THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN PHA TRỘN HÓA CHẤT SỬ DỤNG PLC S71200 full code + file TIA liên hệ: 0334848388 Chương 1: Tìm hiểu chung về máy trộn hóa chất Chương 2: Thiết kế phần cứng cho hệ thống Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN PHA TRỘN HÓA CHẤT SỬ DỤNG PLC S7-1200 Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Thị Thùy Linh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trung Hiếu - 18810430214 Lớp: D13TĐH&ĐKTBCN2 Khoa: Điều khiển tự động hóa HÀ NỘI, 06/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐK & TĐH Độc lập – Tự – Hạnh phúc o0o ĐỒ ÁN MÔN HỌC TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT BỊ ĐIỆN Sinh viên thực hiên: Nguyễn Trung Hiếu - 18810430214 Lớp: D13TĐH&ĐKTBCN2 Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Thị Thùy Linh I Đề tài Thiết kế dây chuyền pha trộn sử dụng PLC S7-1200 II Nội dung Chương 1: Tìm hiểu chung máy trộn hóa chất Chương 2: Thiết kế phần cứng cho hệ thống Chương 3: Thiết kế phần mềm mô kiểm chứng III Kế hoạch thực hiện: Ngày giao đề: 03/05/2022 Ngày hoàn thành: /06/2022 Ngày tháng 06 năm 2022 Giáo viên hướng dẫn TS Phạm Thị Thùy Linh LỜI NĨI ĐẦU Trong tình hình dịch bênh covid ngày để ngăn chặn lây lan COVID-19, biện pháp hàng đầu chuyên gia khuyến cáo rửa tay cách thường xun Khơng phịng ngừa COVID-19, rửa tay thường xuyên xà phòng nước dung dịch sát khuẩn cách hữu hiệu để phòng ngừa ngăn chặn lây lan bệnh truyền nhiễm khác Chính vậy, u cầu thiết kế hệ thống pha trộn nước rửa tay vận hành xuất tối ưu đề tài quan tâm Nhờ tiến khoa học – kỹ thuật, ngày hệ thống pha trộn hóa chất vân hành tự động mà không cần đến nhiều nhân lực điều làm tăng suất vệ sinh sản xuất Được định hướng cô giáo TS Phạm Thị Thùy Linh cố gắng thân trình học tập nhà trường, em hồn thành đồ án với đề tài: “Thiết kế dây chuyên pha trộn hóa chất” Tồn phần thuyết minh thiết kế chia làm chương: Chương 1: Tìm hiểu chung máy trộn hóa chất Chương 2: Thiết kế phần cứng cho hệ thống Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển Do thời gian có hạn kiến thức hạn chế nên đồ án em khơng tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, em mong nhận góp ý thầy, giáo bạn để đồ án em hồn thiện hơn, ứng dụng vào thực tiễn đời sống hàng ngày Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG, HÌNH VẼ CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CHUNG VỀ MÁY TRỘN HÓA CHẤT 1.1 Giới thiệu chung dây chuyền pha trộn Máy trộn thiết bị dùng để trộn hỗn hợp nhiều loại nguyên nhiên, vật liệu thành hợp chất đồng Trong độ đồng sản phẩm sau trộn tiêu để đánh giá chất lượng hiệu máy trộn • Công dụng máy trộn Trong dây chuyền sản suất bột hỗn hợp, trộn hóa chất, dược phẩm hay xây dựng Đặc biệt xí nghiệp chế biến thức ăn tổng hợp công nghiệp thường dùng nhiều máy trộn để thu sản phẩm hỗn hợp nhiều thành phần có tỷ lệ định trộn lẫn với phân bố Các thành phần định lượng xác từ ban đầu không đưa qua máy trộn làm việc có hiệu chưa thu sản phẩm sau trộn chia thành lượng nhỏ lại chứa đủ tỷ lệ thành phần yêu cầu Quá trình trộn kết thúc có hiệu mẫu kiểm tra có tỷ lệ thành phần đưa vào pha trộn theo công thức định trước Nhưng thực tế nhiều loại sản phẩm hiệu trộn phụ thuộc vào độ lớn hạt bột khối lượng riêng, độ ẩm số tính khác vật liệu trộn Do q trình trộn khơng thể đạt mức đồng tuyệt đối • - Phân loại máy trộn Máy trộn đứng: thường máy trộn hành tinh hay máy trộn cánh quạt Máy trộn ngang: Là loại máy trộn có cánh trục nằm dọc hai trục nằm ngang làm việc liên tục chu kỳ Các loại máy trộn trộn tạo nên vật liệu hỗn hợp từ nhiều thành phần, tạo nguyên liệu đồng thể khơ thể dẻo Việc tạo ẩm tiến hành nước nước có áp lực thấp Có thể nâng cao chất lượng sản phẩm dùng nước có áp lực thấp ngưng tụ làm ẩm Năng suất coi thơng số máy Các loại máy trộn có trục nằm ngang (Liên xơ cũ) có suất: 3, 5, 7, 18, 35 m với đường kính tương ứng cánh trộn 350, 600, 750 mm 1.1.1 Đặc điểm cấu tạo dây chuyền pha trộn Hình 1: Cấu tạo dây chuyền pha trộn Trên hình 1.1 cấu dây chuyền pha trộn đó: 1: Các máy bơm để nhập liệu hóa chất 2: Động khuấy 3: Cánh quạt khuất 4: Bồn chứa nguyên liệu trồn 5: Cảm biến mức 6: Van xả nhiên liệu a) Động bơm Bơm máy thủy lực dùng để hút đẩy chất lỏng từ nơi đến nơi khác Chất lỏng dịch chuyển đường ống nên bơm phải tăng áp suất chất lỏng đầu đường ống để thắng lực đường ống thắng hiệu suất đầu đường ống Năng lượng bơm cấp cho chất lỏng lấy từ động điện từ nguồn động lực khác (máy nổ, máy nước…) Điều kiện làm việc bơm khác (trong nhà, trời, độ ẩm, nhiệt độ…) bơm phải chịu tính chất lý hóa chất lỏng cần vận chuyển b) Van xả (van điện tử) Van điện từ hay gọi Solenoid Valve thiết bị điện dùng để điều khiển dòng lưu chất như: Khí, Nước Gas Van hoạt động loại điện áp là: 220vAC 24vDC, 12vDC Có cuộn dây lõi van, van cấp điện nhờ có từ trường sinh cuộn dây làm Pít tơng thắng lực đàn hồi lị xo van, từ làm cho pít tơng di chuyển lên xuống tùy thuộc vào loại van (Có hai loại van thường đóng thường mở) Khi ngừng cấp điện lực đàn hồi lị xo đẩy kéo pít tơng trở lại vị trí ban đầu - Cấu tạo van điện từ: Hình 2:Cấu tạo chi tiết van điện tử Từ mặt cắt đứng van ta thấy chi tiết sau tương ứng với mặt cắt: - Thân van: Được làm từ vật liệu như: đồng thau, inox nhựa Môi chất qua van: Nước, Khí, Gas Ống rỗng: Là ống dịng lưu chất chưa chảy qua van Vỏ bên cuộn hút Cuộn coil: Sinh ta từ trường để làm di chuyển pít tơng Hiện nay, thị trường có loại coil nhôm coil đồng Cuộn coil dây đồng quấn tạo thành Coil đồng tỏa nhiệt hơn, bền bỉ, tuổi thọ cao so với coil nhôm Dây điện để kết nối với nguồn điện Có thể dùng điện áp 220v, 24v, 110v 380v Trục van điện từ Lò xo để di chuyển pít tơng trạng thái ban đầu sau ngắt nguồn điện Khe hở để pít tơng di chuyển lưu chất qua Nguyên lý hoạt động Về van solenoid có hai loại, van điện từ thường mở (NO) van điện từ thường đóng (NC) Về nguyên lý hoạt động loại hồn tồn khác Sau tìm hiểu loại + Van điện từ thường đóng: dịng van trạng thái ban đầu van đóng nên lưu chất nước, khí gas khơng thể di chuyển qua Khi van cấp điện cuộn dây (Cuộn dây hình trên) sinh từ trường làm cho lực đẩy pít tơng thắng lực đàn hồi lị xo Khi pít tơng di chuyển lên trên, nhờ lưu chất chảy qua khe hở (Khe hở mặt cắt bên trên) Khi ngừng cấp điện cho van điện từ lực đàn hồi lò xo (Lò xo mặt cắt trên) đẩy pít tơng trở lại vị trí ban đầu, van lại đóng trạng thái ban đầu + Van điện từ thường mở: Nguyên lý hoạt động van điện từ thường mở trái ngược với van thường đóng Khi chưa cấp nguồn điện van trạng thái mở (lưu chất luôn chảy qua van) Sau cấp nguồn điện van chuyển từ trạng thái mở qua trạng thái đóng không cho lưu chất chảy qua Thường van đóng mở gián tiếp c) Động khuấy, trộn - Động khuấy trộn hóa chất thiết bị bao gồm truyền đồng trục hay nhiều cánh khuấy gắn lên trục khuấy Bộ cánh khuấy dụng cụ đem gắn trục quay để tiến hành luân chuyển vật liệu bên thùng trộn Các cánh khuấy chuyển động quay tạo thay lẫn - vật liệu bên hệ thống nhằm mục đích thỏa mãn yêu cầu q trình Người ta phân loại máy khuấy trộn hóa chất làm loại bản: máy khuấy sử dụng động điện máy khuấy sử dụng động chạy khí nén d) Cảm biến mức Hình 3: Cấu tạo cảm biến siêu âm mức Cảm biến đo mức siêu âm bao gồm phần chính: • Phần phát tín hiệu siêu âm: thành phần mà sóng siêu âm phát ra, thơng thường sóng siêu âm phát có tần số tương ứng với khoảng cách cần đo • Bộ phận thu tín hiệu siêu âm: phần mà sóng siêu âm sau tác động lên mặt phẳng phản xạ lại • Phần xử lý tín hiệu: xem phần quan trọng cảm biến đo mức siêu âm phần đảm nhiệm chức tính tốn khoảng cách từ đầu phát tín hiệu đến mặt phẳng, từ tính mức nước bể Ngun lý hoạt động cảm biến đo mức siêu âm: • Cảm biến đo mức siêu âm hoạt động dựa nguyên tắc sóng tới sóng phản xạ Giả sử trường hợp đo chất lỏng bồn chứa Cảm biến siêu âm phát liên tục sóng siêu âm xuống đáy bồn chứa Khi chạm vào bề mặt nước bồn sóng siêu âm phản xạ trở lại • Sóng siêu âm phản xạ phần thu tín hiệu thu lại Sau tín hiệu truyền đến xử lý Cuối xuất tín hiệu cho biết mức nước bồn 1.1.2 - - 1.1.3 Nguyên lý hoạt động dây chuyền pha trộn Các hóa chất, nguyên liệu động bơm, van điện từ cấp vào bồn chứa Nhờ cảm biến báo mức mà t xác định tỉ lệ pha trộn xác nguyên liệu đầu vào Sau cấp liệu xong ta đến trình khuấy trộn nhiên liệu, theo loại nguyên liêu khác có u cầu cơng nghệ khuấy khác nhau, tất nhằm mục đích tạo dịng nguyên liệu chuyển dịch liên tục nguyên liệu trộn vào với Khi nguyên liệu trồn với ta sử dụng máy bơm bơm xả để vận chuyển thành phẩm đến dây chuyền khác (ví dụ: chiết rót, đóng chai, …) Chức dây chuyền pha trộn Các hệ thống pha trộn dung dịch thiết bị dùng để trộn hỗn hợp nhiều loại nguyên liệu, vật liệu, dung dịch, hóa chất thành hợp chất đồng Trong độ đồng sản phẩm sau trộn tiêu để đánh giá chất lượng hiệu hệ thống pha trộn Trong dây truyền sản suất loại bột hỗn hợp, trộn loại hóa chất hay dược phẩm dây xựng, đặc biệt dây truyền xí nghiệp chế biến thức ăn, nước uống tổng hợp công nghiệp thường xử dụng nhiều hệ thống pha trộn, máy trộn dung dịch hỗn hợp để thu sản phẩm hỗn hợp nhiều thành phần có tỷ lệ định trộn lẫn với phân bố Các thành phần định lượng xác từ ban đầu không đưa qua mày trộn làm việc có hiệu xác chưa sản phẩm sau trộn chứa thành phần yêu cầu Q trình pha trộn kết thúc có hiệu mẫu kiểm tra có tỷ lệ thành phần đưa vào trộn theo công thức định trước Nhưng thực tế nhiều loại sản phẩm phụ thuộc độ lớn hạt pha trộn, độ ẩm tính loại ngun liệu trộn Do q trình trộn chưa, đạt mức đồng tuyệt đối 1.1.4 Một số dây chuyền pha trộn khác 10 3.2 Lưu đồ thuật thốn Hình 1:Lưu đồ thuật tốn hệ thống 26 3.3 Sơ đồ mạch điều khiển Hình 2: Sơ đồ mạch điều khiển dây chuyền trộn hóa chất Các phần tử sơ đồ hình 3.1: - RN1, RN2, RN3 role nhiệt START (1-8) nút nhấn khởi động hệ thống STOP (8-10) nút nhấn dừng hệ thống TG (10) cuộn hút trung gian M1, M2, M3 cuộn hút điều khiển contactor máy bơm M1, M2, M3 S1, S2, S3 cảm biến báo mức TIMER dùng để tính thời gian khuấy VALVE van điện từ 3.4 Lập trình PLC phần mềm Tia Portal 3.4.1 Mở tạo Project Tia Portal Trong phạm vi đồ án lần chúng em chọn: - PLC S7-1200: 1214 AC/DC/RL Mã sản phẩm: 6ES7 212-1AE40-0XB0; Version: V4.2 Nguồn cấp: 220VAC ngõ vào tương tự DI 24V DC; ngõ tương tự DO 24V DC 27 • ngõ vào số AI ÷ 10V cổng truyền thơng Profinet (Ethernet) tích hợp sẵn để kết nối với máy tính, HMI, truyền thơng PLC-PLC Bộ nhớ làm việc: Word memory 75Kbytes Bộ nhớ chương trình: Load memory Mbyte Bộ nhớ lưu trữ: Retain Memory 10 Kbytes Các bước để lập trình PLC phần mềm Tia Portal B1: Mở phần mềm TiaPortal B2: Chọn thư mục có sẵn nhấn “Open” tạo Project “Create new project” Hình 3: Tạo project B3: Chọn để thêm thiết bị PLC, HMI hay PC Systems 28 Hình 4: Chọn điều khiển PLC B4: Chọn hệ thống giám sát Simatic HMI 29 B5: Sau tạo chọn thiết bị ta tiến đến cấu hình địa IP kết nối truyền thông PLC SIMATIC HMI PC Chọn đây: để cấu hình phần cứng kết nối, sau làm theo thứ tự hình B6: Đối với PC-Systems khơng có sẵn cổng truyền thông nên bắt buộc phải thêm cấu hình theo hình đây: 30 B7: Cài đặt cổng truyền thông Ethernet cho PC-System HMI B8: Kết nối truyền thông Ethernet thiết bị (đảm bảo thiết bị có địa IP khác nhau) 31 Sau kết nối xong, ta kiểm tra kết nối giao thức truyền thông phần “Connections” “HMI RT” Hình 5: Kiểm tra kết nối mục Connection Vậy hoàn thành phần cấu hình kết nối PLC HMI đến phần lập trình PLC hình giám sát 3.4.2 Lập trình PLC S7-1200 a) Tạo bảng PLC Tag Dựa vào yêu cầu toán đặt chúng em tiến hành lập trình bước cho thật chặt chẽ thỏa mãn trường hợp xảy Đầu tiên bảng PLC Tag bao gồm tất đầu vào ra, biến ô nhớ sử dụng chương trình 32 Hình 6: Bảng PLC Tag b) Chương trình điều khiển • Chương trình MAIN [OB1]: 33 • Chương trình CAP_XA_HOA_CHAT [FB1]: 34 • Chương trình KHUAY [FB2]: 35 36 3.4.3 Giao diện điều khiển WinCC Hình 7: Giao diện điều khiển qua HMI KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian làm đề tài: “Thiết kế dây chuyền pha trộn hóa chất sử dụng PLC”, em tìm hiểu tiếp thu kiến thức sau: - Tìm hiểu hệ thống điều khiển dây chuyền pha trộn hóa chất, ứng dụng vai trị đời sống thực tế, hiểu cấu trúc nguyên lý làm việc - Cải thiện khả lên phương án thiết kế sơ đồ, vẽ, tính tốn thiết bị,… dự án - Tìm hiểu điều khiển PLC S7-1200 phần cứng phần mềm Khả ứng dụng u cầu cơng nghệ 37 - Qua chúng em thiết kế mơ kiểm chứng theo đề tài Do kiến thức lý thuyết cịn nhiều hạn chế, kinh nghiệm ngồi thực tế chưa có có cố gắng Do mà chúng em tránh thiếu sót, mong đóng góp ý kiến thầy cô bạn Qua chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Điều khiển Tự động hóa dìu dắt, bảo truyền đạt kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trường Đặc biệt cô giáo TS Phạm Thị Thùy Linh tận tình giúp đỡ chúng em suốt thời gian làm đề tài để chúng em hoàn thành đồ án theo yêu cầu nội dung thời gian đặt Chúng em xin chân thành cảm ơn! Tài liệu tham khảo [1] “Tự động hóa điều khiển thiết bị”, Trần Văn Thịnh, NXB Khoa học Kĩ thuật [2] “Hướng dẫn thiết kế điện tử công suất”, Phạm Quốc Hải, NXB Khoa học Kĩ thuật [3] Tự động hóa PLC S7-1200 với TIA Portal - Trần Văn Hiếu - Xuất năm 2019 [4] “Giáo trình trang bị điện”, Nguyễn Văn Chất, NXB Giáo Dục – Xuất năm 2005 [5] “Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp”, Ts Trịnh Xuân Lai, NXB Xây Dựng – Xuất năm 2004 38 ... HMI KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian làm đề tài: ? ?Thiết kế dây chuyền pha trộn hóa chất sử dụng PLC? ??, em tìm hiểu tiếp thu kiến thức sau: - Tìm hiểu hệ thống điều khiển dây chuyền pha trộn hóa chất, ... tài: ? ?Thiết kế dây chun pha trộn hóa chất? ?? Tồn phần thuyết minh thiết kế chia làm chương: Chương 1: Tìm hiểu chung máy trộn hóa chất Chương 2: Thiết kế phần cứng cho hệ thống Chương 3: Thiết kế. .. ứng cánh trộn 350, 600, 750 mm 1.1.1 Đặc điểm cấu tạo dây chuyền pha trộn Hình 1: Cấu tạo dây chuyền pha trộn Trên hình 1.1 cấu dây chuyền pha trộn đó: 1: Các máy bơm để nhập liệu hóa chất 2: