Lò hơi là thiết bị mà trong đó diễn ra quá trình đốt cháy nhiên liệu, nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình cháy được truyền cho nước trong lò hơi để biến thành hơi nước → biến hóa năng của nhiên liệu thành nhiệt năng dòng hơi
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÌNH DƯƠNG Khoa Điện - Điện Tử BÀI TIỂU LUẬN ĐỀ TÀI : LẬP TRÌNH PLC S7 1200 ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỢ LỊ HƠI TRÊN TIA PORTAL V14 GVHD : Th.S HỒ THANH TUẤN SVTH : NHÓM LỚP : 21DT01 Bình Dương, ngày 14 tháng năm 2021 THÀNH VIÊN - Trần Văn Tân-18020021 - Trần Lê Đại-18020014 - Nguyễn Thanh Tùng-18020023 - Đặng Văn Hiếu-18020017 - Nguyễn Phú Tấn-18020016 - Nguyễn Thành Long-18020033 Mục lục BÀI TIỂU LUẬN ĐỀ TÀI : LẬP TRÌNH PLC S7 1200 ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ HƠI TRÊN TIA PORTAL V14 .1 GVHD : Th.S HỒ THANH TUẤN .1 SVTH : NHÓM MỞ ĐẦU Trong năm gần qua, ngành kỹ thuật lạnh nước ta ứng dụng mạnh mẽ ngành như: sinh học, hóa chất, cơng nghiệp dệt, thuốc lá, rượu, bia, điện tử, tin học, y tế, thực phẩm, chế biến bảo vệ thủy sản Ngành nhiệt lạnh đa dạng, ngành nêu đa số sử dụng nguồn nhiệt lạnh để ứng dụng có số ngành sử dụng nguồn nhiệt nóng để đưa vào sử dụng như: ngành nhiệt điện, công nghệ thực phẩm, dệt, công nghiệp sản xuất, dịch vụ Vì thế, khơng phát triển thiết bị làm lạnh mà thiết bị làm nóng, lò phát triển mạnh mẽ song song Bên cạnh đó, yếu tố tự động hóa thiết bị dần cải thiện Chúng ngày ăn sâu vào trình điều khiển hệ thống cách tự động linh hoạt hơn, nhằm giúp trình vận hành người ngày đơn giản Vì thế, nhằm đơn giản hóa, tự động hóa cho q trình điều khiển tay (cơ) lị nói riêng máy, thiết bị lạnh nói chung, ta thay thành điều khiển tự động lập trình PLC Lị thiết bị, hệ thống thiết bị cơng nghiệp có chức chuyển hóa nước thành nước Bằng cách sử dụng lượng nhiệt sinh trình cháy nhiên liệu Các nhiên liệu như: than đá, dầu, biomass, trấu, củi loại nhiên liệu phổ biến khác Hơi nước sinh lò (hay gọi nồi hơi) sử dụng công nghiệp chất tải nhiệt Các lĩnh vực phổ biến thường sử dụng lò như: thực phẩm, thức ăn chăn ni, bia rượu, nước giải khát, giặt là, bao bì Sau nhóm chúng em sử dụng PLC S7 1200 để lập trình điều khiển nhiệt độ lị NỢI DUNG 1.Lị 1.1 Khái niệm: Lị thiết bị mà diễn q trình đốt cháy nhiên liệu, nhiệt lượng tỏa trình cháy truyền cho nước lị để biến thành nước → biến hóa nhiên liệu thành nhiệt dịng 1.2 Lịch sử hình thành phát triển lò : Lò bắt đầu sử dụng vào kỉ XVIII Lúc đầu, lị đời sớm có hình dạng đơn giản nồi nấu thơng thường Theo thời gian, hình dạng công chúng thay đổi với xu hướng tăng công suất hiệu suất nhiệt, lắp đặt vận hành đơn giản, phù hợp với điều kiện thực tế Lị có nhiều định nghĩa sử dụng để mơ tả Lị mô tả thiết bị dùng để sinh nước nhờ nhiệt lượng nhiên liệu đốt cháy Lò dùng để chuyển đổi lượng hóa học nhiên liệu thành lượng nhiệt lượng nhiệt khí nóng chuyển thành lượng mà khơng có q trình cháy xảy Lị xem bình giữ áp, sản sinh với áp suất làm việc 2bar Do vậy, lị khơng thiết phải có đốt Một thiết bị gia nhiệt nước bình chứa hở có dung tích nhỏ khơng gọi lị - Lị cải tiến mạnh mẽ hình thức, kết cấu sản lượng Ngày cải tiến dần theo nhu cầu sử dụng quy mô ngày mở rộng Các tiêu chuẩn đặt nhằm cải tiến, phát triển lò hơi: + Nâng cao hiệu suất lò + Tăng sản lượng hơi, nâng cao thông số PLC S7 1200 2.1 PLC gì? PLC (Programmable Logic Controller) thiết bị điều khiển lập trình (khả trình) mà tuỳ vào người sử dụng thực loạt hay trình tự kiện, kiện kích thích tác nhân kích thích (hay gọi ngõ vào) tác động vào PLC qua hoạt động có trễ thời gian định hay kiện đếm Khi kiện kích hoạt, thật bật ON hay OFF thiết bị bên ngồi hay cịn gọi thết bị vật lý (các thiết bị gắn vào ngõ PLC) Như vậy, hiểu rằng, PLC “điều khiển logic theo chương trình”, ta cần thay đổi chương trình cài đặt PLC PLC thực chức khác nhau, điều khiển môi trường khác Là hệ mang tính vượt trội so với thiết bị mang tính xác cao đạt hiệu công việc cao Để khắc phục nhược điểm điều khiển dung dây nối, người ta chế tao điều khiển plc nhẳm thoả mãn yêu cẩu sau: -Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ học gọn nhẹ, dễ bảo quản, sửa chữa -Dung lượng nhớ lớn để chứa chương trình phức tạp Hồn tồn tin cậy mơi trường công nghiệp -Giao tiếp với thiết bị thơng minh khác máy tính, nối mạng, module mở rộng Các thiết kế nhằm thay cho phần cứng Relay dây nối logic thời gian Tuy nhiên bên canh việc địi hỏi tăng cường dung lượng nhớ tính dễ dàng cho PLC mà đảm bảo tốc độ xử lí giá cả… Chính điều tạo quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC công nghiệp, tập lệnh nhanh chống từ lệnh logic đơn giản đến lệnh đếm, định thời, ghi dịch…Sự phát triển máy tính dẫn đến PLC có dung lượng lớn, số lượng I/O nhiều Trong PLC phần cứng CPU chương trình đơn vị cho trình điều khiển sử lí hệ thống chức mà điều khiển cần thực xác định chương trình, chương trình nạp sẵn vào nhớ PLC, PLC thực việc điều khiển dựa vào chương trình Như muốn thay đổi mở rộng chức quy trình cơng nghệ Ta cần thay đổi chương trình bên nhớ PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức thực cách dễ dàng mà khơng cần can thiệp vật lí so với dây nối hay Relay 2.2 Giới thiệu PLC S7-1200 hãng SIEMENS Năm 2009, Siemens dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay dần cho S7-200 So với S7-200 S7-1200 có tính trội: - S7-1200 dòng điều khiển logic lập trình (PLC) kiểm sốt nhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, tập lệnh mạnh làm cho có giải pháp hồn hảo cho ứng dụng sử dụng với S7-1200 - S7-1200 bao gồm microprocessor, nguồn cung cấp tích hợp sẵn, đầu vào/ra (DI/DO) - Một số tính bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào CPU chương trình điều khiển: + Tất CPU cung cấp bảo vệ password chống truy cập vào PLC + Tính “know-how protection” để bảo vệ block đặc biệt - S7-1200 cung cấp cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet TCP/IP Ngồi bạn dùng module truyền thong mở rộng kết nối RS485 RS232 - Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 hỗ trợ ba ngơn ngữ lập trình FBD, LAD SCL.Phần mềm tích hợp TIA Portal V114 Siemens 2.3 So sánh PLC với hệ thống điều khiển khác PLC với hệ thống điều khiển Relay Việc phát triển hệ thống điều khiển lập trình thay bước hệ thống điều khiển Relay trình sản xuất Khi thiết kế hệ thống điều khiển đại, người kỹ sư phải cân nhắc, lựa chọn hệ thống, hệ thống điều khiển lập trình thường sử dụng thay cho hệ thống điều khiển Relay nguyên nhân sau: Thay đổi trình tự điều khiển cách linh động - Có độ tin cậy cao - Khoảng khơng lắp đặt thiết bị nhỏ, khơng chiếm diện tích - Có khả đưa tín hiệu điều khiển ngõ cao - Sự chọn lựa liệu cách thuận lợi, dễ dàng - Dễ dàng thay đổi cấu hình (hệ thống máy móc sản xuất) tương lai có nhu cầu mở rộng sản xuất Đặc trưng cho hệ thống điều khiển chương trình phù hợp với nhu cầu nêu trên, đồng thời mặt kinh tế thời gian hệ thống điều khiển lập trình vượt trội hệ thống điều khiển cổ điển (Relay, Contactor,…) Hệ thống điều khiển phù hợp với mở rộng hệ thống tương lai đổi, bỏ hệ thống dây nối hệ thống điều khiển thiết bị, mà đơn giản thay đổi chương trình cho phù hợp với điều kiện sản xuất PLC với máy tính Cấu trúc máy tính với PLC điều dựa vi xử lý liệu Tuy nhiên có vài cấu trúc quan trọng cần phân biệt để thấy rõ khác biệt PLC máy tính Khơng máy tính, PLC thiết kế đặc biệt để hoạt động môi trường cơng nghiệp Một PLC lắp đặt nơi có độ nhiễu điện cao (Electrical Noise), vùng có từ truờng mạnh, có chấn động khí, nhiệt độ mơi trường cao … Điều quan trọng thứ hai là: PLC thiết kế với phần cứng phần mềm cho dễ lắp đặt (đối với phần cứng) đồng thời mặt chương trình phải dễ dàng để người sử dụng (kỹ sư, kỹ thuật viên) thao tác lập trình cách nhanh chóng, thuận lợi (ví dụ: lập trình ngơn ngữ hình thang… ) PLC với máy tính cá nhân PC (Personal Computer) Đối với PC, người lập trình dễ nhận thấy khác biệt PC với PLC, khác biệt biết sau: - Máy tính khơng có cổng giao tiếp trực tiếp với thiết bị điều khiển, đồng thời máy tính hoạt động không tốt môi trường công nghiệp - Ngơn ngữ lập trình máy tính khơng phải dạng hình thang, máy tính ngồi việc sử dụng phần mềm chun biệt cho PLC, cịn phải thơng qua việc sử dụng phần mềm khác, làm "chậm" trình giao tiếp với thiết bị điều khiển Tuy nhiên qua máy tính, PLC dễ dàng kết nối với hệ thống khác, PLC sử dụng nhớ (có dung lượng lớn) máy tính làm nhớ PLC 2.4 Lợi ích việc sử dụng PLC Cùng với phát triển phần cứng phần mềm, PLC ngày tăng tính lợi ích PLC hoạt động cơng nghiệp Kích thước PLC thu nhỏ lại để nhớ số lượng I/O nhiều hơn, ứng dụng PLC mạnh giúp người sử dụng giải nhiều vấn đề phức tạp điều khiển hệ thống Lợi ích PLC hệ thống diều khiển cần lắp đặt lần (đối với sơ đồ hệ thống, đường nối dây, tín hiệu ngõ vào / …), mà thay đổi kết cấu hệ thống sau này, giảm tốn phải thay đổi lắp đặt đổi thứ tự điều khiển (đối với hệ thống điều khiển Relay), khả chuyển đổi hệ điều khiển cao (như giao tiếp PLC để truyền liệu điều khiển lẫn nhau), hệ thống điều khiển linh hoạt Không hệ thống cũ, PLC dễ dàng lắp đặt chiếm khoảng không gian nhỏ điều khiển nhanh, nhiều hệ thống khác Điều tỏ thuận lợi hệ thống điều khiển lớn, phức tạp, trình lắp đặt hệ thống PLC tốn thời gian hệ thống khác Cuối người sử dụng nhận biết trục trặc hệ thống PLC nhờ giao diện qua hình máy tính (một số PLC hệ sau có khả nhận biết hỏng hóc (trouble shoding) hệ thống báo cho người sử dụng), điều làm cho việc sửa chữa thuận lợi 2.5 Cấu trúc phần cứng PLC S7-1200 PLC S7-1200 thiết kế theo kiểu module Các module sử dụng cho nhiều ứng dụng khác Việc xây dựng PLC theo cấu trúc module thuận tiện cho việc thiết kế hệ thống gọn nhẹ dễ dàng cho việc mở rộng hệ thống Số module sử dụng nhiều hay tuỳ theo ứng dụng, song tối thiểu có module module CPU Các module cịn lại module truyền nhận tín hiệu với