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 Q Nguyễn Cơng Minh Tp Hồ Chí Minh tháng 12 năm 2021 [Type here] [Type here] download by : skknchat@gmail.com [Type here] CỘNG HOA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHÂN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Giảng viên hướng dẫn: Họ và tên Sinh viên: Ngàà̀nh: Tên đề tài: NHÂN 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, ngàà̀y 30 tháng 12 năm 2021 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) download by : skknchat@gmail.com 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 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 giành thời gian quý báu để hướng dẫn giúp đỡ để nhóm em hồn thành đồ án môn học Một lời cảm ơn lời chúc chân thành Em xin gửi tới quý Thầy Cơ bạn, xin chúc người ln bình an, vui vẻ, hạnh phúc thành công đường nghiệp phía trước Trong q trình thực hiện, với lượng kiến thức nhiều rộng, hiểu biết nhóm thời gian thực có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong q thầy bỏ qua đóng góp cho nhóm để hồn thành tốt đồ án Nhóm sinh viên thực Lê Phú Quý Nguyễn Công Minh download by : skknchat@gmail.com MỤC LỤC Danh mục hình ảnh CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Cấu trúc đề tàà̀i 1.4 Mô tả thàà̀nh 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 2.2.1.PLC S7-1200 CPU 1215C 2.3.Lò sấy gỗ nước 2.3.1.Khái niệm lò sấy gỗ ẩm 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 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 download by : skknchat@gmail.com 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 màà̀n hình HMI 33 4.2.1.Phân cấp màà̀n hình 33 4.2.1.1.Màà̀n hình LOG IN 33 4.2.1.2.Màà̀n 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 download by : skknchat@gmail.com PHU LỤC download by : skknchat@gmail.com 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 download by : skknchat@gmail.com Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngàà̀nh công nghiệp chế biến gỗ trở thàà̀nh ngàà̀nh hàà̀ng xuất chủ lực đứng thứ Việt Nam sau dầu thô, dệt may, giàà̀y dép vàà̀ thủy sản Việt Nam trở thàà̀nh nước xuất đồ gỗ đứng đầu Đông Nam Á Chất lượng sản phẩm đồ gỗ Việt Nam 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 làà̀ng nghề gỗ vàà̀ số lượng lớn hộ gia đình sản xuất kinh doanh đồ gỗ chưa thống kê Theo số liệu từ Bộ Nông nghiệp vàà̀ Phát triển nông thơn doanh nghiệp chế biến gỗ có quy mơ đa phần làà̀ nhỏ Theo nguồn gốc vốn 5% số doanh nghiệp thuộc sở hữu nhàà̀ nước, 95% cịn lại làà̀ thuộc khu vực tư nhân, có 16% có vốn đầu tư nước ngồà̀i (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 nhàà̀ máy sản xuất luôn cải tiến công nghệ công đoạn sản xuất để tạo sản phẩm đạt chất lượng cao phải kể đến công đoạn sấy khô gỗ vô quan trọng thiếu nhàà̀ máy sản xuất gỗ Hệ thống cung cấp nhiệt ẩm cho nhàà̀ máy chế biến gỗ làà̀ khu vực quan trọng khâu nhàà̀ 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 nhàà̀ máy Tất thông số cảm biến thu thập, xử lý đưa lên hình SCADA để người dùng thuận tiện kiểm soát hệ thống Hệ thống nàà̀y giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, đẩy nhanh tiến độ công việc nhàà̀ máy đáp ứng nhu cầu xã hội, giảm sức lao động người tiết kiệm nguồn nhân công Người quản lý, vận hàà̀nh giám sát đâu thuận tiện Chính nhóm chọn đề tàà̀i “ Hệ thống sấy vụn gỗ trogn công nghiệp ván ép” 1.2 MỤC TIÊU • Tìm hiểu cấu trúc vàà̀ cách lập trình PLC S7-1200 • Lựa chọn vàà̀ 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 download by : skknchat@gmail.com • 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 hàà̀nh vàà̀ nút nhấn điều khiển • Điểu khiển động thổi nhiệt lò hơi, động máy nghiền • Sử dụng cảm biến nhiet độ , cảm biến áp suất… 1.3 Cấu trúc đề tàà̀i Chương 1: Tổng quan Chương 2: Thiết kế hệ thống Chương 3: Thiết kế phần mềm Chương 4: Kết đạt Chương 5: Kết luận hướng phát triển 1.4 Mô tả thàà̀nh 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 hàà̀nh 1.5 Giới hạn Hệ thống nàà̀y tập trung cung cấp nhiệt ẩm để làà̀m mềm gỗ chip sau nghiền nhỏ để hồà̀n tất cơng đoạn download by : skknchat@gmail.com Chương THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 Mô tả hoạt động hệ thống Thân gỗ thông, gỗ bạch đàà̀n, gỗ cao su hay sồi… mang nhàà̀ máy, sau cắt khúc vàà̀ bỏ vỏ để sẵn sàà̀ng cho việc sản xuất Sau thân gỗ bóc vỏ vàà̀ cắt khúc tròn băm thàà̀nh dăm gỗ nhỏ, dàà̀i xấp xỉ 20mm Dăm gỗ lúc nàà̀y đổ vàà̀o phễu vàà̀ trải qua trình sàà̀ng lọc, làà̀m Gỗ chip sau trải qua nhiều quy trình làà̀m hầm áp suất khoảng vàà̀i phút với nhiệt độ khoảng 160 độ C Sau gỗ mềm ra, gỗ chip nàà̀y tiếp tục đưa vàà̀o máy nghiền vàà̀ hoàà̀n thàà̀nh 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 tính trội: S7-1200 làà̀ dịng điều khiển logic lập trình (PLC) kiểm sốt nhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, vàà̀ tập lệnh mạnh làà̀m cho có giải pháp hồà̀n hảo cho ứng dụng sử dụng với S7- 1200 S7-1200 bao gồm microprocessor, nguồn cung cấp tích hợp sẵn, đầu vàà̀o/ra (DI/DO) Một số tính bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vàà̀o CPU vàà̀ chương trình điều khiển: +Tất CPU cung cấp bảo vệ password chống truy cập vàà̀o PLC +Tính “know-how protection” để bảo vệ block đặc biệt S7-1200 cung cấp cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet vàà̀ TCP/IP Ngồà̀i 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 làà̀ FBD, LAD vàà̀ SCL.Phần mềm nàà̀y tích hợp TIA Portal 11 Siemens 2.2.1 PLC S7-1200 CPU 1215C -Kích thước: 110 x 100 x 75 download by : skknchat@gmail.com 3.9 Network8: Simulation Motor Điều khiển motor trạng thái cách 0.5 giây 26 download by : skknchat@gmail.com 27 download by : skknchat@gmail.com 28 download by : skknchat@gmail.com 3.10 Network9: Manual Mode Chế độ Manual kích hoạt hoạt động máy nàà̀o hệ thống 29 download by : skknchat@gmail.com 30 download by : skknchat@gmail.com 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 download by : skknchat@gmail.com Kích hoạt chế độ tải hệ thống dừng hoạt động 32 download by : skknchat@gmail.com Chương THIẾT KẾ GIAO DIỆN SCADA 4.1Yêu cầu thiết kế SCADA Thực giám sát nhiệt độ, độ ẩm nhà kính hình SCADA Hiển thị thơng số rõ ràng 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 màà̀n hình HMI 4.2.1 Phân cấp màà̀n hình 4.2.1.1 Màà̀n hình LOG IN Khi người dùng muốn vận hành hệ thống 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 download by : skknchat@gmail.com 4.2.1.2 Màà̀n hình Main Màn hình thể tổng quan hệ thống sấy khơ 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 Ngồi cịn có 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 hệ thống cho phép thực hoàn toàn tự động, giá trị nhiệt độ, áp suất trung bình, thơng số hiển thị màà̀n 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 download by : skknchat@gmail.com 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 dừng hệ thống báo Alarm vàà̀ sau giải xong hệ thống tiếp tục hoạt động Hinh 4.3: Giao diện có cố ALARM 35 download by : skknchat@gmail.com Cảm biến nhiệt độ Nhiệt độ lị sấy tính trung bình giá trị nhiệt độ gỗ chip cộng vàà̀ 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 vàà̀ 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 vàà̀o để đốt lò, quạt dược bật thổi lửa đun nước Khi đạt đủ nhiệt độ đặt nước ngừng bơm vàà̀ tắt lửa lò Kế tiếp ta mở van đưa ẩm qua lò sấy để làà̀m mềm gỗ, gỗ sau làà̀m mềm đưa xuống máy nghiền nhỏ hồà̀n tất chu trình - Ở chế độ MANUAL Ta khởi động riêng biệt máy bơm hay quạt nàà̀o,… 36 download by : skknchat@gmail.com Hình 4.4: Hoạt động thực tế 4.3 Ứng dụng hệ thống Với kết mô hệ thống trình bày, hệ thống thích hợp cho dự án với quy mơ vừa 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 khơng cần am hiểu nhiều kỹ thuật Ngồi ra, hệ thống phát triển lên để sấy loại gỗ khác… 37 download by : skknchat@gmail.com Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận Trong trình thực tìm hiểu nghiên cứu, nhóm số kết quả: Thiết kế mô hệ thống sấy khô cho vụn gỗ Thiết kế mơ hệ thống tự động điều khiển tùy thuộc vào thông số càà̀i đặt Tồn hệ thống chạy thời gian dài, tương đối ổn định, đạt kết tốt, chạy với chế độ: auto vàà̀ manual Khả đáp ứng hình SCADA xác Khả đáp ứng phần với tương đối ổn định 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 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 download by : skknchat@gmail.com TAI LIỆU THAM KHẢO [1] “Tổng quan sản xuất gỗ ván ép”, 19/11/2019 https://gohieuhuong.vn/tong- quan-ve-go-mdf-va-quy-trinh-san-xuat-go-mdf/ [2] “Sấy gỗ nước” 9/7/2020 https://losaygo.com.vn/lo-say-go-hoi-nuoccong-nghiep [3] “Tài Liệu Plc Siemens Các Dòng Đầy Đủ Nhất”, 9/10/2021 https://plctech.com.vn/tai-lieu-plc-siemens/ 39 download by : skknchat@gmail.com 40 download by : skknchat@gmail.com ... chọn đề tàà̀i “ Hệ thống sấy vụn gỗ trogn công nghiệp ván ép? ?? 1.2 MỤC TIÊU • Tìm hiểu cấu trúc vàà̀ cách lập trình PLC S7- 1200 • Lựa chọn vàà̀ tính tốn thơng số nhiệt độ áp suất, lưu lượng khí, chip. .. dụng hệ thống Với kết mô hệ thống trình bày, hệ thống thích hợp cho dự án với quy mô vừa 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. .. Ethernet Hình 2.1: Sơ đồ kết nối PLC S7- 1200 CPU 1215C với thiệt bị ngoại vi download by : skknchat@gmail.com Hình 2.2: Mơ Hình Hệ Thống 2.3 Lò sấy gỗ nước 2.3.1 Khái niệm lò sấy gỗ nước Lò sấy