Lập trình điều khiển bằng PLC với hệ thống và yêu cầu công nghệ được cho trước

Mô tả nội dụng thực hiện - Nhiệm vụ: Lập trình điều khiển bằng PLC với hệ thống và yêu cầu công nghệ được cho trước - Các nội dung thực hiện: oXây dựng sơ đồ công nghệ oBiểu diễn hệ thốn

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG CƠ KHÍ

KHOA CƠ ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO DỰ ÁN CUỐI KÌ

HÀ NỘI, 2022

1

Giảng viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiên:

Mã số sinh viên:

Mã học phần :

Mã lớp học:

PGS TS Lê Giang Nam Trần Ngọc Hiệp

20184440 ME4501 134717

Mô tả nội dụng thực hiện

- Nhiệm vụ: Lập trình điều khiển bằng PLC với hệ thống và yêu cầu công nghệ được cho trước

- Các nội dung thực hiện:

oXây dựng sơ đồ công nghệ

oBiểu diễn hệ thống: Sử dụng phương pháp ma trận trạng thái

oXác định hàm logic: Rút gọn ma trận trạng thái, chọn biến trung gian xây dựng các hàm logic của biến trung gian và biến đầu ra

oXây dựng mạch logic: Từ các hàm logic đã tìm được

oLập trình PLC: Sử dụng ngôn ngữ Ladder trên PLC S7-1200 1214DC/ DC/DC

oMô phỏng hệ thống: Sử dụng phần mềm Automation Studio

MỤC LỤC

I Mở đầu 4

II Đề bài 5

III Thực hiện 5

1 Biểu diễn hệ thống: Sử dụng Ma trận trạng thái 5

2 Hàm logic cho biến trung gian: 8

4 Lập trình PLC S7-1200 1214DC/DC/DC 10

4.1 Bảng các biến đầu vào/đầu ra và trung gian 10

4.2 Chương trình Code bằng ngôn ngữ Ladder: 11

5 Mô phỏng bằng phần mềm Automation Studio 15

5.1 Mạch động lực 15

5.2 Mạch điều khiển 15

6 Truyền thông giữa PC và PLC 16

6.1 Truyền thông Modbus 16

6.2 Truyền thông Ethernet 17

3

BÁO CÁO DỰ ÁN CUỐI KÌ

I Mở đầu

Ngày này các thiết bị điều khiển khả trình PLC được thay thế dần cho các thiết bị điều khiển quá trình cũ để thực hiện việc tư động hoàn toàn một quá trình công nghệ, thực hiện việc tích hợp mạng công nghiệp Trên thế giới các hãng lớn

về tự động hóa như OMRON, SIEMENS… không ngừng phấn đấu để đưa ra các sản phẩm mới trong lĩnh vực này với những tính năng của các PLC ngày càng mạnh, tốc độ xử lý nhanh đáp ứng được yêu cầu trong công nghiệp với các bài toán điều khiển khó, phức tạp cao

Một phần rất quan trọng khi học PLC là điều khiển Logic Bài tập của nhóm

là phân tích điều khiển Logic của một hệ thống vận chuyển với đề bài cụ thể như sau

II Đề bài

Yêu cầu

- Biểu diễn hệ thống: Sử dụng Ma trận trạng thái

- Xác định hàm logic

- Xây dựng mạch logic

- Lập trình Ladder trên PLC S7-1200 1214DC/DC/DC

- Nội dung lý thuyết: Truyền thông giữa PC và PLC

III Thực hiện

1 Biểu diễn hệ thống: Sử dụng Ma trận trạng thái

Từ yêu cầu bài toán ta xác định các biến vào ra:

- Vào: a0, a1, b0, b1

- Ra: A+, A-, B+,

B-5

Xây dựng Graph chuyển trạng thái:

Đổi biến:

- a0, a1 thành a

o a = a1 + a.a0

- b1, b2 thành b

o b = b1 + b.b0

 Thu được Graph chuyển trạng thái mới:

Lập bảng chuyển trạng thái MI:

Lập bảng chuyển trạng thái MII (nhập hàng của MI)

 Quy tắc nhập hàng:

 Trên cùng 1 cột biến vào, các hàng phải có cùng số ký hiệu trạng thái hoặc là giá trị trống

 Không quan tâm đến giá trị biến đầu ra, nhưng tru tiên nhập các hàng

có đầu ra giống nhau

 Số hàng nhập nhiều nhất có thể

 Trạng thái ổn định nhập với không ổn định sẽ ghi trạng thái ổn định

 Trạng thái (/không) ổn định nhập với 1 ô trống sẽ ghi trạng thái (k/hông) ổn định

Bảng chuyển trạng thái MII:

Mã hóa các biến trung gian:

- Số lượng biến trung gian tối thiểu Smin: 2Smin ≥ N (Số hàng của MII)

- N = 2 => Smin = 1 => Chọn một biến trung gian X

7

A+ ¿ ¿

A− ¿¿

Bảng Cacno cho X:

2 Hàm logic cho biến trung gian:

X = a b+ X a = a1.b0 +X a0 Xác định hàm Logic điều khiển các biến ra:

Ta có:

A + = X b +X.b = X.b0 + X.b1

A - = a = a1

B += X a b = X.a0.b0

B - = X a b = X.a0.b1

4 Lập trình PLC S7-1200 1214DC/DC/DC

4.1 Bảng các biến đầu vào/đầu ra và trung gian

4.2 Chương trình Code bằng ngôn ngữ Ladder:

11

Kết nối HMI:

Sử dụng màn hình HMI: HMI TP700 Comfort Kết nối PLC vs HMI trên TIA PORTAL

Màn hình HMI khi chạy mô phỏng:

13

5 Mô phỏng bằng phần mềm Automation Studio

5.1 Mạch động lực

5.2 Mạch điều khiển

15

6 Truyền thông giữa PC và PLC

6.1 Truyền thông Modbus

Modbus hay MODBUS là một giao

thức truyền thông ở tầng Application

theo mô hình OSI, hỗ trợ giao tiếp theo

mô hình client/server giữa các thiết bị

kết nối trong nhiều loại bus hoặc mạng

khác nhau Một hệ thống giao tiếp qua

MODBUS TCP/IP có thể bao gồm các

loại thiết bị khác nhau như: (1) Thiết

bị máy khách và máy chủ MODBUS

TCP/IP được kết nối với mạng

TCP/IP; (2) Các thiết bị kết nối như cầu nối, bộ định tuyến hoặc cổng để kết nối giữa mạng TCP/IP; (3) mạng con nối tiếp cho phép kết nối các thiết bị đầu cuối, máy khách và máy chủ nối tiếp qua giao thức MODBUS qua cáp RS 485 hay RJ45

 Mã định danh giao thức: Được sử dụng để ghép nối các thiết bị máy chủ MODBUS và máy tớ trong việc lấy dữ liệu và phản hồi trên đường truyền

 Địa chỉ Client: Sử dụng để khai báo các máy tớ (Client) trên đường truyền

có nhiều thiết bị

 Mã chức năng hay định danh đơn vị: Trường này được sử dụng cho mục đích định tuyến trong hệ thống Nó thường được sử dụng để liên lạc với MODBUS Server và Client nối tiếp trong mạng MODBUS thông qua các cổng mạng Ethernet TCP-IP hoặc đường nối tiếp MODBUS RTU Trường này được thiết lập bởi máy khách MODBUS trong yêu cầu đọc và ghi các giá trị trong với sự phản hồi của máy chủ

6.2 Truyền thông Ethernet

 Ethernet là một dạng công nghệ

truyền thống dùng để kết nối các

mạng LAN cục bộ, cho phép các

thiết bị có thể giao tiếp với nhau

thông qua một giao thức - một bộ

quy tắc hoặc ngôn ngữ mạng

chung

 Là một lớp giao thức data-link

trong tầng TCP/IP, Ethernet cho

thấy các thiết bị mạng có thể định

dạng và truyền các gói dữ liệu như

thế nào, sao cho các thiết bị khác

trên cùng phân khúc mạng cục bộ

có thể phát hiện, nhận và xử lý các

gói dữ liệu đó Cáp Ethernet là một hệ thống dây vật lý để truyền dữ liệu qua

17

 Giao thức Ethernet được xác định là hoạt động trên cả Layer 1 (Physical layer) - lớp vật lý - và Layer 2 (Data link layer) - lớp liên kết dữ liệu - trên

mô hình giao thức mạng OSI Ethernet xác định hai đơn vị truyền: packet và framework Framework không chỉ có nội dung của dữ liệu được truyền mà còn bao gồm:

+ Địa chỉ truy cập vật lý (MAC) của cả người gửi và người nhận

+ Thông tin sửa lỗi để phát hiện sự cố truyền

 Mỗi frame sẽ nằm trong một gói chứa một vài byte thông tin để thiết lập kết nối và đánh dấu vị trí framework bắt đầu

 Cáp Ethernet kết nối các thiết bị mạng với các bộ định tuyến hoặc modem phù hợp với chúng, các loại cáp khác nhau sẽ hoạt động với các tiêu chuẩn

và tốc độ khác nhau

 Một số loại cáp thông dụng hiện nay