CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU MÔ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƯỚC TRONG THỰC TẾ 1. Cấu trúc cơ bản của một hệ thống chiết rót: Nguyên lý định lượng thành phần chiết rót (thể tích,thời gian,hành trình piston,lưu lượng,đo mức,….) Một vòi,hai vòi hay nhiều vòi Tự động hóa (có thêm băng tải) hoặc bán tự động (máy từ hai vòi trở xuống,việc cấp phôi sẽ do con người thực hiện) Cơ cấu chấp hành thường sử dụng cylinder khí nén và máy nén khí Những phụ kiện mà máy chiết rót thường dùng là:sensor quang, cylinder khí nén, máy bơm ( nếu chiết lưu lượng, khối lượng ), cân - loadcell ( nếu chiết khối lượng ), timer, PLC, máy nén khí 1. Hệ thống chiết rót dạng xoay: Hình 1.1: Hệ thống chiết rót dạng xoay trong thực tế LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 10 GVHD: TH.S HUỲNH VĂN KIỂM SVTH: NGUYỄN DƯ TÂM 1.3 Hệ thống chiết rót dạng hàng: Hình 1.2: Hệ thống chiết rót dạng hàng trong thực tế 1.4 Các phương pháp định lượng trong hệ thống chiết rót: 1.1 Phương pháp đo mức: Với phương pháp này thì đầu vòi chiết phải bịt kính miệng chai khi chiết và khi đã chiết đầy tới mức định trước thì nước sẽ vọt ra đường hồi lưu và đây là tín hiệu báo đầy và vòi sẽ khóa lại.3: Cấu tạo của vòi chiết theo phương pháp đo mức LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 11 GVHD: TH.S HUỲNH VĂN KIỂM SVTH: NGUYỄN DƯ TÂM Hình 1.4: Sơ đồ hệ thống chiết rót theo phương pháp đo mức 1.2 Phương pháp chiết theo thời gian: Thể tích của chất lỏng trong mỗi lần chiết hoặc có thể được kiểm soát bởi điều khiển lượng thời gian mà chất lỏng chảy tại tỉ lệ không thay đổi qua ống dẫn vào chai đựng. Khi áp lực đầu ra của việc bơm chất lỏng và tốc độ chảy của chất lỏng qua đường kính trong của ống dẫn không đổi được biết trước thì lúc này giá trị thời gian để xác định cụ thể một lượng chất lỏng có thể tính được Thời gian sau khi đã tính toán sẽ được điều khiển bằng PLC hoặc vi xử lý Hình 1.5: Sơ đồ hệ thống chiết rót theo thời gian LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 12 GVHD: TH.S HUỲNH VĂN KIỂM SVTH: NGUYỄN DƯ TÂM 1.3 Phương pháp định lương theo hành trình piston: Là loại bơm định lượng mà buồng bơm có dạng xy-lanh và sự biến đổi thể tích buồng bơm được thực hiện nhờ sự chuyển dịch tịnh tiến của pistong trong lòng xi lanh.
Lưu lượng của bơm có thể điều chỉnh được nhờ sự thay đổi độ dài hành trình hoặc tần số hành trình của piston Hình 1.6: Cấu tạo vòi rót định lượng bằng hành trình piston LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 13 GVHD: TH.S HUỲNH VĂN KIỂM SVTH: NGUYỄN DƯ TÂM CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT 2. BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC: 2.1 Khái niệm: PLC, viết tắt Programmable Logic Control,là thiết bị điều khiển logic lập trình được hay khả trình,cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình.2 Hệ thống điều khiển PLC điển hình: Hình 2.1:Các thành phần cơ bản của một bộ PLC Hệ thống PLC thông dụng có năm bộ phận cơ bản gồm: bộ xử lý, bộ nhớ, bộ ngồn, giao diện vào/ra, và thiết bị lập trình. Sơ đồ hệ thống như hình trên. - Bộ xử lý: Bộ xử lý hay còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), là linh kiện chứa bộ vi xử lý.
Bộ xử lý biên dịnh các tín hiệu vào và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu trong bộ nhớ của CPU, truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các thiết bị ra. Nguyên lý làm việc của bộ xử lý tiến hành theo từng bước tuần tự, đầu tiên các thông tin lưu trư trong bộ nhớ chương trình được gọi lên tuần tự và được kiểm soát bởi bộ đếm chương trình. Bộ xử lý lien kết các tín hiệu và đưa kết quả đầu ra. Chu kỳ thời gian này gọi là thời gian quét (scan).
Thời gian vòng quét phụ thuộc vào dung lượng của bộ nhớ, vào tốc độ của CPU. Nói chung một chu kì quét như hình dưới. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 14 GVHD: TH.S HUỲNH VĂN KIỂM SVTH: NGUYỄN DƯ TÂM Hình 2.2 Vòng quét của PLC Sau thao tác tuần tự chương trình sẽ dẫn đến một thời gian trẽ khi bộ đếm của chương trinh đi qua một chu trình đầy đủ, sau đó bắt đầu lại từ đầu. Để tránh thời gian quá trễ người ta đo thời gian quét của một chương trình dài 1 Kbyte và coi đó là chỉ tiêu để so sánh các PLC.
Với nhiều loại thiết bị thời gian trễ này có thể tới 20ms hoặc hơn. Nếu thời gian trễ gây trở ngại cho qua trình điều khiển thì phải dùng các biện pháp đặc biệt, chẳng hạn như lắp đặt những lần gọi quan trọng trong thời gian một lần quét, hoặc là điều khiển các thông tin chuyển giao để bỏ bớt đi những lần gọi ít quan trọng khi thời gian quét dài tới mức không thể chấp nhận được. nếu các giải pháp trên không thỏa mãn thì phải dùng PLC có thời gian quét ngắn hơn. - Bộ nguồn: bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp cho bộ vi xử lý (thường là 5v) và cho các mạch điện trong các module còn lại ( thường là 24v).
- Thiết bị lập trình: được sử dụng để lập các chương trình điều khiển cần thiết, sau đó chuyển cho PLC. Thiết bị lập trình có thể là thiết bị lập trình chuyên dụng, có thể là các thiết bị cẩm tay gọn nhẹ, có thể là phần mềm được cài đặt trên máy tính cá nhân. - Bộ nhớ: Bộ nhớ là nơi lưu trữ chương trình sử dụng cho các hoạt động điều khiển. Các dạng bộ nhớ có thể là RAM, ROM, EPROM.
Người ta luôn chế tạo nguồi dự phòng cho RAM để duy trì chương trình trong trường hợp mất điện nguồn, thời gian duy trì tùy thuộc vào từng PLC cụ thể. Bộ nhớ cũng có thể được chế tạo thành module cho phép dễ dàng thích nghi với các chức năng điều khiển có kích cỡ khác nhau, khi cần mở rộng có thể cắm thêm. - Giao diện vào/ ra: là nơi bộ xử lý trung tâm nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đến các thiết bị bên ngoài. Tín hiệu vào có thể từ các công tắc, các bộ cảm biến nhiệt độ, các tế bào quang điện….
Tín hiệu ra có thể cung cấp cho các cuộn dât công tắc tơ, các rơle, các van điện từ, các động cơ nhỏ…. Tín hiệu vào/ ra có thể là tín hiệu rời rạc, tín hiệu liên tục, tín hiệu logic… LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 15 GVHD: TH.S HUỲNH VĂN KIỂM SVTH: NGUYỄN DƯ TÂM Hình 2.3: Giao diện vào ra của PLC Mỗi điểm vào ra có một địa chỉ duy nhất được PLC sủ dụng. Các kênh vào\ra đã có các chức năng cách ly và điều hòa tín hiệu sao cho các bộ cảm biến và các bộ tác động có thể nối trực tiếp với chúng mà không cần thêm mạch điện khác. Tín hiệu thường được ghép cách điện (cách ly) nhờ linh kiện quang.
Dải tín hiệu nhận vào cho các PLC cỡ lớn có thể là 5v, 24v, 110v, 220v. Các PLC cỡ nhỏ thường chỉ nhập tín hiệu 24v. Ngõ vào của PLC: Hình 2.4: Cấu tạo ngõ vào của PLC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 16 GVHD: TH.S HUỲNH VĂN KIỂM SVTH: NGUYỄN DƯ TÂM Ngõ ra của PLC: Hình 2.5: Cấu tạo ngõ ra của PLC Tín hiệu ra có thể là tín hiệu chuyển mạch 24v, 100mA: 110v, 1A một chiều; thậm chí 240v, 1A xoay chiều tùy loại PLC. Tuy nhiên, với PLC cỡ lớn dải tín hiệu ra có thể thay đổi bằng cách lựa chọn các module ra thích hợp.
Cách đấu nối ngõ vào: Hình 2.6: Cách đấu ngõ vào của PLC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 17 GVHD: TH.S HUỲNH VĂN KIỂM SVTH: NGUYỄN DƯ TÂM Cách đấu nối ngõ ra: Hình 2.7: Cách đấu ngõ ra của PLC 2.3 Vai trò của PLC: PLC được xem như trái tim trong một hệ thống điều khiển tự động đơn lẻ với chương trình điều khiển được chứa rong bộ nhớ của PLC.PLC có thể được sử dụng cho những yêu cầu điều khiển đơn giản và được lập đi lập lại theo chu kì hoặc liên kết với máy tính chủ khác hoặc máy tính chủ thông qua một kiểu hệ thống mạng truyền thông để thực hiện các quá trình xử lý phức tạp.4 Cấu trúc phần cứng: CPU 222: 8 cổng vào và 6 cổng ra logic Có thể mở rộng thêm 2 module kể cả module analog 2048 từ đơn (4 Kbyte) thuộc miền nhớ đọc/ghi không đổi để lưu chương trình 2048 từ đơn (4 Kbyte) thuộc miền nhớ đọc/ghi để ghi dữ liệu 256 bộ thời gian (timer) chia làm ba loại theo độ phân giải khác nhau: 4 bộ 1ms, 16 bộ 10ms, 236 bộ 100ms 256 bộ đếm chia làm ba loại: đếm tiến, đếm lùi, vừa đếm tiến vừa đếm lùi LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 18 GVHD: TH.S HUỲNH VĂN KIỂM SVTH: NGUYỄN DƯ TÂM Các chế độ ngắt và xử lý ngắt gồm: ngắt truyền thông, ngắt thời gian,ngắt theo sườn lên hoặc xuống, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung 4 bộ đếm tốc độ cao Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 50h khi PLC bị mất nguồn nuôi Hình dạng của CPU 222: Hình 2.8: Hình dạng bên ngoài của CPU222 Các LED trạng thái gồm có: SF (đèn đỏ): đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng.Đèn SF sáng lên khi PLC có hỏng hóc RUN (đèn xanh): đèn xanh RUN chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào trong máy STOP (đèn vàng): đèn vàng STOP chỉ định PLC đang ở chế độ dừng. Dừng chương trình đang thực hiện lại Ix.x (đèn xanh): đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của cổng Ix. Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng Qx.x (đèn xanh): đèn xanh ở cổng ra chỉ định trạng thái tức thời của cổng Qx. Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác.
Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Trang 19 GVHD: TH.S HUỲNH VĂN KIỂM SVTH: NGUYỄN DƯ TÂM 1) Đất 2) 24 VDC 3) Truyền và nhận dữ liệu 4) Không sử dụng 5) Đất 6) 5 VDC (điện trở trong 100 ) 7) 24 VDC (120mA tối đa) Hình 2.