ĐỀ TÀI TÌM HIỂU VÀ THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM TRỘN BÊ TÔNG

Từ những thiết bị thô sơ lạc hậutrong những ngày đầu, đến này ngành tự động hóa ở Việt Nam đã có nhữngbước tiến, bước phát triển vượt bậc với các hệ thống cơ sở hạ tầng, công nghệhiện đạ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN

-o0o -BÁO CÁO ĐỒ ÁN THUỘC HỌC PHẦN : ĐỒ ÁN MÔN HỌC

ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ TRANG BỊ ĐIỆN

ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VÀ THIẾT KẾ MÔ PHỎNG

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM TRỘN BÊ

LỜI MỞ ĐẦU

Ngành tự động hóa là một trong những ngành quan trọng và mang tínhquyết định cho sự phát triển của một quốc gia Từ những thiết bị thô sơ lạc hậutrong những ngày đầu, đến này ngành tự động hóa ở Việt Nam đã có nhữngbước tiến, bước phát triển vượt bậc với các hệ thống cơ sở hạ tầng, công nghệhiện đại.Tự động hóa được xem như là huyết mạch của nền kinh tế, phát triển tựđộng hóa sẽ là tiền đề cho các ngành kinh tế khác phát triển

Ngày nay hệ thống điều khiển, giám sát tự động không còn quá xa lạ vớichúng ta Nó được ra đời từ rất sớm nhắm đáp ứng nhu cầu thiết yếu trong cuộcsống của con người vì vậy, điều khiển tự động hóa trở thành một ngành khóahọc kỹ thuật chuyên nghiên cứu và ứng dụng tự động hóa vào thực tiễn lao động

và sản xuất của con người

Đặc biệt trong lĩnh vực xây dựng, việc ứng dụng PLC vào trong quá trìnhsản xuất bê tông tại các trạm trộn bê tông xi măng thực sự đã mang lại hiệu quảkinh tế rất lớn cho các quá trình sản xuất vì thế, nhằm tạo điều kiện tốt nhất để

có thế tiếp xúc, làm quen với các thiết bị tự động và vận dụng những kiến thức

đã học vào thực tế Nhóm em đã chọn đề tài:” Tìm hiểu và thiết kế mô phỏng hệ

thống điều khiển trạm trộn bê tông”

Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm chúng em ngoài sự cố gắng tìm

hiểu và học hỏi còn nhận được sự hướng dẫn tận tình từ thầy Dương Anh Tuấn.

Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tời thầy Chúc thầy luônmạnh khỏe và thành công trong công tác giảng dạy Do thời gian hạn hẹp vàkiến thực của chúng em còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế còn ít nên không thểtránh khỏi sai sót Nhóm chúng em rất mong nhận được sự nhận xét, chỉ bảo từquý thầy cô để bài của nhóm chúng em được hoàn thiện hơn ạ Nhóm chúng emxin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện đề tài

