Giám sát và điều khiển mực chất lỏng bằng PLC S7-1200

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

Phiếu nhận xét của giáo viên hướng dẫn

Phiếu nhận xét của giáo viên phản biện 1

Phiếu nhận xét của giáo viên phản biện 2

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

TÓM TẮT TIẾNG ANH

MỤC LỤC

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục các bảng biểu

Danh mục các hình ảnh

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Lý do chọn đề tài

1.2. Mục đích nghiên cứu

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.3.1. Đối tượng nghiên cứu

1.3.2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài

1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.5. Tình hình nghiên cứu

1.6. Phương pháp nghiên cứu

1.6.1. Nhóm phương pháp nghiên cứu lý thuyết

1.6.2. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn

1.7. Bố cục và nội dung của đề tài

2. CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Thuật toán điều khiển

2.1.1. Thuật toán điều khiển PI

2.1.2. Thuật toán điều khiển PD

2.1.3. Thuật toán điều khiển PID

2.1.4. Chức năng của các khâu hiệu chỉnh trong bộ điều khiển PID

2.1.5. Tính toán thông số PID

2.2. Tổng quan mô hình bồn nước

2.2.1. Mô hình của hệ thống

2.2.2. Mô hình toán học của hệ thống

2.3. Giới thiệu PLC S7-1200

2.3.1. Các led trạng thái

2.3.2. Các dòng sản phẩm của S7-1200

2.3.3. Module chức năng và module mở rộng

2.3.4. Giao tiếp của PLC S7-1200

2.4. Tìm hiểu phần mềm TIA Portal V13 và các lệnh cơ bản của PLC

2.4.1. Xây dựng một Project trong phần mềm TIA Portal V13

2.4.2. Download chương trình xuống PLC

2.4.3. Kỹ thuật lập trình

3. CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG

3.1. Yêu cầu về mặt kết cấu

3.2. Sơ đồ khối của hệ thống ổn định mực chất lỏng

3.3. Thiết kế phần cơ khí

3.4. Lựa chọn các thiết bị điện

3.5. Sơ đồ kết nối hệ thống

3.6. Sơ đồ kết nối vào - ra

3.7. Sơ đồ hệ thống điện

4. CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT

4.1. Yêu cầu điều khiển

4.2. Lưu đồ giải thuật điều khiển hệ thống

4.3. Lưu đồ giải thuật chương trình chính

4.4. Lưu đồ giải thuật chương trình ổn định hệ thống dùng PID

4.5. Chương trình giám sát

4.6. Yêu cầu chương trình giám sát

4.7. Thiết kế chương trình giám sát

4.8. Thiết kế giao diện SCADA

4.9. Giới thiệu về phần mềm WinCC Advanced V13

4.10. Thiết kế giao diện

4.11. Biểu đồ hiển thị Trend

4.12. Xuất báo cáo dữ liệu ra Excel

5. CHƯƠNG V: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

5.1. Mô hình cơ khí sau khi hoàn thành

5.2. Giao diện SCADA

5.3. Giao diện màn hình chính

5.4. Giao diện điều khiển

5.5. Giao diện giám sát

5.6. File dữ liệu Excel

5.7. Các sai số ảnh hưởng đến hệ thống

5.8. So sánh với các thiết bị khác

5.9. Nhận xét kết quả

6. CHƯƠNG VI: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

6.1. Hướng phát triển

Phụ lục, tài liệu tham khảo

I. Giới thiệu về giám sát và điều khiển mực chất lỏng

Trong bối cảnh công nghiệp hiện đại, giám sát mực chất lỏng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo quy trình sản xuất diễn ra liên tục và hiệu quả. Hệ thống điều khiển chất lỏng sử dụng PLC S7-1200 đã trở thành một giải pháp tối ưu cho việc duy trì mức chất lỏng ổn định. Việc áp dụng công nghệ tự động hóa giúp giảm thiểu sự can thiệp của con người, đồng thời nâng cao độ chính xác và độ tin cậy của hệ thống. Theo nghiên cứu, việc sử dụng cảm biến mực chất lỏng kết hợp với PLC cho phép theo dõi và điều chỉnh mức chất lỏng một cách tự động, từ đó giảm thiểu rủi ro trong quá trình sản xuất.

1.1. Tầm quan trọng của giám sát chất lỏng

Việc giám sát chất lỏng không chỉ giúp duy trì quy trình sản xuất mà còn đảm bảo an toàn cho thiết bị và con người. Hệ thống giám sát tự động giúp phát hiện sớm các vấn đề như tràn hoặc cạn, từ đó có biện pháp xử lý kịp thời. Sự phát triển của công nghệ PLC đã mang lại nhiều lợi ích cho ngành công nghiệp, đặc biệt trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất. Hệ thống SCADA được sử dụng để theo dõi và điều khiển từ xa, giúp người vận hành dễ dàng quản lý và điều chỉnh các thông số cần thiết.

II. Cấu trúc và hoạt động của hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển mực chất lỏng sử dụng PLC S7-1200 được thiết kế với nhiều thành phần chính, bao gồm cảm biến, bộ điều khiển và thiết bị thực thi. Cảm biến mực chất lỏng sẽ gửi tín hiệu về PLC, nơi thực hiện các thuật toán điều khiển như PID để điều chỉnh hoạt động của bơm. Việc sử dụng mạch điều khiển cho phép hệ thống hoạt động một cách linh hoạt và hiệu quả. Hệ thống này không chỉ giúp duy trì mức chất lỏng mà còn có khả năng tự động điều chỉnh khi có sự thay đổi trong điều kiện hoạt động.

2.1. Các thành phần của hệ thống

Hệ thống bao gồm các thành phần chính như cảm biến, PLC, và bơm. Cảm biến có nhiệm vụ đo mức chất lỏng và gửi tín hiệu về PLC. PLC S7-1200 sẽ xử lý tín hiệu và điều khiển bơm để duy trì mức chất lỏng ổn định. Việc lựa chọn các thiết bị phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả. Các thiết bị này cần phải tương thích với nhau và đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của hệ thống.

III. Ứng dụng của hệ thống trong công nghiệp

Hệ thống giám sát và điều khiển mực chất lỏng có thể được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như chế biến thực phẩm, hóa chất, và nước uống đóng chai. Việc sử dụng PLC trong các hệ thống này giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu chi phí. Hệ thống có khả năng tự động hóa quy trình chiết rót, pha trộn nguyên liệu, và quản lý trạm chứa nước. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm đầu ra.

3.1. Lợi ích của việc tự động hóa

Tự động hóa quy trình sản xuất mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu sai sót do con người, tăng cường độ chính xác và hiệu quả. Hệ thống SCADA cho phép giám sát và điều khiển từ xa, giúp người vận hành dễ dàng theo dõi tình trạng hoạt động của hệ thống. Việc ứng dụng công nghệ PLC trong sản xuất không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

IV. Kết luận và hướng phát triển

Hệ thống giám sát và điều khiển mực chất lỏng bằng PLC S7-1200 đã chứng minh được tính hiệu quả và ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp. Việc áp dụng công nghệ tự động hóa không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn đảm bảo an toàn cho quy trình sản xuất. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp mới để cải thiện hiệu suất và khả năng mở rộng của hệ thống.

4.1. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải tiến thuật toán điều khiển, ứng dụng các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo để tối ưu hóa quy trình điều khiển. Việc tích hợp các cảm biến thông minh và hệ thống phân tích dữ liệu sẽ giúp nâng cao khả năng giám sát và điều khiển, từ đó tạo ra những sản phẩm chất lượng cao hơn.

Đồ án HCMUTE: Giám sát và điều khiển ổn định mực chất lỏng sử dụng PLC S7-1200