Giao diện trên TouchWin có hai chế độ lựa chọn là tự động và điều khiển bằng tay, việc điều khiển bằng tay được thực hiện bằng cách nhấn vào các nút trên giao diện.Khi chọn chế độ tự động thì sẽ cho phép PLC thực thi chương trình đã được cài đặt cho PLC. Trên giao diện ta có thể giám sát nhiệt độ và trạng thaiis các thiết bị đang hoạt động Kết quả đạt được là điều khiển được nhiệt độ như yêu cầu và giám sát vàđược nhiệt độ và các đối tượng điều khiển.trền màn hình cảm ứng HMI. Kết quả khảo nghiệm cho thấy toàn bộ hệ thống hoạt động tương đối ổn định.
Trang 1THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TỰ ĐỘNG
Khóa luận được đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành Cơ Điện Tử
Giáo viên hướng dẫn
ThS.NGUYỄN LÊ TƯỜNGThS.DƯƠNG THẾ PHONG
Tháng 06 năm 2011
Trang 2Chúng em cũng xin bài tỏ sự biết ơn chân thành đối với cô Nguyễn Lê Tường
đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp
Chúng em cũng xin bài tỏ sự biết ơn chân thành đối với thầy Dương Thế Phong
đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp
Đặc biệt, chúng em xin cảm ơn quý Thầy / Cô trong hội đồng đã dành thời giannhận xét góp ý để luận văn của em hoàn thiện hơn
Và cuối cùng, chúng em xin dành tất cả lòng biết ơn và kính trọng sâu sắc nhấttới bố mẹ chúng em, những người đã sinh thành, nuôi dưỡng chúng em nên người, đã
lo lắng, chỉ bảo từ những việc nhỏ nhất, đã tạo mọi điều kiện cho chúng em được sống
và học tập một cách tốt nhất để vươn tới những ước mơ và hoài bão của mình
Mặc dù đã rất nỗ lực và cố gắng để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, song chắcchắn không thể tránh khỏi sai sót Vì vậy, chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảocủa thầy cô giáo để đề tài hoàn thiện
Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng… năm 2011
Sinh viên thực hiện
Lư Hải QuangCao Văn Tuấn Dũng
Trang 3TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu “Thiết kế chế tạo mô hình điều khiển giám sát tự động hệthống nhiệt độ ứng dụng màn hình cảm ứng HMI TP460-L và PLC S7 200” được tiếnhành tại trường Đại Học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh
Giao diện trên TouchWin có hai chế độ lựa chọn là tự động và điều khiển bằngtay, việc điều khiển bằng tay được thực hiện bằng cách nhấn vào các nút trên giaodiện.Khi chọn chế độ tự động thì sẽ cho phép PLC thực thi chương trình đã được càiđặt cho PLC Trên giao diện ta có thể giám sát nhiệt độ và trạng thaiis các thiết bị đanghoạt động
Kết quả đạt được là điều khiển được nhiệt độ như yêu cầu và giám sát vàđượcnhiệt độ và các đối tượng điều khiển.trền màn hình cảm ứng HMI
Kết quả khảo nghiệm cho thấy toàn bộ hệ thống hoạt động tương đối ổn định
Trang 4Mục lục
Mục lục iv
Danh mục hình vii
Danh mục bảng ix
Danh mục viết tắt x
Chương 1:MỞ ĐẦU 1
1.1 Đặt vần đề 1
1.2 Mục đích đề tài 2
1.3 Hạn chế chế đề tài 2
Chương 2: TỔNG QUAN 3
2.1.Tổng quan về mà hình cảm ứng HMI 3
2.1.1 Lịch sử về màn hình cảm ứng HMI 4
2.1.2 Định ngĩa về màn hình cảm ứng 5
2.1.3 Cấu tạo về màn hình cảm ứng 5
2.1.3.1 Cảm biến cảm ứng 5
2.1.3.2 Bộ điều khiển 6
2.1.3.3 Phần mềm điều khiển 8
2.1.4.Các loại màn hình cảm ứng 11
2.1.4.1 Màn hình cảm ứng kiểu điện trở 11
2.1.4.2.Màn hình cảm ứng kiểu điện dung 12
2.1.4.3 Màn hình cảm ứng kiểu âm thanh 12
2.1.4.4 Màn hình cảm ứng kiểu sóng âm 13
2.1.4.5 Màn hình cảm ứng kiểu hồng ngoại: 14
2.1.5 Cổng kết nối: 14
2.1.5.1 Cổng kết nối với PLC: 14
2.1.5.2 Cổng kết nối với máy tính: 15
2.1.6 Các ứng dụng của màn hình cảm ứng: 15
2.2 Tổng quan về PLC 15
Trang 52.2.1.1 Bộ nhớ PLC: 16
2.2.1.2 Vòng quét chương trình: 17
2.2.1.3 Cấu trúc chương trình: 18
2.2.2 Giơi thiệu về CPU 222 19
2.3 Phần mềm lập trình STEP7-MICROWIN 3.2 20
2.4 Module xử lý nhiệt độ 21
2.5 Cảm biến nhiệt độ 25
2.5.1 Phân loại cảm biến nhiệt độ 25
2.5.1.1 Cặp nhiệt điện (Thermocuple) 25
2.5.1.2 Nhiệt điện trở RTD 26
2.5.1.3 Thermistor 27
2.6 Giới thiệu hệ thống sử dụng nhiệt 27
Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29
3.1 Nội dung nghiên cứu 29
3.2 Linh kiện,thiết bị được sử dụng trong thiết kế và điều khiển 29
3.3 Phương pháp nghiên cứu 30
3.3.1 Phương pháp lý thuyết 30
3.3.2 Phương pháp thực hành 30
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31
4.1 Màn hình giao tiếp người và máy (HMI): 31
4.2 Mô hình bồn nhiệt: 32
4.3 PLC S - 200 CPU222: 33
4.4 EM231 TC : 34
4.5 Relay 34
4.6 Sơ đồ khối điều khiển và giám sát nhiệt độ 36
4.7.Lưu đồ giải thuật 37
4.8 Thiết kế giao diện trên màn hình HMI 38
4.9 Nguyên lý hoạt động của quy trình bồn nhiệt 38
4.10 Kết quả khảo nghiệm 39
4.10.1 Kết quả khảo nghiệm cài đặt trên trên màn hình cảm ứng HMI 39
4.10.2 Kết quả khảo nghiệm nhiệt độ 45
Trang 6KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 47 5.1 Kết luận: 47 5.2 Đề nghị: 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
Trang 7Danh mục hình
Hình 2.1: IOVU-XXX by IEI Technology 4
Hình 2.2: TPA60-T-by touchwin 4
Hình 2.3: sơ đồ chân và hình ảnh thực tế của IC ADS7843 6
Hình 2.4: sơ đồ chuỗi nguyên tắc giao tiếp giữa ADS7843 với VĐK 7
Hình 2.5: Giao diện thiết kế phần mền TouchWin 9
Hình 2.6: Cấu tạo màn hình cảm ứng kiểu điện trở 11
Hình 2.7:Cấu tạo màn hình cảm ứng kiểu điện dung 12
Hình 2.8: Cấu tạo màn hình cảm ứng kiểu âm thanh 13
Hình 2.9:Cấu tạo màn hình cảm ứng kiểu sóng âm 13
Hình 2.10: Cấu tạo màn hình cảm ứng kiểu hồng ngoại 14
Hình 2.11: Giao diện chính của phần mềm 20
Hình 2.12: Module EM231 AI4 RTD 21
Hình 2.13: Module EM231 AI8 TC 21
Hình 2.14: Module EM231 AI4 TC 22
Hình 2.15: Cấu tạo của Thermocuple 26
Hình 2.16 :Cấu tạo nhiệt điện trở RTD 26
Hình 4.1: Màn hình cảm ứng TP460-L 31
Hình 4.2: Mô hình bồn nhiệt 32
Hình 4.3: Bồn nhiệt thực tế 33
Hình 4.4 EM 231 TC 34
Hình 4.5 : Relay Omrom 34
Hình 4.6: Sơ đồ khối điều khiển và giám sát 36
Hình 4.7:Lưu đồ giải thuật điều khiển 37
Hình 4.8 :Giao diện thiết kế chương trình điều khiển và giám sát 38
Hình 4.9: Mô hình đề tài 39
Hình 4.10: Bên trong của tủ điện 40
Hình4.11: giao diện chính của chương trình 40
Hình 4.12: Khi nhấn nút chọn chế độ Auto 41
Trang 8Hình 4.13: Khi nấn nút cài đặt 41
Hình 4.14: Nhập giá trị cho thông số của chế độ Auto 42
Hình 4.15: Giao diện giám sát 42
Hình 4.16: Khi nhấn nút chọn chế độ Manual 43
Hình 4.17: khi nhấn nút chọn sấy, nung 43
Hình 4.18: Nhập giá trị cho các thông số của quá trình sấy và nung 44
Hình 4.19: Nhập giá trị cho các thông số của quá trình sấy và nung 44
Hình 4.20: Quá trình đang hoạt động 45
Trang 9Danh mục bảng
Bảng 2.1: Các đặc tính kỹ thuật 22
Bảng 2.2: Cách sử dụng các SW từ 1 đến 3 để lựa chọn loại thermocouple 23
Bảng 2.3: Cách sử dụng cài dặt các SW từ 5 đến 8 để lựa chọn 25
Bảng 3.1: Bảng linh kiện,thiết bị được sử dụng trong thiết kế và điều khiển 29
Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật HMI TP460-L (Datasheet TouchWin TP460-L) 32
Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật PLC S7-200 CPU222 (Data sheet PLC S7-200) 33
Bảng 4.3: Thông số kỹ thuật EM 231 TC 34
Bảng 4.4: Bảng thông kỹ thuật số relay G2R-08-P (Datasheet relay G2R-08-P) 35
Bảng 4.5: Kết quả khảo nghiệm nhiệt độ 45
Trang 11Trước sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật, kéo theo sự phát triểncủa tất cả các ngành, nghề và đòi hỏi tất cả các ngành các lĩnh vực phải hỗ trợ lẫn nhaucùng phát triển Các ngành tự động hóa, kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin cũng cónhững bước phát triển nhảy vọt theo, các ứng dụng của các ngành này vào các ngànhkhác ngày càng nhiều, trong đó có kỹ thuật nhiệt là một trong những tầm quantrọng.Trong thực tế kỹ thuật nhiệt sẽ giúp ta giải quyết nhiều vấn đề , góp phần tíchcực vào nâng cao năng xuất lao động cho con người,tăng chất lượng của hàng hoá đặtbiệt là trong lĩnh vực sản xuất,xuất khẩu, đáp ứng được các tiêu chuẩn về chất lượng
và an toàn sản phẩm của quốc tế
Xuất phát từ nhu cầu thực tế cũng như muốn làm quen với màn hình cảm ứngHMI để điều khiển và gián sát một cách ổn định,chính sát và hiệu quả hơn.Vì vậynhóm tác giả không thực hiện mô hình của những ứng dụng thực tế,mà chỉ thiết kế chếtạo mô hình điều khiển giám sát tự động hệ thống nhiệt độ ứng dụng màn hình cảmứng HMI TP460-L và PLC S7 200,để đưa ra các yêu cầu chỉ tiêu về một hệ thốngnhiệt để điều khiển ….và nghiên cứu sử dụng các thiết bị tự động hóa trong đề tài,qua
đó nhóm có thể hiểu hơn về các tính năng của màn hình cảm ứng HMI ,PLC,các thiết
Trang 12bị tự động và hệ thống nhiệt để điều khiển trong thực tế và sản phẩm tạo ra có thể sửdụng làm mô hình trong dạy học để mô phỏng.
1.2 Mục đích đề tài
Nghiên cứu khảo sát màn hình cảm ứng HMI với mục đích hiều rỏ về những công nghệ mới để vận dụng vào thực tế và vận dụng những kiến thức về PLC để điều khiển nhiệt độ sử dụng các thiết bị tự động
Thiết kế , chế tạo mô hình điều khiển giám sát tự động hệ thống nhiệt độ ứng dụng màn hình cảm ứng HMI TP460-L và PLC S7 200
Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng hữu ích không những phụ vụ việc thiết kế chế tạo điều khiển nhiệt độ mà còn có thể được sử dụng làm cơ sở giản dậy và đào tạo hoặc nghiên cứu có liên quan
Trang 13Chương 2
TỔNG QUAN
2.1.Tổng quan về mà hình cảm ứng HMI
HMI được viết tắt của cụm từ Human machine interface là giao diện giữa người
và máy Là một hệ thiết bị để người sử dụngcó thể giao tiếp thông tin qua lại vớimáy,hệ thống điều khiển thông qua mọi hình thức HMI cho phép người dùng theodõi, ra lệnh điều khiển toàn bộ hệ thống một cách dễ dàng HMI có giao diện đồ họa,giúp cho người dùng có cái nhìn trực quan về tình trạng của hệ thống Ví dụ nhưnhững chương trình nhập liệu, báo cáo, văn bản, hiển thị LED, khẩu lệnh bằng giọngnói… Ngoài ra HMI còn giúp cho việc thiết kế tủ điện gọn gàng hơn vì thay thế được
số lượng lớn nút nhấn,đồng thời tiết kiệm đáng kể ngõ vào(input) của PLC.Hiện trênthị trường có các sản phẩm HMI của Seimen, Omron, TouchWin…
Ngày nay trên thế giới các hệ thống dây chuyền sản xuất tự động hóa,các robotsđều được tích hợp các hệ thống giao tiếp người và máy rất thông minh Hệ thống nàykhông những cho phép con người có thể điều khiển và giám sát môt cách dễ dàng cácthiết bị mà nó còn cung cấp các thông tin cần thiết cho người điều khiển một cách trựcquan nhất.Một hệ thống thông minh thì không thể thiếu được hệ giao tiếp này.Chính vìvậy HMI là một thành phần quan trọng kết nối giữa một nhân viên vận hành nhà máy
và một dây chuyền sản xuất tự động,HMI phải phù hợp với người sử dụng ở mọi cấp
Trang 14Hình 2.1: IOVU-XXX by IEI Technology
Hình 2.2: TPA60-T-by touchwin
2.1.1 Lịch sử về màn hình cảm ứng HMI
Từ năm 1971, Tiến sỹ Sam Hurst (người sáng lập của công ty Elographics) đã
là người đầu tiên chế tạo "cảm biến cảm ứng" (touch sensor), khi đó ông ta còn là mộttrợ giáo ở trường Đại học Kentucky (Hoa Kỳ) Khi chế tạo xong cảm biến này đượcgọi là "Elograph" và đã được đăng ký phát minh tại Quỹ Tài trợ Nghiên cứu củaTrường Đại Học Tổng hợp Kentucky Cảm biến "Elograph" không trong suốt như cácmàn hình cảm ứng thế hệ gần đây, tuy nhiên, sự ra đời của loại cảm biến "Elograph"
đã đánh dấu một mốc quan trọng của công nghệ màn hình cảm ứng
Đến năm 1974, lần đầu tiên màn hình cảm ứng dạng trong suốt đã được Sam
Trang 15đăng ký sáng chế công nghệ năm dây điện trở (five-wire resistive), là công nghệ đượcứng dụng trong hầu hết các màn hình cảm ứng hiện đang lưu hành trên thị trường.Ngày 24 tháng hai năm 1994, công ty Elographics chính thức thay đổi tên thành EloTouchSystems.Vì vậy ngày nay công ty Elo TouchSystems vẫn được coi là nơi phátminh ra màn hình cảm ứng và là một trong số ít các nhà cung cấp nhiều màn hình cảmứng nhất thế giới.
Một vài năm gần đây bắt đầu xuất hiện các màn hình có tính năng khá đặc biệttrên các lĩnh vực giải trí, trong những thiết bị điều khiển thế hệ mới.người dùng chỉviệc chạm đầu ngón tay vào những nút ảo được thiết kế hoặc vẽ bằng phần mềm trênmàn hình là lập tức thao tác tương ứng được thực hiện Loại màn hình này được gọi làmàn hình cảm ứng Sự ra đời của màn hình cảm ứng đã tạo ra rất nhiều tiện ích chocác ngành công nghiệp điện tử trong đó có cả lĩnh vực giải trí
2.1.2 Định ngĩa về màn hình cảm ứng
Màn hình cảm ứng là dạng màng hình thể hiện sự nhạy cảm và có những phảnhồi với các thao tác tiếp xúc,tác động của ngón tay,bút trâm …lên bề mặt mànhình.Màn hình cảm ứng có nhiều ưu điểm, nhưng ưu điểm quan trọng bậc nhất là cungcấp nhiều cách thức thiết kế, thay đổi giao diện ứng dụng, thiết bị so với một nhóm cácnút nhấn vật lý cố định như trước công nghệ màn hình cảm ứng hội đủ tiềm năng đểthay thế hầu hết tính năng quan trọng của chuột và bàn phím cũng như các nút nhấnđiều khiển
Trang 16hiệu xuất hiện ở chỗ chạm vào Nói chung, các cảm biến đều có một dòng điện hoặcmột tín hiệu dạng khác đi qua nó và việc chạm vào màn hình sẽ gây nên sự thay đổimột giá trị điện áp hoặc thay đổi dòng điện Sự thay đổi điện áp hoặc dòng điện nàyđược sử dụng để định vị chỗ bị chạm tay vào trên màn hình.
2.1.3.2 Bộ điều khiển
Bộ điều khiển là một bản mạch nhỏ nối giữa cảm biến cảm ứng và bộ xử lý Nótiếp nhận thông tin từ cảm biến cảm ứng và dịch sang dạng thông tin mà Bộ xử lý cóthể hiểu Thông thường, bộ điều khiển được lắp đặt ngay bên trong màn hìnhLCD Màn hình cảm ứng tích hợp sẵn bộ điều khiển có thể kết nối Bộ xử lý với nhiềuthiết bị khác ,còn những bộ điều khiển đặc biệt (chuyên dụng) thường được dùng đểkết nối với bộ đọc đĩa DVD
Thành phần gồm : IC chuyên dụng có chức năng nhận tín hiệu từ cảm biến cảmứng truyền về giải mã và chuyển đổi tín hiệu cấp cho vi điều khiển
IC chuyên dụng của màn hinh cảm ứng
Các IC chuyên dụng hỗ trỡ cho màn hình cảm ứng là : ADS7843, TCS2046,RSM1483
Ta chọn khảo sát IC ADS7843 là IC chuyên dụng hổ trỡ cho màn cảm ứng
Ưu điểm : Viết chương trình sẽ đơn giản hơn
Hình 2.3: sơ đồ chân và hình ảnh thực tế của IC ADS7843
- Chức năng của các chân
Vcc : Cấp nguốn nuôi cho IC điện áp từ 2,7V đến 5V
Vref : Cấp điện áp tham chiếu dung cho quá trình chuyển đổi ADC
Trang 17PENIRO : tạo ra sự kiện ngắt cho ADS7843 khi cảm biến cảm ứng được tácđộng
CS : Chân cho phép IC hoạt động ,Khi CS=1 IC bị cấm
BUSY: chân báo trạng thái chờ của IC, khi chân CS chưa cho phép
DLCK: chân cấp xung cho IC , tần số xung cấp khỏang 1 Micro giây
IN3,IN4 : chân tạo mã chọn chế độ phân giải cho IC trong quá trình chuyểnđổi ADC
DIN : chân cấp dữ liệu đầu vào
DOUT : Chân xuất dữ liệu đầu ra
GND : Chân nối đất cho
X+,X-,Y+,Y- : Chân kết nối với cảm biến cảm ứng
- Cách kết nối cảm biến cảm ứng với ADS7843 : chỉ cần xác định được cácchân X+ ,X- ,Y+ ,Y- của cảm biến cảm ứng đấu vào chân X+, X-, Y+, Y- củaADS7843
- Cách kết nối ADS7843 với vi điều khiển
Chuẩn giao tiếp : ADS7843 giao tiếp với vi điều khiển theo chuẩn SPI
Các dòng vi điều khiển có hổ trợ chuẩn giao tiếp SPI : là các dòng vi điềukhiển Thanh ghi SPI có chúc năng nhân dữ liệu từ ADS7843 chuyển về Nguyên tắc giao tiếp giữa ADS7843 với vi điều khiển tuân theo chuỗi sơ đổsau
Hình 2.4: sơ đồ chuỗi nguyên tắc giao tiếp giữa ADS7843 với VĐK
Màn hình tác động
Chân PENRIO tạo ngắt Chân BUSY lên cao
ADS7843 chuyển tín hiệu cho VĐK
Trang 18- Dữ liệu đầu vào ADS7843 : là dữ liệu mà ta phải cấp cho ADS7843 đượcVDK gửi qua cấp vào chân DIN Dữ liệu đó là một Buyte 8bit
Chức năng các BIT như sau :
S : là bit báo cho IC biết bắt đầu họat động , S=1 kích hoạt
MODE : bit chọn chế độ phân giải cho IC , có 2 chế độ 8BIT và 12BIT
số thiết bị, chẳng hạn như bộ đọc đĩa DVD, và các hệ thống máy tính chuyên dụnghoặc là không cần đến phần mềm điều khiển hoặc là đã có những phần mềm điềukhiển màn hình cảm ứng được đặt sẵn bên trong để dành riêng cho nó
Phần mềm TuochWin
TouchWin là màn hình HMI của Trung Quốc sản xuất với giá thành rẻ và sửdụng hiệu quả.Sau khi thiết kế giao diện trên máy tính chúng ta cần phải downloadxuống HMI để nó có thể thực hiện những công việc như chúng ta đã thiết kế Việcdownload được thực hiện trên phần mềm thiết kế giao diện thông qua cáp giao tiếpPC-HMI, cáp này thường được cung cấp bởi nhà sản suất hoặc có thể tự làm theohướng dẫn của nhà sản xuất
Phần mềm dùng để thiết kế giao diện cho HMI TouchWin TP460-L là phầnmềm TouchWin Edit Tool v2.9
Trang 19Giao diện chương trình thiết kế giống như hình.
Hình 2.5: Giao diện thiết kế phần mền TouchWin
Các đối tượng cơ bản trong thiết kế giao diện
Nút nhấn – Button: Nút nhấn có thể tác động vào vùng nhớ của PLC
S7-200 theo bit, làm thay đổi giá trị của bit đó,
Các thuộc tính cơ bản:
Object: Chứa địa chỉ bit mà nút nhấn sẽ tác động tới ví dụ M0.0, I0.0, …Operate: Qui định cách thức hoạt động của nút nhấn
Set ON: Set giá trị của bit trong Object = 1
Set OFF:Reset giá trị của bit trong Object = 0
Reverse: Đảo giá trị của bit trong Object
On Instant: Giá trị của bit trong Object bằng 1 chỉ khi nhấn và giử
Button: Qui định cách thức hiển thị của nút nhấn trên màn hình
Trang 20 Đèn hiển thị - Lam: Đèn hiển thị là đối tượng mà hình ảnh của nó thayđổi theo trạng thái của một bít trong vùng nhớ của PLC S7-200 Hai trạngthái hình ảnh của đèn tương ứng với giá trị 0, 1 của bit.
Các thuộc tính cơ bản:
Object: Chứa địa chỉ bit mà đèn hiển thị sẽ lấy giá trị để hiển thị ví dụ M0.0,I0.0, …
Lamp: Qui định cách thức hiển thị của đèn trên màn hình
Twinkle: Chọn kiểu đèn nhấp nháy
Stop: đèn sáng bình thường, không nhấp nháy
ON: đèn nhấp nháy khi bit ở trạng thái 1
OFF: đèn nhấp nháy khi ở trạng thái 0
Slow: Tốc độ nhấp nháy chậm
Fast:Tốc độ nhấp nhanh
Nhập số - Digital Input: Nhập số là đối tượng dùng để đưa một giá trịvào vùng nhớ của PLC S7-200 theo kiểu truy cập Byte, Word, DoubleWord.Các thuộc tính cơ bản:
Object: Khai báo biến nhớ mà sẽ thay đổi dữ liệu, ví dụ VW4, T73
Display: Quy định cách thức hiển thị trên màn hình
Format: Định dạng số, gồm Dec (số thập phân), Hex (số thập phân), Float (sốthực), Unsigned (số nguyên dương)
Bit length: Số kí tự hiện thị trên màn hình, gồm Total (tổng số kí tự hiển thị),Float (số kí tự sau dấu chấm)
Input: Khai báo khoảng giá trị của biến nhập vào
Hiển thị số - Digital Display: Hiển thị số là đối tượng dùng để hiển thịgiá trị của một vùng nhớ trên PLC S7-200 theo kiểu truy cậpByte, Word,DoubleWord
Các thuộc tính cơ bản:
Object: Khai báo biến nhớ mà sẽ thay đổi dữ liệu, ví dụ VW4, T73
Display: Quy định cách thức hiển thị trên màn hình Tương tự như đối tượngnhập số
Trang 21 Chuyển trang màn hình: Do giới hạn kích thước của màn hình HMI nênkhi có quá nhiều đối tượng để điểu khiển, theo giỏi thì không thể thiết kế trênmột trang mà hình mà phải thiết kết trên nhiều trang màn hình khác nhau.Khi thiết kế cần đưa các đối tượng có chức năng tương tự nhau trên mộttrang màn hình.Dựa vào mức độ liên quan giữa các đối tượng mà tạo sự liênkết giữa các trang màn hình bằng các phím chuyển màn hình.
Các thuộc tính cơ bản:
Operate: Qui định cách thức hoạt động
Screen ID: ID của màn hình cần chuyển tới
Log On: chuyển tới màn hình không cần xác nhận
Validate: Chuyển tới màn hình có yêu cầu nhập mật khẩu
2.1.4 Các loại màn hình cảm ứng
2.1.4.1 Màn hình cảm ứng kiểu điện trở
a Cấu tạo: Màn hình cảm biến điện trở gồm lớp kính mỏng bao phủ bên
ngoài 2 lớp mạch dẫn xuất điện và lớp mạch cảm biến Hai lớp này rất mỏng và đượcphân tách bởi một lớp đệm là những điểm riêng biệt không nhìn thấy được để tránhnhững tương tác không mong muốn
Hình 2.6: Cấu tạo màn hình cảm ứng kiểu điện trở
b Nguyên lý hoạt động: Khi hoạt động, dòng điện sẽ được truyền qua màn
hình, các lớp mạch này sẽ tương tác với nhau, gây ra sự thay đổi dòng điện và sẽ xácđịnh được vị trí chúng ta chạm vào
Trang 222.1.4.2.Màn hình cảm ứng kiểu điện dung
a Cấu tạo: Màn hình cảm ứng điện dung chỉ là một lớp (một lưới điện) được
bảo vệ bởi một lớp dẫn xuất điện, được làm chủ yếu từ oxit thiếc in-di (Indium tinoxide), mà không có lớp đệm
Hình 2.7:Cấu tạo màn hình cảm ứng kiểu điện dung
b Nguyên lý hoạt động: Các điện cực được đặt tại 4 góc màn hình để đo sự
thay đổi dòng điện khi có tác động Cơ thể chúng ta chứa điện tích nên khi chạm tayvào sẽ có sự thay đổi dòng điện trong lưới điện tại vị trí tác động, điện thế tại vị trí đó
sẽ bị sụt giảm, và đó là cách xác định vị trí được tương tác
2.1.4.3 Màn hình cảm ứng kiểu âm thanh
a Cấu tạo: Không có nhiều lớp mạch trên màn hình cảm ứng như những công
nghệ trên mà chỉ có một tấm kính mỏng làm chức năng hiển thị đồng thời chứa mộtmạch thiết bị điều khiển nhỏ và 4 bộ điều biến điện áp ngay phía dưới bề mặt kính
Trang 23Hình 2.8: Cấu tạo màn hình cảm ứng kiểu âm thanh
b Nguyên lý hoạt động: hoạt động của mà hình này là nhận diện âm thanh
được tạo ra khi người sử dụng chạm vào màn hình và chuyển đổi thành tín hiệu điện.Những tín hiệu này được số hóa bằng một thiết bị điều khiển rồi được so sánh với âmthanh đã được lập trình từ trước cho từng vị trí trên màn hình Giá thành sản xuất mànhình cảm biến áp dụng công nghệ này tương đối thấp, ngoài ra màn hình có khả năngchống xước và chống nước, bụi bẩn cao
2.1.4.4 Màn hình cảm ứng kiểu sóng âm
a Cấu tạo: Công nghệ sử dụng sóng siêu âm có cấu tạo bề mặt tương tự như
công nghệ cảm biến nhận diện âm thanh.Bề mặt chỉ gồm tấm kính mỏng, bao phủ trênnhững bộ điều biến điện áp có chức năng truyền và nhận trên hai trục X và Y
Hình 2.9:Cấu tạo màn hình cảm ứng kiểu sóng âm
b Nguyên lý hoạt động: Khi có sự tương tác vào màn hình, sóng thu nhận
được tại vị trí đó sẽ được gửi tới 2 trục X và Y để so sánh với bản đồ số hóa các vị trítrên màn hình, sự thay đổi sẽ được thực hiện nếu như tọa độ được tính toán là phù
Trang 24hợp.Thiết bị điều khiển sẽ gửi tín hiệu điện tới thiết bị điều biến có chức năng truyềngửi để chuyển đổi tín hiệu đó thành sóng siêu âm ngay bên trong bề mặt kính.Nhữngsóng này sẽ được truyền tới bộ điều biến có chức năng nhận bởi các hệ thống gươngphản xạ được đặt đối nhau, tại đó những sóng siêu âm này lại được chuyển thànhnhững tín hiệu điện.Quá trình này được lặp đi lặp lại trên 2 trục đặt tại mép của mànhình cảm ứng.
2.1.4.5 Màn hình cảm ứng kiểu hồng ngoại:
a Cấu tạo: Các cảm biến được bố trí ở trên và xung quanh màn hình, tạo thành
lưới tia hồng ngoại, khi chúng ta chạm vào thì lưới hồng ngoại ở chỗ đó bị ngắt quãng
và thiết bị xác định được vị trí tương tác
Hình 2.10: Cấu tạo màn hình cảm ứng kiểu hồng ngoại
b Nguyên lý hoạt động:Lưới hồng ngoại do các cảm biến xung quanh màn
hình tạo ra sẽ bị ngắt quãng khi tay chạm vào màn hình
Trang 252.1.5.2 Cổng kết nối với máy tính:
Giao tiếp theo cổng nối tiếp (COM): làm việc với Windows 95 / 98 / ME / NT /
có thể liệt kê ra một danh sách đầy đủ các địa chỉ ứng dụng màn hình cảm ứng
Các hệ thống điều khiển và tự động hoá
Sử dụng trong máy Photocopy
Hiển thị những dòng thông tin ngắn ở nơi công cộng
Toàn bộ chương trình được lưu nhớ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khốichương trình con hoặc chương trình ngắt (Khối chính OB1) Trường hợp dung lượngnhớ của PLC không đủ cho việc lưu trữ chương trình thì ta có thể sử dụng thêm bộ nhớngoài hỗ trợ cho việc lưu chương trình và dữ liệu (Catridge)
Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải cótính năng như một máy tính, nghĩa là phải có một bộ vi xử lí (CPU), một hệ điều hành,một bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển và để trao đổi thông tin với môi trườngxung quanh Bên cạnh đó nhằm phục vụ các bài toán điều khiển số, PLC còn cần phải
Trang 26có thêm những khối chức năng đặc biệt khác như bộ đếm (Counter), bộ định thời(Timer) Và những khối hàm chuyên dụng.
iii/ Interrup (Chương trình ngắt) : Miền chứa chương trình ngắt, được tổ chứcthành hàm và có khả năng trao đôi dữ liệu với bất cứ 1 khối chương trinh nào khác.Chương trình này sẽ được thực hiện khi có sự kiện ngắt xảy ra Có rất nhiều sự kiệnngắt như: Ngắt thời gian, ngắt xung tốc độ cao…
b/ vùng chứa tham số của hệ điều hành: Chia thành 5 miền khác nhau
I (Process image input) : Miền dữ liệu các cổng vào số, trước khi bắt đầu thựchiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng vào số, trước khi bắtđầu thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng đầu vào cấtgiữ chúng trong vùng nhớ I Thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếptrạng thái logic của cổng và số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đếm I
Q (Process Image Output): Miền bộ đếm các dữ liệu cổng ra số Kết thưc giaiđoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tới cổng ra số.Thông thường chương trình không trực tiếp gán giá trị tới tận cổng ra mà chỉ chuyểnchúng tới bộ đệm Q
M (Miền các biến cờ): Chương trình ứng dụng sử dụng những biến này để lưugiữ các tham số cần thiết và có thể truy nhập nó theo Bit (M), byte (MB), từ (MW) hay
từ kép (MD)
T (Timer): Miền nhớ phục vụ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu giữ giá trịthời gian đặt trước (PV-Preset Value), giá trị bộ đếm thời gian tức thời (CV-Current
Trang 27C (counter): Miền nhớ phục vụ bộ đếm bao gồm việc lưu trữ giá trị đặt trước(PV- Peset Value), giá trị đếm tức thời (CV-Current Value) và giá trị logic đầu ra của
bộ đệm
c/ Vùng chứa các khối dữ liệu: được chia làm 2 loại:
DB (Dât Block): Miền chứa dữ liệu được tổ chức thành khối Kích thước cũngnhư số lượng khối do người sử dụng quy định, phù hợp với từng bài toán điều khiển.Chương trình có thể truy nhập miền này theo từng bit (DBX), byte (DBB), từ (DBW),hoặc từ kép (DBD)
L (Local dât block): Miền dữ liệu địa phương, được các khối chương trìnhOB1, chương trình con, chương trình ngắt tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tứcthời và trao đổi dữ liệu của biến hình thức với những khối chương trình gọi nó Nộidung của một khối dữ liệu trong miền nhớ này sẽ bị xóa khi kết thúc chương trìnhtương ứng trong OB1, chương trình con, chương trình ngắt Miền này có thể được truynhập từng chương trình theo bit (L), byte (LB), từ (LW) hoặc từ kép (LD)
2.2.1.2 Vòng quét chương trình:
PLC thực hiện chương trình theo chu kì lập Mỗi vòng lập được gọi là vòngquét (Scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổngvào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từngvòng quét chương trình thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB(Block End) Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dungcủa bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn truyềnthông nội bộ và kiểm tra lỗi
Chú ý rằng bộ đệm I và Q không liên quan tới các cổng và ra tương tự nên cáclệnh truy nhập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lí chứ không thôngqua bộ đệm Thời gian cần thiết để PLC thực hiện 1 vòng quét gọi là thời gian vòngquét (Scan Time) Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng quétnào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau Có vòng quét đượcthực hiện lâu, có vòng quét được thực hiện nhanh tùy thuộc vào số lệnh trong chươngtrình được thực và khối dữ liệu truyền thông trong vòng quét đó
Như vậy giữa việc đọc dữ liệu từ đối tượng để xử lý, tính toán và việc gởi tínhiệu điều khiển đến đối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gian vòng
Trang 28quét Nói cách khác, thời gian vòng quét quyết định tính thời gian thực của chươngchương trình điều khiển trong PLC Thời gian vòng quét càng ngắn, tính thời gian thựccủa chương trình càng cao Nếu sử dụng các khối chương trình đặc biệt có chế độ ngắt,
ví dụ như khối OB40, OB80 , chương trình của các khối đó sẽ được thực hiện trongvòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt cùng chủng loại Các khối chương trình này
có thể được thực hiện tại mọi điểm trong vòng quét chứ không bị gò ép là phải ở tronggiai đoạn thực hiện chương trình Chẳng hạn nếu 1 tín hiệu báo ngắt xuất hiện khi PLCđang ở giai đoạn truyền thông và kiểm tra nội bộ, PLC sẽ ngừng công việc truyềnthông, kiểm tra thực hiện khối chương trình tương ứng với tín hiệu báo ngắt đó Vớihình thức xử lí tín hiệu ngắt như vậy, thời gian vòng quét sẽ càng lớn khi càng cónhiều tín hiệu ngắt xuất hiện trong vòng quét Do đó để nâng cao tính thời gian thựccho chương trình điều khiển, tuyệt đối không nên viết chương trình xử lí ngắt quá dàihoặc quá lạm dụng việc sử dụng chế độ ngắt trong chương trình điều khiển
Tại thời điểm thực hiện lệnh vào ra, thông thường lệnh không việc trực tiếp vớicổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số Việctruyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 3 điều hành CPUquản lí Ở 1 số module CPU, khi gặp lệnh vào ra ngay lập tức, hệ thống sẽ cho dừngmọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lí ngắt, để thực hiện lệnh trực tiếp vớicổng vào ra
2.2.1.3 Cấu trúc chương trình:
Chương trình S7-200 được lưu trong bộ nhớ của PLC ở vùng giành riêng chochương trình và có thể được lập với 2 dạng cấu trúc khác nhau
a/Lập trình tuyến tính: toàn bộ chương trình nằm trong một khối trong bộ nhớ.Loại hình cấu trúc tuyến này phù hợp với những bài toán tự động nhỏ, không phức tạp.Khối được chọn phải là khối OB1, là khối mà PLC luôn quét và thực hiện các lệnhtrong đó thường xuyên, từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng và quay lại lệnh đầu tiên
b/ Lập trình cấu trúc: Chương trình được chia thành những phần nhỏ và mỗiphần thực thi những nhiệm vụ chuyên biệt riêng của nó, từng phần này nằm trongnhững khối chương trình khác nhau Loại hình cấu trúc này này phù hợp với những bàitoán điều khiển nhiệm vụ và phức tạp PLC S7-200 có 3 loại khối cơ bản sau:
Trang 29- Loại khối OB1 ( Organization Block) : Khối tổ chức và quản lí chương trìnhđiều khiển Khối này luôn luôn được thực thi, và luôn được quét trong mỗi chu kì quét.
- Loại khối SBR (Khối chương trình con) : Khối chương trình với những chứcnăng riêng giống như 1 chương trình con hoặc một hàm (chương trình con có biếnhình thức) Một chương trình ứng dụng có thể có nhiều khối chương trình con và cáckhối chương trình con này được phân biệt với nhau bằng tên của chương trình con đó
- Loại khối INT (Khối chương trình ngắt): Là loại khối chương trình đặc biệt
có khả năng trao đổi 1 lượng dữ liệu lớn với các khối chương trình khác Chương trìnhnày sẽ được thực thi mỗi khi có sự kiện ngắt xảy ra
2.2.2 Giơi thiệu về CPU 222
Đặc tính
Điện áp vào AC 220V
Cổng vào DC
Cổng ra relay
Kích thước vật lí: Rộng x Cao x Sâu : 120 x 80 x 62
Kích thước bộ nhớ chương trình cho phép: 12 KB
Kích thước bộ nhớ dữ liệu cho phép: 8 KB
Số bít nội/ counters/ timers: 256/ 256/ 256
Timers trong đó có ba độ phân giải là 1ms, 10ms, 100ms, timer đếm có nhớđếm hay không có nhớ
Số bộ đêm tốc độ cao: 4 bộ đếm tốc với tấn số 30 KHz
Số cổng vào ra: 8 cổng vào/ 6 cổng ra
Đầu vào
Tầm ở trạng thái ON: 15-30V DC, dòng nhỏ nhất 4 mA
Trạng thái ON bình thường: 24VDC, 7mA
Trạng thái OFF lớn nhất: 5 VDC, 1mA
Đầu ra
Kiểu đầu ra: Relay
Tầm điện áp 5 đến 30 VDC /250VAC
Dòng tải tối đa: 2A/ điểm; 8A/ common
Quá dòng: 7A với contact đóng
Trang 30Điện trở cách li: nhỏ nhất 100 M.
Thời gian chuyển mạch: tối đa 10ms
Thời gian sử dụng: 10.000.000 với công tắc cơ khí; 100.000 với tốc độ tải.Chế độ bảo vệ ngắn mạch: không có
Nút thay đổi trạng thái làm việc của PLC
Down load/Upl oad
Nỳt kiểm tra trạng thái của chương trình.
Mở, tạo mới,
lưu một CT
điều khiển
Trang 31Một số thành phần quan trọng trong phần mềm STEP 7 MicroWin–Phụ luc B
2.4 Module xử lý nhiệt độ
Phân loại : Module nhiệt độ gồm 2 loại:
- EM231 TC
- EM231 RTD (thermocouple có đầu dò bằng platinum)
Được thiết kế tương thích với PLC S7-200 có CPU 222 trở lên
Hình 2.12: Module EM231 AI4 RTD
Hình 2.13: Module EM231 AI8 TC
Trang 32Hình 2.14: Module EM231 AI4 TC
Đặc tính kỹ thuật tiêu biểu
SF: ON module bị lỗi, OFF module không bị lỗi
Đặc tính ngõ vào analog
Độ phân giải ngõ vào
maxNguồn cung cấp cực
đại
Module thermocouple EM231 TC
Module EM231 TC là loại module sử lý nhiệt độ tương thích sử dụng được với
7 loại thermocouple sau: J, K, E, N, S, T, R chúng cho phép kết nối với S7-200 vớicác mức tín hiệu analog mức thấp, khoảng 680mV Sử dụng các switch DIP để chọn
Trang 33Cấu hình module thermocouple
Trên module có 8 witch DIP, trong đó switch DIP từ 1 đến 3 sử dụng để chọnlựa loại thermocouple, DIP 5 chọn điều khiển sự cố chập mạch sensor, DIP 6 kiểm trakết nối, DIP 7 chọn loại nhiệt độ xử lý và DIP 8 chọn bù khi có mối nối từthermocouple với dây khác
Sử dụng các SW từ 1 đến 3 để lựa chọn loại thermocouple xem bảng sau:
Bảng 2.2: Cách sử dụng các SW từ 1 đến 3 để lựa chọn loại thermocouple
0
1
SW5 chọn điều khiển sự cố chập mạch sensor vượtquá nhiệt độ cho phép, cả mức thấp và mức cao
Trang 34Switch 6 Kiểm tra kết nối bị hở Cài đặt Mô tả
bị hở được thực hiện bằng cách cấp cho đoạn cuối đầu vào một dòng 25µA luôn luôn tiến hành kiểm trakết nối thậm chí khi nguồn dòng không được sử dụng EM231 pháthiện đầu dây bị hởnếu tín hiệu sấp xỉvượt quá
200mV
tắc 7 để chọn đơn
vị nhiệt độ là độ Chay độ F
dụng để chọn bù khi có mối nối từ thermocouple với dây khác
2.5 Cảm biến nhiệt độ
Nhiệt độ từ môi trường sẽ được cảm biến hấp thu, tại đây tùy theo cơ cấu củacảm biến sẽ biến đại lượng nhiệt này thành một đại lượng điện nào đó Như thế một
Trang 35của cảm biến” Cụ thể điều này là: Các loại cảm biến mà các bạn trông thấy nó đều làcái vỏ bảo vệ, phần tử cảm biến nằm bên trong cái vỏ này ( bán dẫn, lưỡng kim….) do
đó việc đo có chính xác hay không tùy thuộc vào việc truyền nhiệt từ môi trường vàođến phần tử cảm biến tổn thất bao nhiêu ( 1 trong những yếu tố quyết định giá cảmbiến nhiệt )
Một nguyên tắc đặt ra là: Tăng cường trao đổi nhiệt giữa cảm biến và môitrường cần đo
2.5.1 Phân loại cảm biến nhiệt độ
2.5.1.1 Cặp nhiệt điện (Thermocuple)
Là cảm biến nhiệt dung rộng rãi trong công nghiệp Cặp nhiệt điện được tạo từhai sợi kim lọai khác nhau và có ít nhất là hai mối nối (junction), đầu tiếp xúc đốitượng đo, gọi là “điểm nóng”, đầu còn lại giữ nhiệt độ chuẩn , gọi đầu ra
Về nguyên tắc khi ta đốt nóng mối nối của hai kim loại bất kỳ đền sinh ra mộtsuất điện động nhiệt,nhưng không phải kim nào cũng làm thermocouple được ,màphải
là những kim loại có đặc tính:độ tinh khiết cao,nhiệt dộ nóng chảy cao hơn nhiệt độcần đo,chống ăn mòn tốt,có khả năng lặp lại trong khoảng thời gian dài(repeable),dẫnđiện,dẫn nhiệt tốt
Với vật liệu cấu tạo khác nhau,ta có các lạo thermocouple khác nhau tương ứngvới giá thành thay dổi rõ rệt.Trên thị trường hiện nay có các loại như:J,K,T,R,B,S…
Ưu điểm:Tầm đo nhiệt rộng(>600oC),giá thành thấp,đơn giản,thời gian đáp ưngnhanh.)
