Ứng dụng plc xây dựng mô hình điều khiển máy giặt tự động công nghiệp phục vụ công tác đào tạo trường cao đẳng nghề số 4 bộ quốc phòng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT  NGUYỄN BÁ HIẾU ỨNG DỤNG PLC XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN MÁY GIẶT TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP PHỤC VỤ CÔNG TÁC ĐÀO TẠO TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ SỐ – BỘ QUỐC PHÒNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cao học cơng trình nghiên cứu riêng cá nhân hướng dẫn TS Nguyễn Chí Tình Các số liệu tài liệu nêu luận văn trung thực, đảm bảo tính khách quan ,khoa học Các tài liệu có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng Các luận điểm kết chưa công bố cơng trình khác Hà nội, ngày 14 tháng 4, năm 2013 Tác giả luận văn Nguyễn Bá Hiếu LỜI CẢM ƠN Với quan tâm, giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo hướng dẫn TS Nguyễn Chí Tình, với nỗ lực thân đến tơi hồn thành luận văn thạc sĩ kỹ thuật Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn gửi tới thầy lời cảm ơn chân thành sâu sắc Tôi xin gửi tới thầy mơn Tự Động Hóa trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội, người dã truyền dạy cho kiến thức quý báu Cảm ơn tồn thể bạn bè gia đình giúp đỡ động viên để tơi hồn thành tốt luận văn Hà nội ,ngày 14 tháng 4, năm 2013 Tác giả luận văn Nguyễn Bá Hiếu MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY GIẶT CÔNG NGHIỆP 1.1 Lịch sử hình thành phát triển máy giặt 1.1.1 Giới thiệu máy giặt qui mô giặt gia đình 11 1.1.2 Giới thiệu máy giặt qui mô giặt công nghiệp 12 1.2 Phân loại kết cấu máy giặt công nghiệp 13 1.2.1 Máy giặt công nghiệp lồng ngang cửa mở trước hoàn toàn tự động 14 1.2.2 Máy giặt công nghiệp lồng ngang bán tự động cửa mở 15 1.2.2.1 Loại cửa 16 1.2.2.2.Loại hai cửa 17 1.2.2.3 Một số máy khác 18 1.3 Chỉ tiêu chất lượng 20 1.3 Yêu cầu chung 20 1.3.2 Yêu cầu tính 21 1.3.3 Thống kê nhiệt độ giặt chất giặt thích hợp với loại sợi dệt 23 1.3.4 Một số đề nghị bột giặt lượng đồ giặt: 23 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CẤU TRÚC VÀ THIẾT BỊ CỦA MÁY GIẶT CÔNG NGHIỆP 26 2.1 Kết cấu khí 26 2.2 Thiết bị 28 2.2.1 Board mạch điều khiển 28 2.2.2 Chốt xả nước 29 2.2.3.Van cấp nước 29 2.2.4 Chốt cửa máy giặt 30 2.3 Quy trình cơng nghệ 30 2.3.1.Quy trình cơng nghệ 30 2.3.1.1 Giặt sơ 31 2.3.1.2 Giặt thô 31 2.3.1.3 Giặt mơi trường xà phịng gồm 02 chu kỳ 32 2.4 Quy trình cơng nghệ máy giăt mới: 33 2.4.1 Đưa quần áo vào máy 33 2.4.2 Giặt sơ 33 2.4.3 Giặt thô: 33 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PLC VÀ BIẾN TẦN ĐỂ TỰ ĐỘNG HĨA MÁY MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM MÁY GIẶT CƠNG NGHIỆP 35 3.1 Giới thiệu biến tần simens M420 35 3.1.1 Lắp đặt khí 35 3.1.2 Lắp đặt phần điện 36 3.1.3 Cài đặt mặc định 39 3.1.4 Truyền thông 42 3.1.4.1 Bộ kết nối biến tần với PC 42 3.1.4.2 Thiết lập truyền thông AOP M 420 42 3.1.4.3 Giao diện BUS (CB) 43 3.1.5 BOP/AOP (Tuỳ chọn) 44 3.1.6 Cài đặt thông số 45 3.1.6.1 Cài đặt thông số nhanh 45 3.1.6.2 Cài đặt ứng dụng 48 3.1.6.3 Cài đặt nối tiếp 57 3.1.6.4 Cài đặt lại thông số mặc định 57 3.1.7 Các chế độ hiển thị cảnh báo 58 3.1.7.1 Hiển thị trạng thái LED 58 3.1.7.2 Các thông báo lỗi cảnh báo 58 3.2 Lưu đồ thuật toán 59 3.3 Sơ đồ đấu nối PLC 64 3.3.1 Địa vào PLC 64 3.3.2 Sơ đồ đấu nối PLC với thiết bị vào 65 3.4 Lập trình PLC 67 3.4.1 Chương trình 67 3.4.2 Chương trình Giặt 72 3.4.3 Chương trình Giũ 75 3.4.4 Chương trình quay khơ 78 3.5 Lập trình cho biến tần simen M420 81 3.6 Giao diện giám sát điều khiển Wincc 82 3.6.1 Gán tag giao diện 82 3.6.2 Giao diện giám sát điều khiển WinCC 83 3.7 Mơ hình sản phẩm thí nghiệm 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Máy giặt Việt Nam ông Lự 10 Hình 1.2 Máy giặt gia đình 11 Hình 1.3 Các máy giặt thị trường 11 Hình 1.4 Máy giặt cơng nghiệp lồng đứng 13 Hình 1.5 Hình dạng máy giặt cơng nghiệp 13 Hình 1.6 Máy giặt cửa trước lồng ngang 14 Hình 1.7 Máy giặt cửa lồng ngang 16 Hình 1.8 Máy giặt kiểu lồng ngang hai cửa 17 Hinh 1.9 Một số máy giặt kiểu lồng ngang khác 18 Hình 2.1 Kết cấu máy giặt công nghiệp kiểu lồng ngang cửa mở trước 26 Hình 2.2 Sơ đồ kết cấu máy giặt lồng ngang cửa 27 Hình 2.3 Sơ đồ kết cấu máy giặt lồng ngang cửa 28 Hình 2.4 Cấu tạo chốt xả nước 29 Hình 2.5 Van cấp nước cho máy giặt 29 Hình 2.6 Sơ đồ điều khiển máy giặt trước cải tạo 31 Hình 3.1 Các kích thước lắp đặt 35 Hình 3.2 Tháo phần mặt trước vỏ máy đầu mạch lực 37 Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý biến tần 39 Hình 3.4 Các đầu vào tương tự số 40 Hình 3.5 Khố chuyển đổi DIP 50/60 HZ 41 Hình 3.6 Sơ đồ đấu nối PLC với biến tần đầu vào 65 Hình 3.7 Sơ đồ đấu nối mơ đun mở rộng EM 232 với biến tần 66 Hình 3.8 Các biến khởi tạo PC ACESS 82 Hình 3.9 Giao diện giám sát hệ thống máy giặt WinCC 83 Hình 3.10 Mơ hình sản phẩm thí nghiệm 84 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật cửa trước lồng ngang 15 Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật lồng ngang cửa 16 Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật lồng ngang thị trường 19 Bảng 1.4 Tính giặt máy giặt 21 Bảng 1.5 Mức hao tổn quần áo 22 Bảng 1.6 Biên độ chấn động 22 Bảng 1.7 Nhiệt độ giặt 23 Bảng 1.8 Ước lượng bột giặt 24 Bảng 3.1.Các thông số kĩ thuật biến tần điện áp đầu vào AC 200 V- 240 V 36 Bảng 3.2 Các thông số kĩ thuật biến tần điện áp đầu vào AC 200 V- 240 V 36 Bảng 3.3 Các thông số kĩ thuật biến tần điện áp đầu vào AC 200 V- 240 V 37 Bảng 3.4 Các đầu vào số biến tần M 420 41 Bảng 3.5 Các thông số truyền thông biến tần 42 MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài Hiện nhiều nhà máy, xí nghiệp, nhà hàng, khách sạn lớn, bệnh viện sử dụng hệ thống máy giặt công nghiệp với tính chuyên dụng hệ thống điều khiển tự động tiến tiến với nhiều qui trình tự động lập trình từ trước hiệu giúp tiết kiệm thời gian nguồn lực người đem lại nhiều tiện ích sống Để học sinh nghề tiếp cận cơng nghệ tự động hóa thực tế việc thiết kế "mơ hình máy giặt cơng nghiệp" cho phịng thực hành trường Cao Đẳng nghề số - Bộ Quốc Phòng việc cấp thiết dạy học Mục đích đề tài: - Cải tiến lại sơ đồ công nghệ để đáp ứng quy trình tự động hóa - Xây dựng phần mềm điều khiển toàn trình giặt - Xây dựng giao diện điều khiển giám sát hệ thống Đối tượng phạm vi nguyên cứu -Đối tượng nghiên cứu đề tài điều khiển PLC S7200 biến tần Simens -Phạm vi nguyên cứu điều khiển lập trình PLC S7 – 200 biến tần Simens M420 Nội dung đề tài vấn đề cần giải - Giới thiệu sơ đồ công nghệ thông số kỹ thuật máy giặt công nghiệp - Thiết kế cải tạo sơ đồ cơng nghệ theo hướng tự động hóa - Xây dựng chương trình điều khiển tự động - Thiết kế giao diện điều khiển giám sát hệ thống - Kết luận kiến nghị Phương pháp nghiên cứu Trong khuôn khổ luận văn, học viên sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp sau: - Phương pháp thực nghiệm: Khảo sát thực tế máy giặt công nghiệp G45 để nắm rõ cách vận hành máy giặt công nghiệp thực tế - Phương pháp phân tích tốn lý thuyết : Dựa vào kết mơ để từ xây dựng mơ hình hợp lý khoa học Ý nghĩa khoa học thực tiễn Xây dựng mơ hình trực quan công tác học tập giảng dạy cho học viên trường Tiếp cận với thiết bị công nghệ cao lĩnh vực tự động hóa để chủ động phương q trình giảng dạy trường Làm mơ hình áp dụng váo cơng tác dạy học trường Cấu trúc luận văn Luận văn chia thành chương sau : Mở đầu: Phần giới thiệu nhiệm vụ cấu trúc luận văn Chương I : Tổng quan máy giặt công nghiệp Chương II : Lựa chọn cấu trúc thiết bị máy giặt công nghiệp Chương III: Ứng dụng PLC S7 200 biến tần để tự động hóa mơ hìh thí nghiệm máy giặt cơng nghiệp Kết luận kiến nghị CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MÁY GIẶT CÔNG NGHIỆP 1.1 Lịch sử hình thành phát triển máy giặt Từ năm 1911 máy giặt chạy điện đời Mỹ Năm 1922 lại xuất máy giặt kiểu trộn, thời điểm nước Anh suất máy giặt kiểu phun dòng Năm 1937 nhiều máy giặt kiểu ống nhào quay xuất Châu Âu Năm 1947 nhiều máy giặt kiểu ống nhào quay, đưa quần áo từ phía xuống Năm 1953 Nhật Bản sở máy giặt kiểu phun dịng chế tạo thành cơng máy giặt kiểu mâm giặt ( xốy nước cuộn) nhanh chóng lưu hành Nhật Bản Đến năm 1960 loại máy giặt có hai hộc giặt kiểu mâm giặt có tác động vắt nước ly tâm vào thị trường Năm 1965 máy giặt bánh xe chuyển động sóng hồn tồn tự động bắt đầu sản xuất Ở Trung Quốc, máy giặt bắt đầu nghiên cứu từ năm 1957 điều kiện chưa cho phéo sản xuất hàng loạt Mãi đến năm 1978 Trung Quốc thực phát triển loại sản phẩm Tuy khởi động chậm tốc độ đưa mặt hàng vào sống lại nhanh, qua 10 năm hoàn thành lộ trình 30 năm nước cơng nghiệp phát triển, sản lượng hàng năm từ năm 1978, 400 máy mà đến năm 1988 đạt 10.460.000 chiếc, trở thành nước nhiều máy giặt Năm 1999, sản lượng máy giặt Trung Quốc đạt 13.421.700 chiếc, nhờ Trung Quốc thực phương châm cải cách mở cửa Từ năm 1983 bắt đầu giai đoạn qui mô tiên tiến vào giai đoạn hưng thịnh kỹ thuật thiết bị, tăng tốc tiến trình cải tạo kỹ thuật sản xuất máy giặt có đến 40 hãng tiên tiến cơng nghệ thiết bị thuộc nước Anh, Pháp, Mỹ, Ý, Nhật Bản, Hàn Quốc …Trên giới đưa vào Trung Quốc lượng lớn góp phần tiến bước, nâng cao trình độ tự động hóa nâng cao lực sản xuất đồng thời rút ngắn khoảng cách với nước tiên tiến đua nhiều chủng loại máy giặt có dung lượng lớn, kiểu Cho đến nay, sản phẩm có chứng ISO 9001, quốc tế chứng nhận UL Mỹ chứng nhận Trung Quốc đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng nước 72 3.4.2 Chương trình Giặt 73 74 75 3.4.3 Chương trình Giũ 76 77 78 3.4.4 Chương trình quay khơ 79 80 81 3.5 Lập trình cho biến tần Simen M420 P0003 = P0010 = //Cài đặt nhanh P0100 = // Tần số 50 Hz P304 = 220// Điện áp định mức động P305 = 1.16A // Dòng điện định mức động P307 = 0.37 // Công suất động P308 = 0.85 // Hệ số công suất động P0310 = 50// Tần số định mức động P0311 = 1435 // Tốc độ định mức đông P700 = // Chọn nguồn lệnh đầu nối P1000 =2 Lựa chọn tần số điểm đặt tương tự P1080 = // Tần số nhỏ P1082 = 50 // Tần số lớn P1120 = // Thời gian tăng tốc P11121 = // Thời gian giảm tốc P3900 = // Bắt đầu trình cài đặt nhanh 82 3.6 Giao diện giám sát điều khiển Wincc 3.6.1 Gán tag giao diện Hinh 3.8 Các biến khởi tạo PC ACESS 83 3.6.2 Giao diện giám sát điều khiển WinCC Hình 3.9 Giao diện giám sát hệ thống máy giặt WinCC 84 3.7 Mơ hình sản phẩm thí nghiệm Hình 3.10 Mơ hình sản phẩm thí nghiệm 85 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nghiên cứu ứng dụng công nghệ tự động hố q trình giám sát điều khiển máy giặt công nghiệp, hệ thống điều khiển tự động tiến tiến phục vụ cho sinh hoạt đề tài cấp thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn Đề tài đánh giá tổng quan xu hướng ứng dụng công nghệ nay, với nhiều qui trình tự động lập trình từ trước xây dựng giảng ứng dụng PLC "mơ hình máy giặt cơng nghiệp" cho phòng thực hành trường Cao Đẳng nghề số - BQP việc cấp thiết phục vụ công tác đào tạo nghiên cứu khoa học Tuy nhiên cịn nhiều vấn đề chưa hồn thiện, hy vọng hồn thiện phát triển cho hệ thống phức tạp lần nghiên cứu II Kiến nghị Áp dụng kết nghiên cứu phục vụ công tác giảng dạy nhằm nâng cao chất lượng đào tạo nghiên cứu khoa học trường Qua đề tài cho thấy cách nhìn tổng quan hệ thống tự động hóa máy giặt cơng nghiệp Giúp người vận hành vận hành, giám sát dễ dàng xây dựng giảng ứng dụng PLC giám sát điều khiển hệ thống tự động xử lý nước phục vụ công tác đào tạo nghiên cứu khoa học Tuy đề tài có thu số kết nhiều đề chưa hồn thiện hi vọng hồn thiện phát triển hệ thống phức tạp lần nghiên cứu Luận văn giải vấn đề sau: - Tổng quan máy giặt công nghiệp - Lựa chọn cấu trúc thiết bị máy giặt công nghiệp -Ứng dụng PLC S7 200 biến tần để tự động hóa mơ hình thí nghiệm máy giặt cơng nghiệp Luận văn lập trình điều khiển PLC với cấp tốc độ chọn, cài đặt biến tần Simens để tự động hóa q trình điều khiển động trơng mơ hình thí nghiệm Kết hệ thống phù hợp với kết thực tế 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Minh Đức Máy giặt & Máy sấy quần áo Nhà xuất tổng hợp TP Hồ Chí Minh Lê Văn Doanh, Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hòa, Võ Thạch Sơn, Đào Văn Tân Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển NXB KHKT_HN, 2001 Trần Khánh Hà Máy giặt dân dụng Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phước Tự động hoá với SIMATIC S7 – 200 Nhà xuất Nơng Nghiệp 1997 Nguyễn Minh Tuyển Q trình Và thiết bị khuấy trộn công nghệ Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội 2006 Nguyễn Phùng Quang Truyền Động Điện thơng minh NXB KHKT_HN, 2002 Nguyễn Chí Tình, Đào Văn Tân - Tự động hố q trình sản xuất mỏ dầu khí (Tập 1) NXB GTVT, 2000 Thái Duy Thức Cơ sở truyền động điện tự động NXB GTVT, 2000 Catalog đặc tính kỹ thuật loại biến tần hãng như: Siemens, Schneider, Hitachi, Omron, Altivar, Toshiba ... 10 Hình 1.2 Máy giặt gia đình 11 Hình 1.3 Các máy giặt thị trường 11 Hình 1 .4 Máy giặt công nghiệp lồng ? ?ứng 13 Hình 1.5 Hình dạng máy giặt công nghiệp 13 Hình 1.6 Máy. .. tính đại, đa dụng, thêm nhiều tính  Thị trường máy giặt có loại sau: Máy giặt lồng ? ?ứng Máy giặt lồng ngang Máy giặt lồng nghiêng Hình 1.3 Các máy giặt thị trường Máy giặt lồng ? ?ứng phù hợp với... Giới thiệu máy giặt qui mơ giặt gia đình 11 1.1.2 Giới thiệu máy giặt qui mô giặt công nghiệp 12 1.2 Phân loại kết cấu máy giặt công nghiệp 13 1.2.1 Máy giặt công nghiệp lồng