File báo cáo + code chương trình + Slide ae làm đồ án lấy về tham khảo MỤC LỤC.............................................................................................................................................. 1 DANH MỤC HÌNH ẢNH..................................................................................................................... 3 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ..................................................................................... 4 1.1. Đặt vấn đề:..................................................................................................................................... 4 1.2. Giới thiệu công nghệ rửa xe oto:............................................................................................... 4 1.2.1. Giới thiệu về phương pháp rửa xe oto................................................................................ 4 1.2.2. Sơ đồ nguyên lí hệ thống..................................................................................................... 5 1.2.3. Phương án công nghệ của phương pháp rửa xe tự động. ................................................ 5 1.2.4. Khảo sát kết cấu các chi tiết chính trong hệ thống rửa xe tự động trong phương án lựa chọn ............................................................................................................................................. 7 1.3. Mô hình xây dựng ...................................................................................................................... 9 Chương 2. CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ TỰ ĐỘNG HÓA.................................................................... 13 2.1. Mở đầu ...................................................................................................................................... 13 2.2. Các thành phần cơ bản của một bộ PLC............................................................................... 14
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ
Đặt vấn đề
Ở các nước phát triển thì có thể nói “dịch vụ rửa xe ô tô “ là một dịch vụ không thể thiếu Còn ở các nước đang phát triển như nước ta thì nó chưa hề phát triển Nhưng đất nước ta đang trên đà hội nhập và phát triển trong một tương lai không sa nó sẽ trở thành một dịch vụ không thể thiếu của nước ta.
Giới thiệu công nghệ rửa xe oto
Với chút kiến thức đã học tập được tại trườn và qua các phương tiện thông tin khác, qua quá trình tìm hiểu về công nghệ của hệ thống rửa xe ô tô và trong khuôn khổ ngành điện em xin trình bày 1 số điểm về công nghệ của hệ thống rửa xe ôtô tự động như sau:
1.2.1 Giới thiệu về phương pháp rửa xe oto
Hiện nay tại Việt Nam chúng ta hầu hết là sử dụng các phương pháp rửa xe thủ công là chủ yếu Tuy nhiên trong thời gian không xa với 3 phương pháp này sẽ được đan xen nhau và đưa ra một phương án hợp lý nhất, tiết kiệm thời gian nhất, thiết bị hiện đại nhất với trình độ kỹ thuật cao là rất cần thiết
Hình 1 Các phương án rửa xe
1.2.2 Sơ đồ nguyên lí hệ thống
Với hệ thống cung cấp nước cho hệ thống rửa xe tự động như trên thì chúng ta sẽ giải quyết được các vấn đề khi áp dụng hệ thống rửa xe tự động: giải quyết được việc ô nhiễm môi trường, tiết kiệm nguồn nước tiêu thụ
Hình 2 Nguyên lí cấp nước cho hệ thống
1.2.3 Phương án công nghệ của phương pháp rửa xe tự động
Hình 3 Phương pháp rửa xe tự động
*, Các phương án công nghệ của phương pháp rửa xe tự động
Phương án 1: Chổi lau sườn: 4 chiếc, chổi lau nóc: 1 chiếc (dạng tấm), chổi lau bánh:2 chiếc, máy sấy: 3 chiếc
Phương án 2:Chổi lau sườn: 4 chiếc, chổi lau nóc: 2 chiếc, chổi lau bánh: 2 chiếc, vòi phun dung dịch chất tẩy: 11 chiếc, máy sấy khô: 5 chiếc
Phương án 3: Chổi lau sườn: 4 chiếc, chổi lau nóc dạng tấm: 2 chiếc, chổi lau bánh: 2 chiếc, thanh dọc cọ mép dưới của xe: 4 chiếc, máy thổi khô:6 chiếc
Phương án 4: Vòi phun nước áp lực cao: 68 chiếc, vòi phun hóa chất tẩy: 11 chiếc, máy thổi khô: 4 chiếc
Phương án 5: Chổi lau sườn: 2 chiếc, chổi lau nóc dạng con lăn tròn: 1 chiếc, chổi lau bánh và mép dưới sườn xe: 2 chiếc, dàn phun nước cao áp: 2 dàn, dàn phun dung dịch chất tẩy: 1 dàn, dàn sấy khô: 1 dàn, vòi phun nước cao áp để rửa bánh xe: 2 vòi, thiết bị cảm ứng: 2 cái
• Phương pháp thực tế ở Việt Nam Ưu điểm nổi bật so với các hệ thống khác: o Bố trí các thiết bị tập trung rửa ở những điểm mà xe bẩn nhất bởi địa hình ở Việt Nam: gầm xe, cẳng trước, cẳng sau xe, hông xe, lốp xe, vành xe,…… o Bố trí chổi lau bánh xe dạng trụ (các sợi ni lông lắp theo hình vòng xoắn) đặt dọc theo chiều chạy của bánh xe o Bố trí thiết bị phun nước cao áp gầm xe o Hệ thống sấy khô được bố trí cẩn thận và đầu ra của hơi sấy ở nhiều vị trí khác nhau để vừa đạt được hiệu quả là sấy khô toàn bề mặt xe vừa tránh hơi nóng quá nóng làm hỏng lớp sơn xe
1.2.4 Khảo sát kết cấu các chi tiết chính trong hệ thống rửa xe tự động trong phương án lựa chọn
• Đường ray Đường ray được chế tạo bằng thép có các kích thước như sau:
Chiều dài: 1000cm - 1600cm hoặc lớn hơn
• Các thiết bị phun nước cao áp, hun chất tẩy
• Động cơ kéo băng tải
Mô hình xây dựng
Hình 5 Động cơ băng tải
Hình 6 Sơ đồ nguyên lí hệ thống
- 2 bơm nước và bơm xà bông
- Các công tắc hành trình
- Bục nâng hạ xe lên xuống
Quy trình hoạt động với 2 chế độ Auto và Manual
Khi có xe đi vào chạm cảm biến “LS Xe vào” cửa mở ra băng tải đưa xe vào vị trí bục thủy lực nâng hạ Động cơ nâng hạ nâng xe lên vị trí rửa, sau đó bơm nước rửa lần 1-
> phun xà bông -> chùi -> rửa lần 2-> làm khô -> hạ xuống
Hình 7 Chế độ Hoạt động
Sử dụng các nút nhấn cơ để điều khiển các thiết bị ttrong hệ thống.
CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ TỰ ĐỘNG HÓA
Mở đầu
Sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động hiện đại và công nghệ điều khiển logic khả trình dựa trên cơ sở phát triển của tin học mà cụ thể là sự phát triển của kỹ thuật máy tính
Kỹ thuật điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Control) được phát triển từ những năm 1968 -1970 Trong giai đoạn đầu các thiết bị khả trình yêu cầu người sử dụng phải có kỹ thuật điện tử, phải có trình độ cao Ngày nay các thiết bị PLC đã phát triển mạnh mẽ và có mức độ phổ cập cao
Thiết bị điều khiển logic lập trình được PLC là dạng thiết bị điều khiển đặc biệt dựa trên bộ vi xử lý, sử dụng bộ nhớ lập trình được để lưu trữ các lệnh và thực hiện các chức năng, chẳng hạn cho phép tính logic, lập chuỗi, định giờ, đếm, và các thuật toán để điều khiển máy và các quá trình công nghệ PLC được thiết kế cho các kỹ sư, không yêu cầu cao về kiến thức máy tính và ngôn ngữ máy tính, có thể vận hành Chúng được thiết kế cho các nhà kỹ thuật có thể cài đặt hoặc thay đổi chương trình Vì vậy, các nhà thiết kế PLC phải lập trình sẵn sao cho chương trình điều khiển có thể nhập bằng cách sử dụng ngôn ngữ đơn giản (ngôn ngữ điều khiển) Thuật ngữ logic được sử dụng vì việc lập trình chủ yếu liên quan đến các hoạt động logic, ví dụ nếu có các điều kiện A và B thì C làm việc Người vận hành nhập chương trình (chuỗi lệnh) vào bộ nhớ PLC Thiết bị điều khiển PLC sẽ giám sát các tín hiệu vào và các tín hiệu ra theo chương trình này và thực hiện các quy tắc điều khiển đã được lập trình
Các PLC tương tự máy tính, nhưng máy tính được tối ưu hoá cho các tác vụ tính toán và hiển thị, còn PLC được chuyên biệt cho các tác vụ điều khiển và môi trường công nghiệp
+ Được thiết kế bền để chịu được rung động, nhiệt, ẩm và tiếng ồn,
+ Có sẵn giao diện cho các thiết bị vào ra,
+ Được lập trình dễ dàng với ngôn ngữ điều khiển dễ hiểu, chủ yếu giải quyết các phép toán logic và chuyển mạch
Về cơ bản chức năng của bộ điều khiển logic PLC cũng giống như chức năng của bộ điều khiển thiết kế trên cơ sở các rơle công tắc tơ hoặc trên cơ sở các khối điện tử đó là:
+ Thu thập các tín hiệu vào và các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến,
+ Liên kết, ghép nối các tín hiệu theo yêu cầu điều khiển và thực hiện đóng mở các mạch phù hợp với công nghệ,
+ Tính toán và soạn thảo các lệnh điều khiển trên cơ sở so sánh các thông tin thu thập được, + Phân phát các lệnh điều khiển đến các địa chỉ thích hợp
Riêng đối với máy công cụ và người máy công nghiệp thì bộ PLC có thể liên kết với bộ điều khiển số NC hoặc CNC hình thành bộ điều khiển thích nghi Trong hệ thống của các trung tâm gia công, mọi quy trình công nghệ đều được bộ PLC điều khiển tập trung.
Các thành phần cơ bản của một bộ PLC
Bộ PLC thông dụng có năm bộ phận cơ bản gồm: bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao diện vào/ra và thiết bị lập trình Sơ đồ hệ thống như hình 1.1
Bộ xử lý còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), là linh kiện chứa bộ vi xử lý Bộ xử lý biên dịch các tín hiệu vào và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu trong bộ nhớ của CPU, truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các thiết bị ra
Nguyên lý làm việc của bộ xử lý tiến hành theo từng bước tuần tự, đầu tiên các thông tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự và được kiểm soát bởi bộ đếm chương trình Bộ xử lý liên kết các tín hiệu và đưa kết quả điều khiển tới đầu ra Chu kỳ thời gian này gọi là thời gian quét (scan) Thời gian một vòng quét phụ thuộ vào dung lượng của bộ nhớ, vào tốc độ của CPU Nói chung chu kỳ một vòng quét như hình 1.2
Sự thao tác tuần tự của chương trình dẫn dấn một thời gian trễ trong khi bộ đếm của chương trình đi qua một chu trình đầy đủ, sau đó bắt đầu lại từ đầu
Hình 8 Nguyên Lí bộ PLC Để đánh giá thời gian trễ người ta đo thời gian quét của một chương trình dài 1K byte và coi đó là chỉ tiêu để so sánh các PLC Với nhiều loại PLC thời gian trễ này có thể tới 20ms hoặc hơn Nếu thời gian trễ gây trở ngại cho quá trình điều khiển thì phải dùng các biện pháp đặc biệt, chẳng hạn như lặp lại những lần gọi quan trọng trong thời gian một lần quét, hoặc là điều khiển các thông tin chuyển giao để bỏ bớt đi những lần gọi ít quan trọng khi thời gian quét dài tới mức không thể chấp nhận được Nếu các giải pháp trên không thoả mãn thì phải dùng PLC có thời gian quét ngắn hơn
Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp cho bộ vi xử lý (thường là 5V) và cho các mạch điện đầu ra hoặc các module còn lại (thường là 24V)
Thiết bị lập trình được sử dụng để lập các chương trình điều khiển cần thiết sau đó được chuyển cho PLC Thiết bị lập trình có thể là thiết bị lập trình chuyên dụng, có thể
Hình 9 Vòng quét là thiết bị lập trình cầm tay gọn nhẹ, có thể là phần mềm được cài đặt trên máy tính cá nhân
Bộ nhớ là nơi lưu giữ chương trình sử dụng cho các hoạt động điều khiển Các dạng bộ nhớ có thể là RAM, ROM, EPROM Người ta luôn chế tạo nguồn dự phòng cho RAM để duy trì chương trình trong trường hợp mất điện nguồn, thời gian duy trì tuỳ thuộc vào từng PLC cụ thể Bộ nhớ cũng có thể được chế tạo thành module cho phép dễ dàng thích nghi với các chức năng điều khiển có kích cỡ khác nhau, khi cần mở rộng có thể cắm thêm
Giao diện vào là nơi bộ xử lý nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đến các thiết bị bên ngoài Tín hiệu vào có thể từ các công tắc, các bộ cảm biến nhiệt độ, các tế bào quang điện Tín hiệu ra có thể cung cấp cho các cuộn dây công tắc tơ, các rơle, các van điện từ, các động cơ nhỏ Tín hiệu vào/ra có thể là tín hiệu rời rạc, tín hiệu liên tục, tín hiệu logic Các tín hiệu vào/ra có thể thể hiện như hình 1.3
Mỗi điểm vào ra có một địa chỉ duy nhất được PLC sử dụng
Các kênh vào/ra đã có các chức năng cách ly và điều hoà tín hiệu sao cho các bộ cảm biến và các bộ tác động có thể nối trực tiếp với chúng mà không cần thêm mạch điện khác
Tín hiệu vào thường được ghép cách điện (cách ly) nhờ linh kiện quang như hình 1.4 Dải tín hiệu nhận vào cho các PLC cỡ lớn có thể là 5v, 24v, 110v, 220v Các PLC cỡ nhỏ thường chỉ nhập tín hiệu 24v
Hình 10 Giao diện vào ra
Hình 11 Cách ly tín hiệu vào
Tín hiệu ra cũng được ghép cách ly, có thể cách ly kiểu rơle như hình 1.5a, cách ly kiểu quang như hình 1.5b Tín hiệu ra có thể là tín hiệu chuyển mạch 24v, 100mA; 110v, 1A một chiều, thậm chí 240v, 1A xoay chiều tuỳ loại PLC Tuy nhiên, với PLC cỡ lớn dải tín hiệu ra có thể thay đổi bằng cách lựa chọn các module ra thích hợp
2.2.6 Cấu tạo chung của PLC
Các PLC có hai kiểu cấu tạo cơ bản là: kiểu hộp đơn và kiểu modulle nối ghép Kiểu hộp đơn thường dùng cho các PLC cỡ nhỏ và được cung cấp dưới dạng nguyên chiếc hoàn chỉnh gồm bộ nguồn, bộ xử lý, bộ nhớ và các giao diện vào/ra Kiểu hộp đơn thường vẫn có khả năng ghép nối được với các module ngoài để mở rộng khả năng của PLC Kiểu hộp đơn như hình 1.6
Hình 12 Cách ly tín hiệu ra
Kiểu module ghép nối gồm các module riêng cho mỗi chức năng như module nguồn, module xử lý trung tâm, module ghép nối, module vào/ra, module mờ, module PID các module được lắp trên các rãnh và dược kết nối với nhau Kiểu cấu tạo này có thể được sử dụng cho các thiết bị điều khiển lập trình với mọi kích cỡ, có nhiều bộ chức năng khác nhau được gộp vào các module riêng biệt Việc sử dụng các module tuỳ thuộc công dụng cụ thể Kết cấu này khá linh hoạt, cho phép mở rộng số lượng đầu nối vào/ra bằng cách bổ sung các module vào/ra hoặc tăng cường bộ nhớ bằng cách tăng thêm các đơn vị nhớ.
