ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG CỦA BỒN TRỘN TRONG SẢN XUẤT NƯỚC CAM ĐÓNG CHAI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
----------

MÔN HỌC: ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

ĐỀ TÀI

HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG
CỦA BỒN TRỘN TRONG SẢN XUẤT NƯỚC CAM
ĐÓNG CHAI
GVHD: Thầy Tạ Văn Phương
SVTH:

MSSV:

Nguyễn Thế Luật

16151196

Nguyễn Hồng Trường Giang

16151294

TP. HỒ CHÍ MINH 12/2019


MỤC LỤC


MỞ ĐẦU

Mục đích nghiên cứu:
Q trình tự động hóa trong công nghiệp là hết sức quan trọng đối với
sự phát triển của một quốc gia. Với các nước phát triển như Mỹ, Nhật, thì tự
động hóa khơng cịn xa lạ và đã trở nên quen thuộc. Ở các nước này máy móc
hầu như đã thay thế lao động chân tay, số lượng công nhân trong nhà máy đã
giảm hẳn và thay vào đó là những lao động chun mơn, những kỹ sư có tay
nghề, điều khiển giám sát trực tiếp q trình sản xuất thơng qua máy tính.
Việt Nam là nước đang phát triển thì như cầu hiện đại hóa trong công nghiệp
là điều hết sức quan trọng đối với phát triển kinh tế cũng như như cầu cơng
nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước.
Là những sinh viên theo học chuyên ngành CNKT Điều khiển & Tự
động hóa em muốn được nghiên cứu và tìm hiểu thêm những kiến thức mới
về lập trình để có nhiều cơ hội việc làm sau khi tốt nghiệp ra trường. Vì
những lý do trên em đã chọn đề tài nghiên cứu: Hệ thống giám sát và điều
khiển lưu lượng của bồn trộn trong sản xuất nước cam đóng chai.
Nội dung đề tài:
Để đạt mục tiêu đề ra, nhóm chúng em thực hiện những nội dung sau:
-

Tìm hiểu datasheet của PLC S7-1200, cảm biến mức LMT121, cảm biến

lưu lượng FLR1000ST Series,...
- Thiết kế giao diện SCADA
- Viết code điều khiển
- Vẽ sơ đồ kết nối phần cứng và vẽ mạch động lực.

3


Giới hạn đề tài:

Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm chúng em gặp một số hạn chế như
khơng có thiết bị để khảo sát và đây chỉ là một khâu nhỏ trong cả dây chuyền
sản xuất, chưa hoàn toàn theo sát với thực tế. Vì vậy vẫn cịn nhiều vấn đề cần
được quan tâm và giải quyết trong tương lai.
Ý nghĩa thực tiễn:
Với tốc độ cơng nghiệp hóa ngày càng cao, các nhà máy sản xuất theo
mơ hình tự động hóa cũng ngày càng nhiều hơn. Em tin rằng đề tài nghiên
cứu này sẽ giúp nhóm chúng em củng cố và bổ sung rất nhiều kiến thức để áp
dụng vào thực tế.

4


Chương 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Giới thiệu đề tài:
Có thể thấy ngành cơng nghiệp thực phẩm sạch ngày nay đang rất được
quan tâm và chú trọng hàng đầu. Việc xây dựng mơ hình sản xuất nước cam
đóng chai theo dây chuyền khép kín và tự động sẽ đáp ứng được nhu cầu sản
phẩm sạch với năng suất cao để đáp ứng đủ cho thị trường hiện nay. Với
nhiều ưu điểm nổi trội so với sản xuất nước ép truyền thống như: không tốn
nhiều nhân công nên giá thành sẽ rẻ. Tốc độ sản xuất nhanh cùng với quy
trình khép kín sẽ đảm bảo được vệ sinh an tồn thực phẩm gần như tuyệt đối.
Trong đồ án này chúng em sẽ mơ phỏng một quy trình nhỏ trong dây chuyền
sản xuất nước cam đóng chai.
1.2 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài:
Với đề tài nghiên cứu này nhóm chúng em cũng đã dựa trên những đề tài có
sẵn như dây chuyền sản xuất và đóng chai trong nhà máy bia.

5

Chương 2. THIẾT BỊ PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM
2.1 Thiết bị phần cứng
2.1.1 PLC S7-1200
(link tham khảo: />-

So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội hơn.
S7-1200 được thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp và một tập lệnh mạnh
Thành phần của PLC S7-1200 bao gồm:
 3 bộ điều khiển nhỏ gọn điều khiển DC hoặc AC phạm vi rộng.
 2 mạch tương tự và số mở rộng điều khiển module trực tiếp trên
CPU
 13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau.
 Bổ sung 4 cổng Ethernet.
 Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC và

24 VDC.
- CPU S7-1200 có 3 dịng là CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C có hình
dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớ chương trình khác nhau,...
- PLC S7-1200 có thể mở rộng các module tín hiệu và các module gắn ngoài
để mở rộng chức năng của CPU.
- Phần mềm để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic, phần mềm này được
tích hợp trong TIA Portal.

2.1.2 Cảm biến mức LMT121
(link tham khảo: />
6


Cảm biến mức LMT121 thường được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm.

Được sử dụng hầu hết trong các phân đoạn có bồn chứa và muốn giám sát level
của bồn chứa.
-

Cấu tạo bằng vỏ thép không gỉ.
Đối tượng làm việc: chất lỏng, chất sệt, bột.
Điện áp hoạt động: 18-30V DC.
Bảo vệ phân cực ngược: Có.
Nhiệt độ hoạt động: 0-85 độ C.
Tín hiệu đầu ra: Dịng điện
Cảm biến loại: PNP.
Áp suất tối đa: -1...16 bar.
Sơ đồ nối dây:

2.1.3 Cảm biến lưu lượng FLR1000ST Series
(link tham khảo: />- Input: 24 VDC
- Output signal: 0-5 VDC, 4-20 mA, xung
- Áp suất: 34 bar (max)
- Vùng nhiệt độ: 5-55oC
- Lưu lượng: từ 13 ml/min – 10 l/min
- Sơ đồ nối dây:

7


2.1.4 Máy bơm 3 phase Pentax
(link tham khảo: />
- Điện áp: 380 VAC
- Công suất: 1 HP ~ 0.75 kW
- Lưu lượng: 0.6-3 m3/h

2.1.5 Van điện từ
(link tham khảo: />- Kích thước cổng: 90mm
- Áp suất hoạt động: 0...0.7MPa

- Loại van 2 cửa 2 vị trí
8


- Nhiệt độ hoạt động: -5...80oC
- Điện áp: 24 VDC
2.1.6 Inventer Siemens V20
(link tham khảo: />- Điện áp cấp:
• 1 pha: 200V...240V
• 3 pha: 380V...480V

- Phạm vi điều khiển biến tần: 0...599 Hz
2.1.7 Phần mềm TIA Portal
(link tham khảo: />
TIA Portal là phần mềm cơ sở tích hợp tất cả các phần mềm lập trình điều
khiển cho các hệ thống tự động hóa và truyền động điện tại Việt Nam. Đây là
phần mềm lập trình điều khiển trực quan, hiệu quả và xác thực giúp khách hàng
thiết kế toàn bộ chương trình tự động hóa một cách tối ưu chỉ trong một giao
diện phần mềm duy nhất.
2.1.8 Phần mềm WinCC
(link tham khảo: />Phần mềm WinCC của Siemens là một phần mềm chuyên dụng để xây
dựng giao diện điều khiển HMI (Human Machine Interface) cũng như phục vụ
việc xử lý và lưu trữ dữ liệu trong một hệ thống SCADA (Supervisory Control
And Data Aquisition) thuộc chuyên ngành tự động hóa.

9


WinCC là chữ viết tắt của Windows Control Center (Trung tâm điều khiển
chạy trên nền Windows ), nó cung cấp các công cụ phần mềm để thiết lập một
giao diện điều khiển chạy trên các hệ điều hành của Microsoft như Windows
NT hay Windows 2000, XP, Vista 32bit (Not SP1).

10


Chương 3. KẾT NỐI HỆ THỐNG
3.1 Sơ đồ khối của hệ thống

11


3.2 Sơ đồ kết nối chi tiết của hệ thống
Sơ đồ nối dây:

12


13


Mạch động lực:

14

Chương 4. GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH
ĐIỀU KHIỂN
4.1 Chương trình điều khiển

15


16


17


18


19


20


21


22


4.2 Giao diện Scada hệ thống

23


Chương 5. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG
PHÁT TRIỂN
5.1 Kết quả đạt được
Về phần cứng:
+ Đã chọn được đầy đủ các thiết bị. Từ thiết bị điều khiển là PLC S7-1200 được
lập trình bằng phần mềm Tia Portal có tích hợp sẳn phầm mềm WinCC để thiết kế
giao diện Scada cho hệ thống.
+ Chọn được các loại cảm biến để nhận tín hiệu xử lí như lưu lượng nước và mức
nước, động cơ để quay quạt trộn và các bơm van để bơm trộn dung dịch
Về phần mềm: Code điều khiển đã đạt được yêu cầu cần thiết nhưng vẫn cịn
sai số khơng đáng kể và nên tiếp tục cải thiện để độ chính xác cao hơn.
5.2 Hướng phát triển
Phát triển thêm các bộ phận khác trong dây chuyền như chuyền nhận sản
phẩm thơ vào xử lí và cho ra nước cam để hịa trộn, thêm hệ thống đóng chai sau
khi dung dịch nước cam đã được pha trộn hợp lí để hồn thiện chu trình của hệ
thống sản xuất nước cam đóng chai.

24