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:
- 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
- Đọc kỹ lý thuyết các thiết bị điện: rờ le, van điện từ, cảm biến. - Cĩ máy tính cá nhân 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
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
- Viết lƣu đồ thuật tốn và chƣơng trình điều khiển theo yêu cầu cơng nghệ sau:
Nhấn I0.0 băng tải 1 bắt đầu chạy, cấp chai lên băng tải 1. Khi chai đến chạm vị trí cảm biến 1 (CB1) thì băng tải 1 dừng lại, hệ thống chiết bắt đầu hoạt động (xy-lanh chiết đƣa vịi chiết xuống đồng thời máy chiết-ĐC1 cũng hoạt động) trong thời gian 5s. Nhấn I0.1 kết thúc, dừng hệ thống.
- Download chƣơng trình xuống PLC. Chạy thử và quan sát hệ thống hoạt động.
Lƣu ý: do khối chiết cĩ sử dụng chất lỏng nên cẩn thận tránh chất lỏng bắn sang các thiết bị điện của mơ hình.
Viết báo cáo.
5.2.4. Bài thực tập số 4: Kết nối, lập trình điều khiển hệ thống xoắn nút chai.
Mục đích.
- Hiểu và kết nối đƣợc các thiết bị trên bảng điện. - Chạy đƣợc khối xoắn nút chai trên mơ hình.
Yêu cầu
- Đọc kỹ lý thuyết các thiết bị điện: rờ le, van điện từ, cảm biến. - Cĩ máy tính cá nhân 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
- Kết nối các thiết bị trên bảng điện theo yêu cầu cơng nghệ.
- Viết lƣu đồ thuật tốn và chƣơng trình điều khiển theo yêu cầu cơng nghệ sau:
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Chai đƣợc cấp bằng tay vào vị trí chiết rĩt. Nhấn I0.0 hệ thống xoắn nút bắt đầu làm việc. Xy-lanh kẹp hoạt động để kẹp chai. Khối xoắn tự động sang lấy nút rồi xoắn nút. Dẫn động nhờ sự di chuyển của các xy lanh.
- Download chƣơng trình xuống PLC, chạy thử và quan sát.
Viết báo cáo.
5.2.5. Bài thực tập số 5: Kết nối, lập trình điều khiển hệ thống chiết rĩt xoắn nút chai tự động. nút chai tự động.
Mục đích.
- Hiểu và kết nối đƣợc các thiết bị trên bảng điện.
- Chạy đƣợc hệ thống chiết rĩt, đĩng nút chai của hệ thống.
Yêu cầu
- Đọc kỹ lý thuyết các thiết bị điện: rờ le, van điện từ, cảm biến. - Cĩ máy tính cá nhân 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
- Kết nối các thiết bị trên bảng điện theo yêu cầu cơng nghệ. - Lập trình điều khiển hệ thống theo yêu cầu cơng nghệ sau:
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
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
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.
- Download chƣơng trình xuống PLC, chạy thử và quan sát.
Viết báo cáo.
5.2.6. Bài thực tập số 6: Lập trình giao diện WinCC.
Đây là bài tập nâng cao, sinh viên tự tìm hiểu them để lập trình. Chi tiết phần mềm đƣợc trình bày ở phần phụ lục.
Một số câu lệnh dùng để lập trình đƣợc trình bày nhƣ bảng 5.1.
Chú ý: Bảng 5.1 chỉ trình bày một số câu lệnh đơn giản để lập trình chuyển động vật. Để cĩ chƣơng trình hồn thiện cần phải xây dựng thuật tốn và viết chƣơng trình theo hoạt động của mơ hình.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Bảng 5. 1. Các câu lệnh lập trình WinCC
Lệnh lập trình Chú thích câu lệnh
SetTagBit("tên đối tƣợng",giá trị); Đƣa giá trị vào đối tƣợng
GetTagBit("tên đối tƣợng",giá trị); Lấy giá trị từ đối tƣợng
SetLeft("tên projects.pdl"," tên đối tƣợng ",giá trị); Tọa độ X của đối tƣợng SetLeft("tên projects.pdl"," tên đối tƣợng ",giá trị); Tọa độ Y của đối tƣợng
a=GetLeft("tên projects.pdl "," tên đối tƣợng "); Lấy tọa độ X từ một đối tƣợng
b=GetTop("tên projects.pdl "," tên đối tƣợng "); Lấy tọa độ Y từ một đối tƣợng
SetRotationAngle("tên projects.pdl "," tên đối tƣợng ",p); Quay một đối tƣợng
SetHeight("tên projects.pdl "," tên đối tƣợng ",giatri); Tăng chiều cao một đối tƣợng
GetHeight("tên projects.pdl "," tên đối tƣợng ") ; Giảm chiều cao một đối tƣợng
SetWidth("tên projects.pdl "," tên đối tƣợng ",giatri); Tăng chiều rộng một đối tƣợng
GetWidth ("tên projects.pdl "," tên đối tƣợng ") ; Giảm chiều rộng một đối tƣợng
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
5.3. Giải thích một số từ viết tắt trên bảng điều khiển Bảng 5. 2. Các từ viết tắt trên bảng điều khiển Bảng 5. 2. Các từ viết tắt trên bảng điều khiển
TỪ VIẾT TẮT GIẢI THÍCH GHI CHÚ
ĐC 1 Động cơ chiết rĩt Sử dụng điện áp AC 220V
ĐC 2 Động cơ băng tải 1
Điện áp sử dụng DC-12V
ĐC 3 Động cơ đĩa xoay
ĐC 4 Động cơ băng tải 2
ĐC 5 Động cơ xoắn nút
VAL 1 Cấp cho Xy-lanh chiết rĩt
Điện áp sử dụng DC-24V
VAL 2 Cấp cho Xy-lanh kẹp
VAL 3 Cấp cho Xy-lanh CYB1
VAL 4 Cấp cho cặp Xy-lanh
truyền động hệ thống xoắn nút
VAL 5
CB1 Cảm biến vị trí chiết rĩt CB2 Cảm biến vị trí xoắn nút CB3 Cảm biến vị trí băng tải 2
CB4 Cảm biến vị trí nútchai Điện áp sử dụng DC-24V
CB5 cả
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
5.2. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Kết quả nghiên cứu
Qua quá trình thực hiện, đề tài đạt đƣợc kết quả nhƣ sau:
- Trình bày cụ thể lý thuyết về PLC S7-200: cấu trúc, cách nối dây, các thiết bị phụ trợ kết nối.
- Trình bày và hƣớng dẫn sử dụng phần mềm lập trình lập trình, mơ phỏng và các thiết bị sử dụng trong mơ hình: phần mềm Step7-MicroWin và phần mềm mơ phỏng đi kèm.
- Cĩ sản phẩm hồn thiện: mơ hình chiết rĩttheo kiểu dàn trải mơ-đun thí nghiệm. Với mơ hình này cĩ thể thực tập nhiều bài khác nhau liên quan đến bộ điều khiển lập trình PLC.
- Xây dựng tập hƣớng dẫn thực hành và nội dung thực tập trên mơ hình: Hƣớng dẫn kết nối tồn bộ thiết bị trên mơ hình cùng 6 bài thực tập đƣợc đề xuất với mức độ từ dễ đến khĩ.
- Báo cáo đề tài.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Thảo luận
- So với các mơ hình đƣợc các cơng ty chuyên sản xuất thiết bị thực hành cung cấp, thì đề tài vẫn cịn hạn chế so với nhiều mặt. Tuy nhiên, vẫn đáp ứng đầy đủ đƣợc nhu cầu học tập và nghiên cứu của sinh viên về tự động hĩa. Bảo trì, thay thế thiết bị dễ dàng hơn nhiều so với những mơ hình khác vì các linh kiện hầu nhƣ đều cĩ bán trên thị trƣờng.
- Với hệ thống trộn sơn và hệ thống phân loại sản phẩm dung S7-1200 của các sinh viên khĩa trƣớc thực hiện, chƣa thiết kế dàn trải để sinh viên tự chủ động kết nối. Vì vậy, rất khĩ khan cho việc học cũng nhƣ tìm hiểu.
- Các bộ thực hành hiện cĩ của bộ mơn hiện chỉ mang tính chất kết nối đơn giản mà chƣa điều khiển hệ thống cụ thể nào nên khĩ hình dung đƣợc các thiết bị khi thực hành.
- Đây là một sản phẩm cĩ thể ứng dụng đƣợc trong thực tiễn, cụ thể là phịng thí nghiệm thực hành Truyền động điện-Trƣờng Đại học Nha Trang vì tất cả các thiết bị, các kiến thức đƣợc tìm hiểu trên mơ hình đều cĩ trong mơn học điều khiển lập trình. Cĩ tính khả thi vì mơ hình đã đƣợc vận hành và chạy thử.
- Nhƣ vậy những mục đích đề ra trƣớc khi thực hiện đồ án đã đạt đƣợc. Cĩ sản phẩm phục vụ trực tiếp cho phịng thí nghiệm của bộ mơn.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Trên đây là tồn bộ phần nội dung của đề tài thuộc đồ án tốt nghiệp. - Về lý thuyết:
Đề tài tập trung trình bày lý thuyết thiết bị điều khiển lập trinh PLC S7-200 và các vấn đề liên quan. Các phần mềm sử dụng để lập trình điều khiển PLC nhƣ Step 7, Simulator. Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các thiết bị điện sử dụng trong mơ hình nhƣ: rờ le, cảm biến, động cơ…
- Về thiết kế, thi cơng
Đề tài trình bày cách lựa chọn các phƣơng án phù hợp để thi cơng mơ hình. Nêu các cấu trúc và thơng số kỹ thuật của các khối trong hệ thống.
- Xây dựng các bài thực tập phù hợp với mơ hình.
Với các nội dung thực hiện đĩ đề tài đã đạt đƣợc kết quả: cĩ sản phẩm thực tế, xây dựng đƣợc các bài thực tập và hƣớng dẫn thực hành trên mơ hình. Đây là kết quả cĩ tính khả thi đáp ứng đƣợc mục đích ban đầu đề ra.
Kiến nghị:
Tuy đã đạt đƣợc những mục đích đề ra nhƣng đồ án vẫn cịn một vài hạn chế nhƣ sau:
- Cụm định lƣợng chiết sử dụng timer để điều khiển nên chƣa tối ƣu. - Chƣa lập trình điều khiển màn hình giao diện WinCC.
Với những hạn chế đĩ kiến nghị nên tiếp tục phát triển thêm để đề tài phát triển hơn:
- Cụm định lƣợng cần sử dụng cảm biến lƣu lƣợng để đo
- Với các câu lệnh WinCC đã trình bày trong báo cáo thì lập trình giao diện WinCC để điều khiển mơ hình.
Hy vọng đề tài là tiền đề để các sinh viên khĩa sau tiếp tục phát triển các sản phẩm theo dạng mơ-đun thí nghiệm để đa dạng hĩa phƣơng pháp dạy và học của bộ mơn.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] http://doantotnghiep.vn/do-an-tot-nghiep-day-chuyen-chiet-rot-dong-nap- chai.html, truy nhập cuối cùng ngày 20/5/2014.
[2] http://electric.forumvi.com/f2-forum, truy nhập cuối cùng ngày 1/6/2014. [3] http://roboconshop.com/San-Pham/Robocon/%C4%90ong-co/%C4%90ong-co- co-hop-so/%C4%90ong-co-giam-toc-co-cau-kep-24VDC-70-vong-phut.aspx, truy nhập cuối cùng ngày 1/6/2014.
[4] Th.s Châu Chí Đức, Kỹ thuật điều khiển lập trình PLC SIMATIC S7-200, nhà xuất bản Tp. Hồ Chí Minh, 2008.
[5] Bùi Thúc Minh, Bài giảng điều khiển lập trình tập 1, Trƣờng Đại học Nha Trang, 2012.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
PHỤ LỤC
HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM WINCC
Bước 1: Lập trinh cho PLC bằng phần mềm Step 7 Microwin:
Sau khi lập trình xong nhấn nút trên thanh cơng cụ và nếu khơng thấy lỗi thì