Mô hình mô phỏng quy trình cân, khuấy trộn nguyên liệu của nhà máy bột giặt netco

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA MƠ HÌNH MƠ PHỎNG QUY TRÌNH CÂN, KHUẤY TRỘN NGUN LIỆU CỦA NHÀ MÁY BỘT GIẶT NETCO GVHD: TS NGUYỄN VĂN THÁI SVTH: HỒNG NGỌC MINH SKL009757 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 12/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: MƠ HÌNH MƠ PHỎNG QUY TRÌNH CÂN, KHUẤY TRỘN NGUN LIỆU CỦA NHÀ MÁY BỘT GIẶT NETCO GVHD: TS NGUYỄN VĂN THÁI SVTH: HỒNG NGỌC MINH MSSV: 18151201 Khóa: 2018 Ngành: CNKT Điều khiển Tự động hóa TP Hờ Chí Minh, tháng 12 năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THUẬT TP.HCM Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TP Hờ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Hoàng Ngọc Minh MSSV: 18151201 Ngành: CNKT Điều khiển tự động hóa Lớp: 181511A Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Thái ĐT: 0902807576 Ngày nhận đề tài: 10/09/2022 Ngày nộp đề tài: 30/12/2022 Tên đề tài: MƠ HÌNH MƠ PHỎNG QUY TRÌNH CÂN, KHUẤY TRỘN NGUYÊN LIỆU CỦA NHÀ MÁY BỘT GIẶT NETCO Nội dung thực đề tài: - Thiết kế phần cứng mơ hình phần mềm Solidworks - Thi cơng xây dựng mơ hình - Viết chương trình điều khiển giám sát hệ thống PLC Siemens S7-1200 - Thiết kế hệ quản trị sở liệu SQL Server - Thiết kế trang web hiển thị online để giám sát các thông số liệu hệ thống từ xa thơng qua trình duyệt internet Sản phẩm: - Mơ hình cân, khuấy trộn nguyên liệu - Chương trình giám sát, điều khiển, thu thập liệu - Quyển báo cáo đồ án tốt nghiệp TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THUẬT TP.HCM Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TP Hờ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên 1: Hoàng Ngọc Minh MSSV: 18151201 Ngành: CNKT Điều khiển tự động hóa Tên đề tài : Mơ hình mơ quy trình cân, khuấy trộn ngun liệu nhà máy NetCo Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Thái NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Sinh viên thiết kế thành công mơ hình sản xuất giám sát điều khiển PLC Siemens, hệ thống có lưu trữ liệu SQL giám sát liệu từ xa thông qua mạng cục Khối lượng thực đề tài đầy đủ, có đọc cảm biến analog, có giám sát điều khiển hệ thống Ưu điểm: Sinh viên có khả tự tìm hiểu tài liệu, thực tốt yêu cầu giáo viên hướng dẫn đưa Khuyết điểm: Sinh viên chưa phân bổ thời gian làm việc hợp lý dẫn đến việc hoàn thành chậm tiến độ thực đồ án Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:…………………….(Bằng chữ:… ) TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2022 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án nghiên cứu thực cách minh bạch, công khai Tất các kết số liệu trung thực có từ quá trình nghiên cứu nhóm sự giúp đỡ từ giáo viên hướng dẫn, không chép đạo nhái, không chép kết đề tài khác tương tự Những phần kiến thức tham khảo sử dụng đã trích dẫn đầy đủ ghi rõ nguồn gốc phần tài liệu tham khảo Đối với các trường hợp sai phạm xin chịu trách nhiệm với nhà trường LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp đã sinh viên hoàn thành thời gian tháng trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hờ Chí Minh Trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp, sinh viên đã nhận nhiều sự giúp đỡ hỗ trợ từ thầy cơ, bạn bè để hồn thành đờ án cách tốt Đầu tiên, sinh viên xin cảm ơn chân thành đến giáo viên hướng dẫn – thầy Nguyễn Văn Thái đã hướng dẫn sinh viên nhiệt tình, ln tận tình bảo, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm để sinh viên hồn thành đờ án tốt nghiệp Xin cảm ơn q thầy cô Khoa Điện – Điện tử, trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật đã tận tình truyền dạy kiến thức tảng hỗ trợ tận tình sinh viên trình thực đề tài Em xin cám ơn bạn bè, anh chị trước đã bên cạnh động viên, giúp đỡ cho em để hoàn thành đề tài cách tốt Cuối cùng, xin cảm ơn chân thành đến ba mẹ đã cho tiền ăn học suốt năm học đại học Xin chân thành cảm ơn! TÓM TẮT Đề tài “MƠ HÌNH MƠ PHỎNG QUY TRÌNH CÂN, KHUẤY TRỘN NGUN LIỆU CỦA NHÀ MÁY BỘT GIẶT NETCO” thiết kế mơ hình chương trình giám sát điều khiển khâu quy trình sản xuất lớn nhằm có nhìn hiểu biết sản xuất sản phẩm thông qua công nghệ kỹ thuật đại, tiên tiến nhà máy quy mơ lớn Nhóm đờ án dựa phần mềm TIA Portal V16 để thiết kế giao diện điều khiển giám sát, Database lưu trữ liệu SQL SERVER Management Studio sử dụng Visual Studio tạo giao diện Web thống kê số liệu từ xa thông qua mạng cục Đề tài bám sát quy trình hoạt động thực tế nhà máy cho quy trình mơ gần tương đương Áp dụng vào hệ thống thực tế đánh giá chất lượng hệ thống Luận văn gờm có chương liệt kê đây: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Thiết kế phần cứng Chương 4: Thiết kế phần mềm Chương 5: Kết đạt Chương 6: Kết luận hướng phát triển MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.4 CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.4.1 Cách tiếp cận 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu 1.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.6 BỐ CỤC CUỐN BÁO CÁO CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHẦN CỨNG 2.1.1 Bộ điều khiển lập trình PLC 2.1.2 Cơ cấu giám sát 2.1.3 Động điện 2.1.4 Van điện từ 2.1.5 Bơm DC mini 2.1.6 Cảm biến 2.1.7 Mạng truyền thông công nghiệp 2.1.8 Mạng truyền thông Ethernet 2.2 HỆ GIÁM SÁT VÀ THU THẬP DỮ LIỆU SCADA 10 2.2.1 Giới thiệu SCADA 10 2.2.2 Hoạt động hệ thống SCADA 11 2.2.3 Cấu trúc hệ thống SCADA 11 2.2.4 Mô hình phân cấp hệ thống SCADA 12 2.3 PHẦN MỀM TIA PORTAL 13 2.4 TỔNG QUAN VỀ WINCC 14 2.5 SQL SERVER MANAGEMENT STUDIO 16 2.6 PHẦN MỀM VISUAL STUDIO 17 2.7 GIỚI THIỆU VỀ WEB SERVER 18 2.7.1 Tổng quan WEB SERVER 18 2.7.2 Cách thức hoạt động WEB SERVER 18 2.8 KHÂU KHUẤY KEM TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT CỦA NHÀ MÁY 19 2.8.1 Quy trình tổng quát dây chuyền sản xuất 19 2.8.2 Chi tiết nguyên lý hoạt động Khâu Khuấy Kem 19 CHƯƠNG THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 21 3.1 YÊU CẦU THIẾT KẾ 21 3.2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT 21 3.3 THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN 22 3.3.1 Sơ đồ khối hệ thống 22 3.3.2 Lựa chọn thiết bị khối 22 3.4 MÔ HÌNH HỆ THỐNG 31 3.5 SƠ ĐỒ NỐI DÂY 33 3.5.1 Sơ đồ nối dây 33 3.5.2 Sơ đồ mạch động lực 36 CHƯƠNG THIẾT KẾ PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN 37 4.1 THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 37 4.1.1 Lưu đờ chương trình điều khiển hệ thống 37 4.1.2 Thiết kế chương trình điều khiển TIA Portal 41 4.2 THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG 41 4.2.1 Yêu cầu thiết kế 41 4.2.2 Giao diện điều khiển giám sát Wincc Professional 42 4.3 THIẾT KẾ HỆ LƯU TRỮ DỮ LIỆU TRÊN SQL SERVER MANAGEMENT STUDIO 43 4.4 THIẾT KẾ GIAO DIỆN WEB HIỂN THỊ DỮ LIỆU ĐÃ ĐƯỢC LƯU TRỮ 48 4.4.1 Kết nối Visual Studio với SQL 48 4.4.2 Khai báo thư viện 48 4.4.3 Tạo file MainSQL.cs để lấy liệu từ database 48 4.4.4 Thiết kế trang giao diện 52 CHƯƠNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 56 5.1 KẾT QUẢ PHẦN CỨNG 56 5.2 KẾT QUẢ PHẦN MỀM VẬN HÀNH VÀ GIÁM SÁT 58 5.3 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 64 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 66 6.1 KẾT LUẬN 66 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 Chương Kết đạt Sau nhấn Start hệ thống bắt đầu mở van bồn nguyên liệu Giá trị hiển thị loadcell cho biết nguyên liệu xả vào bờn cân Hình 5.9 Q trình cân ngun liệu Sau GT Loadecll GT Cài Đặt hệ thống bắt đầu xả nguyên liệu vào bồn khuấy cảm biến mực nước sáng báo nguyên liệu đã chảy vào bờn khuấy Hình 5.10 Q trình xả ngun liệu vào bồn khuấy Sau xả xong nguyên liệu vào bờn khuấy động bắt đầu hoạt động để khuấy nguyên liệu lần -60- Chương Kết đạt Hình 5.11 Động khuấy hoạt động Sau khuấy nguyên liệu lần xong mở bơm xả nguyên liệu đã trộn lần vào bồn nguyên liệu cuối để khuấy lần Hình 5.12 Xả vào bồn khuấy khuấy lần Sau xả nguyên liệu trộn lần xong chạy động khuấy bồn cuối để khuấy lần chạy bơm xả cho sản phẩm cuối -61- Chương Kết đạt Hình 5.13 Động khuấy lần hoạt động Hình 5.14 Kết thúc trình sản xuất Chức cảnh báo (Alarm) Cảnh báo cho phép người dùng biết được: - Khối lượng nguyên liệu thực tế vượt quá cài đặt - Khối lượng cài đặt cho mẻ sản xuất vượt quá giới hạn - Cảnh báo hệ thống chưa đạt điều kiện vận hành -62- Chương Kết đạt Hình 5.15 Màn hình Alarm Bộ lưu trữ liệu SQL Server Hình 5.16 Dữ liệu đăng nhập cập nhật bảng LSDangNhap Hình 5.17 Dữ liệu lỗi hệ thống cập nhật bảng LSLoi -63- Chương Kết đạt Hình 5.18 Dữ liệu sản xuất cập nhật bảng LSSanXuat Giao diện Web server: Dử liệu sản xuất hiển thị Web server với khối lượng thực tế nguyên liệu xác so với khối lượng cài đặt cho nguyên liệu Hình 5.19 Giao diện lịch sử sản xuất 5.3 Nhận xét đánh giá Sau tổng hợp kết thu đối chiếu với yêu cầu, mục tiêu đề tài cho thấy hệ thống đáp ứng yêu cầu tồn diện xác, với kết sau: - Hệ thống hoạt động mượt mà, chính xác, cân định lượng hiển thị hình tương đồng với khối lượng thực tế nguyên liệu - Giao diện điều khiển giám sát thu thập liệu hoạt động tương đối ổn định, thông số -64- Chương Kết đạt thiết bị hiển thị rõ ràng, trạng thái cảm biến, van, cân, động hiển thị đúng với hoạt động thực tế mô hình hệ thống - Xây dựng bảng lưu trữ liệu từ hoạt động trực tiếp hệ thống trình sản xuất hoạt động trực tiếp - Giao diện Web dễ thao tác, hoạt động tương đối ổn định, hiển thị đúng đầy đủ các liệu có bảng sở liệu Hệ thống cịn có số hạn chế mơ hình thiếu chắc chắn, hệ thống trộn nguyên liệu dạng lỏng, vị trí đặt cảm biến chưa tối ưu, xử lý loadcell chưa ổn định, hệ thống chưa thể cảnh báo cho động bị lỗi -65- Chương Kết luận hướng phát triển CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Qua thời gian học tập, nghiên cứu thực đề tài, nhóm đã hồn thành nội dung sau: - Thiết kế hệ thống cân, khuấy trộn nguyên liệu - Thiết kế giao diện điều khiển giám sát Wincc phần mềm TIA Portal - Lưu trữ liệu SQL Server - Tạo website để người quản lý tra cứu thông tin lịch sử hệ thống từ xa 6.2 Hướng phát triển Từ mặt hạn chế, nhóm đã đề hướng phát triển để hoàn thiện đề tài: - Lựa chọn khung giá đỡ to để mơ hình hoạt động vững chắc - Sử dụng động có encoder để đọc tốc độ động cơ, từ giám sát động có hoạt động tốt hay khơng - Sử dụng loại loadcell có chống nhiễu để hệ thống đọc chính xác giá trị khối lượng - Sử dụng loại van khác để dùng nguyên liệu dạng rắn -66- Tài Liệu Tham Khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Phạm Văn Hòa, Hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu SCADA hệ thống điện (6/2010) [2] Jon Duckett, HTML and CSS: Design and Build Websites (2011) [3] “Tổng quan SCADA” (Supervisory Control and Data Acquisition System) 2022 https://mesidas.Com/scada/ [4] "Giới thiệu hệ thống điều khiển giám sát SCADA" 2022 Songnguyen.Vn https://songnguyen.vn/gioi-thieu-he-thong-dieu-khien-giam-sat-scada/ [5] “Tổng quan HTML & CSS” 2022 https://tuhoclaptrinh.edu.vn/bai-viet/tong-quanve-html-css-348.html [6] “HMI – Human Machine Interface ?” https://doluongtudong.com/hmi-humanmachine-interface-la-gi/ [7] “Analog input PLC S7-1200, cool Video/ Đọc tín hiệu analog từ cảm biến nhiệt độ, áp suất, loadcell” 2020 T&T Automation https://www.youtube.com/watch?v=RJfFyo6BlII&list=LL&index=7&t=1144s [8] “SQL Là Gì? Tổng Quan Về SQL?” 2022 http://sqladvice.Com/tong-quan-ve-sql/ [9] “Tổng quan phần mềm TIA Portal Siemens” 2021 https://batiea.com/bai-viet/tong-quan-ve-phan-mem-tia-portal-cua-siemens [10] Charles Wyke-Smith, Định Kiểu Web Với CSS - Phiên Bản Lần Thứ (2019) [11] “Bộ điều khiển lập trình PLC” https://plcschneider.com/bo-dieu-khien-lap-trinh-plc/ -67- Phụ Lục PHỤ LỤC -68- Phụ Lục -69- Phụ Lục -70- Phụ Lục -71- Phụ Lục -72- Phụ Lục -73- S K L 0