đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nôi dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. • Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Chương này trình bày lý thuyết về PLC Siemens S7-200, Arduino Uno R3, màn hình HMI Delta DOP-B07S411, các loại cảm biến sử dụng trong mô hình. • Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán.
Trình bày cách thiết kế mô hình, cách kết nối phần cứng, tính toán các giá trị. • Chương 4: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá Trình bày kết quả đạt được sau khi thực hiện mô hình, đánh giá mô hình đã đạt những gì và chưa đạt những gì so với mục tiêu đề ra. • Chương 5: Kết Luận và Hướng Phát Triển Đưa ra kết luận về việc thực hiện đồ án lần này, đồng thời đề ra hướng phát triển của mô hình. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 2 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC PHÁT HIỆN SẢN PHẨM LỖI 2.1 Mục đích Quy định trách nhiệm và phương pháp kiểm soát các sản phẩm không phù hợp được phát hiện trong quá trình kiểm tra, sản xuất và giao hàng. Điều này tránh được việc các mặt hàng lỗi được xuất ra thị trường, từ đó nâng cao chất lượng hàng hóa, tạo uy tín cho nhà máy, xí nghiệp.2 Nội dung Trong quá trình sản xuất, kiểm tra, lưu kho, nếu phát hiện sản phẩm không phù hợp thì phải để riêng để xử lý (làm lại, hủy bỏ). Từ những lỗi đã phát hiện tìm ra khâu nào, thiết bị nào hoạt động không tốt để có biện phát sửa chữa, thay thế.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 2.1 Khái quát PLC a. Giới thiệu chung PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình.
Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm. PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế. PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào.
Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau: • Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT • Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa. • Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp.
• Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp. • Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các môi Modul mở rộng. • Giá cả cá thể cạnh tranh được. Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và các Logic thời gian.
Tuy nhiên, bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dễ dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả … Chính điều này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp. Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch … sau đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn … Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng I / O nhiều hơn. Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens, Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, General Electric, Omron, Honeywell. Giới thiệu PLC Siemens S7-200 • Cấu hình phần cứng S7-200 là thiết bị điều khiển logic lập trình loại nhỏ của hãng Siemens, có cấu trúc theo kiểu module và có các module mở rộng.
Các module này được sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Các thành phần PLC S7-200. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trong đó: - Cartridge Slot: Khe cắm thẻ nhớ cho bộ nhớ chương trình.
- Communication Ports: cổng truyền thông RS-485 - CPU Status Leds: Led báo các trạng thái làm việc của CPU. - I/O Point Status Leds: Led báo trạng thái của các ngõ vào, ngõ ra. - Internal: Bên trong có các điểm kết nối với bộ nguồn cung cấp, tụ điện và xung đồng bộ. Đặc điểm và thông số các loại CPU của PLC S7-200 Đặc trưng CPU 221 CPU 222 CPU 224 CPU 226 Kích thước(mm) 90x80x62 90x80x62 120.5x80x62 190x80X62 Bộ nhớ chương trình 2048 words 2048words 4096words 4096words Bộ nhớ dữ liệu 1024 words 1024words 2560words 2560words Cổng logic vào 6 8 14 24 Cổng logic ra 4 6 10 16 Module mở rộng none 2 7 7 Digital I/O cực đại 128/128 128/128 128/128 128/128 Analog I/O cực đại none 16In/16Out 32In/32Out 32In/32Out Bộ đếm (Counter) 256 256 256 256 Bộ định thì (Timer) 256 256 256 256 Tốc độ thực thi lệnh 0.37μs Khả năng lưu trữ khi 50 giờ 50 giờ 190 giờ 190 giờ mất điện • Các đèn báo: - SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF (System Falu) báo hiệu hệ thống bị hỏng.
