Thiết kế hệ thống điều khiển hệ thống trộn thức ăn gia súc bằng plc s7300 và giám sát trên wincc

Các thiết bị công nghệ tiên tiến với hệ thống điều khiển lập trình vi điều khiển, hệ thống tự động điều khiển, vi xử lý, PLC…các thiết bị điều khiển từ xa…đang được ứng dụng rộng rãi tro

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài:

Thiết kế hệ thống điều khiển hệ thống trộn thức ăn gia súc

bằng PLC S7300 và giám sát trên WinCC

Giảng viên hướng dẫn : ThS Tạ Hùng Cường Sinh viên thực hiện : Đoàn Đức Trường

Vinh, tháng 01 năm 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài:

Thiết kế hệ thống điều khiển hệ thống trộn thức ăn gia súc

bằng PLC S7300 và giám sát trên WinCC

Giảng viên hướng dẫn : ThS Tạ Hùng Cường Cán bộ phản biện : ThS Phạm Hoàng Nam Sinh viên thực hiện : Đoàn Đức Trường

Vinh,tháng 01 năm 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

Viện Kỹ thuật & Công nghệ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên : ĐOÀN ĐỨC TRƯỜNG

MSSV : 135D5103010011 Khoá : 54

Ngành : Công nghệ kỹ thuật điện - điện tử

I Tên đề đồ án

Thiết kế hệ thống điều khiển hệ thống trộn thức ăn gia súc

bằng PLC S7300 và giám sát trên WinCC

II Yêu cầu

 Chế độ bằng tay:

Có thể bật tắt các thiết bị tùy ý người điều khiển qua màn hình điều khiển hoặc qua nút nhấn

III Nội dung thực hiện

Chương 1: Tổng quan về công nghệ chế biến thức ăn chăn nuôi

Chương 2: Tổng quan về Simatic S7-300 và WinCC

Chương 3: Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển hệ thống trộn

IV Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỨC ĂN CHĂN NUÔI

……… 1

1.1 Thức ăn chăn nuôi công nghiệp 1

1.2 Khái quát tình hình sản xuất thức ăn chăn nuôi công nghiệp ở Việt Nam 2

Nhu cầu thức ăn chăn nuôi công nghiệp 3

1.3 Quy trình công nghệ dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi 3

1.4 Một số yêu cầu tự động hóa trong dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi 4

1.5 Phân tích quy trình công nghệ, thiết bị của dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi 4

1.6 Các yêu cầu điều khiển và giám sát 6

1.7 Lựa chọn các giải pháp 9

Kết luận chương 1: 13

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ SIMATIC S7-300 VÀ WINCC 14

2.1 Giới thiệu chung 14

2.2 Ngôn ngữ lập trình 21

2.3 Tập Lệnh S7-300 22

2.4 Truyền thông giữa PLC và PC 28

2.5 Giới thiệu về WinCC 30

2.6 Các thành phần của WinCC 32

Kết luận chương 2: 34

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRỘN VÀ LẬP TRÌNH TRÊN PHẦN MỀM S7-300 35

3.1 Giới thiệu về yêu cầu công nghệ và thiết kế WinCC 35

3.2 Mô phỏng hệ thống trên phần mềm WinCC 36

3.3 Lập bảng thống kê symbols 41

3.4 Sơ đồ thuật toán 44

3.5 Chương trình Step7 45

Kết luận chương 3: 53

LỜI MỞ ĐẦU

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, sự đa dạng của các linh kiện điện tử số, các thiết bị điều khiển tự động – ngày nay các công nghệ cũ đang dần dần được thay thế bằng các công nghệ hiện đại Các thiết bị công nghệ tiên tiến với hệ thống điều khiển lập trình vi điều khiển, hệ thống tự động điều khiển, vi xử lý, PLC…các thiết bị điều khiển từ xa…đang được ứng dụng rộng rãi trong các dây truyền sản xuất

Trong công nghiệp nhu cầu về định lượng thành phần của các hỗn hợp là rất nhiều Trong thực tế có rất nhiều thiết bị và các phương pháp khác nhau để định lượng thành phần của các chất, nhưng để có một hệ thống điều khiển quá trình định lượng với giá cả hợp lý là rất cần thiết trong điều kiện sản xuất hiện tại

Với nhu cầu trên em được giao thực hiện đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển hệ

thống trộn thức ăn gia súc sử dụng - 00 à giám sát t n in do thầy

giáo ThS Tạ Hùng Cường hướng dẫn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS.Tạ Hùng Cường đã hướng dẫn và giúp

đỡ em hoàn thành bản đồ án này Đó chính là những kiến thức cơ bản giúp em thực hiện tốt nhiệm vụ tốt nghiệp và là nền tảng cho công việc sau này của em

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Đoàn Đức Trường

Đánh giá đồ án tốt nghiệp (Dùng cho giảng viên hướng dẫn)

Giảng viên đánh giá: ThS Tạ Hùng Cường

Họ và tên Sinh viên: Đoàn Đức Trường MSSV: 135D5103010011

Tên đồ án: Thiết kế hệ thống điều khiển hệ thống trộn thức ăn gia súc sử dụng PLC S7-300 và giám sát trên inCC

Nhận xét thêm của Thầy/Cô (giảng viên hướng dẫn nhận xét về thái độ và tinh thần

làm việc của sinh viên)

Nghệ An, ngày… tháng 05 năm 2017

Người nhận xét

ThS Tạ Hùng Cường

Đánh giá đồ án tốt nghiệp (Dùng cho cán bộ phản biện)

Giảng viên đánh giá: ThS Phạm Hoàng Nam

Họ và tên Sinh viên: Đoàn Đức Trường MSSV: 135D5103010011

Tên đồ án: Thiết kế hệ thống điều khiển hệ thống trộn thức ăn gia súc sử dụng PLC S7-300 và giám sát trên inCC

Nhận xét thêm của Thầy/Cô

Nghệ An, ngày… tháng 05 năm 2017

Người nhận xét

ThS Phạm Hoàng Nam

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỨC ĂN CHĂN NUÔI

1.1 Thức ăn chăn nuôi công nghiệp

Chăn nuôi có một vai trò không thể thiếu trong đời sống Nó cung cấp thực phẩm

và các nguyên liệu dùng cho công nghiệp chế biến Ở Việt Nam, ngành chăn nuôi giữ vai trò ngày càng tăng trong tổng GDP của ngành nông nghiệp với tỷ lệ đóng góp dao động từ 22,6% đến 25,5% trong giai đoạn 2005-2010 và từ 25%-27% trong giai đoạn 2010-2016

