Đồ án tốt nghiệp điện – điện tử thiết kế, thi công hệ thống pha trộn sơn và đóng nắp lon tự động

NHIỆM VỤ: Nội dung thực hiện:  Nội dung 1: Tìm hiểu về các hệ thống pha màu sơn, các quy tắc pha trộn màu sơn  Nội dung 2: Tìm hiểu về PLC S7 -1200, các thiết bị sử dụng trong hệ thốn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN -⸙∆⸙ -

Nguyễn Hồng Phước 13151074

Tp Hồ Chí Minh tháng 8 năm 2020

Tp HCM, ngày 8 tháng 8 năm 2020

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Lê Long Đỉnh MSSV:16151139

Nguyễn Quang Hải MSSV:16151150 Nguyễn Hồng Phước MSSV: 13151074 Chuyên ngành: Công nghệ Điều Khiển và Tự Động Hóa

Hệ đào tạo: Đại học chính quy

Khóa: 2016

I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG PHA TRỘN SƠN VÀ ĐÓNG NẮP LON TỰ ĐỘNG

II NHIỆM VỤ:

Nội dung thực hiện:

 Nội dung 1: Tìm hiểu về các hệ thống pha màu sơn, các quy tắc pha trộn màu sơn

 Nội dung 2: Tìm hiểu về PLC S7 -1200, các thiết bị sử dụng trong hệ thống

 Nội dung 3: Tìm hiểu về các chuẩn truyền thông trong công nghiệp

 Nội dung 4: Thử nghiệm và lập bảng tỉ lệ màu sơn

 Nội dung 5: Thiết kế mô hình & thi công hệ thống

 Nội dung 6: Viết chương trình điều khiển hệ thống

 Nội dung 7: Thiết kế giao diện giám sát SCADA

 Nội dung 8: Liên kết và truyền dữ liệu giữa SQL Server và WINCC Runtime

 Nội dung 9: Thiết kế giao diện điều khiển Webserver

 Nội dung 10: Đánh giá kết quả thực hiện

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 16/4/2020

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 11/8/2020

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Trần Vi Đô

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

Tp HCM, ngày 8 tháng 8 năm 2020

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Lê Long Đỉnh MSSV: 16151139

Nguyễn Quang Hải MSSV: 16151150 Nguyễn Hồng Phước MSSV: 13151074 Tên đề tài: Thiết kế, thi công hệ thống pha trộn sơn và đóng nắp lon tự động

GVHD

20/4/2020

- 9/5/2020

- Tìm hiểu về các hệ thống pha màu sơn, các quy tắc

pha trộn màu sơn

- Viết chương trình điều khiển

- Chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh hệ thống

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi xin cam đoan đề tài: “Thiết Kế, Thi Công Hệ Thống Pha Trộn Sơn

Và Đóng Nắp Lon Tự Động” là một công trình nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của tiến

sĩ Trần Vi Đô, ngoài ra không có bất cứ sự sao chép của người khác Đề tài, nội dung, báo cáo tốt nghiệp là sản phẩm mà chúng tôi đã nỗ lực nghiên cứu trong quá trình học tập tại trường cũng như chương trình thực tập thực tế Các số liệu và kết quả trình bày trong báo cáo là hoàn toàn trung thực, chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước

bộ môn và nhà trường nếu như có vấn đề xảy ra

Người thực hiện đề tài

Lê Long Đỉnh Nguyễn Quang Hải Nguyễn Hồng Phước

Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM nói chung, các thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử nói riêng đã dạy dỗ cho chúng em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp chúng em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ chúng

em trong suốt quá trình học tập

Chúng em cũng xin gửi lời tri ân và biết ơn sâu sắc đến TS Trần Vi Đô người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo chúng em trong suốt quá trình làm khoá luận

Cuối cùng vì kinh nghiệm và kiến thức còn hạn chế, khả năng tiếp thu vấn đề còn giới hạn nên không thể trách được những sai sót, chúng em mong nhận được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy cô để đồ án này được đầy đủ và hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện đề tài

Lê Long Đỉnh Nguyễn Quang Hải Nguyễn Hồng Phước

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii

LỜI CAM ĐOAN iv

LỜI CẢM ƠN v

MỤC LỤC vi

DANH MỤC HÌNH VẼ x

DANH MỤC BẢNG xiv

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu đề tài 1

1.3 Giới hạn đề tài 2

1.4 Bố cục đồ án 2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.1 Cơ sở lý thuyết về màu sơn và pha trộn sơn 3

2.1.1 Tổng quan về sơn 3

2.1.2 Công nghệ sản xuất sơn 4

2.1.3 Quy luật pha màu sơn [9] 7

2.2 Cơ sở lý thuyết về các thiết bị sử dụng trong mô hình 14

2.2.1 Tổng quan về PLC và PLC S7-1200 14

2.2.1.Băng tải 25

2.2.3 Cảm biến 28

2.2.2.Cơ cấu xylanh 30

2.2.3.Van điện từ 34

2.2.4.Động cơ DC 36

2.2.5.Arduino 38

2.3 TRUYỀN THÔNG MODBUS 39

2.3.1 Modbus là gì? 39

2.3.2 Mô tả giao thức modbus 40

2.3.3 Phân loại Modbus [8] 42

2.4.2 Trang web tự xây dựng[7]. 45

2.4.3 Truy cập Webserver 48

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 50

3.1 Yêu cầu hệ thống 50

3.2 Tính toán thiết kế 51

3.2.1 Quy trình vận hành của hệ thống 51

3.2.2 Thiết kế phần cứng 52

3.2.3.Sơ đồ khối hệ thống 53

3.2.4 Sơ đồ kết nối 54

3.2.5 Lưu đồ giải thuật 59

3.3 Thiết bị sử dụng trong mô hình 61

3.3.1 Cảm biến lưu lượng 61

3.3.2 Cảm biến vật cản hồng ngoại 62

3.3.3 Cảm biến siêu âm 63

3.3.4 Cảm biến quang chữ U 64

3.3.5 Van điện từ nước 65

3.3.6 Van điện từ khí nén 66

3.3.7 Van điện từ Airtac 67

3.3.8 Van hút chân không dùng khí nén 68

3.3.9 Xy lanh kép 68

3.3.10 Xylanh compact SMC 69

3.3.11 Xylanh tròn PVN 69

3.3.12 Động cơ giảm tốc 70

3.4 Thiết bị trong tủ điện 71

3.4.1 PLC 71

3.4.2 Module mở rộng 72

3.4.3 Bộ nguồn 73

3.4.4 Relay 74

3.4.5.Cầu đấu dây 2 tầng 75

3.4.6 Board Arduino Uno R3 76

CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 80

4.1 Thi công phần cứng 80

4.1.1 Bộ phận cấp lon 80

4.1.2 Bộ phận chiết rót 81

4.1.3 Bộ phận đóng nắp 81

4.1.4 Bộ phận lắc sơn 83

4.1.5 Tủ điện 83

4.1.6 Mô hình sau khi thi công 84

4.2 Giao diện SCADA 85

4.2.1 Giao diện Log in 85

4.2.2 Giao diện chọn màu 85

4.2.3 Giao diện dữ liệu màu 85

4.2.3 Giao diện điều khiển 86

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 87

5.1 Kết quả giao tiếp giữa PLC và vi xử lý 87

5.2 Giao diện SCADA 88

5.3 Giao diện Webserver 93

5.4 Thiết kế cơ sở dữ liệu SQL để lưu trữ dữ liệu 94

5.5 Giao diện web hiện thị online cơ sở dữ liệu 96

5.6 Kết quả pha sơn và đánh giá 98

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 99

6.1 Kết luận 99

6.1.1 Những kết quả đạt được 99

6.1.2 Những mặt hạn chế 100

6.1.3 Những khó khăn gặp phải 100

6.1.4 Kinh nghiệm và kiến thức đạt được sau khi hoàn thành đồ án tốt nghiệp 100

6.2 Hướng phát triển đề tài 101

TÀI LIỆU THAM KHẢO 102

PHỤ LỤC 103

Phụ lục 1: Sơ đồ mạch động lực 220VAC 103

Phụ lục 4: Sơ đồ kết nối Module mở rộng SM1223 8 DI 8DO 104 Phụ lục 5: Sơ đồ kết nối Module mở rộng SM1222 16 DO Relay 105

Hình 2.2 Quy trình công nghệ sản xuất sơn 4

Hình 2.3 Nhà máy sản xuất sơn Caparol, Dubai 6

Hình 2.4 Nhà máy sản xuất sơn ICI Dulux, Khu công nghiệp Mỹ Phước 2, Bình Dương 6

Hình 2.5 Máy pha sơn hãng My Kolor 6

Hình 2.6 Máy pha sơn hãng Solite Paint 7

Hình 2.7 Thang màu từ đỏ tới tím của 7 sắc cầu vồng 7

Hình 2.8 Thang màu vô sắc 7

Hình 2.9 So sánh tương quan giữa quang độ và cường độ của hai màu 8

Hình 2.10 Quy luật cộng màu hệ màu RGB 8

Hình 2.11 Quy luật trừ màu trong hệ màu CMYK 9

Hình 2 12 Sự khác biệt khi kết hợp 2 màu của sơn và ánh sáng (vàng+lam) 10

Hình 2 13 Sự khác biệt khi kết hợp 2 màu của sơn và ánh sáng (lam+đỏ) 10

Hình 2 14 Sự khác biệt khi kết hợp 2 màu của sơn và ánh sáng (đỏ+lục) 10

Hình 2.15 Nguyên tắc pha trừ màu với 3 màu sơ cấp RYB 11

Hình 2.16 Ba màu cơ bản trên bánh xe màu 12

Hình 2.17 Ví dụ các màu thứ cấp 12

Hình 2.18 Ví dụ về các màu trung gian 13

Hình 2.19 So sánh ưu điểm hệ PLC so với kết nối cứng dùng relay và timer 14

Hình 2.20 Một số ứng dụng của PLC trong công nghiệp 15

Hình 2.21 : Tổng quan về PLC S7-1200 16

Hình 2.22 Bảng tín hiệu SB 19

Hình 2.23 Module tín hiệu 21

Hình 2.24 Module truyền thông 22

Hình 2.25 Cách thức truy xuất 1 bit trong PLC S7-1200 23

Hình 2.26 Biểu tượng TIA Portal V13 trên màn hình Desktop 25

Hình 2.27 Hình ảnh một số loại băng tải 25

Hình 2.28 Ứng dụng của băng tải trong phân loại hàng 26

Hình 2.29 Ứng dụng của băng tải trong nhà máy sản xuất nước giải khát 27

Hình 2.30 Các thành phần cơ bản của băng tải 27

Hình 2.33 Hình ảnh máy nén khí 30

Hình 2.34 Các thành phần cấu tạo của máy nén khí điển hình 31

Hình 2.35 Van khí nén trong thực tế 31

Hình 2.36 Hình ảnh và sơ đồ mô phỏng cấu tạo xylanh tác động đơn 34

Hình 2.37 Hình ảnh và sơ đồ mô phỏng cấu tạo xylanh tác động kép 34

Hình 2.38 Hình ảnh van điện từ khí nén và chất lỏng 35

Hình 2.39 Các thành phần cấu tạo của van điện từ 35

Hình 2.40 Hình ảnh một số loại động cơ DC 36

Hình 2.41 Các thành phần của động cơ DC 37

Hình 2.42 Mô phỏng nguyên lý hoạt động của động cơ DC 38

Hình 2.43 Các phiên bản của Arduino 39

Hình 2.44 Cấu trúc chung của Modbus 40

Hình 2.45 Giao tiếp giữa Server và Client trong Mobus 41

Hình 2.46 Ví dụ Modbus RTU 42

Hình 2.47 Ví dụ Modbus Ascii 42

Hình 2.48 Ví dụ Modbus TCP 43

Hình 2.49 Giao diện Web Server 44

Hình 2.50 Giao diện Web chuẩn 44

Hình 2.51 Sơ đồ thể hiện tổng quát cách nhúng User-defined web 45

Hình 2.52 Giao diện để cấu hình cho Web server 47

Hình 2.53 Khối lệnh WWW 48

Hình 2.54 Sơ đồ liên kết trong mạng LAN 48

Hình 2.55 Sơ đồ liên kết trong mạng WAN 49

Hình 3.1 Bản vẽ phần cứng mô hình 52

Hình 3.2 Sơ đồ bố trí các thiết bị trong tủ điện điều khiển 52

Hình 3.3 Sơ đồ tổng thể hệ thống 53

Hình 3.4 Sơ đồ mạch động lực 220VAC 56

Hình 3.5 Sơ đồ mạch động lực 24VDC 56

Hình 3.6 Sơ đồ kết nối PLC 1212C 57

Hình 3.7 Sơ đồ kết nối module SM 1223 8DI/8DO 57

Hình 3.10 Chương trình con dây chuyên sản xuất 60

Hình 3.11 Hoạt động của cảm biến lưu lượng 61

Hình 3.12 Cảm biến lưu lượng YF-S201 62

Hình 3.13 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 63

Hình 3.14 Cảm biến siêu âm HC-SR04 64

Hình 3.15 Cảm biến quang chữ U Omron EE-SX674 65

Hình 3.16 Van điện từ nước UNI-D UW15 66

Hình 3.17 Van điện từ khí nén SMC SY3140 5LZE 67

Hình 3.18 Van điện từ Airtac 4V210-08 67

Hình 3.19 Van hút chân không dùng khí nén 68

Hình 3.20 Xy lanh kép SMC CXSM10-15-Y59BL 69

Hình 3.21 Xylanh compact SMC CDQSB12-10DC 69

Hình 3.22 Xylanh tròn PVN Pneumatic Equipment 70

Hình 3.23 Động cơ giảm tốc Tsukasa TG-85E-CH-77-D919 71

Hình 3.24 PLC S7 1200 1212C DC/DC/DC 72

Hình 3.25 Module mở rộng 8DO/8DI 72

Hình 3.26 Module mở rộng 16 DO RELAY 73

Hình 3.27 Bộ nguồn 74

Hình 3.28 Relay Omron G2R-1-SND 24VDC 75

Hình 3.29 Cầu đấu dây 2 tầng 76

Hình 3.30 Board Arduino UNO R3 76

Hình 3.31 Ethernet W5100 Arduino 78

Hình 3.32 Switch 5 port Tenda 79

Hình 4.1 Bộ phận cấp lon 80

Hình 4.2 Bộ phận chiết rót trong mô hình 81

Hình 4.3 Bộ phận đóng nắp trong mô hình 82

Hình 4.4 Băng tải cấp nắp 82

Hình 4.5 Bộ phận lắc sơn trong mô hình 83

Hình 4.6 Hình ảnh bên ngoài tủ điện 83

Hình 4.7 Hình ảnh bên trong tủ điện 84

Hình 5.2 Kết quả truyền dữ liệu giữa PLC và Arduino 87

Hình 5.3 Kết quả đo mực nước thực tế 88

Hình 5.4 Màn hình Home 88

Hình 5.5 Đăng nhập bằng quyền ADMIN hoặc User 89

Hình 5.6 Màn hình chọn mã màu và số lượng lon 89

Hình 5.7 Hiện thị thông báo khi nhập số lượng lon bằng 0 90

Hình 5.8 Hiện thị thông báo xác nhận khi nhập số lượng lon khác 0 90

Hình 5 9 Màn hình cho phép thêm mã màu mới 90

Hình 5.10 Giao diện vận hành 91

Hình 5.11 Màn hình khi hệ thống đang hoạt động 91

Hình 5.12 Hiện thị số lượng lon hiện thời 92

Hình 5 13 Hiện thị thể tích sơn hiện tại trong các bể 92

Hình 5.14 Thông báo khi hệ thống pha đủ số lượng yêu cầu 92

Hình 5.15 Thông báo khi xảy ra lỗi cần reset lại toàn bộ hệ thống 93

Hình 5.16 Giao diện chính của Webserver 93

Hình 5.17 Trang web do nhóm thiết kế 94

Hình 5.18 Database lưu trữ quá trình sản xuất trong phần mềm SQL server 94

Hình 5 19 Bảng lưu trữ quá trình sản xuất sơn 95

Hình 5.20 Bảng lưu trữ thể tích các bể 95

Hình 5.21 Kết quả lưu trữ quá trình sản xuất trong SQL server 95

Hình 5.22 Kết quả lưu trữ bảng thể tích trong SQL server 96

Hình 5.23 Trang chủ website 96

Hình 5.24 Bảng lưu trữ quá trình sản xuất sơn hiện thị online 97

Hình 5.25 Bảng lưu trữ thể tích bể hiện thị online 97

Hình 5.26 Trang web giới thiệu mô hình 97

Hình 5.27 Màu sơn thực tế so với màu sắc trong bảng màu 98

Bảng 2.2 Bảng các module hỗ trợ PLC S7-1200[1] 18

Bảng 2.3 Bảng tín hiệu sử dụng cho PLC S7-1200 [1] 19

Bảng 2.4 Bảng các module tín hiệu sử dụng cho S7-1200 [1] 19

Bảng 2.5 Bảng các module truyền thông sử dụng cho S7-1200 [1] 21

Bảng 2.6 Bảng các vùng nhớ PLC S7-1200 [1] 23

Bảng 3.1 Bảng địa chỉ ngõ vào/ra PLC và ký hiệu các thiết bị sử dụng trên sơ đồ 54

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật Aruino Uno R3 77

được các yêu cầu đã đề ra ban đầu, giải quyết từng bước và đặt ra những vấn đề mới giúp cho đồ án mang tính logic và hoàn thiện hơn Quá trình tìm hiểu đề tài thông qua các tài liệu trong nước và ngoài nước, sự hướng dẫn của các thầy cô, tiếp xúc với các anh chị đã có kinh nghiệm giúp nhóm có được nhiều kiến thức hữu ích trong thời gian làm đồ án

Những nội dung mà nhóm đã làm được trong đề tài:

- Hiểu được cơ sở lý thuyết về sơn, qui trình sản xuất và pha màu sơn

- Hiểu được các thiết bị sử dụng, tính toán và lựa chọn các thiết bị phù hợp

- Viết chương trình điều khiển bằng PLC hoạt động đúng yêu cầu, chính

xác, xử lý được hầu hết các lỗi có thể xảy ra

- Thực hiện được giao tiếp giữa PLC S7-1200 của Simens với vi điều khiển

Arduino UNO thông qua chuyển truyền thông Modbus TCP/IP

- Thiết kế được giao diện giám sát và điều khiển SCADA trực quan, dễ dàng

vận hành, hiện thị đầy đủ dữ liệu

- Thực hiện liên kết và truyền dữ liệu giữa SQL Server và WINCC Runtime

- Thiết kế giao diện hiển thị online để giám sát các thông tin về lon sơn và thông số thể tích sơn của hệ thống từ xa thông qua trình duyệt internet

- Xây dựng giao diện Webserver được hỗ trợ bởi hãng Siemen để điều khiển PLC từ xa

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.1 Đặt vấn đề

Hiện nay, đất nước Việt Nam ta đang bước vào sự nghiệp Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa, việc đầu tư và ứng dụng các dây chuyền sản xuất tự động nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất và nâng cao năng suất lao động, cho ra sản phẩm chất lượng, đáp ứng nhu cầu của khách hàng là rất quan trọng Một trong những ngành đang phát triển mạnh mẽ hiện nay đó là ngành xây dựng và việc ứng dụng các dây chuyền sản xuất tự động trong lĩnh vực này là không thể thiếu, trong đó có công nghệ và kỹ thuật pha, trộn sơn Sơn là một trong những nguyên vật liệu chủ yếu trong ngành xây dựng, chủ yếu là

để sơn phủ bề mặt đối tượng đồng thời cũng là hình thức trang trí thẩm mỹ Chính vì vậy, màu sắc của sơn là một trong những yếu tố được quan tâm hàng đầu Đa số việc pha màu hiện nay trên thị trường đều được thực hiện theo phương pháp thủ công, theo kinh nghiệm nên độ chính xác không cao, chất lượng và năng suất thấp Để loại bỏ những nhược điểm trên, cũng như để tạo ra những sản phẩm theo mong muốn, hiện nay PLC (Program Logic Control – thiết bị điều khiển lập trình) được sử dụng rất rộng rãi

để điều khiển hệ thống trộn sơn, bởi những ưu điểm vượt trội như: giá thành thấp, dễ thi công lắp đặt, dễ sửa chữa, chất lượng làm việc ổn định, linh hoạt… , Xuất phát từ tình

hình thực tế trên và ham muốn hiểu biết về PLC,chúng em đã chọn đề tài: “Thiết kế, thi

công hệ thống pha trộn sơn và đóng nắp lon tự động” cho luận văn tốt nghiệp của

mình

1.2 Mục tiêu đề tài

Sơn là một trong những nguyên vật liệu chủ yếu trong ngành xây dựng nhằm bảo

vệ bề mặt của công trình, sản phẩm Đồng thời yếu tố thẩm mĩ là rất quan trọng và màu sắc của sơn quyết định yếu tố này Ngoài những công trình xây dựng lớn được pha chế bằng máy với giá thành cao thì vẫn còn một số việc pha màu hiện nay dựa trên phương pháp thủ công chính là kinh nghiệm của những người thợ xây dựng nhằm tiết kiệm chi phí, thế nên độ chính xác, đồng đều màu giữa những lần pha là không cao, năng suất thấp, lãng phí sức lao động và thời gian

thiết kế, thi công hệ thống pha trộn sơn và đóng nắp lon tự động với những cải tiến sau:

- Xây dựng mô hình hoàn chỉnh, phần cứng được thiết kế chắc chắn, ổn định

- Lon và nắp được cấp hoàn toàn tự động

- Pha chế được hơn 70 màu

- Màu sắc và thể tích đúng với yêu cầu, đồng đều giữa các lần pha

- Mô hình được giám sát và điều khiển tự động từ hệ thống SCADA và Webserver

- Mực nước sơn trong bể được đo tự động bằng cảm biến

1.3 Giới hạn đề tài

Trong nội dung luận văn này, nhóm em tập trung phát triển mô hình trong phạm vi sau:

- Mô hình tạo ra được lon sơn hoàn chỉnh, pha được 73 màu sơn

- Cơ cấu cấp lon, cấp nắp tối đa chỉ được 5

- Công suất hoạt động của hệ thống: 120 lon/giờ

- Hệ thống được điều khiển và giám sát thông qua Webserver nhưng chỉ trong mạng nội bộ

1.4 Bố cục đồ án

Báo cáo của nhóm em gồm các chương sau:

- Chương 1: Tổng quan về đồ án tốt nghiệp

- Chương 2: Cơ sở lý thuyết: lý thuyết về sơn, các thiết bị trong hệ thống và lý thuyết chuẩn truyền thông Modbus trong công nghiệp

- Chương 3: Tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị: yêu cầu của hệ thống, tính toán thiết kế phần cứng, lựa chọn thiết bị, sơ đồ khối, lưu đồ giải thuật điều khiển

- Chương 4: Thi công hệ thống: kết quả thi công hệ thống

- Chương 5: Kết quả thực hiện: trình bày kết quả vận hành và đánh giá kết quả thực hiện

- Chương 6: Kết luận: kết quả đạt được, hạn chế và hướng phát triển đề tài

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cơ sở lý thuyết về màu sơn và pha trộn sơn

Sơn thường được sử dụng rộng rãi để :

- Bảo vệ

- Trang trí

- Cung cấp kết cấu cho các đối tượng

Chủ yếu trên thị trường là sơn được bán dưới dạng sơn nước, có nhiều màu sắc phong phú và đa dạng, có đặc tính che phủ, bám dính được nhiều bề mặt khác nhau

Hình 2.1 Hình ảnh về sơn

Các thành phần chính của sơn:

Nhựa (40% - 60%): Alkyd, Acrylic, Epoxy, Polyurethane, Fluorocarbon

- Tạo liên kết các thành phần của sơn

- Tạo độ kế dính cho sơn

- Tạo độ bền cho màn sơn

Bột màu (7% - 40%): bột màu gốc, bột màu bổ sung, bột chống gỉ

- Tạo màu sơn

- Tạo độ bền và độ cứng của màng sơn

Phụ gia (0% - 5%): Là các chất tăng độ bền cho sơn bao gồm độ bền màu sắc, khả

năng chịu thời tiết, tăng độ bóng cứng và độ phủ cho sơn, tăng thời gian bảo quản của sơn, một số tính chất đặc biệt khác Bao gồm:

- Chất làm khô tạo sức căng bề mặt

- Chất chóng nấm mốc

Dung môi (10% - 30%): Hòa tan nhựa và bột màu

2.1.2 Công nghệ sản xuất sơn

Qui trình công nghệ sản xuất sơn

Quy trình sản xuất sơn có 4 bước:

Ủ muối: Ở quá trình ủ muối, các nguyên liệu gồm bột màu (oxit kim loại như oxit

titan, thiếc, chì…) , bột độn (CaCO3, silica, đất sét ), phụ gia (chất phân tán, chất hoạt động bề mặt, chất tạo bọt ), một phần chất tạo màng là nhựa latex (vinyl-acrylic,

Hình 2.2 Quy trình công nghệ sản xuất sơn

styreneacrylic) và dung môi hữu cơ (nước sạch) được đưa vào thùng muối ủ và khuấy dưới tốc độ thấp Các nguyên liệu này được muối ủ trong thời gian vài giờ để đủ độ thấm ướt chất tạo màng và dung môi, tạo thành dạng hỗn hợp nhão (paste) cho công đoạn nghiền tiếp theo

Nghiền sơn: Đây là công đoạn chính trong quy trình sản xuất sơn nước Hỗn hợp

nhão các nguyên liệu (paste) sơn đã được muối ủ ở trên được chuyển vào thiết bị nghiền

sơn Quá trình nghiền sơn tạo thành dung dịch dạng chất lỏng mịn, nhuyễn Thời gian nghiền có thể kéo dài phụ thuộc vào loại bột màu, bột độn và yêu cầu về độ mịn của sơn Trong giai đoạn này, thiết bị nghiền sử dụng nhiều nước làm lạnh thiết bị để đảm bảo paste trong quá trình nghiền không bị nóng lên nhiều nhằm khống chế lượng dung môi bị bay hơi ở nhiệt độ cao và tác động xấu đến các thành phần paste nghiền Nước trước khi đưa vào máy nghiền phải được làm lạnh xuống 5 – 7oC

Khuấy sơn: Sau bước nghiền sơn chính là bước pha sơn khuấy trộn sơn hỗn hợp

nhão các nguyên liệu (paste) sơn sau khi đã được nghiền đến độ mịn theo yêu cầu sẽ chuyển sang công đoạn khuấy sơn Công đoạn này tạo thành sản phẩm cuối cùng của quá trình sản xuất sơn Paste thành phẩm được chuyển sang bể khuấy, có thể vài lô hỗn hợp paste thành phẩm được đưa vào 1 bể khuấy chung Bể khuấy có 1 máy khuấy liên tục trong quá trình khuấy sơn Tại đây paste sơn đã đạt độ mịn được bổ xung thêm đủ lượng chất tạo màng, dung môi, các phụ gia cần thiết Khi đã đạt độ đồng nhất thì cũng

là lúc sản phẩm hoàn tất và được chuyển sang công đoạn đóng thùng

Đóng gói thành phẩm: Công đoạn này có thể là dây chuyền đóng thùng tự động

hoặc đóng thùng thủ công Bao bì đựng sơn nước thường là bao bì nhựa hoặc kim loại tùy vào sản phẩm sơn mà công ty sơn phát hành Sản phẩm hoàn thành sẽ được luân chuyển vào kho chứa Quá trình nhập kho được tiến hành chặt chẽ theo từng lô hàng Các kho sản phẩm phải được trang bị đầy đủ các phương tiện phòng chống cháy nổ vì nguy cơ cháy nổ rất cao đối với sản phẩm sơn dung môi hữu cơ

Ngoài ra còn có một số quá trình phụ trợ như vệ sinh thùng chứa sơn để đảm bảo chất lượng sản phẩm, làm mát để dung môi không bị bay hơi, v.v…

Một số dây chuyền, nhà máy sản xuất sơn hiện nay

 Nhà máy sản xuất sơn trong và ngoài nước:

 Máy pha sơn được sử dụng hiện nay:

Hình 2.5 Máy pha sơn hãng My Kolor Hình 2.4 Nhà máy sản xuất sơn ICI Dulux, Khu công nghiệp Mỹ Phước 2, Bình Dương

Hình 2.3 Nhà máy sản xuất sơn Caparol, Dubai

Hình 2.6 Máy pha sơn hãng Solite Paint

2.1.3 Quy luật pha màu sơn [9]

 Khái niệm màu sắc

Theo quang học: Khi luồng ánh sáng trắng đi qua lăng kính mặt trời thì tách ra 7 sắc gồm: Đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím Đó là sự hiển thị của các loại ánh sáng có bước sóng dài ngắn khác nhau Do đó về mặt quang học, ta có thể khẳng định màu sắc chính là ánh sáng Màu sắc mà chúng ta nhìn thấy từ mọi vật đó là sự phản chiếu của ánh sáng từ vật vào mắt

 Ba yếu tố cơ bản của màu sắc

- Sắc (Tone): Độ đậm hoặc nhạt của một màu nào đó khi pha trắng hoặc pha đen

- Quang độ (Value): Độ sáng hoặc tối của một màu, là tác dụng liên kết giữa các

độ đậm nhạt này với độ đậm nhạt kia Ví dụ: Trong vòng thuần sắc, vàng là màu có đỉnh quang độ sáng nhất, tím là màu có đỉnh quang độ tối nhất do sự đập mắt

cảm nhận được độ tươi thắm) do sự kích thích thị giác

Hình 2.7 Thang màu từ đỏ tới tím của 7 sắc cầu vồng

Hình 2.8 Thang màu vô sắc

Ví dụ: Vàng - Quang độ sáng Cam - Cường độ mạnh

 Các quy luật pha màu

Có 2 quy luật pha màu là: Cộng màu và trừ màu

 Quy luật cộng màu:

Ba màu sơ cấp (hay cơ bản) trong ánh sáng là đỏ (Red - R), lục (Green - G) và lam (Blue - B)

 Ánh sáng đỏ hòa với ánh sáng lục cho ánh sáng vàng (Yellow - Y)

 Ánh sáng lục hòa với ánh sáng lam cho ánh sáng màu da trời (Cyan - C)

 Ánh sáng lam hòa với đỏ cho ánh sáng tím hồng (Magenta - M)

Tím hồng là màu khá gần với màu tím (Violet) Tím hồng (Magenta) là màu không

có trong phổ ánh sáng tự nhiên

Các màu tím hồng (M), vàng (Y), và da trời (C) được gọi lả các màu thứ cấp (secondary) của ánh sáng, vì chúng được tạo bởi hòa hai chùm ánh sáng màu sơ cấp

Hình 2.9 So sánh tương quan giữa quang độ và cường độ của hai màu

Hình 2.10 Quy luật cộng màu hệ màu RGB

(primary) Nếu hòa cả 3 chùm ánh sáng sơ cấp R, G, B với nhau ta được ánh sáng trắng

Đó là quy luật cộng màu

 Quy luật trừ màu:

Trong màu hóa chất như mực in, phẩm nhuộm, sơn thì ngược lại: Ba màu sơ cấp

là tím hồng (Magenta - M), da trời (Cyan - C), và vàng (Yellow - Y)

 Tím hồng (M) hòa da trời (C) cho lam (Blue - B)

 Da trời (C) hòa với vàng (Y) cho lục (Green - G)

 Vàng (Y) hòa với tím hồng (M) cho đỏ (Red - R)

Như vậy, trong màu hóa chất thì đỏ, lục và lam lại là 3 màu thứ cấp Hòa 3 màu sơ cấp hóa chất M, C, Y với nhau vể mặt nguyên tắc ta được màu đen Nhưng vì các màu hóa chất không tuyệt đối tinh khiết, nên vẫn cần có màu đen riêng Vì thế, trong in ấn, chỉ cần 4 màu da trời (C) tím hồng (M) vàng (Y) đen(K) (trong đó K = key, tức màu đen), là in ra được tất cả các màu, trừ màu trắng (là màu của giấy)

Tại sao màu hóa chất lại tuân theo quy luật trừ màu? Đó là bởi vì vật chất bản thân

nó không có màu sắc (trừ những vật tự phát sáng) mà chỉ tán xạ và hấp thụ các bước sóng ánh sáng đơn sắc trong ánh sáng chiếu vào nó Một vật có màu đỏ là vì khi ánh sáng trắng chiếu vào nó, nó hấp thụ các ánh sáng lục và lam, chỉ phản chiếu ánh sáng

đỏ vào mắt ta Một vật có màu đen khi hấp thụ tất cả ánh sáng chiếu vào nó Một vật có màu trắng vì nó phản xạ tất cả các bước sóng ánh sáng

Hình 2.11 Quy luật trừ màu trong hệ màu CMYK

Hình 2 13 Sự khác biệt khi kết hợp 2 màu của sơn và ánh sáng (lam+đỏ)

Hình 2 12 Sự khác biệt khi kết hợp 2 màu của sơn và ánh sáng (vàng+lam)

Hình 2 14 Sự khác biệt khi kết hợp 2 màu của sơn và ánh sáng (đỏ+lục)

Lựa chọn quy luật pha màu cho đề tài

Trên thực tế các hạt màu trong màu sơn không phải là các màu sơ cấp lý tưởng Vì thế bảng pha màu (hay vòng tròn màu sắc) chỉ có tác dụng định hướng Chỉ các hãng sản xuất sơn mới nghiên cứu và thực sự hiểu màu pha trộn với nhau như thế nào để tạo thành màu khác, dựa trên kinh nghiệm của các chuyên gia và tự tạo ra được một công thức pha màu sơn cho riêng mình

Trong đề tài, chúng tôi áp dụng nguyên tắc pha màu tuân theo quy tắc trừ màu và chọn 3 màu sơ cấp (Primary, hay còn gọi là màu chính, màu cơ bản, màu bậc nhất) là

đỏ (Red – R), vàng (Yellow – Y) và lam (Blue – B) Từ đó có thể pha ra các màu khác (trừ đen và trắng – không màu nào pha trộn ra nó)

Như vậy 3 màu thứ cấp là:

 Đỏ + Vàng -> Da cam (Orange)

 Vàng + Lam -> Lục (Green)

 Lam + Đỏ -> Tím (Violet)

Trộn màu sơ cấp với màu thứ cấp cạnh nó thì được màu tam cấp (Tertiary)

Hình 2.15 Nguyên tắc pha trừ màu với 3 màu sơ cấp RYB

Màu sơn sơ cấp: Màu đỏ, màu xanh và màu vàng được gọi là màu chính Không giống

như màu thứ cấp, bậc ba và bậc bốn, màu sơn chính không thể được "tạo ra" bằng cách trộn 3 màu này bắt nguồn từ phần còn lại của màu bạn nhìn thấy trên bánh xe màu

Màu sơn thứ cấp: Ngoài ra còn có 3 màu sơn thứ cấp trên một bánh xe

màu Chúng được tạo khi bạn kết hợp 2 màu chính với nhau với số lượng bằng nhau

Màu trung gian: 6 màu còn lại bạn nhìn thấy trên một bánh xe màu điển hình

được gọi là màu sơn trung gian Chúng được sản xuất bằng cách trộn một màu chính với một màu thứ cấp liền kề

Hình 2.16 Ba màu cơ bản trên bánh xe màu

Hình 2.17 Ví dụ các màu thứ cấp

Lưu ý: trên một bánh xe màu sơn, các màu trung gian được đặt giữa các màu chính

và màu phụ Màu bậc ba, bậc bốn thường không được hiển thị trên biểu đồ pha trộn màu sơn cơ bản, để giữ cho mọi thứ đơn giản

Các cách pha màu cho đề tài

Pha trộn màu sơ cấp để tạo thành màu thứ cấp: Có 3 màu sơ cấp: đỏ, xanh

dương và vàng Các màu này không thể được “tạo ra” bằng cách pha trộn các màu vẽ khác Tuy nhiên, chúng có thể pha trộn với nhau để tạo thành 3 màu thứ cấp: đỏ pha xanh dương tạo thành màu tím, xanh dương pha vàng sẽ thành màu xanh lá, và đỏ pha vàng sẽ cho ra màu cam

Lưu ý rằng khi pha các chất màu vẽ sơ cấp với nhau, các màu thứ cấp tạo ra sẽ không được tươi sáng và rực rỡ lắm Lý do là vì các màu mới được kết hợp này mang tính trừ nhiều hơn và ít phản chiếu ánh sáng từ quang phổ màu hơn, khiến cho màu thứ cấp có vẻ tối và xỉn chứ không được sáng và rực rỡ

Tránh pha trộn các màu vẽ để tạo màu trắng: Các màu vẽ là màu trừ, tức là sắc

tố màu hấp thụ một số phần của quang phổ và phản chiếu các phần khác, từ đó tạo ra màu vẽ mà chúng ta nhận được Điều này có nghĩa là nếu bạn pha thêm nhiều màu khác nhau thì màu vẽ sẽ càng tối hơn vì nó sẽ càng hấp thụ nhiều ánh sáng hơn Vì vậy, ta không thể pha trộn các chất pha màu với nhau để tạo nên màu trắng

Lưu ý rằng nếu muốn sử dụng màu trắng cho dự án vẽ tranh, bạn sẽ phải mua màu trắng thay vì pha trộn màu

Hình 2.18 Ví dụ về các màu trung gian

Thêm màu trắng và các màu khác nhau để tạo màu nhẹ: Các màu nhẹ chỉ là

phiên bản nhạt hơn của màu gốc Để làm nhạt màu và tạo màu nhẹ, bạn hãy thêm màu trắng vào màu đó Lượng màu trắng thêm vào càng nhiều thì màu tạo thành sẽ càng nhạt

 Ví dụ, thêm màu trắng vào màu đỏ sẽ tạo ra màu hồng, phiên bản nhạt hơn của màu đỏ

 Nếu lỡ cho thêm quá nhiều màu trắng khiến màu trở nên quá nhạt, bạn có thể cho thêm một ít màu gốc vào hỗn hợp để màu đậm trở lại

2.2 Cơ sở lý thuyết về các thiết bị sử dụng trong mô hình

2.2.1 Tổng quan về PLC và PLC S7-1200

PLC là viết tắt tiếng Anh của từ Programmable Logic Controller – Bộ điều khiển logic khả trình Nó cho phép thực hiện linh hoạt các giải pháp điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình, để thực hiện hàng loạt các sự kiện tùy theo yêu cầu của quá trình sản xuất và dễ dàng thay đổi nhiệm vụ bằng cách thay đổi chương trình bên trong

bộ nhớ

Ưu điểm của hệ thống sử dụng PLC:

- Thích ứng với nhiều nhiệm vụ điều khiển khác nhau

- Khả năng thay đổi chương trình một cách linh hoạt

- Tiết kiệm không gian lắp đặt

- Dễ dàng kiểm tra chỉnh sửa lỗi

- Khả năng truyền thông mạnh để điều khiển giám sát từ xa

- Không cần các tiếp điểm…

Ứng dụng: PLC ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành khác nhau

Hình 2.19 So sánh ưu điểm hệ PLC so với kết nối cứng dùng relay và timer

như:

- Điều khiển thang máy

- Điều khiển các quy trình sản xuất: Bia, xi măng, giấy, sữa, …

- Các dây chuyền đóng gói bao bì, đóng thùng

- Thiết bị sấy, khai thác

- Hệ thống giữ xe, rửa xe tự động

Tổng quan về PLC S7-1200 [1]

 Khái niệm chung về PLC S7-1200

Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-200

So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:

- S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm soát nhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh làm cho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200 S7-

1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO)

- Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương trình điều khiển:

Hình 2.20 Một số ứng dụng của PLC trong công nghiệp

+ Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào PLC + Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình

- S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP Ngoài

ra có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc RS232

- Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal

2: Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên

3: Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp

4: Bộ phận kết nối PROFINET (phía trên của CPU)

Hình 2.21 : Tổng quan về PLC S7-1200

 Các module trong hệ S7-1200

Các module CPU PLC S7-1200: Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật các module CPU PLC S7 1200 [1]

Compact CPU 1211C, 25kb integral PROGRAM/DATA MEMORY, 1MB loading memory execution times for boolean operation : 0.1µs; intergral I/Os : 6 digital input; 4 digital output, 2 analog inputs; expandable with up to 3 communication modules and 1 signal board; digital inputs as HSC with 100kHz, 24DC digtial outputs can be used as PTO or PWM with 100kHz

1211 C DC/DC/DC

1211 C DC/DC/Rly

CPU

1212C

1212 C AC/DC/Rly

Compact CPU 1212c, 25kb integral PrROGRAM/DATA MEMORY, 1MB loading memory; execution times for booleam operations : 0.1µs; intergral I/Os : 8 digital input; 6 digital output, 2 analog inputs; expandable with up to 3 communication modules, 2 signal modules and 1 signal board; digital inputs can be used as HSC with 100kHz, 24DC digtial outputs as PTO or PWM with 100kHz

1212 C AC/DC/Rly

1212 C DC/DC/DC

CPU

1214C

1214 C AC/DC/Rly

Compact CPU 1214c, 50kb integral PROGRAM/DATA MEMORY, 2MB loading memory; execution times for booleam operations : 0.1µs; intergral I/Os : 14 digital input; 10 digital output, 2 analog inputs; expandable with up to 3 communication modules, 8 signal modules and 1

1214 C DC/DC/DC

1214 C DC/DC/Rly

Các module mở rộng: Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu

và bảng tín hiệu để mở rộng dung lượng của CPU Người dùng còn có thể lắp đặt thêm các module truyền thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác

Bảng 2.2 Bảng các module hỗ trợ PLC S7-1200 [1]

 Các bảng tín hiệu:

Một bảng tín hiệu (SB) cho phép người dùng thêm vào I/O cho CPU Người dùng

có thể thêm một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự SB kết nối vào phía trước của CPU

- SB với 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC)

signal board; digital inputs can be used as HSC with 100kHz, 24DC digtial outputs as PTO or PWM with 100kHz

CPU

1215C

1215 C DC/DC/DC

SIMATIC S7-1200, CPU 1215C, compact CPU, AC/DC/RELAY, 2 profitnet port,I/O: 14 DI 24V DC; 10 DO RELAY 2A, 2 AI 0-10V DC, 2 AO 0-20MA DC, Power suppy: AC 85 – 264 V AC AT

47 – 63 HZ, Program/Data Memory: 100 KB

1215 C AC/DC/Rly

1215 C DC/DC/Rly

- SB với 1 ngõ ra kiểu tương tự

Bảng 2.3 Bảng tín hiệu sử dụng cho PLC S7-1200 [1]

Signal Boards

SB 1223 DC/DC

2 x 24VDC inputs

2 x 24VDC outputs

2 inputs, DC 24v, IEC type

1, current sinking; 2 transistor output DC 24V, 0.5A, 5W; can be used as additional HSC with up to 30kHz

SB 1232 AQ 1 analog outputs

1 analog output, ± 10v with

12 bits or 0 to 20 mA with 11 bits

1 Các led trạng thái trên SB

2 Bộ phận kết nối dây của người

8 x 24VDC outputs

8 inputs, DC 24V, IEC type 1, current sinking; 8 transistor outputs DC 24V 0.5A, 5W

16 inputs, DC 24V, IEC type 1, current sinking; 16 relay outputs DC 5 to 30V /

AC 5 to 250V, 2A, 30W DC / 200W

AC

SM 1223

16 x 24VDC inputs

16 x 24VDC outputs

16 inputs, DC 24V, IEC type 1, current sinking; 16 transistor outputs DC 24V 0.5A, 5W

4 analog inputs, ±10v, ±5V, ±2,5V, or

0 to 20 mA, 12 bits + sign;

2 analog output, ± 10V, 14 bits or 0 to

1 Các LED trạng thái dành cho

I/O của module tín hiệu

2 Bộ phận kết nối đường dẫn

3 Bộ phận kết nối nối dây của

người dùng có thể tháo ra

 Các module truyền thông:

Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho các tính năng bổ sung vào hệ thống Có 2 module truyền thông: RS232 và RS485

- CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông

- Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một CM khác)

Bảng 2.5 Bảng các module truyền thông sử dụng cho S7-1200 [1]

1 Các LED trạng thái dành

cho module truyền thông

2 Bộ phận kết nối truyền

thông

 Lưu trữ dữ liệu, các vùng nhớ và việc ghi địa chỉ PLC S7-1200

CPU cung cấp một số các tùy chọn dành cho việc lưu trữ dữ liệu trong suốt sự thực thi chương trình người dùng:

- Global memory (bộ nhớ toàn cục): CPU cung cấp nhiều vùng nhớ chuyên môn hóa, bao gồm các ngõ vào (I), các ngõ ra (Q) và bộ nhớ BIT(M) Bộ nhớ này là có thể truy xuất bởi tất cả các khối mã mà không có sự hạn chế nào

- Data block (DB – khối dữ liệu): ta có thể bao gồm các DB trong chương trình người dùng để lưu trữ dữ liệu cho các khối mã Dữ liệu được lưu trữ vẫn duy trì khi sự thực thi của một khối mã có liên quan dần kết thúc

- Temp memory (bộ nhớ tạm thời): khi một khối mã được gọi, hệ điều hành của CPU phân bổ bộ nhớ tạm thời hay cục bộ (L) để sử dụng trong suốt sự thực thi của khối Khi sự thực thi của khối hoàn thành, CPU sẽ phân bổ lại bộ nhớ cục bộ dành cho việc thực thi các khối mã khác

Mỗi vị trí bộ nhớ khác nhau có một địa chỉ đơn nhất Chương trình người dùng sử dụng các địa chỉ này để truy xuất thông tin trong vị trí bộ nhớ

Hình 2.24 Module truyền thông

Bảng 2.6 Bảng các vùng nhớ PLC S7-1200 [1]

Mỗi vùng nhớ khác nhau có một địa chỉ đơn nhất Chương trình người dùng sử dụng các địa chỉ này để truy xuất thông tin trong vị trí bộ nhớ Hình dưới đây thể hiện cách thức truy xuất một bit (còn được gọi là ghi địa chỉ “byte.bit”) Trong ví dụ này, vùng bộ nhớ và địa chỉ byte (I = ngõ vào và 3 = byte 3) được theo sau bởi một dấu chấm (“.”) để ngăn cách địa chỉ bit ( bit 4)

F Các bit của byte được chọn

Hình 2.25 Cách thức truy xuất 1 bit trong PLC S7-1200

Ta có thể truy xuất dữ liệu trong hầu hết các vùng bộ nhớ (I, Q, M, DB và L) gồm các kiểu Byte, Word, hay Double Word bằng cách sử dụng định dạng “byte address”

Để truy xuất một dữ liệu Byte, Word, hay Double Word trong bộ nhớ, ta phải xác định địa chỉ theo cách giống như xác định địa chỉ cho một bit Điều này bao gồm một bộ định danh vùng, ký hiệu kích thước dữ liệu, và địa chỉ byte bắt đầu của giá trị Byte, Word, hay Double Word Các ký hiệu kích thước là B (Byte), W (Word) và D (Double Word),

ví dụ IB0, MW20 hay QD8 Các tham chiếu như là I0.3 và Q1.7 sẽ truy xuất ảnh tiến trình Để truy xuất ngõ vào hay ngõ ra vật lý, ta cộng thêm tham chiếu với ký tự “: P” (như là I0.3:P, Q1.7:P hay “Stop:P”)

Giới thiệu về phần lập trình cho S7-1200

Để thực hiện viết code cho PLC S7 – 1200 ta cần có phần mềm chuyên dụng là TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal)

Phần mềm lập trình mới này giúp người sử dụng phát triển, tích hợp các hệ thống

tự động hóa một cách nhanh chóng, do giảm thiểu thời gian trong việc tích hợp, xây dựng ứng dụng từ những phần mềm riêng rẽ Được thiết kế với giao diện thân thiện người sử dụng, TIA Portal thích hợp cho cả những người mới lẫn những người nhiều kinh nghiệm trong lập trình tự động hóa Là phần mềm cơ sở cho các phần mềm dùng

để lập trình, cấu hình, tích hợp các thiết bị trong dải sản phẩm Tích hợp tự động hóa toàn diện (TIA) của Siemens Ví dụ như phầm mềm mới Simatic Step 7 để lập trình các

bộ điều khiển Simatic, Simatic WinCC để cấu hình các màn hình HMI và chạy Scada trên máy tính

Để thiết kế TIA portal, Siemens đã nghiên cứu rất nhiều các phần mềm ứng dụng điển hình trong tự động hóa qua nhiều năm, nhằm mục đích hiểu rõ nhu cầu của khách hàng trên toàn thế giới Là phần mềm cơ sở để tích hợp các phần mềm lập trình của Siemens lại với nhau, TIA Portal giúp cho các phần mềm này chia sẻ cùng một cơ sở dữ liệu, tạo nên sự thống nhất trong giao diện và tính toàn vẹn cho ứng dụng Ví dụ, tất cả các thiết bị và mạng truyền thông bây giờ đã có thể được cấu hình trên cùng một cửa sổ Hướng ứng dụng, các khái niệm về thư viện, quản lý dữ liệu, lưu trữ dự án, chẩn đoán lỗi, các tính năng online là những đặc điểm rất có ích cho người sử dụng khi sử dụng chung cơ sở dữ liệu TIA Portal Tất cả các bộ đều khiển PLC, màn hình HMI, các bộ

truyền động của Siemens đều được lập trình, cấu hình trên TIA portal Việc này giúp giảm thời gian, công sức trong việc thiết lập truyền thông giữa các thiết bị này

Ở đây nhóm sử dụng TIA Portal V13 để thực hiện lập trình và thiết kế giao diện giám sát cho PLC S7 – 1200

Hình 2.26 Biểu tượng TIA Portal V13 trên màn hình Desktop

2.2.1 Băng tải

Băng tải là thiết bị chuyên dụng được dùng trong công nghiệp được cấu tạo từ hệ thống máy hoặc cơ có khả năng di chuyển một vật nặng hay một khối lượng lớn nguyên vật liệu từ điểm này tới điểm khác cách đó một khoảng cách vật lý nhất định

Trong sản xuất,băng tảicó ý nghĩa đặc biệt quan trọng, nhất là trong công nghiệp Các ngành công nghiệp nặng và công nghiệp nhẹ, nhờ sự xuất hiện củabăng tải con lănđã giảm tải được rất nhiều khâu trong quá trình sản xuất nhất là đối với các nhà máy xí nghiệp có lượng nguyên liệu cần vận chuyển nhiều và thường xuyên Trong xây dựng, thiết bị này chủ yếu được dùng để chuyên chở vật liệu xây dựng từ trên xuống dưới hay

từ dưới lên trên ở một độ cao nhất định, đặc biệt trên mọi địa hình Băng tải công nghiệpgiúp giảm tải sức lao động tối đa giúp các chủ thầu tiết kiệm được tiền thuê nhân công

Hình 2.27 Hình ảnh một số loại băng tải