BÁO cáo đề tài hệ thống xoay và trộn sản phẩm thiết kế biểu đồ chức năng điều khiển hệ thống xoay và trộn các thùng đựng bột erbia

xBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BÁO CÁO Đề tài: Hệ thống xoay trộn sản phẩm Thiết kế biểu đồ chức điều khiển hệ thống xoay trộn thùng đựng bột erbia Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN THÚY HẰNG Sinh viên thực hiện: VŨ THỊ THU HƯƠNG Mã sinh viên: 1851212629 Lớp: 60TĐH1 Hà Nội, tháng 12 năm 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI HÀ NỘI Khoa Điện- Điện tử Xác nhận giáo viên Bộ môn Kỹ thuật ĐK & TĐH ĐỒ ÁN MÔN TĐH1- PHẦN ĐIỀU KHIỂN LOGIC & PLC Họ tên sinh viên: Vũ Thị Thu Hương MSV: 1851212629 Nhiệm vụ: Thiết kế chương trình điều khiển cho hệ thống trạm xoay trộn thùng đựng bột erbia (P15) Yêu cầu: 2.1 Sử dụng biểu đồ chức mô tả toán, thiết kế sơ đồ logic dạng bậc thang cho ứng dụng với PLC để thiết kế sơ đồ logic dạng bậc thang chọn: * SIEMENS S7-1200 * SIEMENS S7-300 * MITSUBISHI * SCHNEIDER * OMRON * HONEYWELL 2.2 Nội dung thiết kế: 1: Phân tích nguyên lý làm việc hệ thống điều khiển 2: Biểu đồ chức điều khiển 3: Phân tích lựa chọn PLC 4: Sơ đồ lập trình LAD (THEO CHUẨN IEC) 5: Chương trình LAD có điều khiển tay 6: Giao diện điều khiển (HMI…) 7: Vẽ sơ đồ điều khiển, sơ đồ nối dây, sơ đồ điện… Ngày giao đồ án: 08 / 09 / 2021 Ngày hoàn thành: / 12 / 2021 VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 * ALLEN-BRADLEY * PANASONIC * DELTA * GE-FANUC MỤC LỤC Chương I: Phân tích nguyên lý làm việc hệ thống điều khiển Nhiệm vụ hệ thống: Mô tả hệ thống: Chương II: Biểu đồ chức điều khiển Chương III: GIƠÍ THIỆU PLC S7-300 .10 A TỔNG QUAN VỀ PLC S7-300 .10 Lịch sử phát triển PLC 10 Vai trò PLC 10 Ưu việc dùng PLC tự động hoá .11 Phần cứng PLC S7-300 11 B LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ HỆ THỐNG 15 CHƯƠNG IV: SƠ ĐỒ LẬP TRÌNH LAD 18 Main .20 AUTO 22 MANUAL 24 SIMU 26 TIME-SIMU .29 CHƯƠNG V: SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI 32 CHƯƠNG VI: MÔ PHỎNG 34 I Mô 34 1.1 Thực mô phỏng: 34 1.2 Kết 35 II Mô HMI 36 2.1 Tổng quan 36 2.2 Chương trình HMI: 37 CHƯƠNG VII: THIẾT KẾ GIAO DIỆN SCADA (WinCC) 43 CHƯƠNG VIII TRÌNH BÀY CÁC BƯỚC BÀI LÀM .48 VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 Chương I: Phân tích nguyên lý làm việc hệ thống điều khiển Nhiệm vụ hệ thống: Nhiệm vụ bao gồm thiết kế chương trình điều khiển hệ thống xoay trộn thùng đựng bột erbia Các thùng xếp dọc theo băng chuyền, hệ thống đảy thùng vào thiết bị xoay vào trộn đảy sản phảm Chương trình không điều khiển băng tải, Giả thiết băng tải hoạt động Mô tả hệ thống: VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 Hệ thống hoạt động sau: • Các thùng xếp dọc theo băng chuyền tiếp điểm LS_4 Nếu PS_1, PS_2, PS_3 LS_1 khơng tác động, LS_2 tác động CYL_3 CYL_4 tác động để đưa thùng vào thiết bị lật đưa khỏi vị trí LS_4 • Khi thùng đưa vào thiết bị quay, cảm biến PS_1 tích cực, sau PS_2 tích cực Ngay sau PS_1 khơng tích cực, CYL_4 thu lại • Khi CYL_4 thu lại xong, PS_1 PS_3 khơng tích cực, PS_2 tích cực CYL_1 giãn để giữ thùng thiết bị quay • Khi LS_3 tích cực báo hiệu thùng chốt giữ, CYL_ giãn để lật thiết bị quay • Khi LS_1 tích cực báo thiết bị xoay nằm ngang, động MOTOR_1 hoạt động phút để trộn lan hỗn hợp bột Sau động ngừng hoạt động, CYL_2 nén lại • Khi LS_5 tích cực báo hiệu thiết bị xoay trở lại chiều