BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ PHAN KHẮC QUỲNH
TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU PLC S7-200 ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH
CHIẾT RÓT ĐÓNG NÚT CHAI TỰ ĐỘNG PHỤC VỤ
PHÒNG THÍ NGHIỆM TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
(Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử) NHA TRANG, THÁNG 6 NĂM 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ PHAN KHẮC QUỲNH
rót đóng nút chai tự động phục vụ thực tập tại phòng thí nghiệm Truyền động điện-
Trƣờng Đại học Nha Trang”.
NHẬN XÉT ĐỒ ÁN
1. Về hình thức
1.1. Về cấu trúc: (Theo quy định hay không? tỉ trọng giữa các phần chính hợp lý
hay không?)(0,5đ)
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
1.2. Về trình bày: (khoa học, rõ ràng, mạch lạc? bảng, đồ thị, sơ đồ được trình bày
đúng quy cách? ngôn ngữ sử dụng; các lỗi chính tả?…)(1đ)
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
1.3. Về tài liệu tham khảo và trích dẫn tài liệu tham khảo: (đúng quy cách, nhất
quán; trung thực, đầy đủ, rõ ràng; sắp xếp theo quy định?…)(0,5đ)
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
ii
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
2. Về nội dung
2.1. Về vấn đề và mục tiêu của ĐA: (Vấn đề nghiên cứu được trình bày rõ ràng?
có ý nghĩa thực tiễn? ĐA/KL có mục tiêu rõ ràng và có tính khả thi? có căn cứ để
xác định đối tượng và phạm vi nghiên cứu?…)1đ
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
2.2. Về tổng quan tài liệu: (phần tổng quan có phân tích và phê phán? độ tin cậy
và chất lượng nguồn tài liệu sử dụng?…)1đ
………………………………………………………………………………………………………………
Chữ:
…………………
Lưu ý:Phần chữ in nghiêng trong Nhận xét ĐA chỉ mang tính chất gợi ý. Tùy theo mức độ đạt
được, điểm thành phần cho đến một chữ số thập phân. Điểm tổng làm tròn đến một chữ số thập
phân. Điểm của hai giảng viên tính trung bình chung và làm tròn đến một chữ số thập phân.
iv
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử, Trƣờng Đại học Nha Trang đã mở đào
tạo từ năm 2006. Một vấn đề đƣợc Bộ môn Điện công nghiệp, Khoa Điện-Điện tử,
- Ban giám hiệu Trƣờng Trung cấp nghề Cam Ranh và Trƣờng Trung cấp
nghề Ninh Hòa đã tạo điều kiện để tôi có thể tham quan thực tế các mô hình
thí nghiệm.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
vi
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Với đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng PLC S7-200 điều khiển mô hình “Chiết rót
đóng nút chai tự động” phục vụ thực tập tại phòng thí nghiệm Truyền động điện-
TÓM TẮT ĐỀ TÀI vi
MỤC LỤC vii
DANH SÁCH HÌNH VẼ x
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU xiii
Chƣơng 1. Giới thiệu đề tài 1
1.1. Giới thiệu chung về đề tài cần nghiên cứu 1
1.1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1
1.1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu 2
1.1.3. Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu 2
1.1.4. Nội dung nghiên cứu chính của đề tài 3
1.2. Tổng quan lịch sử nghiên cứu đề tài 3
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 3
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc 4
1.3. Dự kiến kết quả đạt đƣợc 6
Chƣơng 2. Cơ sở lý thuyết 7
2.1. Cấu trúc, thông số các thiết bị đƣợc sử dụng trong mô hình 7
2.1.1. Khối nguồn 7
2.1.2. Động cơ 8
2.1.3. Rờ-le trung gian 9
2.1.4. Bộ khí nén 11
2.1.5. Cảm biến quang E3F-DS10P2 17
2.2. Lý thuyết tổng quan bộ điều khiển lập trình PLC S7-200 18
2.2.1. Cấu trúc phần cứng 18
2.2.2. Cấu trúc bộ nhớ 20
2.2.3. Các thông số kỹ thuật cơ bản 20
2.2.4. Ngôn ngữ lập trình 21
2.3. Phần mềm lập trình 21
2.3.1. Phần mềm lập trình STEP 7- Micro/WIN. 22
viii
5.1.2. Cách kết nối các thiết bị trên mô hình và một số lƣu ý quan trọng 69
5.2. Nội dung các bài thực tập 72
ix
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
5.2.1. Bài thực tập số 1: Viết chƣơng trình và kết nối với PLC S7-200. 72
5.2.2. Bài thực tập số 2: Kết nối các thiết bị vào/ra của mô hình. 73
5.2.3. Bài thực tập số 3: Kết nối, lập trình điều khiển hệ thống chiết rót 74
5.2.4. Bài thực tập số 4: Kết nối, lập trình điều khiển hệ thống xoắn nút chai. . 75
5.2.5. Bài thực tập số 5: Kết nối, lập trình điều khiển hệ thống chiết rót xoắn nút
chai tự động. 76
5.2.6. Bài thực tập số 6: Lập trình giao diện WinCC. 77
5.3. Giải thích một số từ viết tắt trên bảng điều khiển 79
5.2. Kết quả nghiên cứu và thảo luận 80
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO 83
PHỤ LỤC 84
Hình 2. 22. Cửa sổ Set PG/PC Interface 26
Hình 2. 23. Cửa sổ màn hình lƣu dự án 27
Hình 2. 24. Cửa sổ màn hình chứa dự án cần mở 28
Hình 2. 25. Timer T-ON 29
Hình 2. 26. Thời gian đóng mạch chậm TONR 31
xi
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Hình 2. 27. Count Up 32
Hình 2. 28. Count Down 33
Hình 2. 29. Load PLC 35
Hình 2. 30. Chạy mô phỏng 35
Hình 3. 2. Máy xoắn nắp chai trong thực tế 37
Hình 3. 3. Quy trình hoạt động của mô hình 39
Hình 3. 4. Nguyên lý hoạt động 40
Hình 3. 5. Động cơ với hộp giảm tốc hai cấp 42
Hình 3. 6. Động cơ có sẵn hộp số 43
Hình 3. 7. Băng tải 44
Hình 3. 8. Hệ thống truyền động đĩa xoay 44
Hình 3. 9. Hệ thống đĩa xoay 45
Hình 3. 10. Xy-lanh XAL01 46
Hình 3. 11. Vòi chiết ngắn 46
Hình 3. 12. Vòi chiết dài 47
Hình 3. 13. Cấp nút theo bàn xoay 48
Hình 3. 14. Cấp nút theo độ nghiêng 49
Hình 3. 15. Hình ảnh thực tế cụm cấp nút 49
Hình 3. 16. Hệ truyền động dung xy lanh XAL01 50
Hình 3. 17. Cụm miệng xoắn 51
Hình 3. 18: Mạch mô phỏng đếm sản phẩm 52
xiii
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
2.1. Bảng trạng thái 23
2.2. Timer đóng mạch chậm T-ON 30
2.3. Timer đóng mạch chậm có nhớ TONR 30
2.4. Timer mở mạch chậm T-OF 31
Bảng 3.1. Các thông số của máy chiết piston tự động 38
Bảng 4.1. Địa chỉ vào/ra của chƣơng trình 56
Bảng 5.1. Các câu lệnh lập trình WinCC ………………………………………….88
Bảng 5.2. Các từ viết tắt trên bảng điều khiển…………………………………… 89
Trong đề tài sử dụng các thiết bị điện đƣợc trình bày rõ ràng, chỉ dẫn cách kết
nối và các ký hiệu trên bảng điện vì vậy giúp cho sinh viên hình dung rõ nét hơn
những gì mình đã học trong lý thuyết và áp dụng thực tế nhƣ thế nào.
Chính vì những lý do đó mà tôi chọn đề tài : “ Nghiên cứu ứng dụng PLC
S7-200 điều khiển mô hình chiết rót và đóng nút chai tự động phục vụ thực tập
tại phòng thí nghiệm Truyền động điện – Trƣờng Đại học Nha Trang”. Một mặt,
2
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
giúp cải thiện hơn hệ thống thực hành thí nghiệm để cho sinh viên dễ dàng áp
dụng lý thuyết đƣợc học vào thực tế. Mặt khác, giúp cho sinh viên có những
kiến thức cơ bản nhất về chuyên ngành để sau này không phải bỡ ngỡ về công
việc của mình.
1.1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu
- Thiết kế và thi công mô hình chiết rót đóng nút chai tự động theo kiểu mô
hình thực hành theo chuẩn của Bộ môn Điện công nghiệp đƣa ra.
- Sử dụng các phần mềm để phục vụ cho việc điều khiển tự động hóa mô hình.
- Xây dựng nội dung các bài thực tập lập trình điều khiển và hƣớng dẫn thực
tập trên mô hình chiết rót đóng nút chai tự động.
Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu bộ lập trình PLC S7-200, các cách kết nối giữa PLC với máy
tính và các phần mềm lập trình điều khiển: Step7-MicroWin, Simulator.
- Nghiên cứu các thiết bị điện có trên mô hình.
- Mô hình đóng chai theo kích thƣớc của chai C2 có trên thị trƣờng.
1.1.3. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu
- Thiết bị lập trình điều khiển PLC S7-200 CPU 224 của Siemens và các quy
trình thực hiện một bài thực hành điều khiển lập trình ứng dụng PLC.
xuất xi măng, hóa chất, đƣờng ăn, điều khiển trạm điện, tòa nhà tự động,…
Việc nghiên cứu dàn trải mô hình thí nghiệm ở các dự án, đồ án của các sinh
viên trƣờng khác trong những năm gần đây đã cho ra những sản phẩm có tính sáng
tạo và ứng dụng cao:
- Mô hình chiết rót chất lỏng và đóng nút tự động dùng PLC S7-200 của Trƣờng
Cao đẳng Đức Trí.[1]
- Mô hình thí nghiệm chiết rót và đóng nút chai tự động – Trƣờng Trung cấp
nghề Ninh Hòa.
4
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
- Đề tài cải tiến hệ thống chiết rót đóng chai tự động điều khiển PLC S7-300.
- Mô hình chiết rót và đóng nắp chai bia tự động – CĐ Việt Tiến,Nghệ An.
Những đề tài này đã góp phần không nhỏ vào việc thực hành trên các thiết bị tự
động hóa của các sinh viên thuộc ngành kỹ thuật.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
- Hiện tại, trong các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp đều ứng dụng thiết bị lập
trình để điều khiển dây chuyền sản xuất, tuy nhiên đa phần là nhập dây
chuyền sản xuất của nƣớc ngoài, kỹ sƣ trong nhà máy chƣa có khả năng sửa
chữa khi bị hƣ hỏng, chủ yếu là sử dụng điều khiển, vì vậy khi có sự cố thì
chi phí bỏ ra sẽ rất lớn để đội ngũ kỹ sƣ nƣớc ngoài bảo trì.
- Hiện nay các trƣờng Đại học Việt Nam đều nghiên cứu và sử dụng thiết bị
lập trình để giảng dạy và nghiên cứu khoa học nhƣng đa số sử dụng các thiết
bị nhập từ các công ty chuyên sản xuất thiết bị thực hành. Vì vậy giá thành
cao.
Về các mô hình tự động hóa, khoa Điện Điện tử đã có một số sản phẩm
thuộc đồ án của các sinh viên khóa trƣớc: [2]
- Mô hình trộn sơn tự động sử dụng PLC S7-1200 và LOGO.
6
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
- Giá thành của thiết bị rẻ hơn và có tài liệu hƣớng dẫn thực hành phù hợp với
tình hình thực tế tại bộ môn hơn các thiết bị sản xuất của các hãng nƣớc
ngoài.
1.3. Dự kiến kết quả đạt được
Sau khi hoàn thành đề tài, kết quả cần đạt đƣợc:
- Hoàn thiện mô hình thí nghiệm điều khiển lập trình, có sản phẩm để phục vụ cho
phòng thực hành Truyền động điện, để lại cho các khóa sau thực hành và nghiên
cứu.
- Lập nội dung các bài thực hành và tập hƣớng dẫn thực hành trên mô hình cho
sinh viên.
- Báo cáo tổng hợp về đề tài.
7
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Hướng dẫn sử dụng:
+ Mắc dây 2 dây từ nguôn AC ( L và N ) vào nguồn tổ ong nhƣ biểu tƣợng trên
đây.
+ Đầu ra nguồn 1 chiều đƣợc lấy từ 2 đầu còn lại ( -V, +V)
+ VADJ là chiết áp điều chỉnh điện áp đầu ra.
2.1.2. Động cơ
2.1.2.1. Động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều đƣợc sử dụng kéo quay băng tải, hệ thống xoay và bộ phận
xoắn nút chai.
Thông số kỹ thuật[3]
Tên: Động cơ giảm tốc 24VDC 150 vòng/phút.
Điện áp:5V- 24V DC.
Tốc độ: 150 (vòng/phút) .
Công suất: 15w.
Momen xoắn cực đại 2.5N.m.
Khối lƣợng 250g, đƣờng kính trục 6mm.
Hệ số giảm tốc là 30:1.
Nhông bằng thép
Hình 2.3.Mặt cắt của động cơ DC có hộp số.
Hình 2.2: Động cơ DC có hộp số
9
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
2.1.2.2. Động cơ máy chiết rót
Đƣợc sử dụng để chiết rót nƣớc vào chai, các thông số kỹ thuật nhƣ sau:
- Bơm AP 2500
- Hãng sản xuất: Lifetech
Cặp chân số 13, 14: là hai chân điều khiển (cũng chính là hai chân của hai
đầu cuộn dây). Tín hiệu điều khiển là nguồn xoay chiếu có điện áp AC-220V
lấy từ các thiết bị điều khiển.
Cặp chân số 9, 12: là hai chân cấp nguồn điện phù hợp với điện áp của thiết
bị đƣợc điều khiển.
Cặp chân số 5, 8: là hai chân thƣờng mở (NO).
Cặp chân số 1, 4: là hai chân thƣờng đóng (NC).
1
4
5
8
9
12
2
13
2
14
2
Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý của rờ-le AC- 220V
Copyright: Tài liệu đại học ©