Đồ Án Tốt Nghiệp.pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG Sinh viên thực hiện Đặng Công Mạnh Trầ[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG Sinh viên thực : Đặng Công Mạnh : Trần Văn Việt Lớp : Trang bị điện CN>VT Khóa : 25.1 Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Tuấn Phường Hà Nội-2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG Sinh viên thực : Đặng Công Mạnh : Trần Văn Việt Lớp : Trang bị điện CN>VT Khóa : 25.1 Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Tuấn Phường Hà Nội-2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN NHẬT KÝ TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Lớp : Trang bị điện CN GTVT Khóa: 25.1 Thời gian làm tốt nghiệp: 27/02/2023 – 11/06/2023 Tên đề tài:Thiết kế hệ thống điều khiển cho hệ thống đóng nắp chai tự động TT Thời gian 27/02– 17/02 Đánh giá kết Nội dung Chữ ký GV Tìm hiểu cơng nghệ Đạt đóng nắp chai tự động 17/02 – 7/03 7/03 – 7/04 Tính tốn lựa chọn thiết bị Đạt Tính tốn lựa chọn thiết bị điều khiển, lập lưu đồ thuật Đạt tốn 7/04 – 29/05 Lập chương trình mơ Đạt hệ thống qua Scada Ghi chú: Nhật ký minh chứng cho kết kiểm duyệt trình làm ĐATN sinh viên, BM lấy NKTT làm để xét điều kiện làm, bảo vệ tốt nghiệp Hà Nội, ngày 24 tháng 06 năm 2023 Trưởng Bộ môn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT ĐỒ ÁN Nhận xét giáo viên hướng dẫn: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Nhận xét giáo viên đọc duyệt ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Giáo viên hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) Giáo viên đọc duyệt (Ký, ghi rõ họ tên) Đồ Án Tốt Nghiệp Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: “Thiết kế hệ thống điều khiển cho hệ thống đóng nắp chai tự động” Sinh viên thực : Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Lớp : Trang bị điện CN>VT Khóa : 25.1 Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Tuấn Phường Ngày nhận đề tài: 04/03/2023 Ngày bảo vệ: 24/06/2023 I Mục tiêu đề tài, phạm vi đề tài - Mục tiêu : + Nhìn nhận tính cấp thiết và vai trị quan trọng việc điều khiển và giám sát hệ thống chiết rót + Tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu, mơ hình liên quan tới đề tài để so sánh, cải tiến + Nắm khả lập trình PLC + Thiết kế SCADA giám sát PLC S7 - 1200 + Ứng dụng PLC vào điều khiển hệ thống tự động - Phạm vi : + Nghiên cứu, thiết kế hệ thống chiết rót chai tự động + Nghiên cứu và ứng dụng lập trình PLC điều khiển tự động hệ thống + Nghiên cứu và ứng dụng phần mềm thiết kế khí, điện và khí nén ứng dụng vào việc thiết kế và chế tạo mơ hình có khả ứng dụng thực tế II Phương pháp nghiên cứu, lựa chọn giải pháp cơng nghệ - Phân tích và tổng hợp lý thuyết, kiến thức học trường - Tham khảo tài liệu, hỏi đáp giáo viên hướng dẫn - Viết chương trình, chạy mơ chương trình SVTH :Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Lớp Trang bị điện K25.1 Page Đồ Án Tốt Nghiệp Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động - Cụ thể:  Tìm hiểu PLC S7-1200 phần cứng và tập lệnh  Viết chương trình điều khiển phần mềm TIA PORTAL  Mô giám sát phần mềm wincc III Nội dung nghiên cứu: chương - Chương 1: Tổng quan dây chuyền công nghệ - Chương 2: Cơ sở lý thuyết - Chương 3: Tính tốn hệ thống và lựa chọn thiết bị - Chương 4: Lựa chọn thiết bị mạch điều khiển trung tâm - Chương : Kết - Nhận xét – Đánh giá và hướng phát triển IV.Các vẽ , đồ thị - Sơ đồ mạch động lực - Sơ đồ mạch điều khiển - Sơ đồ mạch điều khiển khí nén - Bản vẽ tủ điện - Bản vẽ thuật toán và chương trình SVTH :Đặng Cơng Mạnh Trần Văn Việt Lớp Trang bị điện K25.1 Page Đồ Án Tốt Nghiệp Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động MỤC LỤC CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 1.1 Lịch sử nghiên cứu 1.2 Lí chọn đề tài 11 1.3 Mục tiêu 11 1.4 Nội dung nghiên cứu 12 1.5 Bố cục 12 1.6 Giới hạn 12 1.7 Yêu cầu công nghệ 13 1.8 Kết cấu khí 14 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 2.1 TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CHIẾT RÓT 14 2.1.1 Giới thiệu 14 2.1.2 Các hệ thống chiết rót có sẵn thị trường 15 2.2 LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN PLC 18 2.2.1 Giới thiệu PLC S7 – 1200 18 2.2.2 Các thành phần PLC S7 – 1200 19 2.2.3 Module mở rộng PLC S7 – 1200 19 2.2.4 Các tính bật PLC S7 – 1200 20 2.2.5 Lựa chọn PLC 21 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN HỆ THỐNG VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 21 3.1 Yêu cầu hệ thống 21 3.2 Mô tả hệ thống 22 3.3 Lựa chọn băng tải 26 3.3.1 Các loại băng tải 26 3.3.2 Lựa chọn băng tải cho hệ thống 28 3.4 Lựa chọn biến tần động cho hệ thống 28 SVTH :Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Lớp Trang bị điện K25.1 Page Đồ Án Tốt Nghiệp Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động 3.4.1 Biến tần OMRON 3G3JX 28 3.4.2 Động băng tải 27 3.4.3 Động vặn nắp 29 3.4.4 Động bơm nước Error! Bookmark not defined 3.5 Cảm biến dây truyền 33 3.6 Hệ thống điều khiển xylanh , khí nén 37 3.6.1 Máy nén khí 37 3.6.2 Van đảo chiều 37 3.6.3 Xylanh khí nén 40 3.7 Các thiết bị đóng cắt bảo vệ 42 3.7.1 Lựa chọn aptomat 42 3.7.2 Lựa chọn role trung gian 45 3.7.3 Lựa chọn Contactor 47 3.7.4 Lựa chọn role nhiệt 53 3.7.5 Nút ấn 56 3.7.6 Đèn báo 57 3.8 Mạch điều khiển trung tâm 57 3.8.1 Sơ đồ hoạt động hệ thống 57 3.8.2 Sơ đồ mạch lực 58 3.8.3 Tủ điện 59 CHƯƠNG IV: LẬP TRÌNH VÀ MƠ TẢ HỆ THỐNG 59 4.1 Sơ đồ khối hệ thống 59 4.1.1 Khối chiết rót 60 4.1.2 Khối cấp nắp 60 4.1.3 Khối đóng nắp 61 4.1.4 Khối phân loại 61 4.1.5Khối xử lí trung tâm 61 4.1.6 Khối nguồn 24VDC 64 4.2 Sơ đồ mạch điều khiển trung tâm 65 4.3 Lưu đồ thuật toán 67 4.4 Tính toán tốc độ chuyển động 68 4.4.1Tốc độ băng tải vào 68 SVTH :Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Lớp Trang bị điện K25.1 Page Đồ Án Tốt Nghiệp Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động 4.4.2 Tốc độ mâm xoay 69 4.5 Các phần mềm hỗ trợ 69 4.5.1 TIA Portal 69 4.5.2 WinCC professional 70 4.6 Điều khiển giám sát 70 4.6.1 Các cổng vào hệ thống 70 4.6.2 Thiết kế giao diện giám sát 72 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 74 5.1 Ưu điểm đạt 74 5.2 Hạn chế 75 5.3 Hướng phát triển đề tài 75 LỜI KẾT 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC 76 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Hệ thống chiết rót cơng ty nước khoáng Vĩnh hảo 10 Hình Hệ thống sản xuất nước có gas cơng ty Bidrico 10 Hình Một đoạn hệ thống sản xuất Aseptic Tân Hiệp Phát _ 11 Hình Kết cấu khí chung hệ thống 14 Hình 1Máy chiết rót bơm bánh _ 15 Hình 2 Máy chiết rót bơm piston 16 Hình Máy chiết rót trục vít 16 Hình Máy chiết rót lưu lượng kế _ 17 Hình Máy chiết rót kiểu đói lưu 17 Hình Cấu tạo PLC _ Error! Bookmark not defined Hình PLC S7 - 1200 _ 18 Hình 1Mơ tả hệ thống _ 22 SVTH :Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Lớp Trang bị điện K25.1 Page Đồ Án Tốt Nghiệp Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động Hình Băng tải PVC 24 Hình 3 Băng tải lăn Error! Bookmark not defined Hình Biến tần omron 3G3JX 25 Hình Sơ đồ đấu nối biến tần _ 26 Hình Băng tải nhà máy Error! Bookmark not defined Hình Cảm biến đo lưu lượng dông chảy _ 34 Hình Cảm biến hồng ngoại 35 Hình Cảm biến phát nước không tiếp xúc 36 Hình 10 Cảm biến từ 36 Hình 11 Van đảo chiều _ 37 Hình 12 Van khí nén AIRTAC 4V210-08 39 Hình 13 Xylanh kép _ 41 Hình 14 Sơ đồ điều khiển khí nén Hình 15 Các loại aptomat Hình 16 Aptomat LS BKN 6A 6kA 3P _ Hình 17 Rơ le 24vDC Chân _ Hình 18 Rơ le trung gian RJ2S CL D2 42 43 45 45 46 Hình 19 Contactor – Khởi động từ _ 47 Hình 20 Cấu tạo contactor _ Hình 21 MC 6A – Contactor LS 3P 6A Hình 22 Rơ le nhiệt _ Hình 23 Cấu tạo rơ le nhiệt Hình 24 Một số loại nút ấn _ Hình 25 Sơ đồ hoạt động cảu hệ thống Hình 26 Sơ đồ mạch lực HÌnh Sơ đồ khối hệ thống HÌnh Nguồn 24vDc _ 48 53 54 54 56 57 58 60 64 Hinh Sơ đồ mạch điều khiển trung tâm _ HÌnh 4 Sơ đồ kết nối hệ thống HÌnh Lưu đồ thuật toán HÌnh Kết nối WinCc với PLC _ HÌnh Giao diện giám sát scada 65 66 67 72 74 SVTH :Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Lớp Trang bị điện K25.1 Page Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH :Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động Lớp Trang bị điện K25.1 Page 84 Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH :Đặng Cơng Mạnh Trần Văn Việt Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động Lớp Trang bị điện K25.1 Page 85 Đồ Án Tốt Nghiệp Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động Network : Gọi chương trình auto SVTH :Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Lớp Trang bị điện K25.1 Page 86 Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH :Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động Lớp Trang bị điện K25.1 Page 87 Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH :Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động Lớp Trang bị điện K25.1 Page 88 Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH :Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động Lớp Trang bị điện K25.1 Page 89 Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH :Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động Lớp Trang bị điện K25.1 Page 90 Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH :Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động Lớp Trang bị điện K25.1 Page 91 Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH :Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động Lớp Trang bị điện K25.1 Page 92 Đồ Án Tốt Nghiệp Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động Network : Gọi chương trình mô SVTH :Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Lớp Trang bị điện K25.1 Page 93 Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH :Đặng Cơng Mạnh Trần Văn Việt Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động Lớp Trang bị điện K25.1 Page 94 Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH :Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động Lớp Trang bị điện K25.1 Page 95 Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH :Đặng Cơng Mạnh Trần Văn Việt Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động Lớp Trang bị điện K25.1 Page 96 Đồ Án Tốt Nghiệp Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động Network :Reset SVTH :Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Lớp Trang bị điện K25.1 Page 97 Đồ Án Tốt Nghiệp Hệ Thống Đóng Nắp Chai Tự Động Network : Cài đặt timer bơm SVTH :Đặng Công Mạnh Trần Văn Việt Lớp Trang bị điện K25.1 Page 98