Ngày nay trước những sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật việc áp dụng khoa học công nghệ vào trong thực tế sản xuất đang được phát triển rộng rãi về mặt quy mô lẫn chất lượng. Trong đó ngành tự động hóa chiếm một vai trò rất quan trọng không những giảm nhẹ sức lao dộng cho con người mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm, chính vì thế ngành tự dộng hóa ngày càng khẳng định được vị trí cũng như vai trò của mình trong các ngành công nghiệp và đang được phổ biến rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp trên toàn thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng Chiếm một vai trò rất quan trọng trong ngành tự động hóa đó là kỹ thuật điều khiển logic lập trình viết tắt là PLC. Nó đã và đang phát triển mạnh mẽ và ngày càng chiếm một vị trí rất quan trọng trong các ngành kinh tế quốc dân. Không những thay thế được cho kỹ thuật điều khiển cơ cấu bằng cam và hoặc kỹ thuật rơ le trước kia mà còn chiếm lĩnh nhiều chức năng phụ khác. Xuất phát từ thực tế đó, trong quá trình học tập tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật-Đại Học Đà Nẵng, được sự chỉ bảo và hướng dẫn tận tình của các thầy cô trong khoa Tự Động Hóa và đặc biệt là cô giáo, Th.s “”, em đã nhận được đồ án với đề tài: “ Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng PLC S7-1200
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT-ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BÁO CÁO
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC
Đề tài:
Điều khiển dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng PLC
Sinh viên thực hiện : Dương A T
Đà Nẵng, tháng 8 năm 2022
Trang 2LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay trước những sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật việc áp dụngkhoa học công nghệ vào trong thực tế sản xuất đang được phát triển rộng rãi về mặt quy môlẫn chất lượng Trong đó ngành tự động hóa chiếm một vai trò rất quan trọng không nhữnggiảm nhẹ sức lao dộng cho con người mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suấtlao động, cải thiện chất lượng sản phẩm, chính vì thế ngành tự dộng hóa ngày càng khẳng địnhđược vị trí cũng như vai trò của mình trong các ngành công nghiệp và đang được phổ biếnrộng rãi trong các hệ thống công nghiệp trên toàn thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng
Chiếm một vai trò rất quan trọng trong ngành tự động hóa đó là kỹ thuật điều khiểnlogic lập trình viết tắt là PLC Nó đã và đang phát triển mạnh mẽ và ngày càng chiếm một vị trírất quan trọng trong các ngành kinh tế quốc dân Không những thay thế được cho kỹ thuật điềukhiển cơ cấu bằng cam và hoặc kỹ thuật rơ le trước kia mà còn chiếm lĩnh nhiều chức năngphụ khác
Xuất phát từ thực tế đó, trong quá trình học tập tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Đại Học Đà Nẵng, được sự chỉ bảo và hướng dẫn tận tình của các thầy cô trong khoa Tự Động Hóa và đặc biệt là cô giáo, Th.s “”, em đã nhận được đồ án với đề tài: “ Thiết kế hệ thống phânloại sản phẩm theo màu sắc sử dụng PLC S7-1200 ”.Để giúp cho sinh viên có thêm được những hiểu biết về vấn đề này Việc hoàn thành đề tài này sẽ không tránh được những sai lầm thiếu sót Em rất mong được sự phê bình, đánh giá của các thầy cô để em có thể rút ra được kinh nghiệm cũng như phát triển thêm đề tài
Thuật-Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiệnDương Thanh Lâm
MỤC LỤC
Trang 3CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN 6
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 6
1.2 TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ PLC S7-1200 6
1.2.1 Tổng quan về PLC 6
1.3 GIỚI THIỆU VỀ BĂNG TẢI VÀ CÁC CẢM BIẾN 9
1.3.1 CÁC BĂNG CHUYỀN ĐẾM VÀ ĐÓNG SẢN PHẨM HIỆN NAY 9
1.4 Cảm biến màu E3ZM-V 10
1.5 Motor DC 12
1.5.1 Giới thiệu 12
1.5.2 Cấu tạo & Hoạt động 12
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1200 VÀ GIAO DIỆN GIÁM SÁT WINCC 13
2.1 Giới thiệu chung về PLC S7-1200 13
2.2.1 Giới thiệu chung 15
2.2.2 Các bảng tín hiệu 15
2.3 Các module tín hiệu 16
2.2.4 Các module truyền thông 16
2.3 Phần mên lập trình TIA Portal V14 16
2.4.1 Giới thiệu chung 20
2.4.2 Chức năng của WinCC(HMI) 20
CHƯƠNG 3 : SƠ ĐỒ KHỐI,SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ GIAO DIỆN THIẾT KẾ 24
3.1 Yêu cầu công nghệ thiết kế 24
3.2 Sơ đồ khối của hệ thống 24
3.3 Sơ đồ thuật toán 26
3.4 Giản đồ thời gian 27
3.6 Giao diện thiết kế 27
3.6.1 Chương trình 27
3.2.2 Giao diện WinCC 32
CHƯƠNG 4 :NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG, CHƯƠNG TRÌNH,CÁCH KẾT NỐI 33
4.1 Nguyên lý hoạt động 33
4.2 LẬP TRÌNH PLC KHỐI MAIN 34
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - KẾT LUẬN - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN 44
5.1Kết quả 44
5.2 Kết luận 44
5.3 Nhận xét và đánh giá: 45
5.4Phương hướng phát triển 45
Trang 4MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 : Băng tải……… 9
Hình 2: Cảm biến màu E3ZM-V ……….
……….10
Hình 3: Hệ thống trục quang của cảm biến màu……….……….10
Hình 4: Cấp độ bảo vệ IP69K………
………….11
Hình 5: Bộ phận cảm biến màu……… ………… 12
Hình 6: Quá trình học cảm biến……… ………
12 Hình 7: Động cơ……… 12
Hình 8: PLC S7-1200C DC/DC/DC……….
……… 14
Hình 9 : Bảng tín hiệu PLC S7-1200……… …………
15 Hình 10: Module tín hiệu PLC S7-1200……… 16
Hình 11: Các module truyền thông……… 17
Hình 12 : Biểu tượng Tia portal v14………
17 Hình 13: Giao diện Tia portal(1)……….17
Hình 14: Giao diện Tia portal(2)……….………18
Hình 15: Giao diện Tia portal(3……….
………… 18
Hình 16: Giao diện Tia portal(4)……….
……… 19
Hình 17: Giao diện Tia portal(5)……….
……… 19
Hình 18: Giao diện Tia portal(6)………
…… .19
Hình 19: giao diện wincc………
………….20
Hình 20 Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (1)………
………… 21
Hình 21: Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (2)………
……….22
Hình 22: Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (3)………22
Trang 5Hình 23: Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (4)………23
Hình 24: Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (5)………23
Hình 25: Phần soạn thảo chương trình của Tia portal………24
Hình 26: Khối sử lý trung tâm……… 25
Hình 27: Động cơ………25
Hình 28: Băng tải, cảm biến, xilanh………25
Hình 29: Giao diện giám sát của wincc……….
……….26
Hình 30 : Bộ định thời (timer)……… 28
Hình 31 : Bộ đếm (Counter)……….………
29 Hình 32: Lệnh Move……….………… 29
Hình 33 : Lệnh SUB……….
……… 29
Hình 34 : Lệnh N_TRIG……….…………30
Hình 35 : Lệnh P_TRIG……….…………30
Hình 36 : lệnh IN_RANGE và OUT_RANGE………
………… 31
Hình 37 : Lệnh ADD………
……….38
Trang 6CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử màtrong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹthuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa Do đó chúng ta cần phải nắm bắt và vận dụng điềukhiển tự động một cách hiệu quả nhằm đóng góp vào sự phát triển khoa học kỹ thuật của thếgiới nói chung và trong sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng
Xuất phát từ những lần tham quan các doanh nghiệp có dây chuyền sản xuất, chúng em
đã được thấy nhiều khâu tự động hóa trong quá trình sản xuất Một trong những khâu sản xuất
tự động hóa đó là khâu phân loại sản phẩm sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC Siemens.Sau khi tìm hiểu, nghiên cứu về các đề tài và công trình trước đây, em quyết định chọn
đề tài: “Điều khiển dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng PLC S7 -1200”
Đã có khá nhiều đề tài thực hiện việc mô hình phân loại sản phâm như phân loại theochiều cao, phân loại theo khối lượng theo kích thước Nhưng với những sản phẩm khối lượng
và kích thước nhỏ và màu sắc thay đổi theo tính chất thì các mô hình phân loại kia không phùhợp Vì vậy chúng ta cần một hướng xử lý phù hợp hơn cho hệ thống phân loại này đó là phânloại dựa trên màu sắc
Và nhiều hệ thống chỉ thực hiện phân loại mà chưa thực hiện giám sát, quản lý việc phânloại Vì vậy chúng ta cần xây dựng việc giám sát quá trình phân loại cho hệ thống
cả trong một thiết bị nhỏ gọn đó là PLC Hệ thống tự động này gần như tối ưu khi kết hợp vớimáy vi tính để điều khiển và kiểm soát quá trình sản xuất hoàn toàn chỉ trên máy vi tính
b PLC là gì?
PLC là viết tắt của Programmable Logic Controller có nghĩa là thiết bị điều khiển logickhả trình Sự phát triển của PLC đã mang lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy trởnên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn Nó có khả năng thay thế hoàn toàn cho các phươngpháp điều khiển truyền thống dùng rơle (loại thiết bị phức tạp và cồng kềnh); khả năng điềukhiển dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản; khả năng định
Trang 7thời, đếm; giải quyết các vấn đề toán học và công nghệ; khả năng tạo lập, gởi đi, tiếp nhậnnhững tín hiệu nhằm mục đích kiểm soát sự kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của máyhoặc một dây chuyển công nghiệp.
Như vậy những đặc điểm làm cho PLC có tính năng ưu việt và tích hợp trong môi trườngcông nghiệp:
一 Khả năng kháng nhiễu tốt
一 Cấu trúc dạng module rất thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo nâng cấp
一 Có những module chuyên dụng để thực hiện chức năng đặc biệt hay những moduletruyền thông để kết nối PLC với mạng công nghiệp hoặc qua mạng internet
一 Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để xếp hạngmột hệ thống điều khiển tự động
Thuộc vào hệ sản xuất linh hoạt do tính thay đổi được do chương trình hoặc thay đổi trựctiếp các thông số mà không cần thay đổi lại chương trình
c Cấu trúc phần cứng của PLC
Các thành phần cơ bản của một PLC thường có các module phần cứng sau:
一 Module nguồn
一 Module đơn vị xử lý trung tâm
一 Module bộ nhớ chương trình và dữ liệu
一 Module đầu vào
一 Module đầu ra
一 Module phối ghép (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông nội bộ)
一 Module chức năng (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông mạng)
d Cấu trúc bộ nhớ PLC
Bộ nhớ chia làm 3 vùng chính
Vùng chứa chương trình ứng dụng: Vùng chứa chương trình được chia làm miền:
一 Organisation block: Miền chứa chương trình tổ chức, chứa chương trình chính, các lệnhtrong khối này luôn được quét
一 Subroutine (Chương trình con): Miền chứa chương trình con, được tổ chức thành hàm
và có biến hình thức để trao đổi dữ liệu, chương trình con này sẽ được thực hiện khi nó đượcgọi trong chương trình chính
一 Interrup (Chương trình ngắt): Miền chứa chương trình ngắt được tổ chức thành hàm và
có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác Chương trình này sẽđược thực hiện khi có sự kiện ngắt xảy ra Có rất nhiều sự kiện ngắt như: Ngắt thời gian, ngắtxung tốc độ cao
Vùng chứa tham so của hệ điêu hành: chia thành miền khác nhau:
一 I (Process Image Input): Miền dữ liệu các cổng vào số, trước khi bắt đầu thực hiện chương
Trang 8trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng đầu vào và cất giữ chúng trong vùng nhớ I.Thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của công vào số màchỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đệm I.
一 Q (Process Image Output): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số Kết thúc giai đoạn thựchiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tới các cổng ra số Thông thườngchương trình không trực tiếp gán giá trị tới tận cổng ra mà chỉ chuyển chúng tới bộ đệm Q
一 M (Miền các biến cờ): Chương trình ứng dụng sử dụng những biến này dể lưu giữ các tham
số cần thiết và có thể truy nhập theo bit (M), byte (MB), từ (MW) hay từ kép (MW)
一 T (Timer): Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu giữ giá trị thời gianđặt trước (PV- Preset Value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV- Current Value) cũng như giátrị Logic đầu ra của bộ thời gian
一 C (Counter): Miền nhớ phục vụ bộ đếm bao gồm việc lưu giữ giá trị đặt trước (PV- PresetValue), giá trị đếm tức thời (CV- Current Value) và giá trị logic đầu ra của bộ đệm
• Vùng dữ liệu
Vùng dữ liệu là một vùng nhớ động Nó có thể được truy cập theo từng bit, từng byte,từng từ đơn (word) hay từ kép (double word) và được sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu chocác thuật toán, các hàm truyền thông, lập bảng, các hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, contrỏ địa chỉ
e Xử lý chương trình
PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp Mỗi vòng lặp được gọi là một vòng quét(Scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng việc đọc dữ liệu từ các cổng vào cùng bộ đệm ảo,tiếp theo giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét chương trình thực hiện bằnglệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh kết thúc Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạntruyền thông và kiểm tra lỗi, vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyền các nội dung của
- Loại khối organization Block: khối tổ chức và quản lí chương tình điều khiển khối nàyluôn được thực thi và luôn được quét trong mỗi chu kì quét
- Loại khối chương trình con: Khối chương trình với những chức năng riêng giống như mộtchương trình con hoặc một hàm (chương trình con có biến hình thức) Một chương trình ứng
Trang 9dụng có nhiểu khối chương trình con và các khối chương trình con này được phân biệt vớinhau bằng tên của chương trình con đó.
- Lập trình tuyến tính: toàn bộ chương trình nằm trong một khối bộ nhớ Loại hình cấutrúc tuyến tính này phù hợp với những bài toán tự động nhỏ Không phức tạp Khối đượcchọn phải là khối organization Block mà PLC luôn quét và thực hiện tổng các lệnh đó thườngxuyên Từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối và quay lại lệnh đầu tiên
- Loại khối chương tình ngắt: là khối chương trình đặc biệt có khả năng trao đổi 1lượng lớnvới các khối chương trình khác Chương trình sẽ được thực thi mỗi khi có sự kiện ngắt xảy ra
1.3 GIỚI THIỆU VỀ BĂNG TẢI VÀ CÁC CẢM BIẾN
1.3.1 CÁC BĂNG CHUYỀN ĐẾM VÀ ĐÓNG SẢN PHẨM HIỆN NAY
a Các loại băng tải sử dụng hiện nay
Giới thiệu chung.
Băng tải thường được dùng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vật liệu rời theophương ngang và phương nghiêng Trong các dây chuyền sản xuất, các thiết bị này được
sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cơ cấu nhẹ, trong các xưởngluyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, các loại xỉ lò trên các trạm thủy điện thìdùng vận chuyển nhiên liệu
Trên các kho bãi thì dùng để vận chuyển các loại hàng bưu kiện, vật liệu hạt hoặc 1
số sản phẩm khác Trong 1 số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, hóa chấtthì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoàn thành giữa các côngđoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sản phẩm không dùng được
Hình 1 : Băng tải
1.4 Cảm biến màu E3ZM-V
Trang 10E3M-V, cùng với vỏ kim loại SUS316L đạt tiêu chuẩn cấp độ bảo vệ IP69K · Cải thiệnquá trình phát hiện các màu khác nhau nhờ đèn LED sáng trắng và bộ lọc tín hiệu RGB ·
Hệ thống trục quang duy trì chính xác quá trình cảm nhận độ tương phản của đối tượng
di chuyển · Cung cấp 2 chế độ học mầu: chế độ học bằng tay và chế độ học tự động từ
xa Thiết kế nhỏ gọn, E3ZM-V giảm đi tới 90% kích thước so với model OMRON trước
Và kích thước chuẩn quốc tế đóng góp vào việc lắp đặt tiêu chuẩn hoá kỹ thuật
Hình 2: Cảm biến màu E3ZM-V
Hệ thống trục quang được thiết kế nhỏ gọn
Mặc dù E3ZM-V chỉ có kích thước 11 × 21 × 32 mm.Hệ thống trục quang được dùng ở đây cókhuynh hướng thay đổi để thích nghi với đối tượng cảm nhận
Hình 3: Hệ thống trục quang của cảm biến màu
Cấp độ bảo vệ IP69K cùng với vỏ kim loại SUS316L (Tuổi thọ cao giống như là E3ZM)
Trang 11Hình 4: Cấp độ bảo vệ IP69K
Vỏ cảm biến được xây dựng bằng kim loại chống sự ăn mòn SUS316L và lắp bảo vệhiển thị được làm bằng chất PES (polyethersulfone) Hai vật liệu này có độ chống ăn mòn rấtcao, rất hiệu quả trong việc làm sạch và tẩy rửa Cấp độ bảo vệ IP69K cho phép E3ZM-Vchống lại các chất tẩy xà phòng cùng với nhiệt độ cao, áp suất nước cao Việc làm này chophép E3ZM-V hoạt động ở những nơi yêu cầu có mức vệ sinh cao
Bộ phận cảm biến phát hiện mầu được thiết kế nhỏ gọn và hiệu suất cao
Hình 5: Bộ phận cảm biến màu
Cải thiện quá trình phát hiện các màu khác nhau và tín hiệu RGB
Sự phát hiện các mầu đơn sắc thường gặp khó khăn trong các model trước đó của OMRON Quá trình học tự động sẽ được chọn với các màu chuẩn
Tín hiệu trả về rất nhanh 50ms với 2 mức tín hiệu ON và OFF
Quá trình học bằng tay và tự động thao tác một cách dễ dàng
Quá trình học bằng tay
Hình 6: Quá trình học cảm biến
Trang 12Chiếu điểm sáng vào điểm chia và nền của điểm chia sau đó nhấn nút tự học.
1.5 Motor DC
1.5.1 Giới thiệu
Động cơ điện một chiều là máy điện chuyển đổi năng lượng điện một chiều sang nănglượng cơ (Máy điện chuyển đổi từ năng lượng cơ sang năng lượng điện là máy phátđiện).Động cơ DC giảm tốc V1 là loại được lựa chọn và sử dụng nhiều nhất hiện nay cho các
mô hình, thiết kế Robot đơn giản Động cơ DC giảm tốc V1 có chất lượng tương đối cùng vớikhả năng dễ lắp ráp đem lại sự tiện dụng,
1.5.2 Cấu tạo & Hoạt động
Gồm có 3 phần chính stator (phần cảm), rotor (phần ứng), và phần chỉnh lưu (chổi than
và cổ góp)
- Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu,hay nam châmđiện
- Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều
- Bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động
quay của rotor là liên tục
Hình 7: Động cơ
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1200 VÀ GIAO DIỆN GIÁM SÁT WINCC
2.1 Giới thiệu chung về PLC S7-1200
- Dòng sản phẩm PLC đầu tiên của Siemens là PLC S7-200 Năm 2009, Siemens radòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-200 Bộ điều khiển logic khả trình PLCS7-1200 mang lại tính năng linh hoạt và sức mạnh điều khiển nhiều thiết bị đa dạng Sự kếthợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ khiến cho PLC S7-1200 trởthành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng nhỏ
Trang 13- Module CPU của PLC S7-1200 tích hợp bộ vi xử lý, bộ nguồn, ngõ vào/ra, cổng mạngPROFINET, các bộ đếm tốc độ cao (HSC), các ngõ vào tương tự tạo nên một bộ điều khiển cótính năng mạnh mẽ.
- Module CPU cung cấp một cổng PROFINET dành cho việc trao đổi thông tin quamạng PROFINET Một số các module truyền thông mở rộng khác cho phép ghép nối và truyềnthông PLC S7-1200 qua mạng PROFIBUS, GPRS, RS485, RS232, IEC, DNP3 và WDC
- Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ ba ngônngữ lập trình là FBD, LAD và SCL Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal củaSiemens
2.1.1 Phân loại
Có nhiều cách phân loại PLC S7-1200
- Theo bộ vi xử lý, PLC S7-1200 được phân chia thành 5 dòng: CPU 1211C, CPU 1212C,CPU1214C, CPU 1215C, CPU 1217C
- Theo nguồn nuôi cung cấp cho CPU, ngõ vào và ngõ ra tích hợp trên CPU:
+ Loại AC/DC/RLY: nguồn nuôi cấp cho CPU là xoay chiều, ngõ vào 1 chiều, ngõ ra xoaychiều hoặc 1 chiều
+ Loại DC/DC/RLY: nguồn nuôi cấp cho CPU là một chiều, ngõ vào 1 chiều, ngõ ra xoaychiều hoặc 1 chiều
+ Loại DC/DC/DC: nguồn nuôi cấp cho CPU, ngõ vào, ngõ ra đều là 1 chiều
2.1.2 Ưu điểm và ứng dụng
Ưu điểm
– Giảm đến 80% số lượng dây nối
– Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp
– Khả năng tự chuẩn đoán do đó giúp cho việc sửa chữa được nhanh chóng và dễ dàng
– Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình, khi không có các yêu cầu thay đổi các đầu vào ra thì không cần phải nâng cấp phần cứng
– Giảm thiểu số lượng rơle và timer so với hệ điều khiển cổ điển
– Không hạn chế số lượng tiếp điểm sử dụng trong chương trình
– Thời gian để một chu trình điều khiển hoàn thành chỉ mất vài ms, điều này làm tăng tốc độ
và năng suất PLC
Trang 14– Chương trình điều khiển có thể được in ra giấy chỉ trong thời gian ngắn giúp thuận tiện cho vấn đề bảo trì và sửa chữa hệ thống.
– Chức năng lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ hiểu, dễ học
– Kích thước nhỏ gọn, dễ dàng bảo quản, sửa chữa
– Dung lượng chương trình lớn để có thể chứa được nhiều chương trình phức tạp
– Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp
– Dễ dàng kết nối được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, kết nối mạng Internet, các Modul mở rộng
– Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ
– Giá bán cạnh tranh
Đặc trưng của tất cả các dòng PLC bất kì là khả năng có thể lập trình được, chỉ số IP ởdải quy định cho phép PLC hoạt động trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, yếu tố bềnvững thích nghi, độ tin cậy, tỉ lệ hư hỏng rất thấp, thay thế và hiệu chỉnh chương trình dễ dàng,khả năng nâng cấp các thiết bị ngoại vi hay mở rộng số lượng đầu vào nhập và đầu ra xuấtđược đáp ứng tuỳ nghi trong khả năng trên có thể xem là các tiêu chí đầu tiên cho chúng ta khinghĩ đến thiết kế phần điều khiển trung tâm cho một hệ thống hoạt động tự động
3 Các LED trạng thái dành choI/Otích hợp
4 Bộ phận kết nối PROFINET (phía trên của CPU
Trang 15Hình 8: PLC S7-1200C DC/DC/DC
2.2.2 Các bảng tín hiệu
Một bảng tín hiệu (SB) cho phép người dùng thêm vào I/O cho CPU Người dùng có thể thêm một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự SB kết nối vào phía trước của CPU SB với 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC)
SB với 1 ngõ ra kiểu tương tự
1 Các LED trạng thái trên SB
2 Bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo ra
Hình 9 : Bảng tín hiệu PLC S7-1200
2.3.3 Các module tín hiệu
Người dùng có thể sử dụng các module tín hiệu để thêm vào CPU các chức năng Các module tín hiệu kết nối vào phía bên phải của CPU
Trang 161 Các LED trạng thái dành cho I/O của module tín hiệu
2 Bộ phận kết nối đường dẫn
3 Bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo ra
Hình 10: Module tín hiệu PLC S7-1200
2.2.4 Các module truyền thông
Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho các tính năng bổ sung vào
hệ thống Có 2 module truyền thông: RS232 và RS485
CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông
Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một CM khác)
Hình 11: Các module truyền thông
1.Các LED trạng thái dành cho module truyền thông
2.Bộ phận kết nối truyền thông
2.3 Phần mên lập trình TIA Portal V14
Phần mềm SIMATIC TIA Portal STEP7 Basic chạy hệ điều hành Windows, phần mềm làmnhiệm vụ trung gian giữa người lập trình và PLC
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 Sau đây là cách tạo một project trên
Một số thao tác cơ bản khi làm quen với phần mềm
Trang 17Bước 1: Từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal V14
Hình 12 : Biểu tượng Tia portal v14Bước 2: Click chuột vào Create new project để tạo dự án
Hình 13: Giao diện Tia portal(1)
Bước 3: Nhập tên dự án vào Project name sau đó nhấn create
Trang 18Hình 14: Giao diện Tia portal(2)
Bước 4: Chọn configure a device
Hình 15: Giao diện Tia portal(3)
Bước 5: Chọn add new device
Trang 19Hình 16: Giao diện Tia portal(4)
Bước 6: Chọn loại CPU PLC sau đó chọn add
Hình 17: Giao diện Tia portal(5)
Bước 7: Project mới được hiện ra
Hình 18: Giao diện Tia portal(6)
Trang 202.4 Giao diện giám sát Wincc
2.4.1 Giới thiệu chung
WinCC là một trong những chương trình ứng dụng cho mạng HMI, Scada trong lĩnh vực dân dụng cũng như công nghiệp
Hình 19: giao diện wincc
WinCC (Windows Control Center) là phần mềm của hãng Siemens dùng để giám sát,điều khiển và thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất Nói rỏ hơn, WinCC là chương trìnhdùng để thiết kế các giao diện Người và Máy – HMI (Human Machine Interface) trong hệthống Scada (Supervisory Control And Data Acquisition), với chức năng chính là thu thập
số liệu, giám sát và điều khiển quá trình sản xuất Với WinCC, người dùng có thể trao đổi
dữ liệu với PLC của nhiều hãng khác nhau như: Siemens, Mitsubishi, Allen braddly,Omron, thông qua cổng COM với chuẩn RS232 của PC và chuẩn RS485 của PLC
2.4.2 Chức năng của WinCC(HMI)
Trang 21Người vận hành có thể điều khiển quá trình bởi GUI Ví dụ, người vận hành có thể đặt trước các giá trị tham khảo cho điều khiển hay khởi động một động cơ.
Hiển thị các cảnh báo:
Các quá trình nghiêm trọng tự động khởi phát báo động, ví dụ, khi giá trị đặt được vượt quá
Lưu trữ các giá trị và cảnh báo quá trình:
Hệ thống HMI có thể ghi lại các cảnh báo và giá trị quá trình Tính năng này cho phép bạn lưu giữ các dãy quá trình và lấy ra các dữ liệu của sản xuất từ trước
Ghi chép các cảnh báo và các giá trị quá trình:
Hệ thống HMI có thể đưa ra các báo cáo giá trị quá trình và các cảnh báo Tính năng nàycho phép bạn in ra các dữ liệu sản xuất ở cuối của ca làm việc
Quản lí thông số máy móc và quá trình:
Hệ thống HMI có thể lưu giữ các thông số của các quá trình và máy móc dưới dạng côngthức Ví dụ, bạn có thể download những thông số trên một đường dẫn từ thiết bị HMI tới PLC
để thay đổi toàn kiểu sản xuất của sản phẩm
Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC
Bước 1 : chọn Add new device
Hình 20 Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (1)
Trang 22Bước 2 : Chọn PC systems Simatic HMI application wincc RT professional
Hình 21: Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (2)
Bước 3: Chọn communications modules profine T/E thernet IE general
Hình 22: Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (3)
Trang 23Bước 4: chọn Network view network kéo dây để kết nối giữa PLC và wincc
Hình 23: Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (4)
Bước 5: chọn Connections để kết nối giữa wincc và plc
Hình 24: Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (5)