LỜI CẢM ƠNĐể luận văn được hoàn thành tốt đẹp thì trước tiên, em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Tấn Đời đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ cho em vượt qua những khó khăn
Trang 1PHẦN I GIỚI THIỆU
i
Trang 2Bộ Giáo Dục và Đào Tạo CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Thành Phố Hồ Chí Minh
KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hệ: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
1 Tên đề tài: “ Thiết kế và điều khiển mô hình bãi giữ xe tự động dùng PLC S7 -200”
2 Cơ sở ban đầu:
………
………
……
3 Nội dung các phần lý thuyết và tính toán:
………
………
………
4 Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN TẤN ĐỜI
5 Ngày giao nhiệm vụ:
………
6 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
………
Thông qua bộ môn Ngày……tháng… năm 2011
ii
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Để luận văn được hoàn thành tốt đẹp thì trước tiên, em xin chân thành cảm ơn
Thầy Nguyễn Tấn Đời đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ cho em vượt qua những
khó khăn trong quá trình làm luận văn này
Tiếp theo, em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Khoa Điện- Điện Tử đã truyền thụ cho em những kiến thức quý báo cho em trong 4 năm qua và đã tạo mọi thuận lợi cho em hoàn thành luận văn này
Sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến những người bạn bè đã giúp đỡ và đóng góp ý kiến cho em hoàn thành luận văn này
Trân trọng cám ơn!
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Tất Linh
Trang 4LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, ngành điện tử cũng có được những thành tựu to lớn, các thiết bị điện - điện tử được sử dụng ngày càng rộng rải và mang lại hiệu quả cao trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật cũng như trong đời sống xã hội
Trong công nghiệp thì ngành điện tử ngày càng đóng vai trò quan trọng, đặc biệt là việc ứng dụng tự động hóa vào trong sản xuất công nghiệp nhờ đó mà giảm bớt được lao động chân tay và nâng cao năng suất lao động, cũng như chất lượng sản phẩm Một trong những thiết bị tự động hóa đó là PLC, ngày nay PLC được sử dụng ngày càng nhiều vì những ưu điểm vượt trội như dễ lập trình, dễ sử dụng, điều khiển chính xác….Trong quá trình học tập ở trường em cũng được trang bị một số kiến thức
cơ bản về PLC nên em chọn thực hiện đề tài tốt nghiệp về PLC để củng cố lại kiến thức đã học, đồng thời cũng là dịp tìm tòi, nghiên cứu sâu hơn những vấn đề về PLC
Đề tài của em “THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7 – 200”.
Do sự hạn chế về thời gian và kiến thức của bản thân nên luận văn khó tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý Thầy Cô và các bạn Trân trọng cám ơn!
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Tất Linh
Trang 5MỤC LỤC
Trang
PHẦN I: GIỚI THIỆU i
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii
LỜI CẢM ƠN iii
LỜI NÓI ĐẦU iv
MỤC LỤC v
PHẦN II: NỘI DUNG 1
CHƯƠNG I: DẪN NHẬP 2
I.1 TÌM HIỂU ĐỀ TÀI: 3
I.2 ĐẶT VẤN ĐỀ: 4
I.3 TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI 4
I.4 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 5
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG 6
II.1 THIẾT KẾ - THI CÔNG PHẦN CƠ KHÍ CHO MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG. 7
II.1.1 Bãi giữ xe tự động trong thực tế: 7
II.1.2 Mô hình bãi giữ xe tự động: 10
II.2 THIẾT KẾ - THI CÔNG PHẦN ĐIỆN CHO MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG. 12
II.2.1 Nguồn cung cấp cho mô hình: 12
II.2.2 Các mạch điện sử dụng trong mô hình: 15
II.2.2.1 Mạch cầu H: 15
II.2.2.2 Mạch cảm biến hồng ngoại: 30
II.2.2.3 Mạch PWM dùng IC 555: 36
CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG SỬ DỤNG PLC S7- 200 43
III.1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC S7- 200 44
III.1.1.Giới thiệu tổng quát về PLC: 44
Trang 6III.1.1.2.Giới thiệu về PLC S7-200 CPU 214 45
III.1.1.2.2 Các lệnh cơ bản: 50
III.1.1.2.2.1 Lệnh về bit 50
III.1.1.2.2.2 Timer: TON, TOF, TONR 51
III.1.1.2.2.3 Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm 52
III.1.1.2.2.4 Counter 53
III.1.1.2.2.5 Lệnh Move 54
III.1.1.2.2.6 Lệnh tăng/giảm 56
III.1.1.2.2.7 Lệnh so sánh 56
III.1.1.2.2.8 Lệnh nhảy và lệnh gọi chương trình con 57
III.1.1.2.3 Một số ứng dụng quan trọng trong S7 – 200: 59
III.1.1.2.3.1 Bộ đếm tốc độ cao (HSC): 59
III.1.1.2.3.2 Bộ phát xung (PTO) và bộ điều chế độ rộng xung (PWM) 69
III.1.1.2.3.3 Ngắt trong PLC S7 - 200 71
III.2 TRUYỀN THÔNG SỬ DỤNG FREEPORT 73
III.2.1 Giới thiệu về chế độ Freeport 73
III.2.2 Ứng dụng chế độ Freeport: 73
III.2.3 Yêu cầu kỹ thuật: 74
III.2.4 Các bước khởi tạo Freeport: 74
CHƯƠNG IV: PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN CHO PLC S7 – 200 79
IV.1 Lưu đồ giải thuật: 80
IV.1.1 Bảng quy ước các tín hiệu vào ra, và ý nghĩa tên các chương trình con: 81
IV.1.2 Lưu đồ chương trình chính: 82
IV.1.3 Lưu đồ chương trình con: 84
IV.1.3.1 Lưu đồ chương trình con khởi tạo Freeport: 84
IV.1.3.2 Lưu đồ chương trình ngắt INT_0: 85
IV.1.3.3 Lưu đồ chương trình con CUAVAO: 85
IV.1.3.4 Lưu đồ chương trình con GUITRAI: 87
Trang 7IV.1.3.5 Lưu đồ chương trình con GUIPHAI: 88
IV.1.3.6 Lưu đồ chưong trình con DIVAO1 và DIVAO11: 89
IV.1.3.7 Lưu đồ chưong trình con DIVAO2 và DIVAO22: 89
IV.1.3.8 Lưu đồ chưong trình con DIVAO3 và DIVAO33: 90
IV.1.3.9 Lưu đồ chưong trình con TANG2: 90
IV.1.3.10 Lưu đồ chưong trình con TANG3: 91
IV.1.3.11 Lưu đồ chưong trình con HAXUONG: 91
IV.1.3.12 Lưu đồ chương trình con LAYTRAI: 92
IV.1.3.13 Lưu đồ chương trình con LAYPHAI: 93
IV.1.3.14 Lưu đồ chưong trình con TANG22: 94
IV.1.3.15 Lưu đồ chưong trình con TANG33: 94
IV.1.3.16 Lưu đồ chưong trình con HAXUONG1: 95
IV.1.3.17 Lưu đồ chương trình con CUARA: 95
IV.2 Chương trình điều khiển bãi giữ xe tự động: 97
IV.2.1 Chương trình chính: 97
IV.2.2 Chương trình con khởi tạo Freeport: 109
III.2.3 Chương trình ngắt INT_0: 110
IV.2.4 Chương trình con CUAVAO: 110
IV.2.4 Chương trình con GUITRAI: 113
IV.2 5 Chương trình con GUIPHAI: 117
IV.2.6 Chương trình con DIVAO1: 121
IV.2.7 Chương trình con DIVAO2: 122
IV.2.8 Chương trình con DIVAO3: 123
IV.2.9 Chương trình con TANG2: 124
IV.2.10 Chương trình con TANG3: 125
IV.2.11 Chương trình con HAXUONG: 126
IV.2.12 Chương trình con LAYTRAI: 127
IV.2.13 Chương trình con LAYPHAI: 131
Trang 8IV.2.14 Chương trình con DIVAO11: 135
IV.2.15 Chương trình con DIVAO22: 136
IV.2.16 Chương trình con DIVAO33: 137
IV.2.17 Chương trình con TANG22: 138
IV.2.18 Chương trình con TANG33: 139
IV.2.19 Chương trình con HAXUONG1: 141
IV.2.20 Chương trình con CUARA: 141
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 144
V.1 TÓM TẮT ĐỀ TÀI: 144
V.2 TỰ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI: 145
V.3.HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI: 145
PHẦN III: PHỤ LỤC xii
TÀI LIỆU THAM KHẢO xiii
NỘI DUNG ĐÍNH KÈM (CD) xiv
Trang 9LIỆT KÊ HÌNH VẼ
Hình
TrangHình 1.1 Bãi giữ xe truyền thống 3
Hình 1.2 Mô hình bãi giữ xe xếp chồng 3
Hình 1.3 Mô hình bãi xe nhiều tầng 4
Hình 1.4 Mô hình bãi giữ xe tự động 4
Hình 2.1 Hệ thống Mâm trượt 9
Hình 2.2 Khung thang nâng xe 9
Hình 2.3 Động cơ kéo robot vào ra 11
Hình 2.4 Động cơ kéo robot lên xuống 11
