Đồ án tốt nghiệp Đhbk Hệ Thống Trộn và Chiết hóa chất sử dụng hai PLC khác nhau....................................................................................................................................................................................................................................................................................
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Nhận xét người hướng dẫn Nhận xét người phản biện GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng TÓM TẮT Tên đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG SCADA GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRỘN VÀ CHIẾT HÓA CHẤT TRÊN CÁC PLC KHÁC NHAU Mục tiêu đề - Vận dụng phần mềm Wincc tích hợp Phần mềm TIA portal, thiết kế GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng giao diện HMI điều khiển giám sát hệ thống nhiều PLC nhiều hãng khác nhau, biến tần thiết bị khác công nghiệp, đáp ứng hệ thống sản xuất công nghiệp vừa lớn - Có thể vận dụng thiết bị có sẵn doanh nghiệp dùng thiết bị có giá thành hợp lý, khác hãng thiết bị mà trước sử dụng mục đích đáp ứng nhu cầu doanh nghiệp linh động linh kiện dây chuyền hợp lý - Giúp liên kết PLC hãng khác bỏ qua hạn chế chuẩn truyền thông khác - Nâng cao khả tự nhiên nghiên cứu sinh viên phát triển nghề nghiệp tương lai Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu - Tiếp cận lý thuyết, áp dụng để thiết kế giải toán ứng dụng công nghiệp - Phạm vi nghiên cứu: Lý thuyết kết hợp thực tiễn Nội dung nghiên cứu - Chương 1: Tổng quan đề tài – Hệ thống trộn chiết hóa chất - Chương 2: Tìm hiểu loại PLC, thiết bị sử dụng hệ thống truyền thông công nghiệp - Chương 3: Giới thiệu TIA portal, WinCC, phần mềm lập trình hỗ trợ khác - Chương 4: Lập trình kết nối hệ thống - Chương 5: Kết mô ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA ĐIỆN NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh Đồ án tốt nghiệp TT Họ tên sinh viên Ngô Tấn Vũ Nguyễn Tấn Vũ Đặng Quốc Việt Đặng Văn Toàn Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Số thẻ SV 108150063 108150056 108150054 Lớp 15SK 15SK 15SK 14TDH Ngành Điện-Điện tử Điện-Điện tử Điện-Điện tử Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Tên đề tài đồ án: Thiết kế hệ thống SCADA giám sát, điều khiển hệ thống trộn chiết hóa chất PLC khác Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… Mơ hình gồm có: PLC S7-1200,1 PLC FX3G,1 biến tần FR D720, máy tính, remote I/O,1 trạm chủ FX3U-16CCL-M , máy bơm KĐB pha Nội dung phần thuyết minh tính tốn: a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Ngô Tấn Vũ Nguyễn Tấn Vũ Đặng Quốc Việt Đặng Văn Toàn Nội dung Đấu dây thiết bị, làm thuyết minh b Phần riêng: TT Họ tên sinh viên Nội dung Lập trình code truyền thơng CC link chiết hóa chất GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh Đồ án tốt nghiệp Họ tên người hướng dẫn : Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Nguyên cứu cài đặt thông số biến tần Thiết kế giao diện điều khiển HMI Lập trình code trộn hóa chất Họ tên người hướng dẫn: TS.Trương Thị Bích Thanh Phần/ Nội dung: Theo dõi góp ý q trình thực đề tài Theo dõi góp ý q trình thực đề tài Ths Trần Anh Tuấn Ths Nguyễn Văn Tấn Theo dõi giám sát trình thực đề tài Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành đồ án: Đà Nẵng, ngày Trưởng Bộ môn……………………… tháng năm 201 Người hướng dẫn TS Phan Văn Hiền LỜI CẢM ƠN Trong thời gian tháng thực đề tài tốt nghiệp, hướng dẫn bảo tận tình thầy mơn khoa Điện Trương Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng đến chúng em hoàn đề tài