Các vấn đề về lập trình
PLC có thể sử dụng một cách kinh tế hay không phụ thuộc rất lớn vào thiết bị lập trình Khi trang bị một bộ PLC thì đồng thời phải trang bị một thiết bị lập trình của cùng một hãng chế tạo Tuy nhiên, ngày nay người ta có thể lập trình bằng phần mềm trên máy tính sau đó chuyển sang PLC bằng mạch ghép nối riêng
Sự khác nhau chính giữa bộ điều khiển khả trình PLC và công nghệ rơle hoặc bán dẫn là ở chỗ kỹ thuật nhập chương trình vào bộ điều khiển như thế nào Trong điều khiển rơle, bộ điều khiển được chuyển đổi một cách cơ học nhờ đấu nối dây "điều khiển cứng", còn với PLC thì việc lập trình được thực hiện thông qua một thiết bị lập trình và một ngoại vi chương trình Có thể chỉ ra quy trình lập trình theo giản đổ hình1.8 Để lập trình người ta có thể sử dụng một trong các mô hình sau đây:
Hình 14 Quy Trình lập tình
+ Mô hình các chức năng
+ Mô hình biểu đồ nối dây
Việc lựa chọn mô hình nào trong các mô hình trên cho thích hợp là tuỳ thuộc vào loại PLC và điều quan trọng là chọn được loại PLC nào cho phép giao lưu tiện lợi và tránh được chi phí không cần thiết Đa số các thiết bị PLC lưu hành trên thị trường hiện nay là dùng mô hình dãy hoặc biểu đồ nối dây Những PLC hiện đại cho phép người dùng chuyển từ một phương pháp nhập này sang một phương pháp nhập khác ngay trong quá trình nhập
Trong thực tế khi sử dụng biểu đồ nối dây thì việc lập trình có vẻ đơn giản hơn vì nó có cách thể hiện gần giống như mạch rơle công tắc tơ Tuy nhiên, với những người đã có sẵn những hiểu biết cơ bản về ngôn ngữ lập trình thì lại cho rằng dùng mô hình dãy dễ dàng hơn, đồng thời với các mạch cỡ lớn thì dùng mô hình dãy có nhiều ưu điểm hơn
Mỗi nhà chế tạo đều có những thiết kế và phương thức thao tác thiết bị lập trình riêng, vì thế khi có một loại PLC mới thì phải có thời gian và cần phải được huấn luyện để làm quen với nó
2.3.2 Các phương pháp lập trình
Từ các cách mô tả hệ tự động các nhà chế tạo PLC đã soạn thảo ra các phương pháp lập trình khác nhau Các phương pháp lập trình đều được thiết kế đơn giản, gần với các cách mô tả đã được biết đến Từ đó nói chung có ba phương pháp lập trình cơ bản là phương pháp bảng lệnh STL, phương pháp biểu đồ bậc thang LAD và phương pháp lưu đồ điều khiển CSF Trong đó, hai phương pháp bảng lệnh STL và biểu đồ bậc thang LAD được dùng phổ biến hơn cả
• Một số ký hiệu chung
Một lệnh thường có ba phần chính và thường viết như hình 1.9 (có loại PLC có cách viết hơi khác):
1 Địa chỉ tương đối của lệnh (thường khi tập trình thiết bị lập trình tự đưa ra)
2 Phần lệnh là nội dung thao tác mà PLC phải tác động lên đối tượng của lệnh, trong lập trình LAD thì phần này tự thể hiện trên thanh LAD, không được ghi ra
3 Đối tượng lệnh, là phần mà lệnh tác động theo yêu cầu điều khiển, trong đối tương lệnh lại có hai phần:
4 Loại đối tượng, có trường hợp sau loại đối tượng có dấu ":", có các loại đốitượng như tín hiệu vào, tín hiệu ra, cờ (rơle nội)
5 Tham số của đối tượng lệnh để xác định cụ thể đối tượng, cách ghi tham số cũng phụ thuộc từng loại PLC khác nhau
Ký hiệu thường có trong mỗi lệnh:
Các ký hiệu trong lệnh, quy ước cách viết với mỗi quốc gia có khác nhau, thậm chí mỗi hãng, mỗi thời chế tạo của hãng có thể có các ký hiệu riêng Tuy nhiên, cách ghi chung nhất cho một số quốc gia là:
+ Ký hiệu đầu vào là I (In), đầu ra là Q (out tránh nhầm O là không)
+ Các lệnh viết gần đủ tiếng Anh ví dụ ra là out
+ Lệnh ra (gán) là out
+ Tham số của lệnh dùng cơ số 10
+ Phía trước đối tượng lệnh có dấu %
+ Giữa các số của tham số không có dấu chấm
+ Đầu vào ký hiệu là X, đầu ra ký hiệu là Y
+ Các lệnh hầu như được viết tắt từ tiếng Anh
+ Lệnh ra (gán) là out
+ Tham số của lệnh dùng cơ số 8
+ Đầu vào ký hiệu là I, đầu ra ký hiệu là Q
+ Các lệnh hầu như được viết tắt từ tiếng Anh
+ Lệnh ra (gán) là + Tham số của lệnh dùng cơ số 8
+ Giữa các số của tham số có dấu chấm để phân biệt khe và kênh
Ngoài các ký hiệu khá chung như trên thì mỗi hãng còn có các ký hiệu riêng, có bộ lệnh riêng Ngay cùng một hãng ở các thời chế tạo khác nhau cũng có đặc điểm khác nhau với bộ lệnh khác nhau Do đó, khi sử dụng PLC thì mỗi loại PLC phải tìm hiểu cụ thể hướng dẫn sử dụng của nó
Một số ký hiệu khác nhau với các lệnh cơ bản được thể hiện rõ trên bảng 1.1
• Phương pháp hình thang LAD (Ladder Logic)
Phương pháp hình thang có dạng của biểu đồ nút bấm Các phần tử cơ bản của phương pháp hình thang là:
Thương kín + Cuộn dây (mô tả các rơle)
+ Hộp (mô tả các hàm khác nhau, các lệnh đặc biệt)
Misubishi OMRON Siemens Telemec- anique
Spreher và Schuh Chú thích
LD LD LD A L STR Khởi đầu với tiếp điểm thường mở
LDN LDI LD NOT AN AL STR
Khởi đầu với tiếp điểm thường kín
AND AND AND A A AND Phần tử nối tiếp có tiếp điểm mở
Phần tử nối tiếp có tiếp điểm kín
O O OR OR O OR Phần tử song song có tiêu điểm mở ORN ORI ORNOT ON ON OR NOT Phần tử song song có tiếp điểm kín
ST OUT OUT = = OUT Lấy tín hiệu ra
Mạng LAD là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn chỉnh, theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới Quá trình quét của PLC cũng theo thứ tự này
Mỗ một nấc thang xác định một số hoạt động của quá trình điều khiển Một sơ đồ LAD có nhiều nấc thang Trên mỗi phần tử của biếu đồ hình thang LAD có các tham số xác định tuỳ thuộc vào ký hiệu của từng hãng sản xuất PLC
Ví dụ: Một nấc của phương pháp hình thang như hình 1.10
Hình 1.10 Phương pháp lập trình thang LAD Hình 1.10a là kiểu ký hiệu của Misubishi (Nhật) Hình 1.10b là kiểu ký hiệu của Siemens (Tây đức) Hình 1.10c là ký hiệu của Allen Bradley
BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC S7-1200
Những module phần cứng cơ bản của PLC S7-1200
Thông thường để tăng tính năng linh động trong ứng dụng thực tế những bộ điều khiển PLC được thiết kế không bị cứng hóa về cấu hình Chúng được chia nhỏ thành các module
Số các module được sử dụng nhiều hay ít tùy thuộc vào từng bài toán, nhưng tối thiểu bao giờ cũng phải có Module chính là module CPU Các module còn lại là các module nhận truyền tín hiệu với đối tượng điều khiển, các module chức năng chuyên dụng như PID, điều khiển động cơ…được gọi là các module mở rộng Tất cả các module được gắn trên một thanh Rail (rack)
Dòng sản phẩm PLC S7-1200 được lắp ráp trên một phần cơ khí để cố định CPU, IM và các module I/O, Analog, FM… nó được gọi là rack và PLC S7-1200 chỉ có 1 rack
Sign board: SB1223 DC/DC:
- CPU tín hiệu để thích ứng với các ứng dụng
- Kích thước của CPU sẽ không thay đổi
• Module xuất / nhập tín hiệu số:
• Module xuất / nhập tín hiệu tương tự:
Quy trình thiết kế hệ thống điều khiển
Khác với điều khiển bằng tay, trong hệ thống điều khiển có lập trình, cấu trúc bộ điều khiển và cách đấu dây độc lập với chương trình Chương trình định nghĩa hoạt động điều khiển được viết nhờ sự giúp đỡ của máy tính Để thay đổi tiến trình điều khiển, ta chỉ cần thay đổi nội dung bộ nhớ điều khiển, chứ
27 không cần thay đổi cách đấu dây bên ngoài.
Làm việc với phần mềm SIMATIC TIA Portal
Phần mềm TIA Portal cung cấp một môi trường làm việc thân thiện với người dùng, dễ sử dụng Phần mềm TIA Portal cung cấp công cụ cho quản lý và cấu hình tất cả các thiết bị trong Project: Tích hợp phần mềm lập trình PLC và HMI Với Phần mềm TIA Portal có các loại khác nhau nhưng sử dụng phổ biến là TIA Portal Step7 Basic và TIA Portal Step7 Professional
TIA Portal Step7 cung cấp một hệ thống trợ giúp trực tuyến và 2 chế độ hiễn thị là: Project view và Portal view
* Kết nối giao thức TPC/IP
- Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hay Laptop cần một kết nối TCP/IP
- Để PC và SIMATIC S7-1200 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là các địa chỉ
IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1 Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dụng của bọ đệm ảo Q tới các cổng ra số Vòng quét kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi
Bộ đệm I và Q không liên quan tới các cổng vào / ra tương tự nên các lệnh truy nhập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý chứ không thông qua bộ đệm
Hình 16 Cấu trúc lập trình
3.3.3 Khối tổ chức OB – OGANIZATION BLOCKS:
Organization blocks (OB): là giao diện giữa hoạt động hệ thống và chương trình người dùng Chúng được gọi ra bởi hệ thống hoạt động, và điều khiển theo quá trình:
- Xử lý chương trình theo quá trình
- Báo động – kiểm soát xử lý chương trình
- Startup oB, Cycle OB, Timing Error OB và Diagnosis OB: có thể chèn và lập trình các khối này trong các project Không cần phải gán các thông số cho chúng và cũng không cần gọi chúng trong chương trình chính
- Process Alarm OB và Time Interrupt OB: Các khối OB này phải được tham số hóa khi đưa vào chương trình Ngoài ra, quá trình báo động OB có thể được gán cho một sự kiện tại thời gian thực hiện bằng cách sủ dụng các lệnh ATTACH, hoặc tách biệt với lệnh DETACH
- Time Delay Interrupt OB: OB ngắt thời gian trễ có thể được đưa vào dự án và lập trình Ngoài ra, chúng phải được gọi trong chương trình với lệnh SRT_DINT, tham số là không cần thiết
- Start Information: Khi một số OB được bắt đầu, hệ điều hành đọc ra thông tin được thẩm định trong chương trình người dùng, điều này rất hữu ích cho việc chẩn đoán lỗi, cho dù thông tin được đọc ra được cung cấp trong các mô tả của các khối OB
Funtions (FC) là các khối mã không cần bộ nhớ Dữ liệu của các biến tạm thời bị mất sau khi FC được xử lý Các khối dữ liệu toàn cầu có thể được sử dụng để lưu trữ dữ liệu FC
Functions có thể được sử dụng với mục đích:
+ Trả lại giá trị cho hàm chức năng được gọi
+ Thực hiện công nghệ chức năng, ví dụ: điều khiển riêng với các hoạt động nhị phân
+ Ngoài ra, FC có thể được gọi nhiều lần tại các thời điểm khác nhau trong một chương trình Điều này tạo điều kiện cho lập trình chức năng lập đi lặp lại phức tạp
- FB (function block): đối với mỗi lần gọi, FB cần một khu vực nhớ Khi một FB được gọi, một Data Block (DB) được gán với instance DB Dữ liệu trong Instance DB sau đó truy cập vào các biến của FB Các khu vực bộ nhớ khác nhau đã được gán cho một FB nếu nó được gọi ra nhiều lần
- DB (data block): DB thường để cung cấp bộ nhớ cho các biến dữ liệu Có hai loại của khối dữ liệu DB: Global DBs nơi mà tất cả các OB, FB và FC có thể đọc được dữ liệu lưu trữ, hoặc có thể tự mình ghi dữ liệu vào DB, và instance DB được gán cho một FB nhất định
3.3.5 Giới thiệu một số tập lệnh trong S7-1200:
* Bit logic (tập lệnh tiếp điểm ):
Tiếp điểm thường hở sẽ đóng khi giá trị của bit có địa chỉ là n bằng 1
Tiếp điểm thường đóng sẽ đóng khi giá trị của bit có địa chỉ n là 0
Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 1 và ngược lại
Toán hạng n: Q, M, L, D Chỉ sử dụng một lệnh out cho 1 địa chỉ
Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 0 và ngược lại
Toán hạng n: Q, M, L, D Chỉ sử dụng một lệnh out not cho 1 địa chỉ
Lệnh đảo trạng thái ngõ vào / ra
Giá trị của các bit có địa chỉ là n sẽ bằng
1 khi đầu vào của lệnh này bằng 1 Khi đầu vào của lệnh bằng 0 thì bit này vẫn giữ nguyên trạng thái
Giá trị của các bit có địa chỉ là n sẽ bằng
0 khi đầu vào của lệnh này bằng 1 Khi đầu vào của lệnh bằng 0 thì các bit này vẫn giữ nguyên trạng thái
8) Tiếp điểm phát hiện xung cạnh lên:
Thay đổi trạng thái tín hiệu phía trước không ảnh hưởng đến “IN”
Phát hiện sự thay đổi trạng thái của 1 tín hiệu
Trạng thái của tín hiệu IN được lưu lại vào
“M_BIT” Độ rộng của xung này bằng thời gian của một chu kì quét
9) Tiếp điểm phát hiện xung cạnh xuống:
Thay đổi trạng thái tín hiệu phía trước không ảnh hưởng đến “IN”
Phát hiện sự thay đổi trạng thái của 1 tín hiệu
Trạng thái của tín hiệu IN được lưu lại vào
“M_BIT” Độ rộng của xung này bằng thời gian của một chu kì quét
Timer TP tạo một chuỗi xung với độ rộng xung đặt trước Thay đổi PT, IN không ảnh hưởng khi Timer đang chạy
Khi đầu vào IN được tác động vào timer sẽ tạo ra một xung có độ rộng bằng thời gian đặt PT
2) Timer trễ sườn lên có nhớ - Timer TONR:
Thay đổi PT không ảnh hưởng khi Timer đang vận hành, chỉ ảnh hưởng khi timer đếm lại
Khi ngõ vào IN chuyển sang “FALSE” khi vận hành thì timer sẽ dừng nhưng không đặt lại bộ định thì Khi chân IN “TRUE” trở lại thì Timer bắt đầu tính thời gian từ giá trị thời gian đã tích lũy
3) Timer trễ không nhớ - TON:
Khi ngõ vào IN ngừng tác động thì reset và dừng hoạt động Timer
Thay đổi PT khi Timer vận hành không có ảnh hưởng gì
4) timer trễ sườn xuống – TOF:
Khi ngõ vào IN ngừng tác động thì reset và dừng hoạt động Timer
Thay đổi PT khi Timer vận hành không có ảnh hưởng gì
Lệnh Counter được dùng để đếm các sự kiện ở ngoài hay các sự kiện quá trình ở trong PLC Mỗi Counter sử dụng cấu trúc lưu trữ của khối dữ liệu DB để làm dữ liệu của Counter Step 7 tự động tạo khối DB khi lấy lệnh
Tầm giá trị đếm phụ thuộc vào kiểu dữ liệu mà bạn chọn lựa Nếu giá trị đếm là một số Interger không dấu, có thể đếm xuống tới 0 hoặc đếm lên tới tầm giới hạn Nếu giá trị đếm là một số interder có dấu, có thể đếm tới giá trị âm giới hạn hoặc đếm lên tới một số dương giới hạn
Giới thiệu về WinCC
Phần mềm WinCC của Siemens là một phần mềm chuyên dụng để xây dựng giao diện điều khiển HMI (Human Machine Interface) cũng như phục vụ việc xử lý và lưu trữ dữ liệu trong một hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition) WinCC là chữ viết tắt của Windows Control Center (Trung tâm điều khiển chạy trên nền Windows), nói cách khác, nó cung cấp các công cụ phần mềm để thiết lập một giao diện điều khiển chạy trên các hệ điều hành của Microsoft như Windows NT hay Windows 2000,
XP, Vista 32bit (Not SP1) Trong dòng các sản phẩm thiết kế giao diện phục vụ cho vận hành và giám sát, WinCC thuộc thứ hạng SCADA (SCADA class) với những chức năng hữu hiệuchoviệcđiềukhiển
WinCC kết hợp các bí quyết của Siemens, công ty hàng đầu trong tự động hóa quá trình, và năng lực của Microsoft, công ty hàng đầu trong việc phát trỉên phần mềm cho PC Ngoài khả năng thích ứng cho việc xây dựng các hệ thống có quy mô lớn nhỏ khác nhau, WinCC còn có thể dễ dàng tích hợp với những ứng dụng có quy mô toàn công ty như việc tích hợp với những hệ thống cấp cao như MES (Manufacturing Excution System - Hệ thống quản lý việc thực hiện sản suất) và ERP (Enterprise Resource Planning) WinCC cũng có thể sử dụng trên cơ sở quy mô toàn cầu nhờ hệ thống trợ giúp của Siemens có mặt khắp nơi trên thế giới Ở Việt Nam hệ thống của Siemens được tài trợ đưa vào hệ đào tạo chính thức Thêm thiết bị SCADA:
Vào thêm thiết bị và lựa chọn thiết bị muốn thêm, nếu sử dụng HMI lựa chọn loại HMI bạn sử dụng, nếu điều khiển bằng máy tính ta sử dụng Wincc Runtime
3.4.2 Kết nối giữa PC (SCADA) và PLC: Để tạo một mạng PROFINET/Ethernet, ta thêm giao tiếp CP IE và sau đó kéo một đường từ hộp màu xanh lá cây (cổng Ethernet) trên một thiết bị vào hộp màu xanh lá cây trên thiết bị kia
Bằng cách tạo kết nối HMI giữa hai thiết bị, bạn có thể dễ dàng chia sẻ các tags giữa hai thiết bị Có thể vào connections để kiểm tra kết nối
Ta có thể sử dụng tags của PLC hoặc tags của HMI, khi đã có kết nối ta dễ dàng sử dụng tags của cả 2 Có thể sử dụng thao tác kéo thả các tag vào màn hình WinCC một cách dễ dàng
Vào HMI tags để xem những tags đã sử dụng:
3.4.4 SCADA screen và các thành phần thiết kế:
Tạo một màn hình SCADA: Add new screen để tạo một màn hình mới
① Màn hình thiết kế giao diện
③ Các khối, thành phần dùng cho thiết kế
Thiết kế một giao diện đơn giản
Hình 22 Thiết kế giao diện
Basic objects: Là các khối cơ bản để thiết kế như các hình toán học, ký tự hay các hình ảnh tùy chọn
Elements: Là các khối thiết kế có chức năng riêng biệt
VD: Nút nhấn hay Khối I/O field là khối hiển thị số, gán giá trị vào biến hoặc đọc giá trị từ biến ra (Input, Ouput hoặc InOut)
Controls: Là các lệnh điều khiển đặc biệt
My controls: Là các khối do mình thiết kế và lưu trữ để sử dụng nhiều lần
Graphics: Là các hình có sẵn trong thư viện của WinCC
Sự kiện xảy ra khi được tác động như: Click chuột, ấn chuột trái (phải), nhả chuột trái (phải), ấn và nhả phím trên bàn phím, …
ActivateScreen: Hiển thị màn hình
Setbit, Resetbit: Gán một biến giá trị 1 hoặc 0
Settag: Gán 1 giá trị Int vô biến
SetBitInTag: Đưa giá trị lên 1 khi bằng giá trị trong tag
Animations: Lựa chọn các hiệu ứng hiển thị
- Appearance: hiển thị bên ngoài như đổi màu, nhấp nháy …
- Visibility: Ẩn hiện đối tượng
- Movements: Cho đối tượng dịch chuyển theo khoảng định trước
Thiết kế hệ thống điều khiển
Lưu đồ thuật toán
Lưu đồ thuật toán chạy Auto
Lưu đồ thuật toán chạy Manual
Bảng phân công vào ra
1 Công tắc hành trình có xe vào I0.0
2 Công tắc hành trình xe đã ra I0.1
3 Công tắc hành trình cửa vào đã đóng I0.2
4 Công tắc hành trình cửa vào đã mở I0.3
5 Công tắc hành trình cửa ra đã đóng I0.4
6 Công tắc hành trình cửa ra đã mở I0.5
7 Công tắc hành trình thủy lực đã nâng I0.6
8 Công tắc hành trình thủy lực đã hạ I0.7
9 Công tắc hành trình xe đã đến bục thủy lực nâng hạ I1.0
10 Chạy/Dừng Động cơ băng tải I1.1
12 Chạy/Dừng Bơm xà bông I1.3
13 Chạy/Dừng Quạt gió làm khô I1.4
14 Chạy/Dừng Động cơ lau I1.5
15 Chạy/Dừng Bơm thủy lực nâng hạ I1.6
16 Mở/Đóng Van thủy lực nâng I1.7
17 Mở/Đóng Van thủy lực hạ I2.0
18 Cửa vào nâng (quay thuận) I2.1
19 Cửa vào hạ (quay nghịch) I2.2
20 Cửa ra nâng (quay thuận) I2.3
21 Cửa ra hạ (quay nghịch) I2.4
2 Đèn xanh cho phép xe vào Q0.1
3 Đèn đỏ không cho xe vào Q0.2
9 Bơm thủy lực nâng hạ Q1.0
12 Cửa vào nâng (quay thuận) Q1.3
13 Cửa vào hạ (quay nghịch) Q1.4
14 Cửa ra nâng (quay thuận) Q1.5
15 Cửa ra hạ (quay nghịch) Q1.6
Tên Mền nhớ Công tắc hành trình có xe vào M10.0 Công tắc hành trình xe đã ra M10.1 Công tắc hành trình cửa vào đã đóng M10.2 Công tắc hành trình cửa vào đã mở M10.3 Công tắc hành trình cửa ra đã đóng M10.4 Công tắc hành trình cửa ra đã mở M10.5 Công tắc hành trình thủy lực đã nâng M10.6 Công tắc hành trình thủy lực đã hạ M10.7 Công tắc hành trình xe đã đến bục thủy lực nâng hạ M11.0
Chạy/Dừng Động cơ băng tải M11.1
Chạy/Dừng Bơm xà bông M11.3
Chạy/Dừng Quạt gió làm khô M11.4
Chạy/Dừng Động cơ lau M11.5
Chạy/Dừng Bơm thủy lực nâng hạ M11.6
Mở/Đóng Van thủy lực nâng M11.7
Mở/Đóng Van thủy lực hạ M12.0
Cửa vào nâng (quay thuận) M12.1
Cửa vào hạ (quay nghịch) M12.2
Cửa ra nâng (quay thuận) M12.3
Cửa ra hạ (quay nghịch) M12.4
Sẵn sàng M20.0 Đang vào M20.1 Đang nâng M20.2 Đang rửa lần 1 M20.3 Đang phun xà bông M20.4 Đang chùi M20.5 Đan rửa lần 2 M20.6 Đang làm khô M20.7 Đang hạ M21.0 Đang ra M21.1 Đang trong quá trình rửa M25.0 Đaã rửa xong M25.1 Đã rửa lần 1 xong M25.2 Đã phun xà bông xong M25.3 Đã chùi xong M25.4 Đã rửa lần 2 xong M25.5 Đã sấy khô xong M25.6
Thủy lực đã nâng lên M25.7
Thủy lực đã hạ xuống M26.0
Sơ đồ kết nối của hệ thống
- Sơ đồ mạch động lực
Hình 32 Sơ đồ mạch động lực
Hình 33 Sơ đồ mạch động lực 2
- Sơ đồ đấu dây PLC
Hình 34 Sơ đồ đấu dây PLC
Hình 35 Sơ đồ đấu dây PLC
Hình 36 Sơ đồ đáu nối PLC
4.4 Chương trình điều khiển hệ thống
Kết luận và hướng phát triển
Sau thời gian nghiên cứu và tìm hiểu, với sự hướng dẫn tận tình của …… với sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô trong khoa Điện, bộ môn Tự Động Hóa và sự ủng hộ hết mình của gia đình và bạn bè em đã hoàn thành Đồ án Tốt nghiệp của mình Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn tất cả mọi người!
* Qua đồ án, em đã tìm hiểu được một số vấn đề sau:
- Công nghệ rửa xe tự động
- Biết cách sử dụng và lập trình phần mềm TIA PORTAL với PLC-S7 1200 và viết chương trình ứng dụng
- Mô phỏng trên Wincc, HMI
* Tuy nhiên vẫn còn những hạn chế như:
- Các thiết bị sử dụng chưa đạt được tính chính xác cao, còn mang tính tương đối
- Các khâu trong mô hình vẫn còn thiếu và chưa sát với thực tế
- Do thời gian và kiến thức có hạn nên còn nhiều chức năng của phần mềm TIAPORTAL và WinCC, HMI chưa được khai thác tối đa
Em hy vọng nếu các lớp khóa sau có cơ hội làm đề tài này hoặc những đề tài tương tự thì có thể mở rộng đề tài với một số gợi ý như sau: Được đi tham quan, tìm hiểu kỹ về công nghệ sản xuất của các nhà máy, máy pha trộn sơn thực tế để nâng cao tính hiệu quả của mô hình
Kết hợp các kỹ thuật, công nghệ pha trộn cũng như bảo quản sơn tránh các tác nhân của môi trường bên ngoài làm ảnh hưởng tới chất lượng sơn
Khai thác thêm những tính năng ưu việt của phần mềm TIAPORTALV16 và WinCC ADV, HMI trong việc thiết kế mô phỏng cũng như thực tế