ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG CẤP LIỆU CHO BỒN TRỘN Giảng viên hướng dẫn: GV. Nguyễn Quang Nhã Họ và tên sinh viên: Môn học: Mã sinh viên: Email: Ngành học: Vũ Mạnh Cường SCADA 19021582 19021582vnu.edu.vn Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa HÀ NỘI 2022 Phụ lục LỜI CẢM ƠN 2 Chương I Tổng quan về hệ thống cấp liệu cho bồn trộn 4 Chương II Phân tích công nghệ của hệ thống 6 I. Cấu tạo của hệ thống 6 II. Quy trình thực hiện của hệ thống 9 Chương III Thiết kế, lập trình hệ thống điều khiển 11 I. Sơ đồ khối hệ thống 11 III. Sơ đồ mạch điều khiển và mạch động lực 14 IV. Lập trình 19 Chương IV Thiết kế giao diện điều khiển giám sát WinCC Runtime Advanced 36 Chương V Kết luận và kiến nghị 40 I. Kết luận 40 II. Kiến nghị 40 Tài liệu tham khảo 41 Chương I Tổng quan về hệ thống cấp liệu cho bồn trộn Hệ thống cấp liệu cho bồn trồn đóng vai trò quan trọng trong quá trình tự động hóa nói chung và quá trình sản xuất công nghiệp nói riêng. Trong quá trình sản xuất, nguyên liệu cấu thành nên sản phẩm thường là sự kết hợp của nhiều nguyên liệu, thành phần khác nhau. Sản phẩm kết hợp đó có thể là sản phẩm cuối cùng hoặc là nguyên liệu cho khâu vận hành tiếp theo trong hệ thống sản xuất. Hệ thống cấp liệu cho bồn trộn được tạo ra để đáp ứng yêu cầu trên. Trong thực tế sản xuất, phụ thuộc vào yêu cầu công nghệ mà hệ thống có bồn trộn bao gồm nhiều số lượng thiết bị điều khiển, vận hành hơn. Tuy nhiên, một thiết bị cơ bản bắt buộc mà bất kỳ hệ thống cấp liệu cho bồn trộn đều phải được lắp đặt như van điều khiển, hệ thống ống dẫn, bể chứa, bồn trộn, động cơ khuấy,... Đối với quá trình giám sát sẽ cần màn hình điều khiển HMI tại khu vực làm việcphòng điều khiển, hệ thống giám sát SCADA trên máy tính khu vực giám sát.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ - - HỆ THỐNG CẤP LIỆU CHO BỒN TRỘN Giảng viên hướng dẫn: GV Nguyễn Quang Nhã Họ và tên sinh viên: Vũ Mạnh Cường Môn học: SCADA Mã sinh viên: 19021582 Email: 19021582@vnu.edu.vn Ngành học: Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa HÀ NỘI 2022 Học phần SCADA GVHD: Nguyễn Quang Nhã LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập mơn SCADA nói chung q trình thực báo cáo thu hoạch học phần “Hệ thớng cấp liệu cho bờn trợn” nói riêng, em nhận nhiều kiến thức hữu ích, cần thiết thầy Nguyễn Quang Nhã – giảng viên bộ môn SCADA truyền đạt đến lớp và cá nhân em mà bản thân em chưa từng tham gia trực tiếp tìm hiểu, suy nghĩ về ý tưởng, kỹ thiết kế hệ thống SCADA Thông qua bộ môn, bài giảng giảng đường, thầy đã giúp chúng em - sinh viên lớp K64-AT nói chung và từng thành viên tập thể lớp nhận biết tầm quan trọng và các kỹ cần chuẩn bị, tìm hiểu chắc chắn trước bắt đầu nghiên cứu và thực hiện dự án thiết kế hệ thống SCADA quy mô lớn hay nhỏ Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành giúp đỡ, hỗ trợ tới thầy – thầy giáo trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình để chúng em biết cách vận dụng và hoàn thành báo cáo chương trình học Em xin chân thành cảm ơn thầy nhiều ạ! SVTH: Vũ Mạnh Cường – 19021582 Học phần SCADA GVHD: Nguyễn Quang Nhã Phụ lục LỜI CẢM ƠN Chương I Tổng quan hệ thống cấp liệu cho bồn trộn Chương II Phân tích công nghệ hệ thống I Cấu tạo hệ thống II Quy trình thực hệ thống Chương III Thiết kế, lập trình hệ thống điều khiển 11 I Sơ đồ khối hệ thống 11 III Sơ đồ mạch điều khiển và mạch động lực 14 IV Lập trình 19 Chương IV Thiết kế giao diện điều khiển giám sát WinCC Runtime Advanced 36 Chương V Kết luận và kiến nghị 40 I Kết luận 40 II Kiến nghị 40 Tài liệu tham khảo 41 SVTH: Vũ Mạnh Cường – 19021582 Học phần SCADA SVTH: Vũ Mạnh Cường – 19021582 GVHD: Nguyễn Quang Nhã Học phần SCADA GVHD: Nguyễn Quang Nhã Chương I Tổng quan hệ thống cấp liệu cho bồn trộn Hệ thống cấp liệu cho bồn trồn đóng vai trò quan trọng quá trình tự động hóa nói chung và quá trình sản xuất công nghiệp nói riêng Trong quá trình sản xuất, nguyên liệu cấu thành nên sản phẩm thường là sự kết hợp của nhiều nguyên liệu, thành phần khác Sản phẩm kết hợp đó có thể là sản phẩm cuối cùng hoặc là nguyên liệu cho khâu vận hành tiếp theo hệ thống sản xuất Hệ thống cấp liệu cho bồn trộn được tạo để đáp ứng yêu cầu Trong thực tế sản xuất, phụ thuộc vào yêu cầu công nghệ mà hệ thống có bồn trộn bao gồm nhiều số lượng thiết bị điều khiển, vận hành Tuy nhiên, một thiết bị bản bắt buộc mà bất kỳ hệ thống cấp liệu cho bồn trộn đều phải được lắp đặt van điều khiển, hệ thống ống dẫn, bể chứa, bồn trộn, động khuấy, Đối với quá trình giám sát sẽ cần màn hình điều khiển HMI tại khu vực làm việc/phòng điều khiển, hệ thống giám sát SCADA máy tính khu vực giám sát Các thành phần bản: SVTH: Vũ Mạnh Cường – 19021582 Học phần SCADA GVHD: Nguyễn Quang Nhã - Van điều khiển Đóng/mở van đê cấp/xả nguyên liệu bể chứa - Hệ thống ống dẫn để vận chuyển nguyên liệu mở van điều khiển - Bể chứa để chứa nguyên liệu được cung cấp từ kho chứa - Bồn trộn và động - Cảm biến - Bảng điều khiển và các chức của hệ thống để trộn nguyên liệu được cung cấp đo lường nguyên liệu các bể chứa và bồn trộn SVTH: Vũ Mạnh Cường – 19021582 Học phần SCADA GVHD: Nguyễn Quang Nhã Chương II Phân tích cơng nghệ hệ thống I Cấu tạo hệ thống Hệ thống cấp liệu cho bồn trộn vận hành theo công nghệ trộn khác bao gồm hệ thống van cấp nguyên liệu từ bãi chứa vào các bể và van xả nguyên liệu từ bể chứa vào bồn trộn Động trộn sẽ khuấy đều các nguyên liệu với Ngoài ra, hệ thống sẽ gồm các đầu vào bản nút nhấn khởi động và dừng chương trình, cảm biến mức nguyên liệu mỗi bể chứa để điều khiển các van cấp/xả liệu phù hợp theo yêu cầu công nghệ TT Name Address Comment I_Start I0.0 Chạy chương trình I_Stop I0.1 Dừng chương trình I_Mode I0.2 Chọn chế đợ mode Auto I_Step I0.3 Kích hoạt động trộn tay I_Mix1 I0.4 Kích hoạt chọn kiểu trộn loại I_Mix2 I0.5 Kích hoạt chọn kiểu trộn loại I_L2_Tank1 I0.6 Cảm biến mức cao thùng I_L1_Tank1 I0.7 Cảm biến mức thấp thùng I_L2_Tank2 I1.0 Cảm biến mức cao thùng 10 I_L1_Tank2 I1.1 Cảm biến mức thấp thùng 11 I_L2_Tank3 I1.2 Cảm biến mức cao thùng 12 I_L1_Tank3 I1.3 Cảm biến mức thấp thùng Bảng đầu vào Input vật lý của hệ thống SVTH: Vũ Mạnh Cường – 19021582 Học phần SCADA TT GVHD: Nguyễn Quang Nhã Name Address Comment M_Start M10.0 Chạy chương trình M_Stop M10.1 Dừng chương trình M_Mode M10.2 Chọn chế đợ mode Auto M_Step M10.3 Kích hoạt động trộn tay M_Mix1 M10.4 Kích hoạt chọn kiểu trộn loại M_Mix2 M10.5 Kích hoạt chọn kiểu trộn loại M_L2_Tank1 M10.6 Cảm biến mức cao thùng M_L1_Tank1 M10.7 Cảm biến mức thấp thùng M_L2_Tank2 M11.0 Cảm biến mức cao thùng 10 M_L1_Tank2 M11.1 Cảm biến