دانلود فایل کنترل نوار نقاله خط تولید یک کارخانه باPLC

کنترل نوار نقاله خط تولید یک کارخانه باPLC

لازم است قبل از شروع به بحث مختصری راجع به کل پروژه توضیحاتی را ذکر کنم پروژه من در اصل برنامه نویسی plcاست اما از آنجاییکه من در پروژه از قسمت الکترونیکی نیز استفاده کردم با راهنمایهای استاد راهنما لازم دانستم که در مورد این قسمت نیز در این مستندات توضیحاتی را ذکر کنم حال اصل موضوع از این قرار است که ما در کارخانه ها دیده ام که افرادی را برای ک

دسته بندی	ساخت و تولید
بازدید ها	1
فرمت فایل	doc
حجم فایل	10089 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	76

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

فهرست مطالب:

چکیده....................................................................................................................... 6

نمای شماتیک از برد الکترونیکی................................................................................7

نمای اصلی برد(قسمت الکترونیک)...............................................................................8

نمای کلی پروژه..........................................................................................................9

فصل اول :سخت افزار....................................................................................................... 11

Plc1-1 ...................................................................................................................12

1-2 موتور گیربکسی ......................................................................................................40

1-3 سنسور مادون قرمز.....................................................................................................46

1-4 میکرو کنترلر ...........................................................................................................51

Lcd1-5 ......................................................................................................................60

1-6 خلاصه فصل..............................................................................................................65

فصل دوم: نرم افزار.............................................................................................................66

2-1 برنامه plc ........................................................................................................ 67

2-2 برنامهAVR..........................................................................................................70

2-3 خلاصه فصل.......................................................................................................... 73

منابع...................................................................................................................................74

چکیده:

لازم است قبل از شروع به بحث مختصری راجع به کل پروژه توضیحاتی را ذکر کنم. پروژه من در اصل برنامه نویسی plcاست اما از آنجاییکه من در پروژه از قسمت الکترونیکی نیز استفاده کردم با راهنمایهای استاد راهنما لازم دانستم که در مورد این قسمت نیز در این مستندات توضیحاتی را ذکر کنم. حال اصل موضوع از این قرار است که ما در کارخانه ها دیده ام که افرادی را برای کنترل نوار نقاله گذاشته اند که این امر علاوه بر هزینه های زیاد ،خطاهای انسانی را نیز در بر دارد .اما با پیشرفت تکنولوژی ماجولهای قابل برنامه ریزی وارد بازار صنعت شده که از آن جمله بهترین و در دسترس ترین و با تنوع زیاد را شاید بتوانplcنام برد که این مشکلات را حل کرد. که ما از این ماجولplcکه از نوع خاص آن logoاستفاده کردیم و فرمانی را توسط این ماجول به موتور نوار نقاله مبنی بر راه اندازی و کنترل نوار نقاله دادیم. بعد از این مرحله وارد قسمت الکترونیکی مدار شدیم که شمردن کالاها روی نوار نقاله بود که این کار توسط مادون قرمز و بعد خروجی مادون به ورودی avrو استفاده از کانتر avrبرای شمردن کالاهاو سپس نمایش بررویlcdکه به قسمت خروجی avrوصل است. که در فصل اول در مورد سخت افزارهای بکار رفته در این پروژه صحبت میکنیم ودر فصل دوم در مورد نرم افزارهای که یکی plc و دیگری avr است بحث خواهیم کرد لازم به ذکر است در پایان هر فصل اهداف کلی به عنوان خلاصه فصل بیان شده است.

فصل اول

سخت افزار

PLC:

PLC مخف Programable logic contorerl به معنی برنامه کنترل منطقی می باشد که برنامه نوشته شده توسط کامپیوتر را از کامپیوتر به کنتاکتور ها یا رله ها توسط مدار رابط یا اینتر فیس انتقال میدهد و طبق برنامه ذکر شده دستگاه ها را راه اندازی و کنترل می نمایید. امروزه استفاده از PLC در صنایع و کارخانه ها رو به افزایش است و بایستی برقکاران صنعتی طرز استفاده از آن را بدانند.PLC هایی مورد آموزش مربوط به شرکت زیمنس می باشند.

شمای کلی PLCها:

PLC PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER))کنترل کننده قابل برنامه ریزی منطقی:

در سال 1968 آمریکایی ها اولین PLC را ساختند و آنرا کنترل قابل برنامه ریزی نام نهادند {PROGRAMABLE CONTROLLER } آلمانی ها در سال 1973 PLC را وارد بازار کردند و اکنون شرکتهای مختلفی در جهان در زمینه ساخت و استفاده از PLC در حال فعالیت هستند.سهم شرکت زیمنس از بازار PLC جهان 26%_ شرکت آمریکایی ALAM BRADLEY 26 % _ OMRON ژاپن 11 ٪ ــ MITSUBISHI 9 ٪ و الباقی مربوط به کمپانی های AEG-BOSCH -GENRAL ELECTRIC و TELEME CANIQUE فرانسه می باشد.

شرکتهای ایرانی نظیر کنترونیک - صنعت فردا و فتسو آلمانی که همگی مدلی از زیمنس آلمان می باشند.

طراحی مدار فرمان توسط کامپیوتر :

هر سیستم نیاز به کنترل دارد.در سیستم های صنعتی 2 نوع کنترل وجود دارد.

1-سخت افزاری(مدارات فرمان الکتریکی) 2- سیستم های PLCسیستم های PLC خود به 2 گروه تقسیم می شوند : 1- سیستم های کنترلی گسترده DCS 2- کامپیوتر های شخصی IPC

پروسه کار یک PLC:

ورودی پردازش خروجی

ورودی می تواند سنسور ها - کلید های قطع ووصل -عوامل مکانیکی و...باشند. خروجی هم موتورها - رله یا کنتاکتورها - لامپ ها و نمایشگر ها باشند.

با اعمال ورودی به یک سیستم PLC که می تواند بصورت کلیدی و یا سنسور باشد عمل پردازش بر روی ان صورت گرفته و نتیجه عمل در یک عمل کننده یا یک شبیه ساز آشکار می شود.به مجموعه این اعمال یک فرایند یا پروسه کاری گفته می شود.

موارد کاربرد PLC :

1- کنترل هر گونه ماشین و وسیله برقی

2- کنترل هر سیستم خط تولید

3- کنترل فرمان مدار CNC (ماشین های فرز پیشرفته )

تفاوت PLC با کامپیوتر :

تمامی اجزا یک کامپیوتر در یک PLC وجود دارد ولی کامپیوتر از لحاظ نوع ورودی و خروجی ها و همچنین عمل ترکیب ورودی ها و خروجی ها با PLC متفاوت می باشد.خروجی PLC می تواند یک رله - تریاک - ترانزیستور - تریستور و غیره باشد که با توجه به حداکثر جریان مجاز خروجی PLC باید انتخاب شود تا آسیبی به سیستم وارد نشود.

در PLC ما نتیجه عمل را می بینیم ولی در کامپیوتر فقط اطلاعات را می بینیم.

تفاوت رله های قابل برنامه ریزی باPLC:

مزایای این رله ها:

قیمت ارزان-سبک-کوچک هستندکه برای کاربردهای محدود مانند پله برقی ، راه اندازی یک یا چند موتور و موارد مشابه.

در ضمن دراکثر رله های قابل برنامه ریزی در جلوی پانل آنها یک (DISPLAY)کوچک وجود دارد که می توان از طریق آن برنامه مورد نظر را در آن نوشت.(یک صفحه کلید کوچک نیز دارد.)

محدودیت های این رله:

1- تعداد ورودی ها و خروجی ها محدود است(بین 20 تا30)

2- تعداد تایمرها و شمارنده های داخل آن محدود است.

3- تعداد سطرهای برنامه نویسی آن محدود است.

4- تعداد قطعات فراخوانده شده از حافظه محدود است.

حافظه بکار رفته در PLC :

در PLC از حافظه های نیمه هادی و بیشتر از RAM و EEPROM استفاده می شود .یک باتری نیز برای جلوگیری از پاک شدن اطلاعات حافظه RAM در مواقع قطع برق و خاموش کردن دستگاه بکار برده می شود.یک خازن نیز موازی با باتری بک آپ قرار گرفته که بهنگام تعویض باتری می تواند برق سیستم را بمدت 30 ثانیه تامین نمایید.ولتاژ باتری3.6 ولت با جریان دهی 0.09 میلی آمپر می باشد.

در مقایسه با روشهای حل سنتی و PLC می توان نتیجه گرفت که روش کار PLC آسانتر و توانایی و قابلیت بیشتری نسبت به روش سنتی می باشد.در PLC می توان براحتی در برنامه و اجرای آن تغییرات اعمال نمود.همچنین دارای حجم کم و ارزانتری می باشد و نگهداری آن نیز آسانتر است.

امروزه در بین کشورهای صنعتی ، رقابت فشرده و شدیدی در ارائه راهکارهایی برای کنترل بهتر فرآیندهای تولید ، وجود دارد که مدیران و مسئولان صنایع در این کشورها را بر آن داشته است تا تجهیزاتی مورد استفاده قرار دهند که سرعت و دقت عمل بالایی داشته باشند. بیشتر این تجهیزات شامل سیستم‌های استوار بر کنترلرهای قابل برنامه‌ریزی (Programmable Logic Controller) هستند. در بعضی موارد که لازم باشد می‌توان PLCها را با هم شبکه کرده و با یک کامپیوتر مرکزی مدیریت نمود تا بتوان کار کنترل سیستم‌های بسیار پیچیده را نیز با سرعت و دقت بسیار بالا و بدون نقص انجام داد.

قابلیت‌هایی از قبیل توانایی خواندن انواع ورودی‌ها (دیجیتال ، آنالوگ ، فرکانس بالا...) ، توانایی انتقال فرمان به سیستم‌ها و قطعات خروجی ( نظیر مانیتورهای صنعتی ، موتور، شیر‌برقی ، ... ) و همچنین امکانات اتصال به شبکه ، ابعاد بسیار کوچک ، سرعت پاسخگویی بسیار بالا، ایمنی ، دقت و انعطاف پذیری زیاد این سیستم‌ها باعث شده که بتوان کنترل سیستم‌ها را در محدوده وسیعی انجام داد.

مفهوم کنترلرهای قابل برنامه‌ریزی PLC:

در سیستم‌های اتوماسیون وظیفه اصلی کنترل بر عهده PLC است که با گرفتن اطلاعات از طریق ترمینالهای ورودی، وضعیت ماشین را حس کرده و نسبت به آن پاسخ مناسبی برای ماشین فراهم می‌کند. امکان تعریف مدهای مختلف برای ترمینالهای ورودی/خروجی یک PLC، این امکان را فراهم کرده تا بتوان PLC را مستقیما به المانهای دیگر وصل کرد. علاوه بر این PLC شامل یک واحد پردازشگر مرکزی( CPU) نیز هست، که برنامه کنترلی مورد نظر را اجرا می‌کند. این کنترلر آنقدر قدرتمند است که می‌تواند هزارها I/O را در مدهای مختلف آنالوگ یا دیجیتال و همچنین هزارها تایمر/ کانتر را کنترل نماید. همین امر باعث شده بتوان هر سیستمی، از سیستم کنترل ماشین‌هایی با چند I/O که کار ساده‌ای مثل تکرار یک سیکل کاری کوچک انجام می‌دهند گرفته تا سیستم‌های بسیار پیچیده تعیین موقعیت و مکان‌یابی را کنترل نمود. این سیستم می‌تواند بدون نیاز به سیم‌بندی و قطعات جانبی و فقط از طریق نوشتن چند خط برنامه تا صدها تایمر را در آن واحد کنترل و استفاده نماید.

زمان پاسخ‌گویی Scan Time:

این زمان بستگی به سرعت پردازش CPU مدل انتخاب شده PLC و طول برنامه کاربر دارد. از یک میکرو‌ثانیه تا ده میلی ثانیه می‌باشد. مثلا در مواقعی که I/O از سیستم اصلی دور باشد، چون مجبور به نقل و انتقال سیگنالها به سیستم دورتری هستیم در نتیجه زمان اسکن زیاد می‌شود. همچنین مانیتور کردن برنامه کنترلی اغلب به زمان اسکن می‌افزاید چرا که CPU کنترلر مجبور است وضعیت کنتاکتها، رله‌ها ، تایمر‌ها و... را روی CRT یا هر وسیله نمایشگر دیگری بفرستد.

قطعات ورودی:

هوشمند بودن سیستم اتوماسیون بیشتر مربوط به توانایی PLC در خواندن سیگنالهای ارسالی از انواع ورودی‌ها، دستی، اتوماتیک و حس‌گرهای خودکار می‌باشد. قطعات ورودی نظیر شستی‌های استارت/ استوپ ، سوییچ‌ها، میکرو‌سوییچ‌ها، سنسورهای فتوالکتریک، proximity ، level sensor ، ترموکوپل، PT100 و... PLC از این سنسورها برای انجام عملیاتی نظیر تشخیص قطعه روی نوار نقاله حامل قطعات، تشخیص رنگ، تشخیص سطح مایعات داخل مخزن، آگاهی داشتن از مکانیزم حرکت و موقعیت جسم، تست کردن فشار مخازن و بسیاری موارد دیگر، استفاده می‌کند.

سیگنالهای ورودی یا دیجتال هستند و یا آنالوگ، که در هر صورت ورودی‌های PLC را توان در مدهای مختلف تنظیم و مورد استفاده قرار داد.

قطعات خروجی:

همانطوری که می‌دانید یک سیستم اتوماسیون شده بدون داشتن قابلیت اتصال به قطعات خروجی از قبیل سیم‌پیچ، موتور، اینورتر، شیربرقی ، هیتر و ... کامل نخواهد بود. قطعت خروجی نحوه عملکرد سیستم را نشان می‌دهند و مستقیما تحت تاثیر اجرای برنامه کنترلی سیستم هستند در خروجی‌های PLC نیز مدهای مختلفی برای اعمال سیگنال به المانهای خروجی وجود دارد.

نقش کنترلرهای قابل برنامه‌ریزی (PLC) در اتوماسیون صنعتی:

در یک سیستم اتوماسیون، PLC بعنوان قلب سیستم کنترلی عمل می‌کند. هنگام اجرای یک برنامه کنترلی که در حافظه آن ذخیره شده است، PLC همواره وضعیت سیستم را بررسی می‌کند. این کار را با گرفتن فیدبک از قطعات ورودی و سنسورها انجام می‌دهد. سپس این اطلاعات را به برنامه کنترلی خود منتقل می‌کند و نسبت به آن در مورد نحوه عملکرد ماشین تصمیم‌گیری می‌کند و در نهایت فرمانهای لازم را به قطعات و دستگاههای مربوطه ارسال می‌کند.

مقایسه تابلوهای کنترل معمولی با تابلوهای کنترلی مبتنی بر PLC:

امروزه تابلوهای کنترل معمولی ( رله‌ای ) خیلی کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. چرا که معایب زیادی دارند. از آنجا که این نوع تابلوها با رله‌های الکترو‌مکانیکی کنترل می‌شوند، وزن بیشتری پیدا می‌کنند، سیم‌کشی تابلو کار بسیار زیادی می‌طلبد و سیستم را بسیار پیچیده می‌کند. در نتیجه عیب‌یابی و رفع مشکل آن بسیار پرزحمت بوده و برای اعمال تغییرات لازم در هر سال و یا بروز کردن سیستم بایستی ماشین را بمدت طولانی متوقف نمود که این امر مقرون به صرفه نخواهد بود. ضمنا توان مصرفی این تابلوها بسیار زیاد است.