MỤC LỤC

TÔNG 6

1.1 Giới thiệu về bê tông 6

1.1.1 Bê tông là gì? 6

1.1.2 Khái niệm về mác bê tông 6

1.1.3 Các thành phần cốt yếu của bê tông 7

1.1.3.1 Xi măng 8

1.1.3.2 Cát 8

1.1.3.3 Đá dăm 8

1.1.3.4 Nước 9

1.1.3.5 Phụ gia 9

1.2 Tổng quan về trạm trộn bê tông 9

1.2.1 Giới thiệu chung 9

1.2.2 Phân loại 10

1.2.3 Cấu tạo chung của trạm trộn bê tông xi măng 10

1.2.3.1 Cụm cấp nguyên liệu 10

1.2.3.2 Thiết bị định lượng 12

1.2.3.3 Thiết bị trộn 13

1.2.3.4 Kết cấu phụ 14

1.2.4 Nguyên lý hoạt động 14

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN 16

2.1 Khái quát chung vể PLC 16

2.1.1 Lịch sử hình thành 16

2.1.2 Các loại PLC thông dụng 16

2.1.3 Ngôn ngữ lập trình 17

2.1.4 Cấu trúc và phương thức thực hiện chương trình PLC 18

2.1.4.1 Câu trúc 18

2.1.4.2 Phương thức thực hiện chương trình 19

2.1.4.3 Ứng dụng của PLC 19

2.2 PLC S7 1200 20

2.2.1 Tổng quan về PLC S7 1200 20

2.2.2 Phân vùng bộ nhớ 21

2.2.3 Sơ đồ đấu dây 21

2.3 Phần mềm lập trình SIMATIC TIA Portal STEP7 BASIC 23

2.3.1 Giới thiệu chung 23

2.3.2 Giao diện của phần mềm SIMATIC TIA Portal STEP7 BASIC ( Phần mềm TIA Portal V15.1) 23

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ LẬP TRÌNH DÙNG

3.1 Xây dựng thuật toán điều khiển 27

3.1.1 Sơ đồ khối chọn chế độ làm việc của hệ thống 27

3.1.2 Sơ đồ thuật toán chọn mác bê tông và cho phép hệ thống làm việc tự động 28 3.1.3 Sơ đồ thuật toán chế độ hoạt động tự động của các van cấp nguyên liệu và van loadcell 29

3.1.4 Sơ đồ thuật toán băng tải hoạt động 30

3.1.5 Sơ đồ thuật toán quá trình trộn hoạt động 31

3.1.6 Sơ đồ thuật toán hệ thống điều khiển bằng tay 32

3.2 Lập bảng địa chỉ biến vào ra 32

3.2.1 Đầu vào vật lý (Input ) 32

3.2.2 Đầu vào điều khiển bằng HMI 33

3.2.3 Đầu ra (output) 34

3.3 Viết chương trình trên phần mềm Tia Portal V15 sp1 34

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ MẠCH LỰC 35

4.1 Sơ đồ mạch nguyên lý của động cơ kéo băng tải 35

4.2 Sơ đồ mạch nguyên lý của động cơ trộn 36

4.3 Sơ đồ mạch lực điều khiển cuộn hút đóng, mở van xả 37

4.4 Sơ đồ mạch điều khiển các cuộn hut contactor 37

4.5 Sơ đồ mạch điều khiển PLC 38

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN 39

5.1 Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát 39

5.1.1 Tổng quan về phần mềm thiết kế hệ thống điều khiển giám sát 39

5.1.2 Các bước để tạo một dự án trên phần mềm WinCC RT V15 39

5.1.3 Thiết kế giao diện cho hệ thống trên phần mềm WinCC RT Professional V15 41

5.2 Kết quả mô phỏng trên phần mềm 42

5.2.1 Kết quả mô phỏng chế độ làm việc bằng tay của hệ thống 42

5.2.2 Kết quả mô phỏng chế độ làm việc tự động của hệ thống 43

5.3 Tổng kết 44

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1 : Các thành phần nguyên liệu của bê tông 8

Hình 1 2 : Trạm trộn bê tông tự động 10

Hình 1 3 : Kết cấu phụ của một trạm trộn bê tông tự động 14

Hình 1 4 : Nguyên lý hoạt động của một trạm trộn bê tông tự động 15

Hình 2 1 : Cấu trúc thực hiện chương trình của PLC 18

Hình 2 2 : PLC S7 1200 CPU 1212C của hãng siemens 20

Hình 2 3 : Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC 22

Hình 2 4 : Sơ đồ đấu dây CPU 1214C AC/DC/Relay 22

Hình 2 5 : Giao diện phần mềm Tia portal V15 sp1 24

Hình 2 6 : giao diện tạo 1 chương trình mới trong Tia portal 24

Hình 2 7 : Cấu hình cho thiết bị 25

Hình 2 8 : giao diện chọn loại CPU để lập trình 25

Hình 2 9 : lựa chọn CPU đúng mã với PLC thật 26

Hình 2 10 : Giao diện soạn thảo chương trình 26

Hình 3 1 : Sơ đồ thuật toán chọn chế độ làm việc của hệ thống 27

Hình 3 2: Sơ đồ thuật toán chọn mác bê tông và cho phép hệ thống làm việc tự động 28

