- Vùng nhớ này dùng để lưu một vài thành phần của một dự án trong khi thực hiện chương trình người dùng.. CPU sử dụng vùng nhớ Retentive để lưu các giá trị được lựachọn bởi chương trình
Giới thiệu chung về PLC S7-1200
Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-200 So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:
S7-1200 là một dòng PLC (bộ điều khiển logic lập trình) lý tưởng cho nhiều ứng dụng tự động hóa, nhờ vào thiết kế nhỏ gọn và chi phí thấp Với tập lệnh mạnh mẽ, S7-1200 mang đến giải pháp hoàn hảo cho các nhu cầu tự động hóa hiện đại.
- S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO).
- Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương trình điều khiển:
Tất cả các CPU đều được trang bị tính năng bảo vệ bằng mật khẩu nhằm ngăn chặn truy cập trái phép vào PLC Bên cạnh đó, tính năng "bảo vệ bí quyết" cũng được cung cấp để bảo vệ các khối đặc biệt của hệ thống.
The S7-1200 features a PROFINET port that supports Ethernet and TCP/IP standards, allowing for seamless communication Additionally, it offers the option to expand connectivity through RS485 or RS232 communication modules.
Phần mềm Step7 Basic được sử dụng để lập trình cho S7-1200, hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình chính là FBD, LAD và SCL Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal 11 của Siemens, mang lại sự tiện lợi cho người dùng trong quá trình lập trình và quản lý hệ thống.
Để thực hiện một dự án với S7-1200, bạn chỉ cần cài đặt TIA Portal, vì phần mềm này tích hợp cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI.
Hình 1.1: PLC S7-1200 của hãng SIEMENS
+ Bộ phận kết nối nguồn.
Các bộ phận kết nối dây của người dùng có thể tháo rời, nằm phía sau nắp che Khe cắm thẻ nhớ được bố trí dưới cửa phía trên, cùng với các đèn LED trạng thái dành cho I/O tích hợp Ngoài ra, bộ phận kết nối PROFINET được đặt ở phía trên của CPU.
Module phần cứng của PLC S7-1200
Module xử lý trung tâm CPU
Module xử lý trung tâm CPU bao gồm vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ định thì, bộ đếm và cổng truyền thông Profinet Nó lưu trữ chương trình người dùng trong bộ nhớ nội bộ và có thể tích hợp nhiều cổng vào ra số và analog tùy thuộc vào mã hàng.
Cổng profinet tích hợp cho phép CPU có thể kết nối HMI, máy tính lập trình, hay nhữngPLC S7 thông qua profinet…
Module tín hiệu SM
Module AI có khả năng đọc các tín hiệu analog đa dạng, bao gồm dòng 4-20mA (có thể đấu theo cách 2 dây hoặc 4 dây), tín hiệu điện áp 0-10VDC, cùng với các tín hiệu từ cảm biến RTD và TC.
Module AI/AO: module vừa đọc vừa xuất tín hiệu analog.
Module AO: module xuất tín hiệu analog.
Module DI: module đọc tín hiệu digital.
Module DO: module xuất tín hiệu digital.
Module DI/DO: module vừa đọc vừa xuất tín hiệu digital.
Module xử lý truyền thông
Module được gắn phía bên trái CPU, được kí hiệu CM1241, CP124x Tối đa chỉ có thể gắn được 3 module mở rộng về truyền thông.
CM 1241: truyền thông ASCII, truyền thông Modbus, truyền thông USdrive, point to point, truyền thông profibus.
CP 124x: hỗ trợ chuẩn truyền thông GPRS/GSM, Messages/Email,….
Module nguồn cung cấp
Cung cấp nguồn hoạt động cho các module phần cứng kết nối với CPU, tên PM1207.
Yêu cầu áp cung cấp dầu vào 120/230 VAC và ngõ ra là 24VDC/2.5A được thiết kế dàng riêng cho S7-1200, không cần khai báo trong cấu hình phần cứng.
Vùng nhớ, địa chỉ và kiểu dữ liệu bên trong PLC S7-1200
Các loại vùng nhớ trong PLC S7-1200
Vùng nhớ Load memory là loại bộ nhớ không mất dữ liệu (non-volatile), nghĩa là thông tin được lưu trữ trong vùng nhớ này sẽ không bị xóa khi nguồn điện bị ngắt.
- Vùng nhớ này dùng để lưu chương trình người dùng, dữ liệu liệu và cấu hình.
Khi người dùng tải một dự án xuống CPU, chương trình sẽ được lưu trữ trong vùng nhớ Load memory, có thể nằm trong CPU hoặc trên thẻ nhớ (nếu có) Sử dụng thẻ nhớ cho phép người dùng mở rộng kích thước của chương trình.
- Chúng ta hiểu vùng nhớ này giống như ổ cứng của máy tính.
Vùng nhớ Work memory: Là vùng nhớ dạng volatile (loại vùng nhớ mà thông tin lưu trữ trên nó sẽ bị mất khi nó bị ngắt nguồn cấp điện).
- Vùng nhớ này dùng để lưu một vài thành phần của một dự án trong khi thực hiện chương trình người dùng.
CPU sẽ chuyển một số thành phần của dự án từ vùng nhớ Load memory sang vùng nhớ Work memory Vùng nhớ Work memory sẽ bị mất khi mất điện, nhưng CPU sẽ khôi phục lại nó khi nguồn điện được cung cấp trở lại.
- Chúng ta hiểu vùng nhớ này giống như RAM của máy tính.
Vùng nhớ Retentive là loại vùng nhớ non-volatile, có chức năng lưu trữ các giá trị từ vùng nhớ Work memory Trong trường hợp mất điện, CPU sử dụng vùng nhớ Retentive để bảo tồn các giá trị mà người dùng đã chọn Khi nguồn điện được khôi phục, CPU sẽ tự động khôi phục các giá trị đã lưu trữ trước đó.
Vùng nhớ Load memory lưu trữ toàn bộ dự án mà người dùng đã tải xuống CPU và sẽ không bị mất cho đến khi có dự án mới được tải xuống Khi chương trình được thực hiện, CPU sẽ sao chép nó sang vùng nhớ Work memory Đặc biệt, những giá trị được đánh dấu là Retentive sẽ được giữ lại ngay cả khi CPU mất nguồn.
Hình 1.2 Thông tin về chương trình (offline)
Hình 1.3 cung cấp thông tin chi tiết về chương trình online, trong khi hình 1.1 và 1.2 minh họa kích thước của vùng nhớ Word memory, Load memory và Retentive được sử dụng trong dự án.
(Load memory = 5%; Work memory = 3%; Retentive = 1%)
Kích thước vùng nhớ trong PLC S7-1200
Bảng 2.1 Vùng nhớ Load memory trong PLC S7-1200
CPU 1215C, 1217C Mục đích lưu trữ
1MB 2MB 4MB 4MB User program and program data, configuration data, memory)
Web pages, and PLC system data 2
4MB, 12MB, 24MB, 256MB, 2GB, hoặc 32GB tùy vào kích thước của thẻ nhớ
Hình 1.4 Ảnh thẻ nhớ SMC (Simatic Memory Card)
Bảng 2.2 Kích thước vùng nhớ Work memory
20 days typ./12 days min at 40 °C (maintenance-free Super Capacitor)4
Kiểu dữ kiệu của PLC S7-1200
Bảng 2.3 Thông số dữ liệu PLC S7-1200
T Kiểu dữ liệu Miêu tả
USInt: số interger không dấu 8 bit. Sint: số interger có dấu 8 bit Uint: số interger có dấu 16 bit.
UDInt: số interger không dấu 32 bit. Dint: số interger có dấu 32 bit.
3 Số thực-Real Real-số thực dấu chấm động 32 bit.
LReal-số thực dấu chấm động 64 bit.
4 Date anhd time Date: kiểu dữ liệu 16 bit chỉ số ngày có tầm từ
DTL: (date and time long) dữ liệu với 12 byte dữ liệu lưu trữ thong tin về ngày, tháng, năm
Weekday(USInt): 1->7, hours, seconds. Time: kiểu dữ liệu 32 bit théo chuẩn IEC tầm
TOD: (Time of day) kiểu dữ liệu 32 bit có tầm TOD#0:0:0 dến TOD#23:59:59.999.
