Đồ án môn học tự Động hoá quá trình sản xuất công nghiệp

Phân tích bài toán trên cơ sở sơ đồ công nghệ với yêu cầu bơm 1 hoạt động và bơm 2 dự phòng, hệ thống bơm hoạt động theo mức 2.. Khi bơm 1 chạy một khoảng thời gian đặt mà áp suất đường

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

KHOA CƠ - ĐIỆN

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ XN MỎ VÀ DẦU KHÍ

ĐÓ ÁN MÔN HỌC

TỰ ĐỘNG HOÁ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP

MÃ HỌC PHẢN : 7090236 CAN BO GIANG DAY: A NHÓM 04 :B

B

D

Hà Nội — 2023⁄12

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

KHOA CƠ - ĐIỆN

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ XN MỎ VÀ DẦU KHÍ

Lớp : DCCDTD65 Lớp : DCCDTD65 Lớp : DCCDTD65 Lớp : DCCDTD65 Lớp : DCCDTD65

Trang 3

TRƯỜNG DH MO - DIA CHAT DO AN MON HOC

Ha N6i— 2023/12

Trang 4

MUC LUC

"095/92 11 3 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮTT 2S E12 12122121211 21 te 4 M900 10198:))):050 5 DANH MỤC BẢNG BIÊU - 5 S1 21 118111211111 112121112 121112211112 rxa 6

CHƯƠNG I THIẾT BỊ TRONG HỆ THÓNG 1 2S 2 2121121111 111 1g rrg 10

2 Các thiết bị đlO lƯỜng -.s s0 1120113113191 193 1133131131911 1811131131911 1811111311811 1934991818185 55 10 2.1 Cảm biến đo mức 10 VU) 13130000200 10

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIÊN CỦA ĐÈ TÀI . c2sc22E2E E2, 11 TAI LIEU THAM KHAO ccceccccccccccsessesseesseseesscsssesseteesersssesetevsnssesestesensesensessetes 12

Phụ lục A Code chương trình điều khiển 2 1 2210112115313 1133131931831231313113 181111113113 152 13

Trang 5

DANH MUC CAC KY HIEU, CHU VIET TAT

1 SCADA Supervisory Control And Data Acquisition

2 PLC Programmable Logic Controller

Trang 6

DANH MUC HINH VE

Hinh 1.1 Bộ máy quản lý của công fy 11201211 1211211 111111110211 211 121111119 11v ra Hinh 1.2 VỊ trí địa lý của công ty

Hình 2.1 Cảm biến đo mức -s- 5+ S1 2 12112151111211211111 2111211 1 1 11 1210111 xe

Hình 2.2 Cảm biến đo lưu lượng

Trang 7

DE BAI 07

Cho hệ thống tự động hoá quá trình như hình vẽ dưới đây:

MÔ HÌNH HỆ THỐNG DIEU KHIEN BOM THOAT NUGC MO

Hãy thực hiện các yêu câu cơ ban sau:

1 Phân tích bài toán trên cơ sở sơ đồ công nghệ với yêu cầu bơm 1 hoạt động và bơm

2 dự phòng, hệ thống bơm hoạt động theo mức

2 Đưa ra nguyên lý hoạt động: khới động, dừng, sự cố

3 Thiết kế lưu đồ thuật toán tương ứng với nguyên lý hoạt động

4 Lựa chọn, thông kê thiết bi trong hệ thông

a Loại cảm biến (giới thiệu về cảm biến đã lựa chọn, loại tín hiệu ra)

b Loại động cơ và phương pháp khởi động cho động cơ

c PLC va Module mở rộng (nếu có)

5 Triển khai mạch điện trên phần mềm EPLAN

a Mạch ghép nỗi PLC với các thiết bị đã lựa chọn

b Mạch lực của các thiết bị chấp hành trong hệ thông

6 Cấu trúc chương trình điều khiển

7 Chương trinh PLC, giam sat trén HMI

Trang 8

1 Phân tích bài toán trên cơ sở sơ đồ công nghệ với yêu cầu bơm 1 hoạt động và bơm 2 dự phòng, hệ thống bơm hoạt động theo mức :

- Số lượng bơm : 03

- Bơm nước từ bể này sang bê khác

- Ba bơm chạy luân phiên, 1 bơm hoạt động , 2 bơm dự phòng

- Khởi động và dừng bằng biến tần , mach sao tam giác , KĐM,

- Cảm biến : lưu lượng, áp suất,

- Nguyên tắc khởi động : thời gian , tốc độ , dòng điện , kết hợp

2 Đưa ra nguyên lý hoạt động: khởi động, dừng, sự cố :

- Vận hành tự động : Nhắn start sọi bơm 1 Khi bơm 1 chạy một khoảng thời gian đặt

mà áp suất đường ông không tang đến giá trị đặt của cảm biến áp suất thì có đèn báo tín hiệu lỗi và đừng bơm I Tiếp tục gọi bơm 2 „ nếu áp suất vẫn không tăng thì lại có đèn báo tín hiệu lỗi và dừng bơm 2 Sau đó tiếp tục gọi bơm 3 , nếu áp suất vẫn không tăng thì lại có đèn báo tín hiệu lỗi và dừng bơm 3 Cần theo dõi áp suất đường ống có tang theo thoi gian hay không

- Chế độ bằng tay : Mỗi bơm đều có 1 nút nhắn Start va 1 nut Stop , 1 dén bao 1éi va |

đèn báo bơm hoạt động Khi ta khởi động bơm rồi mả áp suất đường ống không tăng

thi lập tức báo lỗi và cũng dừng bơm luôn

- Chạy luân phiên : có thé cai đặt thời gian luân phiên của 3 bơm, sau thời gian đặt thì tiến hành đổi bơm

Trang 9

3 Thiết kế lưu đồ thuật toán tương ứng với nguyên lý hoạt động :

3.1 Lưu đề thuật toán chương trình chính

Trang 10

3.2 Luu dé thuat toan chương trình điều khiến bơm 1

Chay bom1

Trang 11

3.4 Lưu đồ thuật toán chương trình điều khiển bơm3

4 Lựa chọn, thống kê thiết bị trong hệ thống :

4.a Loại cảm biên : cảm biên áp suât

Hinh 4.1

- Cam bién 4 ap suat la thiết bị điện tử chuyên đổi tín hiệu áp suất sang tín hiệu điện Thiết bị thường được dùng đề đo áp suất hoặc dùng trong các ứng dụng có liên quan đến áp suất

10

Trang 12

- Cấu tạo của các loại cảm biến nói chung, thông thường phần đầu tiếp xúc đều được làm băng thép không gi, bên trong là một màng cảm biên và một bộ khuêch đại tín hiệu điện

- Nguyên lí hoạt động :

Hình 4.2 Theo như hình trên, giả sử khi áp suất đương (+) đưa vảo thì lớp màng sẽ căng lên từ trái sang phải, còn khi đưa vảo áp suất âm (-) thì lớp mảng sẽ căng ngược lại Tùy theo độ biến dạng của lớp màng mà bộ xử lý bên trong sẽ biết được giá trị áp suất đang là bao nhiêu Chính nhờ sự thay đôi nảy tín hiệu sẽ được xử lý và đưa ra tín hiệu để biết áp suất là bao

Trang 13

+ Cấu tạo :

Hình 4.4

Cầu tạo của may bom ly tâm gom có 6 bộ phận chính: trục, bánh xe công tác, bộ phan hướng ra, bộ phận hướng vào, ông hút và ống đây

- Truc bom của máy ly tâm thường được chế tạo bằng thép hợp kim Trục bơm

của máy sẽ được lắp với bánh công tác nhờ mối ghép then

- _ Bánh công tác của máy bơm ly tâm có kết cấu 3 dạng chính là một cánh mở hoàn toàn, một cánh mở một phân và cánh kín Cấu tạo bánh công tác được đúc bằng

gang và thép nên rất chắc chắn và an toàn Các bề mặt cánh dẫn và đĩa bánh công tác

có độ nhẫn tương đối tốt giúp hạn chế về tôn thất, hao mòn Phần Roto của máy ly tâm được tạo nên bởi bánh công tắc lắp trên trục của bơm với các chỉ tiết nhỏ được cố định với trục Bánh công tác và Roto luôn được cân bằng tĩnh và cân bằng động giúp cho qua trinh làm việc bánh công tác không bị cọ xát vào thân bom

Các bộ phận dẫn hướng vào, bộ phận dẫn hướng ra, ống hút, ống đây được làm bằng gang đúc hoặc tôn hàn, cao su Với cấu tạo đặc biệt, máy bơm ly tâm có những ưu điểm vượt trội

là rât khoẻ, động cơ thường với công suất rât lớn

12

Trang 14

+ Nguyên lí : Bơm ly tâm là loại bơm theo nguyên lý lực ly tâm Nước được dẫn vào tâm quay của cánh bơm Nhờ lực ly tâm, nước bị đây văng ra mép cánh bơm Năng lượng bên ngoài thông qua cánh bơm đã được truyền cho dòng nước, một phần tạo nên áp năng, một phần tạo thành động năng khiến nước chuyển động.Trước khi máy bơm làm việc, cần phải làm cho thân bơm (trong đó có bánh công tác) và ông hút được điền đầy chất lỏng, thường gọi là mỗi bơm

Khi máy bơm làm việc, bánh công tác quay, các phần tử chất lỏng ở trong bánh công tác dưới ảnh hưởng của lực ly tâm bị văng từ trong ra ngoài, chuyên động theo các máng dẫn

và đi vào ống đây với áp suất cao hơn, đó là quá trình đây của bơm Đồng thời, ở lối vào của bánh công tác tạo nên vùng có chân không và dưới tác dụng của áp suất trone bể chứa lớn hơn áp suất ở lỗi vào của máy bơm nước, chất lỏng ở bê hút liên tục bị đây vào bơm theo

ống hút, đó là quá trình hút của bơm Quá trình hút và đây của bơm là quá trình liên tục, tạo

nên dòng chảy liên tục qua bơm

Bộ phận dân hướng ra (thường có dạng xoăn ôc nên còn gọi là buông xoăn 6c) dé dan chat lỏng từ bánh công tác ra ông đây được điêu hòa, ôn định và còn có tác dụng biên một

phần động năng của dòng chảy thành áp năng cần thiết

- Phương pháp khởi động cho động cơ : chế độ bằng tay và chế độ tự động bằng biến tần và

ro le

Hinh 4.5 Bién tan Hinh 4.6 Ro le trung gian

13

Trang 15

4.c PLC

- Bộ diéu khién PLC S7-1200 ctia hing Siemens

Hinh 4.7 Hinh anh thirc té PLC s7 1200

PLC viét tat cua Programmable Logic Controller, la thiết bị điều khiến lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện lĩnh hoạt các thuật toán điều khiến logic théng qua một ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thé lap trinh 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 đôi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay Stale Logic Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens, Omron, General Electric, Mitsubishi

14

Trang 16

5 Trién khai mach dién trén phan mém EPLAN

MACH DONG LUC CUA DONG CO

15

Trang 17

MACH DAU NOI PLC

16

Trang 18

6 Cấu trúc chương trình điều khiển

7, Chương trinh PLC, giam sat trén HMI

7.1 Bang phan céng dau vao

I Start I_Stop I_Start_Pump3 I_Stop_Pump3 1_Fault_Pump3

M_Mode

Comment Switch ché d6 1 auto, 0 manu Nút nhắn chạy bơm 1 Nút nhắn chạy bơm 2 Nút nhắn dừng bơm I Nút nhắn dừng bơm 2 Báo lỗi bơm I1 Báo lỗi bơm 2 Nút nhắn chạy hệ thông

Nút nhân dừng hệ thông

Nút nhắn chạy bơm 3 Nút nhắn dừng bơm 3 Báo lỗi bơm 3

Miền trung gian Switch chế độ 1 auto, 0 manu

17

Trang 19

TRƯỜNG DH MO - DIA CHAT

M Stop_Pump2 M_Fault_Pump1 M_Fault_Pump2

M Start

M Stop M_Start_Pump3

M Stop_Pump3 M_Fault Pump3

7.2 Bang phan céng dau ra

Miền trung gian Nut nhan chay hé thong

Miễn trung gian Nút nhân dừng hệ thống Miễn trung gian Nút nhấn chạy bơm 3 Miễn trung gian Nút nhân dừng bơm 3 Miễn trung gian Báo lỗi bơm 3

Bang 7.2 Bang đầu ra trên PLC S7-1200

Q Pump!

Q_ Pump2 Q_ Pump3

Comment

Đèn chế độ auto Đèn chế độ manu Đèn báo hệ thống đang chạy Đèn báo hệ thống đang dừng

Đèn báo lỗi hệ thống

Đèn báo lỗi bơm 1 Đèn báo lỗi bơm 2 Đèn báo lỗi bơm 3 Dau ra bom | Dau ra bom 2 Đầu ra bơm 3

18

Trang 20

Dau ra trung gian Auto bom | Dau ra trung gian Auto bom 2 Đầu ra trung gian Manu bơm | Đầu ra trung gian Manu bơm 2 Đầu ra trung gian Auto bơm 3 Đầu ra trung gian Manu bơm 3

Cài đặt áp suất cảnh báo

Thực tế thời gian trộn khô Thực tế thời gian bơm 1 đã vận hành (phút) Thực tế thời gian bơm 2 đã vận hành (phút)

Trang 21

TG_Simu_AS Dau ra trung gian Manu bom 2

Act Working Time P3 Đầu ra trung gian Auto bơm 3 Act Working Time P3 Second Đầu ra trung gian Manu bơm 3

1 Sensor Pressure Cam bién ap suat

TG_Btt_Uu_TienP1 Nút nhắn chọn ưu tiên bơm 1 vận hành trước TG_Btt_Uu_TienP2 Nút nhắn chọn ưu tiên bơm 2 vận hành trước

TG _Pl_VH Ok Bao bom | van hanh 6 trang thai OK (k 16i)

20

Trang 22

TG _ Reset _Time TG_Btt_Uu_TienP3

TG_P3_VH_Ok

TG Drop P3 System_Byte FirstScan Diag StatusUpdate AlwaysTRUE AlwaysFALSE Clock Byte

Clock_10Hz Clock_1Hz

7.4 Chương trình điều khiển PLC S7-1200

7.4.1 Start up

21

DO AN MON HOC

Bao bom 2 van hanh 6 trang thai OK (k 16i)

Bat dau tinh thoi gian mat ap Bơm 1 hoặc bơm 2 , bom 3 đang chạy Bit báo đã bị lỗi do áp suất không đủ bơn 1 Bit báo đã bị lỗi do áp suất không đủ bơn 2 Hiền thị thông báo cả 2 bơm đều lỗi áp suất Bit reset thoi gian lam việc

Trang 23

7.4.2 Main

22

Trang 24

23

Trang 25

7.4.3 FC_ANALOG_CAMBIEN

7.4.4 FC_AUTO

24

Trang 26

25

Trang 27

z Te1z=— PT ET—erom: Ttöe2 om v10

“Set Time_Drop" “Set Alarm 4 OUT] — “Act_Time_Drop*

A06 191: —IW Er— #0 '#MD202 vo

*5et Time_Drop" “set Alam 4 UT — “Act_Time_Drop*

essure”

4007

*Q_Lamp_ #204 Fault P3" *Q_Aute_Pump3*

“Set Time_Drep" “Set Alerm_ 3# QUTI — ˆAet_Time_Drep*"

was? "HẠO 5 App

*TG_Drop" *€lock_ tHz" P TRG ‘Auto (int)

Trang 28

TRƯỜNG DH MO - DIA CHAT

Network 9; Dầu ra tung gian Auto bơm 2

*Q_Auta_Pump3* Time Fauh p3“

™ a—H

™ e—ro Network 10: RESETOROP

16.2 16.7

"1G_Drop_r2" “Tạ_Drop_F3"

{rn} 4 {R} +

nn 9q——— ke tt

m 220.0 sult P†T *Q_Autc_Pump1*

Trang 29

7.4.6 FC_MANU

28

Trang 30

7.4.7 FC_OUTPUT

29

Trang 31

7.4.8 FC_SIMULATION

7.4.9 FC_WORKING_TIME

30

Trang 32

31

Trang 33

7.5 Giam sat trén HMI

32

Trang 34

33

Trang 35

KẾT LUẬN VÀ HUONG PHAT TRIEN CUA DE TAI (vz

MUC)

1 Đánh giá kết quả đạt được của đồ án

e Xây dựng được chương trình điều khiển cho hệ thống

2 Kết quả chưa đạt được

e Véchuong trinh

3 Hướng phát triển tiếp của để tài

e Xây dựng hệ thông SCADA

34

Trang 36

TAI LIEU THAM KHAO

[1]

35

Định dạng
Số trang	36
Dung lượng	2 MB