Trong chi phí sản phẩm chăn nuôi thì chi phí cho thức ăn chiếm tới 60-70% giá thành sản phẩm, vì vậy giá thành thức ăn chăn nuôi ảnh hưởng trực tiếp tới hộ chăn nuôi và từ đó ảnh hưởng tới đời sống xã hội

Thức ăn cho gia súc phải đáp ứng những nhu cầu dinh dưỡng và tiêu hoá, không chứa những chất độc hại ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm vật nuôi Thức ăn ở dạng tự nhiên chưa đáp ứng được nhu cầu dinh dưỡng đa dạng theo chức năng và lứa tuổi của gia súc, gia cầm Mặt khác nhu cầu ngày càng cao đối với chất lượng thịt và các sản phẩm chăn nuôi tạo ra một nhu cầu sử dụng thức ăn chăn nuôi công nghiệp thay thế cho việc sử dụng thức ăn chăn nuôi truyền thống

Thức ăn chăn nuôi công nghiệp là hỗn hợp thức ăn đã làm sạch và nghiền nhỏ đến độ nhỏ yêu cầu, được trộn với nhau theo một thực đơn xác định Là thức ăn được chế biến và sản xuất bằng các phương pháp công nghiệp

So với cho ăn truyền thống thì chăn nuôi bằng thức ăn công nghiệp giúp tiết kiệm

từ 40-45% lượng thức ăn cần thiết với mỗi cân sản phẩm chăn nuôi

Bảng 1.1 Hiệu quả sử dụng thức ăn chăn nuôi truyền thống và thức ăn chăn nuôi

công nghiệp

STT Sản phẩm chăn nuôi (1 kg) Thức ăn truyền thống (kg) Thức ăn công nghiệp (kg)

nuôi truyền thống từ lâu đời thì một nguyên nhân chính khiến hộ chăn nuôi không sử dụng thức ăn chăn nuôi công nghiệp là do giá thành thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam còn cao

Phân loại thức ăn chăn nuôi theo dạng thức ăn:

- Thức ăn dạng bột

- Thức ăn dạng viên

- Thức ăn dạng mảnh

- Thức ăn đậm đặc

1.2 Khái quát tình hình sản xuất thức ăn chăn nuôi công nghiệp ở Việt Nam

Kể từ những năm 90, ngành công nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi Việt Nam

đã phát triển nhanh chóng cùng với sự phát triển của ngành chăn nuôi Tốc độ tăng trưởng tổng sản lượng thức ăn chăn nuôi tăng trung bình khoảng 16,6% từ năm

Theo thống kê của Hiệp hội Chăn nuôi Việt Nam, năm 2007 có 214 nhà máy chế biến thức ăn gia súc gia cầm Số lượng này vào năn 2008 là 225 nhà máy, cung cấp cho thị trường 8-9 triệu tấn thức ăn chăn nuôi Khu vực đồng bằng sông Hồng và Đông Nam bộ là hai vúng sản xuất thức ăn chăn nuôi lớn nhất cả nước, đóng góp 45,8% và 28,9% tổng số các nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi

Vấn đề “nóng” nhất mà ngành chăn nuôi phải đối mặt hiện nay đó là xu hướng tăng giá thức ăn chăn nuôi Sự phụ thuộc lớn vào nguyên liệu thô nhập khẩu như ngô, đậu tương cùng với thuế nhập khẩu cao và năng suất thấp của các nguyên liệu này là nguyên nhân tăng giá thức ăn chăn nuôi trong thời gian gần đây Giá thức ăn chăn nuôi ảnh hưởng trực tiếp đến các hộ chăn nuôi, làm tăng chi phí sản xuất trong khi sự tăng giá sản phẩm chăn nuôi không thể bù đắp phần tăng lên chi phí

Nhu cầu thức ăn chăn nuôi công nghiệp

Nhu cầu thức ăn chăn nuôi trong nước mỗi năm cần 17-18 triệu tấn, trong khi sản xuất mới đáp ứng gần 50% (khoảng 6 triệu tấn cho gia súc gia cầm và 2,4 triệu tấn cho thủy sản), còn lại do hộ chăn nuôi tự cung, tự cấp

Trong số 8,5 triệu tấn thức ăn chăn nuôi công nghiệp sản xuất mỗi năm các nhà máy chế biến phải nhập khẩu 3,7 triệu tấn nguyên liệu Năm 2009, tổng kim ngạch nhập khẩu thức ăn gia súc và nguyên liệu từ 72 quốc gia hơn 2 tỷ USD Giá thức ăn chăn nuôi công nghiệp ở Việt Nam cao hơn khoảng 10-15% so với các nước khác trong khu vực như Thái Lan hay Trung Quốc

Những điều này đặt ra một nhu cầu bức thiết về việc xây dựng các vùng trồng nguyên liệu cho sản xuất thức ăn chăn nuôi cũng như xây dựng và phát triển thêm một

số lượng lớn các nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi

1.3 Quy trình công nghệ dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi

Một quy trình công nghệ chế biến thức ăn chăn nuôi nào cũng gồm có các khâu: chuẩn bị nguyên liệu thô; định lượng nguyên liệu; định lượng vi lượng; trộn đều các nguyên liệu sau khi nghiền cùng với các chất bổ sung và chất vi lượng, sản phẩm; cân đóng bao sản phẩm Với công đoạn chế biến thì có nhiều phương án và giải pháp kỹ thuật khác nhau Đặc biệt đối với dây chuyền thiết bị càng tiên tiến thì năng suất, chất lượng sản phẩm càng cao và ổn định Trên cơ sở quy trình công nghệ chung thì tuỳ thuộc vào tính chất cơ lý của nguyên liệu sẵn có, các quy định, yêu cầu về chất lượng

sản phẩm và khả năng tài chính của các doanh nghiệp mà các doanh nghiệp quyết định chọn quy trình và máy móc, thiết bị cụ thể

1.4 Một số yêu cầu tự động hóa trong dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi

Việc ứng dụng công nghệ tự động hoá trong các dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi có một ý nghĩa quan trọng Đối với một nhà máy điều này sẽ nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao năng suất lao động của nhà máy từ đó giảm giá thành sản phẩm Trên bình diện xã hội, điều này khuyến khích gia tăng sản xuất và tăng khả năng cạnh tranh của sản phẩm chăn nuôi Việt Nam

Sự phát triển và tiến bộ của khoa học kỹ thuật làm cho dây chuyền sản xuất thức

ăn chăn nuôi có mức độ tự động hoá ngày càng cao Khi ứng dụng công nghệ tự động hoá trong dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi cần phải đạt được một số yêu cầu sau:

- Điều khiển tự động hoạt động cấp liệu vào máy nghiền, hệ thống hút và lọc bụi

- Tự động cân định lượng và cân đóng bao sản phẩm

- Phải có hệ thống cảnh báo và xử lý an toàn quan tâm đặc biệt tới những khâu có khả năng xảy ra sự cố cao chẳng hạn như máy nghiền

- Phải có các chức năng phục vụ việc theo dõi, quản lý hoạt động hệ thống Lưu trữ dữ liệu và xử lý công việc kinh doanh có hiệu quả tốt như biết khối lượng nguyên liệu trong từng mẻ chế biến, trong một ca, sai số thực tế của quá trình cân, số bao thành phẩm, …

1.5 Phân tích quy trình công nghệ, thiết bị của dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi

Hoạt động của dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi trên có thể chia làm 5 công đoạn lần lượt là:

- Công đoạn nạp liệu

- Công đoạn nghiền nguyên liệu

- Công đoạn trộn

- Công đoạn ép tạo viên

- Công đoạn cân đóng bao sản phẩm

1.5.1 ông đoạn nạp liệu

Công đoạn này là bước chuẩn bị cho quá trình nghiền Do đặc thù về mặt bằng sản xuất nên nguyên liệu cung cấp cho dây chuyền chế biến của nhà máy được nhập từ một hãng trung gian Đó là những nguyên liệu đã được xử lý loại bỏ tạp chất và kim loại Bắt đầu mỗi ca sản xuất, nguyên liệu được tập kết rồi cho vào phễu nạp liệu Từng loại nguyên liệu khác được đưa vào các phễu cấp liệu khác nhau

Nguyên liệu dạng bột sẽ được đưa vào phễu cấp liệu mịn và được vít tải, gầu tải, van tám hướng phân phối tới thùng chứa trước thùng cân định lượng

Nguyên liệu khô dạng hạt và các nguyên liệu khô dạng lát sẽ được đưa vào phễu cấp liệu thô Các nguyên liệu khô như sắn, xương cục hoặc nguyên liệu dạng bánh cứng thì được đổ xuống phễu cấp liệu của máy đập sắn sau khi xử lý qua chúng sẽ chảy vào phễu cấp liệu thô Các nguyên liệu này được vận chuyển lên thùng trước máy nghiền

Y u cầu đối ới công đoạn nạp liệu

Trong khi cấp liệu cần phải nhận biết được lượng nguyên liệu trong các thùng chứa để cảnh báo thùng đầy hay hết nguyên liệu

1.5.2 ông đoạn trộn

Quá trình trộn nhằm mục đích làm đồng đều các nguyên liệu, tạo nên một hỗn hợp đồng nhất, chứa đầy đủ các thành phần dinh dưỡng Đặc điểm chính của quá trình trộn là có những nguyên liệu chiếm thành phần tỷ lệ rất lớn, nhưng cũng có những nguyên liệu chiếm thành phần tỷ lệ rất ít Vì thế để đảm bảo độ đồng đều của hỗn hợp việc trộn phải được tiến hành theo mẻ

Chuẩn bị nguyên liệu cho một mẻ trộn, hệ thống cân định lượng sẽ tiến hành cân các thành phần nguyên liệu theo mã hàng có trước Từng loại nguyên liệu được cân một cho đủ số lượng rồi chuyển sang cân loại nguyên liệu tiếp theo Nguyên liệu sau khi được cân được đưa xuống thùng trung gian

Nguyên liệu sau khi cân tuỳ theo từng sản phẩm thức ăn sẽ được đưa thẳng lên thùng chứa trước máy trộn Hoặc sẽ được trộn thêm phụ gia ở máy trộn mật mỡ Phụ gia cũng được định lượng bởi một hệ thống cân định lượng riêng

Quá trình trộn là quá trình liên tục theo mẻ, được thực hiện trong máy trộn ngang với khối lượng 1500kg/mẻ Thời gian một mẻ trộn từ 7÷8 phút Từ đó ta có thể tính được năng suất tối đa của máy trộn là 11÷12 tấn/giờ Sau khi trộn xong, nguyên liệu được xả xuống phễu chứa bên dưới Sau quá trình trộn ta thu được thức ăn hỗn hợp đậm đặc Nó có thể đưa đi ép viên hoặc đóng bao

Trong dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi thì công đoạn phối trộn hỗn hợp là khâu chế biến cuối cùng có vai trò rất quan trọng đối với chất lượng thức ăn chăn nuôi Các nghiên cứu gần đây của ngành chăn nuôi cho thấy rằng: nếu độ trộn đều hỗn hợp nhỏ hơn 90% có thể làm giảm mức tăng trọng của gà và lợn từ 5 – 10% Đây là một trong những tiêu chí đánh giá chất lượng thức ăn chăn nuôi Độ trộn đều phụ thuộc vào từng loại vật nuôi cũng như tuổi của chúng

ác y u cầu đối ới công đoạn t ộn:

- Sai số cân định lượng nguyên liệu cho phép dưới 5% và với cân định lượng phụ gia là 1,5%

- Thời gian một mẻ trộn có thể điều chỉnh từ 7÷8 phút với từng loại sản phẩm, dựa theo kinh nghiệm của người vận hành

- Máy trộn phải có thể trộn nhiều dạng hỗn hợp (như khô, ẩm, …)

- Năng suất trộn cao và mức tiêu thụ điện năng của máy trộn thấp

1.5.3 Máy trộn

Máy trộn có nhiều loại, nhiều kiểu và được phân loại theo nhiều phương pháp khác nhau Thực tế để đơn giản, người ta phân loại theo ba cách: xét về cách bố trí bộ phận làm việc trong máy thì có máy trộn ngang, máy trộn đứng; xét cấu tạo của bộ phận trộn thì có máy trộn cánh đảo, máy trộn băng xoắn, máy trộn kiểu vít xoắn Trong sản xuất thức ăn chăn nuôi thì để trộn được nhiều loại hỗn hợp khác nhau người ta sử dụng máy trộn cánh đảo

