Đồ án trộn sơn tự động dùng S71200 và Tia portal

Hà Nội, ngày… tháng…năm 2021 Giáo viên phản biện LỜI MỞ ĐẦU Trong công cuộc đẩy mạnh Công nghiệp hóa - hiệnđại hóa Đất nước, việc đầu tư vàứng dụng các dây chuyền sản xuất tự động hóa nh

Hình 1.1 Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao 08

Hình 2.1 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc 12

Hình 2.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao 14

Hình 2.3 Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng 15

Hình 2.4 Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao 17

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hà Nội, ngày…tháng…năm 2021 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Hà Nội, ngày… tháng…năm 2021 Giáo viên phản biện

LỜI MỞ ĐẦU

Trong công cuộc đẩy mạnh Công nghiệp hóa - hiệnđại hóa Đất nước, việc đầu tư vàứng dụng các dây chuyền sản xuất tự động hóa nhằm mụcđích 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 ngànhđang phát triển mạnh mẽ hiện nay đó là ngành xây dựng và việcứng dụng các dây chuyền sản xuất tự động hóa 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

pháp thủ công, theo kinh nghiệm nên độ chính xác không cao,chất lượng và năng suấtthấp Để loại bỏ những nhượcđiểm trên, cũng như để tạo ra những sản phẩm theo mongmuốn, hiện nay PLC (Program Logic Control – thiết bị điều khiển lập trình được) được

sử dụng rất rộng rãi để điều khiển hệ thống trộn sơn.Với những ưu điểm vượt trội như:giá thành hạ, 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, em xin chọn

đề tài làm tốt nghiệp: “Thiết kế hệ thống trộn sơn tự động dùng PLC S7- 1200 ”.

Trong thời gian thực hiện đề tài, nhóm tác giả đã nhận được sự giúp đỡ của quý

thầy cô và các bạn, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo NGUYỄN VĂN A

để nhóm có thể hoàn thành đề tài này một cách tốt nhất Nhóm tác giả xin chân thànhcảm ơn! Việc hoàn thành đề tài này sẽ không tránh được những sai lầm thiếu sót Nhómrất mong được sự phê bình, đánh giá của các thầy cô để nhóm có thể rút ra được kinhnghiệm cũng như phát triển thêm đề tài

Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 00 tháng 00 năm 2021

1.2.1 Lịch sử phát triển ngành sơn thế giới

Sơn (hoặc có thể gọi là chất phủ bề mặt) được xem là một trong các loại vật liệukhông thể thiếu trong xây dựng và trang trí Lịch sử ngành sơn khởi nguồn từ rấtlâu, trải qua thời gian các sản phẩm và công nghệ sơn ngày càng được cải tiến khôngngừng.Có thể nói, công nghệ sản xuất sơn là một trong các công nghệ lâu đời nhất

người Các loại sơn từ thời sơ khai này chủ yếu được sử dụng để tạo nên các bứctranh phản ánh đời sống sinh hoạt hàng ngày trong các hang động hoặc phiến đá, nhiềubức tranh trong số đó còn tồn tại đến ngày nay.

Sau đó đến thời kỳ các nền văn minh cổ đại như Ai Cập trong khoảng thờigian từ năm 3000 đến năm 600 trước công nguyên bắt đầu chế tạo được sơn mỹ thuậtrồi người Hy Lạp và La Mã tạo ra sơn dầu béo trong thời kỳ từ năm 600 trước côngnguyến đến năm 400 sau công nguyên Loại sơn này vừa có tác dụng trang trí, vừa

có khả năng bảo vệ các bề mặt cần sơn tuy nhiên màu sắc còn khá đơn điệu Mặc dùvậy cho đến tận thế kỷ 13, nhiều nước châu Âu khác mới biết đến công nghệ sản xuấtsơn này Bước ngoặt trong lịch sử ngành sơn bắt đầu vào thế kỷ 18 cùng với cuộccách mạng khoa học kỹ thuật lần thứ nhất thúc đẩy việc xây dựng các nhà máy sản xuấtsơn chuyên nghiệp đáp ứng nhu cầu sơn ngày càng tăng cao Tuy nhiên các sản phẩmsơn thời đó chất lượng chưa cao cùng với khả năng trang trí, bảo vệ thấp.Trải quaquá trình nghiên cứu và phát triển, lịch sử ngành sơn ngày càng phát triển,các côngnghệ sản xuất sơn được cải tiến giúp tăng hiệu quả bảo vệ, trang trí đồng thời giảm giáthành và an toàn hơn cho sức khỏe con người Trong đó hơn 75% sơn hiện nay là sơngốc nước thay thế cho sơn gốc dầu với nhiều tính năng và chất lượng vượt trội hơn.Các công nghệ sơn hiện nay có thể kể đến như công nghệ đan chéo, công nghệ hybridhay công nghệ sơn nano đang được ứng dụng và phát triển

