Mục đích nghiên cứu
Tìm hiểu PLC CP1L của công ty OMRON
Tìm hiểu khái quát màn hình điều khiển NB7W-TW01B của công ty
Tìm hiểu biến tần 3G3JX của công ty OMRON
Tìm hiểu về phần mềm lập trình CX-Programmer
Tìm hiểu phần mềm NB-Designer (công cụ hỗ trợ lập trình cho màn hình
Tìm hiểu về truyền thông Modbus RTU
Ứng dụng PLC CP1L, màn hình NB7W-TW01B và biến tần 3G3JX để xây dựng mô hình.
Giới hạn của đề tài
Do hạn chế về điều kiện và khả năng, đề tài “Xây dựng mô hình điều khiển và giám sát hệ thống băng chuyền tại CTY TNHH CN SƠN HOÀN HẢO” chỉ thực hiện một số nội dung cụ thể.
Nghiên cứu về màn hình điều khiển NB7 của OMRON
Biến tần 3G3JX của OMRON
Thiết kế mô hình Điều khiển và giám sát hệ thống băng chuyền tại CTY
TNHH CN SƠN HOÀN HẢO.
Phương pháp nghiên cứu
Đề tài được thực hiện chủ yếu bằng phương pháp thu thập thông tin, tham khảo các nguồn tài liệu có liên quan
Dựa trên yêu cầu thực tế tại các nhà máy, chúng em để xuất giải pháp điều khiển tự động qua mô hình thiết kế.
GIỚI THIỆU VỀ CTY TNHH CN SƠN HOÀN HẢO
Sơ lược về công ty
Công ty TNHH Công Nghệ Sơn Hoàn Hảo là công ty 100% vốn nước ngoài, chuyên cung cấp dây chuyền sơn tĩnh điện bột và ướt
Công ty TNHH Công Nghệ Sơn Hoàn Hảo, hoạt động từ năm 2003, là một đơn vị tiên phong trong lĩnh vực tư vấn, thiết kế và chế tạo lắp đặt hệ thống sơn ướt, sơn tĩnh điện bột, đồng thời cung cấp các dịch vụ liên quan.
Hình ảnh 1.1: băng tải sàn của công ty TNHH CN SƠN HOÀN HẢO
Vị trí địa lý và quy mô của công ty
Nhà máy :PAINT FINISHING TECHNOLOGY & SYSTEM CO.,LTD,địa chỉ đường 2B, KCN Đồng An, Thị xã Thuận An, tỉnh Bình Dương, Việt Nam
Văn phòng đại diện ở Việt Nam: 29 Thụy Khuê, quận Tây Hồ, TP.Hà Nội
Tổng diện tích khu đất: 30000 feet vuông
Diện tích nhà xưởng: 14000 feet vuông
Diện tích văn phòng: 2000 feet vuông
mô hình kinh doanh
Khi nhận thấy tại việt Nam có tiềm năng phát triển công nghệ sơn chuyên nghiệp,
PFT đã chính thức gia nhập và hoạt động tại thị trường Việt Nam và Châu Á, tập trung vào các sản phẩm thiết bị nhà xưởng như máy chấn, máy cắt và máy cuốn ống Công ty cũng cung cấp các thiết bị hàn như máy hàn TIG, MIG và máy cắt PLASMA Ngoài ra, PFT còn cung cấp sơn ướt, sơn bột, thiết bị ứng dụng, lò sấy cho sơn ướt và sơn bột, cùng với buồng phun cho cả hai loại sơn này.
THIẾT BỊ SỬ DỤNG
2.1 PLC CP1L –M-30DR-A CỦA OMRON:
2.1.1 Tổng quan về PLC CP1L:
(PLC là viết tắt của Programmable logic Controller)
Trạm điều khiển tự động là trung tâm điều phối của toàn bộ hệ thống, nơi tiếp nhận và xử lý thông tin từ các thiết bị đo lường và cơ cấu chấp hành Tại đây, các dữ liệu được kiểm soát chặt chẽ, tính toán và phát lệnh điều khiển kịp thời cho từng đối tượng Sử dụng bộ khả trình PLC CP1L của OMRON, trạm điều khiển này không chỉ đáp ứng các yêu cầu công nghệ mà còn có giá thành hợp lý, dễ dàng mở rộng và nâng cấp thành hệ điều khiển dự phòng.
Bộ điều khiển khả trình CP1L của Omron là giải pháp tiết kiệm chi phí cho tự động hóa máy móc nhỏ, với 14 điểm I/O có thể mở rộng lên tới 160 điểm Nó cung cấp sự linh hoạt và khả năng mở rộng, đáp ứng nhu cầu đa dạng trong ngành công nghiệp.
CP1L được trang bị 30 hoặc 40 mô-đun I/O cài sẵn và sử dụng cổng USB tiêu chuẩn cho lập trình và giám sát, cùng với 2 cổng truyền thông RS-232C và RS-422A/485 Lập trình theo tiêu chuẩn IEC 61131-3 cho CP1L được hỗ trợ bởi phần mềm CX-One, với các thư viện điều khiển và khối chức năng tiết kiệm thời gian của Omron, giúp đơn giản hóa quá trình phát triển và chỉnh sửa logic lập trình trực tuyến Phần mềm mô phỏng trong CX-One cho phép thử nghiệm các chương trình mà không cần phần cứng, rút ngắn thời gian đưa vào hoạt động.
Hình 2.2: Kích thước của PLC CP1L 30I/O
2.1.2 Các đặc điểm và tính năng của PLC CP1L:
- Sử dụng dòng PLC mới của OMRON là CP1L-M30DR-A
- Chế độ mô phỏng với 18 đầu vào số và 12 đầu ra rơ le
- Mô phỏng ngay trên bộ tự học bằng bộ công tắc và đèn báo (chế độ INTERNAL)
- Mô phỏng với thiết bị ngoại vi bên ngoài thông qua giắc đấu nối dây (chế độ EXTERNAL)
- Tích hợp 1 đầu vào analog 0-10V (8 bit) ngay trên PLC
- Tích hợp 1 núm xoay giá trị analog (8 bit) ngay trên PLC
- Có khả năng lắp thêm mô đun truyền thông RS-232 hoặc RS-422/RS485 (đặt hàng riêng)
- Sử dụng nguồn điện xoay chiều 100-240VAC
- Kích thước nhỏ gọn: 240 x 180 x 90 mm
- Lập trình thông qua cổng USB (sử dụng phần mềm CX-Programmer)
2.1.2.2 Tính năng PLC CP1L –M-30DR-A:
- PLC CP1L có tính năng đơn giản, nó thay thế cho dòng sản phẩm CPM1A và CPM2A
- Số lượng I/O và dung lượng bộ nhớ nhiều
- Nhiều ngôn ngữ lập trình
Ngôn ngữ cấu trúc ( ST)
Giảm thời gian lập trình và khắc phục sự cố
- Điều khiển truyền động với độ chính xác cao
Ngõ ra phát xung: CP1L hỗ trợ điều khiển ngõ ra phát xung 2 trục với tốc độ tối đa 100 kHz
Bộ đếm tốc độ cao: Xung từ encoder Ngõ vào interrupt nhanh 5kHz
Modbus-RTU: Truyền thông Modbus-RTU không cần lập trình Ứng dụng truyền thông với biến tần
- Truyền thông nối tiếp: Serial PLC Link chia sẻ dữ liệu giữa các PLC qua RS- 485/RS-422
- Giao tiếp qua cổng USB: Thích hợp cho laptop không có cổng COM
Hình 2.3: Đọc xung tốc độ cao
Bảng 2.1: Tính năng PLC CP1L –M-30DR-A
Bộ nhớ flash cho phép lưu trữ chương trình của người dùng, các tham số như PLC Setup, dữ liệu chú thích và toàn bộ vùng nhớ DM dưới dạng giá trị ban đầu.
Pin: dùng để duy trì bộ đếm (counter values), vùng nhớ dữ liệu (DM area), vùng nhớ lưu giữ (Holding area) Đầu vào/ra 30( 18 đầu vào, 12 đầu ra)
Số lượng mô đun mở rộng có thế kết nối
Số lượng tối đa I/O của thiết bị là 150, bao gồm 6 đầu vào ngắt với thời gian đáp ứng 0.3ms Thiết bị cũng hỗ trợ 6 đầu vào ngắt chế độ đếm, có tần số đáp ứng tối đa 5kHz và khả năng đếm 16 bit tiến/lùi Ngoài ra, còn có 6 đầu vào đáp ứng nhanh với độ rộng xung tối thiểu 50µs.
Ngắt lập lịch 1 Đếm tốc độ cao 4 bộ đếm, 2 trục ( 24 VDC) 4 đầu vào: Lệch pha
(4x) 50kHz hoặc đơn pha 100kHz Đầu vào tương tự 1 ( độ phân giải 1/256, dải đầu vào : 0 đến 10VDC) Đầu ra xung
( chỉ với các model đầu ra transitor) Đầu ra xung
2 đầu ra 1Hz đến 100kHz Đầu ra PWM
2 đầu ra 0.1 đến 6553.3 Hz hay 1 đến 32,800 Hz
Hệ số tỉ lệ: 0% đến 100%
Bảng 2.2: Đặc tính PLC1 CP1L –M-30DR-A
Mục Loại nguồn cấp AC
Giải điện áp hoạt động 85 – 264 VAC
Công suất tiêu thụ tối đa 50VA
Nguồn cấp ra ngoài 300mA với điện áp 24VDC
200mA với điện áp 24VDC Điện trở cách điện tối thiểu 20 MΩ (ở500VDC) giữa đầu nối AC với đầu nối GR
Khả năng cách điện 2300 VAC ở tần số 50/60Hz trong một phút giữa chân AC và chân GR Dòng dò tối đa là 5mA
Khả năng kháng nhiễu Tuân theo chuẩn IEC 61000-4-4 2kV
Khả năng chịu rung 10 tới 57Hz, cường độ 0.075mm, 57-150Hz, gia tốc
Khả năng chịu sốc 147m/s2 , 3 lần theo mỗi chiều X,Y và Z
Dải nhiệt độ hoạt động 0 tới 55 độ C Độ ẩm cho phép 10% tới 90% (không ngưng tụ)
Môi trường hoạt động Không có chất khí ăn mòn
Nhiệt độ bảo quản -20 tới 75 độC (Phải gỡ pin ra)
Thời gian lưu nguồn tối thiểu 10ms
Phương pháp điều khiển Theo chương trình chứa trong PLC
Cách điều khiển I/O Quét vòng kết hợp với tác động tức thì
Các khối chức năng có sẵn: 128
Ngôn ngữ lập trình có thể sử dụng trong khối chức năng: dạng Ladder hoặc Structure text Độ dài mã lệnh 1 tới 7 bước trên một lệnh
Số mã lệnh khoảng 500 (mã chức năng: 3 con số)
Thời gian thi hành lệnh Lệnh cơ bản: 0.55às Lệnh đặc biệt: 4.1às
Thời gian xử lý chung 0.4ms
Dung lượng chương trình 10 Ksteps
Tuổi thọ của pin 5 năm ở nhiệt độ 25 độ C
2.1.2.3 Cách xác định địa chỉ đầu vào ra trên từng CPU của PLC họ CP1L
Các đầu vào ra (I/O) trên PLC được gán một địa chỉ bộ nhớ cụ thể trong vùng nhớ CIO để sử dụng trong chương trình Các đầu nối I/O này được đánh số và định địa chỉ theo bảng dưới đây.
Bảng 2.3: Bảng địa chỉ bộ nhớ các đầu vào ra PLC CP1L (14, 20, 30, 40 I/O)
I/O Đầu nối trên module CPU Đầu vào ra mở rộng Model N 0
12 or 26 tùy module) Word(k+1) m đầu ra:
- Trong đó: k = word input cuối của CPU hoặc word đã được phân cho Expansion kế trước, nếu như Expansion này đã nối
- i = word output cuối của CPU hoặc word đã được phân cho Expansion kế trước nếu như Expansion này đã nối
2.1.3 Khối mở rộng cho phép và số lượng I/O tối đa của các Unit PLC:
Bảng 2.4: Bảng các khối mở rộng của PLC CP1L
CPU Unit Word Số lượng khối mở rộng
2.1.4 Chức năng các vùng nhớ trong PLC CP1L:
Bảng 2.5: Bảng chức năng các vùng nhớ của PLC CP1L
Vùng nhớ Words Bits Chức năng
(1000 bits) Các bit này dùng để gán cho các đầu dây vào ra I/O
(1024 bits) Được dung để kết nối 1:1 Master, Slave
Dùng để kết nối nhiều CP1L hay CP1H khác
Các bit này được sử dụng như 1 bit trung gian
Vùng nhớ Words Bits Chức năng
Các bit này được sử dụng như 1 bit trung gian
Các bit này lưu dữ liệu và lưu trạng thái khi PLC bị mất nguồn ( H512-
Các bit này phục vụ cho các chức năng riêng biệt như cờ báo và cacvs bit điều khiển
Dữ liệu lưu ở vùng nhớ
DM chỉ có thể truy cập ở dạng word Giá trị của word tự lưu trữ khi bị mất điện
Bits Địa chỉ cho các timer
C4096 Bits Địa chỉ cho các timer
TR Area 16 Bit TR0- TR15
Task Flag Area 31 Bit TK0 - TK31
Index Registers 16 Registers IR0 - IR15
Data Register 16 Registers DR0 - DR15
2.1.5 Các đặc tính truyền thông:
PLC CP1L được trang bị một cổng USB tích hợp, cho phép kết nối trực tiếp với máy tính Để tải xuống hoặc tải lên chương trình, người dùng cần sử dụng phần mềm CX_Programmer (Cx-one).
Trước khi kết nối phần mềm CX_Programmer, cần cài đặt Driver cho cổng USB trên máy tính Đặc biệt, bộ điều khiển CP1L hỗ trợ lập trình Function Block, cho phép kết nối trực tiếp giữa HMI, PLC và Inverter Để PLC giao tiếp với thiết bị ngoại vi qua cổng USB Peripheral Port, chỉ cần sử dụng một cáp USB thông thường.
Hình 2.4: Giao tiếp giữa PC và PLC
Khi kết nối bằng cáp USB, chỉ có thể kết nối một máy tính với một PLC Tránh rút cáp kết nối ra khỏi PLC hoặc máy tính khi đang trực tuyến, vì điều này có thể gây ra lỗi trên hệ điều hành Windows 2000 và XP.
To successfully reconnect CX-Programmer with the PLC, first switch CX-Programmer to offline mode Then, reconnect the USB cable before switching CX-Programmer back to online mode This process is applicable for Windows 98 and Me operating systems.
Nếu CX-Programmer ở trạng thái online mà rút dây USB ra, hệ thống có thể bị lỗi gây treo máy & cần khởi động lại máy tính
2.1.5.1 Giao tiếp dùng Host Link:
Giao thức Host Link của Omron cho phép kết nối tối đa 32 bộ PLC với một máy tính chủ thông qua các đường truyền RS-232 hoặc RS-422C Tuy nhiên, khi sử dụng RS-232C, chỉ có thể thực hiện kết nối 1:1 giữa PLC và máy tính chủ.
1 PLC với 1 computer trong khi kết nối dùng RS-422 cho phép kết nối tới 32 PLC trên mạng với 1 máy tính (1:n) Có thể dùng cổng RS-232C hoặc cổng RS- 422C
Hình 2.5: Kết nối 1:1 Host link giữa PLC và máy tính
Bảng 2.6: Cổng ngoại vi của PLC CP1L
Cổng ngoại vi USB Kết nối thiết bị ngoại vi như
Theo chuẩn USB1.1, đầu nối loại B
Các chế độ truyền thông:
NT Link (1:N), Serial PLC Link, Serial Gateway
(CompoWay/F master, Modbus-RTU master),
Modbus-RTU easy master function
Board mở rộng CP1W- CIF01 RS-232 hoặc CP1W-CIF11/12 RS-422A/485
2.1.5.2 Truyền thông dùng NT Link:
NT Link cung cấp giải pháp trao đổi dữ liệu nhanh chóng thông qua kết nối trực tiếp giữa bộ điều khiển CP1L/1H và màn hình Programmable Terminal-PT Kết nối này sử dụng cổng RS-232C hoặc RS-422/485, yêu cầu có thẻ RS232 hoặc RS-422/485 được cắm trên CP1L/1H.
Hình 2.6: Kết nối giữa 1 PLC và 1 màn hình
2.1.6 Các đèn LED chỉ thị trạng thái của PLC (PLC Status Indicators):
Bảng 2.7: Các đèn Led chỉ thị trạng thái của PLC Đèn Trạng thái Chức năng
Bật PLC đang được cấp điện bình thường
Tắt PLC không được cấp điện bình thường (không có điện, điện yếu, )
Bật PLC đang hoạt động ở chế độ RUN hay MONITOR
Tắt PLC đang ở chế độ PROGRAM hoặc bị dừng
PLC gặp lỗi nghiêm trọng (chương trình PLC ngừng chạy), bao gồm cả lỗi FALS hay lỗi phần cứng (WDT) Tất cả các đầu ra sẽ tắt
PLC gặp một lỗi không nghiêm trọng (PLC tiếp tục chạy ở chế độ RUN)
Tắt PLC hoạt động bình thường không có lỗi
Bật Đang truyền thông qua cổng USB Tắt Hiện không có truyền thông qua cổng USB
Bit tắt đầu ra (A500.15) bật
Lúc này tất cả các đầu ra trên PLC sẽ tắt, bất kể chương trình điều khiển
Tắt Hoạt động như bình thường
Chương trình, thông số hay bộ nhớ dữ liệu đang được ghi vào bộ nhớ flash hay card nhớ
Chương trình, thông số hay bộ nhớ dữ liệu đang được đọc lại từ bộ nhớ ngoài sau khi bật điện
Lưu ý: không tắt điện trong khi đèn này đang Sáng
Tắt Hoạt động như bình thường
Khi gặp một sự cố trầm trọng, các đèn chỉ thị trạng thái đầu vào sẽ thay đổi như sau:
- Khi có lỗi CPU hay lỗi với bus vào/ ra (CPU Error/ I/O Bus Error): các LED đầu vào sẽ tắt
Khi xảy ra lỗi bộ nhớ hoặc lỗi hệ thống, các LED đầu vào sẽ duy trì trạng thái trước đó, bất chấp việc trạng thái thực tế của đầu vào đã thay đổi.
2.2 MÀN HÌNH HMI NB7Q-TW01B CỦA OMRON
Hình 2.7: Các dòng HMI họ NB
2.2.1 Đặc tính và thông số kỹ thuật:
- Màn hình màu cảm ứng TFT LCD kích thước 7”
- 65.536 màu thiết kế rộng, dễ bố trí trang giao diện
- Tuổi thọ đèn nền hình tối thiểu 50.000h
- Tuổi thọ màn hình cảm ứng tối thiểu 1.000.000 tác động
- Giao tiếp cổng RS232, RS422A/485, Ethernet và cổng USB 2.0 tốc độ cao (lập trình)
- Nhiệt độ hoạt động 0-50ºC, đạt độ kín bề mặt IP65F
- PLC giao tiếp: Omron, Mitsubishi, Siemens, Mobus RTU, LG, AB,…
- Phần mềm thiết kế NB-Designer
2.2.2 Thành phần và chức năng phần cứng: Đèn Led báo nguồn Màn hình hiển thị
- B1: Cài đặt thông số phần cứng:
- B3: Dùng phần mềm tạo các trang màn hình mong muốn
- B4: Download vào màn hình các trang vừa tạo
- B5: Lập trình PLC (trong đó có chứa chương trình điều khiển, giám sát từ HMI)
- B6: Kết nối PLC với màn hình (điều khiển hoạt động từ màn hình thông qua PLC)
2.3 Biến tần 3G3JX-A2004 của OMRON:
2.3.1 Giới thiệu về biến tần
Biến tần là thiết bị chuyển đổi điện áp hoặc dòng điện xoay chiều từ một tần số đầu vào sang tần số khác ở đầu ra.
Bộ biến tần được sử dụng để điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều bằng phương pháp điều khiển tần số, trong đó tần số của lưới nguồn được điều chỉnh thành tần số biến thiên.
2.3.2 Các họ biến tần của Omron
Hình 2.11: Các họ biến tần
Bảng 2.8: Thông số kỹ thuật các họ biến tần Đặc tính 3G3JX 3G3MX 3G3RX
Công suất 0.2 7.5 kW 0.2 7.5 kW 5.5 400 kW
Cấp điện áp 3 pha 200VAC; 1 pha 200VAC;
3 pha 400VAC Tần số điều khiển 0.5 400 Hz 0.5 400 Hz 0.1 400 Hz
Phân giải tần số 0.1 Hz
PHẦN MỀM SỬ DỤNG VÀ TRUYỀN THÔNG
CX-ONE là bộ phần mềm tích hợp hoàn hảo, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp và hỗ trợ đa dạng thiết bị của OMRON.
Với các phần mềm này, người sử dụng có trong tay những công cụ mạnh, sử dụng dễ dàng và liên tục được cập nhật, cải tiến
Hình 3.1: Một vài phần mềm ứng dụng của gói phần mềm CX-ONE
Bảng 3.1: Các phần mềm ứng dụng của gói phần mềm CX-ONE
CX-Programmer là phần mềm chủ chốt trong gói phần mềm tự động hóa, không chỉ hỗ trợ lập trình cho PLC mà còn giúp các kỹ sư quản lý dự án tự động hóa hiệu quả, với PLC đóng vai trò là bộ não của hệ thống.
Các chức năng chính của CX-Programmer bao gồm:
- Tạo và quản lý các dự án (project) tự động hóa (tức các chương trình)
- Kết nối với PLC qua nhiều đường giao tiếp
- Cho phép thực hiện các thao tác chỉnh sửa & theo dõi khi đang online (như force set/reset, online edit, monitoring, )
- Đặt thông số hoạt động cho PLC
- Cấu hình đường truyền mạng
- Hỗ trợ nhiều chương trình, nhiều PLC trong 1 cùng project & nhiều section trong
CX-Programmer hiện có 3 phiên bản chính:
Bản Junior 2.1 hỗ trợ các PLC micro của OMRON như CPMx và SRM1 Phiên bản này hiện đang được cung cấp miễn phí cho khách hàng mua PLC OMRON tại Việt Nam.
Bản Junior: Bản này chỉ hỗ trợ các loại PLC micro của OMRON như CP1L/ CP1H, CPMx, SRM1
Bản này hỗ trợ tất cả các loại PLC của OMRON, bao gồm các dòng phổ biến như CQM1x, C200x, CS1 và CJ1x, ngoài loại CPMx Đặc biệt, CP1L/1H có khả năng lập trình từ máy tính (PC) với phần mềm CX-Programmer phiên bản 7.xx trở lên.
3.1.2 Các thao tác cơ bản với CX-Programmer :
- Với series CP1L, lựa chọn loại L hay M tùy theo model đang dùng Các lựa chọn khác không cần thay đổi (để nguyên như mặc định)
Hình 3.4: Chọn loại truyền thông 3.1.2.2 Các thành phần trên cửa sổ project:
Hình 3.5: Các thành phần trên cửa sổ project
3.1.2.3 Các cửa sổ phụ trên màn hình giao diện của CX-Programmer:
Trong quá trình sử dụng CX-Programmer, người dùng có khả năng bật hoặc tắt các cửa sổ phụ, giúp hiển thị thông tin liên quan đến các đối tượng và công việc đang thực hiện.
Hình 3.6: Các cửa sổ phụ trên màn hình
- Cửa sổ Workspace: là cửa sổ thường nằm bên trái màn hình & liệt kê các thông tin chính trong 1 chương trình như Symbol, Section, Settings, Memory
- Cửa sổ Address Reference: cho phép quan sát việc sử dụng 1 địa chỉ bộ nhớ bất kỳ trong chương trình
Cửa sổ Watch trong CX-Programmer cho phép người dùng theo dõi giá trị của một địa chỉ trong bộ nhớ và thực hiện các thao tác để thay đổi giá trị đó một cách dễ dàng.
- Cửa sổ Output: Các kết quả kiểm tra & biên dịch chương trình cùng các thông tin khác sẽ được hiển thị trên cửa sổ này
3.1.2.4 Kiểm tra kết nối (Communication) với PLC) :
Để kết nối với PLC, hãy nhấn nút "Work Online" sau khi đã kết nối cáp giữa máy tính và PLC Khi kết nối thành công, CX-Programmer sẽ chuyển sang chế độ làm việc Online.
