THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC

Máy biến áp điện lực là một bộ phận rất quan trọng trong hệ thống điện. Hệ thống điện lực muốn truyền tải, phân phối công suất từ nhà máy điện đến tận các hộ tiêu thụ. Những máy biến áp dùng truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực gọi là máy biến áp điện lực. Việc dùng máy biến áp tăng điện áp từ nhà máy lên lưới để truyền tải đi xa, và ở cuối đường dây phải hạ điện áp để đưa đến hộ tiêu thụ…chẳng những làm cho tổng công suất của hệ thống máy biến áp lớn mà tổn hao không tải P0 cũng tăng. Hơn nữa do điều kiện địa hình, thời tiết, kinh tế mà mỗi lúc, mỗi nơi yêu cầu các thông số kỹ thuật cũng như thông số định mức thay đổi. Do vậy việc tính toán, thiết kế máy biến áp là một việc rất quan trọng trong chế tạo máy biến áp điện lực. Ngày nay, công nghệ chế tạo máy biến áp ngày càng phát triển và đòi hỏi phải hoàn thiện hơn, vật liệu được chế tạo ngày càng tốt hơn. Vì vậy, việc tính toán và thiết kế phải đảm bảo nhu cầu phát triển kinh tế và đạt chất lượng cao, phải lấy chỉ tiêu kinh tế làm hàng đầu, giá thành vật liệu thấp nhất, nhưng đảm bảo tốt các yêu cầu kĩ thuật

Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày nay máy móc đã dần thay thế sức lao động của con người Cùng với sự phát triển như vũ bão của cácngành công nghệ, góp phần làm bàn đạp cho sự tiến công mạnh mẽ trong công nghiệp toàn cầu mà đặc biệt là trong lĩnh vực tự động hóa điều khiển.

Trong công nghiệp ứng dụng, một thiết bị điều khiển được đặc biệt chú

ý và sử dụng rộng rãi do tính chắc chắn, an toàn thích ứng với môi trường côngnghiệp mà đặc biệt là mang lại hiệu quả cao, đó là thiết bị điều khiển PLC S7_300 do hãng Siemens sản xuất với phần lập trình bằng ngôn ngữ Step 7

Đồ án môn học này em được giao đề tài “Điều khiển dây chuyền rót nước, đóng nắp và xếp chai vào sọt lập trình bằng S7_300 và mô phỏng bằng SPS VISU” đây là một đề tài có tính ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp nói chung và trong các nhà máy chế biến đồ uống, giải khát…Và hệ thống này còn

có thể được dùng để điều khiển nhiều đối tượng khác như: trong cán thép, cắt ống nhựa, cắt giấy và trong nhiều ứng dụng khác

Hệ thống này là một khâu khá quan trọng trong một dây chuyền sản xuất

vì nó đòi hỏi độ chính xác cao và an toàn trong công nghiệp nên cần được giámsát kĩ lưỡng,cải tiến nâng cao hiệu suất

Mặc dù đã rất cố gắng, nhưng do thời gian có hạn và khả năng cho phép nên đồ án còn những điểm sai sót và kết quả không được như mong muốn Em rất mong được thầy cô và các bạn bổ sung góp ý để đồ án được hoàn thiện hơn.Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn An Toàn đã hướng dẫn rất tận tình để em có thể hoàn thành tốt đồ án của mình

Quy Nhơn, ngày 30 tháng 11 năm 2013 Sinh viên

Bùi Duy Phương

Đồ án môn học Trang 3

CHƯƠNG 1 THIẾT BỊ TRONG DÂY CHUYỀN

1 Cảm biến quang

Cảm biến quang điện thực chất là các linh kiện quang điện, loại cảm biến

mà tín hiệu quang được chuyển đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ quang điện chúng thay đổi tính chất khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt

Đầu phát của cảm biến phát ra một nguồn sáng về phía trước Nếu có vật thể che chắn, nguồn sáng này tác động lên vật thể và phản xạ ngược lại đầu thu,đầu thu nhận tín hiệu ánh sáng này và chuyển thành tín hiệu điện Tuỳ theo lượng ánh sáng chuyển về, mà chuyển thành tín hiệu điện áp và dòng điện và khuyếch đại thành tín hiệu ra

1.3 Phân loại

• Cảm biến quang phát xạ độc lập

• Cảm biến quang phát thu chung

• Cảm biến quang khuếch đại

• Cảm biến quang phản xạ giới hạn

• Cảm biến quang thu phát độc lập

1.5 Ứng dụng của cảm biến quang phản xạ gương

• Phát hiện vật trên băng chuyền

• Các ứng dụng phổ cập trong nhà máy.

• Phát hiện chai nhựa trong (khi dùng loại thích hợp)

• Kiểm soát cửa / cổng ra vào trong các tòa nhà

• Phát hiện vật thể trong công nghiệp thực phẩm

• Phát hiện băng niêm phong trên nắp lọ/hộp

• Nắp lọ/hộp được bọc bởi một lớp plastic bảo vệ niêm phong ngăn khôngkhí, vỏ bọc này rất mỏng, trong suốt, và bóng láng Một sensor truyền thống không thể phát hiện được chính xác đối tượng có độ bóng cao nhưvậy Omron đã sáng chế ra loại sensor cụ thể đáp ứng được yêu cầu trên là: E3X-NL11 dùng với đầu E32-S15L1 với độ tin cậy cao

• Phát hiện mẫu bánh trên băng chuyền

• Phát hiện mẩu bánh, kẹo với kích thướt và hình dạng, màu sắc khác nhau mà không cần phải cài đặt, thiết lập phức tạp E3S-CL là loại Photosensor của OMRON với khoảng cách phát hiện xác định và điều chỉnh được dễ dàng

1.6 Ứng dụng của cảm biến quang khuếch tán

• Các ứng dụng phổ cập trong nhà máy: như phát hiện vật trên băng chuyền

• Công nghiệp chế tạo gạch men (dùng loại nguồn sáng rộng)

• Dùng để độc mã vạch của các sẩn phẩm

ISO1 OPTO ISOLATOR2

5 4

2

1

4 3

Đồ án môn học Trang 5

2 Bộ ghép nối quang (Optocoupler)

Lý thuyết về bộ ghép nối quang

Bộ ghép nối quang bao gồm một thiết bị phát sáng và một thiết bị nhạysáng Một kiểu đơn giản nhất bao gồm một diode phát quang (LED) và mộttransistor quang (phototransistor) được ghép chung trong cùng một vỏ Môitrường hẹp nằm giữa hai linh kiện này là môi trường truyền ánh sáng

Sau đây là hình ảnh quy ước một bộ ghép nối quang kiểu này:

Hình 2.1: Quy ước một bộ ghép nối

quang

Khi có dòng điện chạy qua LED (còn gọi là dòng điện vào của OPTRON),LED sẽ phát quang Ánh sáng này truyền qua môi trường truyền sáng và tácdụng lên transistor quang, khiến transistor dẫn: dòng collector thay đổi theo sựtăng giảm của cường độ ánh sáng Như vậy thay đổi dòng điện vào củaOPTRON sẽ điều khiển được dòng collector của transistor quang, gọi là dòng

ra của OPTRON

Ưu điểm nổi bật của OPTRON là sự cách ly tuyệt đối về phương diện điệngiữa ngõ vào và ngõ ra Sự truyền tín hiệu từ ngõ vào tới ngõ ra thông qua vaitrò của ánh sáng, do đó diễn ra hầu như tức thời, không có trễ pha

OPTRON có thể làm việc như một khóa điện tử ở chế độ xung: Khi chưa

có xung dòng điện tác động lên ngõ vào, cả LED và transistor đều khóa, không

có dòng điện chạy ra tải Khi có xung dòng điện vào, LED và transistor dẫn,tương ứng có xung dòng điện ra tải

OPTRON cũng có thể làm việc ở chế độ ngẫu hợp tuyến tính: Ban đầuLED được phân cực với một dòng thích hợp Sau đó thông qua một tụ điện tínhiệu được đưa đến hai ngõ vào, điều biến cường độ phát sáng của LED và do

đó dòng collector của transistor sẽ biến thiên theo quy luật của tín hiệu vào

3 Các van khí nén

3.1 Các van điều khiển hướng (solenoide)

Các van điều khiển hướng là các thiết bị tác động đến đường dẫn các dòngkhí Tác động có thể là: cho phép khí lưu thông đến các đường ống dẫn khí,ngắt các dòng không khí khi cần thiết bằng cách đóng các đường dẫn hoặcphóng thích không khí vào trong khí quyển thông qua cổng thoát

Van điều khiển hướng được đặc trưng bằng số các đường dẫn được điềukhiển, cũng chính là số cổng của van và số vị trí chuyển mạch của nó Cấu trúccủa van là yếu tố quan trọng ảnh hưởng về các đặc tính của dòng chảy của van,chẳng hạn như lưu lượng, sự suy giảm áp suất và thời gian chuyển mạch

Hình 3.1: Van điều khiển hướng

3.2 Van chắn

Đồ án môn học Trang 7

Van chắn là loại van chỉ cho dòng khí nén chảy theo một chiều, chiềungược lại dòng khí nén sẽ bị khoá lại Áp suất ở phía sau van theo chiều dòngchảy, sẽ tác động lên cơ cấu đóng cửa thông khí của van

3.3 Van tiết lưu

Van tiết lưu là van điều tiết lưu lượng khí nén theo cả hai chiều Nếu lắp một van tiết lưu cùng với van chắn sẽ cho van tiết lưu một chiều

3.4 Van áp suất

Van áp suất là các van tác động chủ yếu đến áp suất hoặc được điều khiểnbởi độ lớn của áp suất Chúng được chia thành 3 nhóm:

- Van điều tiết áp suất

- Van giới hạn áp suất

- Van trình tự

4 Các bộ phận dẫn động

Bộ phận dẫn động là thiết bị ở đầu ra dùng để chuyển đổi nguồn nănglượng khí nén cung cấp thành cơ năng Tín hiệu ngõ ra được điều khiển bởi hệthống điều khiển và các bộ phận dẫn động sẽ đáp ứng theo tín hiệu điều khiểnthông qua các phần tử điều khiển sau cùng

Các bộ phận dẫn động khí nén được chia làm hai nhóm dựa theo chuyểnđộng của chúng: nhóm chuyển động thẳng và nhóm chuyển động quay

Hình 4.1: Xi lanh tác dụng đơn

Trong xi lanh tác dụng đơn, với sự trở về của piston nhờ tác dụng của lò

xo, có hành trình của piston bị giới hạn bởi chiều dài tự nhiên của lò xo Vìvậy, loại xi lanh này chỉ có hành trình piston lên tới xấp xỉ khoảng 80mm

Xi lanh tác dụng đơn có cơ cấu và vận hành đơn giản nên hoạt động chắc chắn và với đặc điểm là hành trình piston ngắn nên loại xi lanh này được sử dụng trong các ứng dụng như:

Ưu điểm của xi lanh này là có khả năng sinh công ở hai chiều chuyểnđộng Trong loại xi lanh này ở cả hai chiều chuyển động đều chịu sự điều khiểnbởi nguồn khí nén cung cấp

Hình 4.2: Xi lanh tác động kép

Về nguyên tắc, chiều dài hành trình của xi lanh là không giới hạn nhưngkhi thanh piston dài cần phải xem xét sự cong vênh, sự uống dọc trong hànhtrình duỗi của piston

4.3 Đặc tính kỹ thuật của xi lanh

- Lực tác động của piston:

Lực tác động của piston phụ thuộc vào các yếu tố: Áp suất không khí nén,đường kính xi lanh và sự ma sát của các bộ phận làm kín

- Chiều dài của hành trình:

Chiều dài của hành trình xi lanh khí nén loại có thanh piston không quá2m và loại không có thanh piston không quá 10m

- Tốc độ piston:

Tốc độ của các xi lanh khí nén phụ thuộc vào tải, áp suất khí nén, chiềudài đường ống, diện tích mặt cắt ngang giữa phần tử điều khiển sau cùng và

Điện áp nguồn

PLC Kênh nhập b)

Kênh nhập a)

5 Công tắc tơ (công tắc hành trình)

Công tắc cơ tạo ra tín hiệu đóng, mở, hoặc các tín hiệu là kết quả của tácđộng cơ học làm công tắc mở hoặc đóng

Loại công tắc này có thể được sử dụng để cho biết sự hiện diện của chi tiếtgia công trên bàn máy, do đó chi tiết ép vào công tắc làm cho công tắc đóng

Sự vắng mặt của chi tiết gia công được chỉ thị bằng công tắc mở và sự hiện hữucủa chi tiết được biểu thị bằng công tắc đóng

