Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế hội nhập và phát triển kinh tế, các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp đối mặt với yêu cầu liên tục nâng cao năng suất lao động, ổn định chất lượng và hạ giá thành sản phẩm nhằm duy trì năng lực cạnh tranh. Để đạt được các mục tiêu này, việc hiện đại hóa cơ cấu tổ chức và đổi mới dây chuyền công nghệ theo hướng tự động hóa là một đòi hỏi cấp thiết. Trong các dây chuyền sản xuất hiện đại, kỹ thuật điều khiển logic lập trình (PLC - Programmable Logic Controller) giữ vai trò then chốt, thay thế phương pháp điều khiển truyền thống bằng cơ cấu cam và hệ thống rơ-le, công-tắc-tơ cồng kềnh, kém linh hoạt.

Song song với quá trình tự động hóa, vấn đề an ninh năng lượng và suy giảm nguồn tài nguyên hóa thạch (dầu mỏ, than đá, khí thiên nhiên) thúc đẩy nhu cầu nghiên cứu, sản xuất các dạng năng lượng mới, đặc biệt là năng lượng sinh học. Việc ứng dụng công nghệ tự động để pha trộn nhiên liệu sinh học với nhiên liệu hóa thạch (như dầu thực vật với dầu DO) đòi hỏi các trạm trộn phải đảm bảo tỷ lệ thành phần chính xác, độ đồng đều cao và vận hành ổn định. Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài "Điều khiển hệ thống trộn liệu qua giao diện WinCC" được thực hiện nhằm xây dựng giải pháp điều khiển tự động và giám sát cho trạm trộn nhiên liệu lỏng.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định gồm ba nội dung chính:

  1. Nghiên cứu tổng quan về hệ thống điều khiển PLC Simatic S7-300 của hãng Siemens và phần mềm giám sát WinCC.
  2. Khảo sát các hệ thống pha trộn công nghiệp và lựa chọn, đánh giá các thiết bị phần cứng đo lường, chấp hành trong trạm trộn nhiên liệu.
  3. Thiết kế cấu hình phần cứng, xây dựng thuật toán điều khiển tuần tự cho trạm trộn nhiên liệu và triển khai lập trình trên môi trường phần mềm SIMATIC Manager.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống điều khiển trạm trộn nhiên liệu chất lỏng tự động hai thành phần, bao gồm bộ điều khiển lập trình PLC Simatic S7-300, các động cơ bơm, động cơ khuấy trộn, hệ thống van điện từ và các cảm biến đo mức chất lỏng.
  • Phạm vi không gian: Đồ án được thực hiện tại Khoa Điện Tự động Công nghiệp, Trường Đại học Dân lập Hải Phòng.
  • Phạm vi thời gian: Quá trình giao nhận và thực hiện đề tài diễn ra từ ngày 01 tháng 07 năm 2019 đến ngày 23 tháng 09 năm 2019.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng giải pháp kỹ thuật dựa trên nền tảng lý thuyết điều khiển tự động hóa quá trình công nghiệp và các công nghệ phần cứng, phần mềm chuẩn hóa:

  • Khung lý thuyết điều khiển logic khả trình (PLC): Nguyên lý hoạt động theo chu kỳ vòng quét (scan cycle) bao gồm bốn giai đoạn: đọc dữ liệu cổng vào vào bộ đệm ảo (Process Input Image - I), thực hiện tuần tự các lệnh trong chương trình, chuyển kết quả từ bộ đệm ảo ra cổng ra (Process Output Image - Q), và thực hiện truyền thông nội bộ cùng kiểm tra lỗi. Cấu trúc bộ nhớ của PLC gồm ba vùng: vùng nhớ chương trình (Load memory), vùng nhớ làm việc (Work memory) và vùng nhớ hệ thống (System memory gồm các vùng nhớ I, Q, M, Timer T, Counter C, Data Block DB, Local Data L).
  • Bộ điều khiển Simatic S7-300 của Siemens: Dòng thiết bị điều khiển dạng module linh hoạt, cho phép mở rộng cấu hình trên thanh ray (Rack) với các loại module chuyên dụng: CPU (như CPU 312, 314, 315), module nguồn (PS 307), module tín hiệu vào/ra (SM 321, SM 322, SM 331, SM 332), module ghép nối rack (IM 360, IM 361) và các module chức năng (FM), module truyền thông (CP).
  • Thiết bị đo lường và chấp hành công nghiệp:
    • Bộ điều khiển kiểm tra mức chất lỏng bằng điện cực 61F của hãng OMRON, sử dụng ba điện cực (E1, E2, E3) tạo mạch tự giữ chống hiện tượng sóng sánh bề mặt gây khởi động chập chờn cho động cơ bơm.
    • Cảm biến tiệm cận điện dung của hãng Autonics (loại DC 3 dây NPN/PNP nguồn 12–24VDC và AC 2 dây nguồn 100–220VAC, đường kính $\Phi 18$ hoặc $\Phi 30$, khoảng cách phát hiện 8 mm hoặc 15 mm).
    • Hệ thống van điện từ khí nén và van thủy lực đảo chiều 4 cửa 2 vị trí (4/2) tác động trực tiếp bằng nam châm điện.
    • Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc.
  • Phương pháp nghiên cứu:
    • Phương pháp phân tích - tổng hợp tài liệu kỹ thuật: Khảo cứu tài liệu cấu tạo họ S7-300, tập lệnh Statement List (STL) và Ladder Diagram (LAD), catalog thiết bị cảm biến và van công nghiệp.
    • Phương pháp thiết kế kỹ thuật: Xây dựng biểu đồ thời gian công nghệ, lập bảng phân bổ biến vào/ra (I/O mapping), cấu hình phần cứng trạm điều khiển trên công cụ HW Config thuộc SIMATIC Manager.
    • Phương pháp mô phỏng: Thiết kế chương trình điều khiển tuần tự trên khối hàm tổ chức OB1 bằng ngôn ngữ LAD.
  • Nguồn dữ liệu: Tài liệu kỹ thuật họ S7-300 của hãng Siemens; tài liệu hướng dẫn bộ đo mức OMRON 61F và cảm biến Autonics; quy chuẩn kỹ thuật về trạm trộn chất lỏng công nghiệp.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về WinCC và PLC của hãng Siemens

Chương này tập trung trình bày lịch sử hình thành, cấu trúc phần cứng và nguyên lý hoạt động của thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC) nói chung và dòng PLC Simatic S7-300 nói riêng. Tác giả phân tích cấu trúc phần cứng cơ bản gồm năm khối: bộ xử lý trung tâm (CPU), bộ nhớ (RAM, ROM, EPROM), bộ nguồn (chuyển đổi điện áp AC sang 5VDC cho CPU và 24VDC cho mạch ngoại vi), giao diện vào/ra cách ly quang hoặc rơ-le, và thiết bị lập trình.

Đồ án lập bảng so sánh chi tiết giữa hệ điều khiển rơ-le truyền thống và hệ điều khiển PLC:

Tiêu chí kỹ thuật Hệ thống điều khiển Rơ-le Hệ thống điều khiển PLC
Tính linh hoạt Thay đổi mạch rất khó khăn, phải đi lại dây Thay đổi chương trình dễ dàng qua phần mềm
Kích thước, lắp đặt Cồng kềnh, chiếm diện tích, lắp đặt lâu Gọn nhẹ, thiết kế module, lắp đặt đơn giản
Bảo dưỡng, độ tin cậy Cần bảo quản thường xuyên, tiếp điểm dễ mòn Độ tin cậy cao, tuổi thọ dài, ít bảo dưỡng
Khả năng kết nối Khó theo dõi hệ thống lớn, không nối mạng Dễ dàng kết nối mạng máy tính, hệ thống SCADA
Hiệu quả kinh tế Kinh tế hơn khi số lượng vào/ra rất nhỏ Chi phí giảm rõ rệt khi số lượng vào/ra lớn

Nội dung chương đi sâu vào cấu tạo module họ S7-300 (nguồn PS 307 các loại 2A, 5A, 10A; các dòng CPU; module SM, IM, FM, CP). Chương 1 cũng trình bày chi tiết phân vùng bộ nhớ, các kiểu dữ liệu (BOOL, BYTE, WORD, INT, DINT, REAL, S5T, TOD, DATE, CHAR), cấu trúc lập trình tuyến tính (OB1) và lập trình có cấu trúc (OB, FC, FB, DB, SFC, SFB, SDB). Các khối OB ngắt đặc biệt được liệt kê gồm: OB10 (ngắt thời gian thực), OB20 (ngắt trễ), OB40 (ngắt phần cứng), OB80 (lỗi chu kỳ quét), OB81 (lỗi nguồn), OB82 (chẩn đoán module), OB85 (lỗi chưa nạp khối ngắt), OB87 (lỗi truyền thông), OB100 (khởi động chuyển trạng thái Stop sang Run), OB121 và OB122 (lỗi logic và lỗi module). Đồng thời, chương giới thiệu tập lệnh STL (lệnh logic tiếp điểm, thao tác thanh ghi ACCU1 và ACCU2, 5 loại Timer: SD, SS, SP, SE, SF; bộ đếm Counter CU, CD tối đa 256 bộ từ C0 đến C255) và giao diện phần mềm SIMATIC Manager.

Chương 2: Các hệ thống pha trộn và thiết bị trong hệ thống điều khiển trạm trộn nhiên liệu

Chương 2 khảo sát các ứng dụng pha trộn chất lỏng và vật liệu trong thực tế sản xuất công nghiệp:

  • Hệ thống phối trộn dầu DO và dầu thực vật nhằm sản xuất nhiên liệu sinh học thân thiện với môi trường.
  • Hệ thống pha màu sơn (phối trộn 3 đường ống màu nguyên liệu cơ sở) và hệ thống pha màu trong công nghiệp nhuộm dệt.
  • Hệ thống pha trộn hóa chất và máy trộn hành tinh trong công nghệ dược phẩm.
  • Dây chuyền phối trộn nước ngọt có gas (hỗn hợp nước, siro, khí $\text{CO}_2$ trong bình vỏ thép không gỉ, kiểm soát áp lực và mức lỏng).
  • Trạm trộn bê tông tự động (cân, phối trộn các phối liệu xi măng, cát, đá, nước, phụ gia theo mác bê tông yêu cầu).

Phần tiếp theo của chương đi sâu vào thông số kỹ thuật của các thiết bị được lựa chọn cho trạm trộn nhiên liệu:

  • Bộ điều khiển Simatic S7-300: Đánh giá các dòng CPU tích hợp cổng I/O Onboard như CPU 312IFM, 312C (10 DI, 6 DO, 5 AI, 2 AO), CPU 314IFM (20 DI, 16 DO, 4 AI, 1 AO).
  • Cảm biến mức: Khảo sát bộ đo mức 61F hãng OMRON sử dụng điện cực dẫn điện. Tác giả chỉ ra giải pháp mắc song song điện cực E2 với E1 để duy trì mạch giữ khi mức lỏng dao động sóng sánh, ngăn chặn hiện tượng đóng cắt liên tục làm giảm tuổi thọ máy bơm. Đồng thời khảo sát cảm biến tiệm cận điện dung Autonics đo mức qua thành bồn không tiếp xúc.
  • Cơ cấu chấp hành: Phân loại van khí nén (van điều khiển hướng, van chắn, van áp suất) và van thủy lực đảo chiều 4 cửa 2 vị trí (cửa P, T, A, B, R); công tắc hành trình tiếp điểm logic 0V (mức 0) và 24VDC (mức 1); động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc dùng cho cánh khuấy và bơm chất lỏng nhờ ưu điểm cấu tạo đơn giản, bền bỉ và khởi động nhanh.

Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển trạm trộn nhiên liệu giám sát qua giao diện WinCC

Chương 3 trình bày các yêu cầu công nghệ và quy trình thiết kế điều khiển trạm trộn nhiên liệu chất lỏng:

  • Hệ thống phối trộn hai loại nhiên liệu lỏng A và B vào một bồn trộn chung.
  • Quá trình bơm chỉ hoạt động khi có tín hiệu cho phép. Động cơ bơm A (Đ1) và bơm B (Đ2) chỉ được phép khởi động sau khi van nạp MV1 và van MV2 đã mở được 5 giây.
  • Sau khi bơm chạy, nếu cảm biến dòng chảy không báo chất lỏng chảy vào bồn thì toàn bộ hệ thống phải dừng ngay lập tức và kích hoạt đèn báo sự cố bơm.
  • Khi chất lỏng đạt mức đầy bồn (cảm biến S0 kích hoạt), hai bơm Đ1 và Đ2 dừng chạy; sau khi bơm dừng được 5 giây thì hai van nạp MV1 và MV2 mới đóng lại.
  • Quá trình trộn: Khi nhiên liệu đạt mức trộn (cảm biến S1 kích hoạt), động cơ trộn Đ3 khởi động và tiến hành khuấy trộn trong đúng 15 giây rồi dừng lại.
  • Quá trình xả: Sau khi trộn xong và bồn đầy (S0 xác nhận), van xả MV3 mở ra để đưa hỗn hợp ra ngoài cho đến khi cảm biến đáy S2 báo cạn bồn thì van MV3 đóng lại.
  • Cơ chế lặp chu kỳ: Nếu không có tín hiệu dừng, hệ thống tự động lặp lại chu kỳ mới. Nếu có tín hiệu dừng trong lúc đang hoạt động, hệ thống sẽ thực hiện trọn vẹn các công đoạn còn lại của mẻ đó cho tới khi van xả MV3 đóng lại mới chính thức dừng.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống điều khiển trạm trộn nhiên liệu được thiết kế theo cấu trúc điều khiển phân tầng: tầng đo lường - chấp hành tại chỗ, tầng điều khiển logic PLC Simatic S7-300 và tầng giao diện giám sát WinCC.

Cấu hình phần cứng trên trạm SIMATIC Manager

Quá trình cấu hình phần cứng trạm PLC được triển khai thông qua công cụ HW Config của phần mềm SIMATIC Manager với dự án mang tên "He thong tron san pham". Phần cứng được bố trí trên thanh ray chuẩn (Rail UR0 - Rack 300) gồm các thành phần:

Vị trí (Slot) Loại thiết bị / Module Mã hiệu / Quy cách kỹ thuật Chức năng trong hệ thống
Slot 1 Module nguồn nuôi (Power Supply) PS 307 Cung cấp nguồn 24VDC cho CPU và các module
Slot 2 Bộ xử lý trung tâm (CPU) CPU 314 (Mã: 6ES7314-1AE02-0AB) Điều khiển trung tâm, xử lý vòng quét chương trình
Slot 3 Module ghép nối (Interface Module) IM 360 IMS Ghép nối mở rộng rack tín hiệu
Slot 4 Module mở rộng đầu vào số (Digital Input) SM 321 DI 16xDC 24V Thu nhận tín hiệu cảm biến, công tắc điều khiển
Slot 5 Module mở rộng đầu ra số (Digital Output) SM 321 DO 16xDC 24V (SM 322) Xuất lệnh điều khiển van điện từ, rơ-le động cơ

Phân bổ tín hiệu vào/ra (I/O Mapping)

Hệ thống trạm trộn được thiết kế với quy mô 6 tín hiệu đầu vào số và 7 tín hiệu đầu ra số:

Ký hiệu thiết bị Loại tín hiệu Địa chỉ chức năng Diễn giải chức năng công nghệ
Lệnh chạy / Start Digital Input Ngõ vào số Tín hiệu lệnh cho phép hệ thống bắt đầu trộn
Lệnh dừng / Stop Digital Input Ngõ vào số Tín hiệu dừng hệ thống (dừng sau khi hết mẻ)
Cảm biến dòng chảy Digital Input Ngõ vào số Kiểm tra nhiên liệu đã thực sự chảy vào đường ống
Cảm biến S0 Digital Input Ngõ vào số Cảm biến báo mức nhiên liệu đầy bồn
Cảm biến S1 Digital Input Ngõ vào số Cảm biến báo mức nhiên liệu đủ ngưỡng cho phép trộn
Cảm biến S2 Digital Input Ngõ vào số Cảm biến báo mức cạn nhiên liệu (bồn đã hết)
Van nạp MV1 Digital Output Ngõ ra số Điều khiển van cấp nhiên liệu A vào bồn
Van nạp MV2 Digital Output Ngõ ra số Điều khiển van cấp nhiên liệu B vào bồn
Động cơ bơm Đ1 Digital Output Ngõ ra số Bơm nhiên liệu A (khởi động sau MV1 5 giây)
Động cơ bơm Đ2 Digital Output Ngõ ra số Bơm nhiên liệu B (khởi động sau MV2 5 giây)
Động cơ trộn Đ3 Digital Output Ngõ ra số Động cơ khuấy trộn hỗn hợp (chạy định thời 15 giây)
Van xả MV3 Digital Output Ngõ ra số Điều khiển van xả nhiên liệu sau khi trộn xong
Đèn sự cố bơm Digital Output Ngõ ra số Báo động khi bơm chạy mà không có nhiên liệu chảy qua

Quy trình lập trình điều khiển

Toàn bộ thuật toán điều khiển tuần tự được cấu trúc và lập trình trên khối tổ chức OB1 bằng ngôn ngữ hình thang (LAD). Quy trình khởi tạo dự án trên SIMATIC Manager được thực hiện theo các bước:

  1. Mở phần mềm SIMATIC Manager, tạo dự án mới thông qua menu File > New, đặt tên không dấu He thong tron san pham, lưu trữ tại đường dẫn máy tính.
  2. Thêm trạm điều khiển bằng lệnh Insert > Station > SIMATIC 300 Station.
  3. Mở công cụ HW Config, chọn Rack 300 > Rail. Chèn CPU 314 (mã 6ES7314-1AE02-0AB) vào