Đang tải... (xem toàn văn)
Điều khiển nhiệt độ lò nhiệt sử dụng PLC s7 - 200
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN MỤC LỤC Trang Mục lục Lời nói đầu Nhận xét giáo viên hướng dẫn Lời cảm ơn CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PLC .5 CHƯƠNG II: CẤU HÌNH HỆ THỐNG .10 CHƯƠNG III :TẬP LỆNH LẬP TRÌNH PLC SIEMENS S7-200 30 CHƯƠNG IV: THI CÔNG VÀ THIẾT KẾ .44 KẾT LUẬN 51 TÀI LIÊU THAM KHẢO 52 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với phát triển khoa học kỹ thuật, sống ngày việc đo đặt nhiệt độ theo mong muốn không gian giới hạn nhà máy, xí nghiệp, bệnh viện, công ty, nhà ở,…là cần thiết theo yêu cầu người Điều chứng tỏ người ngày muốn giao tiếp nhiều với môi trường Vì vậy, với kiến thức học nhóm em chọn đề tài: “Điều khiển nhiệt độ lò nhiệt sử dụng PLC S7-200” với mục đích giữ nhiệt độ lò theo ý muốn Bên cạnh tìm hiểu thêm kỹ thuật tương tự PLC Do kiến thức hạn chế nên trình thực đề tài tránh sai sót mong quí thầy cô khoa Điện – Điện tử bỏ qua có hướng giúp đỡ để nhóm em có hướng cao sau lĩnh vực nghiên cứu khoa học Cuối nhóm em xin chân thành cám ơn thầy Trần Mạnh Sơn tận tình bảo giúp nhóm em sớm hoàn thành đồ án Sinh viên thực ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày tháng năm 2013 Giáo viên hướng dẫn ThS Trần Mạnh Sơn ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN LỜI CÁM ƠN Nhóm em xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn đến quý thầy cô, đặc biệt quý thầy cô khoa Điện – Điện tử tận tình truyền thụ cho nhóm em kiến thức quý báu ngày hôm Những kiến thức không cần công việc chuyên môn mà học thiết thực giúp em hoàn thiện nhân cách Nhóm em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy TRẦN MẠNH SƠN giảng viên trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật dìu dắt nhóm em làm quen với nghiên cứu khoa học Thầy tận tâm hướng dẫn, cung cấp tài liệu cho nhóm em suốt trình thực đồ án Đây hành trình quý báu giúp nhóm em thực tốt đồ án, đặc biệt đồ án tốt nghiệp Nhóm em xin chân thành cảm ơn bạn bè người thân động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện để nhóm em hoàn thành đồ án Đây nguồn động lực lớn lao giúp nhóm em phấn đấu không ngừng học tập Cuối cùng, nhóm em xin kính chúc quý thầy cô dồi sức khỏe để hoàn thành tốt nghiệp trồng người cao quý Sinh viên thực ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC I GIỚI THIỆU: Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) sáng tạo từ ý tưởng ban đầu nhóm kỹ sư thuộc hãng General Motor vào năm 1968 Trong năm gần đây, điều khiển lập trình sử dụng ngày rộng rãi công nghiệp nước ta giải pháp lý tưởng cho việc tự động hóa trình sản xuất Cùng với phát triển công nghệ máy tính đến nay, điều khiển lập trình đạt ưu ứng dụng điều khiển công nghiệp Như vậy, PLC máy tính thu nhỏ với tiêu chuẩn công nghiệp cao khả lập trình logic mạnh PLC đầu não quan trọng linh hoạt điều khiển tự động hóa ĐỒ ÁN MÔN HỌC II GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN: Hệ thống điều khiển gì? Hệ thống điều khiển tập hợp thiết bị dụng cụ điện tử Nó dùng để vận hành trình cách ổn định, xác thông suốt Hệ thống điều khiển dùng rơle điện: Sự bắt đầu cách mạng khoa học kỹ thuật đặc biệt vào năm 60 70, máy móc tự động điều khiển rơle điện từ định thời, tiếp điểm, đếm, relay điện từ Những thiết bị liên kết với để trở thành hệ thống hoàn chỉnh vô số dây điện bố trí chằng chịt bên panel điện ( tủ điều khiển) Như vậy, với hệ thống có nhiều trạm làm việc nhiều tín hiệu vào/ra tủ điều khiển lớn Điều dẩn đến hệ thống cồng kềnh, sửa chữa hư hỏng phức tạp khó khăn Hơn nữa, rơle tiếp điểm có thay đổi yêu cầu điều khiển bắt buộc thiết kế lại từ đầu Hệ thống điều khiển dùng PLC Với khó khăn phức tạp thiết kế hệ thống dùng rơle điện năm 80, người ta chế tạo điều khiển có lập trình nhằm nâng cao độ tinh cậy, ổn định, ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN đáp ứng hệ thống làm việc môi trường công nghiệp khắc nghiệt đem lại hiệu kinh tế cao Đó điều khiển lập trình được, cuẩn hóa theo ngôn ngữ Anh Quốc Programmable Logic Controller (viết tắt PLC) Điều khiển dùng PLC a Các khối chức Một PLC có khối Module Input, khối CPU(Central Processing Unit) khối Module Output Khối Module Input có chức thu nhận liệu digital, analog chuyển thành tín hiệu cấp vào CPU Khối CPU định thực chương trình điều khiển thông qua chương trình chứa nhớ Khối Module Output ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN chuyển tín hiệu điều khiển từ CPU thành liệu analog, digital thực điều khiển đối tượng Ví dụ: điều khiển động theo sơ đồ bên Điều khiển Rơle điện ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN Đi Điều khiển PLC ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN b Các chủng loại PLC: Hiện nay, số PLC sử dụng thị trường Việt Nam: - Mỹ:Allen Bradley, General Electric, Square D, Texas Instruments, Cutter Hammer,… - Đức: Siemens, Boost, Festo… - Hàn Quốc: LG - Nhật: Mitsubishi, Omron, Panasonci, Fanuc, Mashushita, Fuzi, Koyo,… Và nhiều chủng loại khác Các sản phẩm như: Logo!, Easy, Zen, … chế tạo để đáp ứng yêu cầu điều khiển đơn giản c Ưu hệ thống điều khiển dùng PLC: - Điều khiển linh hoạt, đa dạng Lượng contact lớn, tốc độ hoạt động nhanh Tiến hành thay đổi sửa chữa Độ ổn định, độ tin cậy cao Lắp đặt dơn giản Kích thước nhỏ gọn Có thể nối mạng vi tính để giám sát hệ thống d Hạn chế - Giá thành (tùy theo yêu cầu máy) Cần chuyên viên để thiết kế chương trình cho PLC hoạt động Các yêu cầu cố định, đơn giản không cần dùng PLC PLC bị ảnh hưởng hoạt động môi trƣờng có nhiệt độ cao, độ rung mạnh e Các ứng dụng PLC: 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN Ví dụ: VI HÀM DI CHUYỂN DỮ LIỆU MOVE 47 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN Ví dụ 1: 48 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN Ví dụ 2: VII LỆNH CHUYỂN ĐỔI CONVERT 49 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN 50 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN CHƯƠNG THI CÔNG VÀ THIẾT KẾ I TÌM HIỂU ĐỀ TÀI Nhiệm vụ đặt - Điều khiển quạt DC bóng đèn AC để điều khiển nhiệt độ lò nhiệt phạm vi từ 50 – 600C Nếu nhiệt độ lò nhiệt nhỏ 500C bật đèn va tắt quạt để tăng nhiệt độ lò nhiệt đến 600C Khi nhiệt độ lò nhiệt đạt đến 600C tắt đèn bật quạt để làm mát lò nhiệt 51 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN Các cấu chấp hành phải hoạt động ổn định nhiệt độ lò dao động phạm vi hoạt động Hướng giải - Sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35 để đo nhiệt độ lò nhiệt hiển thị nhiệt độ lò nhiệt thông qua led đoạn điều khiển vi xử lý AT89S52 - Sử dụng module analog EM231 để chuyển giá trị analog sang giá trị digital đưa vào PLC S7-200 để điều khiển nhiệt độ - Sử dụng đèn AC để làm nóng lò nhiệt quạt DC để làm mát - II THIẾT KẾ PHẦN CỨNG Khối cảm biến nhiệt độ module analog EM231 a Khối cảm biến nhiệt độ 52 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN Nhóm em sử dụng cảm biến nhiệt độ LM35 vì: - Vì nhiệt độ lò nhiệt dao động phạm vi từ 50 0C đến 600C phù hợp với dải đo cảm biến LM35 từ -550C đến 1500C nên cảm biến LM35 đáp ứng - Cảm biến nhiệt độ LM35 có độ xác, độ ổn định cao - Giá thành rẻ - Điện áp nuôi tương ứng thông dụng mức điện áp volts - Trở kháng lối thấp khoảng 0.6Ω dễ lắp vào tầng khuếch đại hay vào khối analog - Điện áp ngõ tuyến tính với nhiệt độ ngõ vào Độ nhạy LM35 10mV/0C có nghĩa nhiệt độ tăng 10C điện áp ngõ tăng 10mV nhiệt độ lò nhiệt 50 0C điện áp tương ứng 500mV 600C điện áp tương ứng 600mV Do không thoả với giá trị ngõ vào module analoge EM231 nên nhóm em phải khuếch đại điện áp LM35 lên 10 lần để tầm EM231, ta chọn tầm 0-10V Mạch khuếch đại điện áp ngõ LM35 ta sử dụng opamp sau: b Module Analog EM231 53 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN Để đọc giá trị analog từ cảm biến nhiệt độ LM35 nhóm em phải sử dụng module analog EM231 Sau thông số kĩ thuật EM231: - Số ngõ vào ngõ - Loại ngõ vào: 0-10V / 0-20mA - Dải điện áp: 0-10V, 0-5V, +/-5V, +/-2,5V - Độ phân giải: 12 Bit - Kích thước: 71,2 x 80 x 62 mm • Cách kết nối ngõ vào 54 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN Vì nhóm em sử dụng ngõ vào điện áp nên kết nối vào ngõ A+ ngõ A- ngõ RA không kết nối • Cách chọn giá trị ngõ vào độ phân giải từ switch Do ta chọn tầm 0-10V độ phân giải 2.5mV nên ta chỉnh Switch là: SW1 = ON, SW2 = OFF, SW3 = ON Giá trị ngõ vào từ đến 32000 Khối hiển thị nhiệt độ 55 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN Do việc hiển thị nhiệt độ led đoạn PLC không đủ ngõ phức tạp nên nhóm em sử dụng vi xử lý AT89S52 ADC0809 để hiển thị nhiệt độ lò nhiệt Kết nối PLC S7-200 viết chương trình a Kết nối PLC S7-200 - Cắm cáp kết nối EM231 với PLC S7-200 - Kết nối ngõ vào ngõ PLC S7-200 56 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN 57 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN • Do dòng điện ngõ PLC nhỏ nên nhóm em không gắn tải trực tiếp vào ngõ để tránh hư ngõ mà thay vào sử dụng rơ-le trung gian 24VDC • Khai báo Input/Output: Địa Input I0.0 ON I0.1 OFF Địa Output Đèn báo hoạt động Q0.0 Đèn lò nhiệt Q0.1 Quạt làm mát Q0.2 • Sơ đồ kết nối với rơ-le trung gian 58 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN b Chương trình điều khiển 59 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN KẾT LUẬN Sau 10 tuần tìm tòi nghiên cứu đồ án môn học 3, với hướng dẫn tận tình thầy Trần Mạnh Sơn đến em hoàn thành thời hạn đáp ứng yêu cầu giao Qua thời gian nghiên cứu làm đồ án giúp em nắm vững kiến thức học để áp dụng việc thiết kế lắp đặt mô hình ứng dụng thực tế dùng PLC S7-200 Vì kiến thức thân nhiều hạn chế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót - Đọc nhiệt độ lò nhiệt vào chưa thật xác 60 ĐỒ ÁN MÔN HỌC - GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN Chưa hiển thị nhiệt độ đo qua PLC Sử dụng cảm biến chưa phù hợp Kích thước mô hình lớn Với vấn đề chưa làm nêu trên, em xin bước hoàn thiện sau Rất mong bảo thầy cô góp ý bạn để tập đồ án hoàn thiện Sau cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy TRẦN MẠNH SƠN hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án tiến độ Sinh viên thực Nguyễn Văn Công Lý Bùi Đình Phong TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Điều khiển lập trình, trường ĐH Sư phạm kỹ thuật TP.HCM, 9/2010 Giáo trình Đo lường cảm biến, Lê Chí Kiên, trường ĐH Sư phạm kỹ thuật TP.HCM Giáo trình Vi xử lý – Vi điều khiển, Nguyễn Đình Phú, TP.HCM, 2013 61 [...]... MẠNH SƠN - Điều khiển các quá trình sản xuất: giấy, ximăng, nước giải khát, linh kiện điện tử, xe hơi, bao bì, đóng gói,… - Rửa xe ôtô tự động - Thiết bị khai thác - Giám sát hệ thống, an toàn nhà xưởng - Hệ thống báo động - Điều khiển thang máy - Điều khiển động cơ - Chiếu sáng - Cửa công nghiệp, tự động - Bơm nước - Tưới cây - Báo giờ trường học, công sở,… - Máy cắt sản phẩm, vô chai,… - Và còn nhiều... vùng nhớ động Nó có thể truy nhập theo từng bit, byte, word hoặc double word - Miền V (Variable): V0.x - V5119.7 (x = 0 - 7) - Vùng đệm cổng vào (I): I 0.x -> I 15.x (x = 0 - 7) - Vùng đệm cổng ra (Q): Q 0.x -> Q15.x (x = 0 - 7) - Vùng nhớ nội (M): M 0.x -> M 31.x (x = 0 - 7) - Vùng nhớ đặc biệt(SM): SM 0.x -> SM 179.x (x = 0 – 7) Vùng đối tượng: - Timer: T0 -> T255 - Counter: C0 -> C255 - Bộ đệm... ThS TRẦN MẠNH SƠN Các ngõ vào thường dùng là: - Nút nhấn, công tắc gạt, ba chấu,… - Các loại cảm biến: quang điện, tiệm cận, điện dung, từ, kim loại, siêu âm, phân biệt màu sắc, cảm biến áp suất, … - Công tắc hành trình, công tắc thường - Rorary Encoder - Rơle điện từ - Sensor nhiệt độ - Bộ kiểm tra mức… Các thiết bị được điều khiển ở ngõ ra: - Động cơ DC Động cơ AC 1 pha và 3 pha Van khí nén Van thuỷ... đang ở chế độ làm việc (đèn xanh) - STOP: PLC đang ở chế độ dừng (đèn vàng) - I x.x, Q x.x: chỉ định trạng thái tức thời cổng (đèn xanh) c Công tắc chọn chế độ làm việc: - RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ, PLC sẽ chuyển từ RUN qua STOP nếu gặp sự cố - STOP: PLC dừng công việc thực hiện chương trình ngay lập tức - TERM: cho phép máy lập trình quyết định chế độ làm việc của PLC Dùng... hệ thống mà quan trọng là bộ xử lý trung tâm (CPU) Sự thay đổi này nhằm cải thiện 1 số tính năng, số lệnh, bộ nhớ, số đầu vào/ ra(I/O), tốc độ quét, … vì vậy xuất hiện rất nhiều loại PLC PLC của Siemens hiện có các loại sau: S 7- 200, S 7- 300, S 7- 400 Riêng S 7- 200 có các loại CPU sau: CPU 210, CPU 214, CPU 221, CPU 222, CPU 224, CPU 226, … Mới nhất có CPU 224 xp, CPU 226 xp có tích hợp analog Tổng... Dùng phần mềm điều khiển RUN, STOP 3 Kết nối điều khiển: 13 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3 GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN Cho các model của S 7- 200 sau: Xác định các đặc điểm của PLC hãng Siemens Kết nối dây cho PLC hoạt động Cấp nguồn: 14 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3 GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN Chú ý: phân biệt loại cấp nguồn nuôi cho PLC Loại DC nguồn nuôi có kí hiệu là M, L+ Loại AC nguồn nuôi có kí hiệu là N, L1 Ngõ vào: Giả sử cần kết... trình - Mỗi câu lệnh được viết ở 1 netword Ngỏ ra lệnh OUT chỉ sử dụng 1 địa chỉ trên 1 lần - Kiểm tra chƣơng trình hoạt động: chọn Debug > Start Program Status - Chạy chương trình: chọn PLC > Run > Yes - Dừng chương trình: chọn PLC > Stop > Yes 31 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3 GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN CHƯƠNG 3 TẬP LỆNH LẬP TRÌNH PLC SIEMENS S 7- 200 I BIT LOGIC(CÁC LỆNH TIẾP ĐIỂM) 1 Tiếp điểm thường hở Ví dụ:... Step7-Micro/Win 32 V4.0 Ngoài ra, S 7- 200 còn kết nối thích hợp với nhiều loại màn hình HMI của Siemens như loại TP, OP, TD, và các loại màn hình khác 5 Sử dụng phần mềm Step7-Microwin - Vào phần mềm lập trình: Nhấn double click vào biểu tượng Step7 trên màn 30 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3 GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN hình desktop hoặc vào menu Start > Program - Mở chương trình mới: vào File > New - Kiểm tra giao tiếp PLC. .. solenoid Đèn báo, đèn chiếu sáng 18 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3 - GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN Chuông báo giờ Động cơ Step Servo Biến tần Quạt thông gió Máy lạnh Động cơ phát điện 4 Truyền thông giữa PC và PLC S 7- 200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với jack nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm khác của PLC Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI (Point To Point... trường học, công sở,… - Máy cắt sản phẩm, vô chai,… - Và còn nhiều hệ thống điều khiển tự động khác CHƯƠNG 2 CẤU HÌNH HỆ THỐNG I CẤU TRÚC PHẦN CỨNG: 1 Bộ điều khiển lập trình (PLC) 11 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3 GVHD: ThS TRẦN MẠNH SƠN PLC là bộ điều khiển lập trình và được xem là máy tính công nghiệp Do công nghệ ngày càng cao vì vậy lập trình PLC cũng ngày càng thay đổi, chủ yếu là sự thay đổi về cấu hình hệ thống ... - Điều khiển quạt DC bóng đèn AC để điều khiển nhiệt độ lò nhiệt phạm vi từ 50 – 600C Nếu nhiệt độ lò nhiệt nhỏ 500C bật đèn va tắt quạt để tăng nhiệt độ lò nhiệt đến 600C Khi nhiệt độ lò nhiệt. .. thức học nhóm em chọn đề tài: Điều khiển nhiệt độ lò nhiệt sử dụng PLC S7- 200 với mục đích giữ nhiệt độ lò theo ý muốn Bên cạnh tìm hiểu thêm kỹ thuật tương tự PLC Do kiến thức hạn chế nên trình... ứng yêu cầu điều khiển đơn giản c Ưu hệ thống điều khiển dùng PLC: - Điều khiển linh hoạt, đa dạng Lượng contact lớn, tốc độ hoạt động nhanh Tiến hành thay đổi sửa chữa Độ ổn định, độ tin cậy