Đồ án chiết rót và đóng nắp chai tự động
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.4 MB, 72 trang )
Trường Cao đẳng Nghề Đà Nẵng
Khoa Tự Động hóa
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống chiết rót và đóng
nắp chai tự động
GVHD : Trần Ngọc Tân
SVTH : Trần Ngọc Hiếu
Lê văn Sum
Phạm Tấn Tài
Đà Nẵng, ngày 16 tháng 1 năm 2022
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, em xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy cô và ban
giám hiệu Trường Cao đẳng Nghề Đà Nẵng đã tạo cho em có một mơi
trường học tập và rèn luyện vơ cùng bổ ích. Bước vào một mơi trường
hồn tồn mới sau ba năm học phổ thơng em cịn rất bỡ ngỡ nhưng được
sự dìu dắt và chỉ dạy của thầy cô em đã không ngừng nỗ lực và phấn đấu
trong suốt bốn năm học tại trường và đạt được kết quả như ngày hôm nay.
Tiếp theo, em xin chân thành cám ơn các thầy Trần Ngọc Tân người
đã tận tình chỉ dạy và hướng dẫn em trong suốt thời gian em thực hiện đề
tài tốt nghiệp này.
Khoa: Tự động hóa
Trang 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN
Khoa: Tự động hóa
Trang 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
MỤC LỤC
Khoa: Tự động hóa
Trang 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
CHƯƠNG 1........................................................................................................10
TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ........................................10
1.1.
Đặt vấn đề...........................................................................................10
1.2.
Mục tiêu của đề tài.............................................................................10
1.3.
Phương pháp nghiên cứu..................................................................11
1.4.
Bài toán điều khiển............................................................................11
1.5.
Phương án điều khiển........................................................................12
1.6.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.........................................12
CHƯƠNG 2........................................................................................................14
TỔNG QUAN VỀ PLC S7 200.........................................................................14
2.1.
Giới thiệu............................................................................................14
2.2.
Quá trình phát triển của kỹ thuật điều khiển.................................14
2.2.1.
Hệ thống điều khiển là gì?.......................................................14
2.2.2.
Hệ thống điều khiển dùng rơle điện.......................................14
2.2.3.
Hệ thống điều khiển dùng PLC...............................................15
2.2.4.
Điều khiển dùng PLC...............................................................15
2.3.
Cấu trúc phần cứng PLC S7 200......................................................17
2.3.1.
Đặc điểm của CPU 224.............................................................18
2.3.2.
Các đèn báo trên PLC..............................................................19
2.3.3.
Công tắc chọn chế độ làm việc................................................20
2.3.4.
Kết nối điều khiển....................................................................20
2.3.5.
Truyền thông giữa PC và PLC................................................23
2.3.6.
Cấu trúc bộ nhớ........................................................................24
Khoa: Tự động hóa
Trang 5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.4.
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
Nguyên lý hoạt động của PLC:.........................................................27
2.4.1.
Cấu trúc chương trình.............................................................27
2.4.2.
Thực hiện chương trình...........................................................27
2.4.3.
Quy trình thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC................27
2.4.4.
Ngơn ngữ lập trình...................................................................28
CHƯƠNG 3........................................................................................................30
GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MICROWIN/ STEP 7........................................30
3.1.
Giới thiệu phần mềm Simatic Step7.................................................30
3.1.1.
Sơ lược về phần mềm Simatic Step7.......................................30
3.1.2.
Chức năng của phần mềm Simatic Step 7..............................30
3.2.
Tập lệnh lập trình PLC S7 200.........................................................30
3.2.1.
Big Logic....................................................................................30
3.2.2.
Tiếp điểm thường đóng............................................................31
3.2.3.
Lệnh Out...................................................................................31
3.2.4.
Lệnh Set.....................................................................................31
3.2.5.
Lệnh Reset.................................................................................32
3.2.6.
Tiếp điểm phát hiện cạnh lên..................................................32
3.2.7.
Tiếp điểm phát hiện cạnh xuống.............................................32
3.2.8.
Một số tiếp điểm đặc biệt.........................................................33
3.2.9.
Bộ định thời_Timer..................................................................34
3.2.10.
Bộ đếm Counter........................................................................35
3.2.11.
Hàm di chuyển dữ liệu_MOV.................................................36
3.2.12.
Lệnh chuyển đổi_Convert.......................................................37
Khoa: Tự động hóa
Trang 6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
CHƯƠNG 4........................................................................................................39
4.1.
Khối nguồn.........................................................................................39
4.1.1.
Bộ nguồn 1 chiều......................................................................39
4.1.2.
Nguồn khí nén...........................................................................41
4.2.
Tìm hiểu về các phần tử khối vào ra (I / O)....................................42
4.2.1.
Cảm biến hồng ngoại................................................................42
4.2.2.
Nút nhấn....................................................................................44
4.2.3.
Rơle trung gian.........................................................................46
4.2.4.
Van điện khí nén 5/2.................................................................48
4.2.5.
Khối xử lý trung tâm PLC.......................................................50
4.3.
Khối cơ cấu chấp hành......................................................................51
4.3.1.
Động cơ......................................................................................51
4.3.2.
Xy lanh......................................................................................52
4.3.3.
Van tiết lưu................................................................................53
4.3.4.
Băng tải......................................................................................54
CHƯƠNG 5........................................................................................................57
5.1.
Giới thiệu quy trình cơng nghệ.........................................................57
5.2.
u cầu cơng nghệ.............................................................................57
5.3.
Thiết kế cơ khí....................................................................................58
5.4.
Bảng phân cơng IO............................................................................59
5.5.
Thiết kế sơ đồ đấu dây hệ thống.......................................................59
5.6.
Lưu đồ giải thuật...............................................................................60
5.7.
Lập trình điều khiển hệ thống trên Step7 Microwin......................60
Khoa: Tự động hóa
Trang 7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
CHƯƠNG 6........................................................................................................64
6.1.
Kết quả đạt được...............................................................................64
6.1.1.
Ưu điểm.....................................................................................65
6.1.2.
Nhược điểm...............................................................................65
6.2.
Hạn chế của đề tài..............................................................................65
6.3.
Hướng phát triển...............................................................................65
6.4.
Kết luận chung...................................................................................66
Khoa: Tự động hóa
Trang 8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
Danh mục hình ả
Hình 2. 1: PLC S7 200..............................................................................................................15
Hình 2. 2: Đèn báo trên PLC..................................................................................................19
Hình 2. 3: Kết nối giữa PC và PLC..........................................................................................23
Hình 2. 4: Cổng truyền thơng.................................................................................................24Y
Hình 4. 1: Nguồn tổ ong 24VDC 10A......................................................................................40
Hình 4. 2: Máy khí nén.............................................................................................................42
Hình 4. 3: Cảm biến vật cản hồng ngoại..................................................................................43
Hình 4. 4: Nút ấn điều khiển.....................................................................................................45
Hình 4. 5: Rơle trung gian........................................................................................................47
Hình 4. 6: Van điện khí nén 5/2................................................................................................49
Hình 4. 7: Động cơ Servo MG90S............................................................................................51
Hình 4. 8: Xy lanh đẩy phơi động tác kép................................................................................53
Hình 4. 9: Van tiết lưu..............................................................................................................54
Hình 4. 10: Băng tải thảm........................................................................................................55
Hình 4. 11: Băng tải xích..........................................................................................................56
Hình 4. 12: Băng tải con lăn
5
Hình 5. 1: Mơ hình thiết kế trên Solidworks.............................................................................58
Hình 5. 2: Sơ đồ đấu nối...........................................................................................................59
Hình 5. 3: Lưu đồ thuật tốn....................................................................................................60
Khoa: Tự động hóa
Trang 9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CƠNG NGHỆ
1.1.
Đặt vấn đề
Có thể thấy các sản phẩm tiêu dùng hiện nay phần lớn được chứa
đựng trong các bao bì dạng chai lọ nhất là trong ngành thực phẩm ví dụ
như: bia, rượu, nước giải khát, hóa mỹ phẩm, v.v..., với nhiều ưu điểm nổi
trội như giá thành hạ, cứng cáp, tính thẩm mỹ cao, dễ sản xuất. Cũng
chính vì lý do này các hệ thống máy chiết rót, đóng chai tự động được sử
dụng rất rộng rãi với nhiều chủng loại khác nhau. Trong khóa luận này em
sẽ thiết kế hệ thống chiết rót và đóng nắp chai. Đây cũng chỉ là một phần
trong hệ thống dây truyền sản xuất nước giải khát hay các sản phẩm khác.
Nhằm ứng dụng kiến thức đã học ở trường, sự hướng dẫn của giáo
viên về thiết kế, lập trình, đấu dây và sự ứng dụng thực tế qua các mơn
học ở trường, nhóm em muốn thiết kế được một hệ thống bao hàm tất cả
các điều trên vào một đề tài cụ thể liên quan đến nó.
Để theo kịp xu thế cơng nghiệp hóa – hiện đại hóa một cách bền vững
và an toàn nhất, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa khi hỏng hóc và đảm
bảo chất lượng sản phẩm nằm trong phạm vi cho phép. Hơn nữa thuận tiện
cho việc mở rộng và phát triển trong tương lai.
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, với kiến thức đã được học tại
trường là một sinh viên ngành cơ điện tử em đã nhận đề tài: “Thiết kế, chế
tạo mơ hình hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự động”.
1.2.
Mục tiêu của đề tài
Chế tạo thành cơng mơ hình hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự động.
Sử dụng PLC S7-200 để xây dựng chương trình điều khiển.
Mơ tả được các chức năng của các thành phần trên trạm.
Đọc được các bản vẻ lắp đặt cơ khí, khí nén, điện.
Khoa: Tự động hóa
Trang 10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
Lắp đặt được các module, hệ thống khí nén, hệ thống điện đúng tiêu
chuẩn kỹ thuật.
Xây dựng được lưu đồ thuật toán hoạt động trạm.
Kiểm tra được các lỗi trong quá trình vận hành trạm.
Hướng đến phát triển đề tài với mục đích có thể cơng nghiệp hóa sản
phẩm để phục vụ sản xuất trong các cơng ty, xí nghiệp.
1.3.
Phương pháp nghiên cứu
Chế tạo mơ hình thật nên em gặp nhiều khó khăn trong việc thiết kế,
chế tạo vào kết nối sản phẩm với bộ PLC S7-200. Các phương pháp chủ
yếu:
-
Phương pháp mô phỏng, thiết kế trên lý thuyết: em đã thực hiện
thiết kế và chế tạo sản phẩm.
-
Phương pháp thực hành: Song song với việc nghiên cứu lý thuyết
em đã thiết kế và kiếm tra lý thuyết trên sản phẩm thật.
-
Phương pháp tính tốn: Tính tốn lựa chọn các linh kiện, từ thực
nghiệm điều chỉnh các thông số cho phù hợp công nghệ.
1.4.
Bài tốn điều khiển
Mơ hình có hai băng tải, các chai chưa có nước và nắp, các cảm biến
và động cơ đóng nắp chai. Yêu cầu bơm nước và đóng nắp chai và ra
thành sản phẩm hồn chỉnh. Đây chính là nhiệm vụ chính mà nhóm cần
thưc hiện.
Khi ta ấn start khởi động tồn bộ hệ thống thì băng tải 1 bắt đầu hoạt
động đưa các chai đến vị trí bơm nước, tới gặp cảm biến vật cản băng tải
1 dừng lại tại vị trí bơm nước và tiến hành bơm đầy chai. Đồng thời cho
Timer đếm thời gian sau khi đầy nước băng tải 1 tiếp tục hoạt động đưa
sản phầm đến vị trí đóng nắp và bơm tiếp các chai khác. Khi gặp cảm biến
vật cản sẽ dừng lại và tiến hành đóng nắp chai. Sau đó băng tải 2 hoạt
động đưa các cản phẩm đã thành phầm ra thùng chứa và hồn thành chu
trình..
Khoa: Tự động hóa
Trang 11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
Hệ thống được hoạt động theo một chu trình khép kín và lặp lại liên
tục như vậy đến khi hết phôi. Đồng thời khi có sự cố hoặc muốn dừng
hoạt động ta nhấn stop để kết thúc chu trình.
1.5.
Phương án điều khiển
PLC-Programmable Logic Controller là bộ điều khiển logic khả trình.
Khởi thuỷ ban đầu PLC chỉ có chức năng điều khiển logic, tức là điều
khiển on- off như các relay. PLC hiện đại như bây giờ có khả năng điều
khiển PID và điều khiển mờ..v..v. PLC cho phép mở rộng thêm các
module vào/ra nên có khả năng quản lý một hệ thống lớn trong nhà máy.
Do vậy PLC ứng dụng để điều khiển một hệ thống sản xuất lớn (so với vi
xử lý) và có đặc tính động học chậm (so với vi xử lý) như điều khiển mức
nước, áp suất, lưu lượng ,nhiệt độ, tốc độ băng tải…v.v.
Đặc trưng của PLC hoạt động trong môi trường khắc nghiệt công
nghiệp, yếu tố bền vững thích nghi, độ tin cậy cao, tỉ lệ hư hỏng rất thấp,
thay thế và hiệu chỉnh chương trình dễ dàng, khả năng nâng cấp các thiết
bị ngoại vi hay giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy
tính, nối mạng, các modul mở rộng tốt.
Từ các ưu điểm trên, hiện nay PLC đã được ứng dụng trong rất nhiều
lĩnh vực khác nhau trong công nghiệp như:
1.6.
-
Hệ thống nâng vận chuyển.
-
Dây chuyền đóng gói.
-
Các robot lắp ráp sản phẩm.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Điều khiển tự động là xu thế tất yếu trong các lĩnh vực công nghiệp
cũng như sinh hoạt bởi các ứng dụng vượt trội của nó. Hệ thống tự động
hóa là việc làm cần thiết để nâng cao chất lượng sản phẩm cũng như mở
rộng hệ thống có ý nghĩa khoa học lớn trong việc xây dựng hệ thống tự
động hoàn chỉnh cả về chức năng lẫn hiệu quả kinh tế.
Khoa: Tự động hóa
Trang 12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
Về mặt thực tiễn đề tài đi theo những nhu cầu thực tế bên ngoài của
những nhà máy và dây chuyền sản xuất đang được nâng cấp và mở rộng.
Đặc biệt ưu điểm của đề tài là có thể áp dụng vào các
nhà
máy
xí
nghiệp có quy mô vừa và lớn để nâng cao hiệu quả sản xuất trong cơng
cuộc cơng nghiệp hóa hiện đại hóa của đất nước.
Khoa: Tự động hóa
Trang 13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ PLC S7 200
2.1.
Giới thiệu
Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) được
sáng tạo từ những ý tưởng ban đầu của một nhóm kỹ sư thuộc hãng
General Motor vào năm 1968. Trong những năm gần đây, bộ điều khiển
lập trình dược sử dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp của nước ta
như là 1 giải pháp lý tưởng cho việc tự động hóa các q trình sản xuất.
Cùng với sự phát triển cơng nghệ máy tính đến hiện nay, bộ điều khiển lập
trình đạt được những ưu thế cơ bản trong ứng dụng điều khiển công
nghiệp. Như vậy, PLC là 1 máy tính thu nhỏ nhưng với các tiêu chuẩn
cơng nghiệp cao và khả năng lập trình logic mạnh. PLC là đầu não quan
trọng và linh hoạt trong điều khiển tự động hóa.
2.2.
Q trình phát triển của kỹ thuật điều khiển
2.2.1. Hệ thống điều khiển là gì?
Hệ thống điều khiển là tập hợp các thiết bị và dụng cụ điện tử. Nó
dùng để vận hành một q trình một cách ổn định, chính xác và thơng
suốt.
2.2.2. Hệ thống điều khiển dùng rơle điện
Sự bắt đầu về cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật đặc biệt vào những
năm 60 và 70, những máy móc tự động được điều khiển bằng những rơle
điện từ như các bộ định thời, tiếp điểm, bộ đếm, relay điện từ. Những
thiết bị này được liên kết với nhau để trở thành một hệ thống hoàn chỉnh
bằng vơ số các dây điện bố trí chằng chịt bên trong panel điện (tủ điều
khiển). Như vậy, với 1 hệ thống có nhiều trạm làm việc và nhiều tín hiệu
vào/ra thì tủ điều khiển rất lớn. Điều đó dẫn đến hệ thống cồng kềnh, sửa
chữa khi hư hỏng rất phức tạp và khókhăn. Hơn nữa, các rơle tiếp điểm
nếu có sự thay đổi u cầu điều khiển thì bắt buộc thiết kế lại từ đầu.
