Ứng dụng PLC s7 1200 để điều khiển và giám sát lò nấu mía đường

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PLC S7 – 1200 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT LỊ ĐỐT BÃ MÍA GVHD: ThS Trần Văn Sỹ SVTH: Nguyễn Minh Hải MSSV: 16431009 Tp Hồ Chí Minh - 12/2017 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PLC S7 – 1200 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT LÒ ĐỐT BÃ MÍA GVHD: ThS Trần Văn Sỹ SVTH: Nguyễn Minh Hải 16341009 Tp Hồ Chí Minh – 07/2018 i TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH o0o Tp HCM, ngày 10 tháng 07 năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phan Ngọc Nhân MSSV: 16341017 Nguyễn Minh Hải MSSV: 16341009 Chuyên ngành: CNKT Điện tử Truyền Thông Mã ngành: 41 Hệ đào tạo: Đại học quy (CT) Mã hệ: Khóa: 2016 Lớp: 163410A I TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PLC S7 – 1200 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT LÒ ĐỐT BÃ MÍA II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: - Nhóm tiến hành tìm hiểu mơ hình lò đốt mạng Sau q trình tìm hiểu nhóm tích lũy kinh nghiệm q trình thực - Tiến hành tìm hiểu qui trình vận hành lò đốt bã mía nhà máy - Tìm hiểu loại cảm biến, thiết bị phương pháp nguyên lý để lựa chọn thiết bị phù hợp để dùng mơ hình Nội dung thực hiện: - Tìm hiểu PLC S7-1200 phần mềm TIA Portal V14 - Phương thức truyền liệu từ PLC đến biến tần - Thiết kế thi cơng mơ hình lò nhiệt đốt - Thiết kế thi công khối cảm biến nhiệt độ - Thiết kế thi công hệ thống quạt thổi băng tải - Kết nối PLC với biến tần - Lắp ráp khối điều khiển vào mơ hình ii - Thiết kế giao diện giám sát điều khiển máy tính phần mềm WinCC TIA Portal V14 - Viết chương trình PLC cho hệ thống - Chạy thử nghiệm mơ hình lò đốt - Cân chỉnh lại hệ thống - Viết sách luận văn - Báo cáo đề tài tốt nhiệp III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/03/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/07/2018 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Trần Văn Sỹ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH iii TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH o0o Tp HCM, ngày 20 tháng 03 năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Phan Ngọc Nhân Lớp: 163410A MSSV: 16341017 Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Minh Hải Lớp: 163410A MSSV: 16341009 Tên đề tài: ỨNG DỤNG PLC S7 – 1200 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT LÒ ĐỐT BÃ MÍA Tuần/ngày Tuần Nội dung Xác nhận GVHD Gặp GVHD phổ biến đề tài (12/03 – 18/03) Tuần Viết đề cương Đồ án tốt nghiệp (19/03 – 25/03) Tuần Tìm hiểu qui trình lò đốt (26/03 – 01/04) Tuần (02/04 – 08/04) Tuần Tìm hiểu PLC S7-1200 phần mềm TIA Portal V14 Tìm hiểu module truyền thơng RS485 (09/04 – 15/04) Tuần (16/04 – 22/04) Tuần 7, (23/04 – 06/05) Tuần 9, 10 Phương thức truyền liệu từ PLC đến biến tần Thiết kế thi công mơ hình lò nhiệt đốt, khối cảm biến nhiệt độ Lắp ráp hồn thiện mơ hình (07/05 – 20/05) Lập trình PLC cho tồn hệ thống iv Tuần 11, 12 (21/05 – 03/06) Tuần 13 Chạy thử demo chương trình Cân chỉnh lại tồn hệ thống chương trình Viết báo cáo chương 1, chương (04/06 – 10/06) Tuần 14 Viết báo cáo chương 3, chương (11/06 – 17/06) Tuần 15 Viết báo cáo chương 5, chương Kiểm tra lỗi (18/06 – 24/06) hoàn thiện báo cáo Tuần 16 Viết Slide báo cáo (25/06 – 01/07) Quay video cho mơ hình GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) v LỜI CAM ĐOAN Nhóm xin cam đoan đề tài nhóm tự thực dựa vào số tài liệu đề tài trước Khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước TP Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 07 năm 2018 Sinh viên thực PHAN NGỌC NHÂN Sinh viên thực NGUYỄN MINH HẢI vi LỜI CẢM ƠN Sau trình học tập trường với kiến thức thầy cô giảng dạy, kinh nghiệm học hỏi, trình thực đồ án nhóm thầy tạo điều kiện tốt để thực đồ án Nhóm xin gửi lời cảm ơn tới tất thầy, cô Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM nói chung, đặc biệt giảng viên Khoa Điện - Điện Tử nói riêng giảng dạy cung cấp cho Nhóm có kiến thức quý báu, tạo tiền đề quan cho Nhóm thực đồ án Nhóm em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Trần Văn Sỹ, suốt thời gian nhóm em thực đề tài, thầy hướng dẫn tận tình hỗ trợ cho nhóm thiết bị cần thiết để nhóm thực đề tài tốt đưa hướng giải cho nhóm gặp khó khăn Cảm ơn thầy chia sẻ kinh nghiệm quý báu giúp nhóm thực tốt đề tài Trong trình nghiên cứu thực đồ án, thời gian trình độ có giới hạn nên khơng tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, nhóm hy vọng nhận ý kiến đóng góp q báu từ thầy cơ, bạn bè người quan tâm để đề tài hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực PHAN NGỌC NHÂN Sinh viên thực NGUYỄN MINH HẢI vii MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv LỜI CAM ĐOAN vi LỜI CẢM ƠN vii MỤC LỤC viii LIỆT KÊ HÌNH VẼ xii TÓM TẮT xv Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .2 1.4 GIỚI HẠN 1.5 BỐ CỤC .3 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 QUY TRÌNH VẬN HÀNH LỊ ĐỐT BÃ MÍA 2.1.1 Công tác chuẩn bị vận hành 2.1.2 Quy trình thao tác vận hành lò đốt 2.2 SƠ LƯỢC VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 2.2.1 Phân loại .7 2.2.2 Các thông số điều khiển PID 2.3 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 10 2.3.1 Bộ xử lý trung tâm PLC S7-1200 10 a Tổng quan PLC S7-1200 10 b Cấu tạo PLC S7-1200 11 viii c Các moudle mở rộng PLC S7-1200 13 d Module truyền thông 14 e Nguyên lý hoạt động PLC S7 – 1200 15 f Lập trình PLC S7-1200 16 2.3.2 Biến Tần SIEMENS MICROMASTER 420 16 2.3.3 Dây nhiệt điện trở (thermistor) 24 2.3.4 SOLID STATE RELAY (SSR) 26 2.3.5 Cảm biến nhiệt độ 27 a Nhiệt điện trở (Resitance temperature detector - RTD) 28 b Cặp nhiệt điện (Thermocouple) 29 c Cảm biến nhiệt bán dẫn 30 d Điện trở oxit kim loại (Thermistor) 30 2.3.6 Nút nhấn .31 2.3.7 Động pha 32 Chương TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 34 3.1 GIỚI THIỆU 34 3.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 35 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 35 3.2.2 Tính tốn thiết kế hệ thống .36 a Thiết kế khối nguồn 36 b Thiết kế khối cảm biến 37 c Khối xử lý trung tâm 38 d Khối nút nhấn, đèn báo 39 e Khối điều khiển động 40 f Khối điều kiển SSR 42 g Khối băng tải quạt thổi 43 h Khối dây điện trở nhiệt mayso .44 ix PLC S7-1200 cung c theo giao th ùng l ùng cho ch ày n USS v b - USS_WPM: hàm ghi giá tr ên tham s Khi s USS_DRV, USS_RPM, USS_WPM vi ình có th ình thi òn riêng l thơng nên ph USS_PORT có nhi ình t d “Cyclic interrupt” Hình 4.16: L nh truy n thông v i giao th c USS B – Y SINH 62 a u n c ng USS_PORT Hàm “USS_PORT” th ình, s ình ph “USS_PORT” cho m ành l ên ên g theo chu k cho vi “USS_PORT” t gi “USS_DRIVE” Các thông s àng c àm “USS_PORT” sau: - BAUD: t - USS_DB: d ch - Error: Enable tr i Hình 4.17: Hàm USS_PORT b Hàm USS_DRIVE làm rõ b B c àm “USS_DRIVE” – Y SINH ình thi 63 tr ùng PZD c “USS_DRIVE” - RUN: kh - OFF2: d - F_ACK: phát hi - DIR: bit x - ài t - CRTL -> 8: giá tr b ùng ph ình ng ình ên thi ày thi Hình 4.18: Hàm USS_DRIVE B – Y SINH 64 - NDR: Enable tr ên có d - ERROR: Enable tr c ên xu - STATUS: t giá tr - RUN_EN: bit ch - D_DIR: chi - INHIBIT: cho bi - FAULT: cho bi ình tr ên bi ình tr – khơng l – có l - SPEED: t - STATUS -> 8: ch c Hàm USS_RPM Hàm “USS_RPM” ch m PtP nh “USS_RPM” ph ùng ình OB1 Hình 4.19: Hàm USS_RPM B – Y SINH 65 Ý ngh - REQ: cho phép l - PARAM: ch - INDEX: ch thông s ch - USS_DB: kh - ên l - ã ên l - STATUS: t - VALUE: giá tr c d Hàm USS_WPM Hàm cho phép ghi tham s ngh - REQ: cho phép l - bi PARAM: thông s P1120, P1121, P0305… - INDEX: ch P1120 có ch - B VALUE: giá tr i vào thông s ên l ên l – Y SINH 66 - STATUS: t Hình 4.20: Hàm USS_WPM 4.3.4 Thi a Thi t l p thơng s ình s - B - P0305 = 1A (dòng - P0307 = 0.18kW (cơng su - P0308 = 0.78 (h - P0310 = 60.0Hz (t - P0311 = 1620 v/min (t – Y SINH 67 b Thi i Hình 4.21: Thơng s thi t l p cho ch thơng s ình 2.10 Giá tr - truy n thông USS bi P0003 = (thi ên gia ) - P2011=3 cho bi t B - ài t PZD = 2) - ài t - P0700 = (ch - P1000 = (ch – Y SINH 68 4.4 v ành mơ hình m ành h rõ quy trình ho àn xác nh C mơ hình thi èn báo ngu àn h Nh “AUTO” ho xung PWM s “MANUAL” àm cho relay bán d mayso C Lúc SSR d àg Ch ò Nh “AUTO”, nh “ON/OFF1” “ON/OFF2” òb nhi ch ên lý ho ên b ò qu b giá tr qu ùy vào giá tr hình Ch c ý h ch “MANUAL” ành nh ãt Khi nguyên li “ON/OFF2” ã mía b qu ì ta nh “ON/OFF1” “ON/OFF PWM” PWM không cho SSR ho Nh B “AUTO” ho “MANUAL” – Y SINH 69 K T QU _NH “ i giám sát lò - ã mía”, ài v ki c ên c ì nhóm ã có êm nhi thi cơng h 5.1 THI T B h ình: - Các lo - ho - õ PWM c - 5.2 B U KHI N PLC – PLC S7- 1200 thông qua v Bi s Bên c òn có thêm ki b Hi SCADA 70 5.3 K Mơ hình ph Hình 5.1: Hình 5.2: Sau l t k xong t thi t b hồn ch nh 71 Mơ hình lò Lò làm b Hình 5.3: Lò Hình 5.4: Lò ng cl t hồn ch nh 72 V ng (Hình 5.6) Hình 5.5: Các thi t b Hình 5.6: B c g n hồn ch nh u n 73 Giao di Hình 5.7: Màn hình giám sát SCADA 5.4 Sau trình th nhi ã thi cơng ình ò i nhóm ã hồn thành hình ho ch ên th ã òn c Trong q trình ho ì mơ hình v hình thi ài lò ình c %m giao di òn q ình thi 74 T LU NG PHÁT TRI N 6.1 K T LU N - Thành t c - hồn thành kho ài Mơ hình ã hi qu - c ò, ùh ò H s ên li ã mía có máy nh H ình: - Còn có nhi - Ph - Khơng có hình HMI òn l giám sát mà ch ph 6.2 NG PHÁT TRI N ài m ình h ìv th ì nhóm xin - C êm h - B - Thêm giao di m ài ò hút khí th àn hình ành giám sát 75 TÀI LI U THAM KH O [1] Tr h -1200 v xu K thu [2] SIEMENS, Simatic S7-1200 System Manual, 2011 [3] SIEMENS, Data sheet SIMATIC S7-1200, CPU 1214C DC/DC/DC 6ES72141AG40-0XB0 [4] H Thu Th òa, Nhà Xu àN 76 ... nhóm sử dụng PLC S7- 1200 cho hệ thống thông qua việc sử dụng WinCC để điều khiển giám sát nhiệt độ lò lò đốt Cảm biến nhiệt độ liên tục cập nhật giá trị nhiệt độ lò để gửi PLC, đồng thời PLC gửi... tới điều khiển tạo tín hiệu công suất cấp cho phận gia nhiệt Với vai trò sinh viên chuẩn bị tốt nghiệp, nhóm thực định chọn để tài : ỨNG DỤNG PLC S7- 1200 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT LÒ ĐỐT BÃ MÍA”... 2.3 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 2.3.1 Bộ xử lý trung tâm PLC S7- 1200 a Tổng quan PLC S7- 1200 Bộ điều khiển logic khả trình PLC S7- 1200 mang lại tính linh hoạt sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa