Đồ án Mô hình bãi đỗ xe thông minh điều khiển bằng PLC (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Mô hình bãi đỗ xe thông minh điều khiển bằng PLC (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 NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC GVHD: Th.S TRẦN VĂN SỸ SVTH: TRẦN VĂN RIN MSSV: 10901062 S K L 0 0 4 1 6 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 2/2016
2. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƢ PHẠM KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC GVHD : Th.S TRẦN VĂN SỸ SVTH : TRẦN VĂN RIN LỚP : 109010A MSSV : 10901062 Tp. Hồ Chí Minh - 2/2016
3. PHẦN A GIỚI THIỆU i
4. PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Thông tin sinh viên Họ và tên: Trần Văn Rin MSSV: 10901062 Tel: 0971924092 Email: 10901062@student.hcmute.edu.vn Họ và tên: Phạm Văn Thuận MSSV: 09201049 Tel: 01686805128 Email: 09201049@student.hcmute.edu.vn 2. Thông tin đề tài Tên của đề tài: MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC Mục đích của đề tài: Thực hiện và hoàn hiện mô hình bãi đỗ xe thông minh điều khiển bằng PLC. Đồ án tốt nghiệp đƣợc thực hiện tại: Bộ môn Điện Tử Công Nghiệp, Khoa Điện - Điện Tử, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Thời gian thực hiện: Từ ngày 01/10/2015 đến 15 /01 /2016. 3. Các nhiệm vụ cụ thể của đề tài - Nhiệm vụ 1: Khảo sát bãi đỗ xe trên thực tế qua internet và truyền hình. - Nhiệm vụ 2: Triển khai thi công mô hình bãi đỗ xe thông minh - Nhiệm vụ 3: Lập trình cho PLC S7 – 1200 để điều khiển mô hình hoạt động theo yêu cầu. - Nhiệm vụ 4: Thiết kế giao diện điều khiển trên win cc. - Nhiệm vụ 5: Kết nối với máy tính để điều khiển điều khiển toàn bộ hệ thống . - Nhiệm vụ 6: Thiết kế và thi công phần hệ thống cảnh báo cháy nổ theo hƣớng mô hình. - Nhiệm vụ 7: Thiết kế và thi công hệ thống bảo mật bằng vân tay cho phù hợp. - Nhiệm vụ 8: Lắp ráp các khối điều khiển vào mô hình. - Nhiệm vụ 9: Điều khiển thử nghiệm các thiết bị của bãi giữ xe. - Nhiệm vụ 10: Chỉnh sửa các lỗi điều khiển, lỗi lập trình và lỗi của các thiết bị. - Nhiệm vụ 11:Viết báo cáo luận văn. - Nhiệm vụ 12: Báo cáo đề tài tốt nghiệp. ii
5. 4. Lời cam đoan của sinh viên Chúng tôi – Trần Văn Rin và Phạm Văn Thuận cam đoan ĐATN là công trình nghiên cứu của bản thân chúng tôi dƣới sự hƣớng dẫn của thạc sỹ Trần Văn Sỹ. Các kết quả công bố trong ĐATN là trung thực và không sao chép từ bất kỳ công trình nào khác. Tp.HCM, ngày tháng năm 2016 SV thực hiện đồ án Trần Văn Rin Phạm Văn Thuận Xác nhận của Bộ Môn Tp.HCM, ngày tháng năm 2016 Giáo viên hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên và học hàm học vị) iii
6. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa Điện - Điện Tử Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Bộ Môn Điện Tử Công Nghiệp Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Bản lịch trình này đƣợc đóng vào đồ án) Họ tên sinh viên 1: Trần Văn Rin Lớp: 109010A MSSV: 10901062 Họ tên sinh viên 2: Phạm Văn Thuận Lớp: 092010B MSSV: 09201049 Tên đề tài: MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC. Tuần/ngày Nội dung Xác nhận GVHD 10 /2015 đến Tìm hiểu lý thuyết : 05/11/ 2015 Tìm hiểu về PLC S7 1200. Tìm hiểu về biến tần. Tìm hiểu về động cơ servo. Tìm hiểu về cảm biến báo khói. Tìm hiểu về load cell. 06/11/2015 Tìm hiểu phần mềm. đến Tìm hiểu về phần mền Win CC trong hệ thống 15/11 /2015 SCADA. Tìm hiểu về phần mền lập trình cho bo aduino kết nối với cảm biến vân tay. 16/11/2015 Tìm hiểu về động cơ 3 pha, động cơ servo đến Tìm hiểu về phƣơng pháp kết nối servo. 02/12 /2015 Tìm hiểu kết nối xylanh quay với loadcell 03/12 /2015 Thi công phần cứng kết nối toàn mạch. đến Viết chƣơng trình điều khiển. 05/01/2016 Viết báo cáo 05/01/2016 Khắc phục và chỉnh sửa mô hình. đến 15/01/2016 GV HƢỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) iv
7. LỜI CẢM TẠ Nhóm thực hiện đề tài xin chân thành cảm tạ thầy Trần Văn Sỹ đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo, kinh nghiệm quý báu cũng nhƣ hỗ trợ phƣơng tiện thí nghiệm trong suốt quá trình tìm hiểu, nghiên cứu đề tài. Đồng thời cũng chúng em xin cảm tạ các thầy cô trong Khoa Điện - Điện Tử đã tạo điều kiện, cung cấp cho nhóm những kiến thức cơ bản, cần thiết để chúng em có điều kiện và đủ kiến thức để thực hiện quá trình nghiên cứu. Đồng thời, nhóm cũng xin cảm tạ các thành viên trong lớp 092010 và lớp 109010 đã có những ý kiến đóng góp, bổ sung, giúp nhóm hoàn thành tốt đề tài. Ngoài ra, nhóm cũng đã nhận đƣợc sự chỉ bảo của các anh (chị) đi trƣớc.Các anh (chị) cũng đã hƣớng dẫn và giới thiệu tài liệu tham khảo thêm trong việc thực hiện nghiên cứu. Cuối cùng nhóm thực hiện cũng gửi lời cảm tạ đến gia đình và những bạn bè khác đã luôn khích lệ tinh thần tạo động lực mạnh mẽ để dành thời gian nghiên cứu và làm việc tích cực hoàn thành những nội dung khoa học trong luận văn. v
8. TÓM TẮT Cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các thiết bị điện tử đang và sẽ tiếp tục đƣợc ứng dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả cao trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế kỹ thuật cũng nhƣ đời sống xã hội. Trƣớc đây, để đóng mở các thiết bị điện, dây chuyền sản xuất hầu hết đều phải sử dụng bằng tay Trong những năm gần đây, công nghệ ngày càng phát triển, việc thực hiện các thao tác đóng mở thiết bị bằng tay dần đƣợc thay thế bằng các nút nhấn qua màn hình máy tính. Ngoài ra nó cũng có tính ổn định cao hơn, hạn chế đƣợc những tai nạn lao đông, có thể giám sát từ xa thông qua internet. Vì những lý do này mà thiết bị nhƣ PLC ngày càng phát triển. Quyển đồ án này giúp ngƣời đọc có cái nhìn tổng quan về PLC S7-1200 và công nghê mạng internet ADSL. Và tính bảo mật cao của cảm biến vân tay, có nhiều ƣu điểm hơn so với nhiều phƣơng án bảo mật khác. Bên cạnh đó nhóm thực hiện đề tài còn hƣớng dẫn giúp ngƣời đọc có thể thực hành hệ thống điều khiển thiết bị điện thông qua Web server của PLC S7-1200. Quyển đồ án này bao gồm 3 phần: Phần A: Giới thiệu Phần B: Nội dung (Gồm 5 Chƣơng) Chƣơng I: Dẫn nhập Chƣơng II: Cở sở lý luận Chƣơng III: Thiết kế và thi công Chƣơng IV: Điều khiển và giám sát Chƣơng V: Kết quả Phần C: Kết luận và hƣớng phát triển Mặc dù nhóm thực hiện đề tài đã hoàn thiện đƣợc quyển đồ án, nhƣng do còn hạn chế về kiến thức nên chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Nhóm thực hiện đề tài mong nhận nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô cùng các bạn sinh viên. vi
9. MỤC LỤC PHẦN A: GIỚI THIỆU i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv LỜI CẢM TẠ v TÓM TẮT vi MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH ẢNH x DANH MỤC BẢNG xii PHẦN B: NỘI DUNG 1 Chƣơng 1. DẪN NHẬP 2 1.1 Lý do chọn đề tài 2 1.2 Mục đích nghiên cứu 3 1.3 Đối tƣợng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 3 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 3 1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: 4 1.6 Tình hình nghiên cứu: 4 Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5 2.1 Phƣơng án nhóm thực hiện. 5 2.2 Giới thiệu PLC S7-1200. 5 2.2.1 Vài nét về lịch sử của PLC. 5 2.2.2 Đặc điểm của PLC . 6 2.2.3Một vài ƣu điểm của PLC trong tự động. 9 2.2.4 Cấu trúc của một PLC : 9 2.2.5 Ngõ vào và ngõ ra của PLC. 10 2.2.6 Chế độ làm việc. 11 2.2.7 Cổng truyền thông. 11 2.2.8 Phƣơng pháp lập trình . 12 2.3 Tập lệnh S7-1200. 13 2.4 Hệ thống khí nén. 14 2.4.1 Khả năng ứng dụng của khí nén. 15 vii
10. 2.4.2 Các phần tử của hệ thống khí nén. 15 2.4.3 Cơ cấu chấp hành 17 2.4.4 Xilanh quay. 18 2.5 Giới Thiệu Encorder. 18 2.6 Biến Tần. 20 2.6.1 Biến tần là gì? 20 2.6.2 Nguyên lý hoạt động của biến tần. 21 2.7 Động Cơ Servo. 22 2.7.1 Sơ Đồ Khối 22 2.7.2 Sơ Đồ Nguyên Lý. 23 2.8 Cảm biến nhận dạng vân tay 23 2.8.1 Giới thiệu cảm biến vân tay và các thông số chính 23 2.8.2 Nguyên tắc hoạt động 24 2.8.3 Thông tin về sản phẩm. 25 2.8.4 Giao diện phần cứng : 25 2.8.5 Các Tham số chính : 26 2.9 Cảm biến Khói MQ135 27 2.9.1 Giới thiệu. 27 2.9.2 Các thông số chính. 28 Chƣơng 3. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 29 3.1 Yêu cầu của mô hình. 29 3.2 Thiết kế mô hình. 29 3.3 Lựa chọn Thiết Bị Sử Dụng Trong Mô Hình. 33 3.3.1 PLC S7-1200. 33 3.3.2 Động cơ servo. 34 3.3.2.1 Sơ đồ cấu trúc đôṇ g cơ AC Servo (SGM- ) 34 3.3.2.2 Thông số đôṇ g cơ 35 3.3.2.3 Bô ̣điều khiển drive của đôṇ g cơ SERVOPACK (SGD- ) 36 3.3.2.4 Sơ đồ chân của driver SERVOPACK (SGD-02AS) 36 3.3.3 Thiết bi ̣khí nén. 37 3.3.4 Các đặt điểm của xy lanh quay đƣợc sử dụng trong mô hình: 38 3.3.5 Động cơ 3 pha, inverter và encoder. 38 viii
