Đồ án Thiết kế, thi công mô hình chiết rót nước tự động (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế, thi công mô hình chiết rót nước tự động (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ÐIỆN – ÐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN- ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ - THI CÔNG MÔ HÌNH CHIẾT RÓT NƯỚC TỰ ÐỘNG GVHD: GVC.THS TẠ VĂN PHƯƠNG SVTH: LÊ QUANG DUY MSSV: 10101022 SVTH: NGÔ TRƯỜNG PHÚC MSSV: 10101094 SKL003078 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2014
2. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ - THI CÔNG MÔ HÌNH CHIẾ T RÓ T NƯỚ C TƯ ̣ ĐÔṆ G GVHD : GVC.THS TẠ VĂN PHƯƠNG SVTH : LÊ QUANG DUY MSSV:10101022 NGÔ TRƯỜ NG PHÚ C MSSV:10101094 Tp. Hồ Chí Minh - 07/2014
3. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ - THI CÔNG MÔ HÌNH CHIẾ T RÓ T NƯỚ C TƯ ̣ ĐÔṆ G GVHD : GVC.THS TẠ VĂN PHƯƠNG SVTH : LÊ QUANG DUY MSSV:10101022 NGÔ TRƯỜ NG PHÚ C MSSV:10101094 Tp. Hồ Chí Minh - 07/2014
4. LỜI CẢM ƠN Trước tiên nhóm thực hiện đề tài xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến quý th ầy cô giáo trong trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật nói chung và quý th ầy cô giáo trong Khoa Điện - Điện Tử nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho chúng em những kiến thức, kinh nghiệm thật quý báu trong suốt thời gian chúng em học tâp̣ , rèn luyện tại trường. Đặc biệt, nhóm thực hiện đề tài xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Tạ Văn Phương, thầy đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, quan tâm hướng dẫn nhóm thực hiêṇ trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Thầy đã hỗ trợ, cung cấp các thiết bị cần thiết cho mô hình, đốc thúc công việc, sửa chữa và chỉ dẫn cách làm sao cho đúng với nội dung, yêu cầu của đề tài , giúp nhóm hoàn thành đề tài đúng thời hạn đề ra. Trong thời gian làm việc với thầy, nhóm thực hiện không những tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần, thái độ làm việc khoa học, nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho mỗi thành viên trong quá trình học tập và công tác sau này. Mặc dù nhóm thực hiện đã cố gắng rất nhiều nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi những sai lầm, thiếu sót không mong muốn, nên nhóm mong nhận được những ý kiến phản hồi , đóng góp từ quý thầy cô và bạn bè để có thể hoàn thiện thêm kiến thứ c cho bản thân nhằm có sư ̣ chuẩn bi ṭ ốt nhất cho quá trình hoc̣ tâp̣ và công tác sau này . Nhóm thực hiện x in chân thành cảm ơn! Sinh viên thưc̣ hiêṇ đề tài: Lê Quang Duy Ngô Trường Phú c i
5. Trường ĐHSư Phạm Kỹ Thuật PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa Điện –Điện Tử (Dành cho cán bộ hƣớng dẫn/phản biện) BM Điện Tử Công Nghiệp Ngày tháng 07 năm 2014 1. Họ tên sinh viên: 1. LÊ QUANG DUY 2. NGÔ TRƢỜNG PHÚC 2. Tên đề tài tốt nghiệp: THIẾT KẾ - THI CÔNG MÔ HÌNH CHIẾT RÓT NƢỚC TỰ ĐỘNG 3. Cán bộ hướng dẫn: THS. TẠ VĂN PHƢƠNG 4. Cán bộ phản biện: THS. NGUYỄN TẤN ĐỜI 5. Tổng quát về bản thuyết minh: Số trang: 62 Số chƣơng: 05 Sản phẩm: 01 6. Mục tiêu chính của ĐATN: - Nghiên cứu các thành phần cơ bản của một hệ thống chiết rót nƣớc. - Thiết kế và thi công mô hình chiết rót nƣớc có công suất nhỏ. - Điều khiển và giám sát hệ thống thông bằng PLC và màn hình HMI của hãng ABB. 7. Các vấn đề tồn tại của ĐATN có liên quan đã thực hiện ở các khóa trước: - Chƣa linh hoạt trong việc điều chỉnh lƣợng nƣớc chiết rót. - Phƣơng pháp đã sử dụng để chiết rót chƣa kiểm soát đƣợc lƣợng nƣớc một cách chính xác và ổn định. 8. ĐATN của nhóm đã giải quyết được vấn đề gì, tính mới, tính cải tiến, tính tối ưu: - Lƣợng nƣớc chiết rót có thể thay đổi linh hoạt. - Sử dụng phƣơng pháp chiết rót có tính ổn định cao, giảm bớt sai số. - Điều khiển và giám sát hệ thống qua màn hình HMI và HMIClient. 9. Kết quả đạt được ĐATN: - Mô hình đã thi công nhỏ gọn, thẩm mĩ. - Lƣợng nƣớc chiết rót ổn định, sai số nhỏ. - Điều khiển và giám sát hệ thống một cách có hiệu quả thông qua giao diện đƣợc xây dựng trên màn hình HMI và HMIClient. 10. Nhận xét của giảng viên hướng dẫn/phản biện:
6. 11. Đề nghị : Được bảo vệ: Bổ sung để được bảo vệ: Không được bảo vệ: 12. Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trước hội đồng : (dành cho cán bộ phản biện) Câu 1: Câu 2: Câu 3: 13. Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB, yếu): Điểm: /10. 14. Xin mời GV hướng dẫn và GV phản biện tham gia hội đồng bảo vệ của thư mời đính kèm. Chú ý từ mục 1 đến 9 thì SV tự ghi. Cán bộ chấm đồ án
7. MỤC LỤC Lời cảm ơn i Phiếu chấm đồ án tốt nghiệp ii Mục lục v Danh mục hình ảnh, bảng biểu và từ viết tắt ix PHẦN 1: GIỚI THIỆU xii Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp xiii Lịch trình thực hiện đồ án tốt nghiệp xv Lời mở đầu xvii PHẦ N 2: NÔỊ DUNG 1 Chƣơng 1: DẪN NHÂP̣ 2 1.1. Lý do chọn đề tài 3 1.2. Mục đích nghiên cứu 3 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4 1.5. Tình hình nghiên cứu 5 1.6. Phương pháp nghiên cứ u 5 1.7. Phương pháp điều khiển hê ̣thống 5 Chƣơng 2: GIỚ I THIÊỤ THIẾ T BI ̣VÀ PHẦ N MỀ M 7 2.1. Giới thiêụ thiết bi ̣ 8 2.1.1. PLC AC500-eCo 8 2.1.1.1. Giớ i thiêụ về dò ng PLC AC500-eCo 8 2.1.1.2. Các thành phần cơ bản trong CPU 9 2.1.1.3. Các loại CPU 10 2.1.1.4. Các module mở rộng 13 v
8. 2.1.1.5. Kết nối thiết bị ngoại vi 15 2.1.1.6. Kết nối maṇ g 16 2.1.2. Màn hình HMI ABB CP 635 17 2.1.3. Bô ̣nguồn 24 VDC 18 2.1.4. Động cơ kéo tải 18 2.1.5. Bơm điṇ h lươṇ g 18 2.1.6. Encoder 19 2.1.7. Cảm biến quang 20 2.1.8. Van khí 5/2 21 2.1.9. Xy-lanh khí 22 2.1.10.OPTO 4N32 22 2.1.11.OPTO PC817 23 2.1.12.SSR OMRON G3NA-205B 24 2.1.13.C1815 và TIP 41C 25 2.1.14.Van điêṇ từ 25 2.2. Giới thiêụ phần mềm 26 2.2.1. Control Puilder Plus 26 2.2.1.1. Giớ i thiêụ 26 2.2.1.2. Cách tạo dự án mới 27 2.2.2. Code Sys V2.3 29 2.2.2.1. Lưạ choṇ POU 30 2.2.2.2. Cấu trú c chương trình 30 2.2.2.3. Giao diêṇ lâp̣ trình 31 2.2.2.4. Môṭ số công cu ̣ lâp̣ trình 31 2.2.2.5. Biên dic̣ h và download chương trình 31 2.2.3. Panel Builder 600 33 2.2.3.1. Cách tạo một dự án trong PB600 33 2.2.3.2. Mô phỏng dư ̣ á n trong PB600 35 2.2.3.3. Download dư ̣ á n sang HMI ABB 35 vi
9. Chƣơng 3: XÂY DƢṆ G – ĐIỀ U KHI ỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG 36 3.1. Yêu cầu công nghệ 37 3.2. Sơ đồ khối của hệ thống 37 3.3. Thiết kế mô hình 38 3.3.1. Thiết kế khung mô hình 38 3.3.2. Thiết kế cơ cấu di chuyển 38 3.3.3. Thiết kế cơ cấu chiết rót và định lượng 40 3.4. Quy trình vận hành 41 3.5. Xác định địa chỉ INPUT/OUTPUT 42 3.6. Sơ đồ kết nối 43 3.6.1. Sơ đồ kết nối PLC 43 3.6.2. Sơ đồ kết nối Module mở rộng 43 3.7. Sơ đồ mạch động lực 43 3.8. Cách quy đổi lượng nước chiết rót ra số xung Encoder 45 3.9. Lưu đồ giải thuật 46 3.10. Thiết kế màn hình HMI 53 3.11. Thiết kế giao diện VISULATION 55 Chƣơng 4: KẾ T QUẢ – KẾ T LUÂṆ VÀ HƢỚ NG PHÁ T TRIỂ N 58 4.1. Kết quả 59 4.2. Kết luâṇ 61 4.3. Hướng phát triển 62 PHẦ N 3: PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO xvii PHỤ LỤC 1 - LỰA CHOṆ NGUỒ N SỬ DUṆ G xix PHỤ LỤC 2 - KẾT QUẢ CHIẾT RÓT xx TÀI LIỆU THAM KHẢO xxi vii
10. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : ThS. TẠ VĂN PHƯƠNG DANH MUC̣ HÌNH Ả NH VÀ BẢ NG BIỂ U 1. Danh sá ch hiǹ h ảnh Hình 1.1. Sơ đồ khối hệ thống Hình 2.1. Các thành phần cơ bản trong CPU Hình 2.2. Môṭ số module mở rôṇ g Hình 2.3. Kết nối thiết bi ṇ goạ i vi Hình 2.4. Kết nối maṇ g Hình 2.5. Màn hình HMI CP635 Hình 2.6. Bô ̣nguồn Yuegang Hình 2.7. Động cơ Omron Hình 2.8. Bơm điṇ h lươṇ g Blue White Hình 2.9. Encoder Omron E6B-CWZ3E Hình 2.10. Cảm biến quang E 3F-DS30P1 Hình 2.11. Van khí né n 5/2 Hình 2.12. Xy-lanh khí Hình 2.13. Cấu trúc OPTO PC817 Hình 2.14. Hình dáng thực tế PC817 Hình 2.15. Cấu trúc OPTO 4N32 Hình 2.16. Hình dáng thực tế 4N32 Hình 2.17. Solid State Relay ix
11. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : ThS. TẠ VĂN PHƯƠNG Hình 2.18. Transistor C1815 Hình 2.19. TIP41C Hình 2.20. Van điêṇ từ Hình 2.21. Phần mềm Control Builder Plus Hình 2.22. Chứ c năng của Control Builder Plus Hình 2.23. Phần mềm Co deSys V2.3 Hình 2.24. Cấu trúc của chương trình Hình 2.25. Phần mềm Panel Builder 600 Hình 2.26. Giao diêṇ của dư ̣ án Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống Hình 3.2 Động cơ kéo tải Hình 3.3 Cảm biến phát hiện vật Hình 3.4 Động cơ kéo tải và cảm biến Hình 3.5 Van khí và xy-lanh khí Hình 3.6 Bơm định lượng Hình 3.7 Encoder Hình 3.8 Van điện từ Hình 3.9 Bơm định lượng và Encoder Hình 3.10 Cơ cấu rót Hình 3.11 Màn hình chính giao di ện HMI x
12. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : ThS. TẠ VĂN PHƯƠNG Hình 3.12 Màn hình điều khiển giao diện HMI Hình 3.13 Màn hình giám sát thông số hệ thống giao diện HMI Hình 3.14 Màn hình giám sát hoạt động giao diện HMI Hình 3.15 Màn hình chính giao di ện WEBVISU Hình 3.16 Màn hình điều khiển giao diện WEBVISU Hình 3.17 Màn hình giám sát thông số hệ thống giao diện WEBVISU Hình 3.18 Màn hình giám sát hoạt động giao diện WEBVISU Hình 3.19 Màn hình báo lỗi giao diện WEBVISU Hình 4.1 Tủ điện Hình 4.2 Mô hình chiết rót nướ c 2. Danh sá ch cá c bảng Bảng 2.1 Các loại CPU Bảng 2.2 Thông số k ỹ thuật của các module số Bảng 2.3 Thông số kỹ thu ật của các module tương tự Bảng 3.1 Điạ chỉ kết nối Input /Output Bảng 4.1 Khảo sát kết quả chiết rót của mô hình 3. Các từ viết tắt - HMI Human Machine Interface - PLC Programmable Logic Controller - CPU Central Processing Unit - SCADA Supervisory Control And Data Acquisition - DC Direct Curent - AC Alternating Curent - ABB Asea Brown Boveri xi
13. PHẦ N I GIỚ I THIÊỤ xi
14. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa: Điện - Điện Tử Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Bộ Môn: Điện Tử - Công Nghiệp Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Quang Duy MSSV: 10101022 Ngô Trƣờng Phúc MSSV: 10101094 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử Mã ngành: 101 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: Khóa: 2010 Lớp: 101011 I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾ T KẾ - THI CÔNG MÔ HÌNH CHIẾ T RÓ T NƢỚ C TƢ̣ ĐÔṆ G II. NHIỆM VỤ 1. Các yêu cầu thực hiện , thông số củ a đề tài : - Thiết kế , thi công mô hình chiết rót nƣớ c , lắp đăṭ tủ điêṇ . - Viết chƣơng trình điều khiển cho hê ̣thống hoaṭ đôṇ g . - Xây dƣṇ g gi ao diêṇ điều khiển và giám sát cho hê ̣thống thông qua màn hình HMI . 2. Các vấn đề còn tồn tại ở các đề tài có liên quan đã thực hiện ở khóa trƣớc : - Không linh hoaṭ trong viêc̣ điều chỉnh lƣơṇ g nƣớ c chiết rót . - Có sai số do phƣơng pháp sƣ̉ duṇ g để chiết rót . 3. Đề tài giải quyết đƣơc̣ vấ n đề gì? Tính mới, tính cải tiến, tính tối ƣu: - Lƣơṇ g nƣớc rót có thể thay đổi linh hoaṭ . - Điều khiển mô hình qua màn hình HMI . - Sƣ̉ duṇ g phƣơng pháp chiết rót có tính ổn định cao , giảm bớt sai số . 4. Kết quả đaṭ đƣơc củ a đề tài sau khi thƣc̣ hiêṇ : - Mô hình nhỏ goṇ , thẩm mĩ. - Lƣơṇ g nƣớc chiết rót ổn điṇ h , sai số nhỏ . xii
15. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 24/02/2014 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 07/07/2014 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: GVC.THS.TẠ VĂN PHƢƠNG CÁN BỘ HƢỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP GVC.THS.TẠ VĂN PHƢƠNG TS.NGUYỄN THANH HẢ I xiii
16. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa: Điện - Điện Tử Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Bộ Môn: Điện Tử - Công Nghiệp Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Lê Quang Duy Lớp: 101011 MSSV: 10101022 Họ tên sinh viên 2: Ngô Trƣờng Phúc Lớp: 101011 MSSV: 10101094 Tên đề tài: THIẾ T KẾ , THI CÔNG MÔ HÌNH CHIẾ T RÓ T NƢỚ C TƢ̣ ĐÔṆ G Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD 24/02 – 01/03 Nhâṇ nhiêṃ vụ , tìm hiểu và lựa chọn đề tài . 03/03 – 08/03 Tìm hiểu hệ thống , lƣạ choṇ phƣơng pháp xử lí . 10/03 – 15/03 Phác thảo phần cứng mô hình . 17/03 – 22/03 Tìm hiểu, nghiên cƣ́ u các thiết bi ṣ ƣ̉ duṇ g trong mô hình. 24/03 – 29/03 Tìm hiểu, nghiên cƣ́ u thiết bi đ̣ iều khiển , phần mềm lâp̣ trình và phần mềm thiết kế giao diêṇ điều khiển, giám sát . 31/03 – 26/04 Thiết kế , thi công mô hình . 28/04 – 02/05 Lắp đăṭ các thiết bi .̣ Thiết kế, lắp đăṭ tủ điêṇ . 04/05 – 24/05 Viết chƣơng trình điều khiển . 26/05 – 31/05 Thiết kế giao diêṇ điều khiển, giám sát tích hợp trên phần mềm lâp̣ trình . 02/06 – 10/06 Tìm hiể u, nghiên cƣ́ u và thiết kế giao diêṇ điều khiển, giám sát trên màn hình HMI . xiv
17. 12/06 – 28/06 Kết nối phần cƣ́ ng và phần điều khiển ; vâṇ hành , cân chỉnh hệ thống ; khảo sát kết quả chiết rót . 30/06 – 07/07 Viết báo cáo . GV HƢỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) GVC.THS. TẠ VĂN PHƢƠNG xv
18. LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với sự phát triển của khoa học - kỹ thuật, thế giới đã có những chuyển biến rõ rệt và ngày càng tiên tiến hơn, hiện đại hơn. Sự phát triển của công nghệ, đặc biệt là công nghệ tự động đã tạo ra hàng loạt dây chuyền sản xuất, thiết bị máy móc hiện đại với những đặc điểm vƣợt trội nhƣ đô ̣chính xác cao , tốc độ nhanh, khả năng thích ứng, sự chuyên môn hóa , tƣ ̣ đôṇ g hóa . Nhƣ̃ng đăc̣ điểm đó đa ̃ và đang giúp giảm bớt đi sức lao động chân tay của con ngƣờ i , làm tăng năng suất, giảm giá thành, nâng cao chất lƣợng sản phẩm và giúp doanh nghiêp̣ ti ếp cận thâu tóm thị trƣờng. Với đề tài “ Thiết kế , thi công mô hiǹ h chiết ró t nƣớ c tƣ ̣ đôṇ g” nhóm thực hiêṇ đề tài hy voṇ g có thể mang đến cho ngƣờ i đoc̣ môṭ cái nhìn khái quát và sơ bô ̣về công nghê ̣tƣ ̣ đôṇ g , về lơị ích cũng nhƣ tầm quan troṇ g của nhƣ̃ng ƣ́ ng duṇ g mà nó mang laị cho quá trình sản xuất cũng nhƣ trong cuôc̣ sống của con ngƣờ i . Đồng thời qua đề tài này nhóm thực hiện cũng mong muốn kiểm tra , áp dụng những kiến thức mà bản thân các thành viên trong nhóm đã học tập và tích lũy trong suốt quá trình học tập và rèn luyện trên ghế nhà trƣờng , đồng thờ i tìm hiểu và học hỏi thêm những kiến thức mới để chuẩn bi ṃ ôṭ cách tốt nhất cho quá trình hoc̣ tâp̣ và công tác sau này . Mặc dù nhóm th ực hiện đề tài đã cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt ra và đúng thời hạn nhƣng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, mong quý thầy c ô và các bạn sinh viên thông cảm. Nhóm th ực hiện đề tài cũng mong nh ận đƣợc những ý kiến đóng góp của quý thầy c ô và các bạn sinh viên để có thể củng cố và hoàn thiêṇ hơn kiến thƣ́ c của bản thân mình . Xin chân thành cảm ơn! Nhóm thực hiện đề tài Lê Quang Duy Ngô Trƣờng Phú c xvi
19. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : ThS. TẠ VĂN PHƢƠNG PHẦ N 2 NÔỊ DUNG 1
20. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD : ThS. TẠ VĂN PHƢƠNG CHƢƠNG 1 DẪN NHẬP 2
21. S K L 0 0 2 1 5 4