Thiết kế hệ thống điều khiển hệ thống trộn thức ăn cho gà bằng plc s7300 và giám sát trên wincc
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.09 MB, 65 trang )
TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ
________________________________________________________________
ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG DIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRỘN THỨC AN
CHO GÀ BẰNG PLC S7300 VA GIAM SAT TREN WINCC
Giảng viên hƣớng dẫn
: TS. Đặng Thái Sơn
Sinh viên thực hiện
: Lƣu Xuân Mạnh
Mã sinh viên
: 135D5103010045
Lớp
: 54K1- CNKT Điện, Điện tử
Nghệ An - 5/2018
Đánh giá đồ án tốt nghiệp
(Dùng cho giảng viên hƣớng dẫn)
Giảng viên đánh giá: TS. Đặng Thái Sơn
Họ và tên Sinh viên:Lƣu Xuân Mạnh .MSSV:135D5103010045
Tên đồ án: Thiết kế hệ thống điều khiển hệ thống trộn thức ăn cho gà bằng PLC S7300
và giám sát trên WinCC
Chọn các mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo các tiêu chí dưới đây:
Rất kém (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5)
Có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành (20)
Nêu rõ tính cấp thiết và quan trọng của đề tài, các vấn đề và
1 các giả thuyết (bao gồm mục đích và tính phù hợp) cũng nhƣ
phạm vi ứng dụng của đồ án
1 2 3 4 5
2 Cập nhật kết quả nghiên cứu gần đây nhất (trong nƣớc/quốc tế) 1 2 3 4 5
3 Nêu rõ và chi tiết phƣơng pháp nghiên cứu/giải quyết vấn đề
4
1 2 3 4 5
Có kết quả mơ phỏng/thƣc nghiệm và trình bày rõ ràng kết quả
1 2 3 4 5
đạt đƣợc
Có khả năng phân tích và đánh giá kết quả (15)
Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu và phƣơng pháp
5 thực hiện dựa trên kết quả nghiên cứu lý thuyết một cách có hệ 1 2 3 4 5
thống
Kết quả đƣợc trình bày một cách logic và dễ hiểu, tất cả kết
quả đều đƣợc phân tích và đánh giá thỏa đáng.
1 2 3 4 5
Trong phần kết luận, tác giả chỉ rõ sự khác biệt (nếu có) giữa
kết quả đạt đƣợc và mục tiêu ban đầu đề ra đồng thời cung cấp
7
lập luận để đề xuất hƣớng giải quyết có thể thực hiện trong
tƣơng lai.
1 2 3 4 5
6
Kỹ năng viết (10)
Đồ án trình bày đúng mẫu quy định với cấu trúc các chƣơng
logic và đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, đƣợc
8 đánh số thứ tự và đƣợc giải thích hay đề cập đến trong đồ án,
có căn lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu
chƣơng và kết luận chƣơng, có liệt kê tài liệu tham khảo và có
1 2 3 4 5
trích dẫn đúng quy định
9
Kỹ năng viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa
học, lập luận logic và có cơ sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.)
1 2 3 4 5
Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn 1 trong 3 trƣờng hợp)
Có bài báo khoa học đƣợc đăng hoặc chấp nhận đăng/đạt giải
SVNC khoa học giải 3 cấp Viện trở lên/các giải thƣởng khoa
10a
học (quốc tế/trong nƣớc) từ giải 3 trở lên/ Có đăng ký bằng
phát minh sáng chế
5
Đƣợc báo cáo tại hội đồng cấp Viện trong hội nghị sinh viên
nghiên cứu khoa học nhƣng không đạt giải từ giải 3 trở
10b
lên/Đạt giải khuyến khích trong các kỳ thi quốc gia và quốc tế
khác về chuyên ngành
2
10c Khơng có thành tích về nghiên cứu khoa học
0
Điểm tổng
/50
Điểm tổng quy đổi về thang 10
3. Nhận xét thêm của Thầy/Cô (giảng viên hướng dẫn nhận xét về thái độ và tinh
thần làm việc của sinh viên)
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Nghệ An, ngày 30 tháng 05 năm 2017
Ngƣời nhận xét
(Ký và ghi rõ họ tên)
Đánh giá đồ án tốt nghiệp
(Dùng cho cán bộ phản biện)
Giảng viên đánh giá:Nguyễn Tiến Dũng
Họ và tên Sinh viên:Lƣu Xuân Mạnh MSSV:135D5130310031
Tên đồ án: Thiết kế hệ thống điều khiển hệ thống trộn thức ăn cho gà bằng PLC S7300
và giám sát trên WinCC
Chọn các mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo các tiêu chí dưới đây:
Rất kém (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5)
Có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành (20)
Nêu rõ tính cấp thiết và quan trọng của đề tài, các vấn đề và
1 các giả thuyết (bao gồm mục đích và tính phù hợp) cũng nhƣ
1 2 3 4 5
phạm vi ứng dụng của đồ án
2 Cập nhật kết quả nghiên cứu gần đây nhất (trong nƣớc/quốc tế) 1 2 3 4 5
3 Nêu rõ và chi tiết phƣơng pháp nghiên cứu/giải quyết vấn đề
4
Có kết quả mơ phỏng/thƣc nghiệm và trình bày rõ ràng kết quả
đạt đƣợc
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
Có khả năng phân tích và đánh giá kết quả (15)
Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu và phƣơng pháp
5 thực hiện dựa trên kết quả nghiên cứu lý thuyết một cách có hệ 1 2 3 4 5
thống
6
Kết quả đƣợc trình bày một cách logic và dễ hiểu, tất cả kết
quả đều đƣợc phân tích và đánh giá thỏa đáng.
1 2 3 4 5
Trong phần kết luận, tác giả chỉ rõ sự khác biệt (nếu có) giữa
7
kết quả đạt đƣợc và mục tiêu ban đầu đề ra đồng thời cung cấp
lập luận để đề xuất hƣớng giải quyết có thể thực hiện trong
1 2 3 4 5
tƣơng lai.
Kỹ năng viết (10)
Đồ án trình bày đúng mẫu quy định với cấu trúc các chƣơng
logic và đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, đƣợc
8 đánh số thứ tự và đƣợc giải thích hay đề cập đến trong đồ án,
có căn lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu
chƣơng và kết luận chƣơng, có liệt kê tài liệu tham khảo và có
1 2 3 4 5
trích dẫn đúng quy định
9
Kỹ năng viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa
học, lập luận logic và có cơ sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.)
