Xây dựng mô hình cân bằng định lượng nguyên liệu đầu vào trong nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi

Xây dựng mô hình cân bằng định lượng nguyên liệu đầu vào trong nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi

MỤC LỤC NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

MỤC LỤC 1

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 5

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 9

Chương 1 TỔNG QUAN 11

1.1 Tổng quan ngành thức ăn chăn nuôi 11

1.2 Tổng quan các công đoạn dây truyền sản xuất thức ăn chăn nuôi 12

1.3 Tổng quan hệ thống cân băng định lượng trong các nhà máy 14

1.4 Cấu tạo của một hệ cân băng định lượng 16

1.5 Mục tiêu, phạm vi nghiên cứu của đề tài đồ án tốt nghiệp 18

1.6 Kết luận chương 1 18

Chương II: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC 19

2.2.1 Lựa chọn phương thức truyền động băng tải 20

2.2.2 Tính chọn công suất động cơ cho mô hình cân băng định lượng của đề tài 21

2.3 Lựa chọn biến tần 25

2.3.1 Vai trò của biến tần trong hệ thống băng tải cân băng định lượng .25

2.3.2 Tính chọn công suất biến tần 25

2.4 Lựa chọn Aptomat 33

2.4.1 Vai trò của Aptomat trong hệ thống cân băng định lượng 33

2.4.2 Tính chọn Aptomat 33

2.5 Thiết kế mạch động lực cho hệ thống 35

Chương III: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ CẢM BIẾN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 36

3.1 Bộ điều khiển 37

3.1.1 Phương án bộ điều khiển dùng vi xử lí 37

3.1.2 Phương án bộ điều khiển PLC 37

3.1.3 Module truyền thông 39

3.3 Màn hình điều khiển và giám sát 40

3.2 Cảm biến đo khối lượng 41

3.2.1 Tính chọn tải trọng của cảm biến đo khối lượng 41

3.1.3 Thiết bị khuếch đại tín hiệu Loadcell 43

3.3 Cảm biến đo tốc độ 44

3.3.1 Lựa chọn phương pháp đo tốc độ 44

3.3.2 Tính chọn Encoder 45

3.4 Thiết kế mạch điện điều khiển cho hệ thống 47

Chương IV: THIẾT KẾ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN 48

4.1 Lưu đồ giải thuật điều khiển 48

4.2 Lưu đồ thuật toán chương trình tính lưu lượng thực tế 49

4.3 Lưu đồ thuật toán chương trình tính tốc độ băng tải 50

Chương V: HOÀN THIỆN THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ GIÁM SÁT 51

5.1 Mô hình thực nghiệm 51

5.2 Hiệu chỉnh bộ khuếch đại tín hiệu loadcell 54

5.3 Xây dựng chương trình điều khiển 55

5.3.1 Cấu hình phần cứng PLC S7-1200 55

5.3.2 Lập trình PLC S7-1200 trên TIA Portal 65

5.3.3 Lập trình trình xử lí tín hiệu xung tốc độ cao từ Encoder 69

5.3.4.Lập trình xử lí tín hiệu Analog 72

5.3.5.Lập trình giao thức truyền thông Modbus RTU 73

5.3.6.Lập trình PID 80

5.4 Thiết kế giao diện giám sát và điều khiển HMI 87

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 94

PHỤ LỤC 96

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

PLC: Programmable Logic Controller

HMI: Human Machine Interface

HSC: High Speed Counter

CPU: Central Processing Unit

MCB: Miniature Circuit Breaker

STL: Statement List

FBD: Fuction Block Diagram

SCL: Structured Control Language

PID: Proportional Integral Derivative

NO: Normally Open

NC: Normally Closed

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 1 Sơ đồ công nghệ tổng quan 12

Hình 1 2 Thức ăn dạng cám 13

Hình 1 3 Thức ăn chăn nuôi dạng viên 14

Hình 1 4 Cân băng định lượng trong thực tế 14

Hình 1 5 Cấu tạo cân băng định lượng 16

Y Hình 2 1 Kích thước của mô hình cân băng định lượng 19

Hình 2 2 Động cơ Oriental 4IK25A-S 24

Hình 2 3 Biến tần LS 004 IG5A-2 0.4kw 26

Hình 2 4 Sơ đồ chân đấu động lực 27

Hình 2 5 Sơ đồ chân điều khiển 27

Hình 2 6 Sơ đồ đấu dây biến tần LS IG5A 28

Hình 2 7 Giao diện bàn phím biến tần LS IG5A 29

Hình 2 8 Các nhóm lệnh của biến tần LS iG5A 30

Hình 2 9 MCB 2P 6A Mitsubishi BH-D6 34

Bảng 2 10 Thông số kĩ thuật của 10 MCB 2P 6A Mitsubishi BH-D6 34

Hình 2 11 Sơ đồ mạch động lực 35

Hình 3 1 Động cơ không đồng bồ ba pha Seimens 1LA2070-4AB12 0.25kW 23 Hình 3.6 PLC S7-1200 1214C AC/DC/RLY 39

Hình 3 7 CM 1241 RS422/RS485 39

Hình 3 8 SIMATIC HMI KTP400 BASIC 40

Hình 3 2 Loadcell YZC-133 42

Hình 3 3 Bộ khuếch đại tín hiệu loadcell RW-ST01A 44

Hình 3 4 Encoder Omron E6C2-CWZ6C 2000P/R 46

Hình 3 5 Sơ đồ đấu dây Encoder Omron E6C2-CWZ6C 2000P/R 46

Hình 5 1 Mô hình hệ thống cân băng định lượng 51

Hình 5.2 Hệ thống điều khiển 52

Hình 5 3 Màn hình điều khiển và giám sát 52

Hình 5 4 Cơ cấu cân và Loadcell 52

Hình 5 5 Động cơ truyền động cho băng tải 53

Hình 5 6 Chuẩn bị vật cân mẫu 3kg 53

Hình 5 7 Đặt vật cân mẫu lên 54

Hình 5 8 Mối quan hệ giữa khối lượng với tín hiệu analog 54

Hình 5 9 Giao diện Portal view 55

Hình 5 10 Giao diện Project view 55

Hình 5 11 Tạo project Cân băng định lượng 56

Hình 5 12 Lựa chọn cấu hình CPU cho project 57

Hình 5 13 Cấu hình cho PLC 57

Hình 5 14 Cài địa chỉ IP cho PLC S7-1200 58

Hình 5 15 Sử dụng các Bits đặc biệt 58

Hình 5 16 Cấu hình cho bộ điếm HSC hoạt động 59

Hình 5 17 Thiết lập chức năng cho bộ HSC 60

Hình 5 18 Thiết lập đầu vào tín hiệu xung của HSC1 60

Hình 5 19 Thiết lập địa chỉ Vùng nhớ chứa giá trị đếm HSC1 60

Hình 5 20 Cấu hình kênh Analog trong PLC S7-1200 61

Hình 5 21 Lựa chọn module CM 1241 RS422/485 61

Hình 5 22 Ghép nối Module CM1241 RS422/485 với PLC S7-1200 62

Hình 5 23 Thiết lập thông số truyền thông cho Module CM1241 RS422/485 .62 Hình 5 24 Giao diện download chương trình xuống PLC S7-1200 63

Hình 5 25 Tìm kiếm PLC trong mạng 63

Hình 5 26 Tao block cho chương trình 64

Hình 5 27 Giao diện tạo khối chương trình 64

Hình 5 29 Giao diện Môi trường lập trình PLC trên TIA Portal 66

Hình 5 30 Chương trình khởi chạy băng tải 66

Hình 5 31 Tiếp điểm thường đóng, thường hở 66

Hình 5 32 Cuộn coil/ Ngõ ra 67

Hình 5 33 Lệnh Set , Reset 67

Hình 5 34 Lệnh so sánh 67

Hình 5 35 Khối xử lý xung tốc độ cao CTRL_HSC 68

Hình 5 36 Chuyển đổi giá trị xung Encoder đếm được 69

Hình 5 37 Lệnh chuyển đổi kiểu dữ liệu (CONV) 69

Hình 5 38 Lệnh CALCULAT 70

Hình 5 39 Tính tốc độ dịch chuyển của băng tải 70

Hình 5 40 Lệnh NORM_X 71

Hình 5 41 Quy đổi tín hiệu Analog sang tín hiệu số 71

Hình 5 42 Lệnh SCALE_X 72

Hình 5 43 Khối MB_COMM_LOAD 73

Hình 5 44 Khối Data block đi kèm với khối MB_COMM_LOAD 73

Hình 5 45 Thêm bit FirstScan 74

Hình 5 46 Định danh phần cứng của Module SM1241 RS422/485 74

Hình 5 47 Chọn cổng PORT 74

Hình 5 48 Khối MB_MASTER 75

Hình 5 49 Khối Data block đi kèm với khối MB_MASTER 75

Hình 5 50 Thêm Data block MB_MASTER_DB vào MD_DB 76

Hình 5 51 Khai báo bit điều khiển truyền dữ liệu 77

Hình 5 52 Khai báo địa chỉ biến tần LS IG5A 77

Hình 5 53 Chọn chế độ GHI dữ liệu xuống biến tần 77

Hình 5 54 Địa chỉ thanh ghi trên biến tần LS IG5A 78

Hình 5 55 Gán địa chỉ thanh ghi cho DATA_ADDR 78

Hình 5 56 Khối dữ liệu chứa giá trị truyền 78

Hình 5 57 Gán giá trị cho thông số DATA_PTR 78

Hình 5 58 Lựa chọn khối PID_Compact 79

Hình 5 59 Khối PID_Compact 79

Hình 5 60 Khối Data block đi kèm với PID_Compact 80

Hình 5 61 Tạo khối Cyclic interrupt 80

Hình 5 62 Thiết lập Basic setting 81

Hình 5 63 PID Parameter trong PID_Compact 82

Hình 5 64 Cấu hình các tham số khối PID 82

Hình 5 65 Quy đổi tín hiệu analog sang giá trị tần số 83

Hình 5 66 Bắt đầu quá trình Commissioning 83

Hình 5 67 Bắt đầu chạy Pretuning 84

Hình 5 68 Bắt đầu quá trình Fine tuning 84

Hình 5 69 Bộ số PID tìm được 84

Hình 5 70 Nạp các hệ số PID vào khối PID_Compact 84

Hình 5 71 Thêm màn hình HMI 85

Hình 5 72 Thay đổi địa chỉ IP của HMI 86

Hình 5 73 Kết nối truyền thông HMI và PLC 86

Hình 5 74 Chọn màn hình để thiết kế 86

Hình 5 75 Đặt Button lên màn hình HMI 87

Hình 5 76 Đặt tên cho nút nhấn 87

Hình 5 77 Tạo sự kiện khi nhấn Button 88

Hình 5 78 Tạo sự kiện khi nhả Button 88

Hình 5 79 Tạo I/O field 88

Hình 5 80 Gắn Tag cho I/O field 88

Hình 5 81 Thiết kế hoàn thiện giao diện màn hình HMI 89

Hình 5 82 Giao diện HMI khi hoạt động 89

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂ

Bảng 2 1 Thông số lựa chọn động cơ 24

Bảng 2 2.Thông số kĩ thuật động cơ nhà sản xuất cung cấp 25

Bảng 2 3 Thông số kĩ thuật hộp số 25

Bảng 2 4 Sơ đồ chân biến tần LS IG5A 28

Bảng 2 5 Giải thích kí hiệu trên bàn phím biến tần LS IG5A 30

Bảng 2 6 Nhóm Drive group 32

Bảng 2 7 Nhóm FU group 1 32

Bảng 2 8 Nhóm FU group 2 33

Bảng 2 9 Nhóm I/O group 33

Bảng 2 10 Thông số kĩ thuật của 10 MCB 2P 6A Mitsubishi BH-D6 35

Y Bảng 3 1 Thông số kĩ thuật Loadcell YZC-133 43

Bảng 3 2 Thông số kĩ thuật Bộ khuếch đại tín hiệu loadcell RW-ST01A 45

Bảng 3 3 Thông số kĩ thuật Encoder Omron E6C2-CWZ6C 2000P/R 47

Bảng 5 1 Các lệnh so sánh 69

Bảng 5 2 Tham số của CTRL_HSC 70

Bảng 5 3 Tham số của lệnh NORM_X 72

Bảng 5 4 Tham số của lệnh SCALE_X 73

Bảng 5 5 Bảng chức năng các chân của khối MB_COMM_LOAD 74

Bảng 5 6 Bảng chức năng các chân của MB_MASTER 76

Bảng 5 7 Tham số khối PID_Compact 83

Trong quá trình sản xuất tại các nhà máy, khu công nghiệp tập trung hiệnnay khâu định lượng vô cùng quan trọng Khâu định lượng giúp xác định chínhxác khối lượng nguyên vật liệu, thành phẩm và bán thành phẩm tronng sản xuất.Các thiết bị định lượng có mặt trong hầu hết các khâu trong hệ thống, công đoạnsản xuất: cung ứng nguyên vật liệu, cấp liệu cho từng giai đoạn, cân và đóng góisản phẩm…

Tự động điều khiển giám sát các quá trình sản xuất nói chung và cân địnhlượng nói riêng là một trong những ưu tiên hàng đầu của các doanh nghiệpnhằm nâng cao năng suất hạ giá thành sản phẩm, giảm chi phí hoạt động tăngcường khả năng cạnh tranh trong quá trình hội nhập hiện nay

Những ứng dụng và lợi ích của hệ thống cân định lượng là rất lớn vì vậy em

đã lựa chọn để tài “ Xây dựn mô hình cân băng định lượng nguyên liệu đầu vào trong nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi” Thông qua những tìm hiểu

của em về hệ thống cân định lượng còn nhiều thiếu sót mong nhận được sự đánhgiá và góp ý của thầy cô

Em xin trân thành cảm ơn !

Chương 1 TỔNG QUAN1.1 Tổng quan ngành thức ăn chăn nuôi

Ngành chăn nuôi ở nước ta đang ngày càng phát triển cả về quy mô và chấtlượng Trong đó, thức ăn chiếm tới 65 - 70% giá thành của sản phẩm chăn nuôi,

là một nhân tố quan trọng trong phát triển chăn nuôi Ở nước ta hiện nay đã vàđang sử dụng thức ăn chăn nuôi hỗn hợp công nghiệp bên cạnh sử dụng thức ănchăn nuôi truyền thống Nhưng hiện nay thức ăn công nghiệp mới đáp ứng được

65 - 70% nhu cầu của thị trường Những điều nêu trên cho thấy nhu cầu thức ănchăn nuôi, nhất là thức ăn công nghiệp là rất lớn và ngày một tăng

Thức ăn công nghiệp cần sản xuất tại các nhà máy thức ăn chăn nuôi quy

mô lớn với hệ thống tự động hóa trong đó có hệ thống cân tự động trong phốitrộn nguyên liệu thức ăn Việc sản xuất thức ăn chăn nuôi đặc biệt cần đếnnhững dây truyền cân định lượng nguyên liệu đầu vào Việc định lượng nguyênliệu đầu vào sẽ cho ra những mẻ thức ăn đạt đúng tiêu chuẩn chất lượng Việcđịnh lượng nguyên liệu không thể sử dụng một hệ thống cân tĩnh vào công việcđịnh lượng, nó sẽ làm tốn rất nhiều thời gian và nhân lực cho việc này Cần phải

có một dây truyền tự động hóa hoàn toàn cho việc này, đảm bảo quá trình cấpliệu là liên tục, vẫn đảm bảo đúng và đủ nguyên liệu cho quá trình sản xuất

Việc áp dụng cân định lượng trong khâu sản xuất giúp giảm lao động, nângcao hiệu quả, giảm chi phí sản xuất hạ giá thành sản phẩm chăn nuôi Thức ănchăn nuôi gồm nhiều thành phần với tỷ lệ khác nhau vì vậy cân định lượng cầnđảm bảo tính chính xác và hiệu quả

Hình 1 1 Sơ đồ công nghệ tổng quan

Các nguyên liệu như ngô, sắn, gạo,… được đựng trong các silô Sau khitính toán tỉ lệ các nguyên liệu trong thành phần thức ăn, nguyên liệu được xả từsilô xuống băng tải Băng tải vừa đóng vai trò vận chuyển, vừa đóng vai trò cânlượng nguyên liệu sao đúng với tỉ lệ của nó trong thức ăn Sau khi nguyên liệuđược vận chuyển đủ tới máy nghiền, chúng sẽ được nghiền để đạt kích thướcyêu cầu Tiếp đó, nguyên liệu được cho vào máy trộn để tạo thành hỗn hợpđồng nhất trước khi đưa vào máy ép tạo viên hoặc đóng gói trực tiếp ở dạng bột.Cuối cùng sản phẩm được đưa vào kho lưu trữ trước khi được vận chuyển đi tiêuthụ

Định lượng nguyên liệu

Các cân băng định lượng có nhiệm vụ xác định mức độ, liều lượng cácthành phần thức ăn trong hỗn hợp thức ăn theo quy định đối với từng loại vậtnuôi, càng đảm bảo chính xác càng tốt Đặc biệt đối với những thành phần thức

ăn bổ sung chiếm tỉ lệ nhỏ đòi hỏi độ chính xác cao, nếu quá mức quy định cóthể gây hại đến cơ thể vật nuôi

Nghiền nguyên liệu

Nghiền nguyên liệu thô để đạt được kích thước theo yêu cầu, tạo khả năngtrộn đồng đều giữa các cấu tử làm các chất dinh dưỡng được phân bố đều vàtăng khả năng tiêu hóa Hơn nữa nguyên liệu được nghiền mịn sẽ thuận lợi choquá trình tạo viên làm cho viên thức ăn có bề mặt bóng dễ liên kết hơn giữa cáccấu tử thành phần

Trộn nguyên liệu

Máy trộn thức ăn có nhiệm vụ khuấy trộn các thành phần thức ăn đã đượcđịnh mức theo một tỷ lệ thích hợp tạo thành hỗn hợp đồng nhất Nhìn chungthành phần nguyên liệu khô được trộn trước sau đó mới tiếp tục trộn đến cácnguyên liệu dạng ướt Việc trộn có thể được thực hiện một lần hay nhiều lầntheo từng mẻ trộn Thức ăn hỗn hợp được trộn đều giúp bổ sung dưỡng chất,mùi vị cho nhau giữa các thành phần nguyên liệu Đồng thời, trộn thức ăn cònlàm tăng cường phản ứng hóa học hay sinh học khi chế biến thức ăn

Tạo viên thức ăn

Bột sau đảo trộn, nạp vào bộ phần tiếp liệu của máy ép viên, được bổsung một lượng hơi nước cần thiết tạo cho sản phẩm đạt đến độ ẩm phù hợp vớiyêu cầu công nghệ Sau khi trộn và làm nóng, bột được đưa vào bộ phận tạohạt Thông thường độ ẩm sẽ tăng từ 13 – 18% Hạt ra khoi khuôn ép có nhiệt độ50- 80 độ C , sau đó hạt được đưa xuống làm lạnh và khô bằng không khí ở máylàm nguội Lúc đó độ ẩm sẽ giảm từ 18% xuống còn 14% Tiếp theo hạt đượccắt thành những viên có kích thước phù hợp nhờ máy bẻ vụn viên, sau đó hạt sẽđến máy sàng viên Những viên có kích thước quá nhỏ sẽ được đưa trở lại máy

ép viên, những viên có kích thước quá lớn đưa trở lại máy bẻ vụn viên, nhữngviên có kích thước đạt yêu câu được đưa xuống xilo chứa sản phẩm

Đóng gói sản phẩm

Sản phẩm của nhà máy có 2 dạng

+ Dạng bột ( cám)

+ Dạng viên

Hình 1 3 Thức ăn chăn nuôi dạng viên

Hỗn hợp sau đảo trộn nếu đưa đi đóng bao ngay ta sẽ có sản phẩm dạngbột, nếu đưa qua công đoạn tạo viên sẽ có sản phẩm dạng vên Sản phẩm đượcđóng bao 30-50 kg nhờ cân và đóng bao tự động

1.3 Tổng quan hệ thống cân băng định lượng trong các nhà máy

Hệ thống cân băng định lượng trong các nhà máy thường là hệ thống cânđộng, tham gia vào quá trình cân đo các nguyên liệu theo các tỷ lệ, thành phần

và năng suất đặt trước, cung cấp nguyên liệu đảm bảo lưu lượng sao cho phùhợp với điều kiện trước khi tạo ra sản phẩm mới từ nguyên liệu đã cấp

Hình 1 4 Cân băng định lượng trong thực tế

Trong quá trình sản xuất đòi hỏi tính liên tục, pha trộn nguyên liệu có độchính xác, cân được khối lượng nguyên vật liệu đã được vận chuyển theo yêucầu của thành phẩm Cân băng định lượng là một trong những khâu quan trọnggiúp cho nhà máy hoạt động một cách liên tục, cung cấp chính xác lượng

nguyên liệu cần thiết cho nhà máy, lượng nguyên liệu này đã được người lậptrình cài đặt một giá trị trước

Với mỗi hệ thống cân băng định lượng sẽ có một thống số kỹ thuật riêngcủa nó để phù hợp cho loại nguyên liệu, sản phẩm và dây truyền của doanhnghiệp Hiện nay cân băng định lượng đang được ứng dụng rất rộng rãi trongcác nhà máy dây truyền như: Nhà máy sản xuất thạch cao, nhà máy xi măng,nhà máy phân bón, nhà máy gạch Ngoài ra, cân băng còn được ứng dụng vàotrong các doanh nghiệp chế biến, khai thác khoáng sản, nhiệt điện Tuỳ vàođiều kiện môi trường, nguyên liệu, mà từ đó các doanh nghiệp sẽ lựa chọn chomình một hệ thống cân băng phù hợp Về kỹ thuật cân băng định sẽ khác nhau,còn về nguyên lý hoạt động thì các hệ thống cân băng là tương tự nhau

Vai trò của băng tải trong các nhà máy công nghiệp là vô cùng quantrọng, điều này được thể hiện rõ nét trong nhà máy xí nghiệp xi măng, các nhàmáy chế biến thức ăn gia súc, các nhà máy chế biến thực phẩm….Các băng tảiđóng vài trò vận chuyển nguyên vật liệu, thành phần thay đổi cho sức người vàphương tiện vận chuyển cơ động khác Trong khuôn viên nhà máy, phân xưởng

để vận chuyển vật liệu từ nơi này đến nơi khai thác, bến bãi tập kết hoặc khochứa nguyên vật liệu để phục vụ cho quá trình sản xuất

Việc đo lường và kiểm soát khối lượng trong các nhà máy, xí nghiệp làhết sức quan trọng Trong rất nhiều quá trình, việc đo lường và kiểm soát khốilượng là không thể thiếu để có thể đạt được chất lượng sản phẩm cuối cùng làtốt nhất, với năng suất cao nhất và giá thành thấp nhất Trước kia chúng ta cócác hệ thống đo khối lượng dùng đối trọng hoặc lò xo bằng các kết cấu cơ khí,việc sử dụng các loại cân này rất cồng kềnh và độ chính xác không cao

Ngày nay các quá trình sản xuất trong hệ thống hiện đại đòi hỏi phải có

độ chính xác rất cao trong việc đo lường của thiết bị Vấn đề công nghệ đó phùhợp, hiển thị chính xác các thông số đo lường hiện đang là vấn đề được rất nhiều

kỹ sư tích hợp, đo lường và điều khiển quan tâm

1.4 Cấu tạo của một hệ cân băng định lượng

Hình 1 5 Cấu tạo cân băng định lượng

Cấu tạo của cân băng định lượng gồm các phần sau cơ bản :

7: Hộp số - giảm số vòng quay , tăng momen kéo của động cơ

8: Động cơ – truyền động chính cho băng tải

9: Biến tần – điều khiển động cơ

10: Bộ điều khiển PLC – nhận tín hiệu từ cảm biến, xuất tín hiệu điều chỉnh tốc độ của băng tải và lưu lượng liệu ở điểm đổ liệu sao cho tương ứng với giá trị đặt

11: Màn hình điều khiển - giám sát HMI : cho phép giám sát liên tục cácthông số trong hệ thống để điều khiển , chỉ thị các giá trị đo lường , cài đặt năngsuất

12: Bộ khuếch đại tín hiệu Loadcell – biến đổi tín hiệu Loadcell sang tínhiệu mà bộ điều khiển đọc được

 Quy trình hoạt động:

Đầu tiên, người vận hành sẽ lấy giá trị trừ bì của băng tải bằng cách chobăng tải chạy ở trạng thái rỗng ( không có nguyên liệu ở trên băng) Cảm biếnLoad cell sẽ đo khối lượng của băng tải và bàn cân trong 1000 lần, bộ điều khiển

sẽ chia lấy giá trị trung bình để lưu vào bộ nhớ làm giá trị bì ( Q0) Tiếp đến,người vận hành sẽ đo nhập giá trị năng suất (set point) vào màn hình điều khiểngiám sát HMI Nguyên liệu được đổ vào phễu chứa Khi nhấn nút hoạt động,băng tải được truyền động bằng động cơ qua hộp số để tăng momen kéo

Khi băng tải hoặt động, nguyên liệu được kéo ra và dẫn lên một bàn cân được

bố trí dưới băng tải Lượng vật liệu này cùng băng tải và bàn cân tác dụng lên loadcell Tín hiệu điện áp ra của loadcell được khuếch đại và đưa đến bộ điều khiển đế tính ra khối lượng loadcell cân được ¿ ¿ ) Bộ điều khiển sẽ lấy giá trị Q a vừa đo được trừ đi giá trị bì Q0 đã lưu trong bộ nhớ để xác định được khối lượng nguyên liệu (Q b) đang chạy trên băng tải tại thời điểm đo Cùng lúc đó cảm biến tốc độ sẽ đo tốc độ quay của tang

bị động và gửi truyền về bộ điều khiển để tính được tốc độ dài ( V ) của băng tải theo công thức :

𝑉 = (𝐶𝑜𝑢𝑛𝑡𝑃𝑢𝑙𝑠𝑒 × 𝐷 × 𝜋)/ ( 0.1 × 𝑅𝑒𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑖𝑜𝑛) (𝑚/𝑠)

Với : 𝐷: đường kính tang bị động (𝑚)

𝑅𝑒𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑖𝑜𝑛: độ phân giải của encoder (𝑥𝑢𝑛𝑔/𝑣ò𝑛𝑔) 𝐶𝑜𝑢𝑛𝑡𝑃𝑢𝑙𝑠𝑒: số xung Encoder ếm ượcđếm được đếm được

Thiết bị điều khiển đưa ra năng suất nguyên liệu thực tế dựa vào tín hiệukhối lượng nguyên liệu và tốc độ băng tải:

Q= Q b∗V

L hd

Q : lưu lượng nguyên liệu ( kg/s)

L : chiều dài lớp liệu được cân trên băng tải(m)

Bộ điều khiển sẽ so sánh lưu lượng nguyên liệu thực tế (actual value) vớigiá trị cài đặt Bộ điều khiển xử lý tính toán theo thuật toán PID để luôn đảmbảo lưu lượng nguyên liệu đúng với giá trị cần thiết Khi mà lưu lượng nguyênliệu trên băng tải nhỏ hơn giá trị đặt thì đòi hỏi phải tăng tốc độ động cơ lên đểbăng tải chuyển động nhanh hơn, nhầm cung cấp đủ lượng nguyên liệu cần thiết.Ngược lại khi lượng nguyên liệu trên băng tải vận chuyển với lưu lượng nhiềuhơn thì bộ điều khiển sẽ tự động điều khiển cho động cơ quay với tốc độ chậmlại

1.5 Mục tiêu, phạm vi nghiên cứu của đề tài đồ án tốt nghiệp

- Đề tài tập trung vào xây dựng mô hình cân băng định lượng để xác địnhkhối lượng của nhóm nguyên liệu dạng hạt (ngô, gạo,lạc, đỗ tương, ) trênbăng tải sử dụng sử dụng trong phòng thí nghiệm với lưu lượng tối đa 0.5 tấn/h,vận tốc băng tải tối đa 0,1m/s, sử dụng bộ điều khiển PLC S7-1200 , truyềnđộng bằng động cơ điện 3 pha không đồng bộ giảm tốc được điều khiển bằngbiến tần cho nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi

- Sử dùng truyền thông Modbus RTU

- Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát mô hình cân băng định lượng

1.6 Kết luận chương 1

Chương 1 đã khái quát được vai trò và các ứng dụng trong thực tế của cânbăng định lượng Tìm hiểu được cấu tạo, các thành phần của cân băng địnhlượng và nguyên lý hoạt động, nguyên lý tính lưu lượng, đo trọng lượng liệutrên băng tải Từ đó làm cơ sở để có thể tính chọn và xây dựng mô hình hệ thốngcân băng định lượng bằng phương pháp thực nghiệm

Chương II: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC

2.1.Cấu tạo cơ khí của mô hình cân băng định lượng

- Chiều dài băng tải: 1000mm

2.2.1 Lựa chọn phương thức truyền động băng tải

Bộ phận truyền động trong cân băng định lượng là tang tải và băng tải nêncần một thiết bị truyền động quay cho tang tải kể kéo băng tải chạy Theo yêucầu công nghệ, băng tải cần điều chỉnh tốc độ liên tục, tốc độ thấp, thiết bịtruyền động có cấu tạo đơn giản, hoạt động bền bỉ, lâu dài, chi phí đầu tư thấp

và đảm bảo vệ sinh trong môi trường sản xuất thức ăn

Xem xét thấy động cơ khí nén cơ cấu đơn giản, có khả năng điều chỉnhvận tốc vô cấp nhưng lại không đảm bảo ổn định momen kéo của băng tải khi tảitrọng thay đổi Ở áp suất cao sinh ra lực lớn nhưng ở áp suất thấp sẽ cung cấplực yếu hơn và tốc độ truyền động chậm lại, làm cho momen bị giảm, khôngđảm bảo ổn định lực kéo băng tải Còn động cơ thủy lực tuy có momen lớn ở cảtốc độ thấp và cao, thay đổi vận tốc dễ dàng nhưng thời gian thay đổi vận tốcchậm, khó điều chỉnh tốc độ chính xác, giữ ổn định do tính đàn hồi của các ốngdẫn đầu Sự thay đổi nhiệt độ và độ nhớt thay đổi làm ảnh hưởng đến độ chínhxác điều khiển Rò rỉ chất lỏng thủy lực dẫn đến những vấn đề mất vệ sinh trongmôi trường sản xuất thức ăn Cả 2 loại động cơ trên đều cần thêm động cơ điệnhoặc động cơ đốt trong để cung cấp khí nén cho động cơ khí nén hoặc đẩy dầuthủy lực cho động cơ thủy lực hoạt động làm cho hệ thống truyền động trở lêncồng kềnh, phức tạp Vì vậy động cơ thủy lực khí nén không đáp ứng được yêucầu bài toán

Xem xét với động cơ điện một chiều nhận thấy ưu điểm lớn nhất củađộng cơ điện một chiều đó là điều chỉnh, thay đổi tốc độ liên tục, momen sinh ralớn và khả năng làm việc trong điều kiện quá tải Động cơ điện một chiều khôngnhững có thể điều chỉnh rộng và chính xác , mạch điều khiển đơn giản hơn đồngthời lại đạt chất lượng cao so với động cơ điện không đồng bộ Nhưng động cơđiện một chiều có nhược điểm là có hệ thống cổ góp - chổi than nhanh bị mònlàm người vận hành phải thương xuyên giám sát , thay thế tốn nhiều chi phí Bên cạnh đó động cơ điện một chiều không dùng nguồn điện lưới sẵn mà phải

có nguồn cấp riêng cũng khiến chi phí đầu tư tăng đáng kể Mặt khác giá thànhđộng cơ điện một chiều lớn hơn nhiều động cơ điện ba pha không đồng bộ do sửdụng nhiều kim loại màu, bảo quản, chế tạo cổ góp phức tạp Động cơ điện 1chiều đáp ứng được yêu cầu về truyền động nhưng hoạt động lại không bền bỉ,giá thành lớn nên không được lựa chọn

Động cơ điện ba pha không đồng bộ có giá thành rẻ , cấu tạo đơn giản,dải công suất rộng, có thể thay đổi vận tốc liên tục một cách nhanh chóng, vậnhành ổn định, liên tục lâu dài, dễ bảo trì bảo dưỡng Động cơ điện ba pha khôngđồng bộ làm việc được trong nhiều môi trường , đáp ứng được yêu cầu của môitrường sản xuất thức ăn, thực phẩm.

Tuy trước đây , động cơ ba pha không đồng bộ khó điều chỉnh tốc độ, đặctính mở máy không tốt, dòng mở máy lớn (gấp 6-7 lần dòng định mức), momen

mở máy nhỏ Nhưng ngày nay với sự ra đời của biến tần với giá thành ngàycàng hợp lí không chỉ giúp động cơba3 pha không đồng bộ điều chỉnh tốc độtuyến tính hay nhiều cấp trở nên dễ dàng mà còn giữ được đường đặc tính

cơ Biến tần cho khởi động êm, khởi động với dòng điện thấp hơn dòng điệnđịnh mức, tiết kiệm lượng điện ở thời điểm này Đồng thời, không gây sụt áp(thậm chí gây hư hỏng) cho các thiết bị điện khác trong cùng hệ thống

 Từ đó ta thấy động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc được điềukhiển bằng biến tần là loại có thể đáp ứng được các yêu cầu truyền động, giáthành của hệ thống cân băng định lượng Vì thế em chọn động cơ không đồng

bộ b pha roto lồng sóc cho hệ truyền động của băng tải

2.2.2 Tính chọn công suất động cơ cho mô hình cân băng định lượng của đề tài

Để lựa chọn động cơ băng tải hoạt động trong mô hình cân băng địnhlượng cần tính chọn công suất động cơ cho băng tải thường theo công suất cảntĩnh Khi tính chọn công suất động cơ truyền động băng tải thường theo cácthành phần sau:

+ Công suất để dịch chuyển nguyên liệu

+ Công suất để khắc phục tổn thất do ma sát trong các ổ đỡ, ma sát giữabăng tải và các con lăn khi băng tải không chạy

+ Công suất để nâng tải

* Lực cần thiết để dịch chuyển vật liệu :

1 cos k g1

F L   (N) (3.2)

Trong đó: β – góc nghiêng của băng tải : β = 0 (băng tải nằm ngang)

0.5∗1000 3600∗0.1∗1000=1389(g)

P m= P

η1∗η2∗k =

79.45 0.8∗0.8∗1.25=155.17 WTrong đó:

Tốc độ Hiệu suất Cos ρ

Hình 3 1 Động cơ không đồng bồ ba pha Seimens 1LA2070-4AB12 0.25kW

Nhưng trên đồ án, do mô hình có kích thước nhỏ, tải trọng băng tải nhỏ vàhạn chế về kinh phí đầu tư nên động cơ được sử dụng trong mô hình là động cơkhông đồng bộ ba pha rotor lông sóc Oriental có công suất 0.025 KW nhưng nốivới hộp số giảm tốc để nâng cao momen nhằm đáp ứng được yêu cầu bài toán

Bảng 2 2.Thông số kĩ thuật động cơ nhà sản xuất cung cấp

Hình 2 2 Động cơ Oriental 4IK25A-S

Kết luận : Thiết bị truyền động trong mô hình cân băng định lượng của đề tài là động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc Oriental 4IK25A-S 25W

2.3 Lựa chọn biến tần

Trong mô hình cân băng định lượng của đề tài có sử dụng một động cơkhông đồng bộ ba pha rotor lồng sóc và cần thay đổi tốc độ Hiện nay có nhiềuthiết bị để thay đổi tốc độ của một động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sócnhưng ưu việt nhất là sử dụng biến tần

2.3.1 Vai trò của biến tần trong hệ thống băng tải cân băng định lượng

- Yêu cầu của biến tần:

+ Có khả năng điều chỉnh tần số theo giá trị tốc độ mong muốn

+ Hoạt động ở lưới điện ba pha 380V hoặc một pha 220V

+ Hoạt động an toàn, đảm bảo tuổi thọ trong môi trường sản xuất thựcphẩm

+ Có khả năng điều chỉnh điện áp theo tần số để duy trì momen khôngđổi

+ Quá trình khởi động và dừng động cơ phải êm dịu để nguyên liệu trênbăng tải không bị văng, giúp kéo dài tuổi thọ của động cơ và các cơ cấu cơ khí

+ Có khả năng bảo vệ động cơ tránh quá tải

+ Có khả năng truyền thông Modbus để điều khiển và giám sát thông sốcủa động cơ qua biến tần từ xa

2.3.2 Tính chọn công suất biến tần

Động cơ sử dụng trong mô hình cân băng định lượng của đề tài có côngsuất 0.25kW Để chọn được công suất của biến tần điều khiển động cơ ta lấycông suất động cơ nhân thêm hệ số k (1 < k <2) Băng tải thuộc loại tải nhẹ nên

ta chọn hệ số k= 1.2 Công suất biến tần cần tính toán thiết là:

P = 1.2* 0.25 = 0.30kW

Ta lựa chọn biến tần trên thị trường có công suất cao hơn nhưng gần nhấtvới công suất biến tần tính toán Hiện nay có nhiều hãng biến tần, nhận thấybiến tần LS có chi phí đầu tư thấp hơn của nhiều hãng khác ở cùng công suấtnhưng vẫn đảm bảo các yêu cầu về biến tần của bài toán

Vì thế ta lựa chọn biến tần LS 004 IG5A-2 0.4kw.

Động cơ trong mô hình chỉ có công suất 25W nên biến tần LS 004 IG5A-2 0.4kw vẫn đáp ứng được.

Hình 2 3 Biến tần LS 004 IG5A-2 0.4kw

Thông số kĩ thuật biến tần sử dụng trong mô hình :

- Truyền thông : Modbus RTU

- Mô men khởi động: 150% hoặc hơn tại 0.5 Hz

- Khả năng quá tải: 120% trong 60 giây

- Chức năng bảo vệ: Quá áp, thấp áp, quá dòng, qua nhiệt động cơ,

quá nhiệt inverter, quá tải, lỗi truyền thông, lỗi phần cứng

 Điện áp đầu ra max : 3 pha 200~230V

- Đầu vào danh định

 Điện áp vào : 1 pha/3pha 200~230VAC

 Tần số : 50/60Hz

- Cài đặt tần số :

 Digital : panel

 Analog: 0 ~ +10V, -10 ~ +10V, 0 ~ 20mA

 Truyền thông

Hình 2 4 Sơ đồ chân đấu động lực

Hình 2 5 Sơ đồ chân điều khiển

Bảng 2 4 Sơ đồ chân biến tần LS IG5A

VR Nguồn cấp tín hiệu potentiometer

VI Ngõ vào tín hiệu điện áp analog : 0 – 10V ;

I Ngõ vào tín hiệu dòng điện analog : 0 –20mA ;

CM Chân chung của tín hiệu analog và tín hiệu ngõvào đa chức năng

Tiến hiệu điều

khiển ngõ ra

AM Ngõ ra analog đa chức năng.

3A, 3B, 3C Ngõ ra relay đa chức năng ( 3C: chân comchung).

MO, MG Ngõ ra transistor (NPN) đa chức năng.

Truyền thông S- , S+ Truyền thông RS485 ( Modbus RTU, LSBus ).

Sơ đồ đấu dây

Hình 2 7 Giao diện bàn phím biến tần LS IG5A Bảng 2 5 Giải thích kí hiệu trên bàn phím biến tần LS IG5A

STOP/

RESET Phím DỪNG/RESET STOP: Lệnh dừng trong khihoạt động

RESET: Lệnh reset trong khi lỗi xuất hiện

▲ Phím lên Được sử dụng để cuộn các

mã hoặc tăng giá trị thông số

▼ Phím xuống Được sử dụng để cuộn các

mã hoặc giảm giá trị thông số

◀ Phím trái Được sử dụng để nhảy tới

di chuyển con trỏ sang phải

để thay đổi giá trị thông số ENT Phím ENTER Được sử dụng để đặt hoặc

lưu thay đổi giá trị thông số HIỂN THỊ FWD Đèn chạy thuận Sáng trong khi chạy thuận

REV Đèn chạy ngược Sáng trong khi chạy ngược RUN Đèn chạy Sáng trong khi chạy hoạt

động SET Cài đặt Sáng trong khi cài đặt thông

số

Các nhóm lệnh trong biến tần LS (iG5A)

Hình 2 8 Các nhóm lệnh của biến tần LS iG5A

 Drive group: Khi vào nhóm này biến tần LS (iG5A) sẽ cài đặt các thông số:

tần số, thời gian tăng tốc (acc), thời gian giảm tốc(dec), Chọn lựa đầu vào điềukhiển chạy/ dừng (drv), chọn lựa kiểu cài đặt thay đổi tần số điều khiển (frq)

 FU group1: Khi vào nhóm này biến tần LS (iG5A) sẽ cài đặt các thông số có

chức năng điều chỉnh tần số, điện áp

 FU group2: Khi vào nhóm này biến tần LS (iG5A) sẽ cài đặt thông số cho

ứng dụng PID, thông số motor

 IO group: Khi vào nhóm này biến tần LS (iG5A) sẽ cài đặt các thông số chức

năng ngõ ra, vào

hình cân băng định lượng chỉ cài đặt một số thông số chức năng cần thiết sau :

drC Lựa chọn chiều quay

động cơ

F (Thuận), R(Ngược)

2.4.1 Vai trò của Aptomat trong hệ thống cân băng định lượng

Aptomat là tên gọi chung của một thiết bị có chức năng bảo vệ quá tải vàngắn mạch trong hệ thống điện hạ áp

2.4.2 Tính chọn Aptomat

Trong mô hình hệ thống cân băng định lượng này có sử dụng động cơkhông đồng bộ ba pha rotor lồng sóc có công suất định mức P = 25 W, dòngđiện định mức Iđm =0.22A và điện áp định mức là Uđm = 220 V 50Hz

Vì động cơ khởi động bằng biến tần nên ta không xét tới dòng khởi độngcủa động cơ khi chọn Aptomat

Để tính toán lựa chọn aptomat phù hợp, đảm bảo an toàn cho động cơ, tiếtkiệm chi phí cho hệ thống em tính chọn dòng điện thực tế của aptomat theo côngthức:

I tt = (1,2 ÷1,5).I dm

Chọn hệ số là 1,4

Vậy IP1 tt = 1,4 IP1 dm = 1,4 0,22 = 0.3 (A)

Để đảm bảo các aptomat làm việc ổn định, tuổi thọ cao với chi phí kinh tếthấp nhất ta chọn các aptomat có IdmA lớn hơn gần nhất với Itt ở trên

Nguồn điện sử dụng trong mô hình là nguồn điện một pha hai dây 220VAC

Ta lựa chọn MCB 2P 6A Mitsubishi BH-D6

Hình 2 9 MCB 2P 6A Mitsubishi BH-D6 Bảng 2 10 Thông số kĩ thuật của 10 MCB 2P 6A Mitsubishi BH-D6

Hình 2 11 Sơ đồ mạch động lực

Chương III: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ CẢM BIẾN

VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Khi tiến hành lựa chọn thiết bị cho một hệ thống nào đó thì sẽ có rất nhiềuphương án để lựa chọn thiết bị, và với cùng một thiết bị nhưng của nhiều hãngsản xuất khác nhau trên thị trường Nhiệm vụ của người thiết kế hệ thống điềukhiển tự động là lựa chọn được các thiết bị điều khiển và đo lường tốt nhất cho

hệ thống, vừa đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống lại rẻ về chi phí đầu tư

và chi phí bảo dưỡng, thay thế dễ dàng, có khả năng mở rộng được hệ thốngtrong tương lai Đặc biệt, đối với các thiết bị làm việc trong các môi trường làmviệc khác nhau sẽ có các phương án lựa chọn khác nhau để phù hợp với các yêucầu công nghệ của hệ thống đề ra Một yếu tố quyết định cho tuổi thọ của thiết

bị nói chung đó là: thiết bị phải được chế tạo bằng loại vật liệu sao cho phù hợpvới môi trường mà thiết bị đó làm việc Ở hệ thống cân băng định lượng, cácthiết bị phải làm việc trong môi trường thức ăn, bụi cám, nên đòi hỏi rất khắtkhe về vật liệu làm thiết bị Ngoài các yếu tố về độ chính xác, nhiệt độ môitrường, độ IP ( độ bảo vệ của thiết bị với môi trường bên ngoài ), độ an toàn vớimôi trường, chức năng của loại thiết bị đó để làm gì, loại thiết bị đó do hãng nàosản xuất, làm việc liên tục hay không liên tục, nếu mà làm việc liên tục thì dảilàm việc của thiết bị như thế nào và đưa ra đầu ra là tín hiệu ( dòng điện hayđiện áp )… Sau khi đã lựa chọn cho thiết bị với đầy đủ các thông số kỹ thuậtnhư trên thì cuối cùng sẽ lựa chọn ra loại thiết bị cần cho hệ thống và mã sảnxuất của thiết bị đó

Xuất phát từ yêu cầu công nghệ của cân băng định lượng, các thiết bị sẽđược lựa chọn cho mạch điều khiển gồm các thiết bị sau:

+ Thiết bị điều khiển

+ Thiết bị điều khiển giám sát

+ Thiết bị đo: đo khối lượng nguyên liệu trên băng tải, đo tốc độ băng tải+ Các thiết bị bảo vệ mạch

+ Đèn báo

3.1.1 Phương án bộ điều khiển dùng vi xử lí

Trong hệ thống cân băng định lượng có thể sử dụng vi xử lí cho hệ thốngđiều khiển Nhưng để thiết kế được bộ điều khiển dùng vi xử lí tốn nhiều thờigian và kinh phí cho quá trình thiết kế Môi trường sản xuất thức ăn công nghiệpnhiều yếu tố gây nhiễu về nhiệt độ, độ ẩm và điều kiện sản xuất khắc nghiệt nhưrung lắc, bụi để bộ điều khiển sử dụng vi xử lí có thể được chấp nhận sử dụngthì phải trải qua nhiều quá trình kiểm tra, kiểm định để đảm bảo thỏa mãn cáctiêu chuẩn trong nghiệp như IP, NEMA, gây tốn rất nhiều thời gian Ngoài ra,việc chế tạo vi mạch đòi hỏi công nghệ chế tạo vi mạch rất khắt khe vì vi mạch

có khả năng kháng nhiễu thấp, dễ bị nhiễu trong những môi trường làm việcphức tạp với bụi bẩn, sóng hài từ các thiết bị công suất trong công nghiệp, phụ

thộc nhiều vào kĩ thuật làm mạch Do vậy, việc sử dụng bộ điều khiển trung tâm

- vi xử lý là phương án không phù hợp trong hệ thống này

3.1.2 Phương án bộ điều khiển PLC

Thiết bị điều khiển Logic khả trình PLC được các hãng sản xuất thiết kế vàkiểm định thỏa mãn các tiêu chuẩn nhất định trong công nghiệp để phù hợp vớimôi trường hoạt động theo yêu cầu PLC có ngôn ngữ lập trình xác định nhưLAD, STL, FPD nên dù có nhiều hãng sản xuất PLC nhưng cách lập trình lạigần như nhau nên tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lập trình Xét về tính tiệndụng thì PLC là thiết bị được tích hợp sẵn, còn vi xử lý thì phải chế tạo mạch vàcác linh kiện khác Như vậy, với chương trình điều khiển, PLC là bộ điều khiểnnhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trườngxung quanh (với các PLC khác hoặc với máy tính ) Toàn bộ chương trình đượclưu trong bộ nhớ dưới dạng khối chương trình ( OB, FC, FB… ) và được thựchiện với chu kỳ quét Bên cạnh đó, nhằm phục vụ bài toán điều khiển số, PLCphải có các khối hàm chức năng như Timer, Counter và các hàm chức năng đặcbiệt khác

Từ yêu cầu của hệ thống và những phân tích trên chọn bộ điêu khiển cho hệthống điều khiển trong mô hình cân băng đinh lượng là PLC

Hiện nay, có các hãng sản xuất PLC nổi tiếng và phổ biến như: Siemen,Mitsubishi, Omron có PLC ở các phân khúc khác nhau như:

- Mini PLC - có thể điều khiển từ 15 đến 128 điểm I/O: Logo ( Siemens) ;ZEN ( Omron); Zeilo ( Schneider)

- Micro PLC - điều khiển từ 128 đến 512 điểm I/O: S7-200, S7-1200

( Siemens); MELSEC FX Series (Mitsubishi ); Twido ( Schneider); CP1H( Omron).

- Great PLC - có thể thực hiện tới trên 512 điểm I/O : 300, 400,

S7-1500 ( Siemens); CJ1M ( Omron) ; MELSEC Q , MELSEC A (Mitsubishi)

Tuy nhiên, Siemen là hãng sản xuất PLC đã có mặt ở Việt Nam từ lâu, hỗtrợ thiết bị cho nhiều trường đại học để giảng dạy và được khá nhiều trường họclựa chọn là hãng thiết bị để sinh viên tiếp cận, học Ngoài ra, trong các nhà máysản xuất hiện nay chủ yếu sử dụng PLC của hãng Seimens do vậy khả năng tiếpcận thiết bị PLC Siemen dễ dàng và thuận lợi hơn

Các dòng Siemen có mặt ở Việt Nam hiện nay như:

+ S7-200: dòng sản phẩm trung bình có ứng dụng cho các dự án với I/Okhoảng 128

+ S7-300 và S7-400: là dòng sản phẩm cao cấp cho các dự án vừa đến lớn,

có số lượng I/O lớn, viết bằng nhiều ngôn ngữ khác nhau, thời gian đáp ứngnhanh

+ Logo dòng sản phẩm cho các ứng dụng nhỏ khoảng 16-24 I/O

+ S7-1500: là dòng sản phẩm nâng cấp của S7 - 300, S7- 400 vừa được ramắt trong thời gian gần đây với những ưu điểm vượt trội S7- 1500 có truyềnthông profinet với giắc cắm RJ 45, đây là loại giắc cắm tiện dụng, phổ biếnnhưng lại có độ bền cơ học không cao bằng giắc cắm chuẩn RS 485 của S7 –300

+ S7-1200: là dòng sản phẩm nâng cấp của S7-200, tích hợp sẵn giắc cắm

RJ 45 cho truyền thông qua cổng Ethernet có thể kết nối PC-PLCs, PLCs-HMI,PLCs-PLCs Tốc độ truyền thông profinet 10/100Mbits/s, tích hợp tính năng đolường, điều khiển vị trí, điều khiển quá trình

Nhận thấy hệ thống cân băng định lượng có số lượng đầu vào ra ít, cần cótruyền thông với HMI nên cần bộ điều khiển nhỏ gọn, tích hợp sẵn các tính năng

cần thiết trên PLC và giá thành thấp nên ta lựa chọn dùng trong hệ thống là PLC S7 – 1200 của hãng Siemen.

Kết luận: Do yêu cầu công nghệ của hệ thống cân băng định lượng cần các đầu

vào, đầu ra như:

+ 1 Tín hiệu analog vào của loadcell : 0-10V

+ 1 Tín hiệu vào của xung Encoder : 2000(xung/vòng)*0.56(vòng/s)=1120Hz

- Có giao thức truyền thông Modbus RTU để giao tiếp với biến tần