Tài liệu Luận văn xây dựng hệ thống băng tải đếm sản phẩm sử dụng plc s7 200

§å ¸n häc phÇn 3 1 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng Môc lôc Lêi nãi ®Çu..................................................................................................................... 4 Ch¬ng 1. Kh¸i qu¸t chung hÖ thèng ®iÒu khiÓn........................................................8 1.1 Tæng quan vÒ hÖ thèng ®iÒu khiÓn.......................................................................8 1.1.1 Kh¸i qu¸t chung..........................................................................................8 1.1.2 Ph©n lo¹i ph¬ng thøc ®iÒu khiÓn................................................................11 1.2 HÖ thèng ®iÒu khiÓn dïng PLC..........................................................................11 1.2.1 So s¸nh hÖ thèng ®iÒu khiÓn PLC víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn kh¸c.................11 1.2.2 Giíi thiÖu vÒ PLC......................................................................................13 1.2.3 Ph©n lo¹i PLC............................................................................................18 1.2.4 Bé ®iÒu khiÓn PLC S7-200.........................................................................19 1.3. HÖ thèng b¨ng t¶i..............................................................................................22 1.3.1 Vai trß.......................................................................................................22 1.3.2 Ph©n lo¹i b¨ng t¶i......................................................................................22 1.3.3 CÊu t¹o.......................................................................................................23 Ch¬ng 2. Kh¸i qu¸t chung vÒ mµn h×nh ®iÒu khiÓn................................................25 2.1. Kh¸i qu¸t vÒ mµn h×nh ®iÒu khiÓn....................................................................25 2.1.1 Kh¸i qu¸t chung.........................................................................................25 2.1.2 Mµn h×nh TD200.......................................................................................25 2.2 Cµi ®Æt th«ng sè cho mµn h×nh TD200..............................................................27 2.2.1 PhÇn mÒm lËp tr×nh:....................................................................................27 2.2.2 C¸c bíc lËp tr×nh TD200:............................................................................27 Ch¬ng 3. TÝnh chän thiÕt bÞ hÖ thèng b¨ng t¶i ®Õm s¶n phÈm...............................33 3.1 §éng c¬ vµ hÖ thèng b¨ng t¶i............................................................................33 3.1.1 §éng c¬......................................................................................................33 3.1.2 Th«ng sè kü thuËt cña B¨ng t¶i...................................................................35 3.2 Bé ®iÒu khiÓn PLC S7-200, Mµn h×nh TD200....................................................37 3.2.1 Bé ®iÒu khiÓn PLC S7-200..........................................................................37 3.2.2 Mµn h×nh TD200........................................................................................41 3.3 C¶m biÕn............................................................................................................41 3.3.1 Kh¸i qu¸t chung vÒ c¶m biÕn.....................................................................41 3.3.2 C¸c yªu cÇu cña c¶m biÕn..........................................................................42 3.3.3 Ph©n lo¹i.....................................................................................................43 3.3.4 Th«ng sè cña c¶m biÕn trong hÖ thèng......................................................43 3.4 C¸c thiÕt bÞ kh¸c................................................................................................44 3.5 M« h×nh kÕt nèi hÖ thèng...................................................................................44 Ch¬ng 4. LËp tr×nh ®iÒu khiÓn hÖ thèng..................................................................46 §å ¸n häc phÇn 3 2 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng 4.1 M« t¶ hÖ thèng...................................................................................................46 4.2 Tr×nh tù c¸c bíc lËp tr×nh...................................................................................47 4.2.1 ViÕt ch¬ng tr×nh.........................................................................................47 4.2.2 VËn hµnh hÖ thèng.....................................................................................52 4.2.3 Gi¸m s¸t ho¹t ®éng cña ch¬ng tr×nh..........................................................53 KÕt luËn...................................................................................................................... 54 Tµi liÖu tham kh¶o.....................................................................................................55 §å ¸n häc phÇn 3 3 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng b¶ng liÖt kª h×nh vÏ vµ b¶ng Ch¬ng 1. ........................................................................................................................ 8 H×nh 1.1 HÖ thèng ®iÒu khiÓn d©y truyÒn lªn mem nhµ m¸y bia.......................9 H×nh 1.2 D©y truyÒn s¶n xuÊt níc ngät.............................................................9 Hinh 1.3 S¬ ®å khèi hÖ thèng ®iÒu khiÓn........................................................10 H×nh 1.4 Ph©n biÖt PLC víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn kh¸c....................................12 H×nh 1.5 HÖ thèng ®iÒu khiÓn dïng PLC.........................................................13 H×nh 1.6 H×nh ¶nh vÒ bé PLC........................................................................15 H×nh 1.7 CÊu tróc cña mét PLC.......................................................................16 H×nh 1.8 CÊu t¹o b¨ng t¶i................................................................................23 H×nh 1.9 B¨ng t¶i dïng ®Ó vËn chuyÓn hµng vµo kho......................................24 H×nh 1.10 B¨ng t¶i lµm m¸t trong hÖ thèng s¶n xuÊt b¸nh quy xèp................24 Ch¬ng 2. ..................................................................................................................... 25 H×nh 2.1: Mµn h×nh TD200.............................................................................25 H×nh 2.2 CÊu t¹o mµn h×nh TD200..................................................................26 Ch¬ng 3. ..................................................................................................................... 33 H×nh 3.1 Mét sè ®éng c¬ sö dông trong hÖ thèng b¨ng t¶i..............................34 H×nh 3.2 HÖ thèng b¨ng t¶i trong phßng thÝ nghiÖm.......................................36 H×nh 3.3 M« h×nh hÖ thèng b¨ng t¶i................................................................36 H×nh 3.4 Bé PLC S7-200................................................................................37 H×nh 3.5 PLC S7-200 CPU 214......................................................................38 H×nh 3.6 Cæng truyÒn th«ng............................................................................39 H×nh 3.7 C¶m biÕn quang...............................................................................42 H×nh 3.8 KÕt nèi CPU vµ TD200....................................................................44 H×nh 3.9 KÕt nèi truyÒn th«ng S7-200 vµ TD200...........................................45 H×nh 3.10 C¸ch l¾p TD200 víi CPU vµ module EM235................................45 Ch¬ng 4. ..................................................................................................................... 46 H×nh 4.1 M« h×nh ®Õm s¶n phÈm dïng PLC S7-200.......................................46 §å ¸n häc phÇn 3 4 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng Ch¬ng 1. Kh¸i qu¸t chung hÖ thèng ®iÒu khiÓn. 1.1 Tæng quan vÒ hÖ thèng ®iÒu khiÓn. 1.1.1 Kh¸i qu¸t chung. ViÖc øng dông khoa häc c«ng nghÖ vµo s¶n xuÊt c«ng nghiÖp nh»m môc tiªu t¨ng n¨ng xuÊt lao ®éng, c¶i thiÖn chÊt lîng s¶n phÈm, ®é chÝnh x¸c cao, gi¸ thµnh h¹ ... C¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®îc ®a vµo s¶n xuÊt trong c¸c xÝ nghiÖp, nhµ m¸y víi ®é tin cËy cao, ho¹t ®éng æn ®Þnh, Ýt h háng vµ gi¶m nh©n c«ng lao ®éng. §iÒu nµy ®ßi hái hÖ thèng ®iÒu khiÓn cã kh¶ n¨ng xö lý, kiÓm so¸t ®îc c¸c sù cè vµ cã thÓ tù kh¾c phôc ®îc sù cè, c¸c sai sãt khi vËn hµnh. Mét hÖ thèng nh trªn gäi lµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn. Trong tÊt c¶ mäi ho¹t ®éng cña con ngêi ë bÊt cø ®©u vµo mäi thêi ®iÓm nµo ®Òu liªn quan ®Õn kh¸i niÖm ®iÒu khiÓn. Nã lµ tËp hîp tÊt c¶ c¸c t¸c ®éng mang tÝnh tæ chøc ®Ó nh»m ®¹t ®îc môc ®Ých mong muèn. Cã thÓ nãi ®iÒu khiÓn lµ nh©n tè cuèi cïng quyÕt ®Þnh mäi thµnh b¹i cña c¸c ho¹t ®éng. Trong c«ng nghiÖp, hÖ thèng ®iÒu khiÓn ¶nh hëng trùc tiÕp ®Õn chÊt lîng s¶n phÈm, n¨ng suÊt lao ®éng vµ chi phÝ s¶n xuÊt. Sau ®©y lµ mét sè h×nh ¶nh vÒ c¸c hÖ thèng s¶n xuÊt dïng trong c«ng nghiÖp cña c¸c nhµ m¸y hiÖn nay. §å ¸n häc phÇn 3 5 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng H×nh 1.1 HÖ thèng ®iÒu khiÓn d©y truyÒn lªn mem nhµ m¸y bia. H×nh 1.2 D©y truyÒn s¶n xuÊt níc ngät. Tù ®éng ho¸ lµ bíc ph¸t triÓn tiÕp theo sau c¬ khÝ ho¸ vµ ®iÖn khÝ ho¸. Tù ®éng ho¸ lµ qu¸ tr×nh sö dôngthiÕt bÞ dÓ thay thÕ chøc n¨ng kiÓm tra vµ ®iÒu khiÓn cña con ngêi trong mét quy tr×nh s¶n xuÊt. HÖ thèng tù ®éng ho¸ b¾t ®Çu 6 §å ¸n häc phÇn 3 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng xuÊt hiÖn víi viÖc sö dông c¸c thiÕt bÞ ®o lêng kiÓm tra c¸c th«ng sè c«ng nghÖ vµ chÊt lîng s¶n phÈm. C¸c hÖ th«ng nµy th«ng b¸o kh¸ chÝnh x¸c c¸c th«ng tin vÒ tr¹ng th¸i cña thiÕt bÞ, c¸c th«ng sè cña quy tr×nh c«ng nghÖ v.v... C¸c th«ng tin nµy tríc ®©y chØ cã nh÷ng ngêi dµy d¹n kinh nghiÖm míi chuÈn ®o¸n ®îc, nhng còng chØ b¶o ®¶m ë møc ®é chÝnh x¸c t¬ng ®èi. C¸c th«ng tin qu¸ tr×nh hoµn thiÖn quy tr×nh c«ng nghÖ. HÖ thèng ®iÒu khiÓn côc bé c¸c chÕ ®é riªng biÖt cña quy tr×nh c«ng nghÖ lµ bíc ph¸t triÓn tiÕp theo cña hÖ thèng tù ®éng hãa. §©y lµ sù kÕt hîp nhiÒu hÖ thèng ®iÒu chØnh tù ®éng díi sù kiÓm so¸t ®iÒu hµnh cña mét thiÕt bÞ tÝnh to¸n vµ ®iÒu khiÓn ®Ó ®¶m b¶o tèi u mét chÕ ®é nµo ®ã cña qu¸ tr×nh c«ng nghÖ. TÊt c¶ c¸c hÖ thèng ®iÒu chØnh tù ®éng c¸c th«ng sè c«ng nghÖ còng nh c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn côc bé ®Òu ®îc ®Æt díi sù gi¸m s¸t, ®iÒu hµnh chung cña mét trung t©m tÝnh to¸n vµ ®iÒu khiÓn. Trung t©m nµy ®¶m b¶o cho quy tr×nh c«ng nghÖ x¶y ra tèt nhÊt cña hÖ thèng ®o. Trong mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn bao giê còng ®îc tao thµnh tõ c¸c khèi c¬ b¶n sau: Khèi xö lý Khèi vµo ChuyÓn ®æi tÝn hiÖu ngâ vµo Khèi ra (®èi tîng ®iÒu khiÓn) TÝn hiÖu vµo Xö lý tÝn hiÖu vµ ®iÒu khiÓn KÕt qu¶ xö lý TÝn hiÖu ra ®iÒu khiÓn t¸c ®éng c¬ cÊu Hinh 1.3 S¬ ®å khèi hÖ thèng ®iÒu khiÓn. - Khèi vµo: ChuyÓn ®æi c¸c tÝn hiÖu vËt lý thµnh c¸c tin hiÖu ®iÖn, c¸c tÝn bé chuûªn ®æi thêng lµ nót Ên, contac, sensor, ... tuú theo bé chuyÓn ®æi mµ ta cã tÝn hiÖu ®a vµo khèi xö lý cã d¹ng sè hay d¹ng liªn tôc. - Khèi xö lý: NhËn tÝn hiÖu thùc hiÖn c¸c thao t¸c ®¶m b¶o qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña hÖ thèng. Tõ th«ng tin cña khèi vµo hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph¶i t¹o ra ®îc nh÷ng tÝn hiÖu cÇn thiÕt ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c thiÕt bÞ, hÖ thèng ®¸p øng yªu cÇu s¶n xuÊt. - Khèi ra: TÝn hiÖu ra lµ kÕt qu¶ cuèi cïng cña qu¸ tr×nh xö lý hÖ thèng ®iÒu khiÓn. C¸c tÝn hiÖu nµy ®îc sö dông ®iÒu khiÓn c¸c c¬ cÊu, thiÕt bÞ ho¹t ®éng theo yªu cÇu cña hÖ thèng, tÝn hiÖu ra cã thÓ ®îc håi tiÕp vÌ ngâ vµo ®Ó ®iÒu khiÓn vµ æn ®Þnh hÖ thèng. 7 §å ¸n häc phÇn 3 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng 1.1.2 Ph©n lo¹i ph¬ng thøc ®iÒu khiÓn. Ph¬ng ph¸p ®Ó h×nh thµnh c¸c t¸c ®éng ®iÒu khiÓn ®îc gäi lµ ph¬ng thøc ®iÒu khiÓn. Cã 3 ph¬ng thøc ®iÒu khiÓn: - §iÒu khiÓn theo ch¬ng tr×nh: Ph¬ng thøc ®iÒu khiÓn theo ch¬ng tr×nh ®îc sö dông khi c¸c t¸c ®éng ®iÒu khiÓn ®· ®îc h×nh thµnh tõ tríc theo mét ch¬ng tr×nh. - §iÒu khiÓn bï nhiÔu: Ph¬ng thøc ®iÒu khiÓn bï nhiÔu t¸c ®éng ®iÒu khiÓn ®îc h×nh thµnh khi cã nhiÔu t¸c ®éng lªn hÖ thèng. - §iÒu khiÓn theo sai lÖch: Trong c«ng nghiÖp ph¬ng thøc ®iÒu khiÓn theo sai lÖch ®îc sö dông réng r·i nhÊt. 1.2 HÖ thèng ®iÒu khiÓn dïng PLC. 1.2.1 So s¸nh hÖ thèng ®iÒu khiÓn PLC víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn kh¸c. Khi ®iÒu khiÓn b»ng PLC cã nhiÒu lîi thÕ h¬n so víi c¸c hÖ thèng kh¸c kh«ng sö dông PLC. §iÒu ®ã thÓ hiÖn qua s¬ ®å sau: §iÒu khiÓn Víi chøc n¨ng ®îc lu tr÷ b»ng TiÕp xóc vËt lý Bé nhí kh¶ lËp tr×nh Quy tr×nh cøng Quy tr×nh mÒm Kh«ng thay ®æi Liªn kÕt cøng Thay ®æi ®îc Liªn kÕt phÝc c¾m R¬le, linh kiÖn ®iÖn tö, c¬-thuû khÝ, m¹ch ®iÖn tö. Kh¶ lËp tr×nh tù do Ram-EEPROM Bé nhí thay ®æi ®îc Rom-EPROM PLC xö lý 1bit, PLC xö lý tõ ng÷ §å ¸n häc phÇn 3 8 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng H×nh 1.4 Ph©n biÖt PLC víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn kh¸c. Trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn dïng PLC th× sÏ cã nh÷ng u ®iÓm sau: - Thay ®æi ch¬ng tr×nh dÔ dµng, linh ®éng. - Kh«ng gian l¾p ®Æt thiÕt bÞ nhá. Cã ®é tin cËy cao. - Cã kh¶ n¨ng ®a tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ë ngâ ra phï hîp. - DÔ dµng thay ®æi ®èi víi cÊu h×nh trong t¬ng lai khi cã nhu cÇu më réng s¶n xuÊt. Sau ®©y lµ h×nh ¶nh tæng qu¸t vÒ hÖ thèng ®iÒu khiÓn dïng PLC. §å ¸n häc phÇn 3 9 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng H×nh 1.5 HÖ thèng ®iÒu khiÓn dïng PLC. 1.2.2 Giíi thiÖu vÒ PLC. a. Tæng quan vÒ PLC. ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn lËp tr×nh ®Çu tiªn ®· ®îc nh÷ng nhµ thiÕt kÕ cho ra ®êi n¨m 1968. Tuy nhiªn, hÖ thèng nµy cßn kh¸ ®¬n gi¶n vµ cång kÒnh, ngêi sö dông gÆp nhiÒu khã kh¨n trong viÖc vËn dông vµ vËn hµnh hÖ thèng. V× vËy c¸c nhµ thiÕt kÕ ®· tõng bíc c¶i thiÖn hÖ thèng ®¬n gi¶n, gän nhÑ, dÔ vËn hµnh, nhng viÖc lËp ch¬ng tr×nh cho hÖ thèng gÆp khã kh¨n, do lóc nµy kh«ng cã c¸c thiÕt bÞ lËp tr×nh ngo¹i vi hç trî cho c«ng viÖc lËp tr×nh. §Ó ®¬n gi¶n hãa viÖc lËp tr×nh hÖ thèng ®iÒu khiÓn lËp tr×nh cÇm tay ®Çu tiªn ®îc ra ®êi vµo n¨m 1969. §iÒu nµy ®· t¹o nªn sù ph¸t triÓn thËt sù cho kü thuËt ®iÒu khiÓn lËp tr×nh. Trong giai ®o¹n nµy c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn lËp tr×nh ( PLC) chØ ®¬n gi¶n nh»m thay thÕ hÖ thèng relay vµ d©y nèi trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn cæ ®iÓn. Qu¸ tr×nh vËn hµnh, c¸c nhµ thiÕt kÕ ®· tõng bíc t¹o ra ®îc mét tiªu chuÈn míi cho hÖ thèng, tiªu chuÈn ®ã lµ lËp tr×nh dïng gi¶n ®å h×nh thang, kÝ hiÖu la LAD. Trong nh÷ng n¨m ®Çu thËp niªn 1970, nh÷ng hÖ thèng PLC cã thªm kh¶ n¨ng kh¸c, ®ã lµ sù hç trî bëi nh÷ng thuËt to¸n, vËn hµnh víi c¸c d÷ liÖu cËp nhËt. MÆt kh¸c do sù ph¸t triÓn cña mµn h×nh dïng cho m¸y tÝnh nªn viÖc giao tiÕp gi÷a ngêi ®iÒu khiÓn ®Ó lËp tr×nh cho hÖ thèng cµng chë nªn thuËn tiÖn h¬n. Sù ph¸t triÓn cña hÖ thèng phÇn cøng vµ phÇn mÒm tõ n¨m 1975 cho ®Õn nay ®· lµm cho hÖ thèng PLC ph¸t triÓn m¹nh mÏ h¬n víi c¸c chøc n¨ng më réng: HÖ thèng ngâ vµo/ ra cã thÓ t¨ng lªn ®Õn 8.000 cæng vµo/ ra, dung lîng bé nhí ch¬ng tr×nh t¨ng lªn h¬n 128.000 tõ bé nhí. Ngoµi ra c¸c nhµ thiÕt kÕ cßn t¹o ra kü thuËt kÕt nèi víi c¸c hÖ thèng PLC riªng lÎ thµnh mét hÖ thèng PLC chung, t¨ng kh¶ n¨ng cña tõng hÖ thèng riªng lÎ. Tèc ®é xö lý tèt víi nh÷ng chøc n¨ng phøc t¹p sè lîng cæng vµo/ ra lín. Trong t¬ng lai hÖ thèng PLC kh«ng chØ giao tiÕp víi c¸c hÖ thèng kh¸c th«ng qua CIM ( Computer Intergrated Manufacturing) ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c hÖ thèng: R«b«t, Cad/ Cam … mµ c¸c nhµ thiÕt kÕ cßn x©y dùng c¸c lo¹i PLC víi c¸c chøc n¨ng ®iÒu khiÓn th«ng minh gäi lµ c¸c siªu PLC. b. Kh¸i niÖm vµ ®Æc ®iÓm cña PLC. §å ¸n häc phÇn 3 10 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng * Kh¸i niÖm PLC. PLC ®îc h×nh thµnh tõ nhãm c¸c kü s h·ng General Motors n¨m 1968. PLC (Progammable Logic Controller) – Bé ®iÒu khiÓn logic kh¶ tr×nh. Lµ mét thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic lËp tr×nh ®îc. ThiÕt bÞ nµy cã c¸c ®Çu vµo logic sau qu¸ tr×nh xö lý theo ch¬ng tr×nh bªn trong nã cho ®Çu ra lµ c¸c møc logic cã quan hÖ víi c¸c ®Çu vµo th«ng qua ch¬ng tr×nh bªn trong cña thiÕt bÞ. PLC ®îc øng dông réng r·i vµ trë nªn kh«ng thÓ thiÕu ®îc trong c¸c d©y truyÒn s¶n xuÊt hiÖn ®¹i. H×nh 1.6 H×nh ¶nh vÒ bé PLC. Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn cña PLC rÊt ®a d¹ng nã cã thÓ thay thÕ cho c¶ mét m¶ng r¬le. H¬n thÕ n÷a PLC gièng nh mét m¸y tÝnh cã thÓ lËp tr×nh ®îc. PLC lËp tr×nh dÔ dµng, ng«n ng÷ lËp tr×nh dÔ hiÓu, æn ®Þnh trong m«i trêng c«ng nghiÖp, gi¸ c¶ c¹nh tranh. * §Æc ®iÓm PLC. PLC ®îc thùc sö dông trong nhiÒu lËp tr×nh øng dông kh¸c nhau vµ cã nh÷ng lîi Ých nh: 11 §å ¸n häc phÇn 3 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng - PLC dÔ dµng thay ®æi ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ®Ó thÝch øng mét yªu cÇu míi mµ vÉn cã thÓ gi÷ nguyªn thiÕt kÕ phÇn cøng, ®Çu nèi d©y … - PLC cã thÓ ®iÒu khiÓn nhiÒu chøc n¨ng kh¸c nhau tõ nh÷ng thao t¸c ®¬n gi¶n, lÆp l¹i, liªn tôc ®Õn nh÷ng thao t¸c ®ßi hái chÝnh x¸c, phøc t¹p. - PLC dÔ dµng hiÖu chØnh chÝnh x¸c c«ng viÖc ®iÒu khiÓn vµ xö lý nhanh chãng c¸c lÖnh, tõ lÖnh logic ®¬n gi¶n ®Õn c¸c lÖnh ®Õm, ®Þnh thêi gian, ch¬ng tr×nh con, … - Giao tiÕp dÔ dµng víi c¸c thiÕt bÞ ngo¹i vi, c¸c module vµ c¸c thiÕt bÞ phô trî kh¸c nh mµn h×nh hiÓn thÞ. - Cã kh¶ n¨ng chèng nhiÔu trong c«ng nghiÖp. - Ng«n ng÷ lËp tr×nh cho PLC ®· trë thµnh thiÕt bÞ chÝnh trong viÖc ®iÒu khiÓn c¸c thiÕt bÞ c«ng nghiÖp. c. CÊu tróc chung cña mét bé PLC. Mét bé PLC cã cÊu tróc nh sau: §Çu vµo M«dun §Çu ra Vµo/ra M«dun nguån CPU ThiÕt bÞ lËp tr×nh M«dun nhí H×nh 1.7 CÊu tróc cña mét PLC. Khi nghiªn cøu vÒ PLC th× ®iÒu ®Çu tiªn lµ sè lîng c¸c ®Çu vµo/ ra (I/O) ®èi víi 1 PLC th× sè ®Çu vµo/ra cã thÓ lµ 6 hoÆc 8 hay nhiÒu h¬n n÷a. Sè lîng ®Çu vµo/ ra cho biÕt møc ®é qu¶n lý ®îc nhiÒu thiÕt bÞ. VÊn ®Ò nµy ®Æc biÖt quan träng khi øng dông PLC vµo mét d©y truyÒn s¶n xuÊt phøc t¹p cÇn gia c«ng nhiÒu biÕn ®Çu vµo. §å ¸n häc phÇn 3 12 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng C¸c biÕn ®Çu vµo ®îc ®ãng c¾t b»ng c¸c c«ng t¾c bËt t¾t th«ng thêng. C«ng t¾c vÞ trÝ hay c¸c sensor logic ®Ó ®Æt c¸c gi¸ trÞ ®Çu vµo, c¸c ®Çu vµo nµy thêng cã møc ®iÖn ¸p cao ®Ó t¨ng ®é chÝnh x¸c khi truyÒn ®i xa. Trong PLC cã 1 bé chuyÓn møc ®iÖn ¸p vÒ møc chuÈn víi møc logic 1 lµ +5V vµ møc logic 0 lµ 0V. Khi ®ã PLC sÏ quÐt c¸c ®Çu vµo ®Ó lÊy d÷ liÖu sau mét qu¸ tr×nh xö lý bªn trong b»ng ch¬ng tr×nh phÇn mÒm, sau ®ã d÷ liÖu ®Çu ra d¹ng sè víi møc logic t¬ng øng, qua m¹ch chuyÓn ®æi ®Ó cã møc ®iÖn ¸p ra phï hîp víi yªu cÇu ®iÒu khiÓn. C¸c ®Çu ra ®îc nèi víi c¸c cuén hót ®ãng c¾t r¬le, ®éng c¬ m¸y s¶n xuÊt, … Víi PLC th× bé ®iÒu khiÓn MCU (Micro Contronller Unit) lµ h¹t nh©n cña c¶ hÖ. Bé vi ®iÒu khiÓn ®¶m nhiÖm tÊt c¶ c¸c c«ng viÖc tõ thu nhËp d÷ liÖu ®Çu vµo, xö lý c¸c d÷ liÖu ®ã vµ ®a ra ®Çu ra, PLC lµm viÖc nh mét m¸y tÝnh vµ qu¸ tr×nh ho¹t ®éng lµ hoµn toµn tù ®éng. Ngoµi c¸c ®Çu vµo/ ra logic th× PLC cßn cã c¸c ®Çu vµo cÊp nguån, th«ng thêng nguån nu«i PLC lµ mét ®iÖn ¸p xoay chiÒu qua bé xö lý t¹o ra ®iÖn ¸p 1 chiÒu phï hîp ®Ó nu«i bé vi ®iÒu khiÓn vµ c¸c m¹ch ®iÖn tö kh¸c. d. øng dông vµ u nhîc ®iÓm cña PLC. * øng dông PLC. PLC ®îc sö dông kh¸ réng r·i trong c¸c ngµnh nh c«ng nghiÖp chÕ biÕn thùc phÈm, thiÕt bÞ y tÕ, «t«, … - Ho¸ häc vµ dÇu khÝ: ®Þnh ¸p suÊt (dÇu), b¬m dÇu, ®iÒu khiÓn hÖ thèng èng dÉn, … - ChÕ t¹o m¸y vµ s¶n xuÊt: tù ®éng ho¸ trong chÕ t¹o m¸y, qu¸ tr×nh l¾p ®Æt m¸y, … - Thùc phÈm, rîu bia, thuèc l¸: ®Õm sè lîng, kiÓm tra chÊt lîng s¶n phÈm, c©n, ®ãng gãi, … * u nhîc ®iÓm cña PLC. - Thêi gian l¾p ®Æt c«ng tr×nh ng¾n. - DÔ dµng thay ®æi mµ kh«ng g©y tæn thÊt ®Õn tµi chÝnh. §å ¸n häc phÇn 3 13 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng - Cã thÓ dÔ dµng tÝnh to¸n chÝnh x¸c gi¸ thµnh. - CÇn Ýt thêi gian huÊn luyÖn. - DÔ dµng thay ®æi phÇn mÒn. - Ph¹m vi øng dông réng r·i. - DÔ b¶o tr×, xö lý sù cè dÔ vµ nhanh h¬n. - ®é tin cËy cao, chuÈn ho¸ ®îc phÇn cøng ®iÒu khiÓn. - ThÝch øng víi m«i trêng kh¾c nghiÖt. Tuy nhiªn víi møc ®é qu¶n lý vµ ®iÒu khiÓn réng th× PLC l¹i kh«ng phï hîp víi nh÷ng hÖ thèng nhá, ®¬n gi¶n v× khi ®ã sÏ kh«ng tËn dông ®îc kh¶ n¨ng lµm viÖc cña thiÕt bÞ nµy. 1.2.3 Ph©n lo¹i PLC. Cã hai c¸ch ph©n lo¹i PLC: - Theo h·ng s¶n xuÊt: Siemen, Omron, Misubishi, Alenbratlay, … - Theo version: Gåm cã. PLC cña Siemen cã c¸c hä: PLC S7-200, PLC S7-300, PLC S7-400, Logo. PLC cña Misubishi cã c¸c hä: Fx, Fxo, Fxon. Trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt thùc phÈm, rîu bia, thuèc l¸, … th× rÊt phï hîp víi viÖc sö dông PLC ®Ó ®Õm sè lîng s¶n phÈm, kiÓm tra chÊt lîng s¶n phÈm, … ChÝnh v× vËy theo ®ª tµi ®îc giao em thÊy chän PLC S7-200 lµ hîp lý nhÊt, nh vËy sÏ tËn dông ®îc kh¶ n¨ng lµm viÖc cña thiÕt bÞ mµ kh«ng bÞ l·ng phÝ. 1.2.4 Bé ®iÒu khiÓn PLC S7-200. PLC S7-200 lµ bé ®iÒu khiÓn logic kh¶ tr×nh thuéc hä PLC cña Siemen. a. C¸c tÝnh n¨ng cña PLC S7-200. - HÖ thèng ®iÒu khiÓn kiÓu Module nhá gän cho c¸c øng dông trong ph¹m vi hÑp. - Cã nhiÒu lo¹i CPU. - Cã nhiÒu Module më réng, cã thÓ më réng ®Õn 7 Module. §å ¸n häc phÇn 3 14 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng - Bus nèi tÝch hîp trong Module ë mÆt sau. - Cã thÓ nèi m¹ng víi cæng giao tiÕp RS 485 hay Proifibus. - M¸y tÝnh trung t©m cã thÓ truy cËp ®Õn c¸c Module. - Kh«ng qui ®Þnh r·nh c¾m. - PhÇn mÒm ®iÒu khiÓn riªng. - TÝch hîp CPU, I/ O nguån cung cÊp vµo 1 Module. - Micro PLC víi nhiÒu chøc n¨ng tÝch hîp. + TÝch hîp CPU, I/ O nguån cung cÊp vµo 1 Module. Cã nhiÒu lo¹i CPU: CPU 212, CPU 214, CPU 215, CPU 216, + C¸c Module më réng EM. - Module ngâ vµo Digital: 24V DC, 120/230V AC. - Module ngâ ra Digital: 24V DC, ng¾t ®iÖn tõ. - Module ngâ vµo Analog: ¸p, dßng , ®iÖn trë, cÆp nhiÖt. - Module ngâ ra Analog: ¸p, dßng. + Module liªn l¹c xö lý ( CP) : Module CP 242-2 cã thÓ dïng ®Ó nèi S7-200 lµm chñ Module giao tiÕp as . kÕt qu¶ lµ cã ®Õn 248 phÇn tö nhÞ ph©n ®îc ®iÒu khiÓn b»ng 31 Module giao tiÕp as. Gia t¨ng ®¸ng kÓ sè ngâ vµo vµ ngâ ra cña S7200. + Phô kiÖn: Bus nèi d÷ liÖu. C¸c ®Ìn b¸o trªn CPU: c¸c ®Ìn b¸o trªn mÆt PLC cho phÐp x¸c ®Þnh tr¹ng th¸i hiÖn hµnh cña PLC: - SF ( ®Ìn ®á): Khi s¸ng sÏ th«ng b¸o hÖ thèng PLC bÞ háng. - RUN ( ®Ìn xanh): Khi s¸ng sÏ th«ng b¸o PLC ®ang lµm viÖc vµ thùc hiÖn ch¬ng tr×nh n¹p vµo m¸y. - STOP ( ®Ìn vµng): Khi s¸ng sÏ th«ng b¸o PLC ®ang ë chÕ ®é dõng. Dõng ch¬ng tr×nh ®ang thùc hiÖn l¹i. §å ¸n häc phÇn 3 15 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng - Ix.x ( ®Ìn xanh): Th«ng b¸o tr¹ng th¸i tøc thêi cña cæng vµo PLC. Ix.x (x.x=0,0 - 1.5). §Ìn nµy th«ng b¸o tr¹ng th¸i cña tÝn hiÖu theo gi¸ trÞ logic cña cæng. - Qy.y ( ®Ìn xanh): Th«ng b¸o tr¹ng th¸i tøc thêi cña cæng ra PLC. Qy.y (y.y=0,0 - 1.1). §Ìn nµy th«ng b¸o tr¹ng th¸i cña tÝn hiÖu theo gi¸ trÞ logic cña cæng. + C«ng t¾c chän chÕ ®é lµm viÖc cña CPU. C«ng t¾c nµy cã 3 vÞ trÝ: RUN - TERM – STOP: Cho phÐp x¸c lËp chÕ ®é lµm viÖc cña PLC. - RUN: Cho phÐp PLC vËn hµnh theo ch¬ng tr×nh trong bé nhí. Trong khi PLC ®ang ë RUN, nÕu cã sù cè hoÆc gÆp lÖnh STOP, PLC sÏ rêi khái lÖnh RUN vµ chuyÓn sang chÕ ®é STOP. - STOP: Cìng bøc CPU dõng ch¬ng tr×nh ®ang ch¹y vµ chuyÓn sang chÕ ®é STOP, ë chÕ ®é STOP cho phÐp PLC hiÖu chØnh l¹i ch¬ng tr×nh hoÆc n¹p ch¬ng tr×nh míi. - TERM: Cho phÐp m¸y lËp tr×nh tù quyÕt ®Þnh chÕ ®é lµm viÖc cña CPU ë chÕ ®é RUN hoÆc chÕ ®é STOP. c. C¸c vïng nhí, vïng d÷ liÖu, c¸c qui ®Þnh vÒ d÷ liÖu vµ c¸ch truy cËp ®Þa chØ trªn PLC. Bé nhí cña PLC cã tÝnh n¨ng ®éng cao, cã thÓ ®äc vµ ghi ®îc trong toµn vïng, ngo¹i trõ c¸c bit nhí ®Æc biÖt cã ký hiÖu ( SM) chØ cã thÓ truy cËp ®Ó ®äc. Bé nhí cã 1 tô nhí ®Ó gi÷ thÕ nu«i, duy tr× trong kho¶ng thêi gian mÊt ®iÖn. Bé nhí cña PLC ®îc chia thµnh 4 vïng. - Vïng ch¬ng tr×nh: Lµ vïng lu gi÷ c¸c lÖnh ch¬ng tr×nh. Vïng nµy thuéc kiÓu kh«ng bÞ mÊt d÷ liÖu, ®äc/ ghi ®îc. - Vïng tham sè: Lµ vïng lu gi÷ c¸c th«ng sè nh: Tõ kho¸, ®Þa chØ tr¹m còng nh vïng nhí ch¬ng tr×nh vïng tham sè thuéc kiÓu ®äc/ ghi ®îc. - Vïng d÷ liÖu: Dïng ®Ó cÊt c¸c d÷ liÖu cña ch¬ng tr×nh bao gåm c¸c kÕt qu¶ c¸c phÐp tÝnh, h»ng sè ®îc ®Þnh nghÜa trong ch¬ng tr×nh, bé ®Öm truyÒn th«ng, mét phÇn cña vïng nhí nµy thuéc kiÓu non-volatile. §å ¸n häc phÇn 3 16 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng - Vïng ®èi tîng: Timer, bé ®Õm, bé ®Õm tèc ®é cao vµ c¸c cæng vµo/ ra t¬ng tù ®îc ®Æt trong vïng nhí cuèi cïng. Vïng nµy kh«ng kiÓu non-volatile nhng ®äc/ ghi ®îc. 1.3. HÖ thèng b¨ng t¶i. 1.3.1 Vai trß. Ngµy nay b¨ng t¶i ®· ®îc sö dông rÊt nhiÒu trong s¶n xuÊt c«ng nghiÖp, n«ng nghiÖp. B¨ng t¶i dïng ®Ó v©n chuyÓn c¸c vËt liÖu d¹ng h¹t, viªn, t¶ng, c¸c vËt máng nhÑ ®Ó ®a tíi kh©u ®ãng gãi, chÕ biÕn hoÆc ®Ó sÊy kh« hoÆc lµ ph¼ng. Nã ®îc sö dông rÊt hu Ých trong ®Þa h×nh rÊt phøc t¹p nh: T¶i c¸t tõ díi lßng s«ng lªn xe, chuyÓn than tõ thuyÒn lªn xe t¶i hay c¸c ®ia h×nh nhá trËt hÑp. Mµ ph¬ng tiÖn v©n chuyÓn nh xe tai m¸y xóc m¸y cÈu hay con ngêi kh«ng thÓ thùc hiªn ®îc. Nhê cã b¨ng t¶i mµ lîng nh©n c«ng cho c«ng viÖc nµy gi¶m rÊt nhiÒu ®ång thêi n¨ng suÊt cña viÖc vËn chuyÓn nhê b¨ng t¶i nµy t¨ng rÊt nhiÒu lÇn so víi viÖc thuª nh©n c«ng. Nhê cã b¨ng t¶i ma khèi lîng c«ng viÖc lín ®îc gi¶i quyÕt trong thêi gian ng¾n ®em lai lîi hiÖu qu¶ kinh tÕ rÊt lín . 1.3.2 Ph©n lo¹i b¨ng t¶i. - B¨ng t¶i dïng trong v©n chuyÓn nguyªn liÖu cã khèi lîng lín nh: C¸t, ®¸, than, ... - B¨ng t¶i dïng trong c¸c d©y truyÒn c«ng nghiÖp nh : Nhµ m¸y bia, nhµ m¸y b¸nh kÑo, dïng ®Ó v©n chuyÓn nguyªn nhiªn liÖu ®Õn l¬i chÕ biÕn hoÆc ®ãng gãi. - B¨ng t¶i dïng trong nghµnh c«ng nghiÖp dÖt may, nghµnh c«ng nghiÖp nhÑ. Dïng ®Ó dÉn v¶i qua c¸c thiÕt bÞ lµ, s¸y kh«, .. 17 §å ¸n häc phÇn 3 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng 1.3.3 CÊu t¹o. B¨ng t¶i lµ thiÕt bÞ vËn t¶i liªn tôc dïng ®Ó chuyªn trë hµng d¹ng h¹t, côc theo ph¬ng ngang, theo mÆt ph¼ng nghiªng, theo ®êng gÊp khóc kÕt cÊu cña mét b¨ng t¶i cè ®Þnh ®îc biÓu diÔn trªn h×nh vÏ. 6 5 7 8 1 9 H×nh 1.8 CÊu t¹o b¨ng t¶i. B¨ng t¶i gåm 7 dïng chë hµng, khung lµm gi¸ ®ì 10, truyÒn ®éng kÐo b¨ng t¶i nhê 2 trôc 5 (trôc thô ®éng ) vµ trôc 8 ( trôc chñ ®éng). Trôc chñ ®éng 8 g¸ chÆt trªn 2 gi¸ ®ì vµ nèi víi trôc ®éng c¬ truyÒn ®éng qua hép gi¶m tèc. T¹o gia søc c¨ng ban ®Çu cña b¨ng t¶i nhê c¬ cÊu kÐo c¨ng nhê: §éng c¬ c¨ng, trïng b¨ng t¶i hoÆc c¬ cÊu c¬ khÝ gåm: ®èi träng c¬ cÊu ®Þnh vÞ vµ dÉn híng. B¨ng t¶i dÉn vËt liÖu tõ phÔu 6 ®Õn ®æ ë m¸ng 9. VËt liÖu lµm b¨ng t¶i cã thÓ lµm b»ng nh÷ng vËt liÖu sau: - Líi: ChÞu ®îc nhiÖt, Ýt bÞ ¨n mßn , Ýt chÞu ¶nh hëng cña m«i trêng, nhÑ nhµng, bÒn. - D¹ng th¶m: Bªn trong phÝa tiÕp xóc víi trôc truyÒn chuyÓn chiÕm 3/4 bÒ dÇy b¨ng t¶i lµ vËt liÖu lµm b»ng líp nØ ®îc tÕt víi nhau bªn ngoµi cã phñ líp silicol dÇy 1/ 4 bÒ dÇy b¨ng t¶i, gi¸ thµnh cao ph¶i nhËp ngo¹i ®îc sö dông trong m¸y mãc dßi hái ®é chÝnh x¸c cao vµ yªu cÇu c«ng nghÖ cao. - Ngoµi ra cßn lµm b»ng vËt liÖu kh¸c nh: Da, sîi kÕt thµnh, v¶i, ... - KÝch thíc b¨ng t¶i: BÒ dÇy tõ 2mm  15mm, chiÒu réng tõ 1200mm  2100mm, th«ng thêng khi th¸o l¾p hoÆc thay thÕ th× c¸c m¸y mãc, thiÕt bÞ thêng ®i kÌm c¸c thiÕt bÞ g¸ l¾p riªng. TÊt c¶ c¸c b¨ng t¶i khi dõng m¸y ®Òu cã ®éng c¬ ®Ó kÐo trïng b¨ng t¶i ®Ó b¶o vÖ b¨ng t¶i ®Ó b¶o vÖ b¨ng t¶i kh«ng bÞ gi·n, kh«ng bÞ nøt hoÆc c¨ng bÒ mÆt. §å ¸n häc phÇn 3 18 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng H×nh 1.9 B¨ng t¶i dïng ®Ó vËn chuyÓn hµng vµo kho. H×nh 1.10 B¨ng t¶i lµm m¸t trong hÖ thèng s¶n xuÊt b¸nh quy xèp. §å ¸n häc phÇn 3 19 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng Ch¬ng 2. Kh¸i qu¸t chung vÒ mµn h×nh ®iÒu khiÓn 2.1. Kh¸i qu¸t vÒ mµn h×nh ®iÒu khiÓn. 2.1.1 Kh¸i qu¸t chung. Mµn h×nh ®iÒu khiÓn ®îc dïng nhiÒu trong c«ng nghiÖp, ®©y lµ thiÕt bÞ chñ yÕu ®Ó con ngêi th«ng qua ®ã biÕt ®îc hÖ thèng ®ang lµm g×, th«ng qua ®ã con ngêi t¸c ®éng kÞp thêi ®Ó h¹n chÕ kh«ng x¶y ra sù cè trong khi s¶n xuÊt ®Ó ®em l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ cao nhÊt. C¸c mµn h×nh ®îc sö dông trong c«ng nghiÖp ®Ó ®iÒu khiÓn hÖ thèng nh mµn h×nh TD, LCD kh¸c, ... §èi víi ph¹m vi cña ®å ¸n th× mµn h×nh TD200 ®îc lùa chän lµm mµn h×nh ®Ó hiÓn thÞ, ®©y lµ lo¹i mµn h×nh kh¸ phæ biÕn trong c«ng nghiÖp hiÖn nay. 2.1.2 Mµn h×nh TD200. a. Giíi thiÖu chung. H×nh 2.1: Mµn h×nh TD200. TD200 lµ mét thiÕt bÞ hiÓn thÞ text, giao tiÕp víi ngêi vËn hµnh. ThiÕt bÞ nµy ®îc thiÕt kÕ chØ dïng giao tiÕp víi hä PLC S7-200. Mét sè ®Æc tÝnh cña TD200: - HiÓn thÞ tin nh¾n vµ c¸c biÕn cña PLC. - Cho phÐp ®iÒu khiÓn c¸c biÕn trong ch¬ng tr×nh. - Cã kh¶ n¨ng cµi ®Æt thêi gian thùc cña PLC. §å ¸n häc phÇn 3 20 GVHD: NguyÔn TiÕn Hng b. CÊu t¹o phÇn cøng. CÊu t¹o cña mµn h×nh TD200: H×nh 2.2 CÊu t¹o mµn h×nh TD200. - Mµn h×nh hiÓn thÞ: Lµ mµn h×nh LCD cã ®é ph©n gi¶i 33x181 pixel. Sè dßng hiÓn thÞ lµ 2 dßng. Sè kÝ tù hiÓn thÞ lín nhÊt lµ 40. - Cæng giao tiÕpTD200 vµ PLC: Cæng RS485, cã 9 ch©n giao tiÕp gi÷a TD200 vµ PLC qua c¸p TD/CPU. - Nguån cung cÊp: Cã thÓ cÊp cho TD200 theo 2 c¸ch: Nguån cÊp chung: CÊp nguån cho TD200 th«ng qua c¸p TD/ CPU ( chiÒu dµi 2,5m). Nguån cÊp riªng: CÊp nguån cho TD200 th«ng qua ®Çu nèi bªn ph¶i TD200 ( ®îc sö dông khi kho¶ng c¸ch gi÷a TD200 vµ CPU lín h¬n 2,5m). - C¸p TD/ CPU: - PhÝm: Gåm cã 9 phÝm ®îc chia lam 2 lo¹i: PhÝm hÖ thèng vµ phÝm chøc n¨ng. - PhÝm hÖ thèng ( 5 phÝm) gåm c¸c phÝm sau: shift, esc, enter, up, down. PhÝm chøc n¨ng ( 4 phÝm) gåm 8 chøc n¨ng tõ F1 ®Õn F8. Mçi phÝm ®îc g¾n víi mét bit trong vïng nhí M cña PLC nghÜa lµ c¸c phÝm tõ F1 ®Õn F8 ®îc g¾n