Khoa: Tự động hóa
Trang 14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
2.2.3. Hệ thống điều khiển dùng PLC
Với những khó khăn và phức tạp khi thiết kế hệ thống dùng rơle điện.
Những năm 80, người ta chế tạo ra các bộ điều khiển có lập trình nhằm
nâng cao độ tinh cậy, ổn định, đáp ứng hệ thống làm việc trong môi
trường công nghiệp khắc nghiệt đem lại hiệu quả kinh tế cao. Đó là bộ
điều khiển lập trình được chuẩn hóa theo ngơn ngữ Anh Quốc là
Programmable Logic Controller (viết tắt là PLC).
2.2.4. Điều khiển dùng PLC
Hình 2. 1: PLC S7 200
2.2.4.1.
Các khối chức năng
Một PLC có khối Module Input, khối CPU(Central Processing Unit)
và khối Module Output. Khối Module Input có chức năng thu nhận các dữ
liệu digital, analog và chuyển thành các tín hiệu cấp vào CPU. Khối CPU
quyết định và thực hiện chương trình điều khiển thơng qua chương trình
chứa trong bộ nhớ. Khối Module Output chuyển các tín hiệu điều khiển từ
CPU thành dữ liệu analog, digital thực hiện điều khiển các đối tượng.
Khoa: Tự động hóa
Trang 15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.2.4.2.
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
Các chủng loại PLC
Hiện nay, một số PLC được sử dụng trên thị trường Việt Nam:
-
Mỹ: Allen Bradley, General Electric, Square D, Texas Instruments,
Cutter Hammer,...
-
Đức: Siemens, Boost, Festo,..
-
Hàn Quốc: LG
-
Nhật Bản: Mitsubishi, Omron, Panasonci, Fanuc, Mashushita, Fuzi,
Koyo,..
Và nhiều chủng loại khác.
2.2.4.3.
Ưu thế của hệ thống điều khiển dùng PLC
-
Điều khiển linh hoạt, đa dạng.
-
Lượng contact lớn, tốc độ hoạt động nhanh.
-
Tiến hành thay đổi và sửa chữa.
-
Độ ổn định, độ tin cậy cao.
-
Lắp đặt đơn giản.
-
Kích thước nhỏ gọn.
-
Có thể nối mạng vi tính để giám sát hệ thống.
Khoa: Tự động hóa
Trang 16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.2.4.4.
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
Hạn chế
-
Giá thành cao.
-
Cần một chuyên viên để thiết kế chương trình cho PLC hoạt động.
-
Các u cầu cố định, đơn giản thì khơng cần PLC.
-
PLC sẽ bị ảnh hưởng khi hoạt động cao, độ rung mạnh.
2.2.4.5.
-
Các ứng dụng của PLC
Điều khiển các quá trình sản xuất: giấy, xi măng, nước giải khát,
linh kiện điện tử, xe hơi, bao bì, đóng gói,…
2.3.
-
Rửa xe ơ tô tự động.
-
Thiết bị khai thác.
-
Giám sát hệ thống, an toàn nhà xưởng.
-
Hệ thống báo động.
-
Điều khiển thang máy.
-
Điều khiển động cơ.
-
Chiếu sáng.
-
Cửa tự động.
-
Bơm nước.
-
Tưới cây.
-
Báo giờ trường học, cơng sở,..
-
Máy cát sản phẩm, vơ chai,…
-
Và cịn nhiều hệ thống điều khiển tự động khác.
Cấu trúc phần cứng PLC S7 200
PLC là bộ điều khiển lập trình và được xem là máy tính cơng nghiệp.
Do cơng nghệ ngày càng cao vì vậy lập trình PLC cũng ngày càng thay
đổi, chủ yếu là sự thay đổi về cấu hình hệ thống mà quan trọng là bộ xử lý
trung tâm (CPU). Sự thay đổi này nhằm cải thiện 1 số tính năng, số lệnh,
Khoa: Tự động hóa
Trang 17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
bộ nhớ, số đầu vào/ ra(I/O), tốc độ quét, ... vì vậy xuất hiện rất nhiều loại
PLC.
PLC của Siemens hiện có các loại sau: S7- 200, S7- 300, S7- 400.
Riêng S7- 200 có các loại CPU sau: CPU 210, CPU 214, CPU 221,
CPU 222,CPU 224, CPU 226, .... Mới nhất có CPU 224 xp, CPU 226 xp
có tích hợp analog.
Trong tài liệu này trình bày cấu trúc chung họ S7 – 200, CPU 224.
Tổng số I/O max tương đối lớn, khoảng 256 I/O. Số module mở rộng
tùy theo CPU có thể lên đến tối đa 7 module.
Tích hợp nhiều chức năng đặc biệt trên CPU nhớ ngõ ra xung, high
speed counter, đồng hồ thời gian thực, ..v.v.
Module mở rộng đa dạng, nhiều chủng loại như analog, xử lý nhiệt
độ, điều khiển vị trí, module mạng ..v.v.
2.3.1. Đặc điểm của CPU 224
-
Kích thước: 120,5mm x 80mm x 62mm
-
Dung lượng bộ nhớ chương trình: 4096 words
-
Dung lượng bộ nhớ dữ liệu: 2560 words
-
Bộ nhớ loại: EEFROM.
-
Có 14 cổng vào, 10 cổng ra.
Khoa: Tự động hóa
Trang 18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
-
Có thể thêm vào 14 modul mở rộng kể cả modul Analog.
-
Tốc độ xử lý một lệnh logic Boole 0.37s.
-
Có 256 timer, 256 counter, các hàm số học trên sống nguyên và số
thực.
-
Có 6 bộ đếm tốc độ cao, tần số đếm 20 KHz.
-
Có 2 bộ phát xung nhanh kiểu PTO và PWM, tần số 20 KHz chỉ ở
các CPU DC.
-
Có 2 bộ điểu chỉnh tương tự.
-
Cách ngắt: phần cứng, theo thời gian, truyền thơng,…
-
Đồng hồ thời gian thực.
-
Chương trình được bảo vệ bằng Password.
-
Tồn bộ dung lượng bộ nhớ khơng bị mất dữ liệu 190 giờ khi PLC
bị mất điện.
2.3.2. Các đèn báo trên PLC
-
SF: đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng (đèn đỏ).
-
RUN: PLC đang ở chế độ làm việc (đèn xanh).
-
STOP: PLC đang ở chế độ dừng (đèn vàng).
-
I x.x, Q x.x: chỉ (đèn xanh).
Hình 2. 2: Đèn báo trên PLC
Khoa: Tự động hóa
Trang 19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
2.3.3. Công tắc chọn chế độ làm việc
-
RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ, PLC sẽ
chuyển từ RUN qua STOP nếu gặp sự cố.
-
STOP: PLC dừng trong công việc thực hiên chương trình ngay lập
tức.
-
TERM: cho phép máy lập trình quyết định chế độ làm việc của PLC.
Dùng phần mềm điều khiển RUN, STOP.
2.3.4. Kết nối điều khiển
Xác định các đặc điểm của PLC hãng Siemens:
Kết nối dây cho PLC hoạt động
Khoa: Tự động hóa
Trang 20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
Cấp nguồn:
Chú ý: phân biệt loại cấp nguồn nuôi cho PLC
-
Loại DC nguồn ni có kí hiệu là M, L+
-
Loại AC nguồn nuối có kí hiệu là N, L1.
CPU 224 DC/DC/DC
Khoa: Tự động hóa
Trang 21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
CPU 224 AC/DC/RELAY
Các ngõ vào thường dùng là:
-
Nút nhấn, công tắc gạt, ba chấu,…
-
Các loại cảm biến: quang điện, tiệm cận, điện dung từ, kim loại,
siêu âm, phân biệt màu sắc, cảm biến áp suất,…
-
Cơng tắc hành trình, cơng tắc thường.
-
Rorary Encoder.
-
Rơle điện từ.
-
Sensor nhiệt độ.
-
Bộ kiểm tra mức.
Các thiết bị được điều khiển ở ngõ ra:
-
Động cơ DC.
-
Động cơ AC 1 pha và 3 pha.
-
Van khí nén.
-
Van thủy lực.
-
Van solenoid.
-
Đèn báo, đèn chiếu sáng.
-
Chng báo giờ.
Khoa: Tự động hóa
Trang 22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-
Động cơ Step Servo.
-
Biến tần.
-
Quạt thơng gió.
-
Máy lạnh.
-
Động cơ phát điện.
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
2.3.5. Truyền thông giữa PC và PLC
S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với jack nối 9
chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm
khác của PLC. Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI (Point To Point
Interface) là 9600 baud.
Hình 2. 3: Kết nối giữa PC và PLC
Cổng truyền thông:
Khoa: Tự động hóa
Trang 23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
Hình 2. 4: Cổng truyền thơng
-
Ghép nối S7 200 với máy tính PC qua cổng RS 232 cần có cáp kết
nối PC / PPI với bộ chuyển đổi RS 232 / RS485.
-
Gắn 1 đầu cáp PC / PPI với cổng truyền thông 9 chân của PLC cịn
đầu kia với cổng truyền thơng nối tiếp RS 232 của máy PC. Nếu
cổng truyền thông nối tiếp RS – 232 với 25 chân thì phải ghép nối
qua bộ chuyển đổi 25 chân / 9 chân để có thể nối với cáp truyền
thông PC / PPI.
-
Chọn các thông số để truyền thông.
-
Tốc độ truyền: 09.6k.
-
Dữ liệu truyền: 11 bit
2.3.6. Cấu trúc bộ nhớ
2.3.6.1.
Hệ thống số
Trong xử lý các phần tử nhớ, các ngõ vào / ra, thời gian, số đếm,...
PLC sử dụng hệ thống nhị phân.
Hệ thập phân: Hệ thập phân với cơ số 10 gồm các chữ số là: 0, 1, 2,
3, 4,5, 6, 7, 8, 9. Giá trị các chữ số trong hệ thập phân phụ thuộc vào giá
trị của từng chữ số và vị trí của nó. Trong hệ thập phân vị trí đầu tiên bên
phải là 0; vị trí thứ 2 là 1; vị trí thứ 3 là 2;... tiếp tục cho đến vị trí cuối
cùng bên trái.
Hệ nhị phân: Hệ nhị phân là hệ sử dụng cơ số 2, gồm 2 chữ số là 0 và
1. Giá trị thập phân của số nhị phân cũng đƣợc tính tương tự như số thập
phân. Nhưng cơ số tính luỹ thừa là cơ số 2.
Khoa: Tự động hóa
Trang 24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD: TRẦN NGỌC TÂN
Hệ bát phân: Hệ đếm này có 8 chữ số từ 0 đến 7. Cũng như các hệ
đếm khác, mỗi chữ số trong hệ cơ số 8 có giá trị thập phân tương ứng với
vị trí của nó.
Hệ đếm thập lục phân: Hệ đếm thập lục phân sử dụng cơ số 16, gồm
16 chữ số là: 0, 1, 2, 3, 4,5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F. Trong đó A tương
ứng 10; B tương ứng 11; C tương ứng 12; D tương ứng 13; E tương ứng
14; F tương ứng 15. Giá trị thập phân của số thập lục phân được tính
tương tự như các hệ đếm khác nhưng cơ số tính là 16.
Bảng mã: Bảng mã nhị phân 4 bits tương đương cho các chữ số thập
phân từ 0 đến 15 và các chữ số thập lục phân từ 0 đến F.
2.3.6.2.
Các khái niệm xử lý thông tin
Trong PLC, hầu hết các khái niệm xử lý thông tin cũng như dữ liệu
đều được sử dụng như: Bit, Byte, Word, Double Word.
Bít: là 1 ơ nhớ có giá trị logic là 0 hoặc 1.
Byte gồm 8 bit.
2.3.6.3.
Phân chia bộ nhớ
Bộ nhớ S7 200 chia làm 4 vùng nhớ:
-
Vùng chương trình có dung lượng 4 Kwords được sử dụng để lưu
giữ các lệnh chương trình.
-
Vùng tham số: miền lưu giữ các từ khóa, địa chỉ trạm.
-
Vùng dữ liệu: lưu giữ chương trình; kết quả phép tính, hằng số được
định nghĩa trong chương trình là 1 vùng nhớ động. Nó có thể truy
nhập theo từng bit, byte, word hoặc double word.
-
Vùng đối tượng:
+ Timer: T0 -> T255
+ Counter: C0 -> C255
+ Bộ đệm cổng vào tương tự: AIW0 – AIW30
Khoa: Tự động hóa
Trang 25
