Giải thích:
• Khi khởi động hệ thống (Run) thì tín hiệu đầu ra của PLC sẽ tác động vào van điện từ theo thứ tự từng bình lần lượt: bình vàng, bình đỏ, bình xanh.
• Theo thời gian xác lập của mỗi van nếu chưa đảm bảo thời gian theo yêu cầu thì van điện từ vẫn mở để bơm đủ thể tích sơn cần trộn. Đến 1 thời điểm xác điểm vừa đủ thì van điện từ sẽ đóng và chuyển đến van tiếp theo.
4.4.2. Sơ đồ kết nối phần cứng:
4.4.3. Bảng PLC tags và giải nghĩa các biến vào – ra:
Bảng PLC tags thiết lập cho PLC:
Hình4.24: PLC Tag thiết lập cho các cảm biến vào-ra trong Tia Portal
Trong hình ta nhận thấy, các giá trị thiết lập cho cảm biến được sắp xếp với một quy luật nhất định theo các địa chỉ vào - ra tương ứng. Các giá trị này được đánh số dựa vào kiểu (Type) dữ liệu tương ứng từng bit, giúp cho việc lập trình logic và đơn giản, giúp cho những người có chun mơn sau này sửa đổi mà không cần phải nhờ đến sự giúp đỡ của người đã viết ra chương trình.
Các địa chỉ đầu vào (I0.x) và địa chỉ đầu ra (Q.0.x) - với x là các giá trị tương ứng được gán cho các đơn vị thực hiện và chấp hành trong hệ thống giúp việc thiết kế và điều khiển được đồng bộ hơn qua phần mềm Tia Portal V15.1.
Hình4.25: PLC Tag thiết lập địa chỉ vùng nhớ M (các bộ nhớ dữ liệu và điều khiển) M (Vùng nhớ đệm để xử lý chương trình): ta sử dụng vùng nhớ dành cho M (Vùng nhớ đệm để xử lý chương trình): ta sử dụng vùng nhớ dành cho
cả các relay điều khiển và dữ liệu dùng để lưu trữ trạng thái tức thời của một sự vận hành hay của các thông tin điều khiển khác. Ta có thể truy xuất vùng nhớ M theo bit, byte, word hay double word. Cả truy xuất đọc và ghi đều được cho phép đối với M.
Hình4.26: Sử dụng vùng nhớ M với kiểu dữ liệu word trong hệ thống 4.4.4. Giải thích ý nghĩa của các biến vào – ra trong hệ thống
a. Các đại lượng đầu vào cơ bản
b. Các đại lượng đầu ra cơ bản:
Ngoài các giá trị đầu vào và ra chúng em đã trình bày ở trên, chương trình lập trình của hệ thống cịn sử dụng các Vùng nhớ đệm để xử lý chương trình: ký hiệu là M, dùng để tính tốn lưu dữ liệu trong q trình viết chương trình, có thể sử dụng dưới dạng bit, byte và word.
4.5. Thiết kế giao diện điều khiển giám sát WinCC
Thiết kế giao diện và điều khiển giám sát là phần tương đối quan trọng trong “Ứng dụng PLC điều khiển hệ thống trộn sơn”. Nhằm giúp chúng ta có cái nhìn trực quan nhất, bên cạnh việc thao tác với phần cứng. Khi lập trình và thiết kế giao diện cần phải lưu ý về vấn đề kết nối giữa PLC và WinCC qua các địa chỉ tương ứng của chúng.
Ngoài ra chúng ta đặc biệt lưu ý về các địa chỉ biến vào – ra hoặc các vùng nhớ tạm thời (M) có nhiều khác biệt khi ta lập trình mơ phỏng và lập trình trên phần cứng. Khơng phải địa chỉ giống nhau giao diện trên WinCC mà ta nạp được cho PLC trong thiết kế phần cứng, chúng có khác biệt rõ rệt mà vấn đề này cần có thực nghiệm để chứng minh.
