Đang tải... (xem toàn văn)
Thế giới đang trải qua những thay đổi lớn nhất của ngành công nghiệp trong hơn 100 năm qua, chính vì thế, Sản Xuất trở thành một chủ đề nóng hổi được nhiều sự quan tâm. Như một tiến trình tất yếu, Cuộc cách mạng công nghiệp mà chúng ta đang trải qua cuộc cách mạng Công nghiệp 4.0, được thúc đẩy bởi các tiến bộ bao gồm sản xuất thông minh, robot, trí tuệ nhân tạo và Internet of Things. Tự động hóa là một khía cạnh quan trọng khác của tương lai ngành công nghiệp. Tự động hóa đem lại mức độ chính xác và năng suất cao hơn. Công nghệ này thậm chí có thể làm tốt ở những môi trường khắc nghiệt không an toàn với con người. Trong đó có lĩnh vực điều khiển động cơ điện. Công nghệ tự động hóa là tập hợp các phương pháp và kỹ thuật tiên tiến nhắm tạo ra các thiết bị, hệ thống thiết bị và quá trình sản xuất được điều khiển tự động để thay thế hoặc giảm nhẹ lao động trực tiếp của con người đồng thời nâng cao năng suất lao động, chất lượng của sản phẩm và hiệu quả hoạt động của con người trong các loại hình công việc khác nhau.
Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động LỜI MỞ ĐẦU Thế giới trải qua thay đổi lớn ngành công nghiệp 100 năm qua, thế, Sản Xuất trở thành chủ đề nóng hổi nhiều quan tâm Như tiến trình tất yếu, Cuộc cách mạng công nghiệp mà trải qua- cách mạng Công nghiệp 4.0, thúc đẩy tiến bao gồm sản xuất thơng minh, robot, trí tuệ nhân tạo Internet of Things Tự động hóa khía cạnh quan trọng khác tương lai ngành cơng nghiệp Tự động hóa đem lại mức độ xác suất cao Công nghệ chí làm tốt mơi trường khắc nghiệt khơng an tồn với người Trong có lĩnh vực điều khiển động điện Công nghệ tự động hóa tập hợp phương pháp kỹ thuật tiên tiến nhắm tạo thiết bị, hệ thống thiết bị trình sản xuất điều khiển tự động để thay giảm nhẹ lao động trực tiếp người đồng thời nâng cao suất lao động, chất lượng sản phẩm hiệu hoạt động người loại hình cơng việc khác Hiện nhờ cơng nghệ thông tin, công nghệ điện tử phát triển nhanh chóng làm xuất loại thiết bị điều khiển logic khả trình PLC Các cơng ty xí nghiệp sản xuất thường sử dụng cơng nghệ lập trình PLC sử dụng phần mềm tự động Qua tập đồ án này, em giới thiệu lập trình PLC ứng dụng PLC vào trình vận chuyển Với đề tài: “Điều khiển động ba pha khơng đồng roto lồng sóc” Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động MỤC LỤC Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Chương I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Bài tốn cơng nghệ 1.1 Sơ đồ cơng nghệ Trong đó: A, B, C, D cơng tắc hành trình Quá trình P, T X, L điều khiển động ba pha không đồng roto lồng sóc Yêu cầu: Hãy tổng hợp mạch điều khiển cho công nghệ theo phương pháp Grafcet Lập trình cho hệ thống điều khiển cơng nghệ sử dụng ngôn ngữ PLC Thiết kế giao diện điều khiển sử dụng phần mềm 1.2 • • • • • • 1.3 Q trình cơng nghệ Hệ thống gồm cấu điều khiển động Động điều khiển cấu sang trái (T), phải (P) Động điều khiển cấu lên (L), xuống (X) Trạng thái ban đầu cấu thu về, động dừng hoạt động Ấn stop kéo vật vị trí ban đầu Khởi động lại nút Start Sau ấn nút khởi động m, động bắt đầu hoạt động Động điều khiển cấu sang phải (P) gặp cảm biến D thì chuyển sang trái (T) đến gặp cảm ứng B dừng lại Sau động điều khiển cấu xuống (X), gặp cảm ứng C lên (L) gặp cảm biến B dừng lại Khi động điều khiển cấu hết hành trình lên, gặp cảm ứng B động điều khiển cấu sang trái, gặp cảm ứng A dừng lại Ứng dụng Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Cầu trục dầm đơn cầu trục dầm đôi xem loại cầu trục phù hợp trang bị cho nhà xưởng Hình 1.3 Cầu trục dầm đôi Cầu trục dầm đơn Cấu tạo kiểu dầm I, H đúc dầm hộp với cấu palang treo bên dầm Kết cấu cầu trục dầm đơn đơn giản, gọn nhẹ, lắp đặt dễ dàng Chi phí sản xuất cầu trục dầm đơn tương đối rẻ so với loại cầu trục đặc biệt khác Sức nâng cầu trục dầm đơn giới hạn từ 500kg đến 20 tấn, độ (hay chiều rộng nhà xưởng) thiết kế xác theo diện tích nhà xưởng sẵn có Cầu trục dầm đôi Cấu tạo dạng dầm hộp với palang nâng hạ bị dầm Chế tạo cầu trục dầm đơi địi hỏi quy trình sản