Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PLC Điều khiển tự động khơng cịn mẻ giới Nó có mặt từ sớm từ khoa học công nghệ người có tiến Bắt đầu từ việc người không thỏa mãn nhu cầu sinh hoạt lao động sản xuất, ứng dụng điều khiển tự động đời để thỏa mãn nhu cầu Tiếp theo q trình phân cơng lao động đẩy ngành Điều khiển tự động trở thành ngành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu ứng dụng ngành Điều khiển tự động vào lao động sản xuất, đời sống sinh hoạt người,kết hợp với nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác.Trong nông nghiệp,Trong công nghiệpTrong sinh hoạt……………… PLC ngày có nhiều ứng dụng rộng rãi lĩnh vực công nghiệp nhờ vào tính ưu việc mà có được: PLC có khả thay hoàn toàn phương pháp điều khiển trước đây,khả điều khiển thiết bị dễ dàng linh hoạt dựa vào việc lập trình lệnh logic bản; khả định thời, đếm; giải vấn đề tốn học cơng nghệ; khả tạo lập, gởi đi, tiếp nhận tín hiệu nhằm mục đích kiểm sốt kích hoạt, đình chức máy dây chuyền công nghiệp… Để hiểu rõ điều khiển lập trình PLC nhóm em chọn đề tài “MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC BĂNG CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM GIAO TIẾP PLC VỚI WINCC” Trong trìnhnh tìm hiểu hồn thành đề tài, nhóm có nhiều cố gắng tìm hiểu học hỏi kiến thức cần thiết để hoàn thành tốt đề tài Tuy nhiên, thời gian nghiên cứu có hạn kiến thức chúng em cịn co nhiều hạn chế,co nhiều sai sót, mong thông cảm quý thầy cô GVHD: Th.S Trần Văn Trinh SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC LỜI CẢM ƠN Trong thời gian nghiên cứu hồn thành đề tài, nhóm nhận nhiều giúp đỡ quý thầy bạn Nhóm xin chân thành cảm ơn quý thầy cô khoa Công nghệ Điện tử tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm có thời gian điều kiện mặt để nghiên cứu Nhóm xin chân thành cảm ơn Giáo viên hướng dẫn – Ths.Trần Văn Trinh truyền đạt kiến thức chun ngành bổ ích cần thiết để nhóm hoàn thành tốt đề tài GVHD: Th.S Trần Văn Trinh SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Nhận xét giáo viên hướng dẫn: Nhận xét giáo viên phản biện: GVHD: Th.S Trần Văn Trinh SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Giới thiệu sơ lượt PLC Lời cảm ơn .2 GVHD: Th.S Trần Văn Trinh SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Nhận xét giáo viên hướng dẫn Nhận xét giáo viên phản biện CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PLC 1/ KHÁI NIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 2/CẤU HÌNH HỆ THỐNG 11 3/CẤU TRÚC BỘ NHỚ 16 4/ LẬP TRÌNH PLC .22 5/ CÁC MODULE MỞ RỘNG 37 CHƯƠNG : MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC 44 1/ MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC 44 2/ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 45 3/ SƠ ĐỒ CHI TIẾC 46 4/ CÁC CẢM BIẾN……………………………………………………….50 CHƯƠNG 3: PHẦN MỀM STEP7- MICROWIN32 51 1/GIAO DIỆN PHẦN MỀM .51 2/ LẬP TRÌNH TUYẾN TÍNH VÀ CẤU TRÚC .56 3/CÁC BƯỐC ĐỂ LẬP TRÌNNH CHO MỘT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO PLC S7-200……………………………………………57 4/ TẬP LỆNH TRONG S7-200 59 CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH WINCC VỚI S7 – 200 .89 1/ DÙNG WINCC TẠO GIAO DIỆN GỒM NÚT NHẤN ON VÀ OFF ĐỂ BẬT ĐÈN .89 2/ THIẾT LẬP GIAO DIỆNVÀ VẼ ĐỒ THỊ ĐÁP ỨNG 100 CHƯƠNG 5:MỘT SỐ BÀI TẬP ƯNG DỤNG CỦA PLC…………………106 CHƯƠNG I SƠ LƯỢC VỀ PLC GVHD: Th.S Trần Văn Trinh SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC KHÁI NIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN: Hệ thống điều khiển tập hợp thiết bị dụng cụ điện tử Nó dùng để vận hành trình hoạt động chế tạo cách ổn định, xác thơng suốt Nó hoạt động thức khác phạm vi thiết bị, từ cung cấp lượng đến thiết bị bán dẫn Ngày việc tăng nhanh cơng nghệ nhu cầu tự động hố cao, đặc biệt công nghiệp, công việc điều khiển rắc rối phức tạp hoàn thành với hệ tự động hóa cao Thiết bị mà phục vụ cho việc điều khiển cách thông minh, xác phải cần nói đến PLC - PLC viết tắt Programmable Logic Controller , thiết bị điều khiển lập trình (khả trình) cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình Người sử dụng lập trình để thực loạt trình tự kiện Các kiện kích hoạt tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC qua hoạt động có trễ thời gian định hay kiện đếm PLC thiết bị dieu khien lập trình được, thiết kế chuyên dùng công nghiệp để điều khiển tiến trình xử lý từ đơn giản đến phức tạp la hệ thống tự động, tín hiệu nối kết đến đường thiết bị ( bảng điều khiển, motor, sensor, ….) PLC cịn có khả chuyển giao mạng, nghĩa PLC nối lại với theo chuẩn giao tiếp loại PLC cho phép xử lý hệ thống lớn xử lý kết hợp 1.1 PLC ( PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER ): PLC nhiều hãng chế tạo, hãng có nhiều họ khác nhau, có nhiều phiên họ, chúng khác tính giá thành, phù hợp với toán đơn giản hay phức tạp Ngồi cịn có ghép mở rộng cho phép ghép nhiều PLC nhỏ để thực chức phức tạp, hay giao tiếp với máy tính tạo thành mạng tích hợp, việc thực theo dõi, kiểm tra, điều khiển q trình cơng nghệ phức tạp hay toàn phân xưởng sản xuất Mặc dù vậy, hệ thống GVHD: Th.S Trần Văn Trinh SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC điều khiển dùng loại PLC có cấu trúc hình sau : + Ngõ vào dạng số: gồm hai trạng thái ON OFF Khi trạng thái ON ngõ vào số coi mức logic hay mức logic cao Khi trang thái OFF ngõ vào coi mức logic hay mức logic thấp + Ngõ số: gồm hai trạng thái ON OFF Các ngõ thường nối để điều khiển cuộn dây contactor, đèn tín hiệu… + Thiết bị đầu vào: gồm thiết bị tạo tín hiệu điều khiển thương nút nhấn, cảm biến 1.2 Nguyên lý hoạt động PLC :PLC điều khiển mà tùy thuộc vào người sử dụng thực loạt hay trình tự kiện, kiện kích hoạt tác nhân kích thích (hay gọi cổng vào) tác động vào PLC qua hoạt động có trể thời gian định thời hay kiện đếm : CPU điều khiển hoạt động bên PLC Bộ xử lý đọc kiểm tra chương trình chứa nhớ, sau thực thứ tự lệnh chương trình , đóng hay ngắt đầu Các trạng thái ngõ phát đến thiết bị liên kết để thực thi Và tồn hoạt động thực thi phụ thuộc vào chương trình điều khiển giữ nhớ Một kiện kích hoạt, thật bật ON hay OFF thiết bị bên ngồi hay cịn gọi thiết bị vật lý ( thiết bị gắn vào cổng ) Như hiểu PLC “điều khiển logic theo chương trình “ Ta cần thay đổi chương trình cài đặt PLC PLC thực chức khác nhau, điều khiển môi trường khác Cấu trúc PLC phân thành thành phần hình vẽ: GVHD: Th.S Trần Văn Trinh SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Power Supply Input Interface Central Processing Unit ( CPU) Output Interface Memory - Đơn vị xử lý trung tâm: CPU điều khiển hoạt động bên PLC Bộ xử lý đọc kiểm tra chương trình chứa nhớ, sau thực thứ tự lệnh chương trình , đóng hay ngắt đầu Các trạng thái ngõ phát đến thiết bị liên kết để thực thi Và toàn hoạt động thực thi phụ thuộc vào chương trình điều khiển giữ nhớ - Hệ thống Bus: Hệ thống Bus tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: + Address Bus : Bus địa dùng để truyền địa đến Module khác + Data Bus : Bus dùng để truyền liệu + Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền tín hiệu định điểu khiển đồng hoạt động PLC - Trong PLC số liệu trao đổi vi xử lý module vào thông qua Data Bus Address Bus Data Bus gồm đường, thời điểm cho phép truyền bit byte cách đồng thời hay song song - Nếu module đầu vào nhận địa Address Bus , chuyển tất trạnh thái đầu vào vào Data Bus Nếu địa byte đầu xuất Address Bus, module đầu tương ứng nhận liệu từ Data bus Control Bus chuyển tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động PLC Các địa số liệu chuyển lên Bus tương ứng thời gian hạn chế - Hệ thống Bus làm nhiệm vụ trao đổi thông tin CPU, nhớ I/O Bên cạnh đó, CPU cung cấp xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ Xung GVHD: Th.S Trần Văn Trinh SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC định tốc độ hoạt động PLC cung cấp yếu tố định thời, đồng hồ hệ thống - Bộ nhớ: + PLC thường yêu cầu nhớ trường hợp : Làm định thời cho kênh trạng thái I/O Làm đệm trạng thái chức PLC định thời, đếm, ghi Relay + Mỗi lệnh chương trình có vị trí riêng nhớ, tất vị trí nhớ đánh số, số địa nhớ Địa ô nhớ trỏ đến đếm địa bên vi xử lý Bộ vi xử lý giá trị đếm lên trước xử lý lệnh Với địa , nội dung ô nhớ tương ứng xuất đấu ra, trình gọi trình đọc Bộ nhớ bên PLC tạo bỡi vi mạch bán dẫn, vi mạch có khả chứa 2000 - 16000 dòng lệnh , tùy theo loại vi mạch Trong PLC nhớ RAM, EPROM sử dụng + RAM (Random Access Memory ) nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung lúc Nội dung RAM bị nguồn điện nuôi bị Để tránh tình trạng này, PLC trang bị pin khơ, có khả cung cấp lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực tế RAM dùng để khởi tạo kiểm tra chương trình Khuynh hướng dùng CMOSRAM nhờ khả tiêu thụ thấp tuổi thọ lớn + EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) nhớ mà người sử dụng bình thường đọc không ghi nội dung vào Nội dung EPROM khơng bị mất nguồn, gắn sẵn máy, nhà sản xuất nạp chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng khơng muốn mở rộng nhớ dùng thêm EPROM gắn bên PLC Trên PG (Programer) có sẵn chỗ ghi xóa EPROM + EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) liên kết với truy xuất linh động RAM có tính ổn định Nội dung xóa lập trình điện, nhiên số lần có giới hạn GVHD: Th.S Trần Văn Trinh SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Mơi trường ghi liệu thứ tư đĩa cứng đĩa mềm, sử dụng máy lập trình Đĩa cứng đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường dùng để lưu chương trình lớn thời gian dài Kích thước nhớ : + Các PLC loại nhỏ chứa từ 300 -1000 dịng lệnh tùy vào cơng nghệ chế tạo + Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K - 16K, có khả chứa từ 2000 16000 dịng lệnh Ngồi cho phép gắn thêm nhớ mở rộng RAM , EPROM -Các ngõ vào I/O: PLC, điều làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dể dàng đơn giản Bộ Các đường tín hiệu từ cảm biến nối vào module ( đầu vào PLC ), cấu chấp hành nối với module ( đầu PLC ) Hầu hết PLC có điện áp hoạt động bên 5V, tín hiệu xử lý 12/24VDC 100/240VAC Mỗi đơn vị I/O có địa chỉ, hiển thị trạng thái kênh I/O cung cấp đèn LED xử lý đọc xác định trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực việc đóng hay ngắt mạch đầu 1.3 THIẾT BỊ I/O ( Input/Output devices) Thiết bị nhập ( Input devices ) : Sự “thông minh” hệ thống tự động hoá phụ thuộc vào khả PLC: đọc tín hiệu từ kiểu khác : Nút ấn, phím, cầu dao, thiết bị cảm ứng tự động đặc biệt proximity switch, limit switch, photoelectric sensor, level sensor….kiểu tín hiệu nhập đến PLC logic ON/OFF tín hiệu tương tự Thiết bị xuất ( Output devices ): Hệ thống tự động chưa đầy đủ hệ thống PLC gần tê liệt khơng có giao diện, liên lạc với trường thiết bị xuất Một vài phần lớn chung thiết bị điều khiển motor, solenoids, relay indicators, buzzer… Xuyên suốt hoạt động motors solenoids, PLC điều khiển từ chọn đơn lẻ nơi hệ thống đến nhiều hệ thống servo phức tạp Đây GVHD: Th.S Trần Văn Trinh 10 SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC *BÀI 3:Tạo giao diện gồm 3nut1 nhấn:ON, OFF, FLASH a) Chương trình plc: GVHD: Ths Trần Văn Trinh 110 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC b/: Lưu đồ giải thuật: Nhấn M0.0 đèn sáng , nhấn M0.1 đèn tắt, nhấn M0.2 đèn nhấp nháy 0.5s B1 Nhấn Start tiếp điểm đèn sáng tự giữ cho Start start =1 sau đèn =1 làm tự cho start B2 Khi nhấn Stop ngắt điện toàn tiếp điểm Start Fash GVHD: Ths Trần Văn Trinh 111 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC B3 Khi nhấn tiếp điểm Fash tiếp điểm tự giữ Start hở xung cấp qua 0.5 giây đèn nhấp nháy Nút I0.1 biến stoop Nút I0.0 biến start Q0.0 biến đèn Q0.0 tự cho stars i0.2 I0.2 biến fash biến 0.5s Mô PLC S7-200: GVHD: Ths Trần Văn Trinh 112 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC *Bài Đếm sản phẩm lập lại theo chu kì Lưu đồ giải thuật start Khi nhấn nút start băng tải hoạt động sản phẩm di qua cảm biến couter đếm cảm biến timer cb =1 cấp xung làm couter đếm lên GVHD: Ths Trần Văn Trinh 113 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC đủ số lượng timer hoạt động sau giây cuoter reset hoạt động lại chế độ ban đầu Chương trình PLC I0.0 biến start stop I0.1 cảm biến I0.2 biến reset Q0.0 biến đóng gói đủ sản phẩm T37 timer đủ sản 20s sau reset chương trình *Bài 5:Dùng cảm biến kim lọai phát lọai sản phẩm Lưu đồ giải thuật start Khi nhấn start băng tải hoạt động sản phẩm qua cảm biến cảm biến mức múc khơng có sản phẩm qua khơng có từ tính lên mức có từ tính Van khí cb =1 van khí hoạt động đẩy sản phẩm chương trình PLC I0.0 biến start stop Q0.0 băng tải I0.1 cảm biến từ Q0.1 biến van khí GVHD: Ths Trần Văn Trinh 114 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC * Bài 6: Đếm sản phẩm đủ reset: Lưu đồ giải thuật start cảm biến couter Khi nhấn start băng tải hoạt động sản phẩm bắt đâu di qua Khi có sản phẩm qua cb=1 cấp tới couter xung nhận xung cb đếm tới giá trị đặt reset Chương trình PLC I0.0 biến start stop Q0.0 la băng tải I0.1 cảm biến sản phẩm qua cấp xung choc outer I0.2 biến reset Vw10 biến đếm GVHD: Ths Trần Văn Trinh 115 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Vw20 biến đặt *Bài 7:Đếm loại sản phẩm khicó từ tính: Start nhấn nút start băng tải hoạt đông sản phẩm qua cảm biến cảm biến =1 có kim loại qua Van khí van khí =1 cb=1 đảy sản phẩm chương trinh PLC I0.0 biến star stoop Q0.0 động I0.1 cảm biến kim loại có kim lối van khí đẩy Q0.1 van khí I0.2 biến reset choc outer c48 Mov_w vw20 giá trị đạt Mov_w vw10 giá trị đếm GVHD: Ths Trần Văn Trinh 116 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC *Bái Chỉ đếm sản phẩm thấp loại sản phẩm cao Lưu đồ giải thuật start cảm biến nhấn start băng tải chạy cảm biến 1=1 gặp sản phẩm thấp cb2 mức không couter đém lên đủ reset cảm biến cb2=1 có sản phẩm cao làm vankhi hoạt động Van khí có sản phâmcoa van hoạt động đẩy Chương trình PLC I0.0 biến start stoop Q0.0 băng tải I0.1 cảm biến thấp I0.3 cảm biến cao Q0.1 van khí Vw10 biến đếm Vw20 biến đặt GVHD: Ths Trần Văn Trinh 117 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Bài 9: Đếm sản phẩm tuần hoàn Băng tải hoạt động chế độ Manual, sản phẩm chuyển qua liên tục Cảm biến quang điếm sản phẩm, đủ số lượng sản phẩm cần đếm ngừng đếm cho van khí hoạt động Sau giây van khí trở ví ban đầu, băng tải hoạt động đếm trở lại Chu trình lặp lại Chương trình cho PLC phần mềm Step Microwin GVHD: Ths Trần Văn Trinh 118 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Chương trình điều khiển PCAceess GVHD: Ths Trần Văn Trinh 119 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Tạo giao diện WinCC(Graphics Designer): GVHD: Ths Trần Văn Trinh 120 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Bài 10:Dùng mơ hình lập trình đèn sáng dần từ trái qua phải, từ phải qua trái sáng đuổi từ trái qua phải ngược lại Chương trình cho PLC phần mềm Step Microwin GVHD: Ths Trần Văn Trinh 121 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Chương trình điều khiển PCAceess GVHD: Ths Trần Văn Trinh 122 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC Tạo giao diện WinCC(Graphics Designer): GVHD: Ths Trần Văn Trinh 123 Nhóm SV thực hiện: Nhóm II ... tín hiệu xử lý ngoài: GVHD: Th.S Trần Văn Trinh 43 SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC CHƯƠNG MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC CPU 224 MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM PLC: CB QUANG CB DUNG XI LANH CB QUANG... Trần Văn Trinh 44 SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC ♦ TRONG MƠ HÌNH GỒM CĨ: - Khối nguồn - Khối tín hiệu vào PLC - Khối tín hiệu PLC - Khối điều khiển motor (Auto Manual) - PLC. .. hình thí nghiệm PLC *Khối cảm biến đảo GVHD: Th.S Trần Văn Trinh 47 SV thực hiện: Nhóm II Đồ án Mơ hình thí nghiệm PLC *Khối cảm biến khơng đảo: *Khối tạo xung PWM (AUTO MANUAL) GVHD: Th.S Trần Văn