Hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ buồng sấy :Khóa luận tốt nghiệp khoa Công nghệ Điện

i

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ

BUỒNG SẤY NHIỆT

SINH VIÊN: Trần Quang Hiếu MSSV: 16022701

Nguyễn Hữu Phước Hiếu MSSV: 16025181

LỚP : DHDKTD12A

GVHD : TS.Ngô Thanh Quyền

TP. HCM, NĂM 2020

ii

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN

1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài

Sinh viên: Trần Quang Hiếu MSSV: 16022701

Nguyễn Hữu Phước Hiếu 16025181

2. Tên đề tài

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ BUỒNG SẤY.

3. Nhiệm vụ (Nội dung và số liệu ban đầu)

- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động cơ bản hệ thống buồng sấy nhiệt

- Thiết kế và lắp đặp hoàn chỉnh hệ thống buồng sấy nhiệt.

- Điều khiển giám sát nhiệt độ luôn giữ ổn định theo giá trị đặt.

- Truyền thông giữa PLC và đồng hồ điều khiển nhiệt độ Omron E5CN theo chuẩn

RS485.

- Thiết kế giao diện WinCC để giám sát điều khiển hệ thống trên máy tính.Có thể giám

sát điều khiển từ xa thông qua Internet.

4. Kết quả dự kiến (tóm tắt kết quả dự kiến đạt được)

Loại kết quả Mô tả

Loại I Thực hiện

- Thiết bị, máy móc (mô hình

vật lý)

X Thiết kế và lắp đặp hoàn chỉnh hệ thống buồng

sấy nhiệt.

- Vật liệu

Loại II

- Nguyên lý ứng dụng X Nguyên lý hoạt động hệ thống buồng sấy nhiệt

- Phương pháp

- Tiêu chuẩn

- Chương trình máy tính X TIA Portal, AutoCAD Electrical, SolidWorks.

- Phần mềm máy tính

- Bản vẽ thiết kế Bản vẽ 3D về cấu trúc hệ thống buồng sấy nhiệt,

Bản vẽ sơ đồ cấp nguồn điện cho hệ thống

- Quy trình công nghệ

- Phân tích dự báo

Loại III

iii

Loại kết quả Mô tả

Loại I Thực hiện

- Sơ đồ X Biểu đồ giám sát nhiệt độ

- Số liệu X Thông số nhiệt độ của hệ thống

- Báo cáo phân tích

- Đề án, quy họach

Loại IV

- Bài báo

- Sách chuyên khảo

- Giáo trình

- Tài liệu phục vụ giảng

dạy (bài giảng)

- Sản phẩm đăng ký sở hữu

trí tuệ

Khác

-

(Sinh viên đánh dấu X vào ô thực hiện, ghi tóm tắt mô tả cho kết quả dự kiến mà mình

sẽ thực hiện)

Giảng viên hướng dẫn Tp. HCM, ngày tháng 10 năm 2019

Sinh viên

Trưởng bộ môn

iv

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………

v

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN....................................................................................i

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ..................................................................iv

MỤC LỤC..............................................................................................................................v

DANH SÁCH CÁC HÌNH Vẽ .............................................................................................vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG ..................................................................................................ix

Chương 1 : LỜI MỞ ĐẦU..................................................................................................1

1.1 Lý do chọn đề tài.............................................................................................................................. 1

1.2 Phương pháp nghiên cứu.................................................................................................................. 1

1.3 Phạm vi nghiên cứu.......................................................................................................................... 2

1.4 Ý nghĩa khoa học của đề tài ............................................................................................................. 2

Chương 2 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT ỔN ĐỊNH NHIỆT

ĐỘ MÁY SẤY NHIỆT..........................................................................................................4

2.1 Cấu tạo cơ khí của hệ thống tủ sấy nhiệt.......................................................................................... 4

2.2 Nguyên tắc điều khiển trong hệ thống............................................................................................. 7

2.2.1 Mô tả hoạt động của hệ thống .......................................................................................................... 7

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.......................................................................................8

3.1 Tổng quan về PLC S7-1200............................................................................................................. 8

3.1.1 Giới thiệu chung............................................................................................................................... 8

3.1.2 Cấu tạo PLC S7-1200....................................................................................................................... 9

3.1.3 Các bảng tín hiệu............................................................................................................................ 11

3.1.4 Các module tín hiệu........................................................................................................................ 12

3.1.5 Các module truyền thông. .............................................................................................................. 13

3.1.6 Ưu điểm PLC S7-1200 so với những dòng PLC trước .................................................................. 13

3.1.7 Về phần cứng ................................................................................................................................. 14

3.1.8 Về kết nối, phần mềm .................................................................................................................... 15

3.2 Giới thiệu đồng hồ điều khiển nhiệt độ OMRON E5CN ............................................................... 16

3.2.1 Khái niệm đồng hồ điều khiển nhiệt độ ......................................................................................... 16

3.2.2 Vai trò của đồng hồ điều khiển nhiệt độ OMRON E5CN.............................................................. 16

3.2.3 Thông số kỹ thuật........................................................................................................................... 17

3.2.4 Sơ đồ đầu đấu dây .......................................................................................................................... 19

vi

3.2.6 Giới thiệu về rờ le bán dẫn (SSR) .................................................................................................. 21

3.3 Mạng truyền thông trong công nghiệp – mạng RS 485 ................................................................. 25

3.3.1 Khái niệm và vai trò mạng truyền thông công nghiệp ................................................................... 25

3.3.2 Chuẩn truyền thông RS485 ............................................................................................................ 27

3.3.3 Board truyền thông CB 1241 RS485.............................................................................................. 29

3.4 Tổng quan phần mềm Tia Portal.................................................................................................... 31

3.4.1 Giới thiệu phần mềm Tia Portal..................................................................................................... 31

3.4.2 Cách tạo project.............................................................................................................................. 32

3.4.3 Làm việc với một trạm PLC........................................................................................................... 36

3.4.4 Kĩ thuật lập trình ............................................................................................................................ 39

3.5 Giới thiệu tổng quan về phần mềm ứng dụng WinCC................................................................... 42

3.5.1 Khái niệm....................................................................................................................................... 42

3.5.2 Chức năng ...................................................................................................................................... 42

Chương 4 : THIẾT KẾ THI CÔNG VÀ LẬP TRÌNH .....................................................44

4.1 Lập kế hoạch các bước cần phải thực hiện..................................................................................... 44

4.2 Lựa chọn thiết bị ............................................................................................................................ 44

4.2.1 PLC S7-1200 CPU 1214 (DC/DC/RLY) ....................................................................................... 44

4.3 Thiết kế hệ thống trên phần mền 3D Solidwork ............................................................................ 52

4.6.2 Cấu hình Module truyền thông PLC CB1241................................................................................ 61

4.6.4 Tạo giao diện điều khiển Win CC và kết nối ................................................................................. 64

Chương 5 : KẾT LUẬN....................................................................................................72

TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................73

vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 1-1: Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống nhiệt.............................................................................. 1

Hình 2-1: Khung thân tủ sấy nhiệt ................................................................................................................... 5

Hình 2-2: Những loại thanh nhiệt trở............................................................................................................... 6

Hình 2-3: Mẫu băng chuyền............................................................................................................................. 6

Hình 3-1: Thành phần của PLC........................................................................................................................ 9

Hình 3-2: Các bảng tín hiệu của PLC S7-1200.............................................................................................. 12

Hình 3-3: Các Module tín hiệu của PLC S7-1200 ......................................................................................... 12

Hình 3-4: Các Module truyền thông của PLC S7-1200 ................................................................................. 13

Hình 3-5: PLC S7-1200 và S7-200 ................................................................................................................ 14

Hình 3-6: Cấu tạo đồng hồ điều khiển nhiệt độ ............................................................................................. 16

Hình 3-7: Sơ đồ chân đấu dây của bộ điều khiển nhiệt độ OMRON E5CN.................................................. 19

Hình 3-8: Sơ đồ đầu nối cảm biến nhiệt độ.................................................................................................... 20

Hình 3-9: Sơ đồ ngõ ra điều khiển ................................................................................................................. 20

Hình 3-10: Sơ đồ đấu nói tryền thông RS-485 của đồng hồ .......................................................................... 21

Hình 3-11: Cấu tạo rờ le bán dẫn ................................................................................................................... 22

Hình 3-12: Nguyên lý hoạt động SSR............................................................................................................ 23

Hình 3-13: Rờ le bán dẫn (SSR) .................................................................................................................... 24

Hình 3-14 Board truyền thông CB 1241 RS485 ............................................................................................ 29

Hình 3 -15:Thông số kỹ thuật Board truyền thông CB 1241 RS485 ............................................................. 31

Hình 3-16: Kết cấu làm việc vói Tia Portal.................................................................................................... 32

Hình 3-17: Tạo dự án trong TIA .................................................................................................................... 33

Hình 3-18: Tạo tên dự án ............................................................................................................................... 33

Hình 3-19: Chọn cấu hình thiết bị.................................................................................................................. 33

Hình 3-20: Thêm cấu hình thiết bị đã chọn.................................................................................................... 34

Hình 3-21: Chọn loại CPU PLC..................................................................................................................... 34

Hình 3-22: Sau khi tạo dự án mới .................................................................................................................. 35

Hình 3-23: Thêm Module vào dự án.............................................................................................................. 35

Hình 3-24: Thêm Module vào dự án.............................................................................................................. 36

Hình 3-25: Địa chỉ IP PLC............................................................................................................................. 37

Hình 3-26: Đổ chương trình PLC................................................................................................................... 37

Hình 3-27: Cấu hình thiết bị ghép nối............................................................................................................ 38

Hình 3-28: Bảng Tag...................................................................................................................................... 39

viii

Hình 3-29: Tạo khối mới trong Tia Portal...................................................................................................... 40

Hình 3-30: Chèn các OB vào chương trình.................................................................................................... 40

Hình 4-1: PLC S7-1200 CPU 1214 DC/DC/RLY.......................................................................................... 45

Hình 4-2: Sơ đồ kết nối PLC S7-1200 CPU 1214 DC/DC/RLY ................................................................... 45

Hình 4-3: Vị trí chân kết nối của CPU 1214 DC/DC/RLY............................................................................ 46

Hình 4-4: Module truyền thông CB 1241 ...................................................................................................... 47

Hình 4-5: Thanh điện trở sấy ......................................................................................................................... 48

Hình 4-6: Quạt thông gió ............................................................................................................................... 49

Hình 4-7: Cảm biến nhiệt độ loại K ............................................................................................................... 50

Hình 4-8: Đồng hồ Omron E5CN .................................................................................................................. 51

Hình 4-9: Rờ le bán dẫn HSR-3D404Z.......................................................................................................... 51

Hình 4-10: Đây là mặt trước của hệ thống..................................................................................................... 52

Hình 4-11: Mặt cắt trong tủ............................................................................................................................ 53

Hình 4-12: Mô phỏng hệ thống nhìn từ trái qua............................................................................................. 53

Hình 4-13: Sơ đồ cấp nguồn điều khiển......................................................................................................... 54

Hình 4-14: Sơ đồ cấp nguồn điều khiển......................................................................................................... 55

Hình 4-15: Sơ đồ cấp nguồn PLC .................................................................................................................. 55

Hình 4-16: Lắp đặt cố định hệ thống.............................................................................................................. 56

Hình 4-17: Lắp đặt sáu thanh điện trở đốt...................................................................................................... 57

Hình 4-18: Cấu hình mặc định truyền thông đồng hồ E5CN......................................................................... 59

Hình 4-19: Cấu hình tổng quát truyền thông đồng hồ E5CN......................................................................... 60

Hình 4-20: Địa chỉ thanh ghi chức năng của đồng hồ.................................................................................... 61

Hình 4-21: Sơ đồ đấu dây Module truyền thông CB 1241………………………………………..................61

Hình 4-22: Cấu hình truyền thông module truyền thông CB 1241 ................................................................ 62

Hình 4-23: Khối khai báo truyền thông ......................................................................................................... 63

Hình 4-24: Khối dọc nhiệt đồ từ đồng hồ nhiệt ............................................................................................. 63

Hình 4-25: Khối ghi nhiệt độ lên đồng hồ nhiệt............................................................................................. 64

Hình 4-26: Tạo WinCC RT............................................................................................................................ 64

Hình 4-27: Module IE ( IE general).............................................................................................................. 65

Hình 4-28: Kiểm tra kết nối giữa PLC và Wincc........................................................................................... 65

Hình 4-29: Set PG/PC interface ..................................................................................................................... 66

Hình 4-30: IP của WinCC và PLC................................................................................................................ 66

Hình 4-31: Giao diện điều khiển................................................................................................................... 67

Hình 4-32: Giao diện trang Biểu đồ nhiệt...................................................................................................... 68

Hình 4-33: Sử dụng tính năng Webnavigator ................................................................................................ 69

Hình 4-34: Tạo user cho Webnavigator......................................................................................................... 70

Hình 4-35: Cấu hình port và IP sever sử dụng............................................................................................... 70