Hình 4.28: Thiết kế giao diện hệ thống trên WinCC trong TiaPortal V15.1
b. Giải thích giao diện thiết kế
Bên cạnh các phần như Bảng màu, Thể tích trộn, Bảng điều khiển ta cịn có thêm một số khu vực quan trọng giúp chúng ta hình dung rõ ràng hơn về hệ thống trộn sơn đó là:
[1] Các bình chứa sơn với các màu tương ứng [2] Van bơm sơn vào bình trộn
[3] Động cơ khuấy
[4] Van xả và màu sắc sơn đã trộn
Hình 4.29: Các bình chứa sau khi đổ sơn Đánh giá thực nghiệm:
- Cơng suất có thể đạt 3 phút có thể pha xong lượng sơn theo yêu cần (dung tích mỗi bình <5 lít).
- Hệ thống chạy ổn định, có thể tăng năng suất hoạt động khi thay thay thế bình chứa với dung tích lớn hơn.
- Sử dụng 3 màu chính nên số lượng màu tạo ra hạn chế không tối ưu được tất cả các mã màu.
- Khi so sánh giữa những lần pha với mã màu khác nhau, có sự chênh lệch chút ít về thể tích.
Ví dụ: Ta muốn có 100ml màu cam thì cần làm như sau: Vì theo lập trình cứ 1s thì van xả được 5ml.
• Mà ta cần 100ml nên sẽ cần lập trình trong vịng vịng 20s
• Theo tỉ lệ pha màu thì cần màu đỏ: màu vàng là 1:5 (Nghĩa là cứ 1 ml màu đỏ thì cần 5ml màu vàng)
• Do đó có tất cả 6 phần màu (1 phần màu đỏ + 5 phần vàng ).
• Ta lấy =3.33s
• Vậy khi thay số phần lập trình là 3s cho màu đỏ, 15s màu vàng và 0s cho màu xanh.
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
5.1. Kết luận
5.1.1. Những kết quả đạt được
Về lý thuyết:
- Hiểu được lý thuyết cơ bản về thành phần cấu tạo và phân loại các loại sơn phổ biến hiện nay.
- Hiểu được quy trình sản xuất sơn và quy trình pha màu sơn trong các nhà máy sơn hiện nay.
- Hiểu được cơ sở lý thuyết các thiết bị sử dụng trong mơ hình, tính tốn và lựa chọn các thiết bị phù hợp cho dây chuyền sản xuất.
Về phần cứng:
- Mơ hình phần cứng được thiết kế chắc chắn, ổn định, chính xác, đảm bảo đúng các yêu cầu hệ thống đã đề ra.
- Thiết kế đầy đủ các nút nhấn và đèn báo hiệu, đi dây giữa các bộ phận phải thật đồng độ và gọn dàng, mang tính thẩm mĩ cao.
- Tuy nhiên do kinh phí hạn chế, phần động cơ DC vẫn chưa đạt yêu cầu mong muốn do độ trễ và tốc độ quay không đều.
- Hộp chứa PLC và các nút nhấn điều khiển còn sơ sài, chưa có tính thẩm mỹ cao theo u cầu đặt ra.
Về chương trình điều khiển:
Hiểu cách thao tác trên phần mềm lập trình Tia Portal V15.1
- Hiểu được đặc điểm, cách thực hiện chương trình điều khiển bằng PLC, tập lệnh lập trình.
- Chương trình điều khiển bằng PLC hoạt động ổn định, chính xác, có thể xử lý hầu hết các lỗi có thể xảy ra.
- Thiết kế được giao diện mô phỏng qua WinCC trong TiaPortal V15.1 trực quan và dễ dàng vận hành.
- Biết được các bước để liên kết thực hiện giao tiếp giữa WinCC và PLC thông qua TCP/ IP.
5.1.2. Những mặt hạn chế
- Màu pha của sản phẩm mang tính chính xác tương đối vì dựa vào thị giác và độ chính xác các cảm biến.
- Cảm biến có độ chính xác chưa cao do giá thành rẻ với độ trễ nhất định. - Thay cảm biến lưu lượng có sử dụng Analog thành van điện đóng mở theo
thời gian xác lập với cùng mục đích trộn sơn theo thể tích từng bình. - Mới thực hiện một chu trình trộn trong q trình sản xuất và đóng hộp
sơn.
- Động cơ DC (một chiều) có tốc độ quay chậm nên khi trộn vẫn mất nhiều thời gian.
- Hoạt động giám sát mới chỉ diễn ra một chiều, chỉ mới thiết kế và điều khiển hệ thống bằng máy tính nên độ chính xác cịn tương đối.
5.1.3. Những khó khăn gặp phải
- Tổng chi phí mua các thiết bị sử dụng trong đề tài cao.
- Thiết bị khi mua khơng có hoặc khơng đúng với những u cầu đã thiết kế.
- Thiết bị hư hỏng trong quá trình chạy thử.
- Sử dụng thiết bị giá rẻ nên độ chính xác chưa cao.
- Thời gian thực hiện đồ án không được liên tục do do dịch bệnh Covid-19 đang diễn biến phức tạp khó lường.
5.1.4. Kinh nghiệm và kiến thức đạt được sau khi hoàn thành đồ án tốt nghiệp
- Hiểu được lý thuyết cơ bản về thành phần cấu tạo và phân loại các loại sơn phổ biến hiện nay.
- Hiểu được quy trình sản xuất sơn và quy trình pha màu sơn.
- Biết các quy luật pha màu cộng và pha màu trừ, các hệ màu thường được sử dụng.
- Kinh nghiệm thiết kế và lắp ráp các chi tiết cơ khí.
- Kinh nghiệm làm các chi tiết cơ khí với nhơm, sắt, mica. Biết được kích thước các ống và cách lắp đặt ưng ý.
- Hiểu được chức năng, địa chỉ mua và giá cả các thiết bị điện, vật liệu, cơng cụ cơ khí cần thiết để làm phần cứng (kìm cắt tuốt dây, kìm bấm cosse Y, ốc vít chun dụng , kìm mũi nhọn…), đồng hồ đo, dây điện, các loại đầu cosse, máy khoan, mũi khoan, máy cắt, các loại lưỡi cho máy (lưỡi cắt sắt, cắt gỗ, mài sắt,…) v.v…
- Hiểu được đặc điểm, cách thực hiện chương trình điều khiển bằng PLC, tập lệnh lập trình.
Hướng phát triển đề tài
- Mở rộng dây chuyền một cách hoàn chỉnh nhất tương tự như các hệ thống sản xuất và trộn sơn trong công nghiệp.
- Thiết kế, lập trình và điều khiển giám sát hệ thống thơng qua SCADA giúp tiếp nhận thông tin hoạt động và điều khiển phản hồi một cách nhanh chóng thơng qua màn hình điều khiển HMI.
- Nâng cấp các phần tử điều khiển và chấp hành một cách tối ưu nhất, định hướng phát triển theo quy mô công nghiệp.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Tự động hóa PLC S7 - 1200 với TIA Portalm - Tác giả Trần Văn Hiếu - Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật (xuất bản năm 2015 và tái bản năm 2019).
[2]. Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển với TIA Portal - Tác giả Trần Văn Hiếu - Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật (xuất bản năm 2017 và tái bản năm 2020).
[3]. Lập trình với PLC S7 1200 và S7 1500 – Tác giả TS Ngô Văn Thuyên và KS Phạm Quang Huy – Nhà xuất bản Thanh Niên (xuất bản năm 2019)
[4]. S7-1200 Programmable controller - System Manual – SIEMENS. Datasheet SIMATIC S7 - 1200, CPU 1214C DC/DC/DC.
[5]. SIMATIC S7-1200, CPU 1214C, compact CPU, DC/DC/DC, onboard I/O: 14 DI 24 V DC; 10 DO 24 V DC; 2 AI 0-10 V DC, Power supply: DC 20.4- 28.8V DC, Program/data memory 100 – System Manual – SIEMENS.
[6]. Website: https: //plctech.com.vn/tai-lieu-plc-siemens-s7-1200-tieng-viet/ [7]. Website: https://www.youtube.com/watch?v=4fA60zmZNdA [8]. Website:https://bkaii.com.vn/tin-tuc/tin-nganh/102-khai-niem-co-ban- ve-giao-thuc- modbus [9]. Website: https://intoc.vn/cach-pha-mau-son-tuong/ PHỤ LỤC
Chương trình điều khiển
• Chương trình chính OB Khi khởi động vào hàm FC làm việc
• Chương trình thực nghiệm FC Điều kiện khởi động chương trình
Thiết lập thời gian trễ khi khởi động
• Hiệu ứng thực nghiệm (FC)