1 2 3 4 5
Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn 1 trong 3 trƣờng hợp)
Có bài báo khoa học đƣợc đăng hoặc chấp nhận đăng/đạt giải
10a
SVNC khoa học giải 3 cấp Viện trở lên/các giải thƣởng khoa
học (quốc tế/trong nƣớc) từ giải 3 trở lên/ Có đăng ký bằng
5
phát minh sáng chế
Đƣợc báo cáo tại hội đồng cấp Viện trong hội nghị sinh viên
10b
nghiên cứu khoa học nhƣng không đạt giải từ giải 3 trở
lên/Đạt giải khuyến khích trong các kỳ thi quốc gia và quốc tế
2
khác về chuyên ngành
10c Khơng có thành tích về nghiên cứu khoa học
0
Điểm tổng
/50
Điểm tổng quy đổi về thang 10
3. Nhận xét thêm của Thầy/Cô
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
Nghệ An, ngày 30 tháng 05 năm 2017
Ngƣời nhận xét
(Ký và ghi rõ họ tên)
TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
CỘNG HÒA- XÃ HỘI-CHỦ NGHĨA-VIỆT NAM
Viện Kỹ thuật & Công nghệ
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên : Lƣu Xn Mạnh
MSSV
: 135D5103010045
Khố
: 54
Ngành
: Cơng nghệ kỹ thuật điện - điện tử
I. Tên đề đồ án
Thiết kế hệ thống điều khiển hệ thống trộn thức ăn cho gà
bằng PLC S7300 và giám sát trên WinCC
II. Yêu cầu
1. Ấn nút Start/Stop để tắt mở hệ thống
2. Hệ thống chạy theo 2 chế độ : chế độ tự động và chế độ bằng tay
Chế độ tự động:
Hệ thống trộn hai loại thức ăn sử dụng cân định lƣợng với khối lƣợng đặt có
thể thay đổi đƣợc. Khi cân đủ thì bắt đầu trộn, trộn xong rồi xả ra bắt đầu mẻ
mới cho đến khi đạt đủ số mẻ đã trộn đã đặt thì dừng hệ thống.
Chế độ bằng tay:
Có thể bật tắt các thiết bị tùy ý ngƣời điều khiển qua màn hình điều khiển
hoặc qua nút nhấn.
III. Nội dung thực hiện
Chƣơng 1: Tổng quan về công nghệ chế biến thức ăn chăn nuôi
Chƣơng 2: Tổng quan về Simatic S7-300 và WinCC
Chƣơng 3: Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển hệ thống trộn
IV. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:
Ngày 3 tháng 2 năm 2018
V. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
Ngày 19 tháng 05 năm 2018
Trƣởng bộ môn
Cán bộ hƣớng dẫn
Ts. Nguyễn Tiến Dũng
Ts: Đặng Thái Sơn
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
CHƢƠNG I. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỨC ĂN CHĂN NUÔI ........ 1
1.1. Thức ăn chăn ni cơng nghiệp ........................................................................... 1
1.2. Khái qt tình hình sản xuất thức ăn chăn nuôi công nghiệp ở Việt Nam...................... 2
Nhu cầu thức ăn chăn nuôi công nghiệp ..................................................................... 3
1.3. Quy trình cơng nghệ dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi ............................. 4
1.4. Một số yêu cầu tự động hóa trong dây chuyền sản xuất thức ăn chăn ni ............. 4
1.5. Phân tích quy trình cơng nghệ, thiết bị của dây chuyền chế biến thức ăn chăn
nuôi ....................................................................................................................... 5
1.6. Các yêu cầu điều khiển và giám sát ..................................................................... 7
1.7. Lựa chọn các giải pháp ...................................................................................... 10
Kết luận chƣơng 1: ................................................................................................13
CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ SIMATIC S7-300 VÀ WINCC................................ 15
2.1. Giới thiệu chung ................................................................................................. 15
2.2. Ngơn ngữ lập trình .............................................................................................. 22
2.3. Tập Lệnh S7-300 ................................................................................................ 23
2.4. Truyền thông giữa PLC và PC ........................................................................... 29
2.5. Giới thiệu về WinCC .......................................................................................... 31
2.6. Các thành phần của WinCC................................................................................ 33
Kết luận chƣơng 2: ................................................................................................35
CHƢƠNG 3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRỘN
VÀ LẬP TRÌNH TRÊN PHẦN MỀM S7-300 ............................................................... 36
3.1. Giới thiệu về yêu cầu công nghệ và thiết kế WinCC ........................................ 36
3.2. Mô phỏng hệ thống trên phần mềm WinCC ...................................................... 37
3.3. Lập bảng thống kê symbols............................................................................... 42
3.4. Sơ đồ thuật tốn.................................................................................................. 45
3.5. Chƣơng trình Step7 ........................................................................................... 46
Kết luận chƣơng 3: ................................................................................................54
LỜI MỞ ĐẦU
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, sự đa dạng của các linh kiện điện tử số,
các thiết bị điều khiển tự động – ngày nay các công nghệ cũ đang dần dần đƣợc thay
thế bằng các công nghệ hiện đại. Các thiết bị công nghệ tiên tiến với hệ thống điều
khiển lập trình vi điều khiển, hệ thống tự động điều khiển, vi sử lý, PLC…các thiết bị
điều khiển từ xa…đang đƣợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, các dây truyền sản
xuất.
Trong công nghiệp nhu cầu về định lƣợng thành phần của các hỗn hợp là rất
nhiều. Trong thực tế có rất nhiều thiết bị và các phƣơng pháp khác nhau để định lƣợng
thành phần của các chất, nhƣng để có một hệ thống điều khiển quá trình định lƣợng
với giá cả hợp lý là rất cần thiết trong điều kiện sản xuất hiện tại.
Với nhu cầu trên em đƣợc giao thực hiện đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển hệ
thống trộn thức ăn cho gà sử dụn
-3
và iám sát trên
in
do thầy
giáo Ts. Đặng Thái Sơn hƣớng dẫn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ts.Đặng Thái Sơn đã hƣớng dẫn và giúp đỡ
em hồn thành bản đồ án này. Đó chính là những kiến thức cơ bản giúp em thực hiện
tốt nhiệm vụ tốt nghiệp và là nền tảng cho công việc sau này của em.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Lưu Xuân Mạnh
CHƢƠNG I. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỨC ĂN CHĂN NI
1.1. Thức ăn chăn ni cơng nghiệp
Chăn ni có một vai trị khơng thể thiếu trong đời sống. Nó cung cấp thực phẩm
và các nguyên liệu dùng cho công nghiệp chế biến. Ở Việt Nam ngành chăn nuôi giữ
vai trị ngày càng tăng trong tổng GDP của ngành nơng nghiệp với tỷ lệ đóng góp dao
động từ 22,6% đến 25,5% trong giai đoạn 2005-2010 và từ 25%-27% trong giai đoạn
2010-2016.
