Đồ án Tìm hiểu Modul Analog trong S7-200 - Hồ Văn Từ

ố kỹ thuật
MODULE
EM231
EM231
Số ngõ vào
4
8
Dạng ngõ vào
0-10V / 0-20mA
0-10V / 0-20mA
Mức diện áp
0-10V, 0-5V
±5V, ± 2,5V
0-10V, 0-5V, ± 5V,
± 2,5V 0-10V, 0-5V, ± 5V
± 2,5V,0-20mA 
Độ phân giải
12 bit
12 bit
Cách ly
không
không
Kich thước
71,2 x 80 x 62 mm
71,2 x 80 x 62 mm
Cách kết nối ngõ vào
Switch chọn giá trị ngõ vào và độ phân giải.
Đơn cực
Điện áp toàn giai ngõ vao
Độ phân giải
SW1
SW2
SW3
ON
ON
OFF
0 đến 10V
2.5mV
ON
ON
0 đến 5V
1.25mV
0 đến 10mA
5μA
Lưởng cực
Điện áp toàn giai ngõ ra
Độ phân giải
SW1
SW2
SW3
OFF
OFF
ON
-5V đến +5V
2.5V
ON
OFF
-2.5V đến +2.5V
1.25V
Lưu ý: Dòng điện ngõ vào: 0 đến 20mA. Độ phân giải: 5uA hay từ 1,25mV đến 2,5mV. Giá trị số ngõ5 vào: -32000 đến 32000(lưỡng cực) hay từ 0 đến 32000(đơn cực). 
Mạch ngõ vào của Module EM231.
Module analog EM235 
Các thông số kỹ thuật.
MODULE
E235
Số ngõ vào
4
Dạng ngõ vào
0-10V/0-20mA
Mức điện áp
0-10V/0-5V
Độ phân giải
12 bit
Cach ly
không
Số ngõ ra
1
Dạng ngõ ra
0-10V/0-20mA
Độ phân giải
 12 bit điện áp
11 bít dòng điện
Cách ly
Không
Kich thước
71,2 x 80 x 62 mm
Cách kết nối ngõ vào, ngõ ra.
Switch chọn giá trị ngõ vào và độ phân giải.
 	Lưu ý: Độ phân giải: 5uA hay từ 12,5uV đến 5mV. Giá trị số ngõ vào: -32000 đến 32000 hay từ 0 đến 32000. 
Mạch ngõ vào của Module EM235.
Module analog EM232 
Các thông số kỹ thuật.
MODULE
EM232
EM232
Số ngõ vào
2
4
Mức diện áp
0-10V/0-20mA
0-10V/0-20mA
Độ phân giải
12 bit điện áp
11 bit dòng điện
12 bit điện áp
11 bit dòng điện
Cách ly
Không 
Không
Kich thước
46 x 80 x 62 mm
71,2 x 80 x 62 mm
Một vài thông số chi tiết.
Cách kết nối ngõ ra.
Hiệu chỉnh giá trị analog . 
 - Module analog thường có nhiều tầm đo khác nhau, tín hiệu ngõ vào có thể là dòng điện hoặc điện áp. Việc chuyển đổi từ tầm đo này sang tầm đo khác thì kết quả chuyển đổi thường có những sai số nhất định do cấu trúc của mạch chuyển đổi. Do vậy thông thường khi sử dụng module analog, người lập trình cần phải hiệu chỉnh trước khi sử dụng để kết quả chuyển đổi được chính xác hơn. Dưới đây trình bày việc hiệu chỉnh cho ngõ vào là điện áp, tầm đo 10V, ngõ vào chuyển đổi là AIW0. 
- Cấp điện cho module analog hoạt động khoảng 10 phút. 
- Chọn điện áp vào là 10V ( độ phân giải 2,5mV) 
- Chỉnh biến trở tại ngõ vào AIW0 để ngõ vào đạt giá trị 0V. 
- Dùng chương trình đọc giá trị analog vào và quan sát giá trị. Nếu chưa bằng không thì hiệu chỉnh độ lợi (Gain) để đạt giá trị = 0. 
- Chỉnh biến trở tại ngõ vào AIW0 để ngõ vào đạt giá trị 10V. 
- Dùng chương trình đọc giá trị analog vào và quan sát giá trị. Nếu chưa bằng 32000 thì hiệu 
chỉnh độ lợi (Gain) để đạt giá trị = 32000. 
_____________________________________________________
CHƯƠNG IV
THIẾT BỊ CẢM BIẾN ĐO LỰC
LOADCELL LÀ GÌ ? 
Load cell là thiết bị điện dùng để chuyển đổi lực thành tín hiệu điện. 
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Hoạt động dựa trên nguyên lý cầu điện trở cân bằng Wheatstone. Giá trị lực 
tác dụng tỉ lệ với sự thay đổi điện trở cảm ứng trong cầu điện trở, và do đó 
trả về tín hiệu điện áp tỉ lệ
Loadcell la trong những loại cảm biến đo lực dùng chủ yếu trong các thiết bị đo khối lượng .Một loadcell thông thường gồm có hai phần tử, một phần tử đàn hồi và một phần tử cảm biến.
Phần đàn hồi bị biến dạng dưới tác dụng của tải,phần tử cảm biến ghi nhận sự biến dạng của phần tử đàn hồi chuyển chúng thành tín hiệu điện ở ngõ ra.
Phần tử dàn hồi
Phẩn tử cảm biến
Phẩn tử cảm biến
	 Áp lực 	biến dạng 	tín hiệu điện
 cơ khì
Trong hầu hết các loadcell phần tử đàn hồi thường được làm bằng thép còn phần tử cảm biến thường bao gồm cấc phần tử đo sức căng.Các phần tử đo sức căng này được dán chặc lên các phần tử đàn hồi.độ chính xác các loadcell phụ thuộc vào tính trể từ và độ dão của vật liệu ,chỉ có thể xử dụng các loại thép chất lượng cao và công nghẹ chế tạo hiện đại mới hạn chế được ảnh hưởng này.
 Cilicol là một trong những loại vật liệu lý tưởng để chế tạo loadcell vì vật liệu mày không có tính trể và độ dão .người ta có thể sản xuất hàng loạt theo từng mẽ nên các loaceel làm bằng vạt liệu này có chi phí sản xuất thấp.
Giới thiệu một số loadcell trên thị trường
 
Load cell VLC131-VMC USA
5Kg
10Kg
20Kg
30Kg
50Kg
100Kg
 
Load cell VLC 134-VMC USA
3Kg
6kg
10kg
20kg
30kg
50kg
 
Load cell UAD-OHAUS
60Kg
100Kg
150Kg
300Kg
500Kg
750Kg
 
Load cell UDB-USA
50Kg
60Kg
100Kg
150Kg
200Kg
300Kg
 
Load cell SBCL
500Kg
1Tấn
2Tấn
5Tấn
10Tấn
20 Tấn
 
Load cell VMC 138
150Kg
200Kg
300Kg
500Kg
750Kg
1000Kg
 
Load cell MDB-HÀ LAN
10Tấn
20Tấn
25Tấn
30Tấn
35Tấn
40Tấn
 
Load cell ASC-HÀ LAN
10 Tấn
20 Tấn
25 Tấn
30 Tấn
35 Tấn
40 Tấn
 
Load cell ZEMIC H8
500Kg
1Tấn
2Tấn
5Tấn
10Tấn
20Tấn
 
Load cell ZEMIC L6G
60kg
100kg
150kg
300kg
500kg
750kg
 
Load cell ZEMIC L6E
50kg 
60kg 
100kg 
150kg 
200kg 
300kg
 
Load cell ZEMIC H3
50Kg
100Kg
200kg
300kg
500kg
1000kg
 
Load cell VLC100H - VMC USA
500Kg
1Tấn
2Tấn
5Tấn
10Tấn
20Tấn
 
Load cell VLC 137S VMC-USA
50Kg
60kg
100kg
150kg
300kg
500kg
 
Load cell VLC132-VMC USA
60Kg
150Kg
300Kg
500Kg
600Kg
750Kg
 
Load cell VLC110
50Kg
100kg
200kg
500kg
1000kg
5000kg
CHI TIẾT SẢN PHẨM LOADCELL ZEMIC H3
Load cell ZEMIC H3
Thông tin nhà sản xuất :
- Tải trọng (kg): 50, 100, 200, 300, 500, 1000.
- Cấp chính xác : OIML R60 C3 
- Điện áp biến đổi : (2 ± 0.002 ) mV/V
- Sai số lặp lại : (≤ ± 0.01) %R.O 
- Độ trễ : (≤ ± 0.02) %R.O
- Sai số tuyến tính: ( ≤ ± 0.02 ) %R.O
- Quá tải (30 phút) : ( ≤ ± 0.02 ) %R.O
- Cân bằng tại điểm : ("0" ≤ ± 1) %R.O
- Bù nhiệt : ( -10 ~ +40) °C
- Nhiệt độ làm việc :(-20 ~ +60) °C
- Nhiệt độ tác động đến tín hiệu ra: (≤ ± 0.002 )%R.O/°C
- Nhiệt độ tác động làm thay đổi điểm "0" : (≤ ± 0.002 ) %R.O/°C
- Điện trở đầu vào : (381 ± 4) Ω
- Điện trở đầu ra : (350 ± 1) Ω
- Điện trở cách điện: ≥ 5000 (ở 50VDC) MΩ
- Điện áp kích thích: 6 ~ 15 (DC/AC) V 
- Điện áp kích thích tối đa : 20 (DC/AC) V 
- Quá tải an toàn: 150 %
- Quá tải phá hủy hoàn toàn: 300%
- Tuân thủ theo tiêu chuẩn: IP67
- Chiều dài dây tín hiệu: 5m 
- Màu sắc dây : Đỏ , Đen , Xanh , Trắng 
- Phương thức định lượng : cảm biến từ (load cell). 
Model
ZEMIC - H3S
Mức tải tối đa (kg)
50 Kg
100 Kg
200 Kg
300 Kg
500 Kg
1000 Kg
Mức tải tối đa (k)
H3S 50
H3S 100
H3S 200
H3S 300
H3S 500
H3S 1T
ITEM
OIML R60 C3
Unit
Điện áp biến đổi
2mV/V , 3mV/V
mV/V
Sai số lặp lại
± 0.01
%R.O
Độ trễ
± 0.02
%R.O
Sai số tuyến tính
± 0.02
%R.O
Quá tải (30 phút)
± 0.02
%R.O
Cân bằng tại điểm
"0" ≤ ± 1
%R.O
Bù nhiệt
-10 ~ +40
°C
Nhiệt độ làm việc
-20 ~ +60
°C
Nhiệt độ tác động đến tín hiệu ra
± 0.002
%R.O/°C
Nhiệt độ tác động làm thay đổi điểm "0"
≤ ± 0.002
%R.O/°C
Điện trở đầu vào
381 ± 4
Ω
Điện trở đầu ra
350 ± 1
Ω
Điện trở cách điện
5000 (ở 50VDC)
MΩ
Điện áp kích thích
6 ~ 15
(DC/AC) V
Điện áp kích thích tối đa
20
(DC/AC) V
Quá tải an toàn
150
%
Quá tải phá hủy hoàn toàn
300
%
Tuân thủ theo tiêu chuẩn
IP67
Màu sắc dây
Đỏ , Đen , Xanh , Trắng
Chiều dài dây tín hiệu
1,5m
2m
Đạt Chuẩn
OIML , CE
Phân Phối
Phân Phối Tại Việt Nam Bởi Công ty Cổ Phần Cân Điện Tử Thịnh Phát
Hãng Sản Xuất
ZEMIC - HÀ LAN
BÀI TẬP ỨNG DỤNG
Quy định các đầu vào ra của hệ thống điều khiển	
Ngõ vào
I0.0 công tắt mở máy 
I0.1 công tắt dừng khẩn cấp
+A, -A ngõ vào analog khi khối lượng thay đổi
Ngõ ra 
Q0.0 băng tải hoạt động
Q0.1 motor quấn cuộn giấy
Q0.2 dao cắt cuộn
Q0.3 motor thay cuộn giấy
Sơ đồ kết nối phần cứng
Tính gia tri analog
Chon loadcell có tầm đo (0 đến 500kg)
Cảm biến loại Single Point.
Đạt chuẩn bảo vệ IP65.
Chất liệu: anodized aluminum.
Phương thức định lượng : cảm biến từ (load cell)
Có đô nhạy 2.0 ±0.004
Điện áp kích thích 24 VDC
 Hình ảnh loadcell UDA UTE
Từ các thông số nhà sản xuất ta tính như sau.
Điên áp ngõ ra 
V0= 2mV/V.24V=48 mV
Chọn tầm đo 0 đến 5V = 5000mV
500 Kg => 5000 mV
300 Kg => X =
=>Ta tính đươc giá trị analog như sau
5000mV => 32000
3000 mV => = 19200
mV
48
 28.8
0
184
32000
AIWO
 Chương trình được viết như sau.
KẾT LUẬN
1. Các kết quả đã đạt được
Đề tài được thực hiện với mục tiêu đề ra ban đầu là tập trung vào các điểm chính: thứ nhất là trình bày phần lý thuyết về PLC S7-200 một cách khái quát và cô đọng, thứ hai là đưa ra phương án thiết kế và trình tự thiết kế hệ thống cân sử dụng cảm biến loadcell thông qua viêc ứng dụng modul analog trong S7-200
Dựa trên các nội dung đã tìm hiểu, tổng hợp và xây dựng thành một quyển cẩm nang hướng dẫn thiết kế cô đọng về mặt lý thuyết, đưa ra các bước hướng dẫn cụ thể để tính toán thiết kế cho hệ thống cân điên tử ứng dụng trông công nghiệp.
2. Đánh giá các kết quả đạt được
Về nội dung, cơ bản trình bày được các nội dung như mục tiêu đề ra, có các bài tập nhỏ là những ví dụ minh họa cho các công thức và các bài tập lớn minh họa cho việc tính toán thiết kế cân điên tử ứng dụng trông công nghiệp 
Về hình thức, có sự đầu tư về mặt mỹ thuật, bố cục toàn văn được trình bày khá gọn gàng, rõ ràng; câu cú và dấu ngữ pháp khá đầy đủ, lỗi chính tả được hạn chế tối đa; các biến số trong công thức được in nghiêng theo đúng chuẩn; hình ảnh, bảng biểu và các dữ liệu cần thiết liên quan khá phong phú, chú thích bằng tiếng Việt. Cách trình bày phù hợp hợp với tiêu chuẩn yêu cầu của một luận văn tốt nghiệp.
Tuy nhiên chắc chắn rằng phần nội dung sẽ có thiếu sót và cũng chưa thật sự chi tiết và đầy đủ, nhất là phần tiềm hiểu về modul analog trong S7-200
3. Các hướng nghiên cứu tiếp theo
Do giới hạn về thời gian và điều kiện nghiên cứu nên đề tài chỉ giới hạn ở việc xây dựng cẩm nang hướng dẫn tính toán thiết kế cho cân điên tử ứng dụng trông công nghiệp Trong tương lai, đề tài này có thể bổ sung thêm nội dung còn thiếu sót để được hoàn thiện hơn, và có thể mở rộng với những ứng dụng khác nữa từ ứng dụng cảm biến đo lực loadcell kết hợp với modul analog trong S7-200.