Thiết kế thi công mô hình phân loại sản phẩm và xử lý ảnh dùng plc

Sau khi được giáo viên hướng dẫn GVHD đưa ra các ví dụ mô hình ứng dụng thực tế trong nhà máy, nhóm đã ngày đêm suy nghĩ và lấy ý tưởng từ một công đoạn sản xuất: phân loại sản phẩm xử l

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ THI CÔNG MÔ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM VÀ XỬ LÝ ẢNH

DÙNG PLC

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S HUỲNH PHÁT HUY

Sinh viên thực hiện MSSV: LỚP:

Huỳnh Tuấn Duy 1811020153 18DDCA1 Nguyễn Phạm Quốc Định 2015781001 20HDCA2

Thành Phố Hồ Chí Minh, Tháng 08 năm 2022

LỜI CAM ĐOAN

Nhóm chúng em cam đoan đây là công trình nghiên cứu của nhóm chúng em

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Thành phố Hồ Chí Minh, Ngày 25 Tháng 07 Năm 2022

Các sinh viên thực hiện

Trần Đại Phú Huỳnh Tuấn Duy Nguyễn Phạm Quốc Định

LỜI CẢM ƠN

Nhóm thực hiện Đồ án tốt nghiệp ngành Kỹ Thuật Điện xin gửi lời cảm ơn Trường Đại học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh (HUTECH), các Thầy/Cô của

Viện Kỹ Thuật và đặc biệt là Thầy Huỳnh Phát Huy đã tận tình giảng dạy, trang bị

cho Nhóm những kiến thức cần thiết trong thời gian qua để nhóm hoàn thành tốt Đồ

Án Tốt Nghiệp năm 2022

Mặc dù vậy với kinh nghiệm còn non trẻ, chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót trong lúc thực hiện đề tài và cuốn báo cáo này, rất mong được sự giúp đỡ và

chia sẻ từ Thầy để nhóm có thể hoàn thành báo cáo được tốt hơn nữa

Cuối cùng, nhóm thực hiện Đồ án tốt nghiệp ngành Kỹ Thuật Điện xin chân

thành cảm ơn!

MỤC LỤC

PHIẾU ĐĂNG KÍ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP……… 3

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP……… 4

LỜI CAM ĐOAN……… 6

LỜI CẢM ƠN………7

MỤC LỤC……… …… 8

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT……… 11

DANH MỤC CÁC BẢNG……… ………….13

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH………14

LỜI MỞ ĐẦU 16

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 18

1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 18

1.1.1 Lý Do Lựa Chọn Đề Tài 18

1.1.2 Mục Tiêu Của Đề Tài 18

1.2 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 19

1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 1200 20

2.1 TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 1200 20

2.1.1 PLC S7 – 1200 Lựa Chọn Cho Hệ Thống Vừa Và Nhỏ 20

2.1.2 Một Số CPU S7 – 1200 Thông Dụng 22

2.1.3 Khối Hàm, Bộ Định Thì, Bộ Đếm PLC S7 – 1200 24

2.2 MODULE PHẦN CỨNG PLC S7 – 1200 25

2.2.1 MODULE CPU Xử Lý Trung Tâm 25

2.2.2 Module Nguồn – Power Module 26

2.2.3 Module Tín Hiệu SM 27

2.2.4 Module Xử Lý Truyền Thông 28

2.2.5 Các Module Đặc Biệt Và Module SB 30

2.3 VÙNG NHỚ, ĐỊA CHỈ VÀ KIỂU DỮ LIỆU 31

2.3.1 Vùng Nhớ Chương Trình PLC S7 – 1200 31

2.3.2 Thẻ Nhớ MMC 32

2.3.3 Kiểu Dữ Liệu Của PLC S7 – 1200 33

2.3.4 Vùng Nhớ 34

2.4 PHẦN MỀM VÀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH 36

2.4.1 Phần Mềm Lập Trình PLC S7 – 1200 36

2.4.2 Ngôn Ngữ Lập Trình PLC S7 – 1200 37

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM LABVIEW 39

3.1 Đôi nét về LabVIEW 39

3.2 Các điểm mạnh của LabVIEW 39

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MÔ HÌNH 41

4.1 SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 41

4.1.1 Sơ Đồ Khối 41

4.1.2 Nguyên Lý Hoạt Động 42

4.2 BẢN VẼ ĐIỆN 42

4.3 PHẦN MỀM 44

4.3.1 Phần Mềm Lập Trình PLC S7 – 1200 TIA PORTAL V15.1 44

4.3.2 Lập Trình Với TIA PORTAL V15.1 44

4.3.3 Phần mềm Kepserver EXV6.6 60

4.3.4 Phần mềm Labview 2020 75

4.3.5 Lập trình với phần mềm Labview 2020 76

4.4 PHẦN CƠ KHÍ 96

4.4.1 Cảm Biến Phát Hiện Vật Cản Hồng Ngoại E3F – DS30C4 96

4.4.2 Webcam Máy tính-Laptom có Mic Full HD-720 98

4.4.3 Động cơ bước - Step motor 42 (NEMA17) 99

4.4.4 Mạch điều khiển động cơ bước TB6600 4.0 9-42VDC 101

Hình 4-12: Mạch điều khiển động cơ bước TB6600 4.0 9-42VDC 101

4.4.5 Băng Tải 102

4.4.6 Xy lanh khí nén MAL16x50 102

Hình 4-14: Xy lanh khí nén MAL16x50 103

4.4.7 Máy khí nén có bình chứa 103

CHƯƠNG 5 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ, THẢO LUẬN KẾT QUẢ 104

5.1 ĐÁNH GIÁ CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 104

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN 105

TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

LSB Least significant bit

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2-1: Thông tin về CPU 1211C và 1212C 22

Bảng 2-2: Thông tin về CPU 1214C và 1215C 23

Bảng 2-3: Khối hàm, bộ định thì, bộ đếm của PLC S7 – 1200 24

Bảng 2-4: Kiểu dữ liệu của PLC S7 – 1200 33

Bảng 2-5: Bảng phân loại vùng nhớ PLC S7 – 1200 35

Bảng 4-1: Thông số CPU 1212C DC/DC/DC 45

Bảng 4-2: Thông số cảm biến vật cản hồng ngoại E3F – DS30C4 96

Bảng 4-3: Thông số Động cơ bước - Step motor 42 (NEMA17) 99

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 2-1: PLC S7 – 1200 20

Hình 2-2 PLC S7 – 1200 Giải pháp tự động tối ưu cho ứng dụng vừa và nhỏ 21

Hình 2-3 Chi tiết các chức năng trên CPU S7 - 1200 21

Hình 2-4: Bộ I/O phân tán ET 200SP 26

Hình 2-5: Bộ I/O ET 200SP 26

Hình 2-6: Module Nguồn PM 1207 27

Hình 2-7: Module AI SM 1231 27

Hình 2-8: Module CM 1241 28

Hình 2-9: Module CP 1243 – 1 29

Hình 2-10: Module SM 1278 IO – Link 30

Hình 2-11: Module SB 1223 31

Hình 2-12: Thẻ nhớ SIMATIC S7 32

Hình 2-13: Phần mềm TIA Portal V15.1 37

Hình 2-14: Ngôn ngữ lập trình LAD nhóm sử dụng 38

Hình 3-1: Hình minh họa lập trình Labview 40

Hình 4-1: Sơ đồ khối 41

Hình 4-2: Bản vẽ điện 42

Hình 4-3: Cài đặt IP cho máy tính giao tiếp với PLC S7 – 1200 44

Hình 4-4: Cửa sổ Create new project 45

Hình 4-5: Miêu tả cảm biến E3F – DS30C4 96

Hình 4-6: Kích thước cảm biến E3F – DS30C4 96

Hình 4-7: Sơ đồ đấu dây cảm biến E3F – DS30C4 96

Hình 4-8: Cảm biến phát hiện vật cản 97

Hình 4-9: Camera 98

Hình 4-10: Động cơ bước 99

Hình 4-11: Kích thước Động cơ bước - Step motor 42 (NEMA17) 100

Hình 4-12: Mạch điều khiển động cơ bước TB6600 4.0 9-42VDC 101

Hình 4-13: Băng tải chở sản phẩm 102

Hình 4-14: Xy lanh khí nén MAL16x50 103

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời kỳ chuyển đổi số 4.0 với tốc độ phát triển kinh tế cao, sản xuất hàng hóa phải đẩy mạnh đòi hỏi các Nhà máy phải thay đổi công nghệ sản xuất, tự động hóa máy móc dây chuyền, áp dụng công nghệ số vào sản xuất và đời sống xã hội Trước đòi hỏi thực tế của sản xuất và xã hội như vậy ngành Kỹ Thuật Điện phải có những bước phát triển vượt bậc đáp ứng nhu cầu của doanh nghiệp và bắt kịp với xu thế Công nghệ Team và các bạn sinh viên ngành Kỹ Thuật Điện ngoài kiến thức đã nắm bắt ở trên ghế Nhà trường cần phải có những kinh nghiệm thực tế tại Doanh nghiệp Thực hiện mô hình đồ án là cơ hội để team tìm hiểu và đưa ra các giải pháp tự động ứng dụng thực tế

Là sinh viên theo học Trường Đại học Công Nghệ TP HCM được tiếp cận thực hành các trang thiết bị tự động hiện đại như PLC, biến tần ở phòng thí nghiệm nên khi áp dụng vào mô hình, nhóm đã nhận thấy ứng dụng to lớn khi đưa vào thực tế Được sự dẫn dắt của các Thầy Cô, Team cũng như các bạn sinh viên khác đã dần trưởng thành hơn và có nhiều kiến thức bổ ích trong công việc và cuộc sống Việc bắt tay vào làm mô hình thực tế giúp Team trải nghiệm học hỏi lẫn nhau Qua thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, giúp Team vận dụng những kiến thức mà mình đã được học, áp dụng ngay chính công việc mà Team thực hiện tại các nhà máy Từ đó bản thân mỗi thành viên có thể nâng cao được năng lực của mình

Nhận thức được tầm quan trọng của việc học đi đôi với hành, nhà Trường và Viện Kỹ Thuật Hutech đã tạo điều kiện cho Team có nhiều thời gian để tìm hiểu nhiều

mô hình đa dạng, trên hết là áp dụng được vào các nhà máy, doanh nghiệp Được sự giúp đỡ của Thầy Huỳnh Phát Huy Team đã cố gắng để làm tốt nhất nhiệm vụ mà Thầy và Viện Kỹ Thuật Hutech đề ra để hoàn thành tốt Đồ Án Tốt Nghiệp

Trong thời gian thực hiện Đồ án, Team đã cố gắng tìm hiểu và nghiên cứu dây chuyền sản xuất của một số nhà máy để làm ra mô hình phân loại sản phẩm và xử

lý ảnh sử dụng PLC S7 – 1200 Báo cáo này là tổng hợp những hiểu biết chung của

Team về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng thực tế mô hình mà Team thực hiện

Thời gian được học và làm việc với Thầy Huỳnh Phát Huy, Team đã được trao dồi thêm kiến thức và hiểu biết hơn về các môn học đã cùng nhau trải qua trong suốt chặng đường, rõ ràng những gì đã diễn ra sẽ là một bước tiến lớn trong cuộc đời của bản thân mỗi thành viên Dù tính tới thời điểm hiện tại khi thực hiện cuốn báo cáo này, dịch bệnh vẫn leo thang kéo dài căng thẳng nhưng đam mê nhiệt huyết luôn thôi thúc Team cố gắng hơn mỗi ngày để đánh bại những khó khăn trước mắt

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1.1 Lý Do Lựa Chọn Đề Tài

Với sự phát triển của công nghệ chuyển đổi số hiện nay, các dây chuyền máy móc tự động được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất Các doanh nghiệp hàng ngày luôn đề xuất đưa ra các ý tưởng giải pháp cải tiến công nghệ,

hệ thống máy móc để tạo ra những sản phẩm bắt kịp xu thế thị trường, nâng cao chất lượng, giá cả cạnh tranh nhất khi đến tay người tiêu dùng Đó chính là cơ sở

để doanh nghiệp có thể nâng tầm sự uy tín, có vị thế canh tranh với các đối thủ cùng phân khúc trên thị trường

Sau khi được giáo viên hướng dẫn (GVHD) đưa ra các ví dụ mô hình ứng dụng thực tế trong nhà máy, nhóm đã ngày đêm suy nghĩ và lấy ý tưởng từ một công đoạn sản xuất: phân loại sản phẩm xử lý ảnh sử dụng PLC

1.1.2 Mục Tiêu Của Đề Tài

- Khi hoàn thành được mô hình thực tế nhóm mong muốn có thể áp dụng được vào các nhà máy để cải tiến công đoạn, đề tài có thể là một giải pháp hữu ích góp phần tự động hóa dây chuyền sản xuất Giải pháp của nhóm đưa ra có thể

áp dụng được rất nhiều ứng dụng khác nhau trong các nhà máy tùy vào mục đích

sử dụng

- Nhóm có thể học hỏi được điểm mạnh và khắc phục những điểm yếu của nhau, cùng nhau hiểu được nguyên lý của hệ thống, mỗi thành viên đảm nhiệm công việc khác nhau nhưng khi hoàn thành, tất cả nhóm sẽ nắm bắt công việc lắp đặt và thiết kế mô hình, lập trình được PLC S7 – 1200

- Đồ án tốt nghiệp được Giảng viên hướng dẫn giao phó vừa là thách thức

và là cơ hội để nhóm trau dồi các kỹ năng cần thiết để hoàn thiện bản thân hơn

1.2 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- PLC S7 – 1200;

- Lập trình TIA Portal V15.1;

- Lập trình Labview 2020;

- Các cảm biến phát hiện, Động cơ bước DC;

1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Tìm hiểu các tài liệu về lập trình PLC S7 – 1200;

- Tìm hiểu thông tin của các cảm biến, động cơ bước DC;

- Tìm hiểu thực tế hiện trạng tại một số nhà máy;

- Thiết kế mô hình, vận hành thử và đưa ra kết quả đạt được;

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 1200

2.1 TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 1200

2.1.1 PLC S7 – 1200 Lựa Chọn Cho Hệ Thống Vừa Và Nhỏ

Bộ điều khiển PLC S7 – 1200 được sử dụng với sự linh động và khả năng

mở rộng phù hợp cho các ứng dụng của hệ thống tự động hóa vừa và nhỏ, giống như mô hình mà nhóm thực hiện Thiết kế nhỏ gọn, cấu hình linh động, hỗ trợ mạnh mẽ về tập lệnh làm cho bộ điều khiển PLC S7 – 1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo trong việc điều khiển, cho lựa chọn phù hợp đối với nhiều ứng dụng khác nhau CPU của PLC S7 – 1200 được kết hợp với một vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, tín hiệu vào/ra, thiết kế tích hợp cổng Profinet, các bộ đếm/phát xung tốc độ cao tích hợp trên thân, điều khiển vị trí motion control, và ngõ vào tương tự analog đã làm cho PLC S7 – 1200 trở thành một bộ điều khiển nhỏ gọn nhưng đầy mạnh mẽ Sau khi tải Dowload chương trình xuống CPU nhưng vẫn lưu giữ những logic cần thiết để theo dõi và kiểm soát các thiết bị/thông tin trong ứng dụng của người lập trình CPU giám sát ngõ vào và thay đổi ngõ ra theo logic trong chương trình người dùng bao gồm các phép toán logic của đại số Boolean, các bộ đếm, bộ định thì, các phép toán phức tạp và những giao tiếp truyền thông

với những thiết bị thông minh khác

Hình 2-1: PLC S7 – 1200

Bộ điều khiển PLC S7 – 1200 được tính hợp sẵn một cổng Profinet để truyền thông mạng Profinet Ngoài ra, PLC S7 – 1200 có thể truyền thông