1.2.2 Lịch sử phát triển ngành sơn Việt Nam

Ngành công nghiệp sơn Việt Nam có thể lấy điểm khởi đầu phát triển là năm

1914 -1920 với sự xuất hiện của một số xưởng sơn dầu tại Việt Nam, trong đó nổi bậtnhất là công ty sơn của ông Nguyễn Sơn Hà – ông tổ ngành sơn Việt Nam.Tuy nhiên dobối cảnh lịch sử xã hội Việt Nam mãi đến năm 1975 mới thực sự là một quốc gia độclập và thống nhất lãnh thổ và có đầy đủ điều kiện phát triển kinh tế xã hội và từngbước phát triển ngành sơn Việt Nam có thể chia thành các giai đoạn sau:

(1) Giai đoạn 1914 – 1954: có 3 hãng sơn lớn của người Việt Nam tại 3 khu vực

thành phố lớn là:

Hải Phòng: Công ty Sơn Nguyễn Sơn Hà – sau này đổi tên là Công ty Sơn Phú

Hà (hậu duệ của ông Nguyễn Sơn Hà) và hiện nay là Công ty cổ phần sơn Hải Phòng

Sài Gòn (sau này là Thành phố Hồ Chí Minh): Công ty sơn Bạch Tuyết do

ông Bùi Duy Cận (một cộng tác viên của ông Nguyễn Sơn Hà) vào Nam sáng lập, hiệnnay là Công ty cồ phần sơn Bạch Tuyết

Giai đoạn này, sản phẩm chủ yếu là sơn dầu, sơn alkyd gốc dung môi vớicông nghệ đơn giản, chất lượng sơn không cao chủ yếu phục vụ cho yêu cầu sơn trangtrí xây dựng, các loại sơn công nghiệp chất lượng cao đều nhập khẩu.Ngoài ra trongvùng tự do thời kháng chiến chống Pháp cũng có cơ sở sản xuất sơn của Việt Namnhưng sản phẩm chủ yếu là sơn dầu từ nguyên liệu thiên nhiên sẵn có ở Việt Nam như:nhựa thông, dầu chẩu…

(2) Giai đoạn 1954 – 1975:

Bối cảnh lịch sử đất nước tạm thời chia cắt 2 miền Bắc – Nam với chế độ chính trịkhác nhau và do đó điều kiện phát triển kinh tế (trong đó bao gồm cả phát triển ngànhsơn) khác nhau, cụ thể là:

Miền Bắc: có 3 nhà máy sơn Nhà nước quy mô sản xuất công nghiệp là:

Nhà máy Sơn Tổng Hợp Hà Nội (mới thành lập) do Tổng cục hóa chất quản lý Nhà máyHóa chất Sơn Hà Nội (trước đây là Công ty Sơn Thái Bình – Cầu Diễn) do sở côngnghiệp Hà Nội quản lý

Nhà máy Sơn Hải Phòng (trước đây là xí nghiệp sơn Phú Hà) do Sở Công nghiệp HảiPhòng quản lý Sản phẩm chính là sơn dầu nhựa thiên nhiên trong nước sơn Alkyd(nhập cảng nguyên liệu nhựa alkyd) ứng dụng chủ yếu cho công nghiệp dân dụng vàtrang trí, chất lượng chưa cao, công nghệ lạc hậu, số lượng sản xuất còn thấp không đápứng đủ yêu cầu (do hạn chế nhập khẩu nguyên liệu vì nguồn ngoại tệ không đủ đápứng)

Miền Nam: Có 16 hãng sơn lớn nhỏ sản xuất đủ các loại sơn tổng sản lượng khoảng

7.000 tấn/năm

Nhà máy sơn Bạch Tuyết và Huệ Phát (nay là Công ty sơn Bạch Tuyết): sản phẩm chủyếu là sơn alkyd dùng cho ngành xây dựng và 1 lượng không lớn sơn Epoxy

Đông và hiện nay là Công ty cổ phần Sơn Á Đông, sản phẩm chủ yếu là sơn dầu, sơnalkyd và sơn nước cho ngành sơn trang trí xây dựng.

(3) Giai đoạn 1976 – 1989:

Đặc điểm phát triển của ngành sơn giai đoạn này mang dấu ấn khó khăn chung củanền kinh tế sau chiến tranh thống nhất đất nước Đó là thời kỳ kinh tế bao cấp, mặc dầuđến năm 1986 nền kinh tế đã bắt đầu khởi động phát triển với mức đột phá “đổi mới”nhưng ngành công nghiệp sơn vẫn còn phát triển trì trệ mãi đến năm 1989

Sản phẩm sơn tiêu thụ trong nước chỉ có sơn dầu, hoàn toàn không có sơn nước, nhàcửa và công trình xây dựng chỉ được trang trí bằng quét nước vôi màu

Các loại sơn nhựa tổng hợp có chất lượng cao và tốt dùng cho ngành công nghiệp gốcAlkyd, Epoxy…chỉ được sản xuất số lượng ít theo hạn mức ngoại tệ nhập khẩu nguyênliệu

Các loại sơn gốc dầu nhựa thiên nhiên có chất lượng thấp được sản xuất với số lượngnhiều hơn sơn nhựa tổng hợp vì nguồn cung cấp nhựa tạo màng có sẵn trong nướckhá dối dào và rẻ tiền như: nhựa thông, chai cục

Tuy nhiên sản lượng sơn sản xuất ra cũng bị hạn chế vì không đủ đáp ứng số nguyênliệu quan trọng khác của ngành sơn như dung môi, bột màu…cần nhập khẩu bằngngoại tệ Tóm lại đặc điểm phát triển của công nghiệp sơn trong giai đoạn này là:Tổng sản lượng sơn chỉ đạt mức dưới 10.000 tấn/năm cung không đủ cầu, những loạisơn có chất lượng tốt đều phân phối theo chỉ tiêu và giá bao cấp do Nhà nước quản lý,những loại sơn có chất lượng không cao (kiểu sơn dầu) cũng được phân phối “nới”rộng hơn, nhưng nghiêng về cơ chế hành chính “xin và cho” với cả nhà sản xuất vàngười tiêu dùng từ cơ quan quản lý và phân phối của Nhà nước

Số lượng công ty, xí nghiệp sản xuất sơn đều thuộc quyền sở hữu Nhà nước: Ở miềnBắc vẫn có 3 công ty sơn (2 ở Hà Nội và 1 ở Hải Phòng) như giai đoạn 1954 – 1975,

có thêm 1 xưởng nhỏ sản xuất sơn của hải quân; Ở miền Trung có một xí nghiệp sơnnhỏ của Công ty kỹ thuật hóa chất Đà Nẵng thuộc Tổng Cục Hóa Chất; Ở miền Nam cómột Công ty sơn Đồng Nai (cải tạo từ hãng sơn tư nhân Hồng Phát lập từ đầu năm

1975 chưa kịp sản xuất) do Sở công nghiệp Đồng Nai sở hữu

chuyển biến tích cực của ngành sơn chỉ bắt đầu khởi đầu từ năm 1990 để bước vào quátrình hội nhập phát triển với khu vực quốc tế và dần dần ổn định phát triển liên tục tớinay (2008).Mức tiêu thụ (chủ yếu sơn trang trí) trung bình khoảng 10.000 tấn/năm Sảnphẩm chủ yếu do trong nước sản xuất: sơn dầu alkyd chất lượng sản phẩm và côngnghệ: không cao, không đáp ứng được yêu cầu về số lượng - chất lượng và chủng loại.Nhận xét chung về thị phần và phân chia thị phần sơn Việt Nam thấy rằng:

+ Cho đến năm 2008 các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài (khoảng hơn 30doang nghiệp) vẫn chiếm 60% thị phần, 40% còn lại là phần các doanh nghiệp ViệtNam

+ Sơn trang trí chiếm tỉ trọng lớn về thể tích (64 – 66%) tổng sản lượng nhưng lại cógiá trị thấp, ứng với (41 – 45%) về trị giá Với đặc điểm phát triển tốc độ cao trong giaiđoạn này có mức tăng trưởng trung bình 15 – 20% năm, số lượng Doanh nghiệp sảnxuất sơn ngày càng gia tăng Việt Nam trở thành “điểm nóng” thu hút đầu tư của cácnước trong khu vực và quốc tế vào ngành công nghiệp sơn Trong hoàn cảnh lịch sử đó,Hiệp hội ngành nghề sơn - mực in Việt Nam (tên giao dịch VPIA) được thành lập25/4/2008 từ tổ chức tiền thân là phân hội sơn - mực in thuộc Hội hóa học – Tp.Hồ ChíMinh Ngay năm đầu tiên thành lập, tính đến 21/4/2009 VPIA đã quy tụ 112 Hội viêndoanh nghiệp có liên quan đến ngành nghề (trong số 71 Hội viên là doanh nghiệp sảnxuất có: 54 doanh nghiệp sản xuất sơn, 10 doanh nghiệp sản xuất mực in, 7 doanhnghiệp sản xuất nguyên liệu và thiết bị sản xuất sơn) VPIA là thành viên chính thức của

