Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT1.1Phân tích hệ thống và mô tả công nghệ Xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ trong lò với giải đo 0 – 400 °C ( có điều khiển và cảnh báo)và 0 – 800 °C (cảnh báo ). Hệ thống được thiết kế có thể điều khiển tại chỗ, đồng thời có thể điều khiển và giám sát trên máy tính thông qua giao diện Wincc . Nhiệt độ trong lò được kiểm soát thông qua việc đóng mở van cấp nhiên liệu M ( van M ). Van mở cấp nhiệt cho hệ thống , van đóng ngừng cấp nhiệt cho hệ thống. Hệ thống đo nhiệt độ là 2 cảm biến nhiệt công nghiệp , cảm biến nhiệt T1 đặt ở lò đốt , cảm biến nhiệt T2 đặt ở ống thoát nhiệt.Cảm biến T1 : điểm đo 1 đặt tại lò đốt ( điều khiển và cảnh báo ) có dải đo 0 400 C. Điểm làm việc 310°C .Cảm biến T2 : điểm đo 2 đặt tại ống thoát nhiệt (cảnh báo ) có dải đo 0 800 C.Nguyên lý hoạt động :Ấn nút START để khởi động hệ thống , đèn RUN sáng báo hệ thống đang hoạt động, van M mở ra cấp nhiên liệu vào buồng đốt . Đồng thời 2 cảm biến nhiệt độ T1 và T2 sẽ đo nhiệt độ trong lò , tín hiệu nhiêt sẽ được khuếch đại và chuẩn hóa và đưa vào môdul mở rộng , truyền tín hiệu về hệ thống máy tính thông qua trạm điều khiển cục. Khi nhận được tín hiệu nhiệt độ đã được xử lý, máy tính sẽ xử lý số liệu và đưa tín hiệu điều khiển thông qua phần mềm điều khiển và giám sát .+ Đối với cảm biến T1 :Khi cảm biến T1 đo nhiệt độ < 280 C : Đèn báo LA1 sáng , cảnh báo nhiệt độ thấp.Khi cảm biến T1 đo nhiệt độ >340 C : Đèn báo HA1 sáng , cảnh báo nhiệt độ cao, đồng thời đóng van M .+ Đối với cảm biến T2 :Khi cảm biến T2 đo nhiệt độ >700 C : Đèn báo HA2 sáng , cảnh báo nhiệt độ cao.Ấn nút STOP dừng hệ thống , đồng thời đèn RUN tắt .
MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Mục lục CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.2 Phương pháp đo 1.2.1 phương pháp đo tiếp xúc 1.2.1.1 Cặp nhiệt điện trở( Thermocouples ) - Cấu tạo: Gồm chất liệu kim loại khác nhau, hàn dính đầu - Nguyên lý: Nhiệt độ thay đổi cho sức điện động thay đổi ( mV) - Ưu điểm: Bền, đo nhiệt độ cao - Khuyết điểm: Nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số Độ nhạy không cao - Thường dùng: Lò nhiệt, môi trường khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén,… - Tầm đo: -100 D.C 340 C : Đèn báo HA1 sáng , cảnh báo nhiệt độ cao, đồng thời đóng van M GVHD : NGUYỄN THU HÀ Page3 MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH + Đối với cảm biến T2 : Khi cảm biến T2 đo nhiệt độ >700 C : Đèn báo HA2 sáng , cảnh báo nhiệt độ cao - Ấn nút STOP dừng hệ thống , đồng thời đèn RUN tắt 1.2 Phương pháp đo Với đại lượng nhiêt có phương pháp đo tiếp xúc không tiếp xúc: 1.2.1 phương pháp đo tiếp xúc 1.2.1.1 Cặp nhiệt điện trở( Thermocouples ) - Cấu tạo: Gồm chất liệu kim loại khác nhau, hàn dính đầu - Nguyên lý: Nhiệt độ thay đổi cho sức điện động thay đổi ( mV) - Ưu điểm: Bền, đo nhiệt độ cao - Khuyết điểm: Nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số Độ nhạy không cao - Thường dùng: Lò nhiệt, môi trường khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén,… - Tầm đo: -100 D.C 340C Đ Đóng van M HA1 Sáng Đ S T2>700 C GVHD : NGUYỄN THU HÀ Page41 Đ Đ HA2 ENDSáng MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH 2.5Xây dựng chương trình PLC S7-200 a Bảng địa b Chương trình PLC Xây dựng công thức tính toán nhiệt độ dai đo – 400 độ C - Ov : Giá trị analog đầu vào cần xác định( đến 400 độ C ) Iv : đầu vào (6400 đến 32000) tương ứng với điện áp cảm biến nhiệt độ GVHD : NGUYỄN THU HÀ Page42 MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Từ đến 10 V , từ 4mA đến 20 mA Osh : đầu max 400 Osh : đầu Ish : đầu vào max 32000 Ish : đầu vào 6400 Ov = (Iv – Ish) + Osl Ov = (Iv -6400) Ov = 0,015625.Iv – 100 GVHD : NGUYỄN THU HÀ Page43 MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Xây dựng công thức tính toán nhiệt độ dai đo – 800 độ C - Ov : Giá trị analog đầu vào cần xác định( đến 800 độ C ) Iv : đầu vào (6400 đến 32000) tương ứng với điện áp cảm biến nhiệt độ Từ đến 10 V , từ 4mA đến 20 mA Osh : đầu max 800 Osh : đầu Ish : đầu vào max 32000 Ish : đầu vào 6400 Ov = (Iv – Ish) + Osl Ov = (Iv -6400) Ov = 0,03125.Iv – 200 GVHD : NGUYỄN THU HÀ Page44 MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH GVHD : NGUYỄN THU HÀ Page45 MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH 2.6Thiết kế kê giao diện HMI - Điều khiển giám sát nhiệt độ lò thông qua giao diện win cc GVHD : NGUYỄN THU HÀ Page46 MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH GVHD : NGUYỄN THU HÀ Page47 MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH CHƯƠNG III: KẾT LUẬN 3.1Kết nghiên cứu lý thuyết Do việc nghiên cứu lý thuyết chưa sâu, chưa đánh giá xác giá trị lựa chọn thiết bị sơ sài Trong trình làm máy móc nhiều phần lý thuyết mở rông chưa đào sâu suy nghĩ Ví dụ mạch thị thang đo giá trị chưa có, phần hiệu chỉnh đo hàm PID Qua báo cáo lý thuyết PLC, chúng em tìm hiểu cảm biến nhiệt độ giá trị cao, modul analog khuếch đại va PLC S7-200 Trong báo cáo làm rõ quy trình thiết kế hệ thống sơ đồ nối dây, dây chưa chuyên sâu gặp nhiều vấn đề thuật toán chương trình 3.2Kết nghiên cứu thực nghiệm Được triển khai phần mềm mô S7-200 giá trị thấp nhiệt va cap nhiệt giá trị ổn định đề cập thuật toán Tất dựa lý thuyết chưa có sở thực hành, giá trị, thang đo có giá trị dễ dàng thay đổi phần chương trình PLC GVHD : NGUYỄN THU HÀ Page48 [...]... ra của cảm biến tại 2 800 C là: 40 10- 6 (2 80- 2 0) = 0. 0 104 (V) Điện áp tại đầu ra của cảm biến tại 3 400 C là: 40 10- 6 (3 40- 2 0) =0. 0128 (V) Điện áp tại đầu ra của cảm biến tại 700 0C là: GVHD : NGUYỄN THU HÀ Page34 MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH 40 10- 6( 700 - 2 0) =0. 0272 (V) Công thức đầu ra của mạch khuếch đại: Vout = Vin ( 1+ ) b Sử dụng moldun analog EM235 với dải đo đầu vào đơn cực 0 – 10v SW1 SW2 SW3 SW4 SW5... PLC đo ,điều khiển và cảnh báo nhiệt độ lò với iểm đo T1 có giải đo [ 0 - 400 ] độ C, điểm làm việc là 3 10 độ C và với điểm đo T2 [ 0 - 800 ] độ C Xây dựng hệ thống theo các bước sau 2. 1Xây dựng sơ đồ khối - Khối điều khiển: đây là thiết bị nhận tín hiệu , xử lý điề khiển Đó chính là PLC S7- 200 CPU 224 với Modul Analog 235 Khối cảm biến: là cảm biến nhiệt độ Thermocouple loại k chuyên để đo nhiệt độ trong. .. với giá trị nhiệt độ là 800 0C ta chọn giá trị điện áp xấp xỉ 10V (vì có thể nhiệt độ còn tăng do van vỡ hay nhiều vấn đề khác) 10 = 0. 0312 (1 + ) =319.5 Chọn R1 = 10 K R2 = 31 GVHD : NGUYỄN THU HÀ Page35 MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Voutmin = 0. 0 104 ( 1+ ) =0, 7 V Đầu ra đại s 0, 7 V là22 40 10V tương ứng với: 3 200 0 Trong dải đo từ 0 0 C Do nhiệt độ ổn định của hệ là 3 100 C ta chọn khoảng dao động từ 2 500 C 400 0C,... vào ngõ vào analog của PLC Cụ thể, ta sử dụng mạch đơn giản để khuếch đại điện áp nó phụ thuộc vào giá trị của 2 điện trở R 1và R2 a Bộ khuếch đại không đảo Vout= Vin ( 1 + ) Tính toán các đại lượng cần đo: Điện áp tại đầu ra của cảm biến tại 800 0C là: 40 10- 6 ( 800 - 2 0) = 0. 0312 (V) Điện áp tại đầu ra của cảm biến tại 400 0C là: 40 10- 6 ( 400 - 2 0) = 0. 0152(V) Điện áp tại đầu ra của cảm biến tại 2 800 C... Dữ liệu đầu vào: - Kí hiệu vùng nhớ : AIWxx (Ví dụ AIW0, AIW2 ) - Định dạng: + Đối với dải tín hiệu đo không đối xứng (ví dụ 0- 10V ,0- 20mA): MSB LSB 15 14 0 3 Dữ liệu 12 bit 2 0 1 0 0 0 Modul Analog Input của S7- 200 chuyển dải tín hiệu đo đầu vào ( p, dòng) thành giá trị số từ 0 ÷ 3 200 0 + Đối với dải tín hiệu đo đối xứng (Ví dụ ± 10V, ± 10mA ,): MSB 15 Dữ liệu 12 bit LSB 4 3 0 2 0 1 0 0 0 Modul Analog... của S7- 200 chuyển dải tín hiệu đo đầu vào áp, dòng) thành giá trị số từ -3 200 0 ÷ 3 200 0 * Dữ liệu đầu ra: GVHD : NGUYỄN THU HÀ Page28 MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH - Kí hiệu vung nhớ AQWxx (Ví dụ AQW0, AQW2 ) - Định dạng dữ liệu + Đối với dải tín hiệu đo không đối xứng (ví dụ 0- 10V,4-20mA): MSB 15 0 LSB 14 4 Dữ liệu 11 bit 3 0 2 0 1 0 0 0 Modul Analog output của S7- 200 chuyển đổi con số 0 ÷ 3 200 0 thành tín... hiệu điện áp đầu ra 0 ÷ 10V + Đối với dải tín hiệu đo đối xứng (Ví dụ ± 10V, ± 10mA ,): Kiểu này các module Analog output của S7- 200 không hỗ trợ MSB LSB 15 4 Dữ liệu 12 bit 3 2 1 0 0 0 0 0 * Bảng tổng hợp : Định dạng dữ liệu Giá trị chuyển đổi Kiểu tín hiệu đối xứng ( ± 10V, ± 10mA ,) - 3 200 0 đến +3 200 0 Tín hiệu không đối xứng (0 ÷ 10V, 4 ÷ 20mA) 0 đến +3 200 0 c Cài đặt dải tín hiệu vào Module EM 235 cho... constantan là cực âm Hệ số seebeck là 51 V/0C ở 200 C • Loại T: kết hơp giữa đồng với constantan, đồng là cực dương Hệ số seebeck là 40 V/0C ở 200 C • Loại K: kết hợp giữa chromel (+ ) và alumel (- ) Hệ số seebeck là 40 V/0C ở 200 C • Loại E: kết hợp giữa chromel (+ ) và constantan (- ) Hệ số seebeck là 62 V/0C ở 200 C • Loại S,R,B: dùng hợp kim platinum và chodinum, có Hệ số seebeck là 7 V/0C ở 200 C GVHD : NGUYỄN... thức: U= S(Td - Ta) S: độ nhạy của cảm biến S= 40 V/0C ở nhiệt độ môi trường là 200 C Td: nhiệt đọ cần đo Ta :nhiệt độ môi trường Do tín hiệu của cảm biến phụ thuộc vào giá trị đo và nhiệt độ môi trường nên cần có biện pháp khử giá trị môi trường GVHD : NGUYỄN THU HÀ Page33 MÔN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Mặt khác, do điện áp thay đổi 1 lượng rất nhỏ khi nhiệt độ thiết bị thay đổi t 0- 40 0 ộ C và 0 - 800 độ C nên... trong lò với dải đo lên tới (- 2 70 , 12 50 ) - Khối khuếch đại: trong đề tài này chúng em dung bộ khuếch đại không đảo OA, vì tín hiệu từ cảm biến là tín hiệu điện áp, sau khi xem xét thì thấy tín hiệu nhỏ nên dung bộ khuếch đại đó cho dễ dàng trong việc tính toán Đối tượng cần đo, điều khiển: là lò nhiệt có nhiệt độ từ 0 – 400 °C và 0 – 800 °C , khi nhận thấy giá trị vượt ngưỡng cho phép thì có tín hiệu cảnh