ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI TÁO THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG PLC S71500, ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT BẰNG WINCC

Nội dung yêu cầu của đề tài 1. Phân tích yêu cầu công nghệ dây chuyền phân loại táo theo màu sắc. 2. Giới thiệu PLC S71500 và phần mềm lập trình. 3. Thiết kế hệ thống và tính chọn thiết bị Mục tiêu đề tài: Xây dựng quy trình công nghệ, hoàn thiện hệ thống và lập trình sử dụng bộ điều khiển PLC.

KHOA ĐIỆN

NGÀNH CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

- -ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPTHIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI TÁO THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG PLC S7-1500, ĐIỀU KHIỂN

KHOA ĐIỆN Độc lập – Tự do –Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên: Dương Minh Cường Hệ đào tạo: Đại học

Lớp: DHTDHCK12Z Ngành: Điều khiển và tự động hóa Khoa: Điện

1 Tên đề tài: “Thiết kế hệ thống phân loại táo theo màu sắc

sử dụng PLC S7-1500, điều khiển giám sát bằng winCC”

2 Tài liệu

[1] Điều khiển lập trình PLC

[2] Tài liệu PLC S7-1500 hãng Siemens

[3] Tài liệu WinCC

3 Nội dung yêu cầu của đề tài

1 Phân tích yêu cầu công nghệ dây chuyền phân loại táo theo màu sắc

Tp.Vinh, ngày tháng năm 2021

Giáo viên hướng dẫn

MỤC LỤC

Trang

MỤC LỤC 1

DANH MỤC HÌNH 3

LỜI MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 6

1.1 Sự phát triển của hệ thống phân loại sản phẩm 6

1.2 Các hệ thống phân loại sản phẩm 6

1.3 Giới thiệu về phân loại táo 7

1.3.1 Phân loại theo kích thước 7

1.3.2 Phân loại theo màu sắc 7

1.3.3 Phân loại theo khối lượng 8

1.4 Yêu cầu đề tài 8

1.4.1 Nguyên lý 8

1.4.2 Mục tiêu 8

1.4.3 Kết quả dự kiến 8

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1500 VÀ PHẦN MỀM TIA- PORTAL 9 2.1 Tổng quan về PLC 9

2.1.1 Khái niệm về PLC 9

2.1.2 Giới thiệu về PLC 9

2.1.3 Cấu trúc của PLC 11

2.2 PLC S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP 12

2.3 Phần mềm TIA Portal 15

2.3.1 Giới thiệu chung 15

2.3.2 Làm việc với phần mềm Tia Portal 16

2.3.3 Các lệnh được sử dụng trong đề tài: 20

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG SCADA VÀ PHẦN MỀM GIÁM SÁT WINCC 22

3.1 Giới thiệu về hệ SCADA 22

3.1.1 Định nghĩa 22

3.1.2 Xu hướng phát triển 22

3.1.3 Cấu trúc hệ SCADA 23

3.1.4 Cơ chế thu thập dữ liệu 23

3.1.5 Xử lí dữ liệu 24

3.2 Phần mềm giám sát WinCC 24

3.2.1 Các đặc điểm chính 25

3.2.2 Các thành phần và chức năng cơ bản trong WinCC 26

3.3.3 Tạo một giao diện mô phỏng WinCC trên phần mềm Tia Portal 30

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI TÁO 33

4.1 Sơ đồ khối 33

4.1.1 Chức năng các khối 33

4.1.2 Nguyên lý hoạt động 33

4.2 Lưu đồ thuật toán 34

4.2 Tổng quan thiết bị 35

4.2.1 Cảm biến sợi quang 35

4.2.2 Cảm biến tiệm cận 36

4.2.3 Xilanh khí nén 37

4.2.4 Van khí 37

4.2.5 Bơm khí nén mini 38

4.2.6 Băng tải 39

4.2.7 Bộ nguồn 24VDC 40

4.2.8 Nút nhấn 42

4.2.9 Đèn báo 42

4.2.10 Relay 43

4.3 Giao diện mô phỏng trên Win CC 44

KẾT LUẬN 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

PHỤ LỤC 47

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1: Một số hệ thống phân loại sản phẩm 7

Hình 1.2: Một số dây chuyền phân loại táo 8

Hình 2.1: Các loại PLC siemens 9

Hình 2.2: Cấu trúc của PLC 11

Hình 2.3: PLC S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP 12

Hình 2.4: Phần mềm TIA Portal 15

Hình 2.5: Biểu tượng TIA Portal V16 16

Hình 2.6: Giao diện bắt đầu của chương trình 17

Hình 2.7: Giao diện tạo dự án mới 17

Hình 2.8: Giao diện bắt đầu của dự án mới 18

Hình 2.9: Giao diện Devices & networks 18

Hình 2.10: Giao diện Add new device 19

Hình 2.10: Giao diện làm việc 19

Hình 2.11: Giao diện viết chương trình 20

Hình 3.1: Cấu trúc một hệ SCADA 23

Hình 3.2: Cửa sổ chính của màn hình 27

Hình 3.3: Quản lý các dự án projec 28

Hình 3.4: Màn hình creens 28

Hình 3.5: Thanh công cụ tool 29

Hình 3.6: Chọn WinCC 30

Hình 3.7: Cấu hình cho WinCC 31

Hình 3.8: Kết nối PN/IE-1 CPU và WinCC 31

Hình 3.9: Giao diện màn hình WinCC 32

Hình 3.10: Giao diện hệ thống phân loại táo 32

Hình 4.1: Sơ đồ khối hệ thống 33

Hình 4.2: Lưu đồ thuật toán 34

Hình 4.3: Cấu tạo cảm biến sợi quang 35

Hình 4.4: Cảm biến sợi quang Keyence FS-V31 36

Hình 4.5: Cảm biến tiệm cận E3F-DS30C4 và sơ đồ chân 36

Hình 4.6: Cấu tạo Xilanh khí nén 37

Hình 4.7: Van khí nén 5-2 2 AIRTAC 4V210-08 38

Hình 4.8: Cấu tạo máy bơm khí nén mini 39

Hình 4.9: Băng tải 40

Hình 4.10: Nguồn 24VDC Omron S82G-1524 40

Hình 4.11: Cấu tạo bộ nguồn 24 VDC 41

Hình 4.12: Nút nhấn LA38-11 42

Hình 4.11: Đèn báo 42

Hình 4.13: Relay trung gian 43

Hình 4.14: Giao diện trên WinCC 44

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay trước những sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, việc ápdụng khoa học công nghệ vào trong thực tế sản xuất đang được phát triển rộng rãi vềmặt quy mô lẫn chất lượng Trong đó ngành tự động hóa chiếm một vai trò rất quantrọng không những giảm nhẹ sức lao dộng cho con người mà còn góp phần rất lớntrong việc nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm, chính vì thếngành tự dộng hóa ngày càng khẳng định được vị trí cũng như vai trò của mình trongcác ngành công nghiệp và đang được phổ biến rộng rãi trong các hệ thống công nghiệptrên toàn thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng

Chiếm một vai trò rất quan trọng trong ngành tự động hóa đó là kỹ thuật điềukhiển logic lập trình viết tắt là PLC Nó đã và đang phát triển mạnh mẽ và ngày càngchiếm một vị trí rất quan trọng trong các ngành kinh tế quốc dân Không những thaythế được cho kỹ thuật điều khiển cơ cấu bằng cam và hoặc kỹ thuật rơ le trước kia màcòn chiếm lĩnh nhiều chức năng phụ khác

Xuất phát từ thực tế đó, trong quá trình học tập tại trường Đại Học Sư phạm kỹthuật Vinh, được sự chỉ bảo và hướng dẫn tận tình của các thầy cô trong khoa Tự

Động Hóa và đặc biệt là thầy giáo Bùi Thanh Hòa, em đã nhận được đồ án với đề tài:

“Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng PLC S7-1500 ” Để giúp cho sinh viên có thêm được những hiểu biết về vấn đề này Việc hoàn thành đề tài

này sẽ không tránh được những sai lầm thiếu sót Em rất mong được sự phê bình, đánhgiá của các thầy cô để em có thể rút ra được kinh nghiệm cũng như phát triển thêm đềtài

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM

1.1 Sự phát triển của hệ thống phân loại sản phẩm

Từ thời xa xưa con người đã biết phân loại các sản phẩm không những phục vụcho sinh hoạt mà còn phục vụ cho công việc buôn bán và trao đổi hàng hóa Nhưngnhững sự phân biệt này còn thô sơ và dùng sức người là chính Khi nền kinh tế pháttriển cùng với sự bùng nổ về khoa học kỹ thuật thì con người đã biết áp dụng khoa họccông nghệ vào sản xuất để máy móc thay thế dần cho sức lao động Chính vì thế màcác loại hình phân loại sản phẩm cũng phát triển mạnh mẽ

Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trongthực tế hiện nay Dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và tính lặp lạinên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc Chưa kể đến cónhững phân loại dựa trên các chi tiết kĩ thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận

ra Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất

Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời là một sự phát triểntất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này Tùy vào mức độ phức tạp trong yêu cầuphân loại các hệ thống phân loại tự động có những quy mô lớn, nhỏ khác nhau Tuynhiên có một đặc điểm chung là chi phí cho các hệ thống này khá lớn, đặc biệt đối vớiđiều kiện của Việt Nam Vì vậy hiện nay đa phần chỉ được áp dụng trong các hệ thống

có yêu cầu phân loại phức tạp, còn một lượng rất lớn các doanh nghiệp Việt Nam vẫn

sử dụng trực tiếp sức lực con người để làm việc Bên cạnh các băng chuyền sản phẩmthì một yêu cầu cao hơn được đặt ra đó là phải có hệ thống phân loại sản phẩm

1.2 Các hệ thống phân loại sản phẩm

Có rất nhiều dạng phân loại sản phẩm tùy theo yêu cầu của nhà sản xuất như:

- Phân loại sản phẩm theo kích thước

- Phân loại sản phẩm theo màu sắc

- Phân loại sản phẩm theo khối lượng

- Phân loại sản phẩm theo mã vạch

- Phân loại sản phẩm theo hình ảnh

- Phân loại sản phẩm theo vật liệu

- Phân loại sản phẩm theo màu sắc , kích thước và vật liệu

Hình 1.1: Một số hệ thống phân loại sản phẩm

1.3 Giới thiệu về phân loại táo

Sau thu hoạch, trước khi đưa nông sản ra thị trường, cần phải trải qua nhiều khâuphân loại để loại bỏ sản phẩm chưa đạt yêu cầu Riêng với hệ thống phân loại táo, táo

sẽ được đưa vào hệ thống qua băng tải và đưa đến các khu phân loại theo nhiềunguyên tắc như kích thước quả, khối lượng quả và màu sắc… để chọn lọc những quả

có chất lượng tốt nhất và phù hợp với nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng

1.3.1 Phân loại theo kích thước

Táo sẽ được chọn lọc qua kích thước của quả, lúc này táo sau khi phân loại sẽ đạtđược độ đồng đều nhất định, tăng sự đẹp mắt và thị hiếu người tiêu dùng Tuy nhiênviệc phân loại theo kích thước lại không đảm bảo được chất lượng của quả táo, khôngthể phân biệt được quả đã chín hay còn xanh

1.3.2 Phân loại theo màu sắc

Khi táo được chọn lọc bằng màu sắc sẽ đảm bảo được chất lượng của táo giúp choviệc bảo quản được dễ dàng hơn, tính toán được thời gian bảo quản cho phù hợp Cũng

như bất kỳ nguyên tắc phân loại khác, việc phân loại theo màu sắc không giúp ta chọnlọc được các quả đồng đều, đẹp mắt nhưng với với việc chất lượng luôn là yêu tố hàngđầu nên việc phân loại theo màu sắc là nguyên tắc quan trọng nhất trong phân loại táo.

1.3.3 Phân loại theo khối lượng

Tương tự như nguyên tắc phân loại theo kích thước việc phân loại theo khốilượng cũng cho ra kết quả là độ đồng đều của quả Chỉ khác là nguyên tắc này phânloại dựa trên việc đo đạc về khối lượng của quả táo Và việc này cũng không đảm bảođược chất lượng của quả sau phân loại

Hình 1.2: Một số dây chuyền phân loại táo

1.4 Yêu cầu đề tài

1.4.1 Nguyên lý

- Dùng cảm biến xác định màu sắc của táo

- Dùng xylanh đẩy táo đã xác định màu

- Dùng băng tải di chuyển táo đi qua cảm biến và xylanh

1.4.2 Mục tiêu

- Lập trình và ứng dụng được PLC, bên cạnh đó điều khiển và giám sát được hệ thống

- Nghiên cứu về các thiết bị được sử dụng trong đồ án: Van khí, relay, xilanh,…

1.4.3 Kết quả dự kiến

- Hệ thống áp dụng cho nhiều loại sản phẩm

- Có thể điều khiển trực tiếp hoặc từ xa

2.1.2 Giới thiệu về PLC

Từ khi ngành công nghiệp sản xuất bắt đầu phát triển, để điều khiển một dâychuyền, một thiết bị máy móc công nghiệp nào… Người ta thường thực hiện kết nốicác linh kiện điều khiển riêng lẻ (Rơle, timer, contactor…) lại với nhau tuỳ theo mức

độ yêu cầu thành một hệ thống điện điều khiển đáp ứng nhu cầu mà bài toán côngnghệ đặt ra

Hình 2.1: Các loại PLC siemens

Công việc này diễn ra khá phức tạp trong thi công vì phải thao tác chủ yếu trongviệc đấu nối, lắp đặt mất khá nhiều thời gian mà hiệu quả lại không cao vì một thiết bị

có thể cần được lấy tín hiệu nhiều lần mà số lượng lại rất hạn chế, bởi vậy lượng vật tư

là rất nhiều đặc biệt trong quá trình sửa chữa bảo trì, hay cần thay đổi quy trình sảnxuất gặp rất nhiều khó khăn và mất rất nhiều thời gian trong việc tìm kiếm hư hỏng và

đi lại dây bởi vậy năng suất lao động giảm đi rõ rệt

Với những nhược điểm trên các nhà khoa học, nhà nghiên cứu đã nỗ lực để tìm

ra một giải pháp điều khiển tối ưu nhất đáp ứng mong mỏi của ngành công nghiệp hiệnđại đó là tự động hoá quá trình sản xuất làm giảm sức lao động, giúp người lao độngkhông phải làm việc ở những khu vực nguy hiểm, độc hại ….mà năng suất lao động lạităng cao gấp nhiều lần Một hệ thống điều khiển ưu việt mà chúng ta phải chọn để điềukhiển cho ngành công nghiệp hiện đại cần phải hội tụ đủ các yếu tố sau: Tính tự độngcao, kích thước và khối lượng nhỏ gọn, giá thành hạ, dễ thi công, sửa chữa, chất lượnglàm việc ổn định linh hoạt …

Từ đó hệ thống điều khiển có thể lập trình được PLC (Programable LogicControl) ra đời đầu tiên năm 1968 (Công ty General Moto - Mỹ) Tuy nhiên hệ thốngnày còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vậnhành hệ thống, vì vậy qua nhiều năm cải tiến và phát triển không ngừng khắc phụcnhững nhược điểm còn tồn tại để có được bộ điều khiển PLC như ngày nay, đã giảiquyết được các vấn đề nêu trên với các ưu việt như sau:

