ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG PLC VÀO DÂY CHUYỀN VỆ SINH VÀ VÔ BÌNH NƯỚC KHOÁNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ PLC QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TINH KHIẾT TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Đề tài luận văn này “ ỨNG DỤNG PLC VÀO DÂY CHUYỀN VỆ SINH VÀ VÔ BÌNH NƯỚC KHOÁNG”. Do đó vấn đề quan trọng là ứng dụng PLC để viết chương trình điều khiển cho một dây chuyền sản xuất, ở đây dây chuyền sản xuất đó chỉ là một ví dụ cụ thể để ta thực hiện việc tìm hiểu lý thuyết.

Trang 1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ PLC QUY TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TINH KHIẾT

TÓM T T N I DUNG LU N V NẮ Ộ Ậ Ă

Đề tài luận văn này “ ỨNG DỤNG PLC VÀO DÂY CHUYỀN VỆ SINH VÀ VÔ BÌNH NƯỚC KHOÁNG” Do đó vấn đề quan trọng là ứng dụng PLC để viết chương trình điều khiển cho một dây chuyền sản xuất, ở đây dây chuyền sản xuất đó chỉ là một ví dụ cụ thể để ta thực hiện việc tìm hiểu lý thuyết

Trong quyển luận văn này em đã thực hiện được các nhiệm vụ như sau:

_ Tìm hiểu đối tượng cần điều khiển: Thì đối tượng của em ở đây là dây chuyền vệ sinh và vô bình nước khoáng Tìm hiểu về nguyên lý vận hành, quy cách vận hành của các thiết bị để

từ đó ta sẽ rút ra được quy luật điều khiển cho thích hợp

_ Tìm hiểu về công cụ điều khiển: Ở đây em sử dụng PLC S7_200 của hãng

SIEMENS để điều khiển quy trình trên Trong công việc tìm hiểu ta cần làm nổi bậc các vấn đề như: Tìm hiểu về đặc điểm cũng như cấu trúc của PLC, phương thức hoạt động, khả năng lập trình, tập lệnh…

_ Thực hiện bộ điều khiển: cách thức đấu dây cũng như viết chương trình cho PLC điều khiển quy trình trên

Qua quá trình làm luận văn nhận thấy với việc điều khiển quy trình bằng PLC rất tiện lợi, nó có khả năng điều khiển cho các dây chuyền lớn với số lượng thiết bị cần điều khiển nhiều Yếu tố quan trọng là PLC có khả năng thay đổi tương thích với nhiều quy trình điều khiển một cách linh động, đáp ứng được nhiều yêu cầu mà con người không thể thực hiện được

Nhìn chung quy trình sản xuất nước tinh khiết này ta có thể chia thành hai công đoạn chính: _ Công đoạn xử

lý nước

_ Công đoạn sản xuất nước thành phẩm

M c L c ụ ụ

Trang

Chương I : Sơ lược về quy trình sản xuất nước tinh khiết 1

1 : Sơ lược về các công đoạn xử lý nước 4

1 : Sơ lược về máy vệ sinh, vô nước và đóng nắp bình 5 gallon 5

Chương II : Các chế độ hoạt động của quy trình sản xuất 10

2 : Đặc điểm và nhiệm vụ của các thiết bị trong quy trình sản xuất 10

2 : Phân loại chế độ hoạt động 10

2 : Lưu đồ điều khiển của quy trình sản xuất 11

Chương III : Lưu đồ điều khiển các khâu sản xuất 12.

3.1 : Chế độ chạy tự động (Auto) 12

3.2 : Chế độ xuống máy 26

Chương VI : Vấn đề xử lý sự cố trong quy trình sản xuất 42.

4.1 : Xử lý sự cố 45

4.2 : Lưu đồ điều khiển khối xử lý sự cố 46

Trang 2

4.3 : Chế độ điều khiển bằng tay 49.

Chương V : Giới thiệu chung về thiết bị điều khiển Logic khả lập trình PLC

51

5.1 : Khái niệm chung

51 5.2 : Ứng dụng PLC vào các quy trình điều khiển tự động 51

5.3 : Giới thiệu về họ PLC S7_ 200

53

5.4 : Các kiểu dữ liệu và định vị của CPU S7_ 200

62

5.5 : Lập trình cho CPU S7_200 5.6 : Tập lệnh của CPU S7_200 Chương VI : Ứng dụng PLC vào sản xuất nước tinh khiết 98

6.1 : Tìm hiểu số ngõ vào và ra của quy trình sản xuất

98

Chương VII: Chương trình điều khiển dạng LAD

7.1 : Chương trình chính 7.2 : Chương trình con chế độ Auto

7.3 : Chương trình con chế độ xuống máy

7.4 : Chương trình con xử lý sự cố

7.5 : Chương trình con chế độ điều khiển

1.1 SƠ LƯỢC VỀ CÁC CÔNG ĐOẠN XỬ LÝ NƯỚC NHƯ SAU

1.1.1 Giếng : Là nguồn nước cung cấp cho quá trình sản xuất nước tinh khiết Giếng sâu 106 m, được đặt

2 motor bơm nước để lấy nước từ giếng đưa vào hồ chứa ở chế độ hoạt động bình thường chỉ hoạt động

có 1 máy, còn máy còn lại để dự phòng Hai máy này hoạt động luân phiên nhau

1. Hồ chứa nước giếng: chứa nước được bơm từ giếng lên Dung tích chứa của hồ là 72 m

1.1.3 Lọc thô tự động: Gồm có ba cột lọc:

a Cột lọc Althacide: Có tác dụng lọc cặn

b Cột lọc bằng than hoạt tính : Sử dụng than hoạt tính, có tác dụng khử màu , khử mùi

c Cột trao đổi Cation: Đây là cột sử dụng nhựa C.100 và A.400 gốc Polystyren để loại bỏ hoặc giảm bớt những ion như : Ca, Mg, Fe NO… có trong nước , khi nước được bơm qua cột lọc này

Trang 3

Tất cả ba cột lọc đều được được điều khiển bằng bộ vi xử lý FX_64MR Nó có tác dụng điều khiển đóng, mở các van cấp nước (khi hoạt động) và xả nước trở về khi có sự cố hoặc khi mới mở máy sau một thời gian nghỉ lâu dài

Nguyên tắc vận hành hoạt hoá cột Cation (K) :

_ Chuẩn bị 36 l HCl đậm đặc (30%)

_ Mở van V1, V5, V9 (các van khác đóng ) Bật bơm

_ Hút hết HCl vào cột với nồng độ khoảng 20%

(điều chỉnh bớt van cấp nước)

_ Hết HCl, giữ nguyên van,rửa xuôi chậm trong 15 phút

(mở van cấp nước cũ)

_ Kở van 7, đóng van V5, V9 rửa ngược 15 phút

_ Mở van V3, V11, đóng V1, V7 cột K đã hoạt hoá xong

Nguyên tắc vận hành hoạt hoá cột Anion (A) :

_ Pha 15 Kg NaOH trong 60 lít nước Để nguội

_ Hoạt hoá xong cột K, mở van V2, V3, V6, V10, đóng V11

Hút NaOH vào cột với nồng độ khoảng 10% (điều chỉnh bớt van cấp nước)

Trang 4

_ Hết NaOH, giữ nguyên các van Rửa xuôi chậm trong 20 phút (mở van cấp nước như cũ) _ Mở van V8, đóng van V6, V10 Rửa ngược nhanh 15 phút

_ Mở van V4, V12, đóng van V2, V8 rửa xuôi nhanh 15 phút

_ Mở van V13, đóng van V12 khi kiểm tra thấy đồng hồ đo độ sạch của nước EC< 15 ms /cm thì cho vào hồ chứa

Như vậy ta đã xong giai đoạn hoạt hoá cột trao đổi Cation

1. Bồn chứa nước mềm:

Có cấu tạo là bồn không rỉ, gồm có 3 bồn với dung tích mỗi bồn 6 m

Dùng để chứa nước sau khi đã trãi qua giai đoạn lộc thô

1.1.5 Cột xử lý tia cực tím U.V:

Nước từ bồn chứa sẽ được đưa qua bộ phận xử lý bằng tia cực tím Bộ phận này cũng có dạng cột, ở bên trong có một đèn phát tia cực tím, khi nước đi ngang qua sẽ được tiệt trùng dưới tác dụng của tia cực tím này

1.1.6 Cột khử trùng bằng Ozon :

Cũng tương tự như tia cực tím nhưng ở đây là một dàn máy tự động phát ra khí ozon, khí này sẽ hoà vào nước có tác dụng tiệt trùng khi nước được đưa vào cột này

1.1.7Lọc 1 m và 0,2 m:

Đây là hai cột lọc sử dụng các lưới xốp có kích thước 1m và 0,2m có tác dụng lọc lại các hạt bụi cặn có trong nước

1.1.8 Bồ trữ nước tinh:

Bồn cũng có cấu tạo bằng chất không rĩ, gồm 3 bồn dung tích mỗi bồn là dùng để trữ nước sau khi đã trải qua các giai đoạn lọc cũng như khử trùng…

1.2 SƠ LƯỢC VỀ MÁY RỬA _ CHIẾT _ ĐÓNG NẮP BÌNH 5 GALLON

Đây là giai đoạn ta cần điều khiển trong quá trình sản xuất nướctinh khiết Cũng là đề tài của bài luận văn này

Cấu tạo của máy được chia thành 3 khâu chính như sau :

1. Khâu cấp bình : Gồm các thiết bị như sau :

1) Băng tải:

Nhiệm vụ dùng để tải bình không đưa vào dây chuyền sản xuất

Cấu tạo của băng tải là dạng tải xích, được kéo bởi một motor giảm tốc có công 1Hp Băng tải hoạt động khi mất tín hiệu có bình chờ ở cuối băng tải

2) Piston đẩy bình :

Nhiệm vụ của piston đẩy bình là cấp bình bình cho khâu rửa

Cấu tạo : là một piston khí nén, với nguồn khí nén được cấp bởimáy bơm áp suất khí nén, áp suất khí nén là15 Kg/cm Piston hoạt động khi nhận được tín từ piston nâng bình của khâu rửa bình, khi piston này vừa

ha xong

1. Khâu rửa bình:

Đây là giai đoạn bình không được súc rửa tiệt trùng ca trong và ngoài, trải qua các công đoạn như sau:

Trang 5

_ Giai đoạn rửa lần 1,2: Đây là giai đoạn rửa trong và ngoài bằng nước thường, nước được bơm với

áp lực cao bằng motor 1Hp, công suất của motor 5 Hp.Thuộc rửa giai đoạn 1

_ Giai đoạn rửa lần 3, 4: Đây là giai đoạn rửa bằng nước có pha hoá chất tiệt trùng với nồng độ thích hợp Nước cũng được bơm bằng motor bù rửa, công suất của motor 5 Hp.Thuộc giai đoạn rửa 2 _ Giai đoạn rửa lần 5,6: Đây là giai đoạn rửa bằng nước tinh-nước đã qua giai đoạn xử lý Thuộc giai đoạn rửa 3

Cả hai giai đoạn sau này cũng được bơm bằng motor bù rửa Công suất của motor 5 Hp

Các thiết bị chính được sử dụng trong khâu này:

1) Piston nâng bình :

Nhiệm vụ cấp bình vào băng tải rửa bình

Cấu tạo : Cũng giống như piston đẩy bình, cũng là piston khí nén hoạt động với nguồn bơm áp suất khí nén là 15 Kg/cm Piston hoạt động khi các motor rửa bình bắt đầu hoạt động

