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 MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRỘN THỨC ĂN GIA SÚC Tổng quan hệ thống 4 1.1 Giới thiệu công nghệ 1.2 Cấu trúc hệ thống phối trộn nguyên liệu Mục tiêu, yêu cầu đề tài 2.1 Mục tiêu 2.2 Yêu cầu đặt CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN Cấp giám sát vận hành 9 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 CHƯƠNG : XÂY DỰNG CÁC PHẦN MỀM 17 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 Sơ đồ đấu dây cho hệ thống điều khiển 31 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 cơng nghệ Hình 1: Cơng nghệ dây chuyền tự động chế biến thức ăn chăn ni Các hoạt động dây chuyền điều khiển hoàn toàn 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 công nhân nạp, phân loại theo kích cỡ xem có cần nghiền hay không Nguyên 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 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 cơng thức Ngồi 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 nuôi 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 khơi 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 u cầu sau: Xây dựng phần mềm mô cân Phần mềm mơ cân mơ q trình thay đổi giá trị khối lượng hiển thị cân trường hợp: mở si lô cho nguyên liệu chảy xuống cân, đóng Silơ mở Silơ khác, xả ngun liệu khỏi cân đồng thời truyền tín hiệu giá trị cân liên tục phần mềm giám sát Mơ 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 A.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 khơi 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 W X STT CC Y Tên biến vào Z Kiểu liệu AA Địa BB Chú thích DD EE.1 JJ OO TT FF Q_Vanmo_Silo_1 KK.Q_Vanmo_Silo_2 YY DDD III NNN SSS XXX 10 CCCC 11 HHHH 12 MMMM RRRR 14 WWWW BBBBB 16 GGGGG LLLLL 18 QQQQQ VVVVV 20 AAAAAA BBBBBB KKKKKK T PPPPPP.1 GG Bool LL Bool HH MM %Q0.0 %Q0.1 PP Q_Vanmo_Silo_3 QQ Bool UU Q_Vanmo_Sil VV.Bool o_4 ZZ Q_Vanmo_Silo_5 AAA Bool RR WW %Q0.2 %Q0.3 BBB %Q0.4 EEE Q_Vanmo_Sil FFF o_6 JJJ.Q_Vanmo_Silo_7 KKK Bool GGG %Q0.5 Bool LLL %Q0.6 OOO Q_Vanmo_Sil o_8 TTT Q_Vanmo_Sil o_9 YYY Q_Vanmo_Sil o_10 DDDD Q_Vanmo_Sil o_11 IIII.Q_Vanmo_Silo_12 PPP Bool QQQ %Q0.7 UUU Bool VVV %Q2.0 ZZZ Bool AAAA %Q2.1 EEEE Bool FFFF JJJJ Bool KKKK %Q2.3 13 NNNN Q_Vanmo_Sil o_13 SSSS Q_Vanmo_Sil o_14 15 XXXX Q_Vanmo_Sil o_15 CCCCC Q_Vanmo_Ca n_1 17 HHHHH Q_Va nmo_Can_2 MMMMM Q_Bo m_Can_3 19 RRRRR Q_Motor_tro n WWWWW Q_Va n_Xa_hon_hop CCCCCC 21 DDDDDD Q_Bo m_nuoc_rua %Q2.2 OOOO Bool PPPP %Q2.4 TTTT Bool UUUU %Q2.5 YYYY Bool ZZZZ %Q2.6 DDDDD ol IIIII Bool Bo EEEEE %Q2.7 NNNNN ol SSSSS Bool Bo OOOOO Q3.1 TTTTT %Q3.2 XXXXX Bool YYYYY %Q3.3 EEEEEE FFFFFF Bool JJJJJ %Q3.0 GGGGGG HHHHHH Q3.4 ST LLLLLL Tên biến vào MMMMMM Ki NNNNNN ểu liệu a QQQQQQ I_Nu RRRRRR Bo SSSSSS %I0.0 tan_Start ol II Van mở silo NN Van mở silo SS Van mở silo XX.Van mở silo CCC Van mở silo HHH Van mở silo MMM Van mở silo RRR Van mở silo WWW Van mở silo BBBB Van mở silo 10 GGGG Van mở silo 11 LLLL Van mở silo 12 QQQQ Van mở silo 13 VVVV Van mở silo 14 AAAAA Van mở silo 15 FFFFF Van mở cân KKKKK Van mở cân % PPPPP Bom mở bơm UUUUU Đ ộng trộn ZZZZZ Van xả hỗn hợp IIIIII Bơm nước % rửa JJJJJJ bồn Ch Đị OOOOOO ú thích TTTTTT Nút ấn Start UUUUUU ZZZZZZ EEEEEEE FFFFFFF VVVVVV I_Nu WWWWWW tan_Stop ol AAAAAAA I_Swi BBBBBBB tch_AM ol GGGGGGG IIIIIII HHHHHHH camb JJJJJJJ Bool ienmucthap OOOOOOO PPPPPPP QQQQQQQ SSSSSSS RRRRRRR camb TTTTTTT ienmuccao_1 ol YYYYYYY ZZZZZZZ AAAAAAAA BBBBBBBB om Bo CCCCCCCC DC_B DDDDDDDD Bo ol IIIIIIII JJJJJJJJ KKKKKKKK MMMMMMMM LLLLLLLL DC_T NNNNNNNN Bo ron ol SSSSSSSS TTTTTTTT UUUUUUUU WWWWWWWW VVVVVVVV DC_B XXXXXXXX Bo omrua ol CCCCCCCCC %I YYYYYY Nút ấn Stop %I DDDDDDD Au to/Manual MMMMMMM Cả m biến mức NNNNNNN th ấp WWWWWWW Cả UUUUUUU VVVVVVV %I m biến mức 0.4 XXXXXXX ca o GGGGGGGG Tr EEEEEEEE FFFFFFFF %I ạng thái động 0.5 HHHHHHHH bơm QQQQQQQQ Tr OOOOOOOO PPPPPPPP %I ạng thái động 0.6 RRRRRRRR trộn AAAAAAAAA Tr YYYYYYYY ZZZZZZZZ %I ạng thái động 0.7 BBBBBBBBB bơm rửa Bo XXXXXX 0.1 Bo CCCCCCC 0.2 KKKKKKK LLLLLLL.%I0.3 DDDDDDDDD Xây dựng quản lý CSDL EEEEEEEEE FFFFFFFFF Tạo CSDL có tên PLC_DATA với bảng cần thiết bangSP để lưu trữ liệu GGGGGGGGG bangSP để ghi tên tất sản phẩm mà tạo dự án, với sản phẩm có bảng riêng ghi cơng thức HHHHHHHHH IIIIIIIII Cơ sở liệu công thức JJJJJJJJJ Kết nối CSDL với TIA Portal KKKKKKKKK Ở dây em sử dụng ODBC Data Sources 64 bits để kết nối SSMS với Tia Portal LLLLLLLLL MMMMMMMMM NNNNNNNNN Sử dụng refer name DUNG để kết nối a CHƯƠNG 4: VẬN HÀNH HỆ THỐNG OOOOOOOOO Giao diện vận hành PPPPPPPPP Khi bắt đầu chạy chương trình, phải đăng nhập User name Password QQQQQQQQQ RRRRRRRRR SSSSSSSSS TTTTTTTTT Khi “đăng nhập” với tài khoản admin mật “123456789” ta vào giao diện điều khiển UUUUUUUUU Giao diện vận hành vào hình HOME VVVVVVVVV WWWWWWWWW Giao diện vận hành bên gồm menu “HOME”, “SETTING”, “ALARM”, “REPORT” XXXXXXXXX Thao tác giao diện a HOME b c d e Chế độ làm việc hệ thống: Chạy, Dừng, chọn chế độ điều khiển tay (Manual) chế độ tự động (Auto) f g Phần thêm sản phẩm có sẵn CSDL ấn “Chọn” hiển thị nguyên liệu sản phẩm bảng h i j k 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 l SETTING m n Ấn nút hiển thị sản phẩm để xem tất sản phẩm bảng o p Nhập vào tên sản phẩm ô chọn sản phẩm để tiến hành xem nguyên liệu sản phẩm xóa sản phẩm q r s Khi ấn “Xem sản phẩm ” nguyên liệu hiển thị bảng “Danh sách nguyên liệu sản phẩm” i t u v 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 w x y 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 a z aa Nhập tên sản phẩm ấn nút “Thêm sản phẩm mới” bb ALARM cc dd Giao diện Alarm hiển thị thông báo: ee − Hệ thống chạy ff − Hệ thống dừng gg − Hồn thành cơng việc hh Cảnh báo: ii jj − Tràn bình trộn − Lỗi động trộn, động bơm cân 3, động bơm rửa kk REPORT ll mm nn - Phần REPORT mô tả đồ thị giá trị khối lượng cần cân mẻ khối lưởng mẻ thực tế theo thời gian thực i CHƯƠNG 5: PHỤ LỤC oo Sơ đồ đấu dây cho hệ thống điều khiển pp qq rr ss ... 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... 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. .. 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