Điều khiển và giám sát dây chuyền sản xuất café dùng PLC Siemens S7-1200.

ĐỀ TÀI 20: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
CAFÉ DÙNG PLC S7-1200 - HMI

1. ĐỀ BÀI
Hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất Café có nhiệm vụ điều khiển trộn Café
theo yêu cầu bảng 1. Thông qua phần mềm giám sát yêu cầu ở bảng 2 giúp người vận
hành điều khiển và giám sát được toàn bộ hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất Café.
Hệ thống bao gồm tủ điện điều khiển 3 băng tải, 1 động cơ trộn và 3 van điện từ; giao
diện điều khiển giám sát trên màn hình HMI; bộ điều khiển là PLC S7-1200 có nhiệm vụ
đọc loadcell và xuất tín hiệu điều khiển.
Hệ thống bơm nước có các thiết bị như sau:
- PLC S7-1200
- Màn hình HMI TP700 Comfort hoặc tương tự
- 03 van điện từ để xả nguyên liệu
- Động cơ BT1: 380V-3pha, 2Hp
- Động cơ BT2: 380V-3pha, 2Hp
- Động cơ BT3: 380V-3pha, 1Hp
- Công suất bồn trộn: 10HP-3pha, bồn trộn 100kg ngun liệu
- Cơng suất máy đóng gói: 5HP-1pha
- Cảm biến trọng lượng
- Các nút nhấn: START, STOP, RESET, EMER-STOP
- Các đèn báo hiển thị: RUN-L, STOP-L, ERR-L
Bảng 1: Lập trình PLC theo các yêu cầu sau:
STT
Nội dung
Trạng thái ban đầu
1
Cấp nguồn, đèn báo 3 pha và đèn STOP-L sáng. Các băng tải khơng hoạt
động. Các van đóng
Trường hợp không bị lỗi
2

Nhấn START, đèn RUN-L sáng, hệ thống hoạt động, đèn STOP-L tắt.
4
Van điện từ 1 mở. Băng tải 1 chạy đưa café xuống bồn để trộn và sấy café.
5
Khi loadcell đã cân được 100kg thì van điện từ 1 đóng lại, băng tải 1 dừng.
6
Sau 5s, van điện từ 2 mở bồn phụ gia đưa phụ gia xuống bồn trộn.
Khi loadcell đã cân được 120kg (bao gồm 100kg ban đầu) thì động cơ trộn
7
bắt đầu hoạt động.
Sau 1 phút, động cơ trộn dừng lại, van điện từ 3 mở ra đưa hỗn hợp café
8
xuống băng tải 2, băng tải 2 chạy đưa café sau đã trộn qua buồng làm mát và
rơi xuống thùng chứa.
Sau khi hết hỗn hợp (nhận biết bằng cảm biến), sau 5s van điện từ 3 đóng
9
lại, Băng tải 2 chạy thêm 10s rồi dừng.
10 Khi thùng chứa đầy, cảm biến được tác động, Băng tải 3 chạy đưa thùng ra


11

12
13
14
14

15

16

17
18

ngoài. Số lượng thùng tăng 1 đơn vị. Sau 5s, Băng tải 3 dừng.
Nhấn STOP hệ thống thực hiện xong chu trình mới quay lại trạng thái ban
đầu
Trường hợp bị lỗi
Trường hợp Rờ le nhiệt tác động thì dừng động cơ tương ứng, đèn ERR-L và
RUN-L tắt.
Trường hợp Van điện từ 1 không mở (cảm biến không nhận được café rơi
xuống), dừng động cơ băng tải 1, đèn ERR-L và RUN-L tắt.
Trường hợp Van điện từ 2 không mở (cảm biến không nhận được café rơi
xuống), đèn ERR-L và RUN-L tắt.
Trường hợp Van điện từ 3 không mở (cảm biến không nhận được café rơi
xuống), dừng động cơ băng tải 2, đèn ERR-L và RUN-L tắt.
Khi hệ thống bị lỗi, phải nhấn RESET để xác nhận khắc phục xong và xoá
lỗi, kể cả khi mất điện lúc hệ thống đang báo lỗi (phải nhớ trạng thái lỗi khi
mất điện).
Sau khi nhấn RESET, hệ thống trở lại trạng thái ban đầu
Khi hệ thống đang ở trạng thái ban đầu, nếu có bất kỳ lỗi nào xảy ra thì đèn
ERR-L phải sáng
Trường hợp khẩn cấp EMERGENCY
Nhấn nút EMER hệ thống dừng hoạt động, đèn STOP-L và ERR-L sáng, đèn
RUN-L tắt
Nhả nút EMER, phải nhấn RESET thì hệ thống trở lại trạng thái ban đầu.
Bảng 2: Lập trình giao diện giám sát và điều khiển cho hệ thống trên HMI

theo yêu cầu sau:
BẢNG ĐIỀU

KHIỂN
START
STOP

Bồn chứa
café
Van điện
từ 1

Bồn chứa
phụ gia

Băng tải 1

STOP-L

Van điện
từ 2

RUN-L

RESET
EMER

BẢNG TRẠNG THÁI

Bồn trộn

Van điện
từ 3

ERR-L
Băng tải 2

Loadcell

EXIT

Băng tải 3

Thùng
chứa

Buồng làm
mát

Khối lượng:__kg
Số thùng:______


Hình 1: Giao diện điều khiển và giám sát
STT
1

2
3
4
5
6
7

8

9

10

11

12
13
14

Nội dung
Giao diện giám sát chia thành 3 phần: Bảng điều khiển, Quy trình và Bảng
trạng thái, nền màu trắng.
Bảng điều khiển
Nút nhấn START hình trịn, màu xám, có chữ “START”. Hoạt động như nút
nhấn START thực tế
Nút nhấn STOP hình trịn, màu xám, có chữ “STOP”. Hoạt động như nút
nhấn STOP thực tế
Nút nhấn RESET hình trịn, màu xám, có chữ “RESET”. Hoạt động như nút
nhấn RESET thực tế
Nút nhấn giữ EMER hình trịn, màu xám, có chữ “EMER”. Hoạt động như
nút nhấn EMER thực tế
Nút nhấn Exit hình chữ nhật bo góc, màu xám, có chữ “EXIT”.
Khi nhấn nút EXIT này thì thốt khỏi chương trình giám sát
Phần Quy trình phải có đủ các thành phần như mẫu.
Hình Bồn chứa café màu xám.
Có van điện từ 1 màu xám. Khi hoạt động chuyển sang màu xanh. Khi có lỗi
chuyển thành màu đỏ

Hình Bồn chứa phụ gia màu xám.
Có van điện từ 2 màu xám. Khi hoạt động chuyển sang màu xanh. Khi có lỗi
chuyển thành màu đỏ
Hình Bồn trộn màu xám.
-Có van điện từ 3 màu xám. Khi hoạt động chuyển sang màu xanh. Khi có
lỗi chuyển thành màu đỏ.
-Có động cơ trộn màu xám. Khi hoạt động chuyển sang màu xanh. Khi có lỗi
chuyển thành màu đỏ.
Hình băng tải 1,2,3:
Có hình băng tải màu xám. Khi hoạt động chuyển sang màu xanh. Khi có lỗi
chuyển thành màu đỏ.
Bảng trạng thái
Đèn STOP-L màu xám, có chữ “STOP-L”
Khi đèn STOP-L sáng thì chuyển thành màu vàng
Đèn RUN-L màu xám, có chữ “RUN-L”
Khi đèn RUN-L sáng thì chuyển thành màu xanh
Đèn ERR-L màu xám, có chữ “ERR-L”


15
16

Khi đèn ERR-L sáng thì chuyển thành màu đỏ
Ơ khối lượng hiển thị giá trị cảm biến loadcell cân được.
Ô số thùng hiển thị số thùng sản phẩm đã hoàn thành

2. YÊU CẦU
a. Vẽ sơ đồ nguyên lý của hệ thống
b. Tính tốn và chọn thiết bị PLC, cảm biến, contactor, tủ điện…
c. Vẽ sơ đồ bố trí thiết bị.

d. Vẽ sơ đồ đấu nối thiết bị
e. Vẽ lưu đồ và lập trình điều khiển trên PLC theo yêu cầu trên.
f. Lập trình giám sát giao diện HMI