11. 3.3.6 Trục vitme và kệ để xe. 40 3.4 Sơ đồ đấu dây PLC 43 3.5 Kết quả mô hình. 45 Chƣơng 4: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MÔ HÌNH 47 4.1 Điều Khiển Mô Hình 47 4.2 Điều Khiển Và Giám Sát Hê ̣Thống Trên SCADA. 47 4.2.1 Tồng quan về SCADA. 47 4.2.2 Hệ thống SCADA hiện đại 49 4.2.3 Hệ thống SCADA giao tiếp PLC S7-1200 với máy tính 49 4.3 Giao diện điều khiển cho hệ thống. 51 4.3.1 Giao diện giới thiệu giao tiếp SCADA 52 4.3.2 Giao diện điều khiển 52 Chƣơng 5: KẾT QUẢ 54 5.1 Mô Hình thực tế : 54 PHẦN C: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 55 1. Kết luận: 56 2. Hƣớng phát triển: 56 PHỤ LỤC 57 ix
12. DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 PLC S7-1200 7 Hình 2.2.a Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình 9 Hình 2.3 Máy nén khí kiểu piston 16 Hình 2.4 Máy nén khí kiểu cánh gạt 17 Hình 2.5 Máy nén khí kiểu trục vít 17 Hình 2.6 Xy lanh quay 18 Hình 2.7 Giới thiệu encoder 19 Hình 2.8 Nguyên Lý hoạt dộng encoder 20 Hình 2.9 Sơ đồ mạch bên trong của một biến tần: 20 Hình 2.10 Sơ đồ chi tiết mạch điện của biến tần: 21 Hình 2.11 Dạng sóng điện áp và dòng điện đầu ra biến tần: 21 Hình 2.12 Sơ đồ khối 22 Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý của Servo 23 Hình 2.14 Cảm biến khói ( khí ga ) 27 Hình 3.1 Bãi giữ xe theo kiểu hình trụ. 29 Hình 3.2 Kiểu giữ xe giống nhà nhiều tầng 30 Hình 3.3 Bãi giữ xe có hai kệ đặt song song. 30 Hình 3.4 Sơ đồ khối của mô hình. 31 Hình 3.5 Bộ nguồn 24VDC 32 Hình 3.6 PLC S7-1200. 33 Hình 3.7 Động cơ servo. 34 Hình 3.8 Cấu trúc đôṇ g cơ AC-Servo 35 Hình 3.9 Thông số của đôṇ g cơ Servo 35 Hình 3.10 Bô ̣điềukhiểncủaServoPack 36 Hình 3.11Xy lanh đẩy. 37 Hình 3.12Xy lanh quay. 38 Hình 3.13 Động cơ 3 pha đặt trên. 39 Hình 3.14 Encoder. 39 Hình 3.15Sơ đồ Inverter. 40 x
13. Hình 3.16 Kệ để xe 41 Hình 3.17 Trụcvitme. 41 Hình 3.18 Thông số của trục vitme. 42 Hình 3.19 Sơ đồ đấu dây PLC. 43 Hình 3.20 Sơ đồ kết nối ngõ ra PLC và xy lanh 43 Hình 3.21 Sơ đồ kết nối ngõ ra PLC với SERVO 44 Hình 3.22 Sơ đồ kết nối ngõ ra PLC với biến tần. 44 Hình 4.1 Lƣu đồ giải thuâṭ PLC S7 200 47 Hình 4.2 Sơ đồ giao tiếp của một hệ thống SCADA căn bản. 50 Hình 4.3 Giao diện giới thiệu 52 Hình 4.4 Giao diện điều khiển 52 Hình 5.1: Mô hình hoàn chỉnh baĩ giƣ̃ xe tƣ ̣ đôṇ g 54 xi
14. DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 So sánh PLC với hệ thống khác 8 Bảng 2.2 Sơ đồ chân cổng truyền thông. 12 Bảng 3.1: Địa chỉ ngõ vào 45 Bảng 3.2 Địa chỉ ngõ ra 45 xii
15. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN B NỘI DUNG PHẦ N B: NÔỊ DUNG
16. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣơng 1. DẪN NHẬP 1.1 Lý do chọn đề tài Trong thời đại công nghiệp hiện nay, quá trình tự động hóa đang ngày một hoàn thiện, giúp con ngƣời điểu khiển máy móc một cách dễ dàng, không cần tốn nhiều công sức và PLC là một thiết bị đang đƣợc sử dụng rộng rãi để phục vụ cho việc điều khiển tự động này. Gần đây, bên cạnh những PCL đã và đang đƣợc ƣa chuộng nhƣ PLC S7-200, S7-300, S7-400, hãng SIEMEN đã cho ra mắt PLC S7- 1200, đƣợc phát triển lên từ PLC S7-200. Thiết bị này có nhiều ƣu điểm vƣợt trội so với những dòng PLC trƣớc đó. Nhận thấy thiết bị này sẽ ngày càng đƣợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hiện đại, nhóm chúng em sau khi tham khảo ý kiến và đƣợc sự cho phép của giảng viên hƣớng dẫn, đã quyết định tìm hiểu và nghiên cứu PLC S7-1200 để làm đồ án tốt nghiệp của nhóm. Vì PLC S7-1200 chỉ mới ra đời trong những năm gần đây với những ứng dụng vô cùng phong phú nên tài liệu tham khảo tiếng Việt còn hạn chế, do đó nhóm chúng em chỉ chọn ứng dụng Web server của PLC S7-1200 để nghiên cứu thực hiện đề tài này. Đây là một ứng dụng rất hay của PLC S7-1200, giúp điều khiển các thiết bị qua mạng LAN và Internet một cách dễ dàng. Bên cạnh việc sử dụng PLC S7- 1200 để điều khiển các thiết bị điện, việc giám sát quá trình thực hiện công việc của thiết bị cũng rất quan trọng, giúp ngƣời sử dụng biết đƣợc các thiết bị thực thi có đúng các lệnh đã đƣợc đƣa ra hay không và những lỗi xảy ra trong quá trình các thiết bị hoạt động. Vì vậy, nhóm chúng em đã thực hiện phần giám sát và điều khiển các thiết bị thông qua phần mền win CC trong hệ thống SCADA, kết nối phần cứng các thiết bị liên quan đến đề tài để thực hiện mô hình đặt ra theo yêu cầu. Để bắt kịp xu hƣớng phát triển của xã hội, nhóm đã chọn đề tài “MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC.”. Đề tài này bám sát với nhu cầu thực tế của xã hội, khi mà nghành tự động hóa càng phát triển. CHƢƠNG 1: DẪN NHÂP̣ 2
17. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.2 Mục đích nghiên cứu Đề tài đƣợc thực hiện với mục đích sau:  Lập trình cho Aduino kết nối với cảm biến vân tay xuất tín hiệu ra để giao tiếp với PLC.  Ngày nay thì ngành công nghệ tự động hóa đang phát triển mạnh ở hầu hết các quốc gia trên thế giới nên việc điều khiển và giám sát hoạt động qua giao tiếp SCADA và giám sát chiếc xe bằng công nghệ nhận dạng riêng vân tay của từng cá nhân đã trở nên hiện thực hơn, tiện lợi hơn vào đời sống thực tiễn của con ngƣời.  Xử lý và đọc tín hiệu từ loadcell.  Lập trình trên S7-1200 để xử lý các yêu cầu đặt ra. 1.3 Đối tƣợng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu :  PLC S7-1200.  Phần mền lập trình TIA Portal V13.  Cảm biến  Aduino kết nối với cảm biến vân tay. Phạm vi nghiên cứu của đề tài: - Thiết kế ở dạng mô hình nên muốn ứng dụng vào thực tế thì phải sử dụng các loại động cơ có công sức lớn hơn ở dây chuyền thực tế hơn. - Sử dụng một cảm biến báo cháy để giám sát nên chỉ giám sát đƣợc một vị trí cụ thể trong bãi giữ xe. - Và những yêu cầu khác liên quan đến đề tài nằm ngoài phạm vi thì nhóm chƣa tìm hiểu. 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu  Tham khảo thực tế.  Tìm hiểu lý thuyết. Do đây là một đề tài khá mới mẽ nên trong thời gian thực hiện đồ án nhóm thực hiện đề tài gặp nhiều khó khăn ở nguồn tài liệu. Nhóm thực hiện đề tài sử dụng hai phƣơng pháp chủ yếu: CHƢƠNG 1: DẪN NHÂP̣ 3
18. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Phƣơng pháp tham khảo tài liệu: Nguồn tài liệu chủ yếu bằng tiếng anh do hãng SIEMEN cung cấp đi kèm với PLC S7-1200. Tham khảo tài liệu nghiên cứu từ các diễn đàn về PLC.  Phƣơng pháp thực hành: Song song với việc đọc tài liệu nhóm thực hiện đề tài đã thực hành trên PLC S7-1200 để dễ dàng nắm bắt đƣợc lý thuyết.  Thực nghiệm trên mô hình. 1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: Quyển đồ án này nghiên cứu lý thuyết và thực hành dự trên cơ sở lý thuyết là tài liệu hƣớng dẫn của hãng SIEMEN, từ đó thiết kế 1 hệ thống các thiết bị điện đƣợc điều khiển giám sát qua SCADA sử dụng PLC S7-1200. Vì vậy nhóm thực hiện đề tài hy vọng quyển đồ án này sẽ tiếp tục là nguồn tài liệu tham khảo lý thuyết và thực hành trên PLC S7-1200 dùng cho các bạn sinh viên khóa sau cũng nhƣ những ngƣời yêu thích PLC. 1.6 Tình hình nghiên cứu:  Hiện nay trên thế giới cũng nhƣ trong nƣớc ta đã có những mô hình đã đi vào thực tế và đáp ứng đƣợc những yêu cầu chính của một bãi đỗ xe tự động.  Trên các diễn đàn PLC rất nhiều kĩ sƣ và các bạn sinh viên đã và đang nghiên cứu rất nhiều về PLC S7-1200 và đã có đƣợc những kiến thức nhất định.  Vấn đề bảo mật bằng vân tay cũng áp dụng rộng rãi trong đời sống hằng ngày.  Với những tình hình nêu trên thì nhóm dựa vào tình hình thực tế để thực hiện đề tài đáp ứng đƣợc yêu cầu đã đề ra. CHƢƠNG 1: DẪN NHÂP̣ 4
19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Phƣơng án nhóm thực hiện. Nhóm thực hiện đề tài sử dụng hai phƣơng án chủ yếu:  Phƣơng án tham khảo tài liệu: Nguồn tài liệu chủ yếu bằng tiếng anh đƣợc tìm kiếm trên mạng internet. Tham khảo tài liệu nghiên cứu của các thành viên trên diễn đàn và một số tài liệu do các anh chị năm trƣớc làm đồ án để lại.  Phƣơng án thực hành: Song song với việc đọc tài liệu nhóm thực hiện đề tài đã thực hành trên trực tiếp trên CPU 1212C của hãng SIEMENS để dễ dàng nắm bắt đƣợc lý thuyết. 2.2 Giới thiệu PLC S7-1200. PLC (Programmable Logic Control): thiết bị điều khiển logic khả trình là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng mạch logic. 2.2.1 Vài nét về lịch sử của PLC. PLC bắt đầu phát triển từ năm 1968 để đáp ứng một yêu cầu của hãng Hydraumatic Division of General Motors (GM). Thời gian này, GM thƣờng mất nhiều thời gian để thay thế hệ thống điều khiển dựa trên relay mỗi khi cần hiệu chỉnh hay thay đổi mẫu mã của xe hơi. Để giảm chi phí cao về việc nối lại dây, kỹ thuật điều khiển của GM gọi hệ thống điện tử có sự linh động của máy tính, có thể lập trình và bảo dƣỡng bởi các kỹ sƣ và các chuyên gia trong xí nghiệp. Nó cũng có thể chịu đựng đƣợc bụi bẩn của không khí, sự rung, nhiễu điện, độ ẩm và nhiệt độ cao trong các môi trƣờng công nghiệp. PLC đầu tiên đƣợc lắp đặt vào năm 1969 và thành công nhanh chóng. Những chức năng giống nhƣ relay đƣợc thay thế, thậm chí những PLC đầu tiên cũng có độ tin cậy hơn hệ thống relay, lý do là thành phần điện tử của nó đơn giản so với các phần chuyển động của các relay điện cơ. Nó chiếm ít không gian hơn các counters, timers và các thành phần điều khiển khác mà nó thay thế. Khả năng lập trình lại của nó rất lớn khi có sự thay đổi về kế hoạch điều khiển. CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T 5
20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Có lẽ chìa khóa lớn nhất để PLC có thể chấp nhận đƣợc trong công nghiệp là ngôn ngữ lập trình đầu tiên dựa trên giản đồ hình thang (ladder diagram) và các ký hiệu thƣờng dùng của thợ điện. Hầu hết các nhân viên trong xí nghiệp đƣợc huấn luyện theo mức logic hình thang nên họ dễ dàng chấp nhận nó trong PLC. Thực ra mức logic hình thang có vai trò chung trong việc lập trình và sửa chữa, cho dù ngôn ngữ lập trình tân tiến hơn đã đƣợc phát triển. 2.2.2 Đặc điểm của PLC . Với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật máy tính nhƣng chúng ta vẫn dùng PLC để điều khiển máy trong công nghiệp là vì: Một PLC đơn giản có thể dùng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, từ việc điểu khiển lặp đi lặp lại một tác vụ đơn giản nào đó cho đến việc điều khiển để chạy chỉ một tác vụ phức tạp. Các chƣơng trình điểu khiển có thể đƣợc thay đổi một cách dể dàng, cải tiến để phù hợp với hoạt động mới. Chƣơng trình điều khiển có thể dể dàng nạp vào nhiều PLC, dể dàng trao đổi chƣơng trình. Thời gian đáp ứng nhanh trở thành một tiêu chuẩn đối với PLC.Điều này là cần thiết bởi vì trong điều khiển công nghiệp, các tín hiệu từ các cảm biến thay đổi rất nhanh. Trong PLC có sẳn các bộ đếm, bộ định thì có thể sử dụng với nhiều độ chính xác khác nhau, khi trong quá trình điều khiển có cần thêm. Có thể chấp nhận đƣợc về tính kinh tế khi PLC đƣợc sử dụng trong các hệ thống điều khiển có 4 relay hay nhiều hơn. Khi dùng PLC có thể giao tiếp với các thiết bị nhƣ đèn LED 7 đoạn, bộ chọn nhấn ( thumbwheels), các chức năng về xử lý tín hiệu analog, xử lý tín hiệu tần số cao Cho phép có thể hiển thị đồ hoạ trên một hệ thống.Truyền thông: Những hoạt động giao tiếp với những PLC khác hay mạng máy tính giúp cho việc thu thập dữ liệu và trao đổi thông tin đƣợc dể dàng. CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T 6
21. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.1 PLC S7-1200 Trong PLC, phần cứng CPU và chƣơng trình là hai đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống. Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ đƣợc xác định bởi một chƣơng trình.Chƣơng trình này đƣợc nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chƣơng trình này. Nhƣ vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của quy trình công nghệ, ta chỉ cần thay đổi chƣơng trình bên trong bộ nhớ của PLC. Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ đƣợc thực hiện một cách dễ dàng mà không cần một sự can thiệp mang tính vật lý nào so với các bộ điều khiển dùng dây nối và relay. CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T 7
22. S K L 0 0 2 1 5 4