Hình 3 3 sơ đồ thuật toán làm việc của các van xả nguyên liệu và van loadcell làm việc ở chế độ auto 29

Hình 3 4 : Sơ đồ thuật toán băng tải làm việc ở chế độ auto 30

Hình 3 5 : Sơ đồ thuật toán quá trình trộn và xả nguyên liệu thành phẩm 31

Hình 3 6 : Sơ đồ thuật toán của hệ thống làm việc ở chế độ man 32

Hình 3 7 : Đầu vào vật lý của PLC 33

Hình 3 8: đầu vào điều khiển trên HMI 33

Hình 3 9 : Đầu ra của PLC 34

Hình 4 1 : Sơ đồ mạch nguyên lý động cơ kéo băng tải 35

Hình 4 2 : Sơ đồ mạch nguyên lý động cơ trộn 36

Hình 4 3 : Sơ đồ mạch lực của cuộn hút đóng, mở van xả 37

Hình 4 4 : Sơ đồ mạch điều khiển các cuộn hút contactor 37

Hình 4 5 : Sơ đồ mạch điều khiển PLC 38

Hình 5 1: Tạo một dự án mới trên phần mềm WinCC RT 39

Hình 5 2 : Giao tiếp giữa PLC với PC_System 40

Hình 5 3 : Thư viện được hỗ trợ sẵn trong phần mềm WinCC RT 40

Hình 5 4 : Giao diện tổng quan của hệ thống 41

Hình 5 5 : Màn hình điều khiển hệ thống ở chế độ manual 42

Hình 5 6 : Kết quả mô phỏng hệ thống làm việc ở chế độ man 42

Hình 5 7 : Kết quả mô phỏng băng tải làm việc ở chế độ Auto 43

Hình 5 8 : Kết quả mô phỏng máy trộn làm việc ở chế độ Auto 43

Bảng 1 1: tỷ lệ cấp phôi bê tông (1m 3 ) 7

Bảng 1 2: Đổi đơn vị các thành phần nguyên liệu sang Kg 7

Bảng 2 1 : Các dòng sản phẩm PLC trên thị trường 17

Bảng 2 2 : Bộ nhớ của PLC 21

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM

TRỘN BÊ TÔNG 1.1

Giới thiệu về bê tông

1.1.1 Bê tông là gì?

Bê tông là vật liệu xây dựng rất quan trọng và phổ biến đối với công trình xây dựng Bê tông được sử dụng để thi công những hạng mục như rầm, sàn công trình, bê tông cọc, bê tông đúc sẵn…

Bê tông là một hỗn hợp được tạo từ cát, đá, xi măng, nước… Trong đó đá

và cát chiếm 80-85%, xi măng chiếm 8-15% còn lại là nước

Hỗn hợp vật liệu được nhào trộn tạo nên hỗn hợp bê tông Hỗn hợp bêtông phải có độ dẻo nhất định, phù hợp với mục đích sử dụng có nhiều loại bêtông tùy thuộc vào thành phần của hỗn hợp Tỉ lệ mỗi thành phần đá, cát, ximăng khác nhau sẽ tạo ra những loại bê tông khác nhau Để phân biệt các loại

bê tông, người ta sử dụng khái niệm”mác bê tông”

1.1.2 Khái niệm về mác bê tông

Khi nói đến mác bê tông là nói đến khả năng chịu nén của mẫu bê tông.Theo tiêu chuẩn xấy dựng cũ của Việt Nam (TCVN 3105:1993, TCVN4453:1995), mẫu dùng để đo cường độ là một mẫu bê tông hình lập phương cókích thước 150mm x 150mm x 150mm, được để trong điều kiện tiêu chuẩn quyđịnh trong TCVN 3105:1993, trong thời gian 28 ngày sau khi bê tông dính kết.Sau đó được đưa vào máy nén để đo ứng xuất nén phá hủy mẫu ( qua đó xácđịnh được độ chịu nén của bê tông), đơn vị tính bằng Mpa (N/mm2) hoặcdaN/cm2

