Nghiên cứu ứng dụng PLC S7 1200 của siemens vào bài toán điều khiển nhiệt độ

Mục lục:Chương 1: Giới thiệu về PLC S7 1200 của Siemens1.1Thông số kỹ thuật của PLC S7 1200( so sánh với PLC S7 200)1.2Cấu trúc phần cứng và sơ đồ chân của S7 12001.3Phân vùng bộ nhớ1.4Ghép nối ngoại vi1.5Phần mềm Tia PortalChương 2: Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ sử dụng S7 12002.1Phân tích đặc tính của bài toán điều khiển nhiệt độ2.2Ghép bài toán điều khiển nhiệt độ với thực tiễn2.2.1Vẽ sơ đồ khối của hệ thống 2.2.2Xác định yêu cầu công nghệ cần điều khiển2.2.3 Tính chọn thiết bị và vẽ sơ đồ đấu dây2.2.4Thiết lập lưu đồ thuật toán và viết chương trình Chương 3: Kết quả mô phỏng 3.1 Các bước thực hiện trên phần mềm 3.2Kết quả mô phỏng

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7 1200 CỦA SIEMENS 3

1.1 : Thông số kỹ thuật của PLC S7 1200( so sánh với PLC s7200) 3

1.2 Cấu trúc phần cứng và sơ đồ chân của S7 1200 10

1.2.1 Cấu trúc phần cứng của S7 1200 10

1.2.2 Sơ đồ đấu chân của S7 1200 11

1.3.Phân vùng bộ nhớ 14

1.4.Ghép nối ngoại vi 15

1.4.1 Truyền thông với một thiết bị lập trình 17

1.5 Phần mềm tia portal 18

1.5.1.Trình tự các bước thiết kế một chương trình điều khiển .19

1.5.2 Giao diện của phần mềm SIMATIC TIA portal STEP7 19

1.5.3 Nạp chương trình xuống PLC 24

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG S7 1200 25

2.1: Phân tích đặc tính của bài toán điều khiển nhiệt độ 25

2.1.1: Khái quát chung về bài toán điều khiển nhiệt độ 25

2.2: Ghép bài toán điều khiển nhiệt độ với thực tiễn 27

2.2.1: Vẽ sơ đồ khối của hệ thống 35

2.2.2: Xác định yêu cầu công nghệ cần điều khiển 38

2.2.3: Tính chọn thiết bị và vẽ sơ đồ đấu dây: 40

2.2.4: sơ đồ thuật toán và chương trình: 50

2.2.4.1: Sơ đồ thuật toán 52

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 57

3.1 Chương trình tren 1200 57

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

Giáo viên hướng dẫn: Tống Thị LýSinh viên thực hiện : Trần Ngọc Tùng Nguyễn Văn Tuân

Ngô Mạnh Tùng Nguyễn Văn Luật Dương Văn ThạnhNỘI DUNG ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ứng dụng PLC S7 1200 của siemens vào bàitoán điều khiển nhiệt độ

Mục lục:

Chương 1: Giới thiệu về PLC S7 1200 của Siemens

1.1 Thông số kỹ thuật của PLC S7 1200( so sánh với PLC S7200)

1.2 Cấu trúc phần cứng và sơ đồ chân của S7 12001.3 Phân vùng bộ nhớ

1.4 Ghép nối ngoại vi1.5 Phần mềm Tia PortalChương 2: Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ sử dụng S7 1200

2.1Phân tích đặc tính của bài toán điều khiển nhiệt độ2.2Ghép bài toán điều khiển nhiệt độ với thực tiễn2.2.1Vẽ sơ đồ khối của hệ thống

2.2.2Xác định yêu cầu công nghệ cần điều khiển2.2.3 Tính chọn thiết bị và vẽ sơ đồ đấu dây2.2.4Thiết lập lưu đồ thuật toán và viết chương trình Chương 3: Kết quả mô phỏng

3.1 Các bước thực hiện trên phần mềm 3.2Kết quả mô phỏng

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7 1200 CỦA

Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạchngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong s7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ.Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa logic được yêu cầu

để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng CPU giám sát các ngõvào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng, có thể bao gồmcác hoạt động như logic boolean, việc đếm, định thì, các phép toán phức hợp vàviệc truyền thông với các thiết bị thông minh khác

Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chươngtrình điều khiển:

 Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấuhình việc truy xuất đến các chức năng của CPU

