Điều khiển và giám sát dây chuyền phân loại cá xuất khẩu theo trọng lượng

Điều khiển và giám sát dây chuyền phân loại cá xuất khẩu theo trọng lượng đồ án cuối kỳ nhành công nghệ tkyx thuật điều khiển và tu động hóa. đồ án chuyên ngành . liên quan đến plc và các phần mềm quan trọng như mô phỏng trên win cc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG KHOA CƠNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HĨA BÀI BÁO CÁO MƠN HỌC: HỆ THỐNG SCADA, DCS VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI CÁ XUẤT KHẨU THEO TRỌNG LƯỢNG Giáo viên hướng dẫn: Ths.Đỗ Thị Mai Sinh viên thực hiện: - Đào Ngọc Thanh - Thân Quang Sang Lớp : Tự Động Hóa K14 Lời Nói Đầu Trong mơi trường xã hội ngày cơng nghiệp hóa, đại hóa việc ứng dụng dây chuyền tự động vào sản xuất hay xuất mặt hàng nông sản, hải sản trái cây, tôm,cá việc vô thiết yếu Cá mặt hàng thủy hải sản Việt Nam xuất sang nước khác nhiều ví dụ Hàn Quốc hay Trung Quốc, quy trình giám sát đóng gói quan trọng cần đảm bảo tính chất tự động hầu hết khâu Để thực công việc cách khoa học nhằm đạt số lượng sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi kinh tế Một số Công ty, Xí nghiệp sản xuất đưa vào sử dụng cơng nghệ lập trình PLC sử dụng loại phần mềm tự động Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội Do em xin giới thiệu đến hội đồng đồ án “Điều khiển giám sát dây chuyền phân loại cá xuất theo trọng lượng”do Đỗ Thị Mai hướng dẫn Trong q trình thực đồ án gặp nhiều khó khăn cố gắng khả có hạn kinh nghiệm chưa nhiều nên tránh khỏi sai sót mong đóng góp ý kiến bổ sung thầy cô giáo để đồ án hoàn thiện Thái nguyên , ngày 10 tháng 10 năm 2019 CHƯƠNG I:HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 1.1 Tổng quan hệ thống điều khiển giám sát SCADA từ viết tắt Supervisory Control And Data Acquisition (Điều khiển giám sát thu thập liệu) Nó khơng hệ thống điều khiển đầy đủ mà hệ thống giám sát Hệ thống SCADA kết kết hợp chặt chẽ công nghệ thông tin công nghệ tự động hoá Các thiết bị tự động hoá có khả truyền thơng tham gia vào mạng truyền thông công nghiệp Một hệ thống SCADA bao gồm hay nhiều máy tính, dùng kèm với phần mềm ứng dụng thích hợp Chúng hình thành Trạm (MS - Master Stations) kết nối thơng qua hệ thống thông tin liên lạc (đường dây hữu tuyến, vô tuyến, đường dây truyền tải, cáp quang, mạng Internet ) kết nối với đơn vị tải đầu cuối (RTU Remote Terminal Units) Các RTU đặt nhiều vị trí khác để thu thập liệu, điều khiển từ xa, tự điều khiển linh hoạt hệ thống thơng báo định kỳ kết máy tính chủ Một hệ thống SCADA thu thập thông tin, truyền thơng tin trở lại vị trí trung tâm, sau cảnh báo trạm có cố xảy ra, cần thực phân tích điều khiển, xem xét liệu cố có nguy cấp hay không, hiển thị thông tin theo dạng logic có tổ chức định Hệ thống SCADA dạng đơn giản, hệ thống giám sát điều kiện mơi trường, phức tạp, hệ thống giám sát hoạt động nhà máy lượng hạt nhân Trước đây, hệ thống SCADA sử dụng mạng chuyển mạch chung (PSN - Public Switched Network) để phục vụ mục đích giám sát Hiện nay, nhiều hệ thống giám sát sử dụng sở hạ tầng LAN/WAN (Local Area Network/Wide Area Network) Kỹ thuật không dây ứng dụng rộng rãi cho mục đích giám sát 1.2 Cấu trúc hệ thống điều khiển giám sát Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống SCADA Hệ scada bao gồm  Một nhiều thiết bị giao tiếp liệu, thường RTU PLC  Một hệ truyền thông sử dụng để truyền liệu thiết bị giao tiếp liệu khối điều khiển, máy tính máy chủ trung tâm SCADA Hệ thống sóng vơ tuyến, điện thoại, cáp, vệtinh kết hợp loại  Một nhiều máy tính chủ trung tâm (còn gọi SCADACenter, Master Station, Master Terminal Unit - MTU)  Một tập chuẩn và/hoặc hệ thống phần mềm (đôi gọi làphần mềm giao diện người – máy (HMI – Human Machine Interface MMI – Man Machine Interface) sử dụng để hỗ trợ cho máy chủtrung tâm SCADA ứng dụng thiết bị đầu cuối, hỗ trợ hệ thống truyền thông, giám sát điều khiển thiết bị giao diện liệu từ xa 1.3 Phần cứng hệ thống điều khiển giám sát 1.3.1 Các đơn vị tải đầu cuối RTU RTU thiết bị giao tiếp với đối tượng hệ SCADA cách truyền liệu phép đo từ xa tới hệ thống và/hoặc cảnh báo trạng thái đối tượng kết nối dựa thông báo điều khiển nhận từ hệ thống Một RTU điển hình có giao diện truyền thông (thường nối tiếp, Ethernet, giao diện riêng kết hợp đây), xử lý đơn giản, vài cảm biến, vài chuyển mạch, Bus sử dụng để liên lạc với thiết bị và/hoặc Board giao diện Bus gọi Bus thiết bị Các Board giao diện dạng số dạng tương tự, thiết kế cho dầu vào, cho dầu hai Chúng thường viết tắt "DI" (Digital Input), "AO" (Analog Output), Các RTC thực chất điều khiển (PLC vi điều khiển), bên thường chứa sẵn chuyển đổi ADC (Analog Digital Converters) DAC (Digital Analog Converters) Các RTU thiết kế chặt chẽ, bao gồm: ngõ vàora I/O bảo vệ nghiêm ngặt để khử nhiễu chống xung độ điện áp Các RTU thiết kế để làm việc mơitrường có nhiệt độ khắc nghiệt (- 40°C đến +85°C), cấp nguồn điện AC 120/240V, điện DC 125/24VDC Một RTU có nhiều cổng kết nối cho RTU chia sẻ nhiều máy (Master Station)  Có loại RTU sau  RTU dùng cho trạm trung chuyển  RTU dùng để tự động hoá lưới phân phối  Bộ điều khiển Logic khả trình (PLC -Programmable Logic Control)  Bộ chuyển đổi (Transducer)  Bộ đồn xung (Pulse Accumulator) 1.3.2 Trạm chủ hệ thống SCADA Trạm chủ hệ thống SCADA có nhiệm vụ giám sát điều khiển RTU, khả tương tác đồ hoạ ngày cao máy tính dùng trạm cho phép người vận hành dễ dàng truy cập theo dõi tồn hệ thống Trạm chủ chạy trình ứng dụng SCADA hệ điều hành UNIX Windows, chương trình viết nhà cung cấp người sử dụng hiệu chỉnh bổ sung Trạm chủ không giám sát điều khiển RTU mà truy cập liệu khách hàng Khai thác sở liệu cho phép ta viết chương trình thơng minh cho phép lọc cố cảnh báo thực số hiệu chỉnh mà không cần người điều hành can thiệp.Dựa vào loại thiết bị trạm chủ, ta phân ra:  Hệ thống dựa vào máy tính PC (PC Based Systems)  Hệ thống trạm làm việc (Workstation Systems)  Hệ thống dùng máy tính Mini (Minicomputer Systems) 1.4 Phần mềm hệ thống điều khiển giám sát(WinCC) HMI từ viết tắt Human-Machine-Interface, nghĩa thiết bị giao tiếp người điều hành máy móc thiết bị Nói cách xác, cách mà người “giao tiếp” với máy móc qua hình giao diện HMI Phần mềmWinCC Siemens phần mềm chuyên dụng cho mục đíchnày WinCC chương trình ứng dụng Scada lĩnh vực dân dụng công nghiệp WinCC dùng để điều hành hình thị hệ thống điều khiển tự động hóa sản xuất qtrình WinCC chữ viết tắt Window Control Center, phần mềm hãng Siemens dùng để giám sát, điều khiển thu thập liệu trình sản xuất Theo nghĩa hẹp, WinCC chương trình hỗ trợ cho người lập trình thiết kế giao diện Người Máy– HMI (Human Machine Interface) hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), với chức thu thập liệu, giám sát điều khiển trình sản xuất Những thành phần có WinCC dễ sử dụng, giúp người dùng tích hợp ứng dụng có sẵn mà không gặp trở ngạinào Với WinCC, người dùng trao đổi liệu trực tiếp với nhiều PLC hãng khác Misubishi, Allen Braddly, Siemens,v.v…thông qua cổng COM với chuẩn RS – 232 máy tính với chuẩn RS – 485 củaPLC Khi sử dụng WinCC để thiết kế giao diện điều khiển Người – Máy (HMI) mạng SCADA, WinCC sử dụng chức sau: +Graphics Designer: thực dễ dàng chức mơ hoạt độngquacácđốitượngđồhọacủaWinCC,Windows,OLE,I/O,…vớinhiềuthuộctính động(Dynamic) +Alarm Logging: thực việc hiển thị thông báo hay báo cáo hệ thống vận hành Đảm trách thông báo nhận lưu trữ, để chuẩn bị, hiển thị, hồi đáp lưu trữ chúng Ngồi ra, Alarm Logging giúp ta tìm nguyên nhân củalỗi +Tag Logging: Thu thập, lưu trữ nén giá trị đo nhiều dạng khác Tag Logging cho phép lấy liệu từ trình thực thi, chuẩn bị để hiển thị lưu trữ liệu Dữ liệu cung cấp tiêu chuẩn công nghệ kỹ thuật quan trọng liên quan đến trạng thái hoạt động toàn hệ thống +Report Designer: có nhiệm vụ tạo thơng báo, báo cáo kết lưu dạng trang nhật ký kiện WinCC tạo giao diện Người – Máy (HMI) dựa sở giao tiếp người hệ thống máy, thiết bị điều khiển ( PLC, CNC,…) thông qua hình ảnh, sơ đồ, hình vẽ câu chữ có tính trực quan Có thể giúp người vận hành theo dõi trình làm việc, thay đổi tham số, cơng thức q trình hoạt động, hiển thị giá trị thời giao tiếp với q trình cơng nghệ thơng qua hệ thống tự động Giao diện HMI cho phép người vận hành giám sát quy trình sản xuất cảnh báo, báo động hệ thống có cố Do đó, WinCC chương trình thiết kế giao diện Người – Máy thật cần thiết, thiếu hệ thống có q trình tự động hóa phức tạp đại Từ máy tính trung tâm, điều khiển hoạt động tồn dây chuyền sản xuất lập trình WinCC, ta giám sát tất thiết bị trêndây chuyền Dựa vào giao diện HMI, giám sát thu thập liệu vào (I/O) cách xác, hỗ trợ phương thức xử lí liệu, tổ chức số liệu cách linh hoạt thông qua kiểu lập trình ngơn ngữ C 1.5 Giải pháp mạng truyền thông cho hệ thống điều khiển giám sát Để kết nối vật lý máy chủ với đầu cuối RTU, thường cần mạng LAN (Local Area Network) hay WAN (Wide Area Network) Ở khoảng cách xa (hàng trăm km trở lên), đường truyền tải điện dùng hỗ trợ để truyền dự liệu kèm theo đường điện thoại trạm thu phát vô tuyến Từ năm 80 trở lại bổ sung thêm đường cáp quang truyền tải thông tin đường dài Hiện tại, ta khai thác phương tiện truyền tải sau để thực kết nối liên lạc cho hệ thống SCADA nói chung: o Đường truyền dùng cáp kim loại o Kênh truyền dùng dây điện thoại o Mạng truyền sóng vơ tuyến o Mạng thu phát vệ tinh o Mạng cáp quang CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 2.1 Khảo sát dây chuyền thực tế Ở doanh nghiệp chế biến cá Việt Nam, trước nhập kho, cá phân loại thống kê để phục vụ cho việc lập kế hoạch sản xuất Hiện tại, khâu phân loại cá công ty nước công nhân cân thủ cơng cân bàn điện tử Q trình phân loại cá gây tốn nhiều nhân công, làm tăng chi phí sản xuất; thời gian cá chờ đợi nhập kho lâu, làm giảm chất lượng sản phẩm bị rã đông Để khắc phục hạn chế này, công ty chế biến cá trang bị hệ thống, dây chuyền phân loại cá tự động theo trọng lượng nhằm tăng suất chất lượng cá xuất nước khác Hiện nay, hệ thống cân tự động dùng phân loại sản phẩm theo trọng lượng sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực.Tuy nhiên, hãng chế tạo cân tự động thường sản xuất dòng sản phẩm có cơng dụng rộng để chế tạo hàng loạt Nếu doanh nghiệp có yêu cầu đặc thù thiết bị, cần phải đặt hàng riêng với chi phí cao Ngồi ra, đầu tư thiết bị từ nước ngồi việc bảo trì khó khăn phải chờ đợi chuyên gia từ nước phụ tùng thay đắt tiền Vì khơng có q nhiều nhà máy tự động Việt Nam Nhóm bọn em xây dựng hệ thống hướng đến mục tiêu thiết kế chế tạo mơ hình thực tiễn mà giá thành khơng q cao, việc ứng dụng hệ thống giám sát điều khiển SCADA từ xa cho dây chuyền sản xuất công cụ hỗ trợ thiết thực cho công ty việc điều hành hệ thống sản xuất Vì nhà máy xuất có dây chuyền tự động chắ suất tăng đáng kể so với việc phân loại thông thường Zn tổng trở động lúc mở máy U1 điện áp pha lưới Iđc dòng điện mở máy Dòng điện lưới I1 có biến áp: I1  I dc U  21 k k Zn Dòng điện lưới I1 mở máy trực tiếp: I1  U1 k Zn Như dòng mở máy giảm k lần Phương pháp có ưu phương pháp dùng điện kháng áp dụng nhiều thực tế Hình 4.3 mạch lực mạch điều khiển Động sử dụng : Động băng tải ba pha không đồng  Sơ đồ cấp điện cho hệ thống điều khiển Từ điện áp 380 V qua máy biến áp MBA 1KVA 380/220, đưa tới ổn áp 1KVA, cấp cho máy tính mạch tạo nguồn (Hình II II.10) Điện áp 220V đưa qua MBA (5A) có điện áp 24V đưa vào cầu điện trở có điơt D1, D2, D3, D4 để tạo điện áp chiều 24V cấp điện cho mạch điều khiển (PLC hệ thống van khí nén) 4.2 Sơ đồ đấu nối PLC -S7300 Ta chuyển đổi địa lần loạt theo bảng sau đấu nối thực tế lên PLC Tác động đếm M0.0 I0.0 CB cá nhỏ M0.4 I0.1 CB cá trung bình M0.5 I0.2 Đếm cá nhỏ M1.0 I0.3 Đếm cá trung bình M1.1 I0.4 Đếm cá to M1.2 I0.5 Start M0.1 I0.6 Stop M0.2 I0.7 Set CB cá nhỏ M0.6 I1.0 Set CB trung bình M0.7 I1.1 Xác nhận cân hồn thành M0.3 I1.2 Hình 4.4 Bảng thơng số Hình 4.5 Sơ đồ đấu nối PLC-S7300 Chi tiết :  Sử dụng PLC – S7300 CPU 312  11 ngõ vào ngõ  Nguồn cấp PLC động chiều 24V DC 4.4 Cấu trúc chương trình 4.4.1 Chu trình điều khiển PLC thực chương trình theo chu trình kín lặp lại liên tục có lệnh dừng Mỗi vòng lặp hay gọi vòng quét bắt đầu việc quét số liệu từ kênh vào/ra, chuyển số liệu đến vùng nhớ đệm đầu vào/ra, bước thực lệnh chương trình thực phép tính logic, phép tính số học để xác định tác động điều khiển, bước chuyển liệu từ nhớ đệm đầu đến kênh Khi có lệnh dừng xuất PLC dừng hoạt động xử lý thông tin truyền tin để kiểm tra khối chương trình tương ứng với lệnh ngắt 4.4.2 Chương trình điều khiển Chương trình điều khiển viết phần mềm PLC S7-300 4.4.2.1 Ngõ vào chương trình 4.4.2.2 Chương trình điều khiển KẾT LUẬN Qua trình xây dựng hoàn thành báo cáo: với việc thiết kế điều khiển " Giám sát hệ thống phân loại cá tra xuất theo trọng lượng " dùng PLC S7-300 em thấy đề tài hay, có tính ứng dụng lớn thực tế Trên sở báo cáo giải yêu cầu thực tế là: - Xây dựng hệ thống điều khiển giám sát theo yêu cầu đặt - Vận hành theo yêu cầu công nghệ - Hệ thống phân loại áp dụng nhiều nhà máy xuất Trong thời gian thực đề tài, bọn em số vấn đề hạn chế: hệ thống chưa đạt trình độ tự động hóa cao nên chưa phát huy hết chức PLC S7-300 hệ thống áp dụng phổ biến công nghiệp với quy mô từ sản xuất nhỏ đến quy mô sản xuất lớn Tuy nhiên thời gian xây dựng báo cáo bọn em tiếp thu nhiều kiến thức q báu bổ ích có thành định rút từ đề tài sau: - Phương pháp lập trình cơng cụ phát triển PLC S7-300 - Cách kết nối, mô điều khiển giám sát với WinCC - Xây dựng hệ thống phổ biến công nghiệp - Do kinh nghiệm lượng kiến thức hạn chế khơng thể tránh khỏi thiếu sót Mong đóng góp ý kiến thầy giáo, giáo bạn để em tích lũy thêm kiến thức cho đợt làm đồ án tốt nghiệp tới Một lần em xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu nhà trường, phòng ban chức năng, thầy cô khoa công nghệ tự động hóa, bạn đặc biệt ThS.Đỗ Thị Mai người trực tiếp hướng dẫn em thực đề tài Thái Nguyên, ngày 10 tháng 10 năm 2019 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh (1997), Tự động hoá SIMATIC S7–200 - Nhà xuất nông nghiệp Nguyễn Như Hiền, Nguyễn Mạnh Tùng, Giáo trình điều khiển logic PLC Đỗ Thị Mai, Bùi Tuấn Anh, Giáo trình hệ thống SCADA, DCS ứng dụng công nghiệp https://www.google.com.vn/ ... trang bị hệ thống, dây chuyền phân loại cá tự động theo trọng lượng nhằm tăng suất chất lượng cá xuất nước khác Hiện nay, hệ thống cân tự động dùng phân loại sản phẩm theo trọng lượng sử dụng rộng... người điều khiển nhập vào số kg cá cần phân loại để đóng thùng Sau nhập xong trọng lượng cá, người điều khiển nhấn xác nhận để cân cá M0.3 hoạt động cá với trọng lượng nhập chạy băng tải Khi cá. .. THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 1.1 Tổng quan hệ thống điều khiển giám sát SCADA từ viết tắt Supervisory Control And Data Acquisition (Điều khiển giám sát thu thập liệu) Nó khơng hệ thống điều khiển