Hình 2.15: Cấu tạo của Thermocuple
2.5.1.2 Nhiệt điện trở RTD
Trang 36Cấu tạo của RTD gồm có dây kim loại làm từ: Đồng, Nikel, Platinum,…được quấn tùy theo hình dáng của đầu đo Khi nhiệt độ thay đổi điện trở giữa hai đầu dây kim loại này sẽ thay đổi, và tùy chất liệu kim loại sẽ có độ tuyến tính trong một
khoảng nhiệt độ nhất định.Phổ biến nhất của RTD là loại cảm biến Pt, được làm từ Platinum Platinum có điện trở suất cao, chống oxy hóa, độ nhạy cao, dải nhiệt đo được dài Thường có các loại: 100, 200, 500, 1000 ohm tại 0 D.C Điện trở càng cao thì độ nhạy nhiệt càng cao
RTD thường có loại 2 dây, 3 dây và 4 dây
Hình 2.16 :Cấu tạo nhiệt điện trở RTD
2.5.1.3 Thermistor.
Thermistor được cấu tạo từ hổn hợp các bột ocid Các bột này được hòa trộn theo tỉ lệ và khối lượng nhất định sau đó được nén chặt và nung ở nhiệt độ cao Và mức độ dẫn điện của hổn hợp này sẽ thay đổi khi nhiệt độ thay đổi
Có hai loại thermistor: Hệ số nhiệt dương PTC- điện trở tăng theo nhiệt độ; Hệ
số nhiệt âm NTC – điện trở giảm theo nhiệt độ Thường dùng nhất là loại NTC
Thermistor chỉ tuyển tính trong khoảng nhiệt độ nhất định 50-150D.C do vậy người ta ít dùng để dùng làm cảm biến đo nhiệt Chỉ sử dụng trong các mục đích bảo
vệ, ngắt nhiệt
2.6 Giới thiệu hệ thống sử dụng nhiệt
Đại lượng nhiệt là một trong những tầm quan trọng trong thực tế ,nên việc điều khiển và giám sát,am hiểu hệ thống nhiệt sẽ giúp ta giải quyết nhiều vấn đề trong thực
tế, góp phần tích cực vào nâng cao năng suất lao động cho con người,tăng chất lượng của hàng hoá đặt biệt là trong lĩnh vực sản xuất,xuất khẩu, đáp ứng được các tiêu chuẩn về chất lượng và an toàn sản phẩm của quốc tế
Trang 37Hệ thống lò nung gốm sứ
Quá trình nung gồm 3 giai đoạn
1 Giai đoạn sấy
Trước khi nung, sản phẩm được sấy từ 1 đến 3 giờ, tuỳ thuộc vào kích cỡ của sản phẩm Các sản phẩm có kích cỡ lớn phải được sấy lâu hơn để tránh bị nứt trong khi nung Mục đích của quá trình sấy là giảm độ ẩm trong sản phẩm nung, nhiệt độ sấythường vào khoảng 200 OC
2 Giai đoạn nung (nhiệt độ từ 200 - 1200 C)
Sau giai đoạn sấy, nhiên liệu được đưa thêm vào buồng đốt và đốt trong khoảngthời gian từ 4 - 5 giờ Thời gian bảo ôn là 30 phút Khi ngọn lửa trong gầm gi sáng trắng là lúc than trong lò đã cháy đều, lúc đó dừng đốt củi để than tự cháy trong lò Quá trình này kéo dài từ 10 - 12 giờ Quá trình nung đốt lò than thủ công được thực hiện chủ yếu dựa vào kinh nghiệm nung đốt của các thợ lò Quá trình cháy trong lò là một quá trình tự nhiên, nhiệt độ nung phụ thuộc vào chất lượng than cám, cách phối liệu, đấu chế và số lượng than chồng vào lò
Theo kinh nghiệm khi chồng lò thì lượng than chồng ở xung quanh tường lò và cửa lò nhiều hơn ở giữa lò Than dùng trong gầm gi được đấu chế có tỷ lệ than cao hơn để dễ bén trong quá trình nung (tỷ lệ than 80%, chất độn 20%)
3 Giai đoạn làm nguội
Quá trình làm nguội là một quá trình tự nhiên, thời gian từ khi chồng lò đến khi
ra lò phải mất từ 4 - 5 ngày tuỳ theo sản phẩm nung đốt lớn hay nhỏ Trong quá trình
dỡ lò, vì sản phẩm và nhiên liệu được xếp chồng xen kẽ nên đây cũng là một khâu rất nặng nhọc, ảnh hưởng đến sức khoẻ của người lao động do bụi than và hơi nóng
Trang 38Chương 3
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát màn hình cảm ứng HMI
- Tìm hiểu hệ thống nhiệt lò nung gạch
- Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển giám sát nhiệt độ tự động ứng dụng màn hình cảm ứng HMI TP460-L.và PLC S7 200 – CPU 222
3.2 Linh kiện,thiết bị được sử dụng trong thiết kế và điều khiển
Bảng 3.1: Bảng linh kiện,thiết bị được sử dụng trong thiết kế và điều khiển
TP460-L
3.3 Phương pháp nghiên cứu
Trang 393.3.1 Phương pháp lý thuyết
- Tìm hiểu tài liệu về màn hình cảm ứng HMI
- Tìm hiểu tài liệu về phần mềm TouchWin và phần mềm STEP 7 MicroWin
- Tìm hiểu tập lệnh cơ bản của PLC S7200-CPU 222
- Tìm hiểu lý thuyết về module xử lý nhiệt EM 231
- Cách giao tiếp giũa máy tinh PC ,PLC và màn hình cảm ứng HMI
o PLC S7-200 đọc tính hiệu từ module EM 231 đo từ cảm biến, nhậnlệnh từ HMI TouchWin TP460-L để xử lý, sau đó điều khiển cácthiết bị đóng ngắt hoạt động theo đúng chu trình
- Phương pháp đo bằng đồng hồ cơ
Trang 40Chương 4
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Màn hình giao tiếp người và máy (HMI):
Trong đề tài này, nhóm sử dụng HMI của nhà sản xuất TouchWin, modelTP460-L Phần mềm sử dụng để thiết kế giao diện cho HMI này là phần mềmTouchWin Edit Tool v2.96, được download miễn phí trên trang web của nhà sản xuất
Từ điều kiện thực tế nhóm đã chọn HMI TouchWin vào hệ thống với chức năngnhập tín hiệu điều khiển nhiệt độ và giám sát lại hệ thống
Hình 4.1: Màn hình cảm ứng TP460-L