Thiết kế và điều khiển bãi giữ xe tự động dùng plc s7 – 200

Cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, ngành điện tử cũng có được những thành tựu to lớn, các thiết bị điện - điện tử được sử dụng ngày càng rộng rải và mang lại hiệu quả cao trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật cũng như trong đời sống xã hội. Trong công nghiệp thì ngành điện tử ngày càng đóng vai trò quan trọng, đặc biệt là việc ứng dụng tự động hóa vào trong sản xuất công nghiệp nhờ đó mà giảm bớt được lao động chân tay và nâng cao năng suất lao động, cũng như chất lượng sản phẩm Một trong những thiết bị tự động hóa đó là PLC, ngày nay PLC được sử dụng ngày càng nhiều vì những ưu điểm vượt trội như dễ lập trình, dễ sử dụng, điều khiển chính xác .Trong quá trình học tập ở trường em cũng được trang bị một số kiến thức cơ bản về PLC nên em chọn thực hiện đề tài tốt nghiệp về PLC để củng cố lại kiến thức đã học, đồng thời cũng là dịp tìm tòi, nghiên cứu sâu hơn những vấn đề về PLC. Đề tài của em “THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7 – 200”.

12 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Lượt xem: 2942 | Lượt tải: 3

Bạn đang xem nội dung tài liệu Thiết kế và điều khiển bãi giữ xe tự động dùng plc s7 – 200, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

PHẦN I GIỚI THIỆU Bộ Giáo Dục và Đào Tạo CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Thành Phố Hồ Chí Minh KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên: NGUYỄN TẤT LINH MSSV: 07101054 Lớp: 07101054 Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Hệ: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Niên khóa: 2007-2012 Tên đề tài: “ Thiết kế và điều khiển mô hình bãi giữ xe tự động dùng PLC S7 -200” Cơ sở ban đầu: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...... Nội dung các phần lý thuyết và tính toán: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN TẤN ĐỜI Ngày giao nhiệm vụ: …………………………………………………………………………………… Ngày hoàn thành nhiệm vụ: …………………………………………………………………………………… Thông qua bộ môn Ngày……tháng…..năm 2011 Chủ nhiệm bộ môn LỜI CẢM ƠN Để luận văn được hoàn thành tốt đẹp thì trước tiên, em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Tấn Đời đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ cho em vượt qua những khó khăn trong quá trình làm luận văn này. Tiếp theo, em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Khoa Điện- Điện Tử đã truyền thụ cho em những kiến thức quý báo cho em trong 4 năm qua và đã tạo mọi thuận lợi cho em hoàn thành luận văn này. Sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến những người bạn bè đã giúp đỡ và đóng góp ý kiến cho em hoàn thành luận văn này. Trân trọng cám ơn! Sinh viên thực hiện Nguyễn Tất Linh LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, ngành điện tử cũng có được những thành tựu to lớn, các thiết bị điện - điện tử được sử dụng ngày càng rộng rải và mang lại hiệu quả cao trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật cũng như trong đời sống xã hội. Trong công nghiệp thì ngành điện tử ngày càng đóng vai trò quan trọng, đặc biệt là việc ứng dụng tự động hóa vào trong sản xuất công nghiệp nhờ đó mà giảm bớt được lao động chân tay và nâng cao năng suất lao động, cũng như chất lượng sản phẩm Một trong những thiết bị tự động hóa đó là PLC, ngày nay PLC được sử dụng ngày càng nhiều vì những ưu điểm vượt trội như dễ lập trình, dễ sử dụng, điều khiển chính xác….Trong quá trình học tập ở trường em cũng được trang bị một số kiến thức cơ bản về PLC nên em chọn thực hiện đề tài tốt nghiệp về PLC để củng cố lại kiến thức đã học, đồng thời cũng là dịp tìm tòi, nghiên cứu sâu hơn những vấn đề về PLC. Đề tài của em “THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7 – 200”. Do sự hạn chế về thời gian và kiến thức của bản thân nên luận văn khó tránh khỏi những sai sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý Thầy Cô và các bạn. Trân trọng cám ơn! Sinh viên thực hiện Nguyễn Tất Linh MỤC LỤC Trang PHẦN II: NỘI DUNG 1 CHƯƠNG I: DẪN NHẬP 2 I.1. TÌM HIỂU ĐỀ TÀI: 3 I.2. ĐẶT VẤN ĐỀ: 4 I.3. TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐỀ TÀI 4 I.4. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 5 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG 6 II.1. THIẾT KẾ - THI CÔNG PHẦN CƠ KHÍ CHO MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG. 7 II.1.1. Bãi giữ xe tự động trong thực tế: 7 II.1.2. Mô hình bãi giữ xe tự động: 10 II.2. THIẾT KẾ - THI CÔNG PHẦN ĐIỆN CHO MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG. 12 II.2.1. Nguồn cung cấp cho mô hình: 12 II.2.2. Các mạch điện sử dụng trong mô hình: 15 II.2.2.1. Mạch cầu H: 15 II.2.2.2. Mạch cảm biến hồng ngoại: 30 II.2.2.3. Mạch PWM dùng IC 555: 36 CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG SỬ DỤNG PLC S7- 200 43 III.1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC S7- 200 44 III.1.1.Giới thiệu tổng quát về PLC: 44 III.1.1.2.Giới thiệu về PLC S7-200 CPU 214 45 III.1.1.2.2. Các lệnh cơ bản: 50 III.1.1.2.2.1. Lệnh về bit 50 III.1.1.2.2.2. Timer: TON, TOF, TONR 51 III.1.1.2.2.3. Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm 52 III.1.1.2.2.4. Counter 53 III.1.1.2.2.5. Lệnh Move 54 III.1.1.2.2.6. Lệnh tăng/giảm 56 III.1.1.2.2.7. Lệnh so sánh 56 III.1.1.2.2.8. Lệnh nhảy và lệnh gọi chương trình con 57 III.1.1.2.3. Một số ứng dụng quan trọng trong S7 – 200: 59 III.1.1.2.3.1. Bộ đếm tốc độ cao (HSC): 59 III.1.1.2.3.2. Bộ phát xung (PTO) và bộ điều chế độ rộng xung (PWM) 69 III.1.1.2.3.3. Ngắt trong PLC S7 - 200 71 III.2. TRUYỀN THÔNG SỬ DỤNG FREEPORT 73 III.2.1. Giới thiệu về chế độ Freeport 73 III.2.2. Ứng dụng chế độ Freeport: 73 III.2.3. Yêu cầu kỹ thuật: 74 III.2.4. Các bước khởi tạo Freeport: 74 CHƯƠNG IV: PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN CHO PLC S7 – 200 79 IV.1. Lưu đồ giải thuật: 80 IV.1.1. Bảng quy ước các tín hiệu vào ra, và ý nghĩa tên các chương trình con: 81 IV.1.2. Lưu đồ chương trình chính: 82 IV.1.3. Lưu đồ chương trình con: 84 IV.1.3.1. Lưu đồ chương trình con khởi tạo Freeport: 84 IV.1.3.2. Lưu đồ chương trình ngắt INT_0: 85 IV.1.3.3. Lưu đồ chương trình con CUAVAO: 85 IV.1.3.4. Lưu đồ chương trình con GUITRAI: 87 IV.1.3.5. Lưu đồ chương trình con GUIPHAI: 88 IV.1.3.6. Lưu đồ chưong trình con DIVAO1 và DIVAO11: 89 IV.1.3.7. Lưu đồ chưong trình con DIVAO2 và DIVAO22: 89 IV.1.3.8. Lưu đồ chưong trình con DIVAO3 và DIVAO33: 90 IV.1.3.9. Lưu đồ chưong trình con TANG2: 90 IV.1.3.10. Lưu đồ chưong trình con TANG3: 91 IV.1.3.11. Lưu đồ chưong trình con HAXUONG: 91 IV.1.3.12. Lưu đồ chương trình con LAYTRAI: 92 IV.1.3.13. Lưu đồ chương trình con LAYPHAI: 93 IV.1.3.14. Lưu đồ chưong trình con TANG22: 94 IV.1.3.15. Lưu đồ chưong trình con TANG33: 94 IV.1.3.16. Lưu đồ chưong trình con HAXUONG1: 95 IV.1.3.17. Lưu đồ chương trình con CUARA: 95 IV.2. Chương trình điều khiển bãi giữ xe tự động: 97 IV.2.1. Chương trình chính: 97 IV.2.2. Chương trình con khởi tạo Freeport: 109 III.2.3. Chương trình ngắt INT_0: 110 IV.2.4. Chương trình con CUAVAO: 110 IV.2.4. Chương trình con GUITRAI: 113 IV.2..5. Chương trình con GUIPHAI: 117 IV.2.6. Chương trình con DIVAO1: 121 IV.2.7. Chương trình con DIVAO2: 122 IV.2.8. Chương trình con DIVAO3: 123 IV.2.9. Chương trình con TANG2: 124 IV.2.10. Chương trình con TANG3: 125 IV.2.11. Chương trình con HAXUONG: 126 IV.2.12. Chương trình con LAYTRAI: 127 IV.2.13. Chương trình con LAYPHAI: 131 IV.2.14. Chương trình con DIVAO11: 135 IV.2.15. Chương trình con DIVAO22: 136 IV.2.16. Chương trình con DIVAO33: 137 IV.2.17. Chương trình con TANG22: 138 IV.2.18. Chương trình con TANG33: 139 IV.2.19. Chương trình con HAXUONG1: 141 IV.2.20. Chương trình con CUARA: 141 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 144 V.1. TÓM TẮT ĐỀ TÀI: 144 V.2. TỰ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI: 145 V.3.HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI: 145 PHẦN III: PHỤ LỤC xii TÀI LIỆU THAM KHẢO xiii NỘI DUNG ĐÍNH KÈM (CD) xiv LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 1.1 Bãi giữ xe truyền thống 3 Hình 1.2 Mô hình bãi giữ xe xếp chồng 3 Hình 1.3 Mô hình bãi xe nhiều tầng 4 Hình 1.4 Mô hình bãi giữ xe tự động 4 Hình 2.1 Hệ thống Mâm trượt 9 Hình 2.2 Khung thang nâng xe 9 Hình 2.3 Động cơ kéo robot vào ra 11 Hình 2.4 Động cơ kéo robot lên xuống 11 Hình 2.5 Động cơ kéo và đẩy pallate 12 Hình 2.6 Thanh trượt 12 Hình 2.7 Nguồn máy vi tính ATX 13 Hình 2.8 Sơ đồ nguồn chính trong nguồn máy tính ATX 14 Hình 2.9 Các dạng jack cắm trong nguồn máy tính ATX 14 Hình 2.10 Hình dáng của mạch cầu H 15 Hình 2.11 Cấu tạo Relay 16 Hình 2.12 Cầu tạo của Transistor NPN và PNP 17 Hình 2.13 Nguyên lý hoạt động của Transistor NPN 17 Hình 2.14 BJT NPN mắc theo kiều C chung 18 Hình 2.15 BJT PNP mắc theo kiều E chung 19 Hình 2.16 MOSFET kênh P loại D – MOSFET và loại E – MOSFET 20 Hình 2.17 Phân cực cho MOSFET kênh N 21 Hình 2.118 Dùng MOSFET kênh N điều khiển motor DC. 22 Hình 2.19 Sơ đồ chân của IRF 4905 23 Hình 2.20 Sơ đồ chân của 2N3904 24 Hình 2.21 Sơ đồ chân của IRF 3305 25 Hình 2.22 Khóa trên của mạch cầu H 26 Hình 2.23 Phân cực cho transistor 2N3904 26 Hình 2.24 Khóa dưới của mạch cầu H 27 Hình 2.25 Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H 28 Hình 2.26 Sơ đồ bố trí linh kiện mạch cầu H 29 Hình 2.27 Sơ đồ mạch in mạch cầu H 29 Hình 2.28 Led phát hồng ngoại 30 Hình 2.29 Led thu hồng ngoại 31 Hình 2.30 Sơ đồ chân transistor 2SC1815 31 Hình 2.31 Phân cực cho led phát 32 Hình 2.32 Phân cực cho led thu 33 Hình 2.33 Phân cực cho 2SC1815 34 Hình 2.34 Phân cực cho 2SC1815 dẫn bão hòa 34 Hình 2.35 Biến đổi tương dương thevernin 35 Hình 2.36 Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến hồng ngoại 35 Hình 2.37 Sơ đồ bố trí linh kiện mạch cảm biến hồng ngoại 36 Hình 2.38 Sơ đồ mạch in mạch cảm biến hồng ngoại 36 Hình 2.39 Hình dạng IC 555 36 Hình 2.40 Sơ đồ chân của IC 555 37 Hình 2.41 Cấu tạo bên trong IC 555 39 Hình 2.42 Nguyên lý hoạt động của IC 555 39 Hình 2.43 Mạch IC 555 tạo dao động 40 Hình 2.44 Thiết kế mạch 555 41 Hình 2.45 Sơ đồ nguyên lý mạch PWM dùng IC 555 42 Hình 2.46 Sơ đồ bố trí linh kiện mạch PWM dùng IC 555 43 Hình 2.47 Sơ đồ mạch in mạch PWM dùng IC 555 43 Hình 3.1 Cấu tạo của PLC 44 Hình 3.2 Bộ điều khiển lập trình S7 – 200, CPU 214 46 Hình 3.3 Sơ đồ các chân của RS485 47 Hình 3.4 Chu kỳ thực hiện theo vòng quét (scan) trong S7 – 200 49 Hình 3.5 Cấu trúc chương trình của S7 – 200 50 Hình 3.6 Mode đếm 0, 1, 2 62 Hình 3.7 Mode đếm 3, 4, 5 62 Hình 3.8 Mode đếm 6, 7, 8 63 Hình 3.9 Mode đếm 9, 10, 11 dạng 1X 63 Hình 3.10 Mode đếm 9, 10, 11 dạng 4X 64 LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1 Thông số định mức của IRF 4905 23 Bảng 2.2 Đặc tính điện của IRF 4905 23 Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của 2N3904 24 Bảng 2.4 Đặc tính điện của 2N3904 24 Bảng 2.5 Thông số định mức của IRF 3305 25 Bảng 2.6 Đặc tính điện của IRF 3305 25 Bảng 2.7 Thông số định mức của 2SC1815 31 Bảng 2.8 Đặc tính điện của 2SC1815: 32 Bảng 2.9 Thông số định mức của IC 555 38 Bảng 3.1 Mô tả lệnh S (Set) và R (Reset) bằng LAD: 53 Bảng 3.2 Mô tả lệnh so sánh bằng ngôn ngữ LAD: 56 Bảng 3.3 Mô tả lệnh JMP và lệnh CALL 58 Bảng 3.4 Bộ đếm HSC trong S7 - 200 59 Bảng 3.5 Taàn soá cho pheùp ñeám cuûa HSC: 59 Bảng 3.6 Byte traïng thaùi vaø byte ñieàu khieån cuûa HSC 59 Bảng 3.7 Giaù trò ñeám töùc thôøi vaø Giaù trò ñaët tröôùc 60 Bảng 3.8 YÙ nghóa cuûa caùc vuøng nhôù khi söû duïng HSC 60 Bảng 3.9 Kết nối input của HSC 65 Bảng 3.10 Cấu trúc byte SMB47 được gọi là byte điều khiển của HSC1 67 Bảng 3.11 Cấu trúc byte SMB57 được gọi là byte điều khiển của HSC2 67 Bảng 3.12 Byte điều khiển cho PTO và PWM 69 Bảng 3.13 Các thanh ghi khác của PTO/PWM 69 Bảng 3.14 Các giá trị nạp cho byte điều khiển và kết quả thực hiện 69 Bảng 3.15 Các sự kiện ngắt trong S7 – 200 71 Bảng 3.16 Khởi tạo Freeport 73 Bảng 3.17 Khởi tạo nhận dữ liệu qua Freeport 76