Đồ án tự động hóa thiết bị điện đề lò nướng bánh tự động dùng s7 1200 của thầy Đàm Xuân Đông,điện lực MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 2 1.1.Giới thiệu chung về lò nướng bánh 2 1.1.1 Tổng quan 2 1.1.2 Quy trình công nghệ 3 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN TÍNH TOÁN,THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC 8 2.1. Thiết kế khối xử lý trung tâm 8 2.2. Thiết kế khối cảm biến 8 2.3. Khối nút nhấn, đèn báo 10 2.4. Khối quạt gió 11 2.5. Khối Relay 12 2.6. Khối motor Van 13 2.7. Khối xử lý đánh lửa 14 2.8. Khối cảm biến nhận lửa 15 2.9. Khối biến thế đánh lửa 16 2.10. Khối Van khí 18 2.11. Khối nhiên liệu 19 2.11. Thiết kế khối nguồn và mạch lực 20 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐIỀU KHIỂN 22 3.1.Lưu đồ thuật toán 22 3.2.Thiết kế tủ điện 23 3.3 Thiết kế sơ đồ đi dây tủ điện 24 3.3.1.Sơ đồ mạch điều khiển 24 3.3.2.Sơ đồ nguyên lý mạch SM 1231 26 3.3.3. Sơ đồ nguyên lý mạch SM 1232 27 3.3.4.Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 28 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRÊN TIA PORTAL 29 4.1.Giới thiệu về tia portal 29 4.1.1 Giao diện chính của Tia Portal V15 29 4.1.2 Tạo Project và cấu hình phần cứng cho PLC 29 4.1.3 Cấu hình cho PC system và kết nối với PLC 31 4.2.Lập trình xử lý tín hiệu tương tự trong Tia Portal 33 4.2.1 Lập trình xử lý tín hiệu ngõ vào tương tự AI trong tia portal 33 4.2.2. Lập trình xử lý tín hiệu vào dạng dòng áp 34 4.2.3. Ứng dụng lệnh NORM_X va SCALE_X để đọc tín hiệu Analog 37 4.2.4 Lập trình xử lý tín hiệu ngõ ra tương tự AQ 37 4.3 Chương trình điều khiển PLC S71200 38 4.4 Chương trình mô phỏng 40 4.4.1.Mô phỏng PLCSIM 40 4.4.2 Thiết kế giao diện WinCC 41 4.4.3 Mô tả quy trình điều khiển giám sát trên màn hình Wincc Runtime 41 KẾT LUẬN 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44
MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG .2 1.1.Giới thiệu chung lò nướng bánh 1.1.1 Tổng quan 1.1.2 Quy trình cơng nghệ CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN TÍNH TỐN,THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC 2.1 Thiết kế khối xử lý trung tâm 2.2 Thiết kế khối cảm biến 2.3 Khối nút nhấn, đèn báo 10 2.4 Khối quạt gió 11 2.5 Khối Relay 12 2.6 Khối motor Van .13 2.7 Khối xử lý đánh lửa .14 2.8 Khối cảm biến nhận lửa 15 2.9 Khối biến đánh lửa 16 2.10 Khới Van khí 18 2.11 Khối nhiên liệu .19 2.11 Thiết kế khối nguồn mạch lực .20 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐIỀU KHIỂN 22 3.1.Lưu đồ thuật toán 22 3.2.Thiết kế tủ điện .23 3.3 Thiết kế sơ đồ dây tủ điện 24 3.3.1.Sơ đồ mạch điều khiển 24 3.3.2.Sơ đồ nguyên lý mạch SM 1231 26 3.3.3 Sơ đồ nguyên lý mạch SM 1232 .27 3.3.4.Sơ đồ nguyên lý toàn mạch .28 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRÊN TIA PORTAL 29 4.1.Giới thiệu tia portal 29 4.1.1 Giao diện Tia Portal V15 .29 4.1.2 Tạo Project cấu hình phần cứng cho PLC .29 4.1.3 Cấu hình cho PC system kết nối với PLC 31 4.2.Lập trình xử lý tín hiệu tương tự Tia Portal 33 4.2.1 Lập trình xử lý tín hiệu ngõ vào tương tự AI tia portal 33 4.2.2 Lập trình xử lý tín hiệu vào dạng dịng/ áp 34 4.2.3 Ứng dụng lệnh NORM_X va SCALE_X để đọc tín hiệu Analog .37 4.2.4 Lập trình xử lý tín hiệu ngõ tương tự AQ 37 4.3 Chương trình điều khiển PLC S7-1200 38 4.4 Chương trình mơ 40 4.4.1.Mô PLCSIM 40 4.4.2 Thiết kế giao diện WinCC .41 4.4.3 Mô tả quy trình điều khiển giám sát hình Wincc Runtime 41 KẾT LUẬN .43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình 1.1: Hình ảnh bánh trung thu Hình 1.2: Cấu trúc điều khiển PID Hình 1.3: Hệ thống điều khiển PID liên tục Hình 1.4: Hệ thống điều khiển PID số (rời rạc) Hình 1.5: Khâu tỉ lệ điều khiển PID Hình 1.6: Khâu tích phân điều khiển PID Hình 1.7: Khâu vi phân điều khiển PID Hình 2.1: Bộ chuyển đổi Aplisen LI-24ALW Hình 2.2: Mặt nối dây bên chuyển đổi Hình 2.3: Đèn báo 220VAC Hình 2.4: Nút nhấn thường hở Hình 2.6: Ảnh chi tiết mặt sau máy thổi gió Hình 2.7: Relay thực tế Hình 2.9: Motor van thực tế Hình 2.10: Các chi tiết bên motor van Hình 2.11: Bộ xử lý đánh lửa LFT 1.335 thực tế Hình 2.12: Sơ đồ nối dây LFL 1.335 Hình 2.13 : Cảm biến nhận Brahm Hình 2.14 : Ảnh chi tiết cảm biến Brahma Hình 2.15 : Biến thế đánh lửa Fida Hình 2.16 : Ảnh chi tiết biến thế Hình 3.23: Van khí Mada Hình 3.24: Ảnh van khí chi tiết Hình 3.27: Ảnh bình gas thực tế Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống Hình 3.2: Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống Hình 3.3: Sơ đồ thi công tủ điện Hình 3.4: Sơ đồ kết nối cảm biến Analog với SM 1231 Hình 3.5: Sơ đồ kết nối motor van với module SM1232 Hình 3.6: Sơ đờ kết nối dây PLC S7 – 1200 Hình 4.1: Giao diện Tia Portal V15 Hình 4.2: Tạo project Hình 4.3: Chọn cấu hình phần cứng PLC Hình 4.4: Cấu hình PC system Hình 4.5: Kết nối PLC với WinCC RT Professional Hình 4.6: Download phần cứng Hình 4.8: Đồ thị biểu diễn hoạt động lênh NORM_X Hình 4.9: Đồ thị biểu diễn hoạt động lênh SCALE_X Hình 4.10: Mối quan hệ mức tín hiệu ngõ giá trị thực xuất AQ Hình 4.11: Hệ thống mơ hoạt động Hình 4.12: Giao diện mô wincc LIỆT KÊ BẢNG Bảng 2.1: Bảng tiêu thụ dòng điện của khối Bảng 3.1: Danh sách linh kiện tủ điện Bảng 3.2: Địa chỉ kết nối của cảm biến PT100 với module SM1231 Bảng 3.3: Địa chỉ kết nối của motor với module SM1232 Bảng 3.4: Địa chỉ kết nối thiết bị với PLC Bảng 4.1: Tham số lệnh NORM_X Bảng 4.2: Tham số lệnh SCALE_X Bảng 4.3: PLC tags LỜI MỞ ĐẦU Nướng là phương thức làm chín thực phẩm có lịch sử rất lâu đời và kéo dài cho đến Việc nướng có thể giúp tạo nhiều món ăn hay thực phẩm giúp cho mỗi người có được bữa ăn ngon miệng, dễ tiêu hóa, tạo mùi vị đ ặc trưng, thơm ngon cho sản phẩm Và nướng bánh là món ăn khơng nằm ngoài những mục đích đó Từ rất lâu những chiếc lò nướng bánh xuất Ban đầu những chiếc lò đơn giản chỉ được tạo nên bằng việc xây viên gạch lại với nhau, sau đó dùng nguyên liệu than,củi,…để đốt lò nướng bánh Việc nướng bánh phải trải qua qui trình thủ công, vất vả, hao tốn nhiều lức lao động, nhân cơng và khơng đảm bảo được độ an toàn, tính ổn định Dần dần những chiếc lò nướng bánh đại được đời thay thế dần cho lò nướng truyền thống trước Ngày với sự phát triển của khoa học, công nghệ và tự động hóa thì PLC được ứng dụng rất rộng rãi, phổ biến nhiều lĩnh vực tự động, sản xuất,… thay thế cho qui trình thủ công Đồng thời PLC đảm bảo được độ an toàn, xác, tính ởn định, giảm bớt được nhân công và đem lại hiệu quả cao trình sử dụng Sau tìm hiểu kĩ vấn đề, qui trình nướng đồng thời để giảm bớt sức lao động mà vẫn nâng cao chất lượng của bánh Với sự hướng dẫn nhiệt tình, chia sẻ của Thầy Đàm Xuân Đông, nhóm quyết định thực đề tài “ THIẾT KẾ LÒ NƯỚNG BÁNH SỬ DỤNG PLC S7-1200 ” (FILE CODE LIÊN HỆ ZALO:0942001612) CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung lị nướng bánh 1.1.1 Tổng quan *QUY TRÌNH NƯỚNG BÁNH TRUNG THU Mô tả quy trình làm bánh Hình 1: Hình ảnh bánh trung thu a Chuẩn bị nguyên liệu Nguyên liệu làm bánh trung thu rất đa dạng, bánh sẽ có rất nhiều loại nhân khác + Phần vỏ bánh: bột nếp rang, đường bột, nước lạnh + Phần nhân bánh: sầu riêng xay nhuyễn, đường + Dụng cụ làm bánh: chảo, tô, khuôn bánh b Các bước làm bánh Bước 1: Để làm phần nhân, cho thịt sầu riêng được xay nhuyễn vào chảo, đun sôi rồi cho thêm đường vào trộn cùng cho đến thấy đường tan hết, hỗn hợp nhân sánh đặc lại thì tắt bếp Để nhân sầu riêng nguội ở nhiệt độ phòng, sau đó chia thành những phần nhỏ bằng (khoảng 50gr) rồi đặt vào tủ lạnh cho đông cứng lại Bước 2: Phần nhân bánh, trộn bột nếp rang và đường bột lại với tô sạch, sau đó thêm nước, gia vị vào trộn lần nữa cho đến bột tạo thành khối dẻo mịn Bước 3: Chia bột làm vỏ bánh thành phần nhỏ theo kích thước bánh, sau đó vo tròn Tiếp theo ta đặt nhân sầu siêng được làm lạnh vào giữa miếng bột được ấn dẹp trước đó, sau đó túm lại bột rồi vo tròn lại cho nhân không bị hở ngoài Cuối cùng ta rắc lớp bột nếp rang vào khn bánh để chống dính rời cho viên bánh vào khuôn, ấn và nén để tạo hình cho bánh Mô Tả quy trình nướng bánh Đầu tiên ta lót vào khay giấy nến, gỡ bánh khỏi khuôn và xếp vào khay nướng Tiếp theo ta làm hỗn hợp trứng để quét lên mặt bánh nướng: nước + lòng đỏ trứng + nước màu, khuấy hỗn hợp Chuẩn bị lò nướng làm nóng trước 15 phút, sau lò nóng, cho khay bánh vào ngăn giữa lò nướng phút Nướng được phút ta lấy bánh ra, xịt lớp nước phun sương lên bánh Để - phút dùng cọ mịn quét thêm lớp màu cho bánh, sau đó cho khay bánh trở lại lò nướng phút Qua phút lấy bánh lập lại phần phun sương và quét mặt bánh Cuối cùng cho khay bánh vào nướng thêm phút là bánh chín 1.1.2 Quy trình cơng nghệ Trong thiết kế lị nướng bánh nhóm định sử dụng phương pháp điều khiển nhiệt độ PID để tùy chỉnh nhiệt độ phù hợp với phương pháp làm bánh trung thu * SƠ LƯỢC BỘ ĐIỀU KHIỂN PID Bộ điều khiển PID tên tiếng anh là (Proportional Integral Derivative Controller) hay còn được gọi với tên là điều khiển vi tích phân tỉ lệ Bộ điều khiển PID được sử dụng rất rộng rãi thực tế để điều khiển nhiều loại đối tượng khác nhiệt độ lò nhiệt, tốc độ động cơ, mực chất lỏng bồn chứa…do nó có khả làm triệt tiêu sai số xác lập, tăng tốc độ đáp ứng độ, giảm độ vọt lố nếu thông số của điều khiển được chọn lựa thích hợp Hình 2: Cấu trúc điều khiển PID Công thức bộ điều khiển PID: U= K p e(t) t d + Ki.(∫ e ( τ ) d τ +Kd dt e Trong đó: + yr: tín hiệu đặt (tín hiệu mong muốn đạt được) + e: sai số giảm tín hiệu thực tế và tín hiệu đặt + u: tín hiệu điều khiển Phân loại + y: ngõ hệ thống Bộ điều khiển PID sẽ bao gồm: Bộ điều khiển PID liên tục Hình 3: Hệ thống điều khiển PID liên tục Bộ điều khiển PID số (rời rạc) Hình 4: Hệ thống điều khiển PID số (rời rạc) Các thông số bộ điều khiển PID Bộ điều khiển PID sẽ bao gồm ba khâu tương ứng với ba thơng số chính: - Khâu tỉ lệ (Proportional) KP - Khâu tích phân (Integration) KI - Khâu vi phân (Derivative) KD Nếu lựa chọn thông số này phù hợp (tín hiệu đặt và tín hiệu thực tế trùng nhau) thì hệ thống sẽ hoạt động tốt,ổn định *Khâu tỉ lệ (Proportional) Hàm truyền: K(s) = KP Đặc tính thời gian: Y(s) = KP.G(s).E(s) Hình 5: Khâu tỉ lệ điều khiển PID Chú ý: