(Đồ án hcmute) hệ thống pha màu trộn sơn tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHA MÀU TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG GVHD: TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN SVTH : VŨ TUẤN NGUYÊN MSSV: 13151064 SVTG: TRẦN THANH HẢI MSSV: 13151139 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2017 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHA MÀU TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG GVHD: TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Sinh viên: Vũ Tuấn Nguyên MSSV: 13151064 Trần Thanh Hải MSSV: 13151139 Tp.Hồ Chí Minh, 7/2017 an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giáo viên hướng dẫn: TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN Họ tên Sinh viên: VŨ TUẤN NGUYÊN .MSSV: 13151064 TRẦN THANH HẢI MSSV: 13151139 Chuyên ngành: Cơng nghệ kỹ thuật điều khiễn tự động hóa Lớp: 13151CLC Tên đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHA MÀU TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG Nội dung thực đề tài: Đề tài tập trung vào việc xây dựng mơ hình thuật tốn để điều khiển mơ hình trộn sơn điều khiển PLC Đồng thời thiết kế chế tạo mơ hình thực tế hoạt động tự động điều khiển tay qua hình HMI Sản phẩm: - Mơ hình mơ hệ thống trộn sơn sử dụng điều khiển PLC WinCC hình HMI - Mơ hình điều khiển hệ thống trộn sơn sử dụng điều khiển PLC thực tế TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Thông qua môn Giảng viên hướng dẫn Chủ nhiệm mơn TS Trương Đình Nhơn i an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: VŨ TUẤN NGUYÊN MSSV: 13151064 Họ tên Sinh viên: TRẦN THANH HẢI MSSV: 13151139 Ngành: Công nghệ kĩ thuật điều khiển tự động hóa Đề tài: “Thiết kế hệ thống pha màu trộn sơn tự động” Họ tên Giáo viên mơn: TS.TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) TS Trương Đình Nhơn ii an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: VŨ TUẤN NGUYÊN MSSV: 13151064 Họ tên Sinh viên: TRẦN THANH HẢI MSSV: 13151139 Ngành: Công nghệ kĩ thuật điều khiển tự động hóa Đề tài: “Thiết kế hệ thống pha màu trộn sơn tự động” Họ tên giáo viên phản biện: TH.S TẠ VĂN PHƯƠNG NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) Th.S Tạ Văn Phương iii an LỜI CẢM ƠN  Lời nhóm em xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu nhà trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM tạo điều kiện tốt cho sinh viên học tập nghiên cứu suốt trình học đại học Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn Tự động điều khiển nói riêng thầy, môn khác Trường Đại học Sư Phạm Kĩ Thuật TPHCM tận tình hướng dẫn truyền đạt cho chúng em kiến thức, hành trang vô quý báu suốt bốn năm qua thư viện trường cung cấp giáo trình tài liệu tham khảo suốt trình học tập sinh viên Đặc biệt hướng dẫn giúp đỡ tận tình TS.Trương Đình Nhơn -giáo viên hướng dẫn đồ án Trong suốt trình thực đồ án nhờ có góp ý, hỗ trợ khích lệ tinh thần thầy giúp nhóm vượt qua khó khăn để hồn thành đồ án đúng tiến độ Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới người bạn đồng hành hỗ trợ thời điểm khó khăn Cảm ơn bạn giúp đỡ chúng nhóm hồn thành đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, Ngày tháng năm 2017 Nhóm thực Vũ Tuấn Nguyên Trần Thanh Hải iv an TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đề tài xây dựng dựa mơ hình hệ thống trộn sơn thực tế Nhóm thiết kế mơ hình có khả pha màu trộn sơn hoàn toàn tự động Hệ thống gồm bồn chứa sơn gồm màu đỏ, vàng, xanh dương, bồn định lượng gắn cảm biến áp suất,1 bồn trộn van điện từ Để điều khiển giám sát trình hoạt động hệ thống pha màu trộn sơn nhóm sử dụng: PLC S7 300, cảm biến áp suất TC-131, van điện từ, động trộn, phần mềm Step Manager, WinCC Flexible số phần mềm khác sử dụng hệ thống Toàn trình điều khiển giám sát hai giao diện SCADA HMI Giao diện SCADA ứng dụng nhiều nhà máy tự động điều khiển đại với tính ưu việt khả giám sát, lập biểu đồ giúp người vận hành quan sát định kịp thời; giao diện thân thiện, dễ sử dụng, khả bảo mật cao Giao diện HMI cho phép người dùng thao tác hình cảm ứng Tất hoạt động, cố, trạng thái hệ thống giám sát trên hình HMI máy tính v an ABSTRACT This project is based on the actual paint mixing system model The team designed the model with the ability to color and mix paint automatically The system consists of paint tanks, including a red, a yellow and a blue tanks with pressure sensors, a mixing tank and some electromagnetic valves To control and supervise the operation of the painting system the following devices are used including a PLC S7 300, a TC-131 pressure sensor, an electromagnetic valve, a mixer engine as well as some software are used such as Step Manager and WinCC Flexible The entire process is controlled and monitored by two SCADA and HMI interfaces SCADA interfaces are used in many modern automated control plants with advanced features such as monitoring and charting capabilities that enable operators to observe and make timely decisions; Friendly interface, easy to use, high security The HMI interface allows the user to manipulate the touch screen All activities, problems, status of the system are monitored on the HMI and computer screen vi an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH ẢNH xi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xiv Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phương hướng thực đề tài Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lý thuyết tổng quan sơn nước 2.1.1 Khái niệm chung 2.1.2 Quy trình sản xuất sơn 2.3 Lý thuyết pha màu 2.3.1 Pha màu German Yellow 10 2.3.2 Pha màu 11 2.3.3 Pha màu từ màu đỏ, vàng, xanh dương 12 vii an 2.4 Tổng quan PLC 14 2.4.1 Giới thiệu PLC 14 2.4.2 Các thành phần PLC 14 2.4.3 Đánh giá ưu nhược điểm PLC 14 2.4.4 Ứng dụng hệ thống sử dụng PLC 15 2.5 Giới thiệu điều khiển PLC S7 300 16 2.5.1 Giới thiệu chung 16 2.5.2 Các module PLC S7-300 17 2.5.3 Kiểu liệu phân chia nhớ 21 2.5.4 Vịng qt chương trình PLC S7-300 23 2.5.5 Cấu trúc chương trình PLC S7- 300 24 2.6 Đặc điểm PLC 26 Chương 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG 28 3.1 Mô tả hệ thống 28 3.2 Sơ đồ khối phấn cứng hệ thống 31 3.3 Lựa chọn thiết bị điều khiển 31 3.3.1 Chọn PLC cho hệ thống 31 3.3.2 Module SM323 32 3.3.3 Module 4AI/2AQ 33 3.4 Lựa chọn thiết bị phần cứng 34 3.4.1 Role trung gian 35 3.4.2 Động trộn 36 3.4.3 Van điện từ 37 3.4.5 Cảm biến áp suất đo mực nước 37 viii an 4.5 Chạy chương trình hệ thống Hệ thống chạy tự động điều khiển tay, hệ thống có cảnh báo alarm bồn trộn sản phẩm bị tràn Hình 4.24: Màn hình giao diện hệ thống chạy điều khiển tay Hình 4.25: Màn hình giao diện hệ thống chạy điều khiển tay 66 an Khi mực sơn bồn trộn đầy tác động vào cảm biến phao báo tràn bồn trộn hệ thống cảnh báo dừng hệ thống để người điều khiển khắc phục cố nên Khi lượng sơn cao làm tải động Hình 4.26: Màn hình giao diện hệ thống báo động tràn bồn 67 an Chương 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Mơ hình phần cứng Mơ hình phần cứng thiết kế đúng theo mục tiêu nghiên cứu đề tài, gia công tốt hợp lý Hệ thống tương đối giống so với thực tế sản xuất có phần đơn giản Hình 5.1: Mơ hình phần cứng hệ thống 68 an Hình 5.2: Mơ hình phần cứng hệ thống 69 an 5.2 Mơ phỏng, lập trình Phần mềm lập trình với chế độ Auto Manual cho phép hệ thống chạy tự động điều khiển qua hình máy tính việc đóng mở van hay bật tắt động Hình 5.3: Giao diện hệ thống 5.3 Kết luận  Những điểm làm  Mơ hình hồn thiện đạt mục tiêu đề tài  Phần lập trình chạy chế độ tự động điều khiển tay  Hệ thống chạy ổn định  Những điểm chưa làm  Màu sơn pha chưa thật giống tỉ lệ pha màu chuẩn  Có thêm hệ thống vệ sinh, rửa bồn trộn 5.4 Phương hướng phát triển đề tài  Có thêm hệ thống bồn trộn để trộn nhiều màu hơn, lắp đặt them hệ thống xịt rửa vệ sinh bồn trộn  Nâng cấp thêm hệ thống để có thêm tính đưa vải vào nhuộm màu đưa vật vào để sơn màu 70 an  Từ mơ hình trộn sơn thêm vài tính nâng cấp hệ thống để ứng dụng số lĩnh vực khác trộn bê tơng, cơng nghiệp thực phẩm hay hóa mỹ phẩm… 71 an PHỤ LỤC: Chương trình phần mềm S7 300 72 an 73 an 74 an 75 an 76 an 77 an 78 an TÀI LIỆU THAM KHẢO https://support.industry.siemens.com/cs/start?lc=en-US http://luanvan.co/luan-van/de-tai-nghien-cuu-s7-300-cua-siemen-ung-dung-thiet-kemo-hinh-binh-tron-nguyen-lieu-59915/ http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-tim-hieu-phan-mem-wincc-flexible-2008-thiet-keva-mo-phong-he-thong-tron-xi-mang-bang-wincc-flexible-4262/ https://support.industry.siemens.com/cs/document/27043396/how-can-you-scaleanalog-values-with-s7-200-in-conjunction-with-cpu224xp-and-expansion-modulesem-231-em-232-and-em-235-?dti=0&lc=en-WW https://usedplcs.co.uk/manuals/siemens/HMI/TP170a_e.pdf 79 an 80 an ... xuất tự động: ? ?Hệ thống pha màu sơn Tự Động? ?? an Mơ hình nâng cấp để sử dụng hệ thống trộn bêtông số lĩnh vực khác pha chế hoá chất, thực phẩm… 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài  Tự động. .. khả pha màu trộn sơn hoàn toàn tự động Hệ thống gồm bồn chứa sơn gồm màu đỏ, vàng, xanh dương, bồn định lượng gắn cảm biến áp suất,1 bồn trộn van điện từ Để điều khiển giám sát trình hoạt động hệ. .. với màu khác hỗn hợp pha trộn Hình minh hoạ tỷ lệ pha trộn số màu: an Hình 2.9: Các tỉ lệ pha màu khác 2.3.1 Pha màu German Yellow Hình ô màu to hay nhỏ thể cách tương đối tỷ lệ phối trộn giữ màu