Luận văn tốt nghiệp đại học thiết kế hệ thống cân dùng plc

Trang 1

, YN Ludn van tot nghiép Daihoc

y

Ƒ

THIET KE HE THONG

CAN DUNG PLC +

Trang 2

Luận văn tốt nghiệp Đại học Thiết kế hệ thông cân dùng PLC

LOTCAM DOAN

Hệ thống cân là một hệ thống được áp dụng rất nhiều trong các nhà máy sản xuất Với những yêu cầu về định lượng sản phẩm một cách chính xác khi được đưa vào quá trình sản xuất Từ những yêu cầu thực tế và lòng đam mê nghiên cứu các hệ thống cân nên chúng em mạnh dạn chọn đề tài “THIET KE HE THONG CAN

DUNG PLC” nay đề làm luận văn tốt nghiệp cho minh

Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng em đã nỗ lực hết sức, tuy nhiên sẽ

không tránh khỏi những thiếu sót và những nội dung trình bày trong quyền báo cáo

này là những hiểu biết và những thành quả của chúng em đạt được trong suốt quá

trình nghiên cứu dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thay Ths.Nguyén Hoàng Dũng

Chúng em xin cam đoan rằng: những nội dung trình bày trong quyền báo cáo luận văn tốt nghiệp này không phải là bản sao chép từ bất kỳ công trình đã có trước nào Nếu không đúng sự thật, chúng em xin chịu mọi trách nhiệm trước nhà trường

Can Tho, ngày tháng năm 2012

Sinh viên thực hiện (ký tên và ghi họ tên)

LỜI CẢM ƠN

CBHD: Ths Nguyén Hoang Diing Trang 2 SVTH: Pham Hoang Hiép

Nguyễn Văn Tâm

Trang 3

chúng em trong suốt thời gian theo học tại trường, là toàn bộ năng lực của chúng

em khi bắt tay vào quá trình nghiên cứu Để được thành công như ngày hôm nay chúng em không bao giờ quên được sự giúp đỡ và sự giảng dạy rất nhiệt tình của

các Thầy cô Bộ môn Tự động hoá - Khoa Công nghệ - Trường Đại học Cần Thơ Các Thầy cô là những đội ngũ đi trước rất am hiểu về lĩnh vực khoa học kỹ thuật đã tận tình giảng dạy và giúp chúng em hoàn thành được rất nhiều đề tài Luận văn rất

hay và có ứng dụng nhiều trong thực tế Và đều không thé kể đến sự thành công của chúng em ngày hôm nay đó là sự nhiệt huyết tận tình hướng dẫn của Thầy Nguyễn Hoàng Dũng Thầy đã cùng chúng em đi qua những ngày khó khăn trong quá trình

nghiên cứu và chỉ dẫn của Thầy là niềm động lực rất lớn đối với chúng em Và cuối

cùng chúng em xin ghi ơn công lao cha mẹ đã sinh ra và cho chúng em được ăn học đến ngày hôm nay để có cơ hội tiếp cận với lĩnh vực khoa học, nhờ sự động viên thường xuyên và quan tâm đủ mặt về phía gia đình là một động lực giúp chúng em vực qua mặt tâm lý, sự chán nản để chúng em quyết tâm hoàn thành tốt được đề tài này

Chúng em cũng xin cảm ơn đến những người bạn thân đã không ngại chia sẽ

về kinh nghiệm làm đề tài cũng như hỗ trợ các công việc để giúp nhóm em hoàn

thành tốt được luận văn này

Nguyễn Văn Tâm

Trang 4

Luận văn tot nghiệp Đại học Thiết kế hệ thông cân dùng PLC

Nhận xét của Giáo viên hướng dẫn

als

Cần Thơ, ngày tháng năm 2012

Giáo viên hướng dẫn

Ths Nguyễn Hoàng Dũng

CBHD: 7hs Nguyễn Hoàng Dũng Trang 4 SVTH: Phạm Hoàng Hiệp

Nguyễn Văn Tâm

Trang 5

Nhận xét của Giáo viên phản biện 1

als

Giáo viên phản biện 1

Nguyễn Văn Tâm

Trang 6

Luận văn tot nghiệp Đại học Thiết kế hệ thông cân dùng PLC

Nhận xét của Giáo viên phản biện 2

alls

Giáo viên phản biện 2

Nguyễn Văn Tâm

Trang 7

Mục lục

LOI CAM ON

Muc luc

Danh muc hinh

Kí hiệu và việt tắt

1.1 ĐẶT VẤN ĐÈ

1.2 MỤC TIÊU ĐÈ TÀI

1.3 GIỚI HẠN ĐÈ TÀI

1.4 GÓI THIỆU NỘI DUNG

1.5 HƯỚNG GIẢI QUYÉT

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYÉT

2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢN'

2.1.1 Khối lượng của một vật thé

2.1.2 Các hình thức xác định khối lượng của vật

2.2 CAM BIEN TRONG LUGNG COADGEEL

2.2.1 Cầu tạo của một Loadcell

2.2.2 Mạch cầu Wheatstone

2.2.3 Ứng dụng loadcell vào đề t

2.3 BỘ KHUECH DAI LOADCELL CHUAN CONG NGHIEP

2.4 MODUL MO RONG ANALOG EM231

2.4.1 Cấu tạo

2.4.2 Thông số kỹ thuậ

2.5 GIỚI THIEU VE BO DIEU KHIEN LOGIC LAP TRIN

2.5.1 Khái niệm chung

2.5.2 Những đặc điểm của PLC

2.5.3 Phân loại PLC S7 200

2.5.4 Chức năng hình dạng bên ngoài PLC S7 200 CPU 224

2.5.5 Cấu trúc bên trong

2.5.6 Đặc điểm ngõ vào ra của PLC S7 200

2.5.7 Cáp truyền thông

2.5.8 Thực hiện chương trình

2.5.9 Phân mềm lặp trình của PLC S7 200

2.6 GIỚI THIỆU PHẢN MÈM WINCC 6.0 SP2

2.6.1 Các đặc điểm chính của WinCC

2.6.2 Các chức năng chính của WinCC

CHƯƠNG II: THỊ CÔNG THIẾT KÉ HỆ THÓNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG

3.1 THIET KE PHẦN CỨNG

3.1.1 Dau néi PLC $7-200 CPU224 véi Modul Analog EM231

Nguyễn Văn Tâm

Trang 8

3.1.2 Đấu nối Modul Analog EM231 với bộ khuếch đại MKcells, Loadcell với

MKcells i

3.1.3 Động cơ và mạch điêu khiên động c‹

3.1.4 Thiết kế mô hình cơ khí

3.1.5 Cảm biến

3.1.6 Van khí né:

3.2 THIẾT KÉ PHÀẦN MÈM

3.2.1 Ý tưởng thiết kế chương trình

3.2.2 Lưu đồ chương trình điều khiển hệ thống

3.2.3 Quy ước các ngõ vào ra cho PLC

3.2.4 Thiết kế truyền dữ liệu PC — Access

3.2.5 Thiết kế giao diện và điều khiển giám sát bằng WinCC

CHUONG 4: KET QUA DAT ĐƯỢC VÀ KIÊN NGHỊ

4.1 KET QUA DAT DUOC

4.1.1 Phần cứng

4.1.2 Phần mềm

4.2 KIÊN NGHỊ

4.2.1 Giới hạn kết

4.2.2 Hướng phát triên

Phụ lục

Tài liệu tham khảo

CBHD: Ths Nguyén Hoang Ding Trang 8 SVTH: Pham Hoang Hiép

Nguyễn Văn Tâm

Trang 9

Hình 2

Hình 3

2 Cấu tạo Strain gage

3 Mạch cầu Wheatstone

4 Cầu tạo bên trong loadcell và nguồn cấp

Hình 2

8 Modul Analog EM231

Hinh 2

20 M6 ta Iénh Set va Reset

Hinh 2

22 Mô ta lénh Timer Off delay

23 Mô tả lệnh Timer ON có nhớ

24 Lệnh đếm lên được trình bày dưới dạng Ladder

29 Các bước điều khiển chương trình

Hình 3

2 Sơ đồ điều khiển hệ thống

3 Sơ đồ đấu nối PLC, EM 231 và bộ khuếch đại

Hình 3

9 Hình chiếu đứng của phễu

Hình 3

Danh mục hình

1 Cân bằng đòn cân

5 Một số dạng loadcell

6 Loadcell UWE dang th:

7 Bộ khuếch đại loadcell MKcells KM02A

9 Các switch cho phép cầu hình modul EM231

10 Câu trúc đữ liệu của word ngõ vào

11 Hình dáng bên ngoài của PLC S7 200

12 Sơ đồ khối hệ thống PLC S7 200

13 Sơ đồ I/O của CPU 224 với nguồn cấp là 24VDC

14 Cáp PC/PPI kết nối RS232 và RS485

15 Vòng quét trong PLC S7 200

16 Mô tả lệnh Load

17 Mô tả lệnh Load Not

18 Mô tả lệnh đấu nối tiếp

19 Mô tả lệnh đấu song song

21 Mô tả lệnh TON

25 Lệnh đêm xuong ¢ duge trinh bay dui dang Ladder

26 Lệnh đếm lên xuống

27 Mô tả lệnh gọi chương trình con

28 Mô tả lệnh nhảy

1 Các bước thiết kế mô hình định lượng

4 Sơ đồ đấu dây cho modul EM231

5 Kết nối CPU224 với modul EM23

6 Cách đấu dây bộ khuếch dai loadcell

7 Mạch nguồn 12 VDC 3A

8 Mạch kích động cơ từ ngõ r ra a PLC,

10 Hình chiếu cạnh của phéu

11 Hình chiếu bằng của phễu

12 Hình chiếu đứng băng tải

13 Hình chiếu cạnh băng tải

CBHD: Ths Nguyễn Hoàng Dũng Trang 9 SVTH: Phạm Hoàng Hiệp

Nguyễn Văn Tâm

Trang 10

Hình 3 14 Hình chiếu bằng băng tải

Hình 3 15 Bản vẽ mô hình cân định lượng

Hình 3 16 Cảm biến quang PZ2-41P loại PNP

Hình 3 17 Cách dau day cảm biến quang PZ2-4IP

Hình 3 18 Cảm biến quang BYD30-DDT-T loại NP

Hình 3 19 Cách đấu dây cảm biến quang BYD30-DDT-T

Hình 3 20 Van đảo chiều 5/2

Hình 3 21 Van tiết lưu

Hình 3 22 Quan hệ giữa khôi lượng và giá trị AD đọc vị

Hình 3 23 Lưu đồ chương trình cân

Hình 3 24 Lưu đồ giải thuật điều khiển hệ thống cân v‹

Hình 3 25 Màn hình giao điện PC Access

Hình 3 26 Các biến đã khai báo hoàn chỉnh

Hình 3 27 Cửa số làm việc của WinCC

Hình 3

Hình 3 29 Giao diện đồ họa hệ thông định lượng

Hình 3 30 Cửa số thiết lập cho Alarm Logging

Hình 3 31 Tùy chọn màu cho các Alarm

Hình 3 32 Cửa số thiết lặp cho các biến trạng thái Tag Logging

Hình 3 33 Các màu tương ứng với các biến trạng thái Tag Logging

Hình 3 34 Giao điện Web Navigator

Hình 3 35 Giao diện tạo bảo mật cho người dùng

Hình 3 36 Truy xuât dữ liệu ra Excel

Hình 3 37 Thiết lập chế độ hoạt động của chức năng WinCC

Hình 4 1 Mô hình cơ khí hoàn chỉnh của cân suất

Hình 4 2 Giao diện điều khiển hệ thống tự động

Hình 4 3 Giao diện Web Navigator

Hình 4 4 Truy suất dữ liệu ra Excel

5 Biểu đỗ thể hiện các biến tt

Nguyễn Văn Tâm

Trang 11

Danh mục bảng

Bang 2 1 Thông số Loadcell UWE

Bang 2 2 Thông số kỹ thuật KM02A

Bảng 2 3 Thông số modul Analog EM 231 và EM 235

Bảng 2 4 Bảng cầu hình modul EM 231

Bang 2 5 Thông số của các loại CPU dòng S7 200

Bảng 2 6 Các loại Timer và độ phân giải tương ứng

Bảng 3 I Linh kiện dùng trong mạch nguồn 12VDC

Bảng 3 2 Cách linh kiện dùng trong mạch kích động cơ

Bảng 3 3 Thông số cảm biến quang PZ2-41P loại PNP

Bảng 3 4 Thông số cảm biến quang BYD50-DDT-T loại NP

Bảng 3 5 Quy ước các ngõ vào ra cho PUC st

CBHD: Ths Nguyen Hoàng Dũng Trang 11 SVTH: Pham Hoang Hiép

Nguyễn Văn Tâm

Trang 12

Kí hiệu và viết tắt

- PLC: Progammble Logic Control

- WinCC: Windows Control Center

- HMI: Human Machine Interface

- CPU: Central Processing Unit

- SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition

Nguyễn Văn Tâm

Trang 13

Tóm tắt

Đề tài nêu lên một giải pháp thiết kế hệ thống cân định lượng trực tuyến dùng

PLC PLC có nhiệm vụ đọc giá trị trọng lượng ở dạng tương tự từ ngõ ra của

Loadcell sau khi qua bộ khuếch đại Một chương trình được viết sẵn cho PLC để đọc, thiết lập hệ thống cân, tính toán và giao tiếp với giao diện HMI (được lập trình

trên WinCC)

Giao diện HMI sẽ hiển thị trọng lượng cân của mỗi mẻ, tổng số mẻ cân được trong ca và các chức năng thiết lặp các thông số ban đầu cho hệ thống cân

Qua thời gian nghiên cứu thiết kế, cân chỉnh và vận hành thực tế Kết quả của hệ thống cân này có độ chính xác + 6g

Với kết quả này, nhóm chúng em mạnh dạn đề nghị đề tài được nghiên cứu thêm

và đưa vào áp dụng trong sản xuất

Nguyễn Văn Tâm

Trang 14

Abstract

Topic raised a design solution weighing systems used to quantify PLC online PLC will read the value in the form of analog weight from the loadcell output after passing through the amplifier A written program available to the PLC to read, set weighing systems, computing and communication with HMI interface (programmed

on WinCC)

HMI displays weight of each batch, the total batch weight in the case and the functions set the initial parameters for weighing systems

Across time the study design, calibration and operational reality The result of this weight system accuracy of + 6g

With this result, the group we strongly suggest topics to be studied further and introduced in production

CBHD: Ths Nguyén Hoàng Dũng Trang 14 SVTH: Pham Hoang Hiép

Nguyễn Văn Tâm

Trang 15

CHƯƠNG I: TONG QUAN

1.1 DAT VAN DE

Đồng bằng sông Cửu Long - dựa lúa lớn nhất cả nước, là một khu vực thuần nông nghiệp rất phong phú về nhiều loại sản phẩm nông nghiệp Trong các nhà máy xay lúa, sau khi thành phẩm là gạo, người ta thường cho vào bao và sau đó đem lên bàn cân dé xác định khối lượng Đây là phương pháp cân tĩnh truyền thống từ xưa đến nay, phương pháp này gây tốn nhiều thời gian, nhân công, không lưu trữ dữ liệu chính xác khi cân với số lượng lớn, năng suất không cao, chưa áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật Bên cạnh đó, một số cơ sở được trang bị thiết bị điều khiển tự động ngoại nhập, có giá thành TẤt cao, không làm chủ được thiêt bị này và các thiết bị này

không phù hợp với từng loại sản phẩm nông nghiệp cụ thể Để khắc phục khó khăn trên, chúng em mạnh dạn đề xuất đề tài “Thiết kế hệ thông can ding PLC”

1.2 MỤC TIÊU ĐÈ TÀI

- Thiết kế, thi công, điều khiển và giám sát hệ thống cân định lượng trực tuyến dùng

PLC

- Với phương pháp cân động sẽ thay thế cho phương pháp cân tĩnh truyền thống Khi cân động, sản phẩm dạng hạt sẽ được định lượng một cách tự động, vận chuyên

theo phương hướng đã định trước, cân với tốc độ nhanh, hiệu quả, không tốn nhiều

sức lực Hơn nữa, người quản lý sẽ điều khiển, giám sát hệ thống cân cũng như cập nhật số liệu một các tự động, liên tục và chính xác

- Phương pháp điều khiển và giám sát hệ thống thiết bị bằng phần mềm WinCC trên

giao diện HMI sẽ giúp người quản lý và điều khiển công việc hiệu quả hơn, nhanh hơn ít tốn thời gian và chủ động trong công việc

- Tính toán phương pháp cân động để khối lượng thu về một cách chính xác

- Toàn bộ trạng thái hoạt động | và số liệu cân thu về được điều khiển và giám sát trên máy tính thông qua phần mềm ứng dụng WinCC

1.3 GIỚI HẠN ĐÈ TÀI

- Theo thiết kế, hệ thống định lượng hai sản phẩm tiêu biểu là đậu và gạo với khối lượng là 2kg Tuy nhiên, hệ thống có thể cân nhiều sản phẩm dạng hạt khác như lúa,

ngô, hạt tiêu, bắp, các loại phân bón dạng hạt, Giới hạn độ chính xác cho hệ thống can 1a + 6g

- Điều khiển và giám sát thiết bị trên máy tính Hiển thị khối lượng nguyên liệu thực tại và tổng khối lượng nguyên liệu, năng suất sẽ được hiển thị trên màn hình Tuy nhiên việc tính tiền và in hóa đơn cho khách hàng nằm ngoài phạm vi đề tài Trên

cở sở này, đề tài có thể mở rộng cho các mô hình cân định lượng với công suất lớn hơn, ứng dụng nhiều hơn trong thực tiễn

Nguyễn Văn Tâm

Tiêu đề	Thiết kế hệ thống cân dùng PLC
Tác giả	Phạm Hoàng Hiệp, Nguyễn Văn Tâm
Người hướng dẫn	Ths. Nguyễn Hoàng Dũng
Trường học	Trường Đại học Cần Thơ
Chuyên ngành	Tự động hóa
Thể loại	Luận văn
Năm xuất bản	2012
Thành phố	Cần Thơ

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	3,23 MB