2) Băng tải rửa bình :

Nhiệm vụ: Tải bình lần lượt đi qua các giai đoạn súc rửa, và sau đó sẽ đưa bình qua khâu chiết nước Cấu tạo: Là băng tải dạng tải xích, trên bề mặt băng tải có định vị những vị trí để nhận bình không được đưa tới từ khâu cấp bình Băng tải được kéo bởi một motor giảm tốc hoạt động ở chế độ ngắn hạn lặp lại, công suất của motor 1 Hp :

3) Bàn chải rửa bình :

Nhiệm vụ: Quét rửa xung quanh phía ngoài thành bình, khi bình mới vừa đuợc đưa sang khâu rửa Cấu tạo: Là một thanh chổi bằng sợi, được kéo bởi một motor giảm tốc, hoạt dộng dưới dạng xoay tròn

cọ sát vào thành bình Motor này cũng hoạt động dưới chế độ ngắn hạn lặp lại, công suất của motor 0.5 Hp

4) Piston rửa trong bình:

Nhiệm vụ: nâng các vòi cấp nước cho các giai đoạn rửa bình Khi băng tải rửa bình dừng đúng những vị trí cần rửa bình thì Piston này có tác dụng nâng các vòi cấp nước lên để rửa phía trog bình

Cấu tạo: Là một piston khí nén, hoạt động khi được điều khiển đóng mở các van để đẩy hoặc nén lại

Sử dụng nguồn khí nén của motor máy khí nén với áp suất khí nén 15 Kg/cm

1.2.3 Khâu chiết nước

Sau khi bình đã được súc rửa xong sẽ được đưa vào khâu chiết nước, đây là công đoạn rót nước vào bình,

để tránh tình trạng rót nước ra ngoài ở đây sẽ có bộ cảm biến khi phát hiện có bình đến, bộ cảm biến sẽ tác động hạ piston cấp nước xuống để vòi cấp nước lọt vào khỏi miệng bình , khi đó mới thực hiện cấp cấp nước vào bình

Bộ phận cấp nước là một motor bù cấp nước, công suất của motor là:1Hp

6) Piston hạ bình:

Nhiệm vụ: hạ bình xuống khi xong giai đoạn súc rửa, đưa bình vào khâu chiết nước

Cấu tạo: cũng là piston kkhí nén giống như piston nâng bình ở đầu vào, hoạt động nhờ vào khí nén do máy bơm khí nén cung cấp Khi có tín hiệu bình đưa đến

7) Piston đẩy bình:

Nhiệm vụ: Đẩy bình vào khâu chiết nước

Cấu tạo: Cũng là dạng piston khí nén, sử dưng nguồn khí nén từ máy phát khí nén với áp suất là 15 Kg/cm

Trang 6

1. Băng tải đưa bình ra:

Nhiệm vụ: Thực hiện đưa bình ra sau khi bình đã được chiết nước xong

Cấu tạo: Là dạng băng tải xích, được kéo bởi một motor giảm tốc hoạt động dưới chế độ dài hạn Công suất của motor là:

9) Máy rửa nắp:

Nhiệm vụ của máy này là thực hiện tự động rửa, vệ sinh nắp trước khi nắp được đưa vào bộ chọn nắp 10) Máy sấy nắp: Chức năng là sấy khô lại nắp sau khi rửa Dùng quạt thổi khí nóng

11) Máy chọn nắp : Đây là máy tự động chọn nắp theo đúng chiều để khi bình đi ngang có thể d63 dàng nhận nắp trước khi vào đóng nắp

12) Piston đóng nắp: Cũng là dạng piston khí nén thực hiện nhiệm vụ đóng nắp trước khi ra thành phẩm

Các loại cảm biến được sử dụng:

1. Cảm biến quang: Thành phần quan trọng nhất trong cảm biến quang chính là tế bào quang điện

Cơ sở vật lý của tế bào quang điện là hiện tượng quang dẫn Đó là hiện tượng giải phóng các hạt mang điện trong vật liệu dưới tác dụng của ánh sáng làm tăng độ dẫn điện của vật liệu, dẫn đến làm thay đổi điện trở trong của vật liệu

Tế bào quang điện được đưa vào các mạch đo như cầu Wheatston, mạch khuếch đại thuật toán v.v… Khi ánh sáng tác động lên tế bào quang điện làm thay đổi tính chất điện của tế bào, gây nên sự thay đổi trong mạch đo

Về mặt cấu tạo, cảm biến quang gồm hai bộ phận chính là bộ phận phát và bộ phận thu

Bộ phận phát: Gồm một máy phát sóng và một Diode phát quang

Bộ phận thu: Là một tế bào quang điện

Bộ phận phát sẽ phát ra một chùm tia hồng ngoại bằng Diode phát quang, chùm tia sáng này hướng tới bộ phận nhận là một Transistor quang Tại bộ phận nhận tia hồng ngoại sẽ được xử lý và cho tín hiệu ra sau khi đã khuếch đại, tín hiệu này đưa đến bộ phận điều khiển Nếu xuất hiện vật cản làm cho chùm tia sáng này không tới được bộ phận nhận sẽ không có tín hiệu vào bộ điều khiển (tín hiệu vào mức 0)

Tuỳ theo cách sắp xếp của bộ phận thu và phát mà ta phân ra làm hai loại cảm biến quang: Cảm biến quang một chiều vàcảm biến quang phản hồi

Diode phát quang Máy phát sóng

CHƯƠNG II CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA QUY TRÌNH SẢN XUẤT

2 1 Đặc điểm và nhiệm vụ của các thiết bị trong quy trình sản xuất:

Nội dung chương I đã trình bày một cách tổng quát về quy trìng sản xuất, trong chương này quy trình sẽ được thể hiện cụ thể hơn bằng cách đi sâu vào phân loại các chế độ sản xuất, các chi tiết của lưu đồ điều khiển

Do đặc điểm và nhiệm vụ của các thiết bị trong quy trình sản xuất, nhằm thuận tiện cho việc thiết kế, quy trình được chia thành ba khâu nhỏ: khâu cấp bình, khâu rửa bình và khâu chiết_đóng nắp

1 Khâu cấp bình:

Trang 7

Khâu này gồm các thiết bị: Băng tải cấp bình vào được kéo bởi Motor M1, Piston cấp bình P1.

Khâu này có nhiệm vụ cấp bình không vào cho khâu rửa bình

1 Khâu rửa bình:

Khâu này gồm: Băng tải rửa bình được kéo bởi Motor M2, Piston nâng bình P2, các motor rửa bình M3, M4, M5, M6 và piston rửa trong bình P3

Nhiệm vụ của khâu này là thực hiện quá trình vệ sinh bình trước khi đưa vào chiết nước

1 Khâu chiết_đóng nắp:

Khâu này gồm: Piston cấp bình vào chiết P4, P5, motor chiết nước M7, piston nâng hạ vòi chiết P6, piston đẩy bình ra P7, máy rửa nắp, chọn nắp M9, quạt sấy nắp M10, ba7ng tải đưa bình ra được kéo bởi motor M8, piston đóng nắp P8

Nhiệm vụ của khâu này là thực hiện chiết nước vào bình sau đó đóng nắp thành phẩm

2.2 Phân loại chế độ hoạt động:

Trong quy trình nài ta phân làm các chế độ hoạt động như sau:

1 Chế độ chạy Auto:

Do đa số các thiết bị trong quy trình làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại và thời gian hoạt động của chúng tương đối ngắn, cho nên ta không có chế độ khởi động mà chế độ khởi động sẽ được lồng vào chế độ tự động Auto

Khi đang hoạt động nếu có sự cố xảy ra cho bất kỳ một thiết bị nào chế độ Auto sẽ chuyển sang chế độ sử

lý sự cố tương ứng với vị trí xảy ra sự cố

1 Chế độ xuống máy:

Trong quá trình hoạt động nếu có yêu cầu xuống máy hoặc xuống máy cuối ngày hoặc xuống máy giữa ca thì chương trình sẽ chuyển sang chế độ xuống máy

Trong khi đang thực hiện xuống máy nếu có sự cố xảy ra thì chương trình sẽ chuyển sang chế độ xử lý sự

cố tương ứng với vị trí xảy ra sự cố

1 Chế đổ sử lý sự cố:

2

CHƯƠNG III LƯU ĐỒ ĐIỀU KHIỂN CÁC KHÂU SẢN XUẤT 3.1 Chế độ chạy tự động (Auto):

Trong quy trình này có đặc điểm là không có chế độ lên máy, do thời gian khởi động cũng như hoạt động của máy quá ngắn Khi ta vừa khởi động lên là tất cả các máy đều hoạt động và chuyển sang chế độ

tự động Vã lại do các motor là hoạt động ở chế độ ngắn hạn lặp lại nên ta không cần phải thực hiện chế

độ khởi động

3.1.1 Quy trình thực hiện chế độ Auto:

B1: Thực hiện chế độ Auto của khâu cấp bình

B2: Thực hiện chế độ Auto của khâu rửa bình

B3: Kiểm tra 3 có báo không? Nếu có thực hiện cấp bình vào khâu chiết_đóng nắp

Trang 8

B4: Thực hiệ chế độ Auto khâu chiết_đóng nắp.

3.1.2 Chú thích trong lưu đồ:

Mi_ Motor thứ i

Pi_ Piston khí nén đẩy bình không

Ti_ Timer thứ i

1_ Cảm biến thứ i

1. Lưu đồ điều khiển chế độ Auto:

2.

CHƯƠNG IV VẤN ĐỀ XỬ LÝ SỰ CỐ TRONG QUY TRÌNH SẢN XUẤT

Trong toàn bộ quy trình hoạt động ta tổng kết được có 48 sự cố (lỗi ) có thể xảy ra.Trong 48 lỗi này có những lỗi có tính chất giống nhau, tác động trên cùng một thiết bị và có những lỗi trùng nhau trong cùng chu trình hoạt động hoặc trong các chế độ khác nhau

Bảng phân loại lỗi có thể xảy ra trong quy trình hoạt động:

Số thứ tự Mô tả

Quá trình chạy chế độ Auto

1 P4 h không ạ đạt

3 P5 lui về không đạt

4 P4 nâng không đạt

5 M1 không hoạt động

6 P1 đẩy không đạt

12 M3, M4, M5, M6 không hoạt động

13 P2 hạ không đạt

Trang 9

Quá trình chạy chế độ xuống máy

29 P4 nâng không đạ t

39 M5, M6 không hoạt động

Trang 10

47 P8 hạ chưa đạt

Trong chế độ này, ta coi như trước thời điểm xảy ra sự cố toàn bộ hệ thống đang hoạt động bình thường

Ở đây ta nhóm các lỗi trong một khâu thành một sự cố lớn, để khi có sự cố xãy ra đối với một khâu nào đó thì ta có thể cho các khâu còn lại không bị ảnh hưởng tiến hành xuống máy bình thường nhằm chuẩn bị khi khắc phục xong sự cố ta có thể bắt tay vào sản xuất ngay

Do các lỗi trùng nhau hoặc có tính chất giống nhau, ta có thể gôm chúng lại thành 4 nhóm sự cố lớn như sau:

Số

tứ

tự Mô tả

Sự cố 1

5 M1 không ho t ạ độ ng

Sự cố 2

Định dạng
Số trang	16
Dung lượng	268 KB