5 Char và String Char: kiểu dữ liệu ký tự 8 bit.
String: kiểu dữ liệu chuỗi lên tới 254 char.
Vùng nhớ địa chỉ
Vùng nhớ toàn cục CPU bao gồm các vùng nhớ như I, Q và vùng nhớ nội M Khối dữ liệu DB cũng thuộc loại vùng nhớ toàn cục, với chức năng sử dụng là instance.
DB để lưu trữ chỉ định cho FB và cấu trúc bởi các tham số FB.
Vùng tạm nhớ (Temp) là khu vực lưu trữ dữ liệu cục bộ trong các khối chương trình OB, FC và FB Vùng nhớ L được sử dụng để lưu trữ các biến tạm thời và trao đổi dữ liệu giữa các biến hình thức với các khối chương trình gọi chúng Nội dung của khối dữ liệu sẽ bị xóa khi chương trình kết thúc.
Vùng nhớ I,Q của PLC S7-1200 có thể truy xuất dưới dạng process image.
Kỹ thuật lập trình
PLC hoạt động theo chu trình lặp, với mỗi chu kỳ được gọi là vòng quét Vòng quét bắt đầu bằng việc chuyển dữ liệu từ các đầu vào số tới vùng bộ đệm ảo I, sau đó thực hiện chương trình từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1 Sau khi thực hiện chương trình, nội dung của bộ đệm ảo Q được chuyển đến các cổng ra số Cuối cùng, vòng quét kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi.
Bộ đệm I và Q không liên quan đến các cổng vào/ra tương tự, vì vậy lệnh truy cập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý mà không thông qua bộ đệm.
FB= function block DB= data block FC= function a: khối tổ chức OB-OGANIZATION BLOCKS
Block tổ chức (OBs) là giao diện kết nối giữa hoạt động của hệ thống và chương trình người dùng Chúng được gọi ra bởi hệ thống hoạt động và điều khiển theo quy trình.
- Xử lý chương trình theo quá trình
Global DBFor allFBsFCsOBs
- Báo động- kiểm soát xử lý chương trình
Startup OB, Cycle OB, Timing Error OB và Diagnosis OB có thể được chèn và quản lý trong các dự án mà không cần gán thông số hay gọi trực tiếp trong chương trình chính.
Các khối OB như Process Alarm OB và Time Interrupt OB cần được tham số hóa khi tích hợp vào chương trình Đặc biệt, quá trình báo động OB có thể được liên kết với một sự kiện trong thời gian thực hiện thông qua lệnh ATTACH, hoặc có thể tách biệt bằng lệnh DETACH.
OB ngắt thời gian trễ là một thành phần quan trọng có thể được tích hợp vào dự án và lập trình Để sử dụng, OB này cần được gọi trong chương trình thông qua lệnh SRT_DINT, trong đó tham số là không bắt buộc.
Khi một số OB được khởi động, hệ điều hành sẽ truy xuất thông tin được thẩm định trong chương trình người dùng, điều này rất hữu ích cho việc chẩn đoán lỗi, mặc dù thông tin này đã được cung cấp trong các mô tả của các khối OB Hàm chức năng – FUNCTION.
Functions (FCs) là các khối mã yêu cầu bộ nhớ, trong đó dữ liệu của các biến tạm thời sẽ bị mất sau khi FC được thực thi Tuy nhiên, các khối dữ liệu này hoàn toàn có thể được sử dụng để lưu trữ dữ liệu trong FC.
- Funtions 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
FC có thể được gọi nhiều lần trong một chương trình, cho phép lập trình chức năng lặp lại phức tạp một cách linh hoạt.
FB (function block) yêu cầu một khu vực nhớ cho mỗi lần gọi Khi một FB được kích hoạt, một Data Block (DB) sẽ được gán cho instance DB Dữ liệu trong instance DB sẽ truy cập vào các biến của FB Nếu FB được gọi nhiều lần, các khu vực bộ nhớ khác nhau sẽ được phân bổ cho mỗi lần gọi.
Khối dữ liệu (DB) là một công cụ hiệu quả để cung cấp bộ nhớ cho các biến dữ liệu trong lập trình Có hai loại khối dữ liệu: DB toàn cục (Global DB), cho phép tất cả các OB, FB và FC truy cập và ghi dữ liệu, và DB thể hiện (instance DB), được gán cho một FB cụ thể.
Ngôn ngữ lập trình
Siemens đã phát triển dòng sản phẩm PLC S7-1200 dành cho hệ thống nhỏ và vừa, đồng thời ưu tiên hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình chính là LAD, FBD và SCL.
- LAD-ladder: lập trình dựa theo sơ đồ mạch… đơn giản, dễ hiểu, dễ chỉnh sửa và tiện lợi
- FBD-function block diagram: lập trình dựa theo đại số Boolean.
- SCL- Structure Control Language: lập trình theo dạng text, ngôn ngữ lập trình cấp cao sử dụng trên nền tảng Pascal phát triển
Khi viết code cho một khối hàm nào đó (OB,FB,FC) thì người dùng có thể sử dụng 1 trong 3 loại ngôn ngữ trên để có thể lập trình.
Giao diện giám sát WinCC
Giới thiệu chung về WinCC
WinCC là viết tắt của “Windows Control Center” được Siemens phát triển từ rất sớm và được đưa ra thị trường từ năm 1994 – 1996
SIMATIC WinCC là phần mềm thiết kế giao diện HMI (Giao diện Người-Máy), cho phép người dùng tương tác hiệu quả với thiết bị máy móc Đồng thời, nó cũng hỗ trợ hệ thống SCADA (Giám sát và Thu thập Dữ liệu), giúp quản lý và giám sát quy trình sản xuất một cách tối ưu.
Currently, the SIMATIC WinCC continues to evolve with two versions: WinCC.x and WinCC of the TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) In this article, we will focus on providing an in-depth introduction to the WinCC version within the TIA Portal framework.
Ứng dụng của WinCC
Tự động hóa quá trình điều khiển và giám sát sản xuất là một xu hướng quan trọng trong công nghiệp hiện đại Hệ thống Wincc cho phép điều khiển và thu thập dữ liệu từ quy trình sản xuất, mô phỏng các sự kiện dưới dạng chuỗi sự kiện Wincc cung cấp nhiều hàm chức năng để hiển thị và thông báo thông tin đo lường, tham số công thức và báo cáo, đáp ứng yêu cầu công nghệ ngày càng cao Đây là một trong những phần mềm thiết kế giao diện Người-Máy (HMI) phổ biến nhất tại Việt Nam, hỗ trợ từ hệ thống SIEMENS có mặt tại nhiều quốc gia Khi thiết kế giao diện HMI và mạng SCADA, Wincc sử dụng nhiều chức năng hữu ích để tối ưu hóa quá trình điều khiển.
Nhà thiết kế đồ họa trong chương trình WINCC cho phép thực hiện các chức năng mô phỏng và tương tác dễ dàng thông qua các đối tượng đồ họa, bao gồm Windows, OLE và I/O, với nhiều thuộc tính hoạt động động (Dynamic).
Alarm Logging là chức năng hiển thị thông báo và báo cáo trong quá trình vận hành hệ thống Nó đảm nhiệm việc nhận, lưu trữ và quản lý các thông báo từ các quy trình, đồng thời chuẩn bị, hiển thị và hồi đáp chúng Bên cạnh đó, Alarm Logging còn hỗ trợ xác định nguyên nhân của lỗi, giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.
Tag Logging là quá trình thu thập, lưu trữ và nén các giá trị đo dưới nhiều định dạng khác nhau Nó cho phép lấy dữ liệu từ các quy trình thực thi, chuẩn bị hiển thị và lưu trữ thông tin đó Dữ liệu này cung cấp các tiêu chuẩn công nghệ và kỹ thuật quan trọng, phản ánh trạng thái hoạt động của toàn bộ hệ thống.
- Report Designer: Có nhiệm vụ tạo các thông báo, báo cáo và các kết quả này được lưu dưới dạng các trang nhật ký sự kiện
User Achivers cho phép người dùng lưu trữ dữ liệu từ ứng dụng và trao đổi với các thiết bị tự động hóa khác Điều này có nghĩa là các công thức và thông số trong chương trình WINCC có thể được soạn thảo, lưu trữ và sử dụng hiệu quả trong hệ thống.
WINCC sử dụng bộ công cụ thiết kế giao diện đồ họa mạnh như:
Toolbox và các Control, OLE được tích hợp dễ dàng trên giao diện thiết kế Đặc biệt, để hỗ trợ công việc giám sát và điều khiển tự động, WINCC còn cung cấp nhiều tính năng mới độc đáo mà các công cụ khác không có.
Các control trong hệ thống quản trị dữ liệu có thể liên kết với biến theo dõi trạng thái của hệ thống điều khiển, từ đó giúp giám sát các trạng thái hiệu quả Bằng cách sử dụng các hệ thống thông điệp, những hành động tương ứng có thể được thực hiện ngay khi trạng thái thay đổi.
- Trong WINCC, ngôn ngữ C-sript được dùng để thao tác giúp cho việc xử lí các sự kiện phát sinh một cách mềm dẻo và linh hoạt
WINCC cung cấp khả năng truy cập các hàm API (Giao diện Chương trình Ứng dụng) của hệ điều hành, cho phép người dùng phát triển các ứng dụng tùy chỉnh Khi kết hợp với các công cụ phát triển như Visual C++ hoặc Visual Basic, WINCC tạo ra hệ thống chuyên biệt và tinh vi, phù hợp với các cấu hình cụ thể.
WINCC là phần mềm thiết kế giao diện Người-Máy (HMI) quan trọng, cho phép giao tiếp hiệu quả giữa con người và các hệ thống máy móc, thiết bị điều khiển như PLC và CNC Giao diện HMI giúp người vận hành theo dõi quá trình làm việc, điều chỉnh tham số và hiển thị giá trị hiện tại, đồng thời tương tác với quá trình công nghệ qua hệ thống tự động Ngoài ra, WINCC còn hỗ trợ giám sát quy trình sản xuất và cảnh báo khi có sự cố, làm cho nó trở thành công cụ không thể thiếu trong các hệ thống tự động hóa phức tạp và hiện đại.
Việc áp dụng chương trình WINCC trong việc giám sát và điều khiển hệ thống tự động hóa trong sản xuất đã mang lại sự chính xác cao trong điều khiển Từ máy tính trung tâm, người dùng có thể quản lý toàn bộ dây chuyền sản xuất đã được lập trình trên WINCC, bao gồm tất cả các thiết bị Giao diện HMI cho phép giám sát và thu thập dữ liệu đầu vào và đầu ra (I/O) một cách chính xác, đồng thời hỗ trợ các phương thức xử lý và tổ chức dữ liệu linh hoạt thông qua lập trình bằng ngôn ngữ.
Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic – tích hợp lập trình PLC và HMI
Step 7 basic hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động liên tục hoàn hảo.
Một hệ thống kỹ thuật mới, thông minh và trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật và cấu hình mạng, lập trình, chẩn đoán và nhiều hơn nữa.
Lợi ích với người dùng:
- Trực quan: dễ dàng để tìm hiểu và dễ dàng để hoạt động.
- Hiệu quả: tốc độ về kỹ thuật.
- Chức năng bảo vệ: Kiến trúc phần mềm tạo thành một cơ sở ổn định cho sự đổi mới trong tương lai.
Kết nối qua giao thức TCP/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.
- Phạm vi ứng dụng: giá trị Tag có thể được sử dụng mọi khối chức năng trong PLC.
- Ứng dụng: binary I/O, Bits of memory.
- Định nghĩa vùng: Bảng tag của PLC.
- Miêu tả: Tag PLC được đại diện bằng dấu ngoặc kép.
Giá trị chỉ có thể được áp dụng trong khối đã được khai báo, tuy nhiên, mô tả tương tự có thể được sử dụng cho các khối khác nhau với những mục đích đa dạng.
- Ứng dụng: tham số của khối, dữ liệu static của khối, dữ liệu tạm thời.
- Định nghĩa vùng: khối giao diện.
- Miêu tả: Tag được đại diện bằng dấu #.
- Sử dụng Tag trong hoạt động.
Bảng tag PLC chứa các định nghĩa về tag và hằng số giá trị trong CPU, được tự động tạo ra cho mỗi CPU trong dự án.
- Colum: mô tả biểu tượng có thể nhấp vào để di chuyển vào hệ thống hoặc có thể kéo nhả như một lệnh chương trình.
- Name: chỉ được khai báo và sử dụng một lần trên CPU.
- Data type: kiểu dữ liệu chỉ định cho các tag.
- Address: địa chỉ của tag.
- Retain: khai báo của tag sẽ được lưu trữ lại.
- Comment: comment miêu tả của tag
Nhóm tag: tạo nhóm tag bằng cách chọn add new tag table.
Tìm và thay thế tag PLC.
Ngoài ra còn có một số chức năng sau:
- Giám sát tag của plc.
- Đổi tên tag: Rename tag.
- Đổi tên địa chỉ tag: Rewire tag.
- Copy tag từ thư viện Global.
Làm việc với một trạm PLC
IP TOOL có khả năng thay đổi địa chỉ IP của PLC S7-1200 thông qua hai phương pháp Phương pháp phù hợp sẽ được xác định tự động dựa trên trạng thái của địa chỉ IP hiện tại.
Để cấp phát một địa chỉ IP ban đầu cho PLC S7-1200, IP TOOL sử dụng các chức năng thiết lập chính khi thiết bị này chưa có địa chỉ IP.
Để thay đổi địa chỉ IP, công cụ IP TOOL sẽ điều chỉnh cấu hình phần cứng (HW config) của PLC S7-1200 nếu địa chỉ IP đã tồn tại, sau đó tiến hành đổ chương trình xuống CP.
- Đổ từ màn hình soạn thảo chương trình bằng cách kích vào biểu tượng download trên thanh công cụ của màn hình.
- Chọn cấu hình Type of the PG/PC interface và PG/PC interface như hình dưới sau đó nhấn chọn load.
- Chọn start all như hình vẽ và nhấn finish. Để giám sát chương trình trên màn hình soạn thảo kích chọn Monitor trên thanh công cụ.
Hoặc cách 2 làm như hình dưới:
CHƯƠNG II: Ý TƯỞNG VÀ MÔ TẢ QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG
Hệ thống chiết rót, đóng nắp và dán nhãn chai tự động là giải pháp tiên tiến giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất trong ngành thực phẩm và đồ uống Công nghệ lập trình điều khiển PLC kết hợp với giao diện HMI mang lại hiệu quả cao trong việc tự động hóa các công đoạn sản xuất.
+)Tự động hóa hoàn toàn: Giảm thiểu sự can thiệp của con người trong các công đoạn từ chiết rót đến đóng gói.
+)Độ chính xác cao: Đảm bảo định lượng chiết rót, vị trí nhãn và đóng nắp được thực hiện chính xác.
+)Tiết kiệm thời gian: Quy trình tự động rút ngắn thời gian sản xuất, tăng hiệu suất lao động.
+)Dễ dàng mở rộng và nâng cấp: Hệ thống có thể được cấu hình lại hoặc bổ sung chức năng khi có nhu cầu sản xuất mới.
Hệ thống này nhằm mục tiêu xây dựng một mô hình mô phỏng toàn diện trên phần mềm TIA Portal, giúp minh họa và kiểm nghiệm tính khả thi của hệ thống.
2.Mô tả chi tiết quy trình hoạt động của hệ thống
Quy trình tổng quan
-Hệ thống gồm 4 giai đoạn chính:Chiết rót,đóng nắp,dán nhãn và đóng thùng.
Chai được đưa đến vị trí chiết rót bằng băng chuyền, nơi cảm biến nhận diện chai và kích hoạt bơm Bơm sẽ hoạt động để chiết đúng lượng chất lỏng theo thời gian đã được cài đặt trước.
Sau khi hoàn tất quá trình chiết rót, chai sẽ được chuyển đến khu vực đóng nắp Tại đây, cảm biến sẽ nhận diện vị trí của chai, kích hoạt xylanh hạ nắp xuống, trong khi motor xoay nắp hoạt động để vặn chặt nắp vào chai.
Dán nhãn: Chai di chuyển đến máy dán nhãn, nhãn được lấy từ cuộn nhãn,xylanh cuộn nhãn hoạt động và dán chính xác vào thân chai.
Sau khi hoàn tất các bước sản xuất trước đó, chai sẽ được đưa vào thùng Khi thùng đạt đủ số lượng chai quy định, quá trình đóng thùng sẽ hoàn thành, tạo ra một thùng sản phẩm hoàn thiện.
Chi tiết từng giai đoạn
Chai đầu tiên được đưa vào từ băng tải thứ nhất và đến vị trí của cảm biến phát hiện chai Khi cảm biến nhận diện có chai, nó sẽ kích hoạt bơm để bắt đầu hoạt động.
-Bơm sẽ bơm nước vào chai theo thời gian được người điều khiển cài trước trên màn hình HMI.
Sau khi hoàn tất quá trình bơm nước, chai sẽ được chuyển đến vị trí đóng nắp bằng mâm xoay Khi cảm biến tại vị trí đóng nắp được kích hoạt, xylanh sẽ hạ xuống và motor sẽ hoạt động để xoay chặt nắp chai.
Sau khi nắp chai được đóng kín, chai sẽ được chuyển đến vị trí dán nhãn thông qua băng tải Khi cảm biến vị trí dán nhãn kích hoạt, sau 1 giây, xy lanh và motor dán nhãn sẽ bắt đầu hoạt động để dán nhãn xung quanh thân chai.
Sau khi hoàn tất quy trình sản xuất, chai sẽ được chuyển đến vị trí kiểm đếm sản phẩm hoàn thiện Mỗi lần, hệ thống sẽ đếm 2 chai một cách tự động, sau đó đẩy chúng đến vị trí hạ để hạ 2 chai xuống thùng cùng lúc.
-Cứ mỗi 2 chai được hạ xuống, step motor sẽ điều chỉnh vị trí thùng để hai chai tiếp theo hạ xuống không bị vướng 2 chai trước đó.
-Khi đã hạ đủ 6 chai xuống 1 thùng thì sẽ hoàn thành 1 thùng sản phẩm và đưa tới đóng gói.
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRÊN TIA PORTAL
Program blocks
-Code chai thành nhiều blocks,chương trình con khác nhau để dễ dàng kiểm soát,điều chỉnh hệ thống mà không bị rối.
-Ở đây chia ra thành 1 chương trình chính(Main) và các chương trình con nhỏ hơn.
-Chương trình con FC_AUTO dùng để điều khiển quá trình hoạt động auto của hệ thống.
Reset hệ thống và các bộ đếm khi nhấn nút reset:
Setting step motor
-Tạo 1 Axis mới với các thông số cài đặt như sau:
-Pulse per Motor Revolution: được sử dụng để xác định số lượng xung điều khiển cần thiết để động cơ bước hoàn thành một vòng quay hoàn chỉnh.
-Thông số này phụ thuộc vào:
Số bước (step) trên mỗi vòng quay của động cơ.
Hệ số chia nhỏ bước (microstepping) do driver điều khiển động cơ cài đặt. -Cách tính toán:
Số xung trên mỗi vòng quay của động cơ được tính bằng cách nhân số bước mỗi vòng với hệ số microstepping Chẳng hạn, một động cơ bước thông thường có 200 bước cho mỗi vòng quay, tương ứng với góc 1.8 độ.
Driver có thể chia nhỏ bước (microstepping) để tăng độ mịn của chuyển động (ví dụ: 1/2, 1/4, 1/8, v.v.).
MC_Home: Dùng để động cơ tìm điểm home là điểm bắt đầu dựa trên vị trí thực tế,vật lý của trục, định hướng bằng cái mode
Mode 0 - Homing trực tiếp tuyệt đối:
• Vị trí hiện tại của trục được đặt trực tiếp thành giá trị của tham số "Position".
• Không có chuyển động vật lý của trục.
Mode 1 - Homing trực tiếp tương đối:
• Vị trí hiện tại của trục được dịch chuyển bằng giá trị của tham số "Position".
• Không có chuyển động vật lý của trục.
• Trục di chuyển đến công tắc hành trình nhà (home switch).
• Khi đạt được công tắc, vị trí được đặt thành giá trị của tham số "Position". Mode 3 - Homing chủ động:
• Trục di chuyển chủ động đến công tắc hành trình nhà.
• Sau khi đạt được công tắc, trục di chuyển ngược lại đến vị trí chuẩn xác định. Mode 4 - Homing đến dấu zero encoder:
• Trục di chuyển đến dấu zero của encoder.
• Vị trí tại dấu zero được đặt thành giá trị của tham số "Position".
Mode 5 - Homing đến dấu zero encoder gần nhất:
• Tương tự Mode 4, nhưng sử dụng dấu zero gần nhất.
Mode 6 - Homing tới giới hạn phần cứng:
• Trục di chuyển đến giới hạn phần cứng (positive hoặc negative).
• Vị trí tại giới hạn được đặt thành giá trị của tham số "Position".
Mode 7 - Homing đến giới hạn phần mềm:
• Trục di chuyển đến giới hạn phần mềm đã cấu hình.
• Vị trí tại giới hạn được đặt thành giá trị của tham số "Position".
MC_MoveAbsolute: Thường hoạt động cùng với MC_Home
Khối này thường được sử dụng trong các ứng dụng như:
• Định vị chính xác trong máy công cụ
• Di chuyển robot đến các điểm xác định
• Điều khiển các trục trong dây chuyền sản xuất tự động
Một số đặc điểm chính của khối này bao gồm:
• Cho phép di chuyển trục đến một vị trí tuyệt đối được xác định
• Có thể điều chỉnh tốc độ, gia tốc và giảm tốc
• Cung cấp thông tin phản hồi về trạng thái thực hiện
2.Giám sát và kiểm tra hệ thống bằng HMI
Thiết kế màn hình Wincc Runtime
-Trên màn hình Wincc thì đã thể hiện được rõ cả 4 khâu làm việc Chiết rót,đóng nắp,dán nhãn và hạ sản phẩm vô thùng.
-Có thể điều khiển trực tiếp từ màn hình cả 2 chế độ là AUTO và MANU
-Các nút nhấn điều khiển và các đèn báo trạng thái các chức năng và tín hiệu.-Thiết kế màn hình pop-up để tối giản màn hình:
Thiết kế chức năng report tích hợp với nút nhấn trên màn hình(Xuất ra
Use VBScript to generate a file that updates the filename in the format of Day_Month_Year Create an Excel file based on a previously established reference Excel file.
-Cập nhật các giá trị thông số cần theo dõi theo từng phút và xuất vào file Excel nhờ Task Schechual.
-VB Script tạo folder và file excel:
-VB Script update trạng thái và giá trị tags:
KẾT LUẬN
Hệ thống mô phỏng tự động chiết rót, đóng nắp và dán nhãn chai đã trình bày rõ ràng ứng dụng của công nghệ PLC và HMI trong tự động hóa công nghiệp Kết quả từ phần mềm TIA Portal đã minh chứng hiệu quả của hệ thống này.
Tính khả thi: Hệ thống hoạt động ổn định, đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật.
Tính hiệu quả: Giảm thiểu lỗi con người, tăng tốc độ và hiệu suất sản xuất.
Tính linh hoạt: Các bước lập trình và thiết kế có thể mở rộng, phù hợp với nhiều loại sản phẩm khác nhau.
Hệ thống không chỉ mang lại giá trị thực tiễn trong ứng dụng công nghệ vào sản xuất mà còn giúp người dùng tích lũy kiến thức về lập trình PLC và thiết kế giao diện HMI Tuy nhiên, do hạn chế về thời gian và nguồn lực, hệ thống vẫn chưa được triển khai thực tế bằng phần cứng.