1.6 Các yêu cầu điều khiển và giám sát

1.6.1 Yêu cầu điều khiển

Với một hệ thống tự động hóa thì hệ điều khiển ngoài việc xử lý các bài toàn công nghệ thì còn cần phải có những yêu cầu và chức năng để đáp ứng các vấn đề trong thực tế như trong trường hợp gặp sự cố, sự thay đổi của nguyên liệu, các yếu tố

về thời tiết… Do đó hệ điều khiển phải thêm có các chức năng như:

 Đặt chế độ làm việc

Hệ thống điều khiển phải có chức năng đặt chế độ làm việc Trong hoạt động của dây chuyền có những khâu phải xử lý thông qua thao tác người vận hành mà không thể tiến hành điều khiển tự động Ngoài ra khi khởi động hoặc vì một nguyên nhân nào đó

mà không thể cho hệ thộng hoạt động tự động khi đó cần phải vận hành bán tự động hoặc bằng tay Điều này dẫn đến hệ thống phải có chức năng đặt chế độ làm việc, cho phép chọn chế độ hoạt động của một khâu nào đó là tự động hay bằng tay

 Thiết lập tham số cho các bộ điều khiển

Yêu cầu thiết lập tham số cho các bộ điều khiển là cần thiết để đáp ứng thích hợp với sự đa dạng của nguyên liệu và sản phẩm Nó cho phép ta có thể thay đổi dễ dàng các tham số cần điều khiển cần thiết, hệ thống hoạt động linh hoạt và đáp ứng tốt với các biến động bên ngoài

 Thiết lập giá trị đặt cho hệ thống điều khiển

Giá trị đặt cho hệ thống điều khiển phải có khả năng thay đổi bởi người vận hành Thực tế sản xuất rất đa dạng, các yếu tố về nguyên liệu, thời tiết … luôn biến động khi đó các giá trị đặt ngày hôm nay có thể sẽ không còn cho chất lượng như mong đợi trong ngày mai

Trong dây chuyền, các giá trị đặt yêu cầu có thể thiết lập được là: dòng định mức của máy nghiền, mã trộn, số mẻ cân, giá trị khối lượng các loại phụ gia, số cân đóng bao …

1.6.2 Tự động hóa cân định lượng

Bao gồm tự động hóa hoạt động của hệ cân định lượng nguyên liệu sau nghiền và

tự động hóa hoạt động của hệ cân định lượng vi lượng Có hai nguyên tắc cân định lượng là định lượng đồng thời và định lượng cộng dồn

Trong một mẻ trộn với khối lượng tiêu chuẩn, thì mỗi loại nguyên liệu có một khối lượng nhất định Với nguyên tắc cân định lượng cộng dồn Từng loại nguyên liệu được, khi đủ khối lượng chúng được chứa trong thùng cân và nguyên liệu tiếp theo được cân, cứ như vậy cho tới nguyên liệu cuối cùng

Hình 1.2 Nguyên lý cân định lượng

So với nguyên tắc định lượng đồng thời nhiều loại nguyên liệu thì cân cộng dồn cần thời gian định lượng lớn hơn, ảnh hướng tới năng suất của dây chuyền nhưng có ưu điểm là chi phí đầu tư thiết bị ít Để đảm bảo năng suất cả hệ thống, ở đây ta tiến hành cân khi máy trộn đang hoạt động, việc định lượng nguyên liệu sẽ không phụ thuộc vào cách vận hành máy trộn So với cách vận hành cũ, tức là sau khi cân xong thì mới cho máy trộn hoạt động, cách này sẽ làm tốn thêm thời gian chờ máy trộn xong thì mới cân

mẻ tiếp theo, còn với cách tổ chức trên sẽ giảm bớt được thời gian chờ này

Để nâng cao năng suất và độ chính xác của cân thì đảm bảo cả hai yếu tố là cân chính xác và tốn ít thời gian thì khi cân có hai mức tốc độ Giai đoạn đầu cân nhanh (vít tải quay nhanh), khi gần đủ thì cân chậm lại, điều này được điều chỉnh bằng biến tần Với các thiết bị thùng cân, cảm biến loadcell, bộ khuyếch đại tín hiệu và máy tính thì ta có thể xây dựng hệ cân định lượng như sau:

Hình 1.3 Sơ đồ hệ cân định lượng phối trộn

Sự khác biệt của hệ cân định lượng nguyên liệu với hệ cân định lượng các thành phần vi lượng là ở yêu cầu về khối lượng cân và độ chính xác Với các thành phần vi lượng thì yêu cầu về khối lượng ít hơn và độ chính xác cao hơn

1.6.3 Các yêu cầu giám sát

Để đảm bảo hệ thống luôn hoạt động tốt thì còn cần phải giám sát thường xuyên Giám sát hệ thống nhằm mục đích nắm bắt tình hình sản xuất, theo dõi sự hoạt động của hệ thống, phát hiện và cảnh báo các sự cố để xử lý kịp thời

 Các hệ thống giám sát

Các hệ thống giám sát giúp ta quan sát và theo dõi hoạt động của hệ thống một cách trực quan Trong dây chuyền của ta, cần phải theo dõi các thông số cơ bản sau: lượng nguyên liệu trong các thùng, các động cơ đang hoạt động, số mẻ hoạt động, số

bao sản phẩm

 Hệ thống cảnh báo

Các hệ thống cảnh báo là cần thiết trong bất kỳ một hệ tự động hóa nào nhằm báo động các nguy cơ, nguy hiểm đảm bảo an toàn cho hệ thống hoạt động hiệu quả Trong dây chuyền này cần cảnh báo các sự kiện sau: cảnh báo quá tải dòng máy nghiền, cảnh

báo lượng nguyên liệu trong thùng chứa

 Hệ thống lưu trữ dữ liệu

Lưu trữ dự liệu và lập các báo cáo để phục vụ cho việc quản lý cấp cao, là cơ sở

để đưa các quyết định sản xuất của lãnh đạo công ty Hệ thống lưu trữ dữ liệu là hết cần thiết trong bất kỳ nhà máy nào

1.7 Lựa chọn các giải pháp

1.7.1 Thiết bị điều khiển

Bộ điều khiển quá trình công nghệ bằng PLC S7 – 300

Hệ thống dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi có quy mô vào loại vừa Tuy vậy, các yêu cầu về điều khiển trong dây chuyền là khá phức tạp Với nhiều bài toán điều khiển khác nhau cần giải quyết cùng với các yêu cầu cao về độ chính xác, tính ồn định, thời gian tác động và an toàn Thêm vào đó là các yêu cầu phục vụ quản lý như giám sát, lưu trữ dữ liệu, lập báo cáo; cũng như các vấn đề phát triển và nâng cấp hệ thống và giảm thiểu chi phí Để thực hiện tốt các điều này ta lựa chọn giải pháp sử dụng PLC S7-300 Câu hỏi đặt ra là tại sao ta không chọn giải pháp của một hãng

khác Và tại sao lại không chọn lựa S7-300 với nhiều tính năng vượt trội hơn Cơ sở của quyết định này dựa trên các phân tích sau đây:

- Căn cứ trên bảng thống kê số lượng đầu vào ra cần thiết

- PLC S7-300 cũng như các công cụ và các thiết bị hỗ trợ liên quan dành cho nó

đã được sử dụng phổ biến từ lâu và hiện vẫn đang được sử dụng rộng rãi ở nước ta Nó

có thể dễ dàng tích hợp với WinCC để tạo thành công cụ vừa điều khiển vừa giám sát

- Việc nó được sử dụng phổ biến cũng song hành với một số lượng lớn các trung tâm đào tạo, tạo nên một lợi thế là thuận tiên trong việc huấn luyện, sử dụng cũng như phát triển hệ thống

- PLC S7-300 kết hợp WinCC thành một hệ thống điều khiển và giám sát vào loại tiên tiến hiện nay, nó có tính năng mở, thiết kế dễ dàng, gọn nhẹ, thời gian đáp ứng nhanh; thuận lợi cho việc cấu hình hệ thống, bảo quản và vận hành …

- Nhà thiết kế ưu tiên thiết kế bằng các thiết bị của Siemens do dễ dàng đặt mua

và nhà công nghệ dễ dàng thay thế, sửa chữa

1.7.2 Giới thiệu về loadcell

Cảm biến lực dùng trong việc đo khối lượng được sử dụng phổ biến là loadcell Đây là một kiểu cảm biến lực biến dạng Lực chưa biết tác động vào một bộ phận đàn hồi, lượng di động của bộ phận đàn hồi biến đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ với lực chưa biết Sau đây là giới thiệu về loại cảm biến này

Bộ phận chính của loadcell là những tấm điện trở mỏng loại dán Tấm điện trở là một phương tiện để biến đổi một biến dạng nhỏ thành sự thay đổi tương ứng trong điện trở Một mạch đo dùng các miếng biến dạng sẽ cho phép thu được một tín hiệu điện tỉ lệ với mức độ thay đổi của điện trở Mạch thông dụng nhất sử dụng trong loadcell là cầu Wheatstone

Hình 1.4 Mạch cầu Wheatstone

- Nguyên lý:

Cầu Wheatstone là mạch được chọn dùng nhiều nhất cho việc đo những biến thiên điện trở nhỏ (tối đa là 10%), chẳng hạn như việc dùng các miếng đo biến dạng Phần lớn các thiết bị đo đạc có sẵn trên thị trường đều không ít thì nhiều dùng phiên bản của cầu heatstone đã được sàng lọc Như vậy, việc tìm hiểu nguyên lý cơ bản của loại mạch này là một điều cần thiết

Một loadcell thường bao gồm các strain gauges được dán vào bề mặt của thân loadcell Thân loadcell là một khối kim loại đàn hồi và tùy theo từng loại loadcell và mục đích sử dụng loadcell, thân loadcell được thiết kế có hình dạng đặc biệt khác nhau và chế tạo bằng vật liệu kim loại khác nhau (nhôm hợp kim, thép không gỉ, thép hợp kim)

Hình 1.5 Các bộ phận tạo nên một LoadCell

Các bộ phận tạo nên một loadcell được hiển thị như hình trên ở đây có 4 strain gauges được gắn vào các mặt trên và dưới của loadcell

Hình 1.6 Sự thay đổi của loadcell khi tác động lực

Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn hoặc nén), Kết quả là, hai trong số 4 điện trở strain gauges là trong nén, trong khi hai strain gauges đang bị căng ra (như thể hiện trong hình ảnh động dưới đây) Điều đó dẫn tới sự thay đổi chiều dài và tiết diện của các sợi kim loại của điện trở strain gauges dán trên thân loadcell dẫn đến một sự thay đổi giá trị của các điện trở strain gauges

Chúng ta sử dụng mạch cầu heatstone để chuyển đổi sự thay đổi tỉ lệ giữa lực căng và trở kháng thành điện áp tỷ lệ với tải Sự thay đổi điện áp này là rất nhỏ, do đó

nó chỉ có thể được đo và chuyển thành số sau khi đi qua bộ khuếch đại của các bộ chỉ

Hình 1.7 Mạch cầu Wheatstone

Bốn strain gauges được kết nối thành 1 cầu điện trở heatstone như hình trên và được dán vào bề mặt của thân loadcell một điện áp kích thích - thường là 10 V được cấp vào mạch cầu ở 2 điểm A,C và chúng ta sẽ đo đc 1 điện áp đày ra ở 2 điểm B,D như hình vẽ.Tại trạng thái cân bằng (trạng thái không tải), điện áp tín hiệu ra là số không hoặc gần bằng không khi bốn điện trở được gắn phù hợp về giá trị Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn hoặc nén), điều đó dẫn tới sự thay đổi chiều dài và tiết diện của các sợi kim loại của điện trở strain gauges dán trên thân loadcell dẫn đến một sự thay đổi giá trị của các điện trở strain gauges Sự thay đổi này dẫn tới sự thay đổi trong điện áp đầu ra Sự thay đổi điện áp đầu ra này thường rất bé ( thường khoảng 20mV khi đầy tải) để có thể đo được

và số hóa để tính toán thì cần phải khuếch đại tín hiện mV này lên 0- 10V

Hình 1.8 Sơ đồ đấu dây loadcell và mạch khuếch đại

Kết luận chương 1:

Trong chương này đã trình bày về tổng quan của hệ thống trộn thức chăn nuôi Nên giải pháp cho hệ thống trộn là tự động, chính xác tỷ lệ cân nên em sẽ dùng PLC S7-300 và cảm biến cân định lượng LoadCell

