Đồ Án môn học hệ thống Điều khiển lập trình Đề tài hệ thống pha chế tự Động dùng plc cp1l omron và plc s7 200 siemens

LỜ Ờ I M I MỞ Ở ĐẦ ĐẦU U Ngày nay Ngày nay th thờ i buổổi kinh tếế thịị trườ ng cùng sựự phát triển vượ t bậậc củủa nghành tựự động hóa đã dẫn đến n ssựự ccầần thiếết t ccủủa a vi việệ

TTRƯỜNG ĐẠRƯỜNG ĐẠI HI HỌỌC K C K ỸỸ THU THUẬẬT CÔNG NGHIT CÔNG NGHIỆỆPP

KHOA ĐIỆKHOA ĐIỆN TN TỬ Ử   B

BỘỘ  MÔNĐO LƯỜNG ĐIỀMÔNĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIU KHIỂỂNN

ĐỒ

ĐỒ ÁN MÔN H  ÁN MÔN HỌ ỌC C

HỆ Ệ TH  THỐNG ĐIỀ ỐNG ĐIỀU KHI U KHIỂ ỂN L N LẬ ẬP TRÌNH P TRÌNH

Giáo viên hướ Giáo viên hướ ng dng dẫẫn : TS BÙI Mn : TS BÙI MẠNH CƯỜ ẠNH CƯỜ NGNG

 Nhóm sinh viên : Đoàn Đoàn Nguyên Nguyên Hoàng Hoàng MSSVMSSV : K14552021691

Lý Công Luậận MSSV MSSV : : K145520216035 K145520216035

Lê

Lê Tài Tài Sáng Sáng MSSV MSSV : : K145520216215 K145520216215

Lớ  p  p : K50 DDK01 : K50 DDK01

Thái Nguyên 2018  NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN  

………

………

………

………

………

………  

Thái Nguyên, Thái Nguyên, ngày….tháng… năm 2018ngày….tháng… năm 2018  

GIÁO VIÊN CH GIÁO VIÊN CHẤẤMM

(K (K ý ý ghi r ghi rõ õ h h ọ  tê  tên) n)

MỤ ỤC L C LỤ ỤC C

CHƯƠNG 1: GIỚ CHƯƠNG 1: GIỚ I THII THIỆỆU HU HỆỆ TH THỐỐNG PHA CHNG PHA CHẾẾ T TỰ Ự   ĐỘĐỘNG NG 4

1.1 Gi1.1 Giớ ớ i thii thiệệu hu hệệ th thốống pha chng pha chếế t tự ự   độđộng ng .5

1.2 Gi1.2 Giớ ớ i thii thiệệu u mô mô hình hình 6

1.3 K 1.3 K ếết lut luận chương 1ận chương 1 7

CHƯƠNG 2 : GIỚ CHƯƠNG 2 : GIỚ I THII THIỆỆU VU VỀỀ  PLC PLC CP1L CP1L -OMRON -OMRON VÀ VÀ 88  

PLC PLC S7-200 S7-200 8 8  

2.2.Gi2.2.Giớ ớ i thii thiệệu bu bộộ  điềđiều khiu khiểển PLC S7-200n PLC S7-200 được dùng trong đồđược dùng trong đồ  án án 13

2.3 K 2.3 K ếết lut luận chương 2ận chương 2 16

CHƯƠNG 3 : LẬCHƯƠNG 3 : LẬP TRÌNH HP TRÌNH HỆỆ TH THỐỐNG PHA CHNG PHA CHẾẾ T TỰ Ự   ĐỘĐỘNG NG 17

3.1.Sơ đồ3.1.Sơ đồ m mạch điềạch điều khiu khiển đấển đấu nu nốối i PLC PLC 17

3.2G3.2Gắn địắn địa cha chỉỉ vào/ra vào/ra 18

3.33.3 Lưu đồLưu đồ thu thuậật t toán toán 19

3.4 L3.4 Lập trình điềập trình điều khiu khiểển hn hệệ th thốống ng 20

3.5 K 3.5 K ếết lut luận chương 3ận chương 3 26

CHƯƠNGCHƯƠNG 4 : K  4 : K ẾẾT QUT QUẢẢ TH THỰ Ự C NGHIC NGHIỆỆM M 27

4.1 Trướ 4.1 Trướ c khi cc khi cấấp ngup nguồồn chn chạạy thy thự ự c nghic nghiệệm m 27

4.2 Khi c4.2 Khi cấấp ngup nguồồn chn chạạy thy thự ự c nghic nghiệệm m 28

LỜ  Ờ I M I MỞ  Ở   ĐẦ ĐẦU U  

 Ngày nay  Ngày nay th thờ i buổổi kinh tếế thịị  trườ ng cùng sựự phát triển vượ t bậậc củủa nghành tựự  động

hóa đã dẫn đến n ssựự   ccầần thiếết t ccủủa a vi việệc c ttựự  động trong cuộộc c ssốống.Bắắt t k  k ịị p  p nhu nhu ccầu đó thìchúng em đã phát triển ra hệệ thốống pha chếế tựự  động,dẫẫu biết ý tưởng đó không còn mớ ii

so với các nướ c bạn nhưng đặt vào nước ta thì đó chưa phải đề  tài cũ và cần đượ c phát triển sâu hơn.Hệ   th thống “Pha chế   ttựự  động” vừaa đáp ứng nhu cầầu u ccủa ngườ i dùng và khách hàng lạại tiếết kiệm được nhân công nên đây là đề tài r ấất cầần thiếết trong cuộộc sốống

ccủủa chúng ta.

Trên các họọc phầần lý thuyết đã học trên lớ  p trên lớ  p và họọc phần “Hệ thống điều khiểển

llập trình”,chúng em đượ c giao tìm hiểu và hoàn thành đề  tài : “tài : “HHệệ   ththốống pha chng pha chếế  ttự ự   độ

độngng” dùng PLC CP1L” dùng PLC CP1L-OMRON và PLC S7-200 SIEMENS Dướ i i ssựự  hướ ng ng d dẫẫn n ccủủaa

thầầy““Bùi MBùi Mạnh Cườ ạnh Cườ ng cùng các thng cùng các thầầy cô giáo by cô giáo bộộ  môn”môn”  đồ  án đượ c thựực hiệện và hoàn thành tạại phòng 309 nhà thí nghiệệm thuộộc bộộ  môn Đo lường và điều khiểển

Trong đồ  án này chúng em chỉỉ   ttậậ p  p trung trung vào vào ph phầần n llậậ p  p trình trình cho cho 2 2 PLC PLC CP1Lvà CP1Lvà S7- 200.

CHƯƠNG 1 CHƯƠNG 1: : GI GIỚ  Ớ I THI I THIỆ ỆU U H HỆ Ệ  TH THỐ ỐNG PHA CH NG PHA CHẾ Ế  T TỰ  Ự   ĐỘ ĐỘNG NG

1.1 Giới thiệu hệ thống pha chế tự động

1.1 Giới thiệu hệ thống pha chế tự động.  

 Ngày nay,vớ i công nghệệ tựự  động hóa ngày càng phát triểển Khi mà các dịịch vụụ giảảii

khát đang tăng mạnh thì việệc phụục vụụ nhu cầu cá nhân người lao động mà đượ c tựự  đông

là r ấất cầần thiếết Các hệệ thốống tựự  động này nhằằm mục đích nâng cao chất lượng đờ i sốống,

giải khát cho người lao động sau nhữững giờ  làm việệc mệệt mỏỏi,…  

Hệệ thốống pha tựự  động ngày nay không còn xa lạạ với con ngườ i.Mộột hệệ thốống pha chếế  

ttựự  động cho phép ngườ i dùng lựựa chọọn phù hợ  p vớ i mình chỉỉ  sau vài thao tác đơn giản.

+Cảảm m bi biếến n th thứứ  hai dùng để  xem người dùng đã nạ p  p xu xu vào vào má máy chưa, xem ngườ ii

dùng đã nạp đủ tiền vào máy hay chưa.  

1.21.2 Giới thiệu mô hìnhGiới thiệu mô hình  

    Yêu cầầu công nghệệ::

- Máy hoạạt dộng khi đảm bảảo tấất cảả các yêu cầầu ly vẫẫn còn, các loạại thứức uốống (trà,

coffe), đườ ng, sữữa cho kèm vẫn còn trong các bình đựng khi thỏỏa mãn những điều kiệện

ấấy máy bắt đầu làm việệc.

Ở chếế  độ mua bằng tay: sau khi đã nhấn nút lấấy ly chọọn loạại thứức uốống r ồi sau đóchèn đồng xu Việc chèn đồng xu phảải thỏỏa mãn lớn hơn hoặc bằằng 10 xu khi thỏỏa mãn

các điều kiện trên các đèn báo khi chọn thứức uốống, chèn tiềền sẽẽ sáng. Ở chếế  độ này có

thểể tùy chỉnh lượng đườ ng hoặặc sữữa cho vào thứức uốống bằng cách điều chỉnh độ mở  củủaa

2 van đườ ng và sữữa.

Ở chếế  độ tựự  động: sau khi chọọn loạại thứức uống kèm đườ ng hoặặc sữữa thì van sẽẽ mở   

thứức uống đổ vào ly theo mộột tỷỷ lệệ nhất định do nhà sảản xuất đã định sẵẵn từừ  trướ c.

Sau khi đã chọn xong thứức uốống, chếế  độ và các loại đi kèm thì máy sẽ mở   các van để  

đổ  đầy thứức uống vào ly Khi ly đầy đẩy ly ra, nếếu tiềền thừừa tr ảả lạại sốố tiềền thừừa và k ếếtt thúc cuộộc mua.

1.31.3 Kết luậnKết luận  chương 1chương 1  

Sau khi đã tìm hiểu về máy pha chế tự

Sau khi đã tìm hiểu về máy pha chế tự động, dựa vào mô hình thực động, dựa vào mô hình thực và dựa vào môvà dựa vào môhình thiết kế chúng em đã đưa

hình thiết kế chúng em đã đưa ra được những yêu cầu công nghệra được những yêu cầu công nghệ  tuy vẫn còn rất nhiềuthiếu sót nhưng chúng em đã cố gắng  sao cho phù hợp nhất với yêu cầu thực tế của máy  

 pha chế sau đó tiến hành lập trình thực tế trên PLC S7-200. Tuy nhiên yêu cầu côngnghệ mà chúng em đưa ra vẫn còn rất nhiều t

nghệ mà chúng em đưa ra vẫn còn rất nhiều thiếu sót nhưnghiếu sót nhưng  e mong các thầy cô giáothông cảm và góp ý thêm để bọn em hoàn

thông cảm và góp ý thêm để bọn em hoàn thiện đề tài một cách tốt nhthiện đề tài một cách tốt nhất ất   

CHƯƠNG CHƯƠNG 2: GI 2: GIỚ  Ớ I THI I THIỆ ỆU U V VỀ Ề PLC CP1L -OMRON VÀ  PLC CP1L -OMRON VÀ

PLCS7-200

2.1.B2.1.Bộ điều khiềnộ điều khiền PLC CP1L PLC CP1L2.1.1.T

2.1.1.Tổổng quanng quan

K ỹỹ thuật điều khiểển logic khảả trình PLC (Programmable Logic Control)

PLC tương tự  máy tính, nhưng máy tính đượ c tối ưu hóa chóe các tác vụụ tính toán và

hiểển n th thị, còn PLC đượ c chuyên biệệt cho các tác vụụ  điều khiển và môi trườ ng công nghiệệ p Vì vậậy các PLC:

   Đượ c thiếết k ếế bền để chịu được rung động, nhiệệt, ẩẩm và tiếếngồồn.

    Có sẵẵn giao diệện cho các thiếết bịị vào ra.

   Đượ c c llậậ p  p trình trình d dễễ  dàng vớ i ngôn ngữữ  điều khiểển n d dễễ   hi hiểểu, chủủ   y yếếu u gi giảải quyếết các  phép toán logic và chuyểển mạạch.

    Vềề  cơ bản chức năng của bộộ  điều khiển logic PLC cũng giống như chức năng của bộộ  

điều khiểển thiếết k ếế  trên cơ sở   các rơle, công tắc tơ hoặc trên cở  sở  các khối điện tửử  đó là:  

    Phân phát các lệnh điều khiển đến các địa chỉỉ thích hợ  p.

    PLC OMRON tiêu chuẩẩn cùng với các tính năng thông minh.  

CP1L cung cấấ p  p các các hàm hàm toán toán h họọc, hàm PIC chính vì thếế  nó có thểể   ssửử   d dụụng cho

nhữững ứứng dụụng từừ  đơn giản đến phứức tạạ p.

CP1L có khảả  năng tương thích những phầần giốống nhau với các PLC khác Nghĩa làcác chương trình có thể  chuyển đổi để  thích ứứng ng v vớ i các loạại PLC khác củủa OMRON

mà không cầần chỉỉnh sửửa.

    Thuậận lợ i vớ i nhiềều ngôn ngữữ lậậ p trình.

CP1L cung cấấ p 3  p 3 ssựự lựựa chọọn vềề ngôn ngữữ lậậ p trình:  p trình: kh khốối hàm, biểu đồ hình thang,

ccấấu trúc chữữ Chính vì vậậy có thểể giảảm bớ t thờ i gian trình bày và sựự cốố

    Dễễ dàng k ếết nốối vớ i USB.

Dòng CP1L có tích hợ  p  p ccổổng USB cho việệc giao tiếế p  p d dễễ  dàng hơn Thích hợ  p  p cho cho

ngườ i sửử dụụng không có cổổng giao tiếế p nốối từừ máy tính xách tay.

Hình 2.1 Giao tiếế p PLC vớ i máy tính cá nhân.

    Dễễ  dàng cho việệc c b bảo dưỡng và điều u ch chỉnh ban đầu u nh nhờ   vào màn hình LCD cho  phép hiểển thịị  và cài đặt.

Có thểể gắắn thêm 1 màn hình LCD và CPU cái mà có thểể hiểển thị, thay đổi dữữ liệệu,

kiểểm tra các tr ạạng thái lỗỗi mộột cách tr ựực quan.

   Tăng đầu vào ra và dung lượ ng bộộ nhớ 

Cùng vớ i i ssựự   llựựa a ch chọọn CP1L vớ i nhiềều u d dảải i r  r ộng Ngườ i dùng còn có thểể  llựựa a ch chọọn PLC phù hợ  p vớ i nhiềều ứứng dụụng lớn hơn bằng cách thêm các module mở  r ộộng.

    Khảả  năng giao tiế p cùng vớ i truyềền thông nốối tiếế p.

Dữữ liệệu có thểể chia sẻẻ qua các chuyểển nốối tiếế p RS 4  p RS 485/ RS 85/ RS 422 CP1L 422 CP1L có kh có khảả  năng

giao tiếế p cùng biếến tần, đồng hồồ hiểển thịị, màn hình cảảm ứng…  

    Có khảả  năng lựa chọọn cổổng giao tiếế p nốối tiếế p.

Giao tiếế p 1:1 hoặặc 1:N có thểể lựựa chọọn cho cổổng truyềền thông.

2.1.2C2.1.2Cấấu hình phu hình phầần cn cứ ứ ng.ng

PLC-CP1L thuộộc hãng OMRON sảản n xu xuất Đây là loại PLC đơn khối có thểể  llắắ p  p ghép ghép thêm các module và lắắ p g  p ghép hép nhi nhiềều PLC với nhau Đơn vị  cơ bản n ccủủa PLC-CP1L như

(8)    Các chân nối đầu vào.

(9)    Đèn chỉ thịị  đầu vào.

(10)    Bảảng lựựa chọọn.

Hình 2.3 Bộộ  PLC-CP1L PLC-CP1L trên trên th thựực tếế

    Module CP1L chính cung cấấ p 6  p 6 lo loạại vớ i sốố  lượ ng I/O khác nhau: 10, 14, 20, 30,

40 và 60 I/O Tấất cảả  đều có sẵẵn cổổng USB.

    Có thểể lắắ p thêm tối đa là 1(vớ i loạại 14 & 20I/O) hoặặc 3 module mở  r ộộng (vớ i loạạii

30, 40, & 60 I/O) Có thểể sửử dụụng các module mở  r ộộng củủa các họọ PLC CPM-A.

    Input time constant: để   gi giảảm ảnh hưở ng do nhiễễu hay do tín hiệệu vào lậậ p  p b bậậ p không ổn định, đầu vào củủa CP1L có thểể  được đặt mộột hằằng sốố thờ i gian tr ễễ là 1, 2, 4, 8,

16, 32, 64 hay 128 ms.

    Lậậ p  p trình trình b bằằng ngôn ngữữ   b bậậc thang (ladder), dòng lệệnh(statement list), lệệnh có

ccấấu trúc( Structured text), Khốối i llệệnh (Function Block) hoặc lưu đồ  (SFC) bằằng phầần

mềềm chạạy trong Windows vớ i CX-Programmer Không hỗỗ tr ợ  bộộ lậậ p trình cầầm tay.

    Có 2 chiếết áp chỉnh độ lớ n thanh ghi bên trong PLC (Analog Volume Adjustment)

vớ i khoảng thay đổi giá tr ịị   ttừừ  0-250(BCD) thích hợ  p  p ch chỉnh định timer hoặặc counter

 bằằng tay.

    Có thểể nhậận xung vào từừ Encoder vớ i 2 chếế  độ chính:

Incremental mode… 100 KHz.  

UP/ DOWN mode… 50 KHz.  

    Có Interval Timer tốc độ cao vớ i thời gian đặt từừ 0.5 ms –  319.968 ms Timer có

thểể  được đặt để  kích hoạạt t ng ngắt đơn (One-shot Intereupt) hoặặc c llặp đi lặ p  p llạại i ng ngắắt theo

định k ỳỳ(scheduled interrupt).

    Có đầu vào tốc độ  cao để  phát hiệện các tín hiệệu u v với độ   r  r ộộng xung ngắắn(tớ i 50 microsec) không phụụ thuộộc vào thời gian quét chương trình.  

    Truyềền thông theo chuẩẩn Host Link/NT Link hoặặc 1:1 Data Link qua cổổng

2.2.Giới thiệu bộ điều khiểnGiới thiệu bộ điều khiển PLC S7-200 PLC S7-200 được dùng trong đồ ánđược dùng trong đồ án  

Hình 2.4 Module PLC S7-200 đượ c sửử dụụng trên phòng thí nghiệệm.

- S7-200 là thiết bị điều khiển logic lập trình loại nhỏ của hãng Siemens, có cấu trúctheo kiểu module và có các module mở rộng

theo kiểu module và có các module mở rộng Các module này đươc sử dụng cho nhCác module này đươc sử dụng cho nhiềuiềuứng dụng lập trình khác nhau.  

- S7-200 thuộộc nhóm PLC loạại nhỏỏ, quảản lý mộột sốố  lượng đầu vào/ra tương đối ít.

- Tích hợ  p  p ssẵẵn n ccổổng Profibus hay sửử   d dụụng ng m mộột module mở    r  r ộộng, cho phép tham gia

- Có cổổng truyềền thông nốối tiếp RS485 vơi đầu nốối 9 chân Tốc độ truyềền cho máy lậậ p trình kiểểu PPI là 9600 bauds, theo kiểểu tựự do là 300 –  38.400 bauds.

- Tậậ p lệnh có đủ lệệnh bit logic, so sánh, bộộ  đếm, dịịch/quay thanh ghi, timer cho phép

llập trình điều khiểển Logic dễễ dàng.

- Ngôn ngữữ lậậ p trình: LAD, STL, FBD.

    Ưu điểm củủa PLC

+Điều khiểển linh hoạt, đa dạng

+Lượ ng contact lớ n,tốc độ hoạt động nhanh

+Tiến hành thay đổi sửửa chữữa dễễ dàng

+Độ  ổn định,độ tin cậậy cao

+Lắp đặt đơn giản

+Kích thướ c nhỏỏ gọọn +Có thểể k ếết nốối mạạng vi tính để giám sát hệệ thốống

    Hạạn chếế củủa PLC +Giá thành cao

+Cầần một chuyên viên để thiếết k ếế  chương trình cho PLC hoạt động

+Các yêu cầầu cốố  định,đơn giản thì không cầần dung PLC

+PLC sẽẽ bịị  ảnh hưở ng khi hoạt động ở  môi tr ừừng nhiệt độ  cao,độ rung mạạnh.

+Dung lượ ng bộộ nhớ   chương trình: 4096 words  

+Dung lượ ng bộộ nhớ  dữữ liệệu: 2560 words

+Bộộ nhớ  loạại EEFROM

yêu cầu của bài toán, yêu cầu của công nghệ cũng như của người thiết cũng như của người thiết kế đặt ra Chúngkế đặt ra Chúng

em đã lựa chọn bồ điều khiển PLC S7 200 và tiến hành lập trình trên bộ điều khiển đó.  

CHƯƠNG 3 : LẬP TRÌNH HỆ THỐNG PHA CHẾ TỰ ĐỘNG CHƯƠNG 3 : LẬP TRÌNH HỆ THỐNG PHA CHẾ TỰ ĐỘNG  

3.1.Sơ đồ mạch điều khiển đấu nối3.1.Sơ đồ mạch điều khiển đấu nối PLCPLC  

PLC-S7-200

   L    NN    C   O   M    Q   0

 .     0    Q

   0 . .

   1    Q

   0 . .

   2    Q

   0 . .

   3    Q

   0 . .

   4    Q

   0 . .   5

   C    O

   M

   I

   0 . .

   0    I

   0 . .

   1    I

   0 . .

   3

   I

   0 . .   6

   D    C    2

   V

+

  -   A    C    2    0    V

   D    C    2

   V   -

+

   H    1    H    2    H    3

   V    a    l    e

   s  u   g    r

   V    a    l    e    m    i    k

   C    f    e    R    e    m

   o  v   e

   c  u   p

   I

   0 . .

   4    I

   0 . .

   5

   I

   0 . .   7

   T    a    I    n    s    e    r    c    o    i    n

   S  u   g    a    r    M    i    k

   Q

   0 . .

   6    Q

   0 . .

   7    Q

   1 . .

   0    Q

   1 . .

   1    Q

   2 . .   0

k2

   H    4

   R    e    m

   o  v   e    d

   c  u   p

   D    r    i    n

   k  v   a

   l  u   e

   A  u   t    o     /   m

   a  u   e    l

   C  u   p    r    e    m

   o  v   e

k1

Hình 3.1 Sơ đồ đấu dây  

3.2Gắn địa chỉ vào3.2Gắn địa chỉ vào/ra/ra

ST   

Bảảng 3.1 Bảng gán địa chỉỉ vào ra.

3.3 Lưu đồ thuật toán3.3 Lưu đồ thuật toán  

Loại bỏ ly

Đèn H 1 sáng Đ

Đ

Van sữa mở 2 s đèn van sữa sáng

Van chính mở 10 s

3.4 Lập trình điều khiển hệ thống3.4 Lập trình điều khiển hệ thống  

Khiđèn h1 sáng hay Q0.0 đượ c cấấ p nguồồn nhấn nút để chọn coffee(i0.1) đèn h2(Q0.1)

Vìở  chếế  độ tựự  động nên sau khi trà hoặc cà phê đã đượ c chọn lúc ban đầu phảải chọọn

thêm đườ ng hoặặc sữữa kèm theo.

ssẽẽ  đóng van đườ ng.

Khi M1.2 có nguồồn van sữữa sẽẽ mở   và timer T37 cũng đếm 2s r ồồi tắắt nguồồn mở  van

ssữữa.

 Network 14:

Khi biếến M1.3 có nguồồn sẽẽ cấấ p cho timer T38 và biếến M1.4 Timer T38 sẽẽ  đếm và

ngắắt nguồồn cho biếến M1.4 sau 10s.

 Network 15:

Khi biếến M0.2 hoặặc biếến M1.4 có nguồồn sẽẽ cấấ p nguồồn cho cuộộn dây K1 mở  van chính(Q0.6).

 Network 16:

Ở chếế  độ bằng tay sau khi đầy ta nhấn nút cup remove(I0.7) để  đẩy ly ra(Q0.7) Còn ở   

chếế  độ tựự  động sau khi timer T38 đếm đủ 10s sẽẽ tựự  đẩy ly ra.