Hình 2.5 Động cơ kéo và đẩy pallate 12
Hình 2.6 Thanh trượt 12
Hình 2.7 Nguồn máy vi tính ATX 13
Hình 2.8 Sơ đồ nguồn chính trong nguồn máy tính ATX 14
Hình 2.9 Các dạng jack cắm trong nguồn máy tính ATX 14
Hình 2.10 Hình dáng của mạch cầu H 15
Hình 2.11 Cấu tạo Relay 16
Hình 2.12 Cầu tạo của Transistor NPN và PNP 17
Hình 2.13 Nguyên lý hoạt động của Transistor NPN 17
Hình 2.14 BJT NPN mắc theo kiều C chung 18
Hình 2.15 BJT PNP mắc theo kiều E chung 19
Hình 2.16 MOSFET kênh P loại D – MOSFET và loại E – MOSFET 20
Hình 2.17 Phân cực cho MOSFET kênh N 21
Hình 2.118 Dùng MOSFET kênh N điều khiển motor DC 22
Hình 2.19 Sơ đồ chân của IRF 4905 23
Hình 2.20 Sơ đồ chân của 2N3904 24
Hình 2.21 Sơ đồ chân của IRF 3305 25
Trang 10Hình 2.22 Khóa trên của mạch cầu H 26
Hình 2.23 Phân cực cho transistor 2N3904 26
Hình 2.24 Khóa dưới của mạch cầu H 27
Hình 2.25 Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H 28
Hình 2.26 Sơ đồ bố trí linh kiện mạch cầu H 29
Hình 2.27 Sơ đồ mạch in mạch cầu H 29
Hình 2.28 Led phát hồng ngoại 30
Hình 2.29 Led thu hồng ngoại 31
Hình 2.30 Sơ đồ chân transistor 2SC1815 31
Hình 2.31 Phân cực cho led phát 32
Hình 2.32 Phân cực cho led thu 33
Hình 2.33 Phân cực cho 2SC1815 34
Hình 2.34 Phân cực cho 2SC1815 dẫn bão hòa 34
Hình 2.35 Biến đổi tương dương thevernin 35
Hình 2.36 Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến hồng ngoại 35
Hình 2.37 Sơ đồ bố trí linh kiện mạch cảm biến hồng ngoại 36
Hình 2.38 Sơ đồ mạch in mạch cảm biến hồng ngoại 36
Hình 2.39 Hình dạng IC 555 36
Hình 2.40 Sơ đồ chân của IC 555 37
Hình 2.41 Cấu tạo bên trong IC 555 39
Hình 2.42 Nguyên lý hoạt động của IC 555 39
Hình 2.43 Mạch IC 555 tạo dao động 40
Hình 2.44 Thiết kế mạch 555 41
Hình 2.45 Sơ đồ nguyên lý mạch PWM dùng IC 555 42
Hình 2.46 Sơ đồ bố trí linh kiện mạch PWM dùng IC 555 43
Hình 2.47 Sơ đồ mạch in mạch PWM dùng IC 555 43
Hình 3.1 Cấu tạo của PLC 44
Hình 3.2 Bộ điều khiển lập trình S7 – 200, CPU 214 46
Trang 11Hình 3.3 Sơ đờ các chân của RS485 47
Hình 3.4 Chu kỳ thực hiện theo vòng quét (scan) trong S7 – 200 49
Hình 3.5 Cấu trúc chương trình của S7 – 200 50
Hình 3.6 Mode đếm 0, 1, 2 62
Hình 3.7 Mode đếm 3, 4, 5 62
Hình 3.8 Mode đếm 6, 7, 8 63
Hình 3.9 Mode đếm 9, 10, 11 dạng 1X 63
Hình 3.10 Mode đếm 9, 10, 11 dạng 4X 64
LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1 Thơng sớ định mức của IRF 4905 23
Bảng 2.2 Đặc tính điện của IRF 4905 23
Bảng 2.3 Thơng sớ kỹ thuật của 2N3904 24
Bảng 2.4 Đặc tính điện của 2N3904 24
Bảng 2.5 Thơng sớ định mức của IRF 3305 25
Bảng 2.6 Đặc tính điện của IRF 3305 25
Bảng 2.7 Thơng sớ định mức của 2SC1815 31
Bảng 2.8 Đặc tính điện của 2SC1815: 32
Bảng 2.9 Thơng sớ định mức của IC 555 38
Bảng 3.1 Mơ tả lệnh S (Set) và R (Reset) bằng LAD: 53
Bảng 3.2 Mơ tả lệnh so sánh bằng ngơn ngữ LAD: 56
Bảng 3.3 Mơ tả lệnh JMP và lệnh CALL 58
Bảng 3.4 Bộ đếm HSC trong S7 - 200 59
Bảng 3.5 Tần số cho phép đếm của HSC: 59
Bảng 3.6 Byte trạng thái và byte điều khiển của HSC 59
Bảng 3.7 Giá trị đếm tức thời và Giá trị đặt trước 60
Bảng 3.8 Ý nghĩa của các vùng nhớ khi sử dụng HSC 60
Trang 12Bảng 3.9 Kết nối input của HSC 65
Bảng 3.10 Cấu trúc byte SMB47 được gọi là byte điều khiển của HSC1 67
Bảng 3.11 Cấu trúc byte SMB57 được gọi là byte điều khiển của HSC2 67
Bảng 3.12 Byte điều khiển cho PTO và PWM 69
Bảng 3.13 Các thanh ghi khác của PTO/PWM 69
Bảng 3.14 Các giá trị nạp cho byte điều khiển và kết quả thực hiện 69
Bảng 3.15 Các sự kiện ngắt trong S7 – 200 71
Bảng 3.16 Khởi tạo Freeport 73
Bảng 3.17 Khởi tạo nhận dữ liệu qua Freeport 76