با بوجود آمدن PLC، مفهوم کنترل و طراحی سیستم‌های کنترلی بطور بسیار چشمگیری پیشرفت کرده است و استفاده از این کنترلر‌ها مزایای بسیار زیادی دارد. که به برخی از این موارد در زیر اشاره کرده‌ایم. که با مطالعه آن می‌توان به وجه تمایز PLC با سایر سیستم‌های کنترلی پی برد:

سیم بندی سیستم‌های جدید در مقایسه با سیستم‌های کنترل رله‌ای تا 80٪ کاهش می‌یابد.

از آنجاییکه PLC توان بسیار کمی مصرف می‌کند، توان مصرفی بشدت کاهش پیدا خواهد کرد.

توابع عیب یاب داخلی سیستم PLC ، تشخیص و عیب‌یابی سیستم را بسیار سریع و راحت می‌کند.

برعکس سیستم‌های قدیمی در سیستم‌های کنترلی جدید اگر نیاز به تغییر در نحوه کنترل یا ترتیب مراحل آن داشته باشیم، بدون نیاز به تغییر سیم‌بندی و تنها با نوشتن چند خط برنامه این کار را انجام می‌دهیم. در نتیجه وقت و هزینه بسیار بسیار اندکی صرف انجام اینکار خواهد شد.

در مقایسه با تابلو‌های قدیمی در سیستم‌های مبتنی بر PLC نیاز به قطعات کمکی از قبیل رله ، کانتر، تایمر، مبدل‌های A/D و D/A و... بسیار کمتر شده است. همین امر نیز باعث شده در سیستم‌های جدید از سیم‌بندی،پیچیدگی و وزن تابلو‌ها به نحو چشمگیری کاسته شود.

از آنجاییکه سرعت عملکرد و پاسخ‌دهی PLC در حدود میکرو‌ثانیه و نهایتا میلی ثانیه است،لذا زمان لازم برای انجام هر سیکل کاری ماشین بطور قابل ملاحظه‌ای کاهش یافته و این امر باعث افزایش میزان تولید و بالا رفتن بازدهی دستگاه می‌شود.

ضریب اطمینان و درجه حفاظت این سیستم‌ها بسیار بالا تر از ماشین‌های رله‌ای است.

وقتی توابع کنترل پیچیده‌تر و تعداد I/O ها خیلی زیاد باشد، جایگزین کردن PLC بسیار کم ‌هزینه‌تر و راحت‌تر خواهد بود

امروزه استفاده از تجهیزات کنترلی نظیر PLCها و مینی PLC ها در صنعت به امری بدیهی ولازم تبدیل گشته که این امر هم به دلیل ارتقاء ایمنی و کارائی در سیستم های صنعتی است.لذا توسعه تجهیزات کنترلی مستلزم داشتن نیروی متخصص و کارآزموده است.در بحث آموزش فنی وتخصصی مجموعه های آموزشی از اهمیت زیادی برخوردار هستند به طوری که امکان آموزش کامل بدون وجودمجموعه آموزشی مرتبط با موضوع امکان پذیر نیست.تنها باروشهای نوین آموزشی می توان به مهم دست یافت.

انواع PLCها:

PLCدر راقع یک کامپیوتر صنعتی است.

زبانهای برنامه نویسی در استانداردIEC 61131-3:

1-(ladder diagram)LD، مناسب برای کسانیکه با دیاگرام رله ای آشنایی دارند.

2- (function balck diagram)FBD،مناسب برای کسانیکه بادیاگرام مدار منطقی آشنایی دارند.

3-(sequential fanctial chart)SFC، مناسب برای کسانیکه با ساختار های الگوریتمی آشنایی دارند.

4-(instruction list) IL، مناسب برای کسانیکه با زبان اسمبلی آشنایی دارند.

5-(structured text)ST، مناسب برای کسانیکه با زبانهای سطح بالا آشنایی دارند.

عملکرد PLC:

ورودیها بطور کامل خوانده می شوند.

ساختار کل اجرای برنامه های PLC:

این ساختار به این معنی است که در هنگام

اجرای برنامه ،ورودی ها خوانده نمی شوند.

بررسی ساختارورودیهایPLC:

نکته:در بعضی ازPLCها منبع 24 ولت در داخل PLC است.

نکته:رله های خروجی انواع PLCها 2آمپر و 250 ولت را تحمل می کند. در عمل معمولا مستقیما از خروجی رله های PLC استفاده نمی شود.

معمولا از رک رله استفاده می شود که رله ها به صورت سوکتی هستند و به راحتی خارج می شوندو از رله های قویتر استفاده می شوند.

گاهی خروجی ها به صورت ترانزیستوری هستند. علت استفاده از خروجیهای ترانزیستوری این است که این خروجیها سرعت بالاتری نسبت به خروجیهای رله ای دارند.

از معایب این خروجیها این است که ترانزیستور باید بایاس شود و پلاریته ولتاژ اهمیت دارد. معمولا برای درایو کردن Stepperموتورها از این خروجیها استفاده می شود.

آدرس های ورودی خروجی در plcها(:در استانداردIEC 61131-3):

نکات:

% به معنی سیگنال ورودی یا خروجی (از بیرونplc)است.

%I به معنی خواندن بیت های ارتباط با خارج است.

%O به معنی نوشتن در بیت های ارتباط با خارج است.

استاندارد تعداد بیت های ورودی برای یک کارت 8,16,32,64:

استاندارد تعداد بیت های خروجی برای یک کارت 8,16,32,64:

توضیح دستوارت ورودی وخروجی :

مربع اول :می تواند شامل

X:به معنی آدرس دهی بیتی.

B: به معنی آدرس دهی بایتی.

W:به معنی آدرس دهی کلمه ای(2بایتی).

M: به معنی دستیابی به ورودی خروجی های مخصوص مونیتورینگ است.

مربع دوم:یک عدد قرار می گیرد. در یک شبکه PLCها هر کدام ازPLCها شماره گذاری می شوند.در این مربع شمارهPLCمورد نظر نوشته می شود.

مربع سوم: شماره اسلاتی که بیت یا بایت مورد نظر ما در آن قرار دارد را مشخص میکند.

مربع چهارم: شماره ورودی یا خروجی را مشخص میکند.

نکته: در مربع هایی که اعداد در آنها قرار میگیرد فقط می توان از 0 تا99 را نوشت.

نکته بسیار مهم:

دستورات ورودی و خروجی زمانی که در برنامه نوشته می شوند. به این معنی است که در همان زمان از ورودی و خروجی خوانده میشوند،بلکه این دستورات در واقع نام متغییر درRAMهستند.

همانطور که قبلا اشاره شد ابتدا تمام ورودیها خوانده می شوندو سپس برنامه کامل اجرا می شودو در پایان خروجیها بروز میشوند واین روند ادامه می یابد. به همین دلیل ابتدا تمامی ورودیها خوانده می شوند و در متغییرهایی دقیقا با همان نام سخت افزاری ذخیره می شوند ( %IX0.1.5).زمانی که شما دستور%IX0.1.5 را می نویسد این بیت در عمل از حافظه RAMخوانده می شود.

به همین ترتیب زمانی که در برنامه از دستور %QB2.3.0استفاده میکنیم ، در واقع این دستور یک بایت را در آدرسی از حافظه RAM بانام%QB2.3.0 قرار می دهد . و در پایان اجرای برنامه تمامی خروجیها بروز می شوند.

نکته:

علت اینکه در همان لحظه که از دستورات %استفاده میکنیم ورودی و خروجیها را چک نمیکند این است که برای هر بار خواندن ورودی ها باید برنامه را رها کند و به ورودیها و خروجیها رسیدگی کند که این کار وقت برنامه را تلف می کند. و ممکن است وسط برنامه مقدار ورودی تغییر کند بنابراین نصف برنامه بر حسب ورودی مثلا صفر اجرا شده است و نصف دیگر آن بر حسب ورودی یک اجرا می شود که این حالت نا خواسته است.

نکته:

در عمل به منظور صرفه جویی در تعداد پایه ها از روش زیر استفاده می شود.

نمای شماتیک از برد الکترونیکیموتور گیربکسیکنترل نوار نقاله