- Làm từ khung thép khơng gỉ.
- Chân đế cao 0,8m, mặt ngang 1,2m. 4 trục chống đỡ mơ hình, mỗi trục cao 0,5m.
- Thiết kế trục để làm điểm tựa cho các hệ thống: băng tải, chiết rĩt, xoắn nút, đĩa xoay… Liên kết bởi các thanh nhơm ống cố định bằng bu long ốc vít. Hình ảnh thực tế đƣợc trình bày nhƣ hình 3.22, 3.23:
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Hình 3. 21. Khung đỡ mơ hình nhìn tổng quát
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Chương 4. Lập trình điều khiển 4.1. Sơ đồ đấu dây và các đầu vào/ra
Sơ đồ đấu dây PLC
Hình 4.1. Sơ đồ đấu dây PLC S7-200 CPU 224
Các đầu vào/ra
Bảng 4. 1. Địa chỉ vào/ra của chương trình
VÀO RA
Địa chỉ Chức năng Địa chỉ Chức năng
I0.0 Cảm biến chiết rĩt Q0.0 Đèn START
I0.1 Cảm biến xoắn nút Q0.1 Xy-lanh 2
I0.2 Cảm biến băng tải 2
Q0.2 Băng tải 1
I0.3 Cảm biến nút Q0.3 Băng tải 2
I0.4 Nhấn xy-lanh chiết Q0.4 Xy lanh 1
I0.5 Nhấn máy chiết Q0.5 Máy chiết
I0.6 Nhấn đĩa xoay Q0.6 HT xoay
I0.7 Nhấn xy lanh
CYB1
Q0.7 Xy-lanh 3
I1.0 Nhấn xy-lanh xoắn Q1.0 Xy-lanh4
I1.1 START Q1.1 Động cơ xoắn
I1.2 STOP
I1.3 Bằng tay
I1.4 Tự động
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
4.2. Sơ đồ thuật tốn và nguyên lý điều khiển của mơ hình 4.2.1. Sơ đồ thuật tốn 4.2.1. Sơ đồ thuật tốn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Từ nguyên lý sơ bộ của mơ hình đƣợc trình bày ở trên, ta xây dựng thuật tốn để cĩ giải thuật điều khiển ở cả hai chế độ. Sơ đồ đƣợc trình bày nhƣ hình 4.2 và 4.3:
Hình 4.1. Sơ đồ thuật tốn chế độ tự động Đ S BẮT ĐẦU BT1, BT2 HOẠT ĐỘNG HT CHIẾT RĨT TRONG 5s; HT LẤY NÚT HOẠT ĐỘNG HT ĐĨA XOAY LẦN 1 HOẠT ĐỘNG XOẮN NÚT VẬN CHUYỂN CHAI ĐẾN BT2 END ĐẾM SẢN PHẨM CB1, CB4TÁC ĐỘNG T1=5s CB2 TÁC ĐỘNG T2=3s CB3 TÁC ĐỘNG 1 1 S S Đ Đ S S Đ Đ
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Hình 4.2. Sơ đồ thuật tốn chế độ bằng tay
CB2 = 1 Nút 2 = 1 Đ S BT1, BT2 HOẠT ĐỘNG HT CHIẾT RĨT TRONG 5s; HT LẤY NÚT HOẠT ĐỘNG HT ĐĨA XOAY LẦN 1 HOẠT ĐỘNG XOẮN NÚT VẬN CHUYỂN CHAI ĐẾN BT2 END ĐẾM SẢN PHẨM CB1 = 1, CB4=1 T1=5s T2=3s CB3 TÁC ĐỘNG Nút 1 = 1 1 S S S S Đ Đ Đ Đ S S Đ Đ
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
4.2.2. Nguyên lý điều khiển mơ hình
Chế độ tự động
Cấp nguồn cho hệ thống. Nhấn nút Start BT1 và BT2 hoạt động. Nếu CB4 phát hiện khơng cĩ nút chai ở hệ thống thì BT1 dừng lại, nếu cĩ thì BT1 hoạt động bình thƣờng. Cấp chai lên BT1 để BT1 đƣa chai đến vị trí chiết rĩt. Khi chai chạm CB1 thì BT1 dừng đồng thời hệ thống chiết rĩt bắt đầu hoạt động và làm việc trong vịng 5s thì dừng lại. Tiếp tục đĩa xoay hoạt động đƣa chai đến cum xoắn nút. Nếu chai chạm vị trí CB2,đĩa đừng xoay đồng thời hệ thống xoắn nút khởi động và thực hiện việc xoắn nút trong vịng 3s, sau đĩ dừng lại. Tiếp đĩ, hệ thống xoay tiếp tục cho đĩa xoay hoạt động để đƣa chai ra BT2. Nếu chai chạm vị trí CB3 thì đĩa dừng lại, BT2 đƣa chai đến vị trí đếm sản phẩm và kết thúc chƣơng trình. Quá trình cứ lặp đi lặp lại nhƣ vậy cho đến khi nhấn Stop thì hệ thống dừng.
Chế độ bằng tay
Cấp nguồn cho hệ thống. Nhấn nút Start BT1 và BT2 hoạt động. Nếu CB4 phát hiện khơng cĩ nút chai ở hệ thống thì BT1 dừng lại, nếu cĩ thì BT1 hoạt động bình thƣờng. Cấp chai lên BT1 để BT1 đƣa chai đến vị trí chiết rĩt. Khi chai chạm CB1 thì BT1 dừng, nhấn nút 1 để hệ thống chiết rĩt bắt đầu hoạt động và làm việc trong vịng 5s thì dừng lại. Tiếp tục nhấn nút 2 để đĩa xoay hoạt động đƣa chai đến cụm xoắn nút. Nếu chai chạm vị trí CB2 đĩa dừng xoay, nhấn nút 3 để hệ thống xoắn nút khởi động và thực hiện việc xoắn nút trong vịng 3s, sau đĩ dừng lại. Tiếp đĩ, nhấn nút 4 để hệ thống xoay tiếp tục cho đĩa xoay hoạt động để đƣa chai ra BT2. Nếu chai chạm vị trí CB3 thì đĩa dừng lại, BT2 đƣa chai đến vị trí đếm sản phẩm và kết thúc chƣơng trình. Quá trình cứ lặp đi lặp lại nhƣ vậy cho đến khi nhấn Stop thì hệ thống dừng.
4.3. Chương trình điều khiển tổng hợp
Chƣơng trình điều khiển đƣợc viết trên phần mềm Step7- MicroWin. Tất cả nội dung các câu lệnh điều khiển đƣợc trình bày nhƣ sau:
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Chương 5. Nội dung các bài thực tập và hướng dẫn thực hành trên mơ hình 5.1. Hướng dẫn thực hành trên mơ hình
5.1.1. Hướng dẫn sử dụng bộ thí nghiệm, thực hành điều khiển lập trình PLC S7200
Bố trí thiết bị trên mơ hình.
Hình 5. 1. Cách bố trí mơ-đun PLC S7-200
Sơ đồ nối dây PLC S7-200 CPU 224 AC/DC/Relay
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
- Các biểu tƣợng trên mơ hình:
Cách đọc các loại CPU của PLC S7-200:
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
- Đèn báo tín hiệu:
+ Đèn đỏ SF: đèn sang khi PLC đang làm việc báo hiệu hệ thống bị hỏng hĩc. + Đèn xanh RUN: đèn xanh sáng chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc.
+ Đèn vàng STOP: đèn sáng thơng báo PLC đang ở trạng thái dừng. Dừng tất cả chƣơng trình đang thực hiện.
+ Đèn xanh Ix.x: đèn sáng báo hiệu trạng thái của tín hiệu của cổng vào đang ở mức logic 1 ngƣợc lại là mức logic 0.
+ Đèn xanh Qx.x: đèn sáng bĩa hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng ra đang ở mức logic 1, ngƣợc lại là mức logic 0.
- Cĩ 3 vị trí cho phép cơng tắc chọn chế độ làm việc cho PLC S7-200:
Run: Cho phép PLC thực hiện chƣơng trình trong bộ nhớ. PLC S7-200 sẽ rời khỏi chến độ RUN và chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy cĩ sự cố hoặc trong chƣơng trình gặp lện STOP. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Stop: Cƣỡng bức PLC dừng chƣơng trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP. Ở chế độ STOP, PLC cho phép hiệu chỉnh, nạp, xĩa một chƣờng trình.
Term: Cho phép ngƣời dung từ máy tính quyết định chọn một trong hai chế độ làm việc cho PLC hoặc RUN hoặc STOP.
Cổng truyền thơng: S7-200 sử dụng cơng truyền thong nối tiếp RS485 phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Tĩc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Tĩc độ trền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là tƣ 300 baud đến 38400 baud. Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 cần cĩ cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485, và quua cổng USB ta cĩ cáp USB/PPI. [5]
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Cách kết nối PLC với PC lập trình:
Hình 5. 5. Các kết nối giữa PLC với máy tính
5.1.2. Cách kết nối các thiết bị trên mơ hình và một số lưu ý quan trọng
Các kết nối trên mơ-đun dàn trải đƣợc thực hiện bởi các rắc cắm, vì vậy để kết nối đƣợc cần phải hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý của các thiết bị. Trƣớc khi cấp điện cho hệ thống cần phải kiểm tra kỹ các kết nối, tránh gây hỏng hĩc cho các thiết bị cĩ trong mơ hình.
PLC S7-200
Cách kết nối của PLC đã trình bày nhƣ ở trên. Các đầu vào ra đƣợc đƣa ra bằng rắc cắm bắp chuối. Đầu vào từ I0.0 đến I1.5 đƣợc đƣa ra bởi các rắc cắm màu đen, đầu ra từ Q0.0 đến Q1.1 đƣợc thể hiện bằng các rắc cắm màu đỏ.
Lƣu ý: để tránh gây hỏng hĩc thiết bị, cần chú ý những điều sau: + Khơng ngắt điện đột ngột khi PLC đang ở chế độ ON.
+ Vì dịng trên PLC nhỏ nên để tránh hiện tƣợng quá dịng cần phải điều khiển các thiết bị điện thơng qua rờ le trung gian.
+ Đầu ra Q cĩ 2 trạng thái mức điện áp: hoặc là 220V (L) hoặc là 24V (+) DC.Nếu sử dụng đầu ra Q cĩ điện áp 220V thì nối chung 1L,2L với L của nguồn PLC. Nếu sử dụng đầu ra Q cĩ điện áp +24V/DC thì nối chung 1L,2L với +24V của PLC.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
(trên mơ hình sử dụng rờ le 220V nên đã nối sẵn 1L,2L chung với L của nguồn PLC).
Rờ-le trung gian
Trên bảng điều khiểnthể hiện từ RL1 đến RL9, rờ le đƣợc đƣa ra các chân nhƣ sau:
- Cặp chân số 13 – 14: là hai chân của hai đầu cuộn dây. Chân số 13 của các rờ le đƣợc nối chung và nối với dây N của nguồn AC 220V. Chân số 14 đƣợc lấy từ tín hiệu đầu ra của PLC (L-220V).
- Cặp chân số 9 – 12: là hai chân nguồn để cấp cho thiết bị. Ví dụ: Nếu muốn rờ-le điều khiển động cơ DC-5V thì ta cấp 2 chân này nguồn 5V; Nếu muốn rờ-le điều khiển bĩng đèn 24V-DC thì cấp hai chân này điện áp 24V.
- Cặp chân số 5 – 8: là hai chân out nối với các thiết bị điều khiển. Lƣu ý: hai chân (5,9) và (12,8) thơng nhau khi rờ le đƣợc tác động. Ví dụ:
+ Điều khiển động cơ cĩ hộp số 12V-DC.
Cấp vào hai chân 9 và 12 điện áp U=12V, chân 13 nối với cực N của nguồn AC-220V từ PLC. Động cơ nối với hai chân 5-8. Khi tín hiệu PLC xuất ra và tác động vào chân 14, lập tức chân 5 thơng với chân 9, chân 8 thơng với chân 12. Hai chân 5-8 cĩ điện, động cơ hoạt động.
Lƣu ý: điện áp cấp cho rờ le hoạt động phải đúng với điện áp định mức làm việc của rờ le.
Cảm biến
Trên mơ hình, cảm biến đƣợc đƣa ra 3 chân nhƣ sau: +24V,OUT,-24V: - Chân +24V nối với nguồn +24V của PLC.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
- Chân OUT nối với các đầu vào I của PLC. Lƣu ý:
- Cảm biến chỉ hoạt động trong khoảng điện áp từ 6-36V.
- Đây là loại cảm biến PNP nên khi khơng tác động thì cảm biến lên mức 1, ngƣợc lại khi tác động thì cảm biến xuống mức 0.
- CB1: cảm biến ở vị trí chiết rĩt. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- CB2: cảm biến ở vị trí xoắn nút (gần piston kẹp).
- CB3: cảm biến ở băng tải 2 (khi đƣa chai đến băng tải 2 gặp cảm biến thì đĩa xoay ngừng xoay).
- CB4: cảm biến phát hiện nút chai (nằm trên khoang nút chai).
Van điện từ
Van điện từ đƣợc đƣa ra 2 cực là dƣơng (đỏ) và âm (đen). Các cực âm của các van đƣợc nối chung và nối với nguồn -24V của PLC. Các cực dƣơng cịn lại đƣợc nối với các đầu ra Q của PLC để điều khiển.
Lƣu ý:
- Do van đƣợc cấp nguồn khí nén với áp lực lớn nên tránh va chạm mạnh vào hệ thống van, tránh trƣờng hợp xì hơi ra ngồi.
- Val 1: Điều khiển xy-lanh ở vị trí chiết rĩt.
- Val 2 : Điều khiển xy-lanh CYB1 (Xy-lanh nằm ngang dẫn động cho cụm xoắn nút).
- Val 3: Điều khiển xy-lanh kẹp.
- Val 4: Điều khiển xy-lanh ở vị trí xoắn nút
Động cơ
Cĩ hai loại động cơ đƣợc sử dụng: động cơ một chiều và xoay chiều. Các động cơ một chiều ký hiệu từ ĐC 2 đế ĐC 5. Động cơ xoay chiều kí hiệu ĐC 1.
- ĐC 1: là động cơ chiết rĩt. - ĐC 2: là động cơ bang tải 1.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
- ĐC 3: là động cơ đĩa xoay. - ĐC 4: là động cơ bang tải 2. - ĐC 5: là động cơ xoắn nút.
Lƣu ý: vì mơ hình cĩ liên quan đến chất lỏng nên cần phải cần thận tránh xảy ra rị rỉ điện, khơng để nƣớc trong hệ thống chiết tràn ra ngồi mơ hình.
5.2. Nội dung các bài thực tập
Trong phần này sẽ trình bày tất cả những bài thực tập trên mơ hình.
Lƣu ý: phần lý thuyết và cấu tạo của các thiết bị đã đƣợc trình bày rõ trong phần hƣớng dẫn, vì vậy sinh viên tự tìm hiểu lý thuyết trƣớc khi thực hiện các bài thực tập.
5.2.1. Bài thực tập số 1: Viết chương trình và kết nối với PLC S7-200.
Mục đích
- Làm quen với các lệnh điều khiển vào/ra.
- Sử dụng thành thạo các lệnh cơ bản của PLC S7-200 để lập trình: Timer, counter, các lệnh vào/ra…
- Kết nối dây PLC và download chƣơng trình xuống PLC.
Yêu cầu
- Sinh viên phải đọc kỹ hƣớng dẫn nối dây của PLC. - Máy tính cĩ phần mềm Step7 MicroWin để lập trình.
Thiết bị sử dụng - PLC S7-200. - Máy tính cá nhân.
Nội dung thực hiện
Sinh viên thực hiện tuần tự các nội dung sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Viết lƣu đồ thuật tốn và chƣơng trình điều khiển sử dụng các câu lệnh vào/ ra với yêu cầu nhấn I0.0 đèn Q0.0 sáng, nhấn I0.1 đèn Q0.0 tắt. Dowload
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
chƣơng trình xuống PLC, chạy thử và quan sát tín hiệu trên bảng điều khiển chính.
- Viết lƣu đồ thuật tốn và chƣơng trình điều khiển sử dụng lệnh timer với yêu cầu sau:
Nhấn I0.0 đèn Q0.0 sáng, sau thời gian t1 = 5s đèn Q0.0 tắt đồng thời đèn Q0.1 sáng. Sau khoảng thời gian t2 = 5s đèn Q0.1 tắt đồng thời đén Q0.2 sáng. Quá trình lặp đi lặp lại cho đến khi nhấn I0.1 thì chƣơng trình dừng hẳn. Dowload chƣơng trình xuống PLC, chạy thử và quan sát tín hiệu trên bảng điều khiển chính.
Viết báo cáo.
5.2.2. Bài thực tập số 2: Kết nối các thiết bị vào/ra của mơ hình.
Mục đích.
- Tìm hiểu cấu trúc và cách đấu dây các thiết bị điện trên mơ hình. - Hiểu cách kết nối đầu ra của PLC với các thiết bị chấp hành.
Yêu cầu
- Tìm hiểu kỹ cấu tạo và sơ đồ nguyên lý của các thiết bị: rờ-le, van điện từ 5/2, cảm biến.
- Máy tính cĩ phần mềm Step7 MicroWin để lập trình.
Thiết bị sử dụng - PLC, dây cáp
- Rờ-le, van điện từ, cảm biến. - Động cơ DC, động cơ AC. - Rắc cắm điện.
- Máy tính cá nhân.
Nội dung thực hiện
- Dùng rắc cắm kết nối các khối theo yêu cầu cơng nghệ dƣới.
- Viết lƣu đồ thuật tốn và chƣơng trình điều khiển động cơ 2 (ĐC2) với yêu cầu cơng nghệ nhƣ sau:
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Nhấn I0.2, động cơ 1 quay nghịch. Nhấn I0.3, động cơ 1 ngừng quay.
Dowload chƣơng trình xuống PLC, chạy thử và quan sát động cơ hoạt động.
- Viết lƣu đồ thuật tốn và chƣơng trình điều khiển động cơ 1 (ĐC1) với yêu cầu cơng nghệ nhƣ ĐC2. Thay các nút nhấn I0.1, I02, I0.3 thành các cảm biến CB1, CB2, CB3.
Lƣu ý:
- ĐC2 sử dụng nguồn một chiều 24V ĐC. - ĐC1 sử dụng nguồn xoay chiều AC 220V.
- Các cảm biến tác động thì xuống mức 0, khơng tác động thì lên mức 1. Sử dụng nguồn 24V để cấp cho cảm biến.
Viết báo cáo.
5.2.3. Bài thực tập số 3: Kết nối, lập trình điều khiển hệ thống chiết rĩt.
Mục đích.
- Hiểu và kết nối đƣợc các thiết bị trên bảng điện. - Chạy đƣợc khối chiết rĩt trên mơ hình.
Yêu cầu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Đọc kỹ lý thuyết các thiết bị điện: rờ le, van điện từ, cảm biến.