BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN DCS & SCADA SCADA cho hệ thống phối trộn nguyện liệu thức ăn gia súc Phú Thái (Hưng Yên)

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN DCS & SCADA SCADA cho hệ thống phối trộn nguyện liệu thức ăn gia súc Phú Thái (Hưng Yên) Nhóm Giảng viên hướng dẫn : TS Đào Quý Thịnh Sinh viên thực : Lê Chí Được - 20173788 Vũ Tiến Dũng - 20173775 Đỗ Văn Liêm - 20174011 Nguyễn Thạch Hùng - 20173928 Hà Nội, 2/2022 MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRỘN THỨC ĂN GIA SÚC Tổng quan hệ thống 1.1 Giới thiệu công nghệ 1.2 Cấu trúc hệ thống phối trộn nguyên liệu .5 Mục tiêu, yêu cầu đề tài 2.1 Mục tiêu 2.2 Yêu cầu đặt .7 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN Cấp giám sát vận hành Cấp điều khiển 11 2.1 Cấp nguồn cho hệ thống .11 2.2 Module điều khiển PLC S7 1215C DC/DC/DC 11 2.3 Động trộn 13 2.4 Động bơm 14 2.5 Van cánh bướm 14 2.6 Hệ thống cân 15 2.6.1 Cảm biến Loadcell 15 2.6.2 Đầu đọc cân điện tử XK3101 16 2.7 Cảm biến mức 17 CHƯƠNG : XÂY DỰNG CÁC PHẦN MỀM .19 Phần mềm Tia Portal V16 .19 Xây dựng quản lý CSDL 21 Kết nối CSDL với TIA Portal 21 CHƯƠNG 4: VẬN HÀNH HỆ THỐNG 23 Giao diện vận hành 23 Thao tác giao diện 24 2.1 HOME 24 2.2 SETTING .26 2.3 ALARM .29 2.4 REPORT 29 CHƯƠNG 5: PHỤ LỤC 31 Sơ đồ đấu dây cho hệ thống điều khiển 31 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Cơng nghệ dây chuyền tự động chế biến thức ăn chăn ni Hình 2: Cấu trúc phân cấp hệ thống Hình 3: Hệ thống phối trộn nguyên liệu Hình 4: Cấu trúc xây dựng phần mềm giám sát Hình 5: Quy trình vận hành hệ thống phối trộn .10 Hình 6: DR-120-24 11 Hình 7: Module PLC S7 1215C DC/DC/DC 12 Hình 8: Module mở rộng ngõ 16x24VDC 13 Hình 9: Động trộn YE2-160-4 13 Hình 10: Động bơm CM50-125A 14 Hình 11: Van cánh bướm 15 Hình 12: Loadcell 15 Hình 13: Vị trí loadcell thùng cân 16 Hình 14: Đầu đọc cân điện tử XK3101 16 Hình 15: Sơ đồ kết nối dây loadcell với cân điện tử .17 Hình 16: Cảm biến mức dạng xoay 17 Hình 17: IP tĩnh TIA Portal 19 Hình 18: IP tĩnh máy tính 19 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRỘN THỨC ĂN GIA SÚC Tổng quan hệ thống 1.1 Giới thiệu công nghệ Hình 1: Cơng nghệ dây chuyền tự động chế biến thức ăn chăn nuôi Các hoạt động dây chuyền điều khiển hồn tồn tự động giám sát trung tâm điều khiển Công nghệ dây chuyền tự động gồm hệ thống sau: Hệ thống Nạp nguyên liệu: Nguyên liệu cơng nhân nạp, phân loại theo kích cỡ xem có cần nghiền hay khơng Ngun liệu cần nghiền đưa sang hệ thống nghiền liệu, kích cỡ đủ nhỏ đưa thẳng sang hệ thống phối trộn nguyên liệu Hệ thống Nghiền nguyên liệu: Nguyên liệu nghiền nhỏ sau chuyển đến hệ thống phối trộn nguyên liệu Hệ thống Phối trộn nguyên liệu: Nguyên liệu sau đạt kích cỡ yêu cầu đưa vào Silo chứa quy định, đánh số trước Tùy vào công thức yêu cầu mà Silo chứa loại nguyên liệu có thứ tự định trước Hệ thống cân sau trộn nguyên liệu Hệ thống Ép viên: Các nguyên liệu sau trộn lẫn vào đưa qua dây chuyền ép viên đưa thẳng đến hệ thống đóng bao tùy vào yêu cầu đơn hàng Hệ thống đóng bao: Các viên nguyên liệu nguyên liệu sau phối trộn chuyển đến hệ thống đóng bao, kết thúc dây chuyền Trong hệ thống trên, hệ thống số 1, 2, 4, có cấu trúc cách thức vận hành đơn giản, sử dụng loại máy tự động chuyên dụng; hệ thống số hệ thống có q trình hoạt động phức tạp so với hệ thống lại, đòi hỏi phải điều khiển phối hợp hoạt động nhiều thiết bị, cách thức điều khiển thiết bị khơng theo trình tự thời gian cố định mà tùy vào công thức Ngoài hệ thống số hệ thống quan trọng dây chuyền tự động chế biến thức ăn chăn ni hệ thống cần vận hành ổn định xác, giám sát chặt chẽ trình hoạt động đồng thời đảm bảo tính linh hoạt hệ thống chuyển đổi sang phối trộn công thức khác 1.2 Cấu trúc hệ thống phối trộn nguyên liệu a, Cấu trúc phân cấp hệ thống Hình 2: Cấu trúc phân cấp hệ thống Hệ thống chia làm cấp: − Cấp vận hành giám sát vận hành: Phần mềm giám sát cài đặt máy tính, PLC Cân điện tử kết nối đến máy tính Phần mềm giám sát với giao diện vận hành khác giúp người vận hành dễ dàng kiểm sốt q trình cân, cài đặt tham số, cài đặt thao tác với công thức cân, nguyên liệu,ghi lại liệu trình cân − Cấp điều khiển: Thu thập liệu thực điều khiển thông qua I/O PLC giúp xử lý nhanh theo thời gian thực để đáp ứng công nghệ − Cấp cảm biến, thiết bị chấp hành: Bao gồm van khí nén, máy trộn, cảm biến mức, cân,…được kết nối với cấp điều khiển thông qua tủ điện hệ thống, nhận điều khiển từ cấp điều khiển đưa tín hiệu cho hai cấp nêu b, Thành phần hệ thống Hình 3: Hệ thống phối trộn nguyên liệu Hệ thống phối trộn nguyên liệu bao gồm: Các ống dẫn nguyên liệu từ hệ thống nghiền nạp liệu Silo chứa nguyên liệu Cân nguyên liệu Cảm biến lưu lượng bơm chất lỏng Nơi đổ nguyên liệu thêm tay Máy trộn nguyên liệu Chu trình phối trộn diễn sau: Nguyên liệu đưa vào silo, silo chứa loại nguyên liệu xác định trước tùy theo công thức chọn từ trước Lần lượt Silo đươc mở theo thứ tự công thức để nguyên liệu chảy xuống Cân Hệ thống cân tự động nguyên liệu chảy xuống ghi lại giá trị cân đủ số nguyên liệu cân kết thúc mẻ, nguyên liệu cân đưa xuống bình trộn để trộn xả đưa sang hệ thống tiếp theo, lặp lại chu trình cho đủ số mẻ đặt trước kết thúc Thời gian trộn xả đặt trước hết thời gian bình trộn xả nguyên liệu sau trộn đưa sang hệ thống ép viên đóng bao Mục tiêu, yêu cầu đề tài 2.1 Mục tiêu Mục tiêu đề tài xây dựng phần mềm giúp điều khiển vận hành giám sát hệ thống số 3: Hệ thống phối trộn nguyên liệu công nghệ dây chuyền tự động chế biến thức ăn chăn ni Để phục vụ cho mục đích vận hành thử nghiệm ta cần xây dựng phần mềm mô hoạt động cân; sử dụng phần mềm TIA Portal để mô tác động cấu chấp hành lên cấp điều khiển ngược lại 2.2 Yêu cầu đặt a Đối với cấp giám sát Ta cần xây dựng phần mềm giúp giám sát vận hành hệ thống phối trộn giúp kiểm soát vận hành hệ thống dễ dàng, đảm bảo hệ thống vận hành trơn tru cách tự động Phần mềm vận hành giám sát cho hệ thống phối trộn nguyên liệu cần đáp ứng yêu cầu sau đây: Xây dựng liệu nguyên liệu sử dụng phối trộn, công thức sử dụng phối trộn, tốc độ chảy loại nguyên liệu từ silo đến cân Cập nhật liệu công thức, nguyên liệu tốc độ chảy nguyên liệu Lưu trữ liệu suốt trình cân để phục vụ cho việc thống kê, tính tốn lưu khôi phục Kết nối đến cân cấp điều khiển ổn định Kiểm sốt việc đóng mở Silo cho khối lượng nguyên liệu chảy xuống cân có sai số nhỏ so với yêu cầu Hệ thống vận hành xác theo chu trình nêu; linh hoạt, dễ hiểu, thuận tiện cho người vận hành b Đối với cấp điều khiển Cấp điều khiển cần chọn lựa thiết bị PLC phù hợp, có khả nhận liệu từ phần mềm giám sát thông qua Ethernet; số lượng I/O vào cần phải chọn lựa dựa nhu cầu nhận tín hiệu điều khiển thiết bị sử dụng hệ thống c Đối với cấp cảm biến, chấp hành Tại cấp có yêu cầu sau: Xây dựng phần mềm mơ cân Phần mềm mô cân mô trình thay đổi giá trị khối lượng hiển thị cân trường hợp: mở si lô cho ngun liệu chảy xuống cân, đóng Silơ mở Silô khác, xả nguyên liệu khỏi cân đồng thời truyền tín hiệu giá trị cân liên tục phần mềm giám sát Mô tác động tín hiệu điều khiển vận hành đến đầu vào PLC theo dõi thay đổi tín hiệu đầu điều khiển tác động điều khiển lên thiết bị chấp hành tương ứng hệ thống CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN Cấp giám sát vận hành Để xây dựng phần mềm giám sát đảm bảo yêu cầu nói trên, nhóm em sử dụng phần mềm TIA PORTAL V16 để lập trình, tạo giao diện giúp giám sát, vận hành thao tác với liệu hệ thống Phần mềm giám sát có chức xây dựng, thu thập lưu trữ hệ thống liệu cho hệ thống phối trộn điều khiển vận hành hệ thống Hình 4: Cấu trúc xây dựng phần mềm giám sát Việc xây dựng sở liệu cho phần mềm thực phần mềm Microsoft SQL Server Management Studio nhằm tạo liệu công thức nguyên liệu phối trộn, thu thập liệu trình cân phối trộn, lưu sở liệu hệ thống để khôi phục cần thiết Có chế độ hoạt động: Chế độ điều khiển sản xuất tay chế độ điều khiển tự động Chế độ chạy tay: động van khí nén điều khiển độc lập, không ảnh hưởng đến Chế độ sản xuất tự động: Nếu giá trị nguyên liệu cài đặt sẵn theo công thức, ấn start hệ thống hoạt động sau: Hình 5: Quy trình vận hành hệ thống phối trộn  Cảm biến mức báo khơng có ngun liệu thùng trộn, van khí nén      thùng silo mở có nguyên liệu cần cân theo thứ tự đánh số silo Khi đó, cân cân cộng dồn cho khối lượng nguyên liệu cài đặt đạt giá trị yêu cầu Khi nguyên liệu đạt giá trị yêu cầu van khí nén silo đóng bắt đầu mở van silo khác Khi cân xong van silo đóng, ta bắt đầu mở van cân bật động bơm nguyên liệu thùng cân vào thùng trộn nguyên liệu Động trộn bắt đầu hoạt động Máy trộn bắt đầu tính thời gian trộn người vận hành cài đặt Sau trộn đủ thời gian cho phép cửa xả hỗn hợp mở nguyên liệu hệ thống máng tải vận chuyển đến máy đóng bao quay lại bước đầu Chu trình lặp lặp lại đủ số mẻ yêu cầu dừng Lưu lại giá trị thực tế nguyên liệu cấp: giá trị cân thực tế nguyên liệu lưu lại nguyên liệu cấp đủ thùng cân 10 CHƯƠNG : XÂY DỰNG CÁC PHẦN MỀM Phần mềm Tia Portal V16 Kết nối địa IP tĩnh theo hình Hình 17: IP tĩnh TIA Portal Hình 18: IP tĩnh máy tính 19 STT Tên biến vào Kiểu liệu Địa Chú thích 20 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Q_Vanmo_Silo_1 Q_Vanmo_Silo_2 Q_Vanmo_Silo_3 Q_Vanmo_Silo_4 Q_Vanmo_Silo_5 Q_Vanmo_Silo_6 Q_Vanmo_Silo_7 Q_Vanmo_Silo_8 Q_Vanmo_Silo_9 Q_Vanmo_Silo_10 Q_Vanmo_Silo_11 Q_Vanmo_Silo_12 Q_Vanmo_Silo_13 Q_Vanmo_Silo_14 Q_Vanmo_Silo_15 Q_Vanmo_Can_1 Q_Vanmo_Can_2 Q_Bom_Can_3 Q_Motor_tron Q_Van_Xa_hon_hop Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool %Q0.0 %Q0.1 %Q0.2 %Q0.3 %Q0.4 %Q0.5 %Q0.6 %Q0.7 %Q2.0 %Q2.1 %Q2.2 %Q2.3 %Q2.4 %Q2.5 %Q2.6 %Q2.7 %Q3.0 %Q3.1 %Q3.2 %Q3.3 21 STT Q_Bom_nuoc_rua Tên biến vào I_Nutan_Start I_Nutan_Stop I_Switch_AM Bool Kiểu liệu Bool Bool Bool %Q3.4 Địa %I0.0 %I0.1 %I0.2 cambienmucthap Bool %I0.3 cambienmuccao_1 Bool %I0.4 DC_Bom Bool %I0.5 DC_Tron Bool %I0.6 DC_Bomrua Bool %I0.7 Van mở silo Van mở silo Van mở silo Van mở silo Van mở silo Van mở silo Van mở silo Van mở silo Van mở silo Van mở silo 10 Van mở silo 11 Van mở silo 12 Van mở silo 13 Van mở silo 14 Van mở silo 15 Van mở cân Van mở cân Bom mở bơm Động trộn Van xả hỗn hợp Bơm nước rửa bồn Chú thích Nút ấn Start Nút ấn Stop Auto/Manual Cảm biến mức thấp Cảm biến mức cao Trạng thái động bơm Trạng thái động trộn Trạng thái động bơm rửa 21 Xây dựng quản lý CSDL Tạo CSDL có tên PLC_DATA với bảng cần thiết bangSP để lưu trữ liệu bangSP để ghi tên tất sản phẩm mà tạo dự án, với sản phẩm có bảng riêng ghi cơng thức Cơ sở liệu công thức Kết nối CSDL với TIA Portal Ở dây em sử dụng ODBC Data Sources 64 bits để kết nối SSMS với Tia Portal 22 Sử dụng refer name DUNG để kết nối 23 CHƯƠNG 4: VẬN HÀNH HỆ THỐNG Giao diện vận hành Khi bắt đầu chạy chương trình, phải đăng nhập User name Password Khi “đăng nhập” với tài khoản admin mật “123456789” ta vào giao diện điều khiển Giao diện vận hành vào hình HOME 24 Giao diện vận hành bên gồm menu “HOME”, “SETTING”, “ALARM”, “REPORT” Thao tác giao diện 2.1 HOME Chế độ làm việc hệ thống: Chạy, Dừng, chọn chế độ điều khiển tay (Manual) chế độ tự động (Auto) 25 Phần thêm sản phẩm có sẵn CSDL ấn “Chọn” hiển thị nguyên liệu sản phẩm bảng Thơng tin hiển thị liệu số mẻ trộn thời giân trộn thực tế, Khỗi lượng mẻ Ta cài đặt số mẻ cần thực để tiến hành trộn 26 2.2 SETTING Ấn nút hiển thị sản phẩm để xem tất sản phẩm bảng Nhập vào tên sản phẩm ô chọn sản phẩm để tiến hành xem nguyên liệu sản phẩm xóa sản phẩm 27 Khi ấn “Xem sản phẩm ” nguyên liệu hiển thị bảng “Danh sách nguyên liệu sản phẩm” 28 Để tiến hành xóa nguyên liệu, nhập vào tên sản phẩm mã nguyên liệu sản phẩm ấn nút “Xóa Nguyên Liệu” để tiến hành xóa Để thêm nguyên liệu Nhập vào tên sản phẩm “Tên sản phẩm” , mã nguyên liệu (ô “Nhập mã NL”), nhập tên nguyên liệu vào ô “Tên Nguyên Liệu”, nhập khối lượng nguyên liệu “Khối lượng” Cuối thêm sản phẩm 29 Nhập tên sản phẩm ấn nút “Thêm sản phẩm mới” 2.3 ALARM Giao diện Alarm hiển thị thông báo: − Hệ thống chạy − Hệ thống dừng − Hoàn thành cơng việc Cảnh báo: − Tràn bình trộn − Lỗi động trộn, động bơm cân 3, động bơm rửa 2.4 REPORT 30 - Phần REPORT mô tả đồ thị giá trị khối lượng cần cân mẻ khối lưởng mẻ thực tế theo thời gian thực 31 CHƯƠNG 5: PHỤ LỤC Sơ đồ đấu dây cho hệ thống điều khiển 32 33