* Là bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán điều khiển

* Có khả năng mở rộng các modul vào ra khi cần thiết

* Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu thích hợp với nhiều đối tượng lập trình

* Có khả năng truyền thông đó là trao đổi thông tin với môi trường xung quanhnhư với máy tính, các PLC khác, các thiết bị giám sát, điều khiển…

* Có khả năng chống nhiễu với độ tin cậy cao và có rất nhiều ưu điểm khác nữa Hiện nay trên thế giới đang song hành có nhiều hãng PLC khác nhau cùng pháttriển như hãng Omron, Misubishi, Hitachi, ABB, Siemen,…và có nhiều hãng khác nữanhưng chúng đều có chung một nguyên lý cơ bản chỉ có vài điểm khác biệt với từngmặt mạnh riêng của từng ngành mà người sử dụng sẽ quyết định nên dùng hãng PLCnào cho thích hợp với mình mà thôi

2.1.3 Cấu trúc của PLC

Hình 2.2: Cấu trúc của PLC

 Phần đầu vào / đầu ra: Phần đầu vào hoặc mô-đun đầu vào bao gồm các thiết

bị như cảm biến, công tắc và nhiều nguồn đầu vào thế giới thực khác Đầu vào từ cácnguồn được kết nối với PLC thông qua đường ray đầu nối đầu vào Phần đầu ra hoặcmô-đun đầu ra có thể là một động cơ hoặc một solenoid hoặc một đèn hoặc một lòsưởi, có chức năng được điều khiển bằng cách thay đổi các tín hiệu đầu vào

 CPU: (Central Processing Unit) là đơn vị xử lý trung tâm Nó là một bộ vi xử

lý mà có thể kết hợp với các hoạt động của hệ thống PLC CPU thi hành chương trình

xử lý các tín hiệu I/O và được nối trực tiếp đến các thiết bị I/O thông qua các tuyếnđường dây thích hợp bên trong PLC

 Thiết bị lập trình: Đây là nền tảng mà chương trình hoặc logic điều khiển

được viết Nó có thể là một thiết bị cầm tay hoặc một máy tính xách tay hoặc một máytính chuyên dụng

 Nguồn cung cấp: Nó thường hoạt động trên một nguồn cung cấp điện khoảng

24 V, được sử dụng để cung cấp năng lượng đầu vào và các đầu ra

 Bộ nhớ: Bộ nhớ được chia thành hai phần – Bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương

trình Thông tin chương trình hoặc logic điều khiển được lưu trữ trong bộ nhớ người

dùng hoặc bộ nhớ chương trình từ nơi CPU tìm nạp các lệnh chương trình Tín hiệuđầu vào và đầu ra và tín hiệu bộ định thời và bộ đếm được lưu trữ trong bộ nhớ hìnhảnh đầu vào và đầu ra tương ứng

 Giải pháp hệ thống cho nhiều ứng dụng tự động hóa

 Hiệu suất cao nhất trong toàn bộ hệ thống PLC

 Cấu hình duy nhất trong TIA với STEP7 Professional V12 trở lên

b Hiệu suất

 Thực hiện lệnh nhanh hơn

 Mở rộng ngôn ngữ

 Các kiểu dữ liệu mới

 Cổng bus truyền dữ liệu nhanh hơn

 Tạo mã tối ưu

c Truyền thông mạnh mẽ

 PROFINET IO (công tắc 2 cổng) làm giao tiếp tiêu chuẩn

 Từ CPU 1516-3 PN/DP, một hoặc nhiều giao tiếp PROFINET được tích hợp bổsung, ví dụ: để tách mạng, kết nối thêm các thiết bị PROFINET hoặc để truyền thông

tốc độ cao như một I-Device.

