KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUẤN DÂY TỰ ĐỘNG TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT DÂY ĐỒNG TRÁNG VERNI TỰ ĐỘNG CÔNG TY CỔ PHẦN NGÔ HAN

Nếu chức năng điều khiển cần thay đổi, thì chỉ phải thay đổi chương trình bằng thiết bị lập trình ở đối tượng điều khiển tương ứng hay cắm 1 bộ nhớ chương trình khác vào trong điều khiển

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUẤN DÂY TỰ ĐỘNG TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT DÂY ĐỒNG TRÁNG VERNI TỰ ĐỘNG CÔNG TY CỔ PHẦN NGÔ HAN

Họ và tên sinh viên: TRẦN THANH HẢI

Niên khóa: 2009-2013

Giáo viên hướng dẫn:

Ks LÊ QUỐC TOẢN

Ks LÊ QUANG HIỀN

Tháng 06 năm 2013

Em xin được tỏ lòng biết ơn đến thầy Toản, thầy Hiền và toàn thể anh em bộ phận cơ

điện đã giúp đỡ, tạo điều kiện và hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Em xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2013

Sinh viên thực hiện:

Trần Thanh Hải

Phương pháp khắc phục và giảm thiểu sự cố: bảo trì định kỳ, sử dụng nguồn dự phòng khi có sự cố để duy trì hoạt động cho dây chuyền, cần có thiết bị giám sát cảnh báo khi dây chuyền bị sự cố, có đội ngũ nhân viên giám sát dây chuyền…

Đề tài thực hiện cuộc khảo sát hệ thống điều khiển quấn dây tự động của máy XCV

1500 Các công đoạn cơ bản thực hiện quấn dây của máy XCV 1500 là:

 Lô kéo làm nhiệm vụ kéo dây từ lò tráng men sang máy quấn dây XCV 1500

 Lô rải làm nhiệm vụ thực hiện rải dây đều trên lô thu của máy XCV 1500

 Lô thu làm nhiệm vụ thực hiện quấn dây hoàn tất sản phẩm

Đề tài được thực hiện tại nhà máy cổ phần Ngô Han, thời gian từ 03/03/2013 đến 01/06/2013

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

Ks.Lê Quốc Toản Trần Thanh Hải

Ks Lê Quang Hiền

MỤC LỤC

Trang

Trang tựa i

Lời cảm ơn ii

Tóm tắt iii

Danh sách các chữ viết tắt iv

Mục lục vi

Danh sách cách hình ix

Danh sách các bảng xiii

  Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu đề tài 2

1.3 Giới hạn đề tài 2

Chương 2TỔNG QUAN TRA CỨU TÀI LIỆU 3

2.1 Sơ lược về công ty cổ phần Ngô Han 3

2.2 Giới thiệu sản phẩm đây đồng điện từ 4

2.3 Tìm hiểu phần cứng PLC S7-200 5

2.3.1 Giới thiệu về các loại điều khiển 5

2.3.2 Cấu trúc một qui trình điều khiển 6

2.3.3 Hệ thống số 7

2.3.4 Các khái niệm xử lý thông tin 7

2.3.5 Giới thiệu PLC 8

2.3.6 Cấu trúc của một PLC 9

2.3.7 Các khối của PLC 11

2.3.8 Cách đấu dây PLC S7-200 13

2.4 Tổng quan các PLC S7-200 của máy XCV1500 14

2.4.1 Tổng quan PLC S7-224XP (6ES7 214-2AD23-0XB0) 14

2.4.2 Tổng quan module EM 232 Analog (6ES7 232-0HB22-0XA0) 15

2.4.3 Tổng quan Module EM 223 (6ES7 223-1BL22-0XA0) 16

2.5 Tổng quan về STEP 7-Micro/Win V4.0 16

2.5.1 Cài đặt và kết nối phần mềm STEP 7-Micro/Win với PC 16

2.5.2 Soạn thảo chương trình với phần mềm STEP 7-Micro/Win V4.0 17

2.5.3 Kết nối truyền thông PLC S7-200 với thiết bị lập trình 20

2.5.4 Thủ tục tải dự án từ PLC về thiết bị lập trình 21

2.5.5 Thủ tục nạp dự án vào PLC từ thiết bị lập trình 22

2.6 Tổng quan về các thiết bị ngoại vi của máy XCV 1500 23

2.6.1 Cảm biến Dancer 23

2.6.2 Cảm biến tiện cận E2EL 25

2.6.3 Biến tần Mitsubishi FR-A740 27

2.6.4 Biến tần Schneider LXM05AD22N4 29

2.6.5 Màn hình SIMATIC Pannel OP7 32

2.6.6 Động cơ không đồng bộ 3 pha 34

2.6.7 Tổng quan về BSH AC servo motor 35

2.6.8 Tổng quan về XPSAF5130P 39

2.6.9 Tổng quan về EMB 41

2.6.10 Tổng quan về Limit Switch 42

Chương 3 PHƯƠNG PHÁP PHƯƠNG TIỆN 43

3.1 Thời gian nghiên cứu 43

3.2 Đối tượng nghiên cứu 43

3.3 Phương pháp thực hiện 43

3.4 Phương tiện thực hiện 43

Chương 4KẾT QUẢ KHẢO SÁT VÀ THẢO LUẬN 44

4.1 Sơ đồ khối quá trình sản xuất dây đồng điện từ 44

4.2 Giới thiệu máy quấn dây tự động 45

4.3 Phân loại các máy quấn dây tự động theo kích thước dây 45

4.3 Mô hình máy quấn dây tự động 46

4.4.1 Mô hình tổng quát của máy 46

4.4.2 Chi tiết bộ phận của phần kéo 49

4.4.3 Chi tiết bộ phận của phần thu dây 53

4.4.4 Chi tiết bộ phận của phần rải dây 55

4.4.5 Chi tiết bộ phận của sang lô 57

4.5 Nguyên lý hoạt động của máy quấn dây tự động XCV 1500 59

4.6 Lưu đồ giải thuật của máy XCV 1500 60

4.7 Sơ đồ mạch điện và mạch điều khiển của máy XCV 1500 62

4.7.1 Sơ đồ mạch nguồn chính 400Vac 62

4.7.2 Sơ đồ mạch nguồn 220Vac 63

4.7.3 Sơ đồ mạch nguồn 10V/24V DC 64

4.7.4 Sơ đồ mạch nguồn cung cấp cho PLC S7-200 65

4.7.5 Sơ đồ mạch động lực các động cơ của máy XCV 1500 66

4.7.6 Sơ đồ mạch bảo vệ an toàn 71

4.7.7 Sơ đồ mạch điều khiển PLC S7-200 74

4.7.8 Sơ đồ đấu dây của Domino 87

4.8 Kích thước và sơ đồ bố trí tụ điện của XCV 1500 89

4.9 Kết quả khảo sát 90

4.9.1 Năng suất sản xuất 90

4.9.2 Thông số cài đặt của máy XCV 1500 90

5.2 Thảo luận 90

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 92

5.1 Kết luận 92

5.2 Đề nghị 92 

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC 

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1 Sản phẩm dây đồng 4

Hình 2.3 Hai loại điều khiển trong sản xuất 6

Hình 2.4 Cấu trúc chung của 1 qui trình điều khiển 6

Hình 2.6 Các bước thiết lập điều khiển 9

Hình 2.7 Cấu trúc chung của bộ điều khiển lập trình PLC 10

Hình 2.8 Cung cấp nguồn cho các khối trong PLC 11

Hình 2.9 Sơ đồ cấu trúc bộ nhớ 11

Hình 2.10 Thiết bị PLC 12

Hình 2.11 Sơ đồ chung đấu dây của PLC S7-200 13

Hình 2.12 Kết nối cảm biến NPN và PNP với PLC 13

Hình 2.13 Sơ đồ đấu dây của PLC 224XP 14

Hình 2.14 Sơ đấu dây của module EM232 Analog 15

Hình 2.15 Sơ đồ đấu dây của module EM 223 16

Hình 2.16 Kết nối máy tính với CPU S7-200 RS-232/PPI 17

Hình 2.17 Giao diện của Step 7- Micro/Win V4.0 17

Hình 2.19 Cửa sổ Set PG/PC interface 19

Hình 2.20 Cửa số thiết lập truyền thông 21

Hình 2.21 Hộp thoại Upload 22

Hình 2.22 Chú ý khi upload từ PLC về thiết bị lập trình 22

Hình 2.23 Cảm biến Dancer 23

Hình 2.25 Sơ đồ dây của Dancer 24

Hình 2.26 Các cách bố trí Dancer 25

Hình 2.27 Cảm biến tiệm cận E2EL 25

Hình 2.28 Hình sơ đồ dây của cảm biến E2EL 26

Hình 2.29 Sơ đồ đấu dây của biến tần Misubishi FR-A740 28

Hình 2.30 Các thao tác cơ bản cài đặt biến tần 29

Hình 2.31 Sơ đồ đấu dây của biến tần Schneider LXM05AD22N4 30

Hình 2.32 Điện trở hãm của biến tần Schneider LXM05AD22N4 31

Hình 2.33 Sơ đồ chân module CN1 31

Hình 2.34 Màn hình SIMATIC PANNEL OP7 32

Hình 2.35 Sơ đồ nối dây giữa SIMATIC OP7 và PLC 33

Hình 2.36 Phần mềm Protool/Pro CS 33

Hình 2.37 Cấu tạo chung động cơ 3 pha 34

Hình 2.38 Sơ đồ đấu dây của động cơ 35

Hình 2.40 Thông số BSH AC servo motor 36

Hình 2.41 Encoder SKS36, SKM36 37

Hình 2.42 Sơ đồ chân của Encoder SKS36, SKM36 37

Hình 2.43 Sơ đồ chân của motor 38

Hình 2.44 Thiết bị XPSAF5130 39

Hình 2.46 Sơ đồ giản đồ xung của XPSAF 40

Hình 2.47 Thiết bị EMB 41

Hình 2.48 Sơ đồ đấu dây của EMB 41

Hình 2.49 Thiết bị công tắt giới hạn XCMD2115C12 42

Hình 4.1 Sơ đồ khối quá trình sản xuất dây đồng 44

Hình 4.2 Dây đồng Rod 45

Hình 4.3 Dây đồng kín ủ mềm 45

Hình 4.4 Dây tráng men PU 45

Hình 4.5 Thanh đồng Busbar 46

Hình 4.6 Mô hình tổng quát của máy XCV 1500 46

Hình 4.8 Nhìn mặt trên của máy XCV 1500 47

Hình 4.9 Kích thước khung của máy XCV 1500 48

Hình 4.10 Thiết bị giữ chặt dây để kéo 49

Hình 4.11 Hình ảnh thực tế cái tời của máy XCV1500 50

Hình 4.12 Kích thước cái tời của máy XCV 1500 50

Hình 4.13 Hình ảnh thực tế bánh chia 6 rãnh của máy XCV 1500 51

Hình 4.14 Kích thước của bánh chia 6 rãnh 51

Hình 4.15 Hình ảnh thực tế bánh Dancer của máy XCV 1500 52

Hình 4.16 Kích thước của bánh Dancer của máy XCV 1500 52

Hình 4.17 Lô thu của máy XCV 1500 53

Hình 4.18 Hình ảnh thực tế của phần thu 53

Hình 4.19 Kích thước mân lô thu XCV 1500 54

Hình 4.20 Hình ảnh thực tế phần rải dây của máy XCV 1500 55

Hình 4.21 Bộ phận rải dây của máy XCV 1500 55

Hình 4.22 Kích thước của bánh rải dây bên trái 56

Hình 4.23 Kích thước của bánh giữa của trục rải dây 56

Hình 4.24 Bộ phận sang lô của máy XCV 1500 57

Hình 4.25 Kích thước con lăn của máy XCV 1500 58

Hình 4.26 Kích thước cần gạt của máy XCV 1500 58

Hình 4.28 Sơ đồ mạch nguồn chính (Main supply 400Vac) 62

Hình 4.29 Sơ đồ mạch nguồn 220Vac 63

Hình 4.30 Sơ đồ mạch nguồn 10Vdc/24Vdc 64

Hình 4.31 Sơ đồ mạch nguồn của PLC 65

Hình 4.32 Sơ đồ mạch động lực của động cơ kéo dây 66

Hình 4.33 Sơ đồ mạch động lực của lô quấn dây bên trái 67

Hình 4.31 Sơ đồ mạch động lực của lô quấn dây bên phải 68

Hình 4.32 Sơ đồ mạch động lực của động cơ rải dây 69

Hình 4.33 Sơ đồ mạch động lực của động cơ sang lô 70

Hình 4.35 Sơ đồ mạch điện dừng động cơ khẩn cấp 72

Hình 4.36 Cấu hình của PLC S7-200 74

Hình 4.37 Ngõ vào số Byte 0 CPU S7-224XP 75

Hình 4.38 Phần đo chiều dài dây đồng của máy XCV 1500 76

Hình 4.40 Ngõ vào số Byte 2 EM223 77

Hình 4.41 Hình cảm biến tiệm cận cần gạt bên trái 78

Hình 4.42 Ngõ ra số Byte 2 EM223 79

Hình 4.43 Ngõ vào số Byte 3 của EM 223 80

Hình 4.44 Ngõ ra số Byte 3 EM223 82

Hình 4.45 Ngõ vào tượng tự Word 0/2 CPU S7-224XP 84

Hình 4.47 Ngõ ra tương tự Word 12/14/16/18 EM 232 86

Hình 4.78 Sơ đồ đấu dây Domino X5/X6/X7 88

Hình 4.49 Sơ đồ Domino X2/X8/X9 88

Hình 4.50 Hướng nhìn các mặt của tụ trái/trước/phải 89

Hình 4.51 Sơ đồ bố trí các thành phần trên tụ điện 89

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Hệ thống số đếm 7

Bảng 2.2 Khoảng cách phát hiện và các đặc tính khác 26

Bảng 2.3 Thông số Encoder SKS36 Singleturn 37

Bảng 2.4 Ý nghĩa của các chânBSH AC servo motor 38

Bảng 5.1 Bảng cài đặt thông số của máy XCV 1500 90

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

PLC: Programmable Logic Control

MCCB: Moulded-Case Circuit-Breakers(Áptômát kiểu khối) MCB: Minature Circuit Breaker (Áptômát tép)

PE: Protected Earth

DI: Digital Input

DO: Digital Ouput

AI: Analog Input

AO: Analog Output

HMI: Human machine interface

Main Switch: công tắc chính

Equipotential bar: thanh đẳng thế

Pulling motor: động cơ kéo dây

Left take-up motor: động cơ lô thu (quấn dây) bên trái

Left take-up motor fan: quạt của động cơ lô thu bên trái

Right take-up motor: động cơ lô thu bên phải

Right take-up motor fan: quạt của động cơ lô thu bên phải

Trav.system motor: động cơ rải dây

Left divert wire motor: động cơ sang lô bên trái

Right divert wire motor: động cơ sang lô bên phải

Socket: ổ cắm

Emergency take-up: ngừng khẩn cấp lô thu

Emergency Drawing: ngừng khẩn cấp phần kéo dây

Power supply input PLC: nguồn cung cấp ngõ vào cho PLC Power supply output PLC: nguồn cung cấp ngõ ra cho PLC

Power supply PLC: nguồn cung cấp PLC

Power supply inverter pulling: nguồn biến tần của động kéo dây

Power supply inverter left take-up: nguồn biến tần của động cơ lô thu bên trái Power supply inverter right take-up: nguồn biến tần của động cơ thu bên phải Power supply driver trav.system: nguồn biến tần của động cơ rải dây

Emergency on: mở báo khẩn cấp

Meter counter: xác định chiều dài dây

Limit switch “0” Trav system: công tắc giới hạn mức “0” của hệ thống rải dây Overlimit low Trav system: công tắc giới hạn trên mức “thấp” của hệ thống rải dây Overlimit high Trav system: công tắc giới hạn trên mức “cao” của hệ thống rải dây Left position wire divert: cảm biến phát hiện vị trí con lăn sang lô bên trái

Right position wire divert: cảm biến phát hiện vị trí con lăn sang lô bên phải Center positon wire divert: cảm biến phát hiện vị trí con lăn ở giữa

Start inverter idler: khởi động biến tần của động cơ kéo

Start inverter left take-up: khởi động biến tần của động cơ lô thu bên trái

Start inverter right take-up: khởi động biến tần của động cơ lô thu bên phải

Start driver Trav.system: khởi động biến tần động cơ rải

Reset driver Trav.system: cài đặt lại ban đầu hệ thống rải dây

Alarm pulling inverter: biến tần cảnh báo cho động cơ kéo

Alarm inverter left take-up: biến tần cảnh báo cho động cơ lô thu bên trái

Alarm inverter right take-up: biến tần cảnh báo cho động cơ lô thu bên phải

Alarm inverter Trav System: biến tần cảnh báo cho động cơ phần rải dây

Forward left wire divert: động cơ sang lô bên trái quay thuận

Back left wire divert: động cơ sang lô bên trái quay nghịch

Forward right wire divert: động cơ sang lô bên phải quay thuận

Back right wire divert: động cơ sang lô bên phải quay nghịch

Analog ref idler: tín hiệu tương tự của động cơ kéo

Analog ref left take-up: tín hiệu tương tự của động cơ lô thu bên trái

Analog ref right take-up: tín hiệu tương tự của động cơ lô thu bên phải

Analog ref Traverse system: tín hiệu tượng tự của động cơ rải dây

Do đó, được sự cho phép của quý công ty cổ phần Ngô Han thực tập tại công ty

để biết quy trình sản xuất dây đồng tự động và nguyên lý hoạt động của máy quấn dây đồng tự động XCV 1500 Nhằm củng cố lại kiến thức đã học ở trường nhằm phục vụ cho quá trình đi làm sau này

Tự sản xuất phôi đồng, kiểm soát được chất lượng và tiến độ chế tạo dây điện

từ Sử dụng men cách điện của Đức, cấp nhiệt cao Giấy cách điện thương hiệu nổi tiếng

Được khoa Cơ khí – Công nghệ trường đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện, sự hướng dẫn của kỹ sư Lê Quốc Toản, Lê Quang Hiền và các anh chị trong công ty Ngô Han, để em có thể tiếp cận với những máy móc kỹ thuật hiện đại giúp cho em áp dụng những kiến thức đã học ở trường vào thực tiễn Đồng thời giúp em thực hiện đề tài: “khảo sát hệ thống điều khiển quấn dây tự động dây chuyền sản xuất dây đồng tráng verni tự động tại công ty cổ phần Ngô Han”

 Khảo sát chức năng, nguyên lý hoạt động của máy XCV 1500

 Tìm hiểu sơ đồ mạch động lực của máy XCV 1500

 Tìm hiểu sơ đồ mạch điều khiển của máy XCV 1500

 Tìm hiểu các nguyên nhân sự cố thường gặp của máy XCV 1500

Chương 2

TỔNG QUAN TRA CỨU TÀI LIỆU

2.1 Sơ lược về công ty cổ phần Ngô Han

- 1987: thành lập cơ sở sản xuất dây điện từ Ngô Han, trụ sở đặt tại TP.Hồ Chí

Minh

- 1996: thành lập công ty TNHH Ngô Han, xây dựng nhà máy mới và chuyển

trụ sở chính về Đồng Nai với vốn điều lệ 50 tỷ đồng

- 2004: chuyển đổi thành công ty cổ phần Ngô Han, Mekong Enterprise Fund

đầu tư vào 1,85 triệu USD, tăng vốn điều lệ lên 63 tỷ đồng

- 2007: tăng vốn điều lệ lên 227 tỷ đồng, tiếp tục phát hành cổ phiếu cho cổ

đông chiến lược như Mekong Enterprise Fund II, Vietcapital, Ngân hàng BIDV…

- 2009: tăng vốn điều lệ lên 229,5 tỷ đồng - 2010: chính thức niêm yết

22.950.627 cổ phiếu trên sàn chứng khoán với mệnh giá 10.000 đồng, mã cổ phiếu NHW

- Năm 1987, Ông Nguyễn Văn Sung và Bà Ngô Thị Thông đồng sáng lập cơ sở

sản xuất dây điện từ Ngô Han và khởi đầu hoạt động sản xuất kinh doanh như một doanh nghiệp gia đình bằng kinh nghiệm của nhiều năm làm việc trong ngành công nghiệp điện

- Từ năm 2000, công ty Ngô Han bắt đầu áp dụng hệ thống quản lý theo tiêu

chuẩn ISO:9001, tiếp theo đó là ISO 14000, SA 8000; thành lập và vận hành phòng thử nghiệm đạt tiêu chuẩn ISO 17025… và sản xuất thành công sản phẩm có chất lượng theo tiêu chuẩn quốc tế như JIS, IEC, NEMA Đặc biệtnăm 2003 Ngô Han là công ty sản xuất dây điện từ đầu tiên tại Việt Nam đạt được chứng chỉ chất lượng UL (Underwriters Laboratory), đồng thời được UBND TP Hồ Chí Minh bình chọn vào đợt đầu tiên của chương trình phát triển sản phẩm công nghiệp chủ lực của thành phố

- Sau khi chuyển thành Công ty Cổ phần vào năm 2004, Ngô Han đã thu hút

được nhiều quỹ đầu tư lớn như Mekong Enterprise Fund, Mekong Enterprise Fund II, Vietcapital, Ngân hàng BIDV… Và đến ngày 26/01/2010, Ngô Han với mã chứng khoán NHW đã chính thức niêm yết 22.950.627 cổ phiếu trên sở giao dịch chứng khoán TP HCM

2.2 Giới thiệu sản phẩm đây đồng điện từ

Hình 2.1 Sản phẩm dây đồng

- Công ty cổ phần Ngô Han là nhà sản xuất dây điện từ hàng đầu tại Việt Nam,

trụ sở chính đặt tại Đồng Nai Sản phẩm chính bao gồm dây đồng trần, dây đồng và dây nhôm tráng men, dây đồng và dây nhôm bọc giấy cách điện, thanh đồng cái Busbar

-Ngoài việc sản xuất và kinh doanh các sản phẩm chính của công ty, Ngô Han

còn là nhà phân phối chính hãng các sản phẩm thiết bị điện, thiết bị chiếu sáng, dây cáp điện của các thương hiệu nổi tiếng như Schneider, Panasonic, Phillip, Osram, Paragon, Sino, Junsun, Sacom

-Với phương châm “Tất cả cho chất lượng sản phẩm”, nên mọi hoạt động sản

xuất kinh doanh đều được hoạch định dựa trên cơ sở đảm bảo chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn quốc tế như JIS, IEC, NEMA và thực hiện quản lý nghiêm ngặt theo các qui trình kiểm soát chất lượng ISO 9001:2008, ISO 14001:1996, SA 8000:2001 Đặc biệt, Ngô Han là doanh nghiệp đầu tiên tại Việt Nam đạt chứng chỉ chất lượng (Underwriters Laboratory) cho sản phẩm dây điện từ

- Về nguyên liệu đồng, sử dụng đồng Cathode Grade A 99,99%, một loại đồng

tấm được sản xuất trong quá trình đúc đồng liên tục không oxy được nhập khẩu từ Úc, Chile, Ấn Độ Men cách điện được sử dụng loại men chất lượng cao như PE, PU, PEI

và PAI nhập khẩu từ Nhật Bản, Châu Âu và giấy cách điện nhập từ Thụy Điển, Đức

- Hiện tại Ngô Han đang áp dụng các phương pháp cải tiến quy trình như

Kaizen, Six Sigma cùng các nguyên lý về sản xuất tiết kiệm (Lean Manufacturing) nhằm không ngừng cải tiến chất lượng sản phẩm, giảm giá thành để mang lại lợi ích tốt nhất cho khách hàng

2.3 Tìm hiểu phần cứng PLC S7-200

2.3.1 Giới thiệu về các loại điều khiển

- Điều khiển kết nối cứng: là loại điều khiển mà các chức năng của nó được đặt

cố định (nối dây) Nếu muốn thay đổi chức năng điều đó có nghĩa là phải thay đổi sơ

đồ đấu dây Điều khiển kết nối cứng có thể thực hiện với các tiếp điểm (relay, khởi động từ, v,v….) hay mạch điện tử

- Điều khiển khả trình (PLC): là loại điều khiển mà chức năng của nó được đặt

cố định thông qua 1 chương trình còn gọi là bộ nhớ chương trình Sự điều khiển bao gồm 1 thiết bị điều khiển mà ở đó các bộ phát tín hiệu cần thiết và đối tượng điều khiển được kết nối cho 1 chức năng cụ thể Nếu chức năng điều khiển cần thay đổi, thì chỉ phải thay đổi chương trình bằng thiết bị lập trình ở đối tượng điều khiển tương ứng hay cắm 1 bộ nhớ chương trình khác vào trong điều khiển

Hình 2.2 Sơ đồ các loại điều khiển

Hình 2.3 Hai loại điều khiển trong sản xuất 2.3.2 Cấu trúc một qui trình điều khiển

Mỗi sự điều khiển được chia làm 3 bộ phận hợp thành: ngõ vào dữ liệu (ngõ vào tín hiệu), xử lý tín hiệu và ngõ ra dữ liệu (ngõ ra tín hiệu)

Hình 2.4 Cấu trúc chung của 1 qui trình điều khiển

+ Ngõ vào tín hiệu: bao gồm các loại tín hiệu của bộ phát tín hiệu như: nút nhấn, công tắc hành trình, các loại cảm biến… Tuỳ thuộc vào loại điều khiển, các tín hiệu có thể là tín hiệu số hay tín hiệu tương tự

+ Phần giao tiếp: là một bộ phận chuyển đổi từ tín hiệu ngõ vào thành tín hiệu phù hợp với mức tín hiệu xử lý được đặt ở phần giao tiếp

+ Phần xử lý: là phần chính trong tất cả hệ thống điều khiển Các kỹ thuật điều khiển có tiếp điểm như khởi động từ phụ, relay thời gian, kỹ thuật điều khiển bằng mạch điện tử (như AND, OR, NOT…) được PLC điều khiển quá trình tổng hợp tại đây

+ Phần khuếch đại tín hiệu: các tín hiệu từ phần xử lý có mức công suất

bé được khuếch đại lớn lên nhiều lần để có thể điều khiển được các khởi động từ, van

từ hay các đối tượng điều khiển khác

+ Ngõ ra tín hiệu: phần này được kết nối với các đối tượng điều khiển

mà có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình điều khiển (ví dụ: khởi động từ, van từ…)

2.3.3 Hệ thống số

Trong xử lý các phần tử nhớ, các ngõ vào, các ngõ ra, thời gian, các ô nhớ…bằng PLC thì hệ thập phân không được sử dụng mà chỉ dùng hệ thống số nhị phân

Bảng 2.1Hệ thống số đếm 2.3.4 Các khái niệm xử lý thông tin

Trong PLC, hầu hết các khái niệm trong xử lý thông tin cũng như dữ liệu đều được sử dụng như: bit, byte, word và doubleword

+ Bit: là 1 đơn vị thông tin nhỏ nhất, có giá trị 0 hoặc 1

Hình 2.5 Một bit có thể ở trạng thái 1 hoặc 0

+ Byte: 1 Byte gồm 8 Bit

+ Word: 1 Word gồm 2 Byte hay 16 Bit

+ Doubleword: gồm 4 Byte hay 32 Bit

Tóm tắt:

2.3.5 Giới thiệu PLC

Các thành phần của kỹ thuật điều khiển điện và điện tử ngày càng đóng vai trò

vô cùng to lớn trong lĩnh vực tự động hoá ngày càng cao Trong những năm gần đây, bên cạnh việc điều khiển relay và khởi động từ thì việc điều khiển có thể lập trình được càng phát triển Trong nhiều lĩnh vực, các loại điều khiển cũ đã được thay đổi bởi các bộ điều khiển có thể lập trình được, có thể gọi là các bộ điều khiển khả trình có

thể lập trình được, viết tắt trong tiếng Anh là PLC (Programmable Logic Controller)

Sự khác biệt cơ bản giữa điều khiển logic khả trình (thay đổi được qui trình hoạt động) và điều khiển theo kết nối cứng (không thay đổi được qui trình hoạt động) là: Sự thay đổi kết nối dây không còn nữa thay vào đó là thay đổi chương trình

Có thể lập trình cho PLC nhờ vào các ngôn ngữ lập trình

Như vậy thiết bị làm nhiệm vụ thay thế phần mạch điều khiển trong khâu xử lý

số liệu Trên cơ sở ở khâu xử lý số liệu có thể biểu diễn hai hệ điều khiển như sau:

Hình 2.6 Các bước thiết lập điều khiển

Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển thì người ta thay đổi mạch điều khiển: lắp lại mạch, thay đổi các phần tử mới ở hệ điều khiển bằng relay điện Trong khi đó khi thay đồi nhiệm vụ điều khiển ở hệ điều khiển logic khả trình (PLC) thì người ta chỉ thay đổi chương trình soạn thảo

Hình 2.7 Cấu trúc chung của bộ điều khiển lập trình PLC

+ Bộ nhớ chương trình: trong PLC có một bộ nhớ đặc biệt có thể đọc được Nếu

sử dụng bộ nhớ đọc ghi được (RAM), thì nội dung của có thể thay đổi tuỳ theo ứng dụng điều khiển Trong trường hợp điện áp nguồn bị mất thì nội dung trong RAM vẫn

có thể được giữ lại nếu có sử dụng nguồn dự phòng

+ Hệ điều hành: sau khi bật nguồn cung cấp cho bộ điều khiển, hệ điều hành của nó sẽ đặt các counter, timer, dữ liệu và bit nhớ với thuộc tính non-retentive (không được nhớ bởi Pin dự phòng) cũng như ACCU về 0 Để xử lý chương trình, hệ điều hành đọc từng dòng chương trình từ đầu đến cuối Tương ứng hệ điều hành thực hiện chương trình theo các câu lệnh

+ Bit nhớ (Bit memory): các bit memory là các phần tử nhớ, mà hệ điều hành ghi nhớ trang thái tín hiệu

+ Bộ đệm (Proccess Image): là một vùng nhớ, mà hệ điều hành ghi nhớ các trạng thái tín hiệu ở các ngõ vào ra nhị phân

+ Accumulator: là một bộ nhớ trung gian mà qua nó timer hay counter được nạp vào hay thực hiện các phép toán số học

+ Counter, Timer: cũng là các vùng nhớ, hệ điều hành ghi nhớ các giá trị đếm trong nó

+ Hệ thống Bus: bộ nhớ chương trình, hệ điều hành và các module ngoại vi (các ngõ vào và ngõ ra) được kết nối với PLC thông qua bus nối

2.3.7 Các khối của PLC

a) Khối nguồn cung cấp

Khối nguồn có nhiệm vụ biến đổi điện áp lưới (110V hay 220V) thành điện áp thấp hơn cung cấp cho các khối của thiết bị tự động Điện áp này là 24VDC

Hình 2.8Cung cấp nguồn cho các khối trong PLC

c) Khối trung tâm (CPU)

Khối CPU là loại khối có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, cổng truyền thông… và có thể còn có một vài cổng ra vào số

Hình 2.10 Thiết bị PLC

d) Khối vào (Input)

Có 2 khối vào cơ bản sau:

+ Khối vào số (DI: Digital Input): các ngõ vào của khối này được kết nối các

bộ chuyển đổi tạo ra tín hiệu nhị phân như nút nhấn, công tắc, cảm biến tín hiệu nhị phân…

+ Khối vào tương tự (AI:Anolog Input): khối này có nhiệm vụ biến đổi tín tương tự (hay còn gọi là tín hiệu analog) thành tín hiệu số

e) Khối ra (Output)

Khối này có nhiệm vụ khuếch đại các tín hiệu sau khi xử lý của CPU Tuỳ thuộc vào đối tượng điều khiển tín hiệu dạng nào mà sẽ có các khối ra tương ứng Gồm có hai loại khối tiêu biểu:

+Khối ra số (DO:Digital Output)

Các ngõ ra của khối này được kết nối với các đối tượng điều khiển nhận tín hiệu như: đèn báo, cuộn dây relay…Vì đối tượng điều khiển nhận tín hiệu nhị phân

sử dụng nhiều cấp điện áp khác nhau nên khi sử dụng các khối này cần phải chú ý đến điện áp cung cấp cho nó có phù hợp hay không Theo loại điện áp sử dụng, ngõ ra số được phân loại thành 2 loại:

Điện áp 1chiều (DC): Gồm 2 loại là transistor và relay Thông thường trong công nghiệp điên áp 1 chiều được sử dụng là 24V

Điện áp xoay chiều (AC): Gồm 2 loại ngõ ra là relay và triac

+ Khối ra Tương tự(AO)

Khối này có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu số được gởi từ CPU đến đối tượng điều khiển thành tín hiệu tương tự

2.3.8 Cách đấu dây PLC S7-200

Hình 2.11 Sơ đồ chung đấu dây của PLC S7-200

Cách đấu dây ngõ vào PLC loại sinking/sourcing nhằm phù hợp các loại cảm biến

Hình 2.12 Kết nối cảm biến NPN và PNP với PLC

2.4 Tổng quan các PLC S7-200 của máy XCV1500

2.4.1 Tổng quan PLC S7-224XP (6ES7 214-2AD23-0XB0)

a) Thông số của PLC S7-224XP

Mã số PLC: 6ES7 214-2AD23-0XB0

Điện áp của CPU: 24Vdc

Số ngõ vào tín hiệu số và điện áp: 14x24Vdc

Số ngõ ra tín hiệu số và điện áp: 10x24Vdc

Số cổng giao tiếp : 2

Số ngõ vào tín hiệu tương tự: 2AI

Số ngõ ra tín hiệu tương tự: 1AO

b) Sơ đồ đấu dây của PLC S7-224XP

Hình 2.13 Sơ đồ đấu dây của PLC 224XP

2.4.2 Tổng quan module EM 232 Analog (6ES7 232-0HB22-0XA0)

a) Thông số của module EM 232

Điện áp cung cấp: 24Vdc

Phạm vi tín hiệu: điện áp ngõ ra ±10V, dòng ngõ ra 020mA

Độ phân giải: điện áp 12 bits (có 1 bit dấu), dòng điện 11bits

Định dạngdữ liệu kiểu word: điện áp -3200032000, dòng điện 032000

Số ngõ vào tín hiệu tương tự: 1AI

Số ngõ ra tín hiệu tượng tự: 2AQ

b) Sơ đồ đấu dây của module EM 232

Hình 2.14 Sơ đấu dây của module EM232 Analog

Đây là module mở rộng xử lý tín hiệu analog để điều khiển tốc độ các động cơ chính thông qua biến tần của máy XCV 1500

2.4.3 Tổng quan Module EM 223 (6ES7 223-1BL22-0XA0)

a) Thông số của module EM 223

Điện áp cung cấp: 24Vdc

Số ngõ vào tín hiệu số: 16 DI

Số ngõ ra tín hiệu số: 16 DO

b) Sơ đồ đấu dây của module EM 223

Hình 2.15 Sơ đồ đấu dây của module EM 223 2.5 Tổng quan về STEP 7-Micro/Win V4.0

2.5.1 Cài đặt và kết nối phần mềm STEP 7-Micro/Win với PC

-STEP 7-Micro/WIN là một phần mềm lập trình cho họ PLC S7-200 Hiện

phiên bản được dùng ở đây là STEP 7-Micro/Win V4.0

- Máy tính cá nhân PC, muốn cài đặt được phần mềm này thì phải thoả mãn

những yêu cầu sau:

-Microsoft Windows 200 Service Pack 3 hoặc cao hơn, Windows XP Home,

hoặc WindowsXP Professional

-PC/PPI cable kết nối CPU S7-200 với PC qua cổng USB

- PC/PPI cable kết nối CPU S7-200 với PC qua cổng RS 232

-EM 241 modem

-CP243-1 hoặc CP243-1 IT Ethernet

- CP card (communications processor) và cáp MPI (multipoint interface)

Hình 2.16 Kết nối máy tính với CPU S7-200 RS-232/PPI 2.5.2 Soạn thảo chương trình với phần mềm STEP 7-Micro/Win V4.0

Để mở Step 7- Micro/Win, nhấp đúp chuột vào biểu tưởng STEP7 Micro/Win trên màn hình desktop

Hình 2.17 Giao diện của Step 7- Micro/Win V4.0

- Thanh chức năng

Program Block: : nhấp đúp chuột vào biểu tưởng này để mở ra cửa sổ

soạn thảo các chương trình ứng dụng (OB1,SUB hoặc INT)

Symbol Table: : bảng ký hiệu cho phép người dùng mô tả các địa chỉ sử dụng trong chương trình dưới dạng các tên gọi gợi nhớ Điều này giúp cho việc đọc chương trình dễ dàng và khi viết chương ít bị sai sót do trùng địa chỉ người dùng

Status Chart: : bảng trảng thái cho phép người dùng giám sát trạng thái các ngõ vào và thay đổi trạng thái từng ngõ ra

Data Block: : như một vùng nhớ để đặt trước dữ liệu cho các biến thuộc vùng nhớ V

System Block: : đây là khối chức năng hệ thống

Communication: và Set PG/PC: : các biểu tượng này khi kích hoạt

sẽ mở ra hộp thoại cho phép người dùng cài đặt các giao tiếp với máy như: chọn cổng giao tiếp, địa chỉ CPU, tốc độ truyền

Hình 2.18 Cửa sổ Communication

Hình 2.19 Cửa sổ Set PG/PC interface

- Thanh công cụ

: New Project (File menu): tạo một dự án mới

: Open Project (File menu): mở một dự án đã tồn tại

: Save Project (File menu): lưu dự án

: Print (File menu): in chương trình và tài liệu dự án

: Print Preview (File menu): xem trước khi in

: Cut (Edit menu): cắt phần được chọn đưa vào clipboard

: Copy (Edit menu): sao phần được chọn đưa vào clipboard

: Paste (Edit menu): dán nội dung clipboard vào cửa sổ được kích hoạt

: Undo (Edit menu): khôi phục lại phần được xoá trước

: Compile (PLC menu): biên dịch cửa được kích hoạt (Program Block hoặc Data Block)

: Compile All (PLC menu): biên dịch tất cả các phần tử dự án (Program Block,

: Upload (File menu): lấy các phần tử dự án từ PLC vào màn hình soạn thảo chương trình

: Download (File menu): nạp các phần tử dự án từ STEP7-MicroWin vào PLC : Option (Tools menu): truy cập menu Options

: Run (PLC menu): đặt PLC ở chế độ Run

: Stop (PLC menu): đặt PLC ở chế độ Stop

: Program Status (Debug menu): ON/OFF trạng thái chương trình trong PLC : Pause Program Status (Debug menu): dừng ON/OFF trạng thái chương trình trong PLC

: Chart Status (Debug menu): ON/OFF hiện thị trạng thái dữ liệu trong bảng Status chart

: Trend view (View menu): ON/OFF xem trạng thái dữ liệu trong PLC ở dạng đồ thị

: Pause Trend View: dừng việc vẽ đồ thị dữ liệu

: Single Read (Debug menu): sử dụng Single Read để cập nhật một lần tất cả các giá trị trong bảng Status Chart

: Write All (Debug menu): ghi tất cả các giá trị ở cột New Value trong bảng Status Chart vào PLC

: Force (Debug menu): cưỡng bức dữ liệu PLC

: Unfore For (Debug menu): gỡ bỏ cưỡng bức dữ liệu PLC

2.5.3 Kết nối truyền thông PLC S7-200 với thiết bị lập trình

Để kết nối truyền thông S7-200 với thiết bị lập trình thì cần phải có cáp kết nối Việc kết nối nối truyền thông thực hiện theo các bước sau:

Nhấp chuột vào biểu tưởng comunication trong thanh chức năng hay vào View>component>communications

Hình 2.20 Cửa số thiết lập truyền thông

Kiểm tra xem địa chỉ của cáp PC/PPI trong hộp thoại có được đặt là 0 chưa? Thường mặc định là 0

Kiểm tra tham số mạng (Network Parameters) và tốc độ truyền (Transmission Rate) có đúng chưa Nếu chưa đúng thì nhấp chuột vào thẻ để thiết lập lại giao tiếp giữa PC và PLC

Nhấp đúp chuột vào biểu tượng để tìm trạm S7-200 và một biểu tượng CPU cho trạm S7-200 được kết nối sẽ được hiện thị (ví dụ biểu tưởng

Để thực hiện tải, thực hiện các bước sau:

Trong STEP 7-Micro/Win mở một dự án để giữ các khối sẽ được upload từ PLC

Chọn File>Upload hoặc sử dụng biểu tưởng Upload trên toolbar để khởi động quá trình upload

Hộp thoại Upload xuất hiện để yêu cầu chọn các khối: program block, data block and system block Hãy chọn các khối muốn Upload, và sau đó nhấp OK

Hình 2.21 Hộp thoại Upload

STEP 7-Micro/Win hiển thị chú ý sau:

Hình 2.22 Chú ý khi upload từ PLC về thiết bị lập trình

Trước khi download vào PLC, cần phải kiểm tra xem PLC đã ở chế độ Stop chưa thông qua đèn báo STOP trên PLC Nếu công tắt chọn chế độ trên PLC đặt ở vị trí TERM thì người dùng có thể chọn PLC ở chế độ RUN hoặc STOP từ máy lập trình

Nếu PLC không ở chế độ STOP, thì nhấp chuột vào biểu tượng STOP trong toolbar hoặc chon PLC>STOP Trong trường hợp không dùng phần mềm thì chuyển công tắc chọn chế độ cho PLC về vị trí STOP

Nhấp chuột vào biểu tưởng download trong toolbar hoặc chọn File>download Hộp thoại download xuất hiện

Chọn các khối cần download Thông thường là chọn tất cả

Nhấp OK để bắt đầu quá trình download

Nếu download thành công, thì một hộp thoại hiển thị thông báo download successful Tiếp tục đến bước 12

Nếu loại PLC được chọn cho chương trình trong STEP 7-Micro/Win không phù hợp với PLC thực tế, thì một hộp thoại xuất hiện với thông báo “The PLC type selected for the project does not match th remote PLC type Continue download ?”

Đặt lại loại PLC cho phù hợp, chọn No để dùng tiến trình download

Chọn PLC > Type… để vào hộp thoại chọn loại PLC

Có thể chọn đúng loại PLC theo danh sách trong mục của hộp thoại Hoặc nhấp chuột vào thẻ để STEP 7- Micro/Win tự động chọn đúng loại PLC đang kết nối

độ cho PLC để ở vị trí TERM Trường hợp sử dụng công tắc thì chuyển từ vị trí STOP sang RUN

2.6 Tổng quan về các thiết bị ngoại vi của máy XCV 1500

2.6.1 Cảm biến Dancer

a) Giới thiệu cảm biến Dancer

Hình 2.23 Cảm biến Dancer

b) Giới hạn hoạt động và đặc tính của Dancer

Hình 2.24 Giới hạn hoạt động của Dancer

Giới hạn và độ phân góc hoạt động của Danncer tùy vào loại Dancer:

 Giới hạn góc của Dancer DPS -110: -10º ≤ Dancer ≤ 10º

 Độ phân giải của Dancer DPS - 110: 0.04º

 Giới hạn góc của Dancer DPS -145: - 45º ≤ Dancer ≤ 45º

 Độ phân giải của Dancer DPS - 145: 0.1º

 Giới hạn góc của Dancer DPS -160: - 60º ≤ Dancer ≤ 60º

 Độ phân giải của Dancer DPS -160: 0.14º

c) Sơ đồ dây của Dancer

Hình 2.25 Sơ đồ dây của Dancer

Pin 1: cung cấp nguồn 10-30Vdc

d) Cách bố trí Dancer

Hình 2.26 Các cách bố trí Dancer

Các bước kiểm tra Dancer:

Gắn Dancer theo vị trí mong muốn, ta sẽ có điểm giữa là X hoặc là Y Chạm pin 5 vào pin 3 trong thời gian khoảng 1s để set về vị trí điểm giữa

mới

2.6.2 Cảm biến tiện cận E2EL

Hình 2.27 Cảm biến tiệm cận E2EL

a) Đặc tính hoạt động và khoảng cách phát hiện vật (kim loại)

Mức điện áp hoạt động: 10v đến 35v

Điện áp cung cấp : 24v

Dòng tiêu thụ max 15 mA ở 24 Vdc

Kiểu cảm biến Khoảng cách phát

hiện vật

NPN PNP

Loại có che 1.5mm E2EL-C1R5E1 E2EL-C1R5F1

Loại không che 2.0mm E2EL-C2ME1 E2EL-C2ME2

Bảng 2.2Khoảng cách phát hiện và các đặc tính khác

b) Sơ đồ dây của cảm biến tiệm cậnE2EL

Hình 2.28 Hình sơ đồ dây của cảm biến E2EL

Tùy loại cảm biến mà có cách mắc khác nhau