Tài liệu Xây dựng hệ thống cân đóng bao

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA XNCN -------------------- THỰC TẬP TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: Xây dựng hệ thống cân đóng bao Giảng viên hướng dẫn: Phd. Phạm Việt Phương Sinh viên thực tập: Nguyễn Đình Quân Số hiệu sinh viên: 20122278 Lớp: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa 03 Khóa: 57 Người giao đề tài: Lê Hoàng Hải Hà Nội, 9/2016 Lời Giới Thiệu Thực tập tốt nghiệp là môn học giúp em có cái nhìn tổng quan về công việc sau này trước khi ra trường. Là sinh viên năm cuối, em hiểu được tầm quan trọng của việc thực tập. Qua đó, em học hỏi được nhiều về kinh nghiệm làm việc, hiểu được về các máy móc dụng cụ công nghiệp, biết cách lắp ráp, sửa chữa. Biết cách lựa chọn các thiết bị khi thiết kế một cái tụ điện, cách cài đặt biến tần.. Được sự giới thiệu của Viện Điện cùng với sự hướng dẫn của thầy giáo TS.Phạm Việt Phương em đã được công ty Viện Máy và Dụng cụ công nghiệp ( Viện IMI ) nhận vào công ty thực tập tốt nghiệp để tìm nghiên cứu về băng tải con lăn sử dụng trong công nghiệp. Ngày nay, công nghệ điện tử và tin học ngày càng phát triển đã và đang góp phần nâng cao năng suất lao động một cách đáng kể. Đặc biệt là các bộ điều khiển chương trình sản xuất đã đáp ứng hầu hết các yêu cầu đề ra của nền sản xuất công nghiệp hiện đại. Tốc độ sản xuất phải nhanh, chất lượng cao và ít phế phẩm, giảm nhân công, thời gian chết của máy là tối thiểu… Xuất phát từ thực tế và nhiều điều kiện khách quan khác, từ đó” Hệ thống cân đóng bao” là đề tài mà em chọn để nghiên cứu trong quá trình đi thực tập tại viện máy và công cụ IMI. Quá trình thực hiện đề tài là điều kiện tốt nhất để em học hỏi kinh nghiệm xây dựng một mô hình cân đóng bao và phương pháp lập trình điều khiển bằng PLC. Do hạn chế về thời gian, kinh nghiệm thực tế, nên trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến quý báu của thầy cô và các bạn, để đề tài của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 19 tháng 9 năm 2016 2 MỤC LỤC Lời Giới Thiệu ................................................................................................................................ 2 Mục lục hình vẽ: ............................................................................................................................. 4 Chương I: Giới thiệu chung về công ty viện máy và dụng cụ công nghiệp ................................... 5 1.1. Giới thiệu chung. .............................................................................................................. 5 1.2. Một số sản phẩm của công ty ........................................................................................... 6 Chương II: Thiết kế hệ thống cân đóng bao ................................................................................... 7 2.1. Mô tả hệ thống.................................................................................................................. 7 2.2. Lưu đồ công nghệ. ............................................................................................................ 8 2.3. Tính chọn mạch lực, mạch điều khiển. .......................................................................... 10 2.3.1. Tính chọn mạch lực ................................................................................................ 10 2.3.2. Tính chọn mạch điều khiển ..................................................................................... 11 2.4. Viết chương trình và mô phỏng trên phần mềm TIA PORTAL v13 ............................. 13 2.4.1. Giới thiệu chung về phần mềm TIA PORTAL ....................................................... 13 2.4.2. Viết chương trình và mô phỏng. ............................................................................. 15 2.5. Sơ đồ đấu dây mạch lực và mạch điều khiển. ................................................................ 18 Phần 3: Các hoạt động khác trong công ty ................................................................................... 19 Phần 4: Tổng kết ........................................................................................................................... 21 3 Mục lục hình vẽ: Hình 1: Một số sản phẩm của công ty……………………………………………………6 Hình 2: Mô tả hệ thống……………………………………………………………………7 Hình 3: Giao diện của TIA PORTAL…………………………………………………... 14 Hình 4: Mà hình viết giao diện PLC……………………………………………………. 15 Hình 5: Giao diện PC-Systems khi lập trình……………………………………………. 15 Hình 6: Giao diện PC-Systems run……………………………………………………... 16 Hình 7: Màn hình cài đặt thông số……………………………………………………… 16 Hình 8: Giao diện HMI…………………………………………………………………. 17 Hình 9: Màn hình cài đặt thông số……………………………………………………… 18 Hình 10: Lắp đặt tủ điều khiển…………………………………………………………. 19 Hình 11: Lắp đặt bàn phím cho hệ thống…………………………………… …..… ….. 19 Hình 12: Tổng quan tủ điều khiển……………………………………………………… 20 Hình 13: Tổng quan tủ mạch lực……………………………………………………….. 21 4 Chương I: Giới thiệu chung về công ty viện máy và dụng cụ công nghiệp 1.1. Giới thiệu chung. Công ty cổ phần Viện máy và Dụng cụ công nghiệp ( Viện IMI ) được thành lập vào ngày 23/5/1973. Năm 2012, được phép của Thủ tướng Chính Phủ về việc kết thúc 10 năm thí điểm doanh nghiệp KH&CN và chuyển đổi mô hình hoạt động phù hợp theo Nghị định số 80/2007/NĐ-CP, từ 1/1/2004 Viện IMI chính thức hoạt động theo mô hình công ty mẹ - công ty con, trong đó công ty mẹ là doanh nghiệp KHCN chính thức Công ty cổ phần với cơ cấu nhà nước chiếm 75% do Bộ Công Thương làm chủ sở hữu. Trụ sở chính của công ty : số 46 Láng Hạ, Phường Láng Hạ, Quận Đống Đa, TP.Hà Nội. Mã doanh nghiệp : 0100100128 Vốn điều lệ công ty : 65.000.000.000 ( sáu mươi lăn tỉ đồng) Chủ tich Hội đồng quản trị Viện IMI : TS.Đỗ Văn Vũ Tổng giám đốc : TS.Nguyễn Đức Minh IMI HOLDING tổ chức theo công ty mẹ - công ty con. Đến nay, IMI đã xây dựng và hoàn thiện được 7 trung tâm nghiên cứu, chuyển giao công nghệ, đào tạo và 12 công ty thành viên. Viện IMI hoạt động trong 3 lĩnh vực : Nghiên cứu, đào tạo, sản xuất kinh doanh, tập trung vào 4 nhóm dịch vụ chính :  Máy xây dựng  Máy công cụ CNC và các thiết bị công nghiệp  Dự án và tích hợp hệ thống tự động hóa  Kinh doanh và dịch vụ Tổng số cán bộ nhân viên của công ty mẹ ( Viện IMI ) là 165 người, trong đó :  Giáo sư và Phó giáo sư : 5 người 5  Tiến sĩ : 10 người  Thạc sĩ : 25 người  Kỹ sư và cử nhân : 150 người  Trung cấp kỹ thuật và nhân viên : 65 người Tổng số lao động của Viện IMI và các thành viên gần 2.050 người. 1.2. Một số sản phẩm của công ty Công ty sản xuất rất nhiều sản phẩm nhưng chủ yếu sản xuất sản phẩm về các lĩnh vực sau:  Thiết bị xây dựng  Máy công cụ điều khiển CNC  Hệ thống định lượng, đóng bao  Thiết bị xử lý và bảo vệ môi trường  Chế biến nông sản  Lĩnh vực khác Dưới đây là hình ảnh một số loại sản phẩm của công ty: Hình 1: Một số sản phẩm của công ty 6 Chương II: Thiết kế hệ thống cân đóng bao 2.1. Mô tả hệ thống. Nguyên liệu được đưa vào Silo chứa. Khi hệ thống bắt đầu làm việc, nếu cân silo có số chỉ là 0, và cửa cân silo đã đóng, thì mở cả 2 cửa thô và cửa tinh, khi cân silo báo đến một mức so sánh thô thì cửa thô đóng lại, và đến mức so sánh tinh thì cửa tinh đóng. Sau đó, Hình 1: Mô tả hệ thống cửa cân silo mở ra, cho nguyên liệu vào bao. Sau khi cho xong nguyên liệu vào bao thì kẹp chặt miệng bao và thả bao xuống băng tải 1. Băng tải 1 vận chuyển bao nguyên liệu đến băng tải 2 gặp “cảm biến vào” thì băng tải 2 chạy, sau đó, băng tải 1 ngừng hoạt động. Băng tải 2 cân kiểm tra khối lượng của bao nguyên liệu sau đó vận chuyển tiếp đến băng tải 3. Gặp “cảm biến ra” băng tải 3 hoạt động, băng tải 2 ngừng hoạt động. Nếu sản phẩm đạt chất lượng tốt thì băng tải 3 vận chuyển bao nguyên liệu đến một nơi khác, nếu sản phẩm không đạt chất lượng thì được một xi lanh đẩy ra khỏi băng tải 3. Hệ thống hoạt động liên tục đến khi nhấn nút “Stop”. 7 Lưu đồ công nghệ. 2.2. (3) 1 BEGIN Thả bao Cân về 0 S Đợi 1s Băng tải 1 hoạt động Cửa silo đóng Đ Mở cả 2 cửa thô, tinh Gặp cảm biến vào??? S Đ So sánh thô đúng??? Băng tải 2 hoạt động S Băng tải 1 ngừng hoạt động Đ Đợi 1s Đóng cửa thô Băng tải 2 dừng Đọc dữ liệu cân Đợi 2s So sánh tinh đúng??? Băng tải 2 hoạt động S Đ Gặp cảm biến ra??? Đóng cửa tinh S Mở cửa cân silo Đợi 3s Đ Kẹp bao Băng tải 3 hoạt động Đóng cửa cân 2 1 8 3 2 Đợi 1s Băng tải 2 ngừng hoạt động Đợi 3s Băng tải 3 ngừng hoạt động END 9 2.3. Tính chọn mạch lực, mạch điều khiển. 2.3.1. Tính chọn mạch lực a. Tính chọn xy lanh kẹp bao, xy lanh giữ bao. - Lớp sơn phủ xy lanh và Piston tăng khả năng chống trầy, chống bám bụi. - Lực ma sát thấp. - Môi trường vận hành từ -30 độ C đến 80 độ C. - Lực (N): 10N đến 10.000N. Chọn xi lanh lò xo có phản hồi G-3975-1 nhãn hiệu Bansbach Easylift b. Động cơ băng tải. - Bao nguyên liệu có khối lượng lớn - Vận chuyển quãng đường băng tải xa - Có tốc độ không cao - Không cần khời động sao – tam giác Chọn động cơ 3 pha, công suất 7.5Kw, điện áp 380V c. Tính chọn aptomat, khởi động từ - Aptomat tổng: 150A Mã sản phẩm: MCCB 4P LS ABS204c-150A-42KA - Aptomat cho các động cơ băng tải: 40A Mã sản phẩm: LS 1P BKN 6-10-16-20-25-32-40A - Khởi động từ cho động cơ băng tải: 40A Mã sản phẩm: LS MC-40A 10 2.3.2. Tính chọn mạch điều khiển a. Tính chọn PLC STT Tên Kí hiệu Vào/Ra Tương tự/Số Cổng PLC 1 START START Vào Số I0.0 2 STOP STOP Vào Số I0.1 3 Cảm biến đóng cửa CBD Vào Số I0.2 4 Cảm biến vơi CBDV Vào Số I0.3 5 Cảm biến vào CBV Vào Số I0.4 6 Cảm biến ra CBR Vào Số I0.5 7 Đầu vào cân CAN Vào Tương tự IW96 8 Đầu vào cân kiểm tra CANKT Vào Tương tự IW98 9 Cửa thô Cua_tho Ra Số Q0.0 10 Cửa tinh Cua_tinh Ra Sô Q0.1 11 Cửa silo Cua_silo Ra Số Q0.2 12 Van giữ bao Giu_bao Ra Số Q0.3 13 Van kẹp bao Kep_bao Ra Số Q0.4 14 Động cơ băng tải 1 DCBT1 Ra Số Q0.5 14 Động cơ băng tải 2 DCBT2 Ra Số Q0.6 15 Động cơ băng tải 3 DCBT3 Ra Số Q0.7 16 Xi lanh đẩy XLD Ra Số Q1.0 Hệ thống có 6 đầu vào số, 2 đầu vào tương tự, và có 9 đầu ra số. Chọn PLC siemens S7-1200 có CPU 1215 DC/DC/Rly có mã: 6ES7 215-1BG40-0XB0 Chọn modul input tương tự (AI): SM 1231 AI4 có mã: 6ES7 231-4HD30-0XB0 11 b. Chọn rơ le trung gian - Điện áp cuộn hút: 10A 250VAC/30VDC - Điện áp tiếp điểm: 250VAC/30VDC - Nhiệt độ: -40℃ - +70℃ Chọn: rơ le trung gian OMRON LY4/220VAC 12 2.4. Viết chương trình và mô phỏng trên phần mềm TIA PORTAL v13 2.4.1. Giới thiệu chung về phần mềm TIA PORTAL Ban Tự động hóa Công nghiệp của Siemens vừa giới thiệu phần mềm tự động hóa đầu tiên trong công nghiệp sử dụng chung một môi trường, một phần mềm duy nhất cho tất cả các tác vụ trong tự động hóa, gọi là Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal). Phần mềm lập trình mới này giúp người sử dụng phát triển, tích hợp các hệ thống tự động hóa một cách nhanh chóng, do giảm thiểu thời gian trong việc tích hợp, xây dựng ứng dụng từ những phần mềm riêng rẽ. Được thiết kế với giao diện thân thiện người sử dụng, TIA Portal thích hợp cho cả những người mới lẫn những người nhiều kinh nghiệm trong lập trình tự động hóa. Là phần mềm cơ sở cho các phần mềm dùng để lập trình, cấu hình, tích hợp các thiết bị trong dải sản phẩm Tích hợp tự động hóa toàn diện (TIA) của Siemens. Ví dụ như phầm mềm mới Simatic Step 7 V11 để lập trình các bộ điều khiển Simatic, Simatic WinCC V11 để cấu hình các màn hình HMI và chạy Scada trên máy tính. Để thiết kế TIA portal, Siemens đã nghiên cứu rất nhiều các phần mềm ứng dụng điển hình trong tự động hóa qua nhiều năm, nhằm mục đích hiểu rõ nhu cầu của khách hàng trên toàn thế giới. Là phần mềm cơ sở để tích hợp các phần mềm lập trình của Siemens lại với nhau, TIA Portal giúp cho các phần mềm này chia sẽ cùng một cơ sở dữ liệu, tạo nên sự thống nhất trong giao diện và tính toàn vẹn cho ứng dụng. Ví dụ, tất cả các thiết bị và mạng truyền thông bây giờ đã có thể được cấu hình trên cùng một cửa sổ. Hướng ứng dụng, các khái niệm về thư viện, quản lý dữ liệu, lưu trữ dự án, chẩn đoán lỗi, các tính năng online là những đặc điểm rất có ích cho người sử dụng khi sử dụng chung cơ sở dữ liệu TIA Portal. Tất cả các bộ đều khiển PLC, màn hình HMI, các bộ truyền động của Siemens đều được lập trình, cấu hình trên TIA portal. Việc này giúp giảm thời gian, công sức trong việc thiết lập truyền thông giữa các thiết bị này. Ví dụ người sử dụng có thể sử dụng tính năng “kéo và thả’ một biến của trong chương trình điều khiển PLC vào một màn hình của 13 chương trình HMI. Biến này sẽ được gán vào chương trình HMI và sự kết nối giữa PLC – HMI đã được tự động thiết lập, không cần bất cứ sự cấu hình nào thêm. Phần mềm mới Simatic Step 7 V11, tích hợp trên TIA Portal, để lập trình cho S71200, S7-300, S7-400 và hệ thống tự động PC-based Simatic WinAC. Simatic Step 7 V11 được chia thành các module khác nhau, tùy theo nhu cầu của người sử dụng. Simatic Step 7 V11 cũng hỗ trợ tính năng chuyển đổi chương trình PLC, HMI đang sử dụng sang chương trình mới trên TIA Portal. Phần mềm mới Simatic WinCC V11, cũng được tích hợp trên TIA Portal, dùng để cấu hình cho các màn hình TP và MP hiện tại, màn hình mới Comfort, cũng như để giám sát điều khiển hệ thống trên máy tính (SCADA). Hình 3: Giao diện của TIA PORTAL 14 2.4.2. Viết chương trình và mô phỏng. a. Chương trình PLC Hình 4: Màn hình viết chương trình PLC a. Giao diện trên PC-Systems Hình 5: Giao diện PC-systems khi lập trình 15 Hình 6: Màn hình giao diện của PC - System Run Hình 7: Màn hình cài đặt thông sô 16 b. Giao diện HMI Chọn loại màn hình HMI: KTP600 Basic mono PN mã 6AV6 647-0AB11-3AX0 Hình 8: Giao diện HMI Hình 9: Màn hình cài đặt thông số 17 2.5. Sơ đồ đấu dây mạch lực và mạch điều khiển. Được vẽ trên Autocad electrical 2017: 18 Phần 3: Các hoạt động khác trong công ty Ngoài công việc của trưởng phòng giao cho, nhóm còn thực hiện lắp ghép tủ điện cho trạm trộn bê tông cho công ty TNHH Hải Phú cùng các anh trong phòng trung tâm chuyển giao công nghệ. Hình 10: Lắp đặt tử điều khiển Hình 11: Lắp đặt bàn phím cho hệ thống 19 Hình 12: Tổng quan tủ điều khiển Hình 13: Tổng quan tủ mạch lực 20