 Người dùng có thể sử dụng chức năng “ know-how protection” để ẩn mãnằm trong một khối xác định

CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET.Các module truyền thông là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạngRS232 hay RS485

1.1 : Thông số kỹ thuật của PLC S7 1200( so sánh với PLC s7200)

Về phần cứng

Hình 1.1: Khả năng mở rộngTín hiệu I/O và tín hiệu trên PLC

Hình 1.2: so sánh CPU 224 với CPU 1214

Về cấu hình phần cứng

Đối với Plc S7-200 không thể thay đổi được vùng địa chỉ I/0 mà nó tự động nhận.Đối vs S7-1200 có thể thay đổi được địa chỉ I/O do người sử dụng

Về truyền thông

Giao tiếp với modul(CM)

-Giao tiếp PPI theo chuẩn RS232 và RS485

- Giao tiếp ASCII – Protocol ( dựa theo truyền thông nối tiếp)

- Giao tiếp USS – drive Protocol

-Giao tiếp ModBus-Protocol

Giao tiếp thích hợp PROFINET (ETHERNET)

Để giao tiếp với phần mềm lập trình

 Cấu hình phần cứng

 Download

 Giám sát và chỉnh sửa biến.

 Force I/O

 Chuẩn đoán lỗi

Để giao tiếp với HMI

 Ghi nhận dữ liệu giữa Plc và HMI

 Cảnh báo- Alarming

Để giao tiếp các CPU với nhau

 Lên đến 16 giao tiếp truyền thông

 Mở truyền thông với T-send và T-receive

 Hỗ trợ Protocol: TCP/IP nội tại – native & ISO trên TCP

 Giao tiếp trên S7 (PUT/GET)

Đặc tính kỹ thuật.

- Lập trình giao tiếp giữa SIMATIC và HMI: Đơn giản kết nối và giao tiếp giữa SIMATIC

- S7 – 1200 và Basic HMI Panel

- Phần mềm tích hợp để giao tiếp giữa PLC S7 – 1200 và Basic HMI Panel

Vùng nhớ/ vùng làm việc.

Hình 1.3: Vùng nhớ của 224 với 1214

Hình 1.4 Tối ưu hóa bộ nhớ các khối dữ liệu

Hình 1.5 Kích thước bộ nhớ card

Hình 1.6 Lưu trữ thông tin trong thẻ nhớ MC

Hình 1.7 Các khối dữ liệuCấu trúc chương trình của s7-200

Hình 1.8 cấu trúc của 200Cấu trúc chương trình của s7-1200

Hình 1.9 cấu trúc của s7-1200Khái niệm về các khối FC, FB, DB giống như S7 – 300.Cấu trúc ngắt của S7 – 200.

Hinh1.10 cấu trúc ngắt của s7-200Cấu trúc ngắt của S7 – 1200

Hình 1.11 cấu trúc ngắt của s7-1200Kiểu dữ liệu mới của S7-1200.

Hình 1.12 kiểu cấu trúc mớiKiểu dữ liệu mới của S7 – 1200 kết quả làm cho S7 – 1200 thêm linh động và tiện lợi

- Kiểu short làm tiết kiệm dữ liệu một cách dễ dàng

- Kiểu Unsigned mở rộng vùng giá trị

- Long Real lên tới 64 bit

1.2 Cấu trúc phần cứng và sơ đồ chân của S7 1200.

5- Nơi gắn dây nối

Hình 1.13.Hình dạng bên ngoài của S7 1200(CPU1212C)

CPU 1212C gồm 10 ngõ vào và 6 ngõ ra, có khả năng mở rộng thêm 2 module

tín hiệu (SM), 1 mạch tín hiệu (SB) và 3 module giao tiếp(CM)

Các đèn báo trên CPU 1212C:

 STOP/RUN (cam/xanh): CPU ngừng / đang thực hiện chương trình đã nạpvào bộ nhớ

 ERROR (màu đỏ): báo tiesn hiệu việc thực hiện chương trình đã xảy ralỗi

 MAINT (maintenance): led cháy báo hiệu việc có thẻ nhớ được gắn vàohay không

 LINK: Màu xanh báo hiệu việc kết nối với máy tính thành công

 Rx/Tx: Đèn vàng nhấp nháy báo hiệu tín hiệu được truyền

Đèn cổng vào ra:

 Ix.x (đèn xanh): Đèn canh ở cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời củacổng Ix.x Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị của công tắc.

