Đồ án Điều khiển hệ thống trộn liệu qua giao diện WINCC

 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG 
 ------------------------------- 
 ISO 9001:2015 
 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 
 NGÀNH: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 
 Sinh viên :Vũ Duy Trung 
 Giảng viên hướng dẫn: THS.NGÔ QUANG VĨ 
 HẢI PHÒNG - 2019 
 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG 
 ----------------------------------- 
 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRỘN LIỆU 
 QUA GIAO DIỆN WINCC 
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY 
 NGÀNH: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 
 Sinh viên :VŨ DUY TRUNG 
 Giảng viên hướng dẫn: THS.NGÔ QUANG VĨ 
 HẢI PHÒNG - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG 
 -------------------------------------- 
 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 
 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRỘN 
 LIỆU QUA GIAO DIỆN WINCC 
 Sinh viên: VŨ DUY TRUNG Mã SV:1412102042 
Lớp: DC1801 Ngành: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 
 Tên đề tài: Điều khiển hệ thống trộn liệu qua giao diện Win CC 
 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 
1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp 
 ( về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ). 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán. 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp. 
 .. 
 .. 
 .. 
 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 
Người hướng dẫn thứ nhất: 
Họ và tên:Ngô Quang Vĩ............................................ 
Học hàm, học vị:Thạc Sĩ........................................................................... 
Cơ quan công tác:Khoa Điện Điện Tử.................................................................. 
Nội dung hướng dẫn:............................................................................ 
Người hướng dẫn thứ hai: 
Họ và tên:............................................................................................. 
Học hàm, học vị:................................................................................... 
Cơ quan công tác:................................................................................. 
Nội dung hướng dẫn:............................................................................ 
Đề tài tốt nghiệp được giao ngày 01 tháng 07 năm 2019 
Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày 23 tháng 09 năm 2019 
Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN Đã giao nhiệm vụ ĐTTN 
 Sinh viên Người hướng dẫn 
 Hải Phòng, ngày ...... tháng........năm 2019 
 Hiệu trưởng 
 GS.TS.NGƯT Trần Hữu Nghị PHẦN NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 
1. Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp: 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
2. Đánh giá chất lượng của khóa luận (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong 
 nhiệm vụ Đ.T. T.N trên các mặt lý luận, thực tiễn, tính toán số liệu ): 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
 .. 
 3. Cho điểm của cán bộ hướng dẫn (ghi bằng cả số và chữ): 
 .. 
 .. 
 .. 
 Hải Phòng, ngày tháng năm 2019 
 Cán bộ hướng dẫn 
 (Ký và ghi rõ họ tên) 
 MỤC LỤC 
 LỜI MỞ ĐẦU.............................................................................................. 1 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ CẤU TRÚC HỌ PHẦN CỨNG PLC 
 S7-300 CỦA HÃNG SIEMENS ......................................................... 2 
 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC.......................................................... 2 
 1.1.1. Mở đầu ......................................................................................... 2 
 1.1.2. Các thành phần cơ bản của một bộ PLC....................................... 4 
 1.1.3. Đánh giá ưu nhược điểm của PLC................................................ 8 
 1.1.4. Ứng dụng của hệ thống sử dụng PLC........................................... 11 
 1.2. GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN S7-300 ...................................... 11 
 1.2.1. Giới thiệu chung........................................................................... 11 
 1.2.2. Các module của PLC S7-300 ....................................................... 14 
 1.2.2.1. Module CPU .................................................................... 15 
 1.2.2.2. Module nguồn.................................................................. 16 
 1.2.2.3. Module mở rộng .............................................................. 17 
 1.2.2.4. Module ghép nối.............................................................. 18 
 1.2.3. Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ................................................. 19 
 1.2.3.1. Kiểu dữ liệu ..................................................................... 19 
 1.2.3.2. Phân chia bộ nhớ ............................................................. 20 
 1.2.4. Vòng quét chương trình PLC S7-300........................................... 22 
 1.2.5. Cấu trúc chương trình của PLC S7-300........................................ 23 
 1.2.5.1. Lập trình tuyến tính ......................................................... 24 
 1.2.5.2. Lập trình có cấu trúc ........................................................ 24 
 1.2.6. Các khối OB đặc biệt ................................................................... 27 
 1.2.7. Ngôn ngữ lập trình của PLC S7-300 ............................................ 28 
 1.2.8. Bộ thời gian (Timer)..................................................................... 31 
 1.2.8.1. Nguyên tắc làm việc của bộ thời gian .............................. 31 
 1.2.8.2. Khai báo sử dụng............................................................. 32 
 1.2.9. Bộ đếm (Counter)......................................................................... 33 
 1.2.9.1. Nguyên tắc làm việc của bộ đếm ..................................... 33 
 1.2.9.2. Khai báo sử dụng............................................................. 34 
 1.3. PHẦN MỀM LẬP TRÌNH................................................................... 35 
 1.3.1. Khai báo phần cứng...................................................................... 35 
 1.3.2. Cấu trúc cửa sổ lập trình............................................................... 35 
 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG PHA TRỘN VÀ THIẾT BỊ 
 TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM TRỘN NHIÊN LIỆU....... 39 
 2.1. GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG PHA TRỘN ................................... 39 
 2.1.1. Mở đầu ......................................................................................... 39 
 2.1.2. Một số hệ thống pha trộn.............................................................. 40 
 2.1.2.1. Hệ thống pha trộn dầu DO và dầu thực vật...................... 40 
 2.1.2.2. Hệ thống pha màu............................................................ 41 
 2.1.2.3. Hệ thống pha trộn hóa chất .............................................. 42 
 2.1.2.4. Máy phối trộn nước ngọt có gas ...................................... 43 2.1.2.5. Trạm trộn bê tông ............................................................ 44 
2.2. GIỚI THIỆU THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM TRỘN 
 ........................................................................................................... 45 
 2.2.1. Giới thiệu về Simatic S7-300 ....................................................... 45 
 2.2.2. Giới thiệu về cảm biến mức ......................................................... 48 
 2.2.2.1. Giới thiệu chung .............................................................. 48 
 2.2.2.2. Các cảm biến mức thường dùng trong công nghiệp......... 49 
 2.2.3. Van điện từ................................................................................... 57 
 2.2.3.1. Các van khí nén ............................................................... 57 
 2.2.3.2. Loại van dùng thủy lực .................................................... 59 
 2.2.4. Công tắc hành trình ...................................................................... 59 
 2.2.5. Động cơ điện ................................................................................ 60 
 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM TRỘN NHIÊN 
 LIỆU............................................................................................... 62 
 3.1. YÊU CẦU CÔNG NGHỆ CỦA HỆ THỐNG .................................... 62 
 3.2. THIẾT KẾ KHỐI NGUỒN MỘT CHIỀU......................................... 63 
 3.3. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG........................................................ 65 
 3.4. LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN..................................................................... 66 
 3.5. THỐNG KÊ CÁC BIẾN ĐẦU VÀO/RA............................................ 67 
 3.5.1. Các biến đầu vào .......................................................................... 67 
 3.5.2. Các biến đầu ra............................................................................. 67 
 3.6. MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐẦU VÀO/RA ................................................ 67 
 3.7. MẠCH ĐỘNG LỰC CỦA HỆ THỐNG............................................. 68 
 3.8. SƠ ĐỒ ĐIỆN CỦA HỆ THỐNG......................................................... 69 
 3.9. LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM TRỘN NHIÊN LIỆU 
 ....................................................................................................................... 71 
 KẾT LUẬN .................................................................................................. 75 
 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................... 76 LỜI MỞ ĐẦU 
Đất nước ta trong quá trình phát triển với nền kinh tế thế giới. Điều này đòi hỏi các 
xí nghiệp không ngừng nâng cao sản xuất lao động, hạ giá thành sản phẩm để có 
thể cạnh tranh và có chỗ đứng trên thị trường. Để làm được điều này các nhà máy 
xí nghiệp ngoài việc cải cách lại cơ cấu thì việc đổi mới dây chuyền là hết sức cần 
thiết. Vì thế tự động hóa đã áp dụng hầu hết trong các dây chuyền sản xuất của các 
nhà máy xí nghiệp. Trong đó, kỹ thuật điều khiển logic lập trình hay gọi tắt là PLC 
chiếm một vai trò rất quan trọng trong ngành tự động hóa. PLC không những thay 
thế được cho kỹ thuật điều khiển cơ cấu bằng cam và kỹ thuật rơ le trước kia mà 
còn chiếm lĩnh nhiều chức năng phụ khác. Với kiến thức sau thời gian học tập tại 
trường Đại học quản lý và công nghệ hải phòng, cùng sự chỉ bảo và hướng dẫn tận 
tình của các thầy cô trong khoa Điện Tự động Công nghiệp, đặc biệt là thầy giáo, 
Th.S Ngô Quang Vĩ, em đã được nhận đồ án tốt nghiệp với đề tài: ‘’Điều khiển hệ 
thống trộn liệu qua giao diện Win CC”. Đây là một đề tài sát với thực tế và rất bổ 
ích cho những sinh viên sắp ra trường như chúng em. Đề tài được thực hiện gồm 
những nội dung sau: 
Chương 1: Tổng quan về Win CC và PLC của hãng Siemens. 
Chương 2: Các hệ thống pha trộn và thiết bị trong hệ thống điều khiển trạm trộn 
nhiên liệu. 
Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển trạm trộn nhiên liệu giám sát qua giao diện 
Win CC CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ WINCC VÀ PLC CỦA HÃNG SIEMENS 
1.1. Giới thiệu chung về PLC 
1.1.1. Mở Đầu 
 Sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động hiện đại và công nghệ điều khiển logic 
khả trình dựa trên cơ sở phát triển của tin học mà cụ thể là sự phát của kỹ thuật 
máy tính. Kỹ thuật điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Control) 
được phát triển từ những năm 1968 - 1970. Trong giai đoạn đầu các thiết bị khả 
trình yêu cầu người sử dụng phải có kỹ thuật điện tử, phải có trình độ cao. Ngày 
này các thiết bị PLC đã phát triển mạnh mẽ và có mức độ phổ cập cao. PLC 
(Programmable Logic Control):Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC. Là loại 
thiết bị cho phép điều khiển linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một 
ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện mạch toán đó trên mạch số. Như 
vậy với chương trình điều khiển trong mình, PLC trở thành bộ điều khiển nhỏ gọn, 
dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh 
(với các PLC khác hay với máy tính). Để có thể thực hiện một chương trình điều 
khiên, PLC phải có tính năng như một máy tính. Nghĩa là phải có một bộ vi xử lý 
trung tâm (CPU), một hệ điều hành, một bộ nhớ chương trình để lưu chương trình 
cũng như dữ liệu và tất nhiên phải có các cổng vào ra để giao tiếp với các thiết bị 
bên ngoài. Bên cạnh đó, nhằm phục vụ các bài toán điều khiển số, PLC phải có các 
khối hàm chức năng như Timer, Counter, và các hàm chức năng đặc biệt khác 
hình1.1 Sơ đồ khối của PLC