BÀI tập lớn xây dựng chương trình điều khiển quá trình trộn nhiên liệu

Với sự ra đời của các thiết bị điều khiển hiện đại và sự phát triển vượt bậc của ngành tự động hóa thì dây chuyền sản xuất bê tông đã được tự động hoàn toàn từ công đoạn cân, trộn, cấp l

Với sự ra đời của các thiết bị điều khiển hiện đại và sự phát triển vượt bậc của ngành tự động hóa thì dây chuyền sản xuất bê tông đã được tự động hoàn toàn từ công đoạn cân, trộn, cấp liệu, đến khi thành bê tông thương phẩm.

Được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo Nguyễn Thanh Lịch với việc nghiên cứu,tham khảo thêm tài liệu chúng em đã hoàn thành bài tập : Xây dựng chương trình điều khiển quá trình trộn nhiên liệu,

Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế nên chắc hẳn bài tập của nhóm không tránh khỏi nhưng thiếu sót.Vậy nhóm em rất mong được sự góp ý của thầy và các bạn trong lớp LT-TDHK54!

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội ngày … tháng … năm 2011

Trường ĐH: Mỏ- Địa Chất 1 Bộ Môn: Tự Động Hóa

SVTH: Nhóm 03

Lớp LTTĐHk3 GVHD: Nguyễn Thanh Lịch

Trường ĐH: Mỏ- Địa Chất 2 Bộ Môn: Tự Động Hóa

BÀI TẬP LỚN MÔN: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Đề số 02 : Chương trình điều khiển quá trình trộn nguyên liệu.

- (11): Van điện từ để đóng mở thùng cân cát đá

- (12): Van điện từ để đóng mở thùng cân ximăng

- (13): Van điện từ để đóng mở thùng trộn

Nguyên lý vận hành:

Động cơ vận hành băng tải (3) được khởi động đưa nguyên liệu cát vào thùng cân (7), đạtmức 200Kg thì dừng lại, khởi động băng tải (4) đưa đá vào thùng cân với mức 300kg Van điện từ(11) được điều khiển mở thùng cân cát đá đưa hỗn hợp cát đá vào thùng trộn (9) và ruột gà chứaximăng (6) được khởi động đưa ximăng vào thùng cân ximăng (8) Khi hết hỗn hợp cát đá van (11)điều khiển xilanh đóng lại chuẩn bị cho chu trình tiếp theo Khi cân được 100kg ximăng thì (6) dừnglại đồng thời van (12) mở cửa thùng cân ximăng, ximăng được đưa vào thùng trộn (9) Khi hếtximăng trong thùng (8), van (12) điều khiển xilanh đóng cửa thùng cân (8) chuẩn bị cho chu trìnhtiếp theo đồng thời khởỉ động động cơ trộn Sau một thời gian trộn t1, động cơ bơm nước (14) đượckhởi động đưa nước vào thùng trộn Sau thời gian t2 động cơ bơm nước ngừng hoạt động, sau t3,dừng động cơ trộn, van (13) điều khiển xilanh mở cửa thùng trộn đưa vữa vào thùng vữa chính (10).Khi hết vữa trong thùng trộn, điều khiển đóng cửa thùng trộn chuẩn bị cho chu trình làm việc sau

* Yêu cầu thiết kế:

- Từ yêu cầu công nghệ viết lưu đồ thuật toán

- Tính chọn PLC và các modul mở rộng (nếu có)

- Xác định và phân công I/ O

- Thiết kế mạch điện

- Viết chương trình PLC-S7200, xây dựng giao diện điều khiển giám sát bằng Protool

I Lưu đồ thuật toán khi khởi động hệ thống.

1 Lưu đồ thuật toán hệ thống trén nguyªn liÖu:

2 Chương trình trộn nhiên liệu chính

3 Chương trình trộn

2

Van (12) më

t = t2

B¬m nuíc (14)dõn g

Băng tải

(4) dõng

(8) hÕt

t = t3

4 Chương trình dừng hệ thống:

5 Chương trình xử lý sự cố:

II TÝnh chän PLC vµ c¸c modul më réng (PLC S7-200)

1 CẤU TRÚC CHUNG PLC S7-200

Do hãng Siemens (CHLB Đức) chế tạo

Cấu hình kiểu mô-đun : mô-đun cơ bản và các mô-đun mở rộng

Sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau

Là PLC cỡ nhỏ Với các CPU: 212, 214, 222, 224, 226 Khác nhau về số lượng đầuvào/ra và kích cỡ

Thành phần cơ bản là khối VXL loại:

Bảng 1.1 Các thông số chính của PLC CPU212 và CPU214

Lượng từ đơn (2 Byte-Word) để lưu CT, đọc/ghi

được, không mất tin khi mất nguồn (từ)

512(1KB)

2048(4KB)

Số lượng từ đơn (2 Byte-Word) để lưu dữ liêu, không

mất tin khi mất nguồn, trong đó đọc/ghi được (từ)

512100

2048512

Số Timer

Số bit nhớ đặc biệt: dùng làm bit TThái hoặc đặt Cđọ

Chế độ ngắt, xử lí ngắt: ngắt truyền thông, ngắt theo

sườn lên/xuống, theo T.gian, theo bộ đếm ttốc độ cao

Thơi gian lưu dữ liệu sau khi mất nguồn cấp (giờ) 50 190

Số bộ phát xung nhanh kiểu: Dãy xung thường (PTO)

-Vị trí của mô-đun cùng kiểu

Các mô-đun mở rộng loại số (rời rạc) đêù chiếm chỗ bộ đệm, tương ứng vói số

đầu vào/ra của mô-đun

Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối

9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc các PLC khác Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là 300 đến 38400.

Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG702 hoặc với các loại máy lập trình thuộc

họ PG7xx có thể sử dụng một cáp nối thẳng qua MPI Cáp đó có kèm theo máy lập trình Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 (cổng COM) cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485

Ví dụ về cách đặt địa chỉ vào/ra của CPU214 (xem hình 1.6)

Hình 1.6.Cách đặt địa chỉ cho các mô-đun mở rộng trên CPU214

3 Dựa vào c¸c ®Çu vµo ra cña hÖ thèng trén nguyªn liÖu em xin chọn CPU214

a Bảng vào ra của chương trình

TÝn hiÖu ra ®iÒu khiÓn

van (11) I0.3 TÝn hiÖu c¶m biÕn b¸o møc Q0.3 TÝn hiÖu ra ®iÒu khiÓn

4K 3K

Van (11) 2K

1K

Q0.5 Q0.4

Q0.3 Q0.2

Q0.1 Q0.0

I1.0 I0.7

I0.6 I0.5

I0.4 I0.3

I0.2 I0.1

I1.0 TÝn hiÖu c¶m biÕn b¸o møc

c Mối quan hệ vào ra giữa các biến theo thời gian

I0.0 I0.1

Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6

Q0.7

IV- Thiết kế mạch điện điều khiển quá trình trộn nguyên liệu:

Từ sơ đồ và lưu đồ thuật toán của quá trình trộn ta xây dụng mạch điện điều khiển quá trình trộn nguyên liệu như sau:

Động cơ băng tải 3 Động cơ băng tải 4 Động cơ

băng tải 6

Sơ đồ điều khiển các van

Auto-man auto 24vdc

R4

Auto-man auto

R5

Van xả xilo chứa xi măng Van xả thùng cân cát

Auto-man auto

R5

PLC

Auto-man auto

R5 PLC

V Chương trình viết trên PLC S7-200

1 Chương trình viết bằng (SYL)

Network 6 // Timer dat thoi gian (t1)

a Chương trình chính MAIN

b.Chương trình trộn nhiên liệu

c Chương trình sử lý sự cố SBR_0

d Chương trình dừng công nghệ SBR_2

VI.Chương trình mô phỏng quá chương trình trộn trên PLC 1.Quá trình khởi động băng tải 3

2.Điều khiển van 11

3.Khởi động động cơ trộn

4.Khởi động động cơ bơm nước

VIII Chương trình điều khiển giám sát bằng Protool

1 Giới thiệu về phần mềm Protool

Phần mền SIMATIC protool pro được phát triển bởi tập đoàn SIMATIC AG được ứng dụng để thiết kế các giao diện đo lường điều khiển, giám sát và chuẩn đoán quá trình, thu thập và lưu dữ liệu dựa trên các công cụ như text displays operator panels, touch panels và Windows-based sytems… SIMATIC protool pro được cấu trúc thành bời hai thành phần là Protool pro CS ( Configuation sytems) configuation software và Protool pro RT ( Runtime) process visualization software Cả hai hệ thống này có thể chạy trên nền Windows 95, Windows 98, Windows 2000 và Windows NT 4.0.

Với Protool Pro CS được dùng để thiết kế giao diện cấu hình chính của máy (PU hoặc PC ) Trong Windows ( dùng để chạy ứng dụng khi kết nối giao diện PC hoặc PU với thiết bị điều khiển PLC) Còn Protool Pro RT là một chương trình được chạy ở quá trình ảo).

- Các panels chuyên dùng cho hệ thống SCADA: Operator Panels OP 37 Pro.

Cấu trúc cơ bản của một hệ thống điều khiển giám sát (SCADA) ứng dụng Protool Pro RT được mô tả như hình.

- Giúp ngời thiết kế có thể trình bày giao diện đẹp, thân thiện với ngời dùng.

- Thuận tiện cho các chơng trình Demo với các công cụ đợc chuẩn hoá input/output fields, bar graphs, trend graphics, raster and vector graphics và attributes với dynamic capability…

- Khả năng tích hợp các hệ thống message.

- Xử lý và lu trữ những dữ liệu đo nếu cần.

- Lu trữ các biến của các quá trình và các messages.

- Sử dụng các hàm đợc viết bằng Visual Basic Script.

- Kết nối truyền thông với các PLC SIMATIC S5, SIMATIC S7, SIMATIC 505, SIMATIC WinAC, OPC network và các PLC của các hãng chế tạo khác nh:

+ Allen-Bradley (PLC-5, SLC 500).

+ LG GLOFA-GM.

+ MITSUBISHI FX.

+ Modicon (Modbus).

+ Telemecanique (TSX Adjust, Uni-Telway).

2 Chương trình giám sát quá trình trộn nhiên liệu bằng Protool

Kết Luận

Sau quá trình học tập và làm bài tập môn thiết kế hệ thống truyền động điện nhóm chúng em đã làm được những công việc sau:

- Dựa và số yêu cầu công nghệ của trạm cần số tín hiệu đầu ra và tín hiệu

đầu vào em đã biết lựa chọn thiết bị điều khiển PLC S7-200 dùng CPU 214

- Xây dựng được lưu đồ thuật toán

- Viết chương trình điều khiển

- Thiết kế mạch điện

- Thiết kế giao diện giám sát điều khiển bằng Protool