mức thấp thùng 11 M_L2_Tank3 M11.2 Cảm biến mức cao thùng 12 M_L1_Tank3 M11.3 Cảm biến mức thấp thùng Bảng đầu vào Input trung gian của hệ thống TT Name Address Comment Q_Valve1 Q0.0 Mở chu trình ING1, ING2 ING3 Q_Valve2 Q0.1 Mở chu trình ING1, ING2 ING3 Q_Valve3 Q0.2 Mở chu trình ING1, ING2 ING3 Q_Valve4 Q0.3 Mở van bơm nhiên liệu ING1 Q_Valve5 Q0.4 Mở van xả nhiên liệu ING1 Q_Valve6 Q0.5 Mở van bơm nhiên liệu ING2 Q_Valve7 Q0.6 Mở van xả nhiên liệu ING2 Q_Valve8 Q0.7 Mở van bơm nhiên liệu ING3 Q_Valve9 Q1.0 Mở van xả nhiên liệu ING3 10 Q_Agitator Q1.1 Kích hoạt động trộn 11 Q_Status1 Q1.2 Đèn báo nạp nhiên liệu vào tank 12 Q_Status2 Q1.3 Đèn báo xả nhiên liệu vào tank Bảng đầu Output của hệ thống SVTH: Vũ Mạnh Cường – 19021582 Học phần SCADA TT GVHD: Nguyễn Quang Nhã Name Address Comment P1 M40.1 biến trigger P2 M40.2 biến trigger P3 M40.5 biến trigger P4 M40.6 biến trigger P5 M40.7 biến trigger P6 M41.0 biến trigger P7 M41.1 biến trigger P8 M41.2 biến trigger P9 M41.3 biến trigger 10 P10 M41.4 biến trigger 11 P11 M41.5 biến trigger 12 P12 M41.6 biến trigger 13 M_Done_MIX M41.7 biến báo mix xong mix1 mix2 lần 14 M_Done_Fill_Tank1 M42.0 Biến báo nạp đầy tank 15 M_Done_Empty_Tank1 M42.1 Biến báo xả xong tank 16 M_Done_Fill_Tank2 M42.2 Biến báo nạp đầy tank 17 M_Done_Empty_Tank2 M42.3 Biến báo xả xong tank 18 M_Done_Fill_Tank3 M42.4 Biến báo nạp đầy tank 19 M_Done_Empty_Tank3 M42.5 Biến báo xả xong tank 20 TG_STEP1 M42.5 bước auto1 21 TG_STEP2 M42.6 bước auto2 22 TG_STEP3 M42.7 bước auto3 23 TG_STEP4 M43.0 bước auto4 24 TG_STEP5 M43.1 bước auto5 25 M_Counter1 MW45 biến đếm sản phẩm trộn ING1 26 M_Counter2 MW47 biến đếm sản phẩm trộn ING2 27 M_Counter3 MW49 biến đếm sản phẩm trộn ING3 Bảng biến trung gian trigger và các biến trạng thái của hệ thống SVTH: Vũ Mạnh Cường – 19021582 Học phần SCADA GVHD: Nguyễn Quang Nhã II Quy trình thực hệ thống Hệ thớng được tổ chức hoạt động theo chế độ vận hành: AUTO (chế độ tự động) và MANUAL (chế độ thủ công) Chế độ thủ công Ở chế độ thủ công (Manual) hệ thống sẽ vận hành theo sự điều chỉnh, tác động của người điều khiển/giám sát trực tiếp Mỗi thành phần đầu vào hệ thống có cơng tắc riêng để người dùng đóng/mở thành phần bao gồm van điều khiển cung cấp nguyên liệu, xả nguyên liệu vào bồn trộn, bật/tắt động khuấy nguyên liệu Chế độ tự động Ở chế độ tự động, hệ thống sẽ vận hành mà không cần tác động điều khiển bằng tay từ người giám sát Trước vận hành hệ thống, người giám sát cần đảm bảo đáp ứng đủ các điều kiện an toàn, điều kiện cài đặt thông số, chế độ thì sau nhấn nút Start hệ thống mới được cấp điện để hoạt động Nhấn nút Start, van và van sẽ được mở để cung cấp nguyên liệu vào bể chứa Sau 5s thì bể được cung cấp đủ nguyên liệu Van và van sẽ đóng, van sẽ mở để xả nguyên liệu từ bể chứa vào bồn trộn Thời gian xả nguyên liệu từ bể vào bồn trộn là 5s Sau xả nguyên liệu xong Hệ thống sẽ tiếp tục cung cấp nguyên liệu thứ Nguyên liệu thứ sẽ được quyết định dựa vào chế độ người điều khiển lựa chọn Nếu người điều khiển lựa chọn chế độ Mix1 thì nguyên liệu thứ là ING2 Van và van sẽ được mở để cung cấp nguyên liệu vào bế chứa Sau 5s, đóng van và van 6, sau đó mở van để xả nguyên liệu ING2 vào bồn trộn 5s Ngược lại nếu chọn chế độ Mix2 thì nguyên liệu thứ là ING3 SVTH: Vũ Mạnh Cường – 19021582 10