Profibus, GPRS, RS485 hoặc RS232… Thông qua các module mở rộng

Hi ̀nh 2-2 PLC S7 – 1200 Giải pháp tự động tối ưu cho ứng dụng vừa và nhỏ

Hình 2-3 Chi tiết các chức năng trên CPU S7 - 1200

2.1.2 Một Số CPU S7 – 1200 Thông Dụng

Hiện nay, tất cả dòng PLC tiêu chuẩn có thể được mở rộng bởi các board tín hiệu và 3 module truyền thông Số lượng các I/O tích hợp cũng như các module

mở rộng tùy thuộc sẽ khác nhau tùy vào từng loại CPU

Bả ng 2-1: Thông tin về CPU 1211C và 1212C

Tốc độ xử lý phép toán số thực 2.3 µs/lệnh

Tốc độ xử lý phép toán Boolean 0.08 µs/lệnh

Ba ̉ ng 2-2: Thông tin về CPU 1214C và 1215C

Bộ phát xung Tổng cộng Lên tới 4

Số lần gọi lồng các hàm (nesting) 16 bắt đầu từ Main

Các

khối

OB

2.2 MODULE PHẦN CỨNG PLC S7 – 1200

2.2.1 MODULE CPU Xử Lý Trung Tâm

Module CPU xử lý trung tâm chứa vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ định thì,

bộ đếm, cổng truyền thông Profinet…Module lưu trữ chương trình người dùng trong

bộ nhớ Ngoài ra, các module CPU có thể tích hợp một vài cổng vào/ra digital, analog CPU S7 – 1200 hỗ trợ các giao thức truyền thông như: TCP/IP, ISO-on-TCP, S7 communication Đồng thời, CPU tích hợp những tập lệnh hỗ trợ cho truyền thông như: USS, Modbus RTU, Freeport hoặc S7 communication, T-send/T-Receive…Cổng Profinet tích hợp cho phép CPU có thể kết nối với HMI, máy tính lập trình, các bộ I/O phân tán (ET 200SP, ET 200MP, …) hay những bộ điều khiển PLC khác qua Profinet

Phụ thuộc vào cấu trúc DB

- Sint, USint: 3 byte

- Int, UInt: 6 byte

- DInt, UDInt: 12 byte

Hi ̀nh 2-4: Bộ I/O phân tán ET 200SP

Hi ̀nh 2-5: Bộ I/O ET 200SP 2.2.2 Module Nguồn – Power Module

Module nguồn cung cấp nguồn hoạt động cho các module phần cứng kết nối với CPU, viết tắt là PM 1207

Hi ̀nh 2-6: Module Nguồn PM 1207

Module PM 1207 yêu cầu điện áp đầu vào 120/230 VAC và điện áp đầu ra là 24VDC/2.5A thiết kế riêng cho PLC S7 – 1200 và không cần khai báo trong cấu hình phần cứng

2.2.3 Module Tín Hiệu SM

Module AI: Đọc tín hiệu tương tự với các loại tín hiệu khác nhau như dòng 4–20

mA (theo cách đấu 2 dây và 4 dây), đọc tín hiệu điện áp 0 – 10 VDC, tín hiệu RTD, TC,

Hi ̀nh 2-7: Module AI SM 1231

- Module AI/AO: Cho phép đọc/ghi (xuất) tín hiệu tương tự

- Module AO: Ghi tín hiệu tương tự tới thiết bị ngoại vi

- Module DI: Đọc tín hiệu số (ON/OFF)

- Module DO: Ghi tín hiệu số tới thiết bị ngoại vi

- Module DI/DO: Cho phép đọc/ghi tín hiệu số

2.2.4 Module Xử Lý Truyền Thông

Module xử lý truyền thông được gắn bên trái CPU và ký hiệu CM 124x hoặc CP 124x Tối đa gắn được 3 module truyền thông

2.2.4.1 Module Xử lý Truyền Thông CM 124x

Hi ̀nh 2-8: Module CM 1241 Module truyền thông CM 124x hỗ trợ các giao thức theo các tiêu chuẩn như:

- Truyền thông ASCII: Được sử dụng để giao tiếp với những hệ thống của bên thứ 3 (third – party) để truyền những giao thức đơn giản như kiểm tra các ký tự đầu/cuối, hoặc kiểm tra các thông số của khối dữ liệu

- Truyền thông Modbus: Sử dụng truyền thông Modbus RTU

+ Modbus Master: Có thể giao thức với PLC S7 là Master

+ Modbus Slave: Có thể giao thức với PLC S7 là Slave

Không hỗ trợ trao đổi dữ liệu giữa slave với slave trong truyền thông

- Truyền thông USS Drives: Cho phép kết nối USS với biến tần Các biến tần có thể trao đổi dữ liệu theo chuẩn RS-485, cho phép điều khiển biến tần cũng như đọc/ghi các thông số

