Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát qua mạng internet sử dụng plc

TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT

Các c ấu hình điề u khi ể n giám sát (SCADA)

1.1.1 Phân loại hệ thống SCADA

Có nhiều loại hệ thống SCADA khác nhau nhưng trên cơ bản chúng được chia làm 4 nhóm với những tính năng cơ bản sau :

+ SCADA không có chức năng đồ hoạ (Blind)/SCADA có khả năng xử lý đồ hoạ thông tin thời gian thực (real time)

+ SCADA độc lập/SCADA nối mạng a) Hệ thống SCADA không có chức năngđồ họa (Blind)

Hệ thống thu nhận và xử lý dữ liệu bằng hình ảnh hoặc đồ thị là một giải pháp đơn giản và tiết kiệm chi phí do không cần bộ phận giám sát Hệ thống SCADA cung cấp khả năng xử lý thông tin theo thời gian thực, giúp nâng cao hiệu quả quản lý và giám sát.

Hệ thống SCADA độc lập là một giải pháp giám sát và thu thập dữ liệu, cho phép mô phỏng tiến trình hoạt động của hệ thống sản xuất thông qua các tập tin cấu hình đã được thiết lập trước Tập tin này ghi lại khả năng hoạt động, giới hạn không gian và công suất của máy móc Nhờ vào việc nắm bắt trước khả năng hoạt động, hệ thống có thể cảnh báo người giám sát khi có tín hiệu quá tải hoặc sự cố phát sinh, giúp họ can thiệp kịp thời, hoặc tự động dừng máy khi có tín hiệu vượt quá mức cho phép.

Hệ thống SCADA là một giải pháp giám sát và thu thập dữ liệu, thường chỉ điều khiển một hoặc hai máy công cụ, được gọi là workcell Với khả năng điều khiển hạn chế, hệ thống này chủ yếu phục vụ cho việc sản xuất chi tiết và không thể tạo ra dây chuyền sản xuất lớn.

Hệ thống giám sát và thu nhận dữ liệu được thiết kế với nhiều bộ xử lý và các bộ phận giám sát liên kết qua mạng, cho phép điều khiển và phối hợp nhiều máy công tác hoặc nhóm workcell, tạo nên dây chuyền sản xuất tự động Hệ thống này cũng có khả năng kết nối với nơi quản lý để đưa ra quyết định sản xuất, hoặc có thể thực hiện sản xuất trực tiếp theo yêu cầu của khách hàng từ phòng bán hàng hoặc phòng thiết kế.

1.1.2 Ưu điểm của hệ thống SCADA qua mạng Internet

Việc kết nối mạng Internet cho phép chúng ta điều khiển từ xa các thiết bị làm việc trong môi trường nguy hiểm, như nơi có phóng xạ hoặc từ trường mạnh, mà không cần tiếp cận gần Chúng ta có thể giám sát hoạt động của nhà máy từ bất kỳ đâu chỉ với trình duyệt Internet Explorer (IE), giúp cấp quản lý dễ dàng theo dõi mà không cần phải có mặt tại phòng điều khiển trung tâm.

Giới thiệu hệ thống SCADA qua mạng internet của Siemens

1.2.1 Giới thiệu về WinCC Web Navigator của Siemens

Hình 01 : Cấu hình WinCC/ Web Navigator của Siemens

Với SIMATIC WinCC Web Navigator của Siemens, chúng ta có thể điều khiển,giám sát và thu thập dữ liệu từ mạng Internet.

Ta có thể cài đặt Web Server Navigator trên máy tính Server và một Web

Navigator Client cho phép người dùng trên máy tính Client cài đặt Web Server Navigator và Web Navigator Client khi cài đặt phần mềm WinCC Người dùng có thể điều khiển và giám sát dự án WinCC từ máy chủ thông qua trình duyệt Internet hỗ trợ ActiveX trên máy tính con Trong WinCC Web Navigator, người dùng có thể thiết lập Web server, cho phép bất kỳ máy tính nào kết nối với Web Server truy cập vào các dự án của WinCC Server từ bất kỳ đâu trên thế giới.

The Web Navigator software package consists of the WinCC Web Navigator Server, which is installed on a server computer, and the WinCC Web Navigator Client, which is installed on client computers connected to the Internet.

Hình ảnh trên WinCC Web Navigator Client có thể được điều khiển và giám sát tương tự như trên hệ thống WinCC Server, cho phép máy tính ở bất kỳ đâu trên thế giới điều khiển và theo dõi dự án đang chạy trên máy chủ.

Trước khi cài đặt WinCC/Web Navigator(V7.0), ta cần cài đặt Internet Information Services (IIS)

1.2.3 Cài đặt Internet Information Services (IIS)

When using Windows Server or XP, it is essential to install Internet Information Services (IIS) before setting up WinCC/Web Navigator Begin by inserting the Windows installation disc into the drive, then select the appropriate option from the Start menu of Windows Server or XP.

"Settings" > "Control Panel" và click vào icon "Add/Remove Programs"

Trong hộp thoại "Add/Remove Programs", click vào biểu tượng "Add/Remove Windows Components" Hộp thoại sau xuất hiện

Hình 02: Cài đặt Internet Information Services (IIS)

Trong cửa sổ lựa chọn, kích hoạt ô "Internet Information Services (IIS)" và click

Hình 03: Quá trình cài đặt IIS

Sau đó Windows sẽ bắt đầu cài đặt các files và tiếp tục hướng dẫn trong quá trình cài đặt

1.2.4 Cấu hình WinCC/Web Navigator Server

Bước 1: Tạo project trên máy Server

Bước 2: Cấu hình web bằng WinCC Web Configurator

Trên cửa sổ bên trái của WinCC Explorer click phải vào "WebNavigator" và click Web Configurator

Sau đó click “Next” trên cửa sổ hiện ra như hình sau

Hình 04 : Cấu hình WinCC Web Navigator (1)

Bước 3: Xác định Standard Website:

Khi khởi động WinCC Web Configurator lần đầu, hộp thoại xuất hiện cho ta hai lựa chọn

Chọn "Create a new standard Website (stand-alone)" và click "Next" cửa sổ sau sẽ xuất hiện

Enter the website name in the "Name of the Web site" field and specify the IP address in the "IP Address" section Finally, click "Finish" to complete the server configuration.

Step 4: Verify that the website is activated To check if the website is active, right-click on the "My Computer" icon on the Desktop and select "Manage." In the window that appears, navigate to "Services and Applications" > "Internet Information Services" > "Web Sites." If you see "WebNavigator Running" and an IP address in the right window, the website is successfully activated.

Hình 07 : Kiểm tra trang Web mặc định

1.2.5 Phát hành hình ảnh của quá trình điều khiển

Bước 5: Khởi động Web View Publisher

Trên cửa sổ bên trái của WinCC Explorer click phải vào "Web Navigator" và click

Trên cửa sổ hiện ra, click “Next”

Hình 08 : Phát hành trang Web bằng Wizard

Bước 6: Phát hành hình ảnh

Trong cửa sổ hiển thị, đường dẫn mặc định cho dự án đã được chọn Nếu cần thay đổi, hãy nhấn nút … để điều chỉnh đường dẫn Sau đó, nhấn “Next” để tiếp tục.

Để chọn đường dẫn cho trang web, đầu tiên bạn cần chọn hình ảnh muốn đưa lên Nhấn nút >> để tải toàn bộ hình ảnh hoặc nút > để chọn từng hình ảnh một Sau đó, hãy nhấn “Next” để tiếp tục.

Hình 10 : Chọn hình ảnh đưa lên trang Web

Tiếp theo, chọn các Functions có trong dựán đưa lên Web và nhấn “Next”

Cuối cùng, đưa các Graphics có trong dựán đưa lên Web và nhấn “Next”

Hình 11 : Hoàn thành quá trình đưa lên Web (1) Để hoàn thành việc đưa Picture, Functions và Graphics lên trang Web, click

Bước 7: Quản trịngười dùng WinCC

Trong cửa sổ bên trái của WinCCExplore click đôi vào "User Administrator"

Trong cửa sổ hiện ra, trên thanh công cụ click vào biểu tượng để tạo thêm người dùng WinCC mới

Trong cửa sổ “Add new user”, đặt tên đăng nhập vào ô “Login”; đặt password và xác nhập password vào ô “Password” và “Verify password” Sau đó click “OK”.

Hình 12 : Đặt tên và password cho user

Sau khi tạo người dùng WinCC mới, click vào user mới, chọn “WebNavigator” và chọn “Start Picture” cho user Khi chọn xong đóng cửa sổ lại

Hình 13 : Thiết lập chức năng truy cập cho user

1.2.6 Máy client truy cập vào dự án Web

Bước 8: Thiết lập Internet Explorer

Khởi động Internet Explorer Trong cửa sổ Internet Explorer, thanh menu click

Trong cửa sổ "Internet Options" chọn tab "Security" và chọn "Local Intranet" và click vào nút “Custom level…”

Hình 14 : Cấu hình cho Local Intranet (1)

Trong cửa sổ “Security Settings – Local Intranet Zone” chọn "Enable" trong mục

"Script ActiveX controls marked safe for scripting" và "Download signed ActiveX controls" rồi click “OK”

Sau đó click “Apply” và “OK” trong cửa sổ"Internet Option" để hoàn thành những cài đặt cần thiết cho Internet Explorer

Bước 9: Cài đặt WinCC Web Navigator Client

To access the server, open Internet Explorer and enter the server's IP address, such as http://192.168.0.1, then press "Enter." A window will appear prompting you to enter your username and password for server access After entering the credentials, click to proceed.

Hình 17 : Hộp thoại đăng nhập vào hệ thống

Sau đó màn hình hiện ra “WinCC Web Navigator V7.0”, click vào link “OK”

Hình 18 : Giao diện lần đầu tiên dùng WinCC Web Navigator

Tiếp theo click vào link “7.0.0.0” để cài đặt “WinCC Basic Process Control” Và click “Save”

Hình 19 : Cài đăt Web Navigator trên máy client thông qua Web

Hình 20 : Hộp thoại lưu chương trình cài đặt Web Navigator

Cuối cùng trên máy Client hiện ra giao diện điều khiển và giám sát quá trình như trên máy Server.

Thi ế t b ị điề u khi ể n kh ả trình PLC

1.3.1 Thiết bị điều khiển khả trình PLC S7-300 a Định nghĩa thiết bị điều khiển khả trình

Thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC) là một công cụ linh hoạt cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển số thông qua ngôn ngữ lập trình, thay vì sử dụng mạch số Với chương trình điều khiển tích hợp, PLC trở thành một bộ điều khiển nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật toán và thuận tiện trong việc trao đổi thông tin với môi trường xung quanh, bao gồm các PLC khác và máy tính Tất cả chương trình điều khiển được lưu trữ trong bộ nhớ của thiết bị.

PLC dưới dạng khối chương trình (OB, FC hoặc FB) và được thực hiện lặp theo chu kỳ của vòng quét

Bộ điều khiển khả trình (PLC) là một thiết bị có cấu tạo tương tự như máy tính, bao gồm bộ vi xử lý (CPU), hệ điều hành và bộ nhớ để lưu trữ chương trình điều khiển cũng như trao đổi thông tin với môi trường Để phục vụ cho các bài toán điều khiển số, PLC cần được trang bị thêm các khối chức năng đặc biệt như bộ đếm (Counter), bộ thời gian (Timer) và các khối hàm chuyên dụng Một trong những dòng PLC nổi bật là S7-300, được thiết kế để đáp ứng nhu cầu điều khiển tự động trong nhiều ứng dụng công nghiệp.

Hiện nay PLC của SIEMENS được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp tại Việt Nam.

Các dòng PLC của SIEMENS : Simactic 505, Simatic S5, Simatic S7, C7 Trong đó dòng S7 được sử dụng rộng rãi nhất, các họ của S7 gồm có : S7-200; S7-300; S7-400

Hình 22 : Bộ điều khiển khả trình PLC S7-300

SIMATIC S7-300 là một hệ thống PLC module được tối ưu hóa, mang lại chất lượng cao trong tự động hóa nhà máy Nó cung cấp giải pháp hệ thống tiết kiệm cho cả kiến trúc điều khiển tập trung và phân tán.

 Hệ thống điều khiển kiểu Module nhỏ gọn cho các ứng dụng trong phạm vi trung bình

 Có nhiều loại CPU cho các ứng dụng khác nhau.

 Có nhiều loại module mở rộng và số module mở rộng có thể lên đến 32.

 Các Bus nối tích hợp phía sau các Module

 Có thể nối mạng Multi Point Interface ( MPI), Profibus hoặc Industrial Ethernet

 Thiết bị lập trình trung tâm có thể truy cập đến các Module.

 Cài đặt cấu hình và thông số với các công cụ trợ giúp HW-config

Để tăng tính linh hoạt trong các ứng dụng thực tế, các bộ điều khiển PLC thường được thiết kế với cấu hình không cứng nhắc, cho phép chia nhỏ thành các module Số lượng module sử dụng phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng bài toán, nhưng luôn cần có ít nhất một module chính, đó là module CPU Các module còn lại sẽ đảm nhiệm việc nhận và truyền tín hiệu với các đối tượng điều khiển, bao gồm cả các module chức năng chuyên dụng như PID và điều khiển động.

- 29 - cơ Chúng được gọi chung là các module mở rộng Tất cả các module mở rộng này được gắn trên những thanh Rail ( track).

Module CPU là modul chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, bộ đếm thời gian, cổng RS485 và một số cổng vào ra số gọi là cổng onboard Trong dòng sản phẩm PLC, có nhiều loại module CPU khác nhau như CPU312 và CPU314, mặc dù chúng sử dụng cùng một loại bộ vi xử lý Sự khác biệt giữa các module này nằm ở cổng vào ra onboard và các khối hàm đặc biệt tích hợp trong thư viện hệ điều hành Để phân biệt, tên gọi của các module được bổ sung bằng ký hiệu IFM, ví dụ như Module CPU312IFM.

Ngoài ra, các loại module CPU hiện có 2 cổng truyền thông, trong đó cổng thứ hai chủ yếu phục vụ cho việc kết nối mạng phân tán Đi kèm với kiểu truyền thống này là những phần mềm tiện ích phù hợp, được cài sẵn hệ điều hành.

Các module mở rộng được chia ra thành 5 loại chính :

1 PS (Power supply) : module nguồn nuôi Có 3 loại 2A, 5A, 10A

2 SM (Signal module) : module mở rộng cổng tín hiệu vào ra Bao gồm :

 DI (digital input) : module mở rộng các cổng vào số Số các cổng vào số có thể là 8, 16 hoặc 32 tùy thuộc vào từng loại module.

 DO (digital output) : module mở rộng các cổng ra số Số các cổng ra số có thể là 8, 16 hoặc 32 tùy thuộc vào từng loại module.

 DI/DO : module mở rộng các cổng vào/ra số Số các cổng vào/ra số có thể là 8, 16 hoặc 32 tùy thuộc vào từng loại module.

Module AI (Analog Input) là một thiết bị mở rộng các cổng vào tương tự, hoạt động như bộ chuyển đổi số 12 bits (AD) Mỗi tín hiệu tương tự được chuyển đổi thành tín hiệu số nguyên có độ dài 12 bits Số lượng cổng vào tương tự có thể là 2, 4 hoặc 8, tùy thuộc vào loại module.

Module AO (analog output) là một bộ mở rộng các cổng ra tương tự, hoạt động như bộ chuyển đổi số 12 bits (AD) Mỗi tín hiệu tương tự được chuyển đổi thành tín hiệu số nguyên 12 bits Số lượng cổng ra tương tự có thể là 2, 4 hoặc 8, tùy thuộc vào loại module.

 AI/AO : module mở rộng các cổng vào/ra tương tự Số các cổng tương tự có thể là 4 vào/ 4 ra hoặc 4 vào/2 ra tùy loại module.

3 IM (Interface module) : module ghép nối đây là loại module chuyên dụng có nhiệm vụ nối từng nhóm các module mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản lý chung bởi môt module CPU Thông thường các module mở rộng được gá liền với nhau trên một thanh đỡ gọi là rack Trên mỗi rack chỉ có thể gá được nhiều nhất 8 module mở rộng (không kể module CPU, module nguồn nuôi) Một module

CPU S7-300 có thể làm việc trực tiếp được với nhiều nhất 8 rack và các rack này phải được nối với nhau bằng module IM.

4 FM (Function module) : module chức năng điều khiển riêng Ví dụ module điều khiển động cơ bước, động cơ servo

5 CP (Communication module) : module phục vụ truyền thông trong mạng giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính.

1.3.3 Xác định địa chỉ các module mở rộng

Một trạm PLC là một module CPU kết nối với các module mở rộng như DI, DO, AI, AO, CP, FM trên thanh Rark (giá đỡ) Việc truy cập của CPU vào các module mở rộng được thực hiện một cách thông suốt.

- 31 - qua địa chỉ của chúng Một module CPU có khả năng quản lý được 4 thanh Rack với tối đa 8 module mở rộng trên mỗi thanh.

Địa chỉ của các module mở rộng trên thanh Rack phụ thuộc vào vị trí lắp đặt của chúng Hình 2.9 và 2.10 minh họa quy tắc xác định địa chỉ cho các module mở rộng dựa vào vị trí lắp đặt Quy tắc này cũng áp dụng cho các module số.

Hình 24 : Qui tắc xác định địa chỉ cho các module số b Qui tắc xác định địa chỉ cho các module tương tự

Hình 25 : Quy tắc xác định địa chỉ cho các module tương tự

1.3.4 Chương trình điều khiển - Phần mềm Step7

Step 7 là một bộ chương trình phần mềm chuẩn sử dụng để đặt cấu hình và lập trình cho SIMATIC PLC Nó là một phần của công nghiệp phần mềm SIMATIC

Có những version sau đây của Step 7 :

 Step7 Micro/DOS và STep7 Micro/Win cho những ứng dụng riêng đơn giản trên SIMATIC S7-200

 Step7 cho những ứng dụng trên SIMATIC S7-300/S7-400, SIMATIC M7-

Sản phẩm 300-M7/400 và SIMATIC C7 cung cấp nhiều chức năng đa dạng, bao gồm khả năng mở rộng thông qua phần mềm SIMATIC, cho phép chỉnh sửa tham số cho các Function Module và quá trình truyền thông Hệ thống cũng hỗ trợ dữ liệu truyền thông toàn cầu và định cấu trúc kết nối linh hoạt.

Bộ chương trình Step 7 chuẩn:

Ngôn ngữ lập trình SIMATIC và ngôn ngữ biểu diễn thống nhất trong Step7 tuân thủ tiêu chuẩn EN 61131-3 (IEC 1131-3) Bộ chương trình này hoạt động trên các hệ điều hành Windows 95, 98, NT, XP và 7.

Chức năng của bộ Step7:

Bộ Step 7 chuẩn hỗ trợ cho ta tất cả các thao tác của một quá trình điều khiển tự động.

 Khai báo cấu hình phần cứng cho một trạm PLC thuộc họ Simatic S7- 300/400

 Xây dựng cấu hình mạng gồm nhiều trạm PLC S7-300/400 cũng như thủ tục truyền thông giữa chúng.

 Soạn thảo và cài đặt chương trình điều khiển cho một trạm hay nhiều trạm.

 Quan sát và thực hiện chương trình điều khiển trong một trạm PLC và

Step 7 cung cấp một thư viện phong phú với các hàm chuẩn hữu ích và một phần trợ giúp trực tuyến mạnh mẽ, có khả năng giải đáp mọi thắc mắc của người dùng.

TỔNG QUAN DÂY C HUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MÌ ĂN LIỀN

Giải thích quy trình

2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu a Chuẩn bị nước trộn:

+ Mục đích: Chuẩn bịcho giai đoạn phối trộn với bột mì

+ Thiết bị: Thiết bị hình trụ, có lớp vỏ gia nhiệt bằng hơi, có mô tơ cánh khuấy Điều khiển động cơ khuấy ở chếđộ Manual

Hinh 33: Bồn trộn nước trộn

+ Cách thực hiện: Các thành phần được hoà tan trong nước nóng

+ Thời gian: Cánh khuấy hoạt động trong 15- 30 phút b Chuẩn bị nước lèo:

+ Mục đích: Chuẩn bịcho giai đoạn tưới nước lèo

Thiết bị hình trụ này được trang bị lớp vỏ gia nhiệt bằng hơi và cánh khuấy với motor được đặt trên đỉnh Cánh khuấy có dạng mái chèo và động cơ khuấy được điều khiển ở chế độ Manual.

Hinh 34: Bồn trộn nước lèo

Để thực hiện, các thành phần cần được hòa tan trong nước nóng, sau đó thêm đủ nước cho mỗi mẻ trộn bột và khuấy đều Tỉ lệ các thành phần cũng rất quan trọng để đạt được kết quả mong muốn.

Khối lượng bột mì ướt (sau trộn) cho một mẻ trộn là: 500Kg, trong đó có;

+ Bột mì (thường pha nhiều loại bột mì với nhau): 61.5%

2.2.2 Trộn bột a Mục đích: Trộn đều các thành phần bột và nước trộn để cấp bột cho quá trình cán tiếp theo b Thiết bị: Thiết bị trộnbột là thùng nằm ngang được làm bằng inox Bên trong thùng có hai trục truyền động, trên mỗi trục có gắn 25 cánh khuấy Các cánh khuấy được gắn so le nhau và hơi nghiêng Hai trục chuyển động ngược chiều nhau Phía trên hai trục là ống hình trụ có những lỗnhỏ để phun nước súp trộn.

Hình 35: Mô hình trộn bột

Hình 36: Thùng trộn bột c Nguyên lý làm việc:

Khi khởi động hệ thống, băng tải bột mì, băng tải tinh bột và bơm nước trộn bột hoạt động đồng thời Sau khi cân đủ lượng bột mì, tinh bột và nước, băng tải và bơm sẽ dừng lại Tiếp theo, bột mì và tinh bột được xả xuống bồn trộn và thực hiện quá trình trộn khô trong 5 phút.

+ Sau khi trộn khô thì mở van xảnước trộn bắt đầu trộn ướt trong vòng

20 phút Nước trộn được xảđều trong suốt quá trình trộn ướt.

Hình 37: Hệ thống cán bột a Mục đích:

+ Tạo ra những lá bột, chuẩn bị cho giai đoạn cắt sợi tiếp theo

+ Giảm lượng không khí lẫn vào khối bột.

+ Tăng độ dai và độ đồng nhất. b Thiết bị:

+ Hệ thống cán bột gồm các động cơ, băng tải cào bột, cảm biến S2, S3 và 7 cặp trục cán với kích thước khác nhau được làm bằng thép không gỉ,

- 42 - trong đó có 3 cặp trục cán thô (cặp trục 1, 2, 3), 1 cặp trục cán bán tinh (cặp trục 4) và 3 cặp trục cán tinh(cặp trục 5,6,7)

+ Độ lớn các cặp trục giảm dần Khe hở giữa các cặp trục giảm dần và vận tốc các cặp trục thì tăng dần.

+ Thông số kỹ thuật các cặp trục cán:

Bảng 02: Thông số các cặp trục cán c Nguyên lý làm việc:

Sau khi hoàn tất quá trình trộn, cần mở cửa xả để cho bột ướt chảy xuống bồn chứa Cảm biến S1 sẽ xác nhận sự có mặt của bột trong bồn, trong khi cảm biến S2 tại phễu của hai cặp trục cán thô đầu tiên sẽ phát hiện nếu không có bột tại phễu Khi đó, hệ thống sẽ gửi tín hiệu điều khiển băng tải cào bột để chuyển bột xuống phễu.

Hai trục cán thô đầu tiên sẽ cán bột thành hai tấm riêng biệt Hai tấm bột này được vận chuyển bằng băng tải đến cặp trục thứ ba, nơi chúng được ép lại với nhau để tạo thành một tấm bột mới mịn hơn Sau đó, tấm bột sẽ tiếp tục di chuyển đến các trục cán tiếp theo.

Trong quá trình cán tại hai cặp trục cán thô đầu tiên, nếu bột giảm xuống dưới mức cảm biến S3, cảm biến sẽ ngay lập tức phát tín hiệu để điều khiển băng tải chuyển bột xuống phễu, đảm bảo rằng bột luôn được duy trì đầy trong phễu.

- 43 - a Mục đích:Tạo dạng sợi và dạng sóng, làm tăng giá trị cảm quan cho vắt mì b Thiết bị :

+ Hệ thống dao cắt: gồm 2 trục có xẻ rãnh, chuyển động ngượcchiều nhau, cắt lá bột thành sợi mì.

Hệ thống băng tải hứng sợi mì được thiết kế để tiếp nhận sợi mì ngay sau khi chúng rời khỏi máy cắt Băng tải này hoạt động với tốc độ chậm hơn so với trục cắt, giúp tạo ra dạng sóng cho sợi mì.

+ Mỗi trục có gắn mộtrăng lược ăn sát vào bề mặt trục cắt để tách sợi mì sau khi cắt xong ra khỏi rãnh.

- Đường kính trục daocắt: 88mm

- Chiều sâu của rãnh: 3mm

- Khoảng cách giữa hai rãnh tùy thuộc vào bề rộng sợi mì mong muốn (0.9 ÷ 1.2mm) c Nguyên lý làm việc:

Khi cảm biến S4 phát hiện tấm mì đi qua, hệ thống dao cắt sẽ hoạt động Dao cắt sẽ dừng lại khi cảm biến S4 không còn phát hiện tấm mì sau 01 phút.

Hình 39: Máy cắt sợi và trục cắt sợi

2.2.5 Hấp mì a Mục đích: Làm chín sợi mì, cố định cấu trúc dạng sóng của sợi mì, tăng

Hệ thống hấp mì bao gồm buồng hấp 3 tầng hình hộp chữ nhật, được chế tạo từ thép không gỉ, có khả năng chịu nhiệt độ và áp suất cao, đồng thời chống ăn mòn Buồng hấp được thiết kế kín, có lớp cách nhiệt với môi trường bên ngoài Bên trong, các ống dẫn hơi được lắp đặt với lỗ phun, giúp hơi nước được phun ra làm chín sợi mì, tạo độ dai và bóng bề mặt cho sản phẩm.

Hình 40: Hệ thống hấp mì

- Đường kính ống dẫn hơi bên trong nồi hấp: 50mm

- Đường kính lỗ đục trên ống dẫn hơi: 3-5mm, khoảng cách giữa hai lỗ: 60-70mm

Thời gian hấp mì thường dao động từ 1 đến 5 phút Nguyên lý làm việc của hệ thống băng tải hấp mì dựa trên cảm biến S4, khi phát hiện mì đi qua, hệ thống sẽ tự động hoạt động Quá trình hấp sẽ dừng lại khi cảm biến S5 không phát hiện mì trong vòng 01 phút.

2.2.6 Quạt ráo 1 a Mục đích: Làm ráo nước các sợi mì sau khi hấp, chuẩn bị cho quá trình tướinước lèo tiếp theo.

Hệ thống quạt đặt nằm trên băng tải mì.

Hình 41: Mô hình thiết bị quạt ráo1

- Vận tốc thổi khí nên chọn nhỏ.

Lưu lượng không khí cần thiết cho quá trình là từ 4 đến 5 m³/kg sản phẩm Nguyên lý hoạt động của hệ thống bắt đầu khi cảm biến S5 phát hiện mì đi qua, kích hoạt quạt ráo 1 Sau khi mì đã được xử lý trong 1 phút, hệ thống quạt sẽ tự động dừng lại.

2.2.7 Cắt định lượngvà gấp đôi vắt mì a Mục đích: Cắt mì thành từng miếng có kích thước và trọng lượng nhất định để tạothành vắt mì. b Thiết bị:

Máy cắt mì bao gồm hai trục, một trục được trang bị lưỡi dao cắt mì làm từ thép kỹ thuật hoặc inox, trong khi trục còn lại có chức năng làm tấm kê.

Hình 42: Máy cắt định lượng và gấp đôi

- Chiều dài sợi mì sau khi cắt: 23÷25 cm, sợi mì sẽ được gấp đôi trước khi cho vào khuôn

- Trọng lượng mỗi vắt mì sau khi cắt: 100÷105gram

Máy cắt được thiết kế với vận tốc dao cắt tối ưu, phù hợp với năng suất của dây chuyền và tốc độ băng tải mì, thường dao động từ 28 đến 50 lần mỗi phút.

- Tốc độ cắt 50 lần/phút.

- Chiều dài của dao 240 mm

Dao cắt có đường kính 60 mm, hoạt động dựa trên nguyên lý khi cảm biến S6 phát hiện mì đi qua, hệ thống dao cắt sẽ khởi động Hai trục dao cắt quay ngược chiều nhau, cắt mì thành từng vắt theo trọng lượng và chiều dài đã được định sẵn.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SCADA QUA MẠNG INTERNET CHO DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT MÌ ĂN LIỀN

Ch ọ n thi ế t b ị

HIỆU QUY CÁCH SL HÌNH ẢNH

I Thiết bị Điều khiển và giám sát

Module vào/ ra số DI16 / DO16 01

Module vào tương tự AI8 01

Module vào/ ra tương tự AI4 / AO2 01

Chip Dual core 2.0, Ram 3G, HDD 500G, WinXP SP3 + LAN Cable

3 Phần mềm Step7 Step7-V5.4 + PLC

4 Phần mềm WinCC WinCC7.0-SP2/Web

1 Động cơ trộn M1 11KW/ 1450rpm/3P/

2 Biến tần INV1 11KW/380VAC/

Có bảo vệ quá nhiệt 01

5 Khởi động từ K2 Coil 220VAC, 18A,

6 Áp tô mát CB2 25A/3P, Có bảo vệ quá nhiệt 01

8 Khởi động từ K3 Coil 220VAC, 12A,

10 Băng tải bột mì M4 1.5KW/1450rpm/3P/

11 Biến tần INV4 1.5KW/380VAC/

13 Băng tải tinh bột M5 1.5KW/1450rpm/3P/

14 Biến tần INV5 1.5KW/380VAC/

16 Xi lanh đóng mở cửa xả bột ướt XL1 ỉ200 x 500L mm/

(nước trộn) V4 Coil 24VDC, ỉ50mm 01

(nước trộn) LS1 OMRON 61F-G AP 01

1 Động cơ băng tải cấp liệu và cào bột M6 2.5KW/3P/380VAC/

2 Biến tần INV6 2.5KW,380VAC,3P,

(cho cặp trục 1 và 2) M7 15 KW/3P/380VAC/

5 Biến tần INV7 15KW,380VAC,3P,

(cho cặp trục 3) M8 5.5KW/3P/380VAC/ 01

10 Động cơ cán bán tinh

(cho cặp trục 4) M9 4KW,380VAC,3P 01

(cho cặp trục 5) M10 3.7KW/3P/380VAC

(cho cặp trục 6) M11 3 KW/3P/380VAC

17 Biến tần INV11 3 KW,380VAC,3P,

(cho cặp trục 7) M12 2.5KW/3P/380VAC

21 Ap tô mát CB12 15A/3P, Có bảo vệ quá nhiệt 01

22 Cảm biến phát hiện bột S1 Cảm biến tiệm cận 01

1 cơ cắt sợi mì M13 3.7 KW/3P/380VAC 01

4 Cảm biến phát hiện tấm bột S2 01

1 Động cơ kéo băng tải 1 M14 1.5KW/3P/380VAC 01

2 Biến tần INV14 1.5KW,380VAC,3P

4 Động cơ kéo băng tải 2 M15 11KW/3P/380VAC 01

8 Cảm biến nhiệt + chuyển đổi đo S7 PT100, 0÷200 O C,

VI Hệ thống quạt ráo 1

3 Áp tô mát CB16,CB17

VII Máy cắt định lượng và gấp đôi vắt mì

1 Động cơ kéo hệ thống cắt và gấp đôi M20 5.5KW/3P/380VAC 01

2 Biến tần INV20 5.5KW,380VAC,3P

VII Hệ thống tưới nước lèo

1 Động cơ kéo băng tải M21 11KW/3P/380VAC/ 01

2 Biến tần INV21 11KW,380VAC,3P

5 Khởi động từ K22 Coil 220VAC/

6A/3P, Có bảo vệ quá nhiệt 03

10 Cảm biến mức LS2, LS3,

11 Cảm biến phát hiện vắt mì S4 01

1 Quạt công nghiệp M26 2KW/3P/220VAC 01

2 Khởi động từ K26 Coil220VAC/

IX Thiết bị chiên mì

1 Động cơ kéo băng tải chiên mì M27 11KW/3P/380VAC/ 01

6 Áp tô mát CB28,CB

7 Thiết bị gia nhiệt 20KW/3P/50Hz 01

9 Cảm biến mức LS5, LS6,

11 Cảm biến phát hiện vắt mì S5 01

1 Động cơ kéo băng tải hệ thống làm nguội M31 11KW/3P/380VAC/ 01

4 Quạt thổi, Quạt hút M32,M33 1KW, 3P, 380VAC 02

5 Khởi động từ K32,K33 Coil 220VAC/

XI Loại sản phẩm – Line 1

1 Động cơ băng tải M34 1.5KW/3P/380VAC 01

4 Động cơ cho cân băng tải M35 1KW/3P/380VAC 01

5 Biến tần INV35 1 KW,380VAC,3P,

8 Xi lanh khí (đẩy sản phẩm thiếu cõn) XL4 ỉ50 x 200L mm/

10 Cảm biến S10 S10 Phát hiện vắt mì

11 Cảm biến S11 S11 Cảm biến màu

XII Thiết bị đóng gói túi mì & thêm túi gia vị - Line 1

1 Cảm biến phát hiện mì S12,S13 01

2 Thiết bị thả gói gia vị 01

3 Động cơ truyền động cho hệ thống đóng gói M36 2.5KW/3P/380VAC 01

6 Cảm biến đếm túi mì S14 01

7 Cảm biến nhiệt hàn mí bao Line 1 Pt100, 200 o C 01

8 Cảm biến nhiệt hàn bụng bao Line 1 Pt100, 300 o C 01

XIII Loại sản phẩm – Line 2

1 Động cơ băng tải M37 1.5KW/3P/380VAC 01

4 Động cơ cho cân băng tải M38 1KW/3P/380VAC 01

7 Cân băng tải, LC5 500g / 0-10VDC 01

8 Xi lanh khí (đẩy sản phẩm thiếu cõn) XL5 ỉ50 x 200L mm/

10 Cảm biến S15 S15 Phát hiện vắt mì

11 Cảm biến S16 S16 Cảm biến màu

XIV Thiết bị đóng gói túi mì & thêm túi gia vị - Line 2

1 Cảm biến phát hiện mì S17,S18 01

2 Thiết bị thả gói gia vị 01

3 Động cơ truyền động cho hệ thống đóng gói M39 2.5KW/3P/380VAC 01

6 Cảm biến đếm túi mì S19 01

7 Cảm biến nhiệt hàn mí bao Line 2 Pt100, 200 o C 01

8 Cảm biến nhiệt hàn bụng bao Line 2 Pt100, 300 o C 01

XV Tủ điện và các thiết bị khác

1 Tủ điện động lực KT: WxHxD mm 02

2 Áp tô mát tổng MCB-T 500A,3P, Icu 01

3 Đèn báo pha RST 250VAC, Đỏ , vàng , xanh 03

4 Cầu chì cho đèn báo pha 10A,250VAC 03

5 Công tắc xoay RST RST 01

6 Đồng hồ đo áp nguồn Upha, Udây 01

9 Rơ le dòng điện EOCR Bảo vệ quá dòng, mất pha, lệch pha 01

Bảo vệ quá áp, thấp áp,lệch pha 01

11 Tủ điện điều khiển KT: WxHxD mm 01

12 Bộ nguồn điều khiển 220VAC/24VDC

14 Rơ le trung gian Coil 24VDC, 3NO,

15 Nút dừng khẩn cấp OMRON,2NO,2NC 10

16 Đèn và còi báo 220VAC 01

Bảng 03: Chọn các thiết bị

Cấu hình phần cứng bộ điều khiển PLC S7-300

Hình 53: Cấu hình phần cứng bộ điều khiển PLC S7-300

Mạch điều khiển và động lực

3.3.1 Các địa chỉ vào/ ra

TT Các địa chỉ vào ra Địa chỉ

6 Quá trình Trộn bột - Manual Run Stop

12 Mở van xả bột mì M1.7 M2.0

13 Mở van xả tinh bột M2.1 M2.2

14 Mở van xả nước trộn M2.3 M2.4

15 Mở của xả bột sau khi trộn M2.5 M2.6

16 Quá trình Cán bột - Manual - -

22 Cắt định lượng và gấp đôi vắt mì M4.1 M4.2

25 Bơm nước lèo - tuần hoàn M4.5 M4.6

26 Bơm nước lèo - từ bồn dự trữ M7.1 M7.2

29 Chạy băng tải chiên mì M7.5 M7.6

30 Bơm dầu chiên – tuần hoàn M7.7 M8.0

31 Bơm dầu chiên – từ bồn dự trữ M8.1 M8.2

32 Hệ thống làm nguội sau khi chiên M8.3 M8.4

37 Đầu vào báo quá tải động cơ M1 I0.0 Từ INV/T.R

76 Cảm biến S1 I4.7 Bồn trộn bột

77 Cảm biến S2 I5.0 Bồn chứa bột

78 Cảm biến S3 I5.1 Trục cán thô

81 Cảm biến S6 I5.4 Cắt định lg

85 Cảm biến S10 – đầu line 1 I6.0 Loại SP L1

86 Cảm biến S11 – phát hiện mì cháy I6.1 Loại SP L1

87 Cảm biến S12 – đầu máy I6.2 Đóng gói L1

88 Cảm biến S13 – thêm gói gia vị I6.3 Đóng gói L1

89 Cảm biến S14 – đếm túi mì I6.4 Đóng gói L1

90 Cảm biến S15 – đầu line 2 I6.5 Loại SP L2

91 Cảm biến S16 - phát hiện mì cháy I6.6 Loại SP L2

92 Cảm biến S17 – đầu máy I6.7 Đóng gói L2

93 Công tắc hành trình –Xilanh L1 I8.7 Loại SP L1

94 Công tắc hành trình –Xilanh L2 I9.0 Loại SP L2

95 Cảm biến S18 - thêm gói gia vị I9.1 Đóng gói L2

96 Cảm biến S19 - đếm túi mì I9.2 Đóng gói L2

97 Báo mức nước trộn I7.0 Mức cao

98 Báo mức nước trộn I7.1 Mức thấp

99 Báo mức nước lèo (bồn trộn) I7.2 Mức cao

100 Báo mức nước lèo (bồn trộn) I7.3 Mức thấp

101 Báo mức nước lèo (bồn dự trữ) I7.4 Mức cao

102 Báo mức nước lèo (bồn dự trữ) I7.5 Mức thấp

103 Báo mức nước lèo (bồn chứa tạm) I7.6 Mức cao

104 Báo mức nước lèo (bồn chứa tạm) I7.7 Mức thấp

105 Báo mức dầu chiên ( bể chiên) I8.0 Mức cao

106 Báo mức dầu chiên ( bể chiên) I8.1 Mức thấp

107 Báo mức dầu chiên ( bồn dự trữ) I8.2 Mức cao

108 Báo mức dầu chiên ( bồn dự trữ) I8.3 Mức thấp

109 Báo mức dầu chiên (bồn trung gian) I8.4 Mức cao

110 Báo mức dầu chiên (bồn trung gian) I8.5 Mức thấp

112 Đèn báo chế độ AUTO Q8.0 D1

113 Đèn báo chế độ MANUAL Q8.1 D2

114 Đèn báo chế độ RUN - AUTO Q8.2 D3

115 Đèn báo chế độ STOP - AUTO Q8.3 D4

116 Chuông và đèn báo sự cố Q8.4 D5

117 Đèn báo RUN/STOP động cơ M1 Q12.0 D17 – INV1

118 Đèn báo RUN/STOP động cơ M2 Q12.1 D18 – K2

126 Đèn báo RUN/STOP động cơ M10 Q13.1 D26 –INV10

156 Đèn báo quá tải động cơ M1 Q16.7 D56

195 Đèn báo mức nước trộn(bồn chứa) Q21.6 D95 - cao

196 Đèn báo mức nước trộn(bồn chứa) Q21.7 D96 - thấp

197 Đèn báo mức nước lèo(bồn trộn) Q22.0 D97 - cao

198 Đèn báo mức nước lèo(bồn trộn) Q22.1 D98 - thấp

199 Đèn báo mức nước lèo(bồn dự trữ) Q22.2 D99 - cao

200 Đèn báo mức nước lèo(bồn dự trữ) Q22.3 D100 - thấp

201 Đèn báo mức nước lèo(bể chứa) Q22.4 D101- cao

202 Đèn báo mức nước lèo (bể chứa) Q22.5 D102 - thấp

203 Đèn báo mức dầu chiên (bể chiên) Q22.6 D103 - cao

204 Đèn báo mức dầu chiên (bể chiên) Q22.7 D104 - thấp

205 Đèn báo mức dầu chiên (trung gian) Q23.0 D105 - cao

206 Đèn báo mức dầu chiên (trung gian) Q23.1 D106 - thấp

207 Đèn báo mức dầu chiên (bồn dự trữ) Q23.2 D107 - cao

208 Đèn báo mức dầu chiên (bồn dự trữ) Q23.3 D108 - thấp

209 Đèn báo dừng khẩn cấp/ lỗi Q23.4 D109.E.Stop

211 Điều khiển nhiệt độ quá trình chiên mì

212 Điều khiển nhiệt độ hàn mí bao line

213 Điều khiển nhiệt độ hàn bụng bao line 1

214 Điều khiển nhiệt độ hàn mí bao line

215 Điều khiển nhiệt độ hàn bụng bao line 2

216 Van5/2 điều khiển xi lanh 1 Q24.1 V1

221 Van điện từ xả nước trộn Q24.4 V4

222 Van điện từ xả hơi lò hấp mì Q24.5 V6

223 Van 5/2 điều khiển xilanh loại sản phẩm Line1

224 Thiết bị thêm gói gia vị Line 1 Q24.7 V10

225 Van 5/2 điều khiển xilanh loại sản phẩm Line2

226 Thiết bị thêm gói gia vị Line 2 Q25.1 V12

228 Cân bột mì PIW368 MD24 Loadceel 1

229 Cân tinh bột PIW370 MD28 Loadceel 2

230 Cân nước trộn bột PIW372 MD32 Loadceel 3

231 Cân băng tải 1 PIW374 MD36 Loadceel 4

232 Cân băng tải 2 PIW376 MD40 Loadceel 5

233 Cảm biến nhiệt ở quá trình hấp PIW378 MD44 Pt100

234 Cảm biến nhiệt ở quá trình chiên PIW382 MD52 Pt100

235 Cảm biến nhiệt hàn mí bao Line 1 PIW384 MD56 Pt100

236 Cảm biến nhiệt hàn bụng bao Line 1 PIW386 MD60 Pt100

237 Cảm biến nhiệt hàn mí bao Line 2 PIW388 MD328 Pt100

238 Cảm biến nhiệt hàn bụng bao Line 2 PIW390 MD332 Pt100

239 Điều khiển nhiệt quá trình hấp PQW384 FB41,

Bảng 04: Các địa chỉ vào, ra

3.3.2 Sơ đồ phần cứng mạch điều khiển PLC S7-300

(Xem Phụ Lục - Bản vẽ số 02 đến số 19)

Lưu đồ thuật toán

Hình 54: Lưu đồ thuật toán chương trình chính

Hình 55: Lưu đồ thuật toán khâu trộn bột

Các khối hàm chức năng được sử dụng

Hình 56: Các khối hàm chức năng được sử dụng

TT Tên khối Chức năng của khối Ghi chú

3 FB41 Điều khiển liên tục PID, tuyến tính

4 FB42 Điều khiển bước PID, role

5 DB1 Lưu dữ liệu cho FB41 Nhiệt độ hấp

6 DB3 Lưu dữ liệu cho FB42 Nhiệt độ chiên

7 DB4 Lưu dữ liệu cho FB42 Hàn mí bao

8 DB5 Lưu dữ liệu cho FB41 Nhiệt độ hàn bụng bao

10 FC1 Chọn chế độ AUTO/MAN

15 FC6 Cắt sợi mì Auto

18 FC9 Cắt định lượng và gấp đôi Auto

19 FC10 Tưới nước lèo Auto

22 FC13 Làm nguội vắt mì sau chiên Auto

23 FC14 Loại sản phẩm line 1 Auto

24 FC15 Đóng gói line 1 Auto

25 FC16 Loại sản phẩm line 2 Auto

26 FC17 Đóng gói line 2 Auto

27 FC18 Báo giá tải động cơ Auto/Man

28 FC19 Báo mức nước, mức dầu Auto/Man

29 FC20 Đọc giá trị từ module AI Auto/Man

30 FC21 Manual- Trộn bột Manual

Bảng 05 : Các khối được sử dụng trong chương trình

Thi ế t k ế giao di ện điề u khi ể n giám sát qua m ạ ng internet s ử

Tạo dự án mới, khởi động chương trình WinCC/Web Navigator 7.0-SP2

Kích vào biểu tượng WinCC như hình bên dưới để tạo dự án mới.

3.6.1 Tạo các Tag quá trình

Hình 57: Phần mềm thiết kế giao diện điều khiển giám sát qua mạng internet -

Hình 58: Tạo các Tag group

Hình 59 : Tạo các Tag quá trình

3.6.2 Giao diện điều khiển giám sát quá trình sản xuất mì ăn liền

Hình 60: Tạo các trang màn hình điều khiển giám sát

Hình 61: Màn hình chính – Mô hình giám sát quá trình sản xuất mì ăn liền (M.O.P)

Hình 62: Màn hình điều khiển chính AUTO và MANUAL(M.C.P)

Hình 63: Màn hình điều khiển quá trình chế độ Manual và giám sát mức ầ

Hình 64: Màn hình giám sát trạng thái quá tải động cơ (S.O.M)

Hình 65: Màn hình đặt tỉ lệ bột và nước trộn,thời gian trộn,nhiệt độ.

MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT QUA MẠNG LAN (THAY CHO INTERNET) CHO DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT MÌ ĂN LIỀN

Định dạng
Số trang	88
Dung lượng	2,96 MB