Đồ án Điều khiển và giám sát hệ thống phân loại sản phẩm (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Điều khiển và giám sát hệ thống phân loại sản phẩm (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM GVHD: THS. NGUYỄN TẤN ĐỜI SVTH: HUỲNH HỮU VINH MSSV: 10201058 SVTH: HUỲNH ANH BẢO MSSV: 10201001 SVTH: PHÓNG NHỤC SẦU MSSV: 10201041 SKL003087 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2014
2. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM GVHD: Ths Nguyễn Tấn Đời SVTH: Huỳnh Hữu Vinh MSSV: 10201058 SVTH: Huỳnh Anh Bảo MSSV: 10201001 SVTH: Phóng Nhục Sầu MSSV: 10201041 Tp. Hồ Chí Minh - 7/2014
3. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1 CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1.1 Đặt vấn đề Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật các hệ thống điều khiển trong công nghiệp cũng không ngừng phát triển nhằm năng cao năng suất lao động, đảm bảo được sức khỏe và an toàn cho người. Kỹ thuật điều khiển là một trong những vấn đề được quan tâm hàng đầu của sự phát triển khoa học kỹ thuật. Trong kỹ thuật điều khiển theo phương pháp cũ, để thực hiện một dây chuyền sản xuất, một hệ thống hay một thiết bị hoạt động theo một yêu cầu nào đó, người ta thực hiện chúng bằng cách kết nối các linh kiện rời rạc lại với nhau. Việc thực hiện yêu cầu đó đòi hỏi người thiết kế phải có một kiến thức nhất định, lắp đặt phức tạp, tốn khá nhiều về thời gian, việc bảo quản, bảo trì cũng là một vấn đè lớn, giá thành trở nên rất cao. Đặt biệt là muốn thay đổi một sự hoạt động nào đó của hệ thống, đôi khi phải thay thế và thiết kế lại toàn bộ hệ thống. Với những hạn chế của hệ thống điều khiển cũ mà ngày nay hầu hết các nhà máy xí nghiệp đã thay thế hệ thống điều khiển bằng tiếp điểm sang hệ thống điều khiển có thể lập trình được. Ở nước ta việc ứng dụng vào lĩnh vực này đang có chiều hướng ngày càng phát triển cao nhờ vào sự đổi mới và cải tiến, nâng cao được chất lượng sản phẩm. Hơn nữa do nền kinh tế thị trường phát triển, các hàng hóa cạnh tranh với nhau không ngừng. Cho nên các chủ doanh nghiệp phải làm thế nào để giảm giá thành sản phẩm và nâng cao chất lượng sản phẩm để cạnh tranh. Có rất nhiều biện pháp đặt ra nhưng biện pháp tốt nhất là giảm chi phí tiền công sản xuất ra một sản phẩm. Làm thế nào để giảm chi phí tiền công lao động ?. Có rất nhiều biện pháp trong đó biện pháp được quan tâm nhất là ứng dụng hệ thống điều khiển mới vào qui trình sản xuất. Đó là hệ thống điều khiển lập trình PLC. Hệ thống điều khiển lập trình PLC có nhiều ưu điểm nổi bật so với những bộ điều khiển khác như: Đơn giản, dễ thay đổi, dễ lập trình, tin cậy trong môi trường công nghiệp, cạnh tranh được giá thành với các bộ điều khiển khác. CHƯƠNG 1:DẪN NHẬP Trang 1
4. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Với việc điều khiển và giám sát mô hình đi kèm theo đó là những thi ết bị giao tiếp giữa người điều hành với thiết bi ̣HMI ( Human-Machine-Interface) được ứng dụng rộng rãi hiện nay. 1.2 Lý do chọn đề tài Là một kỹ sư điện tử , công viêc̣ gắn liền với các thiết bi ̣điều khiển , vâṇ hành hê ̣ thống sản xuất. Vì thế, những hiểu biết về điều khiển lâp̣ trình PLC se ̃ taọ nhiều thuâṇ lơị để làm việc tốt hơn. Khi đang ngồi trên ghế nhà trường, viêc̣ tìm hiểu, nghiên cứ u để nắm vững phương pháp lâp̣ trình trên bô ̣PLC giao tiếp với các thiết bị khác như động cơ, màn hình HMI( Human-Machine-Interface) rất có ý nghiã và là điều kiêṇ tốt nhất để hoc̣ hỏi, tích lũy kinh nghiệm. Vì vậy , nhóm quyết định thực hiện đề tài : “ĐIỀ U KHIỂ N VÀ GIÁ M SÁ T HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM”. 1.3 Đối tượng nghiên cứu Với đề tài : “ĐIỀ U K HIỂ N VÀ GIÁ M SÁ T HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ”. Đối tượng nghiên cứu chính của nhóm l à sử dụng PLC S 7-200 (CPU 224XP), giao tiếp giữa HMI Delta DOP-B07S411 với PLC S7-200, phần mềm DOPSoft, các cảm biến , hệ thống điện solenoid- khí nén. 1.4 Giới hạn đề tài Do các điều kiêṇ haṇ chế chủ quan và khách quan khác nhau như thời gian , kiến thứ c Nhóm thưc̣ hiêṇ đươc̣ những nôị dung sau: Thiết kế và thi công mô hình. Kết nối PLC với mô hình. Cài đặt thông số biến tần điều khiển động cơ. Thiết lâp̣ lưu đồ điều khiển. Lâp̣ trình điều khiển trên bô ̣ PLC của Simatic S7-200 CPU224XP. Dùng giao diện HMI điều khiển mô hình thông qua PLC. CHƯƠNG 1:DẪN NHẬP Trang 2
5. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.5 Dàn ý nghiên cứu 1.5.1 PLC S7-200 Tổng quan về PLC S7-200. Đặc điểm của PLC S7-200. Cấu trúc vùng nhớ của PLC S7-200. Một số ô nhớ đặc biệt trong S7-200. Các chuẩn giao tiếp PLC S7-200. 1.5.2 Các cảm biến quang và tiệm cận : Cấu tạo và nguyên lý hoạt động. 1.5.3 Biến tần Fuji-FVR-E11 Tính năng của biến tần Fuji-FVR-E11. 1.5.4 Màn hình HMI Detal Các phương thức truyền thông. Làm việc với màn hình HMI Detal DOP-B07S411. Sử dụng phần mềm DOPSoft. 1.5.5 Van - khí nén Cấu trúc của hệ thống khí nén. Van xi lanh và khí nén. 1.6 Tình hình nghiên cứu 1.6.1 Tình hình trong nước Hiện nay, nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Vì thế, công nghệ tự động hóa đóng vai trò quan trọng, tự động hóa giúp tăng năng suất, tăng độ chính xác và do đó tăng hiệu quả quá trình sản xuất. Để có thể đẩy nhanh quá trình công nghiệp hóa , hiện đại hóa bên cạnh các máy móc cơ khí hay điện, các dây chuyền sản xuất , cũng cần thiết phải có các bộ điều khiển để điều khiển chúng. PLC là một trong các bộ điều khiển đáp ứng đươc yêu cầu đó.  Một số lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC ở nước ta hiện nay: CHƯƠNG 1:DẪN NHẬP Trang 3
6. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chế tạo máy: Tự động hóa trong chế tạo máy, quá trình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại. Năng lượng: Điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý trong các turbin ), điều khiển và giám sát hệ thống pin năng lượng mặt trời. Vận chuyển người, hàng hóa: Điều khiển hệ thống thang máy, thang cuốn, quản lý các bãi giữ xe tự động. Trong sản xuất: Đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm soát quá trình sản xuất, cân đo, đóng gói, hòa trộn nguyên liệu. 1.6.2 Tình hình trên thế giới PLC được sản xuất bởi nhiều hãng khác nhau trên thế giới. Về nguyên lý hoạt động, các PLC này có tính năng tương tự nhau, nhưng về lập trình sử dụng thì chúng hoàn toàn khác nhau do thiết kế khác nhau của mỗi nhà sản xuất. Một số hãng sản xuất PLC lớn có tên tuổi như: Siemens, Toshiba, Mishubisi, Omron, Allan Bradley, Rocwell, Fanuc là các hãng chiếm phần lớn thị phần PLC thế giới. Các PLC của các hãng này được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp sử dụng công nghệ tự động hoá. Ngày nay, trên thế giới chúng ta có thể thấy PLC được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp. Chúng được sử dụng trong công nghiệp hoá chất, công nghiệp chế biến dầu, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp cơ khí, công nghiệp xử lý nước và chất thải, công nghiệp dược phẩm, công nghiệp dệt may, nhà máy điện hạt nhân, trong công nghiệp khai khoáng, giao thông vận tải, quân sự, hệ thống đảm bảo an toàn, trong các hệ thống vận chuyển tự động, điều khiển robot, điều khiển máy công cụ CNC Các PLC có thể được kết n ối với các máy tính để truyền, thu thập và lưu trữ số liệu bao gồm cả quá trình điều khiển bằng thống kê, quá trình đảm bảo chất lượng, chẩn đoán sự cố trực tuyến, thay đổi chương trình điều khiển từ xa. Ngoài ra PLC còn được dùng trong hệ thống quản lý năng lượng nhằm giảm giá thành và cải thiện môi trường điều khiển trong các các hệ thống phục vụ sản xuất, trong các dịch vụ và các văn phòng công sở. CHƯƠNG 1:DẪN NHẬP Trang 4
7. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.7 Ý nghĩa thực tiễn Đề tài “ĐIỀ U KHIỂ N VÀ GIÁ M SÁT HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ”sẽ giúp cho chúng em cũng như các bạn sinh viên có được ý tưởng phù hợp với thực tế, phù hợp với khả năng của mình và triển khai ý tưởng đó, thấy được tầm quan trọng của nghành mình học. Trong quá trình thực hiện đề tài chúng em tìm hiểu thực tế về các thiết bị tự động hoá như PLC S7-200 CPU224XP, màn hình HMI Detal DOP- B07S411, các cảm biến quang,biến tần Fuji FVR-E11, các van khí nén và hệ thống điện – khí nén đơn giản. Đây là cơ hội để sinh viên ứng dụng những kiến thức lý thuyết đã học để áp dụng vào việc xây dựng mô hình tự động hoá trong công nghiệp. Tuy chỉ là một mô hình nhỏ nhưng qua đó chúng em khi ra trường có thể chủ động nắm bắt được công việc, phát huy sáng tạo thêm những kiến thức đã học để hoàn thành tốt công việc. CHƯƠNG 1:DẪN NHẬP Trang 5
8. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T 2.1 PLC S7-200. 2.1.1 Tổng quan PLC. Trong công nghiệp sản xuất, để điều khiến một dây chuyền, một thiết bị máy móc công nghiệp người ta thực hiện kết nối các linh kiện điều khiển rời (rơle, timer, contactor ) lại với nhau tuỳ theo mức độ yêu cầu thành một hệ thống điều khiển . Công việc này khá phức tạp trong thi công, sửa chữa và bảo trì do đó giá thành cao. Một PLC có đầy đủ các chức năng như: bộ đếm, bộ định thời, các thanh ghi và tập lệnh cho phép thực hiện các yêu cầu điều khiến phức tạp khác nhau. Hoạt động của PLC hoàn toàn phụ thuộc vào chương trình nằm trong bộ nhớ, nó luôn cập nhật tín hiệu ngõ vào, xử lý tín hiệu để điều khiển ngõ ra. Những đặc điếm của PLC:  Thiết bị chống nhiễu cao.  Có thể kết nối thêm các module để mở rộng ngõ vào/ra.  Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu.  Dễ dàng thay đối chương trình điều khiến bằng máy lập trình hoặc máy tính cá nhân.  Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ.  Bảo trì dễ dàng. Do các đặc điếm trên, PLC cho phép người điều hành không mất nhiều thời gian nối dây phức tạp khi cần thay đổi chương trình điều khiển, chỉ cần lập chương trình mới thay cho chương trình cũ. CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trang 6
9. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.1: Dây chuyền vận hành của PLC. 2.1.2 Đặc điểm PLC S7-200. PLC S7-200 là thiết bị điều khiển khả trình loại nhỏ của hãng Siemens, có cấu trúc theo kiếu module và có các module mở rộng. Các module này sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Toàn bộ nội dung chương trình được lưu trong bộ nhớ của PLC, trong trường hợp dung lượng bộ nhớ không đủ ta có thể sử dụng bộ nhớ ngoài để lưu chương trình và dữ liệu (Catridge ). Dòng PLC S7-200 có hai họ là 21X ( loại cũ ) và 22X ( loại mới ), trong đó họ 21X không còn sản xuất nữa. Họ 21X có các đời sau: 210, 212, 214, 215-2DP, 216; họ 22X có các đời sau: 221, 222, 224,224XP, 226, 226XM Về hình thức bên ngoài, sự khác nhau của các loại CPU này nhận biết được nhờ số đầu vào/ra và nguồn cung cấp. CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trang 7
10. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.2: Các loại CPU S7-200. Thông số kỹ thuật của PLC S7-200 CPU 224 XP(loại DC/DC/DC)  CPU 224 XP gồm có: 14 ngõ vào số (từ I0.0 đến I1.5) điện áp chuẩn 24VDC ứng với dòng vào cực đại 900 mA. Tầm điện áp ngõ vào từ 15VDC đến 30VDC. 10 ngõ ra số(dạng trasistor từ Q0.0 đến Q1.1) điện áp ngõ ra chuẩn 24VDC. Tầm điện áp ngõ ra từ 21VDC đến 28VDC, dòng tối đa 0.75A. Có 2 ngõ vào tương tự (12 bit) có dải điện áp ngõ vào -10VDC ÷ +10 VDC. Có 1 ngõ ra tương tự (12 bit) tầm điện áp 0 VDC ÷ 10 VDC. Sử dụng nguồn từ 21VDC đến 28VDC. Thời gian duy trì khi mất nguồn: l0ms ở 24 VDC. Trạng thái mức logic 1 ở ngõ vào 24VDC, dòng 7mA. Trạng thái mức logic 1 ở ngõ ra 24VDC. Trạng thái mức logic 0 ở ngõ vào tối đa 5VDC, dòng 1mA. Thời gian chuyển mạch tối đa 10ms. Bộ nhớ chương trình 16 KB. Bộ nhớ dữ liệu 10KB, lưu trữ dữ liệu EEPROM. CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trang 8
11. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ khi PLC bị mất nguồn nuôi. Có 2PPI/Freeport Port. Có khả năng kết nối thêm 7 module mở rộng. Tổng số cổng vào/ra cực đại là 128 cổng vào và 128 cổng ra. Tốc độ thực hiện phép toán logic 0,37us. Gồm 256 Timer (từ T0 đến T255) được chia làm 3 loại TON, TOF, TONR. Mỗi loại Timer được chia làm 3 loại theo các độ phân giải khác nhau: 1ms, 10ms, 100ms. Bảng 2.1: Độ phân giải của các loại Timer của S7-200, CPU224. Lệnh Độ phân Giá trị cực giải đại 1ms 32.767 (S) T0 và T64 TONR 10ms 327.67 (S) T1 đến T4,T65 đến T68 TOF 100ms 3276.7 (S) T5 đến T31,T69 đến T95 1ms 32.767 (S) T32 và T96 TON 10ms 327.67 (S) T33 đến T36,T97 đến T100 100ms 3276.7 (S) T37 đến T63,T101 đến T255 Gồm 256 bộ đếm được chia làm 3 loại: chỉ đếm lên, chỉ đếm xuống và vừa đếm lên vừa đếm xuống. Tích hợp đồng hồ thời gian thực. CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trang 9
12. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.3: Hình dạng thực tế của PLC S7-200. Hình 2.4: Sơ đồ kết nối ngõ vào/ra cho CPU 224 XP(DC/DC/DC).  Các đầu vào/ra số: - Đầu vào (I 0.0 –I 0.7): kết nối với nút bấm, công tắc, sensor với điện áp vào tiêu chuẩn 24VDC. - Đầu ra (Q 0.0-Q 0.7): kết nối với thiết bị điều khiển với các điện áp 24VDC/220VAC ( tùy theo loại CPU ). - Đầu vào nguồn: 24VDC/220VAC ( tùy theo loại CPU ).  Trạng thái đèn báo trên PLC S7-200 - Đèn RUN (màu xanh): Chỉ báo PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình đã được nạp vào bộ nhớ chương trình. CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trang 10
13. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Đèn STOP (màu vàng): Chỉ báo PLC đang ở chế độ dừng và không thực hiện chương trình, các đầu ra đều ở trạng thái “OFF”. - Đèn SF/DIAG: Chỉ báo hệ thống bị hỏng tức do lỗi phần cứng hoặc hệ điều hành. - Đèn Ix.x(màu xanh): Chỉ báo trạng thái của đầu vào số(ON/OFF). - Đèn Qx.x(màu xanh): Chỉ báo trạng thái của đầu ra số(ON/OFF).  Chế độ làm việc của PLC S7-200 PLC S7-200 có 3 chế độ làm việc: RUN: Cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ. PLC S7 - 200 sẽ ròi khỏi chế độ RUN và chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP, thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế độ RUN. Nên quan sát trạng thái thực tại của PLC theo đèn báo. STOP: Cưỡng bức PLC dừng thực hiện chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP. Ớ chế độ STOP PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp một chương trình mới. TERM: Cho phép máy lập trình tự quyết định một trong các chế độ làm việc cho PLC hoặc ở chế độ RUN hoặc ở chế độ STOP. CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trang 11
14. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.1.3 Cấu trúc phần cứng PLC S7-200 Hình 2.5 : cấu trúc phần cứng PLC S7-200. Nguồn điện : là nơi cung cấp nguồn điện để hoạt động thiết bị. Máy tính : dung để giao tiếp ,điều khiển,truyền tín hiệu về CPU . Các tín hiệu từ ngoại vi : là tín hiệu tác động từ bên ngoài vào plc. Bộ nhớ : có nhiều loại bộ nhớ. Đó là vùng chứa hệ điều hành và vùng bộ nhớ của người sử dụng: ROM (Read Only Memory) RAM (Random Access Memory) EPROM (Erasable Programable Read Only Memory) EEPROM (Electrically Erasable Programable Read Only Memory) CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trang 12
15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.1.4 Cấu trúc vùng nhớ PLC S7-200 Bộ nhớ của S7-200 được chia thành 4 vùng với một tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn. Hình 2.6: Cấu trúc vùng nhớ của S7-200. Vùng chương trình: là miền bộ nhớ được sử dụng để lưu giữ các lệnh chương trình. Vùng nhớ tham số: là miền lưu giữ các tham số như: Từ khóa, địa chỉ trạm Vùng nhớ dữ liệu: Được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm các kết quả các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đếm truyền thông Vùng nhớ đối tượng: Vùng đối tượng được sử dụng để lưu trữ dữ liệu cho các đối tượng lập trình như các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của bộ đếm, hay Timer. Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm của thanh ghi của Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào/ra tương tự và các thanh ghi Accumulator(AC). Vùng này không thuộc kiểu non-volatile nhưng đọc/ghi được CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trang 13
16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.1.5 Thực hiện chƣơng trình S7 -200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình. Chương trình bao gồm một dãy các lệnh. S7 - 200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lệnh cuối trong một vòng. Một vòng như vậy được gọi là vòng quét. Một vòng quét được bắt đầu bằng việc đọc trạng thái của đầu vào, và sau đó thực hiện chương trình. Một vòng quét kết thúc bằng việc thay đổi trạng thái đầu ra. Trước khi bắt đầu một vòng quét tiếp theo S7 - 200 thực thi các nhiệm vụ bên trong và nhiệm vụ truyền thông. Chu trình thực hiện chương trình là chu trình lập. Hình 2.7:Vòng quét trong S7-200. Như vậy, tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số. Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 4 do CPU quản lý. Khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức thì hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào/ra. Nếu sử dụng các chế độ xử lý ngắt, chương trình con tương ứng với từng tín hiệu ngắt được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình. Chương trình xử lý CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trang 14
17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ngắt chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và có thế xảy ra ở bất cứ điểm nào trong vòng quét. Cách lập trình cho S7 - 200 nói riêng và cho các PLC của Siemens nói chung dựa trên hai phương pháp lập trình cơ bản: Phương pháp hình thang (Ladder Logic viết tắt là LAD) và phương pháp liệt kê lệnh (Statement List viết tắt là STL). Nếu chương trình được viết theo kiểu LAD, thiết bị lập trình sẽ tự tạo ra một chương trình theo kiểu STL tương ứng. Nhưng ngược lại không phải mọi chương trình được viết theo kiểu STL cũng có thể chuyển được sang LAD. Vì vậy nhóm đã chọn viết theo kiểu LAD. 2.1.6 Các phƣơng pháp lập trình PLC Ladder Diagram (LAD): phương pháp dùng đồ thị để biễu diễn các ký hiệu logic của relay, contactor Statement list (STL): dùng ngôn ngữ gợi nhớ để mô tả các phép logic và qua đó biểu diễn chức năng điều khiển, dạng chương trình này tương tự như chương trình cho vi xử lý Function Block Diagram (FBD): là phương pháp dùng các khối hàm để mô tả các khối chức năng để thực hiện một phép toán logic nào đó như AND, OR, EX-OR hoặc chức năng của bộ đếm, bộ định thì 2.1.7 Chuẩn giao tiếp PLC S7-200 S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI (Point to Point Interface) là 9600 bauds. Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là 300 bauds đến 38.400 bauds. CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trang 15
18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 2.2: Chức năng các chân của RS485. Chân Chức năng 1 GND 2 24VDC + 3 Tín hiệu A của RS485(RxD/TxD ) 4 RST(theo mức TTL) 5 GND 6 +5VDC 7 Nguồn cấp 24VDC , dòng cực đại 120 mA 8 Tín hiệu A của RS485(RxD/TxD-) 9 Chọn lụa cách giao tiếp Hình 2.8: Sơ đồ chân RS485. Để ghép S7-200 với các máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485. Hình 2.9: Bộ chuyển đổi RS232/RS485. CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trang 16
19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP . Hình 2.10: Kết nối PLC với PC qua cổng RS232. 2.2 Cảm biến Là những thiết bị điện có khả năng cảm nhận các đại lượng điện và không điện chuyển đổi chúng thành những tín hiệu điện phù hợp với thiết bị thu nhận tín hiệu.,những thiết bị này không thể thiếu trong các hệ thống tự động hóa và sản xuất công nghiệp. Có ba loại cảm biến thường gặp : Cảm biến quang. Cảm biến tiệm cận. Cảm biến ma sát. 2.2.1 Các bƣớc để lựa chọn cảm biến:  Chức năng: - Đại lượng vật lý cần đo - Phương pháp đo - Độ chính xác - Sai số - Độ phân giải - Môi trường. CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trang 17
20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Khí hậu, nhiệt độ, áp suất, độ ẩm - Điện, từ trường  Kết nối - Điện: nguồn cung cấp điện áp, công suất - Tín hiệu: Tương tự (dòng điện, điện áp, tần số) - Số (kết nối nối tiếp hay song song). - Cơ : chọn lọai đầu nối.  Giá thành: - Tùy vào nhu cầu sử dụng và điều kiện của người sử dụng mà lựa chọn cảm biến cho phù hợp. 2.2.2 Các cảm biến sử dụng trong mô hình: - Cảm biến quang : dùng hai loại chính đó là cảm biến phản xạ gương và cảm biến thu-phát chung - Cảm biến tiệm cận . 2.2.2.1 E3Z-R61: phát hiện vật (chai lọ), Phản xạ gương. Hình 2.11: Cảm biến E3Z-R61. - Nguồn cấp DC:12-24VDC AC/DC 24-240VAC CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trang 18
21. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Ngõ ra: Relay. Chế độ họat động: có swith lựa chọn light ON hoặc Dark On . Nguồn sáng : LED hồng ngọai. - Khoảng cách phát hiện :4m . - Sơ đồ nối dây cảm biến NPN: Hình 2.12.: Sơ đồ nối dây cảm biến NPN (3 dây). 2.2.2.2 E3V3-D61 (thu-phát chung ): chuyên dùng để phát hiện các vật . Hình 2.13.: Cảm biến E3V3-D61 - Khoảng cách phát hiện vật : 5 mm đến 80 mm. - Sơ đồ nối dây cảm biến PNP: CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trang 19