dọc, CYL_1 nén lại • Khi LS_2 tích cực, CYL_4 giãn LS_6 tích cực (báo CYL_4 giãn tối đa) Sau CYL_3 CYL_4 nén lại • Hệ thống trở lại trạng thái ban đầu trình tiếp tục Trạng thái đó: CYL_1, 2, nén; LS_1 khơng tích cực; LS_2 tích cực; LS_3 khơng tích cực; LS_4 khơng tích cực; LS_5 tích cực; PS_1, 2, khơng tích cực Một số lưu:  Q trình khởi tạo lại bước không giống nút khởi tạo lại  Khi đầu điều khiển xilanh khí nén tích cực, xilanh giãn Khi đầu khơng tích cực, xilanh nén lại  Hệ thống có nút khởi động nút dừng Khi nhấn nút khởi động (tích cực) lần đầu tiên, giả sử hệ thống chưa có thùng vị trí tiếp điểm cảm biến Khi nhấn nút dừng (khơng tích cực) hệ thống ngừng hoạt động Khi ngừng hoạt động, đầu xác lập khơng tích cực, trừ đầu điều khiển CYL_1, CYL_2 CYL_3, định thời đếm thời gian trộn phải lưu trữ Nhấn nút khởi động hệ thống dừng hệ thống khơi phục lại hoạt động thời điểm trước dừng  Hệ thống có nút khởi tạo lại, tích cực hệ thống khởi tạo lại Nếu tích cực, phận lật xoay trở chiều dọc, thùng nhả khỏi vị trí chốt giữ khỏi trạm làm việc VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 Chương trình khởi tạo lại bước chờ thùng tới trạm Các đầu vào / định nghĩa sau Biến Mô tả START_PB Nút khởi động, NO Tích cực khởi động STOP_PB Nút dừng, NC Khơng tích cực cần dừng hệ thống RESET_PB Nút khởi động lại, NO Tích cực đưa hệ thống trạng thái ban đầu LS_1 Khóa giới hạn báo vị trí nằm ngang, tích cưc thiết bị quay nằm ngang LS_2 Khóa giới hạn báo trạng thái thiết bị chốt giữ thùng, tích cực khơng có thùng thiết bị chốt giữ LS_3 Khóa giới hạn báo trạng thái thiết bị xoay, tích cực thùng nằm thiết bị quay LS_4 Khóa giới hạn báo thùng băng chuyền 1, tích cực có thùng vị trí chuyển sang thiết bị quay LS_5 Khóa giới hạn báo vị trí thang đứng, tích cực thiết bị quay vị trí thang đứng LS_6 Khóa giới hạn báo vị trí giãn tối đa CYL_4, tích cực PS_1 Cảm biến quang phát thùng tới thiết bị quay PS_2 Cảm biến quang phát thùng tới thiết bị quay vị trí chốt giữ PS_3 Cảm biến quang phát thùng VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 khỏi vị trí chốt giữ quay thiết bị CYL_1 Điều khiển xilanh giữ thùng, tích cực cần chốt giữ khơng tích cực cần nhả CYL_2 Điều khiển xilanh lật, tích cực cần xoay ngang thiết bị quay không tích cực cần trở vị trí thang đứng CYL_3 Điều khiển xilanh cửa, tích cực cần giãn ngăn không cho thùng vào không tích cực cần thu lại CYL_4 Điều khiển xilanh đẩy thùng, tích cực cần giãn để đẩy thùng vào vị trí thiết bị quay khỏi thiết bị quay, khơng tích cực cần thu lại MOTOR_1 Điều khiển động quay, tích cực cần quay để trộn bột thùng Địa vật lý đầu vào đầu sau: Biến START_PB STOP_PB RESET_PB LS_1 LS_2 LS_3 LS_4 LS_5 LS_6 PS_1 PS_2 PS_3 Modicon 100001 100002 100003 100004 100005 100006 100007 100008 100009 100010 100011 100012 PLC-5 I:00/00 I:00/01 I:00/02 I:00/03 I:00/04 I:00/05 I:00/06 I:00/07 I:00/10 I:00/11 I:00/12 I:00/13 ControlLogix Local:1:I.Data.0 Local:1:I.Data.1 Local:1:I.Data.2 Local:1:I.Data.3 Local:1:I.Data.4 Local:1:I.Data.5 Local:1:I.Data.6 Local:1:I.Data.7 Local:1:I.Data.8 Local:1:I.Data.9 Local:1:I.Data.10 Local:1:I.Data.11 Siemens I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 GE Fanuc %I1 %I2 %I3 %I4 %I5 %I6 %I7 %I8 %I9 %I10 %I11 %I12 CYL_1 CYL_2 000001 000002 O:01/00 O:01/01 Local:2:O.Data.0 Local:2:O.Data.1 Q4.0 Q4.1 %Q1 %Q2 VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 CYL_3 CYL_4 MOTOR_1 000003 000004 000005 O:01/02 O:01/03 O:01/04 Local:2:O.Data.2 Local:2:O.Data.3 Local:2:O.Data.4 Q4.2 Q4.3 Q4.4 %Q3 %Q4 %Q5 Chương II: Biểu đồ chức điều khiển Theo yêu cầu toán đưa ra, ta xác định bước điều kiện chuyển tiếp: Các bước Điều kiện chuyển tiếp Nhận sản phẩm LS2,LS4 Đưa thùng vào thiết bị quay PS2 CYL3,CYL4 tác động Giữ thùng LS3 CYL1 dãn Lật thiết bị LS1 CYL2 dãn Trộn hợp hợp Timer 60s MOTOR_1 quay LS5 CYL2 nén Thiết bị xoay trở LS2 CYL1 nén lại Xi lanh dãn LS6 Động ngừng hoạt động VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 Thao tác Ta có biểu đồ chức tuần tự: Khởi tạo Run Nhận sản phẩm Xilanh 3, Xilanh chưa tác động LS2 , LS4 Đưa thùng vào thiết bị quay Xilanh 3, Xilanh tác động PS2 Giữ thùng Xilanh giãn LS3 Lật thiết bị Xilanh giãn LS1 Trộn hỗn hợp Motor quay T=60s Động ngừng hoạt động Xilanh nén LS5 Thiết bị xoay trở ban đầu Xilanh nén LS2 Xilanh dãn LS6 VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 Xilanh dãn Chương III: GIƠÍ THIỆU PLC S7-300 A TỔNG QUAN VỀ PLC S7-300 Lịch sử phát triển PLC - Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) sáng tạo từ ý tưởng ban đầu nhóm kỹ sư thuộc hãng General Motors vào năm 1968 nhằm thay mạch điều khiển Rơle thiết bị điều khiển rời rạc cồng kềnh - Đến thập niên 70, công nghệ PLC bật điều khiển theo chu kỳ theo bít tảng CPU Thiết bị AMD 2901 AMD 2903 trở nên ngày phổ biến Lúc phần cứng phát triển: nhớ lớn hơn, số lượng ngõ vào/ra nhiều hơn, nhiều loại module chuyên dụng Vào năm 1976, PLC có khả điều khiển ngõ vào/ra xa kỹ thuật truyền thông, khoảng 200 mét - Đến thập niên 80, nỗ lực chuẩn hoá hệ giao tiếp với giao diện tự động hoá, hãng General Motors cho đời loại PLC có kích thước giảm, lập trình biểu tượng máy tính cá nhân thay thiết bị lập trình đầu cuối chuyên dụng hay lập trình tay - Đến thập niên 90, giao diện phần mềm có cấu trúc lệnh giảm cấu trúc giao diện cung cấp từ thập niên 80 đổi - Cho đến loại PLC lập trình ngơn ngữ cấu trúc lệnh (STL), sơ đồ hình thang (LAD), sơ đồ khối (FBD) - Hiện có nhiều hãng sản xuất PLC như: Siemens, Allen-Bradley, General Motors, Omron, Mitsubishi, Festo, LG, GE Fanuc, Modicon… - PLC Siemens gồm có họ: Simatic S5, Simatic S7, Simatic S500/505 Mỗi họ PLC có nhiều phiên khác nhau, chẳng hạn như: Simatic S7 có S7-200, S7-300, S7-400… Trong loại S7 có nhiều loại CPU khác S7-300 có CPU 312, CPU 314, CPU 316, CPU 315-2DP, CPU 614… Vai trò PLC - Trong hệ thống điều khiển tự động hoá PLC xem trái tim, với chương trình ứng dụng lưu nhớ PLC Nó điều khiển trạng thái hệ thống thơng qua tín hiệu phản VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 Cấp nguồn chạy chế độ Manual VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 CHƯƠNG VII: THIẾT KẾ GIAO DIỆN SCADA (WinCC) 7.1 Thiết kế đối tượng hiển thị (Pop-up) - Bước : Tìm đến mục Screen management => Pop-up screens - Bước : Tạo giao diện Pop-up cách Add new pop-up screens - Bước : Thiết kế giao diện vừa tạo nút nhấn thị cần - Bước : Gán tag cho nút nhấn, chức 7.2 Thiết kế Trend - Bước : Kéo khối trend vào hình=> Trend view VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 - Bước : Chỉnh sửa form, background, - Bước : Thực gán tag cho biểu đồ Trend + đổi màu cho đồ thị(nếu cần) - Bước : Lưu chạy chương trình 7.3 Thiết kế Alarm - Bước : Kéo khối Alarm vào hình=> Alarm VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 - Bước : Chỉnh sửa form chữ, hiển thị, cách thông báo, cảnh báo - Bước : Mở HMI Alarm => tạo Alarm classes + đổi màu cho cảnh báo - Bước : Vào Analog alarms => tạo cảnh báo sau tag biến + đặt tên cảnh báo + đặt mức giới hạn cảnh báo + Add Alarm classs Vào Discrete alarms => tạo cảnh báo sau tag biến + đặt tên cảnh báo + đặt mức giới hạn cảnh báo + Add Alarm class - Bước : Lưu chạy chương trình 7.4 Login - Bước : Mở mục User administration - Bước : Phần User groups tạo nhóm phân quyền phân quyền cho nhóm đối tượng VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 - Bước : Tạo tài khoản, mật + phân quyền, gán chức vụ cho tài khoản - Bước : Thiết kế giao diện Login => gán phân quyền cho nút Login chức vụ + hình muốn truy cập lệnh Ac 7.5 Export Excel - Bước :Mở mục Scripts -Bước :Mở mục VBFunction_1=>dán code( tạo fide xuất) VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 - Mở mục -Bước3: Chọn mục Scheduled tasks dãn đến link chọn Chọn Properties =>Events=> Update VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 CHƯƠNG VIII TRÌNH BÀY CÁC BƯỚC BÀI LÀM -Bước : Lựa chọn PLC hình PC Syste -Bước : Chọn hình giao diện SCADA chọn Module giao tiếp( IE general) VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 Bước : Thực kết nối PLC với SCADA I Trình bày bước thực thiết kế SCADA Màn hình Login -Bước : Tạo hình Screen -Bước : Đặt tên cho hình -Bước : Sử dụng Objects để thiết kế hình cho phù hợp -Bước : Truy cập mục User administration tạo cấp cho hệ thống VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 Màn hình sơ đồ -Bước : Tạo hình thiết kế Panel, bảng điều khiển, Basic object -Bước : Tại mục Elements, lấy khối Symbol Library để mơ hình hệ thống động cơ, băng tải, bình chứa, VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 -Bước : Sau thiết kế hệ thống xong, tiến hành gán tag nút nhấn, I/O field, đổi màu cho hệ thống VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 Màn hình trend Bước 1: Tạo bảo trend, chọn kích thước (tạo pop up) Bước 2: Gắn tag( chọn màu ) Bước 3; Kéo trend hình chính, gắn tag cọn kích thước VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 Cảnh báo alarm Bước 1: Kéo thả chọn bảng alarm - Bước : Mở HMI Alarm => tạo Alarm classes + đổi màu cho cảnh báo -Bước : Tạo cảnh báo (tên cảnh báo, gán tag cảnh báo) VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 Export Excel -Bước 1: Vào mục Recipes tạo VB Recipes gắn code chuyển fide chuẩn đến địa VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 -Bước 2: Chọn mục Scheduled tasks xuất file hàng ngày VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 -Bước : Vào Properties, chọn Events để update Tương tự VBFunction_2 Lưu ý: Để cập nhật xuất VŨ THỊ THU HƯƠNG - 1851212629 - 60TĐH1 ... vụ hệ thống: Nhiệm vụ bao gồm thiết kế chương trình điều khiển hệ thống xoay trộn thùng đựng bột erbia Các thùng xếp dọc theo băng chuyền, hệ thống đảy thùng vào thiết bị xoay vào trộn đảy sản. .. & TĐH ĐỒ ÁN MÔN TĐH1- PHẦN ĐIỀU KHIỂN LOGIC & PLC Họ tên sinh viên: Vũ Thị Thu Hương MSV: 1851212629 Nhiệm vụ: Thiết kế chương trình điều khiển cho hệ thống trạm xoay trộn thùng đựng bột erbia. .. dung thiết kế: 1: Phân tích nguyên lý làm việc hệ thống điều khiển 2: Biểu đồ chức điều khiển 3: Phân tích lựa chọn PLC 4: Sơ đồ lập trình LAD (THEO CHUẨN IEC) 5: Chương trình LAD có điều khiển