Trong chi phí sản phẩm chăn ni thì chi phí cho thức ăn chiếm tới 60-70% giá
thành sản phẩm, vì vậy giá thành thức ăn chăn nuôi ảnh hƣởng trực tiếp tới hộ chăn
ni và từ đó ảnh hƣởng tới đời sống xã hội.
Thức ăn cho gia súc phải đáp ứng những nhu cầu dinh dƣỡng và tiêu hố, khơng
chứa những chất độc hại ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm vật nuôi. Thức ăn ở dạng tự
nhiên chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu dinh dƣỡng đa dạng theo chức năng và lứa tuổi của gia
súc, gia cầm. Mặt khác nhu cầu ngày càng cao đối với chất lƣợng thịt và các sản phẩm
chăn nuôi tạo ra một nhu cầu sử dụng thức ăn chăn nuôi công nghiệp thay thế cho việc sử
dụng thức ăn chăn nuôi truyền thống.
Thức ăn chăn nuôi công nghiệp là hỗn hợp thức ăn đã làm sạch và nghiền nhỏ
đến độ nhỏ yêu cầu, đƣợc trộn với nhau theo một thực đơn xác định. Là thức ăn đƣợc
chế biến và sản xuất bằng các phƣơng pháp cơng nghiệp.
So với cho ăn truyền thống thì chăn nuôi bằng thức ăn công nghiệp giúp tiết kiệm
từ 40-45% lƣợng thức ăn cần thiết với mỗi cân sản phẩm chăn nuôi.
Bảng 1.1. Hiệu quả sử dụng thức ăn chăn nuôi truyền thống và thức ăn chăn nuôi
công nghiệp.
STT
Sản phẩm chăn nuôi (1
Thức ăn truyền thống
Thức ăn công nghiệp
kg)
(kg)
(kg)
1
Thit gà công nghiệp
4,0
1,8-1,9
2
Thịt gà vƣờn
4,5
2,3-2,5
3
Trứng gà
4,5
2,5
4
Thịt lợn
5,0
2,5-2,6
Tuy nhiên, tỷ lệ sử dụng thức ăn chăn nuôi công nghiệp ở Việt Nam hiện nay vào
khoảng 50%, đây chỉ là tỷ lệ trung bình so với thế giới. Ngồi việc do ảnh hƣởng của chăn
1
ni truyền thống từ lâu đời thì một ngun nhân chính khiến hộ chăn ni khơng sử dụng
thức ăn chăn nuôi công nghiệp là do giá thành thức ăn chăn ni ở Việt Nam cịn cao.
Phân loại thức ăn chăn nuôi theo dạng thức ăn:
- Thức ăn dạng bột
- Thức ăn dạng viên
- Thức ăn dạng mảnh
- Thức ăn đậm đặc
1.2. Khái quát tình hình sản xuất thức ăn chăn nuôi công nghiệp ở Việt Nam
Kể từ những năm 90, ngành công nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi Việt Nam
đã phát triển nhanh chóng cùng với sự phát triển của ngành chăn nuôi. Tốc độ tăng
trƣởng tổng sản lƣợng thức ăn chăn ni tăng trung bình khoảng 16,6% từ năm
2005 đến năm 2016.
Bảng 1.2. Ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam giai đoạn 2008 – 2016.
Đơn vị: nghìn tấn
Năm
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
Trung
bình
Thức ăn
hỗn hợp
1700
1950
2400
2650
2700
3238
4361
5300
6882
Thức
ăn đậm
đặc
330
350
340
400
400
702
747
825
684
Tổng
số
Tổng số (quy tƣơng
đƣơng thức ăn hỗn hợp)
Tốc độ tăng
trƣởng (%)
2030
2300
2740
3050
3100
3940
5118
6125
7567
2690
3000
3420
3850
3900
5344
6600
7776
8935
11,5
14,0
12,6
13,2
37,0
23,5
17,8
14,9
16,6
2
Hình 1.1. Mơ hình trộn thức ăn cho gà
Theo thống kê của Hiệp hội Chăn nuôi Việt Nam, năm 2007 có 214 nhà máy chế
biến thức ăn gia súc gia cầm. Số lƣợng này vào năn 2008 là 225 nhà máy, cung cấp
cho thị trƣờng 8-9 triệu tấn thức ăn chăn nuôi. Khu vực đồng bằng sông Hồng và Đông
Nam bộ là hai vúng sản xuất thức ăn chăn nuôi lớn nhất cả nƣớc, đóng góp 45,8% và
28,9% tổng số các nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi.
Vấn đề “nóng” nhất mà ngành chăn ni phải đối mặt hiện nay đó là xu hƣớng
tăng giá thức ăn chăn ni. Sự phụ thuộc lớn vào nguyên liệu thô nhập khẩu nhƣ ngô,
đậu tƣơng cùng với thuế nhập khẩu cao và năng suất thấp của các nguyên liệu này là
nguyên nhân tăng giá thức ăn chăn nuôi trong thời gian gần đây. Giá thức ăn chăn nuôi
ảnh hƣởng trực tiếp đến các hộ chăn ni, làm tăng chi phí sản xuất trong khi sự tăng
giá sản phẩm chăn nuôi không thể bù đắp phần tăng lên chi phí.
Nhu cầu thức ăn chăn nuôi công nghiệp
3
Nhu cầu thức ăn chăn nuôi trong nƣớc mỗi năm cần 17-18 triệu tấn, trong khi sản
xuất mới đáp ứng gần 50% (khoảng 6 triệu tấn cho gia súc gia cầm và 2,4 triệu tấn cho
thủy sản), còn lại do hộ chăn nuôi tự cung, tự cấp.
Trong số 8,5 triệu tấn thức ăn chăn nuôi công nghiệp sản xuất mỗi năm các nhà
máy chế biến phải nhập khẩu 3,7 triệu tấn nguyên liệu. Năm 2009, tổng kim ngạch
nhập khẩu thức ăn gia súc và nguyên liệu từ 72 quốc gia hơn 2 tỷ USD. Giá thức ăn
chăn nuôi công nghiệp ở Việt Nam cao hơn khoảng 10-15% so với các nƣớc khác
trong khu vực nhƣ Thái Lan hay Trung Quốc.
