BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÀNH ĐÔ KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ 0o0 ĐỒ ÁN BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP Giáo viên hướng dẫn : Thạc sĩ NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG Sinh viên thực hiện : - Đô Quang Bách - Nguyễn Xuân VŨ Lớp : CĐ CN TĐH2 Khóa : V Hà Nội, tháng 10-2010 1 Mục lục LỜI NÓI ĐẦU 4 Chương I: GIỚI THIỆU NỘI DUNG ĐỀ TÀI 5 1.1. Đặt vấn đề 5 1.2– Khái niệm chung về Ga ra ô tô 5 1.3 – Yêu cầu chung của ga ra: 5 1.4 – Yêu cầu công nghệ 5 Chương 2: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 8 2.1-Lựa chọn thiết bị 8 2.2. Thực hiện chương trình: 34 2.2 –Giới thiệu phần mềm step 7 microwin V4.0 36 Bảng 6 - Lệnh Set(S) và Reset(R) 39 Bảng 7 - Độ phân giải các loại Timer của S7-200 43 Bảng 8 - Lệnh đếm lên, đếm xuống 45 Bảng 9 - Nhóm lệnh so sánh 48 2.3.Lập trình cho hệ thống sử dụng phần mềm step7 microwinvà phần mềm logo 49 KẾT LUẬN 58 2 ĐỀ TÀI Dùng PLC lập trình điều khiển gara ô tô với yêu cầu sau : - Xe được chia làm 2 bãi đỗ riêng và số lượng là hữu hạn: chiều cao <2m đỗ bãi 1, >=2m đỗ bãi 2. - Mỗi bãi xe có 2 cửa ra vào được điều khiển độc lập: Cửa vào bị đống khi bãi đỗ đã đầy, cửa ra dóng khi bãi đỗ xe trống. Hai cửa này khi nâng, hạ đều có hạn định. - Có một màn hình HMI dung để hiển thị số xe thực tế đang có trong bãi. 3 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp đất nước đặc biệt là sự phát triển của Công nghệ điện tử - tin học. Có thể coi là một cuộc cách mạng công nghệ trên toàn thế giới. Ở nước ta, ngành kĩ thuật điện tử - tin học đã được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển tự động, đặc biệt là kĩ thuật vi xử lí. Hiện nay, người ta đã sản xuất ra những thiết bị có thể lập trình được. Đó chính là thiết bị điều khiển có lập trình Programable Logic Controlle viết tắt là PLC. Ra đời năm 90, PLC có thể coi là một ứng dụng điển hình của mạch vi xử lí, chiếm đến 80% và trở thành xu thế mới trong điều kiện công nghiệp đang phát triển ở Việt Nam. So với quá trình điều khiển bằng mạch điện tử thông thường thì PLC có nhiều ưư điểm hơn hẳn, ví dụ như: Kết nối mạch điện đơn giản, rút ngắn được thời gian lắp đặt công trình, dễ dàng thay đổi công nghệ nhờ việc thay đổi nội dung chương trình điều khiển, ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng, độ tin cậy cao Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng sản xuất bộ điều khiển lập trình (Omron, Siemens, ABB, Misubishi ) với nhiều ứng dụng: Tự động hoá quá trình công nghệ cung cấp vật liệu cho quá trình sản xuất, tự động hoá các máy gia công cơ khí, điều khiển hệ thống trạm bơm, điều khiển các thiết bị thuỷ lực và khí nén, tự động hoá quá trình lắp ráp các linh kiện điện - điện tử, điều khiển thang máy, hệ thống đèn giao thông Ngày nay có rất nhiều nhà cao tầng, hầm mỏ… xuất hiện làm cho diện tích đất ở ngày càng thu hẹp, xe ngày càng nhiều vì vậy không có diện tích để xe .Để giải quyết vấn đề này người ta xây dựng các ga ra với các hệ thống điều khiển khác nhau.Trong phạm vi đồ án môn học này tái dựng thiết bị lập trình PLC để viết chương trình cho hệ thống điều khiển ga ra. Thiết bị khả trình PLC mà tôi sử dụng để viết chương trình điều khiển trong đồ án này là PLC của Siemens. Trong quá trình làm đồ án cũng gặp nhiều khó khăn, nhưng được sự hướng dẫn cô Nguyễn Thị Thúy Hằng em đã hoàn thành đồ tôi đã án này. Xin chân thành cảm ơn! 4 Chương I: GIỚI THIỆU NỘI DUNG ĐỀ TÀI 1.1. Đặt vấn đề Trong công cuộc hiện đại hoá đất nước thì việc đất ở ngày càng thu hẹp,nên xe cũng ngày càng nhiều,mặt khác các loại xe tụ lại chiếm diện tích khá lớn,mà xe tụ ngày càng nhiều.Vì vậy để có chỗ đậu cho xe ô tô thì người ta thiết kế các ga ra ô tô điều khiển bằng hệ thống PLC.Nó thường được xây dựng ở dưới các nhà cao tầng,khách sạn nhà hàng… 1.2– Khái niệm chung về Ga ra ô tô. -Ga ra: là nơi đậu xe rãi cho ô tô. Trong thực tế ga ra được sử dụng rộng rãi và điều khiển bằng hệ thống PLC. -Các bộ phận chủ yếu: động cơ, cảm biến,công tắc hành trình. 1.3 – Yêu cầu chung của ga ra: - Dễ điều khiển, làm việc tin cậy. - Các thiết bị phải có độ bền cao và tuổi thọ vận hành lớn . - Đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người và thiết bi. - Các cảm biến phải báo chính xác - Vốn đầu tư phù hợp. - Chi phí vận hành thấp. 1.4 – Yêu cầu công nghệ Với yêu cầu của bài toán lập trình điều khiển gara : - Xe được chia làm 2 bãi đỗ riêng và số lượng là hữu hạn: chiều cao <2m đỗ bãi 1, >=2m đỗ bãi 2. -Mỗi bãi xe có 2 cửa ra vào được điều khiển độc lập: Cửa vào bị đống khi bãi đỗ đã đầy, cửa ra dóng khi bãi đỗ xe trống. Hai cửa này khi nâng, hạ đều có hạn định. Có một màn hình HMI dung để hiển thị số xe thực tế đang có trong bãi. Giải quyết bài toán :với yêu cầu của bai toán như trên ta làm như sau : - Phân luồng xe : + Để phân loại xe ta dùng 1 cảm biến quang CBQ1 dặt ở độ cao 2m. + Ta sử dụng một hệ thống cửa như sau:cửa này có tác dụng là phân luồng xe,cửa này khi hệ thống bắt đầu hoạt động thì nó đang ở vị trí đóng cửa không cho xe vào bãi 2,mở cho xe vào bãi 1.Khi xe vào gara có chiều cao nhỏ hơn 2m thì xe không bị cảm biến quang phát hiện, xe sẽ đi vào được bãi 1.khi xe có chiều cao bằng hoăc lớn hơn 2m thì bị cam biến quang phát hiện,cảm biến này sẽ tác động tơi động cơ 1 mở cửa bãi 2 cho xe vào bãi 2,đồng thời cửa này cũng đóng cửa bãi 1 lại không cho xe vào. Để hạn chế đóng mở cửa này ta dùng 2 công tăc hành trình,công tắc hành trình CTHT 1(thường đóng), công tắc hành trình CTHT 2(thường mở).Khi xe đi vào bãi 2 thì cảm biến quang CBQ2 phat hiện ra lệnh cho PLC đóng cửa lại 5 - Xử lý cho bãi 1 :để nhận biết số xe trong bãi 1 ta lắp hai cảm biến CBQ3 ở cổng vào và CBQ4 ở cổng ra.Để đóng mở vào cửa bãi 1 ta dùng hệ thông cửa cuốn.Để hạn chế đóng mở vào ta dùng hai công tắc hành trình CTHT 3 (thường đóng), CTHT 4(thường mở).Nếu trong bai có đủ 10 xe thì PLC ra lệnh đóng cửa vào (giả sử bãi chứa 10 xe).Khi cửa đóng đến CTHT 4 thì dừng đóng .Nếu trong bãi có ít hơn 10 xe thì PLC ra lệnh mở cửa vào.Nếu trong bãi trống thì PLC ra lệnh đóng cửa ra bãi 1,,tương tư cửa vào để khống chế đóng .mở cửa ra ta dùng hai công tắc hành trình CTHT 5 (thường đóng), CTHT 6(thường mở). Khi cửa ra đóng đến CTHT 6 thì dừng đóng .Nếu trong bãi có xe thì PLC ra lệnh mở cửa ra,khi cửa mở tới CTHT 5 thì dừng mở. Xử lý cho bãi 2 cũng tương tự bãi 1 : để nhận biết số xe trong bãi 1 ta lắp hai cảm biến CBQ5 ở cổng vào và CBQ6 ở cửa ra.Để đóng mở vào cửa bãi 1 ta dùng hệ thông cửa cuốn.Để hạn chế đóng mở vào ta dùng hai công tắc hành trình CTHT 7 (thường đóng), CTHT 8 (thường mở).Nếu trong bãi có đủ 10 xe thì PLC ra lệnh đóng cửa vào (giả sử bãi chứa 10 xe).Khi cửa đóng đến CTHT 8 thì dừng đóng .Nếu trong bãi có ít hơn 10 xe thì PLC ra lệnh mở cửa vào,cưa vào bai 2 đong mở đến CTHT 7 thì dừng mở.Nếu trong bãi trống thì PLC ra lệnh đóng cửa ra bãi 2 ,tương tự cửa vào để khống chế đóng ,mở cửa ra ta dùng hai công tắc hành trình CTHT 9 (thường đóng), CTHT 10 (thường mở). Khi cửa ra đóng đến CTHT 10 thì dừng đóng .Nếu trong bãi có xe thì PLC ra lệnh mở cửa ra,khi cửa mở tới CTHT 9 thì dừng mở. - Khi nhấn stop thì hệ thống dừng. 6 Sơ đồ công nghệ của bãi đỗ xe 7 Chương 2: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 2.1-Lựa chọn thiết bị Các thiết bị sử dụng trong hệ thống gồm có: - Động cơ một chiều: dùng để đóng mở các cửa vào ra. - Cảm biến quang: để nhận biết số xe vào ra. - Công tắc hành trình:dung để hạn chế quá trình đóng mở cửa. - Màn hình hiển thị TD200 2.1.1- Động cơ một chiều 2.1.1.1-Cấu tạo của động cơ một chiều Kết cấu của động cơ điện một chiều có thể phân thành hai thành phần chính là: phần tĩnh và phần quay . Phần tĩnh hay Stato (phần cảm) . Đây là thành phần đứng yên của động cơ.Phần tĩnh gồm các bộ phận chínhsau : - Cực từ chính : Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dâyquấn kích từ lồng ngoài lõi sắt kích từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những láthép kỹ thuật điện hoặc thép khối gia công thành dạng cực từ rồi cố định vàovở máy. Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗicuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩm sơn cách điệntrước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ nàyđược nối nối tiếp với nhau . Nhiệm vụ chính của cực từ chính và dây quấn kích từ tạo ra từ thông chính trong máy . - Cực từ phụ : Cực từ phụ thường làm bằng thép khối đặt xen kẽ giữa các cực từ chínhvà dùng để cải thiện đổi chiều (đặt trên đường trung tính hình học). Xungquanh cực từ phụ có dây quấn cực từ phụ . Dây quấn cực từ phụ được đấunối tiếp với dây quấn phần ứng (dây quấn Roto) . Nhiệm vụ của cực từ phụ là để làm giảm sự xuất hiện tia lửa điện trên bềmặt chổi than và cổ góp . -Vỏ máy (gông từ) : Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ , đồng thời làm vỏ máybảo vệ các bộ phận bên trong vỏ máy. Vỏ máy điện một chiều được làmbằng thép dẫn từ . - Chổi than: Chổi than dùng để điện áp từ bên ngoài vào động cơ. Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lò xo tì chặt lên cổgóp . Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện vớigiá.Chổi than thường đượclàm bằng bột đồng bột than và một số phụ gia chống mài mòn khác .Chổi than được đặt trên đường trung tính hình học .  Phần quay hay Roto (phần ứng) . 8 - .Lõi sắt phần ứng . Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ . Thường làm bằng lá thép kĩ thuật điện dầy 0.5(mm) phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn haodo dòng điện xoáy gây nên.Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi éplại thì đặt dây quấn vào . - Dây quấn phần ứng . Dây quấn phần ứng là thành phần sinh ra sức điện động và có dòng điệnchạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện.Dây quấn được bọc cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép . - Cổ góp . Cổ góp (còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều dòngđiện xoay chiều thành một chiều .Cổ góp gồm nhiều phiến đồng ghép cáchđiện với nhau. Bề mặt cổ góp phải được gia công với độ nhẵn bang cao để đảm bảo tiêp xúc giũa chổi than và cổ góp . Cổ góp đặt đồng tâm với trụcquay để hạn chế phát sinh tia lửa điện . - Các bộ phận khác: + Cánh quạt : dùng để quạt gió làm nguội máy . + Trục máy : Trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp cánh quạt và ổ bi.Trụcmáy thường làm bằng thép cácbon tốt . 2.1.1.2-Nguyên lí hoạt động của động cơ điện một chiều . Động cơ điện một chiều hoạt đông dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.Khi đặt vào trong từ trường một dây dẫn và cho dòng điện chạy qua dây dẫn thì từ trường sẽ tác dụng một lực từ vào dòng điện (vào dây dẫn) và làm chodây dẫn chuyển động ,chiều của từ lực được xác định bằng quy tắc bàn tay trái . * Nguyên lý: Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây kích từ , sẽ tạo ra từtrường tác dụng một lực từ vào các dây dẫn của rôto khi có dòng chạy qua sẽtạo mô men làm quay rôto . 2.1.1.3-Điều khiển tốc độ động cơ một chiều Từ phương trình đặc tính cơ : Ta có ba phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều :  Điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ Trong thực tế người ta thường dùng phương pháp giảm điện áp phần ứng động cơ và giữ từ thông φ = φ đm = const , điện trở R = Rư . Khi giảm điện áp thì : 9 Hinh 1: + Nhận xét : Khi ta giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ thì tốc độkhông tải giảm xuống,còn độ xụt tốc độ không đổi. Điện áp phần ứng càng song song với đường đặc tính cơ tự nhiên ,tức độ cứng đặc tính cơ khôngđổi. Do đó ta thu được họ các đường đặc tính cơ song song với đường đặc tính cơ tự nhiên ,tức độ cứng đặc tính cơ không đổi.  Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng thay đổi từ thông trong mạch kích từ động cơ . Muốn thay đổi từ thông động cơ, ta tiến hành thay đổi dòng điện kích từcủa động cơ qua một điện trở mắc nối tiếp mạch kích từ .Trong thực tế người ta thường dùng phương pháp giảm từ thông φ và vẫn giữ điện áp U = Uưđm , điện trở R = Rư và cũng không được giảm từ thông φgần về 0 . Khi từ thông φ giảm thì : Hình 2 + Nhận xét : Như vậy khi giảm từ thông thì tốc độ không tải tăng lênnhưng độ xụt tốc độ tăng gấp 2 lần. Do đó ta thu được họ các đường đặc tínhcơ có độ dốc hơn và có tốc độ không tải lớn hơn. Vì vậy càng giảm từ thôngthì tốc độ không tải lý tưởng của đặc tính cơ càng tăng, tốc độ động cơ cànglớn . Độ cứng đặc tính cơ giảm .Phương pháp này rất kinh tế vì việc điều chỉnh tốc độ thực hiện ở mạch kích từ với dòng kích từ là (1 ÷ 10)% dòng định mức phần ứng .  Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ . Trong thực tế người ta thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng động cơ : R = RƯ + Rf , và giữ điện áp U = Uđ m , từ thông φ = φ đm = const . Ta có : 10 [...]... S7 200 Trước khi có PLC đã có những bộ điều khiển tự động bằng các mạch rơle-cơng tắc tơ hoạc các rơle số-tương tự khơng tiếp điểm Các bộ điều khiển này được gọi là các bộ điều khiển cứng Khi cần phải được thay đổi hoặc mở rộng chương trình điều khiển thì các bộ điều khiển cứng khơng đáp ứng được do đó cần thiết kế và chế tạo lại bộ điều khiển để thay thế bộ điều khiển cũ, hoặc ít ra cũng cần thay đổi... với các điều kiện sau: - Dễ dàng thay đổi được chương trình điều khiển - Đơn giản cho việc thay đổi và sửa chữa - Độ tin cậy cao so với các bộ điều khiển cứng truyền thống - Nhỏ gọn hơn so với các bộ điều khiển truyền thống - Dữ liệu được gửi ra ở đầu ra phải được đưa tới dụng cụ điều khiển trungtâm - Giá thành tốt hơn so với các bộ điều khiển rơle 27 - Đầu vào có khả năng nhận điên áp xoay chiều,... trong bộ nhớ, chương trình được nạp vào PLC thơng qua thiết bị lập trình chun dùng 29 2.1.5.2-Các khối chức năng phần cứng của PLC Bus Bộ đệm Bộ nhớ chương trình EEPRO M tuỳ chọn Địa chỉ Bus Điều khiển Bộ nhớ chươn g trình Nguồn pin Bộ nhớ hệ thống ROM CPU bộ vi xử lý EPRO M Bộ đệm Cloc k Bộ nhớ dữ liệu Khố i vào ra RA M Bus Dữ Liệu Bộ đệm Bus hệ thống (Vào/Ra) Mạch chốt Mạch giao tiếp Bộ đệm Bộ lọc... quang gồm:có một bộ phát quang và 1 bộ thu quang -Bộ phát quang có thể sử dụng ánh tia hồng ngoại,ánh sang đỏ,lazer -Bộ thu quang có thể sử dụng tranzitor quang,diode quang Ÿ Ngun lý hoạt động của cảm biến quang như sau:tín hiệu quang từ bộ phát quang khơng bi cản nó vẫn truyền tới bộ thu bộ thu giữ ngun trạng thái đầu khi có vật cản đường truyền tín hiệu quang từ bộ phát tới bộ thu ,bộ thu sẽ chuyển... nối các phần tử của các bộ điều khiển cũ cho phù hợp với chương trình điều khiển mới Việc thay đổi như vậy dẫn đến hiệu quả kinh tế bị giảm sút, thời hạn cải tạo thiết bị cơng nghệ kéo dài Năm 1969, hang sản xuất ơtơ GM đề xuất thiết kế các bộ điều khiển ứng dụng cơng nghệ điện tử và cơng nghệ máy tính có khả năng thích ứng với nhiều chương trình điều khiển khác nhau với các điều kiện sau: - Dễ dàng... thúc định dạng cho TD200,dể TD200 hoạt động ta phải viết trình điều khiển trên PLC 2.2.1.5- Bộ điều khiển logic khả trình Siemen PLC S7 200 CPU226 Hình ảnh thực tế của PLC S7 200 CPU226 26 -Nguồn cung cấp: 24 DC - Ngõ vào số: 24 DI DC - Ngõ ra số : 16 DO Relay - Bộ nhớ chương trình: 24KB -Bộ nhớ dữ liệu: 10KB 2 PPI/FREEPORT PORTS - Điều khiển PID: Có - Phần mềm: Step 7 Micro/WIN - Thời gian xử lý 1024... trình điều khiển bằng thống kê, q trình đảm bảo chất lượng, thay đổi chương trình từ xa Ngồi ra PLC còn được dùng trong hệ thống quản lý năng lượng nhằm giảm giá thành và cải thiện mơi trường điều khiển trong các hệ thống phục vụ sản xuất 2.1.5.1-Cấu trúc PLC PLC viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bị điều khiển logic lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tóan điều khiển. .. bản: Bộ vi xử lý, bộ nhớ, bộ vào/ra Trạng thái ngõ vào của PLC được phát hiện và lưu vào bộ nhớ đệm PLC thực hiện các lệnh logic trên các trạng thái của chúng và thơng qua chương trình trạng thái ngỏ ra được cập nhật và lưu trữ vào bộ nhớ đệm sau đó trạng thái ngỏ ra trong bộ nhớ đệm được dùng để đóng mở các tiếp điểm kích hoạt các thiết bị tương ứng, như vậy sự hoạt động của các thiết bị được điều khiển. .. được các bàitốn điều khiển với nhiều chương trình khác nhau nên ngày càng đượcphát triển và ứng dụng vào tất cả các ngành cơng nghiệp và dândụng PLC ngày càng trở nên hồn thiện và đa năng Các PLC ngày nay khơng những có khả năng thay thế hồn tồn các thiết bị điều khiển logic cổ điển, mà còn có khả năng thay thế các thiết bị điều khiển tương tự Các PLC được sử dung rộng rãi trong cơng nghiệp Ứng dụng... 115V - Bộ điều khiển phải có khả năng mở rộng các chức năng bằng cách ghép nối thêm các module Chính vì thế PLC đã ra đời Do tính thích ứng với nhiều chương trìnhđiều khiểu, việc thay đổi chương trình dễ dàng và khơng đòi hỏi nhữngchun gia lập trình và điều khiển có trình độ chun mơn cao nên nónhận được nhu cầu rất lớn trong thực tế PLC sinh ra trên cơ sở cơngnghệ của máy tính và vật liệu bán dẫn, . BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÀNH ĐÔ KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ 0o0 ĐỒ ÁN BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN CÔNG NGHIỆP Giáo viên hướng dẫn : Thạc sĩ NGUYỄN THỊ. chương trình điều khiển trong đồ án này là PLC của Siemens. Trong quá trình làm đồ án cũng gặp nhiều khó khăn, nhưng được sự hướng dẫn cô Nguyễn Thị Thúy Hằng em đã hoàn thành đồ tôi đã án này. Xin. dựng các ga ra với các hệ thống điều khiển khác nhau.Trong phạm vi đồ án môn học này tái dựng thiết bị lập trình PLC để viết chương trình cho hệ thống điều khiển ga ra. Thiết bị khả trình