báo cáo môn học điều khiển quá trình

Các công nghệ hiện tại sử dụng việc truyền dữ liệu không dây tới hệ thống giám sát, hệ thống này hữu ích ở những vị trí trên cao và nguy hiểm mà những người lao động phổ thông không thể

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO MÔN HỌC

ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn,nhà trường thầy cô bạn bè anh chị, gia đình đãgiúp đỡ nhóm tôi hoàn thành đề tài này, xin chân thành cảm ơn, chân thành cảm ơn

TS Lê Anh Tuấn đã giúp đỡ nhóm em trong quá trình hoàn thành báo cáo này, cảm

ơn thầy cô khoa Điện- Điện tử đã giúp nhóm em trong thời gian qua

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022

Tác giả

Viếết ch ương trình điếều khi n PLCể

- Mố t giao di n giám sát, các thiếết b , thành ả ệ ịphấền nút nhấến, cống tắếc, c m biếến, các thiếết ả

b chấếp hành trến giao di n.ị ệ

- Xác đ nh các biếến quá trình và vẽẽ s đốề khốếi ị ơ

t s đốề cống nghừ ơ ệ

10/10

MỤC LỤC

A BÁO CÁO PHẦN 1 1

I GIỚI THIỆU CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG VÀ MỨC 1

1 Cảm biến mức: 1

2 Cảm biến lưu lượng: 3

II Nguyên lý hoạt động 4

1 Cảm biến lưu lượng nước 4

2 Cảm biến xuyên tia 5

III Ứng dụng 6

1 Ứng dụng của cảm biến lưu lượng 6

2 Ứng dụng của cảm biến mức 6

B BÁO CÁO PHẦN 2 7

I TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 7

1 Giới thiệu đề tài 7

2 Cấu tạo của van bướm 10

3 Cấu tạo của motor điện 12

4 Cảm biến và máy bơm 14

5 Cấu tạo cảm biến đo mức chất lỏng dạng điện dung 15

6 Cách hoạt động của cảm biến: 15

7 Cách cân chỉnh, cài đặt cảm biến 15

8 Các bước cài đặt Mode O 16

9 Các bước cài đặt C 17

10 Chức năng 17

11 Bố trí cảm biến trong hệ thống để cảm biến hoạt động tốt nhất: 18

12 Máy bơm hóa chất 19

II ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 22

1 Phân tích và đưa ra giải thuật điều khiển 22

2 Lưu đồ giải thuật 23

3 Thiết kế cấu trúc hệ thống điều khiển: 24

4 Sơ đồ đấu nối dây 25

5 Cấu hình phần cứng và cấu hình mạng 26

6 Chương trình PLC 28

7 Chương trình mô phỏng chế độ tự động 37

8 Giao diện giám sát 40

Cảm biến mức liên tục được sử dụng để đo mức đến một giới hạn cụ thể, nhưng chúng cung cấp kết quả chính xác Mặt khác, cảm biến mức điểm chỉ xác định xem mức chất lỏng là cao hay thấp.

Các cảm biến mức thường được kết nối với một đơn vị đầu ra để truyền kết quả đến hệ thống giám sát Các công nghệ hiện tại sử dụng việc truyền dữ liệu không dây tới hệ thống giám sát, hệ thống này hữu ích ở những vị trí trên cao và nguy hiểm mà những người lao động phổ thông không thể dễ dàng tiếp cận.Sau đây là các loại cảm biến báo mức chính:

a) Cảm biến mức siêu âm: Cảm biến mức siêu âm được sử dụng

để phát hiện mức độ của các chất lỏng nhớt và vật liệu dạng khối Chúng được hoạt động bằng cách phát ra sóng âm ở dải tần từ 20 đến 200 kHz Các sóng âm thanh sau đó được phản xạ trở lại một đầu dò

Phản ứng của cảm biến siêu âm bị ảnh hưởng bởi áp suất, sự hỗn loạn,

độ ẩm và nhiệt độ Ngoài ra, đầu dò được yêu cầu phải được lắp một cách thích hợp để có được phản ứng tốt hơn

b) Cảm biến mức điện dung: Cảm biến mức điện dung được sử

dụng để phát hiện mức chất lỏng và bùn trong nước Chúng được vận hành bằng cách sử dụng một đầu dò để giám sát các thay đổi mức độ Những thay đổi này được chuyển thành tín hiệu tương tự

Các đầu dò thường được làm bằng dây dẫn có lớp cách điện PTFE Tuy nhiên, các đầu dò bằng thép không gỉ có độ nhạy cao và do đó chúng thích hợp để đo các chất dạng hạt, không dẫn điện hoặc các vật liệu có hằng số điện môi thấp

Cảm biến điện dung dễ sử dụng và vệ sinh vì chúng không có bất kỳ thành phần chuyển động nào Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng liên quan đến nhiệt độ và áp suất cao

Pagẽ of 1 47

c) Cảm biến mức quang học: Cảm biến đo mức quang học phát

hiện chất lỏng có chứa vật liệu lơ lửng, giao diện giữa hai chất lỏng không hòa trộn và sự hiện diện của trầm tích Chúng được hoạt động dựa trên sự thay đổi đường truyền của ánh sáng hồng ngoại phát ra từ đèn LED hồng ngoại Sự can thiệp từ ánh sáng phát ra có thể được loại bỏ bằng cách sử dụng một diode hồng ngoại năng lượng cao và các phương pháp điều chế xung

Mặt khác, cảm biến mức quang học liên tục sử dụng ánh sáng laser tập trung cao có thể xuyên qua môi trường bụi và phát hiện các chất lỏng Tuy nhiên, ứng dụng của nó bị giới hạn trong các ngành công nghiệp do bảo trì

và chi phí cao

d) Cảm biến quang vi sóng: Cảm biến mức vi sóng được sử

dụng cho các ứng dụng liên quan đến nhiệt độ và áp suất thay đổi, môi trường bụi và ẩm, vì vi sóng có thể dễ dàng xâm nhập trong những điều kiện này mà không yêu cầu các phân tử không khí để truyền năng lượng Các cảm biến này có thể phát hiện nước dẫn điện và các chất kim loại Các phép đo được thực hiện bằng cách sử dụng miền thời gian hoặc phép đo phản xạ xung

Tuy nhiên, cách sắp xếp phức tạp và giá thành cao là nhược điểm lớn của cảm biến vi sóng

2 Cảm biến lưu lượng:

Cảm biến lưu lượng là một loại thiết bị được thiết kế để đo tốc độ dòng chảy của một chất khí như không khí hoặc chất lỏng qua một đường ống hoặc ống dẫn Đo lưu lượng rất quan trọng đối với việc kiểm soát nhiều quy trình công nghiệp và vận hành máy móc ở mức hiệu suất và hiệu suất tối ưu Ô tô sử dụng cảm biến lưu lượng để đo lượng không khí nạp vào động cơ và điều chỉnh việc phân phối nhiên liệu đến các kim phun nhiên liệu để đạt được hỗn hợp nhiên liệu mong muốn cho động cơ Máy thở y tế sử dụng cảm biến lưu lượng để thiết lập tốc độ cung cấp không khí hoặc oxy chính xác cho bệnh nhân để hỗ trợ hô hấp.d

Cảm biến lưu lượng, còn được gọi là lưu lượng kế , đo lưu lượng về thể tích hoặc khối lượng Nếu một đường ống có mặt cắt ngang (A) chứa chất lỏng hoặc khí đang chuyển động với vận tốc (v), thì tốc độ dòng thể tích (Q) có thể được biểu thị bằng:

Tương tự, tốc độ dòng chảy khối lượng (M) có liên quan đến tốc độ dòng chảy thể tích như sau:

trong đó (ρ) là khối lượng riêng của chất lỏng

Các loại cảm biến lưu lượng

Các loại cảm biến lưu lượng khác nhau thường thuộc một trong ba loại:Cảm biến lưu lượng dịch chuyển tích cực

Cảm biến lưu lượng khối lượng

Cảm biến lưu lượng vận tốc

II. Nguyên lý hoạt động

1 Cảm biến lưu lượng nước

Cảm biến lưu lượng nước bao gồm một van nhựa mà nước có thể đi qua Một rôto nước cùng với một cảm biến hiệu ứng Hall chỉ định chiều hướng và đo lưu lượng nước

Nguyên lý làm việc: Khi chảy qua van, nước làm quay rôto Bằng cách này,

có sự thay đổi trong tốc độ của động cơ Sự thay đổi này được tính là đầu ra dưới dạng tín hiệu xung bởi cảm biến hiệu ứng Hall từ đó chúng ta có thể đo tốc

3 Cảm biến xuyên tia.

Cảm biến xuyên tia là một trong những Cảm biến quang có thể dùng để đo mức và cả lưu lượng

Nguyên lí làm việc: Hệ thống bao gồm hai thành phần riêng biệt là máy phát

và máy thu được đặt đối diện nhau Máy phát chiếu một chùm sáng vào máy thu

Sự gián đoạn của chùm ánh sáng được hiểu là một tín hiệu chuyển mạch được máy thu nhận vào sau đó tín toán và chuyển thành một giá trị đo

Ưu điểm: không bị ảnh hưởng bởi áp suất hay nhiệt độ; việc nhận dạng không phụ thuộc vào cấu trúc bề mặt, màu sắc hoặc độ phản xạ của đối tượn; kích thước nhỏ; độ nhạy cao; phạm vi sử dụng lớn

Khuyết điểm: Dễ nhiễu từ; cần vệ sinh ống kính cảm biến thường xuyên.Các loại cảm biến quang học khác có thể đo các đại lượng vật lý và hóa học sau: nhiệt độ, dòng chảy, áp suất, độ dịch chuyển, mức chất lỏng, rung động, quay, gia tốc, từ trường, lực, Ph, bức xạ, hóa chất, độ ẩm, biến dạng, điện trường, vận tốc, trường âm,…

III. Ứng dụng

1 Ứng dụng của cảm biến lưu lượng

Cảm biến lưu lượng nước có thể đo tốc độ dòng chảy của nước bằng cách đo vận tốc hoặc độ dịch chuyển Chúng cũng có thể đo lưu lượng các loại chất lỏng như đo sữa trong ngành công nghiệp sữa v.v…

Trong các hệ thống bơm xử lý trong công nghiệp tuỳ theo điều và yêu cầu theo dõi vận hành, mà sẽ có một hay nhiều thiết bị cảm biến lưu lượng được sử dụng Các cảm biến này đóng vai trò là điều kiện cần để máy bơm hoạt động theo quy trình được thiết kế

Các dây chuyền, hệ thống hay sử dụng cảm biến lưu lượng, ví dụ như:

Hệ thống chiết rót trong các nhà máy sản xuất F&B

Hệ thống xử lý nước thải

Hệ thống cung cấp nước

Hệ thống phòng cháy chữa cháy

Hệ thống sản xuất năng lượng

Theo dõi lưu lượng xả trong các tank chứa…

4 Ứng dụng của cảm biến mức

Sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp thực phẩm (Bia, rượu, nước giải khát, sữa ), cảm biến đo mức chất lỏng được lắp trong các bể chứa nguyên liệu,các bồn lọc nước RO để kịp thời bổ sung khi nguyên liệu đến mức giới hạn

Sử dụng trong nhà máy cấp nước thoát nước, nhà máy xử lý nước thải, bể chứa, lò hơi, bể bơi…

Sử dụng trong giám sát nhiên liệu (xăng, dầu…) để đo mức liên tục của nhiên liệu diesel, dầu và dầu khác sản phẩm trong xe tải, máy xây dựng, động cơđầu máy vv

Cộng 1 số mẻ đã trộn

Bấm nút dừng, hệ thống trộn hết mẻ đó rồi mới dừng

21 Chương trình mô phỏng chế độ tự động

22.Giao diện giám sát

Mố tả

Giao diện giám sát được chia ra 2 bên, bên trái màn hình là mô hình hệ thống, bêntrái là bảng điều khiển

Hệ thống trộn hóa chất được thực hiện theo nguyên tắc sau:

- Khởi động hệ thống bằng nút Start S1, dừng hệ thống bằng nút Stop S2

- Hai chất lỏng cùng được bơm vào bình trộn nhờ hai bơm A và B Máy bơm chỉhoạt động sau khi đã mở van được 2s

- Hai cảm biến S3 và S4 dùng để báo trạng thái chất lỏng chảy vào bình Nếu sau khi khởi động 5s mà một trong hai cảm biến này không phát hiện có chấtlỏng chảy vào bình thì lập tức dừng chương trình và báo đèn sự cố máy bơm ra bênngoài

Một cảm biến S5 báo bình chứa đã đầy và dừng cả hai may bơm, sau khi máy bơmdừng 2s thì khóa van bơm

- Một cảm biến S6 báo đủ chất lỏng trong bình trộn bắt đầu cho phép động cơ trộnhoạt động và dừng trộn sau 10s khi chất lỏng trong bình đã đầy.

- Sau khi chất lỏng trong bình trộn đã đều (động cơ trộn ngừng hoạt động) Chất lỏng trong bình được xả ra ngoài nhờ van xả Khi chất lỏng đã xả hết cảm biếnS7 tác động và khóa van xả lại

- Quá trình tự động lặp lại theo chu trình đã mô tả ở trên Nếu chu trình đang thựchiện mà nhấn nút dừng thì hệ thống sẽ thực hiện hết chu trình mới dừng lại. Các thiếết bị