mạng truyền thông công nghiệp S7 1200

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.07 MB, 47 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Ngọc Tuấn

<i><b>BÁO CÁO ASSIGNMENT</b></i>

<i><b>Đề tài: “Xây dựng, điều khiển mô hình cân vàđóng nắp có truyền thơng hai PLC S7 – 1200”</b></i>

<b>TRƯỜNG CAO ĐẲNG FPT POLY TECHNICBỘ MÔN: ĐIỆN – CƠ KHÍ</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

Mục lục

<b><small>CHƯƠNG I: KHẢO SÁT – PHÂN TÍCH U CẦU CƠNG NGHỆ...7</small></b>

<b><small>1.2.Mạng truyền thơng cơng nghiệp là gì?...7</small></b>

<b><small>2.2.5.Bản vẽ đầu vào của bộ khuếch đại Loadcell...18</small></b>

<b><small>2.2.6.Bản vẽ Output relay và đèn báo...19</small></b>

<b><small>2.5.Giới thiệu vật tư, khí cụ điện...26</small></b>

<b><small>CHƯƠNG III: THI CƠNG SẢN PHẨM...29</small></b>

<b><small>3.2.1.Chuẩn bị, lắp ghép phần khung...30</small></b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b><small>CHƯƠNG IV: LẬP TRÌNH CHƯƠNG TRÌNH PLC...34</small></b>

<b><small>4.1.Lưu đồ thuật tốn điều khiển...34</small></b>

<b><small>4.2.Bảng quy định địa chỉ lập trình...35</small></b>

<b><small>4.3.Chương trình PLC...37</small></b>

<b><small>4.4.Giao diện điều khiển...41</small></b>

<b><small>CHƯƠNG V: KIỂM TRA...43</small></b>

<b><small>5.2.Hướng dẫn vận hành...43</small></b>

<b><small>CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN...45</small></b>

<b><small>6.1.Ưu nhược điểm...45</small></b>

<b><small>6.1.2.Nhược điểm...45</small></b>

<b><small>6.2.Hướng phát triển của đề tài...45</small></b>

<b><small>6.3.Kinh nghiệm rút ra sau môn học...45</small></b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>DANH MỤC HÌNH ẢNH</b>

Hình 1. 1: Tổng quan về mạng truyền thơng cơng nghệp...8

Hình 1. 2: Dây chuyền sản xuất và đóng gói tự động...12

Hình 2. 6: Bản vẽ đầu vào của bộ khuếch đại Loadcell...18

Hình 2. 7: Bản vẽ Output relay và đèn báo...19

Hình 3. 3: Đấu nối phần điều khiển, động lực, IO...31

Hình 3. 4: Đấu nối hồn thiện...32

Hình 3. 5: Kiểm tra nguội sau khi đấu nối...32

Hình 3. 6: Lắp đặt hệ thống xi lanh...33

Hình 3. 7: Lắp đặt hệ thống khí nén...33

Hình 4. 1: Lưu đồ thuật tốn...34

Hình 4. 2: Giao diện chính...41

Hình 4. 3: Giao diện điều khiển tự động...41

Hình 4. 4: Giao diện điều khiển bằng tay...42

Hình 4. 5: Thơng tin liên hệ...42

Hình 5. 1: Vận hành sản phẩm...43

Hình 5. 2: Bảng điều khiển chế độ Manual trên màn hình WinCC...44

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Bảng phân cơng cơng việc

Tìm hiểu đề tài,Tìm mua linh kiện,

Lập trình chương trìnhThi cơng sản phẩm

2/2/2024 23/3/2024 95%

Tìm hiểu đề tài,Thiết kế bản vẽ,Đấu nối, đi dâyNấu cơm

2/2/2024 23/3/2024 80%

Tìm hiểu đề tài,Làm báo cáo ASM, slide thuyết trìnhThi cơng sản phẩm

2/2/2024 23/3/2024 70%

Tìm hiểu đề tài,Tìm mua linh kiện,

Thi cơng sản phẩm

2/2/2024 23/3/2024 80%

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>LỜI MỞ ĐẦU</b>

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của nền khoa học kỹ thuật đã tạora những thành tựu to lớn, trong đó ngành tự động hóa cũng góp phần khơngnhỏ vào thành cơng đó. Các doanh nghiệp sản xuất ln tự cải tiến cơng nghệ,hệ thống máy móc của mình để tạo ra những sản phẩm có chất lượng tốt nhất,giá cả cạnh tranh nhất. Đó chính là cơ sở để nâng cao vị thế cạnh tranh, giúpdoanh nghiệp đứng vững trên thị trường khốc liệt. Trong đó, các hệ thống, máymóc và thiết bị tự động đóng vai trị quan trọng đối với q trình cơng nghiệphóa, hiện đại hóa này. Các loại động cơ, máy móc cơng nghiệp ngày nay hầu hếtđều được điều khiển bật - tắt trực tiếp bằng các nút nhấn điều khiển trên thânmáy hoặc trên tủ điện công nghiệp.

PLC, hay "Programmable Logic Controller" (Bộ điều khiển Logic có khảnăng lập trình), là một thành phần quan trọng trong tự động hóa cơng nghiệp vàhệ thống điều khiển tự động. Nó đã đánh dấu một bước tiến quan trọng trongviệc tự động hóa quy trình sản xuất và điều khiển các thiết bị trong các môitrường công nghiệp và nhà máy. Nhận thức được vấn đề trên và nhu cầu tìmhiểu kiến thức của người trong ngành, trên cơ sở lý thuyết đã học trong môn

<b>học AUT207 – Mạng truyền thông công nghiệp cùng với những hiểu biết về</b>

<i><b>các môn đã học, chúng em đã quyết định thực hiện đề tài: “Xây dựng, điều</b></i>

<i><b>khiển mơ hình cân và đóng nắp có truyền thơng hai PLC S7 - 1200”</b></i>

Do kiến thức cịn hạn hẹp nên chắc chắn khơng thể tránh được nhữngthiếu sót và hạn chế, vì thế chúng em rất mong có được sự góp ý, nhắc nhở củacác thầy cơ giáo để có thể hồn thiện đề tài của mình. Chúng em xin chân thành

<i><b>cảm ơn Th.S Nguyễn Ngọc Tuấn đã giúp đỡ chúng em rất nhiều trong quá trình</b></i>

học hỏi, tìm hiểu, thiết kế và hồn thiện đề tài này.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b>CHƯƠNG I: KHẢO SÁT – PHÂN TÍCH U CẦUCƠNG NGHỆ</b>

Trong thế giới đa dạng của sản phẩm và công nghiệp, việc phân loạichúng dựa trên trọng lượng đóng vai trị quan trọng trong q trình sản xuất vàquản lý hàng hóa. Sự hiệu quả của chuỗi cung ứng và quy trình cơng nghiệpthường phụ thuộc vào khả năng phân loại chính xác và nhanh chóng của hệthống.

Đồng thời, với sự phát triển nhanh chóng của cơng nghệ, việc áp dụngcác phương pháp thiết kế và chế tạo mơ hình để tối ưu hóa q trình này đangtrở thành một thách thức và cơ hội đồng thời.

<i><b>Chủ đề về " Xây dựng, điều khiển mơ hình cân và đóng nắp có truyềnthơng hai PLC S7 - 1200" không chỉ là một hướng nghiên cứu quan trọng mà</b></i>

còn là một bước tiến đáng kể trong việc nâng cao hiệu suất và linh hoạt trongquản lý hàng hóa.

Trong ngữ cảnh này, chúng ta sẽ khám phá sự kết hợp giữa sáng tạo vàcông nghệ để xây dựng các mơ hình phân loại thơng minh, có khả năng xử lýcác sản phẩm với độ chính xác cao, giúp doanh nghiệp tiết kiệm thời gian vànguồn lực cũng như giảm thiểu sai sót trong q trình sản xuất và vận chuyển.

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Đồng thời, chúng ta sẽ đàm phán về tiềm năng ứng dụng rộng rãi củacông nghệ này trong các lĩnh vực từ sản xuất đến dịch vụ logistics, mang lạilợi ích to lớn cho cả doanh nghiệp và người tiêu dùng.

<b>1.2.Mạng truyền thơng cơng nghiệp là gì?</b>

Mạng truyền thơng cơng nghiệp (Industrial Communication Network) là một hệ thống mạng được thiết kế đặc biệt để đáp ứng nhu cầu giao tiếp trong mơi trường cơng nghiệp và hệ thống tự động hóa. Các mạng này được sử dụngđẻ kết nối và truyền thông tin giữa các thiết bị và hệ thống khác nhau trông một nhà máy sản xuất, nhà máy hặc hệ thống tự dộng hố cơng nghiệp.

Mục tiêu chính của mạng truyền thông công nghiệp là cung cấp kết nối ổn định , đáng tin cậy và hiệu suất cao trong các điều kiện khác đặc biệt đòi hỏi sự ổn định và bền vững của hệ thống mạng.

Một số tiêu biểu cho mạng truyền thông công nghiệp bao gồm:- Profinet

- Modbus- EtherNet/IP- DiviceNet- Profibus

Các giao thức và tiêu chuẩn này được thiết kế và đảm bảo tính tương thích và khả năng tương tác giữa các thiết bị và hệ thống khác nhau trong môi trường công nghiệp.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Hình 1. 1: Tổng quan về mạng truyền thông công nghệp

Trong bối cảnh ngày càng phức tạp của ngành công nghiệp và thị trường đadạng sản phẩm, việc phân loại chúng theo trọng lượng đặt ra những thách thứcđáng kể. Để đối mặt với những yêu cầu ngày càng cao về hiệu suất và độ chính

<i><b>xác, đề tài “ Xây dựng, điều khiển mơ hình cân và đóng nắp có truyền thơng</b></i>

<i><b>hai PLC S7 – 1200” bước vào vị trí quan trọng của sự đổi mới cơng nghệ trong</b></i>

quản lý hàng hóa và sản xuất.

Hiện nay, các hệ thống phân loại sản phẩm đã trở nên phổ biến, tuy nhiên,sự đa dạng và quy mơ ngày càng tăng của sản xuất địi hỏi những giải phápmạnh mẽ và linh hoạt. Để đáp ứng những thách thức này, chúng ta cần tích hợpcảm biến thơng minh có khả năng đo lường trọng lượng chính xác và nhanhchóng, cùng với mơ hình học máy để tự động phân loại sản phẩm.

Mơ hình này khơng chỉ phải đạt được độ chính xác cao mà cịn cần tươngthích với các hệ thống quản lý sẵn có, từ đó tối ưu hóa q trình sản xuất vàlogistics.

Bên cạnh sự phát triển cơng nghệ, an tồn và bảo mật dữ liệu cũng lànhững yếu tố quan trọng cần được tích hợp một cách chặt chẽ. Hệ thống phải có

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

khả năng tự kiểm tra để đảm bảo sự ổn định và đồng thời hỗ trợ quá trình bảotrì.

Với tiêu chuẩn cao về chất lượng và an tồn, đề tài này khơng chỉ là mộtbước tiến quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất sản xuất mà còn mở ra nhiềucơ hội ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Từ đó, chúng ta có thể nhìnnhận đề tài này khơng chỉ là một giải pháp kỹ thuật, mà còn là một cơ hội đểthúc đẩy sự phát triển bền vững và hiệu quả trong ngành cơng nghiệp ngày nay.

Dự án "xây dựng, điều khiển mơ hình cân và đóng nắp" địi hỏi một phântích u cầu cơng nghệ cẩn thận để đảm bảo hiệu suất và tính ổn định của hệthống. Dưới đây là một số yếu tố quan trọng cần được xem xét:

- Xây dựng mơ hình cân và đóng nắp: Đây là phần quan trọng của dự án,yêu cầu thiết kế và chế tạo một mơ hình cân chính xác và một cơ chế đóngnắp cho mơ hình.

- PLC S7-1200: PLC là bộ điều khiển logic lập trình, cung cấp khả năngđiều khiển các quy trình tự động. S7-1200 là một dịng PLC của Siemens,cung cấp tính linh hoạt và hiệu suất. Yêu cầu sử dụng hai PLC S7-1200 choviệc điều khiển và truyền thông.

- Truyền thông giữa hai PLC: u cầu truyền thơng để hai PLC có thểgiao tiếp với nhau. Có thể sử dụng các giao thức truyền thông như Profibus,Profinet hoặc Ethernet/IP để kết nối hai PLC.

- Lập trình PLC: Cần lập trình các chương trình cho hai PLC để điềukhiển mơ hình cân và đóng nắp.

- Giao diện người dùng: Có thể yêu cầu một giao diện người dùng đểgiám sát và điều khiển q trình. Giao diện này có thể được tạo ra bằng cáccông nghệ như HMI (Human-Machine Interface) hoặc SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition).

- Cảm biến và thiết bị điện tử khác: Để đo lường trọng lượng, cần sử

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

dụng các cảm biến cân phù hợp. Ngồi ra, có thể cần sử dụng các thiết bịđiện tử khác như motor, van điện từ, cảm biến vị trí, vv.

- An tồn và tn thủ quy định: Cần đảm bảo rằng mơ hình và hệ thốngđiều khiển tuân thủ các quy định an toàn và tiêu chuẩn về máy móc và điện.

<b>1.5.Phương án thiết kế</b>

Ở đề tài này, nhóm chúng em vạch ra 2 phương án thiết kế:- Phương án 1: Sử dụng cân điện tử Loadcell và PLC S7-1200

- Sử dụng cân điện tử Loadcell để đo lường trọng lượng.

- Sử dụng PLC S7-1200 để xử lý dữ liệu từ Loadcell và tính tốntrọng lượng.

- Kết nối PLC với bẳng điều khiển hoặc giao diện người dùng đểhiển thị trọng lượng và các chức năng điều khiển.

- Lập trình PLC để điều chỉnh quá trình đóng nắp dựa trên dữ liệuđo từ các cảm biến

- Ưu điểm: Dễ triển khai và dễ hiểu, chi phí thấp, thích hợp cho cácứng dụng đơn giản, tính linh hoạt trong việc điều khiển, giao tiếp thuậntiện.

- Nhược điểm: Thiếu tính linh hoạt cho các yêu cầu phức tạp, khảnăng mở rộng hạn chế.

- Phương án 2: Sử dụng vi điều khiển và cân điện tử Loadcell

- Sử dụng cân điện tử Loadcell để đo lường trọng lượng với độchính xác cao.

- Sử dụng vi điều khiển như Arduino hoặc Pic để đọc dữ liệu từcảm biến và xử lý dữ liệu.

- Sử dụng motor điện để điểu khiển cơ cấu đóng/mở nắp.

- Sử dụng màn hình LCD/LED để hiển thị trọng lượng, trạng tháinắp và số lượng thành phẩm.

- Ưu điểm: Độ chính xác cao, tính linh hoạt, giao tiếp thuận tiện,thông minh và tự động.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

- Nhược điểm: Chi phí cao, phức tạp trong việc vận hành, khả năngphản ứng chậm, yêu cầu năng lượng cao.

 Qua đó, nhóm chúng em lựa chọn phương án 1, sử dụng PLC điều khiểnmơ hình cân và đóng nắp vì phương án 1 dễ triển khai, dễ hiểu, tính linhhoạt cao và chi phí rẻ.

Đề tài xây dựng, điều khiển mơ hình cân và đóng nắp có thể áp dụngtrong nhiều lĩnh vực và ngữ cảnh khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể củaứng dụng. Dưới đây là một số phạm vi ứng dụng có thể:

- Cơng nghiệp thực phẩm: Trong ngành cơng nghiệp thực phẩm, mơ hìnhcân và đóng nắp có thể được sử dụng để đóng gói sản phẩm, đảm bảo chínhxác lượng sản phẩm trong mỗi gói và đóng nắp an tồn. Hệ thống PLC S7-1200 giúp kiểm sốt q trình đóng gói và điều chỉnh cân nặng của sảnphẩm.

- Dược phẩm: Trong ngành dược phẩm, việc đóng gói sản phẩm vớichính xác và an tồn là rất quan trọng. Mơ hình cân và đóng nắp có thểđược sử dụng để đóng gói các loại thuốc với lượng chính xác, đảm bảo chấtlượng và an tồn cho người sử dụng.

- Ngành hóa chất: Trong việc sản xuất và đóng gói các sản phẩm hóachất, việc sử dụng mơ hình cân và đóng nắp có thể giúp đảm bảo an tồncho q trình đóng gói và vận chuyển. Hệ thống PLC S7-1200 có thể đượcsử dụng để kiểm sốt q trình này một cách chính xác và hiệu quả.

- Ngành cơng nghiệp tự động hóa: Trong các quy trình sản xuất và đónggói tự động, việc sử dụng hai PLC S7-1200 để truyền thông giữa các thiết bịvà điều khiển q trình tự động hóa là rất quan trọng. Đề tài này có thể ápdụng trong các hệ thống tự động hóa trong nhiều ngành cơng nghiệp khácnhau.

- Logistics và quản lý kho: Trong quá trình quản lý kho và logistics, việcsử dụng mơ hình cân và đóng nắp có thể giúp kiểm sốt lượng hàng hóa

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

được đóng gói và vận chuyển. Các hệ thống PLC có thể được tích hợp đểđảm bảo q trình này diễn ra một cách chính xác và hiệu quả.

Hình 1. 2: Dây chuyền sản xuất và đóng gói tự động

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>CHƯƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN, CHẾ TẠOCƠ KHÍ</b>

Hình 2. 1: Sơ đồ khối

<b>2.2.Thiết kế bản vẽ</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

<b>2.2.1. Bản vẽ nguồn vào</b>

Hình 2. 2: Bản vẽ nguồn vào

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<b>2.2.2. Bản vẽ kết nối truyền thơng</b>

Hình 2. 3: Bản vẽ kết nối truyền thông

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

<b>2.2.3. Bản vẽ Input cảm biến và nút nhấn</b>

Hình 2. 4: Bản vẽ Input cảm biến và nút nhấn

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<b>2.2.4. Bản vẽ Input chuyển chế độ</b>

Hình 2. 5: Bản vẽ Input chuyển chế độ

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<b>2.2.5. Bản vẽ đầu vào của bộ khuếch đại Loadcell</b>

Hình 2. 6: Bản vẽ đầu vào của bộ khuếch đại Loadcell

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

<b>2.2.6. Bản vẽ Output relay và đèn báo</b>

Hình 2. 7: Bản vẽ Output relay và đèn báo

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

Hình 2. 8: Bản vẽ động lực Xylanh

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Hình 2. 9: Bản vẽ động lực

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

<b>2.2.8. Bản vẽ bố trí thiết bị</b>

Hình 2. 10: Bản vẽ bố trí thiết bị

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

<b>2.2.9. Giải thích ký hiệu</b>

Hình 2. 11: Bản vẽ giải thích ký hiệu

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

Do một block phơi có 3 phôi, nên băng tải này phải chứa được lớn hơnhoặc bằng với 3 phơi. Ta có mỗi phơi có đường kính 10 (cm) x 3 (chai) = 30(cm)

 Chọn băng tải có chiều rộng là 8cm, có chiều dài là 50cm.

2.3.4. Cảm biến tiệm cận hồng ngoại

Cảm biến hồng ngoại có chức năng phát hiện phơi đầu vào, ở vị trí chiếtrót, ở vị trí thả nắp, vị trí đóng nắp và phát hiện thành phẩm. Khoảng cách cầnphát hiện tối thiểu từ 2-5 cm, yêu cầu dộ chính xác tương đối. Vì vậy chúng emđã lựa chọn sử dụng cảm biến vật cản hồng ngoại OMDHON E3F-DS30C4.

Ta biết rằng nguồn cấp khí đầu vào là 6 bar, vật cần đẩy đi có khối lượnglớn nhất lên tới 1 Kg, hành trình hoạt dộng của xy lanh là 75mm.

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

Để tính đường kính (d) của xy lanh đơi cần đẩy một vật có khối lượng 1 kgvới áp suất đầu vào là 6 bar, ta sẽ sử dụng các bước sau:

- Chuyển đổi áp suất từ bar sang pascal:Pđầu vào = 6 bar = 600 kPa.

- Tính lực trọng (F):

Ftrọng = m x g = 1 kg x 9.8 m/s2 = 9.8 N.- Tính diện tích piston (A):

Diện tích piston A= √((π x d^2)/4)- Tính áp suất làm việc (P):

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

Với hành trình đơn giản, ta sẽ chọn loại van 1 đầu coil: Khi điện cấp chocuộn coil hoạt động thì xi lanh sẽ đi đến hết hành trình, khi khơng cấp điện nữathì xi lanh tự động lùi về hết hành trình.

Do nguồn khí đầu vào là 6 bar (0.6MPa) nên ta chọn van khí có áp suấthoạt động: 0.15 – 0.8 MPa.

STT Tên thiết bị <sub>Chi tiết</sub> <sub>lượng</sub><sup>Số</sup> Đơn vị

8 Relay trung gian <sup>RL Coll 24VDC </sup><sub>2NO/2NC</sub> 7 Cái

11 Cảm biến Hồng ngoại NPN 4 Cái

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

Tên linh kiện Hình ảnh Thơng số kỹ thuật

PLC S7 – 1200CPU 1214DC/DC/DC

CPU: CPU 1214C DC/DC/DC;Nguồn cung cấp: 24V DC;Đầu vào số: 14, Đầu ra số: 10;Đầu vào analog: 2;

Điều khiển PID: Có;Giao tiếp mạng: Ethernet;Bộ nhớ chương trình: 100 KB;Kích thước: 100 x 80 x 62 mm(Cao x Rộng x Sâu)

Băng tải

Dài 50cm, rộng 8cm

Được làm bằng nhơm định hình20 x 20, có thể tháo lắp linh hoạt.Dây PVC độ dày 2mm