Hình 3.7: Kiểm tra kết nối với PLC
- Bấm lại vào nút Work Online sẽ chuyển sang chế độ Offline để có thể sửa chương trình
3.1.2.5 Kiểm tra và biên dịch chương trình:
Biên dịch chương trình giúp phát hiện lỗi cú pháp và các vấn đề như thiếu hoặc thừa phần tử trong mã nguồn Kết quả biên dịch sẽ được hiển thị trong tab Compile của cửa sổ Output.
Hình 3.8: Kiểm tra và biên dịch chương trình
Để nạp chương trình đã viết vào PLC, trước tiên cần chuyển PLC sang Chế độ Chương trình Tuy nhiên, nhờ vào các tính năng hỗ trợ của CX-Programmer, chúng ta có thể nạp chương trình vào PLC ngay cả khi nó đang ở bất kỳ chế độ nào.
- Bấm nút Work Online để kết nối với PLC, sau đó sử dụng các nút trên thanh công cụ để thay đổi chế độ chạy của PLC
Hình 3.9: Giao diện người dùng chính của NB-Designer
Trong giao diện phần mềm, các thành phần chính bao gồm: thanh tiêu đề, thanh menu, thanh công cụ, cửa sổ thư viện, cửa sổ thông tin, thanh trạng thái, cửa sổ tệp hình ảnh, cửa sổ bố trí đối tượng, cửa sổ cây thư mục dự án và cửa sổ danh sách đối tượng Những thành phần này hỗ trợ người dùng trong việc quản lý và thao tác với các tài nguyên trong dự án một cách hiệu quả.
Dữ liệu màn hình được tao ra với NB – Designer như sau:
Thiết lập hệ thống cho PT
Thiết lập thuộc tính cho Project Đăng ký máy chủ
Bố trí, sắp xếp đối tượng Lưu dữ liệu màn hình Lưu Project
Kiểm tra bằng cách in dữ liệu Truyền dữ liệu đến PT
- Chọn File–NewProject hoặc nhấp vào biểu tưởng NewProject trên thanh công cụ
- Hộp thoại NewProject xuất hiện để đặt tên cho Project và chọn đường dẫn để lưu:
Hình 3.10: Tạo 1 project mới thiết kế màn hình
- Để lưu dự án ta chọn Menu File/Save hay Save AS
- Nếu là Save As thì ta chỉ đường dẫn và tên mới khác cho dự án hiện hành
Hình 3.11: Lưu 1 dự án thiết kế màn hình
Tên dự án Đường dẫn để lưu
3.2.4 Cài đặt thông số phần cứng:
Bước 1: Chọn loại màn hình
Hình 3.12: Chọn loại màn hình
Bước 3: Chọn loại cáp kết nối
Hình 3.14: Chọn loại cáp kết nối
Bước 4: Truy cập vào trang màn hình thiết kế (Frame)
Hình 3.15: Truy cập vào trang màn hình
Hình 3.16: Tạo trang màn hình mới
Hình 3.17: Xem trang màn hình
3.3 TRUYỀN THÔNG MODBUS-CHUẨN TRUYỀN THÔNG RS485:
3.3.1 Tầm quan trọng của truyền thông MODBUS
ModBus là một chuẩn truyền thông công nghiệp phổ biến và hiệu quả nhờ vào tính đơn giản trong việc truyền nhận dữ liệu Sự linh hoạt và dễ thực hiện của ModBus cho phép nhiều thiết bị thông minh như microcontroller và PLC giao tiếp thông qua giao thức này Ngoài ra, các cảm biến thông minh trang bị giao diện ModBus cũng có khả năng gửi dữ liệu đến hệ thống máy chủ ModBus còn hỗ trợ các mở rộng cho truyền thông không dây và mạng TCP/IP, mở ra nhiều khả năng kết nối cho các ứng dụng công nghiệp.
3.3.2 Lịch sử phát triển MODBUS
Modbus được phát triển vào cuối những năm 70, với sự ra mắt của giao diện truyền thông ModBus bởi nhà sản xuất PLC Modicon, hiện thuộc tập đoàn Schneider Electric's Telemecanique vào năm 1979 Giao thức này hỗ trợ mạng multidrop dựa trên kiến trúc master/client, cho phép truyền thông giữa các node ModBus thông qua các thông điệp.
ModBus là một chuẩn mở được mô tả qua cấu trúc thông điệp, với tầng vật lý có thể tùy chọn Ban đầu, ModBus hoạt động trên RS-232, nhưng các phiên bản sau này đã chuyển sang sử dụng RS-485, cho phép khoảng cách xa hơn, tốc độ cao hơn và khả năng thiết lập mạng multi-drop thực sự Chỉ trong thời gian ngắn, hàng trăm nhà sản xuất đã áp dụng hệ thống thông điệp ModBus vào thiết bị của họ, biến ModBus thành chuẩn mực cho các mạng truyền thông công nghiệp.
3.3.3 Cấu trúc thông điệp MOBUS
ModBus là một giao thức kết nối phổ biến được sử dụng rộng rãi cho nhiều mục đích khác nhau, cho phép giao tiếp giữa nhiều thiết bị trong cùng một mạng Ví dụ, Modbus có thể được sử dụng để giám sát kết quả của hệ thống đo tốc độ, dòng điện, điện áp và biến tần thông qua máy tính hoặc màn hình HMI Giao thức này thường được áp dụng trong các hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA).
Một trong những ưu điểm nổi bật của ModBus là khả năng hoạt động trên hầu hết các phương tiện truyền thông như cổng kết nối dây xoắn, không dây, sợi quang, Ethernet, modem điện thoại, điện thoại và vi sóng Điều này cho phép thiết lập kết nối ModBus một cách dễ dàng trong cả nhà máy mới và hiện tại Ban đầu, ModBus sử dụng chuẩn RS232, nhưng sau đó đã chuyển sang chuẩn RS485 để hỗ trợ truyền dữ liệu với khoảng cách xa hơn, tốc độ nhanh hơn và khả năng truyền đa điểm Trong hệ thống ModBus, thiết bị sẽ đảm nhận vai trò chủ (Master) và thiết bị còn lại sẽ đóng vai trò tớ (Slave).
- Ba phiên bản ModBus phổ biến nhất được sử dụng ngày nay là:
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH BĂNG CHUYỀN TẠI CÔNG
CHUYỀN TRONG XƯỞNG GỖ PALLET
- Mọi nút nhấn đều ở trên màn hình HMI NB7
- Hệ thống hoạt động liên tục dù tải sau có nặng hơn tải trước
- Hệ thống phải dừng ngay khi gặp sự cố
- Tải phải được đặt đúng vị trí , không làm nghiêng xe kéo pallet
4.1.1 Sơ đồ khối công nghệ:
Hình 4.1: Sơ đồ khối công nghệ
4.1.2 Sơ đồ khối điều khiển:
Hình 4.2: Sơ đồ khối điều khiển
4.2 Thiết kế và thi công mô hình:
4.2.1 Yêu cầu chung của mô hình:
- Hiểu rõ nguyên lý hoạt động, cách đấu nối từng thiết bị
- Lựa chọn thiết bị phù hợp
- Lựa chọn dây dẫn phải chịu đáp ứng yêu cầu của dòng điện tải
- Lắp đặt và bố trí thiết bị đúng vị trí, đúng nguyên tắc
- Nối đất cho các thiết bị (nếu có)
- Khung sườn của mô hình phải chắc chắn
- Dễ dàng để kiểm tra, sữa chữa, thay thế
- An toàn và dễ dàng cho người vận hành
- Mô hình phải gọn gàng, nhìn hợp lý
- Đi dây phải gọn gàng
Sơ đồ khối của hệ thống:
Hình 4.3:Sơ đồ khối hệ thống
Thiết bị sứ dụng trong các khối:
1) Khối tín hiệu: Cảm biến quang FOTEK CDR-30X.
Cảm biến quang là thiết bị phổ biến trong hệ thống điều khiển tự động hiện nay nhờ vào độ chính xác cao, dễ sử dụng và lắp đặt vào phần cứng một cách thuận tiện.
Trong ngành công nghiệp hiện nay, HMI (Giao diện người-máy) đóng vai trò thiết yếu trong việc giao tiếp giữa người vận hành và hệ thống điều khiển Thiết bị này không chỉ giúp người sử dụng thao tác nhanh chóng và an toàn, mà còn cho phép theo dõi quá trình điều khiển, nhận diện các cảnh báo và lưu trữ thông tin tín hiệu Nhờ đó, người vận hành có thể dễ dàng đưa ra các biện pháp khắc phục khi cần thiết.
3) Khối xử lý: PLC CP1L Đây là khối xử lý trung tâm có chức năng chính là lập trình hệ thống dựa trên các thiết bị input từ đó xử lý thông tin và đáp ứng tín hiệu cho các 1 thiết bị xử lý qua output Vì vậy việc kết nối giữa các thiết bị in/out với
PLC la quan trọng vì vậy cần phải chọn PLC có khả năng thực hiện yêu cầu đã đề ra
4) Khối công suất: Biến tần 3G3JX
Là 1 trong những thiết bị quan trọng nhất trong hệ thống điều khiển cho động cơ, biến tần phải đáp ứng được công suất của động cơ để thiết bị có thể hoạt động ổn định Biến tần phải có chức năng dừng động cơ tức thời để có thể đáp ứng yêu cầu đồ án đề ra
5) Khối cơ cấu chấp hành: motor AC và dây xích
Motor AC là thiết bị quan trọng trong việc vận hành băng chuyền, cần đáp ứng tỷ số truyền đã được xác định để tránh tình trạng quá tải hoặc non tải Dây xích được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp, đặc biệt là trong các nhà máy gỗ, giúp kéo các tấm pallet một cách an toàn và hiệu quả.
4.2.2 Sơ đồ đấu dây của hệ thống
Hình 4.4: Sơ đồ đấu dây điều khiển và động lực
Hình 4.5: Sơ đồ đấu dây mặt tủ
4.2.3 Bảng thiết bị IN/OUT và gán đia chỉ IN/OUT
Bảng 4.1: Bảng thiết bị IN/OUT và gán đia chỉ IN/OUT
STT Tên thiết bị Địa chỉ Vị trí
4 Đèn xanh báo đã cấp nguồn CIO 100.05 OUT
5 Đèn cam bao lỗi hệ thống CIO 100.06 OUT
6 Đèn đỏ báo hệ thống dừng CIO 100.07 OUT
4.2.4 Cài đặt thông số cho PLC:
Hình 4.6: Kết nối PLC với màn hình HMI
Kết nối giữa PLC và HMI qua cổng truyền thông gắn trên PLC và cổng COM2 trên HMI, thông qua cáp kết nối RS232
Hình 4.7: Gạt công tắc trên HMI
Cài đặt cho HMI: Gạt 2 công tắc mặt sau HMI về vị trí OFF
Hình 4.8: Setup PLC với HMI
- Trong hộp thoại PLC settings chọn Serial Port 1, trong mục Communication Settings chọn Standard (115200,7,2,E)
Hình 4.9: Sơ đồ kết nối PLC với Biến tần
Bảng 4.2: Kết nối PLC với biến tần bằng cáp RS485
Pin (chân) Ký hiệu Miêu tả
1 - Không sử dụng Không kết nối
2 - Không sử dụng Không kết nối
3 - Không sử dụng Không kết nối
4 - Không sử dụng Không kết nối
5 SP Gởi và nhận dữ liệu Cực dương
6 SN Gởi và nhận dữ liệu Cực âm
7 - Không sử dụng Không kết nối
8 - Không sử dụng Không kết nối
Hình 4.10: Setup PLC với biến tần
Hình 4.11: Điều chỉnh công tắc trên Board CP1W-CIF11 và biến tần
- Để truyền thông modbus giữa PLC và biến tần thì ta chuyển S7 về vị trí 485 và S8 về vị trí OFF
4.2.5 Cài đặt thông số cho biến tần:
Bảng 4.3: Cài đặt thông số các biến tần Địa chỉ Thông số
Hình 4.12: lưu đồ giải thuật
Thiết lập cho biếntần Nhập tần sô
Dừng toàn bộ hệ thống
Cả 3 động cơ điều chạy Băng chuyền hoạt động ổn định
Giảm f3 Tăng f3 Giảm f1 Tăng f1 Giảm f2 Tăng f2
4.2.7 Chương trình điều khiển: (Xem thêm phụ lục 1)
Trước khi đổ chương trình vào, ta cần thực hiện các bước cài đặt setting cho PLC CP1L để có thể kết nối truyền thông Modbus với biến tần
B1: Vào chương trình CX-Programmer, mở thư mục Setting, cửa sổ
PLC Settings – NewPLC1 hiện ra, chọn vào thanh công cụ Serial Port 2, cài đặt thông số truyền thông giao tiếp của COM 2 trên PLC
B2: Chọn mục Custom, Baud = 9600, Format = 8,1,E, Mode = Serial Gateway
To set up high-speed pulse reading for the PLC, navigate to the Built-in Input toolbar and select “Use high speed counter 0.” Choose “linear mode” for the counting method and opt for “Software reset” under the reset option In the Input Setting, select “Increment pulse input” to complete the configuration.
B4: Trên thanh công cụ Option, chọn Transfer to PLC
B5: Để Setting cài đặt hoàn thành cho PLC, sau khi transfer to PLC, ta tắt nguồn PLC trong khoản 10s
4.2.8 Thiết kế trang màn hình: (Xem phụ lục 2)
Hình 4.13: Tổng thể mô hình
Hình 4.14: mô hình điều khiển
Hình 4.15: Tủ điều khiển của mô hình
Hình 4.16: Bên trong tủ điều khiển
Hình 4.17: Của tủ điều khiển
- Cấp nguồn cho tủ điện
- Đóng MCCB cấp nguồn cho các thiết bị PLC, HMI, Contactor…
- Chuyển công tắc xoay để cho phép cấp điện cho HMI và PLC
- Vào trang chủ của HMI để:
Ấn nút “MENU” để vào trang “MENU” chính
Trong trang “MENU” nhấp chọn “CÀI ĐẶT THÔNG SỐ”
Trong trang này, nhập tần số yêu cầu cho 3 biến tần
Sau khi nhập thông số yêu cầu nhấn nút “ENTER”
Tiếp theo trở về menu chính và nhấp vào ký hiệu để chuyện sang trang
Tại đây, Nhấn nút “START” mô hình hoạt động rồi trở về menu chính
Nhấn nút chuyển sang trang “GIÁM SÁT ”,
Tại đây quan sát dòng điện lúc không tải
Giả lập tải bằng cách kéo cần gặt trên mô hình
Lúc này xem dòng điện thay đổi trên màn hình
Để đứng toàn bộ, quay về trang điều khiển, nhấn nút “STOP”
PHẦN C: KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN
