Đồ án môn học bộ điều khiển khả trình và tự động hóa tổng quan về hệ thống cân trộn hóa chất

Trang 5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CÂN TRỘN HÓA CHẤT 1.1 Tổng quan về hệ thống Máy trộn là một thiết bị dùng để trộn hỗn hợp nhiều loại nguyên nhiên, vật liệu thành một hợp chất đồng

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CÂN TRỘN HÓA CHẤT

Tổng quan về hệ thống

Máy trộn là một thiết bị dùng để trộn hỗn hợp nhiều loại nguyên nhiên, vật liệu thành một hợp chất đồng nhất Trong đó độ đồng đều của sản phẩm sau khi trộn là một trong những chỉ tiêu cơ bản để đánh gái chất lượng và hiệu quả

Hệ thống cân trộn hóa chất dạng lỏng được thiết kế theo dõi liên tục quá trình định lượng Nó được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp như: Hóa chất, Sơn, Rượu - Bia - Nước giải khát, Vải sợi, Chế biến thực phẩm, Hóa dầu,

1.1.1 Các đặc tính của hệ thống cân trộn hóa chất trong công nghiệp

1 Điều kiện làm việc ẩm ướt

2 Tỷ lệ của từng thành phần vật liệu là khác nhau

3 Yêu cầu cao về tốc độ và độ chính xác của chức năng cấp liệu

4 Công thức pha trộn thường được điều chỉnh tùy vào nhu cầu

Hệ thống cân trộn hóa chất với khả năng giám sát tự động hóa cao loại trừ được một số nhược điểm của hệ thống cân trộn hóa chất thủ công như: Độ chính xác, thiếu ổn định về chất lượng và chức năng quản lý, thống kê Hệ thống này kết nối với mạng thông tin quản lý của nhà máy Dữ liệu được truyền tức thời đáp ứng việc sao lưu, phân tích, thống kê trong cơ sở dữ liệu và in ấn các báo cáo Để tối ưu hóa năng suất, đây là một phương pháp hiệu quả nhất bao gồm việc cải tiến công nghệ và độ chính xác của quá trình

Hình 1-1 Ứng dụng hệ thống cân trộn trong công nghiệp

1.1.2 Các nguyên tắc thiết kế của hệ thống cân trộn hóa chất

2 Đo lường và điều khiển chính xác đảm để đảm bảo chất lượng sản phẩm

3 Vận hành dễ dàng, màn hình điều khiển hiển thị dễ hiểu

4 Sự lựa chọn tối ưu khi thực hiện các quá trình đa nhiệm

5 Có khả năng kết nối dữ liệu quan mạng LAN

6 Chức năng dừng khẩn cấp và vận hành bằng tay được cài đặt phù hợp và an toàn

7 Sự tương thích cao giữa phần mềm và phần cứng tạo ra các hệ thống linh hoạt, đáp ứng đa dạng nhu cầu khác nhau của khách hàng

1.1.3 Hệ thống cân trộn hóa chất tự động được chia thành các phần sau đây

Phần cấp liệu có chức năng cấp và bổ xung nguyên liệu từ thùng chứa đến các thiết bị đo, các máy móc, thiết bị cấp liệu được lựa chọn phụ thuộc vào các loại nguyên liệu khác nhau, một số dạng thiết bị cấp liệu như: Bộ cấp liệu dạng rung điện từ, trục vít, valve điện từ, các loại bơm khác nhau,

Nguyên liệu được định lượng bằng cách cân Hệ thống cân bao gồm các bộ phận cơ bản: Cảm biến (Loadcell), hộp đấu nối tín hiệu, màn hình đo và chỉ thị, bên cạnh đó được cài đặt các chức năng chỉnh chuẩn và chỉnh 0 giá trị đo

Loadcell hay còn được gọi là cảm biến trọng tải, thiết bị này được dùng để chuyển đổi lực mô-men xoắn hoặc trọng lượng thành tín hiệu điện

Cảm biến loadcell thường được ứng dụng trong các loại cân điện tử như: cân bàn, cân điện tử công nghiệp, cân treo, cân kỹ thuật, cân băng tải

Chức năng đảo trộn của máy giúp đẩy nhanh sự hòa tan của các nguyên liệu trong nước cũng như sự đồng đều giữa các chất với nhau

Về cơ bản thì máy khuấy trộn chất lỏng chia là hai loại chính là máy khuấy trộn có gia nhiệt và máy khuấy trộn không gia nhiệt

– Máy khuấy trộn không gia nhiệt: Với loại máy này thì bồn khuấy trộn của máy có cấu tạo một lớp Bồn có một motor và trục cánh khuấy để khuấy trộn và đảo đều dung dịch

– Máy khuấy trộn có gia nhiệt: Phần bồn chứa có cấu tạo 2 lớp, có thêm một lớp gia nhiệt Dung môi dùng để gia nhiệt có thể là nước hoặc dầu

– Các loại cánh khuấy: Cánh khuấy tua bin, mái chèo, chân vịt, khuấy mỏ neo,… tùy thuộc vào loại hóa chất độ nhớt, độ đặc sệt mà lựa chọn loại cánh khuấy phù hợp

1.1.3.4 Thiết bị xả nguyên liệu

Một số dạng phổ biến:

Cơ cấu lưỡi xả đóng mở bằng van điện từ

Valve điện từ hai hoặc nhiều ngả, trục vít, một số loại bơm

Mọi thiết bị phải được thiết kế và lựa chọn theo các điều kiện quy trình kỹ thuật và đặc tính kỹ thuật của nguyên liệu

Hệ thống điều khiển tự động hóa quá trình cấp liệu tự động có một số dạng phổ biến: PLC, SCADA, PC-Based Control, DCS được tích hợp bởi một số hãng nổi tiếng như Rockwell Automation, Siemens, ABB, Mitsubishi, Omron, Endress, Hauser đáp ứng việc điều khiển, đo lường ổn định, chính xác, khả năng truyền thông, cập nhật, lưu trữ, phân tích dữ liệu., in ấn báo cáo.

Sơ lược về hệ thống cân trộn hóa chất

1.2.1 Các thiết bị trong hệ thống :

Hình 1-1 Sơ lược về hệ thống cân trộn hóa

(V1): van 1 (S1,S3,S5,S7): báo van mở hết Tank 1: bình chứa 1 (V2): van 2 (S2,S4,S6,S8): báo van đóng hết Tank 2: bình chứa 2 (V3): van 3 Loadcell: đồng hồ cân Tank 3: bình chứa 3 (V4): van 4 (M1): động cơ khuấy Tank 4: bình chứa 4

Thiết kế hệ thống dùng PLC để điều khiển

Cung cấp nhiện liệu vào 3 tank sau đó ấn nút Start để bắt đầu quá trình

7 Đầu tiên, tín hiệu S1 nhận tín hiệu để báo mở hết van V1 chảy vào tank 4 và thông qua cảm biến Loadcell (đồng hồ cân) để đo hóa chất ở tank 1 chảy vào tank 4 đủ 300kg thì nó sẽ thông báo lên cảm biến S2 để báo đóng hết van 1

Tiếp theo, đối với tank 2 quá trình giống như đối với tank 1, khi van tank 1 đóng thì sẽ mở van tank 2 qua cảm biến báo mở hết van 2 (S3) chảy vào tank 4 và khi đủ 300kg thì sẽ báo đóng hết van 2 (S4)

Sau đó, tương tự đối với tank 3, khi đóng van 2 khi cân đủ thì sẽ mở hết van 3 thông qua cảm biến S5 đến khi đủ 450kg thì van 3 sẽ khóa lại thông qua cảm biến S6 Sau khi cân đủ nguyên liệu, động cơ khuấy M1 ở tank 4 sẽ chạy trong 120s

Hết 120s van 4 mở để xả chất lỏng ra ngoài thông qua cảm biến S7 V4 xả đến khi trong tank ko còn chất lỏng nữa Khi xả hết van 4 đóng lại qua cảm biến S8 đồng thời động cơ khuấy M1 dừng.

Yêu cầu thiết kế của hệ thống

- Khởi động hệ thống bằng nút Start, dừng hệ thống bằng nút Stop

- Hóa chất được cân và trộn ở tank 4 bởi hệ thống loadcell và động cơ khuấy M1 Đồng hồ cân truyền tín hiệu analog về PLC

- Trước khi trộn, người vận hành đặt tỷ lệ phối trộn các loại hóa chất như sau Hóa chất ở tank 1 300kg, Hóa chất ở tank 2 300kg, Hóa chất ở tank 3 450kg Tỷ lệ này có thể thay đổi được ở các lần trộn sau

- Sau khi cân đủ, động cơ khuấy M1 chạy trong vòng 120s Hết 120s van 4 mở để xả chất lỏng ra ngoài V4 xả đến khi trong tanh ko còn chất lỏng nữa Khi xả hết van 4 đóng lại đồng thời động cơ khuấy M1 dừng

