TỔNG QUAN
Đặt vấn ề
Hiện nay, công nghiệp hóa và hiện đại hóa đang diễn ra mạnh mẽ, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là trong lĩnh vực kỹ thuật điều khiển tự động Tự động hóa quy trình công nghệ đã trở thành xu hướng phát triển quan trọng trong ngành công nghiệp, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất Ứng dụng tự động hóa không chỉ tạo ra sản phẩm chất lượng cao mà còn giúp tiết kiệm chi phí, từ đó tăng cường khả năng cạnh tranh trên thị trường.
Trong ngành công nghiệp sản xuất chất lỏng như hóa chất, nước uống đóng chai, sữa, nước mắm và dầu ăn, việc kiểm soát mức và lưu lượng dòng chảy với độ chính xác cao là rất quan trọng để nâng cao hiệu quả sản xuất Điều này không chỉ giúp đảm bảo quá trình sản xuất diễn ra liên tục mà còn kéo dài tuổi thọ thiết bị Nhờ vào hệ thống tự động, người vận hành không cần phải kiểm tra trực tiếp trong các bồn chứa hay theo dõi quá trình bơm liên tục, giúp khắc phục tình trạng cạn kiệt trong bồn chứa chất lỏng một cách hiệu quả.
Chính vì vậ , chúng tôi chọn ề t i ―GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN BƠM, LỌC
Hệ thống bồn chứa chất lỏng cần được điều khiển để duy trì mức chất lỏng trong khoảng giá trị tối thiểu và tối đa Để đạt được điều này, việc kiểm soát lưu lượng chất lỏng từ máy bơm vào bồn là rất quan trọng Sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là trong ngành tự động hóa, đã dẫn đến nhu cầu sử dụng các bộ điều khiển hiện đại, chính xác và đáng tin cậy PLC (Programmable Logic Controller) là một lựa chọn tối ưu cho các ứng dụng công nghiệp nhờ vào độ chính xác, ổn định và độ tin cậy cao.
Với sự phát triển của công nghệ điều khiển tự động hiện nay, có nhiều phương pháp để điều khiển mức chất lỏng trong hệ thống bồn nước Trong đồ án tốt nghiệp này, chúng em sử dụng PLC S7-200 để thực hiện điều khiển, kết hợp với phần mềm DOPSOFT để giao tiếp và hiển thị trực tiếp trên máy tính.
Hình 1.1: Mô hình thực tế
Sau khi xác định đối tượng và chủ thể, cũng như giới hạn phạm vi nghiên cứu, việc xác định mục tiêu là bước quan trọng tiếp theo để định hướng cho quá trình thực hiện đề tài Mục tiêu nghiên cứu cụ thể sẽ được thể hiện rõ ràng và chi tiết.
Thiết kế, thi công hệ thống bơm iều khiển mực chất lỏng v cân sản phẩm
Lựa chọn thiết bị cho mô hình
Giải thuật cho PLC theo êu cầu của ề t i, iều khiển mức chất lỏng theo thông số c i ặt
Sử dụng phần mềm DOPSOFT ể iều khiển giám sát hệ thống iều khiển mức chấ lỏng
Hệ thống bao gồm hai bồn được lắp đặt song song, với bồn trên có một van AC 1 được điều khiển bởi hai phao, trong khi bồn dưới sử dụng van AC 2 điều khiển bởi cảm biến và loadcell Mức nước trong bồn trên được kiểm soát để đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống.
Cảm biến siêu âm với ngõ ra analog được sử dụng để đo mức chất lỏng trong bồn chứa Chất lỏng được bơm lên bồn trên thông qua một động cơ, được điều khiển bởi biến tần DELTA và bộ điều khiển PLC S7-200.
Hệ thống bơm chất lỏng hoạt động tự động thông qua nút nhấn start, cho phép bơm chất lỏng từ bồn chứa lên với vận tốc điều khiển bằng biến tần Vận tốc bơm sẽ giảm 50% khi mức chất lỏng ở mức thấp và dừng lại khi đạt giá trị 0 ở mức cao Khi mức chất lỏng xuống thấp, bơm sẽ tự khởi động lại Van AC 1 sẽ xả chất lỏng xuống bồn dưới cho đến khi đầy, sau đó phao sẽ tác động để đóng van AC 1 Khi có vật tác động vào cảm biến, van AC 2 sẽ xả chất lỏng cho đến khi vật nặng 2kg tác động lên loadcell, khiến van AC 2 ngừng xả Hệ thống hoạt động liên tục cho đến khi nhấn nút STOP.
1.4 Giới hạn của đề tài
Giới hạn về công nghệ
Nguyên liệu cung cấp cho hệ thống còn hạn chế
Phần cơ khí chỉ tính toán trên ý tưởng thực tế nên chưa ược hoàn chỉnh
Bộ phận lọc thiết kế chƣa ƣợc tốt
1.5 Phương pháp, đối tượng nghiên cứu
1.5.1 Phương pháp nghiên cứu Để thực hiện ề tài nhóm ã tham các t i liệu trong sách, trên internet và dựa trên hệ thống,yêu cầu thực tế ể xây dựng lại mô hình áp ứng ƣợc những yêu cầu ó Các bước nhóm thực hiện:
Thiết kế hệ thống áp ƣng ƣợc các yêu cầu ã ề ra
Đề ra mục tiêu v hướng i cụ thể
Nghiên cứu các tài liệu liên quan
Hoàn thành từng thành phần riêng lẻ
Tích hợp thành một hệ thống hoàn chỉnh
Viết chương trình iều khiển, giám sát
Màn hình HMI DELTA BO7S411 với phần mềm DOPSOFT.
Phương pháp, ối tượng nghiên cứu
Cảm biến siêu âm với ngõ ra analog được sử dụng để đo mức chất lỏng trong bồn chứa, trong khi chất lỏng được bơm lên bồn bằng một động cơ điều khiển bởi biến tần DELTA và bộ điều khiển PLC S7-200.
Hệ thống bơm chất lỏng hoạt động tự động thông qua nút nhấn start, bắt đầu bơm từ bồn chứa lên với vận tốc được điều khiển bởi biến tần Vận tốc này sẽ giảm 50% khi mức chất lỏng ở mức thấp và dừng lại khi đạt mức cao Khi mức chất lỏng giảm xuống thấp, bơm sẽ hoạt động trở lại Van AC 1 sẽ xả chất lỏng xuống bồn dưới cho đến khi bồn đầy, sau đó phao sẽ tác động để đóng van AC 1 Nếu mức chất lỏng tiếp tục giảm, van AC sẽ tiếp tục xả Khi có vật tác động vào cảm biến, van AC 2 sẽ xả chất lỏng cho đến khi vật nặng 2kg được phát hiện, lúc này loadcell sẽ ngừng xả Hệ thống hoạt động liên tục cho đến khi nút STOP được ấn.
1.4 Giới hạn của đề tài
Giới hạn về công nghệ
Nguyên liệu cung cấp cho hệ thống còn hạn chế
Phần cơ khí chỉ tính toán trên ý tưởng thực tế nên chưa ược hoàn chỉnh
Bộ phận lọc thiết kế chƣa ƣợc tốt
1.5 Phương pháp, đối tượng nghiên cứu
1.5.1 Phương pháp nghiên cứu Để thực hiện ề tài nhóm ã tham các t i liệu trong sách, trên internet và dựa trên hệ thống,yêu cầu thực tế ể xây dựng lại mô hình áp ứng ƣợc những yêu cầu ó Các bước nhóm thực hiện:
Thiết kế hệ thống áp ƣng ƣợc các yêu cầu ã ề ra
Đề ra mục tiêu v hướng i cụ thể
Nghiên cứu các tài liệu liên quan
Hoàn thành từng thành phần riêng lẻ
Tích hợp thành một hệ thống hoàn chỉnh
Viết chương trình iều khiển, giám sát
Màn hình HMI DELTA BO7S411 với phần mềm DOPSOFT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Các thiết bị van AC, ầu cân, cảm biến siêu âm Carlo gavezzi, cảm biến iện cảm Omron, phao iện.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Giới thiệu chung về plc của hãng siemens
PLC (Bộ điều khiển lập trình) là một thiết bị thuộc họ máy tính, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và thương mại PLC có khả năng thực hiện các chức năng và tính toán tương tự như vi xử lý, đồng thời tích hợp nhiều hàm chuyên dụng như bộ điều khiển PID, dịch chuyển khối dữ liệu, và khối truyền thông.
PLC có những ƣu iểm:
Có kích thước nhỏ, ược thiết kế v tăng bền ể chịu ược rung ộng, nhiệt, ẩm và tiếng ồn, áng tin cậy
Rẻ tiền ối với các ứng dụng iều khiển cho hệ thống phức tạp
Dễ dàng và nhanh chống tha ổi cấu trúc của mạch iều khiển
PLC có các chức năng kiểm tra lỗi, chẩn oán lỗi
Có thể nhân ôi các ứng dụng nhanh và ít tốn kém
Một PLC gồm có những phần cơ bản sau:
Bộ nguồn: cung cấp nguồn thiết bị và các module mở rộng ƣợc kết nối vào
CPU: thực hiện chương trình v dữ liệu ể iều khiển tự ộng các tác vụ hoặc quá trình
Các ngõ vào/ra bao gồm các ngõ vào/ra số và tương tự Ngõ vào được sử dụng để quan sát tín hiệu từ bên ngoài như cảm biến và công tắc, trong khi ngõ ra được dùng để điều khiển các thiết bị ngoại vi trong quá trình hoạt động.
Các cổng/module truyền thông (CP: Communication Professor): dùng ể nối CPU với
các thiết bị khác ể kết nối thành mạng, xử lý thực hiện truyền thông giữa các trạm trong mạng
Các loại module chức năng (FM: Function Module) Ví dụ các module iều khiển vòng kín, các module thực hiện logic mờ…
Cấu trúc bên trong của PLC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 2.1: Cấu trúc của PLC
Plc simatic s7-200 cpu 226
S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình nhỏ gọn của hãng SIEMENS, được thiết kế với cấu trúc module và có khả năng mở rộng Các module này phù hợp cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi xử lý.
Hình 2.2: Sơ đồ khối của PLC
Nguồn CPU Output modul Memory
Link ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình ảnh về PLC S7 – 200 CPU 226
Ngõ ra số: 16 DO DC
24 ngõ vào và 16 ngõ ra
Có khả năng thêm 7 modul mở rộng
Bộ nhớ chương trình: 24KB
Bộ nhớ dữ liệu: 10KB 2 PPI/FREEPORT PORTS
Phần mềm: Step 7 Micro/WIN
Thời gian xử lý 1024 lệnh nhị phân: 0.37ms
Bộ ếm tốc ộ cao: 6 x 60 Khz
Bộ ếm lên/xuống: Có
Số ầu vào/ra có sẵn: 24DI / 16DO
Số ầu vào/ra số cực ại (sử dụng Module mở rộng): 128DI /120DO
Số ầu vào/ra tương tự (sử dụng Module Analog mở rộng): 28AI/7AO hoặc 0AI/14AO.IP20
Kích thước: Rộng x Cao x Sâu: 196 x 80 x 62
Số ầu ra ƣợc tích hợp sẵn: 16 (Rơle)
Thêm cổng PPI làm tăng tính linh hoạt và lựa chọn truyền thông ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ngoài ra, CPU 226 XM có bộ nhớ chương trình v bộ nhớ dữ liệu ược nâng cao
Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ kể từ khi PLC bị mất nguồn cung cấp
Hình 2.4: Các cổng vào ra của PLC
Các chế độ làm việc của CPU 226:
PLC có 3 chế ộ làm việc:
Khi PLC thực hiện chương trình trong từng bộ nhớ, nó sẽ chuyển từ trạng thái RUN sang STOP nếu xảy ra sự cố trong máy hoặc khi gặp lệnh STOP trong chương trình.
STOP: Cưỡng bức PLC dừng chương trình ang chạy và chuyển sang chế ộ
TERM: Cho phép máy lập trình tự quyết ịnh chế ộ hoạt ộng cho PLC
Các đèn báo trên S7-200 CPU226:
SF ( èn ỏ): Đèn ỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng
RUN ( èn xanh): Đèn xanh RUN chỉ ịnh PLC ang ở chế ộ làm việc và thực hiện chương trình ược nạp vào trong máy
STOP ( èn ỏ): Đèn ỏ STOP chỉ ịnh rằng PLC ang ở chế ộ dừng chương trình v ang thực hiện lại
Đèn xanh Ix.x báo hiệu trạng thái hoạt động của cổng Ix.x, với ánh sáng sáng cho thấy cổng đang hoạt động Đèn này cũng phản ánh trạng thái tín hiệu dựa trên giá trị logic của công tắc.
Khi đèn xanh của cổng Qx.x sáng, nó cho thấy trạng thái hoạt động của cổng này Đèn báo hiệu trạng thái tín hiệu dựa trên giá trị logic của cổng.
S7-200 sử dụng cổng truyền thông RS485 với phích nối 9 chân để kết nối với thiết bị lập trình hoặc các trạm PLC khác Tốc độ truyền cho máy lập trình PPI là 9600 baud, trong khi tốc độ truyền tự do của PLC đạt 38.400 baud.
Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển ổi RS232/RS485
Bảng 2.1: Tên và các chức năng của RS232
3 Truyền và nhận dữ liệu
8 Truyền và nhận dữ liệu
PLC hoạt động theo chu kỳ vòng lặp, mỗi vòng được gọi là vòng quét (scan) Vòng quét bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng bộ nhớ ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong mỗi vòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc (MEND).
Chương trình thực hiện giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi bao gồm 9 bước Vòng quét sẽ kết thúc bằng việc chuyển các nội dung của bộ ếm ảo tới các cổng ra.
Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, hệ thống không tương tác trực tiếp với cổng mà chỉ thông qua bộ nhớ ảo trong vùng nhớ tham số Việc truyền thông giữa bộ nhớ ảo và ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 4 được quản lý bởi CPU Khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức, hệ thống sẽ tạm dừng mọi công việc khác, bao gồm cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh một cách trực tiếp với cổng vào/ra.
Có thể lập trình cho PLC bằng cách sử dụng một trong những phần mềm sau :
Những phần mềm n ều có thể c i ặt ƣợc trên các má lập trình họ PG7xx v các máy tính cá nhân (PC)
Các chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc chương trình chính (main progam) v sau ó ến các chương trình con v chương trình sử lý ngắt ược chỉ ra sau â :
Chương trình chính ược kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình (MEND)
Chương trình con l một bộ phận của chương trình, các chương trình con phải ược viết sau lệnh kết thúc chương trình chính ó l lệnh MEND ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Các chương trình xử lý ngắt là một phần quan trọng trong lập trình Để sử dụng chương trình xử lý ngắt, bạn cần viết nó sau lệnh kết thúc chương trình chính, được ký hiệu là MEND.
Các chương trình con được tổ chức thành một nhóm ngay sau chương trình chính, tiếp theo là các chương trình xử lý ngắt Việc sắp xếp này giúp cấu trúc chương trình trở nên rõ ràng và thuận tiện hơn cho việc học tập sau này Người lập trình có thể linh hoạt kết hợp các chương trình con và chương trình xử lý ngắt sau chương trình chính.
Bộ nhớ của S7-200 có khả năng mở rộng cao, cho phép đọc và ghi trên toàn bộ vùng nhớ, ngoại trừ các bit nhớ đặc biệt được ký hiệu là SM (Special Memory), chỉ có thể truy cập để đọc.
Bộ nhớ có một tụ nhớ ể nuôi, du trì dữ liệu trong một khoảng thời gian khi mất iện
Bộ nhớ của s7-200 ƣợc chia th nh 4 vùng:
Vùng nhớ chương trình: L vùng lưu giữ các lệnh chương trình Vùng n thuộc kiêu không bị mất dữ liệu, ọc v ghi ƣợc
Vùng nhớ tham số: L vùng lưu giữ các thông số như: từ khóa, ịa chỉ trạm
Có thể ọc v ghi ƣợc
Vùng nhớ dữ liệu: Được sử dụng ể lưu trữ các dữ liệu của trương trình.
GIỚI THIỆU VỀ CÁC ĐỐI TƢỢNG SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI
Tín hiệu vào: -19mv -> 19mv
Độ phân giải: 1/2/5/10/20/25 (tùy chỉnh)
Giao tiếp: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 2.7: Các cổng kết nối của đầu cân T7E
2.3.1.3 Kết nối cảm biến ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Cảm biến ƣợc nối thông qua giác cắm 9 chân
Hình 2.8: Sơ đồ chân của giác cắm 9 chân kết nối với cảm biến
Sử dụng cáp bảo vệ 6 lõi giúp đảm bảo hiệu suất ổn định cho thiết bị Nếu bạn sử dụng cáp bảo vệ 4 lõi, cần phải nối tắc chân 1 và 2, cũng như chân 6 và 7 tại bộ kết nối cảm biến.
Lưu ý rằng kết nối giữa cảm biến và cầu cân phải tuân thủ các yêu cầu kỹ thuật, và cáp bảo vệ cần được nối chắc chắn Để tránh gây hư hỏng cho cầu cân và cảm biến, không nên cắm hoặc tháo dây kết nối khi cầu cân đang hoạt động, nhằm phòng ngừa dòng tĩnh điện.
2.3.1.4 Giao diện giao tiếp và màn hình Đầu cân T7E giao tiếp qua ầu cắm 9 chân Chân 2 cho TXD, chân 3 cho RXD,chân 5 nối ất, chân 9 nhận tín hiệu vào, chân 6 xuất tín hiệu ra ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 2.10: Sơ đồ chân giao tiếp với màn hình
Định dạng dữ liệu: tất cả dữ liệu ều ƣợc ịnh dạng ASCII
Phím Zero có chức năng "cộng thêm 1", cho phép người dùng tăng giá trị hiển thị ở bit cuối cùng Sau khi nhấn phím này, giá trị sẽ tự động cộng thêm 1, và đặc biệt, Zero sẽ tự động hiển thị khi giá trị đạt 9.
Phím tare trên cân có chức năng "thao tác", cho phép người dùng điều chỉnh cấu hình hiển thị bằng cách dịch sang trái một bit, làm cho bit cuối cùng trở thành zero Nếu cân hiển thị 6 bit hoặc bit hiệu lực vượt quá sự dịch chuyển này, cấu hình sẽ bị loại bỏ.
HOLD: sau khi ấn phím này ta sẽ c i ặt giá trị cho ầu cân
CLEAR‖ phím n có chức năng ―thoát‖, sau khi ấn phím này sẽ thoát khỏi quá trình hiểu chỉnh hoặc trạng thái ang c i ặt
Để thiết lập giá trị 0 trên đầu cân, bạn cần nhấn nút ZERO trước khi giá trị trở về 0 Việc đặt giá trị 0 có thể thực hiện sau khi đèn tín hiệu STABLE trên đầu cân sáng lên.
TARE: Sau khi giá trị cân nặng hiển thị ổn định, nhấn nút TARE để khấu trừ giá trị cân nặng của hệ thống Sau khi thực hiện, màn hình sẽ hiển thị dãy số "000000" và đèn NET WEIGHT sẽ sáng lên Nếu nhấn TARE thêm một lần nữa, giá trị tare sẽ bị xóa.
Để tăng độ chính xác của cân, hãy nhấn phím FUNCTION khi giá trị tare là 0 và cân đang ở trạng thái hoạt động Việc này giúp cải thiện độ chính xác lên hơn 10 lần.
Một lần nữa, chúng ta cần trở về trạng thái bình thường Sự khuếch đại của một dãy giá trị cân nặng không được hiển thị, dẫn đến việc dữ liệu không thể vượt ra ngoài phạm vi hiển thị.
Khi sử dụng chức năng HOLD, nhấn phím HOLD khi cân ở trạng thái ổn định để giữ giá trị hiện tại, đèn PEAK VALUE sẽ sáng Nếu giá trị cân nặng nhỏ hơn 5% so với giá trị tối đa đã đặt, thiết bị sẽ trở lại chế độ bình thường Nhấn phím HOLD lần nữa để chuyển sang chế độ AVERAGE VALUE; trong chế độ này, cân sẽ tự động xác định giá trị ổn định và tính toán giá trị trung bình Giá trị trung bình sẽ bị hủy khi giá trị cân nặng hiện tại về zero, và giá trị trung bình tiếp theo sẽ được tính toán Nhấn phím HOLD một lần nữa để trở về chế độ cân bình thường.
Sau khi kết nối với loadcell, khi bật màn hình lên bộ chỉ thị sẽ ếm từ 0 ến 9 Nhấn cùng lúc phím FUNCTION v CLEAR ể vào chế ộ hiệu chỉnh
Bước 1: Ấn phím FUNCTION và CLEAR nhập mật khẩu ể hiểu chỉnh ầu cân (mật khẩu là 111)
Nhấn phím HOLD màn hỉnh hiển thị (d*) Nhấn phím ZERO chon bước nhảy tùy chọn (với x=1;2;5;10;20;50) Nhấn phím HOLD ể xác nhận Ví dụ: cân 60kg, bước nhảy 10g thì chọn d=1
Trong bước 2, màn hình sẽ hiển thị (Dp*) với * là 1, 2 hoặc 3, cho phép bạn chọn số hiển thị sau dấu phẩy Để thay đổi giá trị *, nhấn phím ZERO và sau đó bấm phím HOLD để xác nhận Ví dụ, nếu cân nặng là 60kg và bước nhảy là 10g, bạn nên chọn d=1 và dp=2 để màn hình hiển thị 0.01, tức là 10g.
Để thiết lập mức tải tối đa 60kg trên màn hình (F 6000), bạn nhấn phím TARE để thay đổi giá trị tải Sau đó, nhấn phím ZERO để chọn số 0 sau mức tải cho phù hợp với nhu cầu Cuối cùng, nhấn phím HOLD để xác nhận Ví dụ, để đặt mức 60kg, bạn nhấn TARE đến 6 rồi nhấn ZERO 3 lần để màn hình hiển thị 6000, tức là 60kg, do trước đó bạn đã chọn hai số 0 sau dấu phẩy.
Màn hình hiển thị nOLOAD đảm bảo rằng không có tải trên bàn cân Khi tín hiệu ổn định (đèn STABLE sáng), bạn có thể nhấn phím HOLD để lấy điểm không tải.
Nhấn phím HOLD khi màn hình hiển thị LOAD để giữ giá trị cân khi đã đặt tải lên bàn cân Khi các tín hiệu ổn định, nếu màn hình hiển thị không đúng với giá trị tải thực, hãy nhấn phím TARE để điều chỉnh giá trị đầu Sử dụng phím ZERO để lựa chọn các giá trị tiếp theo.
Err 1 : Tải quá nhỏ hoặc giá trị tải tối a của loadcell quá lớn
Err 2: Nằm ngoài giới hạn zero ƣợc c i ặt
Err 5: Tải quá nhỏ hoặc giá trị tải tối a của loadcell quá lớn
[ -] : Nằm ngoài giá trị hiển thị
2.3.2 Giới thiệu chung về biến tần
Hình 2.11: Biến tần Delta VFD-EL
Tốc ộ ồng bộ (chƣa tính ến ộ trƣợt s) của ộng cơ không ồng bộ xoa chiều ba pha ƣợc tính: n = 60f/p (vg/ph) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
16 Ở â : f : tần số lưới iện 50Hz (một số quốc gia trên thế giới có tấn số f`Hz);
P: số cặp cực từ trên stato ộng cơ
Dựa vào công thức tính tần số (f) ở nguồn vào của động cơ, người ta có thể điều chỉnh tốc độ động cơ theo giá trị mong muốn thông qua thiết bị gọi là bộ biến tần Bộ biến tần cần thực hiện đầy đủ các chức năng cần thiết để đảm bảo hiệu suất hoạt động của động cơ.
Biến ổi iện áp xoa chiều của nguồn iện v o th nh iện áp một chiều nhờ bộ chỉnh lưu cầu ba pha
Sau ó nhờ bộ nghịch lưu (INVERTER) sẽ ổi ngược lại th nh iện áp xoa chiều ba pha biến ổi theo phương pháp iều chế ộ rộng của xung
CÁC THIẾT BỊ CHẤP HÀNH
2.4.1 Relay ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Rơ le (relay) là một công tắc chuyển đổi hoạt động bằng điện, cho phép điều khiển một dòng điện lớn bằng một dòng điện nhỏ, do đó nó được coi là thiết bị bảo vệ Một rơ le điển hình có khả năng điều khiển mạch và nguồn điện Cấu trúc của rơ le bao gồm một lõi sắt, một cuộn từ và một tiếp điểm Rơ le hoạt động như một công tắc với hai trạng thái ON và OFF, phụ thuộc vào việc có dòng điện chạy qua rơ le hay không.
Khi dòng điện chạy qua rơ le, dòng điện sẽ đi qua cuộn dây bên trong và tạo ra một từ trường hút Từ trường này tác động lên một cần bẩy bên trong, làm mở hoặc đóng các tiếp điểm điện, từ đó thay đổi trạng thái của rơ le Số lượng tiếp điểm điện bị thay đổi có thể là một hoặc nhiều, tùy thuộc vào thiết kế của rơ le.
Bánh công tác là một thành phần quan trọng của bơm, có ba dạng chính: cánh mở hoàn toàn, cánh mở một phần và cánh kín Nó được lắp trên trục bơm cùng với các chi tiết khác, tạo thành rotor của bơm Bánh công tác thường được chế tạo từ gang hoặc thép qua phương pháp đúc chính xác, với bề mặt cánh dẫn và vỏ bánh công tác yêu cầu độ nhẵn cao (từ 3 đến 6) để giảm thiểu tổn thất Để đảm bảo hiệu suất hoạt động, bánh công tác và rotor cần được cân bằng tĩnh và động, nhằm tránh cọ xát vào thân bơm trong quá trình làm việc.
Trục bơm: thường ược chế tạo bằng thép hợp kim v ược lắp với bánh công tác thông qua mối ghép then
Bộ phận dẫn hướng v o: Bộ phận n thuộc thân bơm thường
Bộ phận dẫn hướng ra: (buồng xoắn ốc) úc bằng gang có hình dạng tương ối phức tạp
Ống hút: Ống n có thể l m bằng gang úc, tôn h n hoặc cao su
Ống ẩ : Ống n có thể l m bằng gang úc, tôn h n hoặc cao su
2.4.2.1 Nguyên lý hoạt động của máy bơm nước ly tâm
Trước khi bơm l m việc, cần phải l m cho thân bơm (trong ó có bánh công tác) v ống hút ược iền ầ chất lỏng, thường gọi l mồi bơm
Khi bơm hoạt động, bánh công tác tạo ra lực ly tâm, đẩy các phần tử chất lỏng từ bên trong ra ngoài, di chuyển theo các máng dẫn vào ống hút với áp suất cao hơn, hình thành quá trình bơm Đồng thời, tại lối vào của bánh công tác, áp suất trong bể chứa lớn hơn áp suất ở lối vào bơm, tạo ra vùng chân không, giúp chất lỏng từ bể hút được liên tục đưa vào bơm qua ống hút, diễn ra quá trình hút của bơm.
Quá trình hút và bơm diễn ra liên tục, tạo ra dòng chảy ổn định qua bơm Bộ phận dẫn hướng, thường có hình dạng xoắn ốc, giúp dẫn chất lỏng từ bánh công tác ra ống hút, đồng thời điều hòa và ổn định dòng chảy Ngoài ra, bộ phận này còn có tác dụng biến đổi một phần động năng của dòng chảy thành áp năng cần thiết.
Tổng chiều cao cột áp: 7m
Đường kính hút/ ẩy: 21mm
Lưu lượng nước tối a: 95 lít/phút
Van iện từ là một thiết bị iện dùng ể kiểm soát dòng chảy chất lỏng
Van solenoid được điều khiển bởi dòng điện qua cuộn dây, tạo ra từ trường giúp pít tông bên trong di chuyển và mở van.
Hình 2.24: Van điện từ AC
Van điện từ bao gồm hai phần chính là solenoid và van Solenoid có chức năng chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học, từ đó mở hoặc đóng các van cơ học.
Hình 2.25: Cấu trúc bên trong của Van AC
D- Áp ống dẫn cứu trợ E- Solenoid
F- Đầu ra bên ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tiết diện ống xả: 13mm
Hình 2.26: Tên từng bộ phận của Van
THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Thiết kế hệ thống
Mô hình hệ thống bơm, lọc và cân sản phẩm gồm:
2 bình thủy tinh chứa sản phẩm (có van xả)
3.2 Chọn bộ điều khiển trung tâm
Thiết bị điều khiển lập trình (PLC - Programmable Logic Controller) là một thiết bị điều khiển đặc biệt dựa trên bộ vi xử lý, sử dụng bộ nhớ lập trình để lưu trữ các chương trình điều khiển PLC được ứng dụng rộng rãi trong tự động hóa công nghiệp, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và tăng hiệu quả hoạt động.
31 lệnh, thực hiện các chức năng v thuật toán ể iều khiển các quá trình có thể mô tả thiết bị nhƣ sau:
Ta dùng PLC S7 – 200 CPU 226 vì ề tài này sử dụng 2 PORT ể giao tiếp giữa ầu cân và HMI Cho nên chọn CPU 226 là phù hợp với yêu cầu hệ thống
3.3 Chiết kế các bộ phần của hệ thống
Khung hệ thống được thiết kế để đảm bảo tính thẩm mỹ và độ chắc chắn, sử dụng các thanh thép chữ V phủ lớp sơn chống oxi hóa Hai bồn chứa có thể tích bằng nhau, được làm từ vật liệu kính, giúp dễ dàng quan sát mức nước bên trong Chiều cao của khung đạt 40cm, tạo nên sự ổn định cho toàn bộ hệ thống.
Với kích thước D` cm (chiều d i của bồn) R = 30 cm (chiều rộng của bồn ) H
= 40 cm ( chiều cao của bồn ) su ra thể tích của bồn l :V = D×R×H = 60×30×40 0.072 = 72 lít
Bồn trên ƣợc khoan một lỗ dùng ể gắn van AC xả v ể nối ống ộng cơ bơm nước từ bồn dưới lên
Bồn dưới được chia thành 2 phần: phần 1 chứa chất lỏng nguyên chất với phao điều khiển ngắt van AC ở bồn trên, và phần 2 chứa chất lỏng đã được lọc, cũng có phao điều khiển ngắt van AC ở bồn trên cùng với một lỗ để gắn van AC xả.
Do các lỗ của 2 bồn cách mặt á l 5cm nên mức nước thấp nhất ở á ược lấ là: V = D×R×H = 60×30×5 = 0.009 = 9 lít
3.4 Sơ đồ khối hệ thống ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống
Khối nguồn cung cấp: Gồm CB cấp iện 220V vào bộ cấp nguồn 24 Nguồn DC 24V sử dụng cấp cho PLC, Valve, nút nhấn, màn hình HMI…
Khối PLC: Là thiết bị iều khiển chính của hệ thống gồm CPU 226, module analog EM231 và EM232
Khối tín hiệu ngõ vào: Bao gồm các cảm biến, nút nhấn lựa chọn chế ộ, nút nhấn iều khiển
Khối cơ cấu chấp h nh: van, má bơm, biến tần, rơ le …
Khối giao tiếp máy tính: Gồm chương trình giám sát, iều khiển thực hiện trên giao diện máy tính
Để đáp ứng yêu cầu điều khiển hệ thống, CPU cần có 2 cổng để giao tiếp, xử lý tín hiệu đầu vào và giao tiếp với HMI Nhiều dòng CPU của Siemens hỗ trợ tính năng này, phù hợp cho các ứng dụng trong đồ án tốt nghiệp.
33 ứng ƣợc nhu cầu hệ thống ƣa ra nhƣ: 221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM Do iều kiện thực tế nên ề tài này dùng CPU 226
Hình 3.2: CPU 226 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.3: Sơ đồ kết thiết bị với PLC S7-200 CPU 226 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.4: Sơ đồ động lực của Van
Hình 3.5: Sơ đồ động lực của máy bơm với biến tần ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hệ thống sử dụng một loadcell để cân bình chứa sản phẩm sau khi lọc, với nhiều hãng sản xuất loadcell như KUBOTA và Global Weighing Đối với yêu cầu thực tế của hệ thống, mỗi bình chứa sản phẩm có trọng lượng 5kg, do đó loadcell AMI của hãng Keli là lựa chọn phù hợp.
3.7 Lựa chọn máy bơm Để chọn má bơm cần phải lưu ý các ếu tố : lưu lượng , chiều cao cần bơm, kích thước ường ống,mục ích sử dụng
5-6m chọn bơm cánh quạt thông thường
6-8m chọn má bơm trục ngang
10m trở lên chọn má bơm giếng sâu hoặc khí nén
Dựa vào mục ích sử dụng:
Bơm nước từ ường ống vào bể chứa thì dùng má bơm chân không
Đẩ nươc lên cao thì dùng má bơm ly tâm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Theo yêu cầu của ề t i l bơm sản phẩm lên bình chứa có ộ cao 1.6m nên máy bơm ƣợc sử dụng là loại ly tâm
3.8 Lựa chọn một số các thiết bị khác
Ngoài ra hệ thống cần 1 số thiết bị phụ l èn 220VAC, bộ cấp nguồn 24VDC
Điện áp ngõ vào: 110 – 220VAC
Điện áp ngõ ra: 24VDC
Chỉnh lưu từ lưới iện xoay chiều th nh iện 1 chiều cung cấp cho các thiết bị iện tử
Dùng trong các mạch ổn áp, cung cấp dòng áp tránh trường hợp sụt áp, ổn ịnh mạch
Hiệu quả cao, giá thành thấp, ộ tin cậy cao
Ứng dụng trong đề tài:
Nguồn cấp cho PLC, cảm biến, relay, van hoạt ộng
Hình 3.8: Đèn báo 220VAC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Các tín hiệu có thể ọc từ module EM231 (tùy thuộc vào chọn switch trên module):
Tín hiệu ơn cực (tín hiệu iện áp): 0 - 10VDC, 0 - 5VDC
Tín hiệu lƣỡng cực (tín hiệu iện áp): -5VDC - 5VDC, -2.5VDC - 2.5VDC
Tín hiệu dòng iện: 0 - 20mA (có thể ọc ƣợc 4 - 20mA)
Tín hiệu analog sẽ được nhận vào các ngõ vào AIW0 và AIW2, tùy thuộc vào vị trí tín hiệu được đưa vào module Module EM231 có tổng cộng 4 ngõ vào analog, bao gồm các ngõ vào tương tự: AIW0, AIW2, AIW4 và AIW6.
Tín hiệu analog là tín hiệu điện áp, nhưng giá trị mà AIW nhận vào không phải là giá trị điện áp trực tiếp, mà là giá trị được quy đổi tương ứng thành 16 bit.
Trường hợp ơn cực: giá trị từ 0 - 64000 tưng ứng với (0 - 10V, 0 -
Lưu ý: Dũng iện ngừ vào: 0 ến 20 mA Độ phõn giải: 5àA hay từ 1,25mV ến 2,5mV Giá trị ngõ vào: -32000 ến 32000 (lƣỡng cực) hay từ 0 ến 32000 ( ơn cực)
Kích thước: 71.2 mm x 80 mm x 62 mm
Dải iện áp, dòng iện vào:
Lƣỡng cực: +5V, +2.5V ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ngõ ra Analog: 4 ngõ ra
Điện áp tối a ngõ vào: 30VDC
Dòng iện tối a ngõ vào: 32 mA
Xuất ra iện áp, tối thiểu: 5 kΩ
Xuất ra dòng iện, tối a: 0,5 kΩ
Mạch ngõ vào của EM231
Hình 3.10: Cấu trúc bên trong của Module EM231
Sơ đồ đấu dây ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.11: Sơ đồ nối dây của EM231
Unlpolar Full-Scale Input Resolution
ON OFF ON 0 to 10V 2.5mV
Blpolar Full-Scale Input Resolution
3.10 Module chuyên dụng EM232 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Các tín hiệu có thể ọc từ module EM232 (tùy thuộc vào chọn switch trên module):
Tín hiệu ơn cực (tín hiệu iện áp): 0 - 10VDC, 0 - 5VDC
Tín hiệu lƣỡng cực (tín hiệu iện áp): -5VDC - 5VDC, -2.5VDC - 2.5VDC
Tín hiệu dòng iện: 0 - 20mA (có thể ọc ƣợc 4 - 20mA)
Tín hiệu analog sẽ được ghi nhận tại các ngõ vào AQW0 và AQW2 của module EM232, tùy thuộc vào vị trí tín hiệu vào Module này có hai ngõ ra analog, với các ngõ vào tương tự là AQW0 và AQW2.
