Thiết kế và thi công dây truyền kiểm tra hoàn thiện sản phẩm dùng s7 200

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ĐA/KLTN: Đồ án/khóa luận tốt nghiệp TS: Tiến Sĩ Võ Đình Tùng PLC: Programmable Logic Controller Thiết bị điều khiển lập trình HMI: Human-Machine-Interface Thiết bị

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế và thi công dây chuyền kiểm tra hoàn thiện sản phẩm dùng S7-200

Ngành: KỸ THUẬT CƠ - ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

Giảng viên hướng dẫn : TS VÕ ĐÌNH TÙNG Sinh viên thực hiện : HUỲNH VĂN BIỂN MSSV: 1515021006 Lớp: 16HCT01

TP Hồ Chí Minh, 15 tháng 12 năm 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế và thi công dây chuyền kiểm tra hoàn thiện sản phẩm dùng S7-200

Ngành: KỸ THUẬT CƠ - ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

Giảng viên hướng dẫn : TS VÕ ĐÌNH TÙNG Sinh viên thực hiện : HUỲNH VĂN BIỂN MSSV: 1515021006 Lớp: 16HCT01

TP Hồ Chí Minh, 15 tháng 12 năm 2017

NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

(Do giảng viên hướng dẫn ghi và giao cho sinh viên nộp về văn phòng Khoa

trong 02 tuần đầu thực hiện đồ án/khóa luận tốt nghiệp)

1 Sinh viên thực hiện đề tài

Họ tên : HUỲNH VĂN BIỂN MSSV : 1515021006 Lớp : 16HCT01 Ngành : Kỹ thuật Cơ – điện - điện tử

Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ điện tử

2 Tên đề tài: Thiết kế và thi công dây chuyền kiểm tra hoàn thiện sản phẩm dùng

+ Tìm hiểu cảm biến điện dung đo mực chất lỏng

+ Tìm hiểu quy trình công nghệ

+ Thi công mô hình

+ Viết cuốn báo cáo theo mẫu

Ghi chú: Mỗi sinh viên một phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài và nhiệm vụ của từng sinh

viên

TP HCM, ngày 06 tháng10 năm 2017

Giảng viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả trong đồ án tốt nghiệp này là trung thực Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các

thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố

Tp Hồ Chí Minh, ngày15 tháng 12 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Huỳnh Văn Biển

đỡ của thầy và bạn bè học chung Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các cá nhân và cơ quan

đã tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình học tập và làm đồ án tốt nghiệp

Trước hết tôi xin gửi tới các thầy cô Viện kỹ thuật Hutech trường Đại học công nghệ thành phố Hồ Chí Minh lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe

và lời cảm ơn sâu sắc Với sự quan tâm, dạy dỗ, chỉ bảo tận tình chu đáo của

thầy cô, đến nay tôi đã có thể hoàn thành luận văn, đề tài: “Thiết kế và thi công dây chuyền kiểm tra hoàn thiện sản phẩm dùng S7-200”

Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy giáo TS Võ Đình Tùng đã quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn tôi hoàn thành tốt luận văn này trong thời gian qua Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo Trường Đại học công nghệ thành phố Hồ Chí Minh, các Khoa Phòng ban chức năng đã trực tiếp và gián tiếp giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài

Tôi rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô

để tôi có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức của mình, phục vụ tốt hơn công tác thực tế sau này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh ngày 15 tháng 12 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Huỳnh Văn Biển

LỜI NÓI ĐẦU……….3

LỜI MỞ ĐẦU 4

1 Đặt vấn đề của đề tài: 4

2 Mục tiêu của đề tài: 5

3 Nội dung nhiệm vụ của đề tài: 5

4 Phương pháp nghiên cứu: 5

5 Các kết quả đạt được của đề tài: 6

6 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp: 6

Chương 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN 7

1.1 PLC S7-200 7

1.2 Phần mền STEP 7 – Micro/win 17

1.3 Cảm biến 25

1.4 Động cơ 27

2.5 Màn hình HMI 27

1.6 Bộ nguồn cấp điện cho PLC và các thiết bị 32

1.7 Cáp kết nối Cáp kết nối PLC với HMI 34

1.8 Rơ le 34

1.9 CB nguồn một pha 35

1.10 Đèn tầng ba màu đỏ-xanh-vàng………36

Chương 2: TỔNG QUÁT VỀ MÁY KIỂM TRA SẢN PHẨM 37

2.1 Ý tưởng thiết kế về máy: 37

2.2 Công dụng của máy: 39

2.3 Thị trường sử dụng: 39

Chương 3 : THIẾT KẾ VÀ SẢN XUẤT MÁY 40

Chương 4: THI CÔNG MÔ HÌNH ……….41

4.1 Dụng cụ đồ nghề chuẩn bị 41

4.2 Lắp đặt tủ điều khiển 45

4.3 Lắp đặt băng tải 48

4.4 Lắp đặt cảm biến 48

4.5 Lắp đặt hệ thống khí nén 49

4.6 Kiểm tra lắp đặt 49

4.7 Viết chương trình cho HMI OP-320-A-S 50

4.8 Chạy thử nghiệm……… ……….57

Chương 5: KẾT LUẬN 61

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ĐA/KLTN: Đồ án/khóa luận tốt nghiệp

TS: Tiến Sĩ Võ Đình Tùng

PLC: Programmable Logic Controller ( Thiết bị điều khiển lập trình)

HMI: Human-Machine-Interface ( Thiết bị hiển thị)

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU

Hình 1: Máy dán màng nhôm và các chai đã được dán

Hình 2: Máy kiểm tra màng nhôm trên thị trường

Hình 1.14: Thông số kỹ thuật OP320-A-S

Hình 1.15 : Hưỡng dẫn sử dụng HMI Bảng OP320-A-S

Hình 1.16: Bộ nguồn

Bảng 1.17: bảng thông số kỹ thuật nguồn

Hình 1.18 : Dây cáp kết nối HMI với PLC

Hình 1.19 : Hình và thông số kỹ thuật role

Hình 1.20: CB chính

Hình 1.21: Đèn 3 tầng

Hình 2.1: Sơ đồ vị trí lắp đặt máy kiểm tra sản phẩm KT01/2017

Hình 2.2: Sơ đồ khối dây chuyền

Hình 2.3: Máy kiểm tra sản phẩm KT01/2017

Bảng 2.1 : vật tư thiết bị cơ khí

Bảng 2.2 : vật tư thiết bị điện

Hình 2.3: Sơ đồ đi dây

Hình 4.1: Mô hình tổng quát máy kiểm tra sản phẩm

Hình 4.7: Quy trình hoạt động của máy

Hình 4.8: Lưu đồ giải thuật

Hình 4.9: Màn hình HMI khi bật máy

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, nền kinh tế của các nước trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng đang trên đà phát triển mạnh mẽ, đời sống của người dân ngày càng nâng cao Nhu cầu sử dụng về thực phẩm nước uống như sữa, nước ngọt, dầu ăn, và một số sản phẩm khác phục vụ cho ngành sản xuất rất cao Điều quan trọng nhất để đảm bảo về vệ sinh an toàn thực phẩm cũng như an toàn trong vận chuyển thì các nhà cung cấp thường sử dụng loại bao

bì tốt nhất đó là chai hoặc bình có dán màng nhôm bảo vệ Trong quá trình sản xuất các nhà máy rất chú trọng khâu kiểm tra sản phẩm của mình khi xuất ra thị trường tiêu thụ nhằm đưa tới cho khách hàng sự tin cậy cao về chất lượng , cho nên khi lắp đặt hệ thống dây chuyền sản xuất máy kiểm tra sản phẩm là điều không thể thiếu được, mặc dù trên thực tế là vậy nhưng một số nhà máy khi lắp đặt thiết bị kiểm tra vẫn chưa đảm bảo được hết chức năng Đây cũng là cơ hội để cho những sinh viên chuyên ngành kỹ thuật cơ điện tử như chúng em được cống hiến một phần kiến thức nhỏ khi cải thiện tốt hơn, do nhu cầu cần thiết nên chúng em thực hiện đồ án máy kiểm tra màng nhôm và mức trọng lượng Đồ án thiết kế và tạo ra máy kiểm tra được nghiên cứu hoạt động trên nền tảng PLC và HMI, hệ thống cảm biến , khí nén, xylanh Trong quá trình nghiên cứu được sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô trường Đại Học Công Nghệ TP Hồ Chí Minh và các bạn bè chúng em đã hoàn thành được công trình nghiên cứu của mình theo đúng yêu cầu đặt ra Sau đây là một số tầm quan trọng của đề tài

LỜI MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề của đề tài:

Trong quá trình đóng gói và kiểm tra sản phẩm do màng nhôm nằm trong nắp chai nên mắt thường không thể phát hiện có hay không , mức chất lỏng trong sản phẩm có đủ không hay dư hoặc thiếu , điều quan trọng là đối với ngành thực phẩm thì màng nhôm giúp sản phẩm bảo quản tốt hơn, không bị các vi khuẩn xâm nhạp làm ảnh hưởng tới sức khỏe con người, khi vận chuyển không bị đổ vỡ, đối với các ngành hóa chất màng nhôm đảm bảo các hóa chất không rò rỉ ra ngoài gây ngộ độc cho mọi người khi tiếp xúc

Máy dán màng nhôm

Hình 1: Máy dán màng nhôm và các chai đã được dán

2 Mục tiêu của đề tài:

Do kiểm tra sản phẩm chai đã có nắp màng nhôm hay chưa con người không thể kiểm tra bằng mắt, khi có máy kiểm tra loại được các sản phẩm lỗi thì nhà sản xuất yên tâm về chất lượng sản phẩm xuất ra thị trường đồng thời người sử dụng cũng được đảm bảo an toàn

3 Nội dung nhiệm vụ của đề tài:

Khi bắt đầu vào công việc nghiên cứu cho đề tài máy kiểm tra sản phẩm chúng em đã thấy được mục đích sử dụng của máy thiết thực với nhu cầu con người, và khi tạo ra máy bằng cách sử dụng các phần mềm PLC, HMI, các thiết bị cảm biến , nhiệm vụ của chúng em phải tìm hiểu rõ về các phần mềm

để có thể lập trình được

4 Phương pháp nghiên cứu:

Trên thực tế đã có một số thiết bị kiểm tra sản phẩm trên thị trường phục vụ cho ngành sản xuất như máy dò kim loại trong thực phẩm, máy kiểm tra mức dầu trong ngành sản xuất nhớt, máy kiểm tra trọng lượng , máy kiểm tra nhãn mác thương hiệu vv, nhưng một số máy chỉ đáp ứng được một trong các yêu cầu trên

Hình 2: Máy kiểm tra màng nhôm trên thị trường

Lựa chọn phương pháp nghiên cứu là bước quan trọng để đi đúng hướng của đề tài, tìm hiểu về các máy móc có công dụng tương tự trên thị trường, đi khảo sát thực tế một số nhà máy đã lắp đặt

5 Các kết quả đạt được của đề tài:

Kết quả đạt được từ nghiên cứu là chúng em đã tạo ra một thiết bị đáp ứng được các yêu cầu của đề tài đã chọn

- Kiểm tra màng nhôm có hay không

- Kiểm tra mức chất lỏng đạt không

- Kiểm tra trọng lượng sản phẩm

- Đếm sản phẩm lỗi không có màng nhôm

- Đếm sản phẩm lỗi thiếu chất lỏng

- Đếm sản phẩm đạt

6 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp:

Gồm có 5 chương

Chương 1: Tổng quát về máy kiểm tra sản phẩm

Chương 2: Thiết kế và sản xuất máy

Chương 3: Giới thiệu linh kiện

Chương 4: Thi công mô hình

Chương 5: Kết luận

Chương 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN

60, nó được dùng chủ yếu cho công nghệ dây chuyền sản xuất PLC là một máy tính công nghiệp đặc trưng của PLC là việc sử dụng các vi mạch xử lý thông tin và ta có thể thay đổi công nghệ cải tạo dựa trên công nghệ và phần

 Thay cho điều khiển rơ le

 Thời gian đếm

 Thay cho các panel điều khiển mạch in

 Dùng trong các máy tù động như chiết rót, siết nắp

 Điều khiển theo dãy

 Cung cấp thông tin

 Điều khiển động cơ chấp hành, động cơ bước

 Điều khiển liên tục (nhiệt độ, áp suát )

 Điều khiển mềm

 Điều khiển quá trình và báo động

 Phát hiện lỗi và báo động

 Nối mạng tự động hóa trong công nghiệp

1.1.3 Ưu điểm của PLC

Thời gian lắp đặt nhanh, chi phí vừa phải, có thể nâng cấp dây chuyền bằng cách mở rộng , phần mềm ứng dụng linh hoạt, có thể làm việc độc lập hoặc kết nối giữa các máy tính và màn hình điêu khiển Chỉnh sửa bằng cách chỉnh phần mềm

1.1.4 Thông số và cách đấu dây cho PLC

PLC S7-200 là thiết bị của hãng Siemens, cấu trúc theo kiểu modul

có các modul mở, rộng.Thành phấn cơ bản của PLC S7-200 là khối CPU224, CPU 224XP, CPU226 …

Thông thường PLC S7-200 được chia ra làm 2 loại chính:

 Loại PLC S7-200 cấp điện áp 220VAC :

Ngõ vào: tích cực mức 1 ở cấp điện áp +24VDC ( 15VDC – 30VDC)

Ngõ ra rơ le

Ưu điểm của loại này là ngõ ra rơ le, do đó có thể sử dụng ngõ ra ở nhiều

cấp điện áp (có thể sử dụng ngõ ra 0V,24V,220V… )

Tuy nhiên, nhược điểm của nó : do ngõ ra rơ le nên thời gian đáp ứng của rơ

le không được nhanh cho ứng dụng điều rộng xung , hoặc output tốc độ cao

 Loại PLC S7-200 dùng nguồn 24VDC :

Ngõ vào: tích cực mức 1 ở cấp điện áp +24VDC ( 15VDC – 30VDC)

Ngõ ra : Ngõ ra transistor

Ưu điểm của loại này là ngõ ra Transistor, do đó có thể sử dụng ngõ ra này

để điều rộng xung, hoặc output0V,24V,220V… )

Tuy nhiên, nhược điểm của nó : do ngõ ra transistor nên ngõ ra chỉ có một cấp điện duy nhất là +24VDC, do vậy sẽ gặp rắc rối trong những ứng dụng

có cấp điện áp ra la 0VDC, Trong trường hợp này buộc ta phải thông qua 1

rơ le 24Vdc đệm

Hình 1.2 : Loại CPU 224 của PLC

Trong đồ án tốt nghiệp máy kiểm tra sản phẩm PLC S 7 200 được sử dụng

là loại CPU 224 Sau đây là thông số kỹ thuật

 Có 14 cổng vào và 10 cổng ra logic trên board, 2 đầu vào digital, 1 đầu

ra anolog

 Có nối thêm 7 module mở rộng

 Bộ nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng 100 giờ khi bị mất nguồn

 Timer có 2 loại

-TON: T32÷T96(1ms), T33÷T36 và T97÷T100(1ms), T37÷T64 và T101÷T225(100ms)

-TON: T0÷T64(1ms), T1÷T4 và T65÷T68(10ms), T5÷T31 và T69÷T95(100ms)

 Bộ đếm Counter:

Nguyên lý hoạt động

Counter thực hiện chức năng đếm tại các sườn lên của các xung đầu vào S7-300 có tối đa là 256 bộ đếm phụ thuộc vào từng loại CPU, ký hiệu bởi Cx Trong đó x là số nguyên trong khoảng từ 0 đến 255 Trong S7-300 có 3 loại bộ đếm thường sử dụng nhất đó là : Bộ đếm tiến lùi (CUD), bộ đếm tiến (CU) và bộ đếm lùi (CD)

Một bộ đếm tổng quát có thể được mô tả như sau:

Trong đó:

CU : BOOL là tín hiệu kích đếm tiến

CD : BOOL là tín hiệu kích đếm lùi

S : BOOL là tín hiệu đặt

PV : WORD là giá trị đặt trước

R : BOOL là tín hiệu xoá

CV : WORD Là giá trị đếm ở hệ đếm 16

CV_BCD: WORD là giá trị đếm ở hệ đếm BCD

Q : BOOL Là tín hiệu ra

Quá trình làm việc của bộ đếm được mô tả như sau:

Số sườn xung đếm được, được ghi vào thanh ghi 2 Byte của bộ đếm, gọi là thanh ghi C-Word Nội dung của thanh ghi C-Word được gọi là giá trị đếm tức thời của

bộ đếm và ký hiệu bằng CV và CV_BCD Bộ đếm báo trạng thái của C-Word ra ngoài C-bit qua chân Q của nó Nếu CV <> 0, C-bit có giá trị "1" Ngược lại khi

CV = 0, C- bit nhận giá trị 0 CV luôn là giá trị không âm Bộ đếm sẽ không đếm lùi khi CV = 0

Đối với Counter, giá trị đặt trước PV chỉ được chuyển vào C-Word tại thời điểm xuất hiện sườn lên của tín hiệu đặt tới chân S

Bộ đếm sẽ được xoá tức thời bằng tín hiệu xoá R (Reset) Khi bộ đếm được xóa

cả C-Word và C- bit đều nhận giá trị 0

Khai báo sử dụng

Việc khai báo sử dụng một Counter bao gồm các bước sau:

- Khai báo tín hiệu Enable nếu muốn sử dụng tín hiệu chủ động kích đếm (S): dạng dữ liệu BOOL

- Khai báo tín hiệu đầu vào đếm tiến CU : dạng dữ liệu BOOL

- Khai báo tín hiệu đầu vào đếm lùi CD : dạng dữ liệu BOOL

- Khai báo giá trị đặt trước PV: dạng dữ liệu WORD

- Khai báo tín hiệu xoá: dạng dữ liệu BOOL

- Khai báo tín hiệu ra CV (hệ 16): dạng dữ liệu WORD

- Khai báo tín hiệu ra CV-BCD nếu muốn lấy giá trị đếm tức thời ở hệ BCD dạng dữ liệu WORD

- Khai báo đầu ra Q nếu muốn lấy tín hiệu tác động của bộ đếm dạng dữ liệu BOOL Trong đó cần chú ý các tín hiệu sau bắt buộc phải khai báo: Tên của bộ đếm cần sử dụng, tín hiệu kích đếm CU hoặc CD

Bộ đếm tiến/lùi: Khai báo

Bộ đếm sẽ đếm lùi tại các sườn lên của tín hiệu tại chân I0.1 khi tín hiệu chuyển

từ "0" lên "1" Giá trị của bộ đếm sẽ trở về 0 khi có tín hiệu tai sườn lên của chân R ( I0.3)

Bộ đếm tiến CU: Khai báo

Bộ đếm lùi CD: Khai báo

Đếm xung tốc độ cao trong PLC S7-200

- Đối với CPU 224, CPU 226 và CPU 226XM thì hổ trợ đến 6 bộ phát xung từ HSC0-HSC5

Mỗi 1 bộ HSC có 12 chế độ hoạt động khác nhau Cấu hình và hoạt động của HSC trong PLC S7-200 dựa trên các bit nhớ đặc biệt SM Và chú ý rằng HSC thì hoạt động độc lập với scan time có nghĩa là nó chỉ thực hiện các lệnh đếm xung chứ không chờ cho PLC đếm xung xong mới thực hiện các network tiếp theo Trong 12 chế độ hoạt động của bộ đếm sẽ chia ra làm 4 nhóm đếm cơ bản (basic types)

- Đơn phase điều khiển hướng đếm được quyết định bởi chính PLC (1 chân nhận xung)

- Đơn phase điều khiển hướng đếm bằng tín hiệu bên ngoài (1 chân nhận xung )

- 2 phase (2 chân nhận xung)

- Phase một phần tư (2 chân nhận xung)

Ta thử đặt ra trường hợp cụ thể là có 1 encoder loại tương đối A,B,Z gắn vào trục của động cơ Giả sử trục động cơ gắn vào 1 bánh răng có bán kính là 500mm.Vậy ta hiểu rằng khi 1 xung Z thì encoder quay được 1 vòng, điều này cũng có nghĩa rằng 1 xung Z băng chuyền chuyển động được 1 chu vi của bánh răng tương đương với 2x3.14x0.5=3,14m Và giả sử encoder của chúng ta có độ phân giải 10 bits thì có nghĩa nếu bộ đếm đếm được 1024 thì ta hiểu băng chuyền chuyển động được 3,14m

NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ ĐẾM XUNG:

- Khi kích hoạt tín hiệu reset input bộ đếm sẽ xóa giá trị hiện tại và giữ nguyên giá trị cho đến khi tín hiệu reset không kích hoạt nữa

- Khi start input kích hoạt bộ đếm sẽ bắt đầu đếm và khi start không kích hoạt nữa nó sẽ giữ nguyên giá trị Nếu trong lúc này chân xung vẫn có tín hiệu xung thì các tín hiệu đó sẽ được bỏ qua

- Khi chân reset kích hoạt trong khi chân không kích hoạt thì giá trị bộ đếm không thay đổi Nếu reset kích hoạt trong lúc start kích hoạt thì giá trị hiện tại của bộ đếm bị xóa

Hình sau cho ta thấy các ngỏ vào input tương ứng với 12 chế độ hoạt động của 6

bộ đếm xung tốc độ cao từ HSC0-HSC5 trong PLC S7-200:

Theo như hình trên ta phân tích 2 trường hợp cụ thể nhé:

Nếu ta dùng bộ đếm xung HSC0 chọn chế độ hoạt động là 7 thì quy luật như sau:

- Chân I0.2 của PLC sẽ là chân reset (khi chân này kích hoạt giá trị bộ đếm về 0)

- Chân I0.0 của PLC sẽ là chân nhận xung đếm lên (mỗi khi có 1 xung của chân này giá trị bộ đếm tăng 1 đơn vị)

- Chân I0.1 của PLC sẽ là chân nhận xung đếm xuống (mỗi khi có 1 xung của chân này giá trị bộ đếm giảm 1 đơn vị)

- Chân I1.5 của PLC sẽ là chân start (khi chân này kích hoạt bộ đếm bắt đầu nhận tín hiệu xung tại chân nhận xung I1.2)

- Chân I1.4 của PLC sẽ là chân reset (khi chân này kích hoạt giá trị bộ đếm về 0)

- Chân I1.2 của PLC sẽ là chân nhận xung (mỗi khi có 1 xung của chân này giá trị bộ đếm tăng hoặc giảm 1 đơn vị)

- Ở đây ta thấy chân I1.3 không sử dụng cho hướng đếm vì chế độ này thuộc nhóm 1 trong 4 nhóm kể trên (Đơn phase điều khiển hướng đếm được quyết định bởi chính PLC) Điều này có nghĩa là khi chân start kích hoạt, PLC bắt đầu nhận tín hiệu xung ở chân I1.2 Mỗi 1 xung của chân này bộ đếm sẽ tăng giá trị lên 1 hoặc giảm giá trị xuống 1 đơn vị (tăng hay giảm do trạng thái của PLC tại thời điểm đó, ta sẽ tìm hiểu phần này sau)

Ta cùng nhìn vào các hình dưới đây để hiểu rõ hơn các chế độ hoạt động của HSC trong PLC S7-200:

Chú ý các khái niệm sau:

- Current value (CV) là giá trị hiện tại của bộ đếm và cũng là giá trị bắt đầu của bộ đếm

- Preset value (PV) là giá trị so sánh của bộ đếm

- Counting direction là hướng đếm của bộ đếm

 Cổng truyền thông của PLC sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với giắc cắm 9 chân để phục vụ cho việc kết nối với các thiết bị lập trình khác hoặc giữa các trạm PLC

Hình 1.3 : Cổng nối tiếp RS485

Hình 1.4: Sơ đồ đấu dây của PLC

1.2 Phần mền STEP 7 – Micro/win

1.2.1 Tìm hiểu về phần mềm lập trình PLC S7 200

Để lập chương trình chạy cho máy phần mềm lựa chọn phù hợp để viết cho S7 200 là Step 7 Micro/Win V4 và phần mềm mô phỏng chạy trên máy tính là Simulator 2.0 Đây là hai phần mềm cơ bản giúp người lập trình cho PLC dễ dàng

Yêu cầu hệ điều hành và phần cứng

Máy tính cá nhân PC, muốn cài đặt được phần mềm STEP 7-micro/WIN phải thỏa mãn những yêu cầu sau đây:

- Microsoft Windows 2000 Service Pack 3 hoặc cao hơn, Windows XP Home, hoặc Windows XP Professional

Để truyền thông với S7-200, ta cần một trong các phần cứng sau:

- 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 RS232

(COM1 hoặc COM2)

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

- EM241 modem

- CP243-1 hoặc CP243-1 IT Ethernet

Cài đặt phần mềm thực hiện theo các bước sau:

1 Đóng tất cả các ứng dụng

2 Chèn đĩa CD STEP 7-Micro/Win vào ổ đĩa CD-Rom Chương trình sẽ được tự động cài đặt Ta cũng có thể khởi động chương trình cài đặt bằng cách nhấp đúp chuột vào file “Setup.exe|” trên CD

3 Sau đó sẽ nhận được dần dần từng bước các chỉ dẫn thao tác tiếp theo trên màn hình và hoàn thành công việc cài đặt

4 Khi cài đặt xong, hộp thoại “set PG/PC Interface” tự động xuất hiện Kích “Cancel” để kết thúc

5 Ta cần khởi động lại máy để hoàn tất việc cài đặt

Sau khi đã cài đặt xong có thể bắt đầu soạn thảo chương trình nhờ phần mềm STEP 7-Micro/WIN bằng cách nhấp đúp chuột vào biểu tượng STEP

7 MicroWIN trên màn hình

Chú ý: Khi cài đặt phiên phản STEP 7-Micro/WIN V4.0 Sevice Pack 6 thì trước tiên ta cần phải uninstall phiên bản cũ và sau đó mới cài đặt được phiên bản này Sau khi download ta nhấp đúp chuột vào file STEP7-MicroWIN_V40_SP6.exe và thực hiện theo các bước sau:

Bước 1: Uninstall phiên bản STEP 7-Micro/WIN V4.0 bằng công cụ

“control panel” trong Window (menu Start /setting/control panel/add or remove program)

Bước 2: Khởi động lại máy tính

Bước 3: Cài đặt STEP 7-Micro/WIN V4.0 Service Pack (SP6) bằng cách

nhấp đúp chuột vào file STEP7-MicroWIN_V40_SP6.exe

Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7-200

Các phần tử cơ bản trong một chương trình PLC S7-200 là:

 Chương trình chính (main program)

 Chương trình con (subroutine)

 Chương trình ngắt (interrupt rountine)

 Khối hệ thống (system block)

 Khối dữ liệu (data block)

 Chương trình chính OB1 (main program)

Đây là phần khung của chương trình, chứa các lệnh điều khiển chương trình ứng dụng Với một số chương trình điều khiển nhỏ, đơn giản chúng ta có thể viết tất cả các lệnh trong khối này Chương trình ứng dụng được xử lý bắt đầu từ chương trình chính, các lệnh được xử lý lần lượt từ trên xuống dưới và chỉ một lần ở mỗi vòng quét Trong S7-200 chương trình được chứa trong khối OB1

 Chương trình con SUB (subroutine)

Các lệnh viết trong chương trình con chỉ có thể được xử lý khi chương trình con được gọi (Call) từ chương trình chính, từ một chương trình con khác hoặc từ một chương trình ngắt Sử dụng chương trình con khi chúng ta muốn phân chia nhiệm vụ điều khiển Mỗi một chương trình con viết cho một nhiệm vụ nhỏ hoặc khi có các yêu cầu điều khiển tương tự nhau (ví dụ: điều khiển băng tải 1, điều khiển băng tải 2…) thì chúng ta chỉ cần tạo ra chương trình con một lần và có thể gọi ra nhiều lần từ chương trình chính

Sử dụng chương trình con có một số ưu điểm sau:

- Chương trình điều khiển được chia theo nhiệm vụ điều khiển nên có cấu trúc rõ ràng, rất thuận tiện cho việc chỉnh sửa hay kiểm tra chương trình

- Giảm thời gian vòng quét của chương trình CPU không phải liên tục xử lý tất cả các lệnh của chương trình mà chỉ xử lý chương trình con khi có lệnh gọi tương ứng

- Chương trình con cho phép giảm công việc soạn thảo khi có các yêu cầu điều khiển tương tự nhau

(Bạn đọc xem phần ví dụ và cách sử dụng chương trình con ở chương “phép toán nhị phân”)

 Chương trình ngắt INT(interrupt routine)

Chương trình ngắt được thiết kế để sử dụng cho một sự kiện ngắt được định nghĩa trước Bất cứ khi nào sự kiện ngắt xác định xảy ra, thì S7-200 thực hiện chương trình ngắt Chương trình ngắt không được gọi bởi chương trình chính mà theo sự kiện ngắt xảy ra Chương trình ngắt sẽ chỉ được xử lý mỗi khi sự kiện ngắt xảy ra

(Phần chương trình ngắt sẽ được trình bày chi tiết ở tập 2)

 Khối hệ thống (system block)

System block cho phép ta cấu hình các tùy chọn phần cứng khác nhau cho S7-200

 Khối dữ liệu (data block)

Data block lưu trữ các giá trị biến khác nhau (vùng nhớ V) được sử dụng trong chương trình Giá trị ban đầu của các dữ liệu có thể nhập vào trong khối dữ liệu

(Phần khối dữ liệu sẽ được trình bày chi tiết ở tập 2)

 Ngôn ngữ lập trình

Để có thể soạn thảo chương trình cho các PLC S7-200, chúng ta dùng phần mềm Step7 MicroWin Và cũng giống như PLC của các hãng khác, chúng

ta có 3 dạng soạn thảo thông dụng là dạng LAD, FBD và STL Việc chọn dạng soạn thảo nào để viết chương trình điều khiển là do người dùng

 Dạng hình thang : LAD (Ladder logic)

Ở dạng soạn thảo này chương trình được hiển thị gần giống như sơ đồ nối dây một mạch trang bị điện dùng các relay và contactor Chúng ta xem như

có một dòng điện từ một nguồn điện chạy qua một chuỗi các tiếp điểm logic ngõ vào từ trái qua phải để tới ngõ ra Chương trình điều khiển được chia ra làm nhiều Network, mỗi một Network thực hiện một nhiệm vụ nhỏ và cụ thể Các Network được xử lý lần lượt từ trên xuống dưới và từ trái sang phải

Các phần tử chủ yếu dùng trong dạng soạn thảo này là:

- Tiếp điểm không đảo:

- Tiếp điểm đảo:

- Ngõ ra (hoặc trạng thái nội của biến):

- Các hộp chức năng (Box): các chức năng được biểu diễn ở dạng hộp như các phép toán số học, định thời, bộ đếm…

Ví dụ:

Tiếp điểm logic ngõ vào

Ngõ ra dạng cuộn dây

Đường nguồn

Dạng soạn thảo này có một số ưu điểm:

- Dễ dàng cho những người mới bắt đầu lập trình

- Biểu diễn dạng đồ họa dễ hiểu và thông dụng

- Luôn luôn có thể chuyển từ dạng STL sang LAD

 Dạng khối chức năng : FBD (Function Block Diagram)

Dạng soạn thảo FBD hiển thị chương trình ở dạng đồ họa tương tự như sơ

đồ các cổng logic FBD không sử dụng khái niệm đường nguồn cung cấp trái và phải; do đó khái niệm “dòng điện” không được sử dụng Thay vào đó

là logic ”1” Không có tiếp điểm và cuộn dây như ở dạng LAD, nhưng có các cổng logic và các hộp chức năng Các cổng logic như AND, OR, XOR…sẽ tương ứng với các tiếp điểm logic nối tiếp hay song song…

 Dạng liệt kê lệnh : STL (StaTement List)

Đây là dạng soạn thảo chương trình dạng tập hợp các câu lệnh Người dùng phải nhập các câu lệnh từ bàn phím, giữa lệnh và toán hạng (toán hạng có thể là địa chỉ, dữ liệu) có khoảng trắng và mỗi lệnh chiếm một hàng Ở dạng soạn thảo này sẽ có một số chức năng mà ở dạng soạn thảo LAD hay FBD không có

Hình 1.5 : Dạng liệt kê lệnh STL

Phần mềm mô phỏng PLC S7-200 Đèn báo trạng thái ngõ ra Đèn báo trạng thái hoạt động CPU S7-200 Simulator 2.0 Ing English là một trong những phần mềm dùng để mô phỏng hoạt động của PLC sau khi được nạp chương trình Chúng ta có thể mô phỏng chương trình đã viết bằng cách sử dụng phần mềm này mà không cần đến PLC

Cách cài đặt phần mềm mô phỏng:

B1: Cài GX simulator V7.7z để chạy chương trình khi ko có PLC thật

các bạn vào thư mục EnvMEL trong GX simulator V7.7z để cài môi trường, sau đó thoát ra và cài GX simulator V7.7z

B2: Cài phần mềm thực hành PLC GX Developer 8 và cài EnvMEL tương

tự như ở bước 1

Lưu ý: tất cả đều dùng key: 170-974813410

B3: Lập trình PLC Sau khi các bạn gõ chương trình thì đáng lẽ khi thực hành trên phòng máy nhà trường khi có PLC thật ta vào mục Online-> Write to PLC nhưng nếu mình lập trình ở nhà ko có PLC thì ta vào mục Tools-> Start ladder logic test rồi chờ cho chương trình nạp vào PLC ảo xong sẽ hiện lên hộp thoai sau:

Hình 1.6 : Hộp thoại nộp PLC

Như vậy chương trình đã chạy

Còn bây giờ là việc nhấn công tắc điều khiển:

Các bạn click chuột trái vào công tắc muốn nhấn(Ví dụ X000) rồi nhấn

alt+1 sẽ hiện ra hộp thoại:

Hình 1.7 : Chương trình chạy

sau đó ấn Force ON/OFF để điều khiển công tắc đóng/mở như vậy chương trình sẽ chạy theo công tắc điều khiển chương trình

1.3 Cảm biến

1.3.1 Cảm biến tiệm cận điện dung Omron E2K-25ME1

Hình 1.8 : Cảm biến điện dung

- E2K-C25ME1 2M là cảm biến tiệm cận điện dung phát hiện được khoảng cách xa với chức năng điều chỉnh được độ nhạy

- Loại: tiêu chuẩn

- Thân cảm biến hình trụ tròn, đầu cảm biến dạng đầu lồi

- Cho phép phát hiện không tiếp xúc các vật kim loại và phi kim loại như kính, gỗ, nước, dầu,nhựa, v.v…

1.3.2 Cảm biến tiệm cận điện từ TL-N10ME1

1.3.3 Cảm biến quang Omron E3Z-D62

Mô tả: Cảm biến quang điện loại phản xạ khuếch tán E3Z-D62 2M

- Khoảng đo: 0 - 1 m

- Nguồn cấp: 12 - 24 VDC ± 10%

- Ngõ ra: NPN cực thu hở

- Chế độ hoạt động: Light-ON | Dark-ON

- Thời gian đáp ứng: 1 ms Max

- Hiệu chỉnh: Biến trở đơn

Ngoài ra còn một số thiết bị khác xem chi tiết bảng 2.2.1A, 2.2.1 B

mở khí bằng nguyên lý: khi có điện thì Hình 1.12: Van điều khiển

van mở ra , khi không có điện thì van

đóng lại

1.5 Màn hình HMI

Màn hình HMI hiện nay đã được áp dụng rất nhiều trong các hệ thống máy móc sản xuất.Với tính những tính năng ưu việt màn hình HMI đã thay thế dần các kiểu hiển thị cũ như: LCD,LED…Giao diện chính được tích hợp nhiều tính năng giúp cho người lập trình dễ dàng thiết kế Màn hình OP