đã giải quyết được rất nhiều vấn đề mà một người bình thường khó có thể làmđược.Ngày càng nhiều các thiết bị tiên tiến đòi hỏi khả năng xử lý, mức độ hoànhảo, sự chính xác của các hệ thố
Giới thiệu chung về PLC S7-1200
Khái niệm chung PLC s7-1200
Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-200.
So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:
S7-1200 là một dòng PLC (bộ điều khiển logic lập trình) lý tưởng cho nhiều ứng dụng tự động hóa nhờ thiết kế nhỏ gọn, chi phí hợp lý và khả năng lập trình mạnh mẽ Những đặc điểm này giúp S7-1200 cung cấp các giải pháp tối ưu cho các nhu cầu tự động hóa.
-S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn,các đầu vào/ra (DI/DO).
-Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương trình điều khiển:
Tất cả các CPU đều có khả năng bảo vệ bằng mật khẩu nhằm ngăn chặn truy cập trái phép vào PLC, đồng thời tính năng "bảo vệ bí quyết" giúp bảo vệ các khối đặc biệt của hệ thống.
-S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.
Ngoài ra bạn có thể ung các module truyền mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc RS232.
Phần mềm lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic, hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình gồm FBD, LAD và SCL Step7 Basic được tích hợp trong TIA Portal v15.1 của Siemens, mang đến sự thuận tiện cho người dùng trong quá trình lập trình.
Để thực hiện một dự án với S7-1200, bạn chỉ cần cài đặt TIA Portal, vì phần mềm này đã tích hợp cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI.
Các module trong hệ PLC S7-1200
-Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớ chương trình khác nhau….
PLC S7-1200 có các loại sau:
Sign board của PLC SIMATIC S7-1200
-Sign board: SB1223 DC/DC
+Ngõ ra analog -AO 1 x 12bit
-CPU tín hiệu để thích ứng với các ứng dụng
-Thêm điểm của kỹ thuật số I/O hoặc tương tự với CPU như các yêu cầu ứng dụng.
-Kích thước của CPU sẽ không thay đổi
- Module xuất nhập tín hiệu số
- Module xuất nhập tín hiệu tương tự
Sơ đồ nối dây CPU 1212C AC/DC/RELAY (6ES7212-1BE40-0XB0)
Giới thiệu phần mềm TIA PORTIAL
Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic – tích hợp lập trình PLC và HMI
Step 7 basic hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động liên tục hoàn hảo.
Một hệ thống kỹ thuật mới Thông minh và trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật và cấu hình mạng, lập trình, chẩn đoán và nhiều hơn nữa.
Lợi ích với người dùng:
-Trực quan : dễ dàng để tìm hiểu và dễ dàng để hoạt động
-Hiệu quả : tốc độ về kỹ thuật
-Chức năng bảo vệ : Kiến trúc phần mềm tạo thành một cơ sở ổn định cho sự đổi mới trong tương lai.
Kết nối qua giao thức TCP/IP
-Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hay Laptop cần một kết nối TCP/IP
-Để PC và SIMATIC S7-1200 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là các địa chỉ IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau.
Cách tạo một Project
Bước 1: từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal v15
Bước 2: nhấp chuột vào Create New Project để tạo dự án
Bước 3:nhập tên dự án vào Project Name xong nhấn Create
Bước 4: chọn loại CPU xong chọn Add
Bước 5: Kết nối giữa màn hình HMI với PLC
TAG của PLC / TAG local
Tag của PLC -Phạm vi ứng dụng : giá trị Tag có thể được sử dụng mọi khối chức năng trong PLC
-Ứng dụng : binary I/O, Bits of memory
-Định nghĩa vùng : Bảng tag của PLC
-Miêu tả : Tag PLC được đại diện bằng dấu ngoặc kép Tag Local
Giá trị chỉ có thể được áp dụng trong khối đã được khai báo, tuy nhiên, mô tả tương tự có thể được sử dụng trong nhiều khối khác nhau với các mục đích khác nhau.
-Ứng dụng : tham số của khối, dữ liệu static của khối, dữ liệu tạm thời
-Định nghĩa vùng : khối giao diện
-Miêu tả : Tag được đại diện bằng dấu #
Sử dụng Tag trong hoạt động
Bảng tag PLC bao gồm các định nghĩa của các Tag và các hằng số có giá trị trong CPU Mỗi CPU được sử dụng trong dự án sẽ tự động tạo ra một bảng tag riêng biệt.
-Column : mô tả biểu tượng có thể nhấp vào để di chuyển vào hệ thống hoặc có thể kéo nhả như một lệnh chương trình
-Name : chỉ được khai báo và sử dụng một lần trên CPU
-Data type : kiểu dữ liệu chỉ định cho các tag
-Address : địa chỉ của tag
-Retain : khai báo của tag sẽ được lưu trữ lại
-Comment : comment miêu tả của tag
Nhóm tag : tạo nhóm tag bằng cách chọn add new tag table
Ngoài ra còn có một số chức năng sau:
-Giám sát tag của plc
-Đổi tên tag : Rename tag
-Đổi tên địa chỉ tag : Rewire tag
-Copy tag từ thư viện Global
Làm việc với một trạm PLC
Quy định địa chỉ IP cho module CPU IP TOOL có thể thay đổi IP address của PLC S7-1200 bằng 1 trong 2 cách
Phương pháp thích hợp được tự động xác định bởi trạng thái của địa chỉ IP đó :
Để gán một địa chỉ IP ban đầu cho PLC S7-1200, nếu thiết bị chưa có địa chỉ IP, IP TOOL sẽ sử dụng các chức năng thiết lập chính nhằm cấp phát địa chỉ IP cho PLC S7-1200.
Để thay đổi địa chỉ IP của PLC S7-1200, công cụ IP TOOL sẽ điều chỉnh cấu hình phần cứng (HW config) nếu địa chỉ IP đã tồn tại Sau đó, bạn cần đổ chương trình xuống CPU bằng cách nhấp vào biểu tượng download trên thanh công cụ của màn hình soạn thảo chương trình.
Kích vào biểu tượng mô phỏng Để giám sát chương trình trên phần mềm soạn thảo kích chọn Monitor trên thanh công cụ
Kỹ thuật lập trình và một số lệnh thường dùng trong chương trình
PLC hoạt động theo chu trình lặp, với mỗi chu trình được gọi là vòng quét Vòng quét bắt đầu bằng việc chuyển dữ liệu từ các cổng vào số vào bộ đệm ảo I, sau đó thực hiện chương trình từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1 Sau khi thực hiện chương trình, nội dung của bộ đệm ảo Q sẽ được chuyển đến các cổng ra số Cuối cùng, vòng quét kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi.
Bộ đệm I và Q không liên quan đến các cổng vào/ra tương tự, vì vậy các lệnh truy cập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý mà không thông qua bộ đệm.
Khối tổ chức OB – ORGANIZATION BLOCKS
Các khối tổ chức (OBs) đóng vai trò là giao diện giữa hoạt động của hệ thống và chương trình người dùng Chúng được hệ thống điều hành gọi ra và quản lý theo quy trình.
+Xử lý chương trình theo quá trình
+Báo động – kiểm soát xử lý chương trình
Trong việc xử lý lỗi, các khối như Startup oB, Cycle OF, Timing Error OB và Diagnosis OB có thể được chèn và lập trình dễ dàng trong các dự án Điều đặc biệt là không cần phải gán các thông số cho chúng, cũng như không cần gọi chúng trong chương trình chính, giúp tối ưu hóa quy trình phát triển.
Quá trình Alarm ON và Timer Interrupt OB yêu cầu tham số hóa khi được tích hợp vào chương trình Đặc biệt, quá trình báo động OB có thể được gán cho một sự kiện cụ thể trong thời gian thực hiện thông qua các lệnh ATTACH, hoặc có thể tách biệt bằng lệnh DETACH.
OB ngắt thời gian trễ có thể được tích hợp vào dự án và lập trình một cách linh hoạt Để sử dụng, chúng cần được gọi trong chương trình thông qua lệnh SRT_DINT, trong đó tham số không bắt buộc phải cung cấp.
Khi một số OB được khởi động, hệ điều hành sẽ truy xuất thông tin đã được thẩm định trong chương trình người dùng, điều này hỗ trợ rất nhiều trong việc chẩn đoán lỗi Thông tin này thường được cung cấp qua các mô tả của các khối OB.
Các hàm (FCs) là những khối mã không yêu cầu bộ nhớ, và dữ liệu của các biến tạm thời sẽ bị mất sau khi hàm được thực thi Để lưu trữ dữ liệu của các hàm, có thể sử dụng các khối dữ liệu toàn cầu.
-Functions có thể được sử dụng với mục đích
+Trả lại giá trị cho hàm chức năng được gọi
+Thực hiện công nghệ chức năng, ví dụ : điều khiển riêng với các hoạt động nhị phân
FC có thể được gọi nhiều lần trong một chương trình, điều này giúp lập trình chức năng lặp lại phức tạp trở nên dễ dàng hơn.
A function block (FB) requires a designated memory area for each invocation When an FB is called, a Data Block (DB) is associated with the instance DB, storing the relevant data within the instance.
DB truy cập vào các biến của FB, với các khu vực bộ nhớ khác nhau được gán cho một FB nếu nó được gọi nhiều lần.
DB (khối dữ liệu) cung cấp bộ nhớ cho các biến dữ liệu với hai loại chính: Global DB cho phép tất cả các OB, FB và FC truy cập và ghi dữ liệu, và Instance DB được gán cho một FB cụ thể.
Giới thiệu một số tập lệnh logic có sử dụng trong chương trình.
Sử dụng lệnh Timer để phát triển một chương trình có chức năng trễ định thời Số lượng Timer có thể thay đổi tùy thuộc vào nhu cầu của người sử dụng và dung lượng bộ nhớ của CPU Mỗi Timer được sử dụng để quản lý thời gian một cách hiệu quả.
16 byte IEC_Timer dữ liệu kiểu cấu trúc DB Step 7 tự động tạo khối DB khi lấy khối Timer.
Kích thước và tầm của kiểu dữ liệu Time là 32 bit, lưu trữ như là dữ liệu Dint : T#-14d_20h_31m_23s_648ms đến#24d_20h_31m_23s_647ms hay là -2.147.483.648 ms đến 2.147.483.647 ms.
Lệnh Counter trong PLC được sử dụng để đếm các sự kiện bên ngoài hoặc các quá trình bên trong Mỗi Counter sử dụng cấu trúc lưu trữ của khối dữ liệu DB để lưu trữ thông tin Khi sử dụng lệnh này, Step 7 sẽ tự động tạo khối DB cần thiết.
Tầm giá trị đếm phụ thuộc vào kiểu dữ liệu được chọn Đối với số nguyên không dấu, giá trị đếm có thể từ 0 đến giới hạn tối đa Trong khi đó, với số nguyên có dấu, giá trị đếm có thể dao động từ giới hạn âm đến giới hạn dương.
Sơ đồ thuật toán và code chương trình phân loại sản phẩm theo cân nặng
Sơ đồ thuật toán
START ĐÃ CÀI ĐẶT THÔNG SỐ
Các thông số cần cài đặt:
1 Trọng lượng sản phẩm nhẹ
2 Trọng lượng sản phẩm trung bình
CB vị trí cân tác động
Cân trọng lượng sản phẩm
TL thực tế < TL cài đặt SP nhẹ
CB vị trí xi lanh
Xilanh SP nhẹ tác động, tăng bộ đếm lên 1 giá trị
Xilanh SP nhẹ thu hồi
TL SP nhẹ < TL thực tế < TL SP trung bình
CB vị trí xi lanh
Xilanh SP trung bình tác động, tăng bộ đếm lên 1 giá trị
Xilanh SP trung bình thu hồi
TL thực tế > TL cài đặt SP trung bình
CB vị trí xi lanh
Tăng bộ đếm lên 1 giá trị
YES 1 chế độ tự động
NÚT DỪNG THIẾT BỊ BẰNG TAY
No chế độ bằng tay
Code chương trình
Thiết kế màn hình giao diện HMI và mô phỏng WinCC
Tạo kết nối giữ HMI với PLC
Khi thiết kế màn hình giao diện HMI, cần lựa chọn thông số màn hình phù hợp với thực tế và thực hiện cài đặt địa chỉ trong khu vực quản lý cài đặt và kết nối.
-Thiết kế HMI bằng cách vào mục quản lý màn hình trong vùng quản lý thiết bị Một số chức năng cơ bản
+Runtime settings:thiết lập thông số cơ bản về bàn tính và ngôn ngữ
+Screen:Mục thiết kế màn hình giao tiếp
+HMI tag:Địa chỉ giao tiếp với vùng nhớ màn hình và thiết bị đầu cuôi.
Tạo hiệu ứng chuyển động
-Các công tắc và chữ viết được lấy từ các hộp của thanh công cụ
- Các chức năng sinh động trong thiết kế được thiết lập bằng cách nhấn đôi vào hình trực quan và tạo các hiệu ứng trong mục Properties.
-Muc Properties dùng cho việc thiết kế tên màu sắc và các chức năng hiển thị
-Mục animation giúp ta thiết lập các hiệu ứng chuyển ảnh ở phần hiển thị Display hay các chức năng chuyển động ở mục Movements.
-Sau khi chọn hiệu ứng của biến ta gán ta gắn địa chỉ cần hiển thị ở phần Tag và các cấp độ hiển thị trong bảng chức năng
Scada và màn hình mô phỏng trên WinCC
SCADA là hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu, bao gồm các thiết bị cảm biến thu thập thông tin từ môi trường Dữ liệu này được chuyển đến bộ điều khiển PLC, nơi nó được xử lý qua các phương thức truyền thông Người dùng có thể xem và điều khiển hệ thống giám sát thông qua máy tính và giao diện người máy HMI.
Phần mềm WinCC của Siemens là công cụ chuyên dụng cho việc thiết kế giao diện điều khiển HMI (Giao diện Người-Máy) và hỗ trợ xử lý, lưu trữ dữ liệu trong hệ thống SCADA (Giám sát và Thu thập Dữ liệu) trong lĩnh vực tự động hóa.
PLC là thiết bị thiết yếu trong quy trình sản xuất tự động, giúp tiết kiệm chi phí và nâng cao chất lượng sản phẩm Việc ứng dụng PLC trong sản xuất đóng vai trò quan trọng, góp phần tối ưu hóa hiệu quả và cải thiện quy trình làm việc.
Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi đã nghiên cứu và áp dụng PLC vào lĩnh vực giáo dục, cụ thể là mô phỏng mô hình băng tải mini để phân loại sản phẩm theo trọng lượng Tiểu luận này đã giúp tôi giải quyết nhiều vấn đề liên quan đến việc tối ưu hóa quy trình phân loại và nâng cao hiệu quả trong ứng dụng công nghệ tự động hóa.
-Tìm hiểu về các thiết bị băng tải và cân Loadcell
-Tìm hiểu về cấu tạo hoạt động của PLC S71200
-Ưng dụng PLC S7-1200 vào điều khiển bang chuyển sản phẩm
-Xây dựng được mô hình giám sát trên phần mềm TIA_Portial
Do trình độ còn hạn chế và thời gian không nhiều nên đề tài này không thể tránh khỏi được thiếu soát, rất mong quý thầy, cô thông cảm!