Dây chuyền sản xuất mì ăn liền bằng phần mềm s7300 và WinCC

Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
 
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Tên đề tài : Thiết kế mô hình SCADA dây chuyền sản xuất mì ăn liền.
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Phạm Hữu Nhân
Mã số sinh viên : 3051070025
Ngành : Kỹ thuật Điện
Giáo viên hướng dẫn : Ks Nguyễn An Toàn . Khoa: Kỹ thuật và Công nghệ.
Bộ môn: Kỹ thuật Điện
Mục tiêu của đề tài:
Điều khiển và giám sát dây chuyền sản xuất mì ăn liền dùng S7-300 và phần
mềm WinCC.
Nội dung cơ bản dự kiến thực hiện:
Chương 1: Tổng quan về công nghệ sản xuất mì ăn liền.
Chương 2: Các thiết bị chính
Chương 3: Thiết kế chương trình với S7-300
Chương 4: Thiết kế mạng SCADA cho hệ thống dây chuyền phân loại sản
phẩm
Quy Nhơn, Ngày 29 tháng 12 năm 2011
Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
MỞ ĐẦU
Trong thời đại hiện nay, cùng với sự phát triển xã hội, quá trình công nghiệp hóa cũng
phát triển một cách mạnh mẽ và không ngừng. Những công trình công nghiệp lớn và
trọng điểm đều được áp dụng ở mức độ tự động hóa tương đối cao. Mọi thành tựu về
tự động hóa đều phải được thực hiện trên nền tảng của lý thuyết điều khiển tự động.
Chính vì vậy, lý thuyết điều khiển tự động là yếu tố quyết định của mọi quá trình tự
đó.

Tự động hoá có mặt từ khâu thiết kế đến khâu đóng gói sản phẩm trong một dây
chuyền sản xuất. Tự động thiết kế CAD không chỉ cần thiết kế sản phẩm, mà còn dùng
để mô phỏng, tính toán, phân tích.Ngày nay, người ta rất quan tâm đến một dạng phát
triển nữa của CAD. Đó là CAE (Computer Aide Engineering). CAE dùng để phân tích
kĩ thuật và tìm lời giải hợp lí nhất ngay trong giai đoạn thiết kế. Một dạng phát triển
nữa của CAD là công nghệ tạo mẫu nhanh RPT (Rapid Prototyping Technology).
Theo công nghệ này, các thông tin về sản phẩm được thiết kế trên máy tính và sẽ
chuyển trực tiếp sang thiết bị RPT để tạo ngay ra mẫu vật 3 chiều.Như vậy, chỉ riêng
một vấn đề nhỏ của kĩ thuật tự động hoá, CAD đã có thể làm thay đổi nhiều quá trình
sản xuất. Khi mới ra đời, CAD đã được một cơ quan khoa học của Mỹ đánh giá như
một công nghệ mới “làm tăng năng suất lên gấp bội, mà chưa công nghệ nào đạt tới”,
đồng thời dẫn ra ví dụ minh hoạ về việc rút ngắn thời gian thiết kế một chiếc máy bay
từ 1,5 năm với hơn 1 ngàn kĩ sư, xuống còn vài tuần với một nhóm nhỏ kỹ sư. Ngày
nay, CAD vẫn trên đà phát triển mới.Một ứng dụng nữa của kĩ thuật tự động hoá là có
thể dùng máy tính trực tiếp điều khiển đến từng thiết bị, từng dây chuyền sản xuất
cũng như toàn bộ hệ thống sản xuất. Từ việc điều khiển số NC (Numerical Control),
điều khiển bằng máy tính CNC (Computer Numerical Control) cho đến việc ứng dụng

Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
các “máy tính nhúng” trong các bộ điều khiển các thiết bị, là một bước đường dài của
sự phát triển làm tăng sự ổn định và hiệu quả sử dụng lên rõ rệt.Một trong những đặc
trưng của trình độ tự động hoá hiện đại là mức độ xử lí thông minh trong các tình
huống xẩy ra ở quá trình công nghệ. Vì vậy, cần có những sensor tinh xảo để nhận biết
về các tình huống đó. Ngày nay, trên cơ sở những thành tựu của hệ thống tích hợp
khoa học Micro và Nano (Micro Nanoscience Integrated Systems) nhiều tổ hợp các
sensors tạo ra các cụm cảm biến đa năng, cho phép nhanh chóng nhận thức môi trường
và tình huống từ nhiều thông tin cùng một lúc.
Vài nét đặc trưng của ngành tự động hoá hiện đại vừa điểm qua, càng tô đậm vai
trò chủ đạo của nó trong nền kinh tế kĩ thuật hiện đại.
Ngày nay, nhiều người đã thừa nhận rằng, nói đến công nghiệp hoá, hiện đại hoá

không thể không nói đến tự động hoá, mà linh hoạt hoá là một trong những tiêu chí
quan trọng để đánh giá hệ thống tổ chức sản xuất đáp ứng yêu cầu cạnh tranh khốc liệt
trên thị trường. Những bước đi từ số hoá đến máy tính hoá hệ thống sản xuất, dịch vụ
ngày càng thực hiện theo con đường mềm hoá, linh hoạt hoá để thích nghi với thị
trường biến động. Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing Systems)
trở thành biểu tượng cho nền sản xuất hiện đại. Hệ thống sản xuất tự động này cho
phép đáp ứng nhanh với yêu cầu thay đổi mẫu mã và đặc tính kĩ thuật của sản phẩm
trong thị trường cạnh tranh. Hệ thống sản xuất linh hoạt cũng rất thích hợp với quy mô
sản xuất vừa và nhỏ. Hệ thống sản xuất tích hợp với máy tính CIM (Computer
Integrated Manufacturing) trở thành cốt lõi cho hệ thống quản lý công nghệ và kinh tế

Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
của các doanh nghiệp hiện đại. Như vậy, càng ngày tự động hoá càng nổi lên với vai
trò chủ đạo, dẫn dắt nhiều ngành kinh tế kĩ thuật phát triển.
Bản thân tự động hoá là một liên ngành. Nó không thuộc một ngành kinh tế kĩ thuật
riêng biệt nào, nhưng lại có mặt ở hầu hết các ngành kinh tế kĩ thuật. Nếu hình ảnh
“máy tính nhúng” (embeded) trong từng thiết bị và trong cả doanh nghiệp hiện đại là
một hình ảnh đẹp đã phổ biến khắp nơi, thì cũng có thể nói rằng, ngày nay tự động hoá
đã “nhúng” trong hầu hết các ngành kinh tế kĩ thuật.
Từ cuối thế kỉ 18, người châu Âu đã bắt đầu sản xuất và sử dụng sản phẩm mì
sợi.Và nó trở thành thực phẩm truyền thống của các nước châu âu, đặc biệt là ở Ý và
Pháp . Sau đó, sản phẩm du nhập vào châu Á . Và sau đó, để tiết kiệm thời gian chế
biến, người châu Á ( đầu tiên là Nhật ) đã đưa ra công nghệ sản xuất mì chuẩn bị bữa
ăn nhanh gọi là mì ăn liền . Từ đó đến nay, mì ăn liền đã không ngừng được cải tiến và
phát triển về sản lượng và chất lượng . Công nghệ sản xuất mì ăn liền luôn được nâng
cao.
Em xin được giới thiệu đề tài “Điều khiển giám sát quy trình sản xuất mì ăn
liền” sử dụng S7-300 và được mô phỏng trên WinCC . Dây chuyền đóng gói này là
dây chuyền tự động nên nó sẽ giảm bớt được sức lao động so với việc làm thủ công và
đồng thời làm tăng năng suất sản xuất cũng như chất lượng cà phê sẽ tốt hơn và ổn

định hơn.
Vì thực hiện đề tài này với mục đích nghiên cứu và học hỏi thêm về phần mềm
S7-300 và Wincc, nên chưa được hoàn hảo so với những công nghệ mới hiện nay trên
thế giới.

Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trường Đại Học Quy Nhơn nói
chung và các thầy cô trong Khoa Kỹ thuật và Công Nghệ nói riêng đã truyền đạt kiến
thức cho em trong suốt thời gian học tập. Đặc biệt, em xin cảm ơn Thầy Nguyễn An
Toàn đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp em hoàn thành đồ án môn học
này.
Quy Nhơn, ngày…tháng….năm 2014
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Phạm Hữu Nhân
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 2
MỤC LỤC 5

 !"#$%&"'()*
+"#,"-.//*
CHƯƠNG 2 : CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 11
$0+ +
123456789:;<99=>9=
?@9=ABCD:?EF:
G++(+%
+4H4:?4IEJK7L9=:M4
?N9=OPE2QE3B4JH4?I:?B9=:;EOK93<9=7L9=:M4
R9=ST9=
-UG+"'0+$"#)0+$+(+%
)"VW00+X

<9=?Y2?Z[ES\9=7>]?>
<9=?Y2?Z[E^]7>]?>*
_
Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
_#,
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN 23
+"`)/a)"b.c$
b?B4:d2?e2f;=>94g>hi9Zi2Cjk
?[l9=]?^] mf>SSn;S4>=;>6kX
=@99=Nj+$ 
@]?o9=:;p9=:?^43QEJqi3QE;>:;P9_
CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ MÔ HÌNH SCADA DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
H2SO4 66
r+!" `)W+ m XX
+""+`)sX
c$sX*
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO 79
X
Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MÌ ĂN LIỀN
1.1 PHÂN LOẠI CÁC LOẠI MÌ:
Mì dạng ống.

Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
Mì dạng sợi tròn (phổ biến).
Mì dạng sợi phở
t
Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
1.2 SƠ ĐỒ CÁC BƯỚC THỰC HIỆN CỦA QUY TRÌNH SẢN XUẤT MÌ

ĂN LIỀN:
Hình 1.1 Sơ đồ quy trình sản xuất mì ăn liền
1.3 NGUYÊN LIỆU CHÍNH ĐỂ CHẾ BIẾN MÌ:
•Nguyên liệu chính để sản xuất mì ăn liền là bột mì.Bột mì được chế biến từ
hạt lúa mì,tùy theo chủng loại hạt lúa mì mà ta có:
•Bột mì đen: chế biến từ hạt lúa mì đen, thường dung làm bánh mì đen, loại
bánh mì này chỉ thích hợp với một số vùng trên thế giới do có vị chua
•Bột mì trắng: chế biến từ hạt lúa mì trắng, dựa vào chất lượng bột, chia ra
thành các hạng bột: thượng hạng, loại I, loại II và loại nghiền lẫn. Nước ta
chỉ nhập loại I và loại thượng hạng.
• Thành phần bột mì dao động trong khoảng khá rộng, tùy thuộc vào loại
bột và thành phần hóa học của hạt mì. Trong thành phần hóa học của hạt mì
có cả chất hữu cơ và vô cơ. Chất hữu cơ chiếm tới 83-85%, trong đó chủ yếu
là glucid, protid, lipid, vitamin, sắc tố và cnzym. Chất vô cơ chiếm khoảng
15-17% gồm nước và chất khoáng
•Vai trò của bột mì trong sản xuất mì ăn liền:
*
[>9=EOP9
Z4IEJqi
u93i3Y9?
Z[v9=
;<97<:
^97<:w]7<:x:6y
?4P96y q69=E<4
z9=?<]
Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
Là nguồn gluten và tinh bột chính của mì ăn liền.
Là chất tạo hình, tạo độ khung, hình dáng; góp phần xác định trạng thái:
độ cứng, độ đặc, độ dai và độ đàn hồi cho sợi mì.
• Glucid: Chiếm khoảng 70-90% chất khô, gồm đường (0,6 – 1,8%), dextrin

(1 – 1,5%), hemicellulose (2 – 8%), tinh bột (80%), pentose (1,2 –
3,5%), rafinose và fructose (0,5 – 1,1%).
• Protid: Protid trong bột mì là protid không hoàn hảo, gồm có hai dạng đơn
giản và phức tạp.
Dạng đơn giản gọi là protein, bao gồm bốn loại: albumin, globulin,
prolamin và glutelin.
Dạng phức tạp gọi là protein gồm có glucoproteit, nuclcoprotcit,
cromoprotcit.
Cũng như các ngũ cốc khác (trừ yến mạch), trong bột mì lượng prolamin
và glutelin chiếm một tỉ lệ khá cao. Prolamin (còn gọi là gliadin, chiếm
40 – 50% protid), glutelin (còn gọi là glutenin, chiếm 34 – 55% protid).
Khi nhào bột hai thành phần này hút nước tạo mạng lưới phân bố đều
trong khối bột nhào. Mạng này vừa dai, vừa đàn hồi, được gọi là glutcn.
Nhờ đó mà bột mì nhão, có tính dai,dễ cán, cắt định hình nên được dung
trong sản xuất mì sợi và mì ăn liền.
Chất lượng gluten ướt được đánh giá dựa trên các chỉ tiêu cảm quan và
các chỉ tiêu vật lý như: màu sắc, độ dai, độ căng đứt, độ đàn hồi
• Lipid: Hàm lượng chất béo trong bột mì khoảng từ 2 – 3%, trong đó ¾ là
chất béo trung tính, còn lại là phosphatit, stearin, sắc tố và vitamin tan
trong chất béo. Trong quá trình bảo quản bột, chất béo dễ bị phân hủy,
giải phóng axit béo tự do, ảnh hưởng đến độ axit và vị của bột, đồng thời
ảnh hưởng đến tính chất gluten.
• Gia vị: Bột ngọt, đường, muối, bột súp, hành, tiêu, tỏi, ớt, dầu ăn, bột
trứng, bột tôm…nằm trong thành phần nước trộn bột và trong gói bột
nêm, được pha chế khác nhau tùy theo từng loại sản phẩm: mì gà, mì
tôm, mì chay…làm nên hương vị riêng, làm tang giá trị cảm quan cho
từng loại mì.
{
Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
CHƯƠNG 2 : CÁC THIẾT BỊ CHÍNH

2.1 BỒN TRỘN NGANG:
Hình 2.1 Bồn trộn ngang
2.1.1 Đặc điểm bồn trộn ngang:
Bồn trộn ngang là một hệ thống bồn trộn đa năng với các ứng dụng trong các phân đoạn chế
biến mì, nước giải khát, thực phẩm và hóa chất cung cấp nhanh chóng trộn và có thể được thiết kế theo
nhu cầu của khách hàng. Kích động tốc độ cao được thực hiện với khuấy lồng sóc và kinh tế xoắn
bánh ổ đĩa khuấy. Thông qua việc sử dụng một tốc độ thay đổi tùy chọn, động cơ truyền động yêu cầu
chu trình chế biến khác nhau có thể lập trình có thể được đáp ứng.
2.1.2Thông số kỹ thuật:
Kích thước tiêu chuẩn: 200-3000 gallon hoặc lớn hơn.
Dung tích: 10 lít.
Cách nhiệt bằng thép không gỉ.
Chiều cao: 2-3 m.

Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
2.2 CÔNG NGHỆ BĂNG TẢI:
2.2.1Giới thiệu về băng tải:
Băng tải là thiết bị vận chuyển liên tục dùng để chở hàng dạng hạt, cục
theo phương nằm ngang hoặc mặt phẳng nghiêng (góc nghiêng không lớn hơn
30°).
Băng tải hoạt động được là nhờ vào động cơ chính và cơ cấu truyền động
chính.
Khống chế tự động một hệ truyền động băng tải phải theo yêu cầu công
nghệ mà đối tượng phục vụ.
Các loại băng tải thường dùng trong các dây chuyền:
− Băng tải bố NN
− Băng tải con lăn
− Băng tải cáp thép
− Băng tải bố EP
2.2.2Những yêu cầu đối với hệ thống truyền động băng tải:

Chế độ làm việc của băng tải là chế độ dài hạn với phụ tải (sản phẩm
hay bán sản phẩm) hầu như không thay đổi. Theo yêu cầu công nghệ, không
yêu cầu điều chỉnh tốc độ. Trong các phân xưởng sản xuất theo dây chuyền có
nơi yêu cầu dải điều chỉnh tốc độ D = 2 : 1 để tăng nhịp độ làm việc của toàn bộ
dây chuyền khi cần thiết.
Hệ truyền động băng tải cần đảm bảo khởi động đầy tải. Mômen khởi
động của động cơ M
kđ
= (1,6 ÷ 1,8)M
đm
. Bởi vậy, nên chọn động cơ có hệ số
trượt lớn, rãnh stator sâu để có mômen mở máy lớn.
Nguồn cung cấp cho động cơ truyền động băng chuyền cần có dung
lượng đủ lớn, đặc biệt là đối với công suất động cơ có công suất ≥ 30kW, để khi
mở máy không ảnh hưởng đến lưới điện và quá trình khởi động được thực hiện
nhẹ nhàng và dễ dàng hơn.
Các yêu cầu chính khi thiết kế hệ thống khống chế băng tải là:
− Thứ tự khởi động của băng tải ngược chiều với dòng dịch chuyển
của vật phẩm.

Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
− Dừng băng tải bất kỳ nào đó chỉ được phép khi băng băng tải
trước đó đã dừng.
− Phải có cảm biến về tốc độ của mỗi băng tải và cảm biến báo có
tải trên băng tải hoặc trong các thùng chứa.
2.2.3Ứng dụng:
Ngày nay, băng tải được ứng dụng rất rộng rãi trong đời sống hằng ngày
và trong công nghiệp: dây chuyền tự động, nhà máy chuyển cát, hệ thống trộn
bê tông nhựa đường, định lượng phối liệu trong các nhà máy xi măng.
Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, việc điều khiển băng tải

trong dây chuyền sản xuất bằng đóng cắt các rơle tự động ở các phân xưởng,
nhà máy dần dần thay thế bằng các thiết bị chuyên dùng có kích thước gọn
nhẹ, tốc độ điều khiển nhanh, chống nhiễu tốt, giá thành cạnh tranh và có khả
năng lập trình, đó chính là PLC - một trong những bộ điều khiển số mạnh nhất
hiện nay. Việc điều khiển và khống chế băng tải bằng PLC đang được ứng
dụng rộng rãi. Em chọn đề tài này cho đồ án tốt nghiệp của mình cũng xuất
phát từ những khả năng đó của PLC.
2.3 TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG TRONG BĂNG
TẢI:
Tính chọn công suất động cơ truyền động thiết bị vận tải liên tục thường theo
công suất cản tĩnh. Chế độ quá độ không tính vì số lần đóng cắt ít, không ảnh
hưởng đến chế độ tải của động cơ truyền động. Phụ tải của thiết bị vận tải liên tục
thường ít thay đổi trong quá trình làm việc nên không cần thiết phải kiểm tra theo
điều kiện phát nóng quá tải. Trong điều kiện làm việc nặng nề của thiết bị, cần
kiểm tra theo điều kiện mở máy.
Sau đây là phương pháp tính chọn công suất động cơ truyền động băng tải:

Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
Hình 2.2 Sơ đồ tính toán lực của băng tải
Hình vẽ cho thấy: Một lực bất kỳ f theo phương thẳng đứng đặt trên mặt
phẳng nghiêng, có thể phân tích thành 2 phần:
f = f
n
+ f
t
(2.1)
Trong đó:
f
n
- vuông góc với mặt phẳng

f
t
- song song với mặt phẳng nghiêng
Khi tính chọn công suất động cơ truyền động băng tải, thường tính theo các
thành phần sau:
a. Công suất P
1
để dịch chuyển vật liệu
b. Công suất P
2
để khắc phục tổn thất do ma sát trong các ổ đỡ, ma sát giữa
băng tải và các con lăn khi băng tải chạy không.
c. Công suất P
3
để nâng băng tải (nếu là băng tải nghiêng)
Lực cần thiết để dịch chuyển vật liệu là :
F
1
= L
∂
cos
β
k
1
g =
∂
L’k
1
g (2.2)


|
:
β


}
|
9
|
β
J

Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
Vì thành phần pháp tuyến F
n
= L.
∂
.cos
β
.g tạo ra lực cản (ma sát) trong
các ổ đỡ và ma sát giữa băng tải và các con lăn.
Trong đó :
β
- Góc nghiêng của băng tải
L - Chiều dài băng tải
∂
- Khối lượng vật liệu trên 1m băng tải
k
1
- hệ số tính đến lực cản khi dịch chuyển vật liệu k

1
= 0,05
Công suất cần thiết để dịch chuyển vật liệu là :
P
1
= F
1
. v = δ. L’. k
1
. v. g (2.3)
Lực cản do các loại ma sát sinh ra khi băng tải chuyển động không tải sẽ là :
F
2
= 2. L. δ
b
. cosβ. k2. g = 2L’. δ
b
. k
2
. g (2.4)
k
2
- hệ số tính đến lực cản khi không tải
δ
b
- khối lượng băng tải trên 1 mét chiều dài băng tải.
Công suất cần thiết để khắc phục các lực cản ma sát :
P
2
= F

2
. v = 2L’. δ
b
. k
2
. v. g (2.5)
Lực cần thiết nâng vật :
F
3
= ± L. δ. sinβ. g (2.6)
Trong biểu thức lấy dấu cộng (+) khi tải đi lên và dấu trừ (-) khi tải đi xuống.
Công suất cân bằng :
P
3
= F
3
. v = ± δ. H. v. g (2.7)
Công suất tĩnh của băng tải :
P = P1 + P2 + P3 = (δ. L’. k
1
+ 2L’.δb. k2 ± δ.H).g. v (2.8)
Công suất động cơ truyền động băng tải :
P
P
đc
= k
3
. (2.9)
η
Trong đó :

k
3
- Hệ số dự trữ về công suất (k
3
= 1,2 ÷ 1,25)
η - Hiệu suất truyền động
_
Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
2.4 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ:
Giới thiệu về biến tần:
Các bộ biến tần là thiết bị biến đổi nguồn điện xoay chiều ở tần số này sang
nguồn điện xoay chiều ở tần số khác.
Nguồn điện xoay chiều có tần số 50Hz (hoặc 60Hz) thành nguồn xoay chiều
có tần số khác.
Với các bộ biến tần dùng cho việc điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều ngoài
việc thay đổi tần số, chúng còn thay đổi cả điện áp ra khác với điện lưới.
Các phương pháp biến tần gián tiếp: (3 pha)
X
Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
2.4.1 Bộ nghịch lưu dòng ba pha:
Sơ đồ gồm một cầu chỉnh lưu và một cầu biến tần nối với nhau qua điện cảm
san bằng L
d
để cung cấp dòng điện bằng I
d
cho cầu biến tần. Ở đây các van là
Thyristor, các Diod có tác dụng ngăn cách các tụ chuyển mạch với phụ tải để làm
giảm điện dung yêu cầu của các tụ và trừ khi ảnh hưởng của chúng đối với điện áp
phụ tải.
Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu nguồn dòng 3 pha

Các Thyristor được điều khiển mở theo trình tự 1,2,3,4,5,6 Mỗi Thyristor
dẫn 1/3 chu kì (thực tế thì lớn hơn một góc trùng dẫn nữa). Tại bất kì thời điểm
nào, trừ giai đoạn trùng dẫn, chỉ có 3 Thyristor dẫn dòng.
Hoạt động của sơ đồ:
Giả thiết T
1
, D
1
, T
2
, D
2
đang dẫn dòng. Lúc này điện áp trên các tụ:
U
AB
= U
cmax
, U
BC
= O, U
CA
= -U
cmax
; U
A’B’
= 0, U
B’C’
= U
cmax
, U

C’A’
= -U
cmax






π
−ω=






π
±ω=
6
tsinU6U
6
2
tsinU6U
RT
RS
Diod D
3
và D
5

bị khóa vì:










 
+
_
L
d
i
d
+
E
i
d
R
S
T
C
1
C
4
C

5
-
T
1
T
3
T
5
D
1
D
3
D
5
C
2
C
1
C
3
T
4
T
6
T
2
D
1
D
3

D
5
C
4
C
5
C
6


R
S
T
Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
U
D3
= U
RS
- U
AB
< 0
U
DS
= U
RT
- U
AC
< 0
Khi cho xung mở điều khiển T
3

, thì T
1
bị khóa bởi điện áp ngược U
AB
. Dòng I
d
chia làm hai nhánh qua C
1
và qua C
2
, C
3
đến D
1
vào pha R và ra pha T.
Dòng I
d
được phân bố như sau:
I
C1
= 2/3I
d
I
C2
= I
C3
= 1/3I
d
C
3

được nạp ngược, khi U
AB
= 0 và khi U
AB
= U
RS
< 0 thì D
3
dẫn cùng với D
1
làm pha R và pha S bị nối ngắn mạch tại điểm R tạo thành một vòng dao động với
tần số góc riêng là:
LC3
1
=ω
Dòng điện trong pha R giảm về 0 và dòng điện trong pha S tăng đến I
d
ứng với
lúc U
AB
= -U
cmax
. Kết thúc quá trình chuyển mạch từ pha R sang pha S. Dòng điện
mỗi pha tải có dạng "Sinnus chữ nhật" gồm hai khối, các khối cách nhau một
khoảng bằng
3
π
trong trường hợp lý tưởng trong khoảng này dòng điện pha tải
t
Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân

bằng không. Dòng điện trong các pha lệch nhau
3
2
π
tạo ra từ trường quay và tốc
độ của nó phụ thuộc nhịp điệu xung điều khiển của biến tần.
2.4.2Bộ nghịch lưu áp ba pha:
l389=EOP9Z~9=?Y2?Z[E^]7>]?>
Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu áp ba pha
Hoạt động của sơ đồ:
Ở bộ nghịch lưu áp ba pha có tất cả sáu van, các van lẻ S
1
, S
3
, S
5
nằm ở phía
trên còn các van chẵn S
2
, S
4
, S
6
nằm ở phía dưới, hai van trong cùng một pha thì
không đồng thời dẫn nghĩa là van này dẫn thì van kia sẽ khóa và ngược lại. Để có
dòng chạy qua tải thì nếu có một nhóm van có chỉ số lẻ bắt buột phải có ít nhất
một van thuộc nhóm chẵn dẫn
Nếu van có chỉ số thuộc nhóm lẻ thông hoặc Diod ngược đi kèm nó thông thì
điện áp đầu ra tương ứng của pha đó với điểm không là U
d

/2. Ngược lại nếu van
có chỉ số chẵn thông hoặc Diod đi kèm với nó dẫn thì điện áp đầu ra của pha đó
đối với điểm không là -U
d
/2.
*






+
-
V
R1
V
R3
V
R5
S
R1
S
R3
S
R5
V
R4
V
R6

V
R2
S
R4
S
R6
S
R2
1 2 3
U
Z13
U
Z12
U
Z23
Z
1
Z
2
Z
3
Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
Ta có:
U
Z12
= U
10
- U
20

U
Z23
= U
20
- U
30

U
Z31
= U
30
- U
10
U
Z2
= 1/3(U
Z13
-U
Z31
)
⇒ U
Z2
= 1/3(U
Z13
-U
Z12
)
U
Z12
= U

Z1
- U
Z2
U
Z3
= 1/3(U
Z31
-U
Z23
)
U
Z23
= U
Z2
- U
Z3

U
Z31
= U
Z3
- U
Z1
U
Z1
+U
Z2
+U
Z3
=0

Điện áp dây và điện áp pha như sau:
{
"
g
"
g
"
g
"
g
"
S
•
"
S
•
"
S
•

:
:
:
:
:
:
Hình 2.5 Dạng điện áp ra trên tải sau bộ nghịch lưu
Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
2.5 MÁY CHIÊN MÌ:
Hình 2.7 Máy chiên mì dạng nhúng


Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
Máy chiên hiện nay rất đa dạng và phong phú, tùy vào mỗi dây chuyền mà
nhà sản xuất áp dụng các loại máy với các tính năng khác nhau cho phù hợp nhu
cầu của người dùng.
Đối với máy chiên mì dạng nhúng này có thể chiên mì trong khoản thời gian
ngắn, không làm cho mì bị vỡ vụn, giữ được hình dáng của mì như đã cắt. Công
nghệ này sử dụng bộ gia nhiệt bằng điện trở gia nhiệt, giúp cho việc tăng nhiệt độ
trong bồn chiên nhanh hơn rất nhiều so với việt dùng nhiên liệu chất đốt thông
thường, như vậy năng suất của dây chuyền được cải thiện. Đồng thời, để đưa mì
vào bồn chiên ta sử dụng 1 động cơ cấp nguồn quay thuận làm cho rá mì di
chuyển xuống dưới bồn. Sau khoảng thời gian đã định thì ta cho động cơ quay
ngược để rá mì di chuyển lên. Cuối cùng là chuyển mì qua một giai công đoạn
khác bằng cách sử dụng pitong đẩy mì sang băng chuyền mới để tiếp tục.

Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN
3.1 GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC:
Một hệ thống điều khiển ưu việt mà chúng ta lựa chọn nhằm mục đích để điều
khiển một máy sản xuất cần phải hội đủ các yêu cầu sau: giá thành hạ, dễ thi công, sửa
chữa, chất lượng làm việc ổn định linh hoạt … Từ đó hệ thống điều khiển có thể lập
trình được PLC (Programable Logic Control) ra đời đã giải quyết được vấn đề trên.
Những đặc điểm của PLC:
 Thiết bị chống nhiễu.
 Có thể kết nối thêm các modul để mở rộng ngõ vào/ra.
 Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu.
 Dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển bằng máy lập trình hoặc máy
tính cá nhân.
 Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ.
 Bảo trì dễ dàng.

Do các đặc điểm trên, PLC cho phép người điều hành không mất nhiều thời gian
nối dây phức tạp khi cần thay đổi chương trình điều khiển, chỉ cần lập chương trình
mới thay cho chương trình cũ.
Cấu hình phần cứng PLC S7-300:

Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân

Đồ án Tự động hóa SVTH:Nguyễn Phạm Hữu Nhân
Thiết bị điều khiển khả trình SIMATIC S7-300 được thiết kế theo kiểu module.
Các module này sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Việc xây dựng PLC theo cấu
trúc module rất thuận tiện cho việc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ và dể dàng cho việc
mở rộng hệ thống.
3.1.1.1. Module nguồn PS307 của S7-300:
_
Hình 3.1: Thiết bị điều khiển logic khả trình SIMATIC 7-
300
5. Đèn trạng thái và báo lỗi
6. Thẻ nhớ (từ CPU 313 trở
lên).
7. Cổng kết nối MPI.
8. Các chân kết nối trước.
9. Nắp đậy trước
1. Bộ nguồn (PS).
2. Hốc chứa pin (CPU 313 trở
lên).
3. Cổng nối nguồn 24V DC.
4. Nút chọn chế độ