 Qx.x(đèn xanh): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời củacổng Qx.x Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic củacổng

1.2.2 Sơ đồ đấu chân của S7 1200

Cũng giống như các PLC cùng họ khác , PLC S7 1200 gồm 4 bộ phận cơ bản:

bộ xử lý, bộ nhớ , bộ nguồn, giao tiếp xuất/nhập

- Bộ xử lý còn được gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), chứ bộ vi xử lý, biêndịch các tín hiệu nhập và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chươngtrình được lưu trong bộ nhớ PLC Truyền các quyết định dưới dạng tín hiệuhoạt động đến các thiết bị xuất

- Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp DC (24V) cầnthiết cho bộ xử lý và các mạch điện trong các module giao tiếp nhập và xuấthoạt động

- Bộ nhớ là nơi lưu trữ chương trình được sử sụng cho các hoạt động điềukhiển dưới sự kiểm soát của bộ vi xử lý

- Các thành phần nhập và xuất (input/output) là nơi bộ nhớ nhận thông tin từcác thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đến các thiết bjj điều khiển.Tín hiệunhập có thể từ các công tắc, các bộ cảm biến,… Các thiết bị xuất có thể làcác cuộn dây của bộ khởi động động cơ, các van solenoid,…

- Chương trình điều khiển được nạp vào bộ nhớ nhờ sự trợ giúp của bộ lậptrình hay bằng máy tính

Hình 1.14 Cấu trúc bên trong.

Ta lựa chọn CPU 1212C để trình bày đấu dây tiêu biểu:

Chúng ta có thể cung cấp nguồn 24VDC hay 100-230VAC cho PLC các thông

số điện áp được thể hiện ở (Hình 1.3)

Hình 1.15 Sơ đồ đấy dây của S& 1200/CPU 1214.

Nguồn cung cấp cho PLC là 100-230VAC với tần số từ 47Hz-63Hz Điện ấp

có thể thay đổi trong khoảng từ 85V-264V dòng điện tiêu thụ là 20A

Nguồn cung cấp là 24VDC Điện áp có thể thay đổi trong khoảng 20.4V-28.8V Ở 28.8V dòng điện tiêu thụ là 12A

Các ngõ vào được tác động ở mức điện thế tiêu biểu là 24VDC Các ngõ ra củaPLC ở mức 0 khi công tắc hở hay điện áp <=5VDC.Ngõ vào ở mức 1 khi công tắcđóng hay điện áp => 15VDC Thời gian đổi trạng thái từ “0” lên “1” và từ “1”xuống “0” tối thiểu là 0.1 us để PLC nhận biết được

Các ngõ ra có thể là 5VDC-30VDC hay 5VAC-250VAC Tùy theo yêu cầu thực tế mà ta có thể nối nguồn khác nhau để phù hợp với ứng dụng của nó

1.4.Ghép nối ngoại vi.

CPU S7-1200 có một cổng PROFINET được tích hợp, hỗ trợ cả tiêu chuẩn

truyền thông Ethernet và dựa trên TCP/IP Các giao thức ứng dụng sau đây được hỗtrợ bởi CPU S7-1200:

 Giao thức điều khiển vận chuyển (Transport Control Protocol – TCP)

 ISO trên TCP (RFC 1006)

CPU S7-1200 có thể giao tiếp với các CPU S7-1200 khác, với thiết bị lập trìnhSTEP 7 Basic, với các thiết bị HMI, và với các thiết bị không phải của Siemensbằng cách sử dụng các giao thức truyền thông TCP tiêu chuẩn Có hai cách để giaotiếp sử dụng PROFINET:

 Kết nối trực tiếp: Sử dụng kết nối trực tiếp khi ta sử dụng một thiết bị lậptrình HMI hay một CPU khác được kết nối đến 1 CPU riêng lẻ

 Kết nối mạng : Sử dụng các truyền thông mạng khi ta đang kết nối với hơn 2thiết bị ( ví dụ các CPU, HMI, các thiết bị lập trình,các thiết bị không phảicủa siemens)

Hình 1.18 cách kết nối mạng Một bộ chuyển mạch Ethernet là không cần thiết đối với một kết nối trực tiếpgiữa một thiết bị lập trình hay HMI với một CPU Bộ chuyển mạch Ethernet chỉđược

yêu cầu cho một mạng với nhiều hơn 2 CPU hay các thiết bị HMI Bộ chuyển mạchEthernet 4 cổng CSM1277 của Siemens có thể được dùng để kết nối các CPU vàcác

thiết bị HMI Cổng PROFINET trên CPU S7-1200 không chứa một thiết bị chuyểnmạch Ethernet

Số lượng tối đa các kết nối đối với cổng PROFINET

Cổng PROFINET trên CPU hỗ trợ các kết nối truyền thông đồng thời sau đây:

 3 kết nối đối với truyền thông HMI đến CPU

 1 kết nối đối với truyền thông thiết bị lập trình (PG) đến CPU

 8 kết nối đối với truyền thông chương trình S7-1200 bằng cách sử dụng các lệnh khối T (TSEND_C, TRCV_C, TCON, TDISCON, TSEN, TRCV).

 3 kết nối đối với một CPU S7-1200 thụ động giao tiếp với một CPU S7 tích cực

- CPU S7 tích cực sử dụng các lệnh GET và PUT (S7-300 và S7-400) hay các lệnh ETHx_XFER (S7-200)

- Một kết nối truyền thông S7-1200 tích cực chỉ có thể thực hiện với các lệnh khối T

Các TSAP bị hạn chế hay các số hiệu cổng đối với truyền thông ISO và TCP tích cực

Nếu ta sử dụng lệnh “TCON” để thiết lập và tạo thành một kết nối truyền thông tích cực, các địa chỉ cổng sau đây bị hạn chế và không nên được dùng:

 TSAP ISO (tích cực): 01.00, 01.01, 02.00, 02.01, 03.00, 03.01

 Cổng TCP (tích cực): 5001, 102, 123, 20, 21, 25, 34962, 34963, 34964, 80

1.4.1 Truyền thông với một thiết bị lập trình

Hình 1.19 kết nối máy tính với CPU

 Cấu hình/thiết lập: cấu hình phần cứng được yêu cầu

 Không có một bộ chuyển mạch Ethernet nào được yêu cầu đối với truyền thông một đối một; một bộ chuyển mạch Ethernet được yêu cầu cho nhiều hơn hai thiết bị trong một mạng

Thành lập kết nối truyền thông phần cứng

Giao diện PROFINET thành lập các kết nối vật lý giữa một thiết bị lập trình

và một CPU Bởi vì chức năng Auto-Cross-Over được tích hợp bên trong CPU, một

cáp Ethernet tiêu chuẩn hoặc xuyên chéo có thể được sử dụng cho giao diện Một

bộ

chuyển mạch Ethernet không được yêu cầu để kết nối một thiết bị lập trình một cách

trực tiếp đến một CPU

Thực hiện theo các bước sau đây để tạo ra kết nối phần cứng giữa thiết bị lập trình và một CPU:

1 Lắp đặt CPU

2 Cắm cáp Ethernet vào trong cổng PROFINET được thể hiện dưới đây

3 Kết nối cáp Ethernet đến thiết bị lập trình

Một đầu thay thế kéo căng tùy chọn thì có sẵn để kéo dài kết nối PROFINET

Cấu hình cấc thiết bị:

Nếu ta đã vừa tạo ra một đề án với một CPU, hãy mở đề án trong TIA Portal Nếu không, tạo ra một đề án và lắp đặt một CPU vào thanh dẫn Trong đề án dưới đây, một CPU được hiển thị trong mục “Device View” của TIA Portal

Hình 1.20 mô hình CPU trên Tia Rortal

1.5 Phần mềm tia portal.

Phần mềm lập trình SIMATIC TIA portal STEP7:

Phần mềm SIMATIC TIA portal STEP7 Basic cung cấp một môi truờng thânthiện với người dùng, từ hiệu chỉnh , thư viện, và bộ điều chỉnh logic cần thiết đếnứng dụng điều khiển

SIMATIC TIA portal STEP7 Basic cung cấp công cụ cho quản lý và cấu hình tất

cả các thiết bị trong project, ví dụ như: PLC và thiết bị HMI SIMATIC TIA portalSTEP7 Basic cung cấp hai ngôn ngữ lập trình (LAD và FBD), thích hợp và hiệuquả trong cải tiến lập trình điều khiển trong ứng dụng Ngoài ra SIMATIC TIAportal STEP7 Basic còn cung cấp bộ công cụ tạo và cấu hình thiết bị HMI

SIMATIC TIA portal STEP7 Basic cung cấp một hệ thống trợ giúp trực tuyến

và cung cấp 2 chế độ hiển thị khác nhau: a project-oriented và a task-oriented set ofportals

1.5.1.Trình tự các bước thiết kế một chương trình điều khiển.

Hình 1.21.Sơ đồ thiết kế một chương trình điều khiển

1.5.2 Giao diện của phần mềm SIMATIC TIA portal STEP7.

Phần mềm SIMATIC TIA portal STEP7 chạy hệ điều hành Windows, phần mềmlàm nhiệm vụ trung gian giữa người lập trình PLC

Hình 1.22.Giao diện chính của phần mềm.

Để tạo một project mới ta thực hiện các bước sau:

Từ giao diện chính của phần mềm, chọn Start/ Create new project/Create/ Create a PLC program/Main

Lúc này vùng soạn thảo chương trình dưới dạng Ladder hiện ra

Hình 1.23.Giao diện soạn thảo chính

Các thanh công cụ thường dùng:

Các phần tử lập trình thường dùng:

Các lệnh logic:

Các lệnh timers:

Các lệnh Counter:

Các lệnh so sánh:

Các lệnh toán học:

Các lệnh chuyển đổi:

1.5.3 Nạp chương trình xuống PLC.

Để nạp chương trình xuống PLC chúng ta thực hiện các bước như sau :

 Thiết lập PLC: Từ giao diện soạn thảo chính chọn Add new device/ chọc loạiPLC Sau đó chọn online access để lấy địa chỉ Ip để kết nối PLC với máytính

 Chọc PLC ở chế độ STOP bằng cách từ menu chính chọn Online/STOP hoặcclick trái chuột lên biểu tượng trên thanh công cụ Lúc này trên giao diệnxuất hiện hộp thoại thông báo xác nhận việc chọn PLC ở chế độ STOP, chọyes

 Từ menu chính chọn Online/ download to device hoặc click trái chuột lênbiểu tượng từ thanh công cụ để nạp chương trình xuống PLC

Hình 1.24.Tạm dừng hoạt động của PLC

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG S7 1200

2.1: Phân tích đặc tính của bài toán điều khiển nhiệt độ.

2.1.1: Khái quát chung về bài toán điều khiển nhiệt độ.

Trong nghiên cứu khoa học, trong sản xuất cũng như trong đời sống sinh hoạthằng ngày, luôn luôn cần xác định nhiệt độ của môi trường hay của một vật nào đó

Vì vậy việc đo nhiệt độ là một trong những phương thức đo lường không điện.Nhiệt độ cần đo được tiến hành nhờ các dụng cụ hỗ trợ chuyên biệt như cặp nhiệtđiện, nhiệt điện trở, diode và transistor, IC cảm biến nhiệt độ, cảm biến thạchanh…Tùy theo khoảng nhiệt độ cần đo và sai số cho phép mà người ta lựa chọn cácloại cảm biến và phương pháp đo cho phù hợp:

 Khoảng nhiệt độ đo bằng phương pháp tiếp xúc và dùng cặp nhiệt điện là từ

 Các phương pháp đo không tiếp xúc như bức xạ, quang phổ… có khoảng đo

từ 10000C đến vài chục ngàn độ C với sai số +/-1% => 10%

Thang đo nhiệt độ gồm: thang đo Celcius(0C), thang đo Kelvin (0K), thang đo Fahrenheit(0F), thang đo Rankin(0R).

a- Khâu chuyển đổi:

Khâu chuyển đổi nhiệt độ thường dựa vào những biến đổi mang tính đặc trưngcủa vật liệu khi chịu sự tác động của nhiệt độ Có các đặc trưng sau đây:

- Sự biến đổi điện trở

- Sức điện động sinh ra do sự chênh lệch nhiệt độ ở các mối nối của các kim loại khác nhau

- Sự biến đổ thể tích, áp suất

- Sự thay đổ cường độ bức xạ cuẩ vật thể khi bị đốt nóng

Đối với chuyển đổi nhiệt điện, người ta thường dựa vào hai tính chất đầu tiên

để chế tạo ra các cặp nhiệt điện( Thermocouple), nhiệt điện trở kim loại hay bándẫn, các cảm biến nhiệt độ dưới dạng các linh kiện bán dẫn như: diode, transistor,các IC chuyên dùng

b- Khâu xử lý:

Các thông số về điện sau khi được chuyển đổi từ nhiệt độ sẽ được xử lý trướckhi qua đến phần chỉ thị Các bộ phận ở khâu này xử lý gồm có: phần hiệu chỉnh,khếch đại, biến đổi ADC ( Analog - Digital – Converter)…Ngoài ra còn có thể cócác mạch điện bổ sung như: mạch bù sai số, mạch phối hợp tổng trở…

c- Khâu chỉ thị:

Khâu chỉ thị trước đây thường sử dụng các cơ cấu cơ điện, ở đó kết quả đođược thể hiện bằng góc quay hoặc sự di chuyển thẳng của kim chỉ thị

Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ điện tử, đã sản xuất nhiều loại IC giải

mã, IC số chuyên dùng trong các biến đổi ADC, vì vậy cho phép ta sử dụng khâuchỉ thị số dễ dàng như dùng LED 7 đoạn hoặc màn hình tinh thể lỏng LCD Ở đó,kết quả đo được thể hiện bằng các con số trong hệ thập phân Sau đó có thể điềuchỉnh nhiệt độ theo ý người sử dụng một cách dễ dàng

2.2: Ghép bài toán điều khiển nhiệt độ với thực tiễn.

Trong các ứng dụng về điều khiển nhiệt độ thì nhóm chúng em sẽ nghiên cứu

về hệ thống kho bảo quản đông hải sản trên bờ

Trong những năm gần đây kỹ thuật lạnh đã có những bước phát triển đáng

kể, và thâm nhập vào nhiều ngành nghề khác nhau, đã hỗ trợ cho các ngành nghề

đó phát triển đặc biệt là ngành công nghiệp thực phẩm, chế biến thịt cá, rau quả,

rượu bia, nước giải khát, đánh bắt và xuất khẩu thủy hải sản, sinh học, hóa chất,hóa lỏng tách khí, sợi dệt may mặc, thuốc lá, chè, in ấn, điện tử, thông tin, y tế, vănhóa…

Hệ thống lạnh cần điều khiển gồm có một kho trữ đông với một dàn lạnh,một máy nén một cấp, một dàn nóng được làm mát bằng không khí Tiết lưu hệthống bằng van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài kèm một van điện tử Hệ thống xảbăng bằng điện trở

Những thiết bị cần điều khiển: Quạt dàn lạnh, Quạt dàn nóng, Van điện tử,Điện trở xả băng và Máy nén

Các thông số cần theo dõi và khống chế: Nhiệt độ kho lạnh (Tp), Nhiệt độmôi chất ở đầu máy nén(T2), Áp suất thấp(P0), Áp suất cao(Pk) và độ bám tuyết củadàn lạnh khi kho hoạt động ở nhiệt độ âm dựa vào độ chênh lệch nhiệt độ giữanhiệt độ vào dàn lạnh và nhiệt độ ra khỏi dàn lạnh

Điều khiển lập trình PLC mang tính chất mềm dẻo và linh hoạt, điều khiểndựa vào chương trình và thực hiện lệnh logic Nhóm thực hiện đề tài hy vọng saukhi nghiên cứu đề tài này sẽ lĩnh hội nhiều hơn về các vấn đề liên quan đến PLCnhư: Cấu hình phần cứng, tập lệnh của PLC, xây dựng lưu đồ và viết chương trìnhđiều khiển hệ thống lạnh sử dụng PLC Siemems 1200

 Tổng quát về kho bảo quản thủy sản đông lạnh

 Các phương pháp xây dựng kho lạnh

Hiện nay, ngành thủy sản ở nước ta đang phát triển mạnh, để phục vụ cho cácquá trình chế biến và bảo quản thủy sản phục vụ cho công tác xuất khẩu Vì thế,những kho lạnh có công suất vừa và nhỏ được xây dựng tương đối nhiều ở việt namhiện nay

Để xây dựng trạm lạnh cũng như kho lạnh thì trên thực tế ở nước ta hiện nay cóthể sử dụng 2 phương pháp sau:

- Kho xây( như xây dựng dân dựng, điểm khác biệt là phải có cách nhiệt, cáchẩm)

- Kho lắp ghép( xây+ lắp ghép)

Tùy theo điều kiện:

- Địa chất công trình nơi xây dựng

- Vốn xây dựng

- Thời gian thi công

- Nguyên vật liệu xây dựng tại địa phương

Phương pháp hiện đại: đó là phương án xây dựng kho bằng cách lắp các tấmpanel tiêu chuẩn trên nền, khung và mái của kho

+ ưu điểm :

- Các chi tiết cấu trúc cách nhiệt, cách ẩm là các tấm tiêu chuẩn chế tạo sẵn,

- Kho chỉ cần khung và mái che, nên không cần đến các vật liệu xây dựng, do

đó việc xây dựng rất đơn giản

+ nhươc điểm:

- Giá thành đắt hơn kho xây

Trên những cơ sở phân tích ưu nhược điểm của hai phương án trên thìphương án hiện đại mặc dù giá thành cao hơn, nhưng chất lượng của kho đảm bảocho nên giảm được chi phí vận hành và chất lượng sản phẩm được đảm bảo quảntốt hơn, do đó phương án hiện đại được lựa chọn ở đây là xây dựng kho bằng cáctấm panel tiêu chuẩn

 một số vấn đề khi thiết kế, lắp đặt và sử dụng kho lạnh

a) hiện tượng lọt ẩm

Không khí trong kho lạnh có nhiệt độ thấp, khi tuần hoàn qua dàn lạnh mộtlượng nước đáng kể đã kết ngưng lại, vì vậy phân áp suất hơi nước không khí trongbuồng nhỏ hơn so với bên ngoài Kết quả hơi ẩm có xu hướng thẩm thấu vào phòngqua kết cấu bao che

Đối với kho panel bên ngoài và bên trong kho có các lớp tôn nên không cókhả năng lọt ẩm Tuy nhiên cần tránh các vật nhọn làm thủng vỏ panel dẫn đến làm

ẩm ướt lớp cách nhiệt Vì thế trong các kho lạnh người ta thường làm hệ thốngpalet bằng gỗ để đỡ cho panel tránh xe đẩy, vật nhọn đâm vào trong quá trình vậnchuyển đi lại Giữa các tấm panel có lắp ghép có khe hở nhỏ cần làm kín bằngsilicon, selant Bên ngoài các kho trong nhiều nhà máy người ta chôn các dãy cộtcao khoảng 0,8m phòng ngừa các xe chở hàng va đập vào kho lạnh gây hư hỏng.b) hiện tượng cơi nền do băng

Kho lạnh bảo quản lâu ngày, lạnh truyền qua kết cấu cách nhiệt xuống nềnđất Khi nhiệt độ xuống thấp nước kết tinh thành đá lớn làm cơi nền kho lạnh, pháhủy kết cấu xây dựng

Để phòng hiện tượn cơi nền người ta sử dụng các biện pháp sau:

- Tạo khoảng trống phía dưới để thông gió nền: lắp đặt kho lạnh trên các con lươn hoặc trên hệ thống khung đỡ

Các con lươn thông gió được xây dựng bằng bê tông hoặc gạch thẻ cao khoảng 100÷200 mm đảm bảo thông gió tốt Khoảng cách giữa các con lươn tối đa 400mm Bề mặt các con lươn dốc về 2 phía 2% để tránh đọng nước

- Dùng điện trở để sấy nền: đây là biện pháp đơn giản, dễ lắp đặt, nhưng chi phí vận hành khá cao, đặc biệt khi kích thước kho lớn Vì vậy biện pháp này

ít được sử dụng

- Dùng các ống thông gió nền: đối với kho có nền xây, để tránh đóng băng nền, biện pháp kinh tế nhất là sử dụng các ống thông gió nền Các ống thông gió

là ống PVC đường kính 100 mm, bố trí cách quãng 1000÷1500 mm, đi ziczac phía dưới nền, hai đầu thông lên khí trời.

Trong quá trình làm việc, gió thông vào ống, trao đổi nhiệt với nền đất vàsưởi ấm nền, ngăn ngừa đóng băng

c) hiện tượng lọt không khí

Khi xuất nhập hàng hoặc mở cửa thao tác kiểm tra Không khí bên ngoài sẽthâm nhập vào kho gây ra tổn thất nhiệt đáng kể và làm ảnh hưởng chế độ bảoquản

Quá trình xây nhập này thực hiện như sau: gió nóng bên ngoài chuyển độngvào kho lạnh từ phía trên cửa và gió lạnh trong phòng ùa ra ngoài từ phía dưới nền Quá trình thâm nhập của không khí bên ngoài vào kho lạnh không nhữnglàm mất lạnh của kho mà còn làm ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của hệ thống

Để ngăn ngừa hiện tượng đó người ta sử dụng nhiều biện pháp khác nhau:

- Sử dụng quạt màn tạo khí ngăn chặn sự trao đổi không khí bên ngoài và bêntrong

- Làm cửa đôi: cửa ra vào kho lạnh có hai lớp riêng biệt làm cho không khíbên trong không bao giờ thông với bên ngoài Phương pháp này bất tiện vìchiếm thêm diện tích, xuất nhập khẩu hàng khó khăn, giảm mỹ quan côngtrình nên ít sử dụng Nhiều hệ thống kho lạnh lớn người ta làm cả một khođệm Kho đệm có nhiệt độ vừa phải, có tác dụng như lớp đệm tránh khôngkhí bên ngoài xâm nhập vào kho lạnh

- Sử dụng cửa sổ nhỏ để vào ra hàng Các cửa này được lắp trên tường ở độcao thích hợp và có kích thước cỡ 600x600 mm

- Sử dụng màn nhựa: treo ở cửa ra vào một tấm màn nhựa được ghép từ nhiềumảnh nhỏ Phương pháp này hiêu quả tương đối cao, đồng thời không ảnhhưởng đến việc đi lại

Nhựa chế tạo màn cửa phải đảm bảo khả năng chịu lạnh tốt và có độ bềncao Cửa được ghép từ các dải nhựa rộng 200 mm, các mí gấp lên nhau một khoảng

ít nhất 50 mm, vừa đảm bảo thuận lợi đi lại nhưng khi không có người vào thì mànche vẫn rất kín

d) Tuần hoàn gió trong kho lạnh

Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc tuần hoàn gió trong phòng khi thiêt kế và sửdụng, cần phải chú ý các công việc sau:

- Sắp xếp hàng hợp lý

Việc sắp xếp hàng trong kho phải tuân theo các điều kiện:

- Thuận lợi cho việc thông gió trong kho để tất cả các khối hàng đều được làm

- Đi lại kiểm tra, xem xét thuận lợi.

- Đảm bảo nguyên tắc hàng nhập trước xuất trước, nhập sau xuất sau

- Hàng bố trí theo từng khối, tránh nằm rời rạc khả năng bốc hơi nước lớn làmgiảm chất lượng thực phẩm

Khi sắp xếp hàng trong kho phải chú ý để chừa các khoảng hở hợp lý giữacac lô hàng với tường, trần, nền kho để cho không khí lưu chuyển và giữ lạnh sảnphẩm

Trong kho cần phải chừa các khoảng hở cần thiết cho người và các phươngtiện bốc dỡ đi lại Bề rộng tùy thuộc phương pháp bốc dỡ thiết bị thực tế Nếu khe

hở hẹp khi phương tiện đi lại va chạm vào các khối hàng có thể làm đổ, mất an toàn

Sở dĩ như vậy là vì:

- Lớp tuyến bám bên ngoài dàn lạnh tạo thành lớp cách nhiệt, ngăn quá trìnhtrao đổi nhiệt giữa môi chất và không khí trong buồng lạnh Do đó nhiệt độbuồng lạnh không đạt yêu cầu, thời gian làm lạnh kéo dài Mặt khác, môichất lạnh trong dàn lạnh do không nhận được nhiệt để hóa hơi nên một lượnglớn hơi ẩm được hút về máy nén gây ra hiện tượng ngập lỏng máy nén

- Khi tuyết bám nhiều, đường tuần hoàn của gió trong dàn lạnh bị nghẽn lưulượng gió giảm, hiệu quả trao đổi nhiệt cũng giảm theo, trở lực lớn, quạt làmviệc quá tải và động cơ điện có thể bị cháy

- Trong một số trường hợp tuyết bám quá dày làm cho cánh quạt bi ma sátkhông thể quay được và sẽ bị cháy, hỏng quạt

Để xả tuyết cho dàn lạnh người ta dùng ba phương án sau đây:

dùng gas nóng: phương pháp này rất hiệu quả vì quá trình cấp nhiệt xả băngthưc hiện từ bên trong Tuy nhiên, phương pháp xả băng bằng gas nóng cũng gâynguy hiểm do chỉ thực hiện khi hệ thống đang hoạt động Khi xả băng quá trình sôitrong dàn lạnh xảy ra mãnh liệt có thể cuốn theo lỏng về máy nén Vì thế chỉ nên sửdụng trong hệ thống nhỏ hoặc hệ thống có bình chứa hạ áp

Xả băng bằng nước: phương pháp này dùng nước hiệu quả cao, dễ thựchiện, đặc biệt trong các hệ thống lớn Mặt khác khi xả băng bằng nước người ta đã