Đồ án chiết rót dập nắp và đóng gói sản phẩm trên Tia portal và PLC S71200

Trường Đại Học Công Nghiệp AB Khoa ĐIỆN Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .5 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN LỜI MỞ ĐẦU .7 CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 1.1 Phạm vi áp dụng .8 1.2 Yêu cầu thiết kế .8 1.3 Các chức hệ thống .9 1.4 Nguyên lý hoạt động .9 1.5 Các công nghệ dây chuyền chiết, đóng nắp, đóng thùng 10 CHƯƠNG – CÁC THIẾT BỊ TRONG MƠ HÌNH 19 2.1 Hệ thống truyền động 19 2.1.1 Động điện chiều 19 2.1.2 Băng chuyền 23 2.1.3 Piston xylanh đẩy/gắp sản phẩm 25 2.1.4 Van đảo chiều 28 2.1.5 Cảm biến quang 30 2.1.6 Rơ le trung gian 33 2.1.7 Nút nhấn 37 CHƯƠNG - GIỚI THIỆU VỀ PLC PLC – S7 1200 PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC TIA – PORTAL 38 3.1 Khái quát chung PLC 38 3.1.1 Lịch sử hình thành 38 3.1.2 Các loại PLC thông dụng 38 3.1.3 Ngơn ngữ lập trình 39 3.1.4 Cấu trúc phương thức thực chương trình PLC .39 3.1.5 Ứng dụng PLC .41 Trường Đại Học Công Nghiệp AB Khoa ĐIỆN 3.2 Đồ án tốt nghiệp PLC – S7 1200 .41 3.2.1 Cấu trúc 41 3.2.2 Phân vùng nhớ 43 3.2.3 Tập lệnh S7 – 1200 44 3.2.4 Sơ đồ đấu dây 46 3.3 Phần mềm Tia – Portal v15 47 3.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP Basic 47 3.3.2 Các bước tạo project .48 CHƯƠNG – THIẾT KẾ MẠCH LỰC, MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG .51 4.1 Tính tốn thiết kế hệ thống 51 4.1.1 Tính tốn cơng suất động 51 4.1.2 Tính tốn tốc độ động điện chiều 52 4.1.3 Tính tốn tốc độ quay trục .53 4.1.4 Tính cơng suất trục 53 4.1.5 Tính moment xoắn trục 54 4.1.6 Tính tốn lựa chọn piston .55 4.2 Mạch điều khiển hệ thống 56 4.2.1 Sơ đồ đấu nối PLC 56 4.2.2 Bảng địa sơ đồ đấu dây 56 4.2.3 Tính chọn rơ le trung gian 58 4.2.4 Mạch điều khiển xi lanh khí nén 58 CHƯƠNG – THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT SCADA 59 5.1 Xây dựng thuật toán điều khiển 59 5.1.1 Sơ đồ khối chung toàn hệ thống 59 5.1.2 Sơ đồ khối chế độ tay 60 5.1.3 Sơ đồ khối chế độ tự động .61 5.2 Lập trình điều khiển PLC S71200 62 5.2.1 Xác định đầu vào .62 Trường Đại Học Công Nghiệp AB Khoa ĐIỆN Đồ án tốt nghiệp 7.1.1 Cấu hình phần cứng 63 7.1.2 Lập trình PLC S71200 63 7.2 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát Scada 84 7.2.1 Cấu hình thiết bị 84 7.2.2 Thiết kế giao diện Scada .85 7.3 Kết mô 85 7.3.1 Tải chương trình xuống PLC .85 7.3.2 Chạy runtime Scada 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO .90 Trường Đại Học Công Nghiệp AB Khoa ĐIỆN Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hình ảnh bạn tự thêm vào .08 Hình 2.1 Hình ảnh bạn tự thêm vào .12 Hình 2.2 Hình ảnh bạn tự thêm vào .14 Hình 2.3 Hình ảnh bạn tự thêm vào .15 Hình 2.4 Hình ảnh bạn tự thêm vào .17 Trường Đại Học Công Nghiệp AB Khoa ĐIỆN Đồ án tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hà Nội, ngày…tháng…năm 2021 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Trường Đại Học Công Nghiệp AB Khoa ĐIỆN Đồ án tốt nghiệp Hà Nội, ngày… tháng…năm 2021 Giáo viên phản biện LỜI MỞ ĐẦU Hiện q trình tự động hóa công nghiệp quan trọng phát triển quốc gia Với nước phát triển Mỹ, Nhật,…thì tự động hóa khơng cịn xa lạ trở nên quen thuộc Ở nước máy móc thay lao động chân tay, số lượng công nhân nhà máy giảm hẳn thay vào lao động chun mơn, kỹ sư có tay nghề, điều khiển giám sát trực Trường Đại Học Công Nghiệp AB Khoa ĐIỆN Đồ án tốt nghiệp tiếp trình sản xuất thơng qua máy tính Một ứng dụng giám sát Tia portal, giúp ta điều khiển giám sát tồn q trình sản xuất thơng qua máy tính mà khơng phải trực tiếp xuống nơi sản xuất để quan sát Những điều chứng tỏ tầm quan trọng việc ứng dụng Tia portal lĩnh vực tự điều khiển động hóa Việt Nam nước phát triển cầu đại hóa cơng nghiệp điều quan trọng phát triển kinh tế như cầu cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Là sinh viên theo học chuyên ngành “Tự động hoas” nhu cầu, ứng dụng thực tế cấp thiết công nghiệp nước nhà, em muốn nghiên cứu tìm hiểu thành tựu khoa học để có nhiều hội biết thêm kiến thức thực tế, củng cố kiến thức học, phục vụ tốt cho nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa Vì lý em chọn đề tài: “ Thiết kế điều khiển giám sát cho hệ thống rót, đóng nắp chai đóng thùng nước giải khát sử dụng Simatic S7-1200 Tia portal” Trong thời gian thực đề tài, nhóm tác giả nhận giúp đỡ quý thầy cô bạn, đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy giáo Nguyễn Văn A để nhóm hồn thành đề tài cách tốt Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn! Việc hoàn thành đề tài khơng tránh sai lầm thiếu sót Nhóm mong phê bình, đánh giá thầy để nhóm rút kinh nghiệm phát triển thêm đề tài Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 00 tháng 00 năm 2021 Nhóm tác giả thực hiện: Trần Văn A Trần Văn B Trường Đại Học Công Nghiệp AB Khoa ĐIỆN Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 1.1 Phạm vi áp dụng Cơ sở sản xuất nước uống tinh khiết đóng chai nước khống, loại nước uống không gaz khác Chai nước sử dụng : Loại chai PET có dung tích từ250ml đến 2250ml 1.2 Yêu cầu thiết kế - Nguồn nước tinh khiết : có chất lượng nước đạt chuẩn nước uống tinh khiết TCVN - 6096:2004 Áp suất nước hệthống: hệthống thiết kế với áp suất trung bình khơng q 10kgf/cm2 Vì cần phải dùng cơng tác áp suất dùng biến tần để điều - chỉnh áp lực nước phù hợp trình vận hành Điện áp sử dụng:1 pha 220V, 50Hz hay pha 380V, 50 Hz Dịng tải: tùy theo cơng suất bơm sửdụng thiết bị ngoại vi khác, thông - thường không nhỏ 5A Các biện pháp an toàn điện: hệthống thiết kế ELCB chống giật toàn hệ - thống thiết bị điện khác đạt chuẩn CE Nút tắt khẩn cấp có cố xảy Khung sườn thiết bị: thiết kếbằng thép không gỉ SS304 SS316, chịu - lực rung lớn Ống dẫn nước : ống chịu áp lực cao PVC thép không gỉ 304 (tùy theo yêu cầu thiết kế), đảm bảo an tồn vệ sinh, khơng đóng cặn, gỉ sét gây - nấm mốc vi sinh Các thiết bị lọc nước: vật tư, thiết bị lọc nước đạt chuẩn NSF Hình 1.1 máy đóng chai PET Trường Đại Học Công Nghiệp AB Khoa ĐIỆN Đồ án tốt nghiệp 1.3 Các chức hệ thống - Hệ thống kết hợp máy xúc rửa, chiết rót đóng nắp thành dây chuyền thống - Hệ thống tiêu chuẩn: hệ thống bao gổm máy rời rạc: xúc rửa, chiết rót, đóng nắp, - nối liền với thành hệ thống xuyên suốt Mạch điều khiển trung tâm PLC Siemens: điều khiển xuyên suốt hệ thống xúc rửa, chiết rót, đóng nắp Bảng mạch hiển thị trạng thái hoạt động hệ thống đèn led (màu xanh) Khi có cố xảy ra, hệ thống ngắt điện hồn tồn tự động, tín hiệu âm bíp bíp phát Ngồi chương trình PLC - nhiều chức hệ thống tiêu chuẩn Khung sườn : làm thép không gỉ Động xoay vịng cơng nghệ Đức:các chai PET vận chuyển tự động - băng chuyền xoay vịng liên tục vào hệ thống chiết rót, xúc rửa Ống dẫn nước: Inox chế độ hoạt động auto / manual: giúp người sử dụng kiểm tra hoạt động chức 1.4 Nguyên lý hoạt động - Vỏ chai PET đặt băng chuyền trước vào hệ thống xúc rửa chiết rót - đóng nắp (gọi tắt RFC) Nguồn nước tinh khiết từ bồn chứa nối vào hệ thống RFC Băng chuyền tự động vận chuyển chai PET vào hệ thống xúc rửa Các chai di chuyển xoay vịng vào vị trí vịi nước xúc rửa Lưu ý nước rửa có áp lực - mạnh để rửa chai PET bơm thiết kế sẵn máy phun lên Sau rửa, chai PET đưa vào vịtrí chiết rót, cánh tay đòn giữ chặt cổchai để tránh đổc hai qua trinh rót Các chai xoay vịng liên tục băng chuyền chiết rót Máy bơm nước thiết kế sẵn máy tự động - chiết rót vào bình (Lưu ý : thể tích nước điều chỉnh được) Khi bình chứa đầy nước, chuyển sang vị trí đóng nắp Nắp bình chứa - lấp đầy ống chứa đưa vào đầu chai PET Các tay đòn siết nắp chặt Sau chai PET chuyển băng tải ngồi Bình chứa tiếp tục chuyển đến máy bao màng co (nếu có) Trường Đại Học Công Nghiệp AB Khoa ĐIỆN Đồ án tốt nghiệp Hình 1.2 Dây chuyền sản xuất nước đóng chai Do giới hạn đề tài mô máy tính nên em nghiên cứu thiết bị phần điện tự động chính, mơ hình mơ có số điểm khác so với hệ thống thực để thuận thiện cho việc mô phỏng.Cụ thể dây chuyền mơ có khâu là: - Chiết nước vào chai Đóng nắp chai Đưa sang dây chuyền đóng thùng sản phẩm 1.5 Các cơng nghệ dây chuyền chiết, đóng nắp, đóng thùng 1.5.1 Kiểm tra khuyết tật chai Để kiểm tra khuyết tật sản phẩm chai nhựa người ta thường dùng hệ thống máy đại , có khơng nhà cung cấp thiết bị để thực trình này, theo kinh nghiệm tìm hiểu em biết hãng PRESSCO TECHNOLOGY INC nhà cung cấp dòng sản phẩm INTELLISPEC mã CP500 thực trình kiểm tra phân loại loại bỏ chai bị hỏng không đủ yêu cầu chất lượng như: - Chai bị móp lúc sản xuất hay trình vận chuyển - Chai dính bẩn Dịng sản phẩm INTELLISPEC CP500: trang bị camera bên kết nối với hệ thống máy tính chuyên dụng cung cấp nhà cung cấp.Máy có nguồn UPS mắc song song với nguồnđiện nên hoạt động thêm thời gian sau cúpđiện Nguyên tắc: camera chụp phân tích hình ảnh chai, đưa tín hiệu máy tính xử lí với phần mền chuyên dụng cài đặt độ nhạy theo mục đích yêu cầu 10 ... - Chiết nước vào chai Đóng nắp chai Đưa sang dây chuyền đóng thùng sản phẩm 1.5 Các cơng nghệ dây chuyền chiết, đóng nắp, đóng thùng 1.5.1 Kiểm tra khuyết tật chai Để kiểm tra khuyết tật sản phẩm. .. để chắn tất nắp phải đóng kín Hình 1.6 Máy chiết rót đóng nắp chai bàn xoay 1.5.4 Cảm biến dây chuyền chiết rót Tại khâu dùng cảm biến vị trí để xác định vị trí sản phẩm Khi gặp sản phẩm cảm biến... khí CO2 vào chai áp suất chai áp suất bình chứa, sau cho sản phẩm từ bình chứa chảy vào chai nhờ chênh lệch độ cao Máy định lượng -chiết rót sản phẩm lỏng gồm nhiều cấu rót, cấu rót bố trí chiết