Đang tải... (xem toàn văn)
Nội Dung Chuyên đề Gồm 3 Phần: Phần 1: Giới thiệu tổng quan về thiết bị S7 1200 và phần mềm TIA Portal 14. Phần 2: Tìm hiểu công nghệ điều khiển nhiệt độ. Phần 3: Viết chương trình điều khiển. Là một sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật điện em được giao chuyên đề tốt nghiệp là “Nghiên cứu ứng dụng PLC S7 1200 vào điều khiển nhiệt độ”. Trong thời gian làm đồ án được sự giúp đỡ tận tình của cô giáo Lê Thị Thúy Ngân và sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử cùng với sự giúp đỡ của bạn bè. Đến nay bản đồ án của em đã hoàn thành đầy đủ các nội dung yêu cầu. Do khả năng còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế còn ít nên có những sai sót không thể tránh. Em rất mong có được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo. Em xin chân thành cảm ơn
MỤC LỤC PHẦN 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ PLC S7- 1200 VÀ PHẦN MỀM TIA PORTAL 14 1.1 Giới thiệu PLC S7- 1200 1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển 1.1.2 Đặc điểm PLC 1.1.3 Các thành phần PLC S7- 1200 Siemens 1.1.4 Các module hệ PLC S7-1200 1.1.5 Module mở rộng tín hiệu vào/ra 1.1.6 Module truyền thông .8 1.2 Làm việc với phần mềm Tia Portal 1.2.1 Giới thiệu Simatic Step7 V14.0 1.2.2 Kết nối qua giao thứcTCP/IP 1.2.3 Cách tạo project .9 1.2.4 TAG PLC / TAG local 11 1.2.4 Làm việc với trạm PLC 12 1.3 Kỹ thuật lập trình 15 1.3.1 Vịng qt chương trình 15 1.3.2 Cấu trúc lập trình 16 1.3.3 Khối tổ chức OB – OGANIZATION BLOCKS 16 1.3.4 Hàm chức – FUNCTION .17 1.4.Giới thiệu tập lệnh 17 1.4.1 Bit logic (tập lệnh tiếp điểm) 17 1.4.2 Sử dụng Timer 20 1.4.3 Sử dụng Counter 21 1.4.4 Lệnh so sánh 22 1.4.4 Lệnh toán học 23 1.4.5 Di chuyển MOVE 25 1.4.6 Lệnh chuyển đổi 26 1.4.7 Lệnh điều khiển chương trình .27 1.4.8 Toán tử word logic 29 1.4.9 Dịch chuyển xoay vòng 30 PHẦN 2: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ 32 2.1 Các hệ thống đo nhiệt độ công nghiệp .32 2.2 Các thiết bị điều khiển .32 2.2.1 Cảm biến nhiệt 32 2.2.2 Gia nhiệt 33 2.2.3 Phương pháp đo nhiệt độ .34 PHẦN 3: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ ĐUN THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ 35 3.1 Chọn thiết bị 35 3.1.1 Đèn báo 35 3.1.2 Chọn jack kết nối 35 3.1.3 Chọn nguồn cấp .36 3.1.4 Rơ le không tiếp điểm 37 3.1.5 Cảm biến nhiệt độ 38 3.1.6 Gia nhiệt 39 3.2 Thông số kỹ thuật mô đun thực hành đo điều khiển nhiệt độ 40 3.3 Sơ đồ nguyên lý kết nối .41 3.4 Thiết bị chuẩn bị thực điều khiển 41 3.5 Các bước thực kết nối thiết bị 41 PHẦN 4: VIẾT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 43 4.1 Chọn PLC mô đun mở rộng 43 4.2 Chương trình điều khiển 45 PHẦN 5: THUYẾT MINH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG 49 5.2 Kết luận 54 5.2.1 Kết đạt 54 5.2.2 Điểm hạn chế 54 5.2.3 Hướng phát triển 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: PLC S7- 1200 Siemens Hình 2: Biểu tượng phần mềm Tia portal v14 Hình 3: Tạo project Hình 4: Đặt tên cho project Hình 5: Thêm thiết bị Hình 6: Chọn thiết bị .10 Hình 7: Chọn loại CPU 10 Hình 8: Project 10 Hình 9: Bảng tag 11 Hình 10: Nhóm bảng 12 Hình 11: Tìm thay PLC 12 Hình 12: Tải chương trình xuống 13 Hình 13: Chọn cấu hình .13 Hình 14: Hiển thị kết 14 Hình 15: Giám sát chương trình 14 Hình 13: Giám sát 15 Hình 14: Chương trình làm việc 15 Hình 15: Cấu trúc lập trình PLC .16 Hình 14: Cấu tạo cảm biến nhiệt 33 Hình 15: Nút ấn 35 Hình 16: Jack kết nối 36 Hình 16: Nguồn cấp .36 Hình 17: Rơ le 37 Hình 18:Cảm biến nhiệt độ 38 Hình 19: Gia nhiệt 39 Hình 20: Sơ đồ nguyên lý .41 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1: Các đặc điểm PLC S7-1200 Bảng 2: Tập lệnh tiếp điểm 18 Bảng 3: Bộ Timer 20 Bảng 4: Bộ Counter 21 Bảng 5: Bảng lệnh so sánh 22 Bảng 7: Lệnh toán học 23 Bảng 8: Lệnh di chuyển MOVE .24 Bảng 9: Lệnh chuyển đổi .26 Bảng 10: Lệnh điều khiển chương trình .26 Bảng 11: Lệnh toán tử logic 28 Bảng 12: Lệnh di chuyển xoay vòng .29 Bảng 13: Thông số kỹ thuật thiết bị đo 38 Bảng 14: Đặt địa ra/ vào 39 Lời nói đầu Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật, nghành tự động hóa phát triển mạnh mẽ chiều rộng chiều sâu Nó ngày hồn thiện đại hóa Đồng thời khơng ngừng thâm nhập vào ngành kinh tế quốc dân như: Luyện kim, khí, hóa chất, khai thác mỏ, giao thơng vận tải… Xã hội ngày phát triển nhu cầu dùng điện ngày cao, nhiệm vụ quan trọng hàng đầu đặt người thiết kế phải biết vận dụng kiến thức học vào thực tế cách sáng tạo khoa học Nội Dung Chuyên đề Gồm Phần: Phần 1: Giới thiệu tổng quan thiết bị S7- 1200 phần mềm TIA Portal 14 Phần 2: Tìm hiểu cơng nghệ điều khiển nhiệt độ Phần 3: Viết chương trình điều khiển Là sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật điện em giao chuyên đề tốt nghiệp “Nghiên cứu ứng dụng PLC S7- 1200 vào điều khiển nhiệt độ” Trong thời gian làm đồ án giúp đỡ tận tình giáo Lê Thị Thúy Ngân bảo thầy cô giáo môn Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử với giúp đỡ bạn bè Đến đồ án em hoàn thành đầy đủ nội dung yêu cầu Do khả hạn chế, kinh nghiệm thực tế cịn nên có sai sót khơng thể tránh Em mong có bảo thầy cô giáo Em xin chân thành cảm ơn! Si nh viên thiết kế PHẦN 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ PLC S7- 1200 VÀ PHẦN MỀM TIA PORTAL 14 1.1 Giới thiệu PLC S7- 1200 1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển Trong công nghiệp sản xuất, để điều khiển dây chuyền, thiết bị máy móc cơng nghiệp… người ta thưc kết nối linh kiện điều khiển rời (Rơ le, timer, Contactor…) lại với tuỳ theo mức độ yêu cầu thành hệ thống điện điều khiển Công việc phức tạp thi công, sửa chữa, bảo trì giá thành cao Khó khan cần thay đổi hoạt động Một hệ thống điều khiển ưu việt cần phải hội tụ đủ yêu cầu sau: giá thành hạ, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng làm việc ổn định linh hoạt… Từ hệ thống điều khiển lạp trình PLC (Programable Logic Control) đời giải vấn đề Thiết bị điều khiển lập trình nhà thiết kế cho đời năm 1968 (công ty General Moto- Mỹ) Tuy nhiên, hệ thống đơn giản cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khan việc vận hành hệ thống Vì nhà thiết kế bước cải tiến thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, việc lập trình cho hệ thống cịn khó khan, lúc khơng có thiết bị lập trình ngoại vi hỗ trợ cho cơng việc lập trình Để đơn giản hố lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (Programmable Controller Handle) đời vào năm 1969 Trong giai đoạn hệ thống điều khiển lập trình PLC đơn giản nhằm thay hệ thống Rơle dây nối hệ thống điều khiển cổ điển Qua trình vận hành, nhà thiết kế bước tạo tiêu chuẩn cho hệ thống, tiêu chuẩn là: dạng lập trình dùng giản đồ hình thang Trong năm đầu thập niên 1970, hệ thống PLC cịn có them khả vận hành với thuật toán hỗ trợ (Arithmetic), “vận hành với liệu cập nhật” (Data Mainpulation) Do phát triển loại hình dùng cho máy tính (Cathode Ray Tube, CRT), nên việc giao tiếp người điều khiển để lập trình cho hệ thống trở nên thuận tiện Sự phát triển hệ thống phần cứng phần mềm từ năm 1975 làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ với chức mở rộng: hệ thống ngõ vào/ tang lên đến 8000 cổng vào/ra, dung lượng nhớ chương trình tăng lên 128000 từ nhớ (Word of Memory) Ngoài nhà thiết kế tao kỹ thuật kết nối với hệ thống riêng lẻ Tốc độ xử lý hệ thống cải thiện, chu kỳ quét(Scan) nhanh làm cho hệ thống PLc xử lý tốt với chức phức tạp số lượng cổng ra/ vào lớn Trong tương lai hệ thống PLC không giao tiếp với hệ thống khác cịn thơng qua CIM (Computer Intergrated Manufacturing) để điều khiển hệ thống: Robot, Cad/ Cam… Ngồi nhà thiết kế cịn xây dựng loại PLC với chức điều khiển “thơng minh” ( Interlligence) cịn gọi siêu PLC(Super PLCs) cho tương lai 1.1.2 Đặc điểm PLC PLC viết tắt Programmable Logic Controller thiết bị điều khiển logic cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển logic qua ngơn ngữ lập trình, điều khiển thoả mãn u cầu sau: - Lập trình dễ dàng ngơn ngữ lập trình dễ học Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, tu sửa Dung lượng nhớ lớn để chứa chương trình phức tạp Hồn tồn tin cậy môi trường công nghiệp Giao tiếp với thiết bị thơng tin máy tính, nối mạng Module mở rộng Giá phù hợp 1.1.3 Các thành phần PLC S7- 1200 Siemens Bộ điều khiển tích hợpp với giao diện PROFINET IO điều khiển giao tiếp điều khiển SIMATIC, HMI, thiết bị lập trình thành phần tự động hố khác - Module giao tiếp với giao diện PROFIBUS DP Module truyền thông PROFIBUS DP GPRS module kết nối GSM/GPRS cho điện thoại di động - Chức ghi liệu để dự trữ liệu thời gian chạy từ chương trình sử dụng Mạnh mẽ, chức tích hợp cơng nghệ đếm, đo lường, điều khiển vịng kín điều khiển chuyển động Tích hợp đầu vào/ đầu kỹ thuật số analog Module truyền thông mở rộng Hình 1: PLC S7- 1200 Siemens S7-1200 có dòng CPU 1211C, CPU 1212C 1214C Được trang bị them tính bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào CPU chương trình điều khiển Ngồi PLC S7-1200 mở rộng module tín hiệu module gắn ngồi để mở rộng chức CPU Ngồi ra, cài đặt thêm module truyền thông để hỗ trợ giao thức truyền thông khác Khả mở rộng CPU tuỳ thuộc vào đặc tính, thơng số quy định sản xuất S7-1200 có loại module mở rộng sau: - Communication module (CP) Signal board(SB) - Signal Module (SM) Bảng 1: Các đặc điểm PLC S7-1200 Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 Step Basic Step7 Basic hỗ trợ ngôn ngữ lập trình FBD, STL LAD Phần mềm tích hợp TIA Portal V14 Siemens 1.1.4 Các module hệ PLC S7-1200 PLC S7- 1200 có loại sau: - Cổng tín hiệu analog 12 bit (+- 10 DVC, 0-20mA) cổng tín hiệu vào + cổng tín hiệu số, 0.5A 1.1.5 Module mở rộng tín hiệu vào/ra Các module mở rộng tín hiệu vồ/ gắn trực tiếp vào phía bên phải CPU Với dài rộng loại module tín hiệu vào/ra số analog, giúp linh hoạt sử dụng S7-1200 Tính đa dạng module tín hiệu vào/ tiếp tực phát triển 1.1.6 Module truyền thơng Bên cạnh truyền thơng Ethernet tích hợp sẵn, CPU S71200 mở rộng module truyền thông khác nhau, giúp cho việc kết nối linh hoạt Tại thời điểm giới thiệu S7-1200 thị trường, có module RS232 SR 485, hỗ trợ protocol truyền thông Modbus, USS… 1.2 Làm việc với phần mềm Tia Portal 1.2.1 Giới thiệu Simatic Step7 V14.0 Simatic Step V14.0 basic hệ thống kỹ thuật đồng đảm bảo hoạt động liên tục hoàn hảo.Một hệ thống kỹ thuật thông minh trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật cấu hình mạng, lập trình, chẩn đốn nhiều Lợi ích người dùng: - Trực quan: dễ dàng tìm hiểu dễ dàng để hoạt động Hiệu quả: tốc độ kỹ thuật Chức bảo vệ: Kiến trúc phần mềm tạo thành số sở ổn định cho đổi tương lai 1.2.2 Kết nối qua giao thứcTCP/IP - Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hay Laptop cần kết nối Để PC SIMATIC S7-1200 giao tiếp với nhau, điều quan trọng địa IP hai thiết bị phải phù hợp với 1.2.3 Cách tạo project Bước 1: từ hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal V11 Hình 2: Biểu tượng phần mềm Tia portal v14 Bước 2: Click chuột vào Create new project để tạo dự án Hình 3: Tạo project Bước 3: Nhập tên dự án vào Project name sau nhấn create