Lập trình điều khiển giám sát cho lò nhiệt trong nhà máy bia sử dụng s7 300 (hệ thống scada2)

1 Mục lục Phần mở đầu Lý chọn đề tài .5 Mơc ®Ých Néi dung thùc hiÖn ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiƠn Hớng phát triển đề tài Phơng pháp thùc hiÖn .7 PHÇN NéI DUNG Chơng Giới thiệu Về QUI TRìNH CÔNG NGHệ S¶N XUÊT BIA .8 1.1 Thành phần 1.1.1. G¹o .8 1.1.2.  Malt 1.1.3.  Men 1.1.4.  Hoa Hupblon .9 1.1.5.  Níc 1.2 Quy trình công nghƯ s¶n xt Bia 10 1.3 Sơ đồ khối công nghệ sản xuất bia 12 1.3.1 Nhµ nghiỊn 12 1.3.2 Nhµ nÊu 15 1.3.3 Nhµ lên men lọc bia .19 1.3.4 Nhµ chiÕt 21 Ch¬ng tỉng quan vỊ thiết bị điều khiển PLC s7-300 .30 2.1 Giới thiệu chung 30 2.2 C¸c modul PLC S7-300 33 2.2.1 Modul CPU 33 2.3 Ngôn ngữ lập tr×nh .37 2.4 TËp lÖnh 38 2.5 Bé nhí 44 2.5.1 Vïng nhớ chơng trình 44 2.5.2 Vïng nhí hƯ thèng 45 2.5.3 Vïng nhí d÷ liƯu .45 2.6 Trao đổi liệu CPU modul mở rộng .46 2.7 Bé thêi gian (Timer) .47 2.8 Bé ®Õm (Counter) .48 2.9 C¸c bíc thiÕt kÕ mét hƯ thèng ®iỊu khiĨn dïng PLC 49 2.9.1 Xác định quy trình công nghệ 49 2.9.2 Xác định ngõ vào, ngõ .49 2.9.3 Viết chơng trình 50 2.9.4 Nạp chơng trình vµo bé nhí 50 2.9.5 Chạy chơng trình 50 2.10 Truyền thông PLC v PC 50 2.11 Soạn thảo Project 52 2.11.1 Cài đặt phÇn mỊm 52 2.11.2 LËp tr×nh .52 2.11.3 Download mô 58 2.12 Truyền thông MPI 58 2.12.1 C«ng dơng .58 2.12.2 TÝnh 61 Chơng KHáI QUáT Về Hệ SCADA Và PHầN MềM WinCC .62 3.1.Tỉng quan vỊ hƯ SCADA .62 3.2 Tæng quan phần mềm thiÕt kÕ WinCC .63 3.2.1 Giíi thiƯu chung .63 3.2.2 Các đặc điểm .65 3.2.3 Các cấu hình hệ thống .66 3.2.4 Các chức SCADA 67 3.2.5 Các chức 68 3.3 Trun th«ng m«i trêng WinCC 71 3.3.1 Bản chất truyền thông máy tính (PC) PLC 71 3.3.2 Hàm truyền thông 73 3.4 Cài đặt phần mềm .74 3.5 ThiÕt kÕ giao diÖn .74 3.6 Thùc hiƯn download m« Error! Bookmark not defined Chơng CHƯƠNG TRìNH LậP TRìNH ĐIềU KHIểN, GIáM SáT CHO Lò NHIệT TRONG NHà M¸Y BIA Sư DơNG PLC S7- 300 82 4.1 LËp trình điều khiển nhiệt độ Tank nấu gạo 82 4.1.1 Quy trình công nghệ 82 4.1.3 Xác định địa vào, cho PLC 86 4.1.4 Chơng trình ®iỊu khiĨn 87 4.2 ThiÕt kế giao diện điều khiển sử dụng phần mềm WinCC .92 4.2.1 Giao diƯn ®iỊu khiĨn hƯ thèng 92 4.2.2 Xây dựng chơng trình liên kết WinCC PLC .94 4.3 Thử nghiệm hệ thống ®iỊu khiĨn, gi¸m s¸t 99 KÕt ln 100 Tµi liƯu tham kh¶o 101 Danh mục bảng Bảng 4.1: Một số loại cặp nhiệt thông dụng 103 Phần mở đầu -Trong nghiệp công nghiệp hoá đại hoá, tự động hoá thiếu lĩnh vực ngành kinh tế quốc dân nhằm tạo sản phẩm có chất lợng cao cho xà hội khả cạnh tranh mạnh mẽ thị trờng Ngay từ đời PLC đà trở thành sở công nghiệp tự động hoá, đặc trng PLC sử dụng vi xử lý để xử lý thông tin, nối ghép logic cần thiết trình điều khiển đợc xử lý phần mềm ngời sử dụng lập nên cài vào Do đó, ngời ta giải nhiều toán tự động hoá khác điều khiển mà hầu nh không cần phải biến đổi việc nạp chơng trình khác PLC giám sát thờng xuyên trạng thái hệ thống thông qua tín hiệu báo thiết bị vào, PLC chơng trình logic để định tiến hành hoạt động đầu Việc trao đổi thông tin liệu trung tâm điều khiển với giới bên đợc thực thông qua hệ thống giao diện, điều khiển trung tâm trao đổi thông tin với máy tính khác So sánh với hệ thống điều khiển hệ cũ dùng rơle kỹ thuật PLC có u tuyệt đối khả linh động khả giải toán tự động hoá phức tạp Lý chọn đề tài Nền kinh tế nớc ta ngày phát triển, nhu cầu tự động hoá ngày cao để đáp ứng đợc đòi hỏi trình công nghiệp hoá- đại hoá Cũng nh để đáp ứng nhu cầu đời sống tinh thần ngời nhà máy Bia đà đời Chính em chọn đề tài nhằm giúp em đánh giá đợc khả tích luỹ kiến thức lâu nhà trờng, từ mà nắm vững đợc kiến thức chuyên ngành, áp dụng tốt linh hoạt vào thực tiễn Mục đích Trong trình thực đồ án em phải tìm tòi, trao đổi, tổng hợp kiến thức để vận dụng vào thiết kế hệ thống điều khiển, giám sát lò nhiệt nhà máy Bia cho phù hợp với yêu cầu thực tế Nội dung thực Chơng 1: Giới thiệu quy trình công nghệ sản xuất Bia Nội dung chơng tìm hiểu quy trình công nghệ sản xuất bia nói chung Chơng 2: Tổng quan thiết bị điều khiển PLC T×m hiĨu cÊu tróc chung cđa mét bé PLC; PLCS7- 300: modul; ngôn ngữ lập trình; tập lệnh, bé nhí , bé thêi gian (Timer), bé ®Õm (Counter) Các bớc thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC Soạn thảo Project Truyền thông PLC PC Chơng 3: Khái quát hệ SCADA phần mềm WinCC Tìm hiểu hệ SCADA; phần mền WinCC: Đặc tính mở, đặc điểm chính, chức năng, cấu hình hệ thống Thiết kế giao diện Chơng 4: Chơng trình lập trình điều khiển, giám sát cho lò nhiệt nhà máy bia sử dụng PLCS7-300 Hiểu đợc quy trình công nghệ; xác định địa vào, cho PLC; chơng trình ®iỊu khiĨn; thiÕt kÕ giao diƯn sư dơng phÇn mỊm WinCC; xây dựng chơng trình liên kết WinCC PLC ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiƠn Ngµy lĩnh vực tự động hoá tin học công nghiệp mũi nhọn kỹ thuật đại, nhiều hƯ thèng ®iỊu khiĨn tù ®éng ®· ®êi nh»m phục vụ nhiều nhu cầu khác đời sống đợc ứng dụng thành công đem lại hiệu công việc cao Một phơng án tốt đợc sử dụng rộng rÃi thay hệ thống điều khiển PLC Vì thiết kế, điều khiển, giám sát lò nhiệt sử dụng thiết bị lập trình điều khiển PLC làm nâng cao suất, chất lợng dây truyền sản xuất Bia điều tất yếu Hớng phát triển đề tài Đề tài cho ta nắm khái quát hệ thống tự động, nhiên thực tế có nhiều cách điều khiển, giám sát khác tuỳ theo nhu cầu công nghệ mà ta thiết kế cho hợp lý Từ kiến thức tiếp thu đợc qua đề tài ta phát triển thành điều khiển, giám sát cho lò nhiệt hệ thống điều khiển công nghiệp khác có quy mô lớn rộng Phơng pháp thực Trong trình làm đồ án sử dụng phơng pháp sau: Phơng pháp nghiên cứu lý luận Phơng pháp nghiên cứu thực tiễn Phơng pháp thống kê toán học Phơng pháp chuyên gia Phơng pháp thực nghiệm Tuy nhiên, PLC lĩnh vực sinh viên ngồi ghế nhà trờng nh thời gian nghiên cứu tơng đối ngắn, nên đợc thầy giáo hớng dẫn tận tình nỗ lực thân nhng tránh khỏi sai sót Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Hiếu thầy môn đà tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đề tài Sinh viên thực Phạm Thị Hằng PHầN NộI DUNG Chơng Giới thiệu Về QUI TRìNH CÔNG NGHệ SảN XUấT BIA 1.1 Thành phần Nguyên liệu dùng để sản xuất bia bao gồm: gạo, malt, H20, men, hoa hupblon Trong malt hoa hupblon hai nguyên liệu dùng để sản xuất bia, có chất lợng cao hÃng cung cấp hàng đầu giới Việc sản xuất dựa tảng công nghệ tiên tiến tuân thủ nghiêm ngặt theo quy trình công nghệ nh tiêu chuẩn Việt Nam -Thế giới Ngoài thay malt nguyên liệu phụ nh bột mì, gạo ngô hay malt cha nảy mầm Tuy bia giới đợc sản xuất chủ yếu với công thức cổ điển: BIA = MALT + HOA HUPBLON + NƯớC sở sản xuất bia lớn nớc ta hầu hết nguyên liệu đợc nhập từ nớc chủ yếu malt hoa hupblon 1.1.1.Gạo Chỉ nguyên liệu phụ (chiếm 30% thành phần nguyên liệu sản xuất bia), nguyên liệu dùng để thay nhằm giảm giá thành sản phẩm Gạo đợc mua từ gạo ăn bình thờng, đem nghiền nát sau say mịn dạng đợc đa vào nồi gạo nồi gạo, gạo dạng đợc hoà tan nớc 770C hỗn hợp đợc hồ hoá 1000C Trong trình hồ hoá có bổ sung thêm số hoá chất nh: CaCl2, CaSO4 nhằm mục đích cung cấp Ca2+ để phục vụ cho trình đờng hoá sau có bổ sung thêm loại enzym chống cháy có tên thơng mại Termamyl để pha loÃng dung dịch, chống trờng hợp cháy nồi enzym phải enzym chịu nhiệt cao 1.1.2.Malt Là loại hạt ngũ cốc hay thờng gọi lúa mạch (chiếm 70% thành phần nguyên liệu sản xuất bia) Nó đợc nhập từ nớc Anh, úc, Đan Mạch Chất lợng malt đợc đảm bảo theo tiêu chuẩn quy định nguyên liệu sản xuất bia Malt dạng hạt sau xay đợc hoà tan nớc 370C cho vào nồi malt (tank nấu malt) Đối với việc hoà tan malt khác với hoà tan gạo malt dễ bị tợng đóng cục malt đợc khuấy trộn dới dạng phun nớc trớc cho vào nồi phun Malt đợc dùng để tạo màu cho bia, với malt bình thờng không đủ độ màu ngời ta thêm malt đenđể tăng độ màu cho Bia 1.1.3.Men Là chất xúc tác có nguồn gốc prôtêin, phân tử có cấu tạo từ axit amin có cấu trúc không gian xác định mạch polypeptit Tác dụng xúc tác nhờ trình lên men Đó trình xảy thay đổi thành phần hoá học chất gây kết hoạt động vi sinh vật (ví dụ: men rợu, nấm vi khuẩn).Trong trờng hợp này, chất men vi sinh vật tạo yếu tố xúc tác Chất men giữ đợc khả hoạt động tác dụng lấy khỏi vi sinh vật Mỗi loại men có hơng vị riêng 1.1.4.Hoa Hupblon Dùng để tạo vị đắng cho bia Cây hupblon loại dây leo, thích hợp khí hậu ôn đới, đợc trồng nhiều Anh, Mỹ Có loại hupblon là: hupblon bittermiss hupblon Aroma Cả loại phải đợc bảo quản nhiệt độ dới 100 C để giảm độ mát axit Trên hupblon ngời ta thờng dùng hoa để tạo vị đắng cho bia hoa hupblon có vị đắng nhiều 1.1.5. Nớc Nguồn nớc sử dụng bia đợc lấy từ nhà máy nớc, phải đảm bảo số kỹ thuật phù hợp cho việc sản xuất bia 10 Chất lợng sản phẩm phải thoả mÃn với tiêu chuẩn nghiêm ngặt vệ sinh an toàn thực phẩm, chất lợng ổn định