ĐỒ ÁN MÔN HỌC LỜI NÓI ĐẦU Trong sản xuất công nghiệp, kỹ thuật điều kiển tự động lĩnh vực thiếu.Có nhiều ưu điểm mang lại cho sản xuất việc tự động hóa sản xuất: Cải thiện chất lượng hạ giá thành sản phẩm Tối ưu hóa hiệu suất làm việc hệ thống Giảm tải người vận hành nghững công việc mang tính chất lặp lặp lại Trong khoảng thời gian 30 năm trở lại đây, nhu cầu kỹ sư phục vụ trình tự động hóa ngày lớn Kinh doanh, sản xuất, lợi nhuận ngày phụ thuộc vào trình sản xuất, tự động hóa sản xuất Xuất phát từ nhu cầu thực tế việc nghiên cứu sử dụng PLC (Programmable Logic Controller, thiết bị điều khiển lập trình khả trình cho phép thực cách linh hoạt thuật toán điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình) ngày trở nên phổ biến nhiều lĩnh vực sống (điều kiển tín hiệu đèn giao thông, tự động hóa dây truyền sản xuất, điều khiển thang máy…) Ưu điểm hệ thống điều kiển tự động sử dụng phần mềm PLC Bảng so sánh hệ thống điều khiển tự động : Đặc tính kỹ thuật Giá thành Kích thước Tốc độ Độ bền Hệ thống rơle điện từ Trung bình Lớn Chậm Cao Thấp Rất nhỏ Rất nhanh Khá Phức tạp Hệ thống PC Thấp Nhỏ gọn Nhanh Trung bình Trung bình Thiết kế hệ thống Vận hành hệ thông phức tạp Lắp đặt hệ thống Thay đổi cấu hình Bảo trì hệ thống Hệ thống PLC Không nên Có khả Có khả Phức tạp Trung bình Đơn giản Khó Dễ Rất dễ Khó khăn Dễ Rất dễ Đơn giản Dựa vào bảng ta thấy ưu điểm vượt trội PLC so với cách điều kiển tự động khác việc ứng dụng thực tế Ngoài tính bật bảng PLC có ưu điểm sử dụng như: Có thể chịu môi trường làm việc khắc nhiệt như: nhiễu điện từ, nhiễu điện, độ rung lớn, nhiệt độ cao, độ ẩm lớn… -Có tính dễ trì bảo quản hệ thống Hệ thống Plc cấu trúc thực thi theo kiểu Hệ thống Plc phục hồi sau cố nguồn nhanh… Chính PLC ứng dụng dùng rộng rãi thực tế Hiện có nhiều hãng sản xuất PLC như: Siemens, Mitsubitshi Elictric, Omron, General Elictric… Đề bài: Thiết kế trương trình điều khiển cho hệ thống điều khiển trạn dán túi.thiết kế PLC dùng hãng siemens (đề : P-4) MỤC LỤC Chương 1: Phân tích nguyên lý làm việc hệ thống điều khiển Chương 2: Biểu đồ chức điều khiển Chương 3: Phân tích lựa chọn PLC Chương 4: Sơ đồ lập trình LAD(THEO CHUẨN IEC) Chương 5: Mô Chương 6: Chương trình LAD có điều khiển tay Chương 7: Giao diện WinCC (nâng cao) Kết luận Chương 1: Phân tích nguyên lý làm việc hệ thống điều khiển I Yêu cầu Yêu cầu thiết kế trạm dán túi mô theo hình vẽ Khi hệ thống hoạt động, nhấn nút khởi động không ảnh hưởng tới hệ thống Khi nhấn nút dừng (không tích cực), hệ thống ngừng hoạt động băng chuyền hoạt động Người vận hành dừng hệ thống hai nhiệt kẹp di chuyển Nếu hệ thống ngừng hoạt động, nhấn nút khởi động hệ thống tiếp tục làm việc trạng thái trước ngừng Nút RESET tích cực khởi tạo hệ thống Khi nút RESET tích cực, cuộn hút nội tích cực với giả thiết túi trạm Nếu hệ thống hoạt động, nút bấm RESET tác dụng Khi hệ thống dừng, nhấn nút RESET, hệ thống trả trạng thái ban đầu, nhấn nút khởi động, hệ thống hoạt động nhấn nút khởi động lần Hình P6.4Hệ thống điều khiển trạm dán túi; (a) Nhìn từ phía trước; (b) Nhìn từ bên hai nhiệt nhả; (c) Nhìn từ bên hai nhiệt khép lại Băng chuyền Túi Túi Xilanh Xilanh Thanh nhiệt Túi dán II Các bước,điều kiện chuyển tiếp bước cấu điều khiển Bước Tên bước Chờ sản phẩm tới Ép nhiệt Ép giây Tách nhiệt Điều kiện chuyển tiếp PE1 LS1 T#1s LS2 Cơ cấu điều khiển MOTOR BAR_IN Timer 1s BAR_OUT Trong đó: PE1: Cảm biến quang, không tích cực có túi trạm LS1: Khóa giới hạn 1, tích cực hai nhiệt kẹp tối đa LS2: Khóa giới hạn 2, tích cực hai nhiệt nhả tối đa MOTOR: Điều khiển động băng chuyền, tích cực chạy băng chuyền BAR_IN: Cơ cấu điều khiển kẹp hai nhiệt, tích cực cần kẹp BAR_OUT: Cơ cấu điều khiển nhả hai nhiệt, tích cực cần nhả III Đầu vào,ra: Đầu vào: START_PB, STOP_PB, RESET_PB, PE1, LS1, LS2 Đầu ra: MOTOR, BAR_IN, BAR_OUT Chương 2: Biểu đồ chức điều khiển CHƯƠNG : Phân tích lựa chọn PLC I GIỚI THIỆU S7-300 - PLC S7-300 thiết bị điều khiển logic khả trình cỡ trung bình - Thiết kế dựa tính chất PLC S7-200 bổ sung tính - Kết cấu theo kiểu module xếp rack Ứng dụng sản xuất dân dụng như: - Điều khiển robot công nghiệp - Hệ thống xử lý nước - Điều khiển cẩu trục - Điều khiển dây chuyền băng tải - Máy chế tạo công cụ - Máy dệt may v.v II CPU S7-300 - Chứa vi xử lý, hệ điều hành, nhớ, định thời gian, đếm, cổng truyền thông (RS485)… có vài cổng vào/ra số onboard - PLC S7-300 có nhiều loại CPU khác nhau, đặt tên theo vi xử lý có CPU CPU312, CPU314, CPU315, CPU316, CPU318… - Với CPU có hai cổng truyền thông, cổng thứ hai có chức phục vụ việc nối mạng phân tán có kèm theo phần mềm tiện dụng cài đặt sẵn hệ điều hành Các loại CPU phân biệt với CPU khác tên gọi thêm cụm từ DP Một số đặc tính kỹ thuật số CPU S7-300 III CÁC MODULE MỞ RỘNG Các module mở rộng PLC S7-300 chia làm loại: - Power Supply (PS): module nguồn nuôi, có loại 2A, 5A 10A - Signal Module (SM): module tín hiệu vào số, tương tự - Interface Module (IM): module ghép nối, ghép nối thành phần mở rộng lại với Một CPU làm việc trực tiếp nhiều rack, rack tối đa Module mở rộng rack nối với Module IM - Function Module (FM): module chức điều khiển riêng Ví dụ module điều khiển động bước, module điều khiển PID - Communication Processor (CP): Module phục vụ truyền thông mạng PLC với PLC với máy tính IV Kết nối PlC S7-300 kết nối với nhiều chuẩn mạng khác PROFIBUS, CAN, DeviceNet, ASi V Profibus Là tiêu chuẩn mạng trường mở quốc tế theo chuẩn mạng trường châu Âu EN 50170 EN 50254 Trong sản xuất, ứng dụng tự động hóa trình công nghiệp tự động hóa tòa nhà, mạng trường nối tiếp (serial fieldbus) hoạt động hệ thống truyền thông, trao đổi thông tin hệ thống tự động hóa thiết bị trường phân tán Chuẩn cho phép thiết bị nhiều nhà cung cấp khác giao tiếp với mà không cần điều chỉnh giao diện đặc biệt PROFIBUS sử dụng phương tiện truyền tin xoắn đôi RS485 chuẩn công nghiệp ứng dụng sản xuất IEC 1158-2 điều khiển trình Profibus sử dụng Ethernet/TCP-IP VI CAN Viết tắt Controller Area Network tạm dịch Mạng Điều Khiển Vùng Mạng CAN đời gần đáp ứng nhiều vấn đề cho hệ thống điện xe, với truyền tải kiện dây dẫn, tốc độ truyền tải cao, độ sai số thấp, độ tin cậy cao Các hệ thống điện nối với mạng CAN dây VII DeviceNet Là hệ thống bus hãng Allen-Bradley phát triển dựa sở CAN, dùng để nối mạng cho thiết bị đơn giản cấp chấp hành Sau này, chuẩn DeviceNet chuyển sang dạng mở quản lý hiệp hội ODVA (Open DeviceNet Vendor Asscociation) thảo chuẩn hóa IEC 62026-3 VIII Hệ thống AS-I (Actuator Sensor Interface) Là hệ thống kết nối cho cấp thấp hệ thống tự động hóa Các cấu chấp hành cảm biến nối với trạm hệ thống tự động qua bus giao tiếp AS (AS-I bus) AS-I kết phát triển hợp tác 11 hãng sản xuất thiết bị cảm biến cấu chấp hành có tên tuổi công nghiệp, có SIEMENS AG, Festo KG, Peppert & Fuchs GmbH IX Ngôn ngữ lập trình - PLC S7-300 lập trình qua ngôn ngữ như: Step (LAD/FBD/STL), SCL, GRAPH, HiGrap - Dạng LAD: Phương pháp hình thang, thích hợp với người quen thiết kế mạch điện tử logic - Dạng STL: Phương pháp liệt kê Là dạng ngôn ngữ lập trình thông thường máy tính Mỗi chương trình ghép nhiều câu lệnh, câu lệnh có cấu trúc chung gồm “tên lệnh + toán hạng” - Dạng FBD: Phương pháp hình khối Là kiểu ngôn ngữ đồ họa dành cho người có thói quen thiết kế mạch điều khiển số - Dạng SCL: Có cấu trúc gần giống với ngôn ngữ dạng STL phát triển nhiều Nó gần giống với ngôn ngữ bậc cao Pascal để người lập trình dễ thao tác CHƯƠNG 4: Sơ đồ lập trình LAD(THEO CHUẨN IEC) I Khai báo đầu vào, đầu ra,biến nội theo mô tả sau CHƯƠNG 5: Mô I Bảng điều khiển mô hoạt động bước dùng phần mềm S7-PLCSim II Mô hoạt động - Khi bấm nút start (I0.0) khởi tạo biến trạng thái Cuộn hút RUN (M0.0) cấp điện Theo thiết kế bỏ nút bấm start cuộn hút run cấp điện, trì trạng thái hoạt động để chuẩn bị cho bước sau - Kiểm tra an toàn Nếu tất bước không làm việc, set bước thoát khỏi bước khởi tạo động motor (Q0.0) bắt đầu quay đưa sản phẩm vào vị trí dán - Khi sản phẩm đến vị trí dán cảm biến quang PE1 (I1.0) tích cực hệ thống set sang bước 2, reset bước - Khi sang bước cấu điều khiển ép nhiệt Bar_In (Q0.1) hoạt động đến khóa giới hạn LS1(I1.1) tích cực hệ thống set sang bước reset bước - Khi sang bước 3.theo thiết kế đặt thời gian định thời sau sang bước (M0.3) tích cực 1s hệ thống set sang bước reset bước Khi khóa giới hạn LS2 tích cực reset định thời - Khi sang bước cấu điều khiển tách nhiệt Bar_out (Q0.2) điều khiển tách nhiệt khóa giới hạn LS2 (I0.2) tích cực hệ thống set bước reset bước 4.hệ thống hoạt động lặp lặp lại - Khi hệ thống có cố xảy ra.chúng ta dừng khẩn cấp hệ thống reset bước.theo yêu cầu toàn tạm dừng nhiệt ép di chuyển CHƯƠNG 6: Chương trình LAD có điều khiển tay I Khai báo đầu vào, đầu ra,biến nội theo mô tả sau II Bảng điều khiển mô hoạt động bước dung phần mềm S7-PLCSim III Sơ đồ lập trình LAD(THEO CHUẨN IEC) Trong thiết kế theo siemen s7 300, mô theo phần mềm PLCsim - Ở chương trình có cách điều khiển hệ thống tay (Manual) tự động (Auto) Khi ta nhấn start, chọn “Auto” hệ thống hoạt động chế độ tự động mô chương V - Khi chế độ tay điều khiển trình hệ thống theo ý muốn.nhưng ý điều khiển đến khóa giới hạn trình ép nhiệt nhả nhiệt.khi điều khiển tay đến khóa giới hạn.bước tự động dừng lại CHƯƠNG 7: Giao diện WinCC (nâng cao) - WinCC hệ thống HMI (Human Machine Interface: tức giao diện người máy) cho phép hoạt động chấp hành quy trình chạy máy Truyền thông WinCC máy diễn thông hệ thống tự động - WinCC dùng để thị trình cấu hình giao diện đồ hoạ người dùng Bạn sử dụng giao diện người dùng để hoạt động quan sát trình WinCC cung cấp khả sau: - WinCC cho phép bạn quan sát trình Quá trình hiển thị đồ hoạ hình Màn hình hiển thị cập nhật lần trạng thái trình thay đổi - WinCC cho phép bạn vận hành quy trình Ví dụ, bạn điểm đặt từ giao diện người dùng bạn mở van - WinCC cho phép bạn giám sát trình Một cảnh báo báo hiệu cách tự động kiện trạng thái trình nghiêm trọng Nếu giá trị định nghĩa trước bị vượt quá, thông báo xuất hình - WinCC cho phép bạn lưu trữ trình Khi làm việc với WinCC, giá trị trình in lưu trữ theo kiểu điện tử Điều tạo điều kiện cho thu thập thông tin quy trình cho phép truy cập đến liệu sản sinh khứ Graphics Designer: Thực chức mô hoạt động qua đối tượng đồ họa chương trình WinCC, Windown, I/O thuộc tính hoạt động (Dynamic) Alarm Logging: Thực việc hiển thị thông báo hay cảnh báo hệ thống vận hành Nhận thông tin từ trình, hiển thị, hồi đáp lưu trữ chúng Đồng thời giúp ta phát lỗi Report: Tạo thông báo, kết Và thông báo lưu trữ dạng nhật ký kiện User Achivers: Cho phép người dùng sử dụng lưu truwxtuwf chương trình ứng dụng có khả trao đổi với thiết bị khác Trong WinCC, công thức ứng dụng soạn thảo, lưu trữ sử dụng hệ thống Ngoài ra, WinCC kết hợp với Visual C++, Visual Basic tạo hệ thống tinh vi phù hợp cho hệ thống tự động hóa chuyên biệt KẾT LUẬN Sau trình học tập nghiên cứu, với hướng dẫn thầy Vũ Minh Quang giúp đỡ bạn nhóm, em hoàn thành nhiệm vụ giao đồ án môn học : “ Thiết kế chương trình điều khiển cho hệ thống trạm dán túi” Trong trình thực trình độ hạn chế nên không tránh khỏi sai sót nên em mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô giáo bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! [...]... trong hệ thống Ngoài ra, WinCC còn kết hợp với Visual C++, Visual Basic tạo ra một hệ thống tinh vi và phù hợp cho từng hệ thống tự động hóa chuyên biệt KẾT LUẬN Sau quá trình học tập và nghiên cứu, cùng với sự hướng dẫn của thầy Vũ Minh Quang và sự giúp đỡ của các bạn cùng nhóm, em đã hoàn thành các nhiệm vụ được giao của bản đồ án môn học : “ Thiết kế chương trình điều khiển cho hệ thống trạm dán túi ... S7-PLCSim III Sơ đồ lập trình LAD(THEO CHUẨN IEC) Trong bài này thiết kế theo siemen s7 300, mô phỏng theo phần mềm PLCsim - Ở trong chương trình này chúng ta có 2 cách điều khiển hệ thống đó là bằng tay (Manual) hoặc tự động (Auto) Khi ta nhấn start, chọn “Auto” hệ thống sẽ hoạt động ở chế độ tự động như đã mô phỏng trong chương V - Khi ở chế độ bằng tay chúng ta có thể điều khiển quá trình hệ thống. .. tích cực hệ thống set về bước 1 và reset bước 4 .hệ thống cứ thế hoạt động lặp đi lặp lại - Khi hệ thống có sự cố xảy ra.chúng ta có thể dừng khẩn cấp hệ thống và reset các bước.theo yêu cầu của bài toàn thì không thể tạm dừng khi 2 thanh nhiệt đang ép và khi đang di chuyển CHƯƠNG 6: Chương trình LAD khi có điều khiển bằng tay I Khai báo đầu vào, đầu ra,biến nội theo mô tả sau II Bảng điều khiển và... thông một hệ thống tự động - WinCC được dùng để hiện thị quá trình và cấu hình một giao diện đồ hoạ người dùng Bạn sẽ sử dụng giao diện người dùng để hoạt động và quan sát quá trình WinCC cung cấp các khả năng sau: - WinCC cho phép bạn quan sát quá trình Quá trình này được hiển thị đồ hoạ trên màn hình Màn hình hiển thị được cập nhật mỗi lần một trạng thái trong quá trình thay đổi - WinCC cho phép bạn... lập trình LAD(THEO CHUẨN IEC) Trong bài này thiết kế theo siemen s7 300, mô phỏng theo phần mềm PLCsim CHƯƠNG 5: Mô phỏng I Bảng điều khiển và mô phỏng hoạt động các bước khi dùng phần mềm S7-PLCSim II Mô phỏng hoạt động - Khi bấm nút start (I0.0) khởi tạo các biến trạng thái Cuộn hút RUN (M0.0) được cấp điện Theo thiết kế khi bỏ nút bấm start thì cuộn hút run luôn được cấp điện, vẫn duy trì trạng... hạn LS1(I1.1) tích cực hệ thống set sang bước 3 và reset bước 2 - Khi sang bước 3.theo thiết kế và đặt thời gian ở bộ định thời thì sau khi sang bước 3 (M0.3) tích cực được 1s thì hệ thống set sang bước 4 và reset bước 3 Khi khóa giới hạn LS2 tích cực sẽ reset bộ định thời - Khi sang bước 4 cơ cấu điều khiển tách 2 thanh nhiệt Bar_out (Q0.2) điều khiển tách 2 thanh nhiệt ra cho đến khi khóa giới hạn... muốn.nhưng chú ý chúng ta cũng chỉ có thể điều khiển đến khóa giới hạn của các quá trình như ép 2 thanh nhiệt và nhả 2 thanh nhiệt.khi điều khiển bằng tay đến khóa giới hạn.bước đó sẽ tự động dừng lại CHƯƠNG 7: Giao diện WinCC (nâng cao) - WinCC là một hệ thống HMI (Human Machine Interface: tức là giao diện giữa người và máy) cho phép các hoạt động và chấp hành của các quy trình chạy trong máy Truyền thông... trữ quá trình Khi làm việc với WinCC, những giá trị quá trình có thể hoặc được in ra hoặc được lưu trữ theo kiểu điện tử Điều này tạo điều kiện cho thu thập thông tin của quy trình và cho phép truy cập tiếp theo đến dữ liệu sản sinh ra trong quá khứ Graphics Designer: Thực hiện chức năng mô phỏng và hoạt động qua các đối tượng đồ họa của chương trình WinCC, Windown, I/O và các thuộc tính hoạt động... phép bạn vận hành quy trình Ví dụ, bạn có thể chỉ ra một điểm đặt từ giao diện người dùng hoặc bạn có thể mở một van - WinCC cho phép bạn giám sát quá trình Một cảnh báo sẽ báo hiệu một cách tự động trong sự kiện của một trạng thái quá trình nghiêm trọng Nếu một giá trị được định nghĩa trước bị vượt quá, một thông báo sẽ xuất hiện trên màn hình - WinCC cho phép bạn lưu trữ quá trình Khi làm việc với... thông báo hay các cảnh báo khi hệ thống vận hành Nhận các thông tin từ các quá trình, hiển thị, hồi đáp và lưu trữ chúng Đồng thời còn giúp ta phát hiện ra lỗi Report: Tạo ra các thông báo, kết quả Và các thông báo này được lưu trữ dưới dạng nhật ký sự kiện User Achivers: Cho phép người dùng sử dụng lưu truwxtuwf chương trình ứng dụng và có khả năng trao đổi với các thiết bị khác Trong WinCC, các công