- Van V1, V2, V3, V4 để xả hóa chất ở các tank

- Các cảm biên S1,S3,S5,S7 báo van mở hết Các cảm biên S2,S4,S6,S8 báo van đóng hết

LỰA CHỌN THIẾT BỊ HỆ THỐNG

Giới thiệu PLC

PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens, Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, General… Một khi thiết bị được điều khiển, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình

Hình 2-1 Cấu tạo PLC Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau:

• Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học

• Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa

• Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

• Giá cả cá thể cạnh tranh được

• PLC hiện nay được chế tạo và cải tiến Gọn nhẹ để người dùng có thể dễ dàng bảo quản và sửa chữa

• Các PLC đời mới hiện nay có các Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp nhiều đầu In và Out

• PLC hiện nay được cải tiến qua nhiều năm nên có thể hoàn toàn tin cậy trong môi trường tủ bảng điện công nghiệp

• Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các môi Modul mở rộng đáp ứng được cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 Do có sử cải tiến nhỉ gọn Nên giá bán của PLC rất tốt để có cơ hội cho các doanh nghiệp nhỏ có thể tiếp cận một cách dễ dàng

Hình 2-2 Hệ thống PLC trong tự động hóa

Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và các Logic thời gian Tuy nhiên, bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dễ dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả,… Chính điều này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch,… Sau đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn,… Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng I / O nhiều hơn

Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của quy trình công nghệ, ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ

10 nhớ của PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dễ dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với sử dụng các bộ dây nối hay Relay

Tất cả các PLC đều có thành phần chính là: Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong (có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM) Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC Các Modul vào /ra

Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay, RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẵn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hỗ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS485,…

2.1.2 Nguyên lý hoạt động của PLC

CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ

Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song:

• Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau

• Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu

• Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC

Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song

Nếu một Modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, nó sẽ chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế

Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O Bên cạch đú, CPU được cung cấp một xung Clock cú tần số từ 1á8 MHZ Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống

PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp: Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay

Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo Với một địa chỉ mới, nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đầu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc

Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bởi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng chứa 2.000 – 16.000 dòng lệnh, tùy theo loại vi mạch Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng

Lựa chọn các thiết bị khác

Khái niệm MCCB: MCCB là viết tắt của Molded Case Circuit Breaker Đây là một loại cầu dao tự động dạng khối được sử dụng để đóng ngắt các dòng điện từ 1 pha, 2 pha đến 3 pha khi có các sự cố như quá tải, ngắn mạch và mạch điện bị sụt áp

Mã sản phẩm: BBC31502YHVS

Loại Aptomat Khối, Aptomat Panasonic, Cầu dao Panasonic, CB Khối, CB Panasonic, MCCB

Loại CB Aptomat khối Panasonic, Át khối Panasonic, CB khối Panasonic, MCCB Panasonic

Loại MCCB Aptomat khối 3 pha, CB khối 3 pha, MCCB 3 pha, MCCB 3P

Dòng cắt danh định 25kA

Kích thước N/A, khối lượng N/A, tiêu chuẩn IEC 60947-2, RoHS

2.2.2 Bộ chuyển đổi nguồn AC/DC

Hình 2-8 Bộ chuyển đổi nguồn AC/DC

Khái niệm: Bộ chuyển đổi nguồn AC/DC là một thiết bị điện tử chuyển đổi điện áp xoay chiều (AC) thành điện áp một chiều (DC) Bộ chuyển đổi nguồn AC/DC thường được sử dụng để cung cấp nguồn điện cho các thiết bị điện tử, chẳng hạn như máy tính, điện thoại, và thiết bị gia dụng

Giới thiệu bộ đổi nguồn 220V sang 24V-5A (DC) (tổ ong)

- Độ ổn định điện áp cao

- Thiết kế thông minh, dễ dàng sử dụng

- Kích thước nhỏ gọn, không cồng kềnh

- Vỏ kim loại, tản nhiệt tốt

Nút nhấn giữ A30NL-MGA-TAA-P002-AA Omron

• Màu sắc: Xanh dương trong suốt

• Đèn Led: Led xanh dương điện áp đặt 6 VAC/DC

• Hình dạng nút nhấn: Full guard

• Vật liệu: Mạ kim loại

• Kiểu đấu nối: Khối đầu cuối Push-In Plus

2.2.4 Van đóng mở hóa chất

Hình 2-10 Van đóng mở hóa chất

Kích cỡ van: DN8 – DN50

Môi trường sử dụng: Các loại hóa chất, chất lỏng, chất khí…

Nhiệt độ làm việc: Max 165 độ C Áp lực làm việc: Chịu được các áp suất 10 bar, 16 bar, 20 bar

Kiểu kết nối: Lắp ren

Dạng van: Có 2 dạng là thường đóng hoặc thường mở Điện áp: 12v, 24v, 110v, 220v

2.2.5 Cảm biến đóng mở van

Hình 2-11 Cảm biến đóng mở van hóa chất

Thông số kỹ thuật chi tiết của cảm biến từ tính SMC D-M9P:

Loại cảm biến Cảm biến từ tính

Ngõ ra PNP, NO Điện áp hoạt động 4.5-24VDC

Dòng điện tiêu thụ 40mA

Khoảng cách hoạt động 10mm

Kích thước 12mm x 12mm x 40mm

Nhiệt độ hoạt động -10°C ~ 60°C Độ ẩm hoạt động 35% ~ 85%

Cấu tạo của cảm biến từ tính SMC D-M9P bao gồm các thành phần chính sau:

Nam châm vĩnh cửu: Tạo ra từ trường

Bộ cảm biến: Phát hiện sự thay đổi của từ trường và tạo ra tín hiệu điện Đầu ra tín hiệu: Cung cấp tín hiệu điện cho các thiết bị khác

Dưới đây là mô tả chi tiết về cấu tạo của cảm biến từ tính SMC D-M9P:

Nam châm vĩnh cửu là thành phần chính của cảm biến từ tính SMC D-M9P Nam châm này tạo ra từ trường xung quanh nó Khi trục piston của xi lanh đi qua cảm biến, từ trường này sẽ bị thay đổi

Bộ cảm biến là thành phần phát hiện sự thay đổi của từ trường Bộ cảm biến này thường sử dụng một cuộn dây điện Khi từ trường thay đổi, cuộn dây điện sẽ tạo ra một dòng điện Dòng điện này được gọi là tín hiệu điện Đầu ra tín hiệu Đầu ra tín hiệu là thành phần cung cấp tín hiệu điện cho các thiết bị khác Đầu ra tín hiệu có thể là dạng tiếp điểm hoặc dạng tín hiệu điện

Cảm biến từ tính SMC D-M9P có hai loại đầu ra tín hiệu:

Ngõ ra tiếp điểm: Có hai trạng thái là ON và OFF Ngõ ra ON khi từ trường thay đổi và ngõ ra OFF khi từ trường không thay đổi

Ngõ ra tín hiệu điện: Có thể là dạng PNP hoặc NPN Ngõ ra PNP sẽ bật khi từ trường thay đổi và ngõ ra NPN sẽ tắt khi từ trường thay đổi

2.2.6 Động cơ khuấy trộn hóa chất

Hình 2-12 Động cơ khuấy trộn

Công suất, điện áp 1.5kW / 3pha/380V/50Hz Độ dài trục 1.2 mét Đường kính khuấy 0.50 mét

Số vòng quay 0-300 vòng/phút

• Số Chân: 14 chân, 4 cặp tiếp điểm, không có đèn

• Điện áp điệu khiển: AC200/220

Khởi động từ LC1E1210U5 Schneider:

• Loại thiết bị: Khởi động từ loại E

• Điện áp làm việc định mức Ue: 690V

• Điện áp cách điện định mức Ui: 690V

• Điện áp chịu xung định mức Uimp: 6kV

• Công suất động cơ: 5.5kW

• Điện áp cuộn hút định mức: 240VAC 50Hz

Khái niệm Rơ le nhiệt: Rơ le nhiệt là một thiết bị điện dùng để bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi bị quá tải, thường dùng kèm với Contactor (Khởi động từ) Rơ le nhiệt có chức năng tự động đóng cắt tiếp điểm nhờ sự co dãn vì nhiệt của các thanh kim loại

– Điện áp chịu xung định mức: 6kV

– Relay nhiệt Tesys loại D, Class 10A với đầu kết nối bắt vít

Hình 2-16 Cân điện tử loadcell

Số lượng cân Loadcell 4 cái được đặt dưới 4 trụ của bình trộn tổng hóa chất giải thích:

Trong đó: Tổng khối lượng cần cân để trộn hóa chất là 1050kg, vỏ bình chứa hóa chất năng 400kg, các thiết bị khác

Thông số kỹ thuật của LOADCELL SBC METTLER TOLEDO:

Thông số Đơn vị Giá trị

Mức tải tối đa kg 2000

Hãng sản xuất Mettler Toledo (Mỹ ld Thụy Sĩ) Điện áp biến đổi mV/V 2 ± 0.002

Sai số lặp lại %R O ≤ 0.01 Độ trễ %R O ≤ 0.02

2.2.11 Màn hình cảm ứng HMI MITSUBISHI GOT2000 mã GT2705-VTBD

- Kích thước màn hình: 5,7inch

- Độ phân giải màn hình: VGA 640 x 480

- Kiểu màn hình: TFT LCD

- Màu sắc hiển thị: 65.536 màu

- Độ sáng màn hình: 32 cấp điều chỉnh

- Bộ nhớ trong (ROM): 32 MB

- Bộ nhớ hoạt động (RAM): 80 MB

- Cổng truyền thông: Ethernet, RS-232, RS-422/485

- Cổng USB: USB host (USB-A) 1 kênh, USB device (USB Mini-B) 1 kênh

- Khả năng kết nối: PLC, servo, biến tần, cảm biến, robot, CNC,…

- Tiêu chuẩn: IP67F (mặt trước), IP2X (bên trong bảng điều khiển)

- CE, UL, cUL, KC, ABS, BV, DNV, GL, LR, NK, RINA

Thiết kế màn hình HMI - GOT 2000

Hình 2-18 Thiết kế màn hình HMI - GOT2000

Màn hình điều khiển Home có 3 ô điều khiển: Auto, Manual, Maintaince

➢ Auto: Chế độ làm việc tự động

Trên nền tảng data có trước đã lập trình trên PLC đặt các công thức bằng nút “Tỷ lệ” trên màn hình, bấm nút “Start” máy bắt đầu hoạt động theo tỷ lệ đã chọn Bấm

“Stop” để dừng hoạt động

➢ Manual: Chế độ làm việc điều khiển bằng tay

Người dùng nhập số liệu tỷ lệ nguyên liệu muốn chọn vào các số liệu tương ứng Tank 1, Tank 2, Tank 3 hiện thị trên màn hình Manual Bám “Start” để máy bắt đầu hoạt động theo tỷ lệ đã chọn Bấm “Stop” để máy dừng hoạt động

➢ Maintaince: Màn hình báo lỗi các van điều khiển

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Trình bày sơ đồ khối của hệ thống

Xây dựng Chương trình điều khiển

3.2.1 Xây dựng lưu dồ thuật toán

Hình 3-1 Lưu đồ thuật toán

 Nhấn nút start hệ thống kiểm tra, tính toán khối lượng nguyên vật liệu thông qua HMI và PLC

 Khi hệ thống sãn sàng các van đều đóng, động cơ dừng mở van 1 xả hóa chất ở tank

- Nếu có tín hiệu van 1 mở mà cảm biến X004 (S1) chưa ON lên thì dừng hệ thống và báo lỗi van 1

 Cân đủ hóa chất 1 đóng van 1 mở van 2 xả hóa chất từ tank 2 vào tank 4

- Nếu có tín hiệu van 1 đóng mà cảm biến X005 (S2) chưa ON lên sau 10s thì dừng hệ thống, báo lỗi van 1

- Đồng thời có tín hiệu mở van 2 mà cảm biến X006 (S3) chưa ON lên sau 10s dừng hệ thống, báo lỗi van 2

-Nếu cả 2 cảm biến đều lỗi báo lỗi cả 2 van

 Cân đủ hóa chất 2 đóng van 2 mở van 3 xả hóa chất từ tank 3 vào tank 4

- Đồng thời có tín hiệu mở van 3 mà cảm biến X010 (S5) chưa ON lến sau 10s dừng hệ thống, báo lỗi van 3

- Nếu cả 2 cảm biến đều lỗi báo lỗi cả 2 van

 Sau khi cân đủ hóa chất đóng van 3 đồng thời mở động cơ khuấy M1

- Đồng thời có tín hiệu mở van 4 mà cảm biến X012 (S7) chưa ON lên sau 10s dừng hệ thống, báo lỗi van 4

- Nếu cả 2 cảm biến đều lỗi báo lỗi cả 2 van

 Động cơ khuấy M1 chạy trong 120s để trộn hóa chất Hết 120s động cơ M1 dừng và mở van 4 xả hóa chất

- Nếu có tín hiệu đóng van 4 mà cảm biển X0113 (S8) chưa ON lên sau 10s thì dừng hệ thống, báo lỗi van 4

 Qua van 4 đưa sản phẩm ra ngoài khi đủ số lượng sản phẩm đã đặt ngắt hệ thống và báo đủ số lượng

X002 Đặt lại số sản phẩm Đặt lại số sản phẩm

X003 Chon ty le 2 Chọn tỷ lệ

M2 V1 Biến trung gian điều khiển van 1

M6 xả hết DV4 Biến trung gian điều khiển cảm biến khi van 4 xả hết

M7 Dừng động cơ M1 và đóng

Biến trung gian điều khiển đồng thời M1 và V4 đóng cùng lúc

M40 Dừng hệ thống Biến trung gian dừng hệ thống

3.2.3 Chương trình điều khiển PLC

- Nhấn X0 (start) -> M0 (biến trung gian) ON -> Dùng tiếp điẻm LD M0 (thường mở) để duy trì cho X0

- Các cảm biến S2, S4, S6, S8 là các tiếp điểm NC (thường đóng) khi có lỗi -> M0 OFF

- Các cảm biến đảm bảo tất cả các van và hệ thống đều đóng khi bắt đầu

- Khi M0 ON -> Cộng giá trí D52 với giá trí D50 và nhập vào D30, đồng thòi cộng giá trị D30 và D54 nhập vào D31

Biến D0 là giá trị cân của Loadcell

- So sánh giá trị D0 với các giá trị theo công thức

- Khi biến trung gian M0 ON -> M2, M3, M4 (trung gian điều khiển V1, V2, V3) ON, theo điều kiện

- So sánh giá trị D0 với D31

- Tiếp điểm thường đóng NC M40 khi có lõi khóa tất cả các van

- M0, M5 ON => Y004 (động cơ M1) ON, đồng thời T200 đểm đủ 120s => T200 ON

- Tiếp điểm thường đóng NC M7 ON khóa Van 4 và tắt động cơ M1

- Tiếp điểm thường đóng NC M40 ON khi có lỗi khóa van 4 và tắt động cơ M1

- Khi cảm biến X012, X0013 ON => M6 (biến trung gian xả hết Van 4) ON

- M6 ON, D0=0 ([K0 ]) ON => M7 (biến trung gian đóng động cơ M1) ON

- M0, M2 ON => M20 (biến trung gian) ON

- M0, M2 có sườn xuống ON => M21 (biến trung gian) ON

- M0, M20 hoặc M21 ON => T1 bắt đầu đếm, khi đếm đủ 100s => M51 ON và Y010 (đèn báo lỗi van 1) ON

- X004 (cảm biến S1) van 1 mở => M20 OFF

- X005 (cảm biến S2) van 1 đóng => M21 OFF

- M20, M21 OFF van 1 hoạt động bình thường không xảy ra lỗi

- M50 hoặc các biến trung gian M51, M52, M53, M54 ON khi có lỗi

- Khi M50 hoặc các biến trung gian M51, M52, M53, M54 ON => M40 ON đóng toàn bộ hệ thống

- Khi có sườn lên Y003 (tín hiệu mở van 4) ON => C0 đếm lên 1 lần

- Khi C0 đếm đến gái trị D60 => tiếp điểm C0 ON

- C0 ON => M54 (biến trung gian) ON dừng hệ thống

- X002 ON đặt lại giá trị đếm về 0

Khi có tín hiệu M1 ON (M1 được điều khiển trên HMI) M100 ON => M101 ON Lệnh MC MCR nhằm tách khối điều khiển điểm đẩu là MC và điểm kết thúc là MCR

Khi M101 ON gán các giá trị K3, K5, K6 vào lần lượt D50, D52, D54 đặt công thức, tỷ lệ auto cho máy trộn hóa chất

3.3 Thiết kế mạch lực và mạch điều khiển

(Bản vẽ được xây dựng trên phần mềm EPLAN Electric P8 2.9 SP)

Tiêu đề	Đồ Án Môn Học: Bộ Điều Khiển Khả Trình Và Tự Động Hóa
Tác giả	Bùi Xuân Thành
Người hướng dẫn	Giảng Viên Hướng Dẫn
Trường học	Trường Đại Học Xây Dựng Hà Nội
Chuyên ngành	Cơ Khí
Thể loại	Đồ Án
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	45
Dung lượng	1,4 MB