Đồ án Ứng dụng PLC S7-200 của Siemens điều khiển mô hình phân loại sản phẩm

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH VÀ KHÍ NÉN Số:.01 Họ Và Tên HS-SV: Lớp: ..TĐH1 Khóa: ..7...Khoa: .Điện Giáo viên hướng dẫn: .TỐNG THỊ LÝ........ NỘI DUNG Đề tài: Ứng dụng PLC S7-200 của Siemens điều khiển mô hình phân loại sản phẩm như hình sau: Mô tả hoạt động của hệ thống: Ấn nút START: + Băng tải 1 hoạt động, sản phẩm sẽ phân loại theo bốn mức dựa vào 2 cảm biến (00, 01, 10, 11) Hệ thống sẽ dừng lại khi một trong các điều kiện sau xảy ra: + Tổng số sản phẩm trong 3 STORAGE1, 2, 3 bằng 100 + Ấn nút dừng + Hoặc hệ thống bị lỗi PHẦN THUYẾT MINH Yêu cầu về bố cục nội dung: Chương 1: Phân tích yêu cầu công nghệ: Tìm hiểu và tính chọn các thiết bị trên mô hình (cấu tạo, nguyên lý, sơ đồ chân) Vẽ sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý mạch lực Xác định các tín hiệu cần điều khiển Chương 2: Vẽ sơ đồ ghép nối hệ thống với PLC S7 200 - CPU 224 Xác định các biến cần điều khiển Lập bảng địa chỉ Vẽ sơ đồ đấu dây Chương 3: Thiết lập lưu đồ thuật toán Chương 4: Viết chương trình điều khiển trên PLC S7 200 - CPU 224 Yêu cầu về thời gian: Ngày giao đề: 04/05/2014 Ngày hoàn thành: 07/06/2015 TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH YÊU CẦU CÔNG NGHỆ Tìm hiểu và tính chọn các thiết bị trên mô hình (cấu tạo, nguyên lý, sơ đồ chân) Các thiết bị trên mô hình: + 1.1: PLC S7 200 + 1.2: 1 động cơ một chiều kéo băng tải. + 1.3: 3 xi lanh đơn + 1.4: 3 van 3/2 + 1.5: 2 nút ấn: START, STOP. + 1.6: 2 cảm biến quang thu phát độc lập. + 1.7: 4 rơle trung gian + 1.8: 1 công tắc tơ + 1.9: băng tải 1.1. PLC S7-200 Giới thiệu chung Các thành phần của kĩ thuật điều khiển của điện và điện tử ngày càng đóng một vai trò vô cùng to lớn trong lĩnh vực tự động hóa ngày càng cao. Trong những năm gần đây, bên cạnh việc điều khiển bằng Relay và khởi động từ thì việc điều khiển có thể lập trình được càng phát triển với hệ thống đóng mạch điện tử và lập trình bằng máy tính. Trong nhiều lĩnh vực các loại điều khiển cũ đã được thay đổi bởi các bộ điều khiển có thể lập trình được. có thể gọi là các bộ điều khiển logic khả trình, viết tắt trong tiếng anh là PLC (Programmable Logic Controller). Sự khác biệt giữa logic khả trình (thay đổi được quy trình hoạt động) và điều khiển theo kết nối cứng (không thay đổi được quy trình hoạt động): sự kết nối dây không còn nữa thay vào đó là chương trình. Có thể lập trình cho PLC bằng các ngôn ngữ lập trình đơn giản đặc biệt đối với người sử dụng không cần nhờ vào các ngôn ngữ lập trình khó khăn, cũng có thể lập trình PLC được nhờ vào các liên kết logic đơn giản. Như vậy thiết bị PLC làm nhiệm vụ thay thế phần mạch điều khiển trong khâu xử lí số liệu. nhiệm vụ của sơ đồ mạch điều khiển sẽ được xác định bởi một số hữu hạn các bước thực hiện xác định gọi là chương trình. Chương trình này mô tả các bước thực hiển gọi một tiến trình điều khiển tiến trình này được lưu vào bộ nhớ nên được gọi là điều khiển theo lập trình nhớ hay điều khiển khả trình. Trên cơ sở sự khác nhau ở khâu xử lí số liệu có thể biểu diễn 2 hệ điều khiển như sau: Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển thì người ta thay đổi mạch điều khiển: Lắp lại mạch thay đổi các phần tử mới ở hệ điều khiển bằng relay điện. Trong khi đó khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển ở hệ điều khiển logic khả trình PLC thì người ta chỉ thay đổi chương trình soạn thảo. * Cấu tạo: Môdule CPU 224. - Kích thước (W x H x D): 120,5 x 80 x 62 - Khối lượng: 410 g - Công suất tiêu thụ: 9 W - Nguồn cấp 120/220 VAC - Đầu vào số: 14 đầu x 24VDC - Đầu ra số: 10 đầu ra dạng rơle, 2A - Có 6 bộ đếm tốc độ cao 20 kHz - 2 bộ tạo xung 20 kHz - Bộ nhớ chương trình 8 kB - Bộ nhớ dữ liệu 5 kB - Có thể quản lí được 7 modul mở rộng vào/ra ( 256 đầu số ); 16 đầu vào và 16 đầu ra tương tự. - Có 256 bộ định thời, 256 bộ đếm - 1 cổng RS-485 * Nguyên lý làm việc 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 giữ trong bộ nhớ. PLC thực chất chạy bằng mã máy với hệ thống số nhị phân, do đó tốc độ quét vòng chương trình có thể đạt đến vài phần ngàn giây, các Software dùng để lập trình PLC tích hợp cả phần biên dịch. Các dòng lệnh khi lập trình chúng ta đưa từ chương trình vào thì trình biên dịch sẽ chuyển đổi sang mã máy và ghi từng bit “0” hay bit “1” lên đúng vào vị trí có địa chỉ đã được quy ước trước trong PLC lên PC được thực thi xảy ra ngược lại và trình biên dịch đã làm xong nhiệm vụ của mình trước khi trả chương trình lên Monitor.. Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: - Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau. - Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu. - Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điều khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC. Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song. Nếu một modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, nó sẽ chuyển tất cả trạng thái đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC. Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế. Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O. Bên cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về địnhthời, đồng hồ của hệ thống. - Vòng quét của chương trình: PLC thực hiện các công việc (bao gồm cả chương trình điều khiển) theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là một vòng quét (scancycle). Mỗi vòng quét được bắt đàu bằng việc chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn xử lý các yêu cầu truyền thông (nếu có) và kiểm tra trạng thái của CPU. Mỗi vòng quét có thể mô tả như sau: Chú ý: Bộ đệm I và Q không liên quan tới các cổng vào/ra tương tự nên các lệnh truy nhập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý chứ không thông qua bộ đệm. Thời gian cần thiết để cho PLC thực hiện được một vòng quét được gọi là thời gian vòng quét (Scan time). Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng quét nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau. Có vòng quét được thực hiện lâu, có vòng quét được thực hiện nhanh tuỳthuộc vào số lệnh trong chương trình được thực hiện, vào khối lượng dữ liệu truyền thông. Trong vòng quét đó. Như vậy giữa việc đọc dữ liệu từ đối tượngđể xử lý, tính toán và việc gửi tín hiệu điều khiển đến đối tượng có một khoảngthời gian trễ đúng bằng thời gian vòng quét. Nói cách khác, thời gian vòng quét quyết định tính thời gian thực của chương trình điều khiển trong PLC. Thời gian vòng quét càng ngắn, tính thời gian thực của chương trình càng cao. Nếu sử dụng các khối chương trình đặc biệt có chế độ ngắt, ví dụ khối OB40, OB80,... Chương trình của các khối đó sẽ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt cùng chủng loại. Các khối chương trình này có thể thực hiện tại mọi vòng quét chứ không phải bị gò ép là phải ở trong giai đoạn thực hiện chương trình. Chẳng hạn một tín hiệu báo ngẵt xuất hiện khi PLC đang ở giai đoạn truyền thông và kiểm tra nội bộ, PLC sẽ tạm dừng công việc truyền thông, kiểm tra, để thực hiện ngắt như vậy, thời gian vòng quét sẽ càng lớn khi càng có nhiều tín hiệu ngắt xuất hiện trong vòng quét. Do đó để nâng cao tính thời gian thực cho chương trình điều khiển, tuyệt đối không nênviết chương trình xử lý ngắt quá dài hoặc quá lạm dụng việc sử dụng chế độ ngắt trong chương trình điều khiển. Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào/ra mà chỉ thông qua bộ nhớ đệm của cổng trong vùng nhớ tham số. Việc truyền thông giữa bộ đêm ảo với ngoại vi trong giai đoạn 1 và 3 do hệ điều hành CPU quản lý. Ở một số modul CPU, khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện với cổng vào/ra. Sơ đồ đấu chân PLC 224-AC/DC/PLY 1.2. Động cơ điện một chiều kéo băng tải. Cấu tạo: Mặt cắt dọc động cơ điện. Cấu tạo: 1- vỏ máy ( gông từ ) 2- cực từ chính 3- dây quấn cực từ chính 4- cực từ phụ 5- dây quấn cực từ phụ 6- dây quấn phần ứng 7- lõi sắt phần ứng 8- rãnh phần ứng 9- răng phần ứng 10- má cực từ Phần tĩnh (stator): Đây là phần đứng yên của máy, nó bao gồm các bộ phận chính sau: - Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0.5 đến 1mm ép lại và tán chặt. Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ này nối nối tiếp vói nhau. - Cực từ phụ: cực từ phụ đặt giữa các tự từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều. Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ dược gắn vào vỏ nhờ những bulông. - Gông từ: gông từ dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy. Trong máy điện nhỏ và vừa thường dùng thép tấm dày uốn và hàn lại. Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc. Có khi trong máy điện nhỏ dùng gang làm võ máy. - Các bộ phận khác: + Nắp máy: để bảo vệ máy khỏi bị những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện. Trong máy điện nhỏ và vừa, nắp máy còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi. Trong những trường hợp này nắp thường làm bằng gang. + Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lò xo tì chặt lên cổ góp. Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá. Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ. Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định chặt lại. Phần quay (roto ): Đây là phần quay (động) của động cơ gồm có các bộ phận sau: - Lõi sắt phần ứng: Là lõi sắt dùng để dẫn từ. Thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện (thép hợp kim silic) dày 0.5mm phủ cách điện mỏng ở hai lớp mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào. + Trong những máy cỡ trung bình trở lên, người ta còn dập những lỗ thông gió để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục. + Trong những máy hơi lớn thì lõi sắt thường được chia thành từng đoạn nhỏ. Giữa các đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe thông gió ngang trục. khi máy làm việc, gió thổi qua các khe làm nguội dây quấn và lõi sắt. + Trong máy điện nhỏ , lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục. - Dây quấn phần ứng: Là phần sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có thiết diện tròn. Trong máy điện vừa và lớn, thường dùng dây có tiết diện chữ nhật dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép. Để tránh khi bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặc phải đai chặt dây quấn. Nêm có thể làm bằng tre, gỗ hay bakelit. - Cổ góp: Cổ góp còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều, dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều. Kết cấu của cổ góp gồm nhiều phiến đồng có hình đuôi nhạn cách điện với nhau bằng lớp mica dầy 0.4 đến 1.2mm và hợp thành hình trụ tròn. Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ốp hình chữ V ép chặt lại. Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica. Đuôi vành góp có cao hơn lên một tí để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn vào các phiến góp được dễ dàng. - Các bộ phận khác: Gồm có cánh quạt và trục máy: + Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy. Máy điện một chiều thường chế theo kiểu bảo vệ. Ở hai đầu nắp máy có lỗ thông gió. Cánh quạt lắp trên trục máy, khi máy quay cánh quạt hút gió từ ngoài vào máy. Gió đi qua vành góp, cực từ, lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội máy. + Trục máy: Là phần trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi. Trục máy thường làm bằng thép cacbon tốt. Các thông số định mức . Chế độ làm việc định mức của máy điện là chế độ làm việc trong những điều kiện mà xưởng chế tạo đã qui định. Chế độ đó được đặc trưng bằng những đại lượng ghi trên nhãn máy và gọi là những đại lượng định mức. Trên nhãn máy thường ghi những đại lượng sau: Công suất định mức Pdm (kw hay w); Điện áp dịnh mức Udm (V ); Dòng điện định mức Idm ( A ); Tốc độ định mức ndm (vg/ph); Ngoài ra còn ghi kiểu máy, phương pháp kích từ, dòng điện kích từ và các số liệu về dòng điện sử dụng Cần chú ý là công suất định mức của động cơ ở đây là công suất cơ đưa ra ở đầu trục động cơ. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều: - Động cơ điện một chiều là một máy điện biến đổi năng lượng điện của dòng một chiều thành cơ năng. Trong quá trình biến đổi đó, một phần năng lượng của dòng xoay chiều bị tiêu tán do các tổn thất trong mạch phần ứng và mạch kích từ, phần còn lại năng lượng được biến thành cơ năng trên trục động cơ. - Khi có dòng điện một chiều chạy vào dây quấn kích thích và dây quấn phần ứng sẽ sinh ra từ trường ở phần tĩnh. Từ trường này có tác dụng tương hỗ lên dòng điện trên dây quấn phần ứng tạo ra mômen tác dụng lên roto làm cho roto quay. Nhờ có vành đổi chiều nên dòng điện xoay chiều được chỉnh lưu thành dòng một chiều đưa vào dây quấn phần ứng. Điều này làm cho lực từ tác dụng lên thanh dẫn dây quấn phần ứng không bị đổi chiều và làm động cơ quay theo một hướng. - Công suất ứng với mômen điện từ đưa ra đối với động cơ gọi là công suất điện từ và bằng: Pdt = M . ω = Eư .Iư Trong đó: M : là mômen điện từ ; Iư : Dòng điện phần ứng ; Eư : Suất điện động phần ứng ; ω : Tốc độ góc phần ứng ; và ω = ; Sơ đồ chân và cách đấu nối động cơ điện một chiều. Hình 2 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập Dây màu đỏ: nguồn dương Dây màu đen: nguồn âm Động cơ được đóng cắt nguồn thông qua công tắc tơ Công tắc tơ được điều khiển bởi PLC gián tiếp thông qua rơ le trung gian. Hình 3 Động cơ với bộ giảm tốc Thông thường trục của động cơ được gắn với bộ giảm tốc để có tốc độ và mô men phù hợp với tải Băng tải có gắn động cơ với hộp giảm tốc Xi lanh đơn Khái niệm: Xy lanh là một cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi năng lượng khí nén thành năng lượng cơ học. Hình 5: Xylanh đơn Xy lanh đơn là loại xylanh chỉ tạo lực đẩy từ một hướng, dấu hiệu để bạn dể dàng nhận ra loại xylanh này là nó chỉ có duy nhất một cửa cấp khí. Hình 6: Cấu tạo Xylanh đơn Ống xi lanh Lò xo Phớt chắn bụi Ti pitton Bạc kín pittong Pittong Xả gió Nguyên lý làm việc: Khi cấp khí vào xilanh thì pittong dịch chuyển, khi ngừng cấp khí lực của lò xo lắp đặt bên trong được thiết kế để tự hồi piston về vị trí ban đầu của nó với tốc độ cao dưới điều kiện không tải. Xilanh MAL-Series-Cylinder-MAL25-100 1.4. Van 3/2 Khái niệm: Van 3/2 là loại van có 3 cổng làm việc (1 vào, 2 ra, 3 xả) và 2 trạng thái. Dạng tác động có thể bằng tay, bằng tiếp xúc cơ khí bằng khí nén hoặc điện từ.Hình 8: Một số phần tử ứng dụng của van 3/2 Cấu tạo Cấu tạo van 3/2 Nguyên lý hoạt động của van 3/2 Trạng thái bình thường van đóng, khi có tín hiệu tác động làm pit tông điều khiển dịch chuyển, khí đi từ nguồn vào cửa 1 ra cửa 2. Khi mất tín hiệu tác động pit tông trở về vị trí cũ đóng nguồn khí, khí mới cấp được xả qua cửa 3. Cách đấu nối van: Thông thường van sẽ được điều khiển bằng điện, khi cấp nguồn sẽ làm cuộn hút bên trong van tác động làm dịch chuyển pit tông điều khiển. Hình 10: Van 3 cửa 2 đường dùng nguồn 12VDC của hãng WSNS xuất xứ: Trung Quốc Nút ấn - Khái niệm: Nút ấn còn gọi là nút điều khiển, là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện từ khác nhau, các dụng cụ báo hiệu 1 2 3 4 1.1.1 : Nút ấn thường mở 1.Tiếp điểm động 2.Tiếp điểm tĩnh 3.Lò xo 4.Ký hiệu - Cấu tạo, sơ đồ chân: 2 1 3 4 Hình 11 : Nút ấn thường đóng 1.Tiếp điểm động 2.Tiếp điểm tĩnh 3.Lò xo 4.Ký hiệu - Nguyên lý: + Nút ấn thường mở: Khi nút bị ấn thì mạch thông, khi thôi ấn nút, lò xo đẩy nút lên và mạch bị cắt. + Nút ấn thường đóng: nó chỉ cắt mạch khi nút bị ấn. - Ứng dụng: Nút ấn thường được dùng để điều khiển các rơ le, công tắc tơ, chuyển đổi mạch tín hiệu, bảo vệPhổ biến nhất là dùng nút ấn trong mạch điều khiển động cơ để mở máy, dừng và đảo chiều quay điện. *Lựa chọn nút ấn: +Tên nút ấn: LA38/203-11 + Nút ấn gồm 2 cặp tiếp điểm: 1 NO, 1 NC. + Xuất xứ: YueQing Tianyi electric Co., LTD; China Cảm biến quang thu phát độc lập (Through Beam) - Cấu tạo: Cảm biến quang thu phát độc lập gồm hai bộ phận chính là: đầu phát (emitter) và đầu thu (receiver): + Đầu phát: phát ra các tia sáng trong vùng nhìn thấy và không nhìn thấy được sử dụng LED và diode laser. + Đầu thu: có cấu tạo là các diode phát quang (photodiode) hoặc transistor quang (phototransistor). - Nguyên Lý: Đầu phát và đầu thu được đặt vào vị trí để đối tượng khi xuất hiện sẽ cắt ngang tia sáng. - Sơ đồ chân: + Đầu phát: (emitter): gồm 2 chân Brown (BN) và Blue (BU). + Đầu thu (detector): gồm 3 chân Brown (BN), Blue (BU) và Black (BK). Brown (BN): nối với nguồn dương (+24V). Blue (BU): nối với nguồn âm (0V). Black (BK): chân tín hiệu, nối vào input của PLC. - Đặc điểm: + Độ tin cậy cao + Khoảng cách phát hiện xa + Không bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc vật thể - Lựa chọn cảm biến: Through beam E3R OMRON Light-On (Model: Emitter E3R-5L ; Receiver E3R-5DE4), Sensing distance (5m). Rơle trung gian - Khái niệm: Rơle trung gian là một khí cụ điện dùng để khuếch đại gián tiếp các tín hiệu tác động trong các mạch điều khiển hay bảo vệ. - Cấu tạo: gồm mạch từ nam châm điện, hệ thống tiếp điểm chịu dòng điện nhỏ (5A), vỏ bảo vệ và các chân ra tiếp điểm. - Nguyên lý làm việc: Khi cấp điện áp bằng giá trị điện áp định mức vào hai đầu cuộn dây của rơle trung gian (ghi trên nhãn), lực điện từ hút mạch từ kín lại, hệ thống tiếp điểm chuyển đổi trạng thái và duy trì trạng thái này (tiếp điểm thường đóng mở ra, tiếp điểm thường mở đóng lại). Khi ngừng cấp nguồn, mạch từ hở, hệ thống tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu. - Chọn loại rơle trung gian: MY4NJ (AC Models). MY4NJ Sơ đồ chân MY4NJ - Sơ đồ chân: + 13, 14: 2 chân cấp nguồn cho cuộn hút. + 1-9; 2-10; 3-11; 4-12: các cặp tiếp điểm thường đóng. + 5-9; 6-10; 7-11; 8-12: các cặp tiếp điểm thường mở. Công tắc tơ - Khái niệm: Công tắc tơ (Contactor) là khí cụ điện dùng để đóng, ngắt thường xuyên các mạch điện động lực, từ xa, bằng tay (qua hệ thống nút bấm) hoặc tự động. Việc đóng cắt công tắc tơ có tiếp điểm có thể được thực hiện bằng nam châm điện, thủy lực hay khí nén. Thông thường ta gặp loại đóng cắt bằng nam châm điện.  - Cấu tạo: Cấu tạo công tắc tơ - Nguyên lý làm việc: Khi cuộn hút của công tắc tơ chưa được cấp điện, lò so hồi vị (6) đẩy lõi thép động (2) cách xa khỏi lõi thép tĩnh (1). Các cặp tiếp điểm chính (3) ở trạng thái mở, cặp tiếp điểm thường mở của tiếp điểm phụ (4) ở trạng thái mở còn cặp tiếp điểm thường đóng của tiếp điểm phụ (4) ở trạng thái đóng. Khi đặt vào hai đầu cuộn hút một điện áp xoay chiều có trị số định mức. Dòng điện xoay chiều trong cuộn hút sẽ sinh ra một từ thông móc vòng qua cả hai lõi thép và khép kín mạch từ. Chiều và trị số của từ thông sẽ biến thiên theo chiều và trị số của dòng điện sinh ra nó, nhưng xét tại một thời điểm nhất định thì từ thông đi qua bề mặt tiếp xúc của hai lõi thép là cùng chiều nên sẽ tạo thành ở 2 bề mặt này hai cực trái dấu của nam châm điện N-S (cực nào có chiều từ thông đi vào là cực Nam còn cực nào có chiều từ thông đi ra là cực Bắc). Kết quả là lõi thép động sẽ bị hút về phĩa lõi thép tĩnh và kéo theo tay đòn (5), làm cho các tiếp điểm chính (3) và tiếp điểm phụ (4) đang ở trạng thái mở sẽ đóng lại, tiếp phụ (4) còn lại đang ở trạng thái đóng sẽ mở ra. Khi cắt điện vào cuộn hút, lò xo hồi vị (6) sẽ đẩy lõi thép động (2) về vị trí ban đầu. - Sơ đồ chân: - Chọn công tắc tơ: contactor GMC-40 (Made in Korea). 220V - 11A; 440V - 7A. Ith = 40A; Ui = 690V. Băng tải Khái niệm: Băng tải là một hệ thống ứng dụng trong sản xuất với nhiều tiện ích với chức năng là vận chuyển đồ từ một điểm này đến một điểm nào đó mà không phải tốn sức Cấu tạo băng tải: gồm các cơ cấu như sau : khung băng tải , rulô chủ động , rulô bị động , cơ cấu dẫn hướng , con lăn đỡ dây , cơ cấu tăng đơ, dây băng tải , động cơ giảm tốc Tính chọn thiết bị Giả sử : Băng truyền hoạt động 8h/ngày, động cơ 1 chiều dùng nguồn 24V Chiều dài băng truyền là 5m, chiều rộng băng truyền là 25cm Tải trọng trên băng truyền là 5 kg Vận tốc băng truyền là 30 m/phút, bỏ qua hệ số ma sát trên băng truyền Hệ số ma sát trên pully h = 0,5, Dpully=0,2 m Tốc độ vòng quay của pully là N= V/(Dxπ) = 30/(0,2x3,14) = 48 v/p Momen đầu pully T = (M x D/2)/h = (5x 0,1)/0,5 = 1 N.m Công suất của động cơ P = T x N = 1x 48 = 48 W. Vậy lựa chọn động cơ có công suất là 48 W/h Giả sử vị trí đặt cảm biến và các xylanh như sau: Cảm biến sensor 1 đặt cách đầu vào băng truyền 50 cm và cao hơn so với mặt băng truyền 10 cm (như hình vẽ) Cảm biến sensor2 đặt cách sensor1 25cm và cao hơn mặt băng truyền 15 cm (như hình vẽ) Xylanh 1 đặt cách cảm biến 2 145cm (như hình vẽ) Xylanh 2 đặt cách xylanh 1 100cm (như hình vẽ) Xylanh 3 đặt cách xylanh 2 100 cm (như hình vẽ) Các xilanh đặt cao hơn so với mặt băng truyền 4cm. Ví dụ ta có 4 khối sản phẩm cần phân loại có kích thước như sau : Sp 00 8 cm 12 cm Sp 01 20 cm 10 cm Sp 11 Sp 10 25 cm 10 cm 30 cm 10cm 10 cm 12 cm 10 cm 10 cm Sp 0.0 Sp 0.1 Sp 1.1 Sp 1.0 500 cm 345 cm 245 cm 145 cm 25 cm 50 cm Vẽ sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý mạch lực - Sơ đồ khối: INPUT (Khối đầu vào) Nút ấn (Button) Cảm biến (Sensor) CONTROL (Khối điều khiển) PLC (Programable Logic Controler) OUTPUT (Khối đầu ra) Động cơ (Motor) Xi lanh (Cylinder) ss Sơ đồ khối của hệ thống Sơ đồ nguyên lý mạch động lực: +Mạch lực: + Mạch điều khiển: Xác định các tín hiệu cần điều khiển Các tín hiệu số (digital) đưa vào PLC nhận được từ nút ấn START, STOP, từ cảm biến S1 (Sensor 1), S2 (Sensor 2). Điện áp: 15-30 V, điện áp định mức 24V. CHƯƠNG 2: VẼ SƠ ĐỒ GHÉP NỐI HỆ THỐNG VỚI PLC S7 200 - CPU 224 Xác định các biến cần điều khiển Động cơ điện một chiều được điều khiển từ PLC thông qua rơle trung gian R0, và công tắc tơ K. Các xi lanh một chiều được điều khiển bởi các van 3/2, các van 3/2 được điều khiển từ cuộn hút của chúng mà những cuộn hút này được điều khiển bởi các rơ le trung gian R1, R2, R3. Các rơle trung gian được điều khiển bởi PLC. Vậy: Các biến cần điều khiển từ PLC là các rơle trung gian: R0, R1, R2, R3. Điện áp ra: 30VDC/250VAC, định mức 24VDC/220VAC; Dòng: 2A. Lập bảng địa chỉ Symbol table: STT Symbol Address Comment 1 START I0.0 Khởi động 2 STOP1 I0.3 Dừng 3 S1 I0.1 Cảm biến 1 (Sensor 1) 4 S2 I0.2 Cảm biến 2 (Sensor 2) 5 R0 Q0.0 Rơle trung gian R0 điều khiển công tắc tơ K đóng cắt động cơ 6 R1 Q0.1 Rơ le trung gian R1 điều khiển cuộn hút của xi lanh 1 7 R2 Q0.2 Rơ le trung gian R2 điều khiển cuộn hút của xi lanh 2 8 R3 Q0.3 Rơ le trung gian R3 điều khiển cuộn hút của xi lanh 3 9 M0 M0.0 Biến trung gian duy trì 10 M1 M0.1 Biến trung gian điều khiển R1 11 M2 M0.2 Biến trung gian điều khiển R2 12 M3 M0.3 Biến trung gian điều khiển R3 Vẽ sơ đồ đấu nối dây Đầu phát (Emitter) của cảm biến quang thu phát độc lập. Có thể sử dụng nguồn 24V từ bộ nguồn một chiều hoặc từ chân L+, M của PLC. START = 1 STOP = 0 C0 = 0 S1 = 0 S2 = 1 T38 = 0 M0.1 = 0 S1, S2 START S S S S1 = 1 S2 = 0 T39 = 0 M0.1 = 0 M0.2 = 0 S1 = 1 S2 = 1 T37 = 0 S Đ R0 = 1 M0.0 = 1 START, STOP1, C0 Chương 3: THIẾT LẬP LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN T39 = 1 T37 = 1 tT37 ≥ 30 R3 = 1 R2 = 1 tT38 ≥ 50 M0.2 = 1; T38, 55 C0 = 0 R2 = 0 R3 = 0 R1 = 0 T38 = 1 R1 = 1 tT39 ≥70 Đ M0.3 = 1; T39, 75 Đ Đ M0.1 = 1; T37, 35 STOP1 = 1 STOP cC0 = cC0 + 1 Chương 4: VIẾT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TRÊN PLC – S7 200 – CPU 224 STL Network 1: LD START:I0.0 O M0:M0.0 AN STOP1:I0.3 AN C0 = M0:M0.0 Network 2: LD M0:M0.0 = R0:Q0.0 Network 3: LD M0:M0.0 A S1:I0.1 A S2:I0.2 EU O M1:M0.1 AN T37 AN C0 AN STOP1:I0.3 = M1:M0.1 Network 4: LD M0:M0.0 A M1:M0.1 TON T37, 35 Network 5: LD M0:M0.0 A M1:M0.1 AW>= T37, 30 = R1:Q0.1 Network 6: LD M0:M0.0 AN S1:I0.1 A S2:I0.2 EU O M2:M0.2 AN T38 AN M1:M0.1 AN C0 AN STOP1:I0.3 = M2:M0.2 Network 7: LD M0:M0.0 A M2:M0.2 TON T38, 55 Network 8: LD M0:M0.0 A M2:M0.2 AW>= T37, 50 = R2:Q0.2 Network 9: LD M0:M0.0 A S1:I0.1 AN S2:I0.2 EU O M3:M0.3 AN T39 AN M1:M0.1 AN M2:M0.2 AN C0 AN STOP1:I0.3 = M3:M0.3 Network 10: LD M0:M0.0 A M3:M0.3 TON T39, 80 Network 11: LD M0:M0.0 A M3:M0.3 AW>= T39, 75 = R3:Q0.3 Network 12: LD R1:Q0.1 O R2:Q0.2 O R3:Q0.3 ED LD START:I0.0 CTU C0, 100 LADDER