<EHF '? mS <BEF '@ 'tHETE MỤC LỤC Phần tổng quát Giới thiệu chung Đặt vấn đề
Mục tiêu đề tài và nội dung
Tổ chức triển khai đề tài
'Tóm tắt nội dung và kết quả chủ yếu của đề tài
Nội dung thứ nhất : Nghiên cứu thiết kế, xây dựng thiết bị cho hệ cấp
bột nhựa tự động, thiết bị xay nghiên tái chế nhựa phế thải và hệ
thống truyền động băng tải nhiễm từ tính để tuyển lọc mạt sắt trong
bột nhựa sau khi tái chế
Nội dung thứ hai : Nghiên cứu thiết kế và xây dựng hệ thống hút bụi nhựa chân không ứng dụng cho công đoạn xử lý nguyên liệu của dây
chuyền sản xuất ống nhựa PVC ba lớp có sử đụng bột nhựa tái chế,
Nội dung thứ ba : Nghiên cứu thiết kế, xây dựng và ứng dụng hệ
SCADA tổng hợp đo lường và điều khiến tự động cho thiết bị xử lý
chất thải nhựa, bột
Các kết quả nghiên cứu, ứng dụng Lý thuyết
Thiết kế thi công và những sản phẩm được tạo ra
Trang 3A- PHAN TONG QUAT
Trong phần này giới thiệu chung về đề tài KH-04-04-05 Đặt vấn dé về nhu cầu
cần thiết triển khai nghiên cứu, trình bày về mục tiêu dé tài, nhiệm vụ, các nội dung chủ yếu và về tổ chức triển khai đề tài
1 - GIỚI THIỆU CHUNG:
Tên đề tài : NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG HỆ THONG TU DONG CHO THIET BI XU LY CHAT THAI NHUA, BOT
- Mã số : KH-04-04-05
- Thuộc Đề tài Cấp Nhà Nước : KH-04-04
- Chương trình Khoa Học Công Nghệ Cấp Nhà Nước: KH-04 Cơ quan chủ trì đê tài KH-04-04-05:
Trung tâm nghiên cứu kỹ thuật Tự động hoá, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Chủ nhiệm nhánh dé tai KH-04-04-05: PGS TS Dinh Van Nhã
Cơ quan chủ trì dé tài KH-04-04: Viện Kỹ thuật Thiết bị Điện
Trang 4II - ĐẶT VẤN ĐỀ:
Hiện nay mục tiêu chiến lược của nước ta cũng như nhiều nước trên thế giới, trong công cuộc bảo vệ sự phát triển bền vững là đảm bảo cho người dân được sống trong môi trường có chất lượng tốt, sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên, việc nghiên cứu fìm mọi biện pháp để xử lý các chất thải rắn đặc biệt là các chất thải nhựa, bột để đưa vào tái chế và sử dụng làm nguyên liệu, tiết kiệm nguyên liệu nhựa cho sản xuất, hạ giá thành sản phẩm, góp phần bảo vệ môi trường trong
sạch cho phát triển bền vững Với mục tiêu đó đề tài KH 04-04-05 đã dành phần lớn sự quan tâm nghiên cứu về vấn đề trên, nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật tự
động hoá để giải quyết một số vấn đề cụ thể xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đặt ra Ta biết rằng chất thải nhựa là một loại chất thải đặc biệt độc hại khi ta đốt lên, khói khí, bụi bột có mang chất độc gây ung thư, còn nếu chôn thì cũng phải mất trên L50 năm mới bất đầu phân huỷ Vì vậy việc nghiên cứu tái chế nhựa, bột để
sử dụng nó góp phân bảo vệ môi trường bền vững có lợi cho sức khoẻ con người
được đặt ra một vấn dé rất cấp bách Đó là mục tiêu cũng như định hướng nghiên cứu trước mất và lâu dài của đề tài được đặt ra, nhằm tìm kiếm khả năng xử lý và
Trang 5I -MUC TI£U DE TAI VA NOI DUNG CHU YEU:
Mục tiêu của để tài là nghiên cứu, thiết kế, chế tạo một số phương tiện, mô
hình mẫu, ứng dụng hệ thống tự động hoá cho thiết bị xử lý chất thải nhựa, bột Theo mục tiêu đã định, căn cứ vào khả năng nghiên cứu và ứng dụng thực tế,
nhánh để tài đã tìm hiểu, khảo sát và nắm tình hình độc hại của khí bụi bột nhựa và tác hại của nó tới môi trường và sức khoẻ con người khi bị ô nhiễm,các giải pháp và hiện trạng của vấn đề này Đã để xuất mục tiêu nghiên cứu cơ bản để
thực hiện một số nội dung và nhiệm vụ chủ yếu sau đây :
1 - Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị cấp bột nhựa tự động, thiết bị xay
nghiền, tái chế nhựa phế thải và hệ thống truyền động băng tải nhiễm từ tính để
tuyển lọc mạt sắt lẫn trong bột nhựa sau tái chế (ứng dụng trong dây chuyển sản xuất ống nhựa PVC có sử dụng nhựa phế thải tái chế)
2 - Nghiên cứu, thiết kế và xây dựng hệ thống hút bụi nhựa chân không, ứng đụng cho công đoạn xử lý nguyên liệu của dây chuyền sản xuất ống nhựa PVC ba lớp có sử dụng bột nhựa tái chế
3 - Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng và ứng dung hé SCADA téng hợp đo lường và
điều khiển tự động cho thiết bị xử lý chất thải nhựa, bột
Nhánh đề tài KH - 04 - 04 - 05 đã tiến hành nghiên cứu thiết kế và xây dựng
mô hình hệ thống đo lường, điều chỉnh tự động, thu thập các số liệu công nghệ
cho quá trình hút bụi nhựa chân không cho máy trộn bột nhựa
Xây dựng phần cứng và chương trình phần mềm đo lường và thu thập dữ liệu các thông số công nghệ quan trọng cho hệ thống: đo nhiệt độ và điều khiển quá
trình hút bụi nhựa chân không, đo áp suất, trọng lượng và khống chế mức bột
Trang 61V - TỔ CHỨC TRIỂN KHAI ĐỀ TÀI
Theo sự chỉ đạo của Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường và trực tiếp là Chương trình KH-04, Đề tài KH-04-04, nhánh đê tài KH - 04 - 04 - 05 đã triển khai theo cách thức sau đây :
- Bám sát mục tiêu đã xác định, hàng năm dé tài căn cứ vào khả năng kinh phí, nghiên cứu và ứng dụng vào sản xuất mà xác định đối tượng và nội dung cụ thể
để triển khai các nhiệm vụ của đề tài Các nội dung cụ thể này nếu được Chương
trình KH-04 và Chủ nhiệm Đề tài KH-04-04 thông qua và ký hợp đồng thì mới chính thức trở thành các nhiệm vụ triển khai để tài
- Các nhiệm vụ đó được quy định chi tiết tương ứng với các điều khoản trong các hợp đồng ký với Chương trình KH-04, hàng quý Chương trình đã tiến hành kiểm tra, rà soát việc thực hiện đề tài Với cách thức đó Đề tài đã được triển khai trong khuôn khổ giới hạn được định sẵn
- Dưới sự chỉ đạo chuyên môn chung mỗi một nhiệm vụ được giao được triển khai như một công trình riêng và tổng hợp các công trình thành nhiệm vụ nội dung chính của nhánh đề tài
- Trong bản báo cáo này chủ yếu chỉ giới thiệu các sản phẩm chính của nhánh để tài KH-04-04-05
Sau đây là danh sách cán bộ tham gia,thực hiện và các cơ quan phối hợp thực
hiện nhánh đề tài KH-04-04-05:
Danh sách cán bộ tham gia thực hiện nhánh đề tài KH-04-04-05:
1- PGS.TS Định Văn Nhã : Chủ nhiệm nhánh đề tài KH-04-04-05
2- TS Định Văn Thuận
3- Chu Đức Việt
4- Dinh Thi Lan Anh
5- Nguyén Viét Hiéu
Trang 7B TOM TAT NOI DUNG VA KET QUA CHU YEU CUA DE TAI KH-04-04-05: Tên đệ tài : "NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG
HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CHO THIẾT BI XU LY CHAT THAI NHUA,
BỘT"
Trong phần này trình bày tóm tắt các nội dung công việc và các kết quả chủ yếu của đề tài KH-04-04-05 đã triển khai lần lượt theo các hợp
đồng đã ký hàng năm
Các nội dung này đã được Ban chủ nhiệm chương trình KH-04 xét duyệt và đưa vào các hợp đồng nghiên cứu triển khai sau đây:
« Hợp đồng số 05/97/HĐKHCN, ký ngày 28/3/97
e_ Hợp đồng số 05/98/HĐKHCN, ký ngày 6/5/98
¢ Hop déng sé 05/99/HĐKHCN, ký ngày 10/5/99,
Các hợp đồng này đã được Chủ nhiệm đề tài KH-04-04 và Hội đồng
Trang 8pf TAL KHOA HOC CAP NHA NUGC KH-04-04-05 PHAN B
I NOLDUNG THU NHAT:
Nghiên cứu thiết kế xây dung thiết bị cho hệ cấp bột nhựa tự động,
thiết bị xay nghiền tái chế nhựa phế thải và bệ thống truyền động băng tải nhiễm từ tính để tuyển lọc mat sắt lẫn trong bột nhựa sau khi tái
chế ứng dụng trong dây chuyển sản xuất ống nhựa PVC có sử dụng
nhựa phế thải tái chế :
Trang 9ĐỂ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-0404-95 PHẦN B St | tên gọi sốlượng vật liệu kích thước phi chú 1 | giá đỡ 4 thép CT-5 4000 mm 2 | chan đỡ 8 thép Inox 2000 mm 3 | clta xa bot 4 6ng Inox 89 mm
4 | Ong hit 4 ống Inox $ 89 mm 5 | vit tai 4 thép SD $8 4200 mm 6 | mặt bích 12 thép Inox $89*100 7 | động cơ 4 1,1kw-3p 8 | hộp giảm tốc ve 4 315v/p 9 | bu long 100 4 10
10 phéu nap liệu 4 tôn Inox 300 lit
11 | cấp điện 3 pha ~ 4 dây
12 | tủ điện điêu khiến i 20000mm Phéu nap ống hút liệu tạo chân
- khong ⁄ ¬—> | Động cơ kéo tải bột ——* | Cửa xả bột Chú dẫn: 1.Giá đỡ 2.Chan do 3.Cửa xả bột 4.Ống hút 5.Động cơ 6.XIlô chứa 7.Hộp giảm tốc 8.Mặt bích gá động cơ
9.Bích ghép nối giữa phếu nạp liệu và ống hút 10.Nap day phéu
Nguyên lý hoạt động:
Bột liệu đã nạp vào phễu nạp liệu, khởi động động cơ không đồng bộ
ba pha 2,2 kw và quay trục vít qua hộp giảm tốc đạt tốc độ 315v/p Tốc độ này chọn lựa theo yêu cầu của công nghệ tại nhà máy đặt ra Trục vit quay cuốn bột liệu đi lên trong ống hút và đến cửa xã theo trọng lượng riêng rơi
Trang 10ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHAN B
Nguyên tắc điều khiển:
-Khởi động lần lượt từng động cơ một để tránh tăng dòng quá độ lớn tiết kiệm khi sử đụng máy biến áp cung cấp
-Động cơ chỉ chạy khi có bột liệu ở phễu nạp liệu và bột ở xilô chứa của nồi nấu nhựa không đầy tới giới hạn cho phép
-Có hai phương pháp điều khiển (bằng tay & tự động) đều có vai trò như nhau khi tác động vào việc đóng cắt động cơ, nhưng không đồng thời tác động cùng một lúc: việc này được thực hiện nhờ công tắc chuyển mạch
-Phải có rơle nhiệt bảo vệ động cơ
Thiết kế & tính toán các chỉ tiết của máy đàn bột:
Phêu nạp liệu:
Theo yêu cầu của xilô chứa của nồi nấu nhựa là 100 lít, ta chế tạo
phếu nạp liệu có dung tích 300 lít bằng vật liệu là tôn Inox có bề đày Imm, đường kính của phễu là 1000mm, chiều cao 600mm Ống dẫn bột: Cấu tạo : 2 480 Aa | [ 480 Các kích thước -Đường kínhống :89mm -Chiều dài ống :4000mm -Góc ngiêng :480 -Chiều dầy thành ống:3mm -Ống gồm 2 cửa:
Trang 11ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHẦN B
Động cơ:
Ta sử dụng động cơ không đồng bộ ba pha:
-Điện áp cung cấp :380v xoay chiều
-Công suất :2kw
-Có hộp giảm tốc : tốc dé 415v/p
-Dòn ti — 2A
Qua thử nghiệm với các loại động cơ cũng như đối với tốc độ cho
phép khả thi Chúng tôi nhận thấy rằng với động cơ như trên và tốc độ như
vậy là đảm bảo được yêu cầu của nhà máy đặt ra Trên thực tế có hai cách đặt động cơ:
Cách1: Đặt động cơ ở trên cao và cuốn bột lên nhờ vít tải Với cách này ta nhận thấy: Chống được bụi, không tạo thêm chiều cao khi đặt phễu
nạp liệu, nhưng có nhược điểm là tạo độ rung lớn cần có giá đỡ chắc chắn,
và khó lấp đặt, khi sửa chữa
Cách2: Ta đặt động cơ ở dưới đất và đẩy bột liệu lên nhờ vít tải Với cách này chống được rung, dễ lấp đặt và sửa chữa song nó chịu ảnh hưởng
rất lớn của bụi và phải có joăng cán bột khỏi rơi ỏ phía dưới tốt Qua quá trình vận hành thử và yêu cầu của nhà máy chọn cách thứ nhất là đặt động cơ ở trên cao Ta đã biết với hai cách đặt động cơ này dòng tải của động cơ giống nhau Truc vit: Cấu tạo: cal ] 2mm 3860mm Đây là loại vít vô tận, với yêu cầu của nhà máy ta dùng loại vít tải dạng lò xo có bước quấn thích hợp Bột có tỉ trọng 0,5kg/dm3 và có độ mịn 5um ở dạng bột khô tinh khiết cao Từ đó ta chế tạo vít tải có các thông số sau:
-Đường kính ngoài của vít : 46mm -Đường kính trong của vít :38mm -Bước quấn :50mm
-Vat ligu : sat CT5-$8
Trang 12pf TAL KHOA HOC CAP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHAN B
sát giữa vít tải và thành ống sinh ra nhiệt, nhưng qua đo và kiểm nghiệm
thực tế thì lượng nhiệt này không gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm ra
Vít lò xo được gắn một đầu với trục của động cơ, còn lại một đầu để
tự đo Tại cổ động cơ ta dùng gioăng cao su để chống bụi và giảm độ rung đo khi vận hành lúc ban đầu khi chưa có bột thì lò xo quay và va đập trong ống
b Máy nghiền dao cắt
Máy nghiên dao cắt là loại máy có ý nghĩa lớn đối với các dây chuyển sản xuất nhựa và nó cũng đem lại những giá trị kinh tế đáng kể Người ta
thường sử dụng máy nghiền trong công việc tái chế, làm nhỏ các loại nhựa phế thải và phế liệu do các công đoạn sản xuất ống nhựa tạo nên trở thành nguyên liệu chính cho nguyên công tạo hạt Cấu tạo gồm có + Dao đứng + Trục có chứa dao quay + Rây ( sàng ) + Động cơ công suất lớn Phễu rót Bánh đà ——|_ Trục có gắn dao cắt động Dây chuyển lực ——— Máng xả Động cơ —] Nguyên lý hoạt động
Khi vận hành, vật liệu được đưa vào khoang máy từ cửa vào ở phía trên nóc thân máy sau đó chúng được các lưỡi dao quay đẩy đi cùng với chiều quay, và việc nghiền nhỏ các vật liệu được thực hiện khi kưỡi dao đi động
Trang 13ĐỀ TÀI KHOA HOC CAP NHA NUGC KH-04-04-05 PHAN B
của lỗ sàng Tốc độ cất khoảng 12 đến khoảng 14 m/s, khoảng cách giữa lưỡi dao di động và lưỡi dao cố định thường từ 0,25 đến 0,5 mm
c Băng tải từ lọc mại sắt :
Do trong các phế liệu đưa vào máy nghiên thường có rất nhiều các loại
tạp chất nhiễm từ mà quá trình chuẩn bị không thể loại bỏ hết được Các tạp chất này là một trong các nguyên nhân gây mòn, hỏng đầu đùn của máy đùn ống đặc biệt là các loại tạp chất kim loại (mạt sắt) Để giải quyết vấn
đề này, chúng ta dùng một loại băng tải đặc biệt để lọc bỏ các loại tạp chất
kim loại nhiễm từ tính trong bột nhựa sau khi nghiền
Băng tải lọc tạp chất thực ra là một băng tải trong đó lô bị động được
chế tạo bằng vật liệu có từ tính Khi bột nhựa từ máy nghiền được đổ xuống
mặt băng, chạy qua lô có từ tính thì các loại mạt kim loại sẽ bị nhiễm từ sẽ bị hút giữ lại trên mặt băng còn bột nhựa không bị nhiễm từ sẽ được đổ vào thùng chứa Các mạt kim loại bị giữ trên mạt băng khi ra khỏi vùng ảnh
hưởng của từ tính sẽ được một thanh gạt gạt cho rơi xuống Sau đây là sơ đồ cấu tạo của băng tải : Bột liệu từ 4 fo máy nghiền Lô bị động Động cơ mi (có từ tính) bằng tải is N, Bột liệu 1 [ {không bị nhiễm từ) Giá đỡ iy * 7 1L tt, Thanh gat _/ Mat kim foai (bị nhiễm từ) d Máy trộn
Nguyên công trộn là một trong những công đoạn rất quan trọng của dây
chuyền cất liệu, nó góp phần quan trọng đến việc quyết định chất lượng của
sản phẩm làm ra Vì các vật liệu trộn ở đây tồn tại dưới dạng hạt nên ở đây ta chọn sử dụng máy trộn tốc độ thấp có cánh hình chữ Z
Cấu tạo gồm có
Trang 14pf TAI KHOA HOC CAP NHA NUGC KH-04-04-05 PHAN B
+ Cánh khuấy trộn hinh chit Z + Thùng trộn
Trục của động cơ trộn được nối liên động với trục truyền và qua hệ
Trang 15ĐỂ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHAN B
Nguyên lý hoạt động
Các loại vật liệu khác nhau (mà ở đây là những hạt nhựa gồm các loại phế thải, hạt mầu, hạt nhựa chính phẩm) sau khi được cấp đủ vào thùng trộn (qua hệ thống cân định lượng) thì cho phép khởi động động cơ trộn Thời gian trộn của mỗi mẻ trộn được đặt phù hợp với quy trình công nghệ
e Hệ thống cân định lượng -
Trong dây chuyển ‹ có sử dụng hai hệ: cân đỉnh lượng là hệ cân c cơ 7 khí và hệ cân điên tử
1 Hệ thống cân định lượng cơ khí :
Đây là một trong những hệ thống cân định lượng có cấu trúc đơn
giản nhất Nó được làm hoàn toàn dựa vào sự cải tiến trên nền tảng của một
chiếc cân cơ khí thuần tuý Đối với hệ thống cân dưới đây thì việc định lượng chỉ đơn giản là gắn thêm một công tắc từ trên hệ thống chỉ thị và việc định lượng này ta có thể hoàn toàn thay đổi được rất đơn giản chỉ bằng cách ta dịch chuyển và gắn công tắc từ vào vị trí cần thiết Độ chính xác
Trang 16ĐỀ TÀI KHOA HỢC CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHẦN B
c Nguyên lý hoạt động :
Nguyên lý hoạt động của hệ cân này tương đối đơn giản Liệu được cấp một cách từ từ vào thùng chứa đặt trên bàn cân cho đến khi trọng lượng
của chúng đạt đến trong lượng mà chúng ta đã định lượng thì ngay lập tức
nam châm gắn trên phần kim chỉ thị sẽ hút hai lá thép mỏng trên công tắc
(công tắc thường mở được gắn trên mặt chỉ thị) làm cho hai lá thép này đóng lại, dừng cấp liệu và thực hiện các nhiệm vụ điều khiến khác
2 Hệ thống cân định lượng MVD2510 :
Hệ thống cân định lượng.MVD 2510 của hãng HBM là hệ thống cân tương đối hiện đại ở nước ta hiện nay, các thiết bị của nó có độ tin cậy rất “cao, đã được thử nghiệm ở một số công trình trong thực tế
Bộ xử lý MVD.2510 cho phép ta đặt các tham số của hệ thống cân và
lập chương trình để thực hiện các nhiệm vụ cân định lượng khác nhau thông qua bàn phím Để giao tiếp với các thiết bị khác trong hệ thống như bộ điều khiển trung tâm, các cơ cấu chấp hành.v.v bộ xử lý MVD 2510 có các cổng
vao/ra dạng rơ le, cổng ra anaog và có thể đặt thêm một cổng truyền thông
nối tiếp Ngoài rá bộ MVD 2510 cũng có màn hình cho phép theo dõi trực tiếp kết quả cân định lượng
Trang 17ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHẦN B Hệ thống cân định lượng dùng MVD 2510 : Két cân Van xả MVD 2510 Bộ xử lý tín hiệu Bàn cân F—~ | Dây tín hiệu
Cảm biến đo lường ( Load cell ) :
-Để đo lực người ta thường sử dụng -
Loadcell Loadeẽll thiết bị đo độ biến dạng điện trở lực căng (tenzomet) Thông thường load cell được chế tạo sẵn với các giới hạn đo khác nhau, với độ chính xác rất cao Loadcell có cấu tạo như sau : Mạch cầu với các điện trở lực căng được dán trên một lõi thép đặc biệt có độ cứng và độ đàn hồi cao, chịu được tải trọng lớn (lõi thép nay sẽ biến dạng khi chịu tải trọng của vật) Phần thân F— | Cảm biến đo (load cell) V+ á V- Mạch cầu đo lực [ Phần cán ol oO Phần đầu Dây tín hiệu Load cell
Phân cán của Load cell được chế tạo bằng thép đặc chịu lực rất tốt (nó hồn tồn khơng bị biến dạng khi chịu tải trọng) và trên cán load cell có khoét lỗ
Trang 18ĐỀ TÀI KHOA HOC CAP NHA NUGC KH-04-04-05 PHAN B
-_ Nguyên lý hoạt động của load cell :
Các điện trở lực căng làm việc theo hiệu ứng tenzo, đó là sự thay đổi giá trị của các điện trở khi bị biến dạng dưới sự tác động của lực Hai đầu vào của cầu điện trở V+ và V- được cung cấp một điện áp cố định, tín hiệu đo được lấy ra trên hai đầu ra (out) s
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại loadcell của các hãng sản xuất khác nhau với các đải đo và độ nhạy khác nhau
~ Nguyên lý họat động của cân
Khi liệu qua hệ thống cấp liệu được rót từ từ vào két cân Lực tác dụng lên bàn cân qua hệ thống thiết bị cơ khí làm đầu ra của hệ thống này biến đổi tuyến tính Lực tuyến tính này lập động vào load cell Qua cảm biến thì lực tác dụng được biến đổi thành điện áp biến thiên tuyến tính Điện ấp tuyến tính này sau khi qua bộ khuyếch đại chuẩn hoá sẽ được khuyếch đại lên một giá trị điện áp đủ lớn Tín hiệu điện áp này (tín hiệu
analog) sau khi đi qua bộ chuyển đổi ADC thì chúng sẽ được chuyển đổi
thành tín hiệu số (Digtal) Bộ xử lý MVD cho phép ta thay đổi (điều chỉnh
Trang 19ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NUGC KH-04-04-05 PHAN B
Bảng sau mô tả chỉ tiết các cổng vào/ra của MVD 2510 :
Input/Output | Chan Chức năng Mô tả +— 1 Tin hiệu ra analog (V/) + 10 V, +20 mA, 4 20 mA
+ 2 Dat Analog (ground)
+ 3 Báo ngưỡng | (limit value 1) | Mức logic đương tương ứng với
Vou =24V
‘ 4 Báo ngưỡng 2 (limit value 2)
+ 5 Báo lỗi tran (Overflow) 24 V =OK 0 V = Warning ——* 6 Đầu vào điều khiển 1 24V
——> 7 Đâu vào điều khiển 2 24V —> 8 Đất của tín hiệu ra Vin = OV ——> 9 Nguồn cho hai tín hiệu ra Via = 24V
Sơ đồ nối dây của mach điện đầu ra điều khiển như sau :
Sơ đồ nối dây mạch điện đầu ra của MVD 2510 i LZ —=k—._— H Ị
Dau ra analog cé thể lựa chọn là đầu ra dạng dòng hoặc dạng áp bằng cách cài dit mt jumper (JP 5) trên bảng mạch chính của MVD 2510 Nếu chọn đầu ra dạng dòng thì lại có thể chọn (bằng phần mềm) khoảng tín hiệu ra là
+ 20 mA hoặc 4 đến 20 mA Giá trị của tín hiệu ra sẽ tỷ lệ với giá trị khối lượng đo
Mỗi đầu vào số của MVD được dùng để thực hiện một chức năng nào đó
Trang 20ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-94-04-05 PHAN B
3 Điều khiển hệ cấp liệu tự động bang PLC Š7 - 200 :
a Vài nét về thiết bị điều khiển logic khả trùnh SIMATIC S7-200 :
PLC là viết tất của Progammable Logic Control, là thiết bị điều khiển
logic lập trình được, hay khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật
toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình
Micro 87-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng
Siemens ( CHLB Đức ) có cấu trúc theo kiểu module và có khả năng mở
rộng thêm các module theo yêu cầu của công nghệ Thành phần cơ bản của
Š7-200 là khối vi xử lý CPU212 hoặc CPU214 Về hình thức bên ngoài, sự khác nhau của hai loại CPU này nhận biết được nhờ số đầu vào/ra và nguồn cung cấp
+ CPU 212 có 8 cổng vào và 6 cổng ra và có khả năng được mở rộng
thêm bằng bai module mở rộng
+ CPU 214 có 14 cổng vào và 10 cổng ra onboard, có khả năng mở
rộng cực đại thêm 7 module vào/ra (bao gồm cả module vào/ra tương tự) S7-200 có nhiều loại module mở rộng khác nhau
b Hệ thống cấp liệu được điêu khiển bởi PLC S7-200 :
Đặt đầu vào ra cho PLC :
Các giá trị đầu vào PLC : 100 Khởi động hệ thống PLC
10.1 Mức đây của Xilô máy đùn 1 10.2 Mức cạn của Xilô máy đùn 1 10.3 Mức đầy của thùng chứa 2 10.4 Mức cạn của thùng chứa 2 10.5 Mức của cân định lượng Ì 10.6 Mức của cân định lượng 2 10.7 Mức của cân định lượng 3 11.0 Mức đầy của Xilô máy din 2 I1 Mức cạn của Xilô máy đùn 2
11.2 Công tắc tất động cơ cấp liệu cho máy din 1
11.3 Công tắc tất động cơ cấp liệu cho máy đùn 2
11.4 Dự phòng 11.5 Dự phòng
Trang 21DE TAL KHOA HOC CAP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHAN B Các tín hiệu điều khiển :
Q0.0 Khởi động máy cấp liệu của máy din 1 Q0.1 Khởi động máy cấp liệu của máy đùn 2 Q02 Khởi động máy trộn
Q03 Mở van xả máy trộn
Q0.4 Mở van xả của cân định lượng 1 Q05 —— |Mỗ van xã của cân định lượng 2 Q0.6 Mở van xả của cân định lượng 3
Q0.7 Khởi động máy cấp liệu của cân định lượng 1
Q1.0 Khởi động máy cấp liệu của cân định lượng 2
Q11 Khởi động máy cấp liệu của cân định lượng 3
Nguyên lý hoạt động của hệ thống -
Trong dây chuyển sản xuất, hệ thống cấp liệu được điều khiển bằng
PLC 87-200 này làm việc hoàn toàn độc lập với máy đùn ống, ta chỉ sử dụng nguồn vào cấp cho hệ thống PLC khi khởi động hệ thống máy đùn Khi khởi động, hệ thống máy đùn được nung nóng cho đến khi đạt đến nhiệt độ lầm việc (khoảng 1250C) Khi đã đạt tới nhiệt độ làm việc thì máy
đùn sẽ phát ra một tín hiệu báo (bằng còi), sau khi nhận được tín biệu báo
cho phép ta khởi động hệ thống cấp liệu (kích hoạt nút 10.0) đồng thời mở cửa xả liệu (cho phép liệu từ Xilô chứa chảy xuống bệ thống đùn) và bắt đầu quá trình đùn ống
Khi khởi động hệ thống thì đồng thời với việc kích hoạt hai hệ thống
máy cấp liệu 1 và 2 hoạt động
+ Hệ thống máy cấp liệu ¡ gồm 3 máy cấp liệu (Q0.7, Q1.0,
Q1.1) và chúng lần lượt cấp liệu lên cho các cân định lượng (cân 1, cân 2, cân 3) Máy cấp liệu Q0.7 cấp cho hệ thống can 1 cho đến đạt tới giá trị đã được định lượng (đạt 10.5) thì ngừng cấp liệu ( tắt Q0.7 ) Tương tự đối với máy cấp liệu Q1.0 và Q1.1, máy cấp liệu Q1.0 cấp cho hệ thống cân 2 cho đến đạt tới giá trị đã được định lượng (đạt I0.6) ngừng cấp liệu (tất Q1.0), máy cấp liệu QI.1 cấp cho hệ thống cân 3 cho đến đạt tới giá trị đã được định lượng (đạt IO.7) ngừng cấp liệu (tất Q1.1)
Khi Hiệu cấp cho ba hệ thống cân định lượng đã được, cấp đủ (cả ba
tín hiệu 10.5, 10.6, IO.7 đều đạt mức cao ) thì cho phép mở đồng thời hệ
Trang 22DE TAI KHOA HOC CAP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHAN B
chọn dựa trên thực tế sản xuất là van nào có thời gian xả lâu nhất) Sau khi xả xong (sau thời gian TI) thì các van này đồng loạt được đóng lại
Cùng với việc đóng lại của các van là việc đồng thời khởi động trở lại
hệ thống máy cấp liệu ¡ (kích hoạt Q0.7, Q1.0, Q1.1) để cấp liệu vào các
két cân và khởi động cho hệ thống máy trộn hoạt động (kích hoạt Q0.2) Thời gian trộn T2 được ta khống chế bởi timer T38, sau thời gian trộn T2
thì ngay lập tức ta cho kích hoạt mở van xả máy trộn Q0.3 Khống chế thời
gian xâ T3 của máy trộn bằng timer T39, qua van xả bột liệu đã trộn xong được xả xuống thùng chứa 2 Sau thời gian xả T3 thì đồng thời với việc
đóng van là ta tắt máy trộn (ngắt Q0.2) và hoàn thành một mẻ trộn để chuẩn bị chuyển sang một mẻ trộn mới
Mê trộn mới chỉ được thực hiện lần lượt như các bước theo trình tự như ở trên khi nó hội đủ các yếu tố sau :
+ Máy trộn phải đừng hoạt động ( Q0.2 ở mức thấp ) + Sensor béo mức ( I0.3 ) phải đang ở mức thấp
+ Liệu trong két của hệ thống ba cân định lượng đã được cấp đủ Song song với các hoạt động trên thì bột liệu ở hệ thống thùng chứa liệu 2 sẽ được các máy cấp liệu Q0.0 và Q0.1 cuốn lên cấp cho hai hệ thống máy đùn ống hoạt động thông qua hai hệ thống Xilô chứa lvà 2 Hoạt động
của hai máy cấp liệu Ivà 2 sẽ được điều khiển trực tiếp bởi các sensor mức
gắn trên các Xilô chứa Đối với máy cấp liệu cho hệ thống máy đùn 1 được
điều khiển bởi hai sesor mức I0.1, I0O.2 ( IO.! báo mức đầy, 10.2 béo mức
cạn ) Khi liệu tới mức đầy (I0.1 ở mức cao) thì ngừng quá trình cấp liệu lên Xilô máy đùn I và ngược lại nếu liệu hạ xuống đến mức cạn (mức 10.2) thì cho phép khởi động trở lại máy cấp liệu
Tương tự đối với máy cấp liệu cho hệ thống máy đùn 2 được điều
khiển bởi hai sesor mức 11.0 và Ii.I (11.0 báo mức đầy, I1.1 báo mức cạn)
Khi liệu đang ở mức đầy ( II.0 ở mức cao ) thì ngừng quá trình cấp liệu lên
Xilô máy đùn 2 và ngược lại nếu liệu hạ xuống tới mức cạn (mức II.1) thì
cho phép khởi động máy cấp liệu
Quá trình này được lặp lại liên tục trong suốt thời gian hoạt động của hệ thống cho đến khi tất hệ thống cấp liệu (10.0 ở mức thấp) hoặc khi ta
Trang 24
LƯU ĐỒ HOẠT ĐỘNG CUA HE THONG CAP LIEU TY DONG CHO DAY CHUYEN SẲN XUẤT ỐNG NHỰA PVC MỘT LỚP
cx> SO 86 KHOI TONG QUAT CUA TOAN BO DAY CHUYEN SAN XUAT ra ` ỐNG NHỰA PVC MỘT LỚP
Gấp liệu chơ cần Cấp liệu cho cần Cấp liệu cho cần ”
1 2 3 MAY XAY BĂNG TẢI TỪ LỌC MÁY TẠO HẠT THONG CHUA MAY CAP LGU
NGHIEN TAP CHAT » › LIỆU > r CÂN ĐỊNH LƯỢNG HỆTHỐNG | « MÁY CẤP LIỆU | THONG CHUA | MÁY TRỘN ‘ | wAyoun [" ~ LIỆU ~ Xã bột từ các kết căn xuống mấy trộn M <i SƠ ĐỒ HỆ THỐNG XỬ LÝ & CẤP LIEU TY DONG CHO DAY CHUYEN + + x V re = = - 2 Yo * SẲN XUẤT ỐNG NHỰA PVC MỘT LỚP Khởi động động cơ máy trộn Hết thời gian trận và
thủng chứa 2 chưa đầy
Trang 25ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NUGC KH-04-04-05 PHAN B Kết luận :
Các nhiệm vụ nghiên cứu thiết kế thiết bị thuộc nội dung thứ nhát đã được hoàn thành, đã xây dựng các mô hình thí nghiệm tại Trung tâm
Tự động hoá ĐHBK Hà nội và đã được triển khai nhân rộng ứng dụng
vào thực tế sẳn xuất một số cụm thiết bị và hệ thống thành công, được các cơ sở sản xuất nhận xét đánh giá tốt (xem Phần phụ lục)
Trang 27ĐỂ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHẦN B
H NỘI DUNG THỨ HAI :
Nghiên cứu thiết kế và xây dựng hệ thống hút bụi chân không ứng dụng cho công đoạn xử lý nguyên liệu của dây chuyển sản xuất ống nhựa PVC ba lớp có sử dụng bột nhựa phế thải tái chế:
1 Sơ đồ công nghệ công đoạn xử lý bột nhựa nguyên liệu cho dây ˆ
chuyên sản xuất ống nhựa PVC ba lớp: Buồng trộn 5 nóng Động cơ trộn nóng Cửa xả bột Buồng trộn lạnh Động cơ làm mát Cửa xã bột Bể ủ bột Xyclon Động cơ cấp liệu Bình tích chân không Hệ thống cân định lượng Sc | Chân không kế No L/ Bình chứa & \ —x Máy hút chân Van điện từ không Hệ thống tự động hố cơng đoạn xử lý bột nhựa nguyên liệu cho dây chuyển sản xuất ` ống nhựa PVC ba lớp Mục đích và nguyên lý hoạt động :
Máy trộn được dùng để chuẩn bị bột liệu cho các máy đùn ống với
các yêu cầu sau:
e_ Loại bỏ hơi nước trong bột nhựa e Hoa tan phụ gia với bột nhựa
e©_ Tạo điều kiện nhiệt độ thích hợp cho các phản ứng hoá học giữa các loại phụ gia và bột nhựa
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi bột liệu và phụ gia qua hệ thống cân định lượng đã được đổ vào bình trộn, động cơ trộn quay với vận tốc lớn tạo nên ma sát sinh nhiệt
Trang 28DE TALKHOA HQC CAP NHA NUGC KH-04-04-05 PHAN B
Khi đã đạt tới nhiệt độ yêu cầu, bột liệu được xả xuống bình trộn lạnh Mục đích chính của bình trộn lạnh là làm nguội bột tới xấp xỉ nhiệt độ
môi trường Sau khi ra khỏi bình trộn lạnh, bột liệu được đổ xuống bể ủ bột để chờ cấp cho các nồi nấu nhựa
Đặc điểm của máy trộn nhựa nóng về mặt công nghệ :
Trong quy trình sản xuất cáp thông tin, công đoạn chuẩn bị nguyên liệu bột nhựa cho máy đùn có vai trò quyết định quan trọng đến chất lượng
sản phẩm sau này Nguyên liệu trộn cần phải tuân theo qui trình nhất định, đảm bảo một số yêu cầu kỹ thuật, đặc biệt là chỉ tiêu về nhiệt độ và độ ẩm
Đây là một chỉ tiêu khó đạt được với điều kiện khí hậu nóng ẩm của nước ta Máy trộn nóng bột nhựa được thiết kế để trộn bột nhựa PVC với phụ gia Nó có hai tính năng cơ bản là làm phân huỷ, hoà tan phụ gia với bột nhựa và làm bay hơi nước trong bột nhựa Nồi trộn dùng biện pháp khuấy cơ học
tạo ma sát sinh nhiệt lên tới trên 120°C, đảm bảo cho phụ gia phân huỷ hoà
tan với bột PVC và loại trừ độ ẩm trong bột nhựa Trong trường hợp cho hơi
nước thoát ra ở điều kiện thường (Bay hơi tự nhiên trong điều kiện nhiệt độ cao), tuỳ theo từng loại bột nhựa mà phải tạo được nhiệt độ lên tới 140C - 160°C Trong trường hợp này lại nảy sinh ba vấn để: Thứ nhất là thời gian trộn lớn, gây tổn thất năng lượng đáng kể (động cơ của bình trộn có công suất tới 55kW), đôi khi có thể làm ảnh hưởng tới khả năng cung cấp nguyên
liệu cho máy đùn Thứ hai là nhiệt độ cao quá sẽ làm ảnh hưởng đến tính năng, tác dụng của một số loại phụ gia dẫn đến làm giảm chất lượng của ống thành phẩm Thứ ba là bột nhựa và hoá chất sẽ thốt ra ngồi theo
đường thoát hơi gây tổn thất nguyên liệu và ô nhiễm môi trường (khu vic |
làm việc của các máy trộn là một trong các vị trí gây bụi và độc hại nhiều nhất trong toàn xí nghiệp)
Trong quy trình sản xuất ống nhựa PVC thì khu vực máy trộn nhựa
nóng là một trong những khu vực gây ô nhiễm môi trường nặng nề nhất, điều này có ảnh hưởng rất lớn tới sức khoẻ của người công nhân vận hành
hệ thống và môi trường xung quanh 2 Máy hút bụi chân không:
Như trên đã nói, thùng trộn nhựa nóng cũ dùng phương pháp thoát
hơi tự nhiên ra ngồi mơi trường khơng khí có nhiều nhược điểm cần khắc
Trang 29ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHAN B thống này vào thực tế sản xuất và đã thu được những kết quả rất đáng khích lệ Nguyên lý cấu tạo và vận hành của hệ thống lút bụi, ẩm và lọc bụi chân Bụi
không : Hệ thống sử dụng một máy hút Bụi cần lọc |Ƒ VY + chân không ly tâm có công suất động cơ
từ 2,2 - 5,5 kW, một xiclon lọc bụi thô
theo nguyên lý tạo đồng xoáy ly tâm để
lắng đọng bụi, bột, một bình chứa bụi,
một bình lọc tính và một bình tích chân
không
Bụi thô
Cấu tạo của xiclon lọc bụi thô như sau : Xiclon lọc bụi ly tâm
Dòng khí mang bụi đi vào xiclon sẽ được dẫn đi theo một đường xoáy tron ốc (hình vẽ trên) Do có lực ly tâm nên các hạt bụi có trọng lượng riêng lớn sẽ bị va vào thành bình và rơi xuống bình chứa để tái chế còn lại hơi nước và không khí có các hạt bụi nhỏ hơn sẽ theo đường thoát kín ra ngoài
Sơ đồ toàn bộ hệ thống như sau: Van điện từ Đường khí vào từ thủng trộn — Chân không kế Máy hút chân không Xyclon _—⁄ Đường khí thải | Bình chứa | ¬ | Bình tích chân không Hệ thống máy hút bụi chân không Hoạt động của hệ thống:
Quá trình hút chân không được điều khiển bằng sự đóng mở của một van điện từ gấn với bình tích chân không (hình vẽ) bằng cách này cho phép
Trang 30SƠ ĐỒ KHOI DAY CHUYEN SAN XUẤT ỐNG CÁP PVC Cửa xả bột HỆ THỐNG MÁY TRỘN BỘT NHỰA PVC VÀ MÁY HÚT BỤI CHÂN KHÔNG \ Động cơ cấp liệu Hệ thống cân định lượng ¬ E Bình tích chân không — mm is resi) cee | Chân không kế k LO Hệ thống cắn Hà thống căn định lượng định lượng ] 1 Động cơ trên nóng Hệ thống cấp liệu Hệ thống cấp liệu
Máy trận bật nóng Hệ thống máy hút Mấy trộn bột nóng bụi chân không
HẠ thống cấp liệu Hệ thống cấp liệu
TI »< | =]
May dun ống Máy đòn ống \
Bộ phản làm mát Bộ phận làm mát
'Máy In nhãn ống Máy In nhân ống
Trang 31ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHAN B
trong việc tách, lọc bụi và hơi ẩm của máy trộn bột nhựa nóng Bình tích
chân không được máy hút tạo độ chân không cao (tới cỡ -70mmHg), cho
phép tạo dòng hút tức thời đủ mạnhđể giải quyết triệt để lượng hơi nước
ngưng tụ trong thùng trộn Khi nhiệt độ trong thùng trộn nóng đạt tới trên
100°C thì lượng nước ẩm trong bột liệu sẽ được hố hơi hồn toàn và bay
lên tập trung vào vòm nắp thùng trộn Khi đó nếu có một lực hút đủ mạnh ở đây sẽ cho phép đưa toàn bộ lượng hơi nước này ra ngoài Tuy nhiên nếu ta cho hút liên tục trong suốt quá trình trộn thì sẽ nảy sinh vấn đề là lượng bụi bột bị hút ra theo sẽ lớn Để giải quyết triệt để vấn đề này, chúng tôi đã tính tới khả năng tạo ra nhiều lần hút tức thời vào các thời điểm thích hợp trong quá trình trộn (được xác định theo giá trị nhiệt độ của thùng trộn) Dòng hơi này khi ra khỏi thùng trộn được dẫn qua xiclon tạo thành đòng xoáy cho phép lượng bụi bột bay theo rơi xuống bình chứa, tạo khả năng lọc thu hồi
bụi nhựa, chống ô nhiễm mơi trường và thất thốt nguyên liệu
Khi áp dụng hệ thống này ta có thể giảm nhiệt độ trộn vì lượng hơi ẩm
trong bột liệu đã được loại với hiệu suất cao hơn nhiều so với khi dùng phương pháp thoát hơi tự nhiên Việc giảm nhiệt độ trộn cũng tránh cho hoá chất phụ gia khỏi bị thoái hoá do nhiệt độ quá cao Hệ thống này cũng
cho phép giảm thời gian trộn vì ít bị mất nhiệt, chống ô nhiễm môi trường,
chống thất thoát nguyên liệu
Kết luận :
Các nhiệm vụ nghiên cứu thiết kế thiết bị thuộc nội dung thứ hai
đã được hoàn thành, đã xây dựng các mô hình thí nghiệm tại Trung tâm
Tự động hoá ĐHBK Hà nội và đã được triển khai nhân rộng ứng dụng vào thực tế sản xuất một số cụm thiết bị và hệ thống thành công, duoc
Trang 32pf TAI KHOA HOC CAP NHA NUGC KH-04-04-05 PHAN B
IL NOI DUNG THU BA:
Nghiên cứu, thiết kế xây dựng và ứng dụng hệ SCADA tổng hợp đo lường và điều khiển tự động cho thiết bị xử lý chất thải nhựa, bột
Hệ thống dây chuyển sản xuất ống nhựa PVC là một hệ thống phức tạp, có nhiều tham số cần điều khiển Trong đó hệ thống máy trộn bột nhựa nóng là một khâu then chốt, có ảnh hưởng quyết định đến chất lượng của
ống thành phẩm
Sau khi khảo sát, nghiên cứu một cách kỹ lưỡng thực tế sản xuất, chúng tôi đã đề xuất một số giải pháp cải tiến công nghệ, ứng dụng kỹ thuật tự động
hoá, nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm và bảo vệ môi trường ở
công đoạn quan trọng bậc nhất của quá trình công nghệ nhà mấy nhựa cần:
1 Xây dựng hệ thống hút bụi nhựa chân không để thu hồi bụi nhựa,
tránh thải trực tiếp làm ô nhiễm môi trường không khí, góp phần
tăng năng suất cũng như chất lượng của sản phẩm và giảm chỉ phí
sản xuất
2 Xây dựng hệ thống cân định lượng để tự động hóa khâu cấp liệu
vào thùng trộn và đảm bảo đúng thành phần các loại bột liệu theo yêu cầu công nghệ
3 Xây dựng hệ thống điều khiến trung tâm để theo dõi và điều khiển
từ xa mọi hoạt động của hệ thống kể từ khâu phối liệu (cân định
lượng), cấp liệu vào thùng trộn, trộn bột nhựa theo chương trình
đặt trước, khống chế nhiệt độ và gián tiếp làm giảm độ ẩm của bột
liệu để tránh phồng rộp ống nhựa trong công đoạn đùn ống thành
Trang 33ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NHA NUGC KH-04-04-05 PHAN B 1 Hé théng diéu khién trung tam : Mạng LAN của toàn xí nghiệp Si oe (| Các cảm Device n PT100 CELL biến đø Ì tường Š khác ; Các thiết bị chấp hành và cảm biến đo lường Device 1 Device 2 @- AI Sơ đồ khối hệ thống điều khiển trung tâm 2 Xây dựng phần mềm S7-300 : Thiết kế hệ thống với PLC :
PLC đóng vai trò là thiết bị điều khiển trong hệ thống, nó nhận các
tín hiệu đầu vào từ sensor để thực hiện chương trình điều khiển đã được nạp
sẵn trong PLC, quyết định của chương trình được đưa ra các cổng ra của
PLC để điều khiển đối tượng thông qua các cơ cấu chấp hành Trình tự thiết
kế một hệ thống điều khiển với PLC được thực hiện như sau :
-Chọn cấu hình phần cứng : chọn PLC và các module chức năng cần thiết, chọn sensor, chọn thiết bị chấp hành
Trang 34ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHẦN D
- Lập chương trình cho PLC bằng máy lập trình
- Đổ chương trình vào bộ nhớ RAM của PUC
- Kiếm tra chương trình trước khi lấp đặt hệ thống - Lắp đặt hệ thống và chạy thử chương trình
- Nạp chương trình vào EPROM a Chương trình trên S7 - 300 : Cấu trúc chương trình :
Chương trình chia thành những phần nhỏ với từng nhiệm vụ riêng và
các phần này nằm trong các khối chương trình khác nhau Loại hình cấu trúc này phù hợp với những bài toán tự động nhiều nhiệm vụ và phức tạp PLC S7- 300 có các loại khối cơ bản sau :
- Khéi OB (organization block) day là khối tổ chức và quản lý chương trình điều khiến
- Khéi FB (Function block) là khối chức năng với những chương
trình đặc biệt
- Khối DB (Data block) khối chứa các dữ liệu cần thiết để thực hiện
chương trình Các tham số của khối do người thực hiện chương trình tự đặt
- Khối FC là khối hàm một phân của chương trình : FB11 a Production a Block Call XS control FC10 =Ố FB12 OB1 FB13 FC21 a FC20 FC22 TS TS Fe23 FC ` FC30 | rp 1S SẺ EB
Trang 35ĐỂ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHẦN B
1 Chương trình truyền thông để trao đổi số liệu giữa S7 - 300 với
máy tính trung tâm Phần chương trình truyền thông được chia làm hai phần là chương trình thực hiện việc truyền các số liệu cho máy tính (FC 4) và chương trình nhận số liệu từ máy tính và đặt vào các vùng nhớ cần thiết (FC 5)
2 Chương trình điều khiển tự động hoàn toàn với các tham số như nhiệt độ, phối liệu được đặt từ chương trình trên máy tính trung
tâm Chương trình này được đặt trong module FC 2 và được gọi từ
OB I
3 Chương trình phục vụ cho việc điều khiển trực tiếp từ máy tính
trung tâm (chức năng Remote Control) Chương trình này được dat trong module FC 3 và được gọi từ OB Í Với chức năng này,
người vận hành có thể can thiệp trực tiếp vào hoạt động của hệ
thống mà không cần ra khỏi phòng điều khiển trung tâm
4 Chương trình điểu khiển việc cân định lượng Các tham số về
thành phần bột liệu được đặt từ máy tính trung tâm Chương trình con này được đặt trong module FC 7 và được gọi từ module OB I Ngoài ra để tiện cho việc viết và theo dõi hoạt động của chương trình, trên PLC còn có hàm phục vụ cho việc giao tiếp giữa PLC với các cơ cấu chấp
hành (FC 6)
a.l Chương trình truyền thông giữa PLC với máy tính trung tâm: Chương trình truyền thông giữa PLC §7 - 300 với máy tính được chia thành
hai phần :
1 Chương trình truyền số liệu từ PLC về máy tính (FC 4) :
Chương trình này có nhiệm vụ thu thập các số liệu về trạng thái hoạt động của hệ thống bao gồm : © Nhiệt độ tại các điểm đo trong các thùng trộn nóng và thùng trộn lạnh e Trạng thái đóng/mở của các van chân không và các van đóng mở cửa xả bột
Trang 36ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHAN B
e Trạng thái hoạt động của các động cơ trộn nóng, động cơ trộn lạnh, động cơ cấp liệu và động cơ bơm chân không (được xác định bởi các bịt tương ứng trong MB 1)
e Trạng thái hiện thời của các cân định lượng (được xác định bởi các bịt tương ứng trong MB 2)
e Cong tắc cho phép hay không cho phép PC can thiệp trực tiếp vào hoạt động của hệ thống (Remote control enable - được xác định bằng trạng thái của đầu vào I 6.0)
Chế độ truyền thông của module CP 340 được đặt trong cửa sổ
Hardware configuration : Kiểu truyền thông là “ASCH driver”, tốc độ truyền là 9600 bps, 8 bit dữ liệu, | start bit, 1 stop bit, khéng chin le
Các số liệu sau khi thu thập sẽ được chuyển đổi thành dạng chuỗi các
ký tự hexa và đặt vào trong một gói tin có khuôn dạng đã được xác định
trước để truyền về cho máy tính trung tâm Khuôn dạng của gói tin được
quy định như sau:
“000S” + Số liệu cần truyền đi + “000T”
Trong đó “0005” là số liệu đánh dấu đâu gói tin, “000T” là số liệu đánh dấu cuối gói tin
Việc chuyển các số liệu từ dạng nhị phân thành chuỗi các ký tự hexa
được thực hiện bằng cách st dung ham HTA (FC 95) nam trong thư viện các hàm chuẩn (Stdlib) do hãng Siemens cung cấp
Việc truyền số liệu từ PLC cho máy tính trung tâm được thực hiện bằng cách sử dụng hàm P_ SEND (FB 3) trong thư viện đi kèm với module CP 340
Chu kỳ truyền số liệu từ PLC về máy tính trung tâm được quyết định
Trang 37ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHAN B
Sau đây là lưu đồ chương trình truyền số liệu trên PLC : Lấy các số liệu cần thiết vào vùng đệm Gọi hàm HTA để chuyển các số liệu nhị phân thành chuỗi các chữ số hexa Ỷ
Đặt chuỗi số liệu trên
vào trong gói tin với khuôn dạng quy định trước Chờ xung Enable từ Timer T 5 Gọi hàm P_SEND để chuyển gói tin đã được xắp xếp về may tính trung tâm ¥ End
2 Chương trình nhận số liệu từ máy tính trung tâm (EC 4) :
Chương trình này có nhiệm vụ nhận các số liệu dạng chuỗi các chữ số hexa, chuyển đổi thành dạng nhị phân và đưa các số liệu vào các vùng
nhớ tương ứng Các số liệu nhận từ máy tính trung tâm bao gồm :
Trang 38ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHAN B
e_ Các tín hiệu điều khiển hệ thống hút bụi chân không (bao gồm tín hiệu điêu khiển động cơ bơm chân không, tín biệu điều khiển van
chân không)
e_ Các tín hiệu điều khiển hệ thống cân định lượng (bao gồm tín hiệu cho phép xả từ các cân xuống bể chứa và tín hiệu cấp liệu cho các
cân)
e Các tham số về chế độ nhiệt độ của thùng trộn nóng (bao gồm
nhiệt độ trộn nóng, nhiệt độ bất đầu hút chân không, nhiệt độ làm
nguội)
e Tín hiệu yêu cầu chuyển từ chế độ điều khiển tự động sang chế độ diéu khién tir xa (Remote control request)
Các tín hiệu trên được chương trình trên máy tính trung tâm biến đổi từ
dạng nhị phân thành chuỗi các chữ số hexa và truyền ra cổng nối tiếp
Việc nhận số liệu từ máy tính trung tâm vào PLC được thực hiện bằng cách dùng hàm P_RCV (FC 2) trong thư viện chương trình đi kèm với module
CP340
Việc chuyển đổi số liệu nhận được từ dạng chuỗi các chữ số hexa thành các
số nhị phân được thực hiện bằng hàm ATH (FC 94 - Ascii To Hex) nam trong thư viện chuẩn (Stdlib) do hãng Siemens cung cấp
Trang 39ĐỀ TAL KHOA HOC CAP NHA NUGC KH-04-04-05 PHAN B
a.2 Chương trình điều khiển theo chế độ tự động hoàn toàn :
Khi ở trong chế độ điều khiển tự động hoàn toàn hệ thống hoạt động
theo các tham số (chế độ nhiệt độ, phối liệu) đã được đặt trước từ máy tính
trung tâm Chương trình điêu khiển theo chế độ tự động hoàn toàn có nhiệm
vụ thu thập các tín hiệu đo (nhiệt độ, các tín hiệu mức), xử lý trong thời gian thực để đưa ra quyết định theo đúng yêu cầu công nghệ Khởi đầu là giai đoạn cấp liệu vào thùng trộn, chương trình khởi động động cơ cấp liệu và kiểm tra các tín hiệu mức (mức cao của thùng trộn và mức thấp của thùng chứa) Khi thùng trộn đã đầy hoặc hết liệu ở thùng chứa thì dừng
động cơ cấp liệu để chuyển sang gia đoạn tiếp theo là giai đoạn trộn nóng
Bất đầu giai đoạn trộn nóng, động cơ trộn được khởi động Khi nhiệt độ
thùng trộn nóng đã đạt tới nhiệt độ bắt đầu hút chân không thì khởi động
động cơ bơm chân không, kể từ lúc này van chân không được mở theo chu
kỳ để thực hiện việc hút tức thời hơi nước tích tụ trên vòm nắp thùng trộn
Khi nhiệt độ thùng trộn đã đạt tới nhiệt độ yêu cầu thì mở van xả bột xuống thùng trộn lạnh, kết thúc quá trình trộn nóng và bất đầu quá trình trộn lạnh
Quá trình trộn lạnh được bất đầu bằng việc khởi động động cơ trộn lạnh và