Tín hiệu analog là tín hiệu điện áp, nhưng giá trị mà AQW nhận vào không phải là giá trị điện áp trực tiếp, mà là giá trị quy đổi tương ứng với độ phân giải 16 bit.
Trường hợp ơn cực: giá trị từ 0 - 64000 tưng ứng với (0 - 10V hay 0 - 20mA)
Lưu ý: dũng iện ngừ vào: 0 ến 20 mA Độ phõn giải: 5àA hay từ 1,25mV ến 2,5mV Giá trị ngõ vào: -32000 ến 32000 (lƣỡng cực) hay từ 0 ến 32000 ( ơn cực)
Kích thước: 71.2 mm x 80 mm x 62 mm
Điện áp DC, tối a 20mA
Ngõ ra Analog: 4 ngõ ra
Điện áp ngõ ra: + 10V ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Dòng iện ngõ ra: 0 – 20 mA
Xuất ra iện áp, tối thiểu: 5 kΩ
Xuất ra dòng iện, tối a: 0,5 kΩ
Mạch ngõ ra của EM232
Hình 3.17: Cấu trúc bên trong của Module EM232
Chiết kế các bộ phần của hệ thống
Khung hệ thống được thiết kế để đảm bảo tính thẩm mỹ và độ chắc chắn, sử dụng các thanh thép chữ V phủ sơn chống oxi hóa Với chiều cao 40cm, hai bồn có thể tích bằng nhau được làm từ vật liệu kính, giúp dễ dàng quan sát mức nước bên trong.
Với kích thước D` cm (chiều d i của bồn) R = 30 cm (chiều rộng của bồn ) H
= 40 cm ( chiều cao của bồn ) su ra thể tích của bồn l :V = D×R×H = 60×30×40 0.072 = 72 lít
Bồn trên ƣợc khoan một lỗ dùng ể gắn van AC xả v ể nối ống ộng cơ bơm nước từ bồn dưới lên
Bồn dưới được chia thành 2 phần: phần 1 chứa chất lỏng nguyên chất và có phao điện ngắt van AC ở bồn trên; phần 2 chứa chất lỏng đã được lọc, cũng có phao điện ngắt van AC ở bồn trên và có lỗ để gắn van AC xả.
Do các lỗ của 2 bồn cách mặt á l 5cm nên mức nước thấp nhất ở á ược lấ là: V = D×R×H = 60×30×5 = 0.009 = 9 lít
3.4 Sơ đồ khối hệ thống ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống
Khối nguồn cung cấp: Gồm CB cấp iện 220V vào bộ cấp nguồn 24 Nguồn DC 24V sử dụng cấp cho PLC, Valve, nút nhấn, màn hình HMI…
Khối PLC: Là thiết bị iều khiển chính của hệ thống gồm CPU 226, module analog EM231 và EM232
Khối tín hiệu ngõ vào: Bao gồm các cảm biến, nút nhấn lựa chọn chế ộ, nút nhấn iều khiển
Khối cơ cấu chấp h nh: van, má bơm, biến tần, rơ le …
Khối giao tiếp máy tính: Gồm chương trình giám sát, iều khiển thực hiện trên giao diện máy tính
Để đáp ứng yêu cầu điều khiển hệ thống, CPU cần có 2 cổng để giao tiếp, xử lý tín hiệu đầu vào và tương tác với HMI Nhiều dòng CPU của Siemens có khả năng đáp ứng các tiêu chí này.
33 ứng ƣợc nhu cầu hệ thống ƣa ra nhƣ: 221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM Do iều kiện thực tế nên ề tài này dùng CPU 226
Hình 3.2: CPU 226 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.3: Sơ đồ kết thiết bị với PLC S7-200 CPU 226 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.4: Sơ đồ động lực của Van
Hình 3.5: Sơ đồ động lực của máy bơm với biến tần ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hệ thống sử dụng một loadcell để cân bình chứa sản phẩm sau khi lọc, với nhiều hãng sản xuất như KUBOTA và Global Weighing Đối với yêu cầu thực tế, mỗi bình chứa sản phẩm có trọng lượng 5kg, nên loadcell AMI của hãng Keli là lựa chọn phù hợp.
3.7 Lựa chọn máy bơm Để chọn má bơm cần phải lưu ý các ếu tố : lưu lượng , chiều cao cần bơm, kích thước ường ống,mục ích sử dụng
5-6m chọn bơm cánh quạt thông thường
6-8m chọn má bơm trục ngang
10m trở lên chọn má bơm giếng sâu hoặc khí nén
Dựa vào mục ích sử dụng:
Bơm nước từ ường ống vào bể chứa thì dùng má bơm chân không
Đẩ nươc lên cao thì dùng má bơm ly tâm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Theo yêu cầu của ề t i l bơm sản phẩm lên bình chứa có ộ cao 1.6m nên máy bơm ƣợc sử dụng là loại ly tâm
3.8 Lựa chọn một số các thiết bị khác
Ngoài ra hệ thống cần 1 số thiết bị phụ l èn 220VAC, bộ cấp nguồn 24VDC
Điện áp ngõ vào: 110 – 220VAC
Điện áp ngõ ra: 24VDC
Chỉnh lưu từ lưới iện xoay chiều th nh iện 1 chiều cung cấp cho các thiết bị iện tử
Dùng trong các mạch ổn áp, cung cấp dòng áp tránh trường hợp sụt áp, ổn ịnh mạch
Hiệu quả cao, giá thành thấp, ộ tin cậy cao
Ứng dụng trong đề tài:
Nguồn cấp cho PLC, cảm biến, relay, van hoạt ộng
Hình 3.8: Đèn báo 220VAC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Các tín hiệu có thể ọc từ module EM231 (tùy thuộc vào chọn switch trên module):
Tín hiệu ơn cực (tín hiệu iện áp): 0 - 10VDC, 0 - 5VDC
Tín hiệu lƣỡng cực (tín hiệu iện áp): -5VDC - 5VDC, -2.5VDC - 2.5VDC
Tín hiệu dòng iện: 0 - 20mA (có thể ọc ƣợc 4 - 20mA)
Tín hiệu analog sẽ được kết nối vào các ngõ vào AIW0, AIW2 tùy thuộc vào vị trí tín hiệu vào module Module EM231 có tổng cộng 4 ngõ vào analog, bao gồm AIW0, AIW2, AIW4 và AIW6.
Tín hiệu analog là tín hiệu điện áp, nhưng giá trị mà AIW nhận vào không phải là giá trị điện áp trực tiếp, mà là giá trị quy đổi tương ứng 16 bit.
Trường hợp ơn cực: giá trị từ 0 - 64000 tưng ứng với (0 - 10V, 0 -
Lưu ý: Dũng iện ngừ vào: 0 ến 20 mA Độ phõn giải: 5àA hay từ 1,25mV ến 2,5mV Giá trị ngõ vào: -32000 ến 32000 (lƣỡng cực) hay từ 0 ến 32000 ( ơn cực)
Kích thước: 71.2 mm x 80 mm x 62 mm
Dải iện áp, dòng iện vào:
Lƣỡng cực: +5V, +2.5V ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ngõ ra Analog: 4 ngõ ra
Điện áp tối a ngõ vào: 30VDC
Dòng iện tối a ngõ vào: 32 mA
Xuất ra iện áp, tối thiểu: 5 kΩ
Xuất ra dòng iện, tối a: 0,5 kΩ
Mạch ngõ vào của EM231
Hình 3.10: Cấu trúc bên trong của Module EM231
Sơ đồ đấu dây ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.11: Sơ đồ nối dây của EM231
Unlpolar Full-Scale Input Resolution
ON OFF ON 0 to 10V 2.5mV
Blpolar Full-Scale Input Resolution
3.10 Module chuyên dụng EM232 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Các tín hiệu có thể ọc từ module EM232 (tùy thuộc vào chọn switch trên module):
Tín hiệu ơn cực (tín hiệu iện áp): 0 - 10VDC, 0 - 5VDC
Tín hiệu lƣỡng cực (tín hiệu iện áp): -5VDC - 5VDC, -2.5VDC - 2.5VDC
Tín hiệu dòng iện: 0 - 20mA (có thể ọc ƣợc 4 - 20mA)
Tín hiệu analog sẽ được nhận vào các ngõ AQW0 và AQW2, tùy thuộc vào vị trí tín hiệu đầu vào của module Module EM232 có hai ngõ ra analog, vì vậy các ngõ vào tương tự là AQW0 và AQW2.
Tín hiệu analog là tín hiệu điện áp, nhưng giá trị mà AQW nhận vào không phải là giá trị điện áp trực tiếp, mà là giá trị quy đổi tương ứng với 16 bit.
Trường hợp ơn cực: giá trị từ 0 - 64000 tưng ứng với (0 - 10V hay 0 - 20mA)
Lưu ý: dũng iện ngừ vào: 0 ến 20 mA Độ phõn giải: 5àA hay từ 1,25mV ến 2,5mV Giá trị ngõ vào: -32000 ến 32000 (lƣỡng cực) hay từ 0 ến 32000 ( ơn cực)
Kích thước: 71.2 mm x 80 mm x 62 mm
Điện áp DC, tối a 20mA
Ngõ ra Analog: 4 ngõ ra
Điện áp ngõ ra: + 10V ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Dòng iện ngõ ra: 0 – 20 mA
Xuất ra iện áp, tối thiểu: 5 kΩ
Xuất ra dòng iện, tối a: 0,5 kΩ
Mạch ngõ ra của EM232
Hình 3.17: Cấu trúc bên trong của Module EM232
Lựa chọn plc
Để đáp ứng yêu cầu điều khiển hệ thống, CPU cần có 2 cổng để giao tiếp, xử lý tín hiệu đầu vào và kết nối với HMI Nhiều dòng CPU của Siemens có khả năng này, phù hợp cho các ứng dụng trong đồ án tốt nghiệp.
33 ứng ƣợc nhu cầu hệ thống ƣa ra nhƣ: 221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM Do iều kiện thực tế nên ề tài này dùng CPU 226
Hình 3.2: CPU 226 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.3: Sơ đồ kết thiết bị với PLC S7-200 CPU 226 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.4: Sơ đồ động lực của Van
Hình 3.5: Sơ đồ động lực của máy bơm với biến tần ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Lựa chọn loadcell
Hệ thống sử dụng một loadcell để cân bình chứa sản phẩm sau khi lọc Nhiều hãng sản xuất loadcell như KUBOTA và Global Weighing có mặt trên thị trường Tuy nhiên, với yêu cầu cụ thể của hệ thống, loadcell AMI của hãng Keli là lựa chọn phù hợp nhất cho bình chứa sản phẩm 5kg.
3.7 Lựa chọn máy bơm Để chọn má bơm cần phải lưu ý các ếu tố : lưu lượng , chiều cao cần bơm, kích thước ường ống,mục ích sử dụng
5-6m chọn bơm cánh quạt thông thường
6-8m chọn má bơm trục ngang
10m trở lên chọn má bơm giếng sâu hoặc khí nén
Dựa vào mục ích sử dụng:
Bơm nước từ ường ống vào bể chứa thì dùng má bơm chân không
Đẩ nươc lên cao thì dùng má bơm ly tâm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Theo yêu cầu của ề t i l bơm sản phẩm lên bình chứa có ộ cao 1.6m nên máy bơm ƣợc sử dụng là loại ly tâm
3.8 Lựa chọn một số các thiết bị khác
Ngoài ra hệ thống cần 1 số thiết bị phụ l èn 220VAC, bộ cấp nguồn 24VDC
Điện áp ngõ vào: 110 – 220VAC
Điện áp ngõ ra: 24VDC
Chỉnh lưu từ lưới iện xoay chiều th nh iện 1 chiều cung cấp cho các thiết bị iện tử
Dùng trong các mạch ổn áp, cung cấp dòng áp tránh trường hợp sụt áp, ổn ịnh mạch
Hiệu quả cao, giá thành thấp, ộ tin cậy cao
Ứng dụng trong đề tài:
Nguồn cấp cho PLC, cảm biến, relay, van hoạt ộng
Hình 3.8: Đèn báo 220VAC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Các tín hiệu có thể ọc từ module EM231 (tùy thuộc vào chọn switch trên module):
Tín hiệu ơn cực (tín hiệu iện áp): 0 - 10VDC, 0 - 5VDC
Tín hiệu lƣỡng cực (tín hiệu iện áp): -5VDC - 5VDC, -2.5VDC - 2.5VDC
Tín hiệu dòng iện: 0 - 20mA (có thể ọc ƣợc 4 - 20mA)
Tín hiệu analog sẽ được ghi nhận tại các ngõ vào AIW0 và AIW2, tùy thuộc vào vị trí tín hiệu được đưa vào module Module EM231 có tổng cộng 4 ngõ vào analog, bao gồm các ngõ vào tương tự là AIW0, AIW2, AIW4 và AIW6.
Tín hiệu analog là tín hiệu điện áp, nhưng giá trị mà AIW tiếp nhận không phải là giá trị điện áp trực tiếp, mà là giá trị được quy đổi tương ứng thành 16 bit.
Trường hợp ơn cực: giá trị từ 0 - 64000 tưng ứng với (0 - 10V, 0 -
Lưu ý: Dũng iện ngừ vào: 0 ến 20 mA Độ phõn giải: 5àA hay từ 1,25mV ến 2,5mV Giá trị ngõ vào: -32000 ến 32000 (lƣỡng cực) hay từ 0 ến 32000 ( ơn cực)
Kích thước: 71.2 mm x 80 mm x 62 mm
Dải iện áp, dòng iện vào:
Lƣỡng cực: +5V, +2.5V ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ngõ ra Analog: 4 ngõ ra
Điện áp tối a ngõ vào: 30VDC
Dòng iện tối a ngõ vào: 32 mA
Xuất ra iện áp, tối thiểu: 5 kΩ
Xuất ra dòng iện, tối a: 0,5 kΩ
Mạch ngõ vào của EM231
Hình 3.10: Cấu trúc bên trong của Module EM231
Sơ đồ đấu dây ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.11: Sơ đồ nối dây của EM231
Unlpolar Full-Scale Input Resolution
ON OFF ON 0 to 10V 2.5mV
Blpolar Full-Scale Input Resolution
3.10 Module chuyên dụng EM232 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Các tín hiệu có thể ọc từ module EM232 (tùy thuộc vào chọn switch trên module):
Tín hiệu ơn cực (tín hiệu iện áp): 0 - 10VDC, 0 - 5VDC
Tín hiệu lƣỡng cực (tín hiệu iện áp): -5VDC - 5VDC, -2.5VDC - 2.5VDC
Tín hiệu dòng iện: 0 - 20mA (có thể ọc ƣợc 4 - 20mA)
Tín hiệu analog sẽ được nhận vào các ngõ AQW0 và AQW2, tùy thuộc vào vị trí tín hiệu vào module Module EM232 có hai ngõ ra analog, do đó các ngõ vào tương tự bao gồm AQW0 và AQW2.
Tín hiệu analog là tín hiệu điện áp, nhưng giá trị mà AQW nhận vào không phải là giá trị điện áp trực tiếp, mà là giá trị quy đổi tương ứng với độ phân giải 16 bit.
Trường hợp ơn cực: giá trị từ 0 - 64000 tưng ứng với (0 - 10V hay 0 - 20mA)
Lưu ý: dũng iện ngừ vào: 0 ến 20 mA Độ phõn giải: 5àA hay từ 1,25mV ến 2,5mV Giá trị ngõ vào: -32000 ến 32000 (lƣỡng cực) hay từ 0 ến 32000 ( ơn cực)
Kích thước: 71.2 mm x 80 mm x 62 mm
Điện áp DC, tối a 20mA
Ngõ ra Analog: 4 ngõ ra
Điện áp ngõ ra: + 10V ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Dòng iện ngõ ra: 0 – 20 mA
Xuất ra iện áp, tối thiểu: 5 kΩ
Xuất ra dòng iện, tối a: 0,5 kΩ
Mạch ngõ ra của EM232
Hình 3.17: Cấu trúc bên trong của Module EM232
Lựa chọn một số các thiết bị khác
Ngoài ra hệ thống cần 1 số thiết bị phụ l èn 220VAC, bộ cấp nguồn 24VDC
Điện áp ngõ vào: 110 – 220VAC
Điện áp ngõ ra: 24VDC
Chỉnh lưu từ lưới iện xoay chiều th nh iện 1 chiều cung cấp cho các thiết bị iện tử
Dùng trong các mạch ổn áp, cung cấp dòng áp tránh trường hợp sụt áp, ổn ịnh mạch
Hiệu quả cao, giá thành thấp, ộ tin cậy cao
Ứng dụng trong đề tài:
Nguồn cấp cho PLC, cảm biến, relay, van hoạt ộng
Hình 3.8: Đèn báo 220VAC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Module chuyên dụng em231
Các tín hiệu có thể ọc từ module EM231 (tùy thuộc vào chọn switch trên module):
Tín hiệu ơn cực (tín hiệu iện áp): 0 - 10VDC, 0 - 5VDC
Tín hiệu lƣỡng cực (tín hiệu iện áp): -5VDC - 5VDC, -2.5VDC - 2.5VDC
Tín hiệu dòng iện: 0 - 20mA (có thể ọc ƣợc 4 - 20mA)
Tín hiệu analog sẽ được nhận vào các ngõ vào AIW0 và AIW2, tùy thuộc vào vị trí tín hiệu đầu vào của module Module EM231 có tổng cộng 4 ngõ vào analog, bao gồm AIW0, AIW2, AIW4 và AIW6.
Tín hiệu analog là tín hiệu điện áp, nhưng giá trị mà AIW nhận vào không phải là giá trị điện áp trực tiếp, mà là giá trị được quy đổi tương ứng thành 16 bit.
Trường hợp ơn cực: giá trị từ 0 - 64000 tưng ứng với (0 - 10V, 0 -
Lưu ý: Dũng iện ngừ vào: 0 ến 20 mA Độ phõn giải: 5àA hay từ 1,25mV ến 2,5mV Giá trị ngõ vào: -32000 ến 32000 (lƣỡng cực) hay từ 0 ến 32000 ( ơn cực)
Kích thước: 71.2 mm x 80 mm x 62 mm
Dải iện áp, dòng iện vào:
Lƣỡng cực: +5V, +2.5V ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ngõ ra Analog: 4 ngõ ra
Điện áp tối a ngõ vào: 30VDC
Dòng iện tối a ngõ vào: 32 mA
Xuất ra iện áp, tối thiểu: 5 kΩ
Xuất ra dòng iện, tối a: 0,5 kΩ
Mạch ngõ vào của EM231
Hình 3.10: Cấu trúc bên trong của Module EM231
Sơ đồ đấu dây ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.11: Sơ đồ nối dây của EM231
Unlpolar Full-Scale Input Resolution
ON OFF ON 0 to 10V 2.5mV
Blpolar Full-Scale Input Resolution
Module chuyên dụng EM232
Các tín hiệu có thể ọc từ module EM232 (tùy thuộc vào chọn switch trên module):
Tín hiệu ơn cực (tín hiệu iện áp): 0 - 10VDC, 0 - 5VDC
Tín hiệu lƣỡng cực (tín hiệu iện áp): -5VDC - 5VDC, -2.5VDC - 2.5VDC
Tín hiệu dòng iện: 0 - 20mA (có thể ọc ƣợc 4 - 20mA)
Tín hiệu analog sẽ được ghi nhận tại các ngõ vào AQW0 và AQW2, tùy thuộc vào vị trí tín hiệu được đưa vào module Module EM232 được trang bị 2 ngõ ra analog, do đó các ngõ vào tương tự bao gồm AQW0 và AQW2.
Tín hiệu analog là tín hiệu điện áp, nhưng giá trị mà AQW thu nhận không phải là giá trị điện áp trực tiếp, mà là giá trị được quy đổi tương ứng thành 16 bit.
Trường hợp ơn cực: giá trị từ 0 - 64000 tưng ứng với (0 - 10V hay 0 - 20mA)
Lưu ý: dũng iện ngừ vào: 0 ến 20 mA Độ phõn giải: 5àA hay từ 1,25mV ến 2,5mV Giá trị ngõ vào: -32000 ến 32000 (lƣỡng cực) hay từ 0 ến 32000 ( ơn cực)
Kích thước: 71.2 mm x 80 mm x 62 mm
Điện áp DC, tối a 20mA
Ngõ ra Analog: 4 ngõ ra
Điện áp ngõ ra: + 10V ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Dòng iện ngõ ra: 0 – 20 mA
Xuất ra iện áp, tối thiểu: 5 kΩ
Xuất ra dòng iện, tối a: 0,5 kΩ
Mạch ngõ ra của EM232
Hình 3.17: Cấu trúc bên trong của Module EM232
Sơ đồ đấu dây ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 3.18: Sơ đồ nối dây của EM232
