Đồ án PLC bình trộn nguyên liệu tự động

1

LỜI MỞ ĐẦU
Như chúng ta đã biết Việt Nam hiện nay đang trong quá trình công nghiệp hóa hiện
đại hóa. Vì thế tự động hóa đóng vai trò quan trọng, tự động hóa giúp tăng năng
suất, tăng độ chính xác và do đó tăng hiệu quả quá trình sản xuất. Để có thể thực
hiện tự động hóa sản xuất, bên cạnh các thiết bị máy móc cơ khí hay điện, các dây
chuyền sản xuất…, cũng cần có các bộ điều khiển để điều khiển chúng trong các
thiết bị hiện đại được đưa vào dây chuyền sản xuất tự động, không thể không kể
đến biến tần và PLC.
PLC là một thiết bị điều khiển đa năng được ứng dụng rộng dãi trong công nghiệp
để điều khiển hệ thống theo một chương trình được viết bởi người sử dụng. Nhờ
hoạt động theo chương trình nên PLC có thể được ứng dụng để điều khiển nhiều
thiết bị máy móc khác nhau. Nếu muốc thay đổi quy uật hoạt động máy móc thiết bị
hay hệ thống ta chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển. Các đối tượng mà PLC có
thể điều chỉnh rất đa dụng, từ máy bơm, máy cắt, máy khoan, lò nhiệt, … đến các
hệ thống phức tạp như: băng tải, hệ thống chuyển mạch tự động(ATS), thang máy,
dây chuyền sản xuất,...vv
Xuất phát từ thực tế đó, trong quá trình học tập môn học Điều khiển lập trình PLC
tại trường Đại học Điện Lực nhóm chúng em đã thống nhất làm bài tập dài với đề
tài: “Điều khiển giám sát hệ thống bình trộn hóa chất thực hiện trên S7-300 và Win
CC”.

Hà Nội, ngày 15 tháng 03 năm 2019
Sinh Viên


2

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài mặc dù gặp phải rất nhiều những vấn đề khó

khăn song với sự hướng dẫn của thầy thầy Vũ Duy Thuận cùng với sự chỉ bảo của
các thầy cô giáo Khoa Điều Khiển & Tự Động Hóa và sự lỗ lực không ngừng của cả
nhóm, đến nay chúng em đã hoàn thành đề tài.. Tuy nhiên, do kiến thức của chúng em
còn hạn chế, nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy chúng em rất mong
nhận được những ý kiến đóng góp chân thành từ phía thầy Vũ Duy Thuận cùng với
sự chỉ bảo của các thầy cô giáo Khoa Điều Khiển & Tự Động Hóa và các bạn đọc để
đề tài này của chúng em ngày càng hoàn thiện và phát triển lên mức cao hơn trong thời
gian gần nhất.
Những lời nhận xét góp ý và hướng dẫn của thầy đã giúp chúng em có định
hướng đúng đắn trong quá trình thực hiện đồ án, giúp chúng em nhìn ra được ưu
khuyết điểm của đồ án và từng bước khắc phục để có được kết quả tốt nhất. Chúng em
cũng xin cảm ơn thầy cô trong Khoa Điều Khiển & Tự Động Hóa, bộ môn Điều khiển
lập trình PLC tận tình chỉ bảo, truyền đạt cho chúng em các kiến thức chuyên ngành,
những công nghệ mới cũng như cách làm việc nhóm đề hoàn thành tốt đồ án môn học
này.
.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!


3

Đánh giá và nhận xét của GV hướng dẫn
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Giáo viên hướng dẫn

TS.Vũ Duy Thuận


4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1. Giới thiệu chung
1.1 Mục đích

Hệ thống pha trộn hóa chất là khâu quan trọng trong các nhà máy phân đạm và hóa
chất. Tuy nhiên nếu pha trộn theo phương thức truyền thống sẽ tốn nhân công, năng
suất không cao và gây nguy hiểm cho người công nhân trực tiếp tham gia trộn hóa

chất. Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ khoa học nhiều hệ thống tự động trộn
hóa chất đã ra đời và ứng dụng cho thấy rất hiệu quả, giảm thời gian, tăng năng suất và
an toàn trong nhà máy
Vì vậy việc nghiên cứu, ứng dụng các hệ thống điều khiển giám sát hệ thống bình trộn
hóa chất bằng PLC là cần thiết, đúng đắn và đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng của
xã hội hiện đại hóa của chúng ta.
1.2 Tổng quan hệ thống

- Hệ thống gồm:
+ 02 bơm để cấp hóa chất vào bình trộn
+ 02 van đặt ở đường ống dẫn hóa chất
+ 01 van xả để xả hóa chất đã trộn
+ 01 động cơ khuấy trộn hóa chất
+ Cảm biến S3, S4 báo có chất lỏng qua ống
+ Cảm biến S7 báo cạn
+ Cảm biến S6 báo đủ hóa chất và trộn
+ Cảm biến S5 báo đầy bình ngừng bơm
2. Lưu đồ thuật toán điều khiển hệ thống


5

Start

Van 1_ON

Van 2_ON

5s

5s
Bơm2=ON

Bơm1_ON
1_ON

S6
S5, 10s

Đc_trộn=OFF

Đc_trộn=ON

S5
Bơm1&2=OFF

2s
Van_xa=ON

Van1&2=OFF

S7
Van_xa=OFF

3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống

- Khởi động hệ thống bằng nút Start, dừng hệ thống bằng nút Stop
- Hai chất lỏng cùng được bơm vào bình trộn nhờ hai bơm A và B. Máy bơm hoạt
động sau khi đã mở van được 5s.
- Hai cảm biến S3 và S4 dùng để báo trạng thái chất lỏng chảy vào bình. Nếu sau khi

khởi động 5s một trong hai cảm biến này không phát hiện có chất lỏng chảy vào bình lập
tức dừng chương trình và báo đèn sự cố máy bơm ra bên ngoài.
- Một cảm biến S5 báo bình chứa đã đầy và dừng cả hai máy bơm, sau khi máy bơm
dừng 2s thì khóa van bơm.
- Một cảm biến S6 báo đủ chất lỏng trong bình trộn bắt đầu cho phép động cơ trộn hoạt
động và dừng trộn sau 10s khi chất lỏng trong bình đã đầy.
- Sau khi chất lỏng trong bình trộn đã đều (động cơ trộn ngừng hoạt động). Van xả mở,
khi chất lỏng đã xả hết cảm biến S7 tác động và khóa van xả lại.
- Quá trình tự động lặp lại theo chu trình đã mô tả ở trên. Nếu chu trình đang thực hiện
nhấn nút dừng hệ thống sẽ dừng lại.
- Các bơm sử dụng nguồn 220V
- Cảm biến 24VDC
- Van điện từ 24VDC


6

CHƯƠNG 2 : LẬP TRÌNH PLC S7-300
1. Cấu hình phần cứng cho CPU
- Tạo chương trình “ S7_tronvatlieu”
+ Chọn File/New để tạo chương trình mới
+ Đặt tên cho chương trình là “S7_tronvatlieu”, chương trình SIMATIC sẽ nằm trong
1 thư mục do người sử dụng đặt
+ Khi mở chương trình, phải mở chương trình SIMATIC

- Chọn loại CPU cho chương trình “S7_tronvatlieu” là “SIMATIC 300 Staion”
- Chương trình sẽ tạo ra CPU mới


7

- Double Click và Hareware để cấu hình phần cứng cho chương tình mới. Giao diện
HW configure sẽ hiện ra:

- Insert Rack bằng cách kéo thả rail vào trong màn hình Configure hoặc Click vào Rail
để chọn màn hình Cofigure khi đó thanh Rack sẽ hiện trong màn hình Configure

- Thêm các Module có cấu hình phần cứng tùy theo ứng dụng của từng chương trình
+Module nguồn( Slot1)
+Module CPU (Slot2)
+Module I/O (Slot kế)
+ Module Analog
Sau khi phần cứng cho CPU ta tiến hành Compile và Save để hoàn tất việc đinh
cầu hình phần cứng .


8

3.Chương trình S7-300 ngôn ngữ LAD
* Bảng phân công vào ra

* Khối OB1: Chương trình main


9


10

11


12

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT WIN CC
1. Thiết kế giao diện win cc
1.1 Thiết kế hệ thống
- Mở phần mềm Wincc 7.4
H1:Chọn New ( Ctrl+N)

H2: Hiện bảng Wincc Exploer, chọn Singke-Use Project

H3: Đặt tên Project


13

H4: Giao diện chính của Wincc Exploer

H5: Tạo của sổ thiết kế mô phỏng
Chọn Graphics Designer-> New picture


14

Cửa sổ thiết kế mô phỏng trong WinCC

Tạo giao diện mô phỏng hệ thống trên WinCC ta có màn hình điều khiển giám sát như
hình sau:

- START: khởi động hệ thống
- CẢM BIẾN S7: Báo cạn
- CẢM BIẾN S5, S6: Báo mức trong bồn trộn


15

- CẢM BIẾN S3, S4: Báo có chất lỏng đi qua ống
- BƠM 1, BƠM 2: bơm cấp hóa chất vào bồn
- DC_KHUAY: trộn dung dịch trong bồn
- BOM_LOI: đèn báo lỗi khi k có chất lỏng qua ống dẫn
- STOP : Dừng hệ thống

1.2 Kết nối Win cc với phần mềm lập trình step 7
H1: Chọn Tag Management-> Add new driver-> SIMATIC S7 Protocol Suite

H2: Chọn MPI ->do_an_plc-> New Group-> Đặt tên nhóm đầu vào “INPUT”
Tương tự tạo với Tags tên “OUTPUT”


16

H3: Gắn các Tags đầu vào, ra, vào các mục đã tạo với địa chỉ Address như đã
lập trình với STEP 7


17

2. Mô tả quy trình điều khiển giám sát trên màn hình Win cc Runtime

18

Ban đầu hệ thống ở chế độ ngưng hoạt động-> Ấn Start Van1&2 mở sau 5s Bơm 1 &2
bật

Khi dung dịch trong bồn dâng lên đến CB_S6 báo  ĐC_Khuấy hoạt động


19

Khi nước dâng lên đến CB_S5 ( báo đầy)  Bơm 1&2 dừng, sau 2s Van 1&2 khóa lại
10s sau ĐC_KHUAY dừng và VAN_XA mở

Van xả mở đến khi mực dung dịch trong bồn giảm đến dưới mức cạn ( CB_S7) 
Khóa Van xả  lặp lại chu trình mở Van 1&2


20

Khi Van 1&2 mở sau 5s mà CB_S3 hoặc S4 ko phát hiện dung dịch đi qua thì báo đèn
BOM_LOI và dừng hệ thống

Ấn Stop dừng toàn bộ hệ thống


21

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

1. Kết quả làm được
- Hiểu nguyên lý , cấu trúc điều khiển hệ thống
- Xây dựng được lưu đồ thuật toán để lập trình
- Lập trình đc cơ bản PLC S7-300 bằng ngôn ngữ LAD
- Xây dựng được mô hình điều khiển giám sát trên Win cc
2. Hạn chế
- Còn hạn chế kiến thức về lập trình Win CC
3. Hướng phát triển
- Tiếp tục học tập nghiên cứu để lập trình nâng cao PLC S7-200 & S7-300
- Tìm hiểu cách tạo chuyển động trong win cc
- Tiếp tục tìm hiểu thêm về các thiết bị thực tế trong hệ thống
- Nâng cao kiến thức và phát triển đề tài lên làm Đồ án Tốt nghiệp


22

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.
2. Giáo trình “ Điều khiển logic và PLC” – ĐHĐL-2016, TS. Vũ Duy Thuận,
ThS.Bùi Thị Duyên

MỤC LỤC
Lời mở đầu ………………………………………………………………..01
Lời cảm ơn ………………………………………………………………. 02
Nhận xét của GVHD …………………………………………………….. 03
Chương 1: Tổng quan …………………………………………………… 04
Chương 2 : Lập trình PLC S7-300………………………………………...06
Chương 3 : Thiết kế giao diện điều khiển giám sát Win cc………………..12
Chuong 4: Kết luận và hướng phát triển……………………………………21
Tài liệu tham khảo…………………………………………………………..22