 OPC UA Data Access Server làm tùy chọn runtime để kết nối dễ dàng vớiSIMATIC S7-1500 trong các thiết bị / hệ thống của bên thứ ba

 Có thể mở rộng với các mô-đun truyền thông cho các hệ thống bus và kết nốiđiểm-điểm

d Công nghệ tích hợp

 Điều khiển chuyển động được tích hợp mà không cần thêm các module bổ sung

 Các khối chuẩn hóa (PLCopen) cho kết nối tín hiệu tương tự và PROFIdrive

 Chức năng điều khiển chuyển động hỗ trợ điều khiển tốc độ, trục định vị, hoạtđộng đồng bộ tương đối (đồng bộ hóa mà không có đặc tả vị trí đồng bộ), cũng nhưcác bộ mã hoá bên ngoài, cam và đầu dò

 Các chức năng điều khiển chuyển động mở rộng như hoạt động đồng bộ tuyệtđối (đồng bộ với đặc điểm kỹ thuật của vị trí đồng bộ) và camera cũng được tích hợptrong CPU công nghệ

 Chức năng dò tìm toàn diện cho tất cả các tags CPU để chấn đoán theo thờigian thực và phát hiện lỗi lẻ tẻ nhằm vận hành có hiệu quả và tối ưu hóa nhanh chóngcủa thiết bị và điều khiển

 Các chức năng kiểm soát tối đa

 Các chức năng bổ sung thông qua các modul công nghệ hiện có

e Thiết kế

 Bộ điều khiển

 Cổng kết nối được tích hợp ở các mặt bên Nhờ vậy các module có thể lắp vàoCPU một cách dễ dàng, vừa tiết kiệm không gian vừa tiết kiệm thời gian lắp đặt vàmang lại vẻ mĩ quan cho hệ thống

 Các CPU và module S7_1500 được lắp trên đường rail riêng của nó với các độ dàikhác nhau Một loạt các thành phần tiêu chuẩn như thiết bị đầu cuối bổ sung, thiết bị ngắtmạch nhỏ hoặc các rơ le nhỏ có thể bị hỏng nếu đường ray DIN không thích hợp

 Đường dây tin cậy và thân thiện

 Các tín hiệu I / O được kết nối nhờ front connertor 40 chân Việc mã hoá cơ họcgiữa mô đun tín hiệu và đầu nối front connector giúp ngăn cản sự phá hủy thiết bị do

vô tình chèn sai

 Việc kết nối dây cho front connector thì đơn giản, dễ dàng thay đổi vị trí

 Các front connectors có sẵn các phiên bản với các đầu nối kiểu vít hoặc các đầunối đẩy Cả hai phiên bản đều cho phép kết nối dây có mặt cắt ngang cốt từ 0.25 mm2đến 1.5 mm2 (AWG 24 đến AWG 16)

 Ngoài ra, hệ thống dây thông qua TOP Connect cũng có sẵn cho các mô-đun tínhiệu số Nó cho phép kết nối nhanh chóng và rõ ràng với cảm biến và thiết bị truyềnđộng từ trường cũng như các dây đơn giản trong tủ điều khiển

 Đối với các mô đun tương tự, màn chắn có thể được lắp trực tiếp trên mô đun;một bộ kết nối lá chắn có thể được cài đặt để module này kết nối với CPU

 Thiết lập trạm biến đổi và mở rộng

 Mô đun tín hiệu và môđun truyền thông có thể được chèn vào bất kỳ cách nào

mà không có hạn chế

 Kích thước nhỏ gọn

 Mô đun I/O

 Các mô đun đầu vào kỹ thuật số chuẩn và fail-safe

 Các mô đun đầu ra kỹ thuật số chuẩn và fail-safe

 Mô-đun đầu vào / đầu ra số

 Mô đun đầu vào tương tự

 Mô đun đầu vào / đầu ra tương tự

 Mô đun đầu ra tương tự

 Bao gồm các mô đun analog tốc độ cao (HS) với thời gian thực hiện cơ bản là62,5 μs, bất kể số lượng các kênh kích hoạts, bất kể số lượng các kênh kích hoạt

 Các mô-đun công nghệ để đếm và định vị

 Môđun truyền thông cho kết nối điểm-điểm và kết nối bus

Có nhiều lớp mô đun khác nhau để cung cấp cho người dùng khả năng mở rộngtối ưu trong ứng dụng của họ Các lớp mô đun này bao gồm:

 BA (cơ bản): Mô đun đơn giản, hiệu quả, không có chẩn đoán và không cóthông số

 ST (Tiêu chuẩn): Các mô-đun với chẩn đoán cụ thể cho bản thân nó hoặc nhómtải, và nếu có, với các thông số; cho các mô-đun tương tự: độ chính xác 0,3%

 HF (Tính năng Cao): Các mô-đun với chẩn đoán kênh cụ thể và cài đặt thamsố; cho các mô-đun tương tự: độ chính xác 0,1%, tăng lớp bảo vệ và cách ly điện.

 HS (High Speed): Các mô đun với bộ lọc và thời gian chuyển đổi rất ngắn chocác ứng dụng rất nhanh Ví dụ 8-kênh mô-đun tương tự với thời gian thực hiện cơ bản

là 62,5 μs, bất kể số lượng các kênh kích hoạts, bất kể số lượng các kênh kích hoạt

2.3 Phần mềm TIA Portal

2.3.1 Giới thiệu chung

Phần mềm dùng để điều khiển và lập trình cho Simatic S7-1500 là TIA Portal.TIA Portal (The Totally Integrated Automation Portal) là phần mềm cơ sở tích hợp tất

cả các phần mềm lập trình cho các hệ thống tự động hóa và truyền động điện Phầnmềm tích hợp các sản phẩm SIMATIC khác nhau trong một phần mềm ứng dụng ví dụSimatic Step 7 V16 để lập trình các bộ điều khiển Simatic, Simatic WinCC V16 để cấuhình các màn hình HMI và chạy Scada trên máy tính, giúp tăng năng suất và hiệu quảlàm việc

Hình 2.4: Phần mềm TIA Portal

TIA Portal giúp cho các phần mềm này chia sẽ 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 Hướngứng dụng, các khái niệm về thư viện, quản lý dữ liệu, lưu trữ dự án, chẩn đoán lỗi, cáctính năng online là những đặc điểm rất có ích cho người sử dụng khi sử dụng chung cơ

sở dữ liệu TIA Portal

TIA Portal cung cấp một hệ thống kĩ thuật mới thông minh và trực quan hơn, vớicác giao diện trực quan, dễ nhìn, tính năng “kéo- thả” đơn giản, thuận tiện cho việc lậptrình.

Hai phần mềm quan trọng nhất trong TIA Portal là Simatic Step 7 và SimaticWinCC (phiên bản mới nhất dành cho S7-1500 là TIA Portal v16)

2.3.2 Làm việc với phần mềm Tia Portal

2.3.2.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic-tích hợp lập trình PLC và HMI

Step 7 basic hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động liên tục hoàn hảo.

Một hệ thống kỹ thuật mới

Thông minh và trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật và cấu hình mạng, lập trình, chẩn đoán và nhiều hơn nữa.

Lợi ích với người dùng:

- Trực quan: dễ dàng để tìm hiểu và dễ dàng để hoạt động

- Hiệu quả: tốc độ về kỹ thuật

- Chức năng bảo vệ: Kiến trúc phần mềm tạo thành một cơ sở ổn định cho

sự đổi mới trong tương lai.

2.3.2.2 Kết nối qua giao thức TCP/IP

- Để lập trình SIMATIC S7-1500 từ PC hay Laptop cần một kết nối TCP/IP

- Để PC và SIMATIC S7-1500 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là các địa chỉ IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau

2.3.2.3 Cách tạo một Project

Bước 1: Từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng TIA Portal V16

Hình 2.5: Biểu tượng TIA Portal V16

Bước 2: Click chuột vào Create new project để tạo dự án mới

Hình 2.6: Giao diện bắt đầu của chương trình

Bước 3: Nhập tên dự án vào phần Project name sau đó Click create

Hình 2.7: Giao diện tạo dự án mới

Bước 4: Click chọn configure a device.

Hình 2.8: Giao diện bắt đầu của dự án mới

Bước 5: Click chọn add new device

Hình 2.9: Giao diện Devices & networks

Bước 6: Chọn loại CPU trong PLC, sau đó chọn add hoặc kích đúp vào nó.

Hình 2.10: Giao diện Add new device

Bước 7: Project mới được hiện ra

Hình 2.10: Giao diện làm việc

Bước 8: Viết chương trình cho PLC: >>Program Blocks >> Main [OB1].

Hình 2.11: Giao diện viết chương trình

Như vậy, với tám bước cơ bản đã có thể làm việc và lập trình cho PLC

2.3.3 Các lệnh được sử dụng trong đề tài:

Các tiếp điểm ladder (LAD)

S và R: Set và Reset 1 bit

Bộ định thời (Timer).

TON: ngõ ra của bộ định thì ON – delay Q được đặt lên ON sau một sự trì hoãn thời gian đặt trước.

Bộ đếm (Counter).

CTU: bộ đếm đếm lên.

Khối nguồn: Cấp nguồn khác nhau như: 12VDC, 24VDC ổn định để cung cấp

cho toàn hệ thống: khối cảm biến, khối xử lý, khối đối tượng điều khiển, khối hiển thị

Khối cảm biến: Nhiệm vụ của khối cảm biến là thu tín hiệu và xử lý thông tin

sản phẩm để truyền về khối điều khiển trung tâm

Khối xử lý:Khối điều khiển trung tâm có nhiệm vụ lấy dữ liệu từ khối sensor để

có được trạng thái hiện tại của hệ thống và xử lý dữ liệu thu được từ đó đưa ra các tínhiệu điều khiển cho khối động cơ, đồng thời đưa tín hiệu thông báo ra khối hiển thịcho người quan sát thấy trạng thái đang hoạt động của hệ thống Việc hệ thống hoạtđộng có nhịp nhàng hay không, tốt hay không phụ thuộc rất nhiều vào khối điều khiểnnày Việc xây dựng khối điều khiển cho hệ thống, ta đưa ra là lựa chọn PLC khácnhau

Khối hiển thị: Hiển thị dữ liệu trạng thái, số lượng sản phẩm được khối điều

khiển trung tâm truyền đến

Khối đối tượng điều khiển: Qua việc lấy dữ liệu từ cảm biến khối điều khiển

trung tâm sẽ xử lý tín hiệu và đưa ra trạng thái điều khiển gửi đến khối đối tượng điềukhiển(điều khiển động cơ, băng tải, pitton)

3.1.2 Nguyên lý hoạt động

- Cảm biến 1 được đặt ở vị trí đầu tiên phát hiện màu đen ( táo hỏng)

- Cảm biến 2 được đặt ở vị trí thứ hai phát hiện màu xanh

- Cảm biến 3 được đặt ở vị trí thứ ba phát hiện màu đỏ

Mô tả hệ thống:

Khi hệ thống hoạt động, băng tải đưa táo di chuyển, khi qua cảm biến 1, nếu cảmbiến xác nhận thấy vật màu đen thì xylanh sẽ đẩy táo xuống thùng chứa, còn nếukhông thì táo sẽ tiếp tục di chuyển đến cảm biến 2, nếu táo có màu xanh thì xylanh sẽđẩy táo xuống thùng chứa, và táo màu đỏ sẽ được chạy đến cuối băng chuyền vàothùng chứa

Ở mỗi băng tải đặt thùng chứa sẽ có cảm biến tiệm cận để phát hiện và đếm sốtáo đã được cho vào thùng chứa

3.2 Lưu đồ thuật toán

Hình 3.2: Lưu đồ thuật toán