CHƯƠNG I: TỔNG QUAN MÔ HÌNH CHIẾT NƯỚC GIẢI KHÁT TỰ ĐỘNG I./ YÊU CẦU ĐỀ TÀI: Thiết kế và thi công mô hình chiết nước giải khát tự động được điều khiển bằng PLC Siemens S7-200 với các yêu cầu cụ thể như sau: Thiết kế và thi công mô hình. Lập trình hệ thống Lập trình cảnh báo sự cố II./ SƠ LƯỢC VỀ NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN VÀ HƯỚNG THỰC HIỆN MÔ HÌNH: 1./Sơ lược về nguyên tắc điều khiển mô hình chiết nước giải khát tự động: - Cấp nguồn cho PLC và hệ thống hoạt động. - Nhấn Start: hệ thống bắt đầu hoạt động. Khi có đủ số lượng chai qui định nằm sát nhau, thì Hai Bơm hoạt động (chiết nước vào chai).
- Sau khi Bơm ngừng, thì các chai đã được chiết nước chạy tiếp về phía Khâu bỏ nắp. Khâu bỏ nắp được thiết kế sao cho: chai chạy ngang qua, nắp sẽ được bỏ lên trên chai. - Khi đã có nắp ở trên, chai chạy tiếp về phía Đóng nắp. Cảm biến ở vị trí đóng nắp phát hiện có vật thì Van đóng nắp sẽ hoạt động.
- Các chai đã hoàn thành được để vào Khay chứa chai bởi cơ cấu cản. - Qui trình tiếp tục thực hiện cho đến khi nhấn Pause hoặc Stopp. Ngành: Tự Động Điều Khiển Trang 1 Lớp: 07DD3N Đề tài: Mô Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển 2./ Hướng thực hiện mô hình chiết nước giải khát tự động: Ngành: Tự Động Điều Khiển Trang 2 Lớp: 07DD3N Đề tài: Mô Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH I./ GIỚI THIỆU VỀ CPU 226 AC/DC/RƠLE CỦA HÃNG PLC SIEMENS S7-200: Ngành: Tự Động Điều Khiển Trang 3 Lớp: 07DD3N Đề tài: Mô Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển 1./ Đặc tính chung: Kích thước (W x H x D) mm: 196 x 80 x 62 Khối lượng : 660g Công suất tiêu thụ: 3W Kích thước bộ nhớ chương trình cho phép: 16 KB Kích thước bộ nhớ dữ liệu cho phép: 10 KB Thời gian lưu trữ: 190 giờ (nhỏ nhất 120 giờ ở 40ºC) 200 ngày nếu sử dụng Module pin. Ngôn ngữ lập trình: LAD, FBD và STL Số chương trình con tối đa: 64 Bảo vệ chương trình: 3 cấp độ mật khẩu bảo vệ Thời gian thực hiện lệnh bit: 0.37us Chu kỳ quét: 300ms (có thể thay đổi) Vùng nhớ bit: 256 Từ 0 tới 122 trong EEPROM Từ 0 đến 256, sử dụng tụ lớn hoặc pin.
Số Timer: 256 Dải thời gian: 4 timer: 1ms tới 30s 16 timers: 10ms tới 5 phút 236 timers: 100ms tới 54 phút Số bộ đếm: 256 Dải Đếm: 0 đến 32767 Các chức năng tốc độ cao: Đầu vào ngắt: 4 (tích cực theo sườn dương hoặc âm) Đầu ra xung: 2 đầu ra tốc độ cao (20 kHz) Bộ đếm tốc độ cao: 6 bộ (30 kHz), 32 bit. Cổng truyền thông: 2 RS_485 Số Module mở rộng tối đa: 7 bộ (các module mở rộng cho S7-22x EM) Số cổng vào/ra: 24 đầu vào/16 đầu ra. Số cổng vào ra tín hiệu số có thể mở rộng: 128 đầu vào và 120 đầu ra. Số cổng vào/ra tín hiệu tương tự có thể mở rộng: 28 đầu vào và 7 đầu ra EM 0 đầu vào và 4 đầu ra EM Ngành: Tự Động Điều Khiển Trang 4 Lớp: 07DD3N Đề tài: Mô Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển 2./ Nguồn cung cấp: CPU 226: AC/DC/RƠLE Nguồn cấp cho PLC: 100 tới 230 VAC Tần số: 50-60Hz Dòng tải tối đa: 2A Đầu vào: 24 VDC Đầu ra: Rơle 3./ Đầu vào: Số đầu vào tích hợp sẵn: 24 Tầm ở trạng thái ON: 24 VDC Cách điện: cách ly quang, trong các nhóm 13 và 11.
Độ dài cáp: Không có vỏ bọc kim (không dùng cho tín hiệu tốc độ cao): 300m Có vỏ bọc kim: Đầu vào thường: 500m Bộ đếm tốc độ cao: 50m 4./ Đầu ra: Số đầu ra tích hợp sẵn: 16 Kiểu đầu ra: Rơle Cách điện: cách ly quang, trong các nhóm: 4, 5 và 7 Độ dài cáp: Không có vỏ bọc kim: 150m Có vỏ bọc kim: 500m 5./ Các vùng nhớ: VB0 – VB10239 I 0.7 T 0 – T 255 C 0 – C 255 LB0 – LB63 AIW0 – AIW62 AQW0 – AQW62 Ngành: Tự Động Điều Khiển Trang 5 Lớp: 07DD3N Đề tài: Mô Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển II./ CẢM BIẾN QUANG: - Ta sử dụng 3 cảm biến quang tại các vị trí: * Bơm: phát hiện chai trước khi bơm. * Đóng nắp: phát hiện có chai sẽ đóng nắp * Khay: đếm số lượng chai đã hoàn thành - Thông số: Gồm 2 dây nguồn và 1 dây tín hiệu. Điện áp ngõ vào: 12-24VDC Điện áp ngõ ra: 12VDC hoặc 0VDC (tùy ta chọn Light hay Dark) Dòng định mức: 20mA Khoảng cách tầm nhìn: 20cm. Ngành: Tự Động Điều Khiển Trang 6 Lớp: 07DD3N Đề tài: Mô Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển III./ ĐỘNG CƠ: Mô hình sử dụng các động cơ: - Động cơ bơm: 02 Hai động cơ được sử dụng để bơm nước vào chai thông qua vòi bơm.
Hai động cơ có thông số như sau: Max Capacity: 14 l/m Max Head : 2.6 m Volt : 24 VDC Amps : 0.49A Output : 5W - Động cơ 24VDC: Trong mô hình ta sử dụng 4 động cơ 24VDC. 1 động cơ băng chuyền. 1 động cơ điều khiển cơ cấu cản chai tại vị trí bơm. 1 động cơ điều khiển sử dụng để đóng nắp.
1 động cơ được dùng để gạt các chai đã hoàn thành vào Khay. Ngành: Tự Động Điều Khiển Trang 7 Lớp: 07DD3N Đề tài: Mô Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển IV./ RELAY: Relay trung gian là một khí cụ điện dùng trong lĩnh vực điều khiển tự động. Thông số kỹ thuật: Loại 2 tiếp điểm thường đóng, 2 tiếp điểm thường hở Điện áp cuộn dây: 24VDC/5A Cường độ dòng và áp định mức: 5A/28VDC và 220VAC IV./ BỘ NGUỒN: Mô hình sử dụng 02 bộ nguồn gồm: 1 nguồn 220VAC: cấp nguồn cho PLC CPU226 hoạt động. 1 nguồn 24VDC: để tạo nguồn nuôi cảm biến, động cơ 24VDC, và các thiết bị liên quan trong bài.
Ngành: Tự Động Điều Khiển Trang 8 Lớp: 07DD3N Đề tài: Mô Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 VÀ TẬP LỆNH I./ PLC : PLC là viết tắt của Programmable Logic Controller còn gọi là bộ điều khiển lập trình. PLC được xếp vào trong họ máy tính, được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và thương mại. Hiện nay PLC đã được nhiều hãng khác nhau sản xuất như: Siemens, Omron, Mitsubishi, Hitachi, Festo, Alan Bradley, Schneider,…v. Mặt khác PLC cũng đã bổ sung thêm các thiết bị mở rộng khác như: các cổng mở rộng AI (Analog Input), DI (Digital Input), các thiết bị hiện thị, các bộ nhớ Cartridge thêm vào./ Ưu điểm : Có kích thước nhỏ, được thiết kế và tăng bền để chịu được rung động, nhiệt, ẩm và tiếng ồn, đáng tin cậy.
Rẻ tiền đối với các ứng dụng điều khiển cho hệ thống phức tạp. Dễ dàng và nhanh chóng thay đổi cấu trúc của mạch điều khiển. PLC có các chức năng kiểm tra lỗi, dự báo lỗi. Có thể nhân đôi các ứng dụng nhanh và ít tốn kém./ Cấu tạo : Bộ nguồn cung cấp nguồn thiết bị và các module mở rộng được kết nối vào.
CPU: Thực hiện chương trình và dữ liệu để điều khiển tự động các tác vụ hoặc quá trình. Các loại card nhớ. Các ngõ vào/ra: gồm có các ngõ vào/ra số, vào/ra tương tự. Các ngõ vào dùng để quan sát tín hiệu từ bên ngoài đưa vào (cảm biến, công tắc), ngõ ra dùng để điều khiển các thiết bị ngoại vi trong quá trình.
Các cổng/module truyền thông (CP: Communication Professor) : dùng để nối CPU với các thiết bị khác để kết nối thành mạng, xử lý thực hiện truyền thông giữa các trạm trong mạng. Các loại module chức năng (FM: Function Module) ví dụ các module điều khiển vòng kín, các module thực hiện logic mờ. Ngành: Tự Động Điều Khiển Trang 9 Lớp: 07DD3N Đề tài: Mô Hình Chiết Nước Giải Khát Tự Động GVHD: TS.Nguyễn Lữ Hải Tùng SVTH : Lưu Thế Hiển II./ GIỚI THIỆU S7 – 200 VÀ TẬP LỆNH : S7 – 200 bao gồm cả đơn vị xử lý trung tâm CPU, nguồn và I/O rời rạc trong cùng thiết bị. Ngoài những thành phần kể trên, S7-200 có thể mắc thêm các module mở rộng khác để mở rộng cấu trúc và chức năng điều khiển Các module mở rộng có thể có: - Module vào/ra rời rạc (EM 223) hay tương tự (EM235).
- Các module truyền thông và một số module chức năng đặc biệt khác - Ví dụ: Module EM277 cho phép nối S7-200 vào mạng Profibus DP như một trạm thụ động (slave)./ Mô tả các đèn báo trên S7-200: - SF (đèn đỏ) : Đèn đỏ SF báo hiệu khi PLC có hỏng hóc - RUN (đèn xanh) : Đèn xanh sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình nạp ở trong máy. - STOP (đèn vàng) : Đèn vàng sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ dừng, không thực hiện chương trình hiện có.x (đèn xanh) : chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Ix. Đèn sáng tương ứng mức logic là 1.x (đèn xanh) : chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Qx. Đèn sáng tương ứng mức logic là 1./ Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC: - RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ.
PLC S7-200 sẽ rời khỏi chế độ RUN và chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy có sự cố, hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP, thậm chí ngay cả khi công tắc ở chế độ RUN. Nên quan sát trạng thái thực tại của PLC theo đèn báo. - STOP: cưỡng bức PLC dừng công việc thực hiện chương trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP. Ở chế độ STOP, PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp chương trình mới.
- TERM: cho phép máy lập trình tự quyết định một trong chế độ làm việc cho PLC ở RUN hoặc STOP./ Bộ nguồn: - TERM: cho phép máy lập trình tự quyết định một trong chế độ làm việc cho PLC ở RUN hoặc STOP.