Trong kết cấu xây dựng, bê tông chịu nhiều tác động khác nhau: chịu nén,uốn, kéo trượt, trong đó chịu nén là ưu thế lớn nhất của bê tông Do đó, người tathường lấy cường độ chịu nén là chỉ tiêu đặc trưng để đánh giá chất lượng bêtông gọi là “Mác bê tông”

Mác bê tông được phân loại từ 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500 và 600.Trong phạm vi đề tài này nhóm em chỉ tìm hiểu về 3 loại mác bê tông chính làmác 200, 250, 300

Bảng tỷ lệ cấp phôi bê tông (1m3 )

Xi măng

(Kg)

Cát vàng (m 3 )

Đá dăm (m 3 )

Nước sạch (m 3 )

Đá dăm (Kg)

Nước sạch (Kg)

Bảng 1 2: Đổi đơn vị các thành phần nguyên liệu sang Kg

1.1.3 Các thành phần cốt yếu của bê tông

Thành phần chủ yếu của bê tông bao gồm đá dăm, cát vàng, xi măng và nước ngoài ra còn có chất phụ gia…

Hình 1 1 : Các thành phần nguyên liệu của bê tông

1.1.3.1 Xi măng

Việc lựa chọn xi măng là đặc biệt quan trọng trong việc sản xuất ra bê tông,

có nhiều loại xi măng khác nhau, xi măng mác càng cao thì khả năng kết dínhcàng tốt cà làm chất lượng thiết kế bê tông tăng lên, tuy nhiên giá thành của ximăng mác cao rất lớn Vì vậy, khi thiết kế bê tông vừa phải đảm bảo chất lượngđúng yêu cầu kỹ thuật và vừa phải giải quyết bài toán kinh tế Có một số thươnghiệu xi măng tốt trên thị trường như: xi măng Bỉm Sơn, xi măng Hà Tiên 1, ximăng Vicem Hoàng Thạch…

1.1.3.2 Cát

Cát dùng trong sản xuất bê tông có thể là cát tự nhiên hay cát nhân tạo, kíchthước hạt là từ 0,4 – 0,5 mm Chất lượng cát phụ thuộc vào thành phần khoáng,thành phần tạp chất, thành phần hạt… Trong thành phần của bê tông, cát chiếmkhoảng 29%

1.1.3.3 Đá dăm

Đá dăm có nhiều loại tùy thuộc vào kích thước của đá, do đó tùy thuộc vào kích cỡ của bê tông mà ta chọn kích thước phù hợp trong thành phần bê tông,

đá chiếm khoảng 52%

1.1.3.4 Nước

Nước dùng trong sản xuất bê tông phỉa đáp ứng đủ tiêu chuẩn để không ảnhhưởng đến khả năng đông kết của bê tông và chống ăn mòn kim loại

1.1.3.5 Phụ gia

Phụ gia sửa dụng có dạng bột, thường có 2 loại phụ gia:

- Loại phụ gia hoạt động bề mặt: loại phụ gia này mặc dù được sử dụnglượng nhỏ nhưng có khả năng cải thiện đáng kể tính chất của hỗn hợp bêtông và tăng cường nhiều tính chất khác của bê tông

- Loại phụ gia rắn nhanh: loại phụ gia này có khả năng rút ngắn quá trìnhrắn chắc của bê tông trong điều kiện tự nhiên cũng như nâng cao cường

độ bê tông Hiện nay trong công nghệ sản xuất bê tông người ta còn sửdụng phụ gia đa chức năng

1.2 Tổng quan về trạm trộn bê tông

1.2.1 Giới thiệu chung

Trạm trộn bê tông xi măng là một tổng thành nhiều cụm và thiết bị, các cụmthiết bị này phải phối hợp nhịp nhàng với nhau để hòa trộn các thành phần: cát,

đá, nước, phụ gia và xi măng được tạo thành hỗn hợp bê tông xi măng Một trạmtrộn bê tông có các yêu cầu chung sau đây

- Đảm bảo trộn và cung cấp được nhiều mác bê tông với thời gian điềuchỉnh nhỏ nhất

- Cho phép sản xuất được hai loại hỗn hợp bê tông khô hoặc ướt

- Hỗn hợp bê tông không bị tách nước hay bị phân tầng khi vận chuyển

- Trạm làm việc ổn định, không ồn, không gây ô nhiễm môi trường

- Lắp đặt sửa chữa đơn giản

- Có thể làm việc ở hai chế độ là tự động hoặc bằng tay

Hình 1 2 : Trạm trộn bê tông tự động

1.2.2 Phân loại

Có 2 loại trạm trộn bê tông xi măng chính như sau:

- Trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu bằng băng tải

- Trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu bằng gầu

Mặc dù có hai loại trạm trộn bê tông xi măng, tuy nhiên nhìn chung đều baogồm các cụm và thiết bị sau:

lý kết ngoài bãi chứa liệu ở các

ngăn riêng biệt, tiếp theo đượcgầu cào đổ vào thiết bị địnhlượng, sau khi định lượngđược vật liệu được xả và skip,

từ skip vật liệu được đổ vàothùng trộn

ngoài bãi sau đó được máy xúcgầu lật đổ vào bunke, thiết bịđịnh lượng sau khi được địnhlượng đúng yêu cầu thì băng tảivận chuyển đổ vào thùng

Ưu

điểm

Cấp liệu trực tiếp từ bãichứa mà không qua thiết bịvận chuyển trung gian

Diện tích mặt bằng cho toàntrạm không lớn lắm

Cấp liệu cho máy trộn đượcliên tục

Vật liệu ở bãi chứa không cầnphải vun cao và không cần phải

Việc cấp liệu cho máy trộnkhông liên tục

Bãi chứa phải có vách ngănphân chia vật liệu

Với phương án này chỉ ápdụng cho trạm trộn có năngsuất thấp

Việc cấp liệu cho băng tải phải

có thiết bị chuyên dùng

Khoảng cách giữa băng tải vàthùng trộn tương đối lớn dẫn đếnkhả năng tiếp xúc của vật liệu vớimôi trường sẽ nhiều, sẽ gây ônhiễm môi trường nếu khôngđược che chắn kĩ

Phương án này được áp dụngcho các trạm trộn có công suấtlớn

đổ vào thiết bị định lượng trước

trộn khi vào thùng trộn.

Ưu

điểm

Có thể cấp xi măng cho trạmvới khối lượng nhỏ

Kết cấu đơn giản, giá thànhhạ

Không gây ô nhiễm môitrường

Tiết kiệm chi phí vậnchuyển do nạp xi măng vớikhối lượng lớn

Khi cần nạp liệu với khốilượng nhỏ không thuận lợi Kết cấu phức tạp, giá thànhđắt

Phương pháp này được dùngphổ biến ở các trạm trộn bêtông

- Cấp nước: việc cấp nước sử dụng phương pháp cấp trực tiếp từ bồn chứa nước theo đường ống xả xuống thiết bị định lượng và vào thùng trộn

Vật liệu được xả vào bàn cân, trên bàn cân có gắn thiết bịcảm biến, tín hiệu nhận từ cảm biến được xử lý với máy tính sau đó kết quả được hiện thị trên bộ chỉ thị ở đây cát, đá nước và xi măng được định lượng độc lập

Ưu

điểm

Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ Định lượng vật liệu có độ chính

xác cao

điểm

Định lượng thành phần cốt liệu thiếu chính xác dẫn đến chấtlượng bê tông không được đảm bảo

Định lượng theo thể tích thường dùng để định lượng nướchoặc dùng để định lượng vật liệu

ở các trạm bê trông nhỏ lẻ, nhưng hiện nay ít sử dụng

Kết cấu phức tạp, giá thành cao

Hiện nay người ta thường dùng phương pháp định lượng kiểu khối lượng là chủ yếu

1.2.3.3 Thiết bị trộn

Dùng để trộn nguyên liệu và xả ra xe bồn, Thường sử dụng động cơ quaytrộn bê tông Động cơ quay đều trộn cát, đá, xi măng và nước để được bê tôngtốt nhất

Khi trộn bê tông có hai giai đoạn trộn

- Trộn khô: trộn khô cát, đá và xi măng đều nhau để có được hỗn hợp xi măngcát đá đồng đều nhất

- Sau quá trình trộn khô đến quá trình trộn ướt để tạo được xi măng thànhphẩm

1.2.3.4 Kết cấu phụ

Kết cấu phụ là kết cấu thép dùng để làm giá đỡ cho các cụm ở trên được chắcchắn, đảm bảo an toàn khi vận hành và sản xuất

Hình 1 3 : Kết cấu phụ của một trạm trộn bê tông tự động

1.2.4 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý trạm trộn bê tông rất đơn giản Các nguyên liệu: đá, cát, ximăng qua hệ thống định lượng được đưa vào bồn trộn Sau đó máy trộn tiếnhành trộn khô, sau thời gian trộn khô nước được xả vào bể trộn và tiến hành quátrình trộn ướt Và cuối cùng được bê tông thành phẩm Trạm trộn bê tông nhìnchung hoạt động theo nguyên lý sau:

Hình 1 4 : Nguyên lý hoạt động của một trạm trộn bê tông tự động

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU

KHIỂN

Với sự phát triển của công nghệ điện tử, các chíp vi xử lý, vi điều khiển, bộlogic có thể lập trình, máy tính PC lần lượt ra đời và chúng nhanh chóng lànhững giải pháp được chọn để tự động hóa trong quá trình sản xuất Trong nhiềungành công nghiệp hiện nay, nhiều nhất là nghành công nghiệp luyện kim, chếbiến thực phẩm… bộ logic có thể lập trình (Programmable logic controller) viếttắt là PLC là một thiết bị không thể thiếu trong dây truyền sản xuất vì PLC cótính ổn định cao hơn vi điều khiển rất nhiều và lập trình nó cũng rất đơn giản.Nắm bắt được điều đó em đã chọn PLC S7- 1200 ( CPU 1214C DC/DC/DC) củahãng siemens vào trong hệ thống trạm trộn xi măng tự động của mình

2.1.2 Các loại PLC thông dụng

Hãng siemens

S7-200: CPU 212, CPU 214, CPU 222, CPU 224

S7-300: CPU 313, CPU 314, CPU 315…

S7-400: CPU 412, CPU 413, CPU 414, CPU 416 S7- 1200: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C

Hãng Omron

Dòng CPM1A, CPM2A, CPM2CDòng CQM1

Dòng CP1EDòng CP1LDòng CP1HDòng CJ1/M

- Instruction List (IL): dạng hợp ngữ

- Structured Text (ST): giống Pascal

Các ngôn ngữ đồ họa:

- Ladder Diagram (LD): giống mạch rơ le

- Function Block Diagram (FBD): giống mạch nguyên lý

- Sequential Function Charts (SFC): xuất xứ từ mạng Petri/Grafcet

2.1.4 Cấu trúc và phương thức thực hiện chương trình PLC

2.1.4.1 Câu trúc

Hình 2 1 : Cấu trúc thực hiện chương trình của PLC

Sơ đồ khối của PLC

- Bộ xử lý trung tâm (CPU): Bao gồm một hay nhiều bộ vi xử lý điều hànhhoạt động của toàn hệ thống

- Các kênh truyền (các BUS): bus dữ liệu( thường là 8 bit), đường dẫn cácthông tin dữ liệu, mỗi dây truyền 1 bit dạng số nhị phân Bus địa chỉ (thường

là 8 hoặc 16 bit), tải địa chỉ vị trí nhớ trong bộ nhớ Bus điều khiển, truyềntín hiệu điều khiển từ CPU đến các bộ phận Bus hệ thống, trao đổi thông tingiữa các cổng nhập xuất và thiết bị nhập xuất

- Bộ nguồn: cung cấp nguồn nguồn 1 chiều ổn định cho CPU và các thànhphần chức năng khác từ một nguồn xoay chiều ( 110,220 VAC ) hoặc nguồn

1 chiều 24 VDC

- Các thành phần vào/ra: đóng vai trò là giao diện giữa CPU và quá trình kỹthuật Nhiệm vụ của chúng là chuyển đổi, thích ứng tín hiệu và cách ly giữacác thiết bị ngoại vi ( cảm biển, cơ cấu chấp hành) và CPU

- Đầu vào số (DI): Các ngõ vào của khối này được kết nối với các bộ chuyểnđổi tạo ra tín hiệu nhị phân như nút ấn, công tắc, cảm biến tạo tín hiệu nhịphân

- Đầu vào tương tự (AI): khối này có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu tương tựthành tín hiệu số Các ngõ vào của khối này thường được kết nối với các bộchuyển đổi tạo ra tín hiệu analog như cảm biến nhiệt độ, cảm biến lưulượng… Các tín hiệu tương tự thường gặp là 4-20mA, 0-5V, 0-10V

- Đầu ra tương tự (AO): khối này có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu số được gửi từCPU đến đối tượng điều khiển thành tín hiệu tương tự Các đầu ra của khốinày được kết nối với các đối tượng điều khiển nhận tín hiệu tương tự như ngõvào analog của biến tần, van điện tử…

- Đầu ra số (DO): các đầu ra của khối này được kết nối với các đối tượng điềukhiển nhận tín hiệu nhị phân như đèn báo, cuộn hút relay

2.1.4.2 Phương thức thực hiện chương trình

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp được gọi làvòng quét (Scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từcác cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo ngõ vào, tiếp theo là giai đoạn thực hiệnchương trình

Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên cho đếnlệnh kết thúc Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nộidung của bộ đệm ảo ngõ ra tới các cổng ra số Vòng quét được kết thúc bằnggiai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi Thời gian cần thiết để PLC thựchiện được một vòng quét gọi là thời gian vòng quét (Scan time) Thời gian vòngquét không cố định, tức không phải vòng quét nào cũng được thực hiện trongmột khoảng thời gian như nhau Tùy thuộc vào số câu lệnh và khối lượng dữliệu trong chương trình đó mà vòng quét được thực hiện nhanh hay chậm

2.1.4.3 Ứng dụng của PLC

PLC được sử dụng rất rộng dãi trong công nghiệp đặc biệt trong các dâytruyền như :

- Dây truyền đóng gói bao bì, tự động mã tráng kẽm, sản xuất bia, sản xuất ximăng

- Hệ thống rửa ô tô tự động

- Điều khiển thang máy

- Điều khiển máy sấy, máy ép nhựa

2.2 PLC S7 1200

2.2.1 Tổng quan về PLC S7 1200

Hình 2 2 : PLC S7 1200 CPU 1212C của hãng siemens

PLC S7 1200 do hãng siemens sản xuất, là một dòng của bộ điều khiểnkhả trình có thể kiểm soát được nhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn,chi phí thấp và hỗ trợ tập lệnh mạnh mẽ giúp chúng ta dễ dàng làm việc vớiPLC

Các module tín hiệu có trong các module đầu vào, đầu ra và kết hợp loại8,16 và 32 điểm hỗ trợ các tín hiệu I/O DC, relay và analog Bên cạnh đó, bảngtín hiệu tiên tiến có trong I/O số 4 kênh hay I/O analog 1 kênh gắn đằng trước

bộ điều khiển S7-1200 cho phép nâng cấp I/O mà không cần thêm không gian.Thiết kế có thể mở rộng này giúp điều chỉnh các ứng dụng từ 10 I/O đến tối đa

284 I/O, với khả năng tương thích chương trình người sử dụng nhằm tránh phảilập trình lại khi chuyển đổi sang một bộ điều khiển lớn hơn.

Các đặc điểm khác: bộ nhớ 50 KB với giới hạn dữ liệu người sử dụng và

dữ liệu chương trình, một đồng hồ thời gian thực, 16 vòng lặp PID với khả năngđiều chỉnh tự động, cho phép bộ điều khiển xác định thông số vòng lặp gần nhưtối ưu cho hầu hết các ứng dụng điều khiển quá trình thông dụng Simatic S7-

1200 cũng có một cổng giao tiếp Ethernet 10/100Mbit Tích hợp với hỗ trợ giaothức Profinet cho lập trình, kết nối HMI/SCADA hay nối mạng PLC với PLC