ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 3 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 4 I Đặt vấn đề 4 II Mục đích nghiên cứu 4 III Giới hạn đề tài 5 IV Hướng thực hiền đề tài 5 CHƯƠNG 2 6 CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG 6 I CPU 224 AC DC Relay của PLC siemens S7 200 6 1 Khái niệm 6 2 Giới thiệu phần cứng của S7 200 6 3 Ngôn ngữ lập trình của S7–200 12 4 Một số lệnh cơ bản dùng trong S7 200 17 II Cầu Dao Điện 27 III Relay trung gian 27 IV Valve solenoid 28 V Bộ nguồn 24 VDC 29 VI Động cơ trộn 29 VII.
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Đặt vấn đề
Trong bối cảnh công nghiệp hoá, hiện đại hoá, Việt Nam cần đầu tư vào dây chuyền sản xuất tự động hóa để giảm chi phí, nâng cao năng suất lao động và cải thiện chất lượng sản phẩm Ứng dụng PLC (Bộ điều khiển lập trình) vào các dây chuyền sản xuất là một trong những giải pháp hiệu quả cho quá trình này Nhờ vào các tính năng tiện ích của hệ thống PLC, bộ điều khiển này đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Ngành xây dựng hiện nay đang phát triển mạnh mẽ, và việc ứng dụng PLC trong lĩnh vực này mang lại hiệu quả cao, đặc biệt trong quá trình pha chế sơn.
Mục đích nghiên cứu
Sơn là nguyên vật liệu chính trong ngành xây dựng, không chỉ bảo vệ bề mặt mà còn mang tính thẩm mỹ cao, do đó màu sắc sơn rất quan trọng Hiện nay, việc pha màu chủ yếu dựa trên phương pháp thủ công, dẫn đến độ chính xác thấp và tỷ lệ phế phẩm cao Để khắc phục những nhược điểm này và tạo ra sản phẩm theo yêu cầu, việc áp dụng hệ thống điều khiển lập trình PLC trong dây chuyền sản xuất tự động, cụ thể là “Hệ Thống Trộn Sơn Tự Động”, là giải pháp hiệu quả.
Mô hình này có thể sử dụng trong hệ thống trộn bêtông và một số lĩnh vực khác như pha chế hoá chất, thực phẩm,…
Giới hạn đề tài
Do yêu cầu của luận văn tốt nghiệp và hạn chế về kiến thức cũng như thời gian, tôi chỉ có thể thực hiện một số công việc nhất định.
- Tìm hiểu mô hình Pha màu trong thực tế
- Tìm hiểu và nghiên cứu PLC S7 – 200
- Chạy chương trình trên PLC (CPU 224)
Hướng thực hiền đề tài
- Nghiên cứu mô hình máy Pha màu từ các bồn chứa vật liệu cơ bản (các màu cơ bản và thành phần để tổng hợp nên màu cơ bản)
- Ấn định sản xuất một số màu (cam,rêu,nho) từ các màu cơ bản (xanh,đỏ,vàng)
- Ấn định sản xuất khối lượng được người sử dụng nhập từ giao diện
- Sử dụng giao diện để người sử dụng lựa chọn sản phẩm, khối lượng và tỷ lệ theo các thành phần màu để có một màu theo mong muốn
- Sử dụng các bộ timer để tính thời gian trộn và xả sản phẩm
- Thông qua PLC để tác động đóng mở các van cấp nguyên vật liệu, máy bơm và điều khiển động cơ khuấy trộn
- Lập trình điều khiển PLC
I CPU 224 AC-DC-Relay của PLC siemens S7-200:
PLC (Điều khiển Logic Lập trình) là thiết bị lập trình chuyên dụng trong công nghiệp, dùng để điều khiển các quy trình xử lý từ đơn giản đến phức tạp Thiết bị này có khả năng thực hiện nhiều chương trình hoặc sự kiện, được kích hoạt bởi các tín hiệu đầu vào hoặc qua bộ định thời và bộ đếm Khi một sự kiện xảy ra, PLC sẽ bật hoặc tắt các thiết bị bên ngoài thông qua các ngõ ra Việc thay đổi chương trình trong PLC cho phép thực hiện các chức năng khác nhau trong các môi trường điều khiển đa dạng Hiện nay, nhiều hãng sản xuất nổi tiếng như Siemens, Omron, Mitsubishi, và Schneider đã cung cấp PLC, cùng với các thiết bị mở rộng như cổng AI (Đầu vào tương tự) và DI (Đầu vào số) để nâng cao khả năng điều khiển.
2 Giới thiệu phần cứng của S7-200
- S7-200 là PLC cỡ nhỏ của công ty Siemens
- Cấu trúc của S7-200 gồm 1 CPU và các modul mở rộng cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Hình 1.1 hình dạng thực tế của PLC S7-200
Với dòng PLC S7 - 200, SIEMEN có các họ CPU cơ bản sau:
+ Họ 21x: 212, 214, 216, 218 Với họ CPU này do có nhiều nhược điểm không còn phù hợp với các hệ thống điều khiển hiện đại nên đã ít được sử dụng.
Dòng CPU 22x, bao gồm các mã 222, 224, 226 và 228, đang được ưa chuộng nhờ vào tốc độ xử lý nhanh chóng và cấu trúc linh hoạt Chúng hỗ trợ truyền thông mạnh mẽ và có khả năng bảo vệ tốt trong môi trường công nghiệp, chống lại rung, bụi và nhiễu từ trường.
2.2 Đặc điểm và thông số của một số loại CPU S7-200
Hình 1.2 Đặc điểm và thông số của một số loại CPU S7-200
- Mức logic 0: đến 5VDC/1mA
- Đáp ứng thời gian: 0.2ms
Hình 1.3 điện áp ngõ vào PLC S7-200
- Ngõ ra Relay hoặc Transistor Sourcing
- Điện áp tác động: 24-28VDC/2A hoặc 250VAC/8A(ngõ ra Relay)
- Điện trở cách ly nhỏ nhất 100Mohm
- Điện trở công tắc 200mOhm
- Thời gian chuyển mạch tối đa 10ms
- Địa chỉ ngõ ra: Qx.x
- Không có chế độ bảo vệ ngắn mạch
Hình 1.4 Đặc điểm ngõ ra PLC S7-200
Ghép nối PLC và máy tính: sử dụng cáp PC/PPI để chuyển đổi giữa RS232 và RS485
Hình 1 5: Ghép nối PLC và máy tính
Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị chấp hành:
Hình 1.6 sơ đồ kết nối thực tế
Modul mở rộng ngõ vào/ra:
Bạn có thể mở rộng ngõ vào/ra của PLC bằng cách kết nối thêm các modul mở rộng bên phải của CPU Đối với CPU 224, tối đa có thể ghép nối 7 modul, tạo thành một chuỗi liên kết với các modul cùng loại.
Các modul mở rộng số hay rời rạc đều chiếm chỗ trong bộ đệm, tương ứng với số đầu vào/ra của các modul.
Hình 1 7: Modul mở rộng cùa CPU 224
2.3 Nguyên lý hoạt động của PLC
Hình 1.8: Chu kì quét của PLC
Bộ nhớ của S7 – 200 được chia thành 4 vùng :
Hình 1.9: Cấu trúc bộ nhớ
Vùng chương trình : là miền nhớ được sử dụng để lưu các lệnh chương trình.
Vùng này thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi được.
Vùng tham số là khu vực lưu trữ các tham số quan trọng như từ khóa và địa chỉ trạm Nó cũng bao gồm vùng chương trình và thuộc kiểu non-volatile, cho phép đọc và ghi dữ liệu.
Vùng dữ liệu là khu vực lưu trữ các dữ liệu của chương trình, bao gồm kết quả tính toán, hằng số đã định nghĩa và bộ đệm truyền thông Một phần của vùng nhớ này thuộc loại non-volatile, giúp bảo toàn thông tin ngay cả khi chương trình không hoạt động.
Vùng dữ liệu được chia thành các miền nhớ nhỏ với các công dụng khác nhau:
Tất cả các miền này đều có thể truy nhập được theo từng bit, từng byte, từng từ đơn (word-2byte) hoặc từ kép (2 word).
Vùng đối tượng bao gồm các thành phần như timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra tương tự, được lưu trữ trong vùng nhớ cuối cùng Mặc dù vùng này không có kiểu non-volatile, nhưng nó cho phép thực hiện các thao tác đọc và ghi.
3 Ngôn ngữ lập trình của S7–200
3.1 Giới thiệu phần mềm STEP 7-MicroWIN 32 V3.2
3.1.1 Giao diện phần mềm Đối với PLC S7-200, SIEMEN đã xây dựng một phần mềm để có thể lập trình cho họ PLC loại này Phần mềm này có tên là STEP7- MicroWIN32.
Vựng soạn thảo chương trỡnh
Cụng cụ kết Nút thay đổi trạng thái làm việc của PLC nối cỏc lệnh Down load/Upload Nỳt kiểm tra trạng thỏi của chương trỡnh
Mở, tạo mới và lưu một chương trình điều khiển là chức năng chính của phần mềm STEP7- MicroWIN32, chạy trên nền Windows 32 bit Tài liệu này sẽ tập trung vào phiên bản 3.2 của STEP7- MicroWIN32 Để sử dụng phần mềm lập trình này, người dùng có hai phương pháp thực hiện.
- Cách 1:Vào Start→ Simatic→ STEP7- MicroWIN32 V3.2.0→ STEP7- MicroWIN32.
- Cách 2: Chạy thông qua biểu tượng trên Desktop
3.1.2 Một số thành phần quan trọng:
Khi nhấn vào nút này, bạn sẽ trở lại khu vực soạn thảo chương trình, nơi bạn có thể thêm bớt các đầu vào/ra, biến, lệnh và hàm để thực hiện chương trình điều khiển.
Để kiểm tra kết nối với PLC S7-200, chúng ta có thể điều chỉnh các phương thức truyền thông như PPI, MPI và tốc độ truyền Bên cạnh đó, cũng có thể xác minh sự hiện diện của PLC bằng cách kiểm tra kết nối giữa máy tính và PLC S7-200.
Nhấn vào đây để mở bảng định nghĩa, nơi bạn có thể xác định tên biến và gán địa chỉ tương ứng, giúp dễ nhớ và kiểm tra Các biến này có thể bao gồm đầu vào/ra và các biến trung gian.
-Lệnh: Đây là một trong những thành phần quan trọng nhất của
STEP7- MicroWIN32 Nó bao gồm toàn bộ các lệnh và khối hàm của STEP7- Micro WIN32 để có thể tạo được một chương trình điều khiển cho PLC S7-200.
Trong đó thường dùng nhất là các khối:
+ Bit Logic: bao gồm các lệnh làm việc với bit và thực hiện các phép toán logic như AND, OR, NOT…
+ Timer: đõy là khối lệnh làm việc với cỏc loại timer của
+ Counter: đõy là khối lệnh làm việc với cỏc loại timer của S7-200
+ Move: các khối lệnh dùng để di chuyển dữ liệu từ vùng nhớ này sang vùng nhớ khác của PLC.
+ Interger Math, Floating-Point Math: nhóm lệnh làm việc với số nguyên
16bit, 32bit và số thực Nhóm lệnh này thực hiện các phép toán số học như +,
+ Compare: bao gồm các khối lệnh dùng để so sánh dữ liệu như >,
