bài tập dài điều khiển logic và lập trìn plc win cc plexible

Trong những năm gần đây, PLC ngày càng được sử dụng rộng rãi và được coi như một biện pháp giải pháp điều khiển lí tưởng cho việc tự động hóa trong công nghiệp.. CHƯƠNG I Giới thiệu PLC

Trường đại học điện lực Khoa công nghệ tự động

…//…

Bài tập dài điều khiển logic và lập trình PLC

Sinh viên th c hi n : Đinh Quang C nhực hiện : Đinh Quang Cảnh ện : Đinh Quang Cảnh ảnh

: Lê Tùng Lâm

L p : D7CNTD2 ớp : D7CNTD2

LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay đất nước ta đang trong thời kì hội nhập và phát triển về mọi măt kinh tế, chính trị, văn hóa xã hội, khoa học kĩ thuật để tiến kịp với

sự phát triển của thế giới Đặc biệt là quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước thì tự động hóa đóng một vai trò quan trọng nhằm đáp ứng các yêu cầu đề ra của nền sản xuất công nghiệp hiện đại : tốc độ sản xuất, chất lượng, giá thành, khấu hao máy móc Sự phát triển như ngày nay các ngành công nghiệp ngày càng ứng dụng mạnh mẽ các thành tựu khoa học kĩ thuật đặc biêt là Tự Động Hóa

Trong những năm gần đây, PLC ngày càng được sử dụng rộng rãi và được coi như một biện pháp giải pháp điều khiển lí tưởng cho việc tự động hóa trong công nghiệp Qua bài tập lớn này chúng em hiểu hơn về cách lập trình trên phần mềm PLC S7-300 và mô phỏng trên phần mềm WINCC

Tuy vậy do kiến thức còn nhiều hạn chế, chúng em không thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô!

Đề số 24:

Câu 1:

Một thiết bị trộn hóa chất hoạt động theo quy trình như sau :

Ấn nút Start thì Bơm 1 có điện cho phép cấp nguyên liệu A, sau 10 phútthì Bơm 2 bắt đầu hoạt động cho phép cấp nguyên liệu B

Khi Sensor_Hi báo bình đầy thì dừng Bơm 1 , Bơm 2 kết thúc giai đoạn cấp nguyên liệu

Bình đã được bơm đầy thì sau 3s bật động cơ trộn , trộn trong khoảng 1 phút thì dừng Động cơ trộn

Sau khi trộn xong mở Van xả , quá trình xả sẽ kết thúc khi Sensor_Lo báo bình đã cạn Hệ thống thực hiện xong 1 mẻ Sau khi bình cạn thì tựđộng bật Bơm 1 , quá trình lặp lại từ đầu , sau khi trộn được 10 mẻ thì hệthống dừng hoàn toàn cho đến khi nào ấn nút Start lại Hệ thống sẽ dừng tại mọi thời điểm nếu nút Stop được tác động

Chú ý: các nút ấn , cảm biến dạng Normal Open

Yêu cầu :

a Lập cấu hình vào ra và vẽ giản đồ thời gian

b Viết chương trình điều khiển theo LAD hoặc STI cho PLC S7-300

Câu 2:

Lập trình HMI cho bài toán trên , sử dụng phần mềm Simatic Manager

và Win CC Flexible để mô phỏng

CHƯƠNG I Giới thiệu PLC Simatic S7-300 và Phần mềm mô phỏng

+ Dễ lập trình và dễ thay đổi chương trình điều khiển, sử dụng thíchhợp trong nha máy

+ Cấu trúc kiểu module dễ dàng bảo tri và sửa chữa

+ Có độ tin cậy cao hơn trong môi trường nhà máy xông nghiệp

+ Có kích thước nhỏ gọn hơn mạch role do dùng linh kiện ban dẫn.+ Giá thành có tính cạnh tranh cao

Đặc trưng của PLC là sử dụng vi mạch để xử lý thông tin Các ghépnối logic cần thiết trong quá trình điều khiển được thay bằng phần mềm

do người sử dụng lập trình và cài đặt vào PLC Đặc tính này của PLCcho phép người sử dụng giải quyết nhiều bài toán về tự động hóa khácnhau trên cùng một bộ điều khiển mà hầu như không cần phải thay đổi

gì nhiều ngoài việc nạp chương trình khác Như vậy, với chương trình

điều khiển bên trong minh, PLC trở thành bộ điều khiển nhỏ gon, dễthay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xungquanh Toàn bộ chương trình được lưu trong bộ nhớ dưới các khốichuong trình ( OB, FB, FC…) và được thực hiện lặp với chu kì quét.Cùng với sự phát triển của khoa hoc kỹ thuật, đặc biệt là kỹ thuật vi

xử lý PLC ngày càng phát triển mạnh mẽ, hoàn thiện hơn cả về sốlượng đầu vao ra tích hợp và tốc độ xử lý chương trình

1.2 Cấu tạo phần cứng PLC S7-300

Hinh 1.1 Cấu trúc phần cứng PLC

Cấu tạo tổng thể PLC gồm có bộ xử lý trung tâm(CPU), hệ điềuhành, bộ nhớ chương trình để lưu chương trình điều khiển, lưu dữ liệu

và phải có các cổng vào ra để giao tiếp với các thiết bị bên ngoài, bêncạnh đó nhằm thực hiện các bài toán điều khiển số, PLC phải có cáckhối hàm chức năng như timer, counter, và các hàm chức năng chuyêndụng khác.

Trong thực tế các đối tượng điều khiển bởi PLC có số lượng các tínhiệu đầu vào ra cũng như chủng loại tín hiệu vào ra rất đa dạng Để tăngtính mền dẻo của PLC khi làm việc với các đối tượng điều khiển khácnhau người ta chế tạo PLC dưới dạng các module, số lượng các moduleđược sủ dụng nhiều hay ít phụ thuộc vào yêu cầu của bài toán Đối vớimột hệ thống điều khiển băng PLC bao giờ cũng có module nguồn,module CPU, và một sô module mở rộng theo nếu có tùy theo yêu cầucủa hệ thông Các module được gắn trên những thanh ray ( goi là rack)

1.2.2 Cấu tạo cổng vào ra trên PLC S7 300

Như vậy khối vào ra có vai trò là mạch giao tiếp giữa mạch vi điện

tử của PLC với các mạch công suất bên ngoài , kích hoạt các cơ cấu tácđộng : Nó thực hiện sự chuyển đổi các mức điện áp tín hiệu và cách

ly Tuy nhiên khối vào ra cho phép PLC kết nối trực tiếp với các cơ cấutác động có công suất nhỏ (<= 2 A) nên không cần các mạch công suấttrung gian hay rơle trung gian Có thể lựa chọn các thông số cho các ngõ

ra ,vào với các yêu cầu điều khiển cụ thể :

+ Ngõ vào : 24 V DC ; 110 V AC hoặc 220v AC

+ Ngõ ra : Dạng rơle, transistor hay triac

+ Loại ngõ ra dùng rơle: có thể nối với cơ cấu tác động làm việc với điện

áp AC hay DC , cách ly dạng cơ nên đáp ứng chậm

+ Loại ngõ ra dùng Triac : Kết nối được giữa cơ cấu tác động làm việcvới điện áp AC hoặc DC có giá trị từ 5 v đến 242v ,chiu được dòng nhỏhơn so với dùng rơle nhưng tuổi thọ cao và tần số đóng mở nhanh

+ Loại ngõ ra dùng transistor : Chỉ nối cơ cấu tác động làm việc vớiđiện áp từ 5 đến 30v DC , tuổi thọ cao và tần số đóng mở nhanh

Tất cả các ngõ vào/ra đều được cách ly quang trên các khối vào

ra Mạch cách ly quang dùng một điốt phát quang và một transistorquang Mạch này cho phép tín hiệu nhỏ đi qua và ghim các tín hiệu điện

áp cao xuống mức tín hiệu chuẩn hơn nữa mạch này có tác động chốngnhiễu khi chuyển công tắc và bảo vệ quá áp từ nguồn điện cung cấp ( cóthể tới 1500 v)

1.3 Kiểu dữ liệu Trong PLC S7-300

+ Kiểu BOOL: dung lượng một bit, có giá trị 0 hoặc 1

+ Kiểu BYTE: gồm 8 bits, được dùng để biểu diễn số nguyên dươngtrong khoảng từ 0 đến 255

+ Kiểu WORD: gồm 2 bytes, biểu diễn một số nguyên dương từ 0 đến65535

+ Kiểu INT: 2 bytes, biểu diễn số nguyên trong khoảng từ -32768 đến32767

+ Kiểu DINT: 4 bytes, biểu diễn số nguyên từ -2147483648 đến2147483647.

+ Kiểu S5T (hay S5TIME): khoảng thời gian tính theogiờ/phút/giây/mili giây

+ Kiểu TOD: biểu diễn giá trị thời gian tính theo giờ/phút/giây

+ Kiểu DATE: biểu diễn giá trị thời gian tính theo năm /tháng/ngày.+ Kiểu CHAR: biểu diễn một hoặc nhiều ký tự (nhiều nhất là 4 ký tự)

1.4 Tập lệnh trong S7 300

PLC là một bộ vi sử lý có thể xử lý các lệnh như máy tính Do đó nó

có tập lệnh rất đa dạng, tuy vào ứng dụng thực tế mà người sử dụng lựachọn các lệnh cụ thể sao cho hợp lý nhất Dưới đây là một số lệnh cơbản bằng ngôn ngũ LAD:

 Lệnh reset bit: Q4.0 = 0 khi I0.0 =1.

 Lệnh set bit: Q4.0 = 1 khi I0.0 = 1

 Lệnh AND tiếp điểm : Q4.0 = 1 khi I0.0 = 1 và I0.1 = 1

 Lệnh OR tiếp điểm: Q4.0 = 1 khi I0.0 = 1 hoặc I0.1 = 1

Lệnh timer on ( TON):

Có hai cách để cài đặt thời gian cho timer trong PLC S7 300:

- đặt thông số trực tiếp: để đặt thông số trực tiếp cho timer cần phai

thiêm kí hiệu S5T# đặt trước giá trị cần đặt Các giá trị tiếp theo là giá trịthông số thời gian cần đặt cho timer

Tổng quan như sau: S5T#aH_bM_cS_dMS Trong đó:

H: giờ M: phútS: giâyMS: mili giâya,b,c,d: là các thông số cần cài đặt

Như ở ví dụ trên timer T5 được đặt là 2 giây

- Đặt thông số gián tiếp qua biến nhớ: giá trị được đặt cho timer thông

qua một biến nhớ kiểu word 16 bit

Giá trị thời gian được đặt cho timer chứa trong 12 bit ( time value inBCD ), đơn vị của thời gian được quy định bởi hai bit (time base) nhưsau:

Lệnh timer off ( TOFF):

Khi I0.0 ON, bit T5 sẽ ON ngay khi I0.0 ON Khi I0.0 chuyển trạngthái từ ON sang OFF, T5 sẽ được kích hoạt Đủ thời gian cài đặt là 2giây thì timer T5 tác động , bít T5 OFF làm cho đầu ra Q0.0 OFF Khingõ vào I0.1 tác động thì timer sẽ được reset về 0 Cách đặt thông sốthời gian cho timer OFF cũng giống như cho timer ON.

Giản đồ thời gian như sau:

1.4.3 Nhóm lệnh về counter

- Lệnh đếm lên xuống S_CUD:

Ngõ vào I0.2 = 1 đưa giá trị đếm vào PV

Khi I0.0 chuyển trạng thái từ 0 lên 1 thì C0 đếm tăng lên 1

Khi I0.1 chuyển trạng thái từ 0 lên 1 thì C0 đếm giảm đi 1

Khi cả I0.0 và I0.1 đều chuyển trạng thái thi C0 ko thay đổi

Khi I0.3 = 1 thì C0 bị reset về 0

Giá trị bộ đếm hiện thời bằm trong hai ô nhớ MW100 và MW102 dưới dạng integer và dạng BCD

Ngõ ra Q0.0 = 1 khi giá trị đếm lớn hơn 0.

- Lênh đếm lên S_CU:

Ngõ vào I0.1 = 1 đưa giá trị đếm vào PV

Khi I0.0 chuyển trạng thái từ 0 sang 1 thì C0 đếm tăng lên 1

Khi I0.2 = 1 khi counter bi reset

Ngõ ra Q0.0 = 1 khi giá trị đếm lớn hơn 0

Giá trị bộ đếm hiện thời bằm trong hai ô nhớ MW100 và MW102 dưới dạng integer và dạng BCD, giá trị này có tầm từ 0 – 999

- Lệnh đếm xuống S_CU:

Ngõ vào I0.1 = 1 đưa giá trị đếm vào PV

Khi I0.0 chuyển trạng thái từ 0 sang 1 thì C0 đếm giảm đi 1.

Khi I0.2 = 1 khi counter bi reset

Ngõ ra Q0.0 = 1 khi giá trị đếm lớn hơn 0

Giá trị bộ đếm hiện thời bằm trong hai ô nhớ MW100 và MW102 dưới dạng integer và dạng BCD, giá trị này có tầm từ 0 – 999

- Lệnh set counter:

Khi I0.0 ON, giá trị 100 sẽ được nạp vào cho C5

Khi I0.0 OFF, giá trị của counter sẽ phụ thuộc vào các tín hiệu kích đếm

II Phần mềm mô phỏng Win CC

WinCC ( windows control center ) là phần mềm điều khiển giám sát,

có hệ thống màn hình hiển thị đồ họa để điều khiển, giám sát các qúatrình tự động hóa được dễ dàng

WinCC hỗ trợ tất cả các loại máy tính, các hệ điều hành windows XPprofessional, windows 2000, windows Server 2003…Hiện nay trên thịtrường việt nam có rất nhiều phiên bản của winCC như 5.0, 6.0, 7.0 Dù

là phiên bản nào đi nữa thì đều có phai tự chạy chi cần bổ đĩa vào ổ CD

và làm theo hướng dẫn trên màn hình để cài đặt winCC

Phần mềm winCC cần có hai phần mềm hỗ trợ là Microsoft MessageQueuing và Microsoft SQL Server 2003 vì vây khi cài winCC ta cần càihai phần mềm này trước.Yêu cầu cấu hình máy tính để chạy tốt winCC:mặc dù có thể dùng máy có cấu hình tối thiểu nhưng để phần mềm chạytốt hơn thi ta nên dùng máy có cấu hình khuyến cáo

CHƯƠNG 2 : LẬP TRÌNH HMI SỬ DỤNG PHẦN MỀM SIMATIC MANAGER VÀ WINCC FLEXIBLE

I.cấu hình vào ra và giản đồ thời gian

1.1 cấu hình vào ra

1.2 Giản đồ thời gian

1.3 Lập trình trên S7 300

II.Lập trình bằng WinCC Flexible

Bảng phân công vào raKết quả mô phỏng