tổ chức APIC (Hội đồng quốc tế sơn Châu Á) gồm 17 Hiệp hội sơn các nước trong khuvực VPIA là một Hiệp hội ngành nghề còn non trẻ, tập hợp số lượng Hội viên chưa lớn(64 Hội viên sản xuất sơn – mực in so với tổng số năm 2009 khoảng 280 doanh nghiệpsản xuất sơn - mực in trong cả nước Hiện nay, trong bối cảnh khủng hoảng kinh tế toàncầu VPIA đang bước đầu hội nhập vào con đường hoạt động chuyên nghiệp, với nhậnđịnh của các chuyên gia kinh tế có uy tín của thế giới, nền kinh tế Việt Nam sẽ sớmphục hồi và có thể gữ mức tăng trưởng trên 3% năm 2009, riêng ngành công nghiệp sơnvẫn đạt mức tăng trưởng mạnh về sơn bảo vệ và tàu biển, sơn trang trí…VPIA hyvọng sẽ hoạt động có hiệu quả trong quá trình bảo vệ lợi ích của Hội viên và đưa ngành

 Hình trụ tròn.

 Ba bồn chứa sơn cơ bản : xanh - đỏ - vàng, dung tích các bồn 1 m3

 Bồn chứa chính để trộn sơn, dung tích 50 lít

 Tần số: 50Hz

 Công suất: 90W

Hình 1.3 – Động cơ bồn trộn.

1.2.4 Cảm biến mức

Loại cảm biến báo mức kiểu điện dung SA SERIES

Nguyên lý hoạt động:Cảm biến đo mức kiểu điện dung hoạt động dựa vào nguyên lý

“Cảm ứng điện dụng”, khi cảm biến mức này được đặt trên một bồn chứa, nó sẽ hìnhthành một trạng thái tụ điện giữa các điện cực và thành bồn chứa Điện dung của tụđiện này thay đổi tỷ lệ thuận với sự thay đổi mức trong bồn chứa Qua nhiều mạch chiathanh, cộng hưởng… tín hiệu đầu ra sẽ được chuyển thành dạng tiếp điểm, dòng4~20mA, điện áp… tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng

Tính năng:

 Không chứa các bộ phần dịch chuyển, cảm biến sẽ không bị ảnh hưởng bởi masát, do đó phù hợp với đo mức cho cả chất lỏng và chất rắn

 Đa dạng Model, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau

 Nhiệt độ làm việc: -20 ~ 200°C, Max 800°C

 Độ nhạy: 10pf, 20pf và 40pf, có thể điều chỉnh được

 Thiết kế thêm tính năng điều chỉnh độ trễ, cho phép khoảng điều chỉnh từ 0 ~ 6giây

 Điện áp làm việc: 110V/220VAC hoặc 24VDC

 Tùy chọn đầu ra: NPN transistor, 5A/250VAC and 5A/240VAC SPDT contact

 Kiểu kết nối: kiểu ren 1" NPT, hoặc theo yêu cầu của khách hàng

 Cấp bảo vệ: IP65 hoặc phòng nổ explosion-proof

Cảm biến hồng ngoại SN-E18-B03N1 để phát hiện có sản phẩm chai rót.

Tính năng:

SN-E18-B03N1 chứa cảm biến tia hồng ng oại để sử dụng sự phản chiếu tín hiệu hồngngoại, tín hiệu hồng ngoại này là sự phản hồi của tia hồng ngoại với những vật thể ởgần hay ở xa Cường độ ánh sáng hồng ngoại giữa tín hiệu thu và phát có thể điều chỉnhđược để phù hợp với từng ứng dụng Tín hiệu phát tia hồng ngoại gặp vật thể cản sẽphản chiếu lại đầu thu, đầu thu hồng ngoại như là 1 transistor NPN khi có tia hồng ngoạiphản về thì sẽ mở transistor

 Nguồn cấp từ 6V-36V, dòng tiêu thụ ít < 300mA

 Khoảng cách phát hiện vật lên tới 30cm, có thể điều chỉnh được

 Kích thước nhỏ gọn dễ dàng lắp đặt

 Độ chính xác cao, không thấm nước, chống ăn mòn

Hình 1.5 – Cảm biến hồng ngoại

1.2.6 Van điện

 Đường kính ren: phi 21mm

 Nhiệt độmôi trường làm việc: -5đến80oC

 Áp suất tối đa: 1Mpa

 Kiểuhoạt động : Tác động trực tiếp, van NC (thường đóng)

Hình 1.6 – Van điện

1.2.7 Rơ le trung gian

Dùng rơle trung gianOmron LY2N DC24 để đóng, ngắt động cơ bơm, trộn

 Sử dụng đèn màu xanh dương để báo đang trong quá trình trộn

 Sử dụng đèn màu đỏ để báo dừng quá trình trộn

 Sử dụng đèn màu xanh lá cây để báo đầy sơn ở mỗi bồn chứa

 Sử dụng đèn màu vàng để báo hết sơn ở mỗi bồn chứa

Hình 1.8 – Đèn báo trạng thái

CHƯƠNG 2 - GIỚI THIỆU VỀ PLC PLC – S7 1200 PHẦN MỀM LẬP

3.1.2 Các loại PLC thông dụng.

Bảng 3 1 Một số 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 CP1E Dòng CP1L Dòng CP1H Dòng CJ1/M

Hãng Delta Dòng DVP – SA

Dòng DVP – SC Dòng DVP – SX Dòng DVP –

SV Dòng DVP – ES3.1.3 Ngôn ngữ lập trình.

Các ngôn ngữ lập trình PLC được quy định trong chuẩn IEC 61131 – 3 bao

gồm:

 Ngôn ngữ lập trình cơ bản:

 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

3.1.4 Cấu trúc và phương thức thực hiện chương trình PLC.

3.1.4.1. Cấu trúc.

Hình 3.1 Sơ đồ khối PLC

Bộ xử lý trung tâm (CPU): Bao gồm một hay nhiều bộ vi xử lý điều hành hoạt độngcủa toàn hệ thống

Các kênh truyền (các BUS): bus dữ liệu (thường là 8 bit), đường dẫn các thông 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, truyền tín hiệu điều khiển từ CPU

đến các bộ phận Bus hệ thống, trao đổi thông tin giữa các cổng nhập xuất và thiết bịnhập xuất.

Bộ nguồn: cung cấp nguồn một chiều (5V) ổn định cho CPU và các thành phầnchức năng khác từ một nguồn xoay chiều (110, 220V…) hoặc nguồn một chiều (12,24V…)

Các thành phần vào/ra: đóng vai trò là giao diện giữa CPU và quá trình kỹ thuật.Nhiệm vụ của chúng là chuyển đổi, thích ứng tín hiệu và cách ly giữa các thiết bịngoại vi (cảm biến, cơ cấu chấp hành) và CPU

Đầu vào số (DI: Digital Input): các ngõ vào của khối này được kết nối với các bộchuyển đổi tạo ra tín hiệu nhị phân như nút ấn, công tắc, cảm biến tạo tín hiệu nhịphân Dải điện áp đầu vào có thể là 5 VDC, 12 – 24 VDC/VAC, 48 VDC, 100 – 120VAC, 200 – 240 VAC…

Đầu vào tương tự (AI: Analog Input): Khối này có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu tương

tự thành tín hiệu số Các ngõ vào của khối này thường được kết nối với các bộ chuyểnđổi tạo ra tín hiệu analog như cảm biến nhiệt độ, cảm biến lưu lượng, hay ngõ raanalog của biến tần Các chuẩn tín hiệu tương tự thường gặp là 4 – 20mA, 0 – 5V, 0 –10V

Đầu ra tương tự (AO: Analog Output): Khối này có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu sốđược gửi từ CPU đến đối tượng điều khiển thành tín hiệu tương tự Các đầu ra củakhối này được kết nối với các đối tượng điều khiển nhận tín hiệu tương tự như ngõ vàoanalog của biến tần, van điện từ…

Đầu ra số (DO: Digital Output): Các đầu ra của khối này được kết nối với các đốitượng điều khiển nhận tín hiệu nhị phân như đèn báo, cuộn hút Relay… Có 3 loại đầu

ra số là dạng Trans (1 chiều), Triac (xoay chiều) và Relay với các dải điện áp 5 VDC,

24 VDC, 12 – 48VDC/VAC, 120 VAC, 230 VDC

Phương thức thực hiện chương trình

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 sốtới vùng bộ đệm ảo ngõ vào, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình

Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên cho đến lệnhkết thúc Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dung của bộ

đệm ảo ngõ ra tới các cổng ra số Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn truyền thôngnội bộ và kiểm tra lỗi Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng quét gọi làthời gian vòng quét (scan time) Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phảivòng quét nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau Có vòngquét thực hiện lâu, có vòng quét thực hiện nhanh tùy thuộc vào số lệnh trong chươngtrình được thực hiện và khối lượng dữ liệu truyền thông… trong vòng quét đó.

3.1.5 Ứng dụng PLC.

 Điều khiển các dây truyền đóng gói bao bì, tự động mạ tráng kẽm, sản xuấtbia, sản xuất xi măng…

 Hệ thống rửa ô tô tự động

 Điều khiển thang máy

 Điều khiển máy sấy, máy ép nhựa…

3.2. PLC – S7 1200.

3.2.1 Cấu trúc.

S7 – 1200 là một dòng của bộ điều khiển logic khả trình (PLC) có thể kiểm soátnhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp và một tập lệnh mạnh làmcho 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 hợpsẵn, các đầu vào vào/ra (DI/DO)

Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chươngtrình điều khiển

S7 – 1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485 hoặcRS232

Phần mềm dùng để lập trình cho S7 – 1200 là Step 7 Basic Step 7 basic hỗ trợ

ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL Phần mềm này được tích hợp trong TIAPortal của Siemens

Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớchương trình khác nhau PLC S7 – 1200 có các loại sau:

2 inputs / 2outputs

Kích

thước bộ

đệm

4 built – inI/O, 6 with

Singephase

3 at 100kHzSB: 2 at30kHz

Tính năng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C CPU 1215C

SB: 2 at30kHz

Quadrature

phase

3 at 80kHzSB: 2 at20kHz

3 at 80kHz

1 at 20kHzSB: 2 at20kHz

3 at 80kHz

3 at 20kHz 3 at 100kHz3 at 20kHz

Lưu trữ thời gian đồng

hồ thời gian thực Chuẩn là 20 ngày, nhỏ nhất là 12 ngày ở nhiệt độ 400C(duy trì bằng tụ điện có điện dung lớn)

PROFINET 1 cổng truyền thôngEthernet 2 cổng truyền thôngEthernetTốc độ thực thi phép

 Load memory chứa bộ nhớ của chương trình khi down xuống

 Work memory là bộ nhớ lúc làm việc

 System memory thì có thể setup vùng này trong Hardware config, chỉ cầnchứa các dữ liệu cần lưu vào đây

Chỉ sử dụng một lệnh out cho 1 địa chỉ.

Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 0 và ngược lại

Toán hạng n: Q, M, L, D

Chỉ sử dụng một lệnh out not cho 1 địa chỉ

Giá trị của các bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnhnày bằng 1 Khi đầu vào của lệnh bằng 0 thì bit này vẫn giữnguyên trạng thái

Toán hạng n: Q, M, L, D

Giá trị của các bit có địa chỉ là n sẽ bằng 0 khi đầu vào của lệnhnày bằng 1 Khi đầu vào của lệnh bằng 0 thì bit này vẫn giữnguyên trạng thái

Counter đếm lên – CTU.

Giá trị bộ đếm CV được tăng lên 1 Khi tín hiệu ngõ vào CU chuyển

từ 0 lên 1 Ngõ ra Q được tác động lên 1 khi CV >= PV Nếu trạng thái R = Reset được tác động thì bộ đếm CV = 0

3.2.3.3. Lệnh toán học

Bảng 3 6 Tập lệnh toán học.

Lệnh so sánh dùng để so sánh hai giá trị IN1 và IN2 bao gồmIN1= IN2, IN1>= IN2, IN1<= IN2, IN1< IN2, IN1> IN2, IN1<>IN2

So sánh 2 kiểu dữ liệu giống nhau, nếu lệnh so sánh thỏa mãnthì ngõ ra sẽ là mức 1 = TRUE( tác động mức cao) và ngược lại.Kiểu dữ liệu so sánh là: SInt, Int, Dint, USInt, UDInt, Real,Lreal, String, Time, DTL, Constant

Lệnh cộng ADD: OUT = IN1 + IN2

Lệnh trừ SUB : OUT = IN1 - IN2

Tham số IN1, IN2 phải cùng kiểu dữ liệu: Sint, Int, Dint,USInt, Uint, UDInt, Real, Lreal, Constant

Tham số OUT có kiểu dữ liệu: Sint, Int, Dint, USInt, Uint,UDInt, Real, Lreal

Tham số ENO = 1 nếu không có lỗi xảy ra trong quá trình thựcthi Ngược lại ENO = 0 khi có lỗi, một số lỗi xảy ra khi thực thilệnh này:

Kết quả toán học nằm ngoài phạm vi của kiểu dữ liệu

Real/Lreal: Nếu một trong những giá trị đầu vào là NaN sau đóđược trả về NaN

ADD Real/Lreal: Nếu cả hai giá trị IN là INF có dấu khácnhau, đây là một khai báo không hợp lệ và được trả về NaN

3.2.3.4. Di chuyển và chuyển đổi dữ liệu.

Bảng 3 7 Tập lệnh di chuyển

Lệnh Move di chuyển nội dung ngõ vào IN đến ngõ ra OUT

mà không làm thay đổi giá trị ngõ IN

Tham số:

EN: cho phép ngõ vào

ENO: cho phép ngõ ra

IN: nguồn giá trị đến

OUT1: nơi chuyển đến

3.2.4 Sơ đồ đấu dây.

Hình 3 2 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C AC/DC/Relay.

Hình 3 3 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/Relay.

Hình 3 4 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC.

3.3. Phần mềm Tia – Portal v15.

3.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic.

Step 7 Basic hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động liên tục hoàn hảo.Thông minh và trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật và cấu hình mạng, lập trình,chuẩn đoán và nhiều hơn nữa Trực quan dễ dàng để tìm hiểu và dễ dàng để hoạt động

3.3.2 Các bước tạo một project.

Bước 1: Từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng TIA Portal V15

Hình 3 5 Biểu tượng phần mềm TIA - Portal V15.1.

Bước 2: Click chuột vào “Create new project” để tạo dự án.

Hình 3 6 Creat new project.

Bước 3: Nhập tên dự án vào “Project name” sau đó nhấn “Create”.

Hình 3 7 Đặt tên cho dự án.

Bước 4: Chọn “configure a device”.

Hình 3 8 Configure a device.

Bước 5: Chọn “add new device”.

Hình 3 9 Add new device.

Bước 6: Chọn loại CPU PLC sau đó chọn “add”.

Hình 3 10 Chọn loại CPU Bước 7: Project mới được hiện ra.

Hình 3 11 Một project mới được tạo ra.

CHƯƠNG 3 – THIẾT KẾ MẠCH LỰC, MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ

THỐNG

4.1. Tính toán thiết kế hệ thống

4.1.1 Tính toán công suất động cơ trộn

Công suất động cơ được xác định theo công thức:

Trong đó Pct , Pt: là công suất cần thiết trên trục động cơ và công suất tính toán.Giả thiết hệ dẫn động băng tải làm việc ổn định với tải trọng không đổi ta có:

- Công suất công tác:

Với: v 0.2 m/s (vận tốc băng tải)

F1 60N (lực kéo băng tải)

F2 5N (lực kéo sản phẩm)

- Hiệu suất hệ dẫn động:

Trong đó:

η: hiệu suất trên toàn máy

η1 0.97 : hiệu suất bộ truyền bánh răng

η2 0.995 : hiệu suất của một cặp ổ bi

η3 0.75 : hiệu suất của băng chuyền

η4 0.95 : hiệu suất của bộ truyền đai răng

Tra bảng (2.3) trang 19 - Giáo trình “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí” tađược:

η1 0.97 ; η2 0.995 ; η3 0.75 ; η4 0.95

Do đó:

η 0.97 0.9952 0.75 0.95 0.67

Vậy:

4.1.2 Tính toán tốc độ của động cơ điện một chiều

- Số vòng quay của trục máy công tác nlv:

Trong đó:

v 0.2 m/s : vận tốc băng tải

D 25 mm : đường kính con lăn

Ud: tỉ số truyền ngoài với bộ truyền đai răng Ud 1.5

U : tỉ số truyền hộp giảm tốc U 6.5

Vậy tỉ số truyền của hệ dẫn động:

U Ud Uh 1.5 6.5 9.75

Số vòng quay sơ bộ của động cơ được tính theo công thức:

n U nlv 9.75 153 1492 (vòng/phút)

• Chọn động cơ:

- Chọn động cơ phải thỏa mãn điều kiện: Pđc > Pct ; nđc n

- Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ nđc 1500 (vòng/phút)

Từ những tính toán như trên ta thấy công suất của động cơ rất nhỏ nên ta có thểchọn động cơ một chiều điện áp 24V với tốc độ 1500 vòng/phút, công suất 20W có sẵntrên thị trường

Nhóm tác giả đã lựa chọn động cơ một chiều sử dụng trong mô hình hệ thống

Đó là động cơ 57A-AM-18-A268 (Hình 4.1).

Hình 4.1 Động cơ điện một chiều 57A-AM-18-A268.

Với những thông số kỹ thuật:

- Điện áp: Một chiều 24VDC

- Đường kính trục: 6 mm, chiều dài trục: 15 mm

- Đầu giảm tốc độ có kích thước: 43 x 43 (mm)

- Đường kính thân máy: 36 mm

- Máy tổng chiều dài: 122 mm

Trục III : trục bị dẫn của băng chuyền.

4.1.4 Tính công suất trên các trục

Gọi công suất trên các trục I, II, III lần lượt là PI, PII, PIII

- Công suất danh nghĩa trên trục động cơ:

4.2.1 Sơ đồ đấu nối PLC

Hình 4.4 Sơ đồ đấu nối PLC S71200

Hình 4.5 Sơ đồ đấu nối Module mở rộng

4.2.2 Bảng địa chỉ sơ đồ đấu dây.

(*) Đầu vào PLC

1 I_Stop I0.0 BOOL Stop

2 I_Start I0.1 BOOL start

3 I_Reset I0.2 BOOL xóa lỗi

4 I_CB_Low_1 I0.3 BOOL cảm biến cạn 1

5 I_CB_Low_2 I0.4 BOOL cảm biến cạn 2

TT Tên tag Adress Type Giải thích

6 I_CB_Low_3 I0.5 BOOL cảm biến cạn 3

7 I_CB_Low_4 I0.6 BOOL cảm biến cạn 4

8 I_CB_Low_5 I0.7 BOOL cảm biến cạn bể khoăng

9 I_CB_Middle_5 I1.0 BOOL cảm biến giưa giữa bể khoắng

10 I_CB_High_5 I1.1 BOOL cảm biến cao bể khoắng

11 I_CB_Xlanh_Off_1 I1.2 BOOL cảm biến xi lanh đẩy lon 1

12 I_CB_Xlanh_On_1 I1.3 BOOL cảm biến xi lanh đẩy lon 2

13 I_CB_Xlanh_Off_2 I1.4 BOOL cảm biến xi lanh đẩy lắp 1

14 I_CB_Xlanh_On_2 I1.5 BOOL cảm biến xi lanh đẩy lắp 2

15 I_CB_Xlanh_Off_3 I1.6 BOOL cảm biến xi lanh dập lắp 1

16 I_CB_Xlanh_On_3 I1.7 BOOL cảm biến xi lanh dập lắp 2

17 I_CB1 I2.0 BOOL cảm biến tiệm cận 1 (nhận lon vào chuyền)

18 I_CB2 I2.1 BOOL cảm biến tiệm cận 2 (lon dưới bể khoắng)

19 I_CB3 I2.2 BOOL cảm biến tiêm cận 3 ( lon dưới dập nắp)

20 I_CB4 I2.3 BOOL cảm biến tiêm cận 4 (kết thúc)

(*) Đầu ra PLC

1 Q_Bom_1 Q 0.0 BOOL bơm 1

2 Q_Bom_2 Q 0.1 BOOL bơm 2

3 Q_Bom_3 Q 0.2 BOOL bơm 3

4 Q_Bom_4 Q 0.3 BOOL bơm 4

5 Q_Van_Nuoc_1 Q 0.4 BOOL van nước 1

6 Q_Van_Nuoc_2 Q 0.5 BOOL van nước 2

7 Q_Van_Nuoc_3 Q 1.0 BOOL van nước 3

8 Q_Van_Nuoc_4 Q 1.1 BOOL van nước 4

9 Q_Van_Nuoc_5 Q 1.2 BOOL van nước 5

10 Q_Van_Nuoc_6 Q 1.3 BOOL van nước 6

11 Q_Van_Khi_1 Q 1.4 BOOL van khí 1

12 Q_Van_Khi_2 Q 1.5 BOOL van khí 2

13 Q_Van_Khi_3 Q 1.6 BOOL van khí 3

14 Q_Khuay Q 1.7 BOOL động cơ khoắng

15 Q_BT Q 2.0 BOOL băng tải

16 Q_Lamp_Fault Q 2.1 BOOL đèn đỏ báo lỗi

17 Q_Lamp_Stop Q 2.2 BOOL đèn vàng dừng

18 Q_Lamp_Running Q 2.3 BOOL đèn xanh đang chạy

19 Q_Horn Q 2.4 BOOL còi báo

4.2.3 Tính chọn rơ le trung gian.

Hình 4.3 Rơ le trung gian

Rơ le trung gian thực hiện nhiệm vụ nhận tín hiệu điều khiển từ PLC để điềukhiển các thiết bị có dòng điện, điện áp định mức lớn hơn Điện áp điều khiển cuộn hútcủa rơ le trung gian được lấy trực tiếp từ đầu ra của PLC Vì thế ta chọn rơ le trunggian với các thông số kỹ thuật như sau:

Điện áp định mức: 24 VDC

Dòng điện định mức: 5 A

CHƯƠNG 5 – THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN GIÁM

SÁT SCADA

5.1. Xây dựng thuật toán điều khiển

5.1.1 Sơ đồ khối chung toàn hệ thống

5.1.2 Sơ đồ khối chế độ bằng tay

5.1.3 Sơ đồ khối chế độ tự động