tốt nghiệp thời hạn Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô môn Điện công nghiệp Khoa Điện, Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, đặc biệt thầy Ths Trần Anh Tuấn Ts.Trương Thị Bích Thanh, trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ tận tình trình nhóm thực đề tài tốt nghiệp GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Cuối chúng em gửi lời cảm ơn tới gia đình, tồn thể bạn bè ln động viên em trình thực đề tài LỜI NÓI ĐẦU Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật, kinh tế nước ta ngày lên Ứng dụng công nghệ tự động hóa vào q trình sản xuất nhu cầu tất yếu hầu hết quốc gia có Việt Nam, nước đường phát triển hội nhập giới Ngành tự động hóa không ngừng phát triển để đáp ứng nhu cầu sản xuất Tự động hóa q trình sản xuất ứng dụng rộng rãi vào nhiều lĩnh vực, nhiều ngành nghề góp phần khơng nhỏ vào phát triển đất nước Trước hội nhập kinh tế giới, công nghiệp nước ta nói riêng nước giới nói chung thời kỳ phát triển mạnh mẽ Bên cạnh GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng chi phí vật tư linh kiện sản xuất mối quan tâm đặc biệt doanh nghiệp Việt Nam (trung nhỏ) Điều đặt tốn kinh tế cho doanh nghiệp sau thời gian dài sử dụng điều tất yếu xảy số linh kiện hư hỏng Chúng em thực đề tài “Thiết kế hệ thống SCADA giám sát, điều khiển hệ thống trộn chiết hóa chất PLC khác nhau” với mục đích đáp ứng nhu cầu doanh nghiệp linh động linh kiện dây chuyền CAM ĐOAN Em xin cam đoan cơng trình nghiên cứu nhóm em với hướng dẫn giảng viên Ths Trần Anh Tuấn, Ths Nguyễn Văn Tấn, Ts Trương Thị Bích Thanh, tất nguồn tài liệu công bố đầy đủ, nội dung Đồ án trung thực Sinh viên thực GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu cảm ơn Lời cam đoan liêm học thuật Mục lục: GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng CHƯƠNG 13 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .13 1.1 Tổng quan tự động hóa công nghiệp .13 1.2 Tính cấp thiết đề tài 15 1.3 Giới thiệu hệ thống trộn hóa chiết hóa chất sử dụng kết hợp nhiều loại PLC 15 CHƯƠNG 17 TÌM HIỂU VỀ CÁC LOẠI PLC VÀ THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG 17 2.1 Tổng quan chung PLC 18 2.1.1 Giới thiệu 18 2.1.2 Cấu trúc chung PLC 19 2.1.3 Vai trò PLC 20 2.2 Một số dòng PLC .21 2.2.1 PLC Misubishi FX3G-14M .22 2.2.2 PLC Siemens S7-1200 .23 2.3 Biến Tần 26 2.3.1 Khái niệm 26 2.3.2 Nguyên lý hoạt động biến tần 26 2.3.3 Biến tần Mitsubishi FR-D720 27 2.4 Cảm biến 29 2.4.1 Khái niệm 29 2.4.2 Thiết kế lắp đặt .29 2.4.3 Tính chọn thiết bị 29 2.5 Thiết bị bảo vệ 31 2.5.1 Công tắc tơ 31 a) Khái niệm 31 b) Nguyên lý hoạt động 32 c) Ưu nhược điểm 32 Hình 2.11: Cơng tắc tơ 32 2.5.2 Rơle bảo vệ 33 a) Khái niệm 33 GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng b) Nguyên lý hoạt động 33 c) Ưu nhược điểm 33 2.6 Giới thiệu mạng truyền thông .33 2.6.1 Khái niệm 33 2.6.2 Vai trị mạng truyền thơng 34 2.6.3 Giao thức Modbus .34 2.6.4 Giao thức CC-link .35 2.6.5 FX3U-16CCL-M .37 2.6.6 Remote I/O AJ65SBTB1-16DT 38 a) Chức 38 b) Sơ đồ đấu dây .39 2.6.7 RS-485 .40 2.6.8 Chuẩn liệu RS-485 40 2.7 Truyền thông CC-link .41 2.7.1 CC-link .41 2.7.2 Các phiên CC Link 42 2.7.3 Cách đấu dây CC link .42 2.7.4 Cài đặt cho trạm 43 2.7.5 Kết nối với PLC 44 CHƯƠNG 46 GIỚI THIỆU VỀ TIA PORTAL, WINCC VÀ CÁC PHẦN MỀM SỬ DỤNG 46 3.1 Giới thiệu phần mềm TIA portal tích hợp WINCC 46 3.2 Giới thiệu phần mềm GX Works2 .47 Hình 3.2 Ứng dụng GX Works .47 3.3 OPC 49 3.3.1 Khái niệm 49 3.3.2 Phần mền KEPServerEX 49 CHƯƠNG 51 THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT 51 4.1 Quy trình hoạt động 51 4.2 Quy trình điều khiển trộn hóa chất 52 4.3 Quy trình điều khiển chiết hóa chất 52 GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh 10 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Kết đạt Sau thời gian nghiên cứu, thiết kế hệ thống, gặp khơng khó khăn trở ngại thực đề tài nhờ có giúp đỡ thầy hướng dẫn thầy cô môn nên chúng em đạt kết khả quan sau: Mơ hình xây dựng hồn thiện theo ý tưởng thiết kế ban đầu Chương trình điều khiển hệ thống chạy tốt Giao diện người dùng hiển thị đầy đủ thông số, trạng thái hệ thống với tính phân quyền người dùng giúp cho việc điều khiển, giám sát thuận tiện Kết luận Qua trình thực đề tài, nhiều kinh nghiệm đúc kết, số kỹ nâng cao, kiến thức học củng cố, kết lớn mà thành viên nhóm có Tuy chúng em có nhiều cố gắng thực hiện, đề tài không tránh khỏi khiếm khuyết Chúng em mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy cô bạn để đề tài hoàn thiện GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh 63 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Tài liệu tham khảo Giáo trình Máy điện Vũ Gia Hanh NXB ĐHBK HN 1969 Lý thuyết điều khiển tự động Nguyễn Thị Phương Hà.ĐHBK HCM Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển.Lê Văn Doanh NXB KHOA HỌC VÀ KĨ THUẬT Bộ điều khiển LOGIC khả trình PLC ứng dụng Nguyễn Văn Khang NXB ĐHBK HN PLC Siemens S7-1200 System Manual PLC FX3G System Manual Phụ lục GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh 64 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng Thông số kỹ thuật FX3G-14M - Bộ nhớ EEPROM dung lượng lớn, lên tới 32000 dòng lệnh(steps) - Tốc độ xử lý cao - Có khả mở rộng module vào/ra, module chức đặc biệt, module ADP - Tích hợp đồng hồ thời gian thực - Tích hợp giao diện truyền thơng USB PC PLCs - Tích hợp giao diện truyền thơng nối tiếp PCs HMI - Sử dụng ngôn ngữ lập trình chuẩn (Ladder) - Có khe cắm thẻ nhớ dạng cassetes - Tích hợp điều khiển vị trí - Model: FX3G-14MT/DS - Số đầu vào: - Số đầu ra: - Kiểu đầu ra: Transistor - Nguồn cấp: 24VDC - Công suất(W): 19 - Trọng lượng(Kg): 0.5 - Kích thước (mm): 90x90x86 PLC Siemens S7-1200 Đặc trưng Kích thước (mm) Bộ nhớ người dùng CPU 1211C 90 x 100 x 75 Bộ nhớ làm việc 25 Kbytes 50 Kbytes Bộ nhớ tải Mbytes Mbytes Bộ nhớ kiện Phân vùng I/O Kbytes Inputs/4 Outputs Inputs/6 Outputs Digital I/O inputs inputs Kbytes 14 Inputs/10 Outputs - Analog I Tốc độ xử lý ảnh Modul mở rộng Mạch tín hiệu Modul giao tiếp Bộ đếm tốc độ cao CPU 1212C CPU 1214C 110 x 100 x 75 inputs 1024 bytes (inputs) And 1024 bytes (outputs) None 3(left – side expansion) GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh 65 Đồ án tốt nghiệp Trạng thái đơn Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng – 100 kHz – 100 kHz – 30 kHz – 30 kHz – 80 kHz – 80 kHz – 20 kHz Thẻ nhớ Thẻ nhớ simatic (tùy chọn) Thời gian lưu trữ 240 h điện – 20 kHz Trạng thái đôi – 100 kHz – 80 kHz FR-D720 Ứng dụngcủa biến tần MitsubishiFRD720 Nguồn cấp Cơng suất Dịng điện Dải tần số Mơ men khởi động Khả tải Quạt, bơm, HVAC 3P 200 - 240VAC 50Hz/60Hz 0.1 - 15kw 0.8-10 A 0.2 - 400Hz 150% tùy theo phương pháp điều khiển 150% vòng 60s, 200% vòng 0.5s Phương pháp điều khiển Phanh hãm Ngõ vào Ngõ Chức bảo vệ V/F Lựa chọn đa tốc độ, cài đặt từ xa, chọn chức thứ hai, bốn cấp tải tùy chọn, hoạt động JOG, điều khiển PID có giá trị, hoạt động luân phiên PU, V/F, PU-NET, External-NET, ngõ dừng lại, lựa chọn tự giữ bắt đầu, cài đặt lại biến tần, báo tín hiệu biến tần hoạt động khóa ngồi PU hoạt động Cảnh báo tình trạng tải, ngõ phát tần số, tái tạo phanh, cảnh báo lỗi rơ le, biến tần sẵn sàng hoạt động, ngõ phát dòng, giới hạn PID, cảnh báo quạt tản nhiệt nóng,cảnh báo giảm tốc điện tức thời, điều khiển PID kích hoạt, PID bị gián đoạn, giám sát an toàn, cảnh báo tuổi thọ, hẹn thời gian bảo trì Động cơ, định nghĩa lỗi, bảo vệ dòng tăng tốc, giảm tốc, dừng lại, tải, áp, thấp áp, áp, nhiệt, nhiệt điện GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh 66 Đồ án tốt nghiệp Chức Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng trở phanh, ngăn chặn sụt áp Thiết lập tần số tối đa tối thiểu, hoạt động đa tốc độ, mơ hình tăng / giảm tốc, bảo vệ nhiệt, tăng giảm tốc độ kích thích từ tính, xoay hình, tự động khởi động lại sau điện, thiết lập từ xa, lựa chọn chế độ hoạt động thử lại, bù trượt, kiểm sốt, mơ-men xoắn Tích hợp sẵn điều khiển PID, Modbus TU Truyền thông Thiết bị mở rộng Cấp bảo vệ Hỗ trợ chuẩn truyền thông RS-485, kết nối PU Bộ cài đặt thông số tiêu chuẩn theo biến tần, cáp kết nối với cài đặt thông số mở rộng, bo truyền thông, bo encorder, lọc nhiễu, bo chức ngõ relay, bo chức ngõ analog mở rộng, phanh, điện trở xả, cuộn kháng chiều, cuộn kháng xoay chiều, lọc nhiễu dùng cho biến tần công suất thấp, bo chức ngõ vào số 16 bit IP20 (Đóng lắp) Cơng tắc tơ MC-22b Số cực Dịng định mức In (A) Điện áp cuộn hút định mức Uc (V) Điện áp làm việc định mức Ue (V) Điện áp cách điện định mức Ui (V) Điện áp chịu xung định mức Uimp (kV) 22 220VAC 690 1000 Tiếp điểm phụ Lắp phía trước bên cạnh sử dụng chung cho contactor Metasol từ MC-6 đến MC-150A Phụ kiện Tiếp điểm phụ, tiếp điểm delay thời gian, khử nhiễu cao tần, phụ kiện đấu nối, đầu nối bẻ góc vng, đầu cực cách điện, nắp bảo vệ đầu cực, tiếp điểm, buồng dập hồ quang GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh 67 Đồ án tốt nghiệp Tiêu chuẩn Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng IEC/EN 60947-1, IEC/EN 60947-4-1, UL508, K60947 FX3U-16CCL-M Số lượng đầu vào Số lượng đầu Loại điện áp FX3U-16CCL-M Bộ nhớ khả dụng Lắp đặt FX3U-16CCL-M tương thích với Kích thước (WxHxD) Trọng lượng Xuất xứ FX3U-16CCL-M 32 24 VDC Có Hỗ trợ Din Rail PLC IQ FX3, PLC IQ FX3U 90x55x87mm Xấp xỉ 0.3kg Nhật Bản Remote I/O AJ65SBTB1-16DT - cổng ngõ vào DC24 (7mA) loại dây, thời gian phản hồi 1.5ms Form: sink - cổng ngõ DC24 (0.5A) loại dây, ngõ transitor loại cầu đấu - Phương pháp cách điện: photocouple - Phương pháp đấu dây: 16 cổng/ common Giao diện SCADA GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh 68 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh 69 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh 70 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh 71 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh 72 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh 73 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh 74 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh 75 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh 76 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh 77 ... tính hệ thống dây chuyền cách dễ dàng 1.3 Giới thiệu hệ thống trộn hóa chiết hóa chất sử dụng kết hợp nhiều loại PLC Giao diện hệ thống GVHD: Ths Trần Anh Tuấn , Ts Trương Thị Bích Thanh 15 Đồ án. .. Giới thiệu hệ thống trộn hóa chiết hóa chất sử dụng kết hợp nhiều loại PLC 15 CHƯƠNG 17 TÌM HIỂU VỀ CÁC LOẠI PLC VÀ THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG 17 2.1 Tổng quan chung PLC ... trạm trộn chiết hóa chất? ??…… ………….… … 51 Hình 4.2: Lưu đồ trộn hóa chất? ??…………………………………………….………… 53 Hình 4.3: Lưu đồ chiết hóa chất? ??……………………………………………………….54 Hình 5.1: Giao diện mô thiết kế mô hệ thống