Tìm hiểu và thiết kế chương trình điều khiển hệ thống pha trộn dung dịch dùng plc s7200

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên : Nguyễn Văn Trung Giảng viên hướng dẫn: Th.s Đinh Thế Nam ‘ HẢI PHÒNG – 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG - ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VÀ THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG PHA TRỘN DUNG DỊCH DÙNG PLC S7200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP Sinh viên : Nguyễn Văn Trung Giảng viên hướng dẫn: Th.s Đinh Thế Nam HẢI PHÒNG – 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Nguyễn Văn Trung MSV:1913102007 Lớp : DCL 2301 Nghành :Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài: Tìm hiểu thiết kế chương trình điều khiển hệ thống pha trộn dung dịch dùng Plc s7200 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 1.Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp (về lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ) Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn 3.Địa điểm thực tập tốt nghiệp ……………… CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Họ tên : Đinh Thế Nam Học hàm, học vị : Thạc sĩ Cơ quan công tác : Trường Đại học Quản lý Công nghệ Hải Phịng Nội dung hướng dẫn: : Tìm hiểu thiết kế chương trình điều khiển hệ thống pha trộn dung dịch dùng Plc s7200 Đề tài tốt nghiệp giao ngày 12 tháng 10 năm 2020 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày 31 tháng 12 năm 2020 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Cán hướng dẫn Đ.T.T.N Nguyễn Văn Trung Ths Đinh Thế Nam Hải Phòng, ngày…….tháng …… năm 202 TRƯỞNG KHOA TS Đồn Hữu Chức CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TỐT NGHIỆP Họ tên giảng viên: Đinh Thế Nam Đơn vị công tác: Trường Đại học Quản lý Công nghệ Hải Phòng Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Trung Chuyên ngành: Điện tự động công nghiệp Nội dung hướng dẫn : Toàn đề tài Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lượng đồ án/khóa luận( so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N, mặt lý luận, thực tiễn, tính tốn số liệu ) Ý kiến giảng viên hướng dẫn tốt nghiệp Được bảo vệ x Không bảo vệ Điểm hướng dẫn Hải Phòng, ngày tháng năm 2020 Giảng viên hướng dẫn MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU …1 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC HỆ THỐNG PHA TRỘN 1.1.Ứng dụng …2 1.2.Các hệ thống pha trộn …3 CHƯƠNG 2: PLC VÀ CÁC CẢM BIẾN MỨC ….10 2.1 Các phương pháp đo chất lỏng ….10 2.2.Một số cảm biến mức dùng công nghiệp ….19 2.3.Tổng quan PLC ….28 2.4.Cấu trúc phần cứng PLC họ s7 ….37 2.5.Ngôn ngữ lập trình S7 ….44 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ….56 3.1.Đặt vấn đề ….56 3.2.Mô tả nguyên lý hoạt động ….57 3.3.Thực …62 KẾT LUẬN …64 TÀI LIỆU THAM KHẢO …65 LỜI MỞ ĐẦU Với phát triển khoa học kỹ thuật, đa dạng linh kiện điện tử số, thiết bị điều khiển tự động – ngày công nghệ cũ thay công nghệ đại Các thiết bị công nghệ tiên tiến với hệ thống điều khiển lập trình vi điều khiển , hệ thống tự động điều khiển, vi sử lý, PLC…các thiết bị điều khiển từ xa…đang ứng dụng rộng dãi công nghiệp, dây truyền sản xuất Trong công nghiệp nhu cầu định lượng thành phần hỗn hợp, dung dịch nhiều Trong thực tế có nhiều thiết bị phương pháp khác để định lượng thành phần chất, để có hệ thống điều khiển q trình định lượng với giá hợp lý cần thiết điều kiện sản xuất Với nhu cầu em giao thực đề tài :“ Tìm hiểu thiết kế chương trình điều khiển hệ thống pha trộn dung dịch dùng Plc s7200 thầy giáo Th.s Đinh Thế Nam hướng dẫn Nội dung đồ án gồm: Chương 1: Giới thiệu chung hệ thống pha trộn Chương 2: PLC loại cảm biến mức Chương 3: Thiết kế hệ thống CHƯƠNG : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC HỆ THỐNG PHA TRỘN DUNG DỊCH 1.1.Ứng dụng Các hệ thống pha trộn dung dịch thiết bị dùng để trộn hỗn hợp nhiều loại nguyên liệu, vật liệu, dung dịch, hóa chất thành hợp chất đồng Trong độ đồng sản phẩm sau trộn tiêu để đánh giá chất lượng hiệu hệ thống pha trộn Trong dây truyền sản suất loại bột hỗn hợp, trộn loại hóa chất hay dược phẩm dây xựng, đặc biệt dây truyền xí nghiệp chế biến thức ăn, nước uống tổng hợp công nghiệp thường xử dụng nhiều hệ thống pha trộn, máy trộn dung dịch hỗn hợp để thu sản phẩm hỗn hợp nhiều thành phần có tỷ lệ định trộn lẫn với phân bố Các thành phần định lượng xác từ ban đầu không đưa qua mày trộn làm việc có hiệu xác chưa sản phẩm sau trộn chứa thành phần yêu cầu Quá trình pha trộn kết thúc có hiệu mẫu kiểm tra có tỷ lệ thành phần đưa vào trộn theo công thức định trước Nhưng thực tế nhiều loại sản phẩm phụ thuộc độ lớn hạt pha trộn, độ ẩm tính loại nguyên liệu trộn Do q trình trộn chưa, khơng thể đạt mức đồng tuyệt đối 1.2.Một số hệ thống pha trộn Các hệ thống pha trộn dung dịch hệ lỏng thực bình ống có chất lỏng chảy qua, bơm vận chuyển thiết bị trộn, khuấy hoạt động nhờ lượng đưa vào cầu khuấy nhơ động hay khí nén Q trình khuấy trộn hệ lỏng thường dùng cơng nghiệp: cơng nghiệp hóa chất, cơng nghiệp thực phẩm, công nghiệp luyện kim, công nghiệp vật liệu xây dựng… 1.2.1.Hệ thống pha trộn dầu DO dầu thực vật Năng lượng vấn đề sống tồn nhân loại Các nguồn lượng hóa thạch dầu mỏ, than đá, khí thiên nhiên… bị khai thác đến mức cao ngày cạn kiệt Trong hoàn cảnh vậy, nguồn lượng phát triển mang tính bứt phá năm gần lượng sinh học Việc pha trộn lượng sinh học với dạng lượng hóa thạch xăng, dầu để tạo sản phẩm có hiệu suất, tính kinh tế cao thân thiện với môi trường trở nên cấp thiết đặt cho hệ thống Các loại counter Các lệnh toán học Số nguyên: 56 Số thực: Các loại times: 57 2.5.3.3.Đổ chương trình Ta phải thiết lập sẵn sàng kết nối đến PLC để đổ chương trình Hình 2.9:Sơ đồ đổ chương trình CPU 214 58 2.5.3.4.Giám sát hoạt động chương trình Để quan sát trạng thái hoạt động thời PLC ta dùng chức kiểm tra quan sát Trong chế độ kiểm tra phần tử LAD/FBD đƣợc hiển thị màu khác Có thể định dạng màu menu Opton -> Customize Để kích hoạt chức kiểm tra quan sát ta Click vào biểu tƣợng mắt kính công cụ vào menu Debug -> Monitor Khi chương trình có đặc điểm: Trạng thái thực có màu xanh liền nét Trạng thái khơng thực có dạng đường đứt nét Chú ý: Ở chế độ kiểm tra, thay đổi chương trình khơng thể thực 55 59 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHA TRỘN DUNG DỊCH 3.1.ĐẶT VẤN ĐỀ Qua trình khuấy trộn hệ lỏng thường dùng cơng nghiệp: cơng nghiệp hóa chất, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp luyện kim, công nghiệp vật liệu xây dựng… Quá trình khuấy trộn thực bình ống có chất lỏng chảy qua, bơm vận chuyển thiết bị khuấy trộn hoạt động nhờ lượng học đưa vào cấu khuấy trộn hoạt động nhờ động khí nén… Q trình khuấy trộn học nhằm mục đích: Tạo hệ đồng chất từ hệ thể tích lỏng - lỏng, lỏng - khí, lỏng rắn có tính chất thành phần khác Tăng cường trao đổi nhiệt Tăng cường trình trao đổi chất bao gồm trình chuyển đổi khối trình hóa học Để có hệ thống hoạt động thông minh hiệu quả, tối ưu, thực không dễ Trong đồ án , em thiết kế hệ thống pha trộn dung dịch sử dụng PLC s7200 60 3.2 MÔ TẢ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG Hệ thống pha trộn dung dịch gồm máy bơm hoạt động theo nguyên lý sau: Khi bấm nút start bơm bơm hoạt động đồng thời Bơm chạy 20s, bơm chạy 30s Khi bơm ngừng bơm tiếp tục bơm đến mức hỗn hợp dung dịch đạt đến mức A1, mức phát cảm biến X Khi cảm biến ngừng hoạt động dừng bơm 3, đồng thời động trộn hoạt động 10s Tiếp bơm bơm tồn hỗn hợp dung dịch bể chứa ngoài, đáy bể trộn có cảm biến X’ cảm biến X’ tác động dừng bơm Phân tích hệ thống: có bơm Khi bấm start bơm chạy ngay, để đảm bảo bình chứa ln có dung dịch ta sử dụng phao: mức dung dịch xuống thấp tự điền đầy vào bình chứa Ta sử dụng timer để hạn chế thời gian hoạt động bơm 20s 30s Sau thời gian 30s kể từ bấm nút Start bơm dừng, bơm hoạt động cảm biến X tác động bơm dừng Sử dụng thêm timer để hạn chế thời gian hoạt động động trộn dung dịch 20s Quá trình diễn đến hết bơm bơm hỗn hợp tới mức cảm biến X’ tác động dừng toàn hệ thống 61 Thống kê đầu vào: Start I0.0 Stop I0.1 Cảm biến X I0.2 Cảm Biến X’ I0.3 Bơm Q0.0 Bơm Q0.1 Bơm Q0.2 Động trộn Q0.3 Bơm Q0.4 Chương trình 62 63 64 Sơ đồ dây : Trong đó: B1,B2,B3,B4,K role bơm đến động khuấy 65 3.3.Thực Mạch kiểm tra mức: Qua việc tìm hiểu ngun lý hoạt động, tính kỹ thuật, ứng dụng thực tế điều khiển kiểm tra mức 61F OMRON cảm biến tiệm cận loại điện dung AUTONIC nguyên lý hoạt động khơng q khó phức tạp mà giá thành lại cao, dựa sở em tiến hành nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch cảm biến mức, qua thực nghiện cho thấy thành công việc chế tạo cảm biến phát mức nước bình, theo dõi trình chạy thử, cảm biến phát mức hoạt động ổn định, hồn tồn thay cảm biến mức sử dụng công nghiệp mà giá thành lại thấp nhiều Hình 3.1:Sơ đồ nguyên lý hoạt động cảm biến mức Nguồn chiều cho hệ thống: Động trộn nhiên liệu cảm biến mức sử dụng mơ hình cần cung cấp điện 24VDC 12VDC Vậy cần nguồn có điện áp 24VDC 12VDC ổn định để cung cấp cho động cảm biến mức 66 67 Hình 3.2:Sơ đồ nguyên lý khối nguồn chiều Nạp chương trình vào PLC 68 KẾT LUẬN Sau thời gian làm đồ án với hướng dẫn tận tình thầy giáo Thạc sỹ Đinh Thế Nam Em hồn thành đề tài giao: “Tìm hiểu thiết kế chương trình điều khiển hệ thống pha trộn dung dịch dùng Plc s7200” Thông qua đề tài thiết kế hệ thống pha trộn dung dịch giúp em hiểu biết rõ ràng em học suốt thời gian qua Đối với em, đồ án thực phù hợp với kiến thức em tích lũy năm học trường Do trình độ kiến thức kinh nghiệm thực tế hạn chế, cộng với việc thiếu thốn thu thập tài liệu tham khảo thời gian nghiên cứu, tìm hiểu đề tài cịn hạn chế nên dù cố gắng đồ án cịn nhiều thiếu sót Đồ án dừng lại việc lên thiết kế hệ thống, soạn chương trình chạy thử máy tính, em chưa có điều kiện làm mơ hình thực tế Em mong thầy châm trước nhận bảo tận tình thầy để hiểu tiếp cận gầnhơn với thực tế Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ths Đinh Thế Nam hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án Đó kiến thức giúp em thực tốt nhiệm vụ tốt nghiệp tảng cho công việc sau em Em xin chân thành cảm ơn ! Hải Phòng, ngày tháng năm 202… Sinh viên Nguyễn Văn Trung 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hà Văn Trí, Giáo trình PLC (2008), NXB Khoa học kĩ thuật Lê Văn Doanh(2007), Điện tử công suất , NXB Khoa học kĩ thuật Hà Nội Nguyễn Thị Lan Anh, Nguyễn Văn Chất, Vũ Quang Hồi (1996), Trang bị điện-Điện tử máy công nghiệp dùng chung , Nhà xuất giáo dục Nguyễn Thế Công, Lê Văn Doanh, Trần Văn Trịnh (2004), Điện tử công suất: Lý thuyết – Thiết kế - Ứng dụng, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Lê Văn Doanh, Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hòa, Đào Văn Tân, Võ Thạch Sơn (2008), Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển, NXB Khoa học Kỹ thuật 70 ... :“ Tìm hiểu thiết kế chương trình điều khiển hệ thống pha trộn dung dịch dùng Plc s7200 thầy giáo Th.s Đinh Thế Nam hướng dẫn Nội dung đồ án gồm: Chương 1: Giới thiệu chung hệ thống pha trộn Chương. .. Chương 2: PLC loại cảm biến mức Chương 3: Thiết kế hệ thống CHƯƠNG : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC HỆ THỐNG PHA TRỘN DUNG DỊCH 1.1.Ứng dụng Các hệ thống pha trộn dung dịch thiết bị dùng để trộn hỗn...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢN LÝ VÀ CƠNG NGHỆ HẢI PHỊNG - ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VÀ THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG PHA TRỘN DUNG DỊCH DÙNG PLC S7200 ĐỒ ÁN TỐT