xuất phức tạp loại dầm đơn chi phí cao tương đối so với cầu trục dầm đơn sức nâng Sức nâng cầu trục dầm đôi từ đến tối đa 200 lớn theo yêu cầu Khẩu độ cầu trục dầm đôi nhỏ 6m lớn đến 50m Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Vì nên trang bị loại cầu trục dầm đơn dầm đơi? • Đây loại cầu trục tiêu chuẩn phí đầu tư tối ưu nhiều so với loại cầu trục phải thiết kế đặc biệt • Tính sử dụng loại cầu trục đặc biệt phù hợp với nhà xưởng sản xuất, lắp ráp thiết bị • Thiết bị đa dạng mẫu mã, nguồn gốc xuất xứ với nhiều tùy chọn cho khách hàng • Đa số nhà cung cấp cầu trục việt nam có khả cung cấp loại cầu trục Những lưu ý thiết kế dầm cầu trục Cần tính tốn tối ưu vật liệu chế tạo, đảm bảo dầm đủ sức chịu tải trọng tối đa hệ số an tồn khơng lớn dẫn đến hao phí vật tư, giá thành cao Ln tính tốn độ võng cho phép theo tiêu chuẩn VN Quy định cụ thể phương pháp, % kiểm tra không phá hủy mối hàn quan trọng dầm cầu trục (đặc biệt hàn nối tấm) Thiết kế rõ chi tiết kích thước tổng quát dung sai kích thước áp dụng Xác định kiểu liên kết tối ưu dầm cầu trục dầm biên Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động a Các thiết bị sử dụng 2.1 PLC S7-1200 Giới thiệu tổng quan PLC S7-1200 Siemen •Năm 2009, Siemens dịng sản phẩm PLC S7–1200 dùng để thay dần cho PLC S7-200 •S7-1200 dòng điều khiển logic lập trình (PLC) kiểm sốt nhiều ứng dụng tự động hóa PLC S7 1200, bao gồm : • điều khiển nhỏ gọn với phân loại phiên khác giống điều khiển AC DC phạm vi rộng • mạch tương tự số mở rộng điều khiển mô-đun trực tiếp CPU làm giảm chi phí sản phẩm • 13 module tín hiệu số tương tự khác • module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP • Bổ sung cổng Ethernet • Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC điện áp 24 VDC • S7-1200 cung cấp cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet TCP/IP Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Tính Năng Nổi Bật • Cổng truyền thơng Profinet (Ethernet) tích hợp sẵn: + Dùng để kết nối máy tính, với hình HMI hay truyền thơng PLC-PLC • Dùng kết nối với thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở • Đầu nối RJ45 với tính tự động chuyển đổi đấu chéo • Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s • Hỗ trợ 16 kết nối ethernet • TCP/IP, ISO on TCP, S7 protocol • Các tính đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển trình: đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng cho ứng dụng đếm đo lường, có đếm 100kHz đếm 30kHz • ngõ PTO 100kHz để điều khiển tốc độ vị trí động bước hay lái servo (servo drive) • Ngõ điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều khiển nhiệt độ… • 16 điều khiển PID với tính tự động xác định thơng số điểu khiển (autotune functionality) • Thiết kế linh hoạt: + Mở rộng tín hiệu vào/ra board tín hiệu mở rộng (signal board), gắn trực tiếp phía trước CPU, giúp mở rộng tín hiệu vào/ra mà khơng thay đổi kích thước hệ điều khiển + Mỗi CPU kết nối tối đa module mở rộng tín hiệu vào/ra + Ngõ vào analog 0-10V tích hợp CPU module truyền thơng kết nối vào CPU mở rộng khả truyền thông, vd module RS232 hay RS485 + Card nhớ SIMATIC, dùng cần rộng nhớ cho CPU, copy chương trình ứng dụng hay cập nhật firmware + Chẩn đoán lỗi online / offline • Các hệ thống, hay ứng dụng S7 1200 hệ thống nào? Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động >> PLC S7 1200 – Sự lựa chọn cho hệ thống nhỏ vừa: Nó ứng dụng rộng rãi tất lĩnh vực điện tự động hóa, phục vụ cho nhiều nghành, nhiều loại máy móc như: cấp nước, xử lý nước thải, giám sát lượng, giám sát hệ thống điện, máy đóng gói, máy chế biến thực phẩm, dây chuyền băng tải…vv • Một số dịng PLC S7-1200: S7-1200 có dịng CPU 1211C, CPU 1212C CPU 1214C, CPU 1215C, CPU 1217C PLC S7-1200 CPU 1211C có nhớ làm việc 50KB work memory PLC S7-1200 CPU 1212C có nhớ làm việc 75KB work memory PLC S7-1200 CPU 1214C có nhớ làm việc 100KB work memory PLC S7-1200 CPU 1215C có nhớ làm việc 125KB work memory PLC S7-1200 CPU 1217C có nhớ làm việc 150KB work memory KẾT LUẬN: S7-1200 thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, tập lệnh mạnh giúp giải pháp hoàn hảo cho ứng dụng sử dụng với S7-1200 PLC S7-1214C (Hình 2.1) - Kích thước: 110 x 100 x 75 - Bộ nhớ người dùng: Bộ nhớ làm việc: 50Kb Bộ nhớl ưu trữ: 2Mb Bộ nhớ Retentive: 2Kb - Ngõ vào số: 14 In/10 Out - Ngõ vào tương tự: in - Vùng nhớ Truy suất bit (M): 4096Byte - Module tín hiệu mở rộng: 10 Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Bước 2: chọn card máy tính truyền thơng giao tiếp với PLC: Device view Communication modules chọn card truyền thông giao tiếp Profinet/Ethernet hay Profibus… Ở sử dụng sẵn cổng truyền thơng mạng Ethernet máy tính chọn IE general Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Bước 3: thực kết nối truyền thông giao tiếp WinCC RT Professional với PLC: Device configuration Network view Connections HMI connection thực thao tác giữ chuột kéo nhả truyền thông PLC WinCC RT Professional Bước 4: Thực Connection với thiết bị khác, khởi tạo trang hình tương tự hình Simatic HMI 53 Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Chọn “Animations” để cài đặt cấu hình, màu sắc cho nút bấm 54 Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Kích chọn “Events” để cài đặt giá trị nút bấm 55 Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Làm tương tự với nút bấm lại Tiếp theo tạo Circle Chọn “Animations”, setup bit 56 Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Làm tương tự với Circle cịn lại Ta 4.4 Mơ Chạy Runtime Simulation on this PC 57 Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Reset chương trình Ấn Start, chọn chế độ Auto 58 Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Tác động cơng tắc hành trình A, động sang Phải Tác động cơng tắc hành trình B, động sang Trái lần 59 Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Tác động cơng tắc hành trình B, động Xuống 60 Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Tác động công tắc hành trình C, động Lên Tác động cơng tắc hành trình B, động sang Trái lần 61 Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Tác động CTHT A, trình lặp lại Khi có có, ấn Stop, hệ thống dừng 62 Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động Tác động Reset muốn reset lại hệ thống KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A KẾT LUẬN Đồ án thực nội dung: -Tìm hiểu cơng nghệ tốn -Tìm hiểu lựa chọn thiết bị xây dựng phần cứng cho hệ thống -Thiết kế mạch lực mạch điều khiển cho hệ thống -Xây dựng hàm điều khiển cho yêu cầu công nghệ sử dụng phương pháp hàm tác động -Xây dựng chương trình điều khiển cho hệ thống sử dụng PLC s7-1200 -Thiết kế giao diện điều khiển giám sát WINCC -Thực mô thí nghiệm tốn cơng nghệ TIA portal B KIẾN NGHỊ 63 Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động - Nên cho điều khiển tốc độ vào tốn để đạt hiệu xác chu trình thực toán khả thi ta cho thêm biến tần TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Điều khiển Logic khả trình PLC (2015) - Th.s Trần Ngọc Sơn - Th.S Nguyễn Đức Điển - Th.s Phạm Ngọc Sâm 2.Thiết kế hệ thống HMI/SCADA với TIA Portal – Trần Văn Hiếu Bộ tài liệu thiết kế WinCC https://plctech.com.vn/tai-lieu-wincc/ Trần Văn Hiếu -PLC S7-1200 với TIA PORTAl-NXB khoa học kỹ thuật Tăng Văn Mùi-Nguyễn Tiến Dũng-Điều khiển logic lập trình PLC – NXB khoa học kỹ thuật 64 Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển-Tự động 65 ... biến output Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển- Tự động Chương trình PLC mophong.pdf Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển- Tự động Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển- Tự động Đồ án 2: Thiết... tài: ? ?Điều khiển động ba pha không đồng roto lồng sóc” Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển- Tự động MỤC LỤC Đồ án 2: Thiết kế hệ thống điều khiển- Tự động Chương I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN... điều khiển logic khả trình PLC Các cơng ty xí nghiệp sản xuất thường sử dụng cơng nghệ lập trình PLC sử dụng phần mềm tự động Qua tập đồ án này, em giới thiệu lập trình PLC ứng dụng PLC vào trình