Ứng dụng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh

165 1.3K 2
Ứng dụng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Ứng dụng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Thị Bích Ngọc PHẦN 1: DẪN NHẬP Đặt vấn đề Trong năm gần kỹ thuật lạnh có bước phát triển đáng kể, thâm nhập vào nhiều ngành nghề khác nhau, hỗ trợ cho ngành nghề phát triển Đặc biệt ngành cơng nghiệp thực phẩm, chế biến thịt cá, rau quả, rượu bia, nước giải khác, đánh bắt xuất thuỷ hải sản, sinh học, hố chất, hố lỏng tách khí, sợi dệt may mặc, thuốc lá, chè, in ấn, điện tư, thông tin, y tế, văn hoá… Trước phát triển vũ bão khoa học kỹ thuật, kéo theo phát triển tất ngành, nghề đòi hỏi tất ngành lĩnh vực phải hỗ trợ lẫn phát triển Các ngành tự động hóa, kỹ thuật điện tử, cơng nghệ thơng tin có bước phát triển nhảy vọt theo, ứng dụng ngành vào ngành khác ngày nhiều, có ngành kỹ thuật lạnh Nó góp phần tích cực vào nâng cao suất lao động cho người, tăng chất lượng hàng hoá đặt biệt lĩnh vực xuất khẩu, đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng an toàn thực phẩm quốc tế Trong hệ thống sản xuất, thiết bị tự động bán tự động, hệ thống điều khiển đóng vai trị điều phối tồn hoạt động máy móc thiết bị Các hệ thống máy móc thiết bị sản xuất thường phức tạp, có nhiều đại lượng vật lý phải điều khiển để hoạt động đồng theo trình tự công nghệ định nhằm tạo sản phẩm mong muốn Từng đại lượng vật lý đơn lẻ điều khiển mạch điều khiển sở dạng tương tự hay gián đoạn Điều khiển nhiều đại lượng vật lý đồng thời dùng mạch điều khiển tương tự mà phải sử dụng hệ thống điều khiển lơ gíc Trước hệ thống điều khiển lơ gíc dụng hệ thống lơ gíc rơ le Nhờ phát triển nhanh chóng kỹ thuật điện tử, thiết bị điều khiển lơ gíc khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller) xuất vào năm 1969 dần thay hệ thống điều khiển rơ le Càng ngày PLC trở nên hoàn thiện đa Các PLC ngày khơng có khả thay thể hoàn Ứng dụng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh Trang 12 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Thị Bích Ngọc tồn thiết bị điều khiển lo gíc cổ điển, mà cịn có khả thay thiết bị điều khiển tương tự Các PLC sử dụng rộng rãi công nghiệp Hai đặc điểm dẫn đến thành cơng PLC độ tin cậy cao khả lập trình dễ dàng Độ tin cậy PLC đảm bảo mạch bán dẫn thiết kế thích ứng với môi trường công nghiệp Các mạch vào thiết kế đảm bảo khả chống nhiễu, chịu ẩm, chịu dầu, bụi nhiệt độ cao Các ngơn ngữ lập trình PLC tương tự sơ đồ thang hệ thống điều khiển lơ gíc, nên kỹ sư làm quen với sơ đồ thang, dễ dàng thích nghi với việc lập trình mà khơng cần phải qua q trình đào tạo Ngày thấy PLC hàng nghìn ứng dụng cơng nghiệp Chúng sử dụng cơng nghiệp hố chất, cơng nghiệp chế biến dầu, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp khí, cơng nghiệp xử lý nước chất thải, công nghiệp dược phẩm, công nghiệp dệt may, nhà máy điện hạt nhân, cơng nghiệp khai khống, giao thông vận tải, quân sự, hệ thống đảm bảo an toàn, hệ thống vận chuyển tự động, điều khiển rô bốt, điều khiển máy công cụ CNC vv Các PLC kêt nối với máy tính để truyền, thu thập lưu trữ số liệu bao gồm trình điều khiển thống kê, trình đảm bảo chất lượng, chẩn đốn cố trực tuyến, thay đổi chương trình điều khiển từ xa Ngồi PLC cịn dùng hệ thống quản lý lượng nhằm giảm giá thành cải thiện môi trường điều khiển các hệ thống phục vụ sản xuất, dịch vụ văn phịng cơng sở Các thiết bị điều khiển PLC tạo thêm sức mạnh, tốc độ tính linh hoạt cho hệ thống cơng nghiệp Bằng thay phần tử điện PLC, trình điều khiển trở nên nhanh hơn, rẻ hơn, quan trọng hiệu PLC lựa chọn tốt hệ thống rơ le số lý sau: o Tốn không gian: Một PLC cần không gian tủ điều khiển rơ le để thực cức Ứng dụng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh Trang 13 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Thị Bích Ngọc o Tiết kiệm lượng: PLC tiêu thụ lượng mức thấp, máy tính thơng thường o Giá thành thấp : Một PLC giá tương đương cỡ đến 10 rơ le, có khả thay hàng trăm rơ le o Khả thích ứng với mơi trường cơng nghiệp: Các vỏ PLC làm từ vật liệu cứng, có khả chống chịu bụi bẩn, dầu mỡ, độ ẩm, rung động nhiễu Các máy tính tiêu chuẩn khơng có khả o Lập trình dễ dàng: Phần lớn PLC sử dụng ngôn ngữ lập trình sơ đồ thang, tương tự sơ đồ đấu hệ thống điều khiển rơ le thơng thường o Tính linh hoạt cao: Chương trình điều khiển PLC thay đổi nhanh chóng dễ dàng cách nạp lại chương trình điều khiển vào PLC lập trình, thẻ nhớ, truyền tải qua mạng Trong kỹ thuật điều khiển theo phương pháp cũ, để thực dây chuyền sản xuất, hệ thống hay thiết bị hoạt động theo yêu cầu người ta thực chúng cách kết nối thiết bị rời lại với relay, contactor, timer… theo yêu cầu để tạo thành hệ thống điều khiển Để thực điều phải có kiến thức định tốn nhiều thời gian, công sức để thiết kế, đồng thời việc bảo trì,lắp đặt, sửa chữa gặp nhiều khó khăn giá thành cho hệ thống cao Khi muốn thay đổi hoạt động hệ thống, phải thay thiết kế lại tồn hệ thống, cơng việc tốn Vì ngày hầu hết nhà máy xí nghiệp thay hệ thống điều khiển nối cứng điều khiển lập trình Với sách mở cửa, tự cạnh tranh lành mạnh nhằm hòa nhập kinh tế quốc gia với kinh tế nước giới, tấc ngành nghề phải đủ mạnh để hợp tác cạnh tranh với đối tác nước Hưởng ứng lời kêu gọi Đảng Chính phủ: nâng cao trình độ tư tay nghề, cống hiến phần nhỏ bé vào nghiệp cơng nghiệp hố đại hoá đất nước Ứng dụng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh Trang 14 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Thị Bích Ngọc Một thiết bị kế dùng tự động hố thiết bị điều khiển logic khả trình_PLC (Programmable Logic Control) Với PLC ta thay đổi chương trình vận hành theo ý muốn Điều thực dễ dàng nhờ điều khiển mềm dẻo linh hoạt PLC Ngày PLC ứng dụng rộng rãi dây chuyền sản xuất tự động chiếm vị trí vững kỹ thuật điều khiển tiên tiến Chính mà PLC nhiều chuyên gia, kỹ sư thiết kế, kỹ thuật viên,chuyên viên, công nhân bậc cao… tham gia nghiên cứu để ứng dụng vào thực tế Xuất phát từ nhu cầu thực tế muốn làm quen với việc điều khiển hệ thống lạnh PLC, nhóm thực đề tài chọn PLC S7-200 hãng Siemens sản xuất để nghiên cứu cho đề tài tốt nghiệp, nhằm lĩnh hội tri thức cần thiết PLC việc tự động hoá hệ thống lạnh Nhiệm vụ đề tài  Nghiên cứu ứng dụng PLC Siemens vào điều khiển, bảo vệ thiết bị hệ thống lạnh  Xây dựng mơ hình thực tế dùng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh Đặc điểm, yêu cầu điều khiển hệ thống lạnh Hệ thống lạnh cần điều khiển gồm có kho trữ đông với dàn lạnh, máy nén cấp, dàn nóng làm mát khơng khí Tiết lưu hệ thống van tiết lưu nhiệt cân kèm van điện từ Hệ thống xả băng điện trở Những thiết bị cần điều khiển: Quạt dàn lạnh, Quạt dàn nóng, Van điện từ, Điện trở xả băng Máy nén Các thông số cần theo dõi khống chế: nhiệt độ kho lạnh (Tp), nhiệt độ môi chất đầu đẩy máy nén (T2), áp suất thấp (Po), áp suất cao (Pk) độ bám tuyết dàn lạnh kho hoạt động nhiệt độ âm dựa vào độ chênh nhiệt độ nhiệt độ vào dàn lạnh nhiệt độ khỏi dàn lạnh Ứng dụng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh Trang 15 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Thị Bích Ngọc Mục tiêu nghiên cứu Điều khiển lập trình PLC mang tính mềm dẻo linh hoạt, điều khiển dựa vào chương trình thực lệnh logic Nhóm thực đề tài hy vọng sau nghiên cứu đề tài lĩnh hội nhiều vấn đề liên quan đến PLC như: cấu hình phần cứng, tập lệnh PLC, xây dựng lưu đồ viết chương trình điều khiển hệ thống lạnh sử dụng PLC Siemems Để đảm bảo cho chương trình viết có khả hoạt động ổn định nhóm thực đề tài chọn mơ hình điều hịa khơng khí cục để thí nghiệm Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu hệ thống lạnh, nguyên lý hoạt động PLC, cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, ngơn ngữ lập trình hình thang (LAD), cách truyền liệu chúng Từ xây dựng chương trình điều khiển hệ thống lạnh PLC Siemens Nội dung nghiên cứu Siemens tập đoàn Điện điện tử lớn, chuyên sản xuất thiết bị tự động hoá PLC S7-300 hệ sau cải biến từ PLC S5 PLC S7-200 hãng Siemens Nhóm thực đề tài tiến hành nghiên cứu sơ lược nội dung PLC S7 – 200, cụ thể gồm nội dung sau: - Giới thiệu tổng quát PLC - Giới thiệu thiết bị logic khả trình S7-200 - Giới thiệu sơ lược tập lệnh Step7 - Kỹ thuật lập trình cho PLC S7-200 - Giới thiệu làm việc với phần mềm Step7 - Viết chương trình ứng dụng điều khiển hệ thống lạnh trữ đông - Xây dựng mơ hình thực tế dùng PLC S7 – 200 điều khiển máy điều hòa cục Ứng dụng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh Trang 16 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Thị Bích Ngọc PHẦN 2: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC 1.1 GIỚI THIỆU Trong hệ thống sản xuất, thiết bị tự động bán tự động, hệ thống điều khiển đóng vai trị điều phối tồn hoạt động máy móc thiết bị Các hệ thống máy móc thiết bị sản xuất thường phức tạp, có nhiều đại lượng vật lý phải điều khiển để hoạt động đồng theo trình tự cơng nghệ định nhằm tạo sản phẩm mong muốn Từng đại lượng vật lý đơn lẻ điều khiển mạch điều khiển sở dạng tương tự hay gián đoạn Điều khiển nhiều đại lượng vật lý đồng thời dùng mạch điều khiển tương tự mà phải sử dụng hệ thống điều khiển lơ gíc Trước hệ thống điều khiển lơ gíc dụng hệ thống lơ gíc rơ le Nhờ phát triển nhanh chóng kỹ thuật điện tử, thiết bị điều khiển lơ gíc khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller) xuất vào năm 1969 thay hệ thống điều khiển rơ le Càng ngày PLC trở nên hoàn thiện đa Các PLC ngày khơng có khả thay thể hoàn toàn thiết bị điều khiển logíc cổ điển, mà cịn có khả thay thiêt bị điều khiển tương tự Các PLC sử dụng rộng rãi công nghiệp Chức PLC kiểm tra trạng thái đầu vào điều khiển trình hệ thống máy móc thơng qua tín hiệu đầu PLC Tổ hợp lơ gíc đầu vào để tạo hay nhiều tín hiệu gọi điều khiển lơgíc Các tổ hợp lơ gíc thường thực theo trình tự điều khiển hay cịn gọi chương trình điều khiển Chương trình điều khiển lưu nhớ PLC cách lập trình thiết bị cầm tay nối trực tiếp với PLC lập trình máy tính cá nhân nhờ phần mềm chuyên dụng truyền vào PLC qua mạng hay qua cáp truyền liệu Bộ xử lý tín hiệu, thường vi xử lý tốc độ cao, thực chương trình điều khiển theo chu kỳ Khoảng thời gian thực chu trình điều khiển từ lúc kiểm tra tín hiệu vào, thực phép tính lo gíc đại số để có tín hiệu Ứng dụng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh Trang 17 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Thị Bích Ngọc điều khiển, cho đén phát tín hiệu đến đầu goi chu kỳ thời gian quét 1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA PLC Vào khoảng năm 1968, nhà sản xuất ô tô đưa yêu cầu kỹ thuât cho thiết bị điêù khiển lơ gíc khả lập trình Mục đích thay cho tủ điêu khiển cồng kềnh, tiêu thụ nhiều điện thường xuyên phải thay thể rơ le hỏng cuộn hút hay gẫy lò xo tiếp điểm Mục đích thứ hai tạo thiều bị điều khiển có tính linh hoạt việc thay đổi chương trình điều khiển Các yêu cầu kỹ thuật sở máy tính cơng nghiệp, mà ưu điểm lập trình dễ dàng kỹ thuật viên kỹ sư sản xuất Với thiết bị điều khiển khả lập trình, người ta giảm thời gian dừng sản xuất, mở rộng khả hoàn thiện hệ thống sản xuất thích ứng với thay đổi sản xuất Một số nhà sản xuất thiết bị điều khiển sở máy tính sản xuất thiết bị điều khiển khả lập trình cịn gọi PLC Những PLC ứng dụng công nghiệp ô tô vào năm 1969 đem lại ưu việt hẳn hệ thống điều khiển sở rơ le Các thiết bị lập trình dễ dàng, khơng chiếm nhiều khơng gian xưởng sản xuất có độ tin cậy cao hệ thống rơ le Các ứng dụng PLC nhanh chóng rộng mở tất ngành công nghiệp sản xuất khác Khi vi xử lý đưa vào sử dụng năm 1974 – 1975, khả PLC mở rộng hoàn thiện Các PLC có trang bị vi xử lý có khả thực tính tốn xử lý số liệu phức tạp, điều làm tăng khả ứng dụng PLC cho hệ thống điều khiển phức tạp Các PLC không dừng lại chổ thiết bị điều khiển lơ gíc, mà cịn có khả thay thiết bị điều khiển tương tự Vào cuối năm bảy mươi việc truyền liệu trở nên dễ dàng nhờ phát triển nhảy vọt công nghiệp điện tử Các PLC điều khiển thiết bị cách xa hàng vài trăm mét Các PLC trao đổi liệu cho việc điều khiển qua trình sản Ứng dụng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh Trang 18 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Thị Bích Ngọc xuất trở nên dễ dàng Thiết bị điều khiển khả lập trình PLC máy tính cơng nghiệp dùng cho mục đích điều khiển máy, điều khiển ứng dụng công nghiệp thay cho thiết bị “cứng” rơ le, cuộn hút tiếp điểm Ngày thấy PLC hàng nghìn ứng dụng cơng nghiệp Chúng sử dụng cơng nghiệp hố chất, cơng nghiệp chế biến dầu, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp khí, cơng nghiệp xử lý nước chất thải, cơng nghiệp dược phẩm, công nghiệp dệt may, nhà máy điện hạt nhân, cơng nghiệp khai khống, giao thơng vận tải, quân sự, hệ thống đảm bảo an toàn, hệ thống vận chuyển tự động, điều khiển rô bốt, điều khiển máy công cụ CNC Các PLC kêt nối với máy tính để truyền, thu thập lưu trữ số liệu bao gồm trình điều khiển thống kê, trình đảm bảo chất lượng, chẩn đốn cố trực tuyến, thay đổi chương trình điều khiển từ xa Ngồi PLC cịn dùng hệ thống quản lý lượng nhằm giảm giá thành cải thiện môi trường điều khiển các hệ thống phục vụ sản xuất, dịch vụ văn phịng cơng sở Sự đời máy tính cá nhân PC năm tám mươi nâng cao đáng kể tính khả sử dụng PLC điều khiển máy trình sản xt Các PC giá thành khơng cao sử dụng thiêt bị lập trình giao diện người vận hành hệ thống điêu khiển Nhờ phát triển phần mềm đồ hoạ cho máy tính cá nhân PC, PLC trang bị giao diện đồ hoạ để mơ thị hoạt động phận hệ thống điêu khiển Điều có ý nghĩa đặc biệt quan trọng máy CNC, tạo cho ta khả mơ trước q trình gia cơng, nhằm tránh cố lập trình sai Máy tính cá nhân PC PLC sử dụng rộng rãi hệ thống điều khiển sản xuất hệ thống dịch vụ Ứng dụng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh Trang 19 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Thị Bích Ngọc 1.3 TỔNG QUAN VỀ PLC 1.3.1 Định nghĩa PLC PLC (Programmable Logic Controller) thiết bị điều khiển logic có khả lập trình được, cho phép thực linh hoạt lệnh điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình PLC S7-200 loại thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ SIEMEN (các Micro PLC) ứng dụng để điều khiển nhiều loại ứng dụng tự động.Với thiết kế gọn nhẹ, nhiều khả mở rộng giá thành rẻ cấu trúc mạch linh hoạt tạo cho S7-200 Micro PLC có vị trí hồn hảo ứng dụng cho chương trình điều khiển nhỏ trung bình  Đặc điểm PLC: PLC sử dụng nhiều lập trình ứng dụng khác có đặc điểm sau: - PLC dễ dàng thay thay đổi chương trình điều khiển để thích ứng u cầu mà giữ nguyên thiết kế phần cứng, đầu nối dây… - PLC điều khiển nhiều chức khác từ thao tác đơn giản, lặp lại, liên tục đến thao tác địi hỏi xác, phức tạp - Giao tiếp dễ dàng với thiết bị ngoại vi, module thiết bị phụ trợ - Có khả chống nhiễu công nghiệp cao - Ngơn ngữ lập trình cho PLC đơn giản, dễ hiểu 1.3.2 Phân loại PLC PLC chia thành nhiều loại tùy vào số lượng cổng vào/ra dung lượng nhớ Có loại sử dụng phổ biến:  Loại 1: Micro PLC (PLC siêu nhỏ) Micro PLC thường ứng dụng dây chuyền sản xuất nhỏ, ứng dụng trực tiếp thiết bị đơn lẻ (ví dụ: điều khiển băng tải nhỏ Các PLC thường lập trình lập trình cầm tay, vài micro Ứng dụng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh Trang 20 ... cứu ứng dụng PLC Siemens vào điều khiển, bảo vệ thiết bị hệ thống lạnh  Xây dựng mơ hình thực tế dùng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh Đặc điểm, yêu cầu điều khiển hệ thống lạnh Hệ thống. .. Viết chương trình ứng dụng điều khiển hệ thống lạnh trữ đông - Xây dựng mơ hình thực tế dùng PLC S7 – 200 điều khiển máy điều hòa cục Ứng dụng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh Trang 16 Đồ... lớn PLC sử dụng ngõ vào/ra logic cho ứng dụng điều khiển Ngõ PLC kết nối với thiết bị chấp hành để điều khiển hệ thống thiết bị gồm:  Loại đầu số Ứng dụng PLC Siemens điều khiển hệ thống lạnh

Ngày đăng: 05/03/2013, 17:10

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan