Đồ án Điều khiển và giám sát hệ thống rửa xe ô tô tự động (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Điều khiển và giám sát hệ thống rửa xe ô tô tự động (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 CÔNG KỸ THUẬT ĐIỆN- ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG RỬA XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG GVHD: TH.S NGUYỄN TẤN ĐỜI SVTH: LẠI LÊ ANH KIỆT MSSV: 10201022 SVTH: HUỲNH VĂN QUANG MSSV: 10201039 SKL003056 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 HÊ ̣ THỐ NG RỬ A XE Ô TÔ TƯ ̣ ĐÔṆ G GVHD: Ths Nguyễn Tấn Đời SVTH: Lại Lê Anh Kiệt MSSV: 10201022 SVTH: Huỳnh Văn Quang MSSV: 10201039 Tp. Hồ Chí Minh - 07/2014
3. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦ N 2 CHƢƠNG I:DẪN NHÂP̣ Trang 1
4. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I DẪN NHẬP CHƢƠNG I:DẪN NHÂP̣ Trang 2
5. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ: Hiện nay trên thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam số lƣợng xe ô tô ngày càng tăng nhanh. Ngoài việc nâng cao tính công nghệ và các tính năng của xe để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngƣời sử dụng thì việc bảo dƣỡng, sửa chữa và chăm sóc xe cũng hết sức cần thiết. Trong đó, việc giữ cho chiếc xe luôn đƣợc sạch sẽ là việc không thể bỏ qua. Bụi bẩn bám lâu ngày sẽ gây ăn mòn, hen rỉ các chi tiết kim loại của xe, làm hỏng lớp sơn trên bề mặt của xe Do đó, việc thƣờng xuyên rửa xe là cách tốt nhất mà bạn có thể bảo vệ và duy trì chiếc xe của bạn luôn giữ trong trạng thái sạch sẽ. Rửa xe thƣờng xuyên không chỉ đơn thuần mang lại vẻ ngoài đẹp cho chiếc xe, mà nó còn giúp bảo vệ xe, kéo dài tuổi thọ cho một số bộ phận trên xe. Tuy nhiên, hiện nay những phƣơng pháp rửa xe ở nƣớc ta vẫn chƣa mang lại hiệu quả cao. 1.2. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Cuộc sống hiện đại luôn gắn liền với sự tiện lợi, đƣợc sử dụng các dịch vụ tốt nhất và nhanh nhất. Đối với các nƣớc phát triển, công nghệ tự động hóa đƣợc áp dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có thể kể đến những ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày là “Hê ̣thống rửa xe tự động”, một dịch vụ không thể thiếu ở các nƣớc phát triển với mật độ xe ô tô rất lớn. Hê ̣thống rửa xe tƣ ̣ đôṇ g ra đời góp phần mang lại sự chuyên nghiệp hơn trong dịch vụ rửa xe, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của cuộc sống công nghiệp là sự tiện lợi và nhanh chóng, nhƣng cũng không kém phần hiệu quả so với các dịch vụ truyền thống. Đối với nƣớc ta thì dịch vụ này còn khá mới, chƣa đƣợc áp dụng rộng rãi, nhƣng trong tƣơng lai cùng với xu thế phát triển chung trên thế giới, nƣớc ta sẽ ngày càng phát triển. Đất nƣớc phát triển gắn liền với giao thông vận tải phát triển, đời sống vật chất nâng cao, dẫn đến sự xuất hiện ngày càng nhiều ô tô, thay thế dần xe gắn máy, mang đến bộ mặt thành phố hiện đại và sạch đẹp. Bên cạnh đó các thiết bị sử dụng trong dịch vụ rửa xe chuyên nghiệp hơn. Cuộc sống mọi ngƣời trở nên năng động hơn thì nhu cầu rửa xe nhanh là tất yếu, chỉ có hê ̣thống rửa xe tự động mới đáp ứng đƣợc vì sẽ tiết kiệm đƣợc rất nhiều thời gian. CHƢƠNG I:DẪN NHÂP̣ Trang 3
6. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Với những lý do trên nên đề tài: “ĐIỀ U KHIỂ N VÀ GIÁ M SÁ T HỆ THỐNG RỬA XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG” đã đƣợc chọn để thực hiện. 1.3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: Với đề tài: “ĐIỀ U KHIỂ N VÀ GIÁ M SÁ T HÊ ̣ THỐ NG RỬ A XE Ô TÔ TƯ ̣ ĐỘNG” . Đối tƣợng nghiên cứu chính của nhóm là điều khiển PLC S 7- 200CPU224xp giao tiếp với màn hình HMI Delta DOP-B07S411. 1.4. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI: Do các điều kiện hạn chế chủ quan và khách quan khác nhau nhƣ thời gian, kiến thức Nhóm thực hiện đƣợc những nội dung sau: - Thiết kế và thi công mô hình cơ khí. - Thiết lập lƣu đồ điều khiển. - Lập trình điều khiển trên bộ PLC của Siemens S7-200 CPU224xp. - Sử dụng giao diện HMI điều khiển mô hình thông qua PLC. - Thiết kế và thi công mạch cách ly giữa ngõ ra PLC với các thiết bị điều khiển. - Thiết kế và thi công mạch đảo chiều động cơ điêṇ 1 chiều. 1.5. DÀN Ý NGHIÊN CỨU: 1.5.1. PLC S7-200: Tổng quan về PLC S7-200. Đặc điểm của PLC S7-200. Các chuẩn giao tiếp PLC S7-200. Cấu trúc vùng nhớ PLC S7-200. 1.5.2. ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: Điṇ h nghiã , cấu taọ và nguyên lý hoaṭ đôṇ g của đôṇ g cơ điêṇ 1 chiều. Động cơ hộp số. 1.5.3. MÀN HÌNH HMI DELTA DOP-B07S411: Phƣơng pháp truyền thông. Làm việc với màn hình HMI Delta DOP-B07S411. 1.6. Ý NGHĨA THỰC TIỄN: Hệ thống sử dụng PLC kết hợp màn hình HMI để điều khiển, đã tự động hóa dịch vụ rửa xe ô tô truyền thống, nâng cao năng suất và tính chuyên nghiệp, tiết kiệm thời gian chờ đợi và chi phí cho khách hàng. CHƢƠNG I:DẪN NHÂP̣ Trang 4
7. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ở Việt Nam do một số nguyên nhân nhƣ: cơ sở hạ tầng kém, đƣờng xá nhiều bụi bẩn, hệ thống rửa xe thông thƣờng khó có thể làm sạch đƣợc các góc khuất trên xe, giá thành rửa xe cao Do đó, sự ra đời của hệ thống rửa xe ô tô tự động mang tính thực tiễn cao. CHƢƠNG I:DẪN NHÂP̣ Trang 5
8. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T Trang6
9. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RỬA XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG: 2.1.1. Giớ i thiêụ cá c phƣơng phá p rƣ̉ a xe ô tô: CÁC PHƢƠNG PHÁP RỬA XE THỦ CÔNG BÁN TỰ ĐỘNG TỰ ĐỘNG Vốn đầu tƣ về máy móc Vốn đầu tƣ về Vốn đầu tƣ về máy và trang thiết bị hiện đại, máy móc, trang móc, trang thiết bị thay thế hoàn toàn con thiết bị đơn giản, tƣơng đối hiện đại, ngƣời, tiết kiệm thời gian tốn nhiều thời thay thế con ngƣời và nhân công lao động gian và nhân công làm một phần công một cách tuyệt đối. Tuy lao đ ộng, đòi hỏi việc, tiết kiệm đƣợc vốn đầu tƣ cao nhƣng với phải có lao động nhiều thời gian và lƣợng ô tô phát triển của con ngƣời. nhân công lao động nhƣng chƣa tuyệt đối. nhanh ở Việt Nam thì đây là cách tiết kiệm thời gian. Hình 2.1: Các phƣơng pháp rửa xe ô tô Hiêṇ nay ở các nƣớc phát triển thì dic̣ h vu ̣rƣ̉ a xe ô tô tƣ̣ đôṇ g là dic̣ h vu ̣không thể thiếu, nhƣng ở Viêṭ Nam thì dic̣ h vu ̣này còn khá mới chủ yếu là rƣ̉ a xe ô tô theo phƣơng pháp thủ công . Tuy nhiên với tốc đô ̣phát triển của nƣớc ta nhƣ hiêṇ nay thì dic̣ h vu ̣rƣ̉ a xe ô tô tƣ ̣ đôṇ g se ̃ đƣơc̣ sƣ̉ duṇ g rôṇ g raĩ , vì sẽ tiết kiệm thời gian nhất với máy móc trang thiết bi ̣hiêṇ đaị . 2.1.2. Phƣơng á n công nghê ̣củ a phƣơng phá p rƣ̉ a xe ô tô tƣ ̣ đôṇ g: Về tổng quan xe đƣơc̣ rƣ̉ a se ̃ chaỵ vào vi ̣trí cố điṇ h , hê ̣thố ng rƣ̉ a xe se ̃ thƣc̣ hiêṇ các khâu: 1. Đƣờng ray kéo xe di chuyển. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T Trang7
10. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2. Vòi phun nƣớc cao áp và vòi phun chất tẩy hoaṭ đôṇ g. 3. Động cơ quay chổi dài vào ra và chổi trần lên xuống . 4. Quạt sấy khô xe. Các thiết bị tự Hê ̣thống gồm: đôṇ g thay thế con dàn phun nƣớc ngƣời làm toàn Đối tƣợng: cao áp , vòi bô ̣công viêc̣ hoăc̣ xe ô tô con, phun nƣớc cao chỉ làm việc ở xe ô tô du áp, vòi phun nhƣ̃ng bô ̣phâṇ lịch chất tẩy , chổi, điều khiển đơn cảm biến , máy giản. sấy. Tiết kiêṃ thời gian và nhân công lao đôṇ g Xe đƣơc̣ rƣ̉ a sac̣ h hoàn toàn theo ý muốn Hình 2.2: Phƣơng án công nghê ̣của phƣơng pháp rƣ̉ a xe ô tô tƣ ̣ đôṇ g 2.1.3. Phƣơng phá p thƣc̣ tế ở Viêṭ Nam: Hình2.3: Sơ đồ phƣơng pháp rƣ̉ a xe ô tô tƣ ̣ đôṇ g CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T Trang8
11. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP QUY TRÌNH RỬA XE Ô TÔ ĐƢỢC CHIA LÀM 5 GIAI ĐOẠN (GĐ): - GĐ 1: Phun nƣớc có áp suất cao để loại bỏ bớt phần đất cát bám trên xe đồng thời làm chúng ngấm nƣớc và nhão ra để chuẩn bị cho bƣớc tiếp theo. - GĐ 2: Phun bọt để tẩy cơ bản bụi bẩn và bùn đất. - GĐ 3: Dùng chổi quét để làm sạch cơ bản bụi bẩn và bùn đất bám trên xe. - GĐ 4: Phun nƣớc lần cuối để loại bỏ toàn bộ chất bẩn. - GĐ 5: Dùng quạt thổi khô nƣớc trên bề mặt của xe và hoàn thành quá trình rửa xe. Ở mỗi giai đoạn, hai cột chứa vòi phun nƣớc và phun bọt sẽ chạy với áp suất cao có thể làm sạch các bề mặt chi tiết ở những vị trí kín nhất. Toàn bộ quá trình rửa xe chỉ mất khoảng năm phút. Tuy nhiên, do điều kiện giao thông ở Việt Nam nên đối với những xe bám nhiều bùn đất, trƣớc khi vào hệ thống rửa xe tự động ngƣời thợ vẫn phải sử dụng vòi xịt để loại bỏ bớt đất cát giúp quá trình rửa xe hiệu quả hơn. 2.2. TỔNG QUAN VỀ PLC S7-200: 2.2.1. Tổng quan PLC (Programmable Logic Control): Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên đƣợc những nhà thiết kế cho ra đời năm 1968 (Công ty General Moto- Mỹ). Tuy nhiên, hệ thống này còn khá đơn giản và cồng kềnh, ngƣời sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống. Vì vậy các nhà thiết kế từng bƣớc cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành hơn nhƣng việc lập trình cho hệ thống còn khó khăn, do lúc này không có các thiết bị ngoại vi hỗ trợ cho công việc lập trình. Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (Programmable Controller Handle) đầu tiên ra đời năm 1969. Trong giai đoạn này các hệ thống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản thay thế hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ điển. Ngày nay một hệ thống điều khiển lập trình có đầy đủ các chức năng nhƣ: bộ đếm, bộ định thời, các thanh ghi và tập lệnh cho phép thực hiện các yêu cầu điều khiển phức tạp khác nhau. Hoạt động của PLC hoàn toàn phụ thuộc vào chƣơng trình nằm trong bộ nhớ, nó luôn cập nhật tín hiệu ngõ vào, xử lý tín hiệu để điều khiển ngõ ra. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T Trang9
12. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Những đặc điểm 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 đổi chƣơng trình điều khiển bằng máy lập trình hoặc máy tính cá nhân. - Độ tin cậy cao, kích thƣớc nhỏ. - Bảo trì dễ dàng. Do các đặc điểm trên, PLC cho phép ngƣời điều khiển không mất nhiều thời gian nối dây phức tạp khi cần thay đổi chƣơng trình điều khiển, chỉ cần lập chƣơng trình mới thay cho chƣơng trình cũ. Để đánh giáộ m t bộ PLC ngƣời ta dựa vào hai tiêu chuẩn chính: dung lƣợng bộ nhớ và số tiếp điểm vào/ra của nó. Bên cạnh đó cũng cần chú ý đến các chức năng nhƣ: bộ vi xử lý, chu kỳ xung clock, ngôn ngữ lập trình, khả năng mở rộng số ngõ vào/ra. 2.2.2. Đặc điểm PLC S7-200: PLC S7-200 là thiết bị điều khiển khả trình loại nhỏ của hãng Siemens, có cấu trúc theo kiểu module và có các module mở rộng. Các module này sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý CPU221,CPU222, CPU224, CPU 224XP, CPU226 Về hình thức bên ngoài, sự khác nhau của các loại CPU này nhận biết đƣợc nhờ số đầu vào/ra và nguồn cung cấp. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T Trang10
13. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 2.1: Các loại CPU S7-200. CPU 221 DC/DC/DC 6 ngõ vào/4 ngõ ra CPU 221 AC/DC/Relay 6 ngõ vào/4 ngõ ra CPU 222 DC/DC/DC 8 ngõ vào/6 ngõ ra CPU 222 AC/DC/Relay 8 ngõ vào/6 ngõ ra CPU 224 DC/DC/DC 14 ngõ vào/10 ngõ ra CPU 224 AC/DC/Relay 14 ngõ vào/10 ngõ ra CPU 224XP DC/DC/DC 14 ngõ vào/10 ngõ ra CPU 224XP AC/DC/Relay 14 ngõ vào/10 ngõ ra CPU 226 DC/DC/DC 24 ngõ vào/16 ngõ ra CPU 226 AC/DC/Relay 24 ngõ vào/16 ngõ ra 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 tƣơng tự (12 bit) có dải điêṇ áp ngõ vào -10VDC ÷ +10 VDC. - Có 1 ngõ ra tƣơng 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 chƣơng trình 16 KB. - Bộ nhớ dữ liệu 10KB, lƣu trữ dữ liệu EEPROM. - 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. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T Trang11
14. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 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) đƣợc chia làm 3 loại TON, TOF, TONR. Mỗi loại Timer đƣợc chia làm 3 loại theo các độ phân giải khác nhau: 1ms, 10ms, 100ms. - Gồm 256 bộ đếm đƣợc chia làm 3 loại: chỉ đếm lên, chỉ đếm xuống và vừa đếm lên vừa đếm xuống. - Tích hợp đồng hồ thời gian thực. Hình 2.4: Hình dạng thực tế của PLC S7-200. Hình 2.5: Sơ đồ kết nối ngõ vào/ra cho CPU 224 XP(DC/DC/DC).  Trạng thái đèn báo trên PLC S7-200 CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T Trang12
15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - SF: Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng. Đèn SF sáng lên khi PLC có hỏng hóc. - RUN: Đèn xanh RUN cho biết PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chƣơng trình đƣợc nạp vào trong máy. - STOP: Đèn vàng STOP cho biết PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chƣơng trình đang thực hiện lại. - Ix.x: Đèn xanh ở cổng vào cho biết trạng thái tức thời của cổng Ix.x (I0.0 đến I1.5). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng . - Qy.y: Đèn xanh ở cổng ra cho biết trạng thái tức thời của cổng Qy.y (Q0.0 đến Q1.1). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng.  Chế độ làm việc của PLC S7-200 PLC S7-200 có 3 chế độ làm việc: - RUN: Cho phép PLC thực hiện chƣơng trình trong bộ nhớ. PLC S7 - 200 sẽ rờ i khỏi chế độ RUN và chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chƣơng 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: Cƣỡng bức PLC dừng thực hiện chƣơng trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP. Ớ chế độ STOP PLC cho phép hiệu chỉnh lại chƣơng trình hoặc nạp một chƣơng trình ớm i. - 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.  Cấu trúc vùng nhớ PLC S7-200 - Bộ nhớ của S7-200 đƣợc chia thành 4 vùng với một tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn. - Bộ nhớ của S7-200 có tính năng động cao, đọc và ghi đƣợc trong toàn vùng, loại trừ phần bit nhớ đặc biệt đƣợc kí hiệu SM (Special Memory) chỉ có thể truy nhập để đọc. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T Trang13
16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.6: Cấu trúc vùng nhớ của S7-200. - Vùng nhớ chƣơng trình: là miền nhớ đƣợc sử dụng để lƣu các lệnh chƣơng trình, vùng này thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi đƣợc. - Vùng nhớ tham số: là miền lƣu trữ các tham số nhƣ: từ khóa, địa chỉ tạm cũng nhƣ vùng chƣơng trình, vùng tham số thuộc kiểu non-volatile đọc/ghi đƣợc. - Vùng nhớ dữ liệu: Vùng dữ liệu là một vùng nhớ động. Nó có thể đƣợc truy nhập theo từng bít, từng byte, từng từ đơn hoặc từng từ kép và đƣợc sử dụng làm miền lƣu trữ dữ liệu cho các thuật toán, các hàm truyền thông, lập bảng các hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ Vùng nhớ dữ liệu lại đƣợc chia thành các miền nhớ nhỏ với các công dụng khác nhau. Chúng đƣợc ký hiệu bằng các chữ cái đầu của tên tiếng Anh, đặc trƣng cho từng công dụng của chúng nhƣ sau:  V(Variable memory): Vùng nhớ biến.  I(Input image regigter): Vùng đệm đầu vào.  O(Output image regigter): Vùng đệm đầu ra.  M(Internal memory bits): Vùng nhớ các bit nội.  SM(Speacial memory bits): Vùng nhớ đặc biệt. Tất cả các miền này đều có thể truy nhập đƣợc theo từng bit, từng byte, từng từ đơn (word- 2byte) hoặc từ kép (2 word). - Vùng nhớđốitƣợng:Vùng đối tƣợng đƣợc sử dụng để lƣu trữ dữ liệu cho các đối tƣợng lập trình nhƣ các giá trị tức thời, giá trị đặt trƣớc của bộ đếm, hay Timer. Dữ liệu kiểu đối tƣợng bao gồm của thanh ghi của Timer, bộ đếm, bộ đếm CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T Trang14
17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP tốc độ cao, bộ đệm vào/ra tƣơng tự và các thanh ghi Accumulator(AC).Vùng này không thuộc kiểu non-volatile nhƣng đọc/ghi đƣợc. 2.2.3. Thực hiện chƣơng trình: Một vòng quét đƣợc bắt đầu bằng việc đọc trạng thái của đầu vào, và sau đó thực hiện chƣơng trình. Một vòng quét kết thúc bằng việc thay đổi trạng thái đầu ra. Trƣớc 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 chƣơng trình là chu trình lập. Hình 2.7:Vòng quét trong S7-200. Nhƣ vậy, tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thƣờng 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 chƣơng trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào/ra.Cách lập trình cho S7 - 200 nói riêng và cho các PLC của Siemens nói chung dựa trên hai phƣơng pháp lập trình cơ bản: Phƣơng pháp hình thang (Ladder Logic viết tắt là LAD) và phƣơng pháp liệt kê lệnh (Statement List viết tắt là STL). Nếu chƣơng trình đƣợc viết theo kiểu LAD, thiết bị lập trình sẽ tự tạo ra một chƣơng trình theo kiểu STL tƣơng ứng. Nhƣng ngƣợc lại không phải mọi chƣơng trình đƣợc viết theo kiểu STL cũng có thể chuyển đƣợc sang LAD. Vì vậy nhóm đã chọn viết theo kiểu LAD. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T Trang15
18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.2.4. Ngôn ngữ Ladder Logic ( LAD ): Là ngôn ngữ lập trình đồ họa dựa trên cơ sở sơ đồ trang bị điện, việc kết nối lập trình đồ họa giống với việc thiết lập các sơ đồ relay, contactor. Một chƣơng trình nguồn viết bằng LAD đƣợc tổ chức thành các network, mỗi network thực hiện một công việc nhỏ. S7-200 đọc chƣơng trình từ trên xuống dƣới, từ trái qua phải, sau đó lập lại ở vòng quét tiếp theo. 2.2.5. 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. Hình 2.8: Sơ đồ chân RS485. 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 lựa cách giao tiếp CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T Trang16
19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 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. Hình 2.10: Kết nối PLC với PC qua cổng RS232. 2.2.6. Điều rôṇ g xung theo tỉ lê(PWM):̣ CPU S7-200 có 2 ngỏ ra xung tốc độ cao (Q0.0, Q0.1), dùng cho việc điều rộng xung tốc đô ̣cao nhằm điều khiển các thiết bi ̣bên ngoài. Để thƣc̣ hiêṇ viêc̣ phát xung tốc đô ̣cao (PWM) trƣớc hết ta phải thƣc̣ hiêṇ cá c bƣớc điṇ h daṇ g sau: - Reset ngỏ xung tốc đô ̣cao ở chu kì đầu của chƣơng trình. - Chọn loại ngỏ ra phát xung tốc độ cao Q0.0 hay Q0.1. - Điṇ h daṇ g thời gian cơ sở (Time base) dƣạ trên bảng 2.3. - Các Byte cho việc định dạng SMB67 (cho Q0.0), SMB77(cho Q0.1) Ngoài ra: Q0.0 Q0.1 SMW68 SMW78: Xác định chu kỳ thời gian SMW70 SMW80: Xác định chu kỳ phát xung SMD72 SMD82: Xác định số xung điều khiển CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T Trang17
20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 2.3: Điṇ h thời gian cơ sở 2.3. TỔNG QUAN VỀ MÀN HÌNH HMI: 2.3.1. Giớ i thiêụ màn hiǹ h HMI Delta DOP-B07S411: Dòng màn hình cảm ứng HMI Delta 7 inch với độ sắc nét cao, hỗ trợ nhiều tính năng và kết nối truyền thông mạnh mẽ. HMI DOP-B07S411 với bộ nhớ Flash ROM lên đến 128MB cho dung lƣợng lƣu trữ và hiển thị hình ảnh độ phân giải cao và dữ liệu đầy đủ. Hình 2.11: Màn hình Delta DOP-B07S411. 2.3.2. Đặc tính kỹ thuật của màn hình HMI Delta DOP-B07S411: - Tốc độ truyền tải dữ liệu của màn hình HMI Delta DOP-B07S411 cực cao với chuẩn USB 2.0 - Tích hợp 3 cổng truyền thông RS232 / RS422 / RS485. - Kết nối máy tính: RS232, USB. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T Trang18
21. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Phần mềm kết nối, lập trình sử dụng hệ điều hành: Windows XP, Windows Vista, Windows 7 - Kích thƣớc 7"(800 x 480 pixels) cảm ứng, màn hình dạng TFT LCD 65536 màu. - Flash ROM (là bộ phận lƣu trữ dữ liệu không cần sử dụng nguồn nuôi phụ, màn hình HMI khi hết pin, tháo ra để thay pin mới dữ liệu sẽ không bị mất.) Hình 2.12: Các cổng kết nối ngoại vi. 2.3.3. phƣơng thƣ́ c truyền thông: 2.3.3.1. HoạtđộngcủaPT(programmable terminal)DOP-Bseries: - Chuyểndữliệutớimànhình: CácdữliệucóđƣợctrênmànhìnhbằngcáchkếtnốiPTvớiphầnmềmDOPSofttrênPCth ôngquaRS-232hoặcUSB. Hình 2.13:Chuyểndữliệuxuốngmànhình - Đoc̣ dƣ̃ liêụ tƣ̀ host: DOP-BseriescóthểkếtnốivớiHostbằngcáchsửdụngRS-232,RS485hoặcgiaotiếp vớiRS-422phƣơngpháptựđộng đọcdữliệutheoyêucầutừHost. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T Trang19
22. S K L 0 0 2 1 5 4