Nghiên cứu điều khiển công nghệ trộn hóa chất bằng PLC

MỤC LỤC CHƢƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC LOẠI MÁY TRỘN HÓA CHẤT 1.1 CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI 1.1.1 Công dụng : 1.1.2 Phân loại máy khuấy trộn 1.1.2.1 Máy trộn ngang : 1.1.2.2 Máy trộn đứng : 1.1.3 Giới thiệu động bơm 1.1.4 Xây dựng mạch đo, sensor cảm biến nhiệt độ 1.1.4.1 Cặp nhiệt điện thermocouples 1.1.4.2 Cặp nhiệt điện trở RTD 10 1.1.4.3 Cặp nhiệt điện Thermistor 10 1.1.4.4 Bán dẫn 11 1.1.5 Xây dựng mạch đo, sensor cảm biến mức chất lỏng 11 1.2 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 13 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ PLC 20 2.1 KHÁI NIỆM VỀ PLC 20 2.2 CẤU TRÚC CHUNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DÙNG PLC 20 2.2.1 Vai trò PLC 22 2.2.2 Ƣu điểm 23 2.2.3 Ƣng dụng 23 CHƢƠNG CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 25 3.1 XÂY DỰNG NGƠN NGỮ CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC 25 3.2 VIẾT CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 31 3.2.1 Mơ hình hệ thống trộn hóa chất 31 3.2.2 Viết chƣơng trình 33 3.3 Mô chƣơng trình PLC 36 KẾT LUẬN 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 LỜI MỞ ĐẦU Hiện cơng cơng nghiệp hóa đại hóa đất nƣớc yêu cầu tự động hóa ngày cao đời sống sinh hoạt sản xuất ( yêu cầu điều khiển tƣ động linh hoạt tiện lợi, gọn nhẹ ) Măt khác nhờ công nghệ thông tin công nghệ điện tử phát triển nhanh chóng làm xuất thiết bị điều khiển khả trình PLC Để thực công việc cách khoa học nhằm đạt đƣơc số lƣợng sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi kinh tế Các cơng ty xí nghiệp sản xuất thƣờng sử dụng cơng nghệ lập trình PLC sử dụng loại phần mềm tự động Dây truyền sản xuất tƣ động PLC giảm sức lao động công nhân mà lại đạt đƣơc hiệu cao đáp ứng kịp thời cho nhu cầu đời sống Qua đồ án tốt nghiệp xin giới thiệu ứng dụng PLC cơng nghệ chế tạo máy trộn hố chất Trong thực tế PLC sử dụng nhiều hãng phần mềm sản xuất nhƣ siemems, omron, goldstar, tùy thuộc vào đối tƣợng tiềm lực công ty mà lựa chọn công nghệ hãng Qua năm học trƣờng Đại học Dân lập Hải Phòng em đƣợc giao đề tài “Nghiên cứu điều khiển cơng nghệ trộn hóa chất PLC” Do thạc sỹ Nguyễn Trọng Thắng hƣớng dẫn Nội dung đồ án gồm chƣơng: Chƣơng 1: Giới thiệu chung loại máy trộn hóa chất Chƣơng 2: Tổng quan PLC Chƣơng 3: Chƣơng trình điều khiển giám sát Trong q trình thực cịn găp nhiều khó khăn tài liệu tham khảo cho vấn đề cịn hạn hẹp Mặc dù cố gắng nhƣng khả , thời gian có hạn, kinh nghiệm chƣa nhiều nên khơng thể tránh đƣợc sai sót q trình làm mong đƣợc đóng góp ý kiến bổ xung thầy cô giáo bạn để đồ án đƣợc hoàn thành tốt Em xin chân thành cảm ơn! Hải phòng, ngày tháng năm 2013 sinh viên Đỗ Văn Vĩnh CHƢƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC LOẠI MÁY TRỘN HĨA CHẤT 1.1 CƠNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI Máy trộn thiết bị dùng để trộn hỗn hợp nhiều loại nguyên nhiên, vật liệu thành hợp chất đồng Trong độ đồng sản phẩm sau trộn tiêu để đánh giá chất lƣợng hiệu máy trộn 1.1.1 Cơng dụng : Trong dây chuyền sản suất bột hỗn hợp, trộn hóa chất, dƣợc phẩm hay xây dựng Đặc biệt xí nghiệp chế biến thức ăn tổng hợp công nghiệp thƣờng dùng nhiều máy trộn để thu đƣợc sản phẩm hỗn hợp nhiều thành phần có tỷ lệ định đƣợc trộn lẫn với phân bố Các thành phần đƣợc định lƣợng xác từ ban đầu nhƣng không đƣợc đƣa qua máy trộn làm việc có hiệu chƣa thu đƣợc sản phẩm sau trộn chia thành lƣợng nhỏ lại chứa đủ tỷ lệ thành phần nhƣ yêu cầu Quá trình trộn kết thúc có hiệu mẫu kiểm tra có tỷ lệ thành phần đƣa vào pha trộn theo công thức định trƣớc Nhƣng thực tế nhiều loại sản phẩm hiệu trộn phụ thuộc vào độ lớn hạt bột khối lƣợng riêng, độ ẩm số tính khác vật liệu trộn Do q trình trộn khơng thể đạt đƣợc mức đồng tuyệt đối 1.1.2 Phân loại máy khuấy trộn Máy khuấy trộn có nhiều loại nhiều kiểu, đƣợc phân loại theo nhiều phƣơng pháp khác 1.1.2.1 Máy trộn ngang : Là loại máy trộn có cánh trục nằm dọc hai trục nằm ngang làm việc liên tục chu kỳ Các loại máy trộn trộn tạo nên vật liệu hỗn hợp từ nhiều thành phần, nhƣ tạo nguyên liệu đồng thể khô thể dẻo Việc tạo ẩm tiến hành nƣớc nƣớc có áp lực thấp Có thể nâng cao chất lƣợng sản phẩm dùng nƣớc có áp lực thấp đƣợc ngƣng tụ làm ẩm Năng suất đƣợc coi thơng số máy Các loại máy trộn có trục nằm ngang ( Liên xơ cũ ) có suất: 3, 5, 7, 18, 35 m3 với đƣờng kính tƣơng ứng cánh trộn 350, 600, 750 mm 1: Nắp thùng trộn 2: Thùng trộn hình máng 3: Trục trộn 4: Ống dẫn nƣớc 5: Cánh trộn 6: Cửa nạp 7: Cặp bánh truyền động 8: Hộp giảm tốc 9: Kớp nối ma sát 10: Động điện 11: Băng tâm chắn cách nhiệt 12: Ngăn phân phối 13: Đƣờng ống 14: Khe hở dạng vảy xếp 15: Cửa xả 1.1.2.2 Máy trộn đứng : Thƣờng loại máy trộn hành tinh hay máy trộn cánh quạt: Đối với máy trộn hành tinh ( hình 1.2 ) đƣợc đặt bể trịn hay bể vng Ngun liệu đƣợc nhào trộn khung lƣợc, dẫn động trục đặt ổ giá treo Trên trục có mang khung lƣợc, lắp cố định bánh trục đƣợc dẫn động từ động Hình 1.2: Máy trộn hành tinh dùng ngành dƣợc phẩm Với máy trộn cánh quạt có trục thẳng đứng trộn hiệu tốc độ cao máy trộn hành tinh Việc nhào trộn phối liệu đƣợc thực cánh trộn quay nhanh – cánh quạt, đƣợc lắp trục đứng, trục đƣợc đẫn động từ động cơ, qua hộp giảm tốc, máy trộn cánh quạt có đƣờng kính bao quạt tới 300mm thƣờng đƣợc chế tạo có vỏ hộp giảm tốc đặt vỏ động Hình 1.3: Sơ đồ cấu tạo máy trộn cánh quạt có trục đẫn động thẳng đứng 1.1.3 Giới thiệu động bơm Bơm máy thủy lực dùng để hút đẩy chất lỏng từ nơi đến nơi khác Chất lỏng dịch chuyển đƣờng ống nên bơm phải tăng áp suất chất lỏng đầu đƣờng ống để thắng lực đƣờng ống thắng hiệu suất đầu đƣờng ống Năng lƣợng bơm cấp cho chất lỏng lấy từ động điện từ nguồn động lực khác ( máy nổ, máy nƣớc…) Điều kiện làm việc bơm khác ( nhà, trời, độ ẩm, nhiệt độ…) bơm phải chịu đƣợc tính chất lý hóa chất lỏng cần vận chuyển Thông số kỹ thuật số loại bơm hóa chất Hình 1.4: Bơm hóa chất Series TMR-ZMR Bơm ly tâm dẫn động từ phớt khí hiệu Argal-Italia Đặc tính kỹ thuật - Lƣu lƣợng tới: 48m3/h - Cột áp tới: 45mH20 - Vật liệu: GFR/PP, CFF/E-CTFE - Nhiệt độ chất bơm tiêu chuẩn: 60oC - Chất bơm: Hóa chất - Motor: (0,55-7,5)Kw, 3Pha 380V, 1Pha 220V, IP55 - Số vịng quay: 2900 vịng/phút Hình 1.5: Bơm hóa chất Series AM Bơm ly tâm dẫn động từ hiệu Argal-Italia Đặc tính kỹ thuật - Lƣu lƣợng: 12 m3/h - Cột áp tới: 11mH20 - Vật liệu: GFR, PP, CER, CFF/E-CTFE, SiC, PTFE - Nhiệt độ chất bơm tiêu chuẩn: 40oC - Chất bơm: Hóa chất - Motor: (0,18-0,55)Kw, 3Pha 380V, 1Pha 220V, IP55 - Số vòng quay: 2900 vịng/phút Hình 1.6: Bơm hóa chất Series TMB Bơm ly tâm dẫn động từ hiệu Argal-Italia Đặc tính kỹ thuật - Lƣu lƣợng tới: 4,2m3/h - Cột áp tới: mH20 - Vật liệu: GFR, PP - Nhiệt độ chất bơm tiêu chuẩn: 60oC - Chất bơm: Hóa chất - Motor: (0,3-0,55)Kw, 3Pha 380V, 1Pha 220V, IP55 - Số vịng quay: 2900 vịng/phút Hình 1.7: Bơm hóa chất Series ZMA-ZGA-ZM Bơm ly tâm hóa chất dẫn động từ phớt khí loại tự mồi hiệu ArgalItalia Đặc tính kỹ thuật - Lƣu lƣợng tới: 60m3/h - Cột áp tới: 50mH20 - Vật liệu: PP, PVC, PVDF - Nhiệt độ chất bơm tiêu chuẩn: 60oC - Chất bơm: Hóa chất - Motor: (0,75-11)Kw, 3Pha 380V, 1Pha 220V, IP55 - Số vịng quay: 2900, 1450 vịng/phút Hình 1.8: Bơm hóa chất ZGE Bơm ly tâm hóa chất kiểu làm kín phớt khí hiệu Argal-Italia Đặc tính kỹ thuật - Lƣu lƣợng tới: 1000m3/ - Cột áp tới: 100mH20 - Vật liệu: PP, PVDF, PVC, PE HMV - Nhiệt độ chất bơm tiêu chuẩn: 60oC - Chất bơm: Hóa chất - Motor: (0,55-300)Kw, 3Pha 380V, 1Pha 220V, IP55 - Số vịng quay: 2900, 1450 vịng/phút Hình 1.9: Bơm hóa chất Series TMF-TGF-ZMF-ZGF Bơm ly tâm dẫn động từ phớt khí hiệu Argal-Italia Đặc tính kỹ thuật - Lƣu lƣợng tới: 90m3/h - Cột áp tới: 40mH20 - Vật liệu: PP, E-CTFE - Nhiệt độ chất bơm tiêu chuẩn: 60oC - Chất bơm: Hóa chất - Motor: (0,55-15)Kw, 3Pha 380V, 1Pha 220V, IP55 - Số vòng quay: 2900, 1450 vịng/phút Hình 1.10: Bơm hóa chất Series K Bơm ly tâm hóa chất trục đứng hiệu Argal-Italia Đặc tính kỹ thuật - Lƣu lƣợng tới: 200m3/h - Cột áp tới: 70mH20 - Vật liệu: GFR/PP, CFF/PVDF, PVC - Chiều dài trục tới: 3m - Nhiệt độ chất bơm tiêu chuẩn: 60oC - Chất bơm: Hóa chất - Motor: (0,75-37)Kw, 3Pha 380V, 1Pha 220V, IP55 - Số vòng quay: 2900, 1450 vòng/phút 1.1.4 Xây dựng mạch đo, sensor cảm biến nhiệt độ Nhiệt độ từ môi trƣờng đƣợc cảm biến hấp thu , tùy theo cấu cảm biến biến đại lƣợng nhiệt thành đại lƣợng điện 1.1.4.1 Cặp nhiệt điện thermocouples Cấu tạo: Gồm chất liệu kim loại khác , hàn dính đầu Hình 1.11: Cặp nhiệt điện thermocouples 35 3.3 Mơ chƣơng trình PLC Chƣơng trình sau soạn thảo xong cần phải đƣợc truyền xuống CPU Để làm đƣợc điều ta cần Down load chuong trinh xuong CPU.ta kích vào biểu tƣợng Trên cơng cụ Chú ý nạp chƣơng trình ta cần phải đặt CPU trạng thái STOP đặt CPU trạng thái RUN-P 36 Hình 3.12: Mơ khởi động hệ thống Chọn CPU nhấn vào RUN-P chạy chƣơng trình Kích vào IB nhấn bits số (I0.0) mở, khởi động hệ thống 37 Hình 3.13: Mơ khởi động cảm biến van Chọn IB nhấn bits số cảm biến van (I0.2) mở làm chạy động bơm hóa chất 1(Q0.2) bảng QB xuất bits số Bits số (I0.0) IB đƣợc lƣu lại Động bơm hóa chất 1(Q0.2) chạy 5s 38 Hình 3.14: Mơ động bơm hóa chất dừng Động bơm hóa chất (Q0.2) sau chạy hết 5s động bơm hóa chất (Q0.2) dừng Ta thấy bảng QB khơng cịn xuất bits số Bits số (I0.0) IB đƣợc lƣu lại 39 Hình 3.15: Mơ khởi động cảm biến van Chọn IB nhấn bits số cảm biến van (I0.3) mở làm chạy động bơm hóa chất 2(Q0.3) bảng QB xuất bits số Bits số (I0.0) IB đƣợc lƣu lại Bits số (I0.2) IB đƣợc lƣu lại Động bơm hóa chất 2(Q0.3) chạy 5s 40 Hình 3.16: Mơ động bơm hóa chất dừng Động bơm hóa chất (Q0.3) sau chạy hết 5s, động bơm hóa chất (Q0.3) dừng Ta thấy bảng QB khơng cịn xuất bits số Bits số (I0.0) IB đƣợc lƣu lại Bits số (I0.2) IB đƣợc lƣu lại 41 Hình 3.17: Mô khởi động cảm biến van Chọn IB nhấn bits số cảm biến van (I0.4) mở, làm chạy động bơm hóa chất (Q0.4) bảng QB xuất bits số Bits số (I0.0) IB đƣợc lƣu lại Bits số (I0.2) IB đƣợc lƣu lại Bits số (I0.3) IB đƣợc lƣu lại 42 Động bơm hóa chất (Q0.4) chạy 5s Hình 3.18: Mơ động bơm hóa chất dừng, khởi động động trộn Động bơm hóa chất (Q0.4) sau chạy hết 5s, động bơm hóa chất (Q0.4) dừng Ta thấy bảng QB khơng cịn xuất bits số Đồng thời động trộn (Q0.0) chạy ta thấy QB xuất bits số Bits số (I0.0) IB đƣợc lƣu lại Bits số (I0.2) IB đƣợc lƣu lại 43 Bits số (I0.3) IB đƣợc lƣu lại Bits số (I0.4) IB đƣợc lƣu lại Động trộn (Q0.0) chạy 5s Hình 3.19: Mơ động trộn dừng, khởi động động van xả 44 Động trộn (Q0.0) sau chạy hết 5s, động trộn (Q0.0) dừng Ta thấy bảng QB khơng cịn xuất bits số Đồng thời động van xả (Q0.1) chạy ta thấy QB xuất bits số Bits số (I0.0) IB đƣợc lƣu lại Bits số (I0.2) IB đƣợc lƣu lại Bits số (I0.3) IB đƣợc lƣu lại Bits số (I0.4) IB đƣợc lƣu lại Động trộn (Q0.0) chạy 15s 45 Hình 3.20: Mô động van xả dừng Động van xả (Q0.1) sau chạy hết 15s, động van xả (Q0.1) dừng Ta thấy bảng QB không xuất bits số Bits số (I0.0) IB đƣợc lƣu lại Bits số (I0.2) IB đƣợc lƣu lại Bits số (I0.3) IB đƣợc lƣu lại Bits số (I0.4) IB đƣợc lƣu lại 46 Hình 3.21: Mơ hệ thống dừng hoạt động Kích vào IB nhấn bits số 1(I0.1) làm hệ thống ngừng hoạt động 47 KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu đồ án tốt nghiệp, đến đề tài đƣợc hoàn thành nhƣ dự kiến chƣa hẳn dạng quy mô lớn nhƣng phần thể đƣợc ý muốn ngƣời thực vận dụng kiến thức học sau năm tháng ngồi dƣới ghế nhà trƣờng Đồng thời thể tận tâm hƣớng dẫn truyền đạt kiến thức quý thầy cô nhà trƣờng đặc biệt thầy Thạc sỹ Nguyễn Trọng Thắng hƣớng dẫn tận tình thời gian qua để giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Vì thời gian có hạn nên đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu xót kính mong đƣợc góp ý thầy bạn sinh viên quan tâm 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Doãn Phƣớc – Phan Xuân Vũ – Vũ Vân Hịa (2000), Tự động hóa với SIMATIC S7-300 Nhà xuất khoa học - kỹ thuật SIMATIC S7-300 Điều khiển hệ thống, (2000) Đại hoc sƣ phạm kỹ thuật Trung tâm Việt Đức Bộ môn Điện – Điện tử Đặng Văn Đào – Trần Khánh Hà – Nguyễn Hồng Thanh (1998), Giáo trình Máy Điện Nhà xuất khoa học - kỹ thuật 4.Nguyễn Văn Hòa – Bùi Đăng Thành – Hoàng Sỹ Hồng (1996), Giáo trình Đo lường điện Cảm biến đo lường Nhà xuất giáo dục Hãng Siemens, SIMATIC’s Manual Diền đàn điện tử việt nam http:// wwww.ad.Siemen.de 49 ... ? ?Nghiên cứu điều khiển cơng nghệ trộn hóa chất PLC? ?? Do thạc sỹ Nguyễn Trọng Thắng hƣớng dẫn Nội dung đồ án gồm chƣơng: Chƣơng 1: Giới thiệu chung loại máy trộn hóa chất Chƣơng 2: Tổng quan PLC. .. Hiện công công nghiệp hóa đại hóa đất nƣớc yêu cầu tự động hóa ngày cao đời sống sinh hoạt sản xuất ( yêu cầu điều khiển tƣ động linh hoạt tiện lợi, gọn nhẹ ) Măt khác nhờ công nghệ thông tin công. .. Quy trình thiết kế hệ điều khiển dùng PLC: Bao gồm bƣớc nhƣ sau: 1- Xác định quy trình điều khiển : bƣớc cần phải biết đối tƣợng điều khiển PLC Các thay đổi đối tƣợng điều khiển đƣợc kiểm tra