Giải thích lưu đồ thuật toán: đầu tiên hệ thống sẽ kiểm tra 2 chế độ Auto và Manual. Nếu chế độ Auto sai thì sẽ chuyển sang chế độ Manual còn nếu đúng thì sẽ khởi động chương trình auto và ngược lại nếu chế độ Mannual sai thì chuyển sang chế độ Auto nếu đúng thì khởi động chương trình Manual.
4.1.2 Lưu đồ chương trình con chế độ Manual
Giải thích lưu đồ thuật toán con chế độ Manual: Khi chế độ Manual được khởi động thì chương trình sẽ được thực hiện thông qua các switch, nếu tín hiệu động cơ quạt đưa ra là đúng sẽ khởi động quạt hút nếu sai thì sẽ khởi động lại tín hiệu. Với các van rũ 1 2 3 nếu tín hiệu đúng thì sẽ kích hoạt các van dũ đưa khí nén xuống các túi vải để dũ bụi nếu sai thì khởi động lại tín hiệu.
Van xả bụi khi nhận tín hiệu đúng thì sẽ kích hoạt van xã bụi xilanh sẽ đẩy xuống phía dưới và xả bụi bẩn ra ngoài sau đó hành trình xilanh sẽ thu lại còn nếu tín hiệu sai thì sẽ khởi động lại tín hiệu
4.1.3 Lưu đồ chương trình con chế độ Auto.
Giải thích lưu đồ thuật toán con chế độ Auto: Khi chế độ Auto được khởi động thì cảm biến trong buồng sẽ nhận áp suất đặt, áp suất chênh áp.
Nhấn nút start biến tần sẽ nhận tín hiệu, khi tần sô của biến tần tăng động cơ quạt bắt đầu hoạt động.
Khi áp suất bình khí nén lớn hơn áp suất đặt thì van rũ bụi 1 2 3 sẽ kích lên mức 1 khi đó khí nén sẽ xả xuống làm sạch các túi vải. Sau đó van xã bụi hoạt động đẩy xi lanh xuống để xả bụi bẩn ra ngoài.
Khi áp suất trong buồng lớn hơn áp suất đặt thì chương trình báo lỗi và dừng hoạt động cả hệ thống.
4.1.4 Sơ đồ mô hình
4.1.4.1 Bảng phân công đầu vào đầu ra.
Bảng phân công đầu vào đầu ra của hệ thống
Bảng 4. 1 Đầu vào của hệ thống
STT Tên biến Địa chỉ Công dụng
1 Van rũ bụi 1 I0.0 Xả khí van 1
2 Van rũ bụi 2 I0.1 Xả khí van 2
3 Van rũ bụi 3 I0.2 Xả khí van 3
4 Van xả bụi I0.3 Đẩy xi lanh
5 DC quạt I0.4 Khởi động quạt
6 Auto I0.5 Chế độ Auto
7 Start I0.6 Nút nhấn khởi động
8 Stop I0.7 Nút nhấn tạm dừng
9 Man I1.0 Chế độ Manual
10 Dừng khẩn cấp I1.1 Dừng toàn bộ chương
trình
Bảng 4. 2 Đầu ra của hệ thống
STT Tên biến Địa chỉ Công dụng
1 Van rũ bụi 1 Q0.0 Xả khí van 1
2 Van rũ bụi 2 Q0.1 Xả khí van 2
3 Van rũ bụi 3 Q0.2 Xả khí van 3
4 Van xả bụi Q0.3 Đẩy xi lanh
5 DC quạt Q0.4 Khởi động quạt
4.1.4.2 Sơ đồ bố trí thiết bị
4.1.4.3 Sơ đồ bố trí dòng điện
Hình 4. 4 Sơ đồ bố trí thiết bị
4.1.4.4 Sơ đồ nối dây
4.2 Chương trình điều khiển 4.2.1 Thiết lập địa chỉ IP 4.2.1 Thiết lập địa chỉ IP
Để kết nối PLC với máy tính ta cần thiết lập địa chỉ IP cho máy tính Bước 1: Vào Network and Sharing Center chọn Change adapter settings.
Hình 4. 7 Thiết lập địa chỉ IP_1 Hình 4. 6 Sơ đồ nối dây
Bước 2: Click phải vào Ethernet, chọn Ethernet Properties. Sau đó chọn Internet Protocol Version 4 và nhập địa chỉ IP vào.
Hình 4. 8 Thiết lập địa chỉ IP_2
Địa chỉ IP có dạng 192.168.xx.yy, trong đó yy chọn giống với PLC, xx chọn khác với PLC.
Sau khi tạo projec. Để xem địa chỉ IP của PLC, trong giao diện chính click chuột phải vào PLC chọn Properties, xem trong phần Ethernet addresses.
Hình 4. 9 Thiết lập địa chỉ IP_3
4.2.2 Viết chương trình
Sau khi chọn địa chỉ IP và có bản phân công đầu vào ra thì bắt đầu viết chương trình.
Bước 1: Truyền thông thông Modbus giữa biến tần và module RS 485.
Bước 2: Gán lệnh nhận tắt bật cho động cơ thông qua biến tần MD200.
Bước 3: Truyền thông và thông số của biến tần khi động cơ hoạt động. Gán tên vào các vùng nhớ và các địa chỉ trong PLC tags của TIA Portal v16
Hình 4. 10 Truyền thông Modbus
B4: Bắt đầu viết chương trình ( Chương trình điều khiển ở phần PHỤ LỤC)
Hình 4. 13 Bảng PLC tags
4.2.3 Thiết kế giao diện HMI
Bước 1: Sau khi add được PLC tiếp theo là add HMI, chọn add chọn Add new device.
Bước 2: chọn HMI SIMATIC Basic Panel chọn kiểu màng hình HMI tương thích chọn Ok.
Bước 3: Kết nối HMI với PLC S7 1200
Hình 4. 15 Add HMI
Hình 4. 16 Lựa chọn HMI phù hợp
B4: Thiết kế HMI.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
1. Kết luận về các nội dung nghiên cứu đã thực hiện:
Sau quá trình nghiên cứu và hoàn thành đề tài, nhóm đã nghiên cứu thiết kế và giám sát mô hình lọc bụi tự động trong nhà máy sản xuất đã đạt được những mục tiêu lúc đầu đề ra:
- Sử dụng phần mềm TIA Portal V16 thành thạo để lập trình điều khiển hệ thống và mô phỏng giám sát trên giao diện màn hình HMI.
- Hiểu được cấu tạo, các ngõ vào ra, nguyên lý hoạt động các modun, các thiết bị phần cứng liên quan đến PLC S7-1200.
- Tìm được các giải thuật giúp việc lập trình PLC S7-1200 trở nên dễ dàng và logic hơn.
- Biết được cấu toạ và nguyên lý hoạt động của buồng lọc bụi trong ứng dụng công nghiệp ở thực tiễn
- Thành thạo cách đấu nối dây, các chân nhận và đưa tín hiệu đi của rơ le, switch và các linh kiện khác
- Có thể thiết kế được các kết cấu cơ khí nhỏ mang tính chính xác tương đối trong mô hình, làm tiền đề cho các hệ thống lớn sau này.
- Thiết kế và thi công bảng điện với tính thẩm mỹ và kỹ thuật cao phù hợp với các tiêu chuẩn tủ điện thực tế.
Mô hình hoạt hoạt động ổn định và chính xác, đúng yêu cầu công nghệ đã đề ra. Đây là nguồn tài liệu cho sinh viên nghiên cứu, cho các kỹ sư điện tham khảo để thiết kế hệ thống tiết kiệm chi phí.
2. Hướng phát triển:
Mô hình có thể cái tiến theo nhiều hướng như: Tính toán và đưa ra các thông số chính xác để có thể ứng dụng mô hình trong các nhà máy xí nghiệp lớn, có thể đưa ra hướng phát triển mơi để tiết kiệm chi phí và điện năng thông qua năng lượng mặt trời, áp dụng các phương pháp hoá sinh để tăng tuổi thọ các túi lọc khí với mức chi phí thấp.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] SIMATIC S7-1200 System Manual, Update to edition 05/2009.
[2] Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng (2003), Lý Thuyết Điều Khiển Tự Động, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Tp.HCM.
[3] Phạm Quang Huy, Ngô Văn Thuyên (2017), Lập Trình Với PLC S7-1200 Và S7-1500, Nhà Xuất Bản Thanh Niên, STK.
[4] Công Ty Tnhh Mtv Tm&Dv Kỹ Thuật Điện C.D.E [5] User MD200 AC Driver General Purpose, Open Loop. [6] Lý thuyết điều khiển tự động, Phan Xuân Minh
[7] Hệ thống sản xuất tự động hoá tích hợp máy tính, Trần Trọng Minh và Nguyễn Phạm Thục Anh
Đọc tín hiệu analog: