nó.
- Network 20-21: Bắt đầu phóng tia hồ quang bằng cách bỏ màn chắn và bật tia
- Network 22: Quá trình mạ được diễn ra trong 20s rồi bắt đầu đóng tấm che hồ
quan, ngắt nguồn điện hồ quang, nguồn thiên áp đế, khí công tác, nguồn nung nhiệt nhờ bật T6 lên 1.
- Network 24: Lần lượt ngắt bơm Turbo nhờ T8, ngắt động cơ van VP1, đóng
van, Bồn mạ,…nhờ T9. Và sau khoảng thời gian bật động cơ van xả khí DCVANVP2 nhờ T10.
- Network 26: Đèn báo hoàn thành quy trình mạ và lấy sản phẩm ra.
- Network 27: Nút Stop. Nếu nhấn Stop hệ thống sẽ dừng nhờ biến NGAT và bật
đèn Stop, tắt đèn Start và cũng reset các giá trị trong các bộ Timers.
Tiếp theo ta bật chương trình mô phỏng S7-PLCSim Simulation Modules, đóng vai trò như một PLC S7-300 cho phép ta nạp chương trình để mô phỏng và kết nối với WIN CC.
Hình 4. 11: Bật PLC- SIM
Hình 4. 12: Giao diện của S7-PLCSim Simulation Modules
Hình 4. 13: Nạp chương trình cho PLC ảo.
Chọn Run hoặc Run –P để chạy chương trình. Nếu có kết nối với WIN CC nó sẽ tác động như một PLC thật với một hệ thống đã được kết nối phần cứng.