Ứng dụng bộ điều khiển khả trình (plc) để vẽ tự động đường đăc tính kéo nén của máy trong phòng thí nghiệm

bộ giáo dục đào tạo trường đại học mỏ - địa chất NGUYN NAM HềA NG DNG B IU KHIỂN KHẢ TRÌNH (PLC) ĐỂ VẼ TỰ ĐỘNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH KÉO NÉN CỦA MÁY TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM’’ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN NAM HÒA ‘’ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH (PLC) ĐỂ VẼ TỰ ĐỘNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH KÉO NÉN CỦA MÁY TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM’’ Ngành: Tự động hóa Mã số: 60526016 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Chí Tình HÀ NỘI - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đề tài nghiên cứu Những kết số liệu luận văn thu thập phịng thí nghiệm mơn sức bền vật liệu Luận văn tơi nghiên cứu hồn thành không chép nguồn khác Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường cam đoan Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2015 Tác giả luận văn Nguyễn Nam Hòa LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới: TS Nguyễn Chí Tình người dẫn giúp đỡ tận tình suốt trình làm luận văn Ban giám hiệu trường Đại học Mỏ- Địa chất quý thầy cô khoa Cơ Điện, Bộ mơn Tự động hóa, phịng đào t ạo sau đại học truyền dạy kiến thức quý báu chương trình đào t ạo cao học tai trường giúp đỡ tạo điều kiện cho luận văn hồn thành thuận lợi Phịng thí nghiệm mơn sức bền vật liệu hư ớng dẫn cho số liệu quý giá bạn học lớp Kỹ thuật điều khiển tự động hóa giúp tơi q trình hồn thành luận văn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG : TỔNG QUAN 10 PHÒNG THÍ NGHIỆM BỘ MƠN SỨC BỀN VẬT LIỆU 10 1.1 Mục đích ý nghĩa yêu cầu thí nghiệm sức bền vật liệu: 10 1.1.1Ý nghĩa yêu cầu: .10 1.1.2 Mục đích 10 1.2 Giới thiệu số máy phịng thí nghiệm .10 1.2.1Máy kéo nén TMC_20 10 1.2.2 Máy vạn RM_104 14 1.2.3 Máy kéo nén MATEST SRL 15 1.3.Các bước thí nghiệm kéo mẫu thép: .19 1.3.1.Đo kích thước mẫu ban đầu 19 1.3.2 chuẩn bị thí nghiệm 20 1.3.3 Bắt đầu thí nghiệm 20 1.4 Các bước thí nghiệm nén 21 1.4.1 Đo kích thước ban đầu 21 1.4.2 Chuẩn bị thí nghiệm 21 1.4.3 Bắt đầu thí nghiệm .21 CHƯƠNG : ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ CÁC PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO MÁY TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM .22 2.1 Tình trạng máy phịng thí nghiệm 22 2.1.1 Máy điện tử kéo nén Matest SRT .22 2.1.2 Máy 23 2.1.3 Các phương án cải tạo máy kéo nén thủy lực 23 CHƯƠNG : ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH (PLC) VÀO MÁY NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG PHỊNG THÍ NGHIỆM 32 3.1 Mơ hình thí nghiệm 32 3.1.1 Bàn cân XK3 - 101 .33 3.2 Để đảm bảo tính xác kiểm tra chất lượng vật liệu, mơ hình xây dựng theo hình .38 3.2.1PLC S7-200 39 3.2.2Phần mềm giám sát WIN CC .42 3.2.3 Các bước thiết lập giao diện Win CC 42 3.4.1 Thí nghiệm cường độ chịu lực vật liệu 67 3.4.2.Kết thí nghiệm 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .72 Kết luận 72 Kiến nghị 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO .73 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1.chuyển đổi áp suất 30 Bảng 3.1 Thông số đặc điểm kỹ thuật series 22X : 40 Bảng 3.2 bảng kết Win CC mẫu gạch lỗ A1 .69 Bảng.3.3 Kết thí nghiệm mẫu gạch lỗ A1 excel 2010 69 Bảng 3.4 bảng kết Win CC mẫu gạch men 70 Bảng.3.5 Kết thí nghiệm mẫu gạch men lỗ A1 excel 2010: .71 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Máy kéo nén TMC-20 11 Hình 1.2: Lưu đồ vận hành máy TMC-20 12 Hình 1.3 đo lực 13 Hình 1.4 Máy kéo nén RM-104 15 Hình 1.5: Lưu đồ vận hành máy kéo RM-104 16 Hình 1.6 Matest SRT 17 Hình 1.7 Màn hình điều khiển Matest SRT 18 Hình 1.8 Mẫu thép trước thí nghiệm 19 Hình 1.9 Mẫu thép sau thí nghiệm 20 Hình 2.1 Sơ đồ mạch điện máy nén Matest SRT 22 Hình 2.2 Sơ đồ thủy lực máy kéo nén 23 Hình 2.3.Cảm biến chuyển đổi đo áp suất 25 Hình 2.4 Cảm biến chuyển đổi đo dịch chuyển 26 Hình 2.5 Sơ đồ mạch kết nối PC 27 Hình 2.6 Đấu nối ống dẫn cảm biến 30 Hinh 3.1 Mơ hình thí nghiệm vật liệu 32 Hình 3.2 Hình bàn cân XK3- 101 33 Hình 3.3 sơ đồi đấu nối 34 Hình 3.4 đầu giắc cắm 35 Hình 3.5 Kích thủy lực Masada MH – 10 37 Hình 3.6 Mơ hình thí nghiệm 38 Hình 3.7 Bộ điều khiển PLC 39 lHình 3.8 Giao diện 41 Hình 3.9 Giao diện Project 42 Hình 3.10 đường dẫn 43 Hình 3.11 Giao diện Graphic Desiger 44 Hình 3.12 Giao diện hình thí nghiệm 45 Hình 3.13 Gạch thí nghiệm 68 59 60 61 62 63 64 65 66 b Chương trình chuyển đổi số nguyên sang số thực 67 3.4.1 Thí nghiệm cường độ chịu lực vật liệu  Bước chuẩn bị - Chuẩn bị vật liệu - thí nghiệm: Gạch xây dựng lỗ A1, gạch lát nền… - Cân trọng tải 0-3000Kg - Kích dầu thủy lực 15000Kg - Cột thép - Các vật liệu cần thiết khác…  Xây dựng mơ hình thí nghiệm  Kết nối tín hiệu Output 4-20mA với EM235-PLC S7-200  Xây dựng chương trình tính tốn, chuyển đổi PLC s7-200  Xây dựng giao diện giám sát Win CC, kết nối Win CC với S7-200 thơng quan PC access  - Thí nghiệm B1: Đặt vật liệu cần nén lên bàn cân, thiết bị, vật liệu cần thiết khác vào tư sẵn sang - B2: Đặt cường độ nén tiết diện nén - B3: Nhấn nút START giao diện Win CC, đồng thời nén vật xuống thơng qua kích thủy lực Quan sát số liệu thống kê, đồ thị Win CC với phần mềm Microsoft excel - Đưa kết luận cho vật nén - Trình tự thí nghiệm  Đặt ván phẳng chắn lên cân điện tử  Đặt mẫu lên ván gỗ  Để tạo lực nén lên mẫu, mẫu đặt kích thủy lực có tải trọng gắn với cột thép chống vào trần bê tông  Mẫu chịu lực ép ta tăng áp lực dầu kích  Tăng áp lực dầu kích lúc đ cân điện tử bắt đầu nhảy số, đến lúc mẫu vỡ cân điện tử trở 3.4.2 Kết thí nghiệm 68  Mẫu thí nghiệm TN1: Gạch lỗ A1 Hình 3.13 Gạch thí nghiệm Thơng số: Độ hút nước(%): Cường độ chịu nén(Kg/cm2): 75 Lỗ rỗng: lỗ Số lượng sử dụng(Viên/m2): 540 Kích thước(mm): 220x105x60 Trọng lượng(kg): Đặc điểm: Cường độ chịu lực tốt Xuất xứ: Việt Nam 69 Kết thí nghiệm Win CC Bảng 3.2 bảng kết Win CC mẫu gạch lỗ A1 Kết thí nghiệm excel 2010 Bảng.3.3 Kết thí nghiệm mẫu gạch lỗ A1 excel 2010 70 Nhận xét: Kết mô chọn ngẫu nhiên viên gạch lỗ, kết Win CC cho thấy, viên gạch không đạt chất lượng cường độ chịu nén  TN2: Gạch nem CN Thơng số: Kích thước(mm): 300x300x60 Độ hút nước(%): Cường độ chịu nén(Kg/cm2): 30 Lỗ rỗng: lỗ Số lượng sử dụng(Viên/m2): 11 Trọng lượng(kg): 3.3 Đặc điểm: Cường độ chịu lực tốt Xuất xứ: Việt Nam Kết thí nghiệm Win CC Bảng 3.4 bảng kết Win CC mẫu gạch men 71 Kết thí nghiệm excel 2010 Bảng.3.5 Kết thí nghiệm mẫu gạch men lỗ A1 excel 2010: Nhận xét: Từ giao diện win CC cho thấy, kết gạch đạt chất lượng cường độ chịu nén 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau trình nghiên cứu, làm việc thực tế viết đồ án, với giúp đỡ nhiệt tình TS Nguyễn Chí Tình thầy mơn Tự động hóa mỏ Trường ĐH Mỏ địa chất, đến luận văn với đề tài: “ Ứng dụng điều khiển khả trình (PLC) để vẽ tự động đường đặc tính kéo nén máy phịng thí nghiệm” Đã hoàn thành theo nhiệm vụ thiết kế luận văn đặt Trong nội dung luận văn cung cấp kiến thức lý thuyết thực nghiệm sau: Về phần mềm: Giới thiệu tổng quan số phần mền hỗ trợ mô lập trình cho hệ PLC S7 – 200 làm sở cho việc xây dựng phầm mềm điều khiển, giám sát cho hệ thống Về thiết kế thực tế: Luận văn trình bày tồn b ộ q trình thiết kế, lập trình phần mền vẽ đường đặc tính máy kéo nén Giúp người đọc nắm chức nguyên lý hoạt động phần mền điều khiển khả trình PLC S7 – 200 Kiến nghị Kết nghiên cứu hữu ích, sở tham khảo tốt tiến hành thiết kế hay cải tạo máy kéo nén phịng thí nghiệm, Bên cạnh giải pháp kỹ thuật cần tăng cường công tác kiểm tra giám sát nhằm đảm bảo an tồn cho hệ thống máy thí nghiệm Cùng với phải quan tâm đến việc tổ chức, học tập bồi dưỡng nâng cao hiệu thí nghiệm Em xin chân thành cảm ơn! 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Ngô Quang Hà, Trần Văn Trọng, Kỹ thuật điều khiển lập trình, Đại học sư phạm kỹ thuật 2.Dr.Ing Nguyễn Dỗn Phước, Phan Xuân Minh (1997), Tự động hóa với simatic S7-200, NXB Nông nghiệp, Hà Nội 3.Trần Thị Hà Trần Thị Hồng Oanh,Trần Quang Huy(2008), Tự động hóa cơng nghiệp với S7 PROTOOL, NXB Hồng Đức, Hà Nội 4.Trần Văn Thịnh −Hà Xn Hịa (2010), Tự động hóa điều khiển thiết bị điện, Nhà xuất Giáo Dục 5.Thái Duy Thức, Phan Minh Tạo (2001), Cơ sở lý thuyết truyền động điện tự động, NXB giao thông vận tải Hà Nội 6.Thái Duy Thức, Phan Minh Tạo (2000), Thiết kế truyền động điện tự động, NXB giao thông vận tải Hà Nội 7.Tài liệu Siemens: ( www Siemens.com, http://support.automation.siemens.com) - PLC Manaul - Simatic Net catalog - Simatic HMI catalog - MicroCoputing Manual - Win CC Flexible 2007 Manual ... hoạt động máy cải tiến máy kéo nén với đề tài “ Ứng dụng điều khiển khả trình (PLC) để vẽ tự động đường đặc tính kéo nén máy phịng thí nghiệm? ?? Xây dựng tính tự động hệ thống dựa điều khiển khả trình. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN NAM HÒA ‘? ?ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH (PLC) ĐỂ VẼ TỰ ĐỘNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH KÉO NÉN CỦA MÁY TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM’’ Ngành: Tự động. .. sử dụng, lắp đặt đào tạo điều khiển khả trình Ý nghĩa khoa học thực tiến đề tài a Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu cải tạo máy kéo nén dựa điều khiển ứng dụng PLC để vẽ đường đặc tính máy nén dựa điều