đề tài hệ thống điều khiển theo mẻ thiết kế biểu đồ chức năng của hệ thống điều khiển theo mẻ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢIKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬBÁO CÁO MÔN HỌC: ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA 1ĐỀ TÀI: Hệ thống điều khiển theo mẻ.Thiết kế biểu đồ chức năng của hệ thống điềukhiển

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢIKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO

MÔN HỌC: ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA 1ĐỀ TÀI: Hệ thống điều khiển theo mẻ.Thiết kế biểu đồ chức năng của hệ thống điều

khiển theo mẻ.

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Đức Minh

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thế Hải

Hà Nội, ngày … tháng 12 năm 2022

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay trước những sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, việc áp dụng khoa học công nghệ vào trong thực tế sản xuất đang được phát triển rộng rãi về mặt quy mô lần chất lượng Trong đó ngành tự động hóa chiếm một vai trò rất quan trọng không những giảm nhẹ sức lao động cho con người mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm, chính vì thé ngành tự động hóa ngày càng khẳng định được vị trí cũng như vai trò của mình trong các ngành công nghiệp và đang được phổ biến rộng rãi trong các hệthống công nghiệp trên toàn thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng.

Chiếm một vai trò rất quan trọng trong ngành tự động hóa đó là kỹ thuật điều khiếnlogic lập trình viết tắt là PLC Nó đã và đang phát triển mạnh mẽ và ngày càng chiếm vị trí rất quan trọng trong các ngành kinh tế quốc dân Không những thay thế được cho kỹ thuật điều khiển cơ cấu hoặc kỹ thuật rơ le trước kia mà còn chiếmlĩnh nhiều chức năng phụ khác.

Xuất phát từ thực tế đó, trong quá trình học tập tại trường Đại Học Thủy Lợi, được chỉ dạy bởi các giảng viên bộ môn Tự động hóa và đặc biệt là thầy Nguyễn Đức Minh, em đã nhận được đồ án môn học với đề tài: “Thiết kế hệ thống trộn hóa chất” Việc hoàn thành đề tài này sẽ không tránh được nhưng sai sót Em rất mong được sự phê bình, đánh giá của các thầy cô để em có thể rút ra được kinh nghiệm cũng như phát triển thêm đề tài.

Em xin chân thành cảm ơn!

PHẦN I: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC HỆ THỐNGĐIỀU KHIỂN

I, Hệ thống điều khiển theo mẻ1) Giới thiệu

Hệ thống điều khiển theo mẻ Hình vẽ dưới mô tả dây chuyền sản xuất theo mẻ bao gồm 4 bình chứa và các bơm luân chuyển dung dịch trong hệ thống Mỗi bình chứa đều có cảm biến phát hiện tình trạng đầy và cạn trong bình chứa Bình chứa 2 có thêm bộ phận gia nhiệt và cảm biến nhiệt Bình chứa 3 có bộ phận khuấy để trộn hai chất được bơm từ bình chứa 1 và 2 với nhau Bình chứa 3 và 4 có dung tích gấp đôi bình chứa 1 và 2

2) Chế độ điều khiển bằng tay(manual)

Vận hành đóng mở bằng tay các bơm để bơm hoặc xả các chất lỏng trong các bình chứa, nhấn on bơm chạy(tích cực), off thì bơm dừng(không tích cực).

3) Chế độ điều khiển tự động(auto)

Hoạt động của hệ thống như sau: Khi chuyển chế độ auto và nhấn nút START thì:Bước 1: Bơm 1 và 2 chạy đồng thời cấp alkali và polymer vào bình chứa 1 và 2.Bước 2: Khi cảm biến báo đầy( T1F VÀ T2F) được tác động( lúc này 2 bình chứa 1 và 2 đã được bơm đầy)thì bơm 1 và 2 ngừng hoạt động.

Bước 3: Khi cảm biến đầy phát hiện trạng thái đầy của bình chứa Bộ phận gia nhiệt ở bình chứa 2 hoạt động, tăng nhiệt cho polymer tới 60 C, ngừng gia nhiệt khi cảm biến nhiệt tác động.

Bước 4: Khi đã gia nhiệt đủ thì bơm 3 và 4 hoạt động bơm chất lỏng sang bình chứa 3 Bước 5: Khi có chất lỏng trong bình chứa 3, bộ phận khuấy hoạt động.

( Động cơ bơm 3 sẽ ngừng hoạt động khi bình chứa 3 đầy hoặc bình chứa 1 cạn Tươngtự như bơm 3, động cơ bơm sẽ 4 ngừng hoạt động khi bình chứa 3 đầy hoặc bình chứa 2cạn).

Bước 6: Sau khi ngừng động cơ 3 và 4 một khoảng là 90 giây thì động cơ khuấy(STIRRER) dừng.

Bước 7: Sau khi động cơ khấy dừng, bơm 5 hoạt động bơm chất lỏng sang bình chứa 4 (Động cơ bơm 5 ngừng hoạt động khi bình chứa 4 đầy hoặc bình chứa 3 cạn).Bước 8: Khi bơm 5 ngừng thì hệ thống sẽ kết thúc bằng hoạt động của bơm 6 đưa chất lỏng vào bồn chứa.

Lưu ý: Hệ thống hoạt động không tự động lặp lại, người vận hành sẽ quyết định khởi tạo lại hệ thống

Các tag biến

Một số hình ảnh mô hình trạm trộn thực tế:

PHẦN 2: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG

Phần 3) PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PLC

PLC cần 12 ngõ vào, 6 ngõ ra nên ta chọn PLC s7-1200 1214C AC/DC/Rly

Chức năng CPU 1214C AC/DC/Rly

Thời gian lưu giữ đồng hồ thời gian thực

Thông thường 10 ngày / ít nhất 6 ngày tại400C

PROFINET1 cổng truyền thông EthernetTốc độ thực thi tính toán thực

18 μs/lệnhTốc độ thực thi Boolean0,1 μs/lệnhCác module truyền thông3 (mở rộng về bên trái)

Kích thước ảnh tiến trình1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra(Q)

Cấu hình chi tiết 6ES7212-1BE40-0XB0 – PLC S7-1200 CPU 1212C AC/DC/RLY

PHẦN 4) LẬP TRÌNH SƠ ĐỒ LADChương trình gồm:

- 1 DB biến M(DB1), - 5 làm Function - 1 hàmMain.1) Hàm chương trình chính (Main)

2) Miền nhớ hệ thống (DB1),

-5 hàm function+ Hàm fuction1(AUTO)

Chuyển động mức nước bể 4

-Hàm function 5( mô phỏng hệ thống gia nhiệt và cảm biến nhiệt tác động)

Phần 5) SƠ ĐỒ NỐI DÂY

PHẦN 6) SƠ ĐỒ ĐỘNG LỰC

Phần 7) Lựa chọn thiết bị-CPU 1214C AC/DC/Rly+ 14 đầu vào số, 10 đầu ra số+ 2AI 0-10V

+ Nguồn cấp AC 85-264 VAC+ Bộ nhớ chương trình dữ liệu 100kb

- WinCC(HMI)

- Cảm biến (sensor)

+) Cảm biến quangLoại phát hiện: phản xạ khuếch tán

Khoảng cách phát hiện: Vật liệu mờ, đục ,vật liệu trong suốtNguồn sáng: LED hồng ngoại (940nm)

Thời gian đáp ứng: Max 3ms

Nguồn cấp: 12-24VDC ±10%(sóng P-P: max 10%)Dòng tiêu thụ: Max 40mA

Điều chỉnh độ nhạy Bộ điều chỉnh độ nhạyChế độ hoạt động Light ON(tùy chọn: Dark ON)Ngõ ra điều khiển NPN mạch thu hở

Loại kết nối Loại cáp(Ø4, 2m)

Ánh sáng xung quanh Ánh sáng mặt trời: Max 11,000lx, Đèn huỳnh quang: Max 3,000lx, (ánh sáng nhận)

Độ ẩm xung quanh35 đến 85%RH, bảo quản : 35 đến 85%RHĐộ trễMax 10% tại khoảng cách phát hiện

Chất liệu Vỏ: Acrylonitrile butadiene styrene, phần phát hiện: Acrylic,

giá đỡ: Steel plate cold commercial, bu-lông Steel chromium molybdenum, đai ốc: Steel chromium molybdenum

Trọng lượng 88g

+) Cảm biến tiệm cận phát hiện sản phẩm(LS1, LS2)

STT TÊNHình ảnhSố lượngGiá thành1 CPU 1212C

Phần 8) Giao diện diều khiển-Màn hình đăng nhập:

-Màn hình chính

-Đồ thị

-Cảnh báo

- 4 màn hình popup bật tắt bơm cho chế độ manual

Ảnh hệ thống chạy mô phỏng: