chương I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1. Mục đích của đề tài Đề tài : “Ứng dụng PLC điều khiển máy giặt công nghiệp” nhằm: Giúp sinh viên tìm hiểu rõ về các tập lệnh của PLC S7-200, nghiên cứu, khảo sát, ứng dụng PLC S7-200. Tìm tòi, tiếp cận đến một số lĩnh vực có liên để hoàn thành đồ án một cách tốt nhất và có hiệu quả nhất.
Hệ thống lại những kiến thức cũ, học hỏi kinh nghiệm và nhiều kiến thức mới và quan trọng là có khả năng tự lập trình môt hệ thống và trải nghiệm thực tế nhằm tạo ra những sản phẩm, những thiết bị tiến bộ mang tính thực tiển hơn trong đời sống. Ý nghĩa của đề tài Do nhu cầu cuộc sống ngày càng được năng cao, khoa học cần đáp ứng nhu cầu của thực tế cho nên sau đề tài này có thể đưa vào ứng dụng thực tế với quy mô lớn và được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Sau đề tài này có thể giúp sinh viên có nhiều phạm vi nghiên cứu hơn, phát huy tính sáng tạo, khả năng tự giải quyết một vấn đề theo yêu cầu đặt ra và đây cũng là dịp để chúng em tự khẳng định mình trước khi ra trường để tham gia vào các hoạt động sản xuất của xã hội. Mặt khác tập luận văn này cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho những sinh viên khóa sau giúp họ hiểu rõ hơn về lập trình PLC.
HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI Với đề tài mang tính thực tiễn, vấn đề thực hiện việc thiết kế, thi công và xây dựng mô hình cũng như bài thực hành hoàn chỉnh thật sự có những ứng dụng rộng rãi trong các trường Kỹ Thuật. Đó là điều mà mọi sinh viên thực hiện mong muốn đạt được Do thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài chỉ giới hạn trong vòng 12 tuần, với vốn kiến thức chưa thật sự vững chắt và chưa có nhiều kinh ngiệm trong thực tế nên việc thiết kế và thi công mô hình của đề tài cũng gặp nhiều khó khăn. Ngoài ra GVHD: ThS. Hồ Minh Nhị Trang 2 SVTH: Nguyễn Văn Bự Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng PLC điều khiển máy giặt công nghiệp do không đủ kinh phí nên có một số tượng trưng chứ không có thực tế đựơc.
Nhưng được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy cô bạn bè nên đề tài cũng đã hoàn thành. HƯỚNG GIẢI QUYẾT 1. Phần cứng Sử dụng các motor , các cảm biến, các công tắt, máy biến áp , IC ,tụ điện, điện trở, các led, bo mạch, role…dùng để lắp ráp thành một khối đồng nhất để hoạt động nhằm đáp ứng yêu cầu của đề tài.2 Phần mềm Sử dụng phần mềm STEP 7 - MicroWin để viết chương trình lập trình điều khiển máy giặt ứng dụng trong công nghiệp cho lập trình PLC. Có hai ngôn ngữ lập trình: -Ngôn ngữ Ladder.
-Ngôn ngữ STL. Chương trình điều khiển được lập trình trên máy tính, sau đó Download xuống PLC qua cổng RS - 232 và qua các nối PC / PPI với bộ chuyển đổi RS232 / RS485. Hồ Minh Nhị Trang 3 SVTH: Nguyễn Văn Bự Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng PLC điều khiển máy giặt công nghiệp Chương II GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC SIMATIC S7-200 2. SƠ LƯỢC VỀ PLC S7-200 2.
PLC là gì ? PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) mà tuỳ vào người sử dụng nó có thể thực hiện một loạt hay trình tự các sự kiện, các sự kiện này được kích thích bởi các tác nhân kích thích (hay còn gọi là ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm. Khi một sự kiện được kích hoạt, thật sự là nó bật ON hay OFF thiết bị bên ngoài hay còn gọi là các thết bị vật lý (các thiết bị được gắn vào ngõ ra của PLC). Như vậy, chúng ta có thể hiểu rằng, PLC là một bộ “điều khiển logic theo chương trình”, ta chỉ cần thay đổi chương trình cài đặt trong PLC là PLC có thể thực hiện được các chức năng khác nhau, điều khiển trong những môi trường khác nhau. Là một hệ mang tính vượt trội so với các thiết bị hiện tại nó mang tính chính xác cao và đạt hiệu quả công việc cao.
Sơ lược lịch sử phát triển của PLC Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên (Programmable Controller) đã được những nhà thiết kế cho ra đời năm 1968 (công ty General Motor Mỹ). Tuy nhiên, hệ thống này còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống. Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống làm cho hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, nhưng việc lập trình cho hệ thống còn khó khăn, do lúc này không có các thiết bị lập trình ngoại vi hổ trợ cho công việc lập trình. Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (Programmable Controller Handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969.
Điều này đã tạo ra được một sự phát triển thực sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình. Trong giai đoạn này các hệ thống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ điển. Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu GVHD: ThS. Hồ Minh Nhị Trang 4 SVTH: Nguyễn Văn Bự Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng PLC điều khiển máy giặt công nghiệp chuẩn đó là: Dạng lập trình dùng giản đồ hình thang (The Diagram Format).
Trong những năm đầu thập niên 1970, những hệ thống PLC còn có thêm khả năng vận hành với những thuật toán hỗ trợ (arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập nhật” (data manipulation). Do sự phát triển của loại màn hình dùng cho máy tính (Cathode Ray Tube: CRT), nên việc giao tiếp giữa người điều khiển để lập trình cho hệ thống càng trở nên thuận tiện hơn. Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ năm 1975 cho đến nay đã làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh hơn với các chức năng mở rộng: Hệ thống ngõ vào / ra có thể tăng lên đến 8000 cổng vào / ra, dung lượng bộ nhớ chương trình tăng lên hơn 128000 từ bộ nhớ (word of memory). Ngoài ra các nhà thiết kế còn tạo ra kỹ thật kết nối với các hệ thống PLC riêng lẽ thành một hệ thống PLC chung, tăng khả năng của từng hệ thống riêng lẽ.
Tốc độ xử lý của hệ thống được cải thiện, chu kỳ quét (scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử lý tốt với những chức năng phức tạp, số lượng cổng ra / vào lớn. Trong tương lai hệ thống PLC không chỉ giao tiếp với các hệ thống khác thông qua CIM (Computer Integrated Manufacturing) để điều khiển các hệ thống: Robot, Cad/Cam, … Ngoài ra các nhà thiết kế còn đang xây dựng các loại PLC với các chức năng điều khiển “thông minh” (intelligence) còn gọi là các siêu PLC (super PLC) cho tương lai. So sánh PLC với các hệ thống điều khiển khác 2. PLC với hệ thống điều khiển bằng Relay Việc phát triển hệ thống điều khiển bằng lập trình đã dần dần thay thế từng bước hệ thống điều khiển bằng Relay trong các quá trình sản xuất.
Khi thiết kế một hệ thống điều khiển hiện đại, người kỹ sư phải cân nhắc, lựa chọn các hệ thống, hệ thống điều khiển lập trình thường được sử dụng thay cho hệ thống điều khiển bằng Relay do các nguyên nhân sau: Thay đổi trình tự điều khiển một cách linh động. - Có độ tin cậy cao. - Khoảng không lắp đặt thiết bị nhỏ, không chiếm diện tích. - Có khả năng đưa tín hiệu điều khiển ở ngõ ra cao.
- Sự chọn lựa dữ liệu một cách thuận lợi, dễ dàng. Hồ Minh Nhị Trang 5 SVTH: Nguyễn Văn Bự Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng PLC điều khiển máy giặt công nghiệp - Dễ dàng thay đổi cấu hình (hệ thống máy móc sản xuất) trong tương lai khi có nhu cầu mở rộng sản xuất. Đặc trưng cho hệ thống điều khiển chương trình là phù hợp với những nhu cầu đã nêu trên, đồng thời về mặt kinh tế và thời gian thì hệ thống điều khiển lập trình cũng vượt trội hơn hệ thống điều khiển cổ điển (Relay, Contactor,…). Hệ thống điều khiển này cũng phù hợp với sự mở rộng hệ thống trong tương lai do không phải đổi, bỏ hệ thống dây nối giữa hệ thống điều khiển và các thiết bị, mà chỉ đơn giản là thay đổi chương trình cho phù hợp với điều kiện sản xuất mới.
PLC với máy tính Cấu trúc giữa máy tính với PLC đều dựa trên bộ vi xử lý (CPU) để xử lý dữ liệu. Tuy nhiên có một vài cấu trúc quan trọng cần phân biệt để thấy rõ sự khác biệt giữa một PLC và một máy tính. Không như máy tính, PLC được thiết kế đặc biệt để hoạt động trong môi trường công nghiệp. Một PLC có thể được lắp đặt ở những nơi có độ nhiễu điện cao (Electrical Noise), vùng có từ truờng mạnh, có các chấn động cơ khí, nhiệt độ môi trường cao … Điều quan trọng thứ hai đó là: một PLC được thiết kế với phần cứng và phần mềm sao cho dễ lắp đặt (đối với phần cứng) đồng thời về mặt chương trình cũng phải dễ dàng để người sử dụng (kỹ sư, kỹ thuật viên) thao tác lập trình một cách nhanh chóng, thuận lợi (ví dụ: lập trình bằng ngôn ngữ hình thang… ).
PLC với máy tính cá nhân PC (Personal Computer) Đối với một PC, người lập trình dễ nhận thấy được sự khác biệt giữa PC với PLC, sự khác biệt có thể biết được như sau: - Máy tính không có các cổng giao tiếp trực tiếp với các thiết bị điều khiển, đồng thời máy tính cũng hoạt động không tốt trong môi trường công nghiệp. - Ngôn ngữ lập trình trên máy tính không phải là dạng hình thang, máy tính ngoài việc sử dụng các phần mềm chuyên biệt cho PLC, còn phải thông qua việc sử dụng các phần mềm khác, làm "chậm" đi quá trình giao tiếp với các thiết bị được điều khiển. Hồ Minh Nhị Trang 6 SVTH: Nguyễn Văn Bự Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng PLC điều khiển máy giặt công nghiệp Tuy nhiên qua máy tính, PLC có thể dễ dàng kết nối với các hệ thống khác, cũng như PLC có thể sử dụng bộ nhớ (có dung lượng rất lớn) của máy tính làm bộ nhớ của PLC.