Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC GIỚI THIỆU VỀ NƠI THỰC TẬP TỐT NGHIỆP 1 I.Giới thiệu về nơi thực tập tốt nghiệp 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỨC NƯỚC 4 2.1.Giới thiệu tổng quan 4 2.2 Giới thiệu hệ thống 4 2.3 Các phần tử trong hệ thống 6 2.4 Các thiết bị chấp hành 6 2.4.1 Cảm biến áp suất VEGABAR14 6 2.4.2Van điện từ (Van tỷ lệ) BURKERT2384 9 2.4.3 Van Điện từ BURKERT 0211 12 2.4.4 Máy bơm nước 13 2.5 Thiết bị điều khiển 13 2.5.1 PLC S7300 13 2.5.2Modun nguồn: PS307 – 5A24VDC 14 2.5.3 Module xử lý trung tâm CPU 314 –V3 3.0 15 2.5.4 Module SM 323 DI8/DO8 x DC24V 16 2.5.5Module Analog: SM331AI2x12bit 18 2.5.6 Module Analog SM 332 AO2x12bit 19 2.6 Nguyên lý điều khiển 21 2.7 Sơ đồ mạch điện 22
LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực tập tốt nghiệp, em nhận nhi ều s ự giúp đ ỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cô bạn bè Em xin g ửi l ời c ảm ơn chân thành đến Th.S Đặng Văn Chí, Bộ môn Tự Động Hóa Xí Nghiệp Mỏ Dầu Khí - trường Đại học Mỏ Địa Chất người tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình thực tập tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trường nói chung, thầy cô Bộ môn Tự Động Hóa Xí Nghiệp Mỏ Dầu Khí nói riêng dạy dỗ cho em kiến thức môn đại cương môn chuyên ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều ki ện giúp đỡ em su ốt trình học tập Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn Phòng Kĩ thu ật ều ển h ệ th ống nhúng thuộc Viện nghiên cứu công nghệ thông tin (là nơi em thực tập tốt nghiệp) tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ em suốt trình th ực tập tốt nghiệp Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Sinh Viên Thực Tập Đỗ Văn Đạt MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1 Mô hình điều khiển mức nước Hình 2.2 Cảm biến áp suất VEGARBAR 14 Hình 2.3 Cấu tạo cảm biến áp suất Hình 2.4 Các dây kết nối cảm biến Hình 2.5 Van điện từ Hình 2.6 Cấu tạo thân van Hình 2.7 Cấu tạo điều khiển van Hình 2.8 Van điện từ BURKETR0211 Hình 2.9 Máy bơm Hình 2.10 Cấu trúc bên PLC Hình 2.11 Module nguồn PS307 – 5A, 24V DC Hình 2.12 CPU 314- V3.0 Hình 2.13 Sơ đồ kết nối thiết bị ngoại vi module SM 323 DI8/DO8 Hình 2.14 Sơ đồ kết nối thiết bị ngoại vi module SM 331 AI2x12bit Hình 2.15 Sơ đồ kết nối thiết bị ngoại vi module SM332 AO2x12bit Hình 2.16 Sơ đồ kết nối thiết bị ngoại vi module SM332 AO2x12bit Hình 2.17 Sơ đồ khối hệ thống Hình 2.18 Sơ đồ mạch đấu nguồn Hình 2.19 Sơ đồ tín hiệu vào số Hình 2.20 Sơ đồ tín hiệu vào tương tự Chương I GIỚI THIỆU VỀ NƠI THỰC TẬP TỐT NGHIỆP I.Giới thiệu nơi thực tập tốt nghiệp Viện nghiên cứu công nghệ thông tin thực chức nghiên cứu khoa học tự nhiên phát tri ển công nghệ; cung cấp luận khoa h ọc cho công tác quản lý khoa học, công nghệ xây dựng sách, chiến l ược, quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội; đào tạo nhân lực khoa h ọc, công ngh ệ có trình độ cao theo quy định pháp luật Nghiên cứu khoa học tự nhiên phát tri ển công nghệ lĩnh vực: Toán học; vật lý; hóa học; sinh học; công ngh ệ sinh h ọc; công ngh ệ thông tin; điện tử, tự động hóa; công nghệ vũ trụ; khoa học vật li ệu; đa d ạng sinh học chất có hoạt tính sinh học; khoa học trái đất; khoa h ọc công nghệ biển; môi trường lượng; dự báo, phòng, chống giảm nhẹ thiên tai.Đề xuất chủ trì thực chương trình khoa h ọc công ngh ệ tọng điểm cấp nhà nước theo phân công quan nhà n ước có th ẩm quy ền.Đào tạo nhân lực khoa học, công nghệ có trình độ cao; tổ chức đào tạo sau đại h ọc v ề khoa học tự nhiên công nghệ theo quy định pháp luật.Báo cáo cung c ấp thông tin động đất, cảnh báo sóng thần với quan có thẩm quy ền theo quy định Tuyên truyền, phổ biến kiến thức, kết nghiên cứu khoa h ọc phát triển công nghệ đáp ứng yêu cầu phát triển thị trường khoa học, công nghệ Thẩm định, tư vấn dịch vụ kỹ thuật đề án, dự án lĩnh vực CNTT Chế tạo thử nghiệm sản phẩm CNTT tự động hóa dựa kết nghiên cứu KHCN Viện Biên soạn giáo trình, đào tạo cán nghiên cứu KHCN CNTT Tổ chức hợp tác quốc tế lĩnh vực CNTT Một số thành tựu bật Viện Công nghệ thông tin th ời gian g ần đây: Kỹ thuật vi xử lý ứng dụng Trong giai đoạn đầu thành lập Viện Công nghệ thông tin nơi đưa kỹ thuật vi xử lý vào Việt Nam, đóng góp to lớn việc ứng d ụng phổ c ập rộng rãi vi tin học khắp nước Các máy tính VT8x n ước Viện chế tạo thử nghiệm ứng dụng quản lý thành công xí nghiệp may Sinco, xí nghiệp điện tử Tân Bình, nhà máy chế tạo công cụ s ố Hà N ội Vi ện tri ển khai ứng dụng hiệu kỹ thuật vi xử lý Nhà máy xi măng Hoàng Th ạch, điều độ lưới điện miền Bắc, giám sát nhiệt độ độ ẩm Lăng Bác, số lĩnh vực an ninh –quốc phòng Đặc biệt chuỗi sản phẩm máy l ập giải mã tự động LGM-1 tập thể cán Viện thiết kế chế tạo Gi ải thưởng Nhà nước KHCN năm 2007 Kết nối Internet Việt Nam Năm 1991 Viện tiến hành kết nối thử nghiệm Internet với Trường đại h ọc Karlshure Đức đến năm 1992, nhóm cán Viện Phòng Kỹ thu ật tính toán nghiên cứu tạo account thử nghiệm chuyển email nửa th ủ công quay số điện thoại kết nối Viện CNTT (Hà Nội) Trung tâm tính toán (CCU) Đại học Quốc gia Úc nơi có điểm truy cập vào Internet Vi ện xây dựng hệ thống máy chủ email theo tiêu chuẩn Internet đ ể có th ể k ết n ối nh ững người sử dụng qua tiến hành thử nghiệm kết nối Internet Việt nam Cơ cấu tổ chức viện Các phòng chuyên môn Nghiên cứu hệ thống quản lý - Các hệ chuyên gia tính toán mềm - Thống kê - tính toán ứng dụng - Công nghệ tự động hoá - Tin học điều khiển học - Các hệ quản trị liệu - Tin học quản lý - Công nghệ phần mềm quản lý sở liệu lập trình - Các hệ thống phần mềm tích hợp - Hệ thông tin địa lý - Nhận dạng Công nghệ tri thức - Hệ thống mạng Hạ tầng sở CNTT - Tin học viễn thông - Công nghệ thực ảo Các đơn vị quản lý nghiệp vụ - Phòng Quản lý tổng hợp Các trung tâm - Trung tâm Sáng tạo Microsoft (MIC) - Trung tâm Công nghệ Giải pháp phần mềm Hệ thống điều khiên mức nước thuộc phòng 315 ( kĩ thuật điều ển h ệ thống nhúng ), phòng chuyên làm dự án liên quan đến hệ th ống ều ển tự động hóa bãi đỗ xe thông minh, xe robot thông minh (mobile robot), dự án ứng dụng PLC công nghiệp Dấu ấn tiên phong phòngkĩ thuật điều ển hệ th ống nhúng đ ưa máy tính công nghiệp vào tự động hoá sản xuất đánh dấu thành công xây dựng hệ thống đo xa truyền liệu tham s ố Tu ốc bin - Máy phát nhà máy thủy điện Hòa Bình chế tạo thành công hệ điều ển số tháp chưng c ất tinh dầu xuất Xí nghiệp tinh dầu thuộc Trung tâm KHTN&CNQG vào năm 1992-1993 Tiếp theo, công nghệ nhúng phát tri ển m ạnh Viện Nhiều thiết bị nhúng Phòng Công nghệ Tự động hóa thi ết kế chế tạo cho ứng dụng công nghiệp đời sống Nổi bật h ệ đo m ực n ước từ xa qua mạng Ethernet, hệ thống kiểm soát xâm thực AC200 (Cúp vàng Techmart 2005 giải thưởng Quả cầu vàng 2005), thiết bị đo nhiệt độ, độ ẩm ểm sương THDP-1 từ xa (đạt giải thưởng Grand Prize thi quốc tế thi ết kế chip PSOC năm 2004), hệ đo thông số môi trường khí MDA 104S n ền DSP PC104 Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỨC NƯỚC 2.1.Giới thiệu tổng quan Hiện nghiệp công nghiệp hóa, đại hóa ngày phát tri ển m ạnh mẽ, tiến khoa học kỹ thuật, có kỹ thuật ều ển tự đ ộng góp phần lớn tạo điều kiện để nâng cao hiệu trình s ản xuất Hiện nay, tự động hoá qúa trình công nghệ thực phát tri ển ứng dụng mạnh mẽ công nghiệp cụ thể công nghiệp l ọc hóa d ầu, công nghiệp hóa chất, công nghiệp xử lý nước, sản xuất giấy, s ản xuất xi măng lĩnh vực khác đời sống Nói chung đ ể nâng cao hi ệu qu ả s ản xuất , đảm bảo an toàn cho người , máy móc môi trường công nghi ệp chế biến , khai thác vấn đề điều khiển trình công nghệ r ất quan tr ọng Trong điều khiển trình, toán đặt ều chỉnh trình công ngh ệ có yêu cầu cao độ tin cậy tính sẵn sàng Các đại l ượng c ần ều ển lưu lượng, áp suất, nhiệt độ càn phải điều chỉnh để đáp ứng yêu cầu đặt Trong công ngiệp hóa lọc dầu, công nghiệp hóa chất, công nghi ệp xử lý n ước, sản suấtđiện vấn đề điều khiển mức nước cần đáp ứng v ới đ ộ xác cao để phục vụ trình sản xuất hiệu tốt hơn.Chính v ậy, v ấn đ ề đ ặt đề tài điều khiển lưu lượng dòng chảy để ổn định mức chất l ỏng v ới độ xác cao.Với yêu cầu ứng dụng thực tế vậy, đề tài nghiên cứu đối tượng hệ thống điều khiển mức nước 2.2 Giới thiệu hệ thống Hệ thống điều khiển mức nước hình thành với mô hình điều khiển mức nước gồm có hai bồn nước: Máy bơm bơm nước từ bồn nước lên thông qua van điện từ V( V2) ều ển đ ộ m van D ưới đáy bể có lắp cảm biến áp suất van xả (V3) Hệ thống có cảm biến mực nước điều khiển chuyên dụng, nhờ giảm tiết diện ống tăng vận tốc dòng chảy h ệ th ống đường ống có áp, khép kín, toàn quản lý cách xác hi ệu quả.Các h ệ thống theo dõi giám sát làm tăng khả cải thi ện hi ệu đ ộ tin cậy Bài toán đặt : sử dụng điều khiển S7 300 thuật toán ều ển PID điều khiển độ mở van V(V2) để bể giữ mức nước yêu cầu Hình 2.1 Mô hình điều khiển mức nước Với phát triển kỹ thuật có nhiều cách đ ể ều ển m ức nước, em sử dụng điều khiển PID để điều khiển 2.3 Các phần tử hệ thống Cảm biến áp suất VEGABAR14 Van điện từ (Van tỷ lệ) BURKERT2384 ( V2 ) Máy bơm nước PLC S7300 Modun nguồn: PS307 – 5A24VDC Module xử lý trung tâm CPU 315 –2DP Module SM 323 DI8/DO8 x DC24V Module Analog: SM331AI2x12bit Module Analog SM 332 AO2x12bit Bể nước Kích thước : Dài 30 cm Rộng 23 cm Cao 17 cm Bể nước Kích thước : Dài 16,5 cm Rộng 16,5 cm Cao 23 cm Van xả đáy bể nước ( V3 ) 2.4 Các thiết bị chấp hành 2.4.1 Cảm biến áp suất VEGABAR14 Đây thiết bị chuyển đổi lực từ đo lường cảm bi ến lực, áp su ất ệt đối chân không Các chất đo được: khí, h nước ch ất l ỏng Ở đây, lệch áp suất chuyển đổi thành tín hiệu đo lường Nguyên lý hoạt động: Phần tử cảm biến tế bào đo “CERTEC” với màng ngăn g ốm giao (c nhau) Áp lực trình gây thay đổi điện dung tế bào đo màng gốm Sự thay đổi chuyển đổi thành tín hiệu đầu thích h ợp xuất giá trị đo Hình 2.2 Cảm bi ến áp su ất VEGARBAR 14 10 2.4.4 Máy bơm nước Hình 2.9 Máy bơm HANNING – EWDSP 25 – 032 Nguồn : 220 – 240 V Tần số : 50H Công suất : 30W 2.5 Thiết bị điều khiển 2.5.1 PLC S7300 Thiết bị điều khiển logic khả trình loại thiết bị thực linh ho ạt thuật toán điều khiển số thông qua ngôn ngữ lập trình, thay th ực hi ện thuật toán mạch số Như vậy, PLC ều ển g ọn, nh ẹ d ễ trao đổi thông tin với môi trường bên (với PC khác ho ặc máy tính) Toàn chương trình điều khiển lưu trữ nhớ PLC d ạng khối chương trình thực theo chu kỳ vòng quét (scan) Hình 2.10 Cấu trúc bên PLC Để tăng tính mềm dẻo ứng dụng thực tế mà phần lớn đ ối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào đầu ch ủng lo ại tín hi ệu 16 vào/ra khác mà điều khiển PLC thi ết kế không b ị c ứng hóa v ề cấu hình Chúng chia nhỏ thành modun Số modun sử dụng nhi ều hay tùy thuộc vào toán, song tối thi ểu bao gi có modun (modun CPU modun nguồn) Các modun lại modun truyền nhận tín hi ệu với đối tượng điều khiển, chúng gọi modun mở r ộng T ất c ả modun gá RACK 2.5.2Modun nguồn: PS307 – 5A24VDC Modun nguồn PS cung cấp nguồn hoạt động cho modun ph ần cứng Rack.Tên viết ngắt modun nguồn S7- 300 PS307 Modun nguồn PS307 yêu cầu áp cung cấp đầu vào 120/230V AC ngõ 24V DC đ ể cung cấp cho CPU modun khác.Mỗi modun nguồn có mã s ố cần phải định nghĩa cấu hình phần cứng để giao tiếp sử dụng Thông số số module nguồn: MODULE PS307 PS307 PS307 DÒNG PLC S7-300 S7-300 S7-300 NGÕ VÀO 120/230 V AC 120/230 V AC 120/230 V AC Hình 2.11 Module nguồn PS307 – 5A, 24V DC 2.5.3 Module xử lý trung tâm CPU 314 –V3 3.0 17 NGÕ RA 24 V DC/2A 24 V DC/5A 24 V DC/10A Module xử lý trung tâm CPU chứa vi xử lý, hệ điều hành, nhớ, b ộ đ ịnh thì, đếm, cổng truyền thông….module lưu trữ chương trình ều ển PLC S7- 300 nhớ Ngoài ra, s ố module PLC có th ể tích h ợp m ột vài cổng vào/ra số, analog… Tên CPU Miêu tả CPU 31x CPU chuẩn PLC S7-300 CPU 31x –x IFM CPU tích hợp I/O chức (Digital/Analog, Đếm/ Phát xung tốc độ cao) CPU 31x – x DP CPU tích hợp cổng truyền thông Profibus DP CPU 31xC CPU dạng compact tích hợp I/O chức CPU 31xF CPU dòng Fault Tolerant tích hợp I/O Hình 2.12 CPU 314- V3.0 18 2.5.4 Module SM 323 DI8/DO8 x DC24V Module có đầu vào số đầu số.Điện áp đầu vào 24V DC ện áp tải 24V DC Đầu vào nối với thi ết bị chuy ển mạch: công tắc, nút ấn Đầu nối với thiết bị van điện từ, động máy bơm, đèn tín hiệu Hình 2.13 Sơ đ kết nối thiết bị ngoại vi module SM 323 DI8/DO8 Số kênh n thị Bảng kết nối giao diện bus 19 Đè hiển 2.5.5Module Analog: SM331AI2x12bit Module đọc Analog với tín hiệu khác như: Dòng 4-20mA, đọc tín hi ệu áp 0-10V DC, điện trở, nhiệt độ…Module có nhóm kênh Mỗi kênh có đầu vào Hình 2.14 Sơ đồ kết nối thiết bị ngoại vi module SM331 AI2x12bit 20 2.5.6 Module Analog SM 332 AO2x12bit Module xuất tín hiệu Analog.Có hai đầu nhóm kênh.Tín hiệu đầu thiết lập riêng điện áp dòng điện Hình 2.15 Sơ đồ kết nối thiết bị ngoại vi module SM332 AO2x12bit (tín hiệu điện áp) 1.Hai dây kết nối: Không có bù cho đường dây trở kháng 2.Bốn dây kết nối : có bù cho đường dây trở kháng 4.Chức nối đất 5.Nguồn nội 6.Cách điện 7.Bảng kết nối giao diện bus 8.Bộ chuyển đổi từ tương tự sang số 21 Hình 2.16 Sơ đồ kết nối thiết bị ngoại vi module SM332 AO2x12bit (tín hiệu dòng điện) Liên kết đẳng 22 2.Chức nối đất 3.Nguồn nội 4.Cách điện 5.Bảng kết nối giao diện Bus 6.Bộ chuyển đổi tín hiệu từ số sang tương tự 23 2.6 Nguyên lý điều khiển Nếu P_đặt > P _thực tế V(V2) mở (từ từ) Để bơm nước vào bình cho đạt mức yêu cầu NếuP_đặt = P_thực tế V(2) đóng (từ từ) Nếu P_đặt < P_thực tế Vđóng (từ từ) Xả van tay để P_đặt = P_thực tế Chú ý: Trên thực tế van V(V2) không đóng hoàn toàn b ơm n ước v ẫn ch ạy, V đóng hoàn toàn làm cháy máy bơm Và th ực t ế trình đóng mở van V(V2) tuyến tính có độ trễ Đặc bi ệt v ới k ết c ấu hệ thống bơm nước, có đường ống dẫn nước trở lại bình nên hệ thống bơm nước tuần hoàn, nên máy bơm an toàn 24 2.7 Sơ đồ mạch điện Hình 2.17 Sơ đồ khối hệ thống 25 Hình 2.18 Sơ đồ mạch đấu nguồn 26 Hình 2.19 Sơ đồ tín hiệu vào số 27 Hinh 2.20 Sơ đồ tín hiệu vào tương tự 28 KẾT LUẬN Trong khoảng thời gian thực tập bổ sung cho em kiến thức thực tế thu thập học thực tiễn hệ thống tự động hóa công ty Từ đó, em rút số kết luận sau: Việc ứng dụng khoa học công nghệ vào sản xuất điều quan trọng không mang lại hiệu kinh tế mà góp phần đẩy mạnh công nghiệp hóa, đại hóa đất nước, nâng cao đời sống nhân dân Tự động hóa dây truyển mang lại hiệu kinh tế tối ưu ngày sử dụng phổ biến Do thời gian nhiều yếu tố khác thời gian thực tập, em không tránh khỏi thiếu sót Kính mong giúp đỡ, góp ý thầy cô giáo, cán kỹ thuật viên chuyên ngành tự động hóa Em tin với xu phát triển định ngành công nghiệp tự động hóa phải áp dụng nhiều ngành công nghiệp nói chung công nghiệp mỏ nói riêng 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://www.vast.ac.vn/ [2] Tài liệu kĩ thuật Viện Khoa Học Công Nghệ [4] Internet 30 ... tín hiệu vào tương tự Chương I GIỚI THIỆU VỀ NƠI THỰC TẬP TỐT NGHIỆP I.Giới thiệu nơi thực tập tốt nghiệp Viện nghiên cứu công nghệ thông tin thực chức nghiên cứu khoa học tự nhiên phát tri ển... Hiện nay, tự động hoá qúa trình công nghệ thực phát tri ển ứng dụng mạnh mẽ công nghiệp cụ thể công nghiệp l ọc hóa d ầu, công nghiệp hóa chất, công nghiệp xử lý nước, sản xuất giấy, s ản xuất... P _thực tế V(V2) mở (từ từ) Để bơm nước vào bình cho đạt mức yêu cầu NếuP_đặt = P _thực tế V(2) đóng (từ từ) Nếu P_đặt < P _thực tế Vđóng (từ từ) Xả van tay để P_đặt = P _thực tế Chú ý: Trên thực