Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo công nghệ thông tin Hệ thống điều khiển lập trình
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNHMỤC LỤCMỤC LỤCNội dung TrangNội dung Trang Lời nói đầu 1 Lời nói đầu 1Chương I: Tìm hiểu công nghệ bài toán điều khiển máy ép thuỷ lực 2 Chương I: Tìm hiểu công nghệ bài toán điều khiển máy ép thuỷ lực 2 1: Giới thiệu sơ đồ điều khiển máy ép thuỷ lực ………… 3 1: Giới thiệu sơ đồ điều khiển máy ép thuỷ lực ………… 3 2: thuyết minh sơ đồ công nghệ máy ép thuỷ lực ………. 4 2: thuyết minh sơ đồ công nghệ máy ép thuỷ lực ………. 4Chương II: Giới thiệu bộ điều khiển PLC – S7-300 .10Chương II: Giới thiệu bộ điều khiển PLC – S7-300 .10 I: Cấu hình cứng ………………………………………… .10 I: Cấu hình cứng ………………………………………… .10 1: Cấu tạo của họ PLC – S7-300…………………………….10 1: Cấu tạo của họ PLC – S7-300…………………………….10 2: Địa chỉ và gán địa chỉ ………………………………… .11 2: Địa chỉ và gán địa chỉ ………………………………… .11 II: Vùng đối tượng …………………………………… … . 13 II: Vùng đối tượng …………………………………… … . 13 1: Các vùng nhớ……………………… …………………… 13 1: Các vùng nhớ……………………… …………………… 13 2: Nhập các hằng số……………………… …………… . 14 2: Nhập các hằng số……………………… …………… . 14 III: Các bộ phận của CPU và chế độ làm việc …………… 15 III: Các bộ phận của CPU và chế độ làm việc …………… 15 1: Các bộ phận của CPU ………………… 15 1: Các bộ phận của CPU ………………… 15 2: Chế độ làm việc 16 2: Chế độ làm việc 16 IV. Ngôn ngữ lập trình S7-300 …………………… 16 IV. Ngôn ngữ lập trình S7-300 …………………… 16 1.Phương pháp lập trình. …………………… 16 1.Phương pháp lập trình. …………………… 16 2.Lập trình một số lệnh cơ bản ……………… 16 2.Lập trình một số lệnh cơ bản ……………… 16 2.1Nhóm lệnh logic……………………………………… 16 2.1Nhóm lệnh logic……………………………………… 16 2.2 Nhóm lệnh thời gian………………………………… . 18 2.2 Nhóm lệnh thời gian………………………………… . 18 2.3 Nhóm lệnh đếm…………………………………… … .24 2.3 Nhóm lệnh đếm…………………………………… … .24Chương III: Giới thiệu các thiết bị Chương III: Giới thiệu các thiết bị 1. Cảm biến áp suất . ……………… . 27 1. Cảm biến áp suất . ……………… . 27 2. Công tắc hành trình……………………………………… 27 2. Công tắc hành trình……………………………………… 27 3.Van thuỷ lực 3.Van thuỷ lực Chương IV: Thiết kế sơ đồ nguyên lí điều khiển hệ thống Chương IV: Thiết kế sơ đồ nguyên lí điều khiển hệ thống và sơ đồ đấu dây PLC và sơ đồ đấu dây PLC 1Thiết kế sơ đồ nguyên lí ………………………………31 1Thiết kế sơ đồ nguyên lí ………………………………31 2: Gán địa chỉ vào ra …………………………………… 31 2: Gán địa chỉ vào ra …………………………………… 31Chương V:Lập trình điều khiển công nghệ dưới dạng LAD và STL Chương V:Lập trình điều khiển công nghệ dưới dạng LAD và STL Chú thích các dòng lệnh ………………………………… 35 Chú thích các dòng lệnh ………………………………… 35 GVHD:Th.s Bùi Mạnh Cường SVTK: Lê Hữu Thành ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Lời Nói ĐầuLời Nói Đầu Nước ta đang trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, để từng bước bắt kịp sự phát triển trong khu vực Đông Nam Á và trên thế giới về mọi mặt kinh tế và xã hội. Công nghiệp sản xuất hàng hóa đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế và thúc đẩy sự tăng trưởng của xã hội. Tự động hóa quá trình sản xuất là một yêu cầu cần thiết trong mọi lĩnh vực nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, tăng khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường . Ngày nay, nhờ sự phát triển của khoa học 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. Ngày càng có nhiều trang bị kỹ thuật mới được áp dụng cho quấ trình sản xuất. Một trong những áp dụng kỹ thuật mới đó là bộ điều khiển có thể lập trình PLC. 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. Có rất nhiều PLC của các hãng sản xuất khác nhau, tuy nhiên ở đây em chỉ khảo sát PLC – S7-300 với bộ lệnh, cách thức lập trình và các chương trình ứng dụng của nó. Để nâng cao sự hiểu biết của mình về PLC – S7-300. Em đã thực hiện thiết kế chương trình cho bài toán điều khiển máy ép thuỷ lực. Trong thời gian làm đồ án môn học em đã cố gắng để thu thập các tài liệu, những thông tin và các vấn đề có liên quan đến đồ án của mình. Qua quá trình làm đồ án em đã học hỏi thêm được nhiều kiến thức về môn học. Do thời gian và điều kiện còn hạn chế nên trong đồ án của mình em không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn . Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn Đo Lường & Điều Khiển Tự Động, và cô Bùi Mạnh Cường đã nhiệt tình hướng dẫn giúp em hoàn thành đồ án này .Em xin Chân thành cảm ơn !Em xin Chân thành cảm ơn ! Thái nguyên ngày 18 tháng 12 năm 2010 Thái nguyên ngày 18 tháng 12 năm 2010 Người thực hiện Người thực hiện Lê Hữu Thành Lê Hữu ThànhGVHD:Th.s Bùi Mạnh Cường SVTK: Lê Hữu Thành ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Chương IGiới thiệu sơ đồ điều khiển của máy ép thủy lực.1.1. Giới thiệu sơ đồ máy ép thủy lực.2L10SP110SP23L3L7F3F1L2LØ 90/Ø45X2Ø280X69SQ110YV22F1L10SY-100(0~40MPA)K10SP230KW980R/MIN10YV10GLC 3-4-1FY314MPA10YV710YV39SQ29SQ310YV810YV410YV910YV510YV110YV64FFY214MPAFY125MPAX X X X XXX Hình 1.1: Sơ đồ bố trí van điều khiển cấp dầu cho 8 xilanh thuỷ lựcGVHD:Th.s Bùi Mạnh Cường SVTK: Lê Hữu Thành ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ máy ép thủy lựctrong đó:- Các công tắc hành trình khống chế nâng/hạ bàn ép 9SQ1, 9SQ2, 9SQ3.- Time relay: là thời gian duy trì ép- Các áp kế để đo giới hạn áp suất trên và dưới 10SP1, 10SP2.-- Động cơ bơm dầu D 150KW(khởi động sao/tam giác ), 980r/min.Các van điện từ điều khiển đường cấp dầu cho xilanh: 10YV1, 10YV2-1, 10YV2-2, 10YV3, 10YV4, 10YV5, 10YV6, 10YV7, 10YV8, 10YV9, 10YV10. Nguồn cấp 24VDC.8 xi lanh thủy lực : Ø90/45×2 và Ø280 GVHD:Th.s Bùi Mạnh Cường SVTK: Lê Hữu Thành ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH1.2Thuyết minh sơ đồ công nghệ máy ép thuỷ lực Trên sơ đồ công nghệ các nét kẻ đậm hoặc chấm thể hiện trạng thái hoạt động của các thiết bị tương ứng,trục nằm ngang là thời gian t(s).trục đứng gồm 2 trục:trục S(cm) thể hiện hành trình máy ép đi lên/xuống là 30cm,Trục P(Mpa) thể hiện đường tăng/giảm áp suất ép,lớn nhất là 24Mpa(do kĩ sư công nghệ điều chỉnh).Máy ép hoạt đông như sau:Khởi động động cơ bơm dầu D và bấm công tắc hành trình S1 xong bàn ep sẵn sàng làm việc, đồng thời mở van YV9.Ban đầu bàn ép ở vị trí cao nhất (vị trí 0) làm đóng công tắc hành trình S1Khi có tín hiệu hạ bàn ép xuống thì cấp điện cho cac van YV2 va YV5 dầu được đẩy vào 2 xi lanh Φ90/45 làm cho bàn ép được hạ xuống với tốc độ nhanh đến khi chạm S2 thì ngắt van YV2 đồng thời mở các van YV7,YV10 lúc này bàn ép được hạ xuống với tốc độ chậm,khi gặp hạn chế dưới S3 thì đóng van YV5 , YV9 đồng thời mở thêm các van YV4 cấp dầu vào 6 xi lanh Φ280 để tăng áp từ 0÷ 24Mpa đến khi áp suất bàn ép đạt 24Mpa(được xác định bằng cảm biến đo ap suất với ngưỡng trên là SP1 =24Mpa ngưỡng dưới là SP2~0Mpa)thì ngắt các van YV7 và YV10 duy trí áp suất ép ổn định ở 24Mpa đồng thời khởi động rơ le thời gian(time relay)duy trì mặt bàn ép (thời gian ép do kĩ sư công nghệ đặt)Trong suốt quá trình ép nếu áp suất có suy giảm xuống tới giá trị tới hạn lower limit của SP1 thì mở 2 van YV10 và YV7 để bù áp,khi áp suất tăng đến giá trị tới hạn trên upper limit của SP1 thì lại ngắt YV10 và YV7 để ổn định áp suất épKhi hết thời gian đặt của rơ le thời gian thì ngắt YV1,YV3,YV4,YV5,YV7,YV10, và mở van YV9 để giảm áp,khi áp suất giảm về 0 làm SP2 tác động,thì mở van YV10. Để trễ sau một khoảng thời gian thì bắt đầu mở các van YV6 để nâng bàn ép lên,thì lúc này S3 thôi tác động,khi đang nâng lên với tốc độ nhanh gặp công tắc hành trình S2 thì ngắt van YV9 đồng thời mở van YV7,YV8 làm bàn ép nâng lên với tốc độ chậm hơn khi gặp công tắc hành trình S1 thì ngắt các van YV6,YV8 mặt bàn ép ở vị trí 0 ban đầu,đồng thời mở vanYV9 kết thúc quá trình ép và chuẩn bị cho chu trình ép sau. Trong đồ án này em thiết kế điều khiển hệ thống bàn ép 1 cách tự động,tức là khi ép xong,bàn ép được nâng lên trở về vị trí ban đầu thì sau 1 khoảng thời gian để đưa chi tiết cần ép khác vào thì bàn ép sẽ tự động hạ xuống thực hiện quá trình ép tiếp theo. GVHD:Th.s Bùi Mạnh Cường SVTK: Lê Hữu Thành N MễN HC: H THNG IU KHIN LP TRèNH N MễN HC: H THNG IU KHIN LP TRèNH Chng II B IU KHIN PLC - S7-300 I. CU HèNH CNG.1.Cu to ca h PLC S7- 300PLC Step S7-300 thuc h Simatic do hóng Siemộn sn xut. õy l loi PLC a khi. Cu to c bn ca loi PLC ny l mt n v c bn (ch x lý) sau ú ghộp thờm cỏc module m rng v phớa bờn phi, cú cỏc module m rng tiờu chun. Nhng module ngoi ny bao gm nhng n v chc nng m cú th t hp li cho phự hp vi nhng nhim v k thut c th. 1. Cấu trúc phần cứng của một bộ PLC :Bộ điều khiển khả trình PLC thực chất là một máy tính chuyên dụng có thể chia làm 3 phần chính: Bộ xử lý, bộ nhớ, bộ xuất, nhập. GVHD:Th.s Bựi Mnh Cng SVTK: Lờ Hu ThnhKhi vi x lý Khi vi x lý trung tõm v trung tõm v h iu hnhh iu hnhB nh chng trỡnhB nh chng trỡnhB m B m vo ravo raTimerTimerB mB mBớt cBớt cBus Bus caca PLC PLCCng ngt v m Cng ngt v m tc caotc caotốc độ caotốc độ caoCng vo ra on Cng vo ra on boardboardQun lý ghộp niQun lý ghộp ni ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH GVHD:Th.s Bùi Mạnh Cường SVTK: Lê Hữu Thành ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNHĐơn vị cơ bản của PLC S7- 300 như hình 7.1 Trong đó: 1.1.1Các đèn báo: + Đèn SF: báo lỗi CPU.+ Đèn BAF: báo nguồn ắc qui. + Đèn DC 5v: báo nguồn 5v. + Đèn RUN: báo chế độ PLC đang làm việc.+ Đèn STOP: báo PLC đang ớ chế độ dừng.1.1.2 Công tác 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 xóa chương trình trong CPU. Muốn xóa chương trình thì giữ nút bấm về vị trí MRES đẻ đèn STOP nhấp nháy, khi thôi không nhấp nháy thì nhả 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.1.1 Các kiểu module. Tùy theo quá trình tự động hóa đòi hỏi số lượng đầu vào và đầu ra ta 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): - Vào số: 8 kênh, 16 kênh, 32 kênh.- Ra số: 8 kênh, 16 kênh, 32 kênh.- Vào, ra số: 8 kênh vào 8 kênh ra, 16 kênh vào 16 kênh ra.- Vào tương tự: 2 kênh, 4 kênh, 8 kênh.- Ra tương tự: 2 kênh, 4 kênh, 8 kênh.- Vào, ra tương tự: :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. - Module điều khiển Fuzzy. - Module điều khiển rô bot. - Module điều khiển động cơ bước. - Module điều khiển động cơ Servo.GVHD:Th.s Bùi Mạnh Cường SVTK: Lê Hữu Thành ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH2. Địa chỉ và gán địa chỉ Trong PLC các bộ phận cần gửi thông tin đến hoặc lấy thông tin đi đều phải có địa chỉ 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 dược gán địa chỉ đơn như bộ thời gian(T), bộ đếm (C)… chỉ cần một trong ba 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 panen gọi là khe(Slot), các khe đều có đánh số , khe số 1 là khe đầu tiên của và cứ thế tiếp tục. 2.1 Địa chỉ vào ra trên module số:Khi gá module số vào, ra lên một khe nào lập tức nó được mang địa chỉ byte của khe đó, mỗi khe có 4 byte địa chỉTrên mỗi module thì mỗi đầu vào, ra là một kênh, các kênh đều có địa chỉ bit 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 tính từ byte đến đầu khe, các đầu vào và ra của một khe có cùng địa chỉ. Địa chỉ byte và địa chỉ kênh như hình 7.2.GVHD:Th.s Bùi Mạnh Cường SVTK: Lê Hữu ThànhHình 7.2: Địa chỉ khe và kênh trên module sốHình 7.2: Địa chỉ khe và kênh trên module sốĐơn vị cơ Đơn vị cơ bảnbản0.0 1.0 2.0 3.00.0 1.0 2.0 3.00.1 1.1 2.1 3.10.1 1.1 2.1 3.1: : : : : : : : 0.7 1.7 2.7 3.70.7 1.7 2.7 3.7Khe số : 1 2 3 4 5 . 11Khe số : 1 2 3 4 5 . 11 PSPSIMIM28.0 29.0 30.0 31.028.0 29.0 30.0 31.028.1 29.1 30.1 31.128.1 29.1 30.1 31.1: : : : : : : : 28.7 28.7 30.7 31.728.7 28.7 30.7 31.7Byte số: 0Byte số: 0÷÷3 43 4÷÷7 . 287 . 28÷÷3131Rãnh Rãnh IMIMByte số: 32Byte số: 32÷÷35 . 6035 . 60÷÷6363Rãnh 1Rãnh 1IMIMByte số: 64Byte số: 64÷÷ 67 . 92 67 . 92÷÷9595Rãnh 2Rãnh 2IMIMByte số: 96Byte số: 96÷÷99 . 12499 . 124÷÷127127Rãnh 3Rãnh 3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNHVí dụ: Module 2 đầu vào, 2 đầu ra số gá vào khe số5 rãnh 0 có địa chỉ là I4.0, I4.1 và Q4.0, Q4.1.Module số có thể được gá trên bất kỳ khe nào trên panen cuả PLC2.2Địa chỉ vào ra trên module tương tự.Để diễn tả một giá trị tương tự ta phải cần nhiều bit. Trong PLC S7-300 người ta dùng 16 bit(một word) cho một kênh.Một khe có 8 kênh với địa chỉ đầu tiên là PIW256 hoặc PQW256(byte 256 và 257) cho đến PIW766 hoặc PQW766 như hình 7.3. Module tương tự có thể được gá vào bất kỳ khe nào tren 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”.II.VÙNG ĐỐI TƯỢNG.1.1. Các vùng nhớ. Bảng 7.1TT Tên tham số Diễn giải Vùng tham số1 I Đầu vào bit 0.0 đến 65535.72 IB Đầu vào byte 0 đến 655353 IW Đầu vào từ 0 đến 655344 ID Đầu vào từ kép 0 đến 655325 Q Đầu ra bit 0.0 đến 65535.76 QB Đầu ra byte 0 đến 655357 QW Đầu ra từ 0 đến 655348 QD Đầu ra từ kép 0 đến 65532GVHD:Th.s Bùi Mạnh Cường SVTK: Lê Hữu ThànhHinh 7.3: Hinh 7.3: Địa chỉ của module tương Địa chỉ của module tương Đơn vị Đơn vị cơ bảncơ bản256-257256-257258-259258-259 270-271270-271Khe số: 1 2 3 4 5 . 11Khe số: 1 2 3 4 5 . 11 PSPSIMIM368-369368-369370-371370-371 382-383382-383Rãnh 0Rãnh 0283-284283-284 IMIM 510-511510-511Rãnh 1Rãnh 1384-385384-385 IMIM 638-639638-639Rãnh 2Rãnh 2640-641640-641 IMIM 766-767766-767Rãnh 3Rãnh 3 [...]... 0H_0M_0S_10MS n 2H_46M_30S_0MS -24D_20H_31M_23S_648MS n 24D_20H_31M_23S_647MS 1990-1-1 n 2168-12-31 Vit cỏc ký t nh HA T# III.Cỏc b phn ca CPU v ch lm vic Bộ nhớ chương trình Bộ đệm vào/ ra Cổng vào ra onboard Khối vi sử lý trung tâm + Hệ điều hành Timer Bộ đếm Bit cờ Bus của PLC Quản lý ghép nối Cổng ngắt và đếm tốc độ cao GVHD:Th.s Bựi Mnh Cng SVTK: Lờ Hu Thnh N MễN HC: H THNG IU KHIN LP TRèNH Hỡnh . ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH2.4 Khởi động mềm hệ thống Khi thay. ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH1.2Thuyết minh sơ đồ công nghệ máy ép thuỷ
