THIẾT KẾ MÔ HÌNH TRỘN PHỐI LIỆU ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN TRÊN GIAO DIỆN WINCC MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRẠM TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7 1200

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ NGUYỄN VĂN VIỆT THIẾT KẾ MÔ HÌNH TRỘN PHỐI LIỆU ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN TRÊN GIAO DIỆN WINCC MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRẠM TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7 1200 ĐỒ ÁN TỐT.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ NGUYỄN VĂN VIỆT THIẾT KẾ MƠ HÌNH TRỘN PHỐI LIỆU ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN TRÊN GIAO DIỆN WINCCMƠ HÌNH HỆ THỐNG TRẠM TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐÀ NẴNG, 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH TRỘN PHỐI LIỆU ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN TRÊN GIAO DIỆN WINCCMƠ HÌNH HỆ THỐNG TRẠM TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7-1200 CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG GVHD : Th.S PHAN CƯỜNG SVTH : NGUYỄN VĂN VIỆT LỚP : K24 – EDT2 MSSV : 24211715522 ĐÀ NẴNG, 2022 Đồ án tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu Đề tài trung thực chưa công bố cơng trình khác Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực Ths Phan Cường Nguyễn Văn Việt Đồ án tốt nghiệp TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN ĐÀ NẴNG CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: ThS.Phan Cường Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Việt Mã SV: 24211715522 Tên đề tài: “Thiết kế mơ hình trộn phối liệu ứng dụng PLC điều khiển giao diện WinCC-mơ hình hệ thống trạm trộn sơn tự động dùng PLC S7-1200” Các số liệu, tài liệu ban đầu: - PLC S7-1200, động cơ, cảm biến hồng ngoại - Trần Văn Hiếu, “Tự Động Hóa PLC S7 – 1200 Với TIA Portal”, năm 2019, nhà xuất khoa học - kỹ thuật Nội dung đồ án: Chương 1: Tổng quan hệ thống trạm trộn sơn tự động Chương 2: Giới thiệu PLC S7-1200 phần mềm TIA Portal Chương 3: Thiết kế thi cơng mơ hình trạm trộn sơn tự động Chương 4: Chương trình điều khiển giám sát hệ thống ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN CỦA ĐỀ TÀI HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Các sản phẩm dự kiến - Mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mơ hình hệ thống trạm trộn sơn tự động dùng s7-1200 - Báo cáo thuyết minh đề tài - Chương trình điều khiển hệ thống TIA Portal Ngày giao đồ án: 20/08/2022 Ngày nộp đồ án: 30/11/2022 Đà Nẵng, ngày 20 tháng 08 năm 2022 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn ThS Phan Cường Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRẠM TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG 1.1 Tổng quan dây chuyền trộn sơn tự động 1.1.1 Tổng quan sơn 1.1.2 Công nghệ sản xuất sơn 1.1.3 Quy luật pha màu sơn CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200 VÀ PHẦN MỀM TIA PORTAL 13 2.1 Tổng quan PLC S7-1200 13 2.2 Giới thiệu PLC S7-1200 14 2.2.1 Khái niệm PLC S7-1200 14 2.2.2 Các dịng PLC-1200 15 2.2.3 Cấu tạo điều khiển Siemens CPU S7-1200 17 2.3 Giới thiệu phần mềm TIA Portal 17 2.3.1 Tổng quan TIA Portal 17 2.3.2 Làm việc với TIA Portal V15 18 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH TRẠM TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG 25 3.1 Phương án thiết kế thi công: 25 3.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống: 25 3.3 Thiết kế phần cứng 26 3.3.1 Sơ đồ khối 26 3.3.2 Lựa chọn thiết 27 3.3.3 Sơ đồ đấu nối 32 3.3.4 Thi cơng mơ hình hệ thống 34 CHƯƠNG 4: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG TRẠM TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG 36 4.1 Bảng phân công đầu vào đầu 36 4.2 Lưu đồ thuật toán 37 4.2.1 Chương trình 37 4.3 Chương trình điều khiển 38 4.4 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát giao diện HMI 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Hình ảnh sơn Hình 1.2 Quy trình sản xuất sơn Hình 1.3 Nhà máy sản xuất sơn ICI Dulux, KCN Mỹ Phước2,Bình Dương Hình 1.4 Thang màu sắc cầu vồng Hình 1.5 Thang màu vơ sắc Hình 1.6 So sánh tương quan quang độ cường độ hai màu Hình 1.7 Quy luật cộng màu hệ màu RGB Hình 1.8 Quy luật trừ màu hệ màu CMYK Hình 1.9 Sự khác biệt kết hợp màu sơn ánh sáng (vàng+lam) Hình 1.10 Sự khác biệt kết hợp màu sơn ánh sáng (lam+đỏ) Hình 1.11 Sự khác biệt kết hợp màu sơn ánh sáng (đỏ+lu ̣c) Hình 1.12 Nguyên tắc pha trừ màu với màu sơ cấp RYB 10 Hình 1.13 Ba màu bản bánh xe màu 10 Hình 1.14 Ví dụ màu thứ cấp 11 Hình 1.15 Ví du ̣ về các màu trung gian 11 Hình 2.1 Ứng dụng PLC 14 Hình 2.2 Hình ảnh PLC S7-1200 15 Hình 2.3 Cấu tạo PLC-1200 17 Hình 2.4 Giao diện ban đầu TIA Portal V15 18 Hình 2.5 Add CPU 19 Hình 2.6 Giao diện cấu hình PLC S7-1200 19 Hình 2.7 Thiết lập địa IP cho PLC 20 Hình 2.8 Các địa I/O CPU sử dụng 20 Hình 2.9 Giao diện lập trình 21 Hình 2.10 Nạp chương trình cho PLC_1 21 Hình 2.11 Nạp chương trình cho PLC_1 22 Hình 2.12 Nạp chương trình cho PLC_2 22 Hình 2.13 Nạp chương trình cho PLC_3 23 Hình 2.14 Nạp chương trình cho PLC_4 23 Hình 2.15 Nạp chương trình cho PLC_5 24 Hình 2.16 Xem chương trình chạy máy tính 24 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 26 Hình 3.2 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 27 Hình 3.3 Van điện từ khí nén Orifice 27 Hình 3.4 Mudule relay 28 Hình 3.5 Van điều khiển định hướng 28 Đồ án tốt nghiệp Hình 3.6 Xylanh trịn MAL hành trình 50,75,100 29 Hình 3.7 Cảm biến xylanh AIRTAC CS-1 29 Hình 3.8 Nguồn cấp điện tổ ong 29 Hình 3.9 Động 24v dc 30 Hình 3.10 PLC S7-1200 1212 DC/DC/DC 30 Hình 3.11 Bảng thơng số kỹ thuật 31 Hình 3.12 sơ đồ mạch động lực 32 Hình 3.13 Sơ đồ đấu nối PLC 33 Hình 3.14 mơ hình hệ thống thực tế 34 Hình 3.15 mơ hình hệ thống thực tế 35 Hình 4.1 Bảng phân cơng đầu vào 36 Hình 4.2 Bảng phân cơng đầu 36 Hình 4.3 Chương trình 37 Đồ án tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Hiện đất nước ta tiến hành trình cơng nghiệp hóa đại hóa để bắt kịp với phát triển tồn cầu Trong ngành cơng nghiệp đóng vai trị quan trọng cho phát triển đất nước Sơn loại vật liệu sử dụng rộng rãi triên giới từ công nghiệp đến xây dựng Cùng với việc công nghệ phát triển cách vũ bão yêu cầu cua người dùng không dừng lại việc chất lượng đảm bảo mà phải có mẫu mã đẹp Việc sản phẩm có cơng nghệ tiên tiến kèm theo có vẻ ngồi đẹp ưa nhìn để lại nhiều thiện cảm cho người mua Biết nhu cầu người mua nên công ty trọng phát triển công nghệ trộn sơn song song với sản phẩm công nghệ mà họ tạo Công nghệ trộn sơn có nhiều loại giá thành khác vấn đề đặt tạo hệ thống trạm trộn sơn giá thành tầm trung đáp ứng tạo đầy đủ số màu sơn tối đa Xuất phát từ nhu cầu thực tế ham muốn hiểu biết lĩnh vực em tiến hành thi cơng mơ hình thu nhỏ ” điều khiển giám sát mơ hình hệ thống trạm trộn sơn tự động dùng s7-1200” Trong trình thực em gặp nhiều khó khăn kiến thức cịn hạn hẹp , với giúp đỡ tận tình thầy Th.S PHAN CƯỜNG, cuối em kịp hoàn thành đồ án giao Việc hoàn thành đề tài khơng tránh sai lầm thiếu sót Em mong phê bình, đánh giá thầy để em rút kinh nghiệm phát triển thêm đề tài Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Nguyễn Văn Việt SVTH: Nguyễn Văn Việt GVHD:Th.S Phan Cường Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Lời em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giáo khoa nhiệt tình giúp đỡ em kiến thức liên quan tới lĩnh vực nghiên cứu đề tài thời gian thực đề tài, kiến thức mà thầy cô truyền đạt cho em suốt thời gian học tập trường Đề tài “Thiết kế mơ hình trộn phối liệu ứng dụng PLC điều khiển giao diện WinCC-mô hình hệ thống trạm trộn sơn tự động dùng PLC S7-1200” mà em lựa chọn cho đồ án tốt nghiệp giúp ích cho việc thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp, cao sản lưởng , giảm hao phí Trong q trình thực báo cáo, em cố gắng để hoàn thành cách tốt Nhưng với lượng kiến thức trải nghiệm cịn hạn chế nên khó tránh khỏi sai sót mong thầy đóng góp để đề tài em hoàn thiện Em xin gửi lời cảm ơn trân thành đến thầy Th.S Phan Cường nhiệt tình quan sát, tận tình hướng dẫn bảo điều cần sửa đổi bổ sung giúp đỡ để em đạt yêu cầu đề tài Em xin chân thành cảm ơn ! SVTH: Nguyễn Văn Việt GVHD:Th.S Phan Cường Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRẠM TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG 1.1 Tổng quan dây chuyền trộn sơn tự động 1.1.1 Tổng quan sơn Sơn hỗn hợp lỏng đồng nhất, hóa lỏng được, thành phần mastic, để quét lên bề mặt lớp mỏng, chuyển thành màng rắn, chất tạo màng liên kết với chất màu tạo màng liên tục bám bề mặt vật chất Hỗn hợp điều chỉnh với lượng phụ gia dung môi tùy theo theo tính chất loại sản phẩm Sơn thường sử dụng rộng rãi để: - Bảo vệ - Trang trí - Cung cấp kết cấu cho đối tượng Sơn thị trường bán dạng sơn nước, có nhiều màu sắc phong phú đa dạng, có tính che phủ bám dính nhiều bề mặt khác Hình 1.1 Hình ảnh sơn  Các thành phần sơn: Nhựa (40%- 60%): Alkyd, Acrylic, Epoxy, Polyurethane, Fluorocarbon - Tạo liên kết thành phần sơn - Tạo độ kết dính cho sơn - Tạo độ bền cho sơn Bột màu (7% - 40%): bột màu gốc, bột màu bổ sung, bột chống gỉ SVTH: Nguyễn Văn Việt GVHD:Th.S Phan Cường Đồ án tốt nghiệp 3.3.2.5 Xylanh trịn MAL 20 hành trình 50,75,100  Thông số kỹ thuật + Dạng lỏng: không khí + Lỗ khoan: 20MM + Hành trình: 50,75,100 + Loại piston: M6 * + Đường kính trục vít: mm + Đi nắp : 20mm * 1,5 + Áp suất hoạt động: 0,1-1MPA Hình 3.6 Xylanh trịn MAL hành trình 50,75,100 3.3.2.6 Cảm biến xylanh AIRTAC CS-1 Thông số kỹ thuật + Model: CS1-1 + Điện áp hoạt động: 5-240V DC/AC +Dòng chuyển đổi tối đa: 100mA +Công suất tối đa: 10W +Đèn báo: Led đỏ +Tần số chuyển đổi tối đa: 200Hz +Bảo vệ ngắn mạch: khơng có + Độ nhạy: 60-70ns + Trọng lượng: 50g + Chiều dài dây: 2m Hình 3.7 Cảm biến xylanh AIRTAC CS-1 3.3.2.7 Nguồn cấp điện tổ ong DC 24V-10A Thông số kỹ thuật: + Điện áp ngõ vào: 110/210VAC + Điện áp ngõ ra: 24VDC + Dòng ngõ ra: 10A + Nhiệt độ làm việc: 0-80 độ C + Kích thước : 198 x 98 x 42 mm Hình 3.8 Nguồn cấp điện tổ ong SVTH: Nguyễn Văn Việt 29 GVHD:Th.S Phan Cường Đồ án tốt nghiệp 3.3.2.8 Động 24 VDC Thông số kỹ thuật: + Động cơ: 24 vdc + Bộ giảm tốc hệ số: 20:1 + Tốc độ động cơ: 12000 rpm + Tốc độ qua hộp số: 600 rpm + Cơng suất: 17w Hình 3.9 Động 24v dc PLC S7-1200 Hình 3.10 PLC S7-1200 1212 DC/DC/DC SVTH: Nguyễn Văn Việt 30 GVHD:Th.S Phan Cường Đồ án tốt nghiệp Thông số kỹ thuật: Module Module tín Kiểu số Chỉ ngõ vào Chỉ ngõ × DC In × DC Out hiệu (SM) × Relay Out Kết hợp In/Out × DC In/ × Dc Out × DC In/ × Relay Out 16 × DC In 16 × DC Out 16 × DC In/ 16 × Dc 16 × Relay Out Out 16 × DC In/ 16 × Relay Out Kiểu tương tự Bảng tín hiệu Kiểu số × Anlog In × Analog In × Analog In/ × × Anlog In × Analog In Analog Out - - (SB) × Analog In/2 × DC Out Kiểu tương tự - × Analog In - Module truyền thông (CM) RS485 RS232 PLC S7-1200 CPU 1212C DC/DC/DC-6ES7212-1AE40-0XB0 Hình 3.11 Bảng thơng số kỹ thuật SVTH: Nguyễn Văn Việt 31 GVHD:Th.S Phan Cường Đồ án tốt nghiệp 3.3.3 Sơ đồ đấu nối 3.3.3.1 Sơ đồ mạch động lực Hình 3.12: sơ đồ mạch động lực SVTH: Nguyễn Văn Việt 32 GVHD:Th.S Phan Cường Đồ án tốt nghiệp 3.3.3.2 Sơ đồ đấu nối PLC Hình 3.13 Sơ đồ đấu nối PLC SVTH: Nguyễn Văn Việt 33 GVHD:Th.S Phan Cường Đồ án tốt nghiệp 3.3.4 Thi công mô hình hệ thống Hình 3.14 mơ hình hệ thống thực tế SVTH: Nguyễn Văn Việt 34 GVHD:Th.S Phan Cường Đồ án tốt nghiệp Hình 3.15 mơ hình hệ thống thực tế SVTH: Nguyễn Văn Việt 35 GVHD:Th.S Phan Cường Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 4: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG TRẠM TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG 4.1 Bảng phân công đầu vào đầu  Bảng phân cơng đầu vào Hình 4.1 Bảng phân cơng đầu vào  Bảng phân cơng đầu Hình 4.2 Bảng phân công đầu SVTH: Nguyễn Văn Việt 36 GVHD:Th.S Phan Cường Đồ án tốt nghiệp 4.2 Lưu đồ thuật toán 4.2.1 Chương trình Hình 4.3 Chương trình SVTH: Nguyễn Văn Việt 37 GVHD:Th.S Phan Cường Đồ án tốt nghiệp 4.3 Chương trình điều khiển SVTH: Nguyễn Văn Việt 38 GVHD:Th.S Phan Cường Đồ án tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Văn Việt 39 GVHD:Th.S Phan Cường Đồ án tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Văn Việt 40 GVHD:Th.S Phan Cường Đồ án tốt nghiệp 4.4 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát giao diện HMI SVTH: Nguyễn Văn Việt 41 GVHD:Th.S Phan Cường Đồ án tốt nghiệp ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN CỦA ĐỀ TÀI HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI  Kết đạt  Về lý thuyết: - Hiểu lý thuyết thành phần cấu tạo phân loại loại sơn phổ biến - Hiểu quy trình sản xuất sơn quy trình pha màu sơn các nhà máy sơn hiê ̣n - Hiể u đươc̣ sở lý thuyế t các thiế t bi ̣ sử du ̣ng mơ hình, tính tốn lựa chọn thiết bị phù hợp cho dây chuyền sản xuất - Hiểu trình vận hành hệ thống sản xuất  Về phần cứng : - Mô hình phầ n cứng đươc̣ thiế t kế chắ c chắ n, ổ n đinh, ̣ chính xác, đảm bảo đúng yêu cầu ̣ thố ng đề - Thiết kế thi công hệ thống điện, dễ dàng vâ ̣n hành dây mơ hình gọn gàng, mang tính thẩm mĩ cao - Tuy nhiên kinh phí, thời gian ̣n chế , phầ n cấ u cấ p lon và cấ p nắ p đươc̣ thiế t kế đơn giản, chưa chứa đươc̣ nhiề u lon và nắ p  Về chương trình điều khiển - Hiểu đặc điểm cách thực chương trình điều khiển PLC - Chương trình điều khiển băng PLC hoạt động ổn định  Hạn chế - Màu pha sản phẩm mang tính xác tương đối dựa vào thị giác độ xác phương pháp định thời - Chưa có cảm biến đo mức nước bể sơn - Chưa có khâu đóng thành thùng - Bơ ̣ phâ ̣n cấ p lon và cấ p nắ p chưa chứa đươc̣ nhiề u lon và nắ p  Hướng phát triển - Mở rộng dây chuyền để pha loại sơn có dung tích lớn - Phát triể n thêm khâu dán nhãn khắc nhãn, mã vạch, ngày sản xuất laser, khâu đóng thùng sản phẩm SVTH: Nguyễn Văn Việt 42 GVHD:Th.S Phan Cường Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO  Tài liệu tham khảo sách: Trần Văn Hiếu, “Tự Động Hóa PLC S7 – 1200 Với TIA Portal”, năm 2019, nhà xuất khoa học - kỹ thuật  Tài liệu tham khảo từ nguồn internet: (1) Tổng quan thiết bị: Hướng dẫn S7 1200_Bài 1: Tổng quan thiết bị - Cách Dùng (cachdung.com) (2) Giới thiệu PLC: Giới thiệu tổng quan PLC (dientuviet.com) (3) Tham khảo đề tài :www.tailieumienphi.top/2022/02/he-thong-pha- tron-son-tu-ong-dung-plc.html (4) Tham khảo Hmi flexem: flexem.cn SVTH: Nguyễn Văn Việt 43 GVHD:Th.S Phan Cường ... TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH TRỘN PHỐI LIỆU ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN TRÊN GIAO DIỆN WINCCMƠ HÌNH HỆ THỐNG TRẠM TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7- 1200 CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG GVHD : Th.S PHAN... điều khiển giao diện WinCC- mơ hình hệ thống trạm trộn sơn tự động dùng PLC S7- 1200? ?? Các số liệu, tài liệu ban đầu: - PLC S7- 1200, động cơ, cảm biến hồng ngoại - Trần Văn Hiếu, ? ?Tự Động Hóa PLC. .. suốt thời gian học tập trường Đề tài ? ?Thiết kế mơ hình trộn phối liệu ứng dụng PLC điều khiển giao diện WinCC- mơ hình hệ thống trạm trộn sơn tự động dùng PLC S7- 1200? ?? mà em lựa chọn cho đồ án tốt