›
›

Đồ án Tự động hóa quá trình công nghệ PLC

pdf 60 trang hoanguyen 4830
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Tự động hóa quá trình công nghệ PLC", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_tu_dong_hoa_qua_trinh_cong_nghe_plc.pdf

Nội dung text: Đồ án Tự động hóa quá trình công nghệ PLC

  1. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Mục lục ĐỀ TÀI 3 LỜI NÓI ĐẦU 4 Chương I:Cơ sở lí thuyết tự động hóa 5 1.1. Mở đầu 5 1.2. Các thành phần cơ bản của một bộ PLC 6 1.2.1. Cấu hình phần cứng 6 1.2.2. Cấu tạo chung của PLC 9 1.3. Các vấn đề về lập trình 10 1.3.1 Khái niệm chung 10 1.3.2. Các phương pháp lập trình 11 1.3.3. Các rơle nội 15 1.3.4. Các rơle thời gian 16 1.3.5. Các bộ đếm 17 1.4. Đánh giá ưu nhược điểm của PLC 17 ChươngII:Bộ điều khiển PLC S7-300 20 2.1 Cấu hình cứng 20 2.1.1. Cấu tạo của họ PLC- S7-300 20 2.1. 2 Địa chỉ và gán địa chỉ 22 2.2 Vùng đối tượng 23 2.2.1 Các vùng nhớ 23 2.2.2. Nhập các hằng số 24 2.3 Ngôn ngữ lập trình 25 2.3 1. Cấu trúc chương trình S7-300 25 2.3.2. Bảng lệnh của S7-300 27 2.4. Lập trình một số lệnh cơ bản 27 2.4. 1. Nhóm lệnh 1ogic 27 2.4.2. Nhóm lệnh thời gian 30 2.4.3. Nhóm lệnh đếm 34 Chương III: Tìm hiểu công nghệ 38 3.1 Giới thiệu công nghệ rửa xe ô tô 38 SVTH :Đặng Văn Trình Page 1 GVHD:Trần Đức Chuyển
  2. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ 3.1.1Giới thiệu các phương pháp rửa xe ô tô 38 3.1.2 Sơ đồ nguyên lý cung cấp nước cho hệ thống rửa xe tự động 38 3.1. 3. Phương án công nghệ của phương pháp rửa xe tự động 39 3.2 Phương pháp thực tế ở Việt Nam 41 3.3. Khảo sát kết cấu các chi tiết chính trong hệ thống rửa xe tự động trong phương án lựa chọn 42 3.3.1. Đường ray 42 3.3.2 Các thiết bị phun nước cao áp, hun chất tẩy 42 3.3.3 Chổi lau xe. 42 3.3.4.Hệ thống sấy khô 43 3.3.5 Động cơ kéo băng tải 43 3.3.6 Thiết bị điều khiển quá trình 43 3.4 Kết luận về quá trình tìm hiểu công nghệ 44 3.5 Mô hình xây dựng 44 ChươngVI:Chương trình điều khiển 46 4.1.Mạch điều khiển và mạch động lực 46 4.1.1 Mạch điều khiển 46 4.1.2 Mạch động lực 48 4.2 Thực hiện trên S7-300 49 4.2.1 Sơ đồ kết nối. 49 4.2.2 Chương trình lập trình trên S7-300. 50 4.2.3 Mô phỏng bằng PLC sim 54 4.3 Các tài liệu tham khảo 60 SVTH :Đặng Văn Trình Page 2 GVHD:Trần Đức Chuyển
  3. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 3 ĐỀ 28: TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ PLC SVTH : Đặng Văn Trình GVHD : Trần Đức Chuyển Đề tài: “ ứng dụng PLC S7-300 điều khiển hệ thống rửa xe tự động” Bao gồm 6 động cơ:1đ/c băng tải đưa xe vào nhà rửa, 2đ/c điều khiển cửa vào và cửa ra, 1đ/c xả nước, 1đ/c thổi khô. 10 cảm biến được bố trí như hình vẽ. Khi có sự cố mạch tự động dừng. Yêu cầu thực hiện 1. Cơ sở lí thuyết tự động hóa 2. Tìm hiểu quá trình công nghệ 3. Xây dựng mạch điều khiển và mạch động lực 4. Viết chương trình điều khiển bằng S7_300 Ngày giao đề: Ngày hoàn thành Khoa bôn môm GVDH SVTH :Đặng Văn Trình Page 3 GVHD:Trần Đức Chuyển
  4. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ LỜI NÓI ĐẦU Cuộc sống gắn liền với sự tiện lợi, được sử dụng các dịch vụ tốt nhất,nhanh nhất. Đối với các nước phát triển công nghệ tự động hóa được áp dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có thể kể đến những ứng dụng thực tế trong cuộc sống hằng ngày là:” Rửa xe tự động” không thể thiếu ở các nước phát triển với mật độ ô tô lớn. Mô hình Rửa Xe ra đời góp phần mang lại sự chuyên nghiệp hơn trong dịch vụ rửa xe, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của cuộc sống công nghiệp là sự tiện lợi và nhanh chóng, nhưng cũng không kém phần hiệu quả so với các dịch vụ cổ điển. Đối với nước ta thì dịch vụ này còn khá mới. Chưa được áp dụng rộng rãi, nhưng trong tương lai, cùng với xu thế phát triển chung trên thế giới. Nước ta sẽ ngày càng phát triển. Đất nước phát triển gắn liền với giao thông vận tải phát triển, đời sống vật chất nâng cao. Dẫn đến sự xuất hiện ngày càng nhiều xe ô tô, thay thế dần xe gắn máy, trả lại bộ mặt đường phố hiện đại và sạch đẹp. Bên cạnh đó các thiết bị sử dụng trong dịch vụ rửa xe chuyên nghiệp hơn. Cuộc sống mọi người trở nên năng động thì nhu cầu rửa xe nhanh là tất yếu, bởi họ xem thời gian là “vàng” mà chỉ có nhà Rửa Xe Tự Động mới đáp ứng được vì cùng một thời điểm nó có thể rửa được nhiều xe. Tiết kiệm rất nhiều thời gian cho những người năng động. Khi được giao làm đề tài này em mong muốn với những kiến thức mà bản than tiếp thu được sẽ được áp dụng vào thực tế. Mô hình của em được xây dựng từ mô hình của Thầy Trần Đức Chuyển và từ các mô hình tham khảo trên mạng. Vì kiến thức còn hạn chế và thời gian tìm hiểu cũng không nhiều nên đồ án của em chưa thể phát huy hết ý tưởng của em vào trong mô hình rất hay này. Mô hình “Rửa xe tự động” rất phức tạp về cơ khí và và rất khó để thể hiện. Ở đây em xin đưa ra một mô hình thu nhỏ của hệ thống và vì vậy mà hiệu quả sẽ không cao. Rất mong được sự giúp đỡ cưa các Thầy Cô giáo trong khoa đặc biệt sự giúp đỡ của Thầy Trần Đức Chuyển người đã hướng dẫn em thực hiện đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn! Nam Định 04/11/2010 Sinh Viên: Đặng Văn Trình SVTH :Đặng Văn Trình Page 4 GVHD:Trần Đức Chuyển
  5. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Chương I:Cơ sở lí thuyết tự động hóa 1.1. Mở đầu Sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động hiện đại và công nghệ điều khiển logic khả trình dựa trên cơ sở phát triển của tin học mà cụ thể là sự phát triển của kỹ thuật máy tính. Kỹ thuật điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Control) được phát triển từ những năm 1968 -1970. Trong giai đoạn đầu các thiết bị khả trình yêu cầu người sử dụng phải có kỹ thuật điện tử, phải có trình độ cao. Ngày nay các thiết bị PLC đã phát triển mạnh mẽ và có mức độ phổ cập cao. Thiết bị điều khiển logic lập trình được PLC là dạng thiết bị điều khiển đặc biệt dựa trên bộ vi xử lý, sử dụng bộ nhớ lập trình được để lưu trữ các lệnh và thực hiện các chức năng, chẳng hạn cho phép tính logic, lập chuỗi, định giờ, đếm, và các thuật toán để điều khiển máy và các quá trình công nghệ. PLC được thiết kế cho các kỹ sư, không yêu cầu cao về kiến thức máy tính và ngôn ngữ máy tính, có thể vận hành. Chúng được thiết kế cho các nhà kỹ thuật có thể cài đặt hoặc thay đổi chương trình. Vì vậy, các nhà thiết kế PLC phải lập trình sẵn sao cho chương trình điều khiển có thể nhập bằng cách sử dụng ngôn ngữ đơn giản (ngôn ngữ điều khiển). Thuật ngữ logic được sử dụng vì việc lập trình chủ yếu liên quan đến các hoạt động logic, ví dụ nếu có các điều kiện A và B thì C làm việc Người vận hành nhập chương trình (chuỗi lệnh) vào bộ nhớ PLC. Thiết bị điều khiển PLC sẽ giám sát các tín hiệu vào và các tín hiệu ra theo chương trình này và thực hiện các quy tắc điều khiển đã được lập trình. Các PLC tương tự máy tính, nhưng máy tính được tối ưu hoá cho các tác vụ tính toán và hiển thị, còn PLC được chuyên biệt cho các tác vụ điều khiển và môi trường công nghiệp. Vì vậy các PLC: + Được thiết kế bền để chịu được rung động, nhiệt, ẩm và tiếng ồn, + Có sẵn giao diện cho các thiết bị vào ra, + Được lập trình dễ dàng với ngôn ngữ điều khiển dễ hiểu, chủ yếu giải quyết các phép toán logic và chuyển mạch. Về cơ bản chức năng của bộ điều khiển logic PLC cũng giống như chức năng của bộ điều khiển thiết kế trên cơ sở các rơle công tắc tơ hoặc trên cơ sở các khối điện tử đó là: + Thu thập các tín hiệu vào và các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến, SVTH :Đặng Văn Trình Page 5 GVHD:Trần Đức Chuyển
  6. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ + Liên kết, ghép nối các tín hiệu theo yêu cầu điều khiển và thực hiện đóng mở các mạch phù hợp với công nghệ, + Tính toán và soạn thảo các lệnh điều khiển trên cơ sở so sánh các thông tin thu thập được, + Phân phát các lệnh điều khiển đến các địa chỉ thích hợp. Riêng đối với máy công cụ và người máy công nghiệp thì bộ PLC có thể liên kết với bộ điều khiển số NC hoặc CNC hình thành bộ điều khiển thích nghi. Trong hệ thống của các trung tâm gia công, mọi quy trình công nghệ đều được bộ PLC điều khiển tập trung. 1.2. Các thành phần cơ bản của một bộ PLC 1.2.1. Cấu hình phần cứng Bộ PLC thông dụng có năm bộ phận cơ bản gồm: bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao diện vào/ra và thiết bị lập trình. Sơ đồ hệ thống như hình 1.1 . 1.2.1.1 Bộ xử lý Bộ xử lý còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), là linh kiện chứa bộ vi xử lý. Bộ xử lý biên dịch các tín hiệu vào và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu trong bộ nhớ của CPU, truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các thiết bị ra. Nguyên lý làm việc của bộ xử lý tiến hành theo từng bước tuần tự, đầu tiên các thông tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự và được kiểm soát bởi bộ đếm chương trình. Bộ xử lý liên kết các tín hiệu và đưa kết quả điều khiển tới đầu ra. Chu kỳ thời gian này gọi là thời gian quét (scan). Thời gian một vòng quét phụ thuộ vào dung lượng của bộ nhớ, vào tốc độ của CPU. Nói chung chu kỳ một vòng quét như hình 1.2. Sự thao tác tuần tự của chương trình dẫn dấn một thời gian trễ trong khi bộ đếm của chương trình đi qua một chu trình đầy đủ, sau đó bắt đầu lại từ đầu SVTH :Đặng Văn Trình Page 6 GVHD:Trần Đức Chuyển
  7. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Hình 1.1 nguyên lí của bộ PLC Hình 1.2 Vòng quét Để đánh giá thời gian trễ người ta đo thời gian quét của một chương trình dài 1K byte và coi đó là chỉ tiêu để so sánh các PLC. Với nhiều loại PLC thời gian trễ này có thể tới 20ms hoặc hơn. Nếu thời gian trễ gây trở ngại cho quá trình điều khiển thì phải dùng các biện pháp đặc biệt, chẳng hạn như lặp lại những lần gọi quan trọng trong thời gian một lần quét, hoặc là điều khiển các thông tin chuyển giao để bỏ bớt đi những lần gọi ít quan trọng khi thời gian quét dài tới mức không thể chấp nhận được. Nếu các giải pháp trên không thoả mãn thì phải dùng PLC có thời gian quét ngắn hơn. 1. 2.1.2 Bộ nguồn Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp cho bộ vi xử lý (thường là 5V) và cho các mạch điện đầu ra hoặc các module còn lại (thường là 24V). 1.2.1.3. Thiết bị lập trình Thiết bị lập trình được sử dụng để lập các chương trình điều khiển cần thiết sau đó được chuyển cho PLC. Thiết bị lập trình có thể là thiết bị lập trình chuyên dụng, có thể SVTH :Đặng Văn Trình Page 7 GVHD:Trần Đức Chuyển
  8. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ là thiết bị lập trình cầm tay gọn nhẹ, có thể là phần mềm được cài đặt trên máy tính cá nhân. 1.2.1.4. Bộ nhớ Bộ nhớ là nơi lưu giữ chương trình sử dụng cho các hoạt động điều khiển. Các dạng bộ nhớ có thể là RAM, ROM, EPROM. Người ta luôn chế tạo nguồn dự phòng cho RAM để duy trì chương trình trong trường hợp mất điện nguồn, thời gian duy trì tuỳ thuộc vào từng PLC cụ thể. Bộ nhớ cũng có thể được chế tạo thành module cho phép dễ dàng thích nghi với các chức năng điều khiển có kích cỡ khác nhau, khi cần mở rộng có thể cắm thêm. 1.2.1.5. Giao diện vào/ra Giao diện vào là nơi bộ xử lý nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đến các thiết bị bên ngoài. Tín hiệu vào có thể từ các công tắc, các bộ cảm biến nhiệt độ, các tế bào quang điện Tín hiệu ra có thể cung cấp cho các cuộn dây công tắc tơ, các rơle, các van điện từ, các động cơ nhỏ Tín hiệu vào/ra có thể là tín hiệu rời rạc, tín hiệu liên tục, tín hiệu logic Các tín hiệu vào/ra có thể thể hiện như hình 1.3. Mỗi điểm vào ra có một địa chỉ duy nhất được PLC sử dụng. Hình 1.3: Giao diện vào/ra Các kênh vào/ra đã có các chức năng cách ly và điều hoà tín hiệu sao cho các bộ cảm biến và các bộ tác động có thể nối trực tiếp với chúng mà không cần thêm mạch điện khác. Tín hiệu vào thường được ghép cách điện (cách ly) nhờ linh kiện quang như hình 1.4. Dải tín hiệu nhận vào cho các PLC cỡ lớn có thể là 5v, 24v, 110v, 220v. Các PLC cỡ nhỏ thường chỉ nhập tín hiệu 24v. SVTH :Đặng Văn Trình Page 8 GVHD:Trần Đức Chuyển
  9. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Hình 1.4 Cách ly tín hiệu vào Tín hiệu ra cũng được ghép cách ly, có thể cách ly kiểu rơle như hình 1.5a, cách ly kiểu quang như hình 1.5b. Tín hiệu ra có thể là tín hiệu chuyển mạch 24v, 100mA; 110v, 1A một chiều, thậm chí 240v, 1A xoay chiều tuỳ loại PLC. Tuy nhiên, với PLC cỡ lớn dải tín hiệu ra có thể thay đổi bằng cách lựa chọn các module ra thích hợp. Hình 1.5 Cách ly tín hiệu ra 1.2.2. Cấu tạo chung của PLC Các PLC có hai kiểu cấu tạo cơ bản là: kiểu hộp đơn và kiểu modulle nối ghép. Kiểu hộp đơn thường dùng cho các PLC cỡ nhỏ và được cung cấp dưới dạng nguyên chiếc hoàn chỉnh gồm bộ nguồn, bộ xử lý, bộ nhớ và các giao diện vào/ra. Kiểu hộp đơn thường vẫn có khả năng ghép nối được với các module ngoài để mở rộng khả năng của PLC. Kiểu hộp đơn như hình 1.6. Hình 1.6 Kiểu hộp đơn Hình 1.7 Kiểu mođun SVTH :Đặng Văn Trình Page 9 GVHD:Trần Đức Chuyển
  10. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Kiểu module ghép nối gồm các module riêng cho mỗi chức năng như module nguồn, module xử lý trung tâm, module ghép nối, module vào/ra, module mờ, module PID các module được lắp trên các rãnh và dược kết nối với nhau. Kiểu cấu tạo này có thể được sử dụng cho các thiết bị điều khiển lập trình với mọi kích cỡ, có nhiều bộ chức năng khác nhau được gộp vào các module riêng biệt. Việc sử dụng các module tuỳ thuộc công dụng cụ thể. Kết cấu này khá linh hoạt, cho phép mở rộng số lượng đầu nối vào/ra bằng cách bổ sung các module vào/ra hoặc tăng cường bộ nhớ bằng cách tăng thêm các đơn vị nhớ. 1.3. Các vấn đề về lập trình 1.3.1 Khái niệm chung PLC có thể sử dụng một cách kinh tế hay không phụ thuộc rất lớn vào thiết bị lập trình. Khi trang bị một bộ PLC thì đồng thời phải trang bị một thiết bị lập trình của cùng một hãng chế tạo. Tuy nhiên, ngày nay người ta có thể lập trình bằng phần mềm trên máy tính sau đó chuyển sang PLC bằng mạch ghép nối riêng. Sự khác nhau chính giữa bộ điều khiển khả trình PLC và công nghệ rơle hoặc bán dẫn là ở chỗ kỹ thuật nhập chương trình vào bộ điều khiển như thế nào. Trong điều khiển rơle, bộ điều khiển được chuyển đổi một cách cơ học nhờ đấu nối dây "điều khiển cứng", còn với PLC thì việc lập trình được thực hiện thông qua một thiết bị lập trình và một ngoại vi chương trình. Có thể chỉ ra quy trình lập trình theo giản đổ hình1.8. Để lập trình người ta có thể sử dụng một trong các mô hình sau đây: Hình 1.8. Quy trình lập trình + Mô hình dãy. + Mô hình các chức năng. SVTH :Đặng Văn Trình Page 10 GVHD:Trần Đức Chuyển
  11. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ + Mô hình biểu đồ nối dây. + Mô hình logic. Việc lựa chọn mô hình nào trong các mô hình trên cho thích hợp là tuỳ thuộc vào loại PLC và điều quan trọng là chọn được loại PLC nào cho phép giao lưu tiện lợi và tránh được chi phí không cần thiết. Đa số các thiết bị PLC lưu hành trên thị trường hiện nay là dùng mô hình dãy hoặc biểu đồ nối dây. Những PLC hiện đại cho phép người dùng chuyển từ một phương pháp nhập này sang một phương pháp nhập khác ngay trong quá trình nhập. Trong thực tế khi sử dụng biểu đồ nối dây thì việc lập trình có vẻ đơn giản hơn vì nó có cách thể hiện gần giống như mạch rơle công tắc tơ. Tuy nhiên, với những người đã có sẵn những hiểu biết cơ bản về ngôn ngữ lập trình thì lại cho rằng dùng mô hình dãy dễ dàng hơn, đồng thời với các mạch cỡ lớn thì dùng mô hình dãy có nhiều ưu điểm hơn. Mỗi nhà chế tạo đều có những thiết kế và phương thức thao tác thiết bị lập trình riêng, vì thế khi có một loại PLC mới thì phải có thời gian và cần phải được huấn luyện để làm quen với nó. 1.3.2. Các phương pháp lập trình Từ các cách mô tả hệ tự động các nhà chế tạo PLC đã soạn thảo ra các phương pháp lập trình khác nhau. Các phương pháp lập trình đều được thiết kế đơn giản, gần với các cách mô tả đã được biết đến. Từ đó nói chung có ba phương pháp lập trình cơ bản là phương pháp bảng lệnh STL, phương pháp biểu đồ bậc thang LAD và phương pháp lưu đồ điều khiển CSF. Trong đó, hai phương pháp bảng lệnh STL và biểu đồ bậc thang LAD được dùng phổ biến hơn cả. 1.3.2.1. Một số ký hiệu chung Cấu trúc lệnh Một lệnh thường có ba phần chính và thường viết như hình 1.9 (có loại PLC có cách viết hơi khác): 1. Địa chỉ tương đối của lệnh (thường khi tập trình thiết bị lập trình tự đưa ra). 2. Phần lệnh là nội dung thao tác mà PLC phải tác động lên đối tượng của lệnh, trong lập trình LAD thì phần này tự thể hiện trên thanh LAD, không được ghi ra. 3. Đối tượng lệnh, là phần mà lệnh tác động theo yêu cầu điều khiển, trong đối tương lệnh lại có hai phần: SVTH :Đặng Văn Trình Page 11 GVHD:Trần Đức Chuyển
  12. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ 4. Loại đối tượng, có trường hợp sau loại đối tượng có dấu ":", có các loại đốitượng như tín hiệu vào, tín hiệu ra, cờ (rơle nội) 5. Tham số của đối tượng lệnh để xác định cụ thể đối tượng, cách ghi tham số cũng phụ thuộc từng loại PLC khác nhau. Hình 1.9 Lệnh STL Ký hiệu thường có trong mỗi lệnh: Các ký hiệu trong lệnh, quy ước cách viết với mỗi quốc gia có khác nhau, thậm chí mỗi hãng, mỗi thời chế tạo của hãng có thể có các ký hiệu riêng. Tuy nhiên, cách ghi chung nhất cho một số quốc gia là: Mỹ: + Ký hiệu đầu vào là I (In), đầu ra là Q (out tránh nhầm O là không). + Các lệnh viết gần đủ tiếng Anh ví dụ ra là out. + Lệnh ra (gán) là out. + Tham số của lệnh dùng cơ số 10. + Phía trước đối tượng lệnh có dấu %. + Giữa các số của tham số không có dấu chấm. Ví dụ: AND% I09; out%Q10. Nhật: + Đầu vào ký hiệu là X, đầu ra ký hiệu là Y. + Các lệnh hầu như được viết tắt từ tiếng Anh. + Lệnh ra (gán) là out. + Tham số của lệnh dùng cơ số 8. Ví dụ: A X 10; out Y 07 Tây đức + Đầu vào ký hiệu là I, đầu ra ký hiệu là Q. SVTH :Đặng Văn Trình Page 12 GVHD:Trần Đức Chuyển
  13. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ + Các lệnh hầu như được viết tắt từ tiếng Anh. + Lệnh ra (gán) là = + Tham số của lệnh dùng cơ số 8. + Giữa các số của tham số có dấu chấm để phân biệt khe và kênh. Ví dụ: A I 1.0; = Q 0.7. Ngoài các ký hiệu khá chung như trên thì mỗi hãng còn có các ký hiệu riêng, có bộ lệnh riêng. Ngay cùng một hãng ở các thời chế tạo khác nhau cũng có đặc điểm khác nhau với bộ lệnh khác nhau. Do đó, khi sử dụng PLC thì mỗi loại PLC phải tìm hiểu cụ thể hướng dẫn sử dụng của nó. Một số ký hiệu khác nhau với các lệnh cơ bản được thể hiện rõ trên bảng 1.1. 1.3.2.2. Phương pháp hình thang LAD (Ladder Logic) Phương pháp hình thang có dạng của biểu đồ nút bấm. Các phần tử cơ bản của phương pháp hình thang là: + Tiếp điểm: thường mở Thương kín + Cuộn dây (mô tả các rơle) + Hộp (mô tả các hàm khác nhau, các lệnh đặc biệt) Bảng 1.1 IEC Misubishi OMRON Siemens Telemec- Spreher Chú thích 1131-3 anique và Schuh LD LD LD A L STR Khởi đầu với tiếp điểm thường mở LDN LDI LD NOT AN AL STR Khởi đầu với tiếp NOT điểm thường kín AND AND AND A A AND Phần tử nối tiếp có tiếp điểm mở AND ANI AND AN AN AND Phần tử nối tiếp có N NOT NOT tiếp điểm kín SVTH :Đặng Văn Trình Page 13 GVHD:Trần Đức Chuyển
  14. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ O O OR OR O OR Phần tử song song có tiêu điểm mở ORN ORI ORNOT ON ON OR NOT Phần tử song song có tiếp điểm kín ST OUT OUT = = OUT Lấy tín hiệu ra Mạng LAD là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn chỉnh, theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới. Quá trình quét của PLC cũng theo thứ tự này. Mỗ một nấc thang xác định một số hoạt động của quá trình điều khiển. Một sơ đồ LAD có nhiều nấc thang. Trên mỗi phần tử của biếu đồ hình thang LAD có các tham số xác định tuỳ thuộc vào ký hiệu của từng hãng sản xuất PLC. Ví dụ: Một nấc của phương pháp hình thang như hình 1.10. Hình 1.10. Phương pháp lập trình thang LAD Hình 1.10a là kiểu ký hiệu của Misubishi (Nhật) Hình 1.10b là kiểu ký hiệu của Siemens (Tây đức) Hình 1.10c là ký hiệu của Allen Bradley 1. 3.2.3. Phương pháp liệt kê 1ệnh STL (Statement List) Phương pháp STL gần với biểu đồ logic. Ở phương pháp này các lệnh được liệt kê thứ tự. Tuy nhiên, để phân biệt các đoạn chương trình người ta thường dùng các mã nhớ, mỗi mã nhớ tương ứng với một nấc thang của biểu đồ hình thang. Để khởi đầu mỗi đoạn (tương ứng như khởi đầu một nấc thang) khi lập luôn sử dụng các lệnh khởi đầu như LD, L, A, O (bảng 1.l). Kết thúc mỗi đoạn thường là lệnh gán cho đầu ra, đầu ra có thể là đầu ra cho thiết bị ngoại vi có thể là đầu ra cho các rơle nội. Ví dụ: Một đoạn STL của PLC S5 (Siemens) hình 1.11 SVTH :Đặng Văn Trình Page 14 GVHD:Trần Đức Chuyển
  15. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Một đoạn STL của PLC S7-200 (Siemens) 0 LD I 0.1 1 A I 0.2 3 = Q 1.0 hình 1.12 Một đoạn STL của PLC MELSEC Fl (Nhật 0 LD X 400 1 O X 403 2 ANI X 404 3 OUT Y 433 hình 1.13 Một đoạn STL của CPM1A (OMRON) 0 LD 000.01 1 OR 010.00 2 AND NOT 000.00 3 AND 000.03 hình 1.14 4 OUT 010.00 1.3.2.4. Phương pháp lưu đồ điều khiển CSF (Control System Flow) Phương pháp lưu đồ điều khiển CSF trình bày các phép toán logic với các ký hiệu đồ hoạ đã được tiêu chuẩn hoá như hình 1.15. Phương pháp lưu đồ điều khiển thích hợp với người đã quen với phép tính điều khiển bằng đại số Boo1e. Hình 1.15Phương pháp lập trình CSF 1.3.3. Các rơle nội Trong các loại PLC có nhiều thuật ngữ dùng để chỉ các linh kiện loại này, ví dụ: rơle phụ, bộ vạch dấu, cờ hiệu, lưu trữ bít, bít nhớ Đây là linh kiện cung cấp các chức năng đặc biệt gắn liền với PLC và được dùng phổ biết trong lập trình. Rơle nội này tương tự như các rơle trung gian trong sơ đồ rơle công tắc tơ. Rơle nội cũng được SVTH :Đặng Văn Trình Page 15 GVHD:Trần Đức Chuyển
  16. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ coi là các đầu ra để nhận các lệnh gán đầu ra, nhưng thực chất đầu ra này không đưa ra ngoài (không phải thiết bị ngoại vi) mà chỉ nằm nội tại trong PLC. PLC nhỏ có thể có tới hàng trăm rơle nội, các rơle nội đều được nuôi bằng nguồn dự phòng khi mất điện. Một số ký hiệu các rơle nội: Hãng Tên gọi Ký hiệu Ví dụ Misubishi Rơle phụ hoặc bộ đánh dấu M M100; M101 Siemens Cờ hiệu F F0.0; F0.1 Sprecher và Sch Cuốn dây C C001; C002 TelemecaniQue Bít B B0; B1 Toshiba Rơle nội R R000; R001 Bradley Lưu trữ bít B B3/001 ; B3/002 Ví dụ: Sử dụng rơle nội (của Misibishi) 0 LD X 400 1 OR X 403 2 ANI X 404 3 OUT M 100 4 LD M 100 5 AND X 401 6 OUTY 433 hình 1.16 1.3.4. Các rơle thời gian Trong các hệ thống điều khiển luôn luôn phải sử dụng rơle thời gian để duy trì thời gian cho quá trình điều khiển. Trong các PLC người ta cũng gắn các rơle thời gian vào trong đó. Tuy nhiên, thời gian ở đây được xác định nhờ đồng hồ trong CPU. Các rơle thời gian cũng có các tên gọi khác nhau nhưng thường gọi nhất là bộ thời gian (Time). Các nhà sản xuất PLC không thống nhất về cách lập trình cho các rơle thời gian này. Mỗi loại PLC (thậm chí trong cùng hãng) cũng có các ký hiệu và cách lập trình rất khác nhau cho rơle thời gian. Số lượng rơle thời gian trong mỗi PLC cũng rất khác nhau. Điểm chung nhất đối với các rơle thời gian là các hãng đều coi rơle thời gian là SVTH :Đặng Văn Trình Page 16 GVHD:Trần Đức Chuyển
  17. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ các đầu ra nội, do đó rơle thời gian là đầu ra của nấc thang, hay của một đoạn chương trình. 1.3.5. Các bộ đếm Bộ đếm cho phép đếm tần suất xuất hiện tín hiệu vào. Bộ đếm có thể được dung trong trường hợp đếm các sản phẩm di chuyển trên băng chuyền và số sản phẩm xác định cần chuyển vào thùng. Bộ đếm có thể đếm số vòng quay của trục, hoặc số người đi qua cửa. Các bộ đếm này được cài đặt sẵn trong PLC. Có hai loại bộ đếm cơ bản là bộ đếm tiến và bộ đếm lùi. Các nhà sản xuất PLC cũng sử dụng các bộ đếm theo những cách khác nhau. Tuy nhiên, cũng như các bộ thời gian, bộ đếm cũng được coi là đầu ra của PLC và đây cũng là đầu ra nội, để xuất tính iệu ra ngoài phải qua đầu ra ngoại vi (có chân nối ra ngoài PLC). 1.4. Đánh giá ưu nhược điểm của PLC Trước đây, bộ PLC thường rất đắt, khả năng hoạt động bị hạn chế và quy trình lập trình phức tạp. Vì những lý do đó mà PLC chỉ được dùng trong những nhà máy và các thiết bị đặc biệt. Ngày nay do giảm giá liên tục, kèm theo tăng khả năng của PLC dẫn đến kết quả là ngày càng được áp dụng rộng rãi cho các thiết bị máy móc. Các bộ PLC đơn khối với 24 kênh đầu vào và 16 kênh đầu ra thích hợp với các máy tiêu chuẩn đơn, các trang thiết bị liên hợp. Còn các bộ PLC với nhiều khả năng ứng dụng và lựa chọn được dùng cho những nhiệm vụ phức tạp hơn. Có thể kể ra các ưu điểm của PLC như sau: + Chuẩn bị vào hoạt động nhanh: Thiết kế kiểu module cho phép thích nghi nhanh với mọi chức năng điều khiển. Khi đã được lắp ghép thì PLC sẵn sàng làm việc ngay. Ngoài ra nó còn được sử dụng lại cho các ứng dụng khác dễ dàng. + Độ tin cậy cao: Các linh kiện điện tử có tuổi thọ dài hơn các thiết bị cơ-điện. Độ tin cậy của PLC ngày càng tăng, bảo dưỡng định kỳ thường không cần thiết còn với mạch rơle công tắc tơ thì việc bảo dưỡng định kỳ là cần thiết. + Dễ dàng thay đổi chương trình: Những thay đổi chương trình được tiến hành đơn giản. Để sửa đổi hệ thống điều khiển và các quy tắc điều khiển đang được sử dụng, người vận hành chỉ cần nhập tập lệnh khác, gần như không cần mắc nối lại dây (tuy nhiên, có thể vẫn phải nối lại nếu cần thiết). Nhờ đó hệ thống rất linh hoạt và hiệu quả. + Đánh giá nhu cầu đơn giản: Khi biết các đầu vào và các đầu ra thì có thể đánh giá được kích cỡ yêu cầu của bộ nhớ hay độ dài chương trình. Do đó, có thể dễ dàng và nhanh chóng lựa chọn PLC phù hợp với các yêu cầu công nghệ đặt ra. SVTH :Đặng Văn Trình Page 17 GVHD:Trần Đức Chuyển
  18. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ + Khả năng tái tạo: Nếu dùng nhiều PLC với quy cách kỹ thuật giống nhau thì chi phí lao động sẽ giảm thấp hơn nhiều so với bộ điều khiển rơle, đó là do giảm phần lớn lao động lắp ráp. + Tiết kiệm không gian: PLC đòi hỏi ít không gian hơn so với bộ điều khiển rơle tương đương. + Có tính chất nhiều chức năng: PLC có ưu điểm chính là có thể sử dụng cùng một thiết bị điều khiển cơ bản cho nhiều hệ thống điều khiển. Người ta thường dùng PLC cho các quá trình tự động linh hoạt vì dễ dàng thuận tiện trong tính toán, so sánh các giá trị tương quan, thay đổi chương trình và thay đổi các thông số. + Về giá trị kinh tế: Khi xét về giá trị kinh tế của PLC phải đề cập đến số lượng đầu ra và đầu vào. Quan hệ về giá thành với số lượng đầu vào/ra có dạng như hình 1.17. Trên hình 1.17 thể hiện, nếu số lượng đầu vào/ra quá ít thì hệ rơle tỏ ra kinh tế hơn, những khi số lượng đầu vào/ra tăng lên thì hệ PLC kinh tế hơn hẳn. Hình 1.17 Khi tính đến giá cả của PLC thì không thể không kể đến giá của các bộ phận phụ không thể thiếu như thiết bị lập trình, máy in, băng ghi cả việc đào tạo nhân viên kỹ thuật. Nói chung những phần mềm để thiết kế lập trình cho các mục đích đặc biệt là khá đắt. Ngày nay nhiều hãng chế tạo PLC đã cung cấp chọn bộ đóng gói phần mềm đã được thử nghiệm, nhưng việc thay thế, sửa đổi các phần mềm là nhu cầu không thể tránh khỏi, do đó, vẫn cần thiết phải có kỹ năng phần mềm. Phân bố giá cả cho việc lắp đặt một PLC thường như sau: - 50% cho phần cứng của PLC. - 10% cho thiết kế khuân khổ chương trình. - 20% cho soạn thảo và lập trình. - 15% cho chạy thử nghiệm. - 5% cho tài liệu. SVTH :Đặng Văn Trình Page 18 GVHD:Trần Đức Chuyển
  19. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Việc lắp đặt một PLC tiếp theo chỉ bằng khoảng 1/2 giá thành của bộ đầu tiên, nghĩa là hầu như chỉ còn chi phí phần cứng. Có thể so sánh hệ điều khiển rơle và hệ điều khiển PLC như sau: Hệ rơle: + Nhiều bộ phận đã được chuẩn hoá. + Ít nhạy cảm với nhiễu. + Kinh tế với các hệ thống nhỏ. - Thời gian lắp đặt lâu. - Thay đổi khó khăn - Khó theo dõi và kiểm tra các hệ thống lớn, phức tạp. - Cần bảo quản thường xuyên. - Kích thước lớn. Hệ PLC + Thay đổi dễ dàng qua công nghệ phích cắm. + Lắp đặt đơn giản. + Thay đổi nhanh quy trình điều khiển. + Kích thước nhỏ. + Có thể nối với mạng máy tính. - Giá thành cao Bộ thiết bị lập trình thường đắt, sử dụng ít. SVTH :Đặng Văn Trình Page 19 GVHD:Trần Đức Chuyển
  20. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ ChươngII:Bộ điều khiển PLC S7-300 2.1 Cấu hình cứng 2.1.1. Cấu tạo của họ PLC- S7-300 PLC Step S7-300 thuộc họ Simatic do hãng Siemcns sản xuất. Đây là loại PLC đa khối. Cấu tạo cơ bản của loại PLC này là một đơn vị cơ bản (chỉ để xử lý) sau đó ghép thêm các module mở rộng về phía bên phải, có các module mở rộng tiêu chuẩn. Những module mở rộng này bao gồm những đơn vị chức năng mà có thể là hợp lại cho phù hợp với những nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể. 2.1.1.1. Đơn vị cơ bản Đơn vị cơ bản của PLC S7-300 như hình 2. 1. Hình 2. 1Khối mặt trước của CPU314 Trong đó: Các đèn báo: + Đèn SF: báo lỗi CPU, + Đèn BAF: báo nguồn ắc quy, + Đèn DC 5v: Báo nguồn 5v, + Đèn RUN: Báo chế độ PLC đang làm việc, + Đèn STOP: Báo PLC dang ở chế độ dừng. SVTH :Đặng Văn Trình Page 20 GVHD:Trần Đức Chuyển
  21. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ 2. Công tắc chuyển đổi chế độ: + RUN-P: Chế độ vừa chạy vừa sửa chương trình, + RUN: Đưa PLC vào chế độ làm việc, + STOP: Để PLC ở chế độ nghỉ, + MRES: Vị trí chỉ định chế độ xoá chương trình trong CPU. Muốn xoá chương trình trong PLC thì giữ nút bấm về vị trí MRES để đèn STOP nhấp nháy, khi thôi không nhấp nháy thì nhả nhanh tay. Làm lại nhanh một lần nữa (không để ý đèn STOP) nếu đèn vàng nháy nhiều lần là xong, nếu không thì phải làm lại. 2.1.1.2. Các kiểu module Tuỳ theo quá trình tự động hoá đòi hỏi số lượng đầu vào và đầu ra mà phải lắp thêm bao nhiêu module mở rộng cũng như loại module cho phù hợp. Tối đa có thể gá thêm 32 module vào ra trên 4 panen (rãnh), trên mỗi panen ngoài module nguồn, CPU và module ghép nối còn gá được 8 các module về bên phải. Thường Step 7- 300 sử dụng các module sau: + Module nguồn PS, + Module ghép nối IM (Intefare Module), + Module tín hiệu SM (Signal Module): - Vào số các loại: 8 kênh, 16 kênh, 32 kênh, - Ra số các loại: 8 kênh, 16 kênh, 32 kênh, - Vào ra số các loại: 8 kênh vào 8 kênh ra, 16 kênh vào 16 kênh ra, - Vào tương tự các loại: 2 kênh, 4 kênh, 8 kênh, - Ra tương tự các loại: 2 kênh, 4 kênh, 8 kênh, - Vào, ra tương tự các loại: 2 kênh vào 2 kênh ra, 4 kênh vào 4 kênh ra, + Module hàm (Function Module), - Đếm tốc độ cao, - Truyền thông CP 340, CP340- 1, CP341, + Module điều khiển (Control Module): - Module điều khiển PID, SVTH :Đặng Văn Trình Page 21 GVHD:Trần Đức Chuyển
  22. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ - Module điều khiển Fuzzy, - Module điều khiển rô bốt, - Module điều khiển động cơ bước, - Module điều khiển động cơ servo. 2.1. 2 Địa chỉ và gán địa chỉ Trong PLC các bộ phận con gửi thông tin đến hoặc lấy thông tin đi đều phải có địa chỉ để liên lạc. Địa chỉ là con số hoặc tổ hợp các con số đi theo sau chữ cái. Chữ cái chỉ loại địa chỉ, con số hoặc tổ hợp con số chỉ số hiệu địa chỉ. Trong PLC có những bộ phận được gán địa chỉ đơn như bộ thời gian (T), bộ đếm(C) chỉ cần một trong 3 chữ cái đó kèm theo một số là đủ, ví dụ:: T1, C32 Các địa chỉ đầu vào và đầu ra cùng với các module chức năng có cách gán địa chỉ giống nhau. Địa chỉ phụ thuộc vào vị trí gá của module trên panen. Chỗ gá module trên pancn gọi là khe (Slot), các khe đều có đánh số, khe số 1 là khe đầu tiên của và cứ thế tiếp tục. . Địa chỉ vào ra trên module số: Khi gá module số vào ra lên một khe nào lập tức nó được mạng địa chỉ byte của khe đó, mỗi khe có 4 byte địa chỉ. Trên mỗi module thì mỗi đầu vào, ra là một kênh, các kênh đều có địa chỉ bít là 0 đến 7. Địa chỉ của mỗi đầu vào, ra là số ghép của địa chỉ byte và địa chỉ kênh, địa chỉ byte đứng trước, địa chỉ kênh đứng sau, giữa hai số có dấu chấm. Khi các module gá trên khe thì địa chỉ được lính tử byte đầu của khe, các đầu vào và ra của một khe có cùng địa chỉ. Địa chỉ byte và địa chỉ kênh như hình2.2 SVTH :Đặng Văn Trình Page 22 GVHD:Trần Đức Chuyển
  23. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Hình 2.2 Địa chỉ khe và các kênh mudule số Hình 2.3 Địa chỉ module tương tự Ví dụ: Module 2 dấu vào, 2 đầu ra số gá vào khe số 5 rãnh 0 có địa chỉ là 14.0, I4.1 và Q4.0, Q4.1. Module số có thể được gá trên bất kỳ khe nào trên panen của PLC. . Địa chỉ vào ra trên module tương tự Để diễn tả một giá trị tương tự phải cân nhiều bít. Trong PLC S7-300 người ta dùng 16 bít (một word) cho một kênh. Một khe có 8 kênh với địa chỉ đầu liên là PIW256 hoặc PQW256 (byte 256 và 257) cho đến PIW766 hoặc PQW766 như hình 2.3 Module tương tự có thể được gá vào bất kỳ khe nào trên panen của PLC. Ví dụ: Một module tương tự 2 vào, 1 ra gá vào khe số 6 rãnh 0 có địa chỉ là PIW288, PIW290, PQW288. Chú ý: Các khe trống bao giờ cũng có trạng thái tín hiệu “0”. 2.2 Vùng đối tượng 2.2.1 Các vùng nhớ Bảng 2.1 TT Tên tham số Diễn giải Vùng tham số 1 I Đầu vào bit 0.0 đến 65535.7 SVTH :Đặng Văn Trình Page 23 GVHD:Trần Đức Chuyển
  24. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ 2 IB Đầu vàobyte 0 đến 65535 3 IW Đầu vào từ 0 đến 65534 4 ID Đầu vào từ kép 0.0 đến 65532 5 Q Đầu ra bít 0 đến 65535.7 6 QB Đầu ra byte 0 đến 65535 7 QW Đầu ra từ 0 đến 65534 8 QD Đầu ra từ kép 0 đến 65532 9 M Nhớ nội dạng bít 0.0 đến 255.7 10 MB Nhớ nội dạng byte 0 đến 255 11 MW Nhớ nội dạng từ 0 đến 254 12 MD Nhớ nội dạng từ kép. 0 đến 252 13 PIB Vùng đệm đầu vào dạng byle 0 đến 65535 14 PIW Vùng đệm đầu vào dạng tử 0 đến 65534 15 PID Vùng đệm đầu vào dạng từ kép 0 đến 65532 16 PQB Vùng đệm đầu ra dạng byte 0 đến 65535 17 PQW Vùng đệm đầu ra dạng từ 0 đến 65534 18 PQD Vùng đệm đầu ra dạng tử kép 0 đến 65532 19 T Bộ thời gian 0 đến 255 20 C Bộ đếm 0 đến 255 21 DBX Khối dữ liệu kiểu BD dạng bít 0.0 đến 65535.7 22 DBB Khối dữ liệu kiểu BD dạng byte 0 đến 65535 23 DBW Khối dữ liệu kiểu BD dạng tử 0 đến 65534 24 DBD Khối dữ liệu kiểu BD dạng từ kép 0 đến 65532 25 DIX Khối dữ liệu kiểu BI dạng bít 0.0 đến 65535 26 DIB Khối dữ liệu kiểu BI dạng byte 0 đến 65535 27 DIW Khối dữ liệu kiểu BI dạng từ 0 đến 65534 28 DID Khối dữ liệu kiểu BI dạng tử kép 0 đến 65532 29 L Vùng dữ liệu tạm thời dạng bít 0.0 đến 65535 30 LB Vùng dữ liệu tạm thời dạng byte 0 đến 65535 31 LW Vùng dữ liệu lạm thời dạng lử 0 đến 65534 32 LD Vùng dữ liệu tạm thời dạng từ kép 0 đến 65532 2.2.2. Nhập các hằng số Các hằng số được viết gồm phần đầu và tham số di liền nhau ví dụ: B#16#1A là số: viết dạng byte, cơ số 16, giá trị là 1A tương ứng cơ số thập phân là 26. SVTH :Đặng Văn Trình Page 24 GVHD:Trần Đức Chuyển
  25. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Các hằng số về thời gian được viết theo các ký hiệu: D (Date) ngày_ H (Hours) giờ M (minuter) phút_ S (seconds) giây_ MS (milliseconds) mili giây ví dụ 2D_23H_10M_50S_13MS là: 2 ngày, 23 giờ, 10 phút, 50 giây, 13 mili giây. Các kiểu viết hằng số được thể hiện trên bảng 2.2: Loại Bít Cơ số Phần dầu Phạm vi tham số Byte 8 16 B#16# 0 đến rF Từ 16 2 2# 0 đến 1111_1111_1111_1111 16 W# 16# 0 đến FFFF BCD C# 0 đến 999 10 không dấu B# (0,0) đến (255,255) Từ kép 32 16 10 không dấu 2# 0 đến 1111_1111_1111_1111_ DW#16# 1111_1111_1111_1111 B# 0000_0000 đến FFFF_FFFF (0,0,0,0) đến (255,255,255,255) Số thực 16 có dấu (không có) - 32768 đến 32767 Số thực 32 có dấu L# - 2147483648 đến + 2147483647 Số thực 32 dấu phảy động (không có) lớn hơn 3,402823 e + 38 nhỏ hơn l.175495e - 38 Thời 16 giờ_phút_ S5T# 0H_0M_0S_10MS đến gian 32 giây_miligiây 2H_46M_30S_0MS ngày_giờ_ T# -24D_20H_31M_23S_648MS đến phút_giây_ 24D_20H_31M_23S_647M miligiây Ngày Năm_tháng_ngày D# 1990-1-1 đến 2168-12-31 Thời 32 giờ:phút: TOD# 0:0:0:0 đến 23:59:59.999 gian giây.ngày của ngày Ký tự 8 „ .‟ Viết các ký tự như „HA‟ 2.3 Ngôn ngữ lập trình 2.3 1. Cấu trúc chương trình S7-300 Các chương trình điều khiển với PLC S7-300 có thể được viết ở dạng đơn khối hoặc đa khối. Chương trình đơn khối SVTH :Đặng Văn Trình Page 25 GVHD:Trần Đức Chuyển
  26. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Chương trình đơn khối chỉ viết cho các công việc tự động đơn giản, các lệnh được viết tuần tự trong một khối. Khi viết chương trình đơn khối người ta dùng khối OB1. Bộ PLC quét khối theo chương trình, sau khi qua đến lệnh cuối cùng nó quay trở lại lệnh đầu tiên. Chương trình đa khối (có cấu trúc) Khi nhiệm vụ tự động hoá phức tạp người ta chia chương trình điều khiển ra thành từng phần riêng gọi là khối. Chương trình có thể xếp lồng khối này vào khối kia. Chương trình đang thực hiện ở khối này có thể dùng lệnh gọi khối để sang làm việc với khối khác, sau khi đã kết thúc công việc ở khối mới nó quay về thực hiện tiếp chương trình đã tạm dừng ở khối cũ. Các khối được xếp thành lớp. Mỗi khối có: + Đầu khối gồm tên khối, số hiệu khối và xác định chiều dài khối. + Thân khối: Thể hiện nội dung khối và được chia thành đoạn (Segment) thực hiện từng công đoạn của tự động hoá sản xuất. Mỗi đoạn lại bao gồm một số dòng lệnh phục vụ việc giải bài toán logic. Kết quả của phép toán logic được gửi vào RLO (Result of logic operation). Việc phân chia chương trình thành các đoạn cũng ảnh hưởng đến RLO. Khi bắt đầu một đoạn mới thì tạo ra một giá trị RLO mới, khác với giá trị RLO của đoạn trước. + Kết thúc khối: Phấn kết thúc khối là lệnh kết thúc khối BEU. Các loại khối: * Khối tổ chức OB (Organisation Block) Khối tổ chức quản lý chương trình điều khiển và tổ chức việc thực hiện chương trình. * Khối hàm số FC (Functions) Khối hàm số FC là một chương trình do người sử dụng tạo ra hoặc có thể sử dụng các hàm chuẩn sẵn có của SIEMENS. * Khối hàm FB (Function Block) Khối hàm là loại khối đặc biệt dùng để lập trình các phần chương trình điều khiển tái diễn thường xuyên hoặc đặc biệt phức tạp. Có thể gán tham số cho các khối đó và chúng có một nhóm lệnh mở rộng. Người sử dụng có thể tạo ra các khối hàm mới cho mình, có thể sử dụng các khối hàm sẵn có của SIEMENS. SVTH :Đặng Văn Trình Page 26 GVHD:Trần Đức Chuyển
  27. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ * Khối dữ liệu: có hai loại là: + Khối dữ liệu dùng chung DB (Sllared Data Block) Khối dữ liệu dùng chung lưu trữ các dữ liệu chung cần thiết cho việc xử lý chương trình điều khiển. + Khối dữ liệu riêng DI (Instance Data Block) Khối dữ liệu dùng riêng lưu trữ các dữ liệu riêng cho một chương trình nào đó trong việc xử lý chương trình điều khiển. Ngoài ra trong PLC S7-300 còn hàm hệ thống SFC (System Function) và khối hàm hệ thống SFB (System Function Block). 2.3.2. Bảng lệnh của S7-300 (không đề cập) 2.4. Lập trình một số lệnh cơ bản 2.4. 1. Nhóm lệnh 1ogic 2.4.1.1 Lệnh LD và lệnh A Hình 2.4 lệnh LD và A Lập trình dạng STL A I 0.0 A I 0.1 A I 0.2 Hình 2. 5 lệnh AN = Q 1.0 2.4. 1 2. Lệnh AN Lập trình dạng STL A I 0.0 AN I 0.1 A I 0.2 = Q 1.0 Hình 2. 6 Lệnh O 2.4.1.3. Lệnh O Lập trình dạng STL SVTH :Đặng Văn Trình Page 27 GVHD:Trần Đức Chuyển
  28. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ O I 0.0 O I 0.1 O I 0.2 = Q 1.0 2.4.1.4. Lệnh ON Lập trình dạng STL. Hình 2. 7 Lệnh ON O I 0.0 ON I 0.1 O I 0.2 = Q 1.0 2.4.1.5. Lệnh A và lệnh O Lập trình dạng STL Hình 2. 8 Lệnh OLD A I 0.0 A I 0.1 O I 0.2 = Q 1.0 2.4.1.6. Lệnh “(“ và lệnh “)” Lập trình dạng STL Hình 2. 9 Lệnh “(“ và lệnh “)” A I 0.0 A( O I 0.1 O I 0 2 ) = Q 1.0 SVTH :Đặng Văn Trình Page 28 GVHD:Trần Đức Chuyển
  29. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ 2.4.1. 7. Lập trình với vùng dữ liệu tạm thời L A I 0.0 = L 20.0 A L 20.0 A( O I 0.1 O I 0.2 ) = Q 0.0 A L 20.0 A( O I 0.3 Hình 2.10 lập trình với vùng dữ liệu tạm thời O I 0.4 ) = Q 0.1 A L 20.0 A I 0.5 = Q 0.2 2.41.8. Lập trình với bít nhớ nội M Nework 1 : A I 0.0 = M 10.0 Nework 2: A I 0.1 = M 10.1 A M 10.1 = Q 0.0 hình 2.11 lập trình với bít nội M Network 3: SVTH :Đặng Văn Trình Page 29 GVHD:Trần Đức Chuyển
  30. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ A( O I 1.0 O Q 1.0 ) A M 10.0 A M 10.1 AN I 1.0 = Q 1.0 2.4.2. Nhóm lệnh thời gian Chương trình điều khiển sử dụng các lệnh thời gian để theo dõi, kiểm soát và quản lý các hoạt động có liên quan đến thời gian. Khi một bộ thời gian được khởi phát thì giá trị thời gian cần được nạp vào thanh ghi CV (Current value). Do đó, muốn dùng các lệnh thời gian phải nạp giá trị thời gian cần đặt vào thanh ghi CV trước khi bộ thời gian hoạt động. Có thể nạp các kiểu dữ liệu sau dùng cho các lệnh thời gian: + Dữ liệu thời gian thực: S5T#H_M_S_MS + Dạng số nguyên 16 bít: W#16# (ở dạng mã BCD) Nạp thời gian thực: L S5T#10s Với lệnh trên giá trị thời gian được nạp là 10s Nạp thời gian dạng mã BCD: Ví dụ: L W#16#2127 Số trên sẽ được nạp vào thanh ghi CV dạng mã BCD như hình 2. 12. Trong thanh ghi CV thì: Ba số cuối chỉ hệ số: Số 127 (có thể gán từ 0 đến 999) Số đầu chỉ mã số: Số 2. có 4 mã: 0 tương ứng 0,01 s 1 tương ứng 0,1 s 2 tương ứng 1s SVTH :Đặng Văn Trình Page 30 GVHD:Trần Đức Chuyển
  31. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ 3 tương ứng 10s Với số đã vào thanh ghi CV như trên thì thời gian được tính là t :127 x 1s =127s. Với mã càng nhỏ thì giá trị thời gian càng chính xác, vì vậy nên dùng mã nhỏ. Hình 2.12 nạp hằng số thời gian dạng BCD Trong các bộ thời gian của S7-300 ngoài tín hiệu kích thích chính (bắt đầu) như các bộ thời gian của các PLC khác, còn có tín hiệu kích thích cưỡng bức, tín hiệu kích thích cưỡng bức cho phép tính lại thời gian từ đầu khi có sườn lên của tín hiệu này, tuy nhiên tín hiệu kích thích cưỡng bức chỉ có giá trị khi tín hiệu kích thích chính có giá trị1. Lệnh thực hiện kích thích cưỡng bức (có điều kiện) là: FR. Lệnh FR chỉ có ở dạng lập trình STL. Bộ thời gian cũng có thể dùng lệnh R dễ xoá. 2.4.2.1. Bộ thời gian xung SP Bộ thời gian được khởi phát lên 1 tại sười lên của RLO khi RLO là 1 thì bộ thời gian vẫn duy trì trạng thái 1 cho đến khi đạt giá trị đặt mới xuống. Nhưng khi RLO về không thì bộ thời gian về không ngay. Có hai kiểu lập trình: Kiểu thứ nhất có lệnh NOP A I 0.1 L S5T#10S SP T 1 A I 0.2 R T 1 NOP 0 NOP 0 A T 1 = Q 1.0 Hình 2.13 Dạng LAD và giamrn đồ thời gian lệnh SP kiểu 1 SVTH :Đặng Văn Trình Page 31 GVHD:Trần Đức Chuyển
  32. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Trong lập trình trên còn hai chân BI và BCD chưa sử dụng phải dùng lệnh NOP để giữ chỗ. Chân BI là chân để lấy giá trị thời gian hiện thời dạng nhị phân, chân BCD là chân để lấy giá trị thời gian hiện thời dạng mã BCD, có thể dùng lệnh L hoặc LC để đọc các giá trị thời gian. Kiểu thứ hai (không dùng lệnh NOP) Hình 2.14 Dạng LAD lệnh SP kiểu 2 2.4.2.2. Bộ thời gian mở rộng SE Bộ thời gian xung mở rộng SE được khởi phát lên 1 lại sườn lên của RLO sau đó không phụ thuộc RLO nữa cho đến khi đủ thời gian đặt mới về không. Cũng tương tự như bộ thời gian SP, ở các bộ thời gian khác cũng luôn có hai kiểu lập trình. Hình 2.15 Lệnh SE SVTH :Đặng Văn Trình Page 32 GVHD:Trần Đức Chuyển
  33. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ 2.4.2.3 Bộ thời gian bắt đầu trễ SD Thời gian bắt đầu chậm hơn so với sườn của RLO một khoảng bằng thời gian đặt trong lệnh. Khi RLO về không thì bộ thời gian cũng bị đặt ngay về không. Hình 2.16 Lệnh SD 2.4.2.4.Bộ thời gian bắt đầu trễ 1ưu trữ SS Thời gian bắt đầu chậm hơn so với sườn lên của RLO một khoảng thời gian bằng thời gian đặt trong lệnh và sau đó không phụ thuộc RLO nữa. Nó chỉ về không khi có lệnh xoá R. A I 0.1 L S5T#10S SS T 1 A I 0.2 R T 1 NOP 0 NOP 0 A T 1 = Q 1.0 Hình 2.17 Lệnh SS SVTH :Đặng Văn Trình Page 33 GVHD:Trần Đức Chuyển
  34. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ 2.4.2.5. Bộ thời gian tắt trễ SF Bộ thời gian lên 1 tại sườn lên của RLO. Khi RLO về không thì bộ thời gian tiếp tục duy trì trạng thái một khoảng thời gian nữa bằng khoảng đã đặt trong lệnh rồi mới về không. Để xoá thời gian dùng lệnh R, khi có lệnh R từ 0 lên 1 thì bộ thời gian được đặt về không và trạng thái tín hiệu vẫn giữ 0 cho đến khi bộ thời gian được khởi phát lại. Hình 2.18 Lệnh SF 2.4.3. Nhóm lệnh đếm Giá trị trong thanh ghi CV (current value) là giá trị đếm tức thời của bộ đếm, CV luôn không âm, do đó lệnh đếm lùi sẽ không dẫn khi CV = 0. Giá trị đếm PV có thể được đặt trước bằng lệnh L, ví dụ L C#4 (đặt giá trị đếm bằng 4). Tuy nhiên, khác với bộ thời gian, giá trị đếm chỉ được nạp vào CV khi có lệnh đặt bộ đếm (S). Nếu không đặt giá trị đếm thì bộ đếm có thể vẫn tiến hành đếm (chỉ khi CV = 0 thì không đếm lùi). Giá trị đầu ra của bộ đếm sẽ là 1 nếu CV # 0, bằng 0 nếu CV = 0. Bộ đếm có thể được xoá chủ động bằng tín hiệu xoá R. Cũng tương tự như bộ thời gian, bộ đếm cũng có thể dùng lệnh kích đếm (đếm cưỡng bức) FR (lệnh có điều kiện), bộ đếm cũng đếm xung khi điều kiện của FR đảm bảo. Lệnh FR chỉ có ở dạng lập trình STL. Có thể dùng lệnh L hoặc LD để đọc giá trị tức thời của bộ đếm vào ACCU1 để xử lý. Lệnh L đọc số dạng cơ số 2, lệnh LD đọc số dạng BCD. SVTH :Đặng Văn Trình Page 34 GVHD:Trần Đức Chuyển
  35. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ 2.4.3.1. Lệnh đếm lên CU Hình 2.19 Lệnh đếm lên CU Lệnh BLD để hiển thị dạng LAD. Với các lệnh trên khi đầu vào IO 0 có sườn lên thì giá trị bộ đếm CV tăng thêm 1 đơn vị, tức là khi đã có chỉ một lần sườn lên của 10.0 thì đầu ra Qui luôn là 1 (không xoá). Chân CV là chân để lấy giá trị đếm dạng nhị phân, chân CV_BCD là chân để lấy giá trị đếm dạng mã BCD, có thể dùng lệnh L hoặc LC để đọc các giá trị đếm. 2.4.3.2. Lệnh đếm xuống CD Trong phần lập trình trên có: Lệnh L C#4 là nạp số đếm bằng 4. SVTH :Đặng Văn Trình Page 35 GVHD:Trần Đức Chuyển
  36. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Trên hình 2.20 khi I0.0 có trước, bộ đếm vẫn không làm việc vì khi đó CV = 0, cho đến khi có lệnh đặt bộ đếm, I0.1 có thì bộ đếm bắt đầu được nạp giá trị đếm, CV = 4. Từ khi này mỗi lần I0.0 có thì giá trị đếm giảm một đơn vị, sau 4 xung vào giá trị đếm CV = 0 Khi CV= 0 đầu ra Q1.0 có, khi CV = 0 đầu ra Q1.0 mất. Hinh 2.21 Xung đếm Lệnh đém xuông CD 2.4.3.3. Lệnh đếm vừa tiến vừa lùi Từ giản đồ nhận thấy: khi đầu vào đếm tiến có lập tức bộ đếm làm việc, giá trị đếm tăng 1 đơn vị, CV = 0, đầu ra Q 1.0 có. Tiếp đó đầu vào đếm lùi có, do do bộ đếm lại giảm 1 đơn vị (CV = O) đầu ra Q1.0 lại mất. SVTH :Đặng Văn Trình Page 36 GVHD:Trần Đức Chuyển
  37. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Tuy nhiên, nếu đầu vào đếm lùi có trước thì bộ đếm không đếm vì khi đó CV = 0 Tiếp đó dấu vào đặt bộ đếm SET có làm giá trị đếm được nạp vào CV (CV = 3), từ đó nếu có đầu đếm tiến thì giá trị đếm tăng 1 đơn vị, có đầu đếm lùi giá trị đếm giảm 1 đơn vị, đầu ra Q1.0 có. Khi có đầu RESET giá trị đếm lập tức về 0, đầu ra Q1.0 về 0. SVTH :Đặng Văn Trình Page 37 GVHD:Trần Đức Chuyển
  38. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Chương III: Tìm hiểu công nghệ 3.1 Giới thiệu công nghệ rửa xe ô tô Ở các nước phát triển thì có thể nói “dịch vụ rửa xe ô tô “ là một dịch vụ không thể thiếu. Còn ở các nước đang phát triển như nước ta thì nó chưa hề phát triển. Nhưng đất nước ta đang trên đà hội nhập và phát triển trong một tương lai không sa nó sẽ trở thành một dịch vụ k thể thiếu của nước ta. Với chút kiến thức đã học tập được tại trườn và qua các phương tiện thông tin khác, qua quá trình tìm hiểu về công nghệ của hệ thống rửa xe ô tô và trong khuôn khổ ngành điện em xin trình bày 1 số điểm về công nghệ của hệ thống rửa xe ôtô tự động như sau: 3.1.1Giới thiệu các phương pháp rửa xe ô tô Hiện nay tại Việt Nam chúng ta hầu hết là sử dụng các phương pháp rửa xe thủ công là chủ yếu. Tuy nhiên trong thời gian không xa với 3 phương pháp này sẽ được đang xen nhau và đưa ra một phương án hợp lý nhất, tiết kiệm thời gian nhất, thiết bị hiện đại nhất với trình độ kỹ thuật cao là rất cần thiế. 3.1.2 Sơ đồ nguyên lý cung cấp nước cho hệ thống rửa xe tự động. Với hệ thống cung cấp nước cho hệ thống rửa xe tự động như trên thì chúng ta sẽ giải quyết được các vấn đề khi áp dụng hệ thống rửa xe tự động: giải quyết được việc ô nhiễm môi trường, tiết kiệm nguồn nước tiêu thụ. SVTH :Đặng Văn Trình Page 38 GVHD:Trần Đức Chuyển
  39. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ hình 3.1 nguyên lí cấp nước cho hệ thống. hình 3.2 tổng thể của hệ thống. 3.1. 3. Phương án công nghệ của phương pháp rửa xe tự động. Hình 3.3 Phương pháp rửa xe tự động SVTH :Đặng Văn Trình Page 39 GVHD:Trần Đức Chuyển
  40. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ *, Các phương án công nghệ của phương pháp rửa xe tự động Phương án 1: Chổi lau sườn: 4 chiếc, chổi lau nóc: 1 chiếc (dạng tấm), chổi lau bánh:2 chiếc, máy sấy: 3 chiếc Hình3.3.1 phương pháp 1 Phương án 2:Chổi lau sườn: 4 chiếc, chổi lau nóc: 2 chiếc, chổi lau bánh: 2 chiếc, vòi phun dung dịch chất tẩy: 11 chiếc, máy sấy khô: 5 chiếc Hình 3.3.2 phương pháp 3 Phương án 3: Chổi lau sườn: 4 chiếc, chổi lau nóc dạng tấm: 2 chiếc, chổi lau bánh: 2 chiếc, thanh dọc cọ mép dưới của xe: 4 chiếc, máy thổi khô:6 chiếc Hình 3.3.3 phương pháp4 Phương án 4: Vòi phun nước áp lực cao: 68 chiếc, vòi phun hóa chất tẩy: 11 chiếc, máy thổi khô: 4 chiếc Phương án 5: Chổi lau sườn: 2 chiếc, chổi lau nóc dạng con lăn tròn: 1 chiếc, chổi lau bánh và mép dưới sườn xe: 2 chiếc, dàn phun nước cao áp: 2 dàn, dàn phun dung dịch chất tẩy: 1 dàn, dàn sấy khô: 1 dàn, vòi phun nước cao áp để rửa bánh xe: 2 vòi, thiết bị cảm ứng: 2 cái. SVTH :Đặng Văn Trình Page 40 GVHD:Trần Đức Chuyển
  41. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Hình 3.3.4 phương pháp5 3.2 Phương pháp thực tế ở Việt Nam Hình 3.4. Mô hình phương án tối ưu Ưu điểm nổi bật so với các hệ thống khác: o Bố trí các thiết bị tập trung rửa ở những điểm mà xe bẩn nhất bởi địa hình ở Việt Nam: gầm xe, cẳng trước, cẳng sau xe, hông xe, lốp xe, vành xe, . o Bố trí chổi lau bánh xe dạng trụ (các sợi ni lông lắp theo hình vòng xoắn) đặt dọc theo chiều chạy của bánh xe. o Bố trí thiết bị phun nước cao áp gầm xe. o Hệ thống sấy khô được bố trí cẩn thận và đầu ra của hơi sấy ở nhiều vị trí khác nhau để vừa đạt được hiệu quả là sấy khô toàn bề mặt xe vừa tránh hơi nóng quá nóng làm hỏng lớp sơn xe. SVTH :Đặng Văn Trình Page 41 GVHD:Trần Đức Chuyển
  42. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ 3.3. Khảo sát kết cấu các chi tiết chính trong hệ thống rửa xe tự động trong phương án lựa chọn 3.3.1. Đường ray Đường ray được chế tạo bằng thép có các kích thước như sau: Chiều dài: 1000cm - 1600cm hoặc lớn hơn. Chiều rộng: 30cm Chiều sâu: 5cm Hình 3.5. Kết cấu thanh dẫn hướng và đường ray 3.3.2 Các thiết bị phun nước cao áp, hun chất tẩy 3.3.3 Chổi lau xe. SVTH :Đặng Văn Trình Page 42 GVHD:Trần Đức Chuyển
  43. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ 3.3.4.Hệ thống sấy khô Hình 3.10. Máy sấy có đầu ra cố định. Hình 3.11. Dàn sấy. 3.3.5 Động cơ kéo băng tải Hình 3.12 là động cơ 1 chiều kéo băng tải 3.3.6 Thiết bị điều khiển quá trình Hình 3.13 PLC s7-300 siemem SVTH :Đặng Văn Trình Page 43 GVHD:Trần Đức Chuyển
  44. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ 3.4 Kết luận về quá trình tìm hiểu công nghệ Quá trình nghiên cứu và xây dựng đề tài giúp em tìm hiểu được nhiều thiết bị ứng dụng trong các hệ thống rửa xe tự động hiện đại thấy được xua thế phát triển của ngành tự động hóa của thế giới trong đó các công nghệ chăm sóc xe càng ngày tiên tiến hiện đại hơn và đã xây dựng nên phương án rửa xe tự động nhằm giải quyết một số vấn đề cũng như nâng cao hiệu quả kinh tế, môi trường, thời gian, nhân công lao động và đặc biệt là sử dụng các thiết bị vào hệ thống sao cho phù hợp với điều kiện và môi trường ở Việt Nam .Trong quá trình làm đề tài chúng em cũng đã cố gắng tìm hiểu, học hỏi và nghiên cứu để hoàn thành tốt đề tài, nhưng bản thân lần đầu tiên nghiên cứu còn ít kinh nghiệm nên không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong các thầy các thầy trong khoa điện_điện tử . Có thể chỉ ra những sai sót trong quá trình xây dựng đề tài để bổ sung vào nội dung. Để đề tài sau này được hoàn chỉnh hơn. 3.5 Mô hình xây dựng Mô hình . Sau khi tìm hiểu quá trình tìm hiểu công nghệ cộng với khả năng chút ít của mình em xin mạnh dạng đưa ra một mô hình rủa xửa xe tự động như hình trên. Tổng quát thì mô hình gồm 6 động cơ:1đ/c băng tải đưa xe vào nhà rửa, 2đ/c điều khiển cửa vào và cửa ra, 1đ/c xả nước, 1đ/c thổi khô. 10 cảm biến được bố trí như hình vẽ và đặc biệt nó được lập trình trên PLC S7_300 của hẵng siemem. SVTH :Đặng Văn Trình Page 44 GVHD:Trần Đức Chuyển
  45. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Sơ đồ nguyên lí hoạt động như sau: *Nguyên lí hoạt động: Xe vào bài tập kết,chờ đến lượt. Khi đến lượt sẽ đưa lên băng tải, băng tải đưa động cơ vào khu vực rửa, tại khu vực vị trí rửa ôtô được đẩy lên bệ rửa, rửa xong là quá trình làm khô, làm khô xong băng tải lại tiếp tục đưa ôtô ra ngoài. Ô sẽ được đưa vào vị trí tập kết chờ khác nhận. SVTH :Đặng Văn Trình Page 45 GVHD:Trần Đức Chuyển
  46. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ ChươngVI:Chương trình điều khiển 4.1.Mạch điều khiển và mạch động lực 4.1.1 Mạch điều khiển *Chọn chế độ làm việc Mạch chọn chế độ làm việc chúng ta lựa chọn chế độ làm việc tự động. nếu chọn tự động ta ấn Nút At mạch sẽ làm việc ở chế độ tự động. Nếu ấn Ma mạch sẽ làm việc ở chế độ bằng tay. Hình 4.1 mạch điều khiển chọn chế độ làm việc *Mạch điều khiển quá trình Ấn nút On hệ thống ở chế độ chờ, khi đưa ôtô lên băng tải xong chúng ta sẽ có hai sự lựa chọn đó là lèm việc tự động hoặc là băng tay. Ấn “At” ta có chế độ làm tự động thì và ngay lập tức băng tải sẽ chạy, chạy gần đế cửa gặp công tác Ht1 cửa sẽ mở băng tải tiếp tục đưa ôtô qua cửa gặp Ht3 thì cửa đóng xuống (Ht2 dừng kéo cửa lên, Ht4 dừng quá trình đóng cửa) ôtô được đưa đến vị trí Ht5 thì băng tải dừng lại và động cơ đẩy sẽ đẩy ôtô lên, gặp Ht6 thì quá trình rửa bắt đầu và động cơ đẩy dừng lại.Sau một thời gian quá trình rửa hoàn thành thì quá trình làm khô lại bắt đầu. quá trình làm khô thực hiện xong thì động cơ đẩy sẽ hạ ôtô xuống và băng tải đưa ôtô ra ngoài bãi chờ. Hoạt động của cửa ra giống quá trình hoạt động của cửa vào. SVTH :Đặng Văn Trình Page 46 GVHD:Trần Đức Chuyển
  47. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Hình4.2 mạch điều khiển Ấn nút Ma thì ta có quá trình hoạt động bằng tay. Để băng tải đưa ôtô vào ta phải ấn và dữ nút ấn MBT ôtô sẽ được đưa vào vị trí rửa, nếu đưa quá ta sẽ ấn MNb để băng tải đưa ôtô đến đúng vị trí. Khi đến vị trí rửa thì ta ấn MĐT ôtô được đẩy lên. Đến vị trí rửa thích hợp ta bỏ tay ra, nếu đẩy quá cao ta lại ấn MĐN khi nào thích hợp thì ta SVTH :Đặng Văn Trình Page 47 GVHD:Trần Đức Chuyển
  48. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ bỏ ra và ấn nút MR thì động cơ rửa làm việc, khi nào rửa xong ta bỏ tay ra và ấn MK . Làm khô xong ta ấn MĐN để hạ ôtô xuống và ta lại điều khiển băng tải đưa ôtô ra ngoài. Ð/cBT (lưu ý cửa vào và cửa ra đều hoạt động tự động ở cả chế độ tự động và bằng tay) 4.1.2 Mạch động lực: Mạch động lực của hệ thống như hình bên. Động cơ đầu tiên là động cơ băng tải. Ð/cCV băng tải là động cơ 1 chiều và có đảo chiều quay. Động cơ thứ hai là động cửa vào. Cửa chuyển động lên xuống lên đông này có đảo chiều quay. Động cơ tiếp thứ 3 là động cơ đẩy. Ð/cÐ Động cơ này có đảo chiêud quay. Động cơ thứ tư là động cơ bơm nước rửa. Động cơ không đảo chiều quay. Động cơ thứ 5 là động cơ làm khô. Động cơ thứ 6 là động cơ điều khiển Ð/cB cửa ra. Động cơ có đảo chiều quay.Tất cả các động cơ đều là động cơ một chiều kích từ độc lập. Ð/cLK Ð/cCR Hình 4.3 đ/c điện một chiều SVTH :Đặng Văn Trình Page 48 GVHD:Trần Đức Chuyển
  49. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ 4.2 Thực hiện trên S7-300 Với yêu cầu của công nghệ và mô hình đã xây dựng. Ở đây sẽ thực hiện quá trình tự động công nghệ trên S7-300. Không thực hiện quá trình bằng tay. 4.2.1 Sơ đồ kết nối. Sơ đồ kết nối S7-300 như sau: CPU PLC S7 300 Siemens Hình 4.4 sơ đồ kết nối S7-300 SVTH :Đặng Văn Trình Page 49 GVHD:Trần Đức Chuyển
  50. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Trong đó: STT Địa chỉ đầu vào Địa chỉ đầu ra 1 ON I0.0 Nút ấn ON K0 Q0.0 Đầu ra điều khiển đ/c băng tải 2 OFF I0.1 Nút ấn OFF K1 Q0.1 Đầu ra điều khiển đ/c mở cửa vào 3 Ht1 I0.2 Công tác hành trình 1 K2 Q0.2 Đầu ra điều khiển đ/c đóng cửa vào 4 Ht2 I0.3 Công tác hành trình 2 K3 Q0.3 Đầu ra điều khiển đ/c đẩy xe lên 5 Ht3 I0.4 Công tác hành trình 3 K4 Q0.4 Đầu ra điều khiển đ/c bơm nước 6 Ht4 I0.5 Công tác hành trình 4 K5 Q0.4 Đầu ra điều khiển đ/c làm khô 7 Ht5 I0.6 Công tác hành trình 5 K6 Q0.6 Đầu ra điều khiển đ/c hạ xe xuống 8 Ht6 I0.7 Công tác hành trình 6 K7 Q0.7 Đầu ra điều khiển đ/c mở cửa ra 9 Ht7 I1.0 Công tác hành trình 7 K8 Q1.0 Đầu ra điều khiển đ/c đóng cửa ra 10 Ht8 I1.1 Công tác hành trình 8 Q1.1 Đầu ra điều khiển đèn ON 11 Ht9 I1.2 Công tác hành trình 9 Q1.2 Đầu ra điều khiển đèn OFF 12 Ht10 I1.3 Công tác hành trình 10 Q1.3 Đầu ra điều khiển đèn sự cố 13 S.cố I1.4 Tiếp điển sự cố 4.2.2 Chương trình lập trình trên S7-300. Nguyên lí hoạt động của hệ thống như sau: Đưa xe lên băng tải trước. Ấn On băng tải bắt đầu chạy, đưa ô tô vào phòng rửa xe. Quá trình rửa 5s và quá trình làm khô 5s. Sau đó xe lại được đưa ra ngoài. Chương trình cụ thể như sau: Netword1 SVTH :Đặng Văn Trình Page 50 GVHD:Trần Đức Chuyển
  51. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Khi gặp sự cố thì M0.0 sẽ tác động các tiếp điểm và toàn bộ hệ thống sẽ dừng hoạt động. khi cần hoạt động lại chúng ta phải khắc phục hoàn toàn sự cố trước.sau đó khởi động lại toàn hệ thống. Có đèn báo sự cố Netword2: Ấn nút ON và hệ thống bắt đầu làm việc. OFF hệ thống dừng. mạch có bảo vệ khi gặp sự cố. Có đèn báo ON. Netword3 Ấn nút OFF hệ thống dừng. Có đèn báo OFF và được bảo vệ khi gặp sự cố. Netword4 Chỉ cần ấn on là băng tải chạy, băng tải sẽ dừng khi đã đưa ô tô đến vị trí rửa và sau khi làm khô xong băng tải lại tiếp tục đưa xe ra ngoài. SVTH :Đặng Văn Trình Page 51 GVHD:Trần Đức Chuyển
  52. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Netword5 Băng tải đưa ô tô vào khi chạm công tác hành trình Ht1 thì cửa vào sẽ được mở. khi cửa được kéo lên vị trí cao nhất (cánh cửa chạm công tác hành trình Ht2) cửa sẽ dừng kéo lên. Động cơ được bảo vệ khi gặp sự cố. Netword6 Băng tải đưa ô tô vào khi chạm công tác hành trình Ht3 thì cửa vào sẽ được đóng. khi cửa được kéo lên vị trí thấp nhất (cánh cửa chạm công tác hành trình Ht4) cửa sẽ dừng kéo xuống. Động cơ được bảo vệ khi gặp sự cố Netword7 Băng tải đưa ô tô vào khi chạm công tác hành trình Ht5 thì băng tải dừng ( Netword4) động cơ làm nhiệm vụ đẩy sẽ đẩy ô tô lên. Gặp Ht6 thì dừng đẩy. Động cơ được bảo vệ khi gặp sự cố SVTH :Đặng Văn Trình Page 52 GVHD:Trần Đức Chuyển
  53. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Netword8 Khi ô tô được đẩy đến vị trí rửa (gặp Ht6) thì quá trình rửa bắt đầu. thới gian rửa là 5s. Mạch được bảo vệ khi gặp sự cố. Netword 9: Sau quá trình rửa là quá trình làm khô. Quá trình làm khô diễn ra trong 5s. Netword 10: Đây là quá trình xe được hạ xuống. Khi lúc này băng tải cũng bắt đầu chạy (Netword 4). Mạch được bảo vệ quá tải. SVTH :Đặng Văn Trình Page 53 GVHD:Trần Đức Chuyển
  54. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Netword 11: Quá trình mở cửa ra. Khi băng tải đưa xe đến vị trí chạm vào Ht7. Cửa ra dừng kéo lên khi gặp Ht8. Mạch được bảo vệ khi có sự cố. Netword 12: Quá trình đống cửa ra. Khi băng tải đưa xe đến vị trí chạm vào Ht10. Cửa ra dừng kéo xuống khi gặp Ht9. Mạch được bảo vệ khi có sự cố. 4.2.3 Mô phỏng bằng PLC sim Khởi động PLCsim lên và chúng ta bắt đầu mô phỏng: Hệ thống ở vị trí sẵng sàng hoạt động. Chọn Run và tác động nút ấn khởi động ta thấy M0.0 có tín hiệu.Q0.0 có tín hiệu (băng tải chạy đưa ô tô vào) , Q1.1 cũng có tín hiệu đè ON sáng báo hiệu mạch đang làm việc, như hình dưới. SVTH :Đặng Văn Trình Page 54 GVHD:Trần Đức Chuyển
  55. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Tiếp đó băng tải đưa ô tô chạm vào công tác hành trình 1 (Ht1) cửa vào được kéo lên mở cho ô tô vào (Q0.1 có tín hiệu sáng). Như hình dưới: Khi cửa vào được kéo lên chạm vào Ht2 (I0.3) thì động cơ kéo cửa lên sẽ dừng hoạt động. Như hình dưới: SVTH :Đặng Văn Trình Page 55 GVHD:Trần Đức Chuyển
  56. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Tiếp theo là quá trình kéo cửa xuống khi xe chạm vào Ht3 và dừng khi cánh cửa chạm vào Ht4. Như 2 hình dưới: Tiếp đó xe gặp hành trình 5 (Ht5 I0.6) xe được đẩy lên, gặp Ht6 (I0.7) động cơ đẩy dừng đẩy, quá trình rửa bắt đầu. Mô phỏng như các hình dưới: Quá trình rủa diễn ra thì đồng hồ thời gian sẽ tính thời gian rửa tự động của nó.(T1) SVTH :Đặng Văn Trình Page 56 GVHD:Trần Đức Chuyển
  57. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Tiếp theo là quá trình làm khô Q0.5 và T2 sẽ tính thời gian cho quá trình làm khô: Sau đó xe được đưa xuống và đồng thời băng tải cũng chạy để đưa xe ra ngoài. Và cuối cùng là quá trình xe đượ đưa ra qua cửa ra cũng tương tự quá trình vào. Mô phỏng bằng các hình dưới đây: SVTH :Đặng Văn Trình Page 57 GVHD:Trần Đức Chuyển
  58. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Cửa kéo lên gặp Ht8 (I1.1) Xe ra gặp Ht10 (I1.3) cửa được kéo xuống: Quá trình đóng cửa kết thúc: SVTH :Đặng Văn Trình Page 58 GVHD:Trần Đức Chuyển
  59. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ Và ấn OFF kết thúc các quá trình: Đèn OFF sáng. Trường hợp đang hoạt động gặp sự cố thì sẽ dừng tất cả, và phải khắc phạu xong sự cố, khởi động lại thì hệ thống mới hoạt động. SVTH :Đặng Văn Trình Page 59 GVHD:Trần Đức Chuyển
  60. Đồ án học phần 3: Tự động hóa quá trình công nghệ 4.3 Các tài liệu tham khảo 1. Tự động hóa với Simatic S7-300 và 200 của tác giả Nguyễn Doãn Phước. 2. Giáo trình điều khiển logic và PLC của tác giả Nguyễn Như Hiền, Nguyễn Mạnh Tùng 3. Các tài liệu trên mạng vv SVTH :Đặng Văn Trình Page 60 GVHD:Trần Đức Chuyển