- Truyền thông PtP: Kết nối đa điểm sử dụng theo truyền thông nối tiếp Truyền thông đa điểm được ứng dụng trong hệ thống tự động hóa SIMATIC S7 và những hệ thống tự động hóa khác sử dụng liên kết với máy in, điều khiển Robot, máy scan, bộ đọc mã vạch QR Code…

- Truyền thông Profibus: Theo tiêu chuẩn Profibus DP hỗ trợ DPV1, có thể sử dụng hàm làm Master hoặc Slave tùy thuộc vào ứng dụng và Module sử dụng

- Module hỗ trợ truyền thông AS – I Master

2.2.4.2 Module Xử Lý Truyền Thông CP124x

Hi ̀nh 2-9: Module CP 1243 – 1

Module xử lý truyền thông CP 124x hỗ trợ những chuẩn truyền thông về GPRS/GSM, Messages/Email, DNP3, SNMP, TeleService…

- Module CP 1243 – 1: Hỗ trợ kết nối Messages/Email, DNP3, SNMP, Redundancy…

- Module CP 1242 – 7: Hỗ trợ kết nối GPRS/GSM

2.2.5 Các Module Đặc Biệt Và Module SB

2.2.5.1 Module I/O Link

Module được sử dụng có thể kết nối lên tới 4 thiết bị I/O – Link phù hợp với đặc tính kỹ thuật I/O – Link Các thông số của I/O Link có thể cấu hình bằng phần mềm PTC V3.2 trở lên

Hi ̀nh 2-10: Module SM 1278 IO – Link 2.2.5.2 Module SB

Module SB được cắm phía mặt trên thân CPU để mở rộng thêm một vài DI/DO, AI/AO, Pin backup dữ liệu (Battery board) thời gian thực, mở rộng truyền thông RS -

485 (CB)

nhớ

- Work Memory: Bị mất dữ liệu khi CPU mất điện Trong quá trình hoạt động, CPU có thể sao chép một phần, hoặc toàn bộ hàm chức năng project từ vùng nhớ Load

memory sang vùng nhớ Work memory để thực hiện

- Retentive Memory: Được sử dụng để lưu trữ tại những dữ liệu cần thiết/mong

muốn khi CPU mất điện hoàn toàn

- Khi muốn tải chương trình cho nhiều CPU với cùng một project Việc sử dụng phần mềm làm cho tốn kém thời gian thì việc sử dụng thẻ SIMATIC MMC với chức năng là thẻ Transfer giúp cho hiệu quả hơn rất nhiều Người dùng chỉ cần cắm thẻ vào khe MMC, đợi Transfer xong và lấy thẻ nhớ ra

- Dùng thẻ nhớ với chức năng thẻ nhớ chương trình thì tất cả những chức năng CPU hoạt động sẽ được tải từ thẻ nhớ

- Ngoài ra, thẻ MMC cũng có thể sử dụng để lữu trữ thông tin về Datalog, mở rộng vùng nhớ lưu trữ cho Web Sever, hoặc có thể sử dụng để nâng cấp Firmware cho CPU

2.3.3 Kiểu Dữ Liệu Của PLC S7 – 1200

Kiểu dữ liệu hỗ trợ cho PLC S7 – 1200 được giải thích theo định dạng dữ liệu và

kích thước dữ liệu thông qua bảng 2.4

Bả ng 2-4: Kiểu dữ liệu của PLC S7 – 1200

Bit và chuỗi Bit - Bool gồm 1 bit đơn

- Byte gồm 8 bit

- Word gồm 16 bit

- Dword gồm 32 bit

Interger

- USInt (số interger không dấu 8 bit)

- SInt (số interger có dấu 8 bit)

- UInt (số interger không dấu 16 bit)

- Int (số interger có dấu 16 bit)

- UDInt (số interger không dấu 32 bit)

- DInt (số interger có dấu 32 bit)

Số thực – Real - Real – số thực dấu chấm động 32 bit

- Lreal – số thực dấu chấm động 64 bit

Date and Time

- Date là kiểu dữ liệu 16 Bit chỉ số ngày có tầm từ D#1990-1-1 đến D#2168-12-31

- DTL (Date and time long): Dữ liệu với Byte lưu giữ thông tin về ngày, tháng, năm

2.3.4 Vùng Nhớ

Step 7 Basic V1x của TIA Portal hỗ trợ việc lập trình bằng Tag nhớ (Symbolic) Người dùng có thể tạo Tag nhớ hay symbolic (tên gợi nhớ) cho các địa chỉ dữ liệu cần dùng, không phân biệt vùng nhớ toàn cục (global) hay cục bộ (local) Để truy xuất các Tag nhớ trong chương trình chỉ cần gọi tên Tag cho các tham số lệnh Để hiểu rõ hơn

- Char là kiểu dữ liệu ký tự với 8 bit

- String là kiểu dữ liệu chuỗi lên tới 254 char

Array và Structure

- Array là kiểu dữ liệu mảng bao gồm nhiều thành phần đơn giống nhau về kiểu dữ liệu, có thể tạo trong giao diện OB, FB, FC, DB

- Struct là kiểu dữ liệu định dạng theo cấu trúc thành phần có thể bao gồm nhiều kiểu dữ liệu khác nhau

PLC data types - PLC Data types hay UDT: là dạng dữ liệu

cấu trúc có thể định nghĩa bởi người dùng

Pointer - Pointer hay con trỏ sử dụng để định địa chỉ

gián tiếp

- BCD32 có giá trị từ -9999999 => 9999999

về cấu trúc CPU và vùng nhớ, nhóm sẽ trình bày sâu hơn về địa chỉ trực tiếp (absolute)

là nền tảng cho việc sử dụng các Tag nhớ của PLC

Bả ng 2-5: Bảng phân loại vùng nhớ PLC S7 – 1200

Process image I Được sao chép dữ liệu từ tín hiệu ngõ vào vật lý khi

bắt đầu quét chương trình

Ngõ vào vật lý Ix.y:P Đọc địa chỉ ngay lập tức từ ngõ vào vật lý Có thể

dùng chế độ Force với ngõ vào vật lý

Process image Q Chuyển dữ liệu tới tín hiệu ngõ ra vật lý khi bắt đầu

quét chương trình

Ngõ ra vật lý Qx.y:P Ghi trực tiếp ngay lập tức tới ngõ ra vật lý Có thể

dùng chế độ Force với ngõ vào vật lý

Vùng nhớ nội M

Lưu trữ dữ liệu/tham số trước khi đưa ra ngoại vi

Có thể cài đặt để sử dụng chức năng Retentive Memory đối với vùng nhớ này

Vùng nhớ tạm Local

Memory

Vùng nhớ được sử dụng để lưu trữ tạm thời trong các khối OB, FB, FC Dữ liệu sẽ mất khi ngừng gọi khối

Khối dữ liệu DB

Được sử dụng theo định dạng vùng nhớ toàn cục, hoặc dữ liệu và tham số cho khối hàm FB Có thể cài đặt để sử dụng chức năng Retentive Memory đối với vùng nhớ này

Vùng nhớ toàn cục – Global Memory: CPU cung cấp những vùng nhớ toàn cục như: I (input), Q (output), vùng nhớ nội M (memory) Những vùng nhớ toàn cục có thể được truy cập bởi tất cả các khối

- Khối dữ liệu DB: Cũng là vùng nhớ toàn cục Ngoài ra, vùng nhớ DB nếu được sử dụng với chức năng Instance DB để lưu trữ chỉ định cho FB và cấu trúc bởi các tham số của FB

- Vùng nhớ tạm – Temp (hay local): Vùng dữ liệu cục bộ được sử dụng trong khối chương trình OB, FC, FB Vùng nhớ L được sử dụng cho các biến tạm (Temp) và trao đổi dữ liệu của biến hình thức với những khối chương trình gọi nó Dữ liệu vùng nhớ bị xóa khi kết thúc chương trình

Ngoài ra, vùng nhớ I và Q của PLC S7 – 1200 có thể truy xuất dưới dạng Process

Image Để truy cập trực tiếp và ngay lập tức với ngõ vào/ra vật lý, có thể “:P” Ví dụ: I0.0:P, Q0.0:P,…Chế độ cưỡng bức tín hiệu với Forcing chỉ có thể áp dụng cho các tín

Trong mô hình thiết kế của nhóm sử dụng phần mềm TIA Portal V15.1

Hi ̀nh 2-13: Phần mềm TIA Portal V15.1 2.4.2 Ngôn Ngữ Lập Trình PLC S7 – 1200

Bộ điều khiển PLC S7 – 1200 ứng dụng cho hệ thống vừa và nhỏ, Siemens phát triển và ưu tiên hỗ trợ cho 3 ngôn ngữ lập trình là:

- LAD – Ladder: Ngôn ngữ lập trình theo sơ đồ mạch Đơn giản, dễ hiểu, dễ chỉnh sửa và tiện lợi

- FBD – Function Block Diagram: Ngôn ngữ lập trình theo đại số Boolean

- SCL – Structure Language Control: Ngôn ngữ lập trình theo dạng Text, đây là ngôn ngữ lập trình cấp cao sử dụng nền tảng Pascal phát triển Ngôn ngữ lập trình SCL

có thể coi là ngôn ngữ hướng đối tượng cho PLC, vì nó gần gũi với tư duy người dùng

Có thể sử dụng một trong ba ngôn ngữ trên để có thể lập trình cho bất kỳ khối

OB, FB hoặc FC Nhóm sử dụng ngôn ngữ lập trình LAD cho mô hình thiết kế mà nhóm thực hiện

Hi ̀nh 2-14: Ngôn ngữ lập trình LAD nhóm sử dụng

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM LABVIEW

3.1 Đôi nét về LabVIEW

LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) là một phần mềm trên nền tảng Windows được thiết kế và phát triển bởi công ty National Instruments Labview là một phần mềm cực kỳ mạnh mẽ, được sử dụng trong hầu hết các trung tâm thí nghiệm, lĩnh vực khoa học kỹ thuật, tự động hóa, điện tử y sinh, y tế,

cơ điện tử, điện tử, hàng không, hóa sinh đặc biệt là ở các nước Nhật Bản, Hoa Kỳ, Hàn Quốc

3.2 Các điểm mạnh của LabVIEW

LabVIEW là một phần mềm thực chất là môi trường để lập trình cho ngôn ngữ lập trình đồ họa cực kỳ mạnh mẽ Được sử dụng rất rộng rãi trong việc tạo ra các ứng dụng giao tiếp với máy tính, xử lý ảnh, mô phỏng, đo lường, kết nối các thiết bị ngoại

vi với máy tính theo thời gian thực Dưới đây là một số đặc điểm mạnh mẽ của LabVIEW:

 Có giao diện cực kỳ dễ sử dụng, đơn giản và thân thiện với người dùng, được hỗ trợ đầy các ví dụ cơ bản do National Instruments cung cấp

 Là phần mềm số một trong việc giao tiếp với máy tính và thu thập các thông tin

 LabView là phần mềm hỗ trờ cực kỳ đắc lực và mạnh mẽ kỹ sư ngành Cơ khí,

Cơ điện tử, Robotics, Ôtô, Viễn Thông và Điện tử trong việc: Tính toán và thiết kế sản phẩm, sản xuất mẫu (prototyping), mô phỏng và đánh giá chất lượng sản phẩm, vv Với hơn 20 năm phát triển, NI LabVIEW đã phát triển để trở thành một trong những công cụ hỗ trợ đắc lực cho các kỹ sư, các nhà nghiên cứu trong quá trình kiểm tra, đo lường, điều khiển Với các tính năng đặc biệt như giảm giá thành, rút ngắn thời gian sản xuất, phân tích dữ liệu thu thập từ thí nghiệm hiệu quả, điều khiển thiết bị trong công nghiệp tối ưu, NI LabVIEW đã luôn trở thành lựa chọn hàng đầu trong kỹ thuật và khoa học ở hầu hết các châu lục

Hình 3.1 một chương trình được viêt bằng LabVIEW

Hi ̀nh 3-2: Hình minh họa lập trình Labview