MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.. 1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.. 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI3
1. Tổng quan:3
2. Tính cấp thiết:3
3. Mục tiêu đề tài:3
4. Nội dung đề tài:3
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 4
2.1 Thiết bị phần cứng. 4
2.1.1 PLC S7-1200:4
2.1.2 Cấu trúc bên trong của PLC S7-1200. 5
2.1.3 Các thiết bị kết nối sử dụng. 6
. 6
2.2 Phần mềm sử dụng. 12
CHƯƠNG 3 GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ. 14
3.1 Sơ đồ mô hình tổng quát của hệ thống:14
. 14
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ ỨNG DỤNG. 17
KẾT LUẬN.. 31
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 32
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1. Tổng quan:
Ngày nay do sự phát triển của khoa học kỹ thuật đang tác động đến các lĩnh vực, đặc biệt là lĩnh vực tự động hóa đã tạo ra bước nhảy vọt vượt bậc trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội. Ngay cả trong trồng trọt, chăn nuôi cũng đã áp dụng khoa học công nghệ để đạt năng suất cao nhất. Là sinh viên năm cuối với những kiến thức đã được học em mong muốn tạo ra một hệ thống tự động áp dụng trong chăn nuôi. Đó là đề tài Điều khiển nhiệt độ ấp trứng dùng PLC. Người ta thường cho trứng ấp ở nhiệt độ cố định cho phép. Tuy nhiên nhiệt độ trong lò luôn thay đổi và phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường. Vì vậy nhóm em mong muốn được nghiên cứu thiết kế ra hệ thống ổn định nhiệt độ lò ấp trứng không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường.
2. Tính cấp thiết:
Nghiên cứu các hệ thống ấp trứng thủ công hiện tại, tìm ra ưu và nhược điểm của hệ thống thủ công, rồi thiết kế một hệ thống tự động ổn định nhiệt độ có đảm bảo nhiệt độ ổn định theo khoa học.
3. Mục tiêu đề tài:
- Thiết kế hệ thống ổn định nhiệt độ trong lò theo đối tượng là trứng gà (vịt).
- Mục tiêu hệ thống là ấp trứng gà (vịt), dựa vào phần cứng của hệ thống đã có.
- Nội dung đề tài:
- Tìm hiểu phần mềm S7-1200.
- Phân tích và chọn phương án thi công.
- Thiết kế hệ thống.
- Xây dựng hệ thống
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1Thiết bị phần cứng
2.1.1 PLC S7-1200:
- SIMATIC S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic khả trình (PLC) có thể kiểm soát nhiều ứng dụng tự động hoá với quy mô nhỏ và vừa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh giúp chúng ta có nhiều giải pháp hoàn hoản hơn cho những ứng dụng sử dụng với SIMATIC S7-1200.
- Những ưu điểm của S7-1200:
ü Đơn giản trong cài đặt, lập trình và vận hành, có thể sử dụng cho các nhiệm vụ điều khiển đơn giản vá phức tạp.
ü Đa ứng dụng, có thể sử dụng như một hệ thống đơn lẻ hoặc trong một mạng với hệ thống phân phối.
ü Có thể tận dụng các thiết bị cũ để tiết kiệm chi phí.
ü Có tính năng thời gian thực hết sức mạnh mẽ, dễ dàng cho việc ứng dụng thời gian thực cho hệ thống.
- Cấu trúc của S7-1200 bao gồm:một bộ vi xử lí ( microprocessor), một nguồn cung cấp tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO).
- S7-1200 tích hợp sẵn một cổng truyền thông PROFINET cho phép kết nối máy tính với màn hình HMI hay bộ truyền thông PLC – PLC, kết nối với các thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở, bộ giao tiếp PROFIBUS và kết nối PTP ( point to point).
- Các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí , điều khiển quá trình với: 6 bộ đếm tốc độ cao( high speed counter); 2 ngõ ra PTO 100KHz điều khiển tốc độ và vị trí động cơ bước hay bộ lái servo(servo drive); ngõ ra điều rộng xung PWM điều khiển tốc độ động cơ , vị trí valve hay điều khiển nhiệt độ...;16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thông số điều khiển ( auto – tune functionality).
- S7-1200 có các loại module mở rộng : communication module( CP), signal board (SB), signal module (SM).
2.1.2 Cấu trúc bên trong của PLC S7-1200
- CPU 1214C DC/DC/DC
General specifications and features
|
Technical data |
CPU 1214C DC/DC/DC |
|
Order number |
6ES7 214-1AG31-0XB0 |
|
Dimensions W x H x D (mm) |
110 x 100 x 75 |
|
Shipping weight |
415 grams |
|
Power dissipation |
12 W |
|
Current available (SM and CM bus) |
1600 mA max. (5 VDC) |
|
Current available (24 VDC) |
400 mA max. (sensor power) |
|
Digital input current consumption (24VDC) |
4 mA/input used |
- S7-1200, CPU 1214 DC/DC/DC bao gồm:
- 14 digital input (DI) 24V DC
- 10 digital output (DO) 24V DC
- 2 analog input (AI) 0-10V DC
- Nguồn cấp DC 20.4 – 28.8V DC
- Truyền thông mở rộng MODBUS, Profibus, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP
2.1.3 Các thiết bị kết nối sử dụng
a) bóng đèn nhiệt sấy halogen
1- Vỏ thủy tinh thạch anh
2- Dây tóc tim cốt
3- Dây tóc tim pha
4- Giá đỡ
5- Các tiếp điểm
Đèn halogen sử dụng phần lớn thủy tinh thạch anh để làm bầu đèn vì chúng chịu được nhiệt độ và áp suất rất cao (khoảng 5 đến 7 bar) cao hơn thủy tinh bình thường làm cho dây tóc đèn sáng hơn và tuổi thọ cao hơn bóng đèn thường. Bên trong chứa khí halogen (thành phần chính là khí argon và nitơ) và một sợi dây tóc bằng vonfram. Bóng đèn lấy điện năng của ô tô và đốt nóng sợi dây tóc đến khoảng 2.500 độ C, còn sợi dây tóc khi nóng đỏ lên sẽ phát sáng. đèn halogen có tim đèn nhỏ hơn so với bóng thông thường. Điều này cho phép điều chỉnh tiêu điểm chính xác hơn so với các loại bóng bình thường.
Để tăng độ sáng cho bóng đèn halogen không quá khó, nhưng muốn độ sáng của bóng đèn càng lớn thì nhiệt độ của dây tóc phải càng cao. Điều này làm cho số phân tử kim loại bị bay hơi tăng mạnh, kết quả là tuổi thọ của dây tóc bóng đèn sẽ giảm.
Điện áp (v): 36,72,110,120,220,240,380 V
Công suất (w): 150 ~ 2500 W Chiều dài (mm): 200 ~ 1500 mm
Đường kính (mm): ф10, 12,14,18,20,23,25,28 mm
Hồng ngoại bước sóng (mm):2.0 ~ 4um Nhiệt độ màu (k): 800 ~ 1500K
Hiệu suất chuyển đổi nhiệt (%): ≥ 95%
Nhiệt độ làm việc tối đa: ≤ 500 ℃
Hiệu suất chuyển đổi của bức xạ nhiệt: ≥ 70%
Nhiệt độ nóng tối đa: ≤ 900 ℃
b) Động cơ DC 24V:
D91F-30B4 ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU 24VDC 150W EXCEM
Gồm có 3 phần chính stator( phần cảm), rotor ( phần ứng), và phần chỉnh lưu (chổi than và cổ góp).
- Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện.
- Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều.
- Bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.
c) Role trung gian:
-Mã sản phẩm: LY4N-DC24 của hãng omron, nguồn 24VDC.
d) Nút nhấn.
Sử dụng nút nhấn XB7 của hãng Schneider
e) Quạt
Dùng quạt tản nhiệt SUNON DP200A
-220V-240V.
-50/60Hz
-0.14A.
-Kích thước 12x12x3.9cm.
- 360g.
f) Cảm biến PT100:
Một số thông số chính của PT100: Nguyên lí hoạt động khi nhiệt độ thay đổi điện trở giữa hai đầu dây kim loại này sẽ thay đổi, và tùy chất liệu kim loại sẽ có độ tuyến tính trong một khoảng nhiệt độ nhất định. Ưu điểm: độ chính xác cao hơn Cặp nhiệt điện, dễ sử dụng hơn, chiều dài dây không hạn chế.
+ Điện áp đầu vào từ 0V đến 10V
+ Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/oC
+ Dải đo: -200~700oC
+ Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải
g) Cảm biến độ ẩm ES2-HB OMRON:
Một số thông số chính của ES2-HB OMRON:
+ Đo độ ẩm 20~95%.
+ Tín hiệu ra: 1~5VDC
+ Nguồn cấp: 24VDC
+ Cấp chính xác ±3% FS
+ Ngõ ra: 1~5VDC (tương ứng độ ẩm 0~100%),
+ Trở kháng đầu ra 100kΩ.
h) Máy tạo ẩm siêu âm
Thông Số Kỹ Thuật Máy Tạo Ẩm 1 Vỉ 10 Mắt:
Xuất xứ: CHINA cao cấp Tình trạng: Hàng mới 100% Tên gọi: Máy Tạo Ẩm 10 Mắt Điện áp sử dụng: 48 V
Công suất : 240 W
Lưu lượng phun: 3,5 - 5 L/H Số mắt phun: 10 mắt
Kích thước mắt: 20mm Cảm biến mực nước: Có
Mực nước phù hợp: Cách 2 đầu tạo sóng từ 1mm – 25mm Tiếng ồn: 36 – 45db
Kích thước: 253mm x 90mm x 56mm Trọng lượng: 1,75 kg
ƯU ĐIỂM
- Sản phẩm bằng thép không rỉ, chống ăn mòn, chống nước, chống quá nhiệt, giảm tiếng ồn.
- Vỉ tạo độ ẩm dùng sóng siêu âm, làm mát bên trong nhà.
- Công nghệ mới cho hạt sương mịn chỉ bằng 1/10 sợi tóc, tăng độ ẩm nhanh, rất được ưa chuộng ở nhiều nước.
- Sử dụng công nghệ sóng âm với tần số cao dưới tác dụng của sóng siêu âm phần tử nước không giao động với tần số nên tự tách ra dưới dạng những hạt sương rất nhỏ đường kính khoảng 1 micro và dễ dàng hòa nhập vào không khí dưới dạng sương mù.
- Sản phẩm dễ dàng di chuyển, có thể mang theo du lịch vì gọn nhẹ, thuận tiện.
- Máy tạo ẩm phun sương bằng cách sử dụng sóng siêu âm là được coi là công nghệ hiện đại đơn giản và an toàn nhất.
- Máy tạo độ ẩm (http://bomnuocmini.com/may-tao-am-3-vi-10-mat-thung-inox-304-loai-de- trong-phong-am) dạng sương mù, không tạo giọt, không để lại hơi nước trên bề mặt đồ vật, an toàn cho thiết bị điện trong phòng.
- Tạo ẩm bằng công nghệ siêu âm
- Chạy liên tục 15-16h, tự động ngắt khi hết nước và báo hiệu bằng đèn khi hoạt động.
- Không gây tiếng ồn, dễ sử dụng, vệ sinh và dễ mang đi.
- Máy tạo ẩm bằng sóng siêu âm không gây tiếng ồn.
- Hạt sương rất nhỏ hập thụ rất tốt nhiệt năng và bụi trong không khí, làm môi trường mát mẻ và trong lành hơn.
2.2Phần mềm sử dụng
Phần mềm dùng để lập trình cho PLC S7-1200 là TIA Portal. TIA Portal là phần mềm cơ sở tích hợp tất cả các phần mềm lập trình cho các hệ thống tự động hóa và truyền động điện. Phần mềm tích hợp các sản phẩm SIMATIC khác nhau trong một phần mềm ứng dụng; ví dụ, Simatic Step 7 V13 để lập trình các bộ điều khiển Simatic. Simatic WinCC V13 để cấu hình các màn hình HMI và chạy SCADA trên máy tính, giúp tăng năng suất và hiệu quả làm việc.
Giao diện phần mềm TIA Portal
TIA Portal giúp cho các phần mềm này chia sẻ cùng một cơ sở dữ liệu, tạo nên sự thống nhất trong giao diện và tính toàn vẹn cho ứng dụng. 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. Việcnày giúp giảm thời gian, công sức trong việc thiết lập truyền thông giữa các thiết bị này.
Hai phần mềm quan trọng trong TIA Portal là Simatic Step 7 và Simatic WinCC.
CHƯƠNG 3 GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
3.1 Sơ đồ mô hình tổng quát của hệ thống:
Sơ đồ tổng quát của hệ thống
3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Trứng gà sau khi đã được xếp vào giá trong máy , nhấn nút ON thời gian bắt đầu tính , ứng với từng giai đoạn phát triển của trứng máy sẽ đặt các thông số nhiệt độ, độ ẩm để trứng phát triển trong môi trường tốt nhất phù hợp nhất cho tỉ lệ nở trứng cao nhất .
3.3 Sơ đồ kết nối chi tiết hệ thống
3.3.1 Mạch động lực
...................
KẾT LUẬN
KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC.
- Tìm hiểu và làm quen với mô hình máy ấp trứng tự động cùng với các thiết bị điện hiện đại như PLC, Sensor, màn hình cảm ứng công nghiệp, biến tần…
- Nắm vững hơn về những kiến thức đã học để áp dụng trong việc thiết kế và lắp đặt đuợc mô hình ứng dụng thực tế dùng PLC S7- 1200.
-TIA Portal trong việc viết chương trình điều khiển đáp ứng yêu cầu của một hệ thống.
Dựa vào hệ thống thực tế để tạo ra giao diện mô phỏng bằng phần mềm
WinCC . Đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật.
- Thiết kế thành công giao diện HMI cho hệ thống trên Wincc.
- Phát triển kỹ năng tư duy sáng tạo, khả năng học hỏi và giải quyết vấn đề.
Khai thác được sức mạnh công nghệ thông tin trong việc tìm kiếm tài liệu nghiên cứu.
HUỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI.
-Phát triển mô hình thành một sản phẩm thực tế đáp ứng được nhu cầu của người lao động với mức chi phí rẻ và đạt chất lượng yêu cầu.
- Sử dụng PLC s7-1200 điều khiển nhiều thiết bị hơn cùng một lúc
- Đưa các dữ liệu lên web để có thể theo dõi từ xa
