Đang tải... (xem toàn văn)
Với kết cấu nội dung gồm 4 chương, đồ án Ứng dụng PLC S7-200 của Siemens điều khiển mô hình phân loại sản phẩm giới thiệu đến các bạn những nội dung về phân tích yêu cầu công nghệ, vẽ sơ đồ ghép nối hệ thống với PLC S7 200 - CPU 224, thiết lập lưu đồ thuật toán,... Với các bạn chuyên ngành Kỹ thuật - Công nghệ thì đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.
BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập Tự do Hạnh phúc ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH VÀ KHÍ NÉN Số:….01…… Họ Và Tên HSSV: …………………………………Lớp: ………… TĐH1………… Khóa: ……………… 7………………………… Khoa: ……….…Điện…………… Giáo viên hướng dẫn: ……….…TỐNG THỊ LÝ NỘI DUNG Đề tài: Ứng dụng PLC S7200 của Siemens điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm như hình sau: Mơ tả hoạt động của hệ thống: Ấn nút START: + Băng tải 1 hoạt động, sản phẩm sẽ phân loại theo bốn mức dựa vào 2 cảm biến (00, 01, 10, 11) Hệ thống sẽ dừng lại khi một trong các điều kiện sau xảy ra: BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ + Tổng số sản phẩm trong 3 STORAGE1, 2, 3 bằng 100 + Ấn nút dừng + Hoặc hệ thống bị lỗi PHẦN THUYẾT MINH u cầu về bố cục nội dung: Chương 1: Phân tích u cầu cơng nghệ: Tìm hiểu và tính chọn các thiết bị trên mơ hình (cấu tạo, ngun lý, sơ đồ chân…) Vẽ sơ đồ khối và sơ đồ ngun lý mạch lực Xác định các tín hiệu cần điều khiển Chương 2: Vẽ sơ đồ ghép nối hệ thống với PLC S7 200 CPU 224 Xác định các biến cần điều khiển Lập bảng địa chỉ Vẽ sơ đồ đấu dây Chương 3: Thiết lập lưu đồ thuật tốn Chương 4: Viết chương trình điều khiển trên PLC S7 200 CPU 224 u cầu về thời gian: Ngày giao đề: 04/05/2014 Ngày hồn thành: 07/06/2015 TRƯỞNG BỘ MƠN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH U CẦU CƠNG NGHỆ Tìm hiểu và tính chọn các thiết bị trên mơ hình (cấu tạo, ngun lý, sơ đồ chân…) Các thiết bị trên mơ hình: + 1.1: PLC S7 200 + 1.2: 1 động cơ một chiều kéo băng tải + 1.3: 3 xi lanh đơn + 1.4: 3 van 3/2 + 1.5: 2 nút ấn: START, STOP + 1.6: 2 cảm biến quang thu phát độc lập + 1.7: 4 rơle trung gian + 1.8: 1 cơng tắc tơ + 1.9: băng tải 1.1. PLC S7200 Giới thiệu chung Các thành phần của kĩ thuật điều khiển của điện và điện tử ngày càng đóng một vai trò vơ cùng to lớn trong lĩnh vực tự động hóa ngày càng cao. Trong những năm gần đây, bên cạnh việc điều khiển bằng Relay và khởi động từ thì việc điều khiển có thể lập trình được càng phát triển với hệ thống đóng mạch điện tử và lập trình bằng máy tính. Trong nhiều lĩnh vực các loại điều khiển cũ đã được thay đổi bởi các bộ điều khiển có thể lập trình được. có thể gọi là các điều khiển logic khả trình, viết tắt trong tiếng anh là PLC ( Programmable Logic Controller) Sự khác biệt giữa logic khả trình (thay đổi được quy trình hoạt động) và điều khiển theo kết nối cứng (khơng thay đổi được quy trình hoạt động): sự kết nối dây khơng còn nữa thay vào đó là chương trình BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ Có thể lập trình cho PLC bằng các ngơn ngữ lập trình đơn giản đặc biệt đối với người sử dụng khơng cần nhờ vào các ngơn ngữ lập trình khó khăn, cũng có thể lập trình PLC được nhờ vào các liên kết logic đơn giản Như vậy thiết bị PLC làm nhiệm vụ thay thế phần mạch điều khiển trong khâu xử lí số liệu. nhiệm vụ của sơ đồ mạch điều khiển sẽ được xác định bởi một số hữu hạn các bước thực hiện xác định gọi là chương trình. Chương trình này mơ tả các bước thực hiển gọi một tiến trình điều khiển tiến trình này được lưu vào bộ nhớ nên được gọi là điều khiển theo lập trình nhớ hay điều khiển khả trình. Trên cơ sở sự khác nhau ở khâu xử lí số liệu có thể biểu diễn 2 hệ điều khiển như sau: Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển thì người ta thay đổi mạch điều khiển: Lắp lại mạch thay đổi các phần tử mới ở hệ điều khiển bằng relay điện. Trong khi đó khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển ở hệ điều khiển logic khả trình PLC thì người ta chỉ thay đổi chương trình soạn thảo * Cấu tạo: BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ Mơdule CPU 224 Kích thước (W x H x D): 120,5 x 80 x 62 Khối lượng: 410 g Cơng suất tiêu thụ: 9 W Nguồn cấp 120/220 VAC Đầu vào số: 14 đầu x 24VDC Đầu ra số: 10 đầu ra dạng rơle, 2A Có 6 bộ đếm tốc độ cao 20 kHz 2 bộ tạo xung 20 kHz Bộ nhớ chương trình 8 kB Bộ nhớ dữ liệu 5 kB Có thể quản lí được 7 modul mở rộng vào/ra ( 256 đầu số ); 16 đầu vào và 16 đầu ra tương tự BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ Có 256 bộ định thời, 256 bộ đếm 1 cổng RS485 * Ngun lý làm việc CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi. Và tồn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ PLC thực chất chạy bằng mã máy với hệ thống số nhị phân, do đó tốc độ qt vòng chương trình có thể đạt đến vài phần ngàn giây, các Software dùng để lập trình PLC tích hợp cả phần biên dịch. Các dòng lệnh khi lập trình chúng ta đưa từ chương trình vào thì trình biên dịch sẽ chuyển đổi sang mã máy và ghi từng bit “0” hay bit “1” lên đúng vào vị trí có địa chỉ đã được quy ước trước trong PLC lên PC được thực thi xảy ra ngược lại và trình biên dịch đã làm xong nhiệm vụ của mình trước khi trả chương trình lên Monitor Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điều khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thơng qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song Nếu một modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, nó sẽ chuyển tất cả trạng thái đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC. Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thơng tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O. Bên cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về địnhthời, đồng hồ của hệ thống BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ Vòng qt của chương trình: PLC thực hiện các cơng việc (bao gồm cả chương trình điều khiển) theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là một vòng qt (scancycle). Mỗi vòng qt được bắt đàu bằng việc chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng qt, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1 Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số. Vòng qt được kết thúc bằng giai đoạn xử lý các u cầu truyền thơng (nếu có) và kiểm tra trạng thái của CPU. Mỗi vòng qt có thể mơ tả như sau: Chú ý: Bộ đệm I và Q khơng liên quan tới các cổng vào/ra tương tự nên các lệnh truy nhập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý chứ khơng thơng qua bộ đệm Thời gian cần thiết để cho PLC thực hiện được một vòng qt được gọi là thời gian vòng qt (Scan time). Thời gian vòng qt khơng cố định, tức là khơng phải vòng qt nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau Có vòng qt được thực hiện lâu, có vòng qt được thực hiện nhanh tuỳthuộc vào số lệnh trong chương trình được thực hiện, vào khối lượng dữ liệu truyền thơng. Trong vòng qt đó. Như vậy giữa việc đọc dữ liệu từ đối tượngđể xử lý, tính tốn và việc gửi tín hiệu điều khiển đến đối tượng có một khoảngthời gian trễ đúng bằng thời gian vòng qt. Nói cách khác, thời gian vòng qt quyết định tính thời gian thực của chương trình điều khiển trong PLC. Thời gian vòng qt càng ngắn, tính thời gian thực của chương trình càng cao Nếu sử dụng các khối chương trình đặc biệt có chế độ ngắt, ví dụ khối OB40, OB80, Chương trình của các khối đó sẽ được thực hiện trong vòng qt khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt cùng chủng loại. Các khối chương trình này có thể thực hiện tại mọi vòng qt chứ khơng phải bị gò ép là phải trong giai đoạn thực hiện chương trình. Chẳng hạn một tín hiệu báo ngẵt xuất hiện khi PLC đang giai đoạn truyền thơng và kiểm tra nội bộ, PLC sẽ tạm dừng cơng việc truyền thơng, kiểm tra, để thực hiện ngắt như vậy, thời gian vòng qt sẽ càng lớn khi càng có nhiều tín hiệu ngắt xuất hiện trong vòng qt. Do đó để BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ nâng cao tính thời gian thực cho chương trình điều khiển, tuyệt đối không nênviết chương trình xử lý ngắt q dài hoặc q lạm dụng việc sử dụng chế độ ngắt trong chương trình điều khiển Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thơng thường lệnh khơng làm việc trực tiếp với cổng vào/ra mà chỉ thơng qua bộ nhớ đệm của cổng trong vùng nhớ tham số. Việc truyền thơng giữa bộ đêm ảo với ngoại vi trong giai đoạn 1 và 3 do hệ điều hành CPU quản lý. Ở một số modul CPU, khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức hệ thống sẽ cho dừng mọi cơng việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện với cổng vào/ra BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ Sơ đồ đấu chân PLC 224AC/DC/PLY BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ 1.2. Động cơ điện một chiều kéo băng tải Cấu tạo: 10 Mặt cắt dọc động cơ điện Cấu tạo: 1 vỏ máy ( gơng từ ) 2 cực từ chính 3 dây quấn cực từ chính 4 cực từ phụ 5 dây quấn cực từ phụ 6 dây quấn phần ứng 7 lõi sắt phần ứng 8 rãnh phần ứng 9 răng phần ứng BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ Vẽ sơ đồ khối và sơ đồ ngun lý mạch lực Sơ đồ khối: ss Sơ đồ khối của hệ thống BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ Sơ đồ ngun lý mạch động lực: +Mạch lực: + Mạch điều khiển: BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ Xác định các tín hiệu cần điều khiển Các tín hiệu số (digital) đưa vào PLC nhận được từ nút ấn START, STOP, từ cảm biến S1 (Sensor 1), S2 (Sensor 2) Điện áp: 1530 V, điện áp định mức 24V BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ CHƯƠNG 2: VẼ SƠ ĐỒ GHÉP NỐI HỆ THỐNG VỚI PLC S7 200 CPU 224 Xác định các biến cần điều khiển Động cơ điện một chiều được điều khiển từ PLC thơng qua rơle trung gian R0, và cơng tắc tơ K Các xi lanh một chiều được điều khiển bởi các van 3/2, các van 3/2 được điều khiển từ cuộn hút của chúng mà những cuộn hút này được điều khiển bởi các rơ le trung gian R1, R2, R3. Các rơle trung gian được điều khiển bởi PLC Vậy: Các biến cần điều khiển từ PLC là các rơle trung gian: R0, R1, R2, R3 Điện áp ra: 30VDC/250VAC, định mức 24VDC/220VAC; Dòng: 2A Lập bảng địa chỉ Symbol table: STT Symbol START STOP1 S1 S2 R0 Addres s I0.0 I0.3 I0.1 I0.2 Q0.0 R1 Q0.1 R2 Q0.2 R3 Q0.3 10 11 M0 M1 M2 M0.0 M0.1 M0.2 Comment Khởi động Dừng Cảm biến 1 (Sensor 1) Cảm biến 2 (Sensor 2) Rơle trung gian R0 điều khiển công tắc tơ K đóng cắt động cơ Rơ le trung gian R1 điều khiển cuộn hút của xi lanh 1 Rơ le trung gian R2 điều khiển cuộn hút của xi lanh 2 Rơ le trung gian R3 điều khiển cuộn hút của xi lanh 3 Biến trung gian duy trì Biến trung gian điều khiển R1 Biến trung gian điều khiển R2 BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ 12 M3 M0.3 Vẽ sơ đồ đấu nối dây Biến trung gian điều khiển R3 BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ Chương 4: VIẾT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TRÊN PLC – S7 200 – CPU 224 STL Network 1: A M1:M0.1 LD START:I0.0 AW>= T37, 30 O M0:M0.0 = R1:Q0.1 AN STOP1:I0.3 Network 6: AN C0 LD M0:M0.0 = M0:M0.0 AN S1:I0.1 Network 2: A S2:I0.2 LD M0:M0.0 EU = R0:Q0.0 O M2:M0.2 Network 3: AN T38 LD M0:M0.0 AN M1:M0.1 A S1:I0.1 AN C0 A S2:I0.2 AN STOP1:I0.3 EU = M2:M0.2 O M1:M0.1 AN T37 AN C0 Network 7: AN STOP1:I0.3 LD M0:M0.0 = M1:M0.1 A M2:M0.2 Network 4: LD M0:M0.0 TON T38, 55 Network 8: A M1:M0.1 LD M0:M0.0 TON T37, 35 A M2:M0.2 Network 5: LD M0:M0.0 AW>= T37, 50 = R2:Q0.2 BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ Network 9: LD M0:M0.0 A S1:I0.1 AN S2:I0.2 EU O M3:M0.3 AN T39 AN M1:M0.1 AN M2:M0.2 AN C0 AN STOP1:I0.3 = M3:M0.3 Network 10: LD M0:M0.0 A M3:M0.3 TON T39, 80 Network 11: LD M0:M0.0 A M3:M0.3 AW>= T39, 75 = R3:Q0.3 Network 12: LD R1:Q0.1 O R2:Q0.2 O R3:Q0.3 ED LD START:I0.0 CTU C0, 100 BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ LADDER BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ BTL PLC & Khí nén Nhóm 8 GVHD: TỐNG THỊ LÝ ... Chương 2: Vẽ sơ đồ ghép nối hệ thống với PLC S7 200 CPU 224 Xác định các biến cần điều khiển Lập bảng địa chỉ Vẽ sơ đồ đấu dây Chương 3: Thiết lập lưu đồ thuật tốn Chương 4: Viết chương trình điều khiển trên PLC S7 200 CPU 224... liệu có thể biểu diễn 2 hệ điều khiển như sau: Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển thì người ta thay đổi mạch điều khiển: Lắp lại mạch thay đổi các phần tử mới ở hệ điều khiển bằng relay điện. Trong ... điện tử và lập trình bằng máy tính. Trong nhiều lĩnh vực các loại điều khiển cũ đã được thay đổi bởi các bộ điều khiển có thể lập trình được. có thể gọi là các điều khiển logic khả trình, viết tắt trong tiếng anh là PLC ( Programmable