ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌN THÍ NGHIỆM PLC PHẦN NỘI DUNG Chương 1: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 1 Khái quát chung về thiết bị điều khiển lập trình PLC PLC viết tắt của Programmable Logic Controller , là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau : + Lập trình dể dàng , ngôn ngữ lập trình dể học + Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa + Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp + Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp + Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính , nối mạng , các mô Module mở rộng + Giá cả cá thể cạnh tranh được Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và các Logic thời gian Tuy nhiên ,bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả … Chính điều này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm , định thời , thanh ghi dịch … sau đó là các chức năng làm toán trên các máy lớùn … Sự _ 1 GVHD: Th.S – TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌN THÍ NGHIỆM PLC phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn , số lượng I / O nhiều hơn Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của qui trình công nghệ , ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dễ dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay Relay 1.1 Giới thiệu về PLC S7- 200 1.1.1 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của PLC 1.1.1.1 Cấu trúc : PLC được nhiều hãng chế tạo, và mỗi hãng có nhiều họ khác nhau, và có nhiều phiên bản trong mỗi họ, chúng khác nhau về tính năng và giá thành, phù hợp với bài toán đơn giản hay phức tạp Ngoài ra còn có các bộ ghép mở rộng cho phép ghép nhiều bộ PLC nhỏ để thực hiện các chức năng phức tạp, hay giao tiếp với máy tính tạo thành một mạng tích hợp, việc thực hiện theo dõi, kiểm tra, điều khiển một quá trình công nghệ phức tạp hay toàn bộ một phân xưởng sản xuất Mặc dù vậy, một hệ thống điều khiển dùng bất cứ loại PLC nào đều cũng có cấu trúc như hình sau : + Ngõ vào dạng số: gồm hai trạng thái ON và OFF Khi ở trạng thái ON thì ngõ vào số được coi như ở mức logic 1 hay mức logic cao Khi ở trang thái OFF thì ngõ vào có thể được coi như ở mức logic 0 hay mức logic thấp + Ngõ ra số: gồm hai trạng thái ON và OFF Các ngõ ra này thường được nối ra để điều khiển các cuộn dây contactor, đèn tín hiệu… + Thiết bị đầu vào: gồm các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển thương là nút nhấn, cảm biến + Thiết bị chấp hành (Autuator): là thiết bị biến đổi tín hiệu điện từ PLC thành một tác động vật lý Autuator được nối với ngõ ra của PLC + Chương trình điều khiển: một chương trình bao gồm một hay nhiều lệnh _ 2 GVHD: Th.S – TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌN THÍ NGHIỆM PLC nhằm thực hiện một nhiệm vụ cụ thể Việc lập trình cho PLC chỉ đơn giản là xây dựng một tập hợp các lệnh Có nhiều cách để lập trình cho PLC như: dạng lập trình hình thang (LAD); dạng câu lệnh (STL); hay dạng sơ đồ khối chức năng (FBD) Chương trình điều khiển định ra quy luật thay đổi tín hiệu output ở phía đầu ra của PLC theo sự thay đổi tín hiệu input ở phía đầu vào theo như mong muốn Các chương trình điều khiển được