Những điều này đặt ra một nhu cầu bức thiết về việc xây dựng các vùng trồng
nguyên liệu cho sản xuất thức ăn chăn nuôi cũng nhƣ xây dựng và phát triển thêm một
số lƣợng lớn các nhà máy sản xuất thức ăn chăn ni.
1.3. Quy trình cơng nghệ dây chuyền chế biến thức ăn chăn ni
Một quy trình cơng nghệ chế biến thức ăn chăn ni nào cũng gồm có các khâu:
chuẩn bị nguyên liệu thô; định lƣợng nguyên liệu; định lƣợng vi lƣợng; trộn đều các
nguyên liệu sau khi nghiền cùng với các chất bổ sung và chất vi lƣợng, sản phẩm; cân
đóng bao sản phẩm. Với cơng đoạn chế biến thì có nhiều phƣơng án và giải pháp kỹ
thuật khác nhau. Đặc biệt đối với dây chuyền thiết bị càng tiên tiến thì năng suất, chất
lƣợng sản phẩm càng cao và ổn định. Trên cơ sở quy trình cơng nghệ chung thì tuỳ
thuộc vào tính chất cơ lý của nguyên liệu sẵn có, các quy định, yêu cầu về chất lƣợng
sản phẩm và khả năng tài chính của các doanh nghiệp mà các doanh nghiệp quyết định
chọn quy trình và máy móc, thiết bị cụ thể.
1.4. Một số yêu cầu tự động hóa trong dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi
Việc ứng dụng công nghệ tự động hố trong các dây chuyền chế biến thức ăn
chăn ni có một ý nghĩa quan trọng. Đối với một nhà máy điều này sẽ nâng cao chất
lƣợng sản phẩm, nâng cao năng suất lao động của nhà máy từ đó giảm giá thành sản
phẩm. Trên bình diện xã hội, điều này khuyến khích gia tăng sản xuất và tăng khả
năng cạnh tranh của sản phẩm chăn nuôi Việt Nam.
Sự phát triển và tiến bộ của khoa học kỹ thuật làm cho dây chuyền sản xuất thức
ăn chăn ni có mức độ tự động hoá ngày càng cao. Khi ứng dụng cơng nghệ tự động
hố trong dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi cần phải đạt đƣợc một số yêu cầu sau:
- Tự động cảnh báo cấp liệu.
4
- Công thức chế biến phải lƣu đƣợc trong bộ nhớ dƣới dạng mã hố để đảm bảo
tính bảo mật.
- Phối hợp các công đoạn sản xuất một cách hiệu quả, lựa chọn chế độ làm việc của
các máy sao cho khoảng thời gian chuyển đổi từ mẻ nọ sang mẻ kia là ít nhất.
- Tự động định lƣợng các nguyên liệu đa lƣợng với sai số dƣới 1% và nguyên
liệu vi lƣợng với sai số dƣới 0,5%.
- Điều khiển tự động hoạt động cấp liệu vào máy nghiền, hệ thống hút và lọc bụi.
- Tự động cân định lƣợng và cân đóng bao sản phẩm.
- Phải có hệ thống cảnh báo và xử lý an toàn quan tâm đặc biệt tới những khâu có
khả năng xảy ra sự cố cao chẳng hạn nhƣ máy nghiền.
- Phải có các chức năng phục vụ việc theo dõi, quản lý hoạt động hệ thống. Lƣu
trữ dữ liệu và xử lý công việc kinh doanh có hiệu quả tốt nhƣ biết khối lƣợng nguyên
liệu trong từng mẻ chế biến, trong một ca, sai số thực tế của quá trình cân, số bao
thành phẩm, …
1.5. Phân tích quy trình cơng nghệ, thiết bị của dây chuyền chế biến thức ăn chăn
nuôi
Hoạt động của dây chuyền chế biến thức ăn chăn ni trên có thể chia làm 5
công đoạn lần lƣợt là:
- Công đoạn nạp liệu.
- Công đoạn nghiền nguyên liệu.
- Công đoạn trộn.
- Công đoạn ép tạo viên.
- Cơng đoạn cân đóng bao sản phẩm
1.5.1. ôn đoạn nạp liệu
Công đoạn này là bƣớc chuẩn bị cho quá trình nghiền. Do đặc thù về mặt bằng
sản xuất nên nguyên liệu cung cấp cho dây chuyền chế biến của nhà máy đƣợc nhập từ
một hãng trung gian. Đó là những nguyên liệu đã đƣợc xử lý loại bỏ tạp chất và kim
loại. Bắt đầu mỗi ca sản xuất, nguyên liệu đƣợc tập kết rồi cho vào phễu nạp liệu.
Từng loại nguyên liệu khác đƣợc đƣa vào các phễu cấp liệu khác nhau.
Nguyên liệu dạng bột sẽ đƣợc đƣa vào phễu cấp liệu mịn và đƣợc vít tải, gầu tải,
van tám hƣớng phân phối tới thùng chứa trƣớc thùng cân định lƣợng.
5
Nguyên liệu khô dạng hạt và các nguyên liệu khô dạng lát sẽ đƣợc đƣa vào phễu
cấp liệu thô. Các nguyên liệu khô nhƣ sắn, xƣơng cục hoặc nguyên liệu dạng bánh cứng
thì đƣợc đổ xuống phễu cấp liệu của máy đập sắn sau khi xử lý qua chúng sẽ chảy vào
phễu cấp liệu thô. Các nguyên liệu này đƣợc vận chuyển lên thùng trƣớc máy nghiền.
Yêu cầu đối với côn đoạn nạp liệu
Trong khi cấp liệu cần phải nhận biết đƣợc lƣợng nguyên liệu trong các thùng
chứa để cảnh báo thùng đầy hay hết nguyên liệu.
1.5.2. ôn đoạn trộn
Quá trình trộn nhằm mục đích làm đồng đều các ngun liệu, tạo nên một hỗn
hợp đồng nhất, chứa đầy đủ các thành phần dinh dƣỡng. Đặc điểm chính của quá trình
trộn là có những ngun liệu chiếm thành phần tỷ lệ rất lớn, nhƣng cũng có những
nguyên liệu chiếm thành phần tỷ lệ rất ít. Vì thế để đảm bảo độ đồng đều của hỗn hợp
việc trộn phải đƣợc tiến hành theo mẻ.
Chuẩn bị nguyên liệu cho một mẻ trộn, hệ thống cân định lƣợng sẽ tiến hành cân
các thành phần nguyên liệu theo mã hàng có trƣớc. Từng loại nguyên liệu đƣợc cân
một cho đủ số lƣợng rồi chuyển sang cân loại nguyên liệu tiếp theo. Nguyên liệu sau
khi đƣợc cân đƣợc đƣa xuống thùng trung gian.
Nguyên liệu sau khi cân tuỳ theo từng sản phẩm thức ăn sẽ đƣợc đƣa thẳng lên
thùng chứa trƣớc máy trộn. Hoặc sẽ đƣợc trộn thêm phụ gia ở máy trộn mật mỡ. Phụ
gia cũng đƣợc định lƣợng bởi một hệ thống cân định lƣợng riêng.
Quá trình trộn là quá trình liên tục theo mẻ, đƣợc thực hiện trong máy trộn ngang
với khối lƣợng 1500kg/mẻ. Thời gian một mẻ trộn từ 7÷8 phút. Từ đó ta có thể tính
đƣợc năng suất tối đa của máy trộn là 11÷12 tấn/giờ. Sau khi trộn xong, nguyên liệu
đƣợc xả xuống phễu chứa bên dƣới. Sau quá trình trộn ta thu đƣợc thức ăn hỗn hợp
đậm đặc. Nó có thể đƣa đi ép viên hoặc đóng bao.
Trong dây chuyền chế biến thức ăn chăn ni thì cơng đoạn phối trộn hỗn hợp là
khâu chế biến cuối cùng có vai trị rất quan trọng đối với chất lƣợng thức ăn chăn nuôi.
Các nghiên cứu gần đây của ngành chăn nuôi cho thấy rằng: nếu độ trộn đều hỗn hợp
nhỏ hơn 90% có thể làm giảm mức tăng trọng của gà và lợn từ 5 – 10%. Đây là một
trong những tiêu chí đánh giá chất lƣợng thức ăn chăn nuôi. Độ trộn đều phụ thuộc vào
từng loại vật nuôi cũng nhƣ tuổi của chúng.
ác yêu cầu đối với côn đoạn trộn:
6
- Sai số cân định lƣợng nguyên liệu cho phép dƣới 5% và với cân định lƣợng phụ
gia là 1,5%.
- Thời gian một mẻ trộn có thể điều chỉnh từ 7÷8 phút với từng loại sản phẩm,
dựa theo kinh nghiệm của ngƣời vận hành.
- Máy trộn phải có thể trộn nhiều dạng hỗn hợp (nhƣ khô, ẩm, …).
- Năng suất trộn cao và mức tiêu thụ điện năng của máy trộn thấp.
1.5.3. Máy trộn
Máy trộn có nhiều loại, nhiều kiểu và đƣợc phân loại theo nhiều phƣơng pháp
khác nhau. Thực tế để đơn giản, ngƣời ta phân loại theo ba cách: xét về cách bố trí bộ
phận làm việc trong máy thì có máy trộn ngang, máy trộn đứng; xét cấu tạo của bộ
phận trộn thì có máy trộn cánh đảo, máy trộn băng xoắn, máy trộn kiểu vít xoắn.
Trong sản xuất thức ăn chăn ni thì để trộn đƣợc nhiều loại hỗn hợp khác nhau
ngƣời ta sử dụng máy trộn cánh đảo.
1.6. Các yêu cầu điều khiển và giám sát
1.6.1. Yêu cầu điều khiển
Với một hệ thống tự động hóa thì hệ điều khiển ngồi việc xử lý các bài tồn
cơng nghệ thì cịn cần phải có những u cầu và chức năng để đáp ứng các vấn đề
trong thực tế nhƣ trong trƣờng hợp gặp sự cố, sự thay đổi của nguyên liệu, các yếu tố
về thời tiết… Do đó hệ điều khiển phải thêm có các chức năng nhƣ:
Đặt chế độ làm việc
Hệ thống điều khiển phải có chức năng đặt chế độ làm việc. Trong hoạt động của
dây chuyền có những khâu phải xử lý thông qua thao tác ngƣời vận hành mà không thể
tiến hành điều khiển tự động. Ngoài ra khi khởi động hoặc vì một ngun nhân nào đó
mà khơng thể cho hệ thộng hoạt động tự động khi đó cần phải vận hành bán tự động
hoặc bằng tay. Điều này dẫn đến hệ thống phải có chức năng đặt chế độ làm việc, cho
phép chọn chế độ hoạt động của một khâu nào đó là tự động hay bằng tay.
Thiết lập tham số cho các bộ điều khiển
Yêu cầu thiết lập tham số cho các bộ điều khiển là cần thiết để đáp ứng thích hợp
với sự đa dạng của nguyên liệu và sản phẩm. Nó cho phép ta có thể thay đổi dễ dàng
các tham số cần điều khiển cần thiết, hệ thống hoạt động linh hoạt và đáp ứng tốt với
các biến động bên ngoài.
Thiết lập giá trị đặt cho hệ thống điều khiển
Giá trị đặt cho hệ thống điều khiển phải có khả năng thay đổi bởi ngƣời vận
hành. Thực tế sản xuất rất đa dạng, các yếu tố về nguyên liệu, thời tiết … luôn biến
7
động khi đó các giá trị đặt ngày hơm nay có thể sẽ khơng cịn cho chất lƣợng nhƣ
mong đợi trong ngày mai.
Trong dây chuyền, các giá trị đặt yêu cầu có thể thiết lập đƣợc là: dịng định mức của
máy nghiền, mã trộn, số mẻ cân, giá trị khối lƣợng các loại phụ gia, số cân đóng bao …
1.6.2. Tự độn hóa cân định lượng
Bao gồm tự động hóa hoạt động của hệ cân định lƣợng nguyên liệu sau nghiền và
tự động hóa hoạt động của hệ cân định lƣợng vi lƣợng. Có hai nguyên tắc cân định
lƣợng là định lƣợng đồng thời và định lƣợng cộng dồn.
Trong một mẻ trộn với khối lƣợng tiêu chuẩn, thì mỗi loại nguyên liệu có một
khối lƣợng nhất định. Với nguyên tắc cân định lƣợng cộng dồn. Từng loại nguyên liệu
đƣợc, khi đủ khối lƣợng chúng đƣợc chứa trong thùng cân và nguyên liệu tiếp theo
đƣợc cân, cứ nhƣ vậy cho tới nguyên liệu cuối cùng.
Hình 1.2. Nguyên lý cân định lượng
So với nguyên tắc định lƣợng đồng thời nhiều loại nguyên liệu thì cân cộng dồn
cần thời gian định lƣợng lớn hơn, ảnh hƣớng tới năng suất của dây chuyền nhƣng có ƣu
điểm là chi phí đầu tƣ thiết bị ít. Để đảm bảo năng suất cả hệ thống, ở đây ta tiến hành
cân khi máy trộn đang hoạt động, việc định lƣợng nguyên liệu sẽ không phụ thuộc vào
cách vận hành máy trộn. So với cách vận hành cũ, tức là sau khi cân xong thì mới cho
máy trộn hoạt động, cách này sẽ làm tốn thêm thời gian chờ máy trộn xong thì mới cân
mẻ tiếp theo, cịn với cách tổ chức trên sẽ giảm bớt đƣợc thời gian chờ này.
Để nâng cao năng suất và độ chính xác của cân thì đảm bảo cả hai yếu tố là cân
chính xác và tốn ít thời gian thì khi cân có hai mức tốc độ. Giai đoạn đầu cân nhanh (vít
tải quay nhanh), khi gần đủ thì cân chậm lại, điều này đƣợc điều chỉnh bằng biến tần.
Với các thiết bị thùng cân, cảm biến loadcell, bộ khuyếch đại tín hiệu và máy
tính thì ta có thể xây dựng hệ cân định lƣợng nhƣ sau:
8
Hình 1.3. Sơ đồ hệ cân định lượng phối trộn
Sự khác biệt của hệ cân định lƣợng nguyên liệu với hệ cân định lƣợng các thành
phần vi lƣợng là ở yêu cầu về khối lƣợng cân và độ chính xác. Với các thành phần vi
lƣợng thì yêu cầu về khối lƣợng ít hơn và độ chính xác cao hơn.
1.6.3. Các yêu cầu giám sát
Để đảm bảo hệ thống luôn hoạt động tốt thì cịn cần phải giám sát thƣờng xun.
Giám sát hệ thống nhằm mục đích nắm bắt tình hình sản xuất, theo dõi sự hoạt động
của hệ thống, phát hiện và cảnh báo các sự cố để xử lý kịp thời.
Các hệ thống giám sát
Các hệ thống giám sát giúp ta quan sát và theo dõi hoạt động của hệ thống một
cách trực quan. Trong dây chuyền của ta, cần phải theo dõi các thông số cơ bản sau:
lƣợng nguyên liệu trong các thùng, các động cơ đang hoạt động, số mẻ hoạt động, số
bao sản phẩm.
Hệ thống cảnh báo
Các hệ thống cảnh báo là cần thiết trong bất kỳ một hệ tự động hóa nào nhằm báo
động các nguy cơ, nguy hiểm đảm bảo an toàn cho hệ thống hoạt động hiệu quả. Trong
dây chuyền này cần cảnh báo các sự kiện sau: cảnh báo quá tải dòng máy nghiền, cảnh
báo lƣợng nguyên liệu trong thùng chứa.
9
Hệ thống lƣu trữ dữ liệu
Lƣu trữ dự liệu và lập các báo cáo để phục vụ cho việc quản lý cấp cao, là cơ sở
để đƣa các quyết định sản xuất của lãnh đạo công ty. Hệ thống lƣu trữ dữ liệu là hết
cần thiết trong bất kỳ nhà máy nào.
1.7. Lựa chọn các giải pháp
1.7.1. Thiết bị điều khiển
Bộ điều khiển q trình cơng nghệ bằng PLC S7 – 300
Hệ thống dây chuyền chế biến thức ăn chăn ni có quy mơ vào loại vừa. Tuy
vậy, các yêu cầu về điều khiển trong dây chuyền là khá phức tạp. Với nhiều bài toán
điều khiển khác nhau cần giải quyết cùng với các yêu cầu cao về độ chính xác, tính ồn
định, thời gian tác động và an tồn. Thêm vào đó là các u cầu phục vụ quản lý nhƣ
giám sát, lƣu trữ dữ liệu, lập báo cáo; cũng nhƣ các vấn đề phát triển và nâng cấp hệ
thống và giảm thiểu chi phí. Để thực hiện tốt các điều này ta lựa chọn giải pháp sử
dụng PLC S7-300. Câu hỏi đặt ra là tại sao ta không chọn giải pháp của một hãng
khác. Và tại sao lại khơng chọn lựa S7-300 với nhiều tính năng vƣợt trội hơn. Cơ sở
của quyết định này dựa trên các phân tích sau đây:
- Căn cứ trên bảng thống kê số lƣợng đầu vào ra cần thiết.
- PLC S7-300 cũng nhƣ các công cụ và các thiết bị hỗ trợ liên quan dành cho nó
đã đƣợc sử dụng phổ biến từ lâu và hiên vẫn đang đƣợc sử dụng rộng rãi ở nƣớc ta. Nó
có thể dễ dàng tích hợp với WinCC để tạo thành công cụ vừa điều khiển vừa giám sát.
- Việc nó đƣợc sử dụng phổ biến cũng song hành với một số lƣợng lớn các trung
tâm đào tạo, tạo nên một lợi thế là thuận tiên trong việc huấn luyện, sử dụng cũng nhƣ
phát triển hệ thống.
- PLC S7-300 kết hợp WinCC thành một hệ thống điều khiển và giám sát vào loại
tiên tiến hiện nay, nó có tính năng mở, thiết kế dễ dàng, gọn nhẹ, thời gian đáp ứng nhanh;
thuận lợi cho việc cấu hình hệ thống, bảo quản và vận hành …
- Nhà thiết kế ƣu tiên thiết kế bằng các thiết bị của Siemens do dễ dàng đặt mua
và nhà công nghệ dễ dàng thay thế, sửa chữa.
1.7.2. Giới thiệu về loadcell
Cảm biến lực dùng trong việc đo khối lƣợng đƣợc sử dụng phổ biến là loadcell.
Đây là một kiểu cảm biến lực biến dạng. Lực chƣa biết tác động vào một bộ phận đàn
10
hồi, lƣợng di động của bộ phận đàn hồi biến đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ với lực chƣa
biết. Sau đây là giới thiệu về loại cảm biến này.
Bộ phận chính của loadcell là những tấm điện trở mỏng loại dán. Tấm điện trở là
một phƣơng tiện để biến đổi một biến dạng nhỏ thành sự thay đổi tƣơng ứng trong
điện trở. Một mạch đo dùng các miếng biến dạng sẽ cho phép thu đƣợc một tín hiệu
điện tỉ lệ với mức độ thay đổi của điện trở. Mạch thơng dụng nhất sử dụng trong
loadcell là cầu Wheatstone.
Hình 1.4. Mạch cầu Wheatstone
- Nguyên lý:
Cầu Wheatstone là mạch đƣợc chọn dùng nhiều nhất cho việc đo những biến
thiên điện trở nhỏ (tối đa là 10%), chẳng hạn nhƣ việc dùng các miếng đo biến dạng.
Phần lớn các thiết bị đo đạc có sẵn trên thị trƣờng đều khơng ít thì nhiều dùng phiên
bản của cầu Wheatstone đã đƣợc sàng lọc. Nhƣ vậy, việc tìm hiểu nguyên lý cơ bản
của loại mạch này là một điều cần thiết.
Một loadcell thƣờng bao gồm các strain gauges đƣợc dán vào bề mặt của thân
loadcell. Thân loadcell là một khối kim loại đàn hồi và tùy theo từng loại loadcell và mục
đích sử dụng loadcell, thân loadcell đƣợc thiết kế có hình dạng đặc biệt khác nhau và chế
tạo bằng vật liệu kim loại khác nhau (nhôm hợp kim, thép không gỉ, thép hợp kim).
11
Hình 1.5. Các bộ phận tạo nên một LoadCell
Các bộ phận tạo nên một loadcell đƣợc hiển thị nhƣ hình trên. ở đây có 4 strain
gauges đƣợc gắn vào các mặt trên và dƣới của loadcell.
Hình 1.6. Sự thay đổi của loadcell khi tác động lực
Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến
dạng (giãn hoặc nén), Kết quả là, hai trong số 4 điện trở strain gauges là trong nén,
trong khi hai strain gauges đang bị căng ra (nhƣ thể hiện trong hình ảnh động dƣới
đây). Điều đó dẫn tới sự thay đổi chiều dài và tiết diện của các sợi kim loại của điện
trở strain gauges dán trên thân loadcell dẫn đến một sự thay đổi giá trị của các điện trở
strain gauges.
Chúng ta sử dụng mạch cầu Wheatstone để chuyển đổi sự thay đổi tỉ lệ giữa lực
căng và trở kháng thành điện áp tỷ lệ với tải. Sự thay đổi điện áp này là rất nhỏ, do đó
nó chỉ có thể đƣợc đo và chuyển thành số sau khi đi qua bộ khuếch đại của các bộ chỉ
12
Hình 1.7. Mạch cầu Wheatstone
Bốn strain gauges đƣợc kết nối thành 1 cầu điện trở Wheatstone nhƣ hình trên và
đƣợc dán vào bề mặt của thân loadcell. một điện áp kích thích - thƣờng là 10 V đƣợc
cấp vào mạch cầu ở 2 điểm A,C và chúng ta sẽ đo đc 1 điện áp đày ra ở 2 điểm B,D
nhƣ hình vẽ.Tại trạng thái cân bằng (trạng thái khơng tải), điện áp tín hiệu ra là số
khơng hoặc gần bằng không khi bốn điện trở đƣợc gắn phù hợp về giá trị. Khi có tải
trọng hoặc lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn hoặc
nén), điều đó dẫn tới sự thay đổi chiều dài và tiết diện của các sợi kim loại của điện trở
strain gauges dán trên thân loadcell dẫn đến một sự thay đổi giá trị của các điện trở
strain gauges. Sự thay đổi này dẫn tới sự thay đổi trong điện áp đầu ra. Sự thay đổi
điện áp đầu ra này thƣờng rất bé ( thƣờng khoảng 20mV khi đầy tải) để có thể đo đƣợc
và số hóa để tính tốn thì cần phải khuếch đại tín hiện mV này lên 0- 10V.
Hình 1.8. Sơ đồ đấu dây loadcell và mạch khuếch đại
Kết luận chƣơng 1:
Trong chƣơng này đã trình bày về tổng quan của hệ thống trộn thức chăn nuôi.
Và giải pháp cho hệ thống trộn là tự động và chính xác tỷ lệ cân nên em sẽ dùng PLC
S7-300 và cảm biến cân định lƣợng LoadCell.
13
14
CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ SIMATIC S7-300 VÀ WINCC
2.1. Giới thiệu chung
Để đáp ứng yêu cầu tự động hóa ngày càng tăng cho các thao tác máy
trở nên nhanh nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn. Nó có thể thay thế gần nhƣ hoàn toàn cho
các phƣơng pháp điều khiển truyền thống. Nhƣ vậy PLC có tính năng ƣu việt và thích
hợp trong mơi trƣờng cơng nghiệp là:
Khả năng chống nhiễu tốt.
Cấu trúc dạng modul rất thuận tiện cho việc mở rộng, cải tạo nâng cấp.
Có những modul chuyên dụng để thực hiện chức năng đặc biệt.
Khả năng lập trình đƣợc, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để
xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động.
Hiện nay trên thị trƣờng có các loại PLC của các hãng sản xuất nhƣ: Omron,
Mitsubishi, Siemens, ABB, Allen Bradley...
S7-300 là dòng sản phẩm cao cấp, đƣợc dùng cho những ứng dụng lớn với
những yêu cầu I/O nhiều và thời gian đáp ứng nhanh, yêu cầu kết nối mạng và có khả
năng mở rộng, nâng cấp. Ngơn ngữ lập trình đa dạng cho phép ngƣời sử dụng có quyền
chọn lựa. Đặc điểm nổi bật của S7-300 đó là ngơn ngữ lập trình cung cấp những hàm toán
đa dạng cho những yêu cầu chuyên biệt. Hoặc ta có thể sử dụng ngơn ngữ chun biệt để
xây dựng hàm riêng cho ứng dụng mà ta cần.
Ngoài ra S7-300 còn xây dựng phần cứng theo cấu trúc modul, nghĩa là đối
với S7-300 sẽ có những modul tích hợp cho những ứng dụng đặc biệt.
Bộ nguồn
Bộ nguồn cung cấp điện cho PLC hoạt động, việc chọn bộ nguồn dựa trên dòng
tiêu thụ của điện áp một chiều (5 VDC hoặc 24 VDC). Dòng tiêu thụ của các phân tử
PLC phải nhỏ hơn dòng điện cấp của bộ nguồn để không bị quá tải.
CPU
Thành phần cơ bản của PLC là khối vi xử lý CPU. Sản phẩm của mỗi hãng có
đặc trƣng cho tính linh hoạt, tốc độ xử lý khác nhau. Về hình thức bên ngồi, các hệ
CPU của cùng một hãng có thể đƣợc phân biệt nhờ các đầu vào, ra và nguồn cung cấp.
Tốc độ xử lí của CPU là tốc độ xử lý từng bƣớc lệnh của chƣơng trình. PLC địi
hỏi CPU phải có tốc độ xử lý nhanh để có thể mơ phỏng các hiện tƣợng logic vật lý
xảy ra nhanh trong thế giới thực, CPU có tần số nhịp càng cao thì xử lí càng cao. Tuy
nhiên tốc độ cũng bị ảnh hƣởng bởi cách lập trình cho PLC.
Bộ nhớ
Dung lƣơng bộ nhớ nói lên khả năng nhớ của PLC đo bằng đơn vị Kbyte nhƣng
cũng có thể là số tối đa dịng lệnh có khi đƣợc viết chƣơng trình.
15
- Bộ nhớ của S7 -300:
Bộ nhớ đƣợc chia làm ba vùng:
+ Vùng chƣơng trình: là miền nhớ để lƣu giữ các lệnh chƣơng trình. Vùng này
thuộc kiểu non-volatile đọc ghi đƣợc. Vùng nhớ chƣơng trình đƣợc chia thành 3 miền:
OB (Organisation block): Miền chứa chƣơng trình tổ chức
FC (Function): Miền chứa chƣơng trình con đƣợc tổ chức thành hàm có biến
hình thức để trao đổi dữ liệu với chƣơng trình đã gọi nó.
FB (Function block): Miền chƣa chƣơng trình con đƣợc tổ chức thành hàm và
có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chƣơng trình nào khác. Các dữ liệu
này phải đƣợc xây dựng thành một khối dữ liệu riêng (gọi là DB).
+ Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chƣơng trình ứng dụng, đƣợc phân
chia thành 7 miền khác nhau:
I (Process image input): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng vào số
Q (Process image output): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số
M: Miền biến cờ
T: Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (timer)
C: Miền nhớ phục vụ bộ đếm (counter)
PI: Miền địa chỉ cổng vào của các module tƣơng tự (I/O External input)
PQ: Miền địa chỉ cổng ra cho các module tƣơng tự (I/O External output)
+ Vùng dữ liệu: là miền để sử dụng để cất giữ các khối dữ liệu của chƣơng trình
bao gồm kết quả của các phép tính, hằng số đƣợc định nghĩa trong chƣơng trình bộ
đệm truyền thông. Một phần của bộ nhớ này thuộc kiểu đọc ghi đƣợc.
Vùng dữ liệu chia thành 2 loại:
DB (Data block): Miền chứa các dữ liệu đƣợc tổ chức thành khối. Kích thƣớc
cũng nhƣ khối lƣợng do ngƣời sử dụng quy định, phù hợp với từng bài toán điều
khiển. Chƣơng trình có thể truy nhập miền này theo từng Bit (DBX), byte (DBB), từ
(DBW), hoặc từ kép (DBD).
L (Local data block): Miền dữ liệu địa phƣơng, đƣợc các khối chƣơng trình OB,
FC, FB tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tức thời và trao đổi dữ liệu của biến hình
thức với những khối chƣơng trình đã gọi nó. Nội dung của dữ liệu trong miền nhớ này
sẽ bị xố khi kết thúc chƣơng trình tƣơng ứng trong khối OB, FC, FB.
- Tổ chức bộ nhớ CPU: là cách phân chia bộ nhớ cho các vùng nhớ khác nhau.
Cấu trúc bộ nhớ CPU của PLC S7-300 bao gồm:
+ Vùng nhớ chứa các thanh ghi
+ Vùng system memory
+ Vùng Load memory
+ Vùng Work memory
16
Kích thƣớc các vùng nhớ này phụ thuộc vào chủng loại của từng module CPU.
Load memory: là vùng nhớ chứa chƣơng trình ứng dụng (do ngƣời sử dụng viết)
bao gồm tất cả các khối chƣơng trình ứng dụng OB, FC, FB, các khối chƣơng trình
trong thƣ viện hệ thống đƣợc sử dụng (SFC, SFB) và các khối dữ liệu DB.
System memory: Là vùng nhớ chứa các bộ đệm vào/ra số (Q, I), các biến cờ (M),
thanh ghi T-Word, PV, T-Bit của Timer, thanh ghi C-Word, PV, C-Bit của Counter.
Work memory: Là vùng nhớ chứa các khối DB đang đƣợc mở, khối chƣơng trình
(OB, FC, FB, SFC hoặc SFB) đang đƣợc CPU thực hiện và phần bộ nhớ cấp phát cho
những tham số hình thức để các khối chƣơng trình này trao đổi tham trị với hệ điều
hành và với các khối chƣơng trình khác (Local Block). Tại một thời điểm nhất định
vùng Work memory chỉ chứa một khối chƣơng trình. Sau khi khối chƣơng trình đó
đƣợc thực hiện xong thì hệ điều hành sẽ xố nó khỏi Work memory và nạp vào đó
khối chƣơng trình kế tiếp đến lƣợc thực hiện.
Vịn qt chươn trình
PLC thực hiện chƣơng trình theo chu trình lặp. Mỗi vịng lặp đƣợc gọi là vịng
qt (scan). Mỗi vòng quét đƣợc bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng
vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chƣơng trình. Trong từng
vịng qt chƣơng trình đƣợc thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối
OB1 (Block End). Sau giai đoạn thực hiện chƣơng trình là giai đoạn chuyển các nội
dung của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số. Vòng quét đƣợc kết thúc bằng giai đoạn
truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi .
Thời gian cần thiết để PLC thực hiện đƣợc một vòng quét gọi là thời gian vòng
quét (Scan time). Thời gian vịng qt khơng cố định, khơng phải vịng qt nào cũng
thực hiện trong một khoảng thời gian nhƣ nhau. Mà tuỳ thuộc vào số lệnh trong chƣơng
trình đƣợc thực hiện, vào khối lƣợng dữ liệu đƣợc truyền thơng...trong vịng qt đó.
Hình 2.1. Vịng qut chương trình
Nhƣ vậy, việc đọc dữ liệu từ đối tƣợng để xử lý, tính tốn và việc gửi tín hiệu
điều khiển tới đối tƣợng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gian vòng qt.
Nói cách khác, thời gian vịng qt quyết định tính thời gian thực của chƣơng trình
điều khiển trong PLC. Thời gian vịng qt càng ngắn, tính thời gian thực của chƣơng
trình càng cao.
17
