Báo cáo Điều khiển hệ thống sản xuất nước tương

BÁO CÁO THỰC TẬP ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH. Đề tài: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG Yêu cầu: Thiết kế bằng Wincc và viết chương trình điều khiển bằng S7-300 cho một công đoạn sản xuất nước tương như hình sau: Yêu cầu công nghệ: Nhấn nút chạy loadcell cân nguyên liệu trên bàn cân. Nhấn nút chạy động cơ 1 cho động cơ 1 chạy bơm nước từ bồn nước vào bể xay để trộn nước với nguyên liệu. Nhấn nút động cơ 2 động cơ 2 chạy bơm nguyên liệu đã xay vào bể thuỷ phân tiến hành công đoạn thuỷ phân nguyên liệu bằng cách nhấn nút chạy động cơ 4 bơm axit HCl vào bể thuỷ phân. Sau khi thuỷ phân sẽ được bơm qua bể trung hoà để trung hoà axit dư trong nguyên liệu và cuối cùng đưa qua bể lắng để lọc cặn bã và đưa đi đóng chai. I. VIẾT CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN DÙNG PLC S7-300 Từ thanh tiêu đề chọn All Programs > SIMATIC > SIMATIC Manager: Xuất hiện cửa sổ SIMATIC Manager như sau Để tạo một dự án mới, chọn File > New Project’ Wizard… Cửa sổ STEP 7 Wizard: “New Project” xuất hiện, chọn mục Display Wizard on starting the SIMATIC Manager sau đó nhấp Next để tiếp tục. Cửa sổ STEP 7 Wizard: “New Project” xuất hiện, yêu cầu chọn loại CPU khi thực hiện dự án mới. Ơû đây chọn CPU 314 rồi chọn Next. Cửa sổ STEP 7 Wizard: “New Project lại xuất hiện yêu cầu chọn Blocks, chọn khối OB1, ngôn ngữ lập trình LAD sau đó chọn Next để tiếp tục. Xuất hiện cửa sổ yêu cầu đặt tên cho dự án. Trong mục Project name nhập “ĐKHT SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG”, sau đó nhấp Make để hoàn tất. Giao diện làm việc của chương trình xuất hiện nhấp đúp chuột vào khối OB1 để mở cửa sổ lập trình ladder tiến hành lập trình. Màn hình soạn thảo LAD/STL/FBD… của SIMAC Manager xuất hiện như hình dưới Chương trình hoàn chỉnh được viết trên S7-300 như sau: ♦ THỰC HIỆN LẬP TRÌNH Để đặt tên cho chương trình ta nhấp chuột trái vào OB1 và nhập tên chương trình là “ DK HỆ THỐNG SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG” .Ta có thể viết giải thích ở mục Comment.Viết chương trình trên Network 1 ta nhấp vào đường thẳng như hình dưới. Để lấy tiếp điểm thường hở, nhấp đúp vào Bit logic trong cửa sổ Program Elements và nhấp tiếp điểm thường hở gọi ra làm việc. Hoặc nhấn phím F2 trên Network 1 xuất hiện tiếp điểm thường hở như hình dưới: Sau đó, để đạêt địa chỉ cho tiếp điểm thường hở bằng cách nhấp vào dấu và nhập địa chỉ là I0.0. Tiếp theo để lấy tiếp điểm thường đóng, cũng nhấp đúp vào Bit logic trong cửa sổ Progam Elements và nhấp đúp tiếp điểm thường đóng . Hoặc nhấn phím F3 trên bàn phím, trên Network 1 xuất hiện tiếp điểm thường đóng như hình sau: Để đặt địa chỉ cho tiếp điểm thường đóng, nhấp vào dấu và nhập địa là I0.1 Lấy cuộn dây ngõ ra, nhấp đúp mục bit logic trong cửa sổ Program Elements và nhấp đúp chọn biểu tượng cuộn dây ngõ ra . Ngay lập tức trên Network 1 xuất hiện cuộn dây ngõ ra như hình dưới. Đặt địa chỉ cho cuộn dây ngõ ra là biến trung gian M0.0. Tương tự, tạo tiếp điểm thường hở tự giữ M0.0. Sau khi tạo các tiếp điểm thường đóng, thường hở, cuộn đây ngõ ra, Network hoàn thành như hình dưới. Network 2 cũng làm tương tự như Network 1, nhưng trong Network này ngoài các tiếp điểm thường đóng, thường hở, cuộn dây ngõ ra còn có Timer On Delay. Để lấy Timer On Delay, nhấp đúp vào mục Timers trong thư viện rồi chọn loại S_ODT. Hoặc cách khác là nhấn tổ hợp phím Alt+F9 Trong Nextwork này, thời gian cho timer tác động là 5s, điếu đó có nghĩa là nhập vào ngõ TV là: S5T#5S. Tiếp tục, tạo Nextwork 3 như hình, cũng lấy các tiếp điểm thường đóng, thường hở , Timer On Delay và mặc định thời gian tác động cho nó. Sau đó, đặt tên và giải thích nguyên lý hoạt động mạch của Network. Tương tự, tạo được các Nextwork hoàn chỉnh như sau: Sau khi lập trình mạch điều khiển theo yêu cầu, lưu chương trình bằng cách nhấp chọn Save trên thanh công cụ. ♦ MÔ PHỎNG CHƯƠNG TRÌNH Sau khi lưu chương trình, bắt đầu mô phỏng bằng cách khởi động chương trình Simulation On/Off . Vào Start > SIMATIC > STEP 7 > S7-PLCIM Simulating Moduler Hoặc nhấp vào biểu tượng trên cửa sổ SIMATIC Manager. Cửa sổ S7-PLCSIM – SimView1 xuất hiện. Khi màn hình mô phỏng xuất hiện, trước hết nhấp nút MRES để Reset bộ nhớ trên phần mô phỏng. Khi đó, thông báo xuất hiện hỏi bạn có muốn xoá chương trình cũ hay không, nhấp Yes để chấp nhận xoá chương trình cũ để nạp chương trình mới. Để lấy các ngõ vào, nhấp chọn biểu tượng trên màn hình S7-PLCSIM – SimView1. Nếu ngõ vào của chương trình mô phỏng vượt quá 8 ngõ vào, chọn biểu tượng một lần nữa và một bảng IB hiện ra. Sau đó, nhấp chọn IB và đánh số 1 vào. Lúc nãy, bảng IB vừa lấy ra là IB1 và hiển thị từ I1.0 đến I1.7. Tương tư để theo dõi ngõ ra Q của PLC, nhấp biểu tượng trên thang công cụ. Bảng ngõ ra PLC QB0 xuất hiện. Thực hiện một lần nữa và thay đổi giá trị ta được QB1. Để lấy bit nhớ M cũng thực hiện tương tự như vậy như nhấp vào biểu tượng Để lấy Timer On Delay từ T37 đến T40 ta cũng thực hiện tương tự như nhấp vào biểu tượng và thay đổi giá trị 0 thành giá trị từ 37 đến 40. Sau khi đã hoàn tất lấy các ngõ vào và ra, để tiến hành mô phỏng trở về màn hình soạn thảo chương trình LAD/STL/FBD… Tiến hành Download chương trình xuống một khối OB1 để phần mềm mô phỏng S7-PLCSIM Simulating Modules nhận chương trình cần mô phỏng. Bằng cách nhấp chọn biểu tượng trên thanh công cụ. Hoặc chọn PLC > Download từ thanh thực đơn chính. Sau khi tải chương trình cần mô phỏng xuống OB1, để chương trình hiển thị trên màn hình soạn thảo, nhấp biểu tượng trên thanh công cụ. Màn hình soạn thảo sẽ đổi trạng thái để chuẩn bị quá trình mô phỏng. Hiện tượng thay đổi giao diện trên màn hình soạn thảo này đã báo cho người sử dụng biết là chương trình mô phỏng đã sẵn sàng hoạt động. Sau khi hoàn tất quá trình Download, trở lại giao diện S7-PLCSIM – SimView hiển thị các ngõ vào ra để bắt đầu chạy chương trình mô phỏng. Sau đó, nhấp chọn chế độ RUN trong bảng CPU 30… chạy chương trình mô phỏng. II. THIẾT KẾ HỆ MỘT CÔNG ĐOẠN TRONG HỆ THỐNG SẢN XUẤT SƯûA TRÊN WINCC 1. LIÊN KẾT WINCC VỚI S7_300 Khởi động WINCC vào start > SIMACTIC > WinCC > Windows Control Center 6.0 Cửa sổ WinCCExplorer xuất hiện. Để tạo dự án mới từ trình đơn chính ta vào File > New Cửa sổ WinCC Explorer xuất hiện chọn OK. Cửa sổ Create a new project xuất hiện nhập tên “DKCONGDOANCUAHETHONGSANXUATSUA” tại khung Project Name chọn Create để kết thúc. Cửa sổ WinCCExplorer - xuất hiện có giao diện như hình dưới. Trong khung bên trái nhấp phải vào mục Tag Management chọn Add New Driver… tạo trình điều khiển mới. Hộp thoại Add new driver xuất hiện. Để nối với SIMATIC S7-300 chọn SIMATIC S7 Protocol Suite.Chn. Sau khi chọn xong, nhấp Open kết thúc quá trình khai báo. Tiến hành kết nối bằng cách chọn đường dẫn đến SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE > MPI nhấp phải chuột chọn New Driver Connection… Hộp thoại Connection properties xuất hiện, nhập tên S7_300 trong khung Name. Sau đó, nhấp nút Properties thiết đặt thuộc tính. Hộp thoại Connection Parameter – MPI xuất hiện. Trong khung S7 Network Address thay giá trị 0 thành giá trị 2 trong mục Slot Number rồi nhấp OK chấp nhận. Hộp thoại WinCCExplorer xuất hiện biểu tượng và thông báo việc kết nối đã thành công. Để tiện quản lý các tag có chức năng giống nhau, bước tiếp theo tạo Tag trong PLC. Đối với chương trình phức tạp thì có nhiều tín hiệu vào ra, nếu không tạo Tag thì khó theo dõi trong quá trình liên kết. Để tạo nhóm Tag, nhấp phải chuột lên biểu tượng chọn New Group… Hộp thoại Properties of tag group xuất hiện, nhấp tên nhóm Tag vào khung Name là “DIEU KHIEN DONG CO”. Sau đó, nhấp OK kết thúc giai đoạn đặt tên nhóm Tag. Để tạo các Tag trong Group Tap “DKDONGCO”, nhấp phải chuột lên biểu tượng . Chọn NewTag.. Hộp thoại Tag properties xuất hiện, chọn thẻ General. Ơû mục Name đặt tên là CHAY. Để chọn kiểu bit là kiểu ngõ ra, nhấp nút Select. Hộp thoại Address properties xuất hiện chọn Bit memory ở khung Data để kết. Chọn địa chỉ 0.0 để mục Address nhấp OK để kết thúc. Trở lại cửa sổ WinCCExplorer - xuất hiện có như hình dưới. Tương tự cho nút nhấn DUNG, cảm biến 1, cảm biến 2, cảm biến 3, cảm biến 4, cảm biến 5, cảm biến 6, cảm biến 7, cảm biến 8, đèn xanh 0, đèn xanh 1, đèn xanh 2, đèn đỏ 0, đèn đỏ 1, đèn đỏ 2, đèn đỏ 3. Sau khi tao các Tag ta có kết quả như hình dưới. 2. PHẦN THIẾT KẾ ĐỒ HOẠ GRAPHICS DESIGNER Quan sát hệ thống thiết kế hoàn chỉnh như hình sau: Trong hộp thoại WinCCExplorer… nhấp đúp thư mục Graphics Designer. Hoặc nhấp phải lên Graphics Designer chọn New picture. Nhấp vào biểu tượng hộp thoại Graphics Desiger – [Newpdl1} xuất hiện. Để hiển thị thư viện thiết kế bằng cách nhấp chọn biểu tượng trên thanh công cụ. Hoặc từ trình đơn chính chọn Wiew > Library như hình dưới. Hộp thoại Library… xuất hiện để lấy các dụng cụ cần thiết. Trong khung bên trái nhấp đúp thư mục Global Library. Các thư mục trong Globar Library xuất hiện. Nhấp đúp vào mục Siemens HMI Symbol Library 1.3 để xem các thành phần nhỏ bên trong. Lúc này, thư viện hiển thị dưới dạng folder. Để thuận tiện việc tìm kiếm dụng cụ cần thiết, nhấp biểu tượng mắt kính để hiển thị hình ảnh cụ thể của thiết bị muốn lấy. Lúc đó dễ dàng hơn trong việc tìm các thiết bị mong muốn. Muốn lấy thiết bị, phải xác định thiết bị đó nằm trong folder nào. Khi đó, việc lấy thiết bị sẽ nhanh chống hơn vì các thiết bị được xếp theo công cụ. Để lấy bồn nguyên liệu thì nhấp chọn thư mục Tanks rồi lần lượt lựa chọn Hopper, Tank with Cutaway, Tank support, Reactor 6, Reactor7 và kéo ra màn hình soạn thảo. Để lấy ống nối ta nhấp chọn thư mục Pipers lần lượt chọn 90o curve 3, 90o curve 3, Reducer 1, Short horizontal pipe, Flange – vertical, Flange with bolts on right và kéo lê từng cái một ra màn hình thiết kế. Để lấy cảm biến ta chọn thư mục Sensors ta tiến hành lấy Load cell, Bin level monitor và kéo lê ra màn hình thiết kế. Để lấy van ta nhấp chọn thư mục Valves lần lượt chọn Hand valve 2, 3 D –valve và kéo lê ra màn hình soạn thảo. Để lấy động cơ ta nhấp chọn thư mục Motors lần lượt chọn Motors 4, Motors 6 kéo lê ra màn hình soạn thảo. Để lấy động cơ bơm ta nhắp vào thư mục Pumps và chọn Cool pump kéo lê ra màn hình soạn thảo. Nhấp chọn thư mục Scales. Chọn Scale 1 rồi kéo lê ra màn hình thiết kế. Nhấp chọn Global Library > PlantElements > Tanks chọn lần lượt Tank1, Tank4 kéo lê ra màn hình thiết kế. Sau khi lấy các thiết bị ta tiến hành ghép lại để được mô hình như dưới. Để thiết kế đèn ta nhấp vào biểu tượng Circle ở cửa sổ Object Palette và kéo lê ra màn hình soạn thảo. Để chọn màu ta nhấp vào khung màu ở bên trái cửa sổ soạn thảo. Ta được như sau Để thiết kế nút nhấn ta nhấp chọn biểu tượng Selection > Button trong cửa sổ Object Palette kéo lê vẽ trên màn hình soạn thảo. Nhập tên vào mục Text để đặt tên cho nút nhấn chay ta nhấp vào đúp vào cửa sổ Button Configuration xuất hiện ta đặt tên ON ở khung Text chọn font chữ ở khung Font chọn màu của chữ ở khung Color. Cuối cùng chọn OK . Làm tương tự cho nút nhấn DUNG, CamBien1, CamBien 2, CamBien 3, CamBien 4, CamBien 5, CamBien 6, DCBOM1, DCBOM2, DCBOM3, DCBOM4. Sơ đồ thiết kế hoàn chỉnh như hình sau. 3. TẠO CÁC LIÊN KẾT VỚI GIAO DIỆN ĐỒ HOẠ ĐỂ MÔ PHỎNG. Nhấp phải lên nút nhấn CHAY chọn Properties. Hộp thoại Object Properties xuất hiện, chọn tab Events. Khung bên trái hộp thoại chọn Mouse > Press left rồi nhấp chuột phải vào biểu tượng hình mũi tên chọn C-Action. Hộp thoại Edit Action xuất hiện, nhấp chuột chọn: Internal functions > Tag > Set > SetTagbit. Hộp thoại Assigning Parameters xuất hiện, trong value chọn 1, trong Tag_Name chọn Tag selection Hộp thoại Tags – Project… xuất hiện chứa các tag mặc định và các Tag đã thiết lập trong phần trước, chọn tag CHAY sau đó nhấp OK. Hộp thoại Assiging Paramameters xuất hiện, hiển thị ở cột Value là CHAY và 1 như hình dưới, sau đó nhấp OK kết thúc. Trở lại hộp thoại Object Properties, thấy mũi tên bên phải Press left hiển thị màu xanh tức đã được khai báo. Sau đó để cho gọn cửa sổ làm việc với các công việc tiếp theo thì nên nhấp chuột vào biểu tượng dấu “x” màu đỏ ở trên cùng bên tay phải. Khai báo tương tự cho DUNG, Cambien1, Cambien2, Cambien3, Cambien4, Cambien5, Cambien6. Để kích hoạt đèn nhấp nháy màu, nhấp chuột phải vào đèn xanh chọn Properties. Hộp thoại Object Properties xuất hiện, chọn Tab Properties > Flashing đổi mục Flashing Background Active mặc định là No thành Yes như hình dưới Sau đó, nhấp chuột phải vào biểu tượng bóng đèn chọn Tag, xuất hiện hộp thoại Tags - Project để chọn Tag liên kết, sau khi chọn thì biểu tượng của bóng đèn hiển thị là màu xanh. Trở lại hộp thoại Object Properties, biểu tượng bóng đèn chuyển sang màu xanh tức đã được khai báo như hình dưới đây: Nhấp chuột phải vào động cơ chọn Tab Properties. Hộp thoại Object Properties xuất hiện, chọn Tab Properties > Miscellaneous. Nhấp phải ở mục Dynamic > Tag.. Hộp thoại Assigning Parameters xuất hiện, chọn giá trị trong value là 1, trong Tag_Name chọn Tag selection. Hộp thoại Tags – Project… xuất hiện gồm các Tag đã thiết lập trong phần kết nối với S7-300, chọn mục CHAY sau đó nhấp OK. Trở lại hộp thoại Object Properties, thấy đèn đổi sang màu xanh báo hiệu thời gian hiển thị 2s như hình dưới. Tiến hành làm tương tự cho các động cơ còn lại. Kết quả như sau: