Đồ Án môn học Điều Khiển Ứng Dụng

 Xilanh PALLET_RAM tích cực, đẩy khay rỗng vào vị trí xếp bao.Xilanh giãn cho tới khi khóa giới hạn PALLET_ELS tích cực báo khay đã ở vị trí cần thiết... Băng chuyền mang khay rỗng được

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH BÀI TOÁN 3

Đề bài 6.20: 3

CHƯƠNG 2 : BIỂU ĐỒ CHỨC NĂNG CỦA BÀI TOÁN .7

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ LAD (TIÊU CHUẨN IEC) 8

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH CẤU HÌNH PLC VÀ LỰA CHỌN PLC 10

4.1 Tổng quan về PLC Schneider 10

4.2 Các bộ điều khiển và Module đầu vào 10

4.3 Làm việc với PLC Twindosuite Software 11

CHƯƠNG 5: CHƯƠNG TRÌNH LAD TRÊN PHẦN MỀM TWINDOSUITE SOFTWARE 14

CHƯƠNG 6: MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM TWINDOSUITE SOFT HÃNG SCHNEIDER 19

CHƯƠNG 7: CÁC PHÉP SO SÁNH VÀ TÍNH TOÁN SỐ HỌC 23

Đề bài P7.10: 23

MỞ ĐẦU

Nước ta đang trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, đểtừng bước bắt kịp sự phát triển trong khu vực Đông Nam Á và trên thế giới về mọimặt kinh tế và xã hội Công nghiệp sản xuất hàng hóa đóng vai trò quan trọng trong

sự phát triển kinh tế và thúc đẩy sự tăng trưởng của xã hội Tự động hóa quá trình sảnxuất là một yêu cầu cần thiết trong mọi lĩnh vực nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượngcao, tăng khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường

Ngày nay, nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật, điều khiển tự động hiện đại

và công nghệ điều khiển logic khả trình dựa trên cơ sở phát triển của tin học mà cụthể là sự phát triển của kỹ thuật máy tính Ngày càng có nhiều trang bị kỹ thuật mớiđược áp dụng cho quấ trình sản xuất Một trong những áp dụng kỹ thuật mới đó là bộđiều khiển có thể lập trình PLC

Ưu điểm của hệ thống tự động phần mềm lập trình PLC

Bảng so sánh giữa các hệ thống điều khiển tự động:

5 Thiết kế hệ thống Phức tạp Trung bình Đơn giản

6 Vận hành HT Không nên Có khả năng Có khả năng

7 Lắp đặt hệ thống Phức tạp Trung bình Đơn giản

Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn Kĩ Thuật Điện, và

đặc biệt là thầy giáo Lê Trung Dũng đã nhiệt tình hướng dẫn giúp chúng em hoàn

thành đồ án này

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH BÀI TOÁN

 Giả sử không có khay đựng bao trong trạm khi khởi động

 Điều khiển băng chuyền thứ nhất để di chuyển khay tới trạm, băngchuyền đưa khay tới khi PALLET_CONV tích cực (PALLER_PROXphát hiện khay)

 Xilanh PALLET_RAM tích cực, đẩy khay rỗng vào vị trí xếp bao.Xilanh giãn cho tới khi khóa giới hạn PALLET_ELS tích cực báo khay

đã ở vị trí cần thiết Xilanh PALLET_RAM thu lại khi đầu ra điềukhiển không tích cực Khi đã thu lại tối đa, khóa giới hạnPALLET_RLS tích cực

 Sau khi xilanh nén tôi đa, băng chuyền thu hai chở bao tích cực và xếpbao lên khay chờ Cảm biến tiệm cận BAG_PROX phát hiện bao tớikhay

 Sau khi đếm đủ 5 bao, đầu ra điều khiển động cơ băng chuyền 2 khôngtích cực, đầu ra điều khiển OUTFD_RAM tích cực để xilanh đẩy khaychứa đủ bao sang băng chuyền thứ 3 Khi xilanh giãn tối đa, khóa giớihạn OUTRD_ELS tích cực váo khay chứa bao đã sang băng chuyền 3

 Xilanh nén lại khi đầu ra OUTFD_RAM không tích cực Khóa giới hạnOUTFD_RLS tích cực khi xilanh nén tối đa

 Sau khi xilanh đẩy khay chứa bao nén tối đa, hệ thống bắt đầu chu trìnhmới bằng việc cho khay rỗng tiếp theo vào vị trí sẵn sàng

Cả ba băng chuyền đều được điều khiển bởi PLC Băng chuyền chởkhay chứa bao ra ngoài luôn hoạt động khi trạm làm việc

Khay rỗng được băng chuyền thứ nhất mang tới sẽ được đẩy vào vị tríxếp bao Băng chuyền mang khay rỗng được điều khiển bởi đầu raPALLET_CONV và hoạt động khi đầu ra tích cực Ngoài ra, tại các thờiđiểm khác đầu ra PALLET_CONV không tích cực

Băng chuyền bao sẽ mang và xếp bao vào khay Đầu ra

Cảm biến tiệm cận PALLET_PROX không tích cực khi khay rỗng ở

vị trí sẵn sàng chuẩn bị được đẩy vào vị trí xếp bao Cảm biến tiệm cận trởlại trạng thái tích cực ngay khi xilanh đẩy khay sang vị trí xếp bao

Cảm biến tiệm cận BAG_PROX tích cực khi phát hiện bao rơi xuốngkhay Cảm biến chỉ tích cực trong thời gian bao tới và rơi xuống khay(khoảng 1 giây) Giả sử bao được phát hiện khi rơi xuống khay và khoảngcách các bao đủ lớn để cảm biến có trạng thái không tích cực giữa các bao

Bộ phận đẩy khay rỗng tới vị trí xếp bao được điều khiển bởi xilanh thủy lực đơn vàđược tác động bởi đầu ra PALLET_RAM Khi đầu ra PALLET_RAM tích cực, xilanhgiãn ra và đẩy khay rỗng tới vị trí xếp bao Có hai khóa giới hạn phát hiện vị trí củaxilanh PALLET_ELS tích cực khi xilanh giãn tối đa (khay ở vị trí xếp hàng)

PALLET_RLS tích cực khi xilanh nén tối đa

Bộ phận đẩy khay chứa bao tới băng chuyền vận chuyển ra ngoài được điềukhiển bởi xilanh thủy lực đơn và được tác động bởi đầu ra OUTFD_RAM Khiđầu ra OUTFD_RAM tích cực, xilanh giãn ra và đẩy khay chứa bao sang băngchuyền thứ ba Có hai khóa giới hạn phát hiện vị trí của xilanh OUTFD_ELS tíchcực khi xilanh giãn tối đa (khay đã nằm trên băng chuyền đưa khay ra ngoài).OUT_RLS tích cực khi xilanh nén tối đa

Khi nhấn nút khởi động (tích cực) lần đầu tiên, giả sử không có khay trong vị trí xếpbao Khi nhấn nút dừng (không tích cực), hệ thống ngừng hoạt động và các đầu ra xáclập trạng thái không tích cực Khi hệ thống đang dừng, nhấn nút khởi động thì hệthống sẽ khôi phục trạng thái hoạt động trước khi ngừng Khi hệ thống dừng, chươngtrình không chuyển sang thực hiện bước tiếp theo

Hệ thống có nút khởi động lại RESET_PB dùng để khởi tạo lại tất cả các trạngthái của hệ thống, nếu nhấn nút khởi động thì cần phải chắc chắn không có khay trong

vị trí xếp bao.Do vậy khi khởi động lại hệ thống, người vận hành cần dọn khay trong

vị trí xếp bao rồi mới được nhấn nút khởi động Khi khởi động lại các xilanh đẩy khayphải nén lại và quá trình khởi tạo lại không thể kết thúc nếu cả hai xilanh đó chưa néntối đa Nút khởi tạo lại không có tác dụng nếu hệ thống đang hoạt động Nút khởi độngkhông có tác dụng nếu hệ thống đang trong quá trình khởi tạo lại Nếu hệ thống đangngừng hoạt động, nút RESET_PB tích cực, ngườu vận hành cần phải nhả nút

RESET_PB trước khi nhấn nút khởi động để hệ thống khởi động lại

Dựa vào yêu cầu của bài toán, chúng ta có thể chia chương trình thành các thànhphần

 Phần xử lý khởi động/dừng/tạm dừng

 Khởi tạo

 Các điều kiện chuyển tiếp

 Thao tác trong các bước

Cuộn hút nội Run điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống.Cuộn hút này dùng

để xác lập trạng thái không tích cực của đầu ra khi tạm dừng hệ thống và cũng đượcdùng trong điều kiện chuyển tiếp.Tuy nhiên, khi sử dụng bộ định thời tich cực cũng cóthể không cần đến cuộn hút Run

Các đầu vào/đầu ra được định nghĩa như sau

Hình P6.20 Hệ thống xếp bao: (a) nhìn từ phía trên; (b) nhìn từ mặt bên

Thanh đẩy khay

Băng chuyền khay

Khay trống

Khay trống

Băng chuyền vào

Băng chuyền ra Thanh đẩy khay ra ngoài

PALLET_PROX Cảm biến tiệm cận, không tích cực khi phát hiện khay

rỗng trong vị trí chờ được đẩy sang vị trí xếp bao, tíchcực khi không có khay ở vị trí đó

BAG_PROX Cảm biến tiệm cận, tích cực khi phát hiện bao rơi

OUTFD_ELS Khóa giới hạn, tích cực khi xilanh đẩy khay chứa bao

giãn tối đa

OUTFD_RLS Khóa giới hạn, tích cực khi xilanh đẩy khay chứa bao

nén tối đa

INFEED_CONV Điều khiển động cơ băng tải vận chuyển bao tới trạm,

tích cực khi cần di chuyển baoOUTFEED_CONV Điều khiển động cơ băng tải vận chuyển khay chứa

bao ra ngoài, tích cực khi cần di chuyển khay

PALLET_CONV Điều khiển động cơ băng tải vận chuyển khay rỗng,

tích cực khi cần di chuyển khay

PALLET_RAM Điều khiển xilanh đẩy khay rỗng, tích cực khi cần giãn

xilanh, không tích cực khi cần nén xilanh

OUTFD_RAM Điều khiển xilanh đẩy khau chứa bao, tích cực khi cần giãn

xialnh, không tích cực khi cần nén xilanhCác bước, điều kiện chuyển tiếp và các thao tác được xác định qua bảng sau

1 Di chuyển khay tới trạm RUN,

OUTFD-RLS

PALLET-CONV OUTFEED_CONV

2 Đẩy khay rỗng vào vị trí PALELER-PROX PALLET-RAM

OUTFEED_CONV

4 Chuyển bao lên khay PALLET-RLS

OUTFEED_CONV INFEED-CONV Đếm đủ 5 bao

COUNT=5

OUTFD-RAM OUTFEED_CONV

CHƯƠNG 2 : BIỂU ĐỒ CHỨC NĂNG CỦA BÀI TOÁN.

Hình 2.1: Bi ểu đồ chức năng hoạt động hệ thống điều khiển trạm xếp

hang t ự động

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ LAD (TIÊU CHUẨN IEC)

R

Q CV PV

START-PB INT-RESET STOP-PB

STEP_1 RUN

STEP-5 OUTFD-ELS RUN STEP-6

PALLET-RAM STEP-2

OUTFD-RAM STEP-5

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH CẤU HÌNH PLC VÀ LỰA CHỌN PLC

4.1 Tổng quan về PLC Schneider

Từ năm 1836 đến nay, Schneider Electric đã trở thành một chuyên gia toàn cầutrong lĩnh vực quản lý năng lượng Khởi đầu từ các hoạt động trong ngành côngnghiệp sắt và thép, máy móc hạng nặng, đóng tàu, Schneider Electric đã dần chuyểnsang lĩnh vực điện năng và quản lý tự động hóa Sau 170 năm lịch sử, SchneiderElectric ngày nay đã trở thành các nhà cung cấp giải pháp mà sẽ giúp bạn tận dụng tối

đa năng lượng của bạn

Trong lĩnh vực PLC, Schneider Electric đã đưa ra thị trường rất nhiều sản phẩmvới kích thước ngày càng nhỏ gọn nhưng chất lượng ngày càng được đảm bảo như:Twido PLC,Modicon M340 PLC,Modicon Premium PLC, Modicon Quantum PLCTwidosuite software là phần mềm PLC được Schneider Electric cung cấp miễn phí(đã có bản hỗ trợ cho Win XP và Win 7) hỗ trợ cho PLC Twido Twido là bộ điềukhiển kích thước rất gọn, thiết kế đặc biệt cho các hệ thống điều khiển loại nhỏ và cácmáy móc không phức tạp Với khả năng kết nối vào nhiều mạng truyền thông, đa năngvới ba dòng sản phẩm( Compact, Modular và Extreme) và nhiều loại I/O, Twido vàphần mềm TwidoSuite kèm theo cung cấp giải pháp gọn gàng và tinh xảo cho tất cảcác nhu cầu điều khiển của bạn Tương tự như unity pro sofware là phần mềm hỗ trợ

để viết chương trình cho các PLC Sneider như:Premium,quantum.Các phần mềm nàyviết ra và cung cấp kèm theo PLC của hãng Schneider và không support cho các PLCcủa hãng khác(tương tự như WinCC của Simens chỉ hỗ trợ cho S7-200,S7-300)

4.2 Các bộ điều khiển và Module đầu vào

Bộ điều khiển lập trình Twido

Tất cả trong một sản phẩm, kết nối bằng ốc vặn terminal connection

Gồm có 10 sản phẩm khác nhau, 10, 16, 24 và 40 I/O, bao gồm 6 PLC có thể mởrộng 4 đến 7 module số (công cụ kết nối khác nhau) hoặc các modules analog, có thểkết hợp tùy chọn: có màn hình hiển thị, đồng hổ thời gian thực

Nguồn cung cấp 24V DC hoặc 100…240V AC

Hỗ trợ truyền thông: Modbus, CANopen, Ethernet (tích hợp trên 40I/O)

Modules Twido

Rất nhỏ gọn (40I/O chỉ với 95x90x70 mm), có thể gỡ ra được bằng ốc vặn

terminals hoặc công cụ kết nối HE10(pre-wired)

5 bộ cơ bản, 20 hoặc 40I/O, có thể mở rộng 4 đến 7 module số (các công cụ kết nốikhác nhau) hoặc các modules analog, kết hợp tùy chọn: màn hình hiển thị, đồng hồthời gian thực, bộ nhớ…

Nguồn cung cấp: 24 VDC

Hỗ trợ truyền thông: Modbus, CANopen, Ethernet

Trong đồ án ta dùng PLC Twido nguồn DC, 24 ngõ vào, 16 ngõ ra transistor

TWDLMDA40DTK để mô phỏng bài toán.

Số ngõ I/O mở rộng tối đa: 264

Số modul mở rộng tối đa: 7

Bộ đếm: 16; 32(max)

Bộ đếm tốc độ cao: 20kHz

Bộ định thời: 32; 64 (max)

Đồng hồ thời gian thực có bộ nhớ: 32KB

4.3 Làm việc với PLC Twindosuite Software

Sau khi cài đặt và chạy chương trình ta được giao diện Twidosuite software banđầu như bên dưới

Bước 1:Chọn “Programming mode” để viết chương trình

Trong cửa sổ chính project manager này gồm có:

+Update project information:Cập nhật thông tin project

+Create a new project:Tạo project mới

+Open an existing project:Mở một project có sẵn

+Save/close current project:đóng /mở project hiện hành

Bước 2:Để tạo một project mới có tên là “Mo Phong PLC” bằng cách chọnCreate a new project và điền các thông tin về project và chọn create

+Report:Xuất kết quả mô phỏng

Bước 3: Chọn cấu hình phần cứng trên Describe Có thể sử dụng mặc định

phần cứng của chương trình là module TWDLMDA40DTK

Bước 4: Kích chọn program để viết chương trình :Twidosuite software hổ trợgiao diện viết chương trình theo cả dạng ladder và dạng list Sử dụng các biệutượng hình ảnh trên thanh công cụ để viết Trong đồ án này trình bày dướidang ladder

Bước 5: khi viết xong chương trình Ladder chạy mô phỏng bằng cách kích vàobiểu tượng S trên thanh công cụ rồi chọn Run, thay đổi các giá trị đầu vào mô phỏng

CHƯƠNG 5: CHƯƠNG TRÌNH LAD TRÊN PHẦN MỀM TWINDOSUITE

SOFTWARE

Mô phỏng chương trình LAD trên phần mềm mô phỏng Twindosuite với moduleđầu vào TWDLMDA40DTK

Bảng kí hiệu địa chỉ, giải thích địa chỉ

Biến đầu vào

%I0.0 START_PB Nút khởi động, NO Tích cực khi khởi động

%I0.1 RESET_PB Nút dừng, NC Không tích cực khi cần dừng hệ

thống

%I0.2 STOP_PB Nút khởi động lại, NO Tích cực khi đưa hệ

thống về trạng thái ban đầu

%I0.3 PALLET_PROX Cảm biến tiệm cận, không tích cực khi phát hiện

khay rỗng trong vị trí chờ được đẩy sang vị tríxếp bao, tích cực khi không có khay ở vị trí đó

%I0.4 PALLET_ELS Khóa giới hạn, tích cực khi xilanh đẩy khay

rỗng giãn tối đa

%I0.5 PALLET_RLS Khóa giới hạn, tích cực khi xilanh đẩy khay

rỗng nén tối đa

%I0.6 BAG_PROX Cảm biến tiệm cận, tích cực khi phát hiện bao

rơi xuống khay

%I0.7 OUTFD_ELS Khóa giới hạn, tích cực khi xilanh đẩy khay

%M1 STEP_1 Di chuyển khay tới trạm

%M3 STEP_3 Xilanh đầy khay rỗng thu lại

Biến đầu ra

%Q0.0 PALLET_RAM Điều khiển xilanh đẩy khay rỗng, tích cực khi

cần giãn xilanh, không tích cực khi cần nénxilanh

%Q0.1 PALLET_CONV Điều khiển động cơ băng tải vận chuyển

khay rỗng, tích cực khi cần di chuyển khay

%Q0.2 INFEED_CONV Điều khiển động cơ băng tải vận chuyển bao tới

trạm, tích cực khi cần di chuyển bao

%Q0.3 OUTFEED_CONV Điều khiển động cơ băng tải vận chuyển khay

chứa bao ra ngoài, tích cực khi cần di chuyểnkhay

%Q0.4 OUTFD_RAM Điều khiển xilanh đẩy khau chứa bao, tích cực

khi cần giãn xialnh, không tích cực khi cần nénxilanh

Program lists and diagrams

CHƯƠNG 6: MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM TWINDOSUITE SOFT HÃNG

SCHNEIDER

Khi nhấn nút mô phỏng SIMULATION chương trình bắt đầu

Đến khi tích cực bằng nút start chương trình hoạt động từ Bước 1 (Step_1) băngchuyền 1 hoạt động đưa khay rỗng tới vị trí đẩy khay Phát hiện khay, băng chuyền 3cũng bắt đầu hoạt động tại bước này

Sau đó cảm biến PALLET_PROX phát hiện khay kích hoạt bước 2 hoạt động vàxilanh đẩy khay rỗng giãn ra, đồng thời bằng chuyền 1 tạm ngừng hoạt động

Xilanh đẩy khay giãn ở vị trí tối đa, cảm biến phát hiện PALLET_ELS tích cựcchuyển hoạt động của hệ thống đến bước 3, tiếp tục tại bước này xilanh nén lại đến khicảm biến PALLET_RLS tích cực chuyển sang bước 4, băng chuyền 3 vẫn hoạt độngsuất quá trình hoạt động của hệ thống

Tại bước 4 băng chuyền 2 hoạt động thả hàng vào khay trong khi cảm biến

BAG_PROX có nhiệm vụ đếm sản phẩm đến 5 bộ đếm tích cực có tín hiệu ra thì hệthống hoạt động sang bước 5 đồng thời bộ đếm reset về 0

Sau bước 4 khi Step_5 tích cực Xilanh OUTFD_RAM đẩy khay hàng tích cựcsang băng chuyền 3 đồng thời dừng băng chuyền 2

Khi hệ thống cần dừng ấn nút dừng STOP sẽ dừng toàn bộ hệ thống, khi cần khởitạo tạo nhấn tích cực RESET_PB rồi nhả tay Khi đó sẽ khởi tạo lại toàn bộ hệ thống,các xilanh sẽ nén về vị trí tồi đa

X2:=0%

Y1:=0

Y2:=4095Vậy giá trị số nguyên đầu ra DAC tính theo độ mở van:

Hình P7.10 Điều khiển độ mở van bằng đầu ra tương tự của PLC

Địa chỉ vật lí của đầu vào, đầu ra