›
›

Đồ án Thiết kế lập trình hệ thống tự động bơm và trộn liệu sử dụng plc s7-200

pdf 77 trang huongle 1970
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế lập trình hệ thống tự động bơm và trộn liệu sử dụng plc s7-200", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_thiet_ke_lap_trinh_he_thong_tu_dong_bom_va_tron_lieu_s.pdf

Nội dung text: Đồ án Thiết kế lập trình hệ thống tự động bơm và trộn liệu sử dụng plc s7-200

  1. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 THIẾT KẾ LẬP TRÌNH HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BƠM VÀ TRỘN LIỆU SỬ DỤNG PLC S7-200 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 THIẾT KẾ LẬP TRÌNH HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BƠM VÀ TRỘN LIỆU SỬ DỤNG PLC S7-200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP Sinh viên: Vũ văn Luận Ngƣời hƣớng 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 : Vũ Văn Luận – mã SV: 1112102009 Lớp : ĐC1501- Ngành Điện Tự Động Cơng Nghiệp. Tên đề tài: Thiết kế, lập trình hệ thống tự động bơm và trộn liệu sử dụng PLC S7-200 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 Ngƣời hƣớng dẫn thứ 1. Họ và tên : Nguyễn Trọng Thắng Học hàm, học vị : Tiến sĩ Cơ quan cơng tác : Trƣờng Đại học dân lập Hải Phịng Nội dung hƣớng dẫn : Tồn bộ đồ án Ngƣời hƣớng dẫn thứ 2. Họ và tên : Học hàm, học vị : Cơ quan cơng tác : Nội dung hƣớng dẫn : Đề tài tốt nghiệp đƣợc giao ngày tháng năm 2015. Yêu cầu phải hồn thành xong trƣớc ngày tháng năm 2015. Đã nhận nhiệm vụ ĐT.T.N. Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Cán bộ hƣớng dẫn ĐT.T.N Vũ Văn Luận 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 lƣợng 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 lƣợng các bản vẽ ) 3. Cho điểm của cán bộ hƣớng dẫn (Điểm ghi bằng số và chữ) Ngày tháng năm 2015 Cán bộ hƣớng 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 lƣợng đề tài tốt nghiệp về các mặt thu thập và phân tích số liệu ban đầu, cơ sở lý luận chọn phƣơng án tối ƣu, cách tính tốn chất lƣợng 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 Ngƣời chấm phản biện (Ký và ghi rõ họ tên) 7
  8. LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, đất nƣớc ta bƣớc vào thời kỳ cơng nghiệp hố, hiện đại hĩa, để quá trình này phát triển nhanh chúng ta cần tập trung đầu tƣ vào các dây chuyền sản xuất tự động hĩa, nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất, nâng cao năng suất lao động và cho ra sản phẩm cĩ chất lƣợng cao. Một trong những phƣơng án đầu tƣ vào tự động hố là việc ứng dụng PLC vào các dây chuyền sản xuất. Đối với những tính năng tiện ích của hệ thống PLC nên hiện nay bộ điều khiển này đang đƣợc sử dung rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau. Để điều khiển hệ thống trộn sơn ta cĩ nhiều cách khác nhau nhƣ dùng rơle thời gian, dùng vi điều khiển vv. Với những ƣu điểm vƣợt trội nhƣ: giá thành hạ, dễ thi cơng lắp đặt, dễ sửa chữa, chất lƣợng làm việc ổn định linh hoạt , nên hiện nay PLC (Program Logic Control – thiết bị điều khiển lập trình đƣợc) đƣợc sử dụng rất rộng rãi để điều khiển hệ thống trộn sơn. Xuất phát từ tình hình thực tế trên và ham muốn hiểu biết về PLC, em xin chọn đề tài làm tốt nghiệp: “Thiết kế hệ thống điều khiển trộn sơn bằng PLC ” . Đề tài gồm ba phần chính với nội dung cơ bản nhƣ sau: Chƣơng 1. Tìm hiều về hệ thống trộn sơn. Chƣơng 2. Tổng quan về PLC S7 – 200. Chƣơng 3. Thiết kế, xây dựng hệ thống điều khiển trộn sơn bằng PLC S7 – 200. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Trọng Thắng cùng các thầy cơ trong bộ mơn đã giúp em hồn thành đề tài tốt nghiệp này. Do cịn nhiều hạn chế về kiến thức nên bản đồ án khơng tránh khỏi những thiếu sĩt, em rất mong nhận đƣợc sự gĩp ý của các thầy cơ để em cĩ thể hồn thiện kiến thức của mình. 8
  9. CHƢƠNG 1. TÌM HIỀU VỀ HỆ THỐNG TRỘN SƠN 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN. 1.1.1. Lịch sử phát triển ngành sơn thế giới. Sơn (hoặc cĩ thể gọi là chất phủ bề mặt) đƣợc dùng để trang trí mỹ thuật hoặc bảo vệ các bề mặt vật liệu cần sơn. Sơn đã đƣợc lồi ngƣời cổ xƣa chế biến từ các vật liệu thiên nhiên sẵn cĩ để tạo các bức tranh trên nền đá ở nhiều hang động nhằm ghi lại hình ảnh sinh hoạt cuộc sống thƣờng ngày mà ngành khảo cổ học thế giới đã xác định đƣợc niên đại cách đây khoảng 25.000 năm. Ai Cập đã biết chế tạo sơn mỹ thuật từ năm 3000 – 600 trƣớc cơng nguyên Hy Lạp và La Mã đã chế tạo sơn dầu béo vừa cĩ tác dụng trang trí vừa cĩ tính chất bảo vệ các bề mặt cần sơn trong thời kỳ năm 600 trƣớc cơng nguyên đến năm 400 sau cơng nguyên và mãi đến thế kỷ 13 sau cơng nguyên các nƣớc khác của Châu Âu mới biết đến cơng nghệ sơn này và đến cuối thế kỷ 18 mới bắt đầu cĩ các nhà sản xuất sơn chuyên nghiệp do yêu cầu về sơn tăng mạnh. Cuộc cách mạng kỹ thuật của thế giới đã tác động thúc đẩy phát triển ngành cơng nghiệp sơn từ thế kỷ 18 nhƣng chất lƣợng sơn bảo vệ và trang trí vẫn chƣa cao vì nguyên liệu chế tạo sơn đi từ các loại dầu nhựa thiên nhiên và các loại bột màu vơ cơ cĩ chất lƣợng thấp. Ngành cơng nghiệp sơn chỉ cĩ thể phát triển nhảy vọt khi xuất hiện trên thị trƣờng các loại nhựa tổng hợp tạo màng sơn cùng với các loại bột màu hữu cơ chất lƣợng cao và nhất là sự xuất hiện của sản phẩm bột màu trắng đioxit titan (TiO2) là loại bột màu chủ đạo, phản ánh sự phát triển của cơng nghiệp sơn 9
  10. màu. Các mốc phát triển cơng nghiệp sơn (đƣợc khởi đầu từ thế kỷ 20 đến cuối thế kỷ 20) cĩ thể đƣợc phản ánh nhƣ sau: - Năm 1923: nhựa Nitrocellulose, alkyd - Năm 1924: Bột màu TiO2 - Năm 1928: Nhựa Phenol tan trong dầu béo - Năm 1930: Nhựa Amino Urea Formaldehyde - Năm 1933: Nhựa Vinyl Clorua đồng trùng hợp - Năm 1934: Nhựa nhũ tƣơng trong gốc dầu - Năm 1936: Nhựa Acrylic nhiệt rắn - Năm 1937: Nhựa Polyurethan - Năm 1939: Nhựa Amino melamin Formaldehyde - Năm 1944: Sơn gốc Silicone - Năm 1947: Nhựa Epoxy - Năm 1950: Nhựa PVA và Acrylic laquer - Năm 1955: Sơn bột tĩnh điện - Năm 1958: Sơn xe hơi gốc Acrylic laquer sơn nhà gốc nhựa latex - Năm 1960: Sơn cơng nghiệp gốc nƣớc - Năm 1962: Sơn điện di kiểu Anode - Năm 1963: Sơn đĩng rắn bằng tia EB và UV - Năm 1971: Sơn điện di kiểu catode Trong tƣơng lai, thách thức của ngành cơng nghiệp sơn tồn cầu phải giải quyết bài tốn quen thuộc là tìm đƣợc giải pháp cân bằng giữa một bên là sức ép về chi phí của năng lƣợng, nguyên liệu và đáp ứng quy định luật an tồn mơi trƣờng của chính phủ với một bên là yêu cầu của thị trƣờng là chất sơn phải hồn hảo với giá cả tốt nhất. Các thách thức này sẽ tạo ra nhiều cơ hội cho ngành sơn cơng nghiệp thế giới nghiên cứu và triển khai các giải pháp 10
  11. cơng nghệ mới, nguyên liệu mới và sản phẩm mới đĩ chắc chắn cũng là tác động tích cực đối với sự phát triển hơn nữa của ngành cơng nghiệp này. 1.1.2 Lịch sử phát triển ngành sơn Việt Nam. Ở Việt Nam, cha ơng ta từ gần 400 năm trƣớc đã biết dùng sơn ta từ cây sơn mọc tự nhiên chế biến thành sơn trang trí và bảo vệ cho chất lƣợng gỗ của các pho tƣợng thờ, các tấm hồnh phi câu đối “sơn son thiếp vàng”, lớp sơn bảo vệ này chất lƣợng hầu nhƣ khơng thay đổi sau hàng trăm năm sử dụng, sơn ta đến nay vẫn đƣợc coi là nguyên liệu chất lƣợng cao dùng cho ngành tranh sơn mài đƣợc ƣa chuộng cả trong và ngồi nƣớc hoặc một số loại dầu béo nhƣ: dầu chẩu và dầu lai hoặc nhựa thơng từ cây thơng ba lá mọc tự nhiên tại Việt Nam, từ lâu đã đƣợc ngƣời dân chế biến thành dầu bĩng (clear – varnish) gọi nơm na là “quang dầu” dùng trang trí và bảo vệ cho “nĩn lá” hoặc “đồ gỗ”, nội ngoại thất. Tuy nhiên, việc sử dụng sơn nĩi trên chỉ mang tính chất tự phát từ nhu cầu đời sống thƣờng ngày, đến năm 1913 - 1914 ở Việt Nam mới xuất hiện một xƣởng sơn dầu ở Hải Phịng do ngƣời Pháp mở mang nhãn hiệu TESTUDO , tiếp sau đĩ vài năm hãng sơn Việt Nam đầu tiên “Cơng ty sơn Nguyễn Sơn Hà” đƣợc thành lập và tiếp theo cĩ các hãng sơn ở Hà Nội là Thăng Long, Gecko. Trong đĩ cần chú ý là loại sơn RESISTANCO của hãng sơn Nguyễn Sơn Hà rất đƣợc ngƣời tiêu dùng trong và ngồi nƣớc ƣa chuộng, đây cĩ thể nĩi là hãng sơn đầu tiên lớn nhất tại Việt Nam lúc ấy và cịn để lại giấu ấn lịch sử tới ngày nay là Cơng ty cổ phần sơn Hải Phịng phát triển từ mảnh đất mang tên Xí nghiệp sơn Phú Hà (hậu duệ sau này của ơng Nguyễn Sơn Hà). Vì vậy cĩ thể nĩi rằng: ơng Nguyễn Sơn Hà chính là ơng tổ ngành sơn Việt Nam. Ngành sơn Việt Nam sau khi đạt đƣợc sự phát triển ổn định từ khi thành lập, giai đoạn từ năm 2000 đến năm 2007 là quá trình phát triển với tốc 11
  12. độ cao cùng với sự tăng trƣởng khơng ngừng của nền kinh tế Việt Nam với các đặc điểm phát triển nhƣ sau: Phát triển mạnh về sản lƣợng và chủng loại sơn: Sơn trang trí chiếm tỉ trọng lớn, tăng trƣởng trung bình 25%/năm, sơn tàu biển, bảo vệ, sơn cơng nghiệp ngày càng phát triển theo yêu cầu thị trƣờng (xem bảng số liệu các năm 1995 đến 2007 về phát triển thị trƣờng sơn Việt Nam do Hiệp hội sơn và mực in Việt Nam – VPIA cơng bố). Đến năm 2007 đã cĩ mặt tại Việt Nam hầu hết các hãng sơn lớn của thế giới dƣới hình thức đầu tƣ 100% vốn nƣớc ngồi hoặc gia cơng hợp tác sản xuất với các cơng ty Sơn Việt Nam. Bên cạnh đĩ, nhiều cơng ty Sơn Việt Nam (dạng cổ phần hoặc tƣ nhân 100% vốn Việt Nam cũng mạnh dạn mở rộng hoặc xây mới nhà máy, đầu tƣ thiết bị cơng nghệ mới, nâng cao chất lƣợng sản phẩm sơn cạnh tranh thị trƣờng theo yêu cầu ngƣời tiêu thụ. Cĩ thể nĩi sự phát triển với tốc độ cao về sản lƣợng cơng nghệ mới và nâng cao chất lƣợng sản phẩm đã tạo ra bức tranh ngoạn mục của phát triển ngành sơn Việt Nam trong giai đoạn này. Sự phân chia thị trƣờng các loại sơn tại Việt Nam đến năm 2007 đã đạt mức quân bình kiểu “tám lạng nửa cân” giữa các thƣơng hiệu lớn khơng phân biệt “nƣớc ngồi” hay “nội địa” cĩ thể kể ra nhƣ sau: Về sơn trang trí: 4 ORANGES - AKZO (ICI) DECORATIVE – NIPPON – KOVA – TISON BẠCH TUYẾT – SƠN TỔNG HỢP Về sơn tàu biển và bảo vệ: INTERPAINTS – SƠN HẢI PHÕNG – SƠN JOTUN – SƠN Á ĐƠNG – SƠN HẢI ÂU Về sơn đồ gỗ: AKZO INDUSTRY COATINGS – ĐẠI HƢNG – VALSPA SHERWIN WILLIAMS – ĐẠI KIỀU – HĨA KEO BÌNH THẠNH – XUÂN AN –DUY HỒNG Về sơn bột: AKZO CHANG CHENG – JOTUN- ĐẠI PHƯ – TÂN NAM PHÁT – Á ĐƠNG – SƠN TỔNG HỢP HÀ NỘI 12
  13. Về sơn coil (tấm lợp): Á ĐƠNG – AKZO INDUSTRY COATINGS – PPG COATINGS – BECKER – KCC YUNGCHI Về các loại sơn khác (ví dụ: Sơn ơ tơ OEM, sơn sàn, sơn kẻ đƣờng, sơn can, sơn plastic ) các thƣơng hiệu: Sơn tổng hợp Hà Nội, Nippon, PPG, KOVA, Sơn Hải Phịng Dịng sản phẩm với cơng nghệ mới nhất của thế giới và khu vực là sơn trang trí gốc nƣớc sử dụng bột dioxit titan (TiO2) nano chất lƣợng cao đã đƣợc nhiều hãng sơn tại Việt Nam sản xuất bán ở thị trƣờng hoặc các loại sơn cơng nghiệp gốc nƣớc từ Epoxy, Polyurethan chất lƣợng cao cũng đã đƣợc sản xuất bán ra thị trƣờng theo xu hƣớng sản phẩm thân thiện mơi trƣờng. Tuy nhiên, số lƣợng yêu cầu sử dụng chƣa nhiều do giá sản phẩm cịn cao. Số lƣợng nhà sản xuất sơn bắt đầu tăng trƣởng mạnh: năm 2002 cĩ 60 doanh nghiệp – năm 2004: 120 doanh nghiệp – năm 2006: 168 doanh nghiệp – năm 2008: 187 doanh nghiệp – năm 2009 (theo số thống kê cập nhật chƣa đƣợc kiểm tra): khoảng 250 doanh nghiệp. Nhận xét chung về thị phần và phân chia thị phần sơn Việt Nam thấy rằng: + Cho đến năm 2008 các doanh nghiệp cĩ vốn đầu tƣ nƣớc ngồi (khoảng hơn 30 doang nghiệp) vẫn chiếm 60% thị phần, 40% cịn lại là phần các doanh nghiệp Việt Nam. + Sơn trang trí chiếm tỉ trọng lớn về thể tích (64 – 66%) tổng sản lƣợng nhƣng lại cĩ giá trị thấp, ứng với (41 – 45%) về trị giá. Với đặc điểm phát triển tốc độ cao trong giai đoạn này cĩ mức tăng trƣởng trung bình 15 – 20% năm, số lƣợng Doanh nghiệp sản xuất sơn ngày càng gia tăng Việt Nam trở thành “điểm nĩng” thu hút đầu tƣ của các nƣớc trong khu vực và quốc tế vào ngành cơng nghiệp sơn. Hiệp hội ngành nghề 13
  14. sơn - mực in Việt Nam (tên giao dịch VPIA) đƣợc thành lập 25/4/2008 từ tổ chức tiền thân là phân hội sơn - mực in thuộc Hội hĩa học – Tp.Hồ Chí Minh. Ngay năm đầu tiên thành lập, tính đến 21/4/2009 VPIA đã quy tụ 112 Hội viên Doanh nghiệp cĩ liên quan đến ngành nghề (trong số 71 Hội viên là doanh nghiệp sản xuất cĩ: 54 doanh nghiệp sản xuất sơn, 10 doanh nghiệp sản xuất mực in, 7 doanh nghiệp sản xuất nguyên liệu và thiết bị sản xuất sơn) VPIA là thành viên chính thức của tổ chức APIC (Hội đồng quốc tế sơn Châu Á) gồm 17 Hiệp hội sơn các nƣớc trong khu vực. Hiện nay, trong bối cảnh khủng hoảng kinh tế tồn cầu VPIA đang bƣớc đầu hội nhập vào con đƣờng hoạt động chuyên nghiệp, với nhận định của các chuyên gia kinh tế cĩ uy tín của thế giới, nền kinh tế Việt Nam sẽ sớm phục hồi và cĩ thể gữ mức tăng trƣởng trên 3% năm 2009, riêng ngành cơng nghiệp sơn vẫn đạt mức tăng trƣởng mạnh về sơn bảo vệ và tàu biển, sơn trang trí VPIA hy vọng sẽ hoạt động cĩ hiệu quả trong quá trình bảo vệ lợi ích của Hội viên và đƣa ngành sơn mực in Việt Nam hội nhập tốt vào các nƣớc khu vực và quốc tế. 1.2. CẤU TẠO HỆ THỐNG TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG. 1.2.1. Bồn chứa sơn. - Hình trụ trịn. - Ba bồn chứa sơn cơ bản : xanh - đỏ - vàng, dung tích các bồn 1 m3. - Bồn chứa chính để trộn sơn, dung tích 50 lít. 1.2.2. Động cơ bơm. - Sử dụng máy bơm sơn APP-2504. - Lƣu lƣợng: 6 lít/phút. - Áp suất mơ tơ khí: 20 ~ 100psi. - Đƣờng kính mơtơ khí : 85 mm. - Phạm vi nhiệt độ: 4,4 ~ 70oC. - Trọng lƣợng: 20kg. 14
  15. - Xuất xứ : Đài Loan. Hình 1.1: Máy bơm sơn APP-2504. 1.2.3. Động cơ trộn. - Động cơ xoay chiều khơng đồng bộ 1 pha. - Tần số: 50Hz - Cơng suất: 90W Hình 1.2: Động cơ trộn. 15
  16. 1.2.4. Cảm biến mức. - Loại cảm biến báo mức kiểu điện dung SA SERIES. - Nguyên lý hoạt động: Cảm biến đo mức kiểu điện dung hoạt động dựa vào nguyên lý “Cảm ứng điện dụng”, khi cảm biến mức này đƣợc đặt trên một bồn chứa, nĩ sẽ hình thành một trạng thái tụ điện giữa các điện cực và thành bồn chứa. Điện dung của tụ điện này thay đổi tỷ lệ thuận với sự thay đổi mức trong bồn chứa. Qua nhiều mạch chia thanh, cộng hƣởng tín hiệu đầu ra sẽ đƣợc chuyển thành dạng tiếp điểm, dịng 4~20mA, điện áp tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng. - Tính năng: . Khơng chứa các bộ phần dịch chuyển, cảm biến sẽ khơng bị ảnh hƣởng bởi ma sát, do đĩ phù hợp với đo mức cho cả chất lỏng và chất rắn. . Đa dạng Model, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau . Nhiệt độ làm việc: -20 ~ 200°C, Max. 800°C. . Độ nhạy: 10pf, 20pf và 40pf, cĩ thể điều chỉnh đƣợc. . Thiết kế thêm tính năng điều chỉnh độ trễ, cho phép khoảng điều chỉnh từ 0 ~ 6 giây. . Điện áp làm việc: 110V/220VAC hoặc 24VDC. . Tùy chọn đầu ra: NPN transistor, 5A/250VAC and 5A/240VAC SPDT contact. . Kiểu kết nối: kiểu ren 1" NPT, hoặc theo yêu cầu của khách hàng. . Cấp bảo vệ: IP65 hoặc phịng nổ explosion-proof. 16
  17. Hình 1.3: Cảm biến mức SA SERIES. 1.2.5. Cảm biến hồng ngoại. - Cảm biến hồng ngoại SN-E18-B03N1để phát hiện cĩ thùng đựng sơn. - Tính năng: . SN-E18-B03N1 chứa cảm biến tia hồng ngoại để sử dụng sự phản chiếu tín hiệu hồng ngoại, tín hiệu hồng ngoại này là sự phản hồi của tia hồng ngoại với những vật thể ở gần hay ở xa. Cƣờng độ ánh sáng hồng ngoại giữa tín hiệu thu và phát cĩ thể điều chỉnh đƣợc để phù hợp với từng ứng dụng. Tín hiệu phát tia hồng ngoại gặp vật thể cản sẽ phản chiếu lại đầu thu, đầu thu hồng ngoại nhƣ là 1 transistor NPN khi cĩ tia hồng ngoại phản về thì sẽ mở transistor. . Nguồn cấp từ 6V-36V, dịng tiêu thụ ít < 300mA. . Khoảng cách phát hiện vật lên tới 30cm, cĩ thể điều chỉnh đƣợc. . Kích thƣớc nhỏ gọn dễ dàng lắp đặt. . Độ chính xác cao, khơng thấm nƣớc, chống ăn mịn. 17
  18. Hình 1.4: Cảm biến hồng ngoại SN-E18-B03N1. 1.2.6. Van đĩng mở. - Hệ thống van đĩng mở bằng tay tại các đƣờng ống. - Sử dụng van điện từ 2W 160-15 NC để lấy sơn từ bồn chính. . Điện áp điều khiển 380VAC/220VAC/110VAC/24VAC. . Vật liệu làm thân van là đồng thau. . Nhiệt độ mơi trƣờng làm việc: -5 ~ 80oC. . Áp suất chịu đƣợc tối đa 1Mpa. . Kiểu hoạt động : Tác động trực tiếp, NC (thƣờng đĩng). Hình 1.5: Van điện từ 2W 160-15 NC. 18
  19. 1.2.7. Rơ le. - Dùng rơle trung gian Omron LY2N DC24 để đĩng, ngắt động cơ bơm, trộn. . Số cực: 2 cực. . Điện áp cuộn dây: 24VDC. . Thời gian đĩng, ngắt: 25ms. . Tần số hoạt động: 1800 lần/giờ. . Tuổi thọ đĩng, ngắt trung bình: 500 nghìn lần. . Nhiệt độ mơi trƣờng làm việc: -25oC ~ 70oC. . Điện trở cách điện: 100M Ω. Hình 1.6: Rơ le trung gian Omron LY2N DC24. 1.2.8. Đèn báo trạng thái. - Sử dụng đèn màu xanh dƣơng để báo đang trong quá trình trộn. - Sử dụng đèn màu đỏ để báo dừng quá trình trộn. - Sử dụng đèn màu xanh lá cây để báo đầy sơn ở mỗi bồn chứa. - Sử dụng đèn màu vàng để báo hết sơn ở mỗi bồn chứa. Hình 1.7: Đèn báo trạng thái. 19
  20. CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ PLC S7 - 200. 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG. Trong cơng nghiệp sản xuất, để điều khiển một dây chuyền, một thiết bị máy mĩc cơng nghiệp , ngƣời ta thực hiện kết nối các linh kiện rời (rơle, timer, contactor ) lại với nhau tùy theo mức độ yêu cầu thành một hệ thống điện điều khiển. Cơng việc này khá phức tạp trong thi cơng, sửa chữa bảo trì do giá thành cao. Khĩ khăn nhất là khi cần thay đổi một hoạt động nào đĩ. Từ thực tế đĩ việc tìm ra một hệ thống điều khiển đáp ứng đƣợc các yêu cầu nhƣ: giá thành hạ, dễ thi cơng, sửa chữa, chất lƣợng làm việc ổn định, lịnh hoạt trong qua trình điều khiển, lầ điều tất yếu. Hệ thống điều khiển logic cĩ thể lập trình đƣợc PLC ra đời đã giải quyết đƣợc các vấn đề trên. PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình đƣợc (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển logic thơng qua một ngơn ngữ lập trình. Ngƣời sử dụng cĩ thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này đƣợc kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động cĩ trễ nhƣ thời gian định thì hay các sự kiện đƣợc đếm. PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế. PLC hoạt động theo phƣơng thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi cĩ sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo. Ngơn ngữ lập trình của PLC cĩ thể là Ladder hay State Logic. Hiện nay cĩ nhiều hãng sản xuất ra PLC nhƣ Siemens, Omron, Mitsubishi Electric, Allen-Bradley, Honeywell Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên đƣợc những nhà thiết kế cho ra đời năm 1968 (cơng ty General Moto – Mỹ). Tuy nhiên, hệ thống này cịn khá đơn giản và cồng kềnh, ngƣời sử dụng gặp rất nhiều khĩ khăn trong việc vận 20
  21. hành hệ thống. Vì vậy các nhà thiết kế đã từng bƣớc cải tiến để giúp hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, nhƣng việc lập trình cho hệ thống cịn khĩ khăn do lúc này khơng cĩ các thiết bị lập trình ngoại vi hỗ trợ cho cơng việc lập trình. Để đơn giản hĩa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (programable controller handle) đầu tiên đƣợc ra đời vào năm 1969. Trong giai đoạn này các hệ thống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ điển. Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bƣớc tạo ra đƣợc một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đĩ là: dạng lập trình giản đồ hình thang. Trong những năm đầu thập niên 1970, những hệ thống PLC cịn cĩ thêm khả năng vận hành với những thuât tốn hỗ trợ, vận hành với các dữ liệu cập nhật. Do sự phát triển của loại màn hình dùng cho máy tính, nên việc giao tiếp giữa ngƣời điều khiển lâp trình và thiết bị điều khiển càng trở nên dễ dàng hơn. Ngồi ra các nhà thiết kế cịn tạo ra kỹ thuật kết nối với các PLC riêng lẻ thành một hệ thống PLC chung, tăng khả năng điều khiển của từng PLC riêng lẻ. Tốc độ xử lý tốt với những chức năng phức tạp, số lƣợng cổng vào/ra lớn. Một PLC cĩ đầy đủ các chức năng nhƣ: bộ đếm, bộ định thời, các thanh ghi và tập lệnh cho phép thực hiện các yêu cầu điều khiển khác nhau. Hoạt động của PLC hồn tồn phụ thuộc vào trƣơng trình nằm trong bộ nhớ, nĩ luơn cập nhật tín hiệu ngõ vào, xử lý tín hiệu để điều khiển ngõ ra. Ngƣời ta chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau: - Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ học. - Kích thƣớc nhỏ gọn, dễ dàng bảo quản, sửa chữa. - Dung lƣợng bộ nhớ lớn để cĩ thể chứa đƣợc những chƣơng trình phức tạp. - Hồn tồn tin cậy trong mơi trƣờng cơng nghiệp. 21
  22. - Cĩ thể kết nối đƣợc với nhau và với các thiết bị khác nhƣ: máy tính, nối mạng, các modul mở rộng. - Giá cả cĩ thể cạnh tranh đƣợc. - Dễ dàng thay đổi chƣơng trình điều khiển bằng máy lập trình cầm tay hoặc máy tính cá nhân. PLC cho phép ngƣời điều khiển khơng mất nhiều thời gian nối dây phức tạp khi cần thay đổi chƣơng trình điều khiển, chỉ cần lập chƣơng trình mới thay cho chƣơng trình cũ. Việc sử dụng PLC vào các hệ thống điều khiển ngày càng thơng dụng, để đáp ứng yêu cầu ngày càng đa dạng này, các nhà sản xuất đã đƣa ra hàng loạt các dạng PLC với nhiều mức độ thực hiên đủ để đáp ứng các yêu cầu khác nhau của ngƣời sử dụng. Để đánh giá một bộ PLC ngƣời ta dựa vào 2 tiêu chuẩn chính: dung lƣợng bộ nhớ và số tiếp điểm vào/ra của nĩ. Ngồi ra cịn cĩ các chức năng khác nhƣ: bộ vi xử lý, chu kỳ xung clock, ngơn ngữ lập trình, khả năng mở rộng số ngõ vào/ra. Những ƣu điểm khi sử dụng bộ điều khiển PLC: - Khơng cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển logic nhƣ kiểu dùng rơle. - Cĩ độ mềm dẻo sử dụng rất cao, khi chỉ cần thay đổi chƣơng trình điều khiển. - Chiếm vị trí khơng gian nhỏ trong hệ thống. - Cĩ nhiều chức năng điều khiển khác nhau. - Tốc độ xử lý cao, cơng suất tiêu thụ nhỏ. - Khơng cần quan tâm nhiều về vấn đề lắp đặt. - Cĩ khả năng mở rộng số lƣợng đầu vào/ra khi nối thêm các khối vào/ra chức năng. - Giá thành cĩ thể đáp ứng đƣợc yêu cầu của ngƣời sử dụng. 22
  23. Nhờ những ƣu thế trên, PLC hiện nay đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong các ngành cơng nghiệp, máy nơng nghiệp, thiết bị y tế vv. Sử dụng trong các hệ thống điều khiển tự động, cho phép nâng cao năng suất sản xuất, chất lƣợng sản phẩm, giảm tiêu hao năng lƣợng, nâng cao độ an tồn tin cậy trong quá trình vận hành. Bộ điều khiển lập trình S7-200 của Siemens thích hợp cho các ứng dụng điều khiển từ đơn giản đến phức tạp. Cĩ tích hợp thời gian thực. Cĩ thể mở rộng vào/ra số, vào/ ra tƣơng tự. Dễ dàng kết nối tới các thiết bị giao diện nhƣ PC, HMI, Số lƣợng modul đa dạng tạo nên các cấu hình phong phú phù hợp với nhiều ứng dụng. CPU S7-200 của SIEMENS thuộc dịng Micro Programmable Logic Controler, với những đặc điểm sau: - Kích thƣớc nhỏ - giá thành nhỏ - sức mạnh lớn. - Đáp ứng đƣợc những ứng dụng điều khiển tự động từ cho các máy đơn lẻ đến các dây chuyền sản xuất. - Cĩ thể hoạt động độc lập hay kết nối mạng trong một hệ thống lớn. - Dễ dàng kết nối tới các thiết bị giao diện nhƣ PC, HMI. - Số lƣợng modul đa dạng tạo nên các cấu hình phong phú phù hợp với nhiều ứng dụng. Các tính năng của PLC S7-200: - Hệ thống điều khiển kiểu Module nhỏ gọn cho các ứng dụng trong phạm vi hẹp. - Cĩ nhiều loại CPU. - Cĩ nhiều Module mở rộng. - Cĩ thể mở rộng đến 7 Module. - Bus nối tích hợp trong Module ở mặt sau. - Cĩ thể nối mạng với cổng giao tiếp RS 485 hay Profibus. 23
  24. - Máy tính trung tâm cĩ thể truy cập đến các Module. - Khơng quy định rãnh cắm - Phần mềm điều khiển riêng. - Tích hợp CPU, I/O, nguồn cung cấp vào một Module. - Micro PLC với nhiều chức năng tích hợp. 2.2. CẤU HÌNH PHẦN CỨNG. PLC Step 7 thuộc họ Simatic do hãng Siemens sản xuất. Đây là loại PLC hỗn hợp vừa đơn khối vừa đa khối. Cấu tạo cơ bản của loại PLC này là một đơn vị cơ bản sau đĩ cĩ thể ghép thêm các module mở rộng về phía bên phải, Cĩ các module mở rộng tiêu chuẩn, những module ngồi này bao gồm những đơn vị chức năng mà cĩ thể tổ hợp lại cho phù hợp với từng nhiệm vụ cụ thể. Hình 2.1: PLC S7-200 CPU 224 AC/DC/Relay 24
  25. 2.2.1. Cấu trúc đơn vị cơ bản. Đơn vị cơ bản của PLC S7-200 (CPU 214) Hình 2.2: Hình khối mặt trƣớc của PLC S7-200 (CPU 214). Trong đĩ: 1. Chân cắm cổng ra 2. Chân cắm cổng vào. 3. Các đèn trạng thái: SF (đèn đỏ): báo hiệu hệ thống bị hỏng. RUN (đèn xanh): chỉ định rằng PLC đang ở chế độ làm việc. STOP (đèn vàng): chỉ định PLC đang ở chế độ dừng. 4. Đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời ở cổng vào. 5. Cổng truyền thơng. 6. Đèn xanh ở cổng ra chỉ định trạng thái tức thời ở cổng ra. 7. Cơng tắc. Cơng tắc chọn chế độ làm việc cĩ 3 vị trí: 25
  26. RUN: cho phép PLC thực hiện chƣơng trình trong bộ nhớ. PLC sẽ tự chuyển về trạng thái STOP khi máy cĩ sự cố hoặc trong chƣơng trình cĩ lệnh STOP, do đĩ khi chạy nên quan sát trạng thái thực của PLC theo đèn báo. STOP: cƣỡng bức PLC dừng cơng việc đang thực hiện, chuyển về trạng thái nghỉ. Ở chế độ này PLC cho phép hiệu chỉnh lại chƣơng trình hoặc nạp một chƣơng trình mới. TERM: cho phép PLC tự quyết định một chế độ làm việc (do ngƣời lập trình tự quyết định). Chỉnh định tƣơng tự: núm điều chỉnh tƣơng tự đặt dƣới lắp đạy cạnh cổng ra, núm điều chỉnh tƣơng tự cho phép điều chỉnh tín hiệu tƣơng tự, gĩc quay đƣợc 2700. Pin và nguồn nuơi bộ nhớ: nguồn pin đƣợc tự động chuyển sang trạng thái tích cực khi dung lƣợng nhớ bị cạn kiệt và nĩ thay thế để dữ liệu khơng bị mất. Cổng truyền thơng: S7-200 sử dụng cổng truyền thơng nối tiếp RS 485 với phích cắm 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các PLC khác. Tốc độ chuyền dữ liệu cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 boud. Các chân của cổng truyền thơng là: 1, 5. Nối đất. 1. Điện áp 24v DC 3, 8. Truyền nhận dữ liệu. 4, 9. Khơng sử dụng. Hình 2.3: Cổng truyền 6. Điện áp 5v DC (điện trở trong thơng trên PLC S7-200. 26
  27. 100Ω). 7. điện áp 24v DC (120mA). 2.2.2. Các Module của PLC. Module nguồn (PS). Cĩ chức năng chuyển từ nguồn xoay chiều thành nguồn một chiều để cung cấp cho CPU, các module mở rộng và các thiết bị cảm biến. Điện áp xoay chiều (AC 220v hoặc 110v), điện áp một chiều (DC 24v hoặc 12v). Module CPU. Cĩ chức năng lƣu trữ hệ điều hành, lƣu trữ chƣơng trình ứng dụng, là nơi diễn ra quá trình tính tốn xử lý thơng tin theo thuật tốn điều khiển đã đƣợc cài đặt bởi ngƣời lập trình. Nguồn nuơi chính của CPU là điện áp một chiều, ngồi ra cịn cĩ nguồn pin. Trong module CPU cịn cĩ thẻ nhớ dùng để lƣu trữ chƣơng trình ứng dụng đề phịng trƣờng hợp chƣơng trình ứng dụng trong CPU bị mất hoặc bị lỗi, thẻ nhớ cĩ thể cĩ nhiều dung lƣợng khác nhau. Cấu trúc của CPU: 1. Khối trung tâm: là nơi lƣu trữ hệ điều hành, nơi diễn ra quá trình tính tốn xử lý thơng tin 2. Nơi lƣu trữ chƣơng trình ứng dụng. 3. Khối các bộ thời gian. 4. Các bộ đếm. 5. Các bít, cờ báo trạng thái. 6. Bộ đệm vào ra (giành cho các module số). Hình 2.4: Sơ đồ khối cấu trúc CPU 7. Khối quản lý các vào ra trên CPU. PLC S7-200. 27
  28. 8. Quản lý ngắt và đếm tốc độ cao 9. Quản lý ghép nối. 10. BUS nội bộ. Các module mở rộng. Khi quá trình tự động hĩa địi hỏi số lƣợng đầu vào và đầu ra nhiều hơn số lƣợng sẵn cĩ trên đơn vị cơ bản hoặc khi cần những chức năng đặc biệt thì cĩ thể mở rộng đơn vị cơ bản bằng cách gá thêm các module ngồi. Tối đa cĩ thể gá thêm bẩy module vào ra qua bẩy vị trí sẵn cĩ trên Panen về phía phải. Địa chỉ của các vị trí của module đƣợc xác định băng kiểu vào ra và vị trí module trong rãnh, bao gồm cĩ các module cùng kiểu. Ví dụ một module cổng ra khơng thể gán địa chỉ module cổng vào, cũng nhƣ module tƣơng tự khơng thể gán địa chỉ nhƣ module số và ngƣợc lại.  Module tín hiệu (SM). - Tín hiệu vào số (DI): cĩ chức năng tiếp nhận tín hiệu vào từ các cảm biến, ngƣời vận hành vv. Dạng tín hiệu vào là tín hiệu logic (“0” logic: khơng cĩ tín hiệu vào; “1” logic: cĩ tín hiệu vào). Tín hiệu vào cĩ thể là điện áp hoặc dịng điện nhƣng chủ yếu sử dụng điện áp (điện áp xoay chiều AC 110/220v hoặc điện áp một chiều DC 24v). - Tín hiệu ra số (DO): cĩ chức năng tạo tín hiệu ra để gửi đén cơ cấu điều khiển và chấp hành. Dạng tín hiệu ra là tín hiệu logic (“0” và “1” logic). Tín hiệu ra cĩ thể là điện áp hoặc dịng điện nhƣng chủ yếu sử dụng điện áp (điện áp xoay chiều AC 110/220v hoặc điện áp một chiều DC 24/12v). - Tín hiệu vào tƣơng tự (AI): tiếp nhận tín hiệu vào tƣơng tự (liên tục) từ cấc cảm biến hoặc từ ngƣời vận hành. Tín hiệu vào cĩ thể là tín hiệu điện áp hay dịng điện một chiều. Mức 28
  29. tín hiệu nhƣ sau: đối với điện áp từ 0 ÷ 5v, 0 ÷10v, 0 ÷ 1000mv, -5v ÷ +5v; đối với dịng điện từ 0 ÷ 20mA, 4 ÷ 20mA. Thơng thƣờng tín hiệu vào là tín hiệu vào là tín hiệu dịng điện vì cĩ thể truyền đi xa cịn điện áp thì bị sụt áp khi truyền đi xa. - Tín hiệu ra tƣơng tự (AO): cĩ chức năng xuất ra các tín hiệu tƣơng tự để gửi tới cơ cấu chấp hành. Tín hiệu ra cĩ thể là điện áp hoăc dịng điện một chiều. Các module số hay rời rạc đều chiếm chỗ trong bộ đệm, tƣơng ứng với số đầu vào ra của module. Cách gán địa chỉ đƣợc thực hiện nhƣ ví dụ sau: Module 2 Module 4 Module 0 Module 1 analog Module 3 analog CPU214 (4 vào, 4 (8 vào) (3 vào, 1 (8 ra) (3 vào,1 ra) ra) ra) I0.0 Q0.0 I2.0 I3.0 AIW0 Q3.0 AIW8 I0.1 Q0.1 I2.1 I3.1 AIW2 Q3.1 AIW10 I0.2 Q0.2 I2.2 I3.2 AIW3 Q3.2 AIW12 I0.3 Q0.3 I2.3 I3.3 AIW4 Q3.3 I0.4 Q0.4 I3.4 Q3.4 AQW4 I0.5 Q0.5 Q2.0 I3.5 AQW0 Q3.5 I0.6 Q0.6 Q2.1 I3.6 Q3.6 I0.7 Q0.7 Q2.2 I3.7 Q3.7 I1.0 Q1.0 Q2.3 I1.1 Q1.1 I1.1 29
  30. I1.2 I1.4 I1.5 Địa chỉ các module mở rộng.  Module truyền thơng (IM): cĩ chức năng kết nối truyền thơng giữa các trạm PLC với nhau hoặc giữa PLC với các kiểu mạng (LAN, WAN, ) hoặc giữa các thanh day của một trạm PLC hoặc giữa PLC với các trạm phân tán.  Module chức năng: các module đảm nhận những chức năng riêng biệt ví dụ nhƣ điều khiển mị, điều khiển nhiệt độ, điều khiển động cơ bƣớc, điều khiển PID, đếm tốc độ cao, vv. Để sử dụng các module chức năng phải cĩ phần mềm giành cho nĩ. 2.2.3. Thơng số. Với CPU 212: - 8 cổng vào và 6 cổng ra logic. Cĩ thể mở rộng thêm 2 module bao gồm cả module analog. - Tổng số cổng vào và ra cực đại là 64 vào/64 ra. - 512 từ đơn (1 Kbyte) thuộc miền nhớ đọc/ghi khơng đổi để lƣu chƣơng trình (vùng nhớ giao diện với EFROM). - 512 tứ đơn lƣu dữ liệu, trong đĩ cĩ 100 từ nhớ đọc/ghi thuộc miền khơng đổi. - 64 bộ thịi gian trễ (times) trong đĩ: 2 bộ 1ms, 8 bộ 10ms và 54 bộ 100ms. 30
  31. - 64 bộ đếm chia làm 2 loại: chỉ đếm tiến và vừa đếm tiến vừa đếm lùi. - 368 bít nhớ đặc biệt để thơng báo trạng thái và đặt chế độ làm việc. - Các chế độ ngắt và sử lý ngắt bao gồm: ngắt truyền thơng,ngắt theo sƣờn lên hoăc xuống, ngắt thời gian, ngắt tốc độ cao và ngắt truyền xung. - Tồn bộ vùng nhớ khơng bị mất dữ liêu trong khoảng thời gian 50h khi PLC bị mất nguồn cung cấp. Với CPU 214: - Cĩ 14 cổng vào và 10 cổng ra logic. Cĩ thể mở rộng thêm 7 module bao gồm cả module analog. - Tổng số cổng vào và ra cực đại là 64 vào/64 ra. - 2048 từ đơn (4 Kbyte) thuộc miền nhớ đọc/ghi khơng đổi để lƣu chƣơng trình (vùng nhớ giao diện với EFROM). - 2048 từ đơn (4 Kbyte) thuộc miền nhớ đọc/ghi để ghi dữ liệu, trong đĩ cĩ 512 từ đầu thuộc miền khơng đổi. - 128 bộ thời gian (times) chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 4 bộ 1ms, 16 bộ 10ms và 108 bộ 100ms. - 128 bộ đếm chia làm 2 loại: chỉ đếm tiến và vừa đếm tiến vừa đếm lùi. - 688 bít nhớ đặc biệt để thơng báo trạng thái và đặt chế độ làm việc. 31
  32. - Các chế độ ngắt và sử lý ngắt bao gồm: ngắt truyền thơng,ngắt theo sƣờn lên hoăc xuống, ngắt thời gian, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung. - 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2KHz và 7KHz - 2 bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM. - 2 bộ điều chỉnh tƣơng tự - Tồn bộ vùng nhớ khơng bị mất dữ liêu trong khoảng thời gian 190h khi PLC bị mất nguồn cung cấp. 2.3. CẤU TRƯC BỘ NHỚ. Bộ nhớ của PLC S7-200 đƣợc chia thành 4 vùng: vùng chƣơng trình, vùng tham số, vùng dữ liệu và vùng đối tƣợng. 2.3.1. Vùng chƣơng trình. Là vùng nhớ dùng để lƣu giữ các lệnh chƣơng trình, vùng này thuộc kiểu khơng đổi (non-volatile) đọc/ghi đƣợc. 2.3.2. Vùng tham số. Vùng tham số lƣu giữ các tham số nhƣ: từ khĩa, địa chỉ trạm , vùng này thuộc vùng khơng đổi đọc/ghi đƣợc. 2.3.3. Vùng dữ liệu. Là vùng cất giữ các dữ liệu của chƣơng trình bao gồm kết quả các phép tính, các hàm số của chƣơng trình, cĩ thể đọc/ghi đƣợc. Vùng này cĩ thể truy cập đƣợc theo bit, byte. Vùng dữ liệu đƣợc phân chia thành năm vùng khác nhau: vùng giành cho biến, vùng giành cho đầu vào (I), vùng giành cho đầu ra (O), vùng nhớ trong (M), vùng nhớ trong dữ liệu đặc biệt (SM). 32
  33. Kích thƣớc của các miền nhớ này phụ thuộc vào chủng loại CPU. Tất cả các miền này đều cĩ thể truy cập theo từng bit, byte, theo từ đơn hoặc từ kép. Địa chỉ truy cập đƣợc quy ƣớc nhƣ sau: Truy cập theo từng bit: Cơng thức: Tên miền + địa chỉ byte.chỉ số bit Trong đĩ: - Tên miền cĩ thể là : V, I, Q, M, SM - Địa chỉ byte phụ thuộc vào chủng loại CPU - Chỉ số bit: 0 ÷ 7 Ví dụ: V125.0 là địa chỉ bit số 0 của byte 125 thuộc miền V. Truy câp theo từng byte: Cơng thức: Tên miền + B và địa chỉ byte Trong đĩ: - Tên miền cĩ thể là : V, I, Q, M, SM - Địa chỉ byte phụ thuộc vào chủng loại CPU - B: byte Ví dụ: VB150 là địa chỉ byte 150 thuộc miền V. Truy cập theo từ đơn: Cơng thức: Tên miền + W và địa chỉ byte cao của từ. Trong đĩ: - Tên miền cĩ thể là : V, I, Q, M, SM - W: word 33
  34. Ví dụ: VW150 là địa chỉ từ đơn gồm hai byte 150 và 151 thuộc miền V, trong đĩ byte 150 cĩ vai trị byte cao của từ. Truy cập theo từ kép: Cơng thức: Tên miền + D và địa chỉ byte cao của từ. Trong đĩ: - Tên miền cĩ thể là : V, I, Q, M, SM - D: double word Ví dụ: VD150 là địa chỉ từ kép gồm bốn byte 150, 151, 152, 153 thuộc miền V, trong đĩ byte 150 cĩ vai trị byte cao, 153 cĩ vai trị là byte thấp của từ kép. Các tốn hạng giới hạn cho của CPU 214: Phƣơng pháp truy nhập Giới hạn cho phép của tốn hạng của CPU 214 Truy nhập theo bit V: từ (0.0 đến 4095.7) I: (0.0 đến 7.7) Q: (0.0 đến 7.7) M: (0.0 đến 31.7) SM: (0.0 đến 85.7) T: (0.0 đến 7.7) C: (0.0 đến 7.7) Truy nhập theo byte VB: (0 đến 4095) IB: (0 đến 7) QB: (0 đến 7) 34
  35. MB: (0 đến 31) SMB: (0 đến 85) AC: (0 đến 3) Hằng số Truy nhập theo từ đơn VW : (0 đến 4094) T : (0 đến 127) C : (0 đến 127) IW : (0 đến 6) QW : (0 đến 6) MW : (0 đến 30) SMW : (0 đến 84) AC : (0 đến 3) AIW : (0 đến 30) AQW : (0 đến 30) Hằng số 35
  36. Truy nhập theo từ kép VD: (0 đến 4092) ID: (0 đến 4) QD: (0 đến4) MD: (0 đến 28) SMD: (0 đến 82) AC: (0 đến 3) HC: (0 đến 2) Hằng số 2.3.4. Vùng đối tƣợng. Vùng đối tƣợng dùng để lƣu trữ dữ liệu cho các đối tƣợng lập trình nhƣ các giá trị tức thời, giá trị đặt trƣớc của bộ đếm hay bộ thời gian. Dữ liệu kiểu đối tƣợng bao gồm các thanh ghi của bộ thời gian, bộ đếm, các bộ đếm cao tốc, bộ đệm tƣơng tự và các thanh ghi AC. Kiểu dữ liệu đối tƣợng bị hạn chế rất nhiều vì các dữ liệu kiểu đối tƣợng chỉ đƣợc ghi theo mục đích cần sử dụng của đối tƣợng đĩ. 2.4. NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC CỦA CPU. CPU của PLC làm việc theo nguyên tắc vịng quét (chu trình lặp). Một vịng quét của PLC S7-200 đƣợc chia thành 4 giai đoạn: 36
  37. Hình 2.5: Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của CPU PLC S7-200. Giai đoạn 1: là giai đoạn chuyển dữ liệu từ cổng vật lý vào trong bộ đệm ảo (bộ đệm đầu vào) Giai đoạn 2: là giai đoạn thực hiện chƣơng trình, chƣơng trình sẽ đƣợc thực hiện từ lệnh đầu tiên cho đến lệnh cuối cùng. Giai đoạn 3: là giai đoạn chuyển dữ liệu từ bộ đệm ảo (bộ đệm đầu ra) ra các cổng vật lý. Giai đoạn 4: truyền thơng nội bộ và kiểm tra lỗi. Thời gian của mỗi chu kỳ quét cĩ thể khơng giống nhau, nĩ phụ thuộc vào lƣợng thơng tin phải xử lý trong chu kỳ quét đĩ. Nếu thơng tin nhiều thì thời gian quét lớn và ngƣợc lại. Về mặt nguyên tắc chƣơng trình ứng dụng càng nhiều chƣơng trình con và chƣơng trình ngắt thì thời gian quét càng lớn và điều này làm giảm thời gian thực của hệ thống. 37
  38. 2.5. NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA PLC S7-200. PLC S7-200 cĩ ba ngơn ngữ lập trình cơ bản là: LAD, FBD và STL. LAD (Ladder logic) là ngơn ngữ lập trình dạng hình thang hay là ngơn ngữ đồ họa. Thành phần cơ bản của LAD tƣơng tự nhƣ thành phần cơ bản của điều khiển rơle: cĩ tiếp điểm thƣờng mở, tiếp điểm thƣờng đĩng, cuộn dây đầu ra, các hàm chức năng (thời gian, đếm). STL (Statement list) là ngơn ngữ lập trình thơng thƣờng của máy tính, thể hiện chƣơng trình dƣới dạng các câu lệnh. Một chƣơng trình đƣợc ghép bởi nhiều câu lệnh theo một thuật tốn nhất định, mỗi lệnh chiếm một hàng và đều cĩ cấu trúc chung là “tên lệnh” + “tốn hạng”. FBD (Function Block Diagram) là ngơn ngữ đồ họa thích hợp với ngƣời quen thiết kế mạch điều khiển số. Việc chuyển đổi giữa ba ngơn ngữ LAD, FBD và STL là hồn tồn tự động. Bộ lệnh cơ bản của PLC S7-200 với ngơn ngữ lập trình LAD:  Các lệnh vào/ra: Lệnh Kí hiệu Mơ tả Tốn hạng Tiếp điểm Tiếp điểm thƣờng mở đƣợc I, Q, M, SM, thƣờng mở đĩng nếu giá trị logic là 1 L, D, T, C Tiếp điểm thƣờng đĩng Tiếp điểm I, Q, M, SM, đƣợc mở nếu giá trị logic là thƣờng đĩng L, D, T, C 1 Cuộn dây đầu ra đƣợc kích Cuộn dây đầu I, Q, M, SM, thích khi đƣợc cấp dịng ra L, D, T, C điều khiển. 38
  39. Đặt địa chỉ lên giá trị logic 1 I, Q, M, SM, Lệnh SET n: là số bit đƣợc lên logic 1 T, S, V kể từ địa chỉ bit. Đặt địa chỉ về giá trị logic 0 I, Q, M, SM, Lệnh RESET n: là số bit đƣợc đặt về logic T, S, V 0 kể từ địa chỉ bit.  Các lệnh logic đại số BOOLEAN Các lệnh làm việc với tiếp điểm theo đại số Boolean cho phép tạo ra sơ đồ điều khiển logic khơng cĩ nhớ. Trong LAD lệnh này đƣợc biểu diễn thơng qua cấu trúc mạch mắc nối tiếp hoặc song song các tiếp điểm thƣờng đĩng hay thƣờng mở.  Lệnh thực hiện các thuật tốn: Lệnh Kí hiệu Mơ tả Khi chân EN cĩ giá trị logic 1 thì nội dung của IN sẽ Lệnh INV đƣợc thực hiện với thuật (INV_W, INV_DW) tốn Invert và ghi vào OUT Khi chân EN cĩ giá trị logic 1 thì nội dung của IN1 sẽ Lệnh AND đƣợc thực hiện bằng phép tốn AND với nội dung của (WAND_W, WAND_DW) IN2 và ghi vào OUT 39
  40. Khi chân EN cĩ giá trị logic 1 thì nội dung của IN1 sẽ Lệnh OR đƣợc thực hiện bằng phép tốn OR với nội dung của (WOR_W, WOR_DW) IN2 và ghi vào OUT Khi chân EN cĩ giá trị logic 1 thì nội dung của IN1 sẽ Lệnh XOR đƣợc thực hiện bằng phép tốn XOR với nội dung của (WXOR_W, WXOR_DW) IN2 và ghi vào OUT  Lệnh so sánh: Trong ngơn ngữ LAD của PLC S7-200 cĩ thể so sánh các phép nhƣ sau: so sánh bằng, nhỏ hơn hoặc bằng, lớn hơn hoặc bằng. Các giá trị so sánh cĩ thể là byte B, số nguyên I (Integer), từ kép D (Double word), số thực R (Real). Tốn hạng (IN1, Lệnh Ký hiệu Mơ tả IN2) Tiếp điểm sẽ đĩng lại (cĩ giá trị logic 1) nếu V, I, C, Q, M, SM, So sánh bằng (= =I, = =D, = phép tốn so AC, const =R) sánh đƣợc thỏa mãn IN1 = IN2 40
  41. Tiếp điểm sẽ đĩng lại (cĩ giá trị logic 1) nếu Lớn hơn hoặc V, I, C, Q, M, SM, phép tốn so bằng AC, const (> =I, > =D, > sánh đƣợc thỏa =R) mãn IN1 > = IN2 Tiếp điểm sẽ đĩng lại (cĩ giá trị logic 1) nếu Nhỏ hơn hoặc V, I, C, Q, M, SM, phép tốn so bằng AC, const (< =I, < =D, sánh đƣợc thỏa <=R) mãn IN1 < = IN2  Bộ thời gian (Timer): Bộ thời gian cĩ chức năng tạo thời gian trễ giữa tín hiệu đầu ra với tín hiệu đầu vào. Nguyên lý: khi giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng thời gian trễ mong muốn thì bộ timer cĩ giá trị logic 1. Cĩ hai loại bộ thời gian là: bộ thời gian khơng cĩ nhớ (TON) và bộ thời gian cĩ nhớ (TONR) trạng thái đầu vào. Độ phân giải của bộ timer là thời gian cập nhật giá trị đếm tức thời, trong PLC S7-200 cĩ 3 loại độ phân giải: 1ms, 10ms, 100ms. Số lƣợng bộ thời gian phụ thuộc vào chủng loại CPU. Timer Độ phân giải Giá trị max CPU 212 CPU 214 TON 1ms 32,767s T32 T32, T96 41
  42. T33 – T36/ 10ms 327,67s T33 – T36 T97 – T100 T37 – T63/ 100ms 3276,7s T37 – T63 T101 – T127 1ms 32,767s T0 T0, T64 T1 – T4/ T65 10ms 327,67s T1 – T4 TONR – T68 T5 – T31/ 100ms 3276,7s T5 – T36 T69 – T95 Lệnh: Ký hiệu Tốn hạng IN: V, T, C, I, Q, M, SM TON PT: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, const IN: V, T, C, I, Q, M, SM TONR PT: VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, AIW, const Thời gian trễ mong muốn = giá trị độ phân giải * giá trị đặt (PT). 42
  43. Với bộ TON cĩ hai cách để reset đĩ là cho đầu vào về 0 hoặc dùng lệnh RESET. Cịn với bộ TONR thì chỉ cĩ một cách để reset đĩ là dùng lệnh RESET.  Bộ đếm (Counters): Thực hiện chức năng đếm các sƣờn xung. Gồm cĩ hai loại bộ đếm là đếm tiến và đếm tiến lùi. Nguyên tắc hoạt động: khi giá trị đếm tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt PV thì bộ đếm cĩ giá trị logic 1. Khi chân reset R cĩ giá trị logic 1 thì bộ đếm đƣợc reset. Giá trị đếm lùi đƣợc thực hiện từ giá trị đếm tức thời. Giá trị đếm: đếm tiến CTU (từ 0 đến 32767); đếm tiến lùi CTUD (từ - 32768 đến 32767) Lệnh: Đếm tiến Đếm tiến lùi CU: đếm tiến; CD: đếm lùi; R: reset; PV: giá trị đặt PV: word (VW, T, C, IW, QW, MW, SMW, AC, const)  Các lệnh số học: Lệnh Ký hiệu Mơ tả Tốn hạng 43
  44. Thực hiện với số IN1, IN2: VW, nguyên I, số nguyên T, C, IW, QW, kép DI, số thực R. MW, SMW, Lệnh cộng Khi chân EN cĩ gia AC, const. trị logic 1 thì nội OUT: VW, T, dung của IN1 và IN2 “ADD_DI”, C, IW, QW, sẽ thực hiện phép “ADD_R” MW, SMW, cộng với nhau và ghi AC kết quả vào OUT Thực hiện với số nguyên I, số nguyên IN1, IN2: VW, kép DI, số thực R. T, C, IW, QW, Khi chân EN cĩ gia MW, SMW, trị logic 1 thì nội AC, const. Lệnh trừ dung của IN1 và IN2 OUT: VW, T, “SUB_DI”, sẽ thực hiện phép trừ C, IW, QW, “SUB_R” cho nhau (IN1-IN2) MW, SMW, và ghi kết quả vào AC OUT Thực hiện với số IN1, IN2: VW, nguyên I và số thực T, C, IW, QW, R. MW, SMW, Lệnh nhân Khi chân EN cĩ giá AC, const. trị logic 1 thì nội OUT: VD, ID, dung của IN1 và IN2 “MUL_R” QD, MD, sẽ thực hiện phép SMD, AC. nhân với nhau và ghi 44
  45. kết quả vào OUT Thực hiện với số nguyên I và số thực IN1, IN2: VW, R. T, C, IW, QW, Khi chân EN cĩ gia MW, SMW, trị logic 1 thì nội Lệnh chia AC, const. dung của IN1 và IN2 OUT: VD, ID, sẽ thực hiện phép “DIV_R” QD, MD, chia với nhau SMD, AC. (IN1/IN2) và ghi kết quả vào OUT IN: VD, ID, Khi chân EN cĩ gia QD, MD, trị logic 1 thì nội SMD, AC, Lệnh căn dung của IN1 sẽ const. bậc 2 đƣợc căn bậc hai va OUT: VD, ID, ghi kết quả vào OUT QD, MD, SMD, AC  Các lệnh tăng giảm 1 đơn vị và lệnh đảo giá trị thanh ghi: Lệnh Ký hiệu Mơ tả Tốn hạng Lệnh thực hiện với byte B, IN: VW, T, C, từ đơn W, từ kép DW. IW, QW, MW, Lệnh tăng SMW, AC, một đơn vị Khi chân EN cĩ giá trị logic 1 thì nội dung đi vào const. chân IN sẽ đƣợc tăng lên 1 OUT: VW, T, 45
  46. đơn vị và ghi ra OUT. C, IW, QW, MW, SMW, AC. IN: VW, T, C, Lệnh thực hiện với byte B, IW, QW, MW, từ đơn W, từ kép DW. SMW, AC, Lệnh giảm Khi chân EN cĩ giá trị const. một đơn vị logic 1 thì nội dung đi vào OUT: VW, T, chân IN sẽ đƣợc giảm đi 1 C, IW, QW, đơn vị và ghi ra OUT. MW, SMW, AC. IN: VW, T, C, Lệnh thực hiện với byte B, IW, QW, MW, từ đơn W, từ kép DW. SMW, AC, Lệnh đảo Khi chân EN cĩ giá trị const. giá trị logic 1 thì nội dung đi vào OUT: VW, T, chân IN sẽ đƣợc đảo giá trị C, IW, QW, từng bit và ghi ra OUT. MW, SMW, AC.  Lệnh di chuyển nội dung ơ nhớ: Lệnh di chuyển nội dung ơ nhớ đƣợc thực hiện với: nội dung của một byte (MOV_B), của một từ (MOV_W), của một từ kép (MOV_DW), của một số thực (MOV_R). 46
  47. IN: VB, IB, MB, Khi chân EN thỏa QB, SMB, AC, Lệnh di chuyển mãn logic 1 thì dữ const. nội dung của liệu từ chân IN sẽ OUT: VB, IB, MB, một byte đƣợc chuyển sang QB, SMB, AC, OUT. const. Tƣơng tự với từ đơn, từ kép và số thực. Sử dụng để đọc các đầu vào tƣơng tự hoặc ghi các đầu ra tƣơng tự, để sao chép dữ liệu từ vùng nhớ này sang vùng nhớ khác.  Lệnh thời gian thực(Real Time Clock - RTC): Đồng hồ thời gian thực bao gồm: ngày, tháng, năm, giờ, phút, giây, ngày trong tuần. khi cài dặt thời gian thực cho PLC cĩ hai cách: trực tiếp từ PC và gián tiếp từ ngƣời lập trình. Với phƣơng pháp gián tiếp từ ngƣời lập trình, các thơng số nhập cho đồng hồ thời gian thực phải ở dạng số BCD. - Lệnh đọc thời gian thực (READ_RTC): Lệnh đọc đồng hồ thời gian thực là lệnh đọc thời gian và ngày tháng hiện hành từ đồng hồ và đƣa chúng vào bộ đệm 8 byte bắt đầu tại địa chỉ T. Bit EN: bit cho phép đọc thời gian thực. T (8 byte): VB, IB, QB, MB, SB, LB, *AC, *VD, *LD. Đƣợc định dạng nhƣ sau: T (byte) Giá trị (định dạng BCD) 0 (năm) 0 – 99 1 (tháng) 0 – 12 47
  48. 2 (ngày) 0 – 31 3 (giờ) 0 – 23 4 (phút) 0 – 59 5 (giây) 0 – 59 6 (00) 00 7 (ngày trong 1 – 7; 1: Sunday tuần) - Lệnh SET_RTC: là lệnh ghi thời gian và ngày tháng hiện hành đến đồng hồ bắt đầu tại bộ đệm 8 byte ở địa chỉ T. Khi chân EN cĩ giá trị logic 1 thì thời gian thực sẽ đƣợc set lại thơng qua T. Các định dạng byte T hồn tồn giống nhƣ trên.  Các tiếp điểm trong vùng nhớ đặc biệt: - SM0.0: Vịng quét đầu tiên thì mở nhƣng từ vịng quét thứ 2 trở đi thì đĩng. - SM0.1: Ngƣợc lại với SM0.0, vịng quét đầu tiên tiếp điểm này đĩng, kể từ vịng quét thứ 2 thì mở ra và giữ nguyên trong suốt quá trình hoạt động. - SM0.4: Tiếp điểm tạo xung với nhịp xung với chu kì là 1 phút. - SM0.5: Tiếp điểm tạo xung với nhịp xung với chu kì là 1 giây.  Các lệnh chuyển đổi (convert) Lệnh Ký hiệu Mơ tả Chuyển đổi giá trị BCD ở chân IN thành BCD thành giá trị INTEGER và đƣa kết quả ra INTEGER OUT. Giá trị ở chân IN nằm trong 48
  49. khoảng 0 đến 9999 BCD Chuyển đổi giá trị INTEGER ở chân IN INTEGER thành giá trị BCD và đƣa kết quả ra thành BCD OUT. Giá trị ở chân IN nằm trong khoảng 0 đến 9999 INTEGER DOUBLE Chuyển đổi giá trị số DI 32 bit ở chân INTEGER IN thành giá trị I 16 bit và đƣa kết quả thành ra OUT. INTEGER INTEGER Chuyển đổi giá trị số I 16 bit ở chân IN thành thành giá trị DI 32 bit và đƣa kết quả ra DOUBLE OUT. INTEGER DOUBLE Chuyển đổi giá tri số INTEGER cĩ dấu INTEGER 32 bit ở chân IN thành giá trị số thực thành 32bit và đƣa kết quả ra OUT REAL INTEGER Chuyển đổi giá trị số I ở chân IN thành thành giá trị byte và đƣa kết quả ra OUT. BYTE BYTE Chuyển đổi giá trị byte ở chân IN thành thành giá trị số I và đƣa kết quả ra OUT. INTEGER 49
  50. - Lệnh SEGMENT: là lệnh xuất LED 7 đoạn với nội dung và cấu trúc nhƣ sau. Ký hiệu: 2.6. PHẦN MỀM LẬP TRÌNH STEP7. Để thiết kế chƣơng trình điều khiển đèn giao thơng bằng PLC S7-200 ta dùng phần mềm STEP7 Microwin V4. Sau khi cài đặt phần mềm, trên màn hình desktop sẽ xuất hiện biểu tƣợng của STEP7. Hình 2.6: Biểu tƣợng của STEP7. Đồng thời trong menu Start của Windows cung cĩ thƣ mục Simatic với tất cả các tên của những thành phần liên quan. 50
  51. Cấu trúc cửa sổ lập trình của STEP7 Microwin nhƣ sau: Hình 2.7: Của sổ lập trình của phần mềm lập trình V4.0 STEP 7 Microwin. Vùng soạn thảo chứa một chƣơng trình, đƣợc chia thành từng Network. Các thơng số nhập đƣợc kiểm tra lỗi cú pháp. Nội dung cửa sổ “ Program Block” tùy thuộc ngơn ngữ lập trình đã lựa chọn. Cĩ thể nhấn đúp vào phần tử lập trình cần thiết trong danh sách để chèn chúng vào chƣơng trình soạn thảo, cũng cĩ thể chèn các phần tử cần thiết bằng cách nhấn và nhả chuột. Các cơng cụ thƣờng sử dụng: - New (File Menu): tạo mới một chƣơng trình soạn thảo. - Open (File Menu): mở một chƣơng trình đã soạn thảo. - Cut, Copy, Paste (Edit Menu): cắt, sao chép và dán. - Download (PLC Menu): tải xuống chƣơng trình điều khiển. - Network (Insert): chèn network mới. - Program Elements (Insert): mở cửa sổ các phần tử lập trình. - Clear/Reset (PLC): xĩa chƣơng trình hiện thời trong PLC. 51
  52. - LAD, STL, FBD (view): hiển thị dạng ngơn ngữ yêu cầu. Các phần tử lập trình thƣờng dùng (ngơn ngữ LAD): Các lệnh logic tiếp điểm Các lệnh so sánh Các loại Counter Các loại Timers 2.7. PHẦN MỀM MƠ PHỎNG TRONG PLC S7 – 200. S7 – 200 Simulator 2.0 Ing English là một trong những phần mềm dùng để mơ phỏng hoạt động của PLC sau khi đƣợc nạp chƣơng trình. Chúng ta cĩ thể mơ phỏng chƣơng trình đã viết bằng cách sử dụng phần mềm này mà khơng cần đến PLC thật. Để thực hiện mơ phỏng, ta chỉ cần thực thi file S7 – 200.exe, sau khi khởi động ta đƣợc giao diện nhƣ sau: 52
  53. Hình 2.8: Giao diện phần mềm S7-200 Simulator 2.0 English. Trình tự thực hiện khi mơ phỏng một chƣơng trình điều khiển: - Viết chƣơng trình bằng phần mềm Step 7 Microwin. - Biên dịch chƣơng trình: File/Export. - Đặt tên tập tin và chọn Save (*.awl). - Khởi động phần mềm mơ phỏng S7-200.exe. - Chọn loại CPU: Configuration /CPU Type/Chọn loại CPU cần mơ phỏng. - Mở File cần mơ phỏng: Program/Load Program/ Chọn Accept/Chọn file *.awl. - Chạy mơ phỏng: PLC / Run hoặc biểu tƣợng Run trên thanh cơng cụ. 53
  54. - Thay đổi trạng thái ngõ vào bằng các cơng tắc trên bảng điều khiển màu xanh. - Quan sát các đèn báo trạng thái ngõ vào ra trên PLC. - Dừng chƣơng trình: PLC / Stop hoặc biểu tƣơng Stop trên thanh cơng cụ. 54
  55. CHƢƠNG 3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRỘN SƠN BẰNG PLC S7-200 3.1. YÊU CẦU. Để pha trộn đƣợc một màu sơn nào đĩ chúng ta phải tìm hiểu kỹ thuật về pha chế màu,tức phải nắm bắt đƣợc tỷ lệ giữa các màu cơ bản là bao nhiêu phần trăm (%). Vì vậy ta cĩ các yêu cầu sau: - Các sơn để pha phải cĩ màu chuẩn. - Hỗn hợp phải đƣợc khuấy trộn đều đặn. Bảng 3.1: Ví dụ một số thành phần các màu cơ bản. Tỉ lệ: % Sản Phẩm Xanh dƣơng Đỏ Vàng Màu da cam 5 50 45 Màu rêu 60 10 30 Màu tím 10 70 20 Màu hồng 50 50 0 Màu xanh lá 15 0 85 55
  56. 3.2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG. Nhấn nút Start (I0.0) để khởi động hệ thống, chọn chế chế độ hoạt động bằng tay ( I0.3 = 1) hoặc chế độ tự động ( I0.3 = 0). Khi chọn chế độ tự động, phải chọn màu cần pha ( da cam , rêu, tím, hồng, xanh lá ) thơng qua nút nhấn ( I1.1 ÷I1.4 ), nếu khơng nhấn nút hệ thống sẽ tự động pha màu xanh lá. Sau khi chọn màu cần pha, bơm ba loại sơn xanh dƣơng – đỏ - vàng vào bình chứa. Sơn xanh dƣơng sẽ bơm vào bồn chính bằng máy bơm đƣợc đƣợc điều khiển qua Q0.4 trong khoảng thời gian T1, sơn đỏ sẽ bơm vào bồn chính bằng máy bơm đƣợc đƣợc điều khiển qua Q0.5 trong khoảng thời gian T2, sơn vàng sẽ bơm vào bồn chính bằng máy bơm đƣợc đƣợc điều khiển qua Q0.6 trong khoảng thời gian T3. Các bơm ngừng đƣa sơn vào bình khi đã đủ khoảng thời gian định sẵn hoặc bình chứa đạt mức cực đại (I0.3= 1) và bắt đầu quá trình trộn. Quá trình này đƣợc điều khiển bởi động cơ trộn, thời gian trộn cần thiết là trộn 3s dừng 2s, đƣợc thực hiện 3 lần. Sau khi trộn xong, sản phẩm đƣợc rĩt thơng qua van (Q1.1). Mỗi quá trình trộn đƣợc 5 lít sơn theo yêu cầu. 3.3. SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO PLC. Hình 3.1: Mạch cấp nguồn cho PLC. 56
  57. Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý đấu dây cho PLC CPU 224 DC/DC/DC Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý đấu dây cho PLC CPU 224 AC/DC/Relay 57
  58. 3.4. LƢU ĐỒ THUẬT GIẢI. 3.4.1. Chƣơng trình chính ( MAIN). START BLUE 1 AUTO-MAN MAN 0 AUTO 58
  59. 3.4.2. Chƣơng trình con điều khiển chọn màu. AUTO 1 Cơng tắc chế độ 1 Trộn thành sơn màu cam 0 Cơng tắc chế độ 2 1 0 Trộn thành sơn màu rêu 0 0 1 Cơng tắc chế độ 3 Trộn thành sơn màu tím 0 0 1 Cơng tắc chế độ 4 Trộn thành sơn màu hồng 0 Trộn thành sơn màu xanh lá 59
  60. 3.4.3. Chƣơng trình con trộn sơn tự động. Màu cần trộn Khởi tạo bộ định thời TON T37 Khởi động động cơ bơm 1, 2, 3 Dừng động cơ bơm khi sơn trong bồn chính đầy hoặc hết thời gian bơm lập trình. Đèn xanh sáng Khởi động động quá trình trộn Khởi động động quá trình rĩt Phát hiện cĩ Đ Mở van để rĩt sơn thùng đựng sơn S END Báo động 3.5. CÁC ĐẦU VÀO/RA PLC. 60
  61. Bảng 3.2: Các đầu vào/ra của 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_Man I0.2 Tự động – Bằng tay Báo mức sơn trong bồn chính 4 Min I0.3 cịn hay hết 5 Max I0.4 Báo mức sơn trong bồn chính đã đầy 6 Dk_bom1 I0.5 Điều kiển bơm 1 7 Dk_bom2 I0.6 Điều kiển bơm 2 8 Dk_bom3 I0.7 Điều kiển bơm 3 9 Dk_dc_tron I1.0 Điều kiển động cơ trộn 10 Tron_1 I1.1 Chƣơng trình tạo màu da cam 11 Tron_2 I1.1 Chƣơng trình tạo màu rêu 12 Tron_3 I1.2 Chƣơng trình tạo màu tím 13 Tron_4 I1.4 Chƣơng trình tạo màu hồng 14 Cb_1 I1.5 Phát hiện cĩ thùng đựng sơn 15 Cb_2 I1.6 Phát hiện sơn đã đƣợc rĩt đủ 61
  62. 16 Blue Q0.0 Đèn báo hoạt động 17 Red Q0.1 Đèn báo dừng 18 Green Q0.2 Đèn báo đầy sơn bồn chính 19 Yellow Q0.3 Đèn báo hết sơn bồn chính 20 Bom_1 Q0.4 Động cơ bơm sơn xanh dƣơng 21 Bom_2 Q0.5 Động cơ bơm sơn đỏ 22 Bom_3 Q0.6 Động cơ bơm sơn vàng 23 Dc_tron Q0.7 Động cơ trộn sơn 24 Chuong_bao Q1.0 Chuơng báo khơng cĩ thùng đựng sơn 25 Van Q1.1 Van thƣờng đĩng 24V 62
  63. 3.6. CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN. Kích đúp vào biểu tƣợng Step7 Microwin trên màn hình desktop hoặc vào Start => All Program File => Simatic => Step7 Microwin. Hình 3.4: Của sổ giao diện của phần mềm lập trình. Click vào File => Save để save file. Ở của sổ hiện ra đặt tên cho chƣơng trình vào ơ file name, chọn đƣờng dẫn để lƣu file ở ơ Save in, sau đĩ nhấn Save để lƣu lại. Từ giao diện chƣơng trình click vào Symbol Table để đặt tên cho các biến. Click vào Program Block, từ khối lệnh click đúp vào các biểu tƣợng mong muốn để thiết kế chƣơng trình. 63
  64. 3.6.1. Chƣơng trình chính. 64
  65. 3.6.2. Chƣơng trình điều khiển trộn sơn bằng tay (MAN). 3.6.3. Chƣơng trình điều khiển trộn sơn tự động (AUTO). 65
  66. 3.6.4. Chƣơng trình điều khiển rĩt sơn (ROT_SON). 66
  67. 3.6.5. Chƣơng trình điều khiển trộn sơn màu da cam (DA_CAM). 67
  68. 3.6.6. Chƣơng trình điều khiển trộn sơn màu rêu (REU). 68
  69. 3.6.7. Chƣơng trình điều khiển trộn sơn màu tím (TIM). 70
  70. 3.6.8. Chƣơng trình điều khiển trộn sơn màu hồng (HONG). 71
  71. 3.6.9. Chƣơng trình điều khiển trộn sơn màu xanh lá (XANH_LA). 73
  72. 3.6.10. Chƣơng trình đèn báo (DEN_BAO). 75
  73. KẾT LUẬN Sau thời gian làm đồ án dƣới sụ hƣớng dẫn tận tình của thầy TS. Nguyễn Trọng Thắng, sự giúp đỡ của các bạn và sụ lỗ lực của bản thân em đã hồn thành xong đồ án tốt nghiệp của mình. Đồ án gồm cĩ những nội dung nhƣ sau: Giới thiệu về lịch sử phát triển của ngành sơn, cấu trúc, nguyên tắc hoạt động của một hệ thống trộn sơn. Trình bày khái quát về sự hình thành và phát triển của PLC, các ƣu điểm của PLC so với các hệ thống điều khiển khác. Trình bày cấu trúc phần cứng, ngơn ngữ lập trình của PLC S7 – 200. Giới thiệu về phần mềm lập trình STEP7 Microwin. Thực hiện thiết kế chƣơng trình điều khiển hệ thống trộn sơn sử dụng PLC S7-200 đƣợc viết bằng phần mềm Step7 Microwin V4.0. Đồ án này đã giúp em hiểu và biết cách ứng dụng PLC vào thực tế, ngồi ra nĩ cịn giúp em bổ xung kiến thức về lập trình và một số kỹ năng khác. Tuy nhiên do thời gian nghiên cứu cịn hạn chế và kiến thức cĩ hạn nên vẫn cịn nhiều thiếu sĩt, rất mong nhận đƣợc sự gĩp ý của các thầy cơ để em cĩ thể bổ xung thêm kiến thức hiện cĩ của mình. Em xin chân thành cảm ơn. 76
  74. TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách tham khảo 1. Nguyễn Trọng Thuần (2004), Điều khiển logic và ứng dụng, NXB Khoa học kỹ thuật. 2. Nguyễn Dỗn Phƣớc, Phan Xuân Minh, Vũ Văn Hà (2000), Tự động hĩa với Simatic S7 – 200, NXB Khoa học kỹ thuật. 3. Châu Chí Đức, Kỹ thuật điều khiển lập trình PLC Simatic S7-200. Tài liệu trên internet 1. 2. 3. 4. 5. 6. 77