›
›

Đồ án Nghiên cứu ứng dụng điều khiển mờ cho hệ thống điều khiển mức nước và kiểm chứng trên matlab simulinhk

pdf 72 trang huongle 1530
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Nghiên cứu ứng dụng điều khiển mờ cho hệ thống điều khiển mức nước và kiểm chứng trên matlab simulinhk", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_nghien_cuu_ung_dung_dieu_khien_mo_cho_he_thong_dieu_kh.pdf

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu ứng dụng điều khiển mờ cho hệ thống điều khiển mức nước và kiểm chứng trên matlab simulinhk

  1. BỘ GIÁO DỤC& ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỨC NƢỚC VÀ KIỂM CHỨNG TRÊN MATLAB SIMULINHK ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP HẢI PHÕNG-2015 1
  2. BỘ GIÁO DỤC& ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỨC NƢỚC VÀ KIỂM CHỨNG TRÊN MATLAB SIMULINHK ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP Sinh viên: Trần Hồng Nam Người hướng dẫn: T.S Nguyễn Trọng Thắng HẢI PHÕNG-2015 2
  3. CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP TỰ DO HẠNH PHƯC o0o BỘ GIÁO DỤC& ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Trần Hồng Nam – mã SV: 1012102005 Lớp : ĐC1401- Ngành Điện Tự Động Cơng Nghiệp. Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng điều khiển mờ cho hệ thống điều khiển mức nước và kiểm chứng trên matlab-Simulink. 3
  4. NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp(về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính tốn và các bản vẽ). 2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn. 3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp: 4
  5. CÁC CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ 1. Họ và tên : Đỗ Thị Hồng Lý Học hàm, học vị : Thạc sĩ Cơ quan cơng tác : Trường Đại học dân lập Hải Phịng Nội dung hướng dẫn : Tồn bộ đồ án Người hướng dẫn thứ 2. Họ và tên : Học hàm, học vị : Cơ quan cơng tác : Nội dung hướng dẫn : Đề tài tốt nghiệp được giao ngày tháng năm 2015. Yêu cầu phải hồn thành xong trước ngày tháng năm 2015. Đã nhận nhiệm vụ ĐT.T.N. Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Cán bộ hướng dẫn ĐT.T.N Trần Hồng Nam T.S Nguyễn Trọng Thắng Hải Phịng, ngày tháng năm 2015 HIỆU TRƢỞNG GS.TS.NGƢT TRẦN HỮU NGHỊ 5
  6. PHẦN NHẬN XÉT TĨM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1. Tinh thần, thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp. 2. Đánh giá chất lượng của Đ.T.T.N( so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm vụ Đ.T.T.N, trên các mặt lý luận thực tiễn, tính tốn giá trị sử dụng, chất lượng các bản vẽ ) 3. Cho điểm của cán bộ hướng dẫn (Điểm ghi bằng số và chữ) Ngày tháng năm 2015 Cán bộ hướng dẫn chính (Ký và ghi rõ họ tên) 6
  7. NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 1. Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp về các mặt thu thập và phân tích số liệu ban đầu, cơ sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính tốn chất lượng thuyết minh và bản vẽ, giá trị lý luận và thực tiễn đề tài. 2. Cho điểm của cán bộ chấm phản biện ( Điểm ghi bằng số và chữ) Ngày tháng .năm 2015 Người chấm phản biện (Ký và ghi rõ họ tên) 7
  8. LỜI MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện tử, cơng nghệ thong tin, ngành kỹ thuật điện tử, ngành tưh động hĩa đã và đang đạt được nhiều tiến bộ mới. Tự động hĩa khơng những làm giảm nhẹ sức lao động cho con người mà cịn gĩp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm. Chính vì thế tự động hĩa ngày càng khẳng định được vị trí cũng như vai trị của mình trong các ngành cơng nghiệp và đang được phổ biến rộng rãi tring các hệ thống cơng nghiệp trên thế giới nĩi chung và Việt Nam nĩi riêng. Khơng chỉ dừng lại ở đĩ, sự phát triển của tự động hĩa cịn đem lại nhiều tiện ích phục vụ đời sống hang ngày cho con người. Một minh chứng rõ nét chính là sự ra đời của chuơng báo tự động và nhiều tiện ích hơn, đa năng hơn. Để phục vụ tốt hơn nữa đời sống con người trong thời điểm xã hội ngày càng hiện đại và phát triển hiện nay, vẫn luơn địi hỏi cải tiến hơn nữa cơng nghệ cùng những tính năng tiện ích cho chuơng tự động báo. Việc ứng dụng thành cơng các thành tựu của lý thuyết điều khiển tối ưu, cơng nghệ thong tin, cơng nghệ máy tính, cơng nghệ điện điện từ và các lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác trong những năm gần đây đã dẫn đến sự ra đời và phát triển thiết bị điều khiển logic cĩ khả năng lập trình (PLC). Cũng từ đây đã tạo ra một cuộc cách mạng trong lĩnh vực kỹ thuật điều khiển. Ngày nay ai cũng biết rõ rằng cơng nghệ PLC đĩng vai trị quan trọng trong năng lượng cơ và làm bộ não cho các bộ phận cần tự động hĩa và cơ giới hĩa. Dĩ đĩ điều khiển logic lập trình (PLC) rất cần thiết với các kỹ sư cơ khí và các kỹ sư điện, điện từ, từ đĩ giúp họ nắm được phạm vi ứng dụng rộng rãi và kiến thức về PLC cũng như cách sử dụng thong thường. Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em được giao nhiệm vụ và nghiên cứu với đề tài: “Ứng dụng” Đây là một đề ài khơng hồn tồn là mới nhưng nĩ rất phù hợp với thực tế ở các cơng ty, nhà máy cĩ thời gian làm việc chia theo ca kíp, càng đi sâu nghiên cứu càng thấy nĩ hấp dẫn và thấy được vài trị của nĩ trong việc điều khiển tự động. Xác địng được nhiệm vụ của mình em đã cố gắng hết sức, tập trung tìm hiểu Kết quả thu được chưa nhiều do cịn hạn chế về kiến thức, thời gian và kinh nghiệm nhưng nĩ giúp e cĩ thêm kiến thức để sau khi ra trường cĩ nền tảng tiếp cận được với cong nghệ mới. Trong qua trình làm đồ án do trình độ hiểu biết của em cĩ hạn, nên nội dung đồ án khơng tránh khỏi những sai sĩt. Vì vậy em rất mong được sự chỉ bảo gĩp ý của các thầy cơ cũng như mọi người quan tâm đến vấn đề nay. Qua đồ án này cho em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo () người đã trực tiếp hướng dẫn tận tình, giúp đỡ chỉ bảo cho em, cùng tồn thể các thầy cơ giáo trong khoa vầ nhà trường đã giúp đỡ và tào điều kiện thuận lợi cho em để hơm nay e hồn thành đồ án một cách đầy đủ. 8
  9. CHƢƠNG 1. CHUƠNG TỰ ĐỘNG TRONG CƠNG TY TNHH FEDERAL VIỆT NAM KCN TRÀNG DUỆ, AN DƢƠNG, HP 1.1. CHUƠNG TỰ ĐỘNG TRONG CƠNG TY Trước đây tại các nhà máy, phân xưởng để thuận tiện cho việc thơng báo giờ nghỉ giữa các ca cho cơng nhân người ta sử dụng tiếng kẻng bào hiệu. Tại các nhà máy trước đây quy mơ sản xuất nhỏ ít được phân khu số lượng cơng nhân ít. Vì vậy việc sử dụng kẻng báo ca làm việc khá thích hợp. Nhưng ngày nay tại các nhà máy cĩ quy mơ lớn và được chia theo nhiều khu sản xuất thì việc sử dụng tiếng kẻng để báo ca khơng cịn hợp lý là do cá nguyên nhân: Điện tích của nhà máy lớn( thường hàng nghìn m2) Số lượng cơng nhân rất lớn. Cách bố trí dây truyền của nhà máy theo từng khu. Từ những nguyên do trên mà ta khơng thể sử dụng kẻng để báo ca làm việc. Thay vào đĩ là hệ thống chuơng bấm. Hệ thống chuơng điện giải quyết được các vấn đề sau: Lắp đặt dễ dàng, hệ thống bao gồm nhiều chuơng được bố trí ở nhiều địa điểm cần thiết. Việc điều khiển rất đơn giản, chỉ cần một người bảo vệ ngồi trong phịng ấn nút điều khiển. Độ tin cậy cao. Nhưng nhược điểm lớn nhất của hệ thống chuơng bấm này chính là con người. phải mất một người thường xuyên phải trực ở đĩ để bấm chuơng báo giờ. Đơi khi người trực ngủ quên hoặc xem nhầm giờ và rất nhiề nguyên nhân khác quan khác ảnh hưởng đến sự sai lệch thời gian cam làm việc khĩ phân biệt tiếng chuơng và đầu ca làm và kết thúc ca làm việc. Đứng trước vấn đề này cần phải thiết kế hệ thống chuơng báo tự động tại nhà máy. Hệ thống chuơng tự động cĩ ưu điểm: Thuật tốn lập trình đơn giản. Độ chính xác, độ tin cậy rất cao. Khơng cần cĩ người trực điều khiển, chỉ cần ấn nút khởi động một lần hệ thống sẽ chạy tự động hồn tồn và lien tục trong nhiều năm lien tiếp. Phân biệt rõ tiếng chuơng và ca làm việc, nghỉ giữa ca và kết thúc ca. 9
  10. 1.2. PHÂN TÍCH MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU ĐỒ ÁN 1.2.1. Mục đính: - Hệ thống báo chuơng tại các thời điểm vào, ra của các ca làm việc. - Hệ thống cĩ khả năng tính lại giờ. - Thời gian kéo dài chuơng vào ca làm việc và nghỉ giải lao là khác nhau. - Hệ thống chuơng được dùng đi dây điện đồng bộ 220V. 1.2.2. Yêu cầu: - Hệ thống làm việc ổn định. - Cĩ khả năng đưa mơ hình vào ứng dụng trong thực tế. 1.2.3. Thời gian các ca làm việc. Trong quá trình đi thăm quan cơng ty TNHH Federal Việt Nam KCN Tràng Duệ, An Dương , HP thời gian giữa các ca làm việc như sau: Cĩ 3 ca làm việc mỗi ngày, mỗi ca làm việc 8 tiếng đồng hồ, giữa một ca cơng nhân được nghỉ 30 phút. Riêng thời gian của các ca là 5 phút. Ta chia làm 3 ca: Ca 1 : 6h5 đến 14h Ca 2 : 14h5 đến 22h Ca 3 : 22h5 đến 6h sáng hơm sau 1.3. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CHUƠNG ĐIÊN 1.3.1. Cấu tạo 10
  11. Chuơng điện cĩ cấu tạo gồm các phần chính: 1 Cuộn giây (nam châm điện) 2 Búa gõ 3 Chuơng 4 Miếng sắt (tác dụng để nam châm điện hút và kéo búa gõ gõ vào chuơng) 5 Chốt kéo 1.3.2. Nguyên lý Bộ phận chính trong mọi chuơng điện chính là một nam châm điên. Nam châm điện cĩ cấu tạo chính là một cuộn dây điện quấn quanh một lõi kim loại từ tính như sắt hay thép. Chúng hoạt động trên nguyên lý rất đơn giản như sau: Khi cĩ dịng điện đi qua cuộn dây chúng sẽ tạo ra một từ trường trong lõi kim loại. Cuộn dây sẽ khuếch đại từ trường này và khi đĩ nam châm điện cĩ thể hút các vật chất bằng sắt thép xung quanh nĩ giống như một nam châm vĩnh cửu thong thường. Khi chúng ta nhấn cơng tắc thì dịng điện 220V sẽ được khép kín. Đầu tiên dịng điện này sẽ đi qua một máy biến áp đơn giản để giảm điện áp xuống khoảng vài vơn để vận hành chuơng điện. Tiếp đĩ dịng điện đã được giảm áp này sẽ đi vào trog hệ thống mạch của chuơng điện. Mạch chuơng điện là mạch tự gián đoạn. Mạch chuơng đơn giản nhất bao gồm các chi tiết cơ bản (theo sơ đồ) sau: mạch điện mắc nối tiếp với một lá sắt qua một điểm. Một đầu lá sắt gắn với đầu gõ chuơng, đầu kia đấu với một lá thép đàn hồi được cố định bởi chốt kẹp. Nam châm điện được gắn vào hai đầu dây dẫn sao cho vị trí của nĩ cĩ thể hút được lá sắt. Tất cả tạo thành một mạch khép kín. Khi ta ấn vào nút chuơng điện, dịng điện đi vào mạch điện sẽ tạo thành một mạch kín, khi đĩ nam châm điện hoạt động và từ đĩ gây ra từ tính, hút lá sắt về phía nĩ đồng thời gây ra tiếng kêu do một đầu lá sắt gõ vào chuơng. Tuy nhiên khi đĩ, lá sắt sẽ hở ngay tiếp điểm làm mạch điện bị ngắt khiến nam châm điện mất tác dụng và thả lá sắt ra. Lá sắt lại chạm vào tiếp điểm, mạch lại được đĩng kín và quy trình này cứ lặp đi lặp lại miễn là chúng ta vẫn ấn vào nút chuơng điện. Bằng cách này, các nam châm điện tự tắt mở, gây ra âm thanh khơng ngừng. Cũng với nguyên tắc này người ta cĩ thể thiết kế ra nhiều loại chuơng điện cĩ âm thanh khác nhau như tiếng chuơng rè báo hiệu giờ học, tiếng cịn cứu hỏa hay tiếng “kính coong” quen thuộc trong gia đình. 11
  12. CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1200 2.1. TỔNG QUÁT VỀ PLC S7 - 1200 PLC viết tắt của Programmable Logic Controller là thiết bị điều khiển lập trình cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển logic thơng qua một ngơn ngữ lập trình, người sử dụng cĩ thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích tác động vào plc hoặc qua các hoạt động cĩ trễ như thời gian định kỳ hay thời gian được đếm. Một khi sự kiện được kích hoạt sự thật, nĩ bật ON hay OFF các thiết bị bên ngồi gọi là thiết bị vật lý. Một bộ điều khiển lập trình sẽ lien tục lặp trong chương trình do người sử dụng lập ra chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình. Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dung dây nối, người ta đã chế tạo bộ điều khiển plc nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau: Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ học Gọn nhẹ, dễ bảo quản, dễ sửa chữa Dung lượng bộ nhớ lớn để cĩ thể chứa được những chương trình phức tạp Hồn tồn tin cậy trong mơi trường cơng nghiệp Giao tiếp được với các thiết bị thơng minh khác như máy tính, nối mạng, các module mở rộng Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay các phần cứng Relay dây nối và các logic thời gian. Tuy nhiên bên cạnh đĩ việc địi hỏi tăng cường dung lượng bộ nhớ và tính dễ dàng cho plc mà vẫn đảm bảo tốc độ xử lý cũng như giá cả Chính điều này đã tạo ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong cơng nghiệp, các tập lệnh nhanh chĩng đi từ các lệnh logic đơn giản 12
  13. đến lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC cĩ dung lượng lớn, số lượng I/O nhiều hơn. Trong PLC phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển và sử lý hệ thống, chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bằng một chương trình. Chương trình này sẽ nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này. Như vậy, nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của quy trình cơng nghệ ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ PLC. Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dễ dàng mà khơng cần sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay Relay. 2.2. NHỮNG ĐIỂM NỔI BẬT CỦA SIMATIC S7 – 1200 2.2.1. Thiết kế dạng module. Tích hợp cổng truyền thơng Profinet (Ethernet) tạo sự dễ dàng trong kết nối. Simatic S7 – 1200 với Simatic HMI Basic được lập trình chung trên một nền phần mềm là TIA Portal V10.5 hoặc version cao hơn. Các thao tác lập trình thực hiện theo cách kéo – thả, do đĩ tạo sự dễ dàng cho người sử dụng, lập trình nhanh chĩng, đơn giản, chính xác trong sự truyền thơng kết nối theo tags. Tích hợp sẵn các đầu vào ra, cùng với các board tín hiệu, khi cần mở rộng ứng dụng với số lượng đầu vào ra ít sẽ tiết kiệm được chi phí, khơng gian và phần cứng. Dễ dàng cho người sử dụng sản phẩm trong việc mua gĩi thiết bị. 13
  14. 2.2.2. Hình dạng bên ngồi Hình 2.1. hình dạng bên ngồi của PLC S7 – 1200 và các module mở rộng 2.2.3. Phân loại Việc phân loại S7-1200 dựa vào loại CPU mà nĩ trang bị: Các loại PLC thơng dụng: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C Thơng thường S7-200 được phân ra làm 2 loại chính: Loại cấp điện 220VAC: Ngõ vào: Kích hoạt mức 1 ở cấp điện áp +24VDC(từ 15VDC – 30VDC). Ngõ ra: Relay. Ưu điểm của loại này là dùng ngõ ra Relay. Do đĩ cĩ thể sử dụng ngõ ra ở nhiều cấp điện áp khác nhau( cĩ thể sử dụng ngõ ra 0V, 24V, 220V ) Tuy nhiên, nhược điểm của nĩ là do ngõ ra Relay nên thời gian đáp ứng khơng nhanh cho ứng dụng biến điệu độ rộng xung, hoặc Output 14
  15. tốc độ cao Loại cấp điện áp 24VDC: Ngõ vào: Kích hoạt mức 1 ở cấp điện áp +24VDC( từ 15VDC –30VDC). Ngõ ra: transistor Ưu điểm của loại này là dùng ngõ ra transistor. Do đĩ cĩ thể sử dụng ngõ ra này để biến điệu độ rộng xung, Output tốc độ cao Tuy nhiên, nhược điểm của loại này là do ngõ ra transistor nên chỉ cĩ thể sử dụng một cấp điện áp duy nhất là 24VDC, do vậy sẽ gặp rắc rối trong những ứng dụng cĩ cấp điện áp khác nhau. Trong trường hợp này, phải thơng qua một Relay 24VDC đệm. Hình 2.2. Các đặc điểm cơ bản của PLC S7- 1200 Đặc trưng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C Kích thước (mm) 90*100*75 110*100*75 Bộ nhớ người dùng Bộ nhớ làm việc 25 Kbytes 50 Kbytes Bộ nhớ tải 1 Mbytes 2 Mbytes Bộ nhớ sự kiện 2 Kbytes 2 Kbytes Phân vùng I/O Digital I/O 6 inputs/ 4 8 inputs/ 6 14 inputs/ outputs outputs 10 outputs Analog I 2 inputs 2 intput 2 inputs Tốc độ sử lý ảnh 1024 bytes (inputs) and 1024 bytes (outputs) Module mở rộng 0 2 8 Mạch tín hiệu 1 Module giao tiếp 3 Bộ đếm tốc độ cao 3 4 6 Trạng thái đơn 3-100 KHz 3-100 KHz 3-100 Khz 1-30 KHz 3-30 KHz Trạng thái đơi 3-80 KHz 3-80 KHz 3-80 KHz 1-20 KHz 3-20 KHz Mạch ngõ ra 2 Thẻ nhớ Thẻ Simatic tùy chọn Thời gian lưu chữ khi 240h mất điện 15
  16. PROFINET 1 cổng giao tiếp E thernet Tốc độ thực thi phép 18 us tốn số thực Tốc độ thi hành 0.1 us 2.2.4. Phạm vi ứng dụng của Simatic S7 1200 S7 – 1200 bao gồm các họ CPU 1211C, 1212C, 1214C. mỗi loại cĩ các chức năng khác nhau thích hợp cho từng loại ứng dụng. Các kiểu cấp nguồn và đầu vào ra cĩ thể là DC/DC/DC/DC hay DC/DC/Rly Đều cĩ khe cắm thẻ nhớ, dung khi mở rộng bộ nhớ cho CPU, copy chương trình ứng dụng hay cac cập nhật firmware Chuẩn đốn lỗi online/offline Một đồng hồ thời gian thực cho các ứng dụng thời gian thực 2.2.5. Modules mở rộng tín hiệu vào/ra Các module mở rộng tín hiệu vào/ra được gắn trực tiếp vào phía bên phải của CPU. Với dải rộng các loại module tín hiệu vào/ra số và analog, giúp linh hoạt trong sử dụng S7 1200. tính đa dạng của các module tín hiệu vào/ra sẽ được tiếp tục phát triển. 2.2.6. Module Analog SM tín hiệu module cho các đầu vào ra Analog ( cho CPU 1212C tối đa của 2 SM cĩ thể sử dụng, cho 1214C là 8). 2.2.7. Module truyền thơng Giao tiếp với RS 232/RS 485 2.2.8. Thẻ nhớ Simatic thẻ nhớ 2MB hoặc 24MB cho các chương trình dữ liệu và thay thế CPU đơn giản để bảo trì 2.2.9. Module nguồn Sử dụng module nguồn PM 1207 cĩ các thơng số 16
  17. Input : 120/230V AC, 50/60Hz, 1.2/0.7A Output : 24V DC/2.5A. 2.2.10. Switch Module CSM 1277 cĩ 4 cổng cắm RJ45, tốc độ 10/100Mb/s 2.3. CẤU TRƯC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 2.3.1. Cấu trúc Tất cả PLC đều cĩ thành phần chính là bộ nhớ chương trình RAM bên trong, một bộ vi xử lý cĩ cổng giao tiếp dung cho việc ghép nối vs PLC, các module I/O. Bên cạnh đĩ, một số PLC hồn chỉnh cịn đi kèm theo một đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết cá đơn vị lập trình đơn giản đều cĩ đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hồn thiện hay bổ sung. Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay, RAM thường là loại CMOS cĩ pin dự phịng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẵn sàng sử dụng thì nĩ mới chuyển sang bộ nhớ PLC. Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hỗ trợ cho việc đọc, viết và kiểm tra chương trình. Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS 232, RS422,RS458 2.3.2. Nguyên lý hoạt động của PLC 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 đĩ thực hiện từng lệnh trong chương trình, sẽ đĩng ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị lien kết để thực thi điều đĩ phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ Hệ thống bus là tuyến dung để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song : 17
  18. Address bus: bus địa chỉ dung để truyền địa chỉ tới cá module khác nhau Data bus: bus dung để truyền dữ liệu Control bus: bus điều khiển dung để truyền các tín hiệu định thì và điều khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC. Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thơng tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O. bên cạnh đĩ CPU được cung cấp 1 xungclock cĩ tần số từ 1.8 Mhz. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống. 2.3.3. Đèn tín hiệu PLC Cĩ 3 loại đèn hoạt động: Run/stop : đèn xanh/ đèn vàng báo hiệu PLC đang hoạt động/ dừng hoạt động. Error : đèn báo lỗi. Maint : đèn báo khi ta buộc địa chỉ vào nĩ lên 1 Cĩ 2 loại đèn hiển thị : Ix.x chỉ trạng thái logic ngõ vào Qx.x chỉ trạng thái logic ngõ ra 2.3.4. Bộ nhớ PLC PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp : làm bộ định thời các kênh trạng thái I/O. Làm bộ đệm trạng thái các chắc năng trong PLC như định thời, đếm, gọi các Relay. Mỗi lệnh của chương trình cĩ một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả các vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là đìa chỉ trong bộ nhớ. Địa chỉ của từng ơ nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ nằm bên trong bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý sẽ cĩ giá trị trong bộ đếm này them một trước 18
  19. khi xử lý lệnh tiếp theo. Với một địa chỉ mới, nội dung của ơ nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đầu ra, quá trình này gọi là quá trình đọc. Bộ nhớ bên trong của PLC được tạo bởi vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này cĩ khẳ năng chứa 2000-16000 dịng lệnh tùy theo laoị vi mạch trong PLC các bộ nhớ như RAM và EPROM đều được sử dụng. Ram cĩ thể nạp chương trình, thay đổi xĩa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào, nội dung RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuơi bị mất. Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị pin khơ cĩ khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng cho đến vài năm. Xu hướng hiện nay sử dụng CMOSRAM do khả năng tiêu thụ thập và tuổi thọ cao. EPROM là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường cĩ thẻ đọc chứ khơng ghi được nộ dung vào, nội dung của EPROM khơng bị mất khi mất nguồn, nĩ được già sẵn trong máy, đã đuọc nhà sản xuất nạp và chứa sẵn hệ điều hành. Nếu người dung khơng muốn sử dụng bộ nhớ thì chỉ dung EPROM gắn bên trong PLC. EEEPROM lien kết với những truy xuất linh động của RAM và cĩ tính ổn định. Nội dung của nĩ cĩ thể xĩa và lập chương trình bằng điện tuy nhiên số lần là cĩ giới hạn. 2.4. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM TIA PORTAL V12 2.4.1 Làm việc với một trạm PLC 2.4.1.1. Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic – tích hợp lập trình PLC và HMI Step 7 basic hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động lien tục hồn hảo. Một hệ thống kỹ thuật mới Thơng minh và trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật và cấu hình mạng, lập trình, chuẩn đốn và nhiều hơn nữa. Lợi ích với người dùng: 19
  20. - Trực quan: dễ dàng để tìm hiểu và dễ dàng để hoạt động - Hiệu quả: tốc độ về kỹ thuật - Chức năng bảo vệ: Kiến trúc phần mềm tạo thành cơ sở ổn định cho sự đổi mới trong tương lai. 2.4.1.2. kết nối qua giao thức TCP/IP - Để lập trình SIMATIc S7 – 1200 từ PC hay Laptop cần một kết nối TCP/IP - Để PC và SIMATIC S7 – 1200 cĩ thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là các địa chỉ IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau 2.4.2. Cách tạo một Project Bƣớc 1: từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal V11 Bƣớc 2: Click chuột vào Create new project để tạo dự án. 20
  21. Bƣớc 3: Nhập tên dự án vào Project name sau đĩ nhấn create Bƣớc 4: Chọn configure a device 21
  22. Bƣớc 5: Chọn add new device Bƣớc 6: Chọn loại CPU PLC sau đĩ chọn add 22
  23. Bƣớc 7: Project mới được hiện ra 2.4.3. TAG của PLC / TAG local 2.4.3.1. Tag của PLC - Phạm vi ứng dụng: giá trị Tag cĩ thể được sử dụng mọi khối chức năng trong PLC - Ứng dụng: binary I/O, Bits of memory - Định nghĩa vùng: Bảng tag của PLC - Miêu tả: Tag PLC được đại diện bằng dấu ngoặc kép 2.4.3.2. Tag Local - Phạm vi ứng dụng: giá trị chỉ được ứng dụng trong khối được khai báo, mơ tả tương tự cĩ thể được sử dụng trong các khối khác nhau cho các mục đích khác nhau. - Ứng dụng: tham số của khối, dữ liệu static của khối, dữ liệu tạm thời - Định nghĩa vùng: khối giao diện - Miêu tả: Tag được đại diện bằng dấu # Sử dụng Tag trong hoạt động 23
  24. - Layout: bảng tag PLC chứa các định nghĩa của các Tag và các hằng số cĩ giá trị trong CPU. Một bảng tag của PLC được tự động tạo ra cho mỗi CPU được sử dụng trong project. - Colum: mơ tả biểu tượng cĩ thể nhấp vào để di chuyển vào hệ thống hoặc cĩ thể kéo nhả như một lệnh chương trình - Name: chỉ được khai báo và sử dụng một lần trên CPU - Data type: kiểu dữ liệu chỉ định cho các tag - Address: địa chỉ của tag - Retain: khai báo của tag sẽ được lưu trữ lại - Comment : comment miêu tả của tag - Nhĩm tag: tạo nhĩm tag bằng cách chọn add new tag table - Tìm và thay thế tag PLC 24
  25. - Ngồi ra cịn cĩ một số chức năng sau: - Lỗi tag - Giám sát tag của plc - Hiện / ẩn biểu tượng - Đổi tên tag: Rename tag - Đổi tên địa chỉ tag: Rewire tag - Copy tag từ thư viện Global 2.4.4. Làm việc với một trạm PLC 2.4.4.1. Quy định địa chỉ IP cho module CPU IP TOOL cĩ thể thay đổi IP address của PLC S7-1200 bằng 1 trong 2 cách. Phương pháp thích hợp được tự động xác định bởi trạng thái của địa chỉ IP đĩ: Gán một địa chỉ IP ban đầu: Nếu PLC S7-1200 khơng cĩ địa chỉ IP, IP TOOL sử dụng các chức năng thiết lập chính để cấp phát một địa chỉ IP ban đầu cho PLC S7-1200. 25
  26. Thay đổi địa chỉ IP: nếu địa chỉ IP đã tồn tại, cơng cụ IP TOOL sẽ sửa đổi cấu hình phần cứng (HW config) của PLC S7-1200. 2.4.4.2. Đổ chƣơng trình xuống CPU Đổ từ màn hình soạn thảo chương trình bằng cách kích vào biểu tượng download trên thanh cơng cụ của màn hình Chọn cấu hình Type of the PG/PC interface và PG/PC interface như hình dưới sau đĩ nhấn chọn load 26
  27. Chọn start all như hình vẽ và nhấn finish 2.4.4.3. Giám sát và thực hiện chƣơng trình Để giám sát chương trình trên màn hình soạn thảo kích chọn Monitor trên thanh cơng cụ. Hoặc cách 2 làm như hình dưới Sau khi chọn monitor chương trình soạn thảo xuất hiện như sau: 27
  28. 2.4.5. Kỹ thuật lập trình 2.4.5.1. Vịng quét chƣơng trình PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vịng lặp được gọi là vịng quét. Mỗi vịng quét được bắt đầu bằng giai đoạn 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 vịng quét 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 dụng của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số. Vịng quét kết thúc bằng giai đoạn truyền thơng nội bộ và kiểm tra lỗi. Chú ý rằng 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. 28
  29. 2.4.5.2. Cấu trúc lập trình Hình 2.3: Cấu trúc lập trình 2.4.5.3. Khối tổ chức OB – OGANIZATION BLOCKS Organization blocks (OBs) : là giao diện giữa hoạt động hệ thống và chương trình người dùng. Chúng được gọi ra bởi hệ thống hoạt động, và điều khiển theo quá trình: +Xử lý chương trình theo quá trình +Báo động – kiểm sốt xử lý chương trình +Xử lý lỗi Startup OB, Cycle OB, Timing Error OB và Diagnosis OB : cĩ thể chèn và lập trình các khối này trong các project. Khơng cần phải gán các thơng số cho chúng và cũng khơng cần gọi chúng trong chương trình chính. 29
  30. Process Alarm OB và Time Interrupt OB : Các khối OB này phải được tham số hĩa khi đưa vào chương trình. Ngồi ra, quá trình báo động OB cĩ thể được gán cho một sự kiện tại thời gian thực hiện bằng cách sủ dụng các lệnh ATTACH, hoặc tách biệt với lệnh DETACH. Time Delay Interrupt OB : OB ngắt thời gian trễ cĩ thể được đưa vào dự án và lập trình. Ngồi ra, chúng phải được gọi trong chương trình với lệnh SRT_DINT, tham số là khơng cần thiết. Start Information : Khi một số OB được bắt đầu, hệ điều hành đọc ra thơng tin được thẩm định trong chương trình người dùng, điều này rất hữu ích cho việc chẩn đốn lỗi, cho dù thơng tin được đọc ra được cung cấp trong các mơ tả của các khối OB. 2.4.5.4. Hàm chức năng – FUNCTION Funtions (FCs) là các khối mã khơng cần bộ nhớ. Dữ liệu của các biến tạm thời bị mất sau khi FC được xử lý. Các khối dữ liệu tồn cầu cĩ thể được sử dụng để lưu trữ dữ liệu FC. Functions cĩ thể được sử dụng với mục đích +Trả lại giá trị cho hàm chức năng được gọi +Thực hiện cơng nghệ chức năng, ví dụ : điều khiển riêng với các hoạt động nhị phân. +Ngồi ra, FC cĩ thể được gọi nhiều lần tại các thời điểm khác nhau trong một chương trình. Điều này tạo điều kiện cho lập trình chức năng lập đi lặp lại phức tạp. FB (function block) : đối với mỗi lần gọi, FB cần một khu vực nhớ. Khi một FB được gọi, một Data Block (DB) được gán với instance DB. Dữ liệu trong Instance DB sau đĩ truy cập vào các biến của FB. Các khu vực bộ nhớ khác nhau đã được gán cho một FB nếu nĩ được gọi ra nhiều lần. 30
  31. DB (data block) : DB thường để cung cấp bộ nhớ cho các biến dữ liệu . Cĩ hai loại của khối dữ liệu DB : Global DBs nơi mà tất cả các OB, FB và FC cĩ thể đọc được dữ liệu lưu trữ, hoặc cĩ thể tự mình ghi dữ liệu vào DB, và instance DB được gán cho một FB nhất định. 2.4.6. Giới thiệu các tập lệnh 2.4.6.1. Bit logic (tập lệnh tiếp điểm) 1) Tiếp điểm thường mở L Tiếp điểm thường mở sẽ đĩng khi giá trị của bit cĩ địa chỉ n là bằng 1. A Tốn hạng : I, Q, M, L, D. D 2) Tiếp điểm thường đĩng L Tiếp điểm thường đĩng sẽ đĩng khi A giá trị của bit cĩ địa chỉ n là 0 D Tốn hạng n: I, Q, M, L, D 3) Lệnh OUT Giá trị của bit cĩ địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 1 và L ngược lại A Tốn hạng n : Q, M, L, D D Chỉ sử dụng một lệnh out cho 1 địa chỉ 31
  32. 4) Lệnh OUT đảo Giá trị của bit cĩ địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 0 và L ngược lại A Tốn hạng n : Q, M, L, D D Chỉ sử dụng một lệnh out not cho 1 địa chỉ 5) Lệnh logic NOT L A Lệnh đảo trạng thái ngõ vào / ra D 6) Lệnh SET Giá trị của các bit cĩ địa chỉ là n sẽ L bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng A 1 Khi đầu vào của lệnh bằng 0 thì bit này vẫn giữ nguyên trạng thái. D Tốn hạng n: Q, M, L, D 32
  33. 7) Lệnh Reset Giá trị của các bit cĩ địa chỉ là n sẽ L bằng 0 khi đầu vào của lệnh này bằng A 1. Khi đầu vào của lệnh bằng 0 thì các bit này vẫn giữ nguyên trạng thái. D Tốn hạng n: Q, M, L, D 8) Lệnh set nhiều bit Giá trị của các bit cĩ địa chỉ đầu tiên là OUT sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 1 Khi đầu vào của L lệnh bằng 0 thì các bit này vẫn giữ A nguyên trạng thái. Trong đĩ số bit D là giá trị của n Tốn hạng OUT: Q, M, L, D n : là hằng số 9) Lệnh reset nhiều bit Giá trị của các bit cĩ địa chỉ đầu tiên là OUT sẽ bằng 0 khi đầu vào của lệnh này bằng 1 Khi đầu vào của L lệnh bằng 0 thì các bit này vẫn giữ A nguyên trạng thái. Trong đĩ số bit D là giá trị của n Tốn hạng OUT: Q, M, L, D n : là hằng số 33
  34. 10) Tiếp điểm phát hiện xung cạnh lên dạng 1 Tiếp điểm phát hiện cạnh lên sẽ phát ra một xung khi đầu vào tiếp điểm P cĩ sự chuyển đổi từ mức thấp lên mức L cao A Trạng thái của tín hiệu được lưu lại D vào “M_BIT” Độ rộng của xung này bằng thời gian của một chu kì quét. 11) Tiếp điểm phát hiện xung cạnh lên dạng 2 Thay đổi trạng thái tín hiệu phía trước khơng ảnh hưởng đến “IN” Phát hiện sự thay đổi trạng thái của 1 tín L hiệu “IN” từ 0 lên 1 A Trạng thái của tín hiệu IN được lưu lại D vào “M_BIT” Độ rộng của xung này bằng thời gian của một chu kì quét. 34
  35. 12) Tiếp điểm phát hiện xung cạnh xuống dạng 1 Tiếp điểm phát hiện cạnh xuống sẽ phát ra một xung khi đầu vào tiếp điểm này cĩ sự chuyển đổi từ mức cao L xuống mức thấp A Trạng thái của tín hiệu được lưu lại D vào “M_BIT” Độ rộng của xung này bằng thời gian của một chu kì quét. 13) Tiếp điểm phát hiện xung cạnh xuống dạng 2 Thay đổi trạng thái tín hiệu phía trước khơng ảnh hưởng đến “IN” Phát hiện sự thay đổi trạng thái của 1 L tín hiệu “IN” từ 1 xuống 0 A Trạng thái của tín hiệu IN được lưu lại D vào “M_BIT” Độ rộng của xung này bằng thời gian của một chu kì quét. 14) Lệnh SR fliplop L A Mạch chốt RS ưu tiên Reset D 35
  36. 15) Lệnh RS fliplop L A Mạch chốt RS ưu tiên Set D 2.4.6.2. Sử dụng bộ Timer Sử dụng lệnh Timer để tạo một chương trình trễ định thời. Số lượng của Timer phụ thuộc vào người sử dụng và số lượng vùng nhớ của CPU. Mỗi timer sử dụng 16 byte IEC_Timer dữ liệu kiểu cấu trúc DB. Step 7 tự động tạo khối DB khi lấy khối Timer Kích thước và tầm của kiểu dữ liệu Time là 32 bit, lưu trữ như là dữ liệu Dint : T#-14d_20h_31m_23s_648ms đến T#24d_20h_31m_23s_647ms hay là -2.147.483.648 ms đến 2.147.483.647 ms. 1) Timer tạo xung – TP L Timer TP tạo một chuỗi xung với độ rộng A xung đặt trước. Thay đổi PT, IN khơng ảnh hưởng khi Timer đang chạy. D Khi đầu vài IN được tác động vào timer sẽ tạo ra một xung cĩ độ rộng bằng thời gian đặt PT 36
  37. 2) Timer trễ sườn lên cĩ nhớ TONR L A Khi tổng thể tác động của ngõ vào lớn hơn hay bằng thời gian đặt PT thì Timer sẽ tác D động và tiếp điểm thường mở của Timer sẽ chuyển lên mức 1. Và khi trạng thái Reset của Timer bị tác động thì Timer ngừng hoạt động và sẽ bị Reset lại. Tham số Kiểu dữ liệu Miêu tả IN Bool Ngõ vào cho phép timer hoạt động R Bool Reset timer PT Time Thời gian đặt trước Q Bool Ngõ ra ET Time Thời gian thực hiện 3) Timer trễ khơng nhớ - TON Khi ngõ vào IN được tác động và duy trì trạng thái liên tục với thời gian hơn thời gian L đặt thì ngõ ra Q sẽ chuyển lên mức 1. Khi A ngõ vào ngừng tác động thì reset và dừng hoạt động Timer. D Thay đổi PT khi Timer đang chạy khơng ảnh hưởng tới Timer 37
  38. Tham số Khai báo Kiểu dữ liệu Vùng nhớ Mơ tả IN Input BOOL I, Q, M, D, L Ngõ vào PT Input TIME I, Q, M, D, L Giá trị tham số or constant PT phải là tích cực Q Output BOOL I, Q, M, D, L Đầu ra được thiết lập khi thời gian PT hết ET Output TIME I, Q, M, D, L Giá trị thời gian hiện tại 4) Timer trễ sườn xuống – TOF Khi ngõ vào tác động thì timer sẽ tác động và L tiếp điểm thường mở của timer sẽ chuyển trạng A thái lên 1. Khi ngõ vào ngừng tác động thì sau D khoảng thời gian PT thì timer sẽ ngừng tác động. 2.4.6.3. Sử dụng bộ Counter Lệnh Counter được dùng để đếm các sự kiện ở ngồi hay các sự kiện quá trình ở trong PLC. Mỗi Counter sử dụng cấu trúc lưu trữ của khối dữ liệu DB để làm dữ liệu của Counter. Step 7 tự động tạo khối DB khi lấy lệnh. Tầm giá trị đếm phụ thuộc vào kiểu dữ liệu mà bạn chọn lựa. Nếu giá trị đếm là một số Interger khơng dấu, cĩ thể đếm xuống tới 0 hoặc đếm lên 38
  39. tới tầm giới hạn. Nếu giá trị đếm là một số interder cĩ dấu, cĩ thể đếm tới giá trị âm giới hạn hoặc đếm lên tới một số dương giới hạn. Tham số Kiểu dữ liệu Miêu tả CU, CD Bool Đếm lên hay đếm xuống R Bool Reset giá trị đếm về 0 LOAD (CTD, CTUD) Bool Load giá trị đặt trước PV SInt, Int, Dint, UInt, Giá trị đếm đặt trước UDInt. Q, QU Bool Mức 1 nếu CV >=PV QD Bool Mức 1 nếu CV<=0 CV SInt, Int, Dint, UInt, Giá trị đếm hiện hành UDInt 39
  40. 1) Counter đếm lên - CTU Giá trị bộ đếm CV được tăng lên 1 khi tín L hiệu ngõ vào CU chuyên từ 0 lên 1. Ngõ ra A Q được tác động lên 1 khi CV>=PV. Nếu D trạng thái R = Reset được tác động thì bộ đếm CV = 0. 2) Counter đếm xuống – CTD L Giá trị bộ đếm được giảm 1 khi tín hiệu ngõ vào CD chuyển từ 0 lên 1. Ngõ ra Q được tác A động lên 1 khi CV <=0. Nếu trạng thái D LOAD được tác động thì CV = PV. 3) Counter đếm lên xuống – CTUD 40
  41. Giá trị bộ đếm CV được tăng lên 1 khi tín hiệu ngõ vào CU chuyển từ 0 lên 1. Ngõ ra QU được tác động lên 1 khi CV >=PV. Nếu trạng thái R = Reset được tác động thì L bộ đếm CV = 0. A Giá trị bộ đếm CV được giảm 1 khi tín D hiệu ngõ vào CD chuyển từ 0 lên 1. Ngõ ra QD được tác động lên 1 khi CV = IN2, IN1 L IN2 hoặc IN1 <> A IN2 So sánh 2 kiểu dữ liệu giống nhau, nếu lệnh D so sánh thỏa thì ngõ ra sẽ là mức 1 = TRUE (tác động mức cao) và ngược lại 41
  42. Kiểu dữ liệu so sánh là : SInt, Int, Dint, USInt, UDInt, Real, LReal, String, Char, Time, DTL, Constant. 2) Lệnh trong khoảng In – range Tham số : MIN, VAL, MAX L Kiểu dữ liệu so sánh : SInt, Int, Dint, USInt, UInt, UDInt, Real, LReal, Constant A So sánh 2 kiểu dữ liệu giống nhau, nếu so D sánh MIN VAL hoặc MAX < VAL thỏa thì tác động mức cao và ngược lại 42
  43. 4) Lệnh OK L Tham số : IN A Kiểu dữ liệu : Real, LReal D Lệnh OK kiểm tra tính hợp lệ của tốn tử 5) Lệnh NOT OK Tham số : IN L Kiểu dữ liệu : Real, LReal A Lệnh NOT_OK kiểm tra tính khơng hợp lệ D của tốn tử 2.4.6.5. Tốn học 1) Lệnh tính tốn Cơng dụng : thực hiện phép tốn từ các giá trị ngõ vào IN1, IN2, IN(n) L theo cơng thức OUT= (+,-,*,/) rồi A xuất kết quả ra ngõ ra OUT. D Các thơng số ngõ vào dùng trong khối phải chung định dạng 43
  44. 2) Lệnh cộng, trừ, nhân, chia Lệnh cộng ADD : OUT = IN1 + IN2 Lệnh trừ SUB : OUT = IN1 – IN2 Lệnh nhân MUL : OUT = IN1*IN2 Lệnh chia DIV : OUT = IN1/IN2 Tham số IN1, IN2 phải cùng kiểu dữ liệu : SInt, Int, Dint, USInt, UInt, UDInt, Real, LReal, Constant Tham số OUT cĩ kiểu dữ liệu : SInt, Int, Dint, USInt, UInt, UDInt, Real, LReal L Tham số ENO = 1 nếu khơng cĩ lỗi xảy ra A trong quá trình thực thi. Ngược lại ENO = 0 khi cĩ lỗi, một số lỗi xảy ra khi thực hiện lệnh D này : -Kết quả tốn học nằm ngồi phạm vi của kiểu dữ liệu. -Chia cho 0 (IN2 = 0) -Real/LReal : Nếu một trong những giá trị đầu vào là NaN sau đĩ được trả về NaN. -ADD Real/LReal : Nếu cả hai giá trị IN là INF cĩ dấu khác nhau, đây là một khai báo khơng hợp lệ và được trả về NaN -SUB Real/LReal : Nếu cả hai giá trị IN là 44
  45. INF cùng dấu, đây là một khai báo khơng hợp lệ và được trả về NaN -MUL Real/LReal : Nếu một trong 2 giá trị là 0 hoặc là INF, đây là khai báo khơng hợp lệ và được trả về NaN. -DIV Real/LReal : Nếu cả hai giá trị IN bằng khơng hoặc INF, đây là khai báo khơng hợp lệ và được trả về NaN. 3) Lệnh lấy phần dư Lệnh Modulo sẽ lấy phần dư của phép tốn. Giá trị ngõ vào IN1 chia cho IN2 và giá trị phần dư sẽ được lưu vào OUT Tham số: EN : Bool L ENO : Bool A IN1 : SINT, INT, DINT, USINT, UINT, D UDINT IN2 : SINT, INT, DINT, USINT, UINT, UDINT OUT : SINT, INT, DINT, USINT, UINT, UDINT 45
  46. 4) Lệnh phủ định Lệnh NEG đảo ngược dấu hiệu số học của giá trị ở trong tham số và lưu trữ các kết quả trong tham số OUT Tham số : EN : Bool – cho phép ngõ vào L ENO: Bool – cho phép ngõ ra A -ENO = 1 : khơng cĩ lỗi D -ENO = 0: kết quả giá trị nằm ngồi tầm giá trị của kiểu dữ liệu IN : tốn tử đầu vào SInt, INt, Dint, Real, LReal, Constant OUT : tốn tử đầu ra Sint, Int, Dint, Real, Lreal 5) Lệnh tăng, giảm Tăng / giảm giá trị kiểu số Interger lên / xuống một đơn vị Tham số : L EN : cho phép ngõ vào A IN/OUT : tốn tử ngõ vào và ra D ENO : cho phép ngõ ra -ENO = 1 : khơng cĩ lỗi -ENO = 0: kết quả nằm ngồi tầm giá trị của kiểu dữ liệu 46
  47. 6) Lệnh giá trị tuyệt đối Tinh giá trị tuyệt đối của một số nguyên hoặc số thực của tham số IN và lưu trữ kết quả vào tham số OUT L Tham số : A EN : cho phép ngõ vào D IN : Tốn tử ngõ vào OUT : Tốn tử ngõ ra ENO : Cho phép ngõ ra 7) Lệnh giá trị nhỏ nhất và lớn nhất Lệnh MIN/MAX so sánh các giá trị đầu vào và trả lại giá trị nhỏ nhất/ lớn nhất ở đầu ra Tham số : L EN : cho phép ngõ vào A IN : Tốn tử đầu vào, cĩ thể lên tới 32 đầu D vào OUT : Tốn tử ngõ ra ENO : cho phép ngõ ra 47
  48. 8) Lệnh giới hạn Cơng dụng : Giới hạn giá trị của ngõ vào IN trong khoảng của ngõ vào MIN và MAX. Nếu giá trị của IN đáp ứng MIN MAX thì giá trị của MAX được copy vào OUT L Lệnh chỉ được thực hiện khi tín hiệu ngõ vào A là 1 tại ngõ vào EN, Nếu lệnh được thực hiện D mà khơng cĩ lỗi xảy ra thì tại ngõ ra ENO cũng cĩ giá trị bằng 1. Ngõ ra ENO cĩ trạng thái 0 nếu 1 trong số các điều kiện sau đây khơng thỏa mãn : -Ngõ vào EN cĩ tín hiệu “0” -Các thơng số nhập vào khơng đúng định dạng -Các tốn hạng khơng đúng giá trị -Giá trị Min lớn hơn giá trị Max 48
  49. 9) Lệnh tốn học số thực dấu chấm động 49
  50. 2.4.6.6. Di chuyển MOVE 1) Lệnh MOVE Lệnh Move di chuyển nội dung ngõ vào IN đến ngõ ra OUT mà khơng làm thay đổi giá trị ngõ IN Tham số: EN : cho phép ngõ vào ENO : cho phép ngõ ra IN : nguồn giá trị đến OUT1: Nơi chuyển đến L Lệnh Move_BLK sao chép các nội dung của một vùng nhớ IN đến một bộ nhớ xác định khác. Số A lượng các giá trị được sao chép được quy định D trong COUNT. Hoạt động sao chép theo hướng tăng dần các địa chỉ Tham số: EN : cho phép ngõ vào ENO : cho phép ngõ ra IN : nguồn giá trị đến COUNT : số giá trị sao chép OUT1: Nơi chuyển đến 50
  51. 2) Lệnh làm đầy FILL Cơng dụng : dùng để lấp đầy một vùng nhớ với nội dung tại một vùng nhớ khác. Lệnh L Fill block di chuyển nội dung của một vùng A nhớ tới một vùng nhớ xác định. Hành động vận chuyển các biến sao chép theo hướng D tăng dần 3) Lệnh đảo Swap Cơng dụng : Đổi thứ tự của 2 byte hay 4 L byte thành phần của một Word hay một A Dword. Nĩ khơng làm đổi thứ tự của các bit trong mỗi byte D 51
  52. 2.4.6.7. Chuyển đổi 1) Lệnh CONV Cơng dụng : chuyển đồi từ kiểu dữ liệu này L sang kiểu dữ liệu khác A Tham số : D IN : giá trị ngõ vào OUT : giá trị sau khi chuyển đổi 2) Lệnh làm trịn ROUND và cắt bỏ TRUNCATE Lệnh ROUND : Chuyển đổi số thực thành sơ Interger. Các phần phân số của sơ thực được làm trịn đến số nguyên gần nhất. Nếu số L thực nằm ở giữa 2 số nguyên thì số thực này A được làm trịn thành số nguyên chẵn. Ví dụ D ROUND (10.5) = 10, ROUND (11.5) = 12. Lệnh TRUNC : chuyển đổi số thực thành số interger. Phần phân số của số thực bị cắt bỏ 52
  53. 3) Lệnh CEILING và FLOOR Lệnh CEIL : chuyển đổi số thực thành số nguyên nhỏ nhất lớn hơn hay bằng số thực L đĩ A Lệnh FLOOR : Chuyển đổi số thực thành D số nguyên nhỏ hơn hya bằng số thực đĩ. 2.4.6.8. Lệnh điều khiển chƣơng trình 1) Lệnh nhảy JUMP và nhãn LABEL Cơng dụng : Dừng chương trình đang chạy và L tiếp tục trên một network khác, network này A được xác định bởi 1 jump label. D 53
  54. 2) Lệnh điều khiển thực thi RET Cơng dụng : Để dừng việc thực thi trong một L khối hàm và chỉ đươc tiếp tục sau khi cĩ lệnh A gọi khối hàm đĩ. D 3) Lệnh Re – trigger giám sát quét chu kỳ Cơng dụng : Khởi động lại việc giám sát chu kỳ của CPU. Thời gian giám sát L được cấu hình trong phần cứng. Việc A khởi động lại thời gian giám sát chu kỳ D để ngăn chặn lỗi. 4) Lệnh ngừng quét chu kỳ Cơng dụng : Đặt PLC về chế độ STOP, L do vậy ngừng việc thực hiện chương A trình D 54
  55. 5) Lệnh lấy lỗi GET ERROR L Cơng dụng : Truy vấn các lỗi xãy ra A trong một khối D 2.4.6.9. Tốn tử word logic 1) Lệnh AND, OR và XOR Cơng dụng : -Lệnh AND kết hợp các giá trị ngõ vào IN1 và IN2 theo các bit tương ứng theo phép AND logic, xuất kết quả tại OUT - Lệnh OR kết hợp các giá trị ngõ vào IN1 L và IN2 theo các bit tương ứng theo phép A OR logic, xuất kết quả tại OUT D - Lệnh XOR kết hợp các giá trị ngõ vào IN1 và IN2 theo các bit tương ứng theo phép XOR logic, xuất kết quả tại OUT 55
  56. 2) Lệnh đảo INVERT Cơng dụng : Đảo bit tín hiệu tại ngõ vào IN. L Giá trị của những bit lấy bù sẽ được gửi tối A ngõ ra D 3) Lệnh SELECT, MULTIPLEX và DEMULTIPLEX Cơng dụng : -Lệnh SEL : Dựa vào tín hiệu ngõ vào G, lệnh SEL lựa chọn ngõ vào IN1 hoặc IN0 và L di chuyển nội dung của nĩ vào ngõ ra OUT. A +Nếu G = 0 OUT = IN0 D +Nếu G = 1 OUT = IN1 -Lệnh MUX : Sao chép nội dung của một ngõ vào xác định tới ngõ ra OUT. Nếu giá 56
  57. trị của tham số K lớn hơn số ngõ vào hiện hữu thì nội dung của tham số ELSE sẽ được sao chép tới ngõ ra OUT 2.4.6.10. Dịch chuyển và xoay vịng 1) Lệnh dịch phải Cơng dụng : Dịch chuyển nội dung của tốn L hạng tại ngõ vào IN theo từng bit sang bên A phải và truy xuất kết quả ra ngõ ra OUT. D Thơng số N để xác định số bit dịch chuyển 2) Lệnh dịch trái 57
  58. Cơng dụng : Dịch chuyển nội dung của tốn L hạng tại ngõ vào IN theo từng bit sang bên A trái và truy xuất kết quả ra ngõ ra OUT. D Thơng số N để xác định số bit dịch chuyển 3) Lệnh quay phải Cơng dụng : Xoay nội dung của một tốn L hạng tại ngõ vào IN theo từng bit về hướng A bên phải và truy xuất tại ngõ ra OUT D Thơng số N xác định số bit dịch chuyển 4) Lệnh quay trái Cơng dụng : Xoay nội dung của một tốn L hạng tại ngõ vào IN theo từng bit về hướng A bên trái và truy xuất tại ngõ ra OUT D Thơng số N xác định số bit dịch chuyển 58
  59. CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỒNG CHUƠNG BÁO CA LÀM VIỆC TẠI NHÀ MÁY BẰNG PLC S7-1200 3.1. YÊU CẦU CƠNG NGHỆ CỦA CHUƠNG ĐIỆN  Chuơng thiết kế phải báo chuơng vào/ra ca làm việc chuẩn xác, đúng giờ.  Chuơng thiết kế thơng minh với việc ngừng hoạt động vào những ngày lễ, tết (dương lịch) ngày chủ nhật.  Việc chuyển đổi thời gian đơn giản, để cĩ thể ứng dụng cho nhiều nhà máy khác nhau.  Chuơng báo ca làm việc phải cĩ hai chế độ auto và manual.  Ở chế độ manual phải giới hạn được thời gian tối đa chuơng reo. 3.2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CHƢƠNG TRÌNH GIÁM SÁT Tạo ra một mơ hình chuơng báo ca làm việc ở một nhà máy cĩ thể hoạt động tốt, từ đĩ cĩ thể thiết kế được hệ thống chuơng báo ca làm việc tự động hồn chỉnh cho các nhà máy. Việc chế tạo mơ hình hoạt động tốt sẽ tạo điều kiện cho sinh viên cĩ cơ hội học tập nghiên cứu mơn học một cách thực tế, là một cơ hội tốt cho sinh viên khỏi bỡ ngỡ khi làm việc thực tế. Nghiên cứu chế tạo mơ hình này sinh viên cũng được tham khảo thực tế nhiều lĩnh vực và tham khảo bằng nhiều tài liệu khác nhau. Điều đĩ mang lại sự hiểu biết sâu sắc hơn cho sinh viên khơng chỉ trong một lĩnh vực tự động hĩa mà cịn nhiều lĩnh vực khác, ngành nghề khác như điện, điện tử, cơ khí 59
  60. 3.3. LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO MƠ HÌNH Các thiết bị sử dụng trong hệ thống gồm cĩ: - PLC S7- 1200 - Chuơng điện - Nút nhấn - Role 24VDC/280VAC - Đèn báo - Nguồn 24VDC 3.3.1. PLC S& - 1200 Hình 3.1 PLC S7 -1200: Thiết bị điều khiển chính của tồn bộ mơ hình thiết bị này dùng nguồn xoay chiều 220v. Chức năng điều khiển theo chương trình lập trình sẵn theo chương trình cho trước. 3.3.2. Chuơng điện Hình 3.2 : Chuơng điện 60
  61. Chuơng điện sử dụng nguồn điện xoay chiều 220VAC. Chế tạo dựa trên nguyên lý điện từ trường. Dùng lại búa gõ. Chuơng điện kêu Reng – Reng phù hợp lắp đặt tại các nhà máy. 3.3.3. Đèn báo Đèn báo dùng cho các tủ điện, cĩ các màu đỏ, vàng, xanh lá cây, trắng, xanh dương. Loại đèn này sử dụng cơng nghệ LED, đường kính 22mm Hình 3.3 : các đèn báo 3.3.4. Bộ nguồn Trong các mạch điện tử của các thiết bị như Radio – Cessette, âmly, tivi, đầu DVD chúng ta sử dụng nguồn một chiều DC ở các mức điện áp khác nhau, nhưng ở ngồi zắc cắm trực tiếp cảu các thiết bị này lại là vào nguồn điện AC 220V 50Hz, như vậy các thiết bị điện tử cần cĩ một bộ phận để chuyển đổi nguồn xoay chiều thành ra điện áp một chiều, cung cấp cho các mạch trên, bộ chuyển đổi bao gồm: Biến áp nguồn: Hạ thế từ điện áp 220V xuống các mức điện áp thấp hơn như 6V, 9V, 12V Mạch chỉnh lưu: Đổi điện áp AC thành DC Mạch lọc: Lọc gợn xoay chiều sau chỉnh lưu cho nguồn DC phẳng hơn Mạch ổn áp: Giữ một điện áp cố định cung cấp cho tải tiêu thụ. 61
  62. Hình 3.4 : Sơ đồ tổng quát của mạch cấp nguồn 3.4. LẬP TRÌNH CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHUƠNG BÁO CA LÀM VIỆC CỦA NHÀ MÁY. 3.4.1. Sơ đồ nối điện cho PLC Sơ đồ mạch cấp nguồn: Hình 3.5 : Mạch cấp nguồn cho PLC 62
  63. 3.4.2. Sơ đồ nguyên lý đấu dâu qua PLC 3.4.3.Các đầu vào/ra PLC 3.4.3.1. Đầu vào PLC STT Ký hiệu Địa chỉ Ghi chú 1 Start I0.0 Khởi động hệ thống 2 Stop I0.1 Dừng hệ thống 3 Auto/Manual I0.2 Nút lựa chọn chế độ điều khiển tự động hoặc bằng tay 63
  64. 3.4.3.2. Đầu ra PLC STT Ký hiệu Địa chỉ Ghi chú 1 chuơng Q0.0 2 Đèn báo tay Q0.1 3 Đèn báo tự động Q0.2 3.4.5. Chƣơng trình PLC 64
  65. KẾT LUẬN Qua thời gian thực hiện đồ án với tên đề tài”Ứng dụng PLC S7-1200 vào việc điều khiển chuơng báo ca làm việc tại nhà máy” em đã đạt được những nội dung sau: Tìm hiểu được cấu trúc và hoạt động của chuơng điện. Tìm hiểu và làm chủ được hoạt động của PLC S7 -1200 trong việc điều khiển chuơng báo giờ trong nhà máy sản xuất. Thiết kế và xây dựng mơ hình điều khiển chuơng điện. Đồ án này của em thực hiện dựa trên nghiên cứu tìm hiểu điều khiển chuơng điện tại các nhà máy. Thơng qua đề tài ”Ứng dụng PLC S7-1200 vào việc điều khiển chuơng báo ca làm việc tại nhà máy” thực sự giúp e hiểu rõ hơn về những gì em đã học được trong suốt thời gian qua. Qua đây em cũng được dịp mở rộng tầm hiểu biết của mình về mảng kiến thức PLC mà em đã được học, một ứng dụng tối ưu của ngành tự động hĩa. Do trình độ cũng như khả năng nhận thức cịn cĩ hạn, cộng với sự thiếu thốn về tài liệu tham khảo và thời gian nghiên cứu, tìm hiểu đề tài cịn hạn chế nên dù đã rất cố gắng nhưng khơng thể tránh khỏi thiếu sot. Em mong nhận được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cơ để cĩ thể hiểu hơn và tiếp cận gần hơn với cơng nghệ mới. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Trọng Thắng đã hứng dẫn và giúp đỡ em hồn thành bản đồ án này. Đồng thời em cũng xin cảm ơn các thầy cơ đã dậy dỗ em trong những năm học vừa qua, nhờ các thầy cơ mà em mới cĩ được kiến thức như ngày hơm nay. Đĩ chính là những kiến thức cở bản giúp em thực hiện tốt nhiêm vụ tốt nghiệp và làm nền tảng cho cơng việc của ems au này. Em xin chân thành cảm ơn! 72