tạo ra bằng cách sử dụng bộ lập trình chuyên dụng cầm tay (hand- held programmer hay PG = programmer) hoặc chạy phần mềm điều khiển trên máy tính PC và được nạp vào PLC thông qua cáp, nối giữa PLC và PC hay PG + Thiết bị lập trình (PG/PC): chương trình viết trong thiết bị lập trình và truyền xuống PLC + Cáp kết nối (cáp PPI): thiết bị cần thiết để truyền dữ liệu từ thiết bị lập trình xuống PLC PLC có thành phần chính là : Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong ( có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM ) Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC Các Module vào /ra Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay , RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẵn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, … 1.1.1.2 Nguyên lý hoạt động của PLC : Đơn vị xử lý trung tâm: CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra Các trạng thái ngõ ra ấy được phát đến các thiết bị liên kết để thực thi Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ _ 3 GVHD: Th.S – TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌN THÍ NGHIỆM PLC Hệ thống Bus: Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: + Address Bus : Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Module khác nhau + Data Bus : Bus dùng để truyền dữ liệu + Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các module vào ra thông qua Data Bus Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song Nếu một module đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus , nó sẽ chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, module đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O Bên cạnh đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống Bộ nhớ: + PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp : Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay + Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo Với một địa _ 4 GVHD: Th.S – TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌN THÍ NGHIỆM PLC chỉ mới , nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đấu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bỡi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng chứa 2000 - 16000 dòng lệnh , tùy theo loại vi mạch Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng + RAM (Random Access Memory ) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất Để tránh tình trạng này, các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn + EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn, nó được gắn sẵn trong máy, đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC Trên PG (Programer) có sẵn chỗ ghi và xóa EPROM + EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) liên kết với những truy xuất linh động của RAM và có tính ổn định Nội dung của nó có thể được xóa và lập trình bằng điện, tuy nhiên số lần là có giới hạn Môi trường ghi dữ liệu thứ tư là đĩa cứng hoặc đĩa mềm, được sử dụng trong máy lập trình Đĩa cứng hoặc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài Kích thước bộ nhớ : + Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 -1000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo + Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K - 16K, có khả năng chứa từ 2000 - 16000 dòng lệnh Ngoài ra còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM , EPROM Các ngõ vào ra I/O: _ 5 GVHD: Th.S – TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌN THÍ NGHIỆM PLC Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các module ( các đầu vào của PLC ), các cơ cấu chấp hành được nối với các module ra ( các đầu ra của PLC ) Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu xử lý là 12/24VDC hoặc 100/240VAC Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/O được cung cấp bởi các đèn LED trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dể dàng và đơn giản Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra 1.1.2 Các hoạt động xử lý bên trong PLC 1.1.2.1 Xử lý chương trình: Khi một chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của PLC , các lệnh sẽ được trong một vùng địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ PLC có bộ đếm địa chỉ ở bên trong vi xử lý, vì vậy chương trình ở bên trong bộ nhớ sẽ được bộ vi xử lý thực hiện một cách tuần tự từng lệnh một, từ đầu cho đến cuối chương trình Mỗi lần thực hiện chương trình từ đầu đến cuối được gọi là một chu kỳ thực hiện Thời gian thực hiện một chu kỳ tùy thuộc vào tốc độ xử lý của PLC và độ lớn của chương trình Một chu lỳ thực hiện bao gồm ba giai đoạn nối tiếp nhau : + Đầu tiên, bộ xử lý đọc trạng thái của tất cả đầu vào Phần chương trình phục vụ công việc này có sẵn trong PLC và được gọi là hệ điều hành + Tiếp theo, bộ xử lý sẽ đọc và xử lý tuần tự lệnh một trong chương trình Trong ghi đọc và xử lý các lệnh, bộ vi xử lý sẽ đọc tín hiệu các đầu vào, thực hiện các phép toán logic và kết quả sau đó sẽ xác định trạng thái của các đầu ra + Cuối cùng, bộ vi xử lý sẽ gán các trạng thái mới cho các đầu ra tại các module đầu ra 1.1.2.2 Xử lý xuất nhập: Gồm hai phương pháp khác nhau dùng cho việc xử lý I / O trong PLC : + Cập nhật liên tục : Điều nay đòi hỏi CPU quét các lệnh ngỏ vào (mà chúng xuất hiện trong chương trình ), khoảng thời gian Delay được xây dựng bên trong để chắc chắn rằng chỉ có những tín hiệu hợp lý mới được đọc vào trong bộ nhớ vi xử lý Các lệnh ngõ ra được lấy trực tiếp tới các thiết bị Theo hoạt động logic của chương trình, khi lệnh OUT _ 6 GVHD: Th.S – TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌN THÍ NGHIỆM PLC được thực hiện thì các ngõ ra cài lại vào đơn vị I/O, vì thế nên chúng vẫn giữ được trạng thái cho tới khi lần cập nhật kế tiếp + Chụp ảnh quá trình xuất nhập : Hầu hết các PLC loại lớn có thể có vài trăm I/O, vì thế CPU chỉ có thể xử lý một lệnh ở một thời điểm Trong suốt quá trình thực thi, trạng thái mỗi ngõ nhập phải được xét đến riêng lẻ nhằm dò tìm các tác động của nó trong chương trình Do chúng ta yêu cầu delay 3ms cho mỗi ngõ vào, nên tổng thời gian cho hệ thống lấy mẫu liên tục trở nên rất dài và tăng theo số ngõ vào Để làm tăng tốc độ thực thi chương trình, các ngõ I/O được cập nhật tới một vùng đặc biệt trong chương trình Ở đây, vùng RAM đặc biệt này được dùng như một bộ đệm lưu trạng thái các logic điều khiển và các đơn vị I/O Mỗi ngõ vào ra đều có một địa chỉ I/O RAM này Suốt quá trình copy tất cả các trạng thái vào trong I/O RAM Quá trình này xảy ra ở một chu kỳ chương trình (từ Start đến End ) Thời gian cập nhật tất cả các ngõ vào ra phụ thuộc vào tổng số I/O được copy tiêu biểu là vài ms Thời gian thực thi chương trình phụ thuộc vào chiều dài chương trình điều khiển tương ứng mỗi lệnh mất khoảng từ 1-10 us 1.1.3 PLC S7- 200 CPU 224 - Bộ nhớ: + Chương trình: từ 32 đến 64Kb tuỳ theo loại CPU + Dữ liệu: từ 16Kb đến 40Kb tuỳ theo loại CPU Số I/O số có sẵn trên CPU Số module tối đa có thể ghép nối Số lợng I/O số tối đa CPU 221 CPU 222 6IN/4OUT 8IN/6OUT CPU 224 CPU 226 14IN/10OUT 24IN/16OUT Không có 2 module 7 module 7 module 128IN 128IN 128IN 128IN 128OUT 128OUT 16IN 128OUT 32IN 128OUT 32IN 16OUT 256/256 32OUT 256/256 32OUT 256/256 Số lợng I/O Analog tối đa Không có Các Counter/ Timer 256/256 _ 7 GVHD: Th.S – TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌN THÍ NGHIỆM PLC - Một số tính năng khác: CPU 221 Tốc độ xử lý logic tại tốc độ 33MHZ Phép toán số nguyên (+,-,*,/) Phép toán số thực (+,-,*,/) Các vòng lặp For/Next Bộ đếm tốc độ cao Các đầu ra dạng xung Các ngắt thời gian CPU 222 CPU 224 CPU 226 0.37µs/lệnh 0.37µs/lệnh 0.37µs/lệnh 0.37µs/lệnh Có Có Có Có Có Có 20KHz 2 (20KHz) 2 (1-255ms) Có Có 20KHz 2 (20KHz) 2 (1-255ms) Có Có 20KHz 2 (20KHz) 2 (1-255ms) Có Có 20KHz 2 (20KHz) 2 (1-255ms) 2 Phần mềm STEP7- MicroWIN32: 2.1 Giao diện phần mềm: Để một hệ thống PLC có thể thực hiện được một quá trình điều khiển nào đó thì bản thân nó phải biết được nó cần phải làm gì và làm như thế nào Việc truyền thông tin về hệ thống ví dụ như quy trình hoạt động cũng như các yêu cầu kèm theo cho PLC người ta gọi là lập trình.Và để có thể lập trình được cho PLC thì cần phải có sự giao tiếp giữa người và PLC Việc giao tiếp này phải thông qua một phần mềm gọi là phần mềm lập trình Mỗi một loại PLC hoặc một họ PLC khác nhau cũng có những phần mềm lập trình khác nhau Đối với PLC S7-200, SIEMEN đó xây dựng một phần mềm để có thể lập trình cho họ PLC loại này Phần mềm này có tên là STEP7- MicroWIN32.Đây là một phần mềm chạy trên nền Windows 32bit, trải qua nhiều phiên bản khác nhau Ở đây tập trung nói về STEP7-MicroWIN32 version 4.0 Ngoài việc phục vụ lập trình cho PLC S7-200, phần mềm này cũng có rất nhiều các tính năng khác như các công cụ gỡ rối, kiểm tra lỗi, hỗ trợ nhiều cách lập trình với các ngôn ngữ khác nhau… _ 8 GVHD: Th.S – TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌN THÍ NGHIỆM PLC Phần mềm này cũng có xây dựng một phần trợ giúp (Help) có thể nói là rất đầy đủ, chi tiết và tiện dụng Người dùng có thể tra cứu các vấn đề về PLC S7-200 một cách rất nhanh chóng, rõ ràng và dễ hiểu Để có thể thực hiện phần mềm lập trình STEP7- MicroWIN32 ta có 2 cách: Cách 1: Vào Start → Simatic → STEP7- MicroWIN32 V4.0 Down Công cụ kết Mở, tạo mới, lưu một CT điều khiển load/Uploa d nối các lệnh Nút thay đổi trạng thái làm việc của PLC → STEP7- MicroWIN32 Nút kiểm tra trạng thái của chương trình Cách 2: Chạy thông qua biểu tượng trên Desktop Các khối chức năng Vựng soạn thảo chương trình _ 9 GVHD: Th.S – TRẦN VĂN TRINH Các khối hàm, lệnh SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌN THÍ NGHIỆM PLC 2.1.1 Một số thành phần quan trọng: - Program Block: Khi click chuột vào nút này ta sẽ trở về được vùng soạn thảo chương trình Ở vùng này ta có thể thêm bớt các đầu vào/ra, các biến, các lệnh, hàm để thực hiện chương trình điều khiển - Communications và cách kiểm tra sự kết nối với PLC S7-200: Ở đây ta có thể thay đổi cách mà máy tính truyền thông với PLC S7-200 (PPI, MPI, tốc độ truyền…) hoặc kiểm tra có hay không sự truyền thông giữa máy tính và PLC S7-200 (kiểm tra sự có mặt của PLC hay không) - Symbol Table: Click chuột vào đây, ta sẽ được một bảng mà ở đó ta có thể định nghĩa các tên biến và đặt địa chỉ tương ứng cho các biến đó để có thể dễ nhớ và dễ kiểm tra.Các biến này có thể là các đầu vào/ra, các biến trung gian… - Khối hàm, lệnh: Đây là một trong những thành phần quan trọng nhất của STEP7- MicroWIN32 Nó bao gồm toàn bộ các lệnh và khối hàm _ 10 GVHD: Th.S – TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC Khởi động PC Access Kích phải chuột vào Microwin(COM1) chọn New PLC….Đặt Name là S7-200 OK Sau đó kích chuột phải chọn New \ Item 81 GVHD: Th.S TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC Chạy giao diện WinCC: Nhấn nút trong cửa sổ Graphic Designer Sau đó quan sát sự thay đổi của đèn báo Q0.0 trên mô hình PLC 82 GVHD: Th.S TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC 83 GVHD: Th.S TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC 84 GVHD: Th.S TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌNH THÍ NGHIỆN PLC Chương 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN N _24V 2.1 Sơ đồ nguyên lý: N _ 24V OUT Q1 D 12 R 2 5 6K Q13 C 1 815 R 6 9 R 99 3 3K P HA A P HA B 3 1 LE D IS O 2 PC 817 N _24V_D C 4 2 N _24V Ko Dao Day den TH R 93 12K 1 2 3 4 R 5 10K E N C O D E R 1_IN +12V R 30 3K3 PHA A PHA B C 6 10 3 R 31 10K 4 2 4 N _24V_D C C8 103 R 42 R 45 10K 4 2 3 R 43 6 LM324 R47 R 44 10K 5 7 LM 32 4 10 8 13 LM 324 12 U 4D D 8 LED2 SW 2 14 LM324 10K 3 R 53 2 R 57 1 47 K 4 R 52 22K U5B 6 LM 324 5 N _24V_D C 1 3 1 2 N _5 V 12K 3 R 54 10K R 50 3K3 U 5C 7 9 LM 324 10 22K 11 N _24V 3 1 3 1 4 U 5A 2 R 55 10 K - 4 C 10 103 R 51 10 K R 21 10K C 1 815 + C O N 2 R 77 12k R 79 33k R 64 33K + IS O 1 4 pc817 D K _D O N G C O 2 +12V - 2 IS O 8 PC 8 17 + C B_TU IS O 1 0 P C 8 17 R 18 1 2 INPUT - 4 EN C O D ER 2_OU T LED 8 13 LM324 12 +24V D C 5K6 R 59 10K D 16 R 23 560 1 2 3 4 NGUON VAO N _5V 4 7 /5 W V IN G N D 1 C1 VOU T 3 3 1 4 +24V D C J12 C 11 104 LE D C 4 470U F R 60 330 EN C O D E R 3_O U T LED IS O 11 P C 817 2 220 0uF PHA A PHA B 1 2 D 17 R 28 560 3 2 4 7 0 U F /2 5 V Q 6 5K6 D 18 V cc_5V 7 805 VO U T C 12 104 V IN 2 C 2 2 2 0 0 u F /5 0 V R 27 A 1015 U 2 1 Q 9 R 58 10K 3 R 36 R 76 47 /5W 1 +12V D ON G C O 3 4 L M7812 104 N _5V N G U O N D C O _E N C O D ER G N D U 1 C9 R 24 10 K 1 2 3 4 N _24V_D C 470 R 90 1 2 N GU O N _ CB +24V D C LE D 3 DK_D O N G C O3 J6 N _24 V +24 V D C +12V J18 IS O 9 P C 817 E N C O D E R 2_ IN Vcc_ 5V +24V D C J 24 LED 1 2 2 +24V D C 1 2 D 10 SW KEY 3 DC:0 10V INPUT A 1015 J10 A B J17 SW 3 14 LM 324 4 Q 5 R 22 U 5D + 2 D 15 R 20 560 1 2 R 26 12k C 1 815 1k J16 DC:0 10V A 1015 J 19 1 2 R25 3K3 R 74 12k Q 15 P HA A P HA B 1 2 5K6 LE D R 78 3k3 J5 LE D C B _D U N G R 16 33K R 75 Q 16 Q 4 R 19 D 21 D5 J8 1 2 R 48 10K +12V - N _24V R91 N _24V D 4 SW KEY 2 J7 DO N G C O 2 Q 8 470 4 R 15 10K +24V D C J15 1 2 U 4C 9 22K R49 47K R 40 3K3 22K U 4B 1 1N 4007 2 1 2 IS O 6 PC 8 17 1 2 IR F 5 4 0 _ 3 3 U4A J21 A B IR F 5 4 0 _ 2 R 41 10K LED 11 D 14 R 14 560 N _5V LED 1N 4007 3 1 1 3 +12V A 1015 E N C O D E R 2_ IN IS O 7 PC 817 R 38 330 /1W 4 Q 3 3 N _24V N _24V N _24V 5K6 + 1 4 R92 +24V D C R 12 R 96 1k R 17 3K3 C 7 104 470 +12V D K_D O N G C O 1 R 66 1K R 71 33K 1K D ON G C O 1 Q 7 SW 1 14 LM 324 J14 N _5V Q 10 C 18 15 - 2 C B_Q U A N G _2_XA N H Q 18 C 1815 10K U 3D C 5 104 1 2 R 62 33K C B _Q U A N G _2_XA M 12 INPUT + 3 R 11 22K 13 SW KEY 1 DC:0 10V - 4 10K R 10 10K + 1 IS O 5 PC 817 8 LM 324 IS O 1 3 PC 817 R 46 C 1815 R 72 9 10 - 2 1 2 Q11 C 181 5 7 LM324 22K R 39 R 65 22K C B Q U A N G _TH U A N 1 2 R56 12K R 61 33K Q14 5 U 3C - ko IS O 3 P C 817 47K R 34 10K IS O 4 PC 817 1 2 LED LM 324 R 37 22 K U 3B 6 J11 IN OUT J4 D 20 R 73 3K3 D 6 LED1 R 33 1 + 0 - > 2 1V LED R 13 3k3 R 6 12K LED 3 R 35 10K D 3 D 2 R 7 3K3 LE D J9 J13 1 2 R 32 U 3A 2 IR F 5 4 0 _ 1 E N C O D E R 1_O U T D 13 R 9 560 1N 4007 +24V D C A1015 + 5K 6 - R 8 + 1 2 Q2 - R 70 1K 11 J3 N _5V 10K + 1K - R 67 +24V D C R 4 560 C B _Q U A N G 3_ TR A N G _L 2 R 68 12 K Q 12 C 1815 5K 6 A1015 J2 N _5V 1 4 R 3 J23 1 2 IS O 1 2 P C 8 17 + 2 R 63 3 3K LE D R 98 3K3 3 3 Dao Day trang TH IS O 1 P C 817 - 1 D 19 C B _ Q U A N G _ 1 _ T ra n g _ L 1 4 LE D 2 1 2 3 4 D 1 N _5V J1 N _24V R 1 3 3 K R 29 10 K 2.2 Sơ đồ chi tiết: 2.2.1 Khối nguồn: +24V D C Vcc_5V +24V D C J24 J6 N _24V 1 2 3 4 NGUON VAO 1 2 3 4 N _24V_D C N _5V NGU ON _ C B +24V D C N G U O N D C O _EN C O D ER +24V D C LM 7812 +12V 4 7 /5 W C 1 V IN GND 1 VOUT R 76 4 7 /5 W U 2 3 1 2 2 0 0 u F /5 0 V 4 7 0 U F /2 5 V 3 2 104 VOU T D 18 Vcc_5V 7805 C 11 104 LED C 12 2 C2 V IN GND U 1 R 36 2200uF C 4 470U F Trong sơ đồ này ta sử dụng 2 nguồn điện : nguồn 5V DC và nguồn 24 VDC Nguồn 5VDC cung cấp cho Opto và Encoder 85 GVHD: Th.S TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT R 60 330 ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌNH THÍ NGHIỆN PLC Nguồn 24VDC dùng để cung cấp điện áp cho động cơ và cho PLC Tụ lọc nguồn 2200uF/50v sẽ lọc điện áp nhấp nhô từ điện áp vào, tạo ra điện áp tương đối bằng phẳng IC 7812 dùng để chuyển mức điện áp ngõ vào 24VDC thành điện áp ngõ ra 12VDC IC 7805 dùng để chuyển mức điện áp ngõ vào 12VDC thành điện áp ngõ ra 5VDC N _ 5 V 2.2.2 Khối cách li: Q 1 R 3 5 K 6 +2 4 V D C A 1 0 1 5 D 1 2 A B 1 2 3 4 3 1 L E D IS O 2 P C 8 1 7 4 PHA PHA 2 J 2 N _ 5 V R 4 5 6 0 R 5 1 0 K E N C O D E R 1 _ IN J 3 N _ 5 V 1 2 Q 2 R 8 5 K 6 PHA PHA A B +2 4 V D C E N C O D E R 1 _ O U T A 1 0 1 5 D 1 3 L E D 3 1 R 9 5 6 0 4 2 IS O 4 P C 8 1 7 R 1 0 1 0 K Khi ngõ vào Encoder hoạt động sẽ tạo ra xung làm cho Q1 dẫn => Opto dẫn(điện áp 24VDC) tạo ra xung tương ứng đưa vào ngõ vào PLC 2.2.3 Khối cảm biến: 2.2.3.1 Khối cảm biến đảo: Khi cảm biến quang được che lại, điện áp tại chân 2 gần 0v nên Q13 (C1815) không dẫn, điện áp tại cực C lớn hơn điện áp tại cực E (Q12) => Q12 dẫn => Opto dẫn (IS01) => điện áp tại chân 3 gần bằng 24VDC, đưa vào ngõ vào PLC 86 GVHD: Th.S TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌNH THÍ NGHIỆN PLC Khi cảm biến quang không được che, điện áp tại chân 2 gần 24VDC, tạo điện áp phân cực cho chân B (Q13) => Q13 dẫn, điện áp tại chân B = 0V => Q12 không dẫn => Opto không dẫn (IS01) => điện áp tại chân 3 gần 0VDC, đưa vào ngõ vào PLC 2.2.3.2 Khối cảm biến không đảo: N _24V D 19 LED R 98 3K3 3 1 J23 1 2 C B _Q U A N G 3_TR A N G _L2 R 93 12K Ko Dao Day den TH 4 2 IS O 1 2 PC 817 R 99 33K Khi cảm biến quang được che lại, điện áp tại chân 1 gần bằng 24VDC => Opto ESO12 dẫn => điện áp tại chân 2 gần bằng 24VDC đưa vào ngõ vào PLC Khi cảm biến quang không được che , điện áp tại chân 1 gần bằng 0VDC => Opto ESO12 không dẫn => điện áp tại chân 2 bằng 0VDC đưa vào ngõ vào PLC 2.2.4 Khối tạo xung điều khiển MANUAL và AUTO : 87 GVHD: Th.S TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT MÔ HÌNH THÍ NGHIỆN PLC N _24V_D C ĐỒ ÁN 2 +12V R 30 3K3 C6 103 8 13 12 U 3D DONG CO 1 Q7 SW 1 14 LM324 + 4 LM324 SW KEY 1 C5 104 IR F 5 4 0 _ 1 9 10 11 7 LM 324 U 3C + 5 + 22K 47K R 34 10K + R 37 LM324 6 - - 3 R 35 10K 1 - 2 22K U 3B 1N 4007 D6 LED 1 U 3A R 33 J13 1 2 R 32 - R 31 10K R 39 10K 470 DC:0 10V +12V INPUT R 92 J14 R 38 3 3 0 /1 W 1 2 D K_D O N G C O 1 - U3A : đây là mạch khuyến đại đảo, tạo xung xuông đơn cực đưa vào U3B - U3B : đây là mạch tích phân, khi có xung vuông từ U3A đưa vào sẽ tạo ra xung tam giác, đưa vào U3C khuyếch đại tín hiệu xung tam giác - Trường hợp 1: khi công tắc SW nối chân 14 (Op-amp)và điện trở R92 lại + Điện áp DC (dao động từ 0VDC đến 10VDC) được đưa vào chân V+ (Op-amp) sẽ được so sánh với xung tam giác (chân 13 Op-amp) tạo ra xung vuông (Ton,Toff), khi Ton lớn hơn Toff => Motor chay nhanh, khi Ton nho hơn Toff => Motor chay châm (đây là chế độ điều khiển bằng tay - MANUAL) - Trường hợp 2 : khi công tắc SW nối chân 2 (ngõ vào) với điện trở R92: + Điện áp tại chân 2 do người lập trình viết, đưa vào điều khiển động cơ (đây là chế độ điều khiển tự động - AUTO trên PLC ) MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC 88 GVHD: Th.S TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌNH THÍ NGHIỆN PLC - Bài 1: Dùng mô hình lập trình 8 đèn sáng dần từ trái qua phải, từ phải qua trái và sáng đuổi từ trái qua phải và ngược lại - Bài 2: Điều khiển bóng đèn • Tạo giao diện dùng WinCC 7 gồm 1 nút ON, 1 nút OFF để điều khiển 1 bóng đèn ( Q0.0) 89 GVHD: Th.S TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌNH THÍ NGHIỆN PLC • Tạo giao diện dùng WinCC 7 gồm 1 nút ON, 1 nút OFF, 1 nút FLASH Nhấn nút ON đèn sáng, nhấn nút OFF đèn tắt, nhấn nút FLASH đèn nhấp nháy 0.5s - Bài 3: Đếm sản phẩm Băng tải 1 hoạt động ở chế độ Manual, sản phẩm được chuyển qua liên tục Cảm biến quang điếm sản phẩm, khi nào đủ số lượng sản phẩm cần đếm thì ngừng đếm và cho van khí hoạt động ( van khí tượng trưng cho quá trình đóng gói sản phẩm) Yêu cầu tạo giao diện cần có: Start, Stop, Reset, Ô nhập thông số điếm và hiển thị kết quả - Bài 4: Đếm sản phẩm Băng tải 1 và 2 hoạt động ở chế độ manual Sản phẩm chạy qua liên tục Cảm biến quang 1 đếm sản phẩm thấp, cảm biến quang 2 đếm sản phẩm cao Cảm biến quang 3 đếm sản phẩm ở băng tải 2 Yêu cầu tạo ra giao diện gồm: 3 ô hiện thị kết quả đếm, 1 nút Start, 1 nút Stop - Bài 5: Đếm sản phẩm tuần hoàn Băng tải 1 hoạt động ở chế độ Manual, sản phẩm được chuyển qua liên tục Cảm biến quang điếm sản phẩm, khi nào đủ số lượng sản phẩm cần đếm thì ngừng đếm và cho van khí hoạt động Sau 5 giây thì van khí trở về ví ban đầu, và băng tải hoạt động đếm trở lại Chu trình cứ thế lặp lại - Bài 6: Đếm sản phẩm trên hai băng tải Băng tải 1 và 2 hoạt động ở chế độ Manual Sản phẩm được chuyển qua liên tục Yêu cầu đếm sản băng tải 1 và băng tải 2 theo số liệu nhập vào Khi băng tải 1 đủ sản phẩm thì cho van khí 1 hoạt động, khi băng tải 2 đủ sản phẩm thì cho van khí 2 hoạt động Khi cả hai van khí đã hoạt động thì Reset các thông số và chu trình lặp lại - Bài 7: Phân loại sản phẩm có từ tính 90 GVHD: Th.S TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN 2 MÔ HÌNH THÍ NGHIỆN PLC Băng tải 2 hoạt động ở chế độ Manual Sản phẩm qua liên tục Yêu cầu sản phẩm qua băng tải không có từ tính, nếu sản phẩm nào có từ tính thì loại sản phẩm đó Dùng cảm biến từ để nhận ra sản phẩm có từ tính Dùng van khí 2 để loại bỏ sản phẩm hư - Bài 8: Phân loại sản phẩm có từ tính kết hợp với đếm sản phẩm Băng tải 2 hoạt động ở chế độ Manual Sản phẩm được đếm, khi cảm biến từ tích cực thì không đếm sản phẩm đó và loại sản phẩm đó ra Đếm đến khi bằng giá trị nhập vào thì Reset Chu trình lặp lại - Bài 9: Đếm sản phẩm theo chiều cao Băng tải 1 hoạt động Manual Sản phẩm qua liên tục đếm sản phẩm cao thấp theo số liệu nhập vào Khi đếm đủ thì ngừng đếm và Reset hệ thống - Bài 10: Phân loại sản phẩm theo chiều cao Băng tải 1 hoạt động Manual, chỉ cho sản phẩm thấp qua Sản phẩm thấp được đếm, sản phẩm cao không đếm và bị loại ra bởi van khí 1 Đếm đủ sản phẩm theo số nhập vào thì Reset đếm lại - Bài 11: Phân loại sản phẩm theo chiều cao và có từ tính Băng tải 1 hoạt động, chỉ cho sản phẩm cao qua Van khí 1 sẽ loại bỏ sản phẩm thấp Sản phẩm qua băng tải 2 mà có từ thì sẽ bị loại bởi van khí 2 và đếm bởi cảm biến quang 3 Khi đếm đủ thì Reset hệ thống - Bài 12: Đóng gói sản phẩm Băng tải 1 hoạt động ở chế độ Auto, sản phẩm được đếm Khi đủ sản phẩm thì delay 5 giây, rồi ngừng Van khí 1 hoạt động tượng trưng cho đóng gói sản phẩm Sau đó băng tải 2 hoạt động đưa gói sản phẩm đi Khi có cảm biến quang 3, thì băng tải 2 ngừng, 1 giây sau van khí 2 hoạt động đẩy gói sản phẩm đi Sau đó băng tải 1 lại hoạt động đếm sản phẩm trở lại 91 GVHD: Th.S TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ... NCĐT1ALT ĐỒ ÁN MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC Cửa sổ Tags thực hình vẽ: Sau gõ số Value vào hình nhấn OK: 46 GVHD: Th.S TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC Tiếp theo, trở cửa sổ... Th.S TRẦN VĂN TRINH SVTH: LỚP NCĐT1ALT ĐỒ ÁN MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC LẬP TRÌNH WINCC VỚI S7 – 200 Bài : Dùng WinCC tạo giao diện gồm nút nhấn ON OFF để bật tắt đèn: Bước 1: Lập trình cho PLC phần... để lập trình cho PLC cần phải có giao tiếp người PLC Việc giao tiếp phải thông qua phần mềm gọi phần mềm lập trình Mỗi loại PLC họ PLC khác có phần mềm lập trình khác Đối với PLC S7-200, SIEMEN