Đang tải... (xem toàn văn)
Mục tiêu nghiên cứu của đồ án này nhằm nắm nắm được khả năng lập trình PLC. Lập trình đọc được giá trị loadcell từ đó thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng. Thiết kế được hệ SCADA giám sát trên PLC S71200.
TRANG BÌA TRANG BÌA MỤC LỤC Contents TRANG BÌA TRANG BÌA MỤC LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ A Đặt vấn đề B Mục tiêu đề tài C Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu PHẦN NỘI DUNG CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan đề tài 1.2 Phƣơng pháp thực CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Quy trình hoạt động hệ thống 2.2 Lý thuyết PLC A PLC S7-200 10 B PLC S7-1200 15 2.3 WinCC 17 2.4 TIA – Phần mềm lập trình PLC 19 2.5 Giao thức truyền thông TCP/IP 28 CHƢƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG 32 3.1 Thiết kế khí hệ thống 32 3.1.1 Yêu cầu khí hệ thống 32 3.1.2 Thiết kế khí 32 3.2 Thiết kế điện cho hệ thống 32 3.2.1 Yêu cầu hệ thống điện 32 3.2.2 Sơ đồ khối hệ thống 32 3.2.3 Phân tích khối điện hệ thống 33 3.2.4 Thiết bị điện khối 33 3.2.5 Sơ đồ đấu nối 34 3.3 Lƣu đồ giải thuật 34 3.4 Sơ đồ đấu dây 35 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 37 4.1 Chƣơng trình 37 4.2 Thiết kế WinCC 45 4.3 Nhận xét 45 PHẦN KẾT LUẬN 46 KẾT LUẬN 46 ĐỀ XUẤT 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ A Đặt vấn đề Hiện vai trò cơng nghệ Tự Động Hóa kinh tế quốc dân nghiệp phát triển xã hội to lớn Tự động hóa mang lại nhiều tiện ích mn màu muôn vẻ sống văn minh đại Chính Đảng Nhà nƣớc ta xác định tự động hóa bốn hƣớng cơng nghệ cao cần ƣu tiên phát triển [1] Góp phần vào cơng phát triển dòng, điều khiển trở nên nhỏ gọn tiện ích Trong khơng thể khơng thể khơng kể đến dòng PLC tập đồn Siemens đặt biệt PLC S7-1200 với khả giám sát điều khiển thu thập liệu hệ thống( SCADA ) mạnh mẽ Ứng dụng PLC S7-1200 vào phân loại sản phẩm theo độ cao ứng dụng nhỏ nhƣng quan trọng quy trình cơng nghệ việc giám sát điều khiển hệ thống phân loại cho ta thấy làm đƣợc vấn đề khác hệ thống B Mục tiêu đề tài + Nắm đƣợc khả lập trình PLC + Lập trình đọc đƣợc giá trị loadcell từ thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lƣợng + Thiết kế đƣợc hệ SCADA giám sát PLC S7-1200 C Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung vào việc tìm hiểu PLC S7-1200 thông qua việc đọc tài liệu manual lập trình mơ PLC TIA cho vấn đề xữ lý số liệu analog song song thiết kế hệ SCADA giám sát phần mềm WinCC TIA PHẦN NỘI DUNG CHƢƠNG TỔNG QUAN Tổng quan đề tài Đề tài trình khảo sát nghiên cứu thiết kế SCADA cho hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lƣợng phận quan trọng quy trình sản xuất, phân loại sản phẩm hợp quy thị trƣờng 1.1 Trong cơng ty sản xuất mì acecook để đảm bảo khối lƣợng nhƣ chất lƣợng gói mì trƣờng thành phần mì thƣờng khơng thể thiếu nhƣ khối lƣợng giá trị dinh dƣỡng đến ngƣời tiêu dùng Để đáp ứng yêu cầu đề tài sử dụng cảm biến khối lƣợng đƣa tín hiệu analog PLC S7-1200 giám sát điều khiển trình phân loại 1.2 Phƣơng pháp thực Sử dụng sensor quang để nhận biết vật đến cần tìm hiểu sensor quang Tìm hiểu PLC S7-1200 Siemens lập trình nhƣ phần cứng PLC S7-1200 Tìm hiểu loadcell nhƣ phần cứng mơ hình Ứng dụng phần mềm TIA vào lập trình cho mơ hình phân loại sản phẩm Sản phẩm qua dựa độ cao phân loại sản phẩm đến vị trí phân loại sensor cảm biến nhận đƣợc lấy giá trị loadcell nhận vào phân loại sản phẩm CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Quy trình hoạt động hệ thống Băng tải hoạt động Cảm biến vật tới Góc Quay Servo 1,2 Loadcell thu thập liệu trả PLC PLC xữ lý phân loại 2.2 Lý thuyết PLC - Năm 1642, Pascal phát minh máy tính khí dùng bánh răng.Đến năm 1834 Babbage hồn thiện máy tính khí "vi sai" có khả tính tốn với độ xác tới số thập phân - Năm 1808, Joseph M.Jaquard dùng lỗ bìa thẻ kim loại mỏng, xếp chúng máy dệt theo nhiều chiều khác để điều khiển máy dệt tự động thực hiệncác mẫu hàng phức tap - Trước năm 1904, Hoa Kỳ Đức sử dụng mạch rơle để triển khai máy tính điện tử giới - Năm 1943, Mauhly Ackert chế tạo "cái máy tính" gọi "máy tính tích phân số điện tử" viết tắt ENIAC Máy có: 18.000 đèn điện tử chân khơng, 500.000 mối hàn thủ cơng, chiếm diện tích 1613 ft2, cơng suất tiêu thụ điện 174 kW, 6000 nút bấm, khoảng vài trăm phích cắm Chiếc máy tính phức tạp thao tác vài phút lỗi hư hỏng xuất Việc sữa chữa lắp đặt lại đèn điện tử để chạy lại phải đến tuần Chỉ tới áp dụng kỹ thuật bán dẫn vào năm 1948, đưa vào sản xuất công nghiệp thời gian sau máy tính điện tử lập trình lại sản xuất thương mại hố Sự phát triển máy tính kèm theo kỹ thuật điều khiển tự động - Mạch tích hợp điện tử - IC - năm 1959 - Mạch tích hợp gam rộng - LSI - năm 1965 - Bộ vi xử lý - năm 1974 - Dữ liệu chương trình - điều khiển - Kỹ thuật lưu giữ Những phát minh đánh dấu bước quan trọng định việc phát triển ạt kỹ thuật máy tính ứng dụng PLC, CNC, lúc khái niệm điều khiển khí điện tử phân biệt Đến cuối thập kỷ 20, người ta dùng nhiều tiêu để phân biệt loại kỹ thuật điều khiển, thực tế sản xuất đòi hỏi điều khiển tổng thể hệ thống máy tính khơng điều khiển đơn lẻ máy PLC viết tắt Programmable Logic Controller, thiết bị điều khiển lập trình đƣợc (khả trình) cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình Ngƣời sử dụng lập trình để thực loạt trình tự kiện Các kiện đƣợc kích hoạt tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC qua hoạt động có trễ nhƣ thời gian định hay kiện đƣợc đếm PLC dùng để thay mạch relay (rơ le) thực tế PLC hoạt động theo phƣơng thức quét trạng thái đầu đầu vào Khi có thay đổi đầu vào đầu thay đổi theo Ngơn ngữ lập trình PLC Ladder hay State Logic Sự đời hệ điều khiển PLC làm thay đổi hẳn hệ thống điều khiển nhƣ quan niệm thiết kế chúng, hệ điều khiển dùng PLC có nhiều ƣu điểm nhƣ sau: - Giảm 80% số lƣợng dây nối - Cơng suất tiêu thụ PLC thấp - Có chức tự chuẩn đốn giúp cho cơng tác sửa chữa đƣợc nhanh chóng dễ dàng - Chức điều khiển thay đổi dễ dàng thiết bị lập trình (máy tính, hình) mà khơng cần thay đổi phần cứng khơng có u cầu thêm bớt thiết bị vào, - Số lƣợng rơle timer nhiều so với hệ điều khiển cổ điển.Số lƣợng tiếp điểm chƣơng trình sử dụng khơng hạn chế - Thời gian hồn thành chu trình điều khiển nhanh (vài ms) dẫn đến tăng cao tốc độ sản xuất - Chƣơng trình điều khiển in giấy vài phút giúp thuận tiện cho vấn đề bảo trì sửa chữa hệ thống - Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ học.Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa - Dung lƣợng nhớ lớn để chứa đƣợc chƣơng trình phức tạp - Hồn tồn tin cậy mơi trƣờng cơng nghiệp - Giao tiếp đƣợc với thiết bị thông minh khác nhƣ: máy tính, nối mạng, Modul mở rộng Độ tin cậy cao, kích thƣớc nhỏ Giá cạnh tranh đƣợc Đặc trƣng PLC khả lập trình đƣợc, số IP dãy quy định cho phép PLC hoạt động môi trƣờng khắc nghiệt cơng nghiệp, yếu tố bền vững thích nghi, độ tin cậy, tỉ lệ hƣ hỏng thấp, thay hiệu chỉnh chƣơng trình dễ dàng, khả nâng cấp thiết bị ngoại vi hay mở rộng số lƣợng đầu vào nhập đầu xuất đƣợc đáp ứng tuỳ nghi khả xem tiêu chí cho nghĩ đến thiết kế phần điều khiển trung tâm cho hệ thống hoạt động tự động Từ ƣu điểm nêu trên, PLC đƣợc ứng dụng nhiều lĩnh vực khác công nghiệp nhƣ: Hệ thống nâng vận chuyển, dây chuyền đóng gói, robot lắp giáp sản phẩm, điều khiển bơm, chuyền xử lý hố học, cơng nghệ sản xuất giấy v.v Khi tính đến giá PLC khơng thể không kể đến giá phận phụ thiếu nhƣ thiết bị lập trình, máy in, băng ghi việc đào tạo nhân viên kỹ thuật Nói chung phần mềm để thiết kế lập trình cho mục đích đặc biệt đắt Ngày nhiều hãng chế tạo PLC cung cấp trọn đóng gói phần mềm đƣợc thử nghiệm, nhƣng việc thay thế, sửa đổi phần mềm nhu cầu khơng thể tránh khỏi, đó, cần thiết phải có kỹ phần mềm Phân bố giá cho việc lắp đặt PLC thƣờng nhƣ sau: - 50% cho phần cứng PLC - 10% cho thiết kế khn khổ chƣơng trình - 20% cho soạn thảo lập trình - 15% cho chạy thử nghiệm - 5% cho tài liệu Việc lắp đặt PLC khoảng 1/2 giá thành đầu tiên, nghĩa hầu nhƣ chi phí phần cứng A PLC S7-200 PLC S7-200 sản phẩm phổ biến đƣợc sử dụng rộng rãi PLC từ viết tắt Programable Logic Controller, thiết bị điều khiển logic - lập trình đƣợc, cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển logic thơng qua, ngơn ngữ lập trình., PLC S7-200 thiết bị hãng Siemens, cấu trúc theo kiểu modul có modul mở, rộng.Thành phấn PLC S7-200 khối CPU222, CPU224, CPU 224XP, CPU226 … CHƢƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Thiết kế khí hệ thống 3.1.1 Yêu cầu khí hệ thống 3.1.2 Thiết kế khí 3.2 Thiết kế điện cho hệ thống 3.2.1 Yêu cầu hệ thống điện 3.2.2 Sơ đồ khối hệ thống Khối nguồn Khối cảm biến Khối xữ lý trung tâm Khối đệm Khối chấp hành 3.2.3 Phân tích khối điện hệ thống Khối nguồn: Nguồn cấp cho thiết bị điện hệ thống điện điều khiển Khối cảm biến: Nhận phát chuyển đổi trả tín hiệu hệ thống giá trị nhiệt độ, khoảng cách, vật tới Khối xử lý trung tâm: Nhận tín hiệu trả từ khối cảm biến xử lý tín hiệu điều khiển thiết bị chấp hành theo lập trình logic sẳn có Khối đệm: Chuyển đổi điện dòng điện điều khiển thiết bị có cơng suất lớn công suất đầu khối điều khiển Khối chấp hành: Gồm van, trở nhiệt, động điện chấp hành truyền tải nung nấu nguyên liệu Nguồn 24V Cảm biến loadcell PC CPU (PLC S7-1200) Băng tải 3.2.4 Thiết bị điện khối 3.2.4.1 Nguồn chuyển đổi 220VAC sang 24VDC 3.2.4.2 Cảm biến quang hồng ngoại 3.2.4.2 Loadcell đầu cân 3.2.4.3 PLC S7-1200 3.2.4.4 Thiết bị Chấp hành Servo Cảm biến vị trí Tay gạt Động điện 3.2.4.5 Thiết bị công suất Relay Biến Tần 3.2.5 Sơ đồ đấu nối 3.3 Lƣu đồ giải thuật BEGIN S Run Đ Băng tải hoạt động Sensor ON Đọc giá trị loadcell (m) m >= Min S Đ S m