đối tượng điều khiển bên ngoài, module chức chuyên dụng… Chúng gọi chung module mở rộng Đặc điểm bật S7-1200 tích hợp sẵn cổng truyền thông Profinet (Ethernet), sử dụng chung phần mềm Simatic Step Basic cho việc lập trình PLC hình HMI Điều giúp cho việc thiết kế, lập trình, thi cơng hệ thống điều khiển nhanh chóng, đơn giản Bên cạnh CPU S7-1200 phần mềm lập trình mới, dải sản phẩm hình HMI dùng cho PLC S7-1200 giới thiệu Tất tạo giải pháp tích hợp, thống cho thị trường tự động hóa cỡ nhỏ (Micro Automation) Bộ phận kết nối nguồn Các phận kết nối nối dây người dùng tháo (phía sau nắp che) Khe cắm thẻ nhớ nằm cửa phía Các led trạng thái dành cho I/O tích hợp Bộ phận kết nối PROFINET (phía CPU) Sơ đồ đấu chân S7 1200 Cũng giống PLC họ khác , PLC S7 1200 gồm phận bản: xử lý, nhớ , nguồn, giao tiếp xuất/nhập - Bộ xử lý gọi xử lý trung tâm (CPU), vi xử lý, biên dịch tín hiệu nhập thực hoạt động điều khiển theo chương trình lưu nhớ PLC Truyền định dạng tín hiệu hoạt động đến thiết bị xuất - Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp DC (24V) cần thiết cho xử lý mạch điện module giao tiếp nhập xuất hoạt động - Bộ nhớ nơi lưu trữ chương trình sử sụng cho hoạt động điều khiển kiểm soát vi xử lý - Các thành phần nhập xuất (input/output) nơi nhớ nhận thông tin từ thiết bị ngoại vi truyền thông tin đến thiết bjj điều khiển.Tín hiệu nhập từ cơng tắc, cảm biến,… Các thiết bị xuất cuộn dây khởi động động cơ, van solenoid… - chương trình điều khiển nạp nhờ trợ giúp lập trình hay máy tính Sơ đồ đấu chân: CHƯƠNG I : CÁC BƯỚC THỰC HIỆN MƠ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỢ LỊ HƠI BẰNG TIA PORTAL V14 10 Xong bước số 11 ta - Tiếp đến nút tạm dừng: ta thực bước tương tự nút khởi động xem hình bên - Nút nhấn thoát làm sau: Properties > Events > Click > StopRuntime > Runtime Thực xong ta bên 28 - Nút tăng nhiệt: Nhấn vào nút tăng nhiệt > Properties > Events > Press left mouse button > SetBit > tangnhiet Nhấn vào nút tăng nhiệt > Properties > Events > Release left mouse button > ReseBit > tangnhiet - Nút giảm Nhiệt: Nhấn vào nút tăng nhiệt > Properties > Events > Press left mouse button > SetBit > giamnhiet 29 Nhấn vào nút tăng nhiệt > Properties > Events > Release left mouse button > ReseBit > giamnhiet - Đồng hồ: Proerties > General > tag Xem hình bên 30 Đồng hồ đo áp suất nồi cơm: 31 - Đồng hồ áp suất hơi: Proerties > General > nhietdo Xem hình bên 32 - Đồng hồ đo mực nước: 33 11 10 12 34 Viết chương trình C cho mực nước lửa Viết chương trình hình sau: Xong số bên Ta làm tương tự cho hết chương trình sau: 35 Lửa: 36 37 11 10 12 13 Viết chương trình C theo hình bên cho lửa: 38 39 Upload chương trình chạy thử: 40 41 42 ... tích hợp TIA Portal V114 Siemens 2.3 So sánh PLC với hệ thống điều khiển khác PLC với hệ thống điều khiển Relay Việc phát triển hệ thống điều khiển lập trình thay bước hệ thống điều khiển Relay... HIỆN MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LỊ HƠI BẰNG TIA PORTAL V14 10 1.KHỞI ĐỢNG CHỌN THIẾT BỊ KẾT NỐI 1.1 Các bước thực Bước 1: Đầu tiên khởi động TIA PORTAL V14 cách nhấn đúp vào biểu tượng sau... BÀI TIỂU LUẬN ĐỀ TÀI : LẬP TRÌNH PLC S7 1200 ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ HƠI TRÊN TIA PORTAL V14 .1 GVHD : Th.S HỒ THANH TUẤN .1 SVTH :