MÔN học hệ THỐNG SCANDA và ỨNG DỤNG đề tài THIẾT kế hệ THỐNG TRỘN sơn có điều KHIỂN từ 3 màu cơ bản

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG KHOA CƠNG NGHÊ Tự ĐƠNG HĨA MƠN HỌC HỆ THỐNG SCANDA VÀ ỨNG DỤNG Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRỘN SƠN CÓ ĐIỀU KHIỂN TỪ MÀU CƠ BẢN Sinh viên thực : NGUYỄN VÃN TUYẾN ĐẶNG THỊ NHƯ Ý Lớp : KTĐCN K16 Giáo viên hướng dẫn : Th.S BÙI TUẤN ANH Thái Nguyên, năm 2021 LỜI MỞ ĐẦU Cùng với phát triển xã hội, đời sống người dân ngày nâng cao, việc thay hoạt động thủ công thiết bị tự động người dân ứng dụng nhiều công nghiệp sinh hoạt Trong kỳ em thực đề tài “Thiết kế hệ thống trộn sơn có điều khiển từ màu ” Ngày nay, biết rõ công nghệ PLC đóng vai trị quan trọng lượng làm não cho phận cần tự động hố giới hố Do đó, điều khiển lập trình PLC cần thiết kỹ sư khí kỹ sư điện, điện tử, từ giúp họ nắm phạm vi ứng dụng rộng rãi kiến thức PLC cách sử dụng thông thường Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo Th.S BÙI TUẤN ANH thầy cô giáo khoa để em thực tốt đề tài Tuy nhiên kiến thức, kinh nghiệm chưa hoàn chỉnh nên cịn có số thiếu sót q trình thực đề tài, mong bảo, đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn đọc quan tâm đề tài Thái Nguyên, năm 2021 Sinh viên MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHA SƠN Tự ĐỘNG ĐẶT VẤN ĐỀ: Hiện nay, đất nước ta bước vào thời kỳ cơng nghiệp hố, đại hóa, để q trình phát triển nhanh cần tập trung đầu tư vào dây chuyền sản xuất tự động hóa, nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất, nâng cao suất lao động cho sản phẩm có chất lượng cao Một phương án đầu tư vào tự động hoá việc ứng dụng PLC vào dây chuyền sản xuất Đối với tính tiện ích hệ thống PLC nên điều khiển sử dung nhiều lĩnh vực khác Một ngành phát triển mạnh mẽ ngành xây dựng, việc ứng dụng PLC vào ngành xây dựng việc làm đem lại hiệu cao phù hợp, đặc biệt cơng đoạn pha chế sơn MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Sơn nguyên vật liệu chủ yếu ngành xây dựng,chủ yếu sơn phủ bề mặt nhằm bảo vệ bề mặt đối tượng sử dụng, đồng thời hình thức trang trí thẩm mỹ,chính màu sắc sơn yếu tố quan tâm hàng đầu Đa số việc pha màu thị trường thực phương pháp thủ cơng (tức theo kinh nghiệm) Chính độ xác khơng cao, sản phẩm sản xuất không theo mong muốn, tỷ lệ phế phẩm nhiều, suất thấp, lãng phí sức lao động, thời gian, Để loại bỏ nhược điểm Cũng để tạo sản phẩm theo mong muốn, thao tác đơn giản, đưa điểu khiển lập trình PLC vào để thực cụ thể dây chuyền sản xuất tự động GIỚI HẠN ĐỀ TÀI: Từ yêu cầu đề tài, khả kiến thức chúng em thực cơng việc sau: Tìm hiểu mơ hình Pha màu thực tế Tìm hiểu nghiên cứu PLC S7 - 300 Viết chương trình, chạy chương trình PLC (CPU 315) Tìm hiểu phần mền Win CC Viết giao diện phần mền Win CC, kết nối giao tiếp giao diện Wincc, hình HMI chương trình PLC HƯỚNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu mô hình máy pha màu từ bồn chứa vật liệu (các màu thành phần để tổng hợp nên màu bản) Ản định sản xuất số màu (cam, xanh cây, lam, thẩm, chàm) từ màu (đỏ, vàng, xanh) Ản định sản xuất lượng sảnphẩm người sử dụng nhập từ giao diện Sử dụng giao diện để người sử dụng lựa chọn sản phẩm tỷ lệ theo thành phần màu để có màu theo mong muốn Sử dụng timer để tính thời gian trộn xả sản phẩm Thơng qua PLC để tác động đóng mở van cấp nguyên vật liệu điều khiển động khuấy trộn Vẽ giao diện mơ hình bảng điều khiển, bảng mã màu để dễ dàng việc giám sát điều khiển Kết nối giao diện Wincc, giám sát hệ thống qua hình HMI chương trình PLC Thi cơng mơ hình điều khiển mơ hình hồn tồn hoạt động MỘT SỐ MƠ HÌNH NGỒI THỰC TẾ Hình 1.1: Hệ thống pha màu sơn Seamaster Hình 1.2: Hệ thống máy pha màu tự động đại Solite Paint CHƯƠNG 2: MƠ TẢ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ > Sơ đồ cơng nghệ Hình 2.1: Sơ đồ cơng nghệ q trình vận hành gồm giai đoạn điều khiển máy trộn sơn điều khiển rót sơn 2.1 QUY TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TRỘN Sơ đồ cơng nghệ cho thấy: bình trộn nơi trộn để tạo màu sơn khác nơi rửa sơn sau kết thúc q trình trộn mẻ Trong sơ đồ cho thấy có đường ống để đưa ba loại sơn màu khác (Gồm màu theo thứ tự: Đỏ, vàng, xanh) làm sở cho việc tạo màu sơn mong muốn Quy trình thực sau :Trước tiên van xả màu sơn xanh,vàng,đỏ vào bồn trộn, loại sơn thứ xả vào bình van điện từ khoảng thời gian t1, loại sơn thứ hai xả vào bình qua van điện từ khoảng thời gian t2, loại sơn thứ ba xả vào bình van điện từ khoảng thời gian t3 Các van dừng đưa sơn vào bình bơm đủ khoảng thời gian định sẳn bắt đầu trình trộn Quá trình điều khiển động trộn, thời gian giây Sau trộn xong, sản phẩm đưa rót thẳng vào bình chứa trung gian 2.2 QUY TRÌNH ĐIỀU KHIỂN RĨT SƠN: Khâu rót sơn thực sau khâu trộn sơn hoàn thành,động trộn dừng hoạt động, có cảm biến để báo trình rót sơn tự động Các cảm biến dùng qua trình rót sơn: - Cảm biến 1: báo hộp sơn đến vị trí để rót sơn - Cảm biến 2: báo hộp sơn đến cuối băng tải cần đưa Khi trình trộn sơn kết thúc, ta thực rót sơn vào hộp Khi sơn trộn xong, băng tải chạy để đưa hộp sơn đến vị trí để rót sơn Cảm biến báo hộp sơn đến vị trí băng tải ngưng van rót sơn mở để đưa sơn xuống hộp khoảng thời gian t ta tính trước để đảm bảo sơn rót đầy vào hộp van đóng lại ngưng rót sơn đồng thời băng tải chạy lại để đưa hộp sơn cuối băng tải đồng thời hộp sơn đến vị trí rót XANH DƯƠNG VÀNG XANH Lơ Hình 2.2: Mơ hình màu 2.3 TỔNG QUAN VỀ PLC S7-300 2.3.1 KHÁI NIỆM Thiết bị điều khiển logic lập trình (Programmable Logic Control , viết tắt PLC ) loại thiết bị cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển số thơng qua ngơn ngữ lập trình Thay cho việc thực thuật tốn mạch số với chương trình điều khiển PLC trở thành điều khiển số nhỏ gọn dễ dàng thay đổi thuật tốn đặc biệt dễ trao đổi thơng tin với mơi trường xung quanh (với PLC khác hay máytính) Tồn chương trình điều khiển lưu nhớ PLC dạng khối chương trình khối OB, FC FB, thiết lập theo chu kỳ vịng qt Để thực chương trình điều khiển, tất nhiên PLC có tình máy tính Nghĩa phải có vi xử lý (PLC), hệ điều hành, nhớ để lưu chương trình điều khiển, liệu tất nhiên phải có cổng đầu vào/ra để giao tiếp với đối tượng điều khiển trao đổi thông tin với mơi trường xung quanh Bên cạnh PLC cịn có thêm khối chức đặc biệt khác đếm (Counter), thời gian (Timer) khối chuyên dụng khác 2.3.2 CẤU TRÚC CỦA PLC Thiết bị điều khiển logic lập trình PLC thiết bị điều khiển đặc biệt dựa vi xử lý, sử dụng nhớ lập trình để lưu trữ lệnh thực chức năng: phép logic, lập chuỗi, định giờ, đếm, thuật toán để điều khiển máy trình PLC thiết kế cho phép người không yêu cầu kiến thức cao máy tính ngơn ngữ máy tính vận hành Khi cần điều khiển toán ta cần viết chương trình theo ngơn ngữ PLC nhập vào nhớ PLC Thiết bị điều khiển giám sát tín hiệu vào / theo chương trình thực quy tắc điều khiển lập trình PLC có thành phần bản: Đơn vị xử lý trung tâm, nhớ, nguồn ni, khối tín hiệu vào/ra thiết bị lập trình Hình 2.3 Sơ đồ cấu trúc PLC 2.3.3 CẤU TẠO PLC 2)Timer trễ sườn xuống - TOF Khi ngõ vào IN ngừng tác động reset dừng hoạt động Timer TOF DT Thay đổi PT Timer vận hành khơng có ảnh IN hưởng PT ET 3.7.3 Sử dụng Counter Lệnh Counter dùng để đếm kiện hay kiện trình PLC Mỗi Counter sử dụng cấu trúc lưu trữ khối liệu DB để làm liệu Counter Step tự động tạo khối DB lấy lệnh Tầm giá trị đếm phụ thuộc vào kiểu liệu mà bạn chọn lựa Nếu giá trị đếm số Interger khơng dấu, đếm xuống tới đếm lên tới tầm giới hạn Nếu giá trị đếm số interder có dấu, đếm tới giá trị âm giới hạn đếm lên tới số dương giới hạn 1) Counter đếm lên - CTU I CĨU Giá trị đếm CV tăng lên tín $lfí -CU Q -R CV hiệu ngõ vào CU chuyên từ lên Ngõ Q tác động lên CV>=PV Nếu trạng thái R = Reset tác động đếm CV = 2) Counter đếm xuống - CTD L Giá trị đếm giảm tín hiệu ngõ vào CD chuyển từ lên Ngõ Q tác động lên CV =PV Nếu trạng thái R = Reset tác động đếm CV = R Giá trị đếm CV giảm tín hiệu ngõ vào CD chuyển từ lên Ngõ QD tác động lên CV = IN2, IN1 IN2 IN1 IN2 So sánh kiểu dữwliệu giống nhau, lệnh so — sánh thỏa ngõ mức = TRUE (tác động Int "IN2" mức cao) ngược lại Kiểu liệu so sánh : SInt, Int, Dint, USInt, UDInt, Real, LReal, String, Char, Time, DTL, Constant 2) Lệnh khoảng In - range IN.RANGE m L A D Tham số : MIN, VAL, MAX Kiểu liệu so sánh : SInt, Int, Dint, USInt, UInt, UDInt, Real, LReal, Constant - MIN JvAL So sánh kiểu liệu giống nhau, so sánh MAX MIN lll K vùng nhớ IN đến nhớ xác định - EN ENO khác Số lượng giá trị chép IN -[cOUNT OUT quy định COUNT Hoạt động chép theo hướng tăng dần địa Tham số: EN : cho phép ngõ vào ENO : cho phép ngõ IN : nguồn giá trị đến COUNT : số giá trị chép OUT1: Nơi chuyển đến 3.8 GIỚI THIỆU VỀ WINCC V14 /ỊnC ÒtP WinCC RT Start Phần mềm WinCC Siemens phần mềm chuyên dụng để xây dựng giao diện điều khiển HMI (Human Machine Interface) phục vụ việc xử lý lưu trữ liệu hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition) thuộc chuyên ngành tự động hóa WinCC v14 (tích hợp TIA Portal v14) phần mềm kỹ thuật dùng để thiết lập cho bảng điều khiển HMI, máy tính cơng nghiệp máy tính PC thông thường Wincc ứng dụng thông qua phần mềm hiển thị WinCC Runtime Advanced phức tạp hệ thống SCADA với phần mềm hiển thị WinCC Runtime Professional WinCC v14 (tích hợp TIA Portal v14) có phiên phụ thuộc vào hệ thống điều khiển: Wincc Basic để thiết lập cho hình HMI Wincc Basic đính kèm với phần mềm STEP Basic and STEP Professinal Wincc Comfort để thiết lập cho tất hình HMI (Bao gồm Comfort HMI điện thoại di động) Wincc Advanced để thiết lập cho tất hình HMI máy tính với phần mềm hiển thị Wincc Runtime Advanced Wincc Runtime Advandec phần mềm hiển thị cho hệ thống máy tính trạm - Wincc Professional để thiết lập cho tất hình HMI máy tính có có hệ thống SCADA Wincc Runtime Proffesional hệ thống SCADA sử dụng để thiết lập hệ thống trạm điều khiển nhiều trạm điều khiển CHƯƠNG : THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIAO DIỆN 4.1 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT LẬP SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ Hệ thống pha màu tự động thực yêu cầu cơng nghệ sau: Hình 4.1 Quy trình thực Sau người sử dụng nhập vào thông số cần điều khiển từ HMI PLC thực chức tính tốn điều khiển thời gian bơm động bơm thời gian khuấy trộn, sau trộn xong cho kết màu trộn đạt yêu cầu công nghệ người sử dụng mong muốn 4.2 THIẾT LẬP SƠ ĐỒ THUẬT TỐN ĐIỀU KHIỂN 4.2.1 Thuật tốn điều khiển chương trình Hình 4.2 Thuật tốn điều khiển chương trình 4.2.2 Thuật tốn điêu khiên chương trình trộn sơn Hình 4.3 Thuật tốn điều khiên chương trình trộn sơn 4.2.3 Chương trình Chương trình gồm khối : * Ma in [OB1] * Cal[FG2] * FC1 [FC1 ] * SCALE [FC3J * sosanh [FC4] * time [FC5] Hình 4.4 Các khối chương trình Khối chương trình Main[OB1] Khối FC1 : Giả lập xung cảm biến vào Khối FC2 : Dùng để tính tốn Khối FC3 : Khối scale Khối FC4 :Khối so sánh Khối FC5 : Khối thời gian 4.3 THIẾT KẾ GIAO DIỆN WINCC 4.3.1 Màn hình điều khiển Hình 4.5 Màn hình điều khiển Màn hình điều khiển bao gồm hệ thống cấp màu, hệ thống trộn hệ thống xả, cấp màu gồm bình chứa màu sơn loại là: đỏ, xanh, vàng,và bơm định lượng tính theo thời gian Hệ thống trộn bao gồm bồn trộn động trộn,hệ thống xả gồm động bơm xả van xả Ở giao diện người vận hành nhập vào thơng số cài đặt hệ thống, chọn chế độ tự động chế độ tay, ngồi cịn điều khiển bật tắt thiết bị nút ấn 4.3.2 Màn hình lựa chọn màu sắc Hình 4.6 Màn hình lựa chọn màu sắc Màn hình bao gồm tất loại màu giúp người vận hành lựa chọn cách trực quan với loại màu sắc có sẵn,sau chọn màu nhập số lýt thời gian trộn 4.4 KẾT QUẢ 4.4.1 Vận hành chương trình Mở chương trình lên,sau chọn chế độ chọn tỷ lệ màubằng tay tự động để chạy hệ thống Chọn chế độ nhập tỷ lệ tay nhập tỷ lệ màu xanh,đỏ,vàng, số lýt đặt thời gian trộn nhấn nút Auto hệ thống bắt đầu chạy,khi hệ thống hoạt động xong nhấn Stop để dừng chương trình Hình 4.7 Nhập tỉ lệ màu tay Khi chọn tỷ lệ màu có sẵn nhấn nút có sẵn,chọn màu monh muốn ,nhập số lýt đặt, thời gian trộn, nhấn trở quay lại hình điều khiển chính, thực để hệ thống hoạt động Hình 4.8 Màn hình lựa chọn bảng màu có săn 4.4.2 Kết kiểm chứng Kết kiểm chứng trình bày trực tiếp phần mềm wincc plc s7300 em thuyết trình hệ thống 4.4.3 Nhận xét đánh giá Qua kiểm tra chạy thử chương trình phần mềm em thấy hệ thống chạy ổn định xác thơng qua điều khiển PLC S7300, tốc độ hồi đáp tốc độ truyền PLC máy tính cao Hệ thống đáp ứng yêu cầu công nghiệp độ xác đáp ứng tiêu chuẩn màu sắc phục vụ cho thương mại KẾT LUẬN Qua thời gian tìm hiểu nghiên cứu mơ hình “Thiết kế hệ thống trộn sơn có điều khiển từ màu bản”, giúp chúng em có nhìn tổng qt mơn học điều khiển lập trình PLC, Ngồi cịn giúp chúng em tiếp cận với hệ thống giám sát điều khiển mà cụ thể phần mềm WinCC Sau thời gian giao nhiệm vụ thiết kế đề tài tốt nghiệp trên, hướng dẫn tận tình thầy giáo Th.S Bùi Tuấn Anh, thầy môn nỗ lực nhóm, chúng em hồn thành nhiệm vụ Do thời gian có hạn, chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế, làm chúng em khơng tránh khỏi thiếu sót, kính mong thầy bạn bảo thêm TÀI LIỆU THAM KHẢO Thái Hữu Nguyên, (2006),Đề cương giảngPLC, Trường ĐHSPKT Vinh, Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, (2000), Tự động hoá với Siamtic S7300, Bách Khoa, Hà Nội Nguyễn Văn Hoà, (2000), Cơ sở lý thuết điều khiển tự động, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật http://plcvietnam com.vn/forum/forum.php http://www.siemens.com.vn/ ... CƠNG NGHỆ > Sơ đồ cơng nghệ Hình 2.1: Sơ đồ cơng nghệ q trình vận hành gồm giai đoạn điều khiển máy trộn sơn điều khiển rót sơn 2.1 QUY TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TRỘN Sơ đồ cơng nghệ cho thấy: bình trộn. .. động thủ công thiết bị tự động người dân ứng dụng nhiều công nghiệp sinh hoạt Trong kỳ em thực đề tài ? ?Thiết kế hệ thống trộn sơn có điều khiển từ màu ” Ngày nay, biết rõ công nghệ PLC đóng vai... gây khó khăn cho cơng tác bảo trì thay *Ưu điểm điều khiển PLC: Sự đời hệ điều khiển PLC làm thay đổi hẳn hệ thống điều khiển quan niệm thiết kế chúng, hệ điều khiển dùng PLC có nhiều ưu điểm