(Đồ án hcmute) mô hình cân định lượng dùng vít tải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ ĐIỆN TỰ ĐỘNG MƠ HÌNH CÂN ĐỊNH LƯỢNG DÙNG VÍT TẢI GVHD: ThS NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT SVTH: PHẠM PHÚ HẢI MSSV: 09118111 SVTH: VÕ QUANG THÀNH MSSV: 09118133 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬTTHÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: MƠ HÌNH CÂN ĐỊNH LƯỢNG DÙNG VÍT TẢI SVTH: PHẠM PHÚ HẢI 09118111 MSSV: VÕ QUANG THÀNH 09118133 Khố :2009 - 2015 Ngành: CƠNG NGHỆ ĐIỆN TỰ ĐỘNG GVHD:Ths NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2015 i an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày - tháng - năm 2015 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giáo viên hướng dẫn: Thạc Sĩ: Nguyễn Trần Minh Nguyệt Sinh viên thực hiện: Phạm Phú Hải MSSV: 09118111 Võ Quang Thành MSSV: 09118133 Chuyên ngành: Công nghệ Điện Tự Động Hệ: Đại học quy Niên khóa: 2009 – 2015 Tên đề tài: Mơ Hình Cân Định Lượng Dùng Vít Tải Nhiệm vụ nội dung: - Thi cơng lắp đặt mơ hình cân thu nhỏ để phục vụ cho học tập thí nghiệm - Ứng dụng PLC CompacLogix L32E hãng Rockwell Automation,biến tần CIMR hãng YASKAWA để điều khiển mô hình - Sử dụng phần mềm giám sát FactoryTalk để giám sát trình hoạt động hệ thống Ngày giao nhiệm vụ: Ngày hoàn thành: Tp.HCM, ngày….tháng….năm 2014 Tp.HCM, ngày….tháng… năm 2014 Giáo viên hướng dẫn Chủ nhiệm ngành ThS Nguyễn Trần Minh Nguyệt ii an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Phạm Phú Hải MSSV: 09118111 Võ Quang Thành MSSV: 09118133 Ngành: Công nghệ điện tự động Tên đề tài:Mơ hình cân định lượng dùng vít tải Họ tên Giáo viên hướng dẫn: Ths Nguyễn Trần Minh Nguyệt NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: iii an Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) Ths Nguyễn Trần Minh Nguyệt iv an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Phạm Phú Hải MSSV: 09118111 Võ Quang Thành MSSV: 09118133 Ngành: Công nghệ điện tự động Tên đề tài: Cân định lượng dùng vít tải Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: v an Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) vi an LỜI CẢM ƠN Nhóm thực xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể quý thầy cô giảng dạy trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, đặc biệt quý thầy cô khoa Điện - Điện Tử giảng dạy cung cấp kiến thức tạo tiền đề quan trọng cho nhóm thực đồ án Nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giáo viên hướng dẫn ThS Nguyễn Trần Minh Nguyệt tận tình hướng dẫn, hỗ trợ kiến thức suốt q trình thực đồ án để nhóm hồn thành đề tài Nhóm xin gửi lời cảm ơn đến thầy ThS Tạ Văn Phương quý thầy giảng dạy phịng thí nghiệm Rockwell Automation tận tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm nghiên cứu thử nghiệm phịng thí nghiệm Cảm ơn bạn nhóm trao đổi kiến thức, kinh nghiệm việc thiết kế thi cơng mơ hình Nhóm thực hiện: Phạm Phú Hải Võ Quang Thành vii an TÓM TẮT ĐỀ TÀI Nhu cầu định lượng ngày tăng cao, hệ thống cân tĩnh có lại khơng thể đáp ứng nhu cầu Vì vậy, cần có hệ thống vừa làm nhiệm vụ cân vừa làm nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm nên hệ thống cân định lượng vít tảiđược đời Từ đời hệ thống cân định lượng vít tải thực hoạt động có hiệu làm tăng suất lao động, nâng cao sức cạnh tranh cho doanh nghiêp Hệ thống cân định lượng dùng vít tải sử dụng rộng rãi công nghiệp, nhiên cơng nghệ cịn mẽ sinh viên lĩnh vực tự động sau trường Từ thực trạng trên, đề tài thiết kế thi cơng mơ hình cân định lượng dung vít tải để phục vụ cho mục đích giảng dạy học tập sinh viên Mơ hình cân sử dụng Loadcell để đo khối lượng vật tay kẹp, biến tần CIMR điều khiển giữ ổn định lưu lượng sản phẩm vít tải, PLC CompactLogix L32E phần mềm giám sát FactoryTalk View Site Edition Rockwell để điều khiển giám sát toàn hệ thống Hệ thống giám sát từ xa thông qua mạng EtherNet/IP Rockwell Automation Hàm PID phần mềm RSLogix5000 sử dụng để điều khiển tốc độ động thông qua điều khiển biến tần nhằm giữ lưu lượng liệu băng tải ổn định theo giá trị đặt trước Tồn mơ hình điều khiển giám sát phần mềm SCADA FactoryTalk View Site Edition Đây phần mềm SCADA ứng dụng nhiều lĩnh vực tự động với tính ưu việt khả giám sát, lập biểu đồ, giao diện thân thiện, dễ sử dụng, khả bảo mật cao Bên cạnh đó, phần mềm cịn hỗ trợ việc mở rộng khả liên kết PLC hãng khác hãng thông qua OPC hãng thứ ba viii an ABSTRACT Demand is increasing quantitative, static weighing systems is not able to meet this demand So, there should be a system of medium duty weight medium duty transport system balanced products should be quantified using screw is born From its inception the weighing system was quantified using screw actually works effectively to increase productivity, enhance competitiveness for businesses Using quantitative system weight screw is widely used in industry, however this technology is still fairly new to the students in the field of automatic after graduation From this situation, the subject away design and construction model screw balanced quantitative capacity to serve the purpose of teaching and student learning Loadcell balance model used to measure the mass of objects on the hand grip, control inverter CIMR stable product flow on a screw, L32E CompactLogix PLC and software FactoryTalk View Site Edition supervision of Rockwell to control and monitoring the entire system The system is monitored remotely via EtherNet / IP network of Rockwell Automation PID function in RSLogix5000 software is used to control motor speed control through inverters to hold data on a conveyor flow stability according to the preset value The whole model is controlled and monitored by SCADA FactoryTalk View Site Software Edition This is a SCADA software is used in many fields automatically present with premium features such as the ability to monitor Vietnam, charting, user-friendly interface, ease of use, high security capabilities Besides, this software also supports the expansion of the ability to link between the PLC and other firms or firms through third-party OPC ix an V Thuật Toán Điều Khiển Hàm điều khiển PID tích hợp sẵn RSLogix5000 Cách thức điều khiển PID mơ hình: Các hoạt động điều khiển mơ hình thực thông qua PLC CompactLogix L32E PLC dùng kênh analog để cập nhật giá trị analog từ cảm biến trọng lượng, từ chương trình tính tốn giá trị lưu lượng cân thực tế so sánh với giá trị lưu lượng đặt để thay đổi giá trị ngõ Sai số lưu lượng thực tế lưu lượng đặt liệu đầu vào cho PID tính tốn đưa tỉ lệ phần trăm ngõ tương ứng làm thay đổi tốc độ động thông qua thay đổi áp cấp cho ngõ vào điều khiển biến tần Trên sở lưu lượng sản phẩm vít tải ln giữ ổn định theo giá trị đặt trước 4.4 Lựa chọn thiết kế giao diện giám sát 4.4.1 Lựa chọn phần mềm giám sát Hiện nay, thị trường có nhiều loại phần mềm scada khác dùng để giám sát, điều khiển quản lý từ xa hệ thống sản xuất tự động Các phần mềm Scada đặc trưng tương ứng với hãng WinCC Seimen, GTWin Panasonic, CXSupervisor Omron, iFIX GE, Intouch Wonderware họ FactoryTalk Allen Bradley Mỗi phần mềm Scada có điểm mạnh riêng,cũng mức độ thông dụng thị trường Sau nghiên cứu phần mềm giám sát nhóm nhận thấy phần mềm Scada FactoryTalk hãng Allen Bradley có nhiều điểm mạnh phần mềm Scada thông dụng nay.Phần mềm có nhiều ưu điểm trội giao diện đẹp, phương thức lập trình đươn giản linh hoạt, hỗ trợ phương thức truyền thông mạnh mẽ hệ thống lại đơn giản hoạt động tin cậy Do điều khiển chọn PLC ComPactLogix L32E Allen Bradley, để đơn giản việc liên kết đồng hệ thống nhóm định chọn phần mềm Scada FactoryTalk View Studio để thiết kế chương trình giám sát cho hệ thống Việc lựa chọn phần mềm giám sát thuộc họ FactoryTalk mang lại lợi ích sau: GVHD: Ths Nguyễn Trần Minh Nguyệt an 36 V Thuật Toán Điều Khiển Phần mềm phát triển cung cấp Rockwell Automation nên tương thích tốt với tất thiết bị hãng Phần mềm thiết kế với giao diện đồ họa đẹp mắt, thư viện thiết bị ứng dụng đa dạng đáp ứng yêu cầu hệ thống tự động Giám sát thiết bị nhà máy cung cấp thơng tin cụ thể, xác, kịp thời cung cấp liệu cách chi tiết dây chuyền, khu vực thông qua mạng truyền thông Ethernet/IP Khả tạo mạng liên kết FactoryTalk giúp cho việc giao tiếp phần SCADA riêng lẻ khác trở nên dễ dàng 4.4.2 Yêu cầu công nghệ Với yêu cầu điều khiển hệ thống đặt phần 4.1, giao diện SCADA hệ thống giám sát phải đảm bảo yêu cầu sau: - Có thể cài đặt khối lượng cân hình SCADA HMI Cảnh báo liên tục lỗi hệ thống khối lượng cân đủ, lưu lượng liệu cao thấp, kết nối với PLC… Có chức lưu trữ loại liệu toàn hệ thống để phục vụ cho việc kiểm tra báo cáo 4.4.3 Thiết kế giao diện giám sát Phần mềm FactoryTalk View Studio chọn có khả đáp ứng đầy đủ chức phần u cơng nghệ Ngồi giao diện với chức Main Screen, Status, Alarm, giao diện SCADA cịn cung cấp thêm cơng cụ hỗ trợ cho việc giám sát lưu trữ thông tin dạng bảng hiển thị, đồ thị, biểu đồ X-Y, trang hướng dẫn, trang điều khiển P&ID Để giúp người vận hành chuyển đổi qua lại giao diện cách dễ dàng linh hoạt cách nhấn nút phím tắt tương ứng Dựa vào u cầu cơng nghệ giao diện điều khiển thiết kế Hình 4.2 Giao diện thiết kế bao gồm chức sau: GVHD: Ths Nguyễn Trần Minh Nguyệt an 37 V Thuật Toán Điều Khiển Mô lại hệ thống băng tải để giám sát điều khiển trình hoạt động hệ thống cách trực quan, hiển thị khối lượng, lưu lượng đặt, lưu lượng cân tức thời hiển thị tên User Ngoài ra, nhấn vào biệu tượng động cơ, cấu đóng mở cấp liệu… giao diện hình phụ giúp ta xem trạng thiết thiết bị thay đổi trạng thái (khi chế độ Man) hình4.2 Màn hình điều khiển 4.4.3.1 Màn hình đăng nhập Để đảm bảo tính bảo mật cho hệ thống giao diện giám sát cần phải có khả giới hạn quyền truy cập người vận hành Màn hình đăng nhập Hình 4.3, giao diện thiết kế với đầy đủ tính cài đặt mật khẩu, thay đổi mật khẩu, giới hạn quyền truy cập hệ thống GVHD: Ths Nguyễn Trần Minh Nguyệt an 38 V Thuật Tốn Điều Khiển hình4.3 Màn hình đăng nhập 4.4.3.2 Màn hình điều khiển động Màn hình điều khiển động cho phép thay đổi trạng thái động kéo vít tải: dừng chạy chế độ Man hình4.4 Màn hình điều khiển động GVHD: Ths Nguyễn Trần Minh Nguyệt an 39 V Thuật Tốn Điều Khiển 4.4.3.3 Màn hình cấu đóng mở cửa cấp liệu Màn hình cho phép thay đổi trạng thái cấu đóng mở cấp liệu từ phễu cấp liệu hình4.5 Cửa sổ điều khiển van cấp liệu 4.4.3.4 Hiển thị tay kẹp bao Màn hình cho phép thay đổi trạng thái cấu đóng mở cấp liệu từ phễu cấp liệu (hình 4.5) hình4.6 Cửa sổ điều khiển tay kep bao GVHD: Ths Nguyễn Trần Minh Nguyệt an 40 V Thuật Toán Điều Khiển 4.4.3.5 Cửa sổ trạng thái cân loadcell Cửa sổ cho cài cài đặt khối lượng đặt, xem khối lượng thực tế cân được… hình 4.6 hình4.7 cửa sổ trạng thái loadcell GVHD: Ths Nguyễn Trần Minh Nguyệt an 41 V Kết Quả CHƯƠNG KẾT QUẢ Nội dung chương chủ yếu trình bày kết thực nghiệm, phần đầu chương cung cấp hình ảnh mơ hình sau hồn thiện, cuối chương trình bày kết chạy thực nghiệm sau kết hợp hoạt động phần cứng phần mềm Kết trình bày cách đầy đủ thơng qua hình ảnh, bảng số liệu, đồ thị cụ thể 5.1 Mơ hình sau lắp đặt hồn thiện Sau mơ hình cân định lượng dùng vít tải hồn thiện, mơ hình bao gồm phận: phần khung, phận kẹp bao, động truyền động, phễu cấp liệu, cấu đóng mở cửa cấp liệu vít tải Dưới số hình ảnh mơ hình 5.1.1 Khung mơ hình Khung mơ hình lắp đặt hình 5.1 GVHD: Ths Nguyễn Trần Minh Nguyệt an 42 V Kết Quả hình5.1 khung mơ hình 5.1.2 Bộ phận kẹp bao Bộ phận kẹp bao đặt tỳ lên loadcell.Hình 5.2 hình5.2 Tay kẹp bao 5.1.3 Động truyền động Động truyền động gắn đồng trục với vít tải (Hình 5.3) hình5.3 Động truyền động GVHD: Ths Nguyễn Trần Minh Nguyệt an 43 V Kết Quả 5.1.4 Vít tải Vít tải gắn với động phễu cấp liệu hình 5.4 hình5.4 vít tải 5.1.5 Phễu cấp liệu tủ điều khiển Phễu cấp liệu tủ điều khiển nhóm lắp đặt hình 5.5 5.6 hình5.5 Tủ điều khiển hình 5.6 phễu cấp liệu GVHD: Ths Nguyễn Trần Minh Nguyệt an 44 V Kết Quả 5.1.6 Mô hình hồn chỉnh hình5.7 Mơ hình hồn thiện 5.2 Kết thiết kế hình giám sát Giao diện giám sát thiết kế phần mềm FactoryTalk View Studio với đầy đủ tính Main Screen, Report, Alarm, Security, Control PID giao diện hỗ trợ khác Mỗi tính giám sát giao diện tương ứng Sau đưa vào hoạt động phần mềm giám sát thỏa yêu cầu đề Kết hoạt động giao diện SCADA trình bày cụ thể giám sát GVHD: Ths Nguyễn Trần Minh Nguyệt an 45 V Kết Quả 5.2.1 Màn hình điều khiển Màn hình điều khiển đáp ứng đầy đủ u cầu giao diện giám sát khả giám sát trạng thái vận hành, thông số cài đặt, khối lượng cân tức thời., kết giám sát thể Hình 5.7 hình5.8 Màn hình điều khiển 5.2.2 Màn hình cài đặt Màn hình cài đặt đáp ứng yêu cầu giao tiếp người máy Người vận hành nhập trực tiếp giá trị lưu lượng khối lượng cân hình máy tính lúc hệ thống dừng hoạt động cách nhấn vào loadcell Hình 5.8 hiển thị giao diện cài đặt thơng số hoạt động cho hệ thống 5.2.3 Màn hình đăng nhập Hình 5.9 hiển thị trạng thái hoạt động hình đăng nhập.Giao diện đảm bảo chức khiểm soát quyền truy cập đến biến trạng thái phần mềm SCADA chương trình điều khiển cấp độ thấp GVHD: Ths Nguyễn Trần Minh Nguyệt an 46 V Kết Quả hình5.9 Giao diện cài đặt khối lượng GVHD: Ths Nguyễn Trần Minh Nguyệt an hình 5.10 Màn hình đăng nhập 47 VI Kết Luận Hướng Phát Triển CHƯƠNG KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Tổng hợp kết đạt phần cứng lẫn phần mềm trình bày chương 5, so sánh kết với yêu cầu thiết kế cho thấy hệ thống đáp ứng đầy đủ mục tiêu đặt với ưu điểm bậc thiết kế cơng nghệ như: Mơ hình cân hồn thành với kết cấu nhỏ gọn thuận tiện cho mục đích mơ phục vụ cho học tập nghiên cứu sau Mơ hình hoạt động ổn định phận phối hợp nhịp nhàng Giao diện SCADA tích hợp đầy đủ chức điều khiển - giám sát, giao diện trực quan, hình ảnh rõ nét, biểu tượng tương ứng với thiết bị giúp người vận hành thuận lợi việc giám sát toàn hoạt động hệ thống Việc tích hợp giao diện đăng nhập theo cấp độ người vận hành cho phép quản lý thao tác điều khiển hệ thống theo chức người vận hành, nhằm mục đích tăng độ an tồn q trình điều khiển hệ thống 6.2 Hướng phát triển Do thời gian thực đề tài có hạn nên đề tài dừng lại việc xây dựng mơ hình thí nghiệm với chức mơ tương tự thực tế nên cịn nhiều điểm cần khắc phục cải tiến để mơ hình trở nên hồn thiện có tính thực tiễn cao áp dụng vào sản xuất thực tế như: • Cải tiến hệ thống vít tải để cân nhiều loại sản phẩm • Cải tiến phần cứng thuật tốn để kiểm sốt sai số hệ thống tốt • Thêm chương trình cố cho hệ thống • Đánh giá sai số GVHD: Ths Nguyễn Trần Minh Nguyệt an 48 VI Kết Luận Hướng Phát Triển TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách tham khảo [1] Tạ Văn Phương, “Tài liệu PLC công nghiệp”, Trường ĐH SPKT TP.HCM, lưu hành nội [2] Hà Văn Trí, “Giáo trinh PLC”, NXB Khoa Học Kỹ Thuật [3] Trịnh Chất – Lê Văn Un, “Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí”, NXB Giáo Dục [4] Phạm Huy Chính – “Tính tốn sử dụng thiết vị nâng chuyển”, NXB Xây Dựng Website tham khảo http://www rockwellautomation.com http://www.ab.com/networks/devicenet/ http://www.ab.com/networks/ethernet/ http://www.teac.co.jp/en/industry/measurement/cond/tc10/index.html Tài liệu tham khảo [1] Factorytalk Alarms and Events System Configuration Guide (Copyright Rockwell AUTO Technology 2009) [2] Factorytalk Security System Configuration Guide (Copyright Rockwell AUTO Technology 2009) [3] Factorytalk View Site Edition User’s Guide (Copyright Rockwell AUTO Technology 2009) GVHD: Ths Nguyễn Trần Minh Nguyệt an 49 an ... THỐNG CÂN ĐỊNH LƯỢNG DÙNG VÍT TẢI 2.1 Phân loại cân định lượng 2.2 Hệ thống cân băng kiểm tra 2.3 Hệ thống cân định lượng dùng vít tải 2.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống cân định. .. cân định .9 hình 2.6 Sơ đồ điều khiển thống cân dùng vít tải .10 hình 2.7 Hệ thống cân phân bón 14 hình 2.8 Cân định lượng dùng vít tải sử dụng để cân thực phẩm .14 hình. .. măng… Hình dáng hệ thống cân phối liệu hình 2.4 GVHD: Ths Nguyễn Trần Minh Nguyệt an II Cơ Sở Lý Thuyết Hệ Thống Cân Định Lượng Dùng Vít Tải Hình 2.4 hình2 .4Hệ thống cân định lượng dùng vít tải