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ SIMATIC S7-300 VÀ WINCC

2.1 Giới thiệu chung

Để đáp ứng yêu cầu tự động hóa ngày càng tăng cho các thao tác máy trở nên nhanh nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn Nó có thể thay thế gần như hoàn toàn cho các phương pháp điều khiển truyền thống Như vậy PLC có tính năng ưu việt và thích

hợp trong môi trường công nghiệp là:

 Khả năng chống nhiễu tốt

 Cấu trúc dạng modul rất thuận tiện cho việc mở rộng, cải tạo nâng cấp

 Có những modul chuyên dụng để thực hiện chức năng đặc biệt

 Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động

 Hiện nay trên thị trường có các loại PLC của các hãng sản xuất như: Omron, Mitsubishi, Siemens, ABB, Allen Bradley

S7-300 là dòng sản phẩm cao cấp, được dùng cho những ứng dụng lớn với những yêu cầu I/O nhiều và thời gian đáp ứng nhanh, yêu cầu kết nối mạng và có khả năng mở rộng, nâng cấp Ngôn ngữ lập trình đa dạng cho phép người sử dụng có quyền chọn lựa Đặc điểm nổi bật của S7-300 đó là ngôn ngữ lập trình cung cấp những hàm toán

đa dạng cho những yêu cầu chuyên biệt Hoặc ta có thể sử dụng ngôn ngữ chuyên biệt để xây dựng hàm riêng cho ứng dụng mà ta cần

Ngoài ra S7-300 còn xây dựng phần cứng theo cấu trúc modul, nghĩa là đối với S7-300 sẽ có những modul tích hợp cho những ứng dụng đặc biệt

 Bộ nguồn

Bộ nguồn cung cấp điện cho PLC hoạt động, việc chọn bộ nguồn dựa trên dòng tiêu thụ của điện áp một chiều (5 VDC hoặc 24 VDC) Dòng tiêu thụ của các phân tử PLC phải nhỏ hơn dòng điện cấp của bộ nguồn để không bị quá tải

 CPU

Thành phần cơ bản của PLC là khối vi xử lý CPU Sản phẩm của mỗi hãng có đặc trưng cho tính linh hoạt, tốc độ xử lý khác nhau Về hình thức bên ngoài, các hệ CPU của cùng một hãng có thể được phân biệt nhờ các đầu vào, ra và nguồn cung cấp Tốc độ xử lí của CPU là tốc độ xử lý từng bước lệnh của chương trình PLC đòi hỏi CPU phải có tốc độ xử lý nhanh để có thể mô phỏng các hiện tượng logic vật lý xảy ra nhanh trong thế giới thực, CPU có tần số nhịp càng cao thì xử lí càng cao Tuy nhiên tốc độ cũng bị ảnh hưởng bởi cách lập trình cho PLC

 Bộ nhớ

Dung lương bộ nhớ nói lên khả năng nhớ của PLC đo bằng đơn vị Kbyte nhưng cũng có thể là số tối đa dòng lệnh có khi được viết chương trình

- Bộ nhớ của S7 -300:

Bộ nhớ được chia làm ba vùng:

+ Vùng chương trình: là miền nhớ để lưu giữ các lệnh chương trình Vùng này thuộc kiểu non-volatile đọc ghi được Vùng nhớ chương trình được chia thành 3 miền:

 OB (Organisation block): Miền chứa chương trình tổ chức

 FC (Function): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó

 FB (Function block): Miền chưa chương trình con được tổ chức thành hàm và

có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác Các dữ liệu này phải được xây dựng thành một khối dữ liệu riêng (gọi là DB)

+ Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng, được phân chia thành 7 miền khác nhau:

 I (Process image input): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng vào số

 Q (Process image output): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số

 M: Miền biến cờ

 T: Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (timer)

 C: Miền nhớ phục vụ bộ đếm (counter)

 PI: Miền địa chỉ cổng vào của các module tương tự (I/O External input)

 PQ: Miền địa chỉ cổng ra cho các module tương tự (I/O External output)

+ Vùng dữ liệu: là miền để sử dụng để cất giữ các khối dữ liệu của chương trình bao gồm kết quả của các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình bộ đệm truyền thông Một phần của bộ nhớ này thuộc kiểu đọc ghi được

Vùng dữ liệu chia thành 2 loại:

 DB (Data block): Miền chứa các dữ liệu được tổ chức thành khối Kích thước cũng như khối lượng do người sử dụng quy định, phù hợp với từng bài toán điều khiển Chương trình có thể truy nhập miền này theo từng Bit (DBX), byte (DBB), từ (DBW), hoặc từ kép (DBD)

 L (Local data block): Miền dữ liệu địa phương, được các khối chương trình OB,

FC, FB tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tức thời và trao đổi dữ liệu của biến hình thức với những khối chương trình đã gọi nó Nội dung của dữ liệu trong miền nhớ này

sẽ bị xoá khi kết thúc chương trình tương ứng trong khối OB, FC, FB

- Tổ chức bộ nhớ CPU: là cách phân chia bộ nhớ cho các vùng nhớ khác nhau Cấu trúc bộ nhớ CPU của PLC S7-300 bao gồm:

+ Vùng nhớ chứa các thanh ghi

+ Vùng system memory

+ Vùng Load memory

+ Vùng Work memory

Kích thước các vùng nhớ này phụ thuộc vào chủng loại của từng module CPU

Load memory: là vùng nhớ chứa chương trình ứng dụng (do người sử dụng viết)

bao gồm tất cả các khối chương trình ứng dụng OB, FC, FB, các khối chương trình trong thư viện hệ thống được sử dụng (SFC, SFB) và các khối dữ liệu DB

System memory: Là vùng nhớ chứa các bộ đệm vào/ra số (Q, I), các biến cờ (M),

thanh ghi T-Word, PV, T-Bit của Timer, thanh ghi C-Word, PV, C-Bit của Counter

Work memory: Là vùng nhớ chứa các khối DB đang được mở, khối chương trình

(OB, FC, FB, SFC hoặc SFB) đang được CPU thực hiện và phần bộ nhớ cấp phát cho những tham số hình thức để các khối chương trình này trao đổi tham trị với hệ điều hành và với các khối chương trình khác (Local Block) Tại một thời điểm nhất định vùng Work memory chỉ chứa một khối chương trình Sau khi khối chương trình đó được thực hiện xong thì hệ điều hành sẽ xoá nó khỏi Work memory và nạp vào đó khối chương trình kế tiếp đến lược thực hiện

 Vòng quét chương t ình

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét (scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1 (Block End) Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi

Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng quét gọi là thời gian vòng

quét (Scan time) Thời gian vòng quét không cố định, không phải vòng quét nào cũng

thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau Mà tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương trình được thực hiện, vào khối lượng dữ liệu được truyền thông trong vòng quét đó

Hình 2.1 Vòng quyét chương trình

Như vậy, việc đọc dữ liệu từ đối tượng để xử lý, tính toán và việc gửi tín hiệu điều khiển tới đối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gian vòng quét Nói cách khác, thời gian vòng quét quyết định tính thời gian thực của chương trình điều khiển trong PLC Thời gian vòng quét càng ngắn, tính thời gian thực của chương trình càng cao

Chương trình xử lí ngắt có thể xâm nhập vào bất kì giai đoạn nào của chu trình vòng quét Vì thế, thời gian vòng quét sẽ càng lớn khi càng có nhiều tín hiệu ngắt xuất hiện trong vòng quét Do đó, để nâng cao tính thời gian thực cho chương trình điều khiển, tuyệt đối không nên viết chương trình xử lý ngắt quá dài hoặc quá lạm dụng việc sử dụng chế độ ngắt trong chương trình điều khiển

Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thường lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào/ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo Việc truyền thông gữa bộ đệm ảo với ngoại

vi trong các giai đoạn 1 và 3 do hệ điều hành CPU quản lý Ở một số module CPU, khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh trực tiếp với cổng vào/ra

 Các modul PLC S7-300

Hình 2.2 Cấu hình của một trạm PLC S7-300

Để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng vào thực tế phần lớn các đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào, đầu ra cũng như chủng loại tín hiệu vào/ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không bị cứng hoá về cấu hình Chúng được sử dụng theo kiểu các modul, số lượng modul nhiều hay ít tuỳ vào yêu cầu thực tế, xong tối thiểu bao giờ cũng có một modul chính là CPU, các modul còn lại nhận truyền tín hiệu với các đối tượng điều khiển, các modul chức năng chuyên dụng như PID, điều khiển động cơ, van thuỷ khí… Chúng gọi chung là modul mở rộng Cấu hình của một trạm PLC S7-300 như hình 2.2

 Modul CPU

Modul CPU là loại modul có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông (RS485) và có thể còn có một vài cổng vào ra số Các cổng vào ra số có trên modul CPU được gọi là cổng vào ra Onboard PLC S7_300 có nhiều loại modul CPU khác nhau Chúng được đặt tên theo bộ vi xử lý có trong nó như modul CPU313, modul CPU314, modul CPU315 Những modul cùng sử dụng 1 loại

bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về cổng vào/ra onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ được phân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ IFM (Intergrated Function Module)

Hình 2.3 Một số CPU của PLC S7-300

Ngoài ra còn có các loại module CPU với 2 cổng truyền thông, trong đó cổng truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán Các loại modul này phân biệt với các loại modul khác bằng cụm từ DP (Distributed Port) như là modul CPU313C

 Modul mở rộng

Thiết bị điều khiển khả trình SIMATIC S7-300 được thiết kế theo kiểu modul Các modul này sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau Việc xây dựng PLC theo cấu trúc modul rất thuận tiện cho việc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ và dễ dàng cho việc mở rộng

hệ thống Số các modul được sử dụng nhiều hay ít tuỳ theo từng ứng dụng nhưng tối thiểu bao giờ cũng phải có một modul chính là modul CPU, các modul còn lại là những modul truyền và nhận tín hiệu với đối tượng điều khiển bên ngoài như động cơ, các đèn báo, các rơle, các van từ Chúng được gọi chung là các modul mở rộng

Các modul mở rộng chia thành 5 loại chính:

a) Module nguồn nuôi (PS - Power supply)

Có 3 loại: 2A, 5A, 10A

b) Module xử lý vào/ra tín hiệu số (SM - Signal module)

Modul mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, bao gồm:

 DI (Digital input): Modul mở rộng các cổng vào số Số các cổng vào số mở rộng có thể là 8, 16, 32 tuỳ từng loại modul

 DO (Digital output): Modul mở rộng các cổng ra số Số các cổng ra số mở rộng

có thể là 8, 16, 32 tuỳ từng loại modul

 Modul mở rộng các cổng vào/ra số

 Số các cổng vào/ra số mở rộng có thể là 8 vào/8ra hoặc 16 vào/16 ra tuỳ từng loại modul

 CPU 312 IFM, CPU 314C-2PTP, CPU 314, CPU 313C, CPU 314C-2DP, AI (Analog input):

 Modul mở rộng các cổng vào tương tự Số các cổng vào tương tự có thể là 2, 4,

8 tuỳ từng loại modul

 AO (Analog output): Modul mở rộng các cổng ra tương tự Số các cổng ra tương tự có thể là 2, 4 tuỳ từng loại modul

 AI/AO (Analog input/Analog output): Modul mở rộng các cổng vào/ra tương

tự Số các cổng vào/ra tương tự có thể là 4 vào/2 ra hay 4 vào/4 ra tùy từng loại modul Các CPU của S7 300 chỉ xử lý được các tín hiệu số, vì vậy các tín hiệu analog đều phải được chuyển đổi thành tín hiệu số Cũng như các modul số, người sử dụng, cũng có thể thiết lập các thông số cho các modul analog

c) Modul ghép nối (IM - Interface modul)

Modul ghép nối nối các modul mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản lý chung bởi 1 modul CPU Thông thường các modul mở rộng được gắn liền với nhau trên một thanh đỡ gọi là rack Trên mỗi rack có nhiều nhất là 8 modul mở rộng (không kể modul CPU, modul nguồn nuôi) Một modul CPU S7-300 có thể làm việc trực tiếp với nhiều nhất 4 rack và các rack này phải được nối với nhau bằng modul IM Các modul ghép nối (IM) cho phép thiết lập hệ thống S7-300 theo nhiều cấu hình, S7-300 cung cấp 3 loại modul ghép nối sau:

 IM 360: Là modul ghép nối có thể mở rộng thêm một tầng chứa 8 modul trên

đó với khoảng cách tối đa là 10 m lấy nguồn từ CPU

 IM 361: Là modul ghép nối có thể mở rộng thêm ba tầng, với một tầng chứa 8 modul với khoảng cách tối đa là 10 m đòi hỏi cung cấp một nguồn 24 VDC cho mỗi tầng

 IM 365: Là modul ghép nối có thể mở rộng thêm một tầng chứa 8 modul trên

đó với khoảng cách tối đa là 1m lấy nguồn từ CPU

d) Modul chức năng (FM - Function modul)

e) Modul có chức năng điều khiển riêng Ví dụ như modul PID, modul điều khiển động cơ bước

f) Module truyền thông (CP - Communication modul)

Modul phục vụ truyền thông trong mạng giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính

Hình 2.4 Các loại modul mở rộng của S7-300

Các Tín hiệu kết nối với PLC:

 Tín hiệu số: Là các tín hiệu thuộc dạng hàm Boolean, dạng tín hiệu chỉ có 2 trị

0 hoặc 1

Mức 0: tương ứng với 0V hoặc hở mạch

Mức 1: Tương ứng với 24V

Vd: Các tín hiệu từ nút nhấn, từ các công tắc hành trình… đều là những tín hiệu số

 Tín hiệu tương tự: Là tín hiệu liên tục, từ 0-10V hay từ 4-20mA…

Vd: Tín hiệu đọc từ Loadcell, từ cảm biến lưu lượng…

 Tín hiệu khác: Bao gồm các tín hiệu giao tiếp với máy tính với các thiết bị ngoại vi khác bằng các giao thức khác nhau như giao thức RS232, RS485, Modbus… Modul ra (DO)

Kiểu dữ liệu:

 Kiểu Bool: True hoặc False (0 hoặc 1) VD: M0.0

 Kiểu Byte: gồm 8 Bit

 Kiểu Word

 Kiểu DWord

 Kiểu Int

 Kiểu Real

Hình 2.5 Cấu trúc của một bộ điều khiển PLC

2.2 Ngôn ngữ lập trình

PLC S7_300 có 3 ngôn ngữ lập trình cơ bản sau:

Ngôn ngữ “liệt kê lệnh”, ký hiệu là STL (Statement List) Đây là dạng ngôn ngữ lập trình thông thường của máy tính Một chương trình được ghép bởi nhiều câu lệnh theo 1 thuật toán nhất định, mỗi lệnh chiếm 1 hàng và đều có cấu trúc chung là “tên lệnh” + “toán hạng”

Ví dụ:

Ngôn ngữ “hình thang”, ký hiệu là LAD (Ladder Logic) Đây là dạng ngôn ngữ

đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển logic

Ví dụ:

Ngôn ngữ “hình khối”, ký hiệu là FBD (Function Block Diagram) Đây là dạng ngôn ngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển số

Ví dụ:

Trong đồ án em sử dụng ngôn ngữ LAD để lập trình để đơn giản và trực quan hơn Phần mềm dùng viết chương trình là Step7 V5.6 + HF1

Q0.0=1 khi Timer đang chạy

M 100 lưu giá trị đếm của Timer theo dạng Integer

M 102 lưu giá trị của Timer theo dạng BCD

Chức năng của Timer này là tạo xung có thời gian được đặt sẵn

 Lệnh S_PEXT:

Timer kích có nhớ, khi có tín hiệu cạnh lên ở I0.0 Timer T5 chạy, nếu đủ thời gian đặt Timer dừng

Trong quá trình chạy nếu có tín hiệu mới từ chân I0.0 thì thời gian Timer lại được tính lại từ đầu

Trong quá trình chạy nếu có tín hiệu I0.1 thì Timer dừng Q0.0 =1 khi Timer đang chạy Các ô nhớ M 100 và M 102 lưu giá trị hiện thời của Timer theo dạng Integer

và dạng BCD

 Lệnh S_ODT:

Nếu I0.0=1 Timer bắt đầu chạy khi đủ thời gian thì ngưng khi đó ngõ Q0.0 sẽ lên

1 nếu I0.0 vẫn còn giữ trạng thái 1, khi có tín hiệu I0.1 thì tất cả phải được Reset về 0 Các ô nhớ M 100 và M 102 lưu giá trị hiện thời của Timer theo dạng Integer và dạng BCD

 Lệnh S_ODTS:

Timer kích có nhớ, khi có xung cạnh lên ở I0.0 Timer bắt đầu chạy, ngõ ra Q0.0=1 khi Timer ngưng và chỉ tắt khi có tín hiệu Reset (tín hiệu I0.1) Trong quá trình Timer chạy nếu có sự chuyển đổi tín hiệu từ chân I0.0 thêm 1 lần nữa thì Timer

sẽ nhớ và tiếp tục chạy khi hết thời gian lần trước Số Timer trong S7_300 phụ thuộc vào loại CPU

CPU 312: Có 128 Timer

CPU 313 trở lên: Có 256 Timer

Có 2 cách cài đặt giá trị cho Timer:

 Cài thông số thời gian trực tiếp: Để cài giá trị trực tiếp cho Timer ta phải thêm kí tự S5T# trước giá trị đặt Các kí tự kế tiếp là thông số thời gian muốn cài đặt cho Timer

Cài đặt thông số thời gian thông qua biến nhớ: Giá trị cài đặt cho timer thông qua một biến kiểu WORD 16 Bits

 Bộ đếm Counter

 Lệnh đếm lên xuống S_CUD:

Ngõ vào I0.2=1 : đưa giá trị đếm vào PV

Khi I0.0 chuyển trạng thái từ 0 lên 1, C0 đếm tăng lên 1

Khi I0.1 chuyển trạng thái từ 0 lên 1, C0 đếm giảm xuống 1

Khi cả I0.0 và I0.1 đều chuyển trạng thái thì C0 không thay đổi

Khi I0.3=1 thì C0 bị Reset về 0

Giá trị bộ đếm hiện thời nằm trong 2 ô nhớ MW100 và M 102 dưới dạng Integer và dạng BCD, giá trị này có tầm từ 0 – 999

Ngõ ra Q0.0=1 khi giá trị đếm lớn hơn 0

 Lệnh đếm lên S_CU:

Ngõ vào I0.1=1: đưa giá trị đếm vào PV

Khi I0.0 chuyển trạng thái từ 0 sang 1, C0 đếm tăng lên 1

Khi I0.2 = 1 Counter bị Reset

Ngõ ra Q0.0=1 khi giá trị đếm lớn hơn 0

Giá trị bộ đếm hiện thời nằm trong 2 ô nhớ M 100 và M 102 dưới dạng Integer và dạng BCD, giá trị này có tầm từ 0 – 999