đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống PLC S7 300 dùng WinCC và SCADA ở nhà máy DRC đà nẵng CHUONG5 THIETKE SCADA

Thuật toán của các trạm trong dây chuyền 1.Trạm băng tải cấp liệu QSM:  Đầu tiên là thuật toán lựa chọn chế độ làm việc.. Chương trình điều khiển I.Cấu trúc chương trình điều khiển: 1.T

Sau khi đã mở chương trình STEP7 ( giống như các chương trình ứng dụngwindow khác),ta sẽ thấy cửa sổ như hình 1.

Hình 5.1 Hình 5.2

Chọn mục FILE-NEW để tạo 1 project mới, ta có cửa sổ như hình 2.Nhập tên

dự án vào mục NAME (cụ thể ta dùng tên DOAN), nhấn OK ta được cửa sổ nhưhình 3.Phía bên trái là các mục chính, phía bên phải là các mục con

Hình 5.3 Hình 5.4

Kích chuột phải vào phía trái, chọn mục Insert New Object, chọn Simatic

300 Station để cài đặt CPU trung tâm ( như hình 4).Lúc này bên phía phải xuất

hiện biểu tượng Hardware.Kích vào đây để thiết lập cấu hình mạng.

2.Cấu hình mạng:

a.Trạm trung tâm:

Cửa sổ cấu hình mạng có dạng như hình 5.Bên phải là mục Catolog các thiết

bị phần cứng của nhà cung cấp.Các thiết bị được phân loại rõ ràng, tạo điều kiệnthuận lợi cho ta cấu hình mạng dễ dàng

Đầu tiên, chọn loại rack bằng cách kích vào nhóm thiết bị Simatic 300,chọn mục Rack-300.Kích đôi vào phần tử Rail để chèn rack như hình 6 Tiếp tục chèn nguồn (mục PS 300, phần tử PS 307 10A),chèn CPU (mục CPU 300, mục con

CPU 315 -2DP, chọn phần tử 6ES7 315-2AG10-0AB0).

Hình 5.5 Hình 5.6

b.Mạng Profibus:

Để cấu hình mạng Profibus, chọn biểu tượng mạng.Sau đó bên phía Catolog,

chọn nhóm thiết bị Profibus-DP.Chọn mục ET200M, chọn mục con IM153-1

như hình 7.Lúc này ta được 1 trạm ET200M như hình 8

Hình 5.7 Hình 5.8

Tại đây ta tiếp tục cấu hình các đầu ra /vào tương tự cũng như số

Tương tự như vậy, lần lượt cấu hình cho tấc cả các trạm trong mạng Profibus

 Một ET-200M cho băng tải cấp liệu QSM-120

 Một ET-200M cho băng tải cấp liệu QSM-150

 Một ET-200M cho băng tải cấp liệu QSM-200

 Một ET-200M cho đầu đùn tổng

 Một ET-200M cho hệ thống băng tải con lăn co

 Một ET-200M cho băng tải định cỡ 1

 Một ET-200M cho băng tải sau máy cán

 Một ET-200M cho máy cán

 Một ET-200M cho hệ thống băng tải làm lạnh

 Một ET-200M cho dao cắt xiên

 Một ET-200M cho băng tải vận chuyển và trạm cân 2

 Một ET-200M cho hệ thống băng tải lấy thành phẩm

 Một ET-200M cho các thiết bị cung cấp nhiệt

 Một ET-200M cho CONTROL PANEL tại phòng điều khiển trungtâm

c.Mạng Industrial Ethernet:

Để cấu hình mạng Industrial Ethernet, đầu tiên chọn trạm trung tâm , chọn 1

slot bất kỳ từ 4-11.Sau đó vào catolog, chọn nhóm thiết bị SIMATIC 300 , chọn mục CP-300, tiếp tục chọn mục con CP343-1, chọn phần tử 6GK7 343-1EX10-

0XE0

Cấu hình hoàn chỉnh có dạng sau :

Hình 5.9

Phần II Thuật toán của các trạm trong dây chuyền

1.Trạm băng tải cấp liệu QSM:

 Đầu tiên là thuật toán lựa chọn chế độ làm việc

 Tiếp theo là chế độ tay

 Cuối cùng là chế độ tự động

Hình 5.10 Lưu đồ thuật toán chọn chế độ của QSM

COPA_XXX STOP_PB

QS_AUTO

MODE_PB

QS _AUTO_MB QS_AUTO_L

STAR T

COPA SINGLE/

LINE SW

QS _LINE_MB

QS _SINGLE_MBF

T

F

T

QS_MANU MODE_PB

QS_DRIVE STOP_1_PB

LINE_STOP MB

FT

Hình 5.11 Lưu đồ thuật toán chế độ tay của QSM

Hình 5.12 Lưu đồ thuật toán chế độ tự động của QSM

QS_RVE_

JOG_1_PB

QS_FWD_

JOG_1_L

QS_RVE_

JOG_1_L

QS_FWD_

JOG_1_PB

END

TT

QS_START_

FWD_TMP_ MB

QS_START FWD

F

T

COPA_XX

X _ STOP_PB

QS_START_

FWD_TMP_MB

E_STOP _ MB

LINE_STO

P _MB

TT

START_F WD _PB

COPA_

LINE_STA

RT _PB

T

QS_

SINGLE _ MB

QS_

LINE _MB

T

T

EXT_LINE_ START_MB

EXT_LINE_ START_MB

LINE_STO P _MB

COPA_XXX_

STOP_PB

F

FT

3.Hệ thống băng tải con lăn co:

Hình 5.14 Lưu đồ thuật toán hệ thống băng tải co

SHRK_LINE_

START_ MB

SHRK_LINE _START_MB

START

COPA_LINE_START_PB

LINE_STOP _ MB

TF

CALE_ROLL _DOWN_PB

CALE_LINE _STOP_MB

CALE_LINE_

START_TMP_

MB

CALE_ROLL _UP_PB

START

CALE_PRESSURE _SWITCH_SW

Hình 5.17 Thuật toán con lăn dưới của máy cán

CALE_START_FWD

END

SHRK_DRIV E_DOWNST REAM SW

CALE_LINE_START_MB

TF

F

CALE_DRIVE _

STAR T

COPA_LINE_

START_PB

CALE_DRIVE _

CALE_LINE_START_TMP_MB

6.Băng tải sau máy cán:

TF

BARRIER_1 _LEVEL1_TL

BARRIER_1 _LEVEL2_TL

TT

FT

COPA_LINE_

START_PB

LINE_ STOP _MB

Hình 5.20 Thuật toán chọn chế độ cho các động cơ bơm nước làm mát

COPA_LINE _START_PB

START

HEUN_SPRAY _AUTO_MB

F

T

F

T

_HIGH_TL

CUT_WATER

_LOW_TLF

T

CUT_WATER_SV

CUT_AUTO_MB

CUT_PRESSURE_

PANEL_ SW

CUT_MANU_MB

FT

LINE_STOP _MB

CUT_STOP _ PB

T

F

COPA_LINE START_PB

CUT_START _ PB

CUT_MODE SW

Hình 5.23 Thuật toán băng tải dao cắt của hệ thống dao cắt xiên

CUT_BARRIE

R _2_TL

CUT_BARRIE

R _1_TL

CUT_CONV_FWD3

S_SPEED_

CONV_ENA _MB

TF

M_SPEED_

CONV_ENA_M B

CUT_BARRIE

R _4_TL

CUT_CONV_FWD4

TF

CUT_CONV_FWD1

SHRK_DRIVE_

DOWNSTREAM _

SW

FT

CUT_CONV

STOP_PB

CUT_BARRIE R

_BOT_TL TF

CUT_CONV

START_PB

CUT_BARRIE R

_TOP_TL FT

CUT_

MANU_M B

CUT_

AUTO_M B

START

F

TT

F

T

F

FT

F

TF

TF

TF

T

Hình 5.24 Thuật toán chế độ tự động hệ thống dao cắt xiên

END

CUT_KNIFE_UP_SV

CUT_TRANSVER_FWD

CUT_LEFT POSITION_

TL

CUT_KNIFE_UP_SV

CUT_KNIF

E _UP_TL

CUT_KNIFE_DOWN_SV

CUT_RIGHT _

CUT_TRANSVER_FWD

CUT_KNIF

E _UP_TL

CUT_LEFT POSITION_

TL

CUT_KNIFE_FWD

CROSS_

CUTTER_E NA _MB

STAR T

CUT_

AUTO_M B

TF

TF

TF

FT

TF

Hình 5.25 Thuật toán chế độ tay hệ thống dao cắt xiên

F

CUT_KNIFE_DOWN_SV

CUT_KNIFE_UP_SV

CUT_CUTTER_

START_PB

CUT_CUTTER_

STOP_PB

STAR T

CUT_

MANU_M B

F

T

FT

9.Hệ thống băng tải vận chuyển và định cỡ 2:

LINE_STOP _ MB

TF

_TL

SCALE2_

BARRIER_OU T

_TL

GOOD_

PIECE_MB

TF

BOKI_

MODE_S W

TF

T

F

BOKI_

PUMP_S W

LINE_ST OP MB

STAR T

BOKI_

ON_SW

BOKI_AUTO_TMP_MB

BOKI_MANU_TMP_MB

BOKI_

MIDDLE_TL

TF

2_START_P B

TF

BOKI_

RIGHT_TL

TF

Hình 5.30 Chế độ tay của hệ thống booking

Phần III Chương trình điều khiển

I.Cấu trúc chương trình điều khiển:

1.Tổng quát về cấu trúc chương trình điều khiển:

Chương trình được viết trên s7-300 dùng để điều khiển hoàn toàn hệ thống.Với việc sử dụng phương pháp lập trình cấu trúc, chương trình sẽ đơn giản hơnđối với những người bảo dưỡng hệ thống, cũng như các kỹ sư muốn can thiệpvào cách thức vận hành của dây chuyền

Chương trình được phân làm nhiều chương trình con ứng với từng trạm phầncứng trong thực tế.Phần chương trình điều khiển chính nằm trong khối tổ chứcOB1 Các lệnh trong khối OB1 này chỉ làm nhiệm vụ gọi các chương trình củacác trạm mà thôi Thêm vào đó, chương trình của các trạm cũng được chia thànhnhững khối chương trình nhỏ hơn nhằm tận dụng triệt để sức mạnh của lập trìnhcấu trúc

END

BOKI_BELT _1 _UP_PB

BOKI_BELT_1_UP_SV

F

T

BOKI_BELT _2 _START_PB

BOKI_BELT_2_START

T

F

BOKI_BELT _1 _START_PB

BOKI_BELT_1_START

START

BOKI_MAN U _TMP_MB

TF

TF

Thông thường ,các khối chương trình điều khiển 1 trạm của hệ thống baogồm 1 khối chính làm nhiệm vụ thiết lập, báo hiệu Khối chính này sẽ tiếp tục gọikhối con để điều khiển các phần tử động lực trong trạm đó.Để lưu giữ các trạngthái trung gian, chương trình sử dụng hoặc là khối dữ liệu chung DB25 (còn gọi

là khối dữ liệu chia sẽ Share Data) hoặc là các vùng nhớ, bít nhớ trong vùngM.Ngoài ra nếu cần khối chương trình chính cũng gọi khối xử lý lỗi của từngtrạm

2 Chi tiết về các khối chương trình của từng trạm trong hệ thống:

Chú ý là các khối hàm hoàn toàn được viết ở dạng các FC( để tiết kiệm vùngnhớ).Các khối có số thứ tự cách nhau 30 đơn vị ( chẳng hạn như 6,36) thì sẽ liênquan với nhau, trong đó khối có số thứ tự nhỏ hơn luôn là khối chính của trạm,khối có số thứ tự lớn hơn là các khối con điều khiển phần động lực

a.Các khối chương trình chính của các trạm được đánh số như sau:

-FC5 :”CONTROL PANEL”: xử lý việc chọn các chế độ hệ thống tại phòngđiều hành

-FC6 : BOOKING SYSTEM : khối điều khiển chính của hệ thống booking.-FC7 : QSM120 : khối điều khiển chính băng tải cấp liệu QSM 120

-FC8 : QSM150 : khối điều khiển chính băng tải cấp liệu QSM 150

-FC9 : QSM200 : khối điều khiển chính băng tải cấp liệu QSM 200

-FC12 : HEATING UNIT : khối điều khiển chính hệ thống cấp nhiệt làm lạnhcho dàn băng tải làm lạnh

-FC15 : EXTRUDER : khối điều khiển chính hệ thống ba đầu đùn

-FC16 : SHRKAGE CONV : khối điều khiển chính các băng tải co

-FC17 : STRIP MARKING : khối điều khiển chính các thiết bị đánh dấu.-FC18 :SCALE CONV 1 :khối điều khiển chính băng tải định cỡ thứ 1 của hệthống

-FC19 :BEHIND CONV : khối điều khiển chính băng tải sau máy cán

-FC20 :CALEDER : khối điều khiển chính máy cán

-FC21 : UPWARD CONV : khối điều khiển chính băng tải xiên hướng lên.-FC22:COOLING CONV: khối điều khiển chính dàn băng tải làm lạnh ( cóthêm băng tải quạt thổi khô + băng tải xiên hướng xuống)

-FC23 : CROSS CUTTER : khối điều khiển chính hệ thống dao cắt xiên.-FC26 : TRANSPORT AND SCALE2 : khối điều khiển chính hệ thống băngtải vận chuyển sau dao cắt và băng tải định cỡ 2 của hệ thống

b.Các khối xử lý chức năng của hệ thống :

-FC11 : HYDRAULIC UNIT : khối xử lý hệ thống thủy lực tại đầu đùn.-FC13 :LINE STOP : khối xử lý khi có bất cứ nút dừng dây chuyền nào đượcnhấn

-FC24 : SYSTEM FAULT : khối xử lý lỗi trên toàn hệ thống ( lỗi báo độngvàng + lỗi báo động đỏ)

-FC27 : E STOP : khối xử lý lỗi khi có bất cứ nút dừng khẩn cấp nào đượcnhấn.( báo động đèn + báo động chuông)

c Các khối điều khiển con của hệ thống :

-FC10 : MARKING DEVICE : khối điều khiển thiết bị phát hiện kim loạitrên các băng tải

-FC14 : FAULT : khối điều khiển báo hiệu lỗi riêng biệt

-FC36 : DRIVE BOOKING : khối động lực hệ thống booking

-FC37 : DRIVE QSM : khối động lực hệ thống băng tải cấp liệu

-FC42 : DRIVE HEATING UNIT : khối động lực hệ thống cấp nhiệt làmlạnh cho dàn băng tải làm lạnh

-FC45 : DRIVE EXTRUDER : khối động lực cho phần đầu đùn

-FC46 : DRIVE SHRKAGE CONV : khối động lực cho hệ thống băng tải co.-FC47 : DRIVE SCALE CONV 1 : khối động lực cho băng tải định cỡ 1.-FC50 : DRIVE CALENDER : khối động lực cho máy cán

-FC51: DRIVE UPWARD CONV: khối động lực cho băng tải xiên hướnglên

-FC52: DRIVE COOLING CONV : khối động lực cho các băng tải trong dànlàm lạnh

-FC53 : DRIVE CUTTER CONV: khối động lực cho băng tải cơ cấu dao cắtxiên

-FC 76 : DRIVE STRIP MARKING : khối động lực cho các thiết bị vạchdấu trên mặt lốp

-FC83 : DRIVE CROSS CUTTER : khối động lực cho cơ cấu dao cắt xiên

d.Các khối dữ liệu chung hệ thống:

DB25 : khối dữ liệu chung của hệ thống

DB11: khối dữ liệu cho nhiệt độ đặt của hệ thống

DB41: khối dữ liệu cho nhiệt độ thực tế của hệ thống

DB71: khối dữ liệu cho lỗi trả về khi đặt cũng như khi thu nhiệt độ của hệthống

DB31: khối dữ liệu cho áp suất đặt của hệ thống

DB61: khối dữ liệu cho áp suất thực tế của hệ thống

DB91: khối dữ liệu cho lỗi trả về khi đặt cũng như khi thu áp suất của hệthống

DB55: khối dữ liệu cho tốc độ đặt của hệ thống

DB85: khối dữ liệu cho tốc độ thực của hệ thống

DB115: khối dữ liệu cho lỗi trả về khi đặt cũng như khi thu tốc độ của hệthống

II Chương trình điều khiển tại trạm CPU chủ

1 Khối tổ chức OB1

Network 1: // phòng điều khiển trung tâm

CALL "CONTROL PANEL"

NOP 0

Network 2: // điều khiển việc dừng khẩn cấp toàn hệ thống.

CALL "E STOP"

NOP 0

Network 3: // điều khiển việc dừng toàn bộ dây chuyền.

CALL "LINE STOP"

NOP 0

Network 4: // điều khiển việc báo lỗi trong hệ thống.

CALL "SYSTEM FAULT"

NOP 0

Network 5: // điều khiển việc báo lỗi trong hệ thống.

CALL "HYDRAULIC UNIT"

NOP 0

Network 6: // điều khiển hệ thống các động cơ phun nước làm mát.

CALL "HEATING UNIT"

Network 11: // điều khiển hệ thống băng tải co.

CALL "SHRINKAGE CONV"

NOP 0

Network 12: // điều khiển hệ thống đánh dấu mặt lốp.

CALL "STRIP MARKING"

NOP 0

Network 13: // điều khiển băng tải định cỡ 1.

CALL "SCALE CONV 1"

NOP 0

Network 14: // điều khiển máy cán

CALL "CALENDER”

NOP 0

Network 15: // điều khiển băng tải sau máy cán

CALL "BEHIND CONV”

NOP 0

Network 16: // điều khiển băng tải xiên hướng lên.

CALL "UPWARD CONV”

NOP 0

Network 17: // điều khiển hệ thống băng tải làm lạnh

CALL "COOLING CONV”

NOP 0

Network 18: // điều khiển hệ thống dao cắt xiên.

CALL "CROSS CUTTER”

NOP 0

Network 19: // điều khiển hệ thống băng tải làm lạnh

CALL "COOLING CONV”

NOP 0

Network 20: // điều khiển băng tải vận chuyển và băng tải định cỡ 2.

CALL "TRANSPORT AND SCALE2”

NOP 0

Network 21: // điều khiển hệ thống băng tải lấy sản phẩm.

CALL "BOOKING SYSTEM”

A #FAULT_SIGNAL_TL // khi xảy ra lỗi

FP #EDGE_MB // tạo suờn dương khi có lỗi thoáng qua

S #FAULT_SIGNAL_TEMP_MB //bit nhớ tạm khi có lỗi

= #FAULT_SIGNAL_L

2.2 Khối điều khiển thiết bị phát hiện kim loại làm việc.

Network 1 : cho phép thiết bị phát hiện kim loại làm việc

A #MARKING_DEVICE_L // khi đã cho phép thiết bị hoạt động

AN #ACK_FAULT_PB // cho đến khi xác nhận lỗi

= #METAL_DETECTED_L

Network 3 : định thời gian cho con lăn phát hiện kim loại tác động.

A( // khi muốn tác động theo thời gian

2.3 Khối động lực băng tải cấp liệu

Network 1 : khi muốn cho băng tải hoạt động

Network 2 : khi muốn dừng băng tải lại

= #QS_STOP_L //đèn báo hiệu băng tải không được phép hoạt động

Network 3 : gán tham số cho khối hàm phát hiện kim loại.

A #QS_MARKING_DEVICE_PB // cho phép thiết bị phát hiện KL làm = L 0.0 // việc

AN #QS_DRIVE_STOP_2_PB // dừng băng tải lại

A #QS_MANU_MODE_L // khi chế độ tay được chọn

= #QS_DRIVE_START_2_L // hiển thị việc chạy bằng đèn

Network 7 : dừng băng tải ở chế độ bằng tay

A(

O #QS_DRIVE_STOP_2_PB

O #QS_DRIVE_STOP_2_L

)

AN #QS_DRIVE_START_2_PB // chạy băng tải lại

A #QS_MANU_MODE_L // khi chế độ tay được chọn

= #QS_DRIVE_STOP_2_L // hiển thị việc dừng bằng đèn

Network 8 : chạy thuận băng tải ở chế độ bằng tay

A #QS_AUTO_MODE_L // khi cho phép chạy ở chế độ tự động = #QS_RVE_JOG_1_L

Network 12 : cho phép chạy thuận băng tải ở cả 2 chế độ

2.4 Khối động lực của động cơ đùn

Network 1 : cho phép động cơ đùn làm việc.

= #COPA_EXT_ON_L // hiển thị trạng thái lên bảng điều khiển

Network 3 : hiển thị trạng thái nút nhấn chạy đầu đùn trên băng tải QSM.

A #QS_EXTR_DRIVE_FWD_PB

= #QS_EXTR_DRIVE_FWD_L

2.5 Khối động lực của băng tải con lăn co

Network 1 : cho phép động cơ băng tải co làm việc

A #COPA_LINE_START_PB

S #SHRK_LINE_START_TEMP_MB

= #COPA_SHRINK_CONV_ON_L // hiển thị trạng thái bằng đèn

2.6 Khối động lực của băng tải định cỡ 1

Network 1 : cho phép động cơ băng tải định cỡ 1 làm việc

= #COPA_SCALE1_CONV_ON_L // hiển thị trạng thái bằng đèn

2.7 Khối động lực của máy cán

Network 1 : cho phép máy cán làm việc

= #CALE_DRIVE_START_L // hiển thị trạng thái bằng đèn

Network 2 : dừng máy cán lại.

= #CALE_DRIVE_STOP_L // hiển thị trạng thái bằng đèn

Network 3 : điều khiển con lăn dưới chạy thuận.