ĐỀ TÀI Dây truyền phân loại và đếm sản phẩm 2 Mục Lục Mục Lục 1 LỜI MỞ ĐẦU 4 LỜI CẢM ƠN 5 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 6 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN 7 Chương 1 Tổng quan về PLC S7 200 8 và bài toán phân loại sản phẩm. 8 A Tổng quan về PLC S7-200. 8 1 Chức năng hệ PLC. 8 2 Sơ đồ khối. 8 3 Cấu hình phần cứng: 10 4 Các vùng nhớ. 12 5 Kết nối với máy tính. 15 B Phần mềm STEP 7 Micro/WIN. 16 1.Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7-200 16 3 Phần ngôn ngữ lập trình. 17 Chương 2 Phần mềm WinCC và phương pháp kết nối với PLC S7 200 19 A . Giới thiệu phần mềm giao diện người máy WinCC (Siemens). 19 1 Đặc trưng cơ bản của WinCC 19 2 Chức năng Graphics Designer. 20 3 Chức năng Alarm Logging. 20 4. Tag Logging 20 5 Report Designer 20 6 User Achivers. 21 B Cấu hình Wincc 22 1 Các loại Project 22 2 Chức năng của Win CC Explower 22 3 Graphics Designer: 26 4 Tag Longging (hiển thị giá trị của quá trình) 27 5 Cấu trúc Alarm longging 30 E .Phần mềm PC access kết nối PLC và WinCC 31 Bước 1 . Tạo Tag trong phần mềm PC Access 1.0 31 Bước 2 . Kết nối biến với WinCC 34 Chương 3 . Mô hình dây truyền phân loại sản phẩm 37 A . Mô hình cơ khí 37 B . Cấu tạo mô hình 37 C . Chức năng hoạt động của các nút ấn trên mô hình 38 D. Nguyên lý hoạt động của dây truyền phân loại và đếm sản phẩm. 39 E Cảm biến E3F DS10C4 40 F Ứng dụng: 43 1 .Ứng dụng trong sản xuất gạch 43 2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm: 44 G. Ưu , khuyết điểm của mô hình 46 1. Ưu điểm của mô hình 46 2 Khuyết điểm : 46 Chương 4 : Thực thi hệ thống điều khiển giám sát dây truyền phân loại sản phẩm dùng WinCC và S7 200 47 A. Mạch điều khiển 47 1 Vi điều khiển 8052 : AT89S52 47 2 Mạch đảo chiều động cơ 1 chiều : L 298 54 3 Bộ cách ly quang : PC 817 56 3 4 . Bộ hiển thị LED 7 thanh 57 5 . Sơ đồ khối 57 6. Sơ đồ mạch in 62 B . Chương trình PLC cho mô hình phân loại và đếm sản phẩm. 63 1.Bảng thiết lập vào ra 63 2.Lưu đồ thuật toán của PLC 64 C Lập giao diện mô phỏng mô hình trên WinCC 66 D. Kết nối PLC và WinCC dùng phần mềm PC Access 1.0 67 4 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ thông tin ngày càng cao đem lại nhiều lợi ích cho con người nhằm giảm thiểu tối đa sức lao động của con người trong quá trình sản xuất. Mức độ tự động hóa tại các phân xưởng và nhà kho cũng như các khu vực quản lý điều hành vẫn tiếp tục được nâng cao. Ngày càng nhiều các thiết bị tiên tiến đòi hỏi khả năng xử lý, mức độ hoàn hảo , sự chính xác của các hệ thống sản xuất ngày một cao hơn, đáp ứng nhu cầu sản xuất về số lượng, chất lượng, thẩm mỹ ngày càng cao của xã hội. Xuất phát từ tình hình thực tế tự động hóa tại các phân xưởng, nhà kho và các khu vực điều hành quản lý vẫn đang tiếp tục được nâng cao cùng với kiến thức đã được học trong trường, chúng em đã nghiên cứu và thực hiện đề tài dây truyền phân loại và đếm sản phẩm. Đây chỉ là một phần nhỏ trong quy trình sản xuất, tuy vậy chúng em mong rằng với đề tài này chúng em sẽ củng cố được kiến thức đã được học trong trường và ứng dụng một phần nhỏ trong sản xuất. Nội dung đề tài Chương I : Phần cơ khí Chương II : Vi Điều khiển và chương trình hiển thị số sản phẩm Chương III: Giới thiệu về PLC s7-200 và chương trình PLC trong hệ thống phân loại và đếm sản Chương IV : Giới thiệu về phần mềm WinCC Chương V : Phần mềm PC access kết nối PLC và WinCC Chương VI : Giới thiệu chung về cảm biến Do hạn chế về thời gian, kinh nghiệm thực tế, vừa tìm hiểu, vừa học hỏi trong quá trình thực hiện nên không tránh khỏi thiếu sót, chúng em rất mong nhận được sự đóng góp của thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn. Ngày 10 tháng 05 năm 2011 Nhóm sinh viên thực hiện 5 LỜI CẢM ƠN Qua một thời gian tìm hiểu và thực hiện tích cực, đến nay đồ án được thành. Có được thành quả này, chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy HÙNG đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian thực hiện đồ án. Xin cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Điện trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội đã tạo điều kiện để chúng em thực hiện đồ án này Xin cảm ơn các bạn sinh viên đã đóng góp ý kiến, động viên khích lệ tinh thần trong quá trình thực hiện đồ án. Ngày 30 tháng 05 năm 2011 Nhóm sinh viên thực hiện 6 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 7 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 8 Chương 1 Tổng quan về PLC S7 200 và bài toán phân loại sản phẩm. A Tổng quan về PLC S7-200. 1 Chức năng hệ PLC. Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC ( Programable Logic Controler ) là thiết bị điều khiển đặc biệt dựa trên bộ vi xử lý , sử dụng bộ nhớ lập trình được để lưu trữ các lệnh , thực hiện các chức năng và thuật toán để điều khiển máy và các quá trình. 2 Sơ đồ khối. Phần cứng PLC có 5 bộ phận cơ bản: - Bộ xử lý: còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU) , là linh kiện chứa bộ vi xử lý. Bộ xử lý biên dịch các tín hiệu vào và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu trong bộ nhớ của CPU , truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các tín hiệu ra. Nguyên lý làm việc của bộ xử lý tiến hành theo từng bước tuần tự , đầu tiên các thông tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự và được kiểm soát bởi bộ đếm chương trình. Bộ xử lý liên kết các tín hiệu và đưa ra kết quả ra đầu ra. Chu kỳ thời gian này gọi là thời gian quét ( scan ) . Thời gian vòng quét phụ thuộc vào dung lượng bộ nhớ , tốc độ của CPU. Giao diện vào Bộ xử lý ( CPU ) Giao diện ra Bộ nhớ Nguồn cung cấp Thiết bị lập trình 9 Sự thao tác tuần tự của chương trình dẫn đến một thời gian trễ trong khi bộ đếm của trương trình đi qua một chu kỳ đầy đủ , sau đó bắt đầu lại từ đầu. - Bộ nguồn: có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp cho bộ vi xử lý ( thường là 5V ) và cho các mạch điện trong các module còn lại ( thường là 24V ). - Thiết bị lập trình: được sử dụng để lập các chương trình điều khiển cần thiết sau đó được chuyển cho PLC. Thiết bị lập trình có thể là thiết bị lập trình chuyên dụng , có thể là thiết bị lập trình cầm tay gọn nhẹ , có thể là phần mềm được cài đặt trên máy tính cá nhân. - Bộ nhớ: là nơi lưu trữ chương trình sử dụng cho hoạt động điều khiển. Các bộ nhớ có thể là RAM , ROM , EPROM. Người ta luôn chế tạo nguồn dự phòng cho RAM đề duy trì chương trình trong trường hợp mất điện nguồn , thời gian duy trì tùy thuộc vào từng PLC cụ thể. Bộ nhớ cũng có thể được chế tạo thành module cho phép dễ dàng thích nghi với các chức năng điều khiển có kích cỡ khác nhau , khi cần mở rộng có thể cắm thêm. - Giao diện vào ra: là nơi bộ xử lý nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đến các thiết bị bên ngoài. Tín hiệu vào có thể từ các công tắc , các bộ cảm biến nhiệt độ , các tế bào quang điện … Tín hiệu ra có thể cung cấp cho các cuộn dây công tắc tơ , các rơle , các van điện từ … Tín hiệu vào có thể là tín hiệu rời rạc , tín hiệu liên tục , tín hiệu logic… Mỗi điểm vào ra có một địa chỉ duy nhất được PLC sử dụng. Các kênh vào / ra đã có các chức năng cách ly và điều hoa tín hiệu sao cho các bộ cảm biến và các bộ tác động có thể nối trực tiếp với chúng mà không cần thêm mạch điện khác. Tín hiệu vào thường được ghép cách điện ( cách ly ) nhờ linh kiện quang. Dải tín hiệu nhận vào cho các PLC cỡ lớn có thể là 5V , 24V , 110V , 220V. Các PLC cỡ nhỏ thường chỉ nhận tín hiệu 24V. Tín hiệu ra cũng được ghép cách ly, có thể cách ly kiều rơle , cách ly kiểu quang. Tín hiệu ra có thể là tín hiệu chuyển mạch 24V , 100mA ; 110V , 1A một chiều ; thậm chí 240V , 1A xoay chiều tùy loại PLC. 4. Chuyển dữ liệu từ bộ đệm ảo ra thiết bị ngoại vi. 1. Nhập dữ liệu từ thiết bị ngoại vi vào bộ đệm. 2. Thực hiện chương trình. 3. Truyền thông và kiểm tra lỗi. 10 Cách ly kiều rơle Cách ly kiểu quang. 3 Cấu hình phần cứng: SF (đèn đỏ) : đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị lỗi. Đèn SF sáng lên khi PLC có lỗi. RUN (đèn xanh) : cho biết PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào trong bộ nhớ chương trình của PLC. STOP (đèn vàng) : chỉ định PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chương trình đang thực hiện lại. Ix.x (đèn xanh) : đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của cổng ( x.x = 0.0 – 1.5 ). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. Qy.y (đèn xanh) : đèn xanh ở cổng ra chỉ định trạng thái tức thời của cổng ( y.y = 0.0-1.10 ). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng. [...]... hoãn thời gian Giá trị thời gian đếm sẽ được đếm tăng dần theo 3 độ phân giải là 1ms , 10ms , 100ms - Vùng nhớ bộ đếm C: Có 3 loại bộ đếm là bộ đếm lên , bộ đếm xuống , bộ đếm lên - xuống Các bộ đếm sẽ tăng hoặc giảm giá trị hiện hành khi tín hiệu ngõ vào thay đổi trạng thái từ mức thấp lên mức cao - Vùng nhớ bộ đếm tốc độ cao HC: Các bộ đếm tốc độ cao được sử dụng để đếm các sự kiên tốc độ cao độc... Giao diện HMI cho phép người vận hành giám sát các qui trình sản xuất và cảnh báo, báo động hệ thống khi có sự cố Từ máy tính trung tâm, có thể điều khiển sự hoạt động của toàn bộ dây truyền sản xuất được lập trình trên WinCC, bạn có thể giám sát và thu tất cả các thiết bị trên dây truyền Dựa vào giao diện HMI, có thể thu thập dữ liệu vào ra (I/O) một cách chính xác Đây là một trong những chương trình... được sử dụng để đếm các sự kiên tốc độ cao độc lập với vòng quét của CPU Giá trị đếm là số nguyên 32 bit có dấu Để truy xuất giá trị đếm của các bộ đếm tốc độ cao cần xác định địa chỉ của bộ đếm tốc độ cao , sử dụng bộ nhớ HC và số của bộ đếm , ví dụ HC0 Giá trị đếm hiện hành của các bộ đếm tốc độ cao là các giá trị chỉ đọc và truy xuất theo double word - Các thanh ghi AC: Là các phần tử đọc / ghi mà... PC/PPI Có 2 loại cáp chuyển đổi là cáp RS232/PPI Multi-Master và cáp USB/PPI Multi-Master - Cáp RS232/PPI Multi-Master Hình dáng của cáp và công tắc chọn chế độ truyền: Tùy theo tốc độ truyền giữa máy tính và CPU mà công tắc 1,2,3 được để ở vị trí thích hợp Thông thường đối với CPU 22x thì tốc độ truyền thường đặt là 9.6 kbaud ( tức công tắc 1,2,3 được đặt theo thứ tự là 010 ) Tùy theo truyền thông...Một số loại CPU 22x: - Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với phích cắm 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các PLC khác.Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9.6 kbps Tốc độ truyền cung cấp PLC theo kiểu tự do là từ 300 baud đến 38400 baud Các chân của cổng truyền thông là: 1 Đất 2 24VDC 3 truyền và nhận dữ liệu 4 không... dụng và quản lí nó để hiển thị và vận hành - Điều khiển nhúng và liên kết đối tượng (OLE control): Sử dụng OLE control để cung cấp các công cụ Winndow (nút ấn, hộp lựa chọn…) Các thuộc tính của nó được biểu thị trong cửa sổ “Object Properties” và tab “Event” - Trường vào/ra (I/O field): Sử dụng như một số trường vào hoặc ra hoặc cả hai Các dạng dữ liệu cho phép sử dụng với I/O field: 26 - Nhị phân. .. từ các chương trình con và lưu trữ các giá trị trung gian để sử dụng cho tính toán Các CPU s7-200 có 4 thanh ghi là AC0 , AC1 , AC2 và AC3 Chúng ta có thể truy xuất dữ liệu trong các thanh ghi này theo Byte , Word và Doubleword - Vùng nhớ đặc biệt SM: Các bit SM là các phần tử cho phép truyền thông tin giữa CPU và chương trình người dùng Có thể sử dụng các bit này để chọn lựa và điều khiển một số chức... môt máy tính: bao gồm tên máy và kiểu máy tính - Server: máy tính trung tâm để lưu trữ dữ liệu và quản lí toàn cục trong hệ thống Win CC 23 - Client: được định nghĩa như một trạm làm việc Trung tâm điều khiển được tải cục bộ trong từng loại máy tính này - Các bộ điều khiển truyền thông: Là giao diện kết nối một hệ thống PLC và WinCC Hệ thống Win CC chứa các bộ điều khiển truyền thông (liên kêt động)... đổi và sử dụng trong chương trình 4 Các vùng nhớ - Vùng nhớ đệm ngõ vào số I: CPU sẽ đọc trạng thái tín hiệu của tất cả các ngõ vào số ở đầu mỗi chu kỳ quét ,sau đó sẽ chứa các giá trị này vào vùng nhớ đệm ngõ vào Có thể truy nhập vùng nhớ này theo bit , Byte , Word hay Doubleword - Vùng nhớ đệm ngõ ra số Q: Trong quá trình xử lý chương trình CPU sẽ lưu các giá trị sử lý thuộc vùng nhớ ngõ ra vào đây... đầu vào - Dữ liệu về máy: cho các phát biểu về trạng thái của máy - Dữ liệu quá trình: cho các phát biểu về phiên bản hiện hành và trước đó của một quá trình liên tục - Dữ liệu về chất lượng: định ra các phát biểu về đặc tính của một sản phẩm cần được bảo quản Có thể có một vài dữ liệu trong nhiều lớp cùng lúc hoặc cùng một dữ liệu được gán nhiều kiểu dữ liệu khác nhau 28 Tag logging có thể thu thập và . động của dây truyền phân loại và đếm sản phẩm. 39 E Cảm biến E3F DS10C4 40 F Ứng dụng: 43 1 .Ứng dụng trong sản xuất gạch 43 2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm: 44 . được học trong trường, chúng em đã nghiên cứu và thực hiện đề tài dây truyền phân loại và đếm sản phẩm. Đây chỉ là một phần nhỏ trong quy trình sản xuất, tuy vậy chúng em mong rằng với đề tài. trị thời gian đếm sẽ được đếm tăng dần theo 3 độ phân giải là 1ms , 10ms , 100ms. - Vùng nhớ bộ đếm C: Có 3 loại bộ đếm là bộ đếm lên , bộ đếm xuống , bộ đếm lên - xuống . Các bộ đếm sẽ tăng