Tải bản đầy đủ (.docx) (49 trang)

phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng PLC S7-1200

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.81 MB, 49 trang )

1

1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT-ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC
Đề tài:
Điều khiển dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng PLC

Sinh viên thực hiện

: Dương A T

Lớp

: 122DADKL03

Giảng viên hướng dẫn

: ThS.

Đà Nẵng, tháng 8 năm 2022

2

2



LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay trước những sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật việc áp dụng
khoa học công nghệ vào trong thực tế sản xuất đang được phát triển rộng rãi về mặt quy mô
lẫn chất lượng. Trong đó ngành tự động hóa chiếm một vai trị rất quan trọng khơng những
giảm nhẹ sức lao dộng cho con người mà cịn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất
lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm, chính vì thế ngành tự dộng hóa ngày càng khẳng định
được vị trí cũng như vai trị của mình trong các ngành cơng nghiệp và đang được phổ biến
rộng rãi trong các hệ thống cơng nghiệp trên tồn thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng
Chiếm một vai trị rất quan trọng trong ngành tự động hóa đó là kỹ thuật điều khiển
logic lập trình viết tắt là PLC. Nó đã và đang phát triển mạnh mẽ và ngày càng chiếm một vị trí
rất quan trọng trong các ngành kinh tế quốc dân. Không những thay thế được cho kỹ thuật điều
khiển cơ cấu bằng cam và hoặc kỹ thuật rơ le trước kia mà còn chiếm lĩnh nhiều chức năng
phụ khác.
Xuất phát từ thực tế đó, trong quá trình học tập tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ ThuậtĐại Học Đà Nẵng, được sự chỉ bảo và hướng dẫn tận tình của các thầy cơ trong khoa Tự Động
Hóa và đặc biệt là cơ giáo, Th.s “”, em đã nhận được đồ án với đề tài: “ Thiết kế hệ thống phân
loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng PLC S7-1200 ”.Để giúp cho sinh viên có thêm được
những hiểu biết về vấn đề này. Việc hồn thành đề tài này sẽ khơng tránh được những sai lầm
thiếu sót. Em rất mong được sự phê bình, đánh giá của các thầy cơ để em có thể rút ra được
kinh nghiệm cũng như phát triển thêm đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện
Dương Thanh Lâm

3

3



MỤC LỤC

MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 : Băng tải…………………………………………………………………………………………………...9
Hình 2: Cảm biến màu E3ZM-V ……………………………………………………………………….
……….10
Hình 3: Hệ thống trục quang của cảm biến màu…………………………………………….……………….10
Hình 4: Cấp độ bảo vệ IP69K………………………………………………………………………..………….11
Hình 5: Bộ phận cảm biến màu……………………………………………………………………..…………..12
Hình 6: Quá trình học cảm biến………………………………………………………………………...………
12
Hình 7: Động cơ………………………………………………………………………………………................12
Hình 8: PLC S7-1200C DC/DC/DC………………………………………………………………….
………..14
Hình 9 : Bảng tín hiệu PLC S7-1200………………………………………………………………...…………
15
Hình 10: Module tín hiệu PLC S71200………………………………………………………………………..16
Hình 11: Các module truyền thơng……………………………………………………………………………..17
Hình 12 : Biểu tượng Tia portal v14……………………………………………………………………………17
Hình 13: Giao diện Tia portal(1)……………………………………………………………………………….17
Hình 14: Giao diện Tia portal(2)………………………………………………………………….……………18
Hình 15: Giao diện Tia portal(3……………………………………………………………….
………….........18
Hình 16: Giao diện Tia portal(4)……………………………………………………………….…………… ...19
Hình 17: Giao diện Tia portal(5)……………………………………………………………….……………. ..19
Hình 18: Giao diện Tia portal(6)………………………………………………………………………..……. .19
Hình 19: giao diện wincc……………………………………………………………………………..
………….20
Hình 20 Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (1)……………………………………..…………...21
Hình 21: Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (2)…………………………………...

…………….22
Hình 22: Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (3)…………………………………………………22

4

4


Hình 23: Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (4)…………………………………………………23
Hình 24: Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (5)…………………………………………………23
Hình 25: Phần soạn thảo chương trình của Tia portal………………………………………………………24
Hình 26: Khối sử lý trung tâm…………………………………………………………………………………..25
Hình 27: Động cơ…………………………………………………………………………………………………25
Hình 28: Băng tải, cảm biến, xilanh……………………………………………………………………………25
Hình 29: Giao diện giám sát của wincc………………………………………………………….
…………….26
Hình 30 : Bộ định thời (timer)…………………………………………………………………………………. 28
Hình 31 : Bộ đếm (Counter)…………………………………………………………………….………………
29
Hình 32: Lệnh Move………………………………………………………………………………….…………..29
Hình 33 : Lệnh SUB…………………………………………………………………………………….
………...29
Hình 34 : Lệnh N_TRIG……………………………………………………………………………….…………30
Hình 35 : Lệnh P_TRIG……………………………………………………………………………….…………30
Hình 36 : lệnh IN_RANGE và OUT_RANGE……………………………………………………..
…………..31
Hình 37 : Lệnh ADD……………………………………………………………………………………..……….38

5


5


CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN

1.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà
trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ
thuật, quản lý, cơng nghiệp tự động hóa... Do đó chúng ta cần phải nắm bắt và vận dụng điều
khiển tự động một cách hiệu quả nhằm đóng góp vào sự phát triển khoa học kỹ thuật của thế
giới nói chung và trong sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng.
Xuất phát từ những lần tham quan các doanh nghiệp có dây chuyền sản xuất, chúng em
đã được thấy nhiều khâu tự động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu sản xuất
tự động hóa đó là khâu phân loại sản phẩm sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC Siemens.
Sau khi tìm hiểu, nghiên cứu về các đề tài và cơng trình trước đây, em quyết định chọn đề
tài: “Điều khiển dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng PLC S7 -1200”
Đã có khá nhiều đề tài thực hiện việc mơ hình phân loại sản phâm như phân loại theo
chiều cao, phân loại theo khối lượng theo kích thước. Nhưng với những sản phẩm khối lượng
và kích thước nhỏ và màu sắc thay đổi theo tính chất thì các mơ hình phân loại kia khơng phù
hợp. Vì vậy chúng ta cần một hướng xử lý phù hợp hơn cho hệ thống phân loại này đó là phân
loại dựa trên màu sắc.
Và nhiều hệ thống chỉ thực hiện phân loại mà chưa thực hiện giám sát, quản lý việc phân
loại. Vì vậy chúng ta cần xây dựng việc giám sát quá trình phân loại cho hệ thống
1.2 TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ PLC S7-1200
1.2.1. Tổng quan về PLC
a. Giới thiệu
Kỹ thuật điện tử đã phát triển đến trình độ kỳ diệu và sẽ có những tiến bộ vượt bật trong
tương lai. Nó góp phần khơng nhỏ và sản xuất cơng nghiệp. Nhất là trong giai đoạn hội nhập

hiện nay. Các doanh nghiệp không ngần ngại hạ giá thành sản phẩm tăng sức cạnh tranh với
các công ty khác. Một trong những giải pháp về trang thiết bị hiện đại này là PLC. PLC có khả
năng vận hành tự động theo một quy trình định sẵn mà khơng cần có sự tham gia của con
người lúc vận hành. Bởi tất cả những gì cần thiết cho ra đời một loạt sản phẩm đã tích hợp tất
cả trong một thiết bị nhỏ gọn đó là PLC. Hệ thống tự động này gần như tối ưu khi kết hợp với
máy vi tính để điều khiển và kiểm sốt q trình sản xuất hồn tồn chỉ trên máy vi tính.
b. PLC là gì?
PLC là viết tắt của Programmable Logic Controller có nghĩa là thiết bị điều khiển logic
khả trình. Sự phát triển của PLC đã mang lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy trở
nên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn. Nó có khả năng thay thế hồn tồn cho các phương
6

6


pháp điều khiển truyền thống dùng rơle (loại thiết bị phức tạp và cồng kềnh); khả năng điều
khiển dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản; khả năng định
thời, đếm; giải quyết các vấn đề tốn học và cơng nghệ; khả năng tạo lập, gởi đi, tiếp nhận
những tín hiệu nhằm mục đích kiểm sốt sự kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của máy
hoặc một dây chuyển công nghiệp.
Như vậy những đặc điểm làm cho PLC có tính năng ưu việt và tích hợp trong mơi trường
cơng nghiệp:
一 Khả năng kháng nhiễu tốt.
一 Cấu trúc dạng module rất thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo nâng cấp...
一 Có những module chuyên dụng để thực hiện chức năng đặc biệt hay những module
truyền thông để kết nối PLC với mạng công nghiệp hoặc qua mạng internet.
一 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.
Thuộc vào hệ sản xuất linh hoạt do tính thay đổi được do chương trình hoặc thay đổi trực
tiếp các thông số mà không cần thay đổi lại chương trình.

c. Cấu trúc phần cứng của PLC
Các thành phần cơ bản của một PLC thường có các module phần cứng sau:
一 Module nguồn.







Module đơn vị xử lý trung tâm.
Module bộ nhớ chương trình và dữ liệu.
Module đầu vào.
Module đầu ra.
Module phối ghép (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông nội bộ).
Module chức năng (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông mạng).

d. Cấu trúc bộ nhớ PLC
Bộ nhớ chia làm 3 vùng chính
Vùng chứa chương trình ứng dụng: Vùng chứa chương trình được chia làm miền:
一 Organisation block: Miền chứa chương trình tổ chức, chứa chương trình chính, các lệnh
trong khối này ln được qt.
一 Subroutine (Chương trình con): Miền chứa chương trình con, được tổ chức thành hàm và
có biến hình thức để trao đổi dữ liệu, chương trình con này sẽ được thực hiện khi nó được gọi
trong chương trình chính.
一 Interrup (Chương trình ngắt): Miền chứa chương trình ngắt được tổ chức thành hàm và
có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác. Chương trình này sẽ
7

7



được thực hiện khi có sự kiện ngắt xảy ra. Có rất nhiều sự kiện ngắt như: Ngắt thời gian, ngắt
xung tốc độ cao ...
Vùng chứa tham so của hệ điêu hành: chia thành miền khác nhau:
一 I (Process Image Input): Miền dữ liệu các cổng vào số, trước khi bắt đầu thực hiện chương
trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng đầu vào và cất giữ chúng trong vùng nhớ I.
Thơng thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của công vào số mà
chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đệm I.
一 Q (Process Image Output): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số. Kết thúc giai đoạn thực hiện
chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tới các cổng ra số. Thông thường
chương trình khơng trực tiếp gán giá trị tới tận cổng ra mà chỉ chuyển chúng tới bộ đệm Q.
一 M (Miền các biến cờ): Chương trình ứng dụng sử dụng những biến này dể lưu giữ các tham
số cần thiết và có thể truy nhập theo bit (M), byte (MB), từ (MW) hay từ kép (MW).
一 T (Timer): Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu giữ giá trị thời gian đặt
trước (PV- Preset Value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV- Current Value) cũng như giá trị
Logic đầu ra của bộ thời gian.
一 C (Counter): Miền nhớ phục vụ bộ đếm bao gồm việc lưu giữ giá trị đặt trước (PV- Preset
Value), giá trị đếm tức thời (CV- Current Value) và giá trị logic đầu ra của bộ đệm.
• Vùng dữ liệu.
Vùng dữ liệu là một vùng nhớ động. Nó có thể được truy cập theo từng bit, từng byte,
từng từ đơn (word) hay từ kép (double word) và được sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu cho
các thuật toán, các hàm truyền thơng, lập bảng, các hàm dịch chuyển, xoay vịng thanh ghi, con
trỏ địa chỉ...
e. Xử lý chương trình
PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp. Mỗi vịng lặp được gọi là một vòng quét
(Scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng việc đọc dữ liệu từ các cổng vào cùng bộ đệm ảo,
tiếp theo giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vịng qt chương trình thực hiện bằng
lệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh kết thúc. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn
truyền thơng và kiểm tra lỗi, vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyền các nội dung của

bộ đệm ảo đến cổng ra.
f. Cấu trúc chương trình
- Chương trình trong S7-1200 được lưu trong bộ nhớ PLC ở vùng dành riêng cho chương
trình và có thể được lập với 2 dạng cấu trúc khác nhau:
- Lập trình có cấu trúc: chương trình được chia thành những phần nhỏ và mỗi phần thực thi
những nhiệm vụ riêng biệt của nó, từng phần này nằm trong những khối chương trình khác
nhau. Loại hình cấu trúc này phù hợp với những bài toán điều khiển nhiểu nhiệm vụ và phức
8

8


tạp. PLC S7-1200 có 3 loại khối cơ bản sau:
- Loại khối organization Block: khối tổ chức và quản lí chương tình điều khiển. khối này
ln được thực thi và ln được qt trong mỗi chu kì qt.
- Loại khối chương trình con: Khối chương trình với những chức năng riêng giống như
một chương trình con hoặc một hàm (chương trình con có biến hình thức). Một chương trình
ứng dụng có nhiểu khối chương trình con và các khối chương trình con này được phân biệt với
nhau bằng tên của chương trình con đó.
- Lập trình tuyến tính: tồn bộ chương trình nằm trong một khối bộ nhớ. Loại hình cấu
trúc tuyến tính này phù hợp với những bài tốn tự động nhỏ. Không phức tạp. Khối được
chọn phải là khối organization Block mà PLC luôn quét và thực hiện tổng các lệnh đó thường
xuyên. Từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối và quay lại lệnh đầu tiên.
- Loại khối chương tình ngắt: là khối chương trình đặc biệt có khả năng trao đổi 1lượng
lớn với các khối chương trình khác. Chương trình sẽ được thực thi mỗi khi có sự kiện ngắt xảy
ra.
1.3

GIỚI THIỆU VỀ BĂNG TẢI VÀ CÁC CẢM BIẾN


1.3.1 CÁC BĂNG CHUYỀN ĐẾM VÀ ĐÓNG SẢN PHẨM HIỆN NAY
a. Các loại băng tải sử dụng hiện nay

Giới thiệu chung.
Băng tải thường được dùng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vật liệu rời theo
phương ngang và phương nghiêng. Trong các dây chuyền sản xuất, các thiết bị này được
sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cơ cấu nhẹ, trong các xưởng
luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, các loại xỉ lị trên các trạm thủy điện thì
dùng vận chuyển nhiên liệu.
Trên các kho bãi thì dùng để vận chuyển các loại hàng bưu kiện, vật liệu hạt hoặc 1
số sản phẩm khác. Trong 1 số ngành công nghiệp nhẹ, cơng nghiệp thực phẩm, hóa chất
thì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoàn thành giữa các công
đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sản phẩm không dùng được.

9

9


Hình 1 : Băng tải
1.4. Cảm biến màu E3ZM-V
Với thiết kế tiết kiệm không gian.E3ZM-V nhỏ hơn nhiều lần so với model trước
E3M-V, cùng với vỏ kim loại SUS316L đạt tiêu chuẩn cấp độ bảo vệ IP69K. · Cải thiện
quá trình phát hiện các màu khác nhau nhờ đèn LED sáng trắng và bộ lọc tín hiệu RGB. ·
Hệ thống trục quang duy trì chính xác q trình cảm nhận độ tương phản của đối tượng
di chuyển. · Cung cấp 2 chế độ học mầu: chế độ học bằng tay và chế độ học tự động từ
xa. Thiết kế nhỏ gọn, E3ZM-V giảm đi tới 90% kích thước so với model OMRON trước.
Và kích thước chuẩn quốc tế đóng góp vào việc lắp đặt tiêu chuẩn hố kỹ thuật.

Hình 2: Cảm biến màu E3ZM-V

Hệ thống trục quang được thiết kế nhỏ gọn
Mặc dù E3ZM-V chỉ có kích thước 11 × 21 × 32 mm.Hệ thống trục quang được dùng ở đây có
khuynh hướng thay đổi để thích nghi với đối tượng cảm nhận.

10

10


Hình 3: Hệ thống trục quang của cảm biến màu
Cấp độ bảo vệ IP69K cùng với vỏ kim loại SUS316L (Tuổi thọ cao giống như là E3ZM)

Hình 4: Cấp độ bảo vệ IP69K
Vỏ cảm biến được xây dựng bằng kim loại chống sự ăn mòn SUS316L và lắp bảo vệ
hiển thị được làm bằng chất PES (polyethersulfone). Hai vật liệu này có độ chống ăn mịn rất
cao, rất hiệu quả trong việc làm sạch và tẩy rửa. Cấp độ bảo vệ IP69K cho phép E3ZM-V
chống lại các chất tẩy xà phòng cùng với nhiệt độ cao, áp suất nước cao. Việc làm này cho
phép E3ZM-V hoạt động ở những nơi yêu cầu có mức vệ sinh cao.
Bộ phận cảm biến phát hiện mầu được thiết kế nhỏ gọn và hiệu suất cao.

11

11


Hình 5: Bộ phận cảm biến màu
Cải thiện quá trình phát hiện các màu khác nhau và tín hiệu RGB
Sự phát hiện các mầu đơn sắc thường gặp khó khăn trong các model trước đó của OMRON.
Q trình học tự động sẽ được chọn với các màu chuẩn.
Tín hiệu trả về rất nhanh 50ms với 2 mức tín hiệu ON và OFF.

Quá trình học bằng tay và tự động thao tác một cách dễ dàng.
Quá trình học bằng tay

Hình 6: Quá trình học cảm biến
Chiếu điểm sáng vào điểm chia và nền của điểm chia sau đó nhấn nút tự học.
1.5 Motor DC
1.5.1 Giới thiệu
Động cơ điện một chiều là máy điện chuyển đổi năng lượng điện một chiều sang năng
lượng cơ. (Máy điện chuyển đổi từ năng lượng cơ sang năng lượng điện là máy phát
điện).Động cơ DC giảm tốc V1 là loại được lựa chọn và sử dụng nhiều nhất hiện nay cho các
mơ hình, thiết kế Robot đơn giản... Động cơ DC giảm tốc V1 có chất lượng tương đối cùng với
khả năng dễ lắp ráp đem lại sự tiện dụng,
1.5.2 Cấu tạo & Hoạt động
Gồm có 3 phần chính stator (phần cảm), rotor (phần ứng), và phần chỉnh lưu (chổi than
và cổ góp).
- Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu,hay nam châm
điện.
- Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều.
- Bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động
12

12


quay của rotor là liên tục.

Hình 7: Động cơ

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1200 VÀ GIAO DIỆN GIÁM SÁT WINCC
2.1 Giới thiệu chung về PLC S7-1200

- Dòng sản phẩm PLC đầu tiên của Siemens là PLC S7-200. Năm 2009, Siemens ra
dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-200. Bộ điều khiển logic khả trình PLC
S7-1200 mang lại tính năng linh hoạt và sức mạnh điều khiển nhiều thiết bị đa dạng. Sự kết
hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ khiến cho PLC S7-1200 trở
thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng nhỏ.
- Module CPU của PLC S7-1200 tích hợp bộ vi xử lý, bộ nguồn, ngõ vào/ra, cổng mạng
PROFINET, các bộ đếm tốc độ cao (HSC), các ngõ vào tương tự tạo nên một bộ điều khiển có
tính năng mạnh mẽ.
- Module CPU cung cấp một cổng PROFINET dành cho việc trao đổi thông tin qua
mạng PROFINET. Một số các module truyền thông mở rộng khác cho phép ghép nối và truyền
thông PLC S7-1200 qua mạng PROFIBUS, GPRS, RS485, RS232, IEC, DNP3 và WDC.
- Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic. Step7 Basic hỗ trợ ba ngôn
ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal của
Siemens.
2.1.1 Phân loại
Có nhiều cách phân loại PLC S7-1200.
- Theo bộ vi xử lý, PLC S7-1200 được phân chia thành 5 dòng: CPU 1211C, CPU 1212C,
CPU1214C, CPU 1215C, CPU 1217C.
13

13


- Theo nguồn nuôi cung cấp cho CPU, ngõ vào và ngõ ra tích hợp trên CPU:
+ Loại AC/DC/RLY: nguồn nuôi cấp cho CPU là xoay chiều, ngõ vào 1 chiều, ngõ ra xoay
chiều hoặc 1 chiều.
+ Loại DC/DC/RLY: nguồn nuôi cấp cho CPU là một chiều, ngõ vào 1 chiều, ngõ ra xoay
chiều hoặc 1 chiều.
+ Loại DC/DC/DC: nguồn nuôi cấp cho CPU, ngõ vào, ngõ ra đều là 1 chiều.
2.1.2 Ưu điểm và ứng dụng

Ưu điểm
– Giảm đến 80% số lượng dây nối.
– Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp .
– Khả năng tự chuẩn đoán do đó giúp cho việc sửa chữa được nhanh chóng và dễ dàng.
– Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình, khi khơng có các u cầu thay
đổi các đầu vào ra thì khơng cần phải nâng cấp phần cứng
– Giảm thiểu số lượng rơle và timer so với hệ điều khiển cổ điển.
– Không hạn chế số lượng tiếp điểm sử dụng trong chương trình.
– Thời gian để một chu trình điều khiển hồn thành chỉ mất vài ms, điều này làm tăng tốc độ
và năng suất PLC .
– Chương trình điều khiển có thể được in ra giấy chỉ trong thời gian ngắn giúp thuận tiện cho
vấn đề bảo trì và sửa chữa hệ thống.
– Chức năng lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ hiểu, dễ học.
– Kích thước nhỏ gọn, dễ dàng bảo quản, sửa chữa.
– Dung lượng chương trình lớn để có thể chứa được nhiều chương trình phức tạp.
– Hồn tồn tin cậy trong mơi trường cơng nghiệp.
– Dễ dàng kết nối được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, kết nối mạng Internet,
các Modul mở rộng.
– Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ.
– Giá bán cạnh tranh.
Đặc trưng của tất cả các dòng PLC bất kì là khả năng có thể lập trình được, chỉ số IP ở
dải quy định cho phép PLC hoạt động trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, yếu tố bền
vững thích nghi, độ tin cậy, tỉ lệ hư hỏng rất thấp, thay thế và hiệu chỉnh chương trình dễ dàng,
14

14


khả năng nâng cấp các thiết bị ngoại vi hay mở rộng số lượng đầu vào nhập và đầu ra xuất
được đáp ứng tuỳ nghi trong khả năng trên có thể xem là các tiêu chí đầu tiên cho chúng ta khi

nghĩ đến thiết kế phần điều khiển trung tâm cho một hệ thống hoạt động tự động.

2.2 PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC
2.2.1 Giới thiệu chung
1. Bộ phận kết nối nguồn
2 . Các bộ phận kết nối nối dây của người
dùng có thể tháo được (phía sau các nắp
che) Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía
trên
3. Các LED trạng thái dành choI/Otích hợp
4. Bộ phận kết nối PROFINET (phía trên
của CPU

Hình 8: PLC S7-1200C DC/DC/DC
2.2.2 Các bảng tín hiệu
Một bảng tín hiệu (SB) cho phép người dùng thêm vào I/O cho CPU. Người dùng có thể
thêm một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự. SB kết nối vào phía trước của CPU.
• SB với 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC)
• SB với 1 ngõ ra kiểu tương tự.
1.

15

Các LED trạng thái trên SB
15


2.

Bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo ra


Hình 9 : Bảng tín hiệu PLC S7-1200
2.3.3 Các module tín hiệu
Người dùng có thể sử dụng các module tín hiệu để thêm vào CPU các chức năng. Các
module tín hiệu kết nối vào phía bên phải của CPU.
1

Các LED trạng thái dành cho

I/O của module tín hiệu
2
3

Bộ phận kết nối đường dẫn
Bộ phận kết nối nối dây của
người dùng có thể tháo ra

Hình 10: Module tín hiệu PLC S7-1200
2.2.4 Các module truyền thông
Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thơng (CM) dành cho các tính năng bổ sung vào
hệ thống. Có 2 module truyền thơng: RS232 và RS485.

16



CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thơng




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

16


1.Các LED trạng thái dành cho
module truyền thông
2.Bộ phận kết nối truyền thơng

Hình 11: Các module truyền thơng
2.3 Phần mên lập trình TIA Portal V14
Phần mềm SIMATIC TIA Portal STEP7 Basic chạy hệ điều hành Windows, phần mềm làm
nhiệm vụ trung gian giữa người lập trình và PLC.
• Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hay Laptop cần một kết nối TCP/IP
• Để PC và SIMATIC S7-1200 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là các địa chỉ IP của
cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau. Sau đây là cách tạo một project trên
Một số thao tác cơ bản khi làm quen với phần mềm
Bước 1: Từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal V14

Hình 12 : Biểu tượng Tia portal v14
Bước 2: Click chuột vào Create new project để tạo dự án

17

17


Hình 13: Giao diện Tia portal(1)
Bước 3: Nhập tên dự án vào Project name sau đó nhấn create


Hình 14: Giao diện Tia portal(2)
Bước 4: Chọn configure a device

18

18


Hình 15: Giao diện Tia portal(3)
Bước 5: Chọn add new device

Hình 16: Giao diện Tia portal(4)
Bước 6: Chọn loại CPU PLC sau đó chọn add

19

19


Hình 17: Giao diện Tia portal(5)
Bước 7: Project mới được hiện ra

Hình 18: Giao diện Tia portal(6)
2.4 Giao diện giám sát Wincc
2.4.1 Giới thiệu chung
WinCC là một trong những chương trình ứng dụng cho mạng HMI, Scada trong lĩnh vực
dân dụng cũng như công nghiệp.

20


20


Hình 19: giao diện wincc
WinCC (Windows Control Center) là phần mềm của hãng Siemens dùng để giám sát,
điều khiển và thu thập dữ liệu trong q trình sản xuất. Nói rỏ hơn, WinCC là chương trình
dùng để thiết kế các giao diện Người và Máy – HMI (Human Machine Interface) trong hệ
thống Scada (Supervisory Control And Data Acquisition), với chức năng chính là thu thập
số liệu, giám sát và điều khiển q trình sản xuất. Với WinCC, người dùng có thể trao đổi
dữ liệu với PLC của nhiều hãng khác nhau như: Siemens, Mitsubishi, Allen braddly,
Omron,.. thông qua cổng COM với chuẩn RS232 của PC và chuẩn RS485 của PLC.
2.4.2 Chức năng của WinCC(HMI)
 Hiển thị quá trình:

Quá trình được hiển thị trên thiết bị HMI(Wincc). Màn hình trên thiết bị HMI được cập
nhật một cách năng động. Điều này được dựa trên các sự chuyển tiếp quá trình.
 Điều khiển vận hành của q trình:

Người vận hành có thể điều khiển q trình bởi GUI. Ví dụ, người vận hành có thể đặt
trước các giá trị tham khảo cho điều khiển hay khởi động một động cơ.
 Hiển thị các cảnh báo:

21

21


Các quá trình nghiêm trọng tự động khởi phát báo động, ví dụ, khi giá trị đặt được vượt
quá.
 Lưu trữ các giá trị và cảnh báo quá trình:


Hệ thống HMI có thể ghi lại các cảnh báo và giá trị q trình. Tính năng này cho phép
bạn lưu giữ các dãy quá trình và lấy ra các dữ liệu của sản xuất từ trước.
 Ghi chép các cảnh báo và các giá trị q trình:

Hệ thống HMI có thể đưa ra các báo cáo giá trị quá trình và các cảnh báo. Tính năng này
cho phép bạn in ra các dữ liệu sản xuất ở cuối của ca làm việc.
 Quản lí thơng số máy móc và q trình:

Hệ thống HMI có thể lưu giữ các thơng số của các q trình và máy móc dưới dạng cơng
thức. Ví dụ, bạn có thể download những thơng số trên một đường dẫn từ thiết bị HMI tới PLC
để thay đổi tồn kiểu sản xuất của sản phẩm.
Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC
Bước 1 : chọn Add new device

Hình 20 Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (1)
Bước 2 : Chọn PC systems 一 Simatic HMI application 一 wincc RT professional

22

22


Hình 21: Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (2)
Bước 3: Chọn communications modules 一 profine T/E thernet 一 IE general

Hình 22: Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (3)

23


23


Bước 4: chọn Network view 一 network 一 kéo dây để kết nối giữa PLC và wincc

Hình 23: Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (4)
Bước 5: chọn Connections để kết nối giữa wincc và plc

Hình 24: Các bước cấu hình và kết nối Wincc với PLC (5)

24

24


CHƯƠNG 3 : SƠ ĐỒ KHỐI,SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ GIAO DIỆN THIẾT KẾ

3.1 Yêu cầu công nghệ thiết kế
Phần cứng
1 PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC
Phần Mềm
1 PC Cài sẵn 2 phần mền hỗ trợ lập trình S7-1200 ( TIA Portal V14 - hoặc cao hơn) và
phần mền thiết kế giao diện giám sát hệ thống WinCC
3.2 Sơ đồ khối của hệ thống
Chương trình đã
soạn thảo
(Code)

Khối sử lý
trung tâm


Khối chấp
hành

Khối giám
sát

a. Chương trình đã soạn thảo
Là chương trình(code) đã được soạn thảo trên phần mền hỗ trợ lập trình PLC S7-1200
TIA Portal và dc nạp xuống khối sử lý trung tâm

25

25


×