HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN TỦ SẤY HOA QUẢ PLC

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA SƢ PHẠM KỸ THUẬT -0O0 - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: HỆ THỐNG GIÁM SÁT - ĐIỀU KHIỂN TỦ SẤY HOA QUẢ Chuyên ngành: Điện HÀ NỘI - 2018 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn Hướng phát triển đề tài Phương pháp thực CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẤY HOA QUẢ 1.1 Các phƣơng pháp sấy hoa 1.1.1 Phương pháp sấy tự nhiên 1.1.2 Lị sấy thủ cơng 1.1.3 Máy sấy vỉ ngang 1.1.4 Máy sấy kiểu sàn nghiêng 1.1.5 Máy sấy buồng 1.1.6 Máy sấy kiểu sàn 1.1.7 Máy sấy kiểu chớp 1.1.8 Máy sấy tháp 1.1.9 Máy sấy kiểu trống 1.1.10 Máy sấy rung 1.1.11 Máy sấy hạt kiểu sôi 1.1.12 Tủ sấy 1.2 Lò điện trở 1.2.1 Khái niệm chung lò sấy điện trở 1.2.2 Nguyên lý làm việc lò điện trở 1.2.3 Cấu tạo lò điện trở CHƢƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN PLC 14 2.1 Tổng quan PLC 14 2.2 SIMATIC S7 - 1200 15 2.2.1 Những đặc điểm bật Simatic S7-1200 15 2.2.2 Các modul hệ PLC S7 – 1200 16 2.3 Làm việc với phần mềm Tia Portal 20 2.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP Basic - tích hợp lập trình PLC HMI 20 2.3.2 Kết nối qua giao thức TCP/IP 20 2.4 Cách tạo Project 20 2.5 TAG PLC / TAG localTagcủa PLC 23 2.6 Làm việc với trạm PLC 25 2.6.1 Quy định địa IP cho module CPU 25 2.6.2 Đổ chương trình xuống CPU 25 CHƢƠNG III: KHÁI QUÁT VỀ HỆ SCADA VÀ PHẦN MỀM WINCC 26 3.1 Hệ thống giám sát - điều khiển SCADA 26 3.1.1 Hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu SCADA gì? 26 3.1.2 Thành phần hệ thống SCADA 27 3.1.3 Cơ chế thu thập xử lỹ liệu 28 3.1.4 Ưu hệ thống 29 3.2 Phần mềm WINCC 30 3.2.1 Giới thiệu chung 30 3.2.2 Các đặc điểm 31 3.2.3 Các cấu hình hệ thống 32 3.2.4 Các chức 33 3.2.5 Truyền thông môi trường WinCC 35 CHƢƠNG IV: CHẾ TẠO MƠ HÌNH VÀ LẬP TRÌNH GIÁM SÁT HỆ THỐNG 38 4.1 Chế tạo mơ hình 38 4.1.1 Lò sấy 38 4.1.2 Rơle - khởi động từ 39 4.1.3 Cảm biến nhiệt độ PT100 39 4.1.4 Khối nguồn 40 4.2 Lựa chọn thiết bị 43 4.3 Chương trình điều khiển PLC 43 4.4 Giao diện giám sát - điều khiển WinCC 48 KẾT LUẬN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Lị sấy điện trở Hình 1.2: Dây nung kim loại 13 Hình 2.2 Bộ Simatic S7-1200 với họ CPU tương ứng 17 Hình 2.3 Sing board PLC SIMATIC S7 – 1200 18 Hình 2.4 Các loại Cards ứng dụng 18 Hình 2.5 Module xuất nhập tín hiệu số 19 Hình 2.6 Module xuất nhập tín hiệu tương tự 19 Hình 2.7 Module truyền thơng 19 Hình 2.8 Bảng Tag PLC 23 Hình 2.9 Tạo nhóm Tag 24 Hình 2.10 Tìm thay Tag 24 Hình 2.11 Download chương trình xuống CPU 25 Hình 3.1 Thành phần hệ SCADA 27 Hình 3.2 Đặc tính mở phần mềm WinCC 30 Hình 3.3 Bản chất trình truyền thơng WinCC 36 Hình 4.1 Mơ hình thực tế bên lị 38 Hình 4.2 Khởi động từ đơn 39 Hình 4.3 Cảm biến nhiệt Pt100 loại củ hành 40 Hình 4.4 Cảm biến nhiệt Pt100 loại dây 40 Hình 4.5: Hình ảnh thực tế nguồn tổ ong 24V - 10A 40 Hình 4.6: Tủ điện sau hoàn thiện 42 Hình 4.7: Hình ảnh thực tế mơ hình hoàn thiện 43 Hình 4.8: Giao diện giám sát - điều khiển WinCC 48 Hình 4.9 : Sơ đồ kết nối hệ thống 48 Hình 4.10: Chế độ làm việc tay 49 Hình 4.11 : Chế độ làm việc tự động 50 Hình 4.12 : Đồ thị thể thay đổi nhiệt độ 50 PHẦN MỞ ĐẦU Trong nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa, tự động hóa khơng thể thiếu lĩnh vực ngành kinh tế quốc dân nhằm tạo sản phẩm có chất lượng cao cho xã hội khả cạnh tranh mạnh mẽ thị trường Lý chọn đề tài Nền kinh tế nước ta ngày phát triển, nhu cầu tự động hóa ngày cao để đáp ứng nhu cầu đời sống người Trong năm trở lại đây, người ta đưa kỹ nghệ sấy nông sản thành sản phẩm khô, khơng kéo dài thời gian bảo quản mà cịn làm phong phú thêm mặt hàng sản phẩm như: trái cây, cafe, sữa, bột, cá khô Kỹ thuật sấy đóng vai trị vơ quan trọng cơng nghiệp đời sống Đối với nước ta nước nhiệt đới ẩm, việc nghiên cứu công nghệ sấy để sấy nguyên vật liệu có ý nghĩa đặc biệt: kết hợp phơi sấy để tiết kiệm lượng, nghiên cứu công nghệ sấy thiết bị sấy phù hợp với loại nguyên vật liệu để đạt chất lượng cao nhất, đặc biệt hoa Các nhu cầu sấy ngày đa dạng, có nhiều phương pháp thiết bị sấy thiết bị sấy phương pháp điện trở sử dụng rộng rãi Đối với loại sản phẩm sấy khác cần nhiệt độ khác Do đó, việc điều chỉnh giám sát nhiệt độ lị sấy đóng vai trị quan trọng trình sấy Để đáp ứng nhu cầu đó, đồ án này, em tìm hiểu " Hệ thống giám sát - điều khiển tủ sấy hoa " Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm phần sau: Chương I : Tổng quan cơng nghệ sấy hoa Nội dung chương tìm hiểu cơng nghệ sấy hoa nói chung: thiết bị phương pháp sấy Chương II : Tổng quan thiết bị điều khiển PLC Tìm hiểu cấu trúc chung PLC, PLCS7-1200; modun; ngơn ngữ lập trình; tập lệnh, nhớ, thời gian (Timer), đếm (Counter) Các bước thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC Soạn thảo Project Truyền thông PLC PC Chương III : Khái quát hệ SCADA phần mềm WinCC Tìm hiểu hệ SCADA; phần mềm WinCC; Đặc tính mở, đặc điểm chính, chức năng, cấu hình hệ thống Thiết kế giao diện Chương IV : Chương trình lập trình giám sát - điều khiển nhiệt độ lò sấy hoa sử dụng PLC S7-1200 Hiểu qui trình cơng nghệ; chế tạo mơ hình; xác định địa vào, cho PLC; chương trình điều khiển; thiết kế giao diện sử dụng phần mềm WinCC; xây dựng chương trình liên kết WinCC PLC Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ngày nay, lĩnh vực tự động hóa tin học cơng nghệp mũi nhọn kỹ thuật đại, nhiều hệ thống điều khiển tự động đời nhằm phục vụ nhiều nhu cầu khác đời sống ứng dụng thành công đem lại hiệu công việc cao Một phương án tốt sử dụng rộng rãi thay hệ thống điều khiển PLC Vì thiết kế, điều khiển, giám sát lò nhiệt sử dụng thiết bị lập trình điều khiển PLC làm nâng cao suất, chất lượng dây truyền sấy hoa điều tất yếu Hƣớng phát triển đề tài Đề tài cho ta nắm khái quát hệ thống tự động, nhiên thực tế có nhiều cách điều khiển, giám sát khác tùy theo nhu cầu công nghệ mà ta thiết kế cho hợp lý Từ kiến thức tiếp thu qua đề tài ta phát triển đề tài thành điều khiển, giám sát cho lò nhiệt hệ thống điều khiển cơng nghiệp khác có quy mơ lớn rộng Phƣơng pháp thực Trong trình làm đồ án, em sử dụng phương pháp sau: Phương pháp nghiên cứu lý luận Phương pháp nghiên cứu thực tiễn Phương pháp thống kê toán học Phương pháp thực nghiệm Đây lần tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy mang tính chất đào sâu chuyên ngành, kiến thức tài liệu tham khảo hạn chế nên em khơng thể tránh khỏi sai sót q trình thiết kế Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ bảo tận tình thầy, cô giáo tổ Điện khoa Sư phạm kỹ thuật đặc biệt thầy giáo tận tình bảo để em hồn thành tốt đồ án CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẤY HOA QUẢ 1.1 Các phƣơng pháp sấy hoa Để làm khơ loại vật liệu có nhiều cách khác Từ trước đến biết tận dụng phương pháp đơn giản mà chi phí lại khơng tốn Đó hình thức tận dụng ánh nắng mặt trời để làm khô Tuy nhiên, phương pháp phải phụ thuộc nhiều vào thời tiết, thời gian phơi lại kéo dài, độ ẩm không đồng không đảm bảo suất Để làm khô loại vật liệu ( nông sản ) nói chung người ta thường dùng loại thiết bị sấy sau: - Sấy thùng quay - Sấy tháp - Sấy tầng sơi - Sấy khí động - Sấy phun - Sấy tiếp xúc - Sấy chân không thăng hoa - Sấy buồng - Sấy hầm - Sấy tủ sử dụng số phương pháp sấy : 1.1.1 Phương pháp sấy tự nhiên Phương pháp sấy tự nhiên nghĩa phơi sản phẩm trời, sản phẩm khô nhanh hay chậm phụ thuộc vào điều kiện thời tiết trời Đặc điểm loại hoa độ ẩm lớn nên dễ dính bẩn, mặt khác q trình thao tác tách hạt khỏi ( loại có hạt ) dễ dính số tạp chất vỏ vùng sản xuất hoa sấy người ta thường phơi hoa phên to có che đậy cẩn thận Khi trời nắng hoa khơ nhanh, thu cho vào thùng để điều hịa ẩm tạo điều kiện cho đóng gói dễ dàng thời tiết thuận lợi Còn trường hợp thời tiết ẩm ướt, độ ẩm khơng khí cao hoa khơng khơ hẳn ướt, khô, lại ướt ( khơng mưa liên tục) dẫn đến hoa dễ bị hỏng chất lượng sản phẩm bị ảnh hưởng Như sản phẩm sấy tự nhiên phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên, nghĩa thời gian sấy dài, vệ sinh bụi, ruồi, nhặng chất lượng sản phẩm khơng đảm bảo 1.1.2 Lị sấy thủ cơng Hiện nay, số vùng sử dụng lị sấy thủ cơng đơn giản Buồng sấy xây dựng gạch đỏ, sàn khay sấy làm tre nứa Phía buồng sấy lị đốt, phía lị đốt xây lớp gạch, lớp gạch có tác dụng ngăn lửa với khay sấy phận tách nhiệt để cung cấp nhiệt cho buồng sấy, nhằm tạo nên đồng nhiệt độ buồng sấy dịng khí đối lưu cung cấp oxi cho lò đốt 1.1.3 Máy sấy vỉ ngang Có suất thấp ngày giới dùng Vật liệu ẩm đổ lên vỉ lưới thép gỗ nhỏ nằm ngang xếp nhiều lớp vỉ nằm phía lị đốt Khói lị xun qua lớp hạt nằm vỉ đốt nóng hạt mang ẩm qua ống khí ẩm Các máy gồm có vỉ ngang nên máy ngồi sấy hạt cịn sấy hoa mầu khoai, sắn lát với suất từ vài trăm kilogam đến vài Loại chất lượng sấy kém: Khô không đều, chi phí lao động cao phải cấp liệu dỡ mẻ mẻ tổn thất nhiệt cao nên phù hợp với tất loại 1.1.4 Máy sấy kiểu sàn nghiêng Máy sấy kiểu sàn nghiêng gồm hay nhiều máng có lỗ làm kim loại đặt buồng sấy Kèm theo máng có lị đốt quạt gió Ở nước, người ta dùng hai kiểu tĩnh di động Nhũng máy sấy sàn nghiêng di động thường kèm với máy gặt đập liên hợp để sấy thóc ngồi đồng sấy thóc lúc đưa ngồi đồng 1.1.5 Máy sấy buồng Máy sấy buồng gồm có hai trụ trịn làm lưới tơn đục lỗ lắp đồng tâm, phần ruột vành khăn trụ để chứa hạt ẩm để làm khơ Khí sấy xuyên từ trụ tròn qua lớp hạt cố định mang ẩm Hạt rải mặt băng tải đục lỗ ( dạng băng tải lưới) khí sây xuyên qua lỗ băng tải theo hướng thắng góc với lớp hạt hút ẩm hạt bốc theo băng tải làm việc gián đoạn Khi hạt khô cho băng tải làm việc để đưa hạt khô khỏi máy Băng tải hoạt động liên tục Thiết bị sấy phù hợp với loại vật liệu sấy có độ ẩm nhỏ khơng bị dính ướt không sử dụng rộng rãi 1.1.6 Máy sấy kiểu sàn Gồm có lị đốt quạt gió sàn ngang có lỗ tác nhân sấy qua Hạt đóng bao xếp lên mặt sàn có lỗ sấy khơng khí nóng nhờ quạt gió đẩy vào Kiểu sấy sử dụng nhiều Anh, nước ta có loại máy phần sàn lỗ khơng có nên chưa sử dụng rộng rãi Sấy buồng gió có nhiều kiều, dạng xilo dùng rộng rãi nhiều nước Loại dùng để thơng gió cho hạt khơng khí thường có gia nhiệt Thiết bị gồm có thùng chứa hạt, quạt gió, lị đốt nóng khơng khí cấu cung cấp dỡ liệu Nhiều nước dùng thiết bị sấy xilo Anh, Mỹ Ở nước ta, chế biến thức ăn chăn nuôi Bugari lắp đặt có máy sấy kiểu xilo Hiện nay, loại máy sử dụng rộng rãi số tỉnh Bắc Trung 1.1.7 Máy sấy kiểu chớp Hạt bố trí thành lớp thẳng đứng sàn nghiêng ( kiểu chớp) Hạt chiếm toàn khơng gian chớp Nhờ mặt thống lớn lớp hạt chớp mỏng hạt dẽ bốc ẩm Máy làm việc với gió thường khơng gia nhiệt có gia nhiệt với khói lị hoạt động liên tục gián đoạn 1.1.8 Máy sấy tháp Trong máy sấy kiểu trụ kiểu chớp hạt chuyển động liên tục ... KHÁI QUÁT VỀ HỆ SCADA VÀ PHẦN MỀM WINCC 26 3.1 Hệ thống giám sát - điều khiển SCADA 26 3.1.1 Hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu SCADA gì? 26 3.1.2 Thành phần hệ thống SCADA... thiết bị sấy sau: - Sấy thùng quay - Sấy tháp - Sấy tầng sơi - Sấy khí động - Sấy phun - Sấy tiếp xúc - Sấy chân không thăng hoa - Sấy buồng - Sấy hầm - Sấy tủ sử dụng số phương pháp sấy : 1.1.1... Siemens: Hình 2.1 : dòng sản phẩm Siemens Trong đồ án này, " Hệ thống điều khiển - giám sát tủ sấy hoa " em sử dụng PLC S7 -1200 để điều khiển tủ sấy 2.2 SIMATIC S7 - 1200 2.2.1 Những đặc điểm bật Simatic