Đồ Án 2 2012 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện đồ án này nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: Thầy Trần Quang Vinh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để nhóm chúng em thực hiện tốt đồ án này trong khoảng thời gian ngắn nhất. Quý các thầy cô trong khoa Công nghệ điện tử đã truyền đạt chúng em những kiến thức về chuyên môn và giúp chúng em định hướng theo sự hiểu biết và khả năng để chúng em thực hiện tốt đồ án “ phân loại sản phẩm theo chiều cao dùng PLC và giám sát bằng wincc ”. Sau cùng là gửi lời cảm ơn tới gia đình và các bạn đã nhiệt tình giúp đỡ nhóm em trong quá trình thực hiện . 1 Đồ Án 2 2012 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2012. Giáo viên hướng dẫn Trần Quang Vinh 2 Đồ Án 2 2012 3 Đồ Án 2 2012 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 4 Đồ Án 2 2012 Mục Lục Lời mở đầu 1 Chương 1: Tổng quan về plc 2 1.1 PLC S7-200 2 1.1.1 Chức năng PLC 2 1.1.2 Nguyên lý hoạt động của PLC 2 1.1.3 Thiết bị I/O 6 1.1.4 Thời gian quét 7 1.1.5 Cấu hình phần cứng 8 1.1.6 Các vùng nhớ 11 1.1.7 Kết nối với máy tính 15 1.2 Phần mềm Step 7 Micro/win 17 1.2.1 Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7-200 17 1.2.2 Những tập lệnh cơ bản của Step7 Micro/Win 21 Chương 2: Phần mềm Wincc và phương pháp kết nối với PLC 41 2.1 giới thiệu phần mềm giao diện người máy Wincc (Siemens) 41 2.2 Cấu hình Wincc 43 2.2.1 Các loại project 43 2.2.2 Chức năng Wincc Exphower 44 2.2.3 Chức năng Graphics Designer 49 2.2.4 tag logging 51 2.2.5 Cấu trúc Alarm logging 56 2.3 Phần mềm PC access kết nối PLC và Wincc 60 Chương 3: Mô hình phân loại sản phẩm 68 3.1 Phần cứng 68 3.2 Chức năng của từng nút trên mô hình 69 5 Đồ Án 2 2012 3.3 Nguyên lý hoạt đông 70 3.4 Cảm biến 71 3.5 Ưu khuyết điểm của mô hình 76 3.5.1 Ưu điểm 76 3.5.2 Khuyết điểm 76 Chương 4: Thực thi hệ thống điều khiển giám sát dây chuyền phân loại sản 77 4.1 chương trình cho PLC 77 4.2 Lưu đồ thuật toán 78 4.3 Code PLC 80 4.4 Lập giao diện mô phỏng trên Wincc 91 4.5 Kết luận 91 Tài liệu tham khảo 92 6 Lời Mở Đầu Ngày nay hệ thống điều khiển tự động không còn quá xa lạ với chúng ta. Nó được ra đời từ rất sớm, nhằm đáp ứng được nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống của con người. Và đặc biệt trong sản xuất, công nghệ tự động rất phát triển và nó đã giải quyết được rất nhiều vấn đề mà một người bình thường khó có thể làm được. Ngày càng nhiều các thiết bị tiên tiến đòi hỏi khả năng xử lý, mức độ hoàn hảo , sự chính xác của các hệ thống sản xuất ngày một cao hơn, đáp ứng nhu cầu sản xuất về số lượng, chất lượng, thẩm mỹ ngày càng cao của xã hội. Vì vậy điều khiển tự động đã trở thành một ngành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu và ứng dụng của ngành điều khiển tự động vào lao động sản xuất, đời sống sinh hoạt của con người. Bên cạnh đó PLC được ra đời và nó ngày càng phát triển vì những tính năng ưu việt mà nó có được. Từ khi PLC ra đời nó đã thay thế một số phương pháp cũ, nhờ khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa vào việc lập trình dựa trên những tập lênh logic cơ bản. Để tìm hiểu rõ hơn về PLC nhóm chúng em xin chọn đề tài “ Mô hình phân loại sản phẩm theo chiều cao dùng PLC và giám sát bằng wincc ”. Trong quá trình thực hiện đề tài nhóm chúng em đã cố gắng tìm hiểu và học hỏi. Nhưng do khả năng còn hạn chế nên có những sai xót mong nhận được sự thông cảm từ quý thầy cô. Chương 1: tổng quan về plc 1.1. PLC S7-200 1.1.1. Chức năng PLC PLC được nhiều hãng chế tạo, và mỗi hãng có nhiều họ khác nhau, và có nhiều phiên bản trong mỗi họ, chúng khác nhau về tính năng và giá thành, phù hợp với bài toán đơn giản hay phức tạp. Ngoài ra còn có các bộ ghép mở rộng cho phép ghép nhiều bộ PLC nhỏ để thực hiện các chức năng phức tạp, hay giao tiếp với máy tính tạo thành một mạng tích hợp, việc thực hiện theo dõi, kiểm tra, điều khiển một quá trình công nghệ phức tạp hay toàn bộ một phân xưởng sản xuất. Mặc dù vậy, một hệ thống điều khiển dùng bất cứ loại PLC nào đều cũng có cấu trúc như hình sau : + Ngõ vào dạng số: gồm hai trạng thái ON và OFF. Khi ở trạng thái ON thì ngõ vào số được coi như ở mức logic 1 hay mức logic cao. Khi ở trang thái OFF thì ngõ vào có thể được coi như ở mức logic 0 hay mức logic thấp. + Ngõ ra số: gồm hai trạng thái ON và OFF. Các ngõ ra này thường được nối ra để điều khiển các cuộn dây contactor, đèn tín hiệu… + Thiết bị đầu vào: gồm các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển thương là nút nhấn, cảm biến. 1.1.2. Nguyên lý hoạt động của PLC PLC là bộ điều khiển mà tùy thuộc vào người sử dụng nó có thể thực hiện một loạt hay trình tự các sự kiện, các sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay còn gọi là cổng vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trể như thời gian định thời hay các sự kiện được đếm. : CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát đến các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ. Một khi một sự kiện được kích hoạt, thật sự là nó bật ON hay OFF thiết bị bên ngoài hay còn gọi là thiết bị vật lý ( các thiết bị này gắn vào cổng ra của nó ) . Như vậy chúng ta có thể hiểu rằng PLC là một bộ “điều khiển logic theo chương trình “. Ta chỉ cần thay đổi chương trình cài đặt trong PLC là PLC có thể thực hiện được các chức năng khác nhau, điều khiển trong những môi trường khác nhau. Cấu trúc PLC có thể được phân thành các thành phần như hình vẽ: Power Supply Input Interface Central Processing Unit ( CPU) Memory Output Interface - Đơn vị xử lý trung tâm: CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát đến các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ. -Hệ thống Bus: Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: + Address Bus : Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Module khác nhau. + Data Bus : Bus dùng để truyền dữ liệu. + Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC . - Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các module vào ra thông qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song. - Nếu một module đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus , nó sẽ chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, module đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC . Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế. - Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O . Bên cạnh đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống. - Bộ nhớ: + PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp : Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O. Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay. [...]... trạng này, các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn + EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được Nội... sẵn trong máy, đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC Trên PG (Programer) có sẵn chỗ ghi và xóa EPROM + EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) liên kết với những truy xuất linh động của RAM và có tính ổn định Nội dung của nó có thể được xóa và lập trình bằng điện, tuy nhiên số lần... có dung lượng lớn nên thường được dùng để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài Kích thước bộ nhớ : + Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 -1000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo + Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K - 16K, có khả năng chứa từ 2000 16000 dòng lệnh Ngoài ra còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM , EPROM -Các ngõ vào ra I/O: trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra... khi PLC có lỗi RUN (đèn xanh) : cho biết PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào trong bộ nhớ chương trình của PLC STOP (đèn vàng) : chỉ định PLC đang ở chế độ dừng Dừng chương trình đang thực hiện lại Ix.x (đèn xanh) : đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của cổng ( x.x = 0.0 – 1.5 ) Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng Qy.y (đèn... thời gian đếm sẽ được đếm tăng dần theo 3 độ phân giải là 1ms , 10ms , 100ms - Vùng nhớ bộ đếm C: Có 3 loại bộ đếm là bộ đếm lên , bộ đếm xuống , bộ đếm lên - xuống Các bộ đếm sẽ tăng hoặc giảm giá trị hiện hành khi tín hiệu ngõ vào thay đổi trạng thái từ mức thấp lên mức cao - Vùng nhớ bộ đếm tốc độ cao HC: Các bộ đếm tốc độ cao được sử dụng để đếm các sự kiên tốc độ cao độc lập với vòng quét của CPU... đếm tốc độ cao cần xác định địa chỉ của bộ đếm tốc độ cao , sử dụng bộ nhớ HC và số của bộ đếm , ví dụ HC0 Giá trị đếm hiện hành của các bộ đếm tốc độ cao là các giá trị chỉ đọc và truy xuất theo double word - Các thanh ghi AC: Là các phần tử đọc / ghi mà có thể được dùng để truy xuất giống như bộ nhớ Chẳng hạn có thể sử dụng các thanh ghi để truy xuất các thông số từ các chương trình con và lưu trữ... trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển vẫn thường được gọi là khâu trễ Có ba kiểu Timer của S7-200 phân biệt với nhau ở phản ứng của nó đối với trạng thái tín hiệu đầu vào ( TON, TOF và TONR ) Lệnh TON: Ký hiệu : Các toán hạng : - TON : lệnh đếm thời gian tác động đóng trể không nhớ Txxx: Khai báo xxx kiểu TON định độ phân giải có giá trị tra theo bảng IN : đầu vào cho phép lệnh... đến PLC sẽ là logic ON/OFF hoặc tín hiệu tương tự Thiết bị xuất ( Output devices ): Hệ thống tự động là chưa đầy đủ và hệ thống PLC gần như tê liệt khi không có sự giao diện, liên lạc với trường thiết bị xuất Một vài của phần lớn chung các thiết bị được điều khiển là motor, solenoids, relay indicators, buzzer… Xuyên suốt các hoạt động của motors và solenoids, PLC có thể điều khiển từ một chọn đơn lẻ và. .. dể dàng và đơn giản Bộ Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các module ( các đầu vào của PLC ), các cơ cấu chấp hành được nối với các module ra ( các đầu ra của PLC ) Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu xử lý là 12/24VDC hoặc 100/240VAC Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/O được cung cấp bởi các đèn LED xử lý đọc và xác... không thể sử dụng ở chương trình con và ngược lại - Vùng nhớ ngõ vào tương tự AI: Các PLC S7-200 chuyển một giá trị tương tự thành giá trị số và chứa vào một vùng nhớ 16 bit Bởi vì các giá trị tương tự chiếm một vùng nhớ word nên chúng luôn luôn có các giá trị worrd chẵn , chẳng hạn như AIW0 , AIW2 , AIW4… và là các giá trị chỉ đọc - Vùng nhớ ngõ ra tương tự AQ: Các PLC S7-200 chuyển một giá trị số 16 . hướng theo sự hiểu biết và khả năng để chúng em thực hiện tốt đồ án “ phân loại sản phẩm theo chiều cao dùng PLC và giám sát bằng wincc ”. Sau cùng là gửi lời cảm ơn tới gia đình và. xin chọn đề tài “ Mô hình phân loại sản phẩm theo chiều cao dùng PLC và giám sát bằng wincc ”. Trong quá trình thực hiện đề tài nhóm chúng em đã cố gắng tìm hiểu và học hỏi. Nhưng do khả năng. Thực thi hệ thống điều khiển giám sát dây chuyền phân loại sản 77 4.1 chương trình cho PLC 77 4.2 Lưu đồ thuật toán 78 4.3 Code PLC 80 4.4 Lập giao diện mô phỏng trên Wincc 91 4.5 Kết luận 91 Tài