+ Không có chi tiết: 0

Hình 6.1.1: Băng tải bố

− Băng tải bố NN gồm nhiều sợi dọc /ngang đểu là Nylon, có cácthành phần gồm: cao su mặt trên + lớp bố + cao su mặt dưới Lớp bố của băngtải loại này duy trì sức căng cũng như tạo độ bền cho kết cấu băng tải, chịu lựcnén và kéo tải, chịu nhiệt 1000C tới 6000C

• Đặc điểm

− Cường lực chịu tải lớn: chịu lực gấp 5 lần sợi Cotton

− Chịu lực va đập lớn: sợi Nylon là loại sợi tổng hợp chịu sự va đậprất tốt nên các tác động ngoại lực hầu như không ảnh hưởng đến chất lượng bố

− Chịu axit, chịu nước và một số loại hóa chất khác

− Chống được lão hóa do gấp khúc, uốn lượn nhiều trong sử dụng

− Tăng cường sự bám dính giữa sợi và cao su, đồng thời giảm thiểuviệc tách tầng giữa các lớp bố

− Rất bền nếu phải hoạt động trong môi trường nhiệt độ thấp

− Độ dai cực lớn,nhẹ và làm tăng lên sức kéo của motor dẫn đến giảmtiêu thụ điện

6.1.2 Băng tải con lăn

Hình 6.1.2: Băng tải con lăn

− Băng tải có thể nâng lên hạ xuống để làm đổi hướng vận chuyển

Đồ án môn học Trang 11

− Dùng để vận chuyển các sản phẩm đã đóng thùng, có trọng lượng lớn

6.1.3 Băng tải cáp thép

•Cấu tạo

− Băng tải lõi thép gồm nhiều lõi cáp thép được sắp xếp theo chiềudọc ở những khoảng cách từ 10 đến 15mm, lớp cáp thép này là phần chịu lựctải chính giữ cho băng tải luôn chạy đúng hướng bao quanh nó là lớp phủ cao

− Băng tải cáp thép có độ bền tuyệt hảo nhất trong các loại băng tải

− Toàn bộ cáp thép trước khi lưu hóa phải được xử lý tráng ngoài tạobám dính với lớp cao su bao quanh và đây là yếu tố quang trọng nhất khi chọnbăng tải Lớp cao su mặt được chế tạo đặc biệt để chống lại các lực xé rách từmọi hướng

− Có những băng tải thép có tuổi thọ tới 15- 20 năm trong điều kiện vận hành liên tục hiệu quả kinh tế là rất lớn

7 Động cơ điện

Động cơ điện được sử dụng rộng rãi trên các máy cố định hoặc di chuyểnngắn theo quỹ đạo nhất định như: băng tải, máy trộn, máy nghiền…

Động cơ điện có nhiều chủng loại công suất và chia ra làm 2 loại: động cơđiện 1 chiều và động cơ điện xoay chiều Động cơ điện xoay chiều lại chia ra:loại không đồng bộ và loại đồng bộ

Trong dây chuyền rót nước và đóng nắp ta chọn loại động cơ không đồng

bộ với roto lồng sóc vì nó có cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, dễ bảo quản, làm việc tincậy, có thể mắc trực tiếp vào lưới điện 2 pha không cần biến đổi dòng điện,hiệu suất cao, chịu vượt tải tương đối tốt, thay đổi chiều quay và khởi độngnhanh, dễ tự động hoá Điều kiện vệ sinh công nghiệp tốt, ít gây ô nhiễm môitrường

Nhược điểm: Cosϕ của máy thường không cao lắm và đặc tính điều chỉnhtốc độ không tốt

Động cơ bằng tải có công suất: 3,7 (kW)

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU PLC S7-300 VÀ LẬP TRÌNH VỚI STEP7

2.1 Tổng quan về thiết bị khả trình PLC

2.1.1 Giới thiệu chung

PLC là viết tắt của Programmable Logic Control là thiết bị điều khiểnLogic lập trình hay khả trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toánđiều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình

Trong lĩnh vực tự động điều khiển, bộ điều khiển PLC là thiết bị có khảnăng lập trình được sử dụng rộng rãi Kỹ thuật PLC được sử dụng từ nhữngnăm 60 cà được sử dụng chủ yếu để điều khiển và tự động hoá quá trình côngnghệ hoặc các quá trình sản xuất trong công nghiệp

Các ưu thế của PLC trong tự động hoá:

- Thời gian lắp đặt công trình ngắn

- Dễ dàng thay đổi nhưng không tốn kém về mặt chính

- Có thể tính toán chính xác giá thành

- Cần ít thời gian làm quen

- Do phần mềm linh hoạt nên khi muốn mở rộng và cải tạo công nghệ thì

dễ dàng

- Ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng

Đồ án môn học Trang 13

- Dễ bảo trì, các chỉ thị vào ra giúp xử lý sự cố dễ dàng và nhanh hơn

- Độ tin cậy cao, chuẩn hoá được phần cứng điều khiển

- Thích ứng với môi trường khắc nghiệt: nhiệt độ, độ ẩm, điện áp daođộng, tiếng ồn

2.1.2 Bộ nguồn

Bộ nguồn cung cấp điện cho PLC hoạt động, việc chọn bộ nguồn dựa trêndòng tiêu thụ của điện áp một chiều (5 VDC hoặc 24 VDC) Dòng tiêu thụ củacác phân tử PLC phải nhỏ hơn dòng điện cấp của bộ nguồn để không bị quátải

2.1.3 CPU

Thành phần cơ bản của PLC là khối vi xử lý CPU Sản phẩm của mỗi hãng

có đặc trưng cho tính linh hoạt, tốc độ xử lý khác nhau Về hình thức bênngoài, các hệ CPU của cùng một hãng có thể được phân biệt nhờ các đầu vào,

ra và nguồn cung cấp

Tốc độ xử lí của CPU là tốc độ xử lý từng bước lệnh của chương trình PLCđòi hỏi CPU phải có tốc độ xử lý nhanh để có thể mô phỏng các hiện tượnglogic vật lý xảy ra nhanh trong thế giới thực, CPU có tần số nhịp càng cao thì

xử lí càng cao Tuy nhiên tốc độ cũng bị ảnh hưởng bởi cách lập trình cho PLC

2.1.3.1 Module CPU

Module CPU là loại module có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ,các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông (RS485)… và có thể còn có mộtvài cổng vào ra số Các cổng vào ra số có trên module CPU được gọi là cổngvào ra onboard

PLC S7_300 có nhiều loại

module CPU khác nhau Chúng được đặt

tên theo bộ vi xử lý có trong nó như module

CPU312, module CPU314, module CPU315…

Những module cùng sử dụng 1 loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về cổngvào/ra onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thưviện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽđược phân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ IFM (IntergratedFunction Module) Ví dụ như Module CPU312 IFM, Module CPU314 IFM…

Hình 2.1.3.1: Module CPU

2.1.3.2 Module mở rộng

Thiết bị điều khiển khả trình SIMATIC S7-300 được thiết kế theo kiểumodule Các module này sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau Việc xâydựng PLC theo cấu trúc module rất thuận tiện cho việc thiết kế các hệ thốnggọn nhẹ và dễ dàng cho việc mở rộng hệ thống Số các modul được sử dụngnhiều hay ít tuỳ theo từng ứng dụng nhưng tối thiểu bao giờ cũng phải có mộtmodule chính là module CPU, các module còn lại là những module truyền vànhận tín hiệu với đối tượng điều khiển bên ngoài như động cơ, các đèn báo, cácrơle, các van từ Chúng được gọi chung là các module mở rộng

Các module mở rộng chia thành 5 loại chính:

2.1.3.2.1 Module nguồn nuôi (PS - Power supply)

Có 3 loại: 2A, 5A, 10A.

2.1.3.2.2 Module xử lý vào/ra tín hiệu số (SM - Signal module)

Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, bao gồm:

- DI (Digital input): Module mở rộng các cổng vào số Số các cổng vào số

mở rộng có thể là 8, 16, 32 tuỳ từng loại module

- DO (Digital output): Module mở rộng các cổng ra số Số các cổng ra số

mở rộng có thể là 8, 16, 32 tuỳ từng loại module

- DI/DO (Digital input/Digital output): Module mở rộng các cổng vào/rasố Số các cổng vào/ra số mở rộng có thể là 8 vào/8ra hoặc 16 vào/16 ra tuỳtừng loại module

- AI (Analog input): Modulee mở rộng các cổng vào tương tự Số cáccổng vào tương tự có thể là 2, 4, 8 tuỳ từng loại module

- AO (Analog output): Modulee mở rộng các cổng ra tương tự Số cáccổng ra tương tự có thể là 2, 4 tuỳ từng loại module

- AI/AO (Analog input/Analog output): Modulee mở rộng các cổng vào/ratương tự Số các cổng vào/ra tương tự có thể là 4 vào/2 ra hay 4 vào/4 ra tuỳtừng loại module

Các CPU của S7_300 chỉ xử lý được các tín hiệu số, vì vậy các tín hiệuanalog đều phải được chuyển đổi thành tín hiệu số Cũng như các module số,người sử dụng cũng có thể thiết lập các thông số cho các module analog

2.1.3.2.3 Module ghép nối (IM - Interface module)

Module ghép nối nối các module mở rộng lại với nhau thành một khối vàđược quản lý chung bởi 1 module CPU Thông thường các module mở rộngđược gắn liền với nhau trên một thanh đỡ gọi là rack Trên mỗi rack có nhiềunhất là 8 module mở rộng (không kể module CPU, module nguồn nuôi) Mộtmodule CPU S7-300 có thể làm việc trực tiếp với nhiều nhất 4 rack và các racknày phải được nối với nhau bằng module IM

Đồ án môn học Trang 15

Các module ghép nối (IM) chophép thiết lập hệ thống S7_300 theo nhiều cấu hình S7-300 cung cấp 3 loại

module ghép nối sau:

- IM 360: Là module ghép nối có thể mở rộng thêm một tầng chứa 8

module trên đó với khoảng cách tối đa là 10 m lấy nguồn từ CPU

- IM 361: Là module ghép nối có thể mở rộng thêm ba tầng, với một tầng

chứa 8 module với khoảng cách tối đa là 10 m đòi hỏi cung cấp một nguồn 24

VDC cho mỗi tầng

- IM 365: Là module ghép nối có thể mở rộng thêm một tầng chứa 8

module trên

đó với khoảng cách tối đa là 1m lấy nguồn từ CPU

2.1.3.2.4 Module chức năng (FM - Function module)

Module có chức năng điều khiển riêng Ví dụ như module PID, module

điều khiển động cơ bước…

2.1.3.2.5 Module truyền thông (CP - Communication module)

Module phục vụ truyền thông trong mạng giữa các PLC với nhau hoặc

giữa PLC với máy tính

Hình 2.1.3.1.3: Module ghép nối

Hình 2.1.3.2.5: Mô hình kết nối của SIMATIC S7-300

• OB (Organisation block): Miền chứa chương trình tổ chức

• FC (Function): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm có biếnhình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó

• FB (Function block): Miền chưa chương trình con được tổ chức thành hàm và

có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác

+ Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng, đượcphân chia thành 7 miền khác nhau

+ Vùng dữ liệu: là miền để sử dụng để cất giữ các khối dữ liệu của chươngtrình bao gồm kết quả của các phép tính, hằng số được định nghĩa trongchương trình bộ đệm truyền thông Một phần của bộ nhớ này thuộc kiểu đọcghi được

Màn hình PC

Truyền thông và kiểm tra nội bộ

Chuyển dữ liệu từ cổng vào tới I

Thực hiện chương trình Chuyển dữ liệu từ cổng vào Q

VÒNG QUÉT

Lệnh 2 Lệnh 1

+ Loại khối OB (Oganization block) + Loại khối FC (Program block) + Loại khối FB (Function block) + Loại khối DB (Data block)

2.1.7 Bộ thời gian (Timer)

Bộ thời gian là bộ tạo thời gian trễ τ mong muốn giữa tín hiệu logic đầu vàou(t) và tín hiệu logic đầu ra y(t)

S7-300 có 5 loại Timer khác nhau Thời gian trễ τ mong muốn được khaibáo với Timer bằng 1 giá trị 16 bits trong đó 2 bits cao nhất không sử dụng, 2bits cao kế tiếp là độ phân giải của Timer, 12 bits thấp là 1 số nguyên BCDtrong khoảng 0÷999 được gọi là PV (Preset Value).

Hình 2.1.7: Cấu hình giá trị thời gian trễđặt trước cần khai báo với timer

10ms

100ms

1s

10s

Đồ án môn học Trang 19

Bộ đếm tiến đều có chân nối với tín hiệu điều khiển để đặt lại chế độ banđầu Bộ đếm được Reset khi tín hiệu xoá này có giá trị logic1 Khi bộ đếmđược Reset thì thanh ghi và Bit đều có giá trị logic 0

- Bộ đếm tiến lùi:

Bộ đếm tiến khi gặp sườn lên của xung vào cổng tiến, đếm lùi khi gặp sườnlên của xung vào cổng lùi Bộ đếm cũng có Reset như bộ đếm tiến Nó có giátrị tức thời lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước khi thanh ghi 2 byte có giá trịlogic 1 ngược lại có giá trị 0

- V: giá trị hiện tại của bộ đếm dạng Integer

- CV_BCD: giá trị hiện tại của bộ đếm dạng BCD

2.1.9 Truyền thông với thiết bị khác

2.1.9.1 Giới thiệu chung

Truyền thông là phần khá phức tạp trong việc làm chủ PLC PLC họ S7 sửdụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích cắm 9 chân để phục vụ choviệc ghép nối với thiết bị lập trình (PC) hoặc với các trạm PLC khác Ghép nốivới PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổiRS232/RS485

Truyền thông là một quá trình trao đổi thông tin giữa hai chủ thể với nhau.Đối tác này có thể điều khiển đối tác kia, hoặc quan sát trạng thái của đối tác.Các đối tác truyền thông người hoặc hệ thống kĩ thuật là các thiết bị phần cứng(đối tác vật lý) hoặc các chương trình phần mềm (đối tác logic)

Để thực hiện tín hiệu truyền thông ta cần các tín hiệu thích hợp có thể là tínhiệu tương tự hay tín hiệu số Sự phân biệt giữa các thông tin và tín hiệu số dẫntới sự phân biệt xử lý tín hiệu và xử lý thông tin giữa truyền tín hiệu với truyền

Hình 2.1.8: Bộ đếm tiến lùi

Mã hoá, giải mã Hệ thống truyền dẫn tín hiệu Mã hoá, giải mã

Hình 2.1.9.1: Nguyên tắc cơ bản của truyền thông

thông Có thể sử dụng dạng tín hiệu khác nhau để truyền tải một nguồn thôngtin, cũng như một tín hiệu có mang nhiều nguồn thông tin khác nhau

Trong các hệ thống truyền thông công nghiệp hiện đại ta chỉ quan tâm tớitruyền tín hiệu số, hay nói cách khác là truyền dữ liệu Các chuẩn giao tiếp hệthống này là các chuẩn giao tiếp số

2.1.9.2 Các phương thức truyền thông

- Điểm đối điểm: Point-to-Point Interface (PPI) (Đối với S7-200)

-Đa điểm: Multi Point Interface (MPI) (Đối với S7-300)

- PROFIBUS (Process Field Bus)

- Ethernet

- ASI (Actuator Sensor Interface)

- Internet

2.2 Soạn thảo một Project

Khái niệm Project trong Simatic được hiểu là những gì liên quan đến việcthiết kế phần mềm ứng dụng để điều khiển, giám sát một hay nhiều trạm PLC.Trong một Project sẽ có:

- Bảng cấu hình cứng về tất cả các module của từng trạm PLC

- Bảng tham số xác định chế độ làm việc cho từng module của mỗi trạmPLC

- Các logic Block chứa chương trình ứng dụng của tưng trạm PLC

- Cấu hình ghép nối và truyền thông giữa các trạm PLC

- Các màn hình giao diện phục vụ việc giám sát toàn bộ mạng hoặc giám sáttừng trạm PLC của mạng

2.2.1 Xây dựng cấu hình phần cứng cho trạm PLC

Để khai báo một Project, từ màn hình chính của Step7 ta chọn FileNewhoặc kích chuột tại biểu tượng “New Project/Library” Khi đó xuất hiện hộpthoại, gõ tên Project rồi ấn phím OK

Khai báo một Project mới

Đồ án môn học Trang 21

Ngoài ra ta còn có thể chọn nơi Project sẽ được cất lên đĩa Mặc định, nơicất sẽ là thư mục đã được quy định khi cài đặt Step7, ở đây là thư mụcc:\siemens\step7\s7proj

Sau khi khai báo xong một Project mới, trên màn hình sec xuất hiện mộtProject đó nhưng ở dạng rỗng (chưa có gì trong Project), nhận biết qua biểutượng thư mục bên cạnh tên Project giống như một thư mục rỗng của Window

Tiếp theo là xây dựng cấu hình cứng cho một trạm PLC Điều này khôngbắt buộc, ta có thể không cần khai báo cấu hình cứng cho trạm mà đi ngay vàophần chương trình ứng dụng Song kinh nghiệm cho thấy công việc này nênlàm vì khi có cấu hình trong Project, lúc bật nguồn PLC, hệ điều hành của S7-

300 bao giờ cũng đi kiểm tra các module hiện có trong trạm, so sánh với cấuhình mà ta xây dựng và nếu phát hiện thấy sự không đồng nhất sẽ phát ngay tín

Các Project đã

có trong đĩa

Nơi Project sẽđược lưu giữtrong đĩa

Biểu tượng một thư

mục rỗng

hiệu báo ngắt lỗi hoặc thiếu module chứ không cần phải đợi tới khi thực hiệnchương trình ứng dụng.

Trước hết, ta khai báo cấu hình cứng cho một trạm PLC với Simatic

S7-300 bằng cách vào InsertStationSimatic S7-300 Station:

Trường hợp không muốn khai báo cấu hình cứng mà đi ngay vào chươngtrình ứng dụng ta có thể chọn thẳng InsertProgramS7 Program Động tácnày sẽ hữu ích cho một trạm PLC có nhiều phiên bản chương trình ứng dụngkhác nhau

Sau khi đã khai báo một trạm (chèn một station), thư mục Project chuyểnsang dạng không rỗng với thư mục con trong nó có tên mặc định là Simatic 300(1) Thư mục Simatic 300 (1) chứa tệp thông tin về cấu hình cứng của trạm

Để vào màn hình khai báo cấu hình cứng, ta nháy chuột tại biểu tượngHardware

Step7 giúp việc khai báo cấu hình cứng được đơn giản nhờ bảng danhmục các module của nó Muốn đưa module nào vào cấu hình ta chỉ cần đánhdấu slot nơi module sẽ được đưa vào rồi nháy kép chuột tại tên của module đótrong bảng danh mục các module kèm theo

2.2.2 Soạn thảo chương trình trong các khối logic

Sau khi khai báo xong cấu hình cứng cho một trạm PLC và quay trở vềcưa sổ chính của Step7 ta sẽ thấy trong thư mục Simatic 300 (1) bây giờ cóthêm các thư mục con CPU314, S7 Program (1), Source files, Blocks và tấtnhiên có thể tên các thư mục đó

Khai báo một trạm

PLC S7-300

Tệp chứa thông tin về cấu hình cứng của trạm PLC

Để khai báo và soạn thảo chương trình cho các khối OB khác hoặc chocác khối FC, FB hay DB, ta có thể tạo một khối mới ngay trực tiếp từ chương

trình soạn thảo bằng cách kích chuột tại biểu tượng New rồi ghi tên khối vào ô

tương ứng của cửa sổ hiện ra:

Tham số xác định chế độ làmviệc của các module trong trạmvừa soạn thảo nhờ Step7 sẽ nằmtrong thư mục System data

Phần local block của

hoặc cũng có thể chèn thêm khối mới đó trước từ cửa sổ chính của Step7 bằngphím InsertS7 Block rồi sau đó mới vào soạn thảo chương trình cho khối vừađược chen thêm như đã làm với khối OB1 vừa rồi.

Các bước soạn thảo một khối logic cho chương trình ứng dụng được tómtắt như sau:

- Tạo khối logic hoặc từ cửa sổ màn hình chính của Step7 bằng cách chọnInsert trên thanh công cụ rồi vào S7 Block để chọn lại khối logic mong muốn

(OB, FC, FB) hoặc vào chương trình soạn thảo rồi từ đó kích biểu tượng New.

- Thiết kế local block cho khối logic vừa tạo

- Viết chương trình

2.3 Lập trình điều khiển dây chuyền rót nước đóng nắp và xếp chai vào sọt.

Đồ án môn học Trang 25

Đồ án môn học Trang 27