Đang tải... (xem toàn văn)
Mô hình phân loại thủy sản, sử dụng biến tần và PLC của OMRON
Đồ án tốt nghiệp Trang v Phần A: Giới thiệu LỜI MỞ ĐẦU Trong quá trình sản xuất có càng nhiều công đoạn tự động bao nhiêu thì chi phí sản xuất sẽ giảm và con người sẽ làm việc hiệu quả hơn và thoải mái hơn. Vì thế, tự động hóa trong sản xuất luôn là giải pháp, lựa chọn hàng đầu của các nhà máy, xí nghiệp. PLC, biến tần là các thiết bị được ứng dụng rất nhiều trong các hệ thống điều khiển tự động. Với đề tài “ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG PHÂN LOẠI THỦY SẢN TẠI CÔNG TY THANH BÌNH ”, người thực hiện mong muốn được vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế và đưa ra giải pháp giúp cho các nhà máy, xí nghiệp thủy sản tự động hóa trong khâu phân loại thủy sản theo trọng lượng, góp phần tăng năng suất, giảm chi phí đầu tư và tiết kiệm sức lao động của con người. Mặc dù người thực hiện đã cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt ra, nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, mong quý thầy cô và các bạn sinh viên thông cảm và mong nhận được những ý kiến đóng góp cùa quý thầy cô và các bạn sinh viên. Xin chân thành cảm ơn. Người thực hiện đề tài Đồ án tốt nghiệp Trang vi Phần A: Giới thiệu LỜI CÁM ƠN Người thực hiện đề tài xin chân thành cảm ơn: Các thầy cô trong khoa Điện - Điện Tử, các bạn bè, đồng nghiệp đã có những ý kiến đóng góp hữu ích. Thầy Lưu Văn Quang, thầy đã trực tiếp hướng dẫn người thực hiện đề tài, đã tận tình góp ý và chia sẻ những kinh nghiệm quý báu, giúp người thực hiện hoàn thành đề tài đúng tiến độ và đạt yêu cầu. Anh Huỳnh Hà Vĩnh Phúc – Văn phòng đại diện OMRON Việt Nam đã giúp đỡ người thực hiện về thiết bị, tài liệu và những ý kiến đóng góp bổ ích để đề tài thêm sinh động và thiết thực hơn. Anh Huỳnh Quang Khải – Công ty TNHH Công Nghệ Môi Trường Trần Nguyễn đã cung cấp tài liệu và tận tình hướng dẫn, trao đổi kiến thức thực tế giúp người thực hiện hoàn thành đề tài này. Người thực hiện cũng gửi lời cảm ơn đến các bạn lớp 07101BD đã chia sẻ trao đổi kiến thức trong thời gian thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn. Người thực hiện đề tài Đồ án tốt nghiệp Trang vii Phần A: Giới thiệu MỤC LỤC PHẦN A: GIỚI THIỆU i Nhiệm vụ đồ án ii Nhận xét của giáo viên hướng dẫn iii Nhận xét của giáo viên phản biện iv Lời mở đầu v Lời cảm ơn vi Mục lục vii Liệt kê hình ảnh ix Liệt kê bảng x PHẦN B: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1 1.1. Đặt vấn đề 2 1.2. Giới thiệu công ty TNHH thủy sản Thanh Bình 2 1.3. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 2 1.4. Mục tiêu đề tài 3 1.5. Giới hạn đề tài 3 1.6. Nội dung của đề tài 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 2.1. Phần cứng 5 2.1.1. PLC CP1L-M30DR-A 5 2.1.1.1. Đặc tính kỹ thuật của PLC CP1L-M30DR-A 5 2.1.1.2. Board truyền thông RS-422/485 CP1W-CIF11 6 2.1.2. Biến tần 3G3JX-A2004 7 2.1.2.1. Đặc tính kỹ thuật của biến tần 3G3JX 7 2.1.2.2. Truyền thông Modbus 7 2.1.3. Động cơ 9 2.1.4. Loadcell 9 2.1.4.1. Sơ đồ chân của loadcell 9 2.1.4.2. Đặc tính kỹ thuật của loadcell MAVIN 10 2.1.4.3. Bộ khuếch đại KM02 10 2.1.5. Hệ thống khí nén 10 Đồ án tốt nghiệp Trang viii Phần A: Giới thiệu 2.1.5.1. Van đảo chiều 10 2.1.5.2. Xy lanh 11 2.1.6. Relay trung gian 11 2.1.7. Cảm biến quang 12 2.1.7.1. Đặc tính kỹ thuật của cảm biến quang FOTEK CDR-30XB 12 2.1.7.2. Đặc tính kỹ thuật của bộ điều khiển FOTEK C-6 Controller 12 2.2. Phần mềm 13 2.2.1. Phần mềm lập trình CX-Programmer 13 2.2.2. Phần mềm SCADA CX-Supervisor 13 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 14 3.1. Yêu cầu công nghệ 15 3.2. Sơ đồ khối của hệ thống 15 3.3. Bản vẽ mô hình 16 3.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống 19 3.5. Sơ đồ đấu dây 19 3.5.1. Đấu dây đầu vào, ra cho PLC 19 3.5.1.1. Đấu dây đầu vào PLC 19 3.5.1.2. Đấu dây đầu ra PLC 20 3.5.2. Đấu dây loadcell 20 3.5.2.1. Đấu dây loadcell và KM02 20 3.5.2.2. Đấu dây KM02 với ngõ vào analog của PLC 20 3.5.3. Đấu dây biến tần 21 3.5.3.1. Đấu dây biến tần với PLC 21 3.5.3.2. Đấu dây biến tần với động cơ 21 3.5.4. Đấu dây cho sensor quang 21 3.5.5. Đấu dây cho hệ thống khí nén 22 3.6. Chương trình điều khiển 22 3.6.1. Lưu đồ 22 3.6.2. Giải thích lưu đồ 23 3.6.3. Bảng định địa chỉ 24 3.6.3.1. Bảng định địa chỉ đầu vào PLC 24 3.6.3.2. Bảng định địa chỉ đầu ra PLC 24 3.6.4. Chương trình điều khiển dùng CX-Programmer 25 Đồ án tốt nghiệp Trang ix Phần A: Giới thiệu 3.7. Thiết kế giao diện giám sát 39 3.7.1. Yêu cầu giám sát 39 3.7.2. Giao diện thiết kế 39 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 41 4.1. Kết luận 42 4.2. Hướng phát triển 42 PHẦN C: PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 Tài liệu tham khảo 44 Phụ lục: Cài đặt PLC và biến tần để truyền thông qua mạng Modbus 45 LIỆT KÊ HÌNH ẢNH Hình 2.1 PLC CP1L-M30DR-A 5 Hình 2.2 Board truyền thông CP1W-CIF11 6 Hình 2.3 Kết nối với biến tần thông qua cổng RS422/485 6 Hình 2.4 Biến tần 3G3JX 7 Hình 2.5 Cổng truyền thông của biến tần 3G3JX 7 Hình 2.6 Sơ đồ chân của loadcell 9 Hình 2.7 Bộ khuếch đại KM02 10 Hình 2.8 Van đảo chiều 5/2 11 Hình 2.9 Kí hiệu van đảo chiều. 11 Hình 2.10 Xy lanh. 11 Hình 2.11 Cảm biến quang FOTEK CDR-30XB 12 Hình 2.12 Bộ điều khiển C-6 Sensor controller 12 Hình 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống 15 Hình 3.2 Mô hình thiết kế nhìn từ trên xuống 16 Hình 3.3 Mô hình thiết kế nhìn theo phương ngang 16 Hình 3.4 Mô hình thiết kế nhìn theo phương dọc 16 Hình 3.5 Mô hình thiết kế 3D nhìn theo phương ngang 17 Hình 3.6 Mô hình thiết kế 3D nhìn theo phương dọc 17 Hình 3.7 Mô hình thiết kế 3D 17 Hình 3.8 Hình chụp mô hình 18 Hình 3.9 Hình chụp tủ điện. 18 Hình 3.10 Sơ đồ đấu dây đầu vào PLC. 19 Đồ án tốt nghiệp Trang x Phần A: Giới thiệu Hình 3.11 Sơ đồ đấu dây đầu ra PLC. 20 Hình 3.12 Sơ đồ đấu dây loadcell và KM02 20 Hình 3.13 Sơ đồ đấu dây KM02 với PLC 20 Hình 3.14 Sơ đồ kết nối biến tần 3G3JX với PLC CP1L 21 Hình 3.15 Sơ đồ kết nối biến tần với động cơ 21 Hình 3.16 Kết nối cảm biến với sensor controller 21 Hình 3.17 Sơ đồ kết nối van đảo chiều với xylanh 22 Hình 3.18 Lưu đồ điều khiển hệ thống 23 Hình 3.19 Giao diện SCADA điều khiển chính 39 Hình 3.20 Giao diện SCADA điều khiển biến tần 40 Hình 3.21 Giao diện SCADA cài đặt giá trị cân đặt trước 40 LIỆT KÊ BẢNG Bảng 2.1 Cấu trúc một message. 8 Bảng 2.2 Function code 8 Bảng 2.3 Địa chỉ và ý nghĩa của một số register. 8 Bảng 2.4 Địa chỉ và ý nghĩa của một số coil 9 Bảng 3.1 Bảng định địa chỉ đầu vào PLC 24 Bảng 3.2 Bảng định địa chỉ đầu ra PLC 24 PHẦN B Đồ án tốt nghiệp Trang 1 Chương 1: Dẫn Nhập CHƯƠNG 1 DẪN NHẬP Đồ án tốt nghiệp Trang 2 Chương 1: Dẫn Nhập 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ: Các loại thủy hải sản là một trong những mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam và là mặt hàng có nhu cầu tiêu thụ cao trong thị trường nội địa. Các mặt hàng thủy hải sản như đầu cá, cá fillet, cá cắt khoanh được các doanh nghiệp đóng gói bao bì theo nhiều trọng lượng khác nhau, được phân phối đến các đại lý và hệ thống các siêu thị trên cả nước nhằm đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Việc phân loại thủy hải sản theo trọng lượng ở một vài nhà máy, xí nghiệp trong nước được thực hiện bằng phương pháp thủ công do vậy nảy sinh vấn đề nguồn lực lao động cũng như việc không đảm bảo an toàn thực phẩm. Với đề tài “ Thiết kế và thi công mô hình điều khiển và giám sát hệ thống phân loại thủy sản tại công ty Thanh Bình ” được nhóm lựa chọn thiết kế nhằm góp phần giải quyết những vấn đề trên. 1.2. GIỚI THIỆU CÔNG TY TNHH THỦY SẢN THANH BÌNH: Giấy phép kinh doanh số: 6300005017 Cấp ngày: 05-08-2011 Nơi cấp: Sở kế hoạch và đầu tư tỉnh Hậu Giang Địa chỉ: 724B QL1A Ấp Phú Lợi, xã Tân Phú Thạnh, huyện Châu Thành A, tỉnh Hậu Giang Công ty chuyên về chế biến đóng gói, thương mại và xuất khẩu những sản phẩm thủy sản đông lạnh. 1.3. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI: PLC và biến tần là thiết bị chuyên dùng trong công nghiệp. PLC được dùng để giám sát và điều khiển các trạng thái hoạt động của thiết bị, máy móc. Với giải pháp tiết kiệm năng lượng bên cạnh việc nâng cao tính năng điều khiển hệ thống, các bộ biến tần đang được coi là một ứng dụng chuẩn cho các hệ truyền động như động cơ băng tải, máy bơm. Hệ thống SCADA giúp con người có thể thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển hệ thống trang thiết bị theo ý muốn của mình. Vì thế, PLC, biến tần và hệ thống SCADA được ứng dụng rất phổ biến trong các dây chuyền sản xuất tự động. Để không bị lạc hậu trong sản xuất, nâng cao năng lực cạnh tranh, các nhà máy, xí nghiệp đã mạnh dạn cải tiến công nghệ, đưa công nghệ tự động vào trong sản xuất. Công ty thủy sản Thanh Bình, việc cải tiến các dây chuyền và tự động hóa các khâu trong sản xuất được công ty chú trọng và đã ứng dụng hầu hết từ khâu nguyên liệu đầu vào cho đến khâu thành phẩm. Khâu phân loại trọng lượng là một khâu quan trọng trong dây chuyền sản xuất của công ty, việc ứng dụng PLC, biến tần và hệ thống SCADA vào khâu này đã cho thấy hiệu quả đáng kể vì tiết kiệm được sức lao động, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm trong quá trình sản xuất. Đồ án tốt nghiệp Trang 3 Chương 1: Dẫn Nhập 1.4. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI: Mục tiêu của đề tài là thiết kế, thi công mô hình điều khiển và giám sát hệ thống phân loại thủy sản theo trọng lượng. Hệ thống có thể phân loại thành 3 loại trọng lượng khác nhau, các thông số phân loại có thể điều chỉnh được. Tốc độ của băng tải có thể điều chỉnh được để giúp tăng năng suất phân loại. Toàn bộ trạng thái hoạt động của hệ thống có thể cài đặt, giám sát và điều khiển hoàn toàn trên máy tính thông qua hệ thống SCADA. 1.5. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI: Đề tài phân loại thủy sản thành 3 loại trọng lượng khác nhau. Điều khiển và giám sát trên máy tính. PLC giao tiếp với biến tần qua truyền thông. 1.6. NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI: Phần còn lại của đề tài được chia thành các phần như sau: Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương này trình bày sơ lược về hệ thống thiết kế, trình bày các đặc tính, thông số kỹ thuật chính của các thiết bị dùng trong mô hình. Chương 3: Thiết kế và thi công mô hình Chương này sẽ trình bày về thiết kế, thi công phần cứng, phần mềm cho mô hình. Chương 4: Kết luận và hướng phát triển Chương này sẽ trình bày kết luận của đề tài và phương hướng phát triển của đề tài. [...]... Trang 4 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUY T Chương 2: Cơ sở lý thuy t Đồ án tốt nghiệp Trang 5 2.1 PHẦN CỨNG: 2.1.1 PLC CP1L-M30DR-A: Theo thiết kế, PLC phải có khả năng xử lý tín hiệu analog, truyền thông với biến tần và giao tiếp được với máy tính Việc lựa chọn PLC tùy thuộc vào thiết bị hiện có trong quá trình thực hiện mô hình PLC được sử dùng trong mô hình đó là PLC CP1L-M30DR-A của hãng OMRON Hình 2.1: PLC. .. trong chế độ làm việc lâu dài - Tuổi thọ của rơle trung gian: được tính bằng số lần đóng cắt Chương 2: Cơ sở lý thuy t Đồ án tốt nghiệp Trang 12 Van đảo chiều 5/2 được nối với ngõ ra PLC thông quan rơle trung gian, việc này đảm bảo độ bền cho các ngõ ra của PLC khi van gặp sự cố 2.1.7 Cảm biến quang: Cảm biến quang sử dụng cho mô hình là cảm biến quang FOTEK CDR-30XB được kết nối với bộ điều khiển cảm... được kết nối qua bộ khuếch đại đưa tín hiệu về PLC - Một cảm biến quang phát hiện vật chuẩn bị cân, hai cảm biến quang đếm số lượng sản phẩm phân loại được - Hai biến tần điều khiển hai động cơ kéo băng tải, biến tần được điều khiển bởi PLC thông qua chế độ truyền thông - Hai van điện từ điều khiển hai xy lanh khí nén, van được điều khiển bởi PLC - Hai xy lanh khí nén được sử dụng làm cơ cấu chuyển hướng... vào, ra cho PLC: 3.5.1.1 Đấu dây đầu vào PLC: Hình 3.10: Sơ đồ đấu dây đầu vào PLC Chương 3: Thiết kế và thi công mô hình Đồ án tốt nghiệp Trang 20 3.5.1.2 Đấu dây đầu ra PLC: Hình 3.11: Sơ đồ đấu dây đầu ra PLC 3.5.2 Đấu dây loadcell: 3.5.2.1 Đấu dây loadcell và KM02: Hình 3.12: Sơ đồ đấu dây loadcell và KM02 3.5.2.2 Đấu dây KM02 với ngõ vào analog của PLC: Hình 3.13: Sơ đồ đấu dây KM02 với PLC Chương... 2 ngõ xả khí (kí hiệu:R, S) Hình 2.9: Kí hiệu van đảo chiều 5/2 Nguyên tắc hoạt động của van đảo chiều 5/2: khi cuộn dây không được tác động, ngõ P nối với A, ngõ B nối với S, ngõ R bị chặn, dòng khí nén đi từ ngõ P sang A.Khi cuộn dây tác động, ngõ P sẽ được nối với B, ngõ A nối với R, ngõ S bị chặn, dòng khí nén đi từ ngõ P sang B 2.1.5.2 Xy lanh: Xy lanh khí nén có tác dụng biến đổi năng lượng khí... loadcell, dây còn lại là dây tín hiệu ngõ ra dùng đưa đến ngõ vào analog Hình 2.7: Bộ khuếch đại KM02 2.1.5 Hệ thống khí nén: 2.1.5.1 Van đảo chiều: Mô hình sử dụng hai van đảo chiều 5/2 tác động bằng nam châm điện sử dụng điện áp 220VAC để điều khiển hai xy lanh khí nén Chương 2: Cơ sở lý thuy t Đồ án tốt nghiệp Trang 11 Hình 2.8: Van đảo chiều 5/2 Van đảo chiều 5/2 gồm có 5 ngõ: 1 ngõ nguồn khí nén vào (kí... - Truyền thông ModBus-RTU không cần lập trình, ứng dụng truyền thông với biến tần - Hỗ trợ các giao thức truyền thông: Host Link; 1:N NT Link; Serial PLC Link Slave; Serial PLC Link Master, Modbus-RTU Easy Master Chương 2: Cơ sở lý thuy t Đồ án tốt nghiệp Trang 6 2.1.1.2 Board truyền thông RS-422/485 CP1W-CIF11: Hình 2.2: Board truyền thông CP1W-CIF11 Board truyền thông này cho phép PLC CP1L có thể... sensor controller Chương 3: Thiết kế và thi công mô hình Đồ án tốt nghiệp Trang 22 Ngõ ra 1, 3 của Sensor Controller được nối với input của PLC như hình 3.10 3.5.5 Đấu dây cho hệ thống khí nén: Hình 3.17: Sơ đồ kết nối van đảo chiều với xy lanh Hai ngõ vào của xy lanh được nối với hai ngõ khí đi ra A và B của van đảo chiều.Như vậy ở van đảo chiều, khi dòng khí nén đi từ P đến A sẽ làm pittông thụt vào và... làm Loadcell - Trở ngõ ra(Output Restance): 410±10Ω - Trở ngõ vào (Input Restance): 350±2Ω 2.1.4.3 Bộ khuếch đại KM02: Tín hiệu điện áp từ loadcell rất nhỏ, vì thế cần phải kết nối loadcell với bộ khuếch đại để khuếch đại điện áp lên cho phù hợp với ngõ vào analog của PLC Mô hình sử dụng bộ khuếch đại KM02, khuếch đại điện áp 0-10V trước khi đưa vào ngõ analog của PLC CP1L Bộ khuếch đại KM02 có hai đầu... cho phép PLC CP1L có thể kết nối với biến tần thông qua truyền thông ModBus-RTU cho phép PLC kết nối tối đa 32 biến tần, kết nối với các bộ điều khiển nhiệt độ theo kiểu CompoWay/F, truyền thông nối tiếp giữa các PLC theo kiểu PLC Link Hình 2.3: Kết nối với biến tần thông qua cổng RS422/485 Chương 2: Cơ sở lý thuy t Đồ án tốt nghiệp Trang 7 2.1.2 Biến tần 3G3JX-A2004: 2.1.2.1 Đặc tính kỹ thuật của biến . 2: Cơ sở lý thuy t Van đảo chiều 5/2 được nối với ngõ ra PLC thông quan rơle trung gian, việc này đảm bảo độ bền cho các ngõ ra của PLC khi van gặp sự. nghiệp Trang 4 Chương 2: Cơ sở lý thuy t CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUY T Đồ án tốt nghiệp Trang 5 Chương 2: Cơ sở lý thuy t 2.1.
