ĐỒ án môn học đề tài SYSTEM PROVIDER MOISTURE TO THE WOOD CHIP USE PLC s7 1200 hệ THỐNG sấy vụn gỗ TRONG CÔNG NGHIỆP ván ép

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN -⸙∆⸙ - ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI: SYSTEM PROVIDER MOISTURE TO THE WOOD CHIP USE PLC S7-1200 HỆ THỐNG SẤY VỤN GỖ TRONG CÔNG NGHIỆP VÁN ÉP GVHD.TS: Trần Vi Đô SVTH: Lê Phú Quý 18151233 Nguyễn Cơng Minh 18151202 Tp Hồ Chí Minh tháng 12 năm 2021 [Type here] [Type here] [Type here] CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Vi Đô Họ và tên Sinh viên: Lê Phú Quý MSSV:18151233 Nguyễn Công Minh MSSV:18151202 Ngành: Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa Tên đề tài: Hệ Thống Sấy Vụn Gỗ Trong Công Nghiệp NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: (Bằng chữ: ) TP Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 12 năm 2021 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Những trang đồ án này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô Khoa Điện – Điện tử tạo hội để thực đồ án môn học này đồng thời tận tâm truyền đạt kiến thức cho chúng em Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS Trần Vi Đô, người đồng hành chúng em và giành thời gian quý báu để hướng dẫn giúp đỡ để nhóm em hoàn thành đồ án môn học này Một lời cảm ơn và lời chúc chân thành Em xin gửi tới quý Thầy Cơ và bạn, xin chúc người ln bình an, vui vẻ, hạnh phúc và thành công đường nghiệp phía trước Trong q trình thực hiện, với lượng kiến thức nhiều và rộng, hiểu biết nhóm và thời gian thực có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong q thầy bỏ qua và đóng góp cho nhóm để hoàn thành tốt đồ án Nhóm sinh viên thực Lê Phú Quý Nguyễn Cơng Minh MỤC LỤC Danh mục hình ảnh .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề .2 1.2 Mục tiêu 1.3 Cấu trúc đề tài 1.4 Mô tả thành phần hệ thống 1.5 giới hạn CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1.Mô tả hoạt động hệ thống 2.2.Giới thiệu PLC S7-1200 .4 2.2.1.PLC S7-1200 CPU 1215C 2.3.Lò sấy gỗ nước 2.3.1.Khái niệm lò sấy gỗ ẩm .6 2.4.Lò cung cấp nhiệt ẩm 2.5.Máy nghiền gỗ chip 2.6.Cảm biến nhiệt công nghiệp 2.7.Cảm biến áp suất .9 2.8.Động 11 2.9.Bồn chứa nước 12 2.10.Sơ đồ khối hệ thống SCADA 13 CHƯƠNG 3.THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 16 3.1.Yêu cầu thiết kế chương trình PLC 16 3.2.Network1: AutoMode 16 3.3.Network2: StopMain 19 3.4.Network3: Clock 22 3.5.Network4: Start Main 22 3.6.Network5: Simulation Boiler,+-temp .23 3.7.Network6: Simulation Chip Tank 25 3.8.Network7: Simulation Pressure .25 3.9.Network8: Simulation Motor 26 3.10.Network9: Manual Mode .29 3.11.Network10: Select Mode .31 3.12.Network11: Pop-up 31 3.13.Network12: Error 32 CHƯƠNG THIẾT KẾ GIAO DIỆN SCADA 33 4.1.Yêu cầu thiết kế SCADA 33 4.2.Thiết kế hình HMI 33 4.2.1.Phân cấp hình 33 4.2.1.1.Màn hình LOG IN 33 4.2.1.2.Màn hình MAIN 34 4.2.1.3.Hoạt động thực tế .35 4.3.Ứng dụng hệ thống 36 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 38 5.1 Kết luận .38 5.2 Hạn chế .38 5.3 Hướng phát triển 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHU LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 10 Hình 2.8 11 Hình 2.9 12 Hình 2.10 12 Hình 2.11 13 Hình 2.12 14 Hình 2.13 14 Hình 2.14 15 CHƯƠNG THIẾT KẾ GIAO DIỆN SCADA 33 Hình 4.1 33 Hình 4.2 34 Hình 4.3 36 Hình 4.4 37 Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngành công nghiệp chế biến gỗ đã trở thành ngành hàng xuất chủ lực đứng thứ Việt Nam sau dầu thô, dệt may, giày dép thủy sản Việt Nam trở thành nước xuất đồ gỗ đứng đầu Đông Nam Á Chất lượng sản phẩm đồ gỗ Việt Nam ln nâng cao, có khả cạnh tranh với nước khu vực Hiện nay, nước ta dự tính có khoảng 3.500 doanh nghiệp chế biến gỗ, 340 làng nghề gỗ số lượng lớn hộ gia đình sản xuất kinh doanh đồ gỗ chưa thống kê Theo số liệu từ Bộ Nơng nghiệp Phát triển nơng thơn doanh nghiệp chế biến gỗ có quy mơ đa phần nhỏ Theo nguồn gốc vốn 5% số doanh nghiệp thuộc sở hữu nhà nước, 95% lại thuộc khu vực tư nhân, có 16% có vốn đầu tư nước ngồi (FDI) Nhìn chung thời gian qua doanh nghiệp chế biến gỗ có số nỗ lực cải tiến công nghệ sử dụng chế biến gỗ Các nhà máy sản xuất luôn cải tiến công nghệ công đoạn sản xuất để tạo sản phẩm đạt chất lượng cao phải kể đến cơng đoạn sấy khơ gỗ vô quan trọng thiếu nhà máy sản xuất gỗ Hệ thống cung cấp nhiệt ẩm cho nhà máy chế biến gỗ khu vực quan trọng khâu nhà máy để sản xuất gỗ mdf, gỗ ván ép đạt chất lượng cao Hệ thống đảm bảo nhiệt độ,độ ẩm gỗ luôn đạt mức tối ưu Việc giám sát quản lý hệ thống cung cấp ẩm cho miếng gỗ chip đảm bảo hiệu cho trình sản xuất sản phẩm gổ nhà máy Tất thông số cảm biến thu thập, xử lý và đưa lên màn hình SCADA để người dùng thuận tiện kiểm soát hệ thống Hệ thống giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, đẩy nhanh tiến độ công việc nhà máy đáp ứng nhu cầu xã hội, giảm sức lao động người tiết kiệm nguồn nhân cơng Người quản lý, vận hành giám sát đâu thuận tiện Chính nhóm chọn đề tài “ Hệ thống sấy vụn gỗ trogn công nghiệp ván ép” 1.2 MỤC TIÊU • Tìm hiểu cấu trúc cách lập trình PLC S7-1200 • Lựa chọn tính tốn thơng số nhiệt độ áp suất, lưu lượng khí, chip gỗ • Tìm hiểu ngun lý hoạt động lị • Tìm hiểu ngun lý hoạt động máy sấy • Tìm hiểu ngun lý hoạt động máy nghiền • Thiết kế mơ hình hệ thống SCADA giám sát nhiệt độ ẩm gỗ chip WINCC • Thiết kế sơ đồ kết nối PLC với cấu chấp hành nút nhấn điều khiển • Điểu khiển động thổi nhiệt lị hơi, động máy nghiền • Sử dụng cảm biến nhiet độ , cảm biến áp suất… 1.3 Cấu trúc đề tài Chương 1: Tổng quan Chương 2: Thiết kế hệ thống Chương 3: Thiết kế phần mềm Chương 4: Kết đạt Chương 5: Kết luận và hướng phát triển 1.4 Mô tả thành phần hệ thống Hệ thống bao gồm: • PLC S7-1200 (CPU 1212C) • bồn chứa nước • lị cung cấp nhiệt ẩm • lị sấy gỗ chip • máy nghiền chip • Các cảm biến nhiệt độ • Các động • Các cấu chấp hành 1.5 Giới hạn Hệ thống tập trung cung cấp nhiệt ẩm để làm mềm gỗ chip sau nghiền nhỏ để hồn tất cơng đoạn Chương THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 Mô tả hoạt động hệ thống Thân gỗ thông, gỗ bạch đàn, gỗ cao su hay sồi… mang nhà máy, sau cắt khúc bỏ vỏ để sẵn sàng cho việc sản xuất Sau thân gỗ bóc vỏ cắt khúc trịn băm thành dăm gỗ nhỏ, dài xấp xỉ 20mm Dăm gỗ lúc đổ vào phễu trải qua trình sàng lọc, làm Gỗ chip sau trải qua nhiều quy trình làm hầm áp suất khoảng vài phút với nhiệt độ khoảng 160 độ C Sau gỗ mềm ra, gỗ chip tiếp tục đưa vào máy nghiền hồn thành cơng đoạn 2.2 Giới thiệu PLC S7-1200 Năm 2009, Siemens dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay dần cho S7-200 So với S7-200 S7-1200 có tính trội: S7-1200 dòng điều khiển logic lập trình (PLC) kiểm sốt nhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, tập lệnh mạnh làm cho có giải pháp hồn hảo cho ứng dụng sử dụng với S7- 1200 S7-1200 bao gồm microprocessor, nguồn cung cấp tích hợp sẵn, đầu vào/ra (DI/DO) Một số tính bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào CPU chương trình điều khiển: +Tất CPU cung cấp bảo vệ password chống truy cập vào PLC +Tính “know-how protection” để bảo vệ block đặc biệt S7-1200 cung cấp cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet TCP/IP Ngồi bạn dùng module truyền thong mở rộng kết nối RS485 RS232 -Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 hỗ trợ ba ngơn ngữ lập trình FBD, LAD SCL.Phần mềm tích hợp TIA Portal 11 Siemens 2.2.1 PLC S7-1200 CPU 1215C -Kích thước: 110 x 100 x 75 3.9 Network8: Simulation Motor Điều khiển motor trạng thái cách 0.5 giây 26 27 28 3.10 Network9: Manual Mode Chế độ Manual kích hoạt hoạt động máy hệ thống 29 30 3.11 Network10: Select Mode Chọn chế độ Manual hay Auto 3.12 Network11: Pop-up Điều khiển pop-up động 3.13 Network12: Error 31 Kích hoạt chế độ tải hệ thống dừng hoạt động 32 Chương THIẾT KẾ GIAO DIỆN SCADA 4.1Yêu cầu thiết kế SCADA  Thực giám sát nhiệt độ, độ ẩm nhà kính màn hình SCADA  Hiển thị thông số rõ ràng màn hình  Điều khiển, giám sát hiệu trạng thái hoạt động thiết bị  Phân quyền truy cập cho người dùng  Cho phép cài đặt thông số thời gian thực tưới 4.2 Thiết kế hình HMI 4.2.1 Phân cấp hình 4.2.1.1 Màn hình LOG IN Khi người dùng muốn vận hành hệ thống và đồng thời điều khiển bơm quạt phần có yêu cầu quyền truy cập từ User trở lên cần phải đăng nhập tài khoản User Admin Hình 4.1: Giao diện HMI LOG IN 33 4.2.1.2 Màn hình Main Màn hình thể tổng quan hệ thống sấy khô gỗ Nhiệt độ, áp suất trung bình ẩm bên đường ống hiển thị trực quan Giám sát tổng quan trạng thái hoạt động hệ thống lò hơi, quạt, giám sát lò sấy, máy nghiền Ngoài cịn có màn hình hiển thị cảnh báo alarm báo tải Hình 4.2: Màn hình giao diện HMI MAIN Bảng điều khiển Chế độ tự động (auto): Ở chế độ này hệ thống cho phép thực hoàn toàn tự động, giá trị nhiệt độ, áp suất trung bình, thơng số hiển thị hình SCADA Chế độ tay (manual): Ở chế độ vận hành tay hệ thống cho phép điều khiển thiết bị hoàn toàn tay máy bơm, quạt thông qua nút nhấn on/off Nhiệt độ, áp suất trả hệ thổng cách tự động 34 Nút nhấn START: Khởi động chương trình Nút nhấn STOP: Dừng chương trình Bảng Quan Sát giá trị: Quan sát giá trị cảm biến trả về: + TEMPERATURE1 + TEMPERATURE2 + TEMPERATURE3 + PRESSURE1 + AIR FLOW1 +AIR SPEED1 + CHIP LEVER Cảnh báo tải : + OVERLOAD Khi xảy cố tải thiết bị hệ thống cảnh báo cho người vận hành biết để xử lý và dừng hệ thống báo Alarm sau giải xong hệ thống tiếp tục hoạt động Hinh 4.3: Giao diện có cố ALARM 35 Cảm biến nhiệt độ Nhiệt độ lị sấy tính trung bình giá trị nhiệt độ gỗ chip cộng nhiệt độ lò cung cấp Giá trị cảm biến trả mô giá trị bảng điều khiển Cảm biến áp suất Áp suất lò đo cảm biến trả giá trị lên bảng điều khiển HMI 4.2.1.3 HOẠT ĐỘNG THỰC TẾ - Ở chế độ AUTO: Ban đầu ta set nhiệt độ lị sau nước từ bồn máy bơm vơ lị Tiếp sau dầu dược đưa vào để đốt lị, quạt dược bật thổi lửa đun nước Khi đạt đủ nhiệt độ đặt nước ngừng bơm tắt lửa lò Kế tiếp ta mở van đưa ẩm qua lò sấy để làm mềm gỗ, gỗ sau làm mềm đưa xuống máy nghiền nhỏ hồn tất chu trình - Ở chế độ MANUAL Ta khởi động riêng biệt máy bơm hay quạt nào,… 36 Hình 4.4: Hoạt động thực tế 4.3 Ứng dụng hệ thống Với kết mơ hệ thống trình bày, hệ thống thích hợp cho dự án với quy mơ vừa và nhỏ Hệ thống giám sát nhiệt độ, áp suất vận hành hệ thống đơn giản Độ ẩm,áp suất, nhiệt độ dùng cho hệ thống bảo đảm yêu cầu Người vận hành không cần am hiểu nhiều kỹ thuật Ngoài ra, hệ thống phát triển lên để sấy loại gỗ khác… 37 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận Trong trình thực tìm hiểu và nghiên cứu, nhóm số kết quả:  Thiết kế và mô hệ thống sấy khô cho vụn gỗ  Thiết kế và mô hệ thống tự động điều khiển tùy thuộc vào thông số cài đặt  Toàn hệ thống chạy thời gian dài, tương đối ổn định, đạt kết tốt, chạy với chế độ: auto manual  Khả đáp ứng màn hình SCADA xác  Khả đáp ứng phần với là tương đối ổn định và xác  Dữ liệu hiển thị cụ thể, dễ dàng theo dõi thơng qua biểu đồ 5.2 Hạn chế Bên cạnh nội dung đạt được, hệ thống hạn chế sau:  Hệ thống thiết kế và mô  Thiết kế hệ thống chưa tối ưu  Hệ thống chưa thiết lập giám sát từ xa 5.3 hướng phát triển  Phát triển, mở rộng thêm quy mô hệ thống  Điều khiển giám sát hệ thống thông qua Webserver  Thiết kế, lập trình ứng dụng Android di động để giám sát, điều khiển 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “Tổng quan sản xuất gỗ ván ép”, 19/11/2019 https://gohieuhuong.vn/tong-quan-ve-gomdf-va-quy-trinh-san-xuat-go-mdf/ [2] “Sấy gỗ nước” 9/7/2020 https://losaygo.com.vn/lo-say-go-hoi-nuoc-cong- nghiep [3] “Tài Liệu Plc Siemens Các Dòng Đầy Đủ Nhất”, 9/10/2021 https://plctech.com.vn/tai-lieu-plc-siemens/ 39 40 ... chọn đề tài “ Hệ thống sấy vụn gỗ trogn công nghiệp ván ép? ?? 1.2 MỤC TIÊU • Tìm hiểu cấu trúc cách lập trình PLC S7- 1200 • Lựa chọn tính tốn thơng số nhiệt độ áp suất, lưu lượng khí, chip gỗ •... thơng: Ethernet Hình 2.1: Sơ đồ kết nối PLC S7- 1200 CPU 1215C với thiệt bị ngoại vi Hình 2.2: Mơ Hình Hệ Thống 2.3 Lò sấy gỗ nước 2.3.1 Khái niệm lò sấy gỗ nước Lò sấy gỗ dùng nước nồi công nghiệp. .. C Sau gỗ mềm ra, gỗ chip tiếp tục đưa vào máy nghiền hoàn thành công đoạn 2.2 Giới thiệu PLC S7- 1200 Năm 2009, Siemens dòng sản phẩm S7- 1200 dùng để thay dần cho S7- 200 So với S7- 200 S7- 1200 có