- RUN (đèn xanh): Chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc. - STOP (đèn vàng): Chỉ định PLC đang ở chế độ dừng. • Đầu vào: - Tầm điện áp mức logic 1: 15-30 VDC, dòng nhỏ nhất 4mA; 35VDC ở thời gian tức thời 500ms. - Trạng thái logic 1 chuẩn: 24VDC, 7mA.
- Trạng thái logic mức 0: tối đa 5VDC, 1mA. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT • Đầu ra - Kiểu đầu ra: Relay hoặc Transistor. - Tầm điện áp: 24,4 đến 28,8 VDC.
- Dòng tải tối đa: 2A/điểm; 8A/common. - Quá dòng: 7A với contact đóng. - Điện trở cách ly: Nhỏ nhất 100 MΩ. • Nguồn cung cấp: - Điện áp cấp nguồn: 20,4 đến 24,8 VDC.
- Dòng vào max load: 900mA tại 24VDC. - Thời gian duy trì khi mất nguồn: 10ms ở 24VDC. - Cầu chì bên trong: 2A, 250V. • Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác.
Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI (Point to Point Interface) là 9600 bauds. Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là 300-38400 bauds. Cổng truyền thông PLC S7-200 Chân Chức năng 1 GND 2 24VDC 3 Tín hiệu A của RS485 (RxD/TxD+) 4 RTS (theo mức TTL) 5 GND 6 +5 VDC 7 Nguồn cấp 24VDC 120 mA max 8 Tín hiệu B RS485 (RxD/TxD-) 9 Chọn lựa cách giao tiếp BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Để ghép S7-200 với máy tính PC qua RS-232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485.
Ghép nối S7-200 với PC qua cáp PC/PPI. Nguyên lý hoạt động • Đơn vị xử lý trung tâm: CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi.
Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được lưu trong bộ nhớ. • Hoạt động của PLC: 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 đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình.
Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc (MEND). Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiếm tra lỗi. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng ra. Nếu sử dụng các chế độ ngắt, chương trình con tương ứng với từng tín hiệu ngắt được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình.
Chương trình xử lý ngắt BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT chỉ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu ngắt và có thê xảy ra ở bât cứ điểm nào trong vòng quét. Hoạt động của PLC S7-200. Phương pháp lập trình PLC S7-200 Cách lập trình cho PLC S7-200 nói riêng và cho các PLC nói chung dựa trên hai phương pháp cơ bản.
Phương pháp hình thang (Ladder, viết tắt là LAD) và phương pháp liệt kê lệnh (Statement List, viết tắt là STL). Nếu có một chương trình viết dưới dạng LAD, thiết bị lập trình sẽ tự động tạo ra một chương trình theo dạng STL tương ứng. Tuy nhiên không phải mọi chương trình viết dưới dạng STL đều có thể chuyển sang được dạng LAD. Đối với thiết bị điều khiển lập trình PLC S7-200, ta không thể lập trình trực tiếp ngay trên nó được mà phải lập trình gián tiếp bằng cách sử dụng một trong những phần mềm sau đây: - STEP 7 – Micro/DOS - STEP 7 – Micro/WIN Những phần mềm này đều có thể cài đặt được trên các máy lập trình họ PG7xx hoặc các máy tính cá nhân (PC).
Công việc lập trình là ta sử dụng máy tính để tiến hành lắp ghép các lệnh cơ bản lại với nhau nhằm thỏa mãn những yêu cầu đề ra của quy trình công nghệ rồi sau đó mới chuyển vào PLC để điều khiển. Các lệnh cơ bản này thông thường ở 2 dạng LAD (Ladder Logic) và STL (Statement List). • Phương pháp LAD: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ họa, những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơle.
Trong chương trình LAD, các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau: - Tiếp điểm: là biểu tượng (Symbol) mô tả các tiếp điểm của rơ le. Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng - Cuộn dây (coil): ⎯( )⎯ là biểu tượng mô tả rơle, được mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho rơ le. - Hộp (Box): là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau, nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp. Những dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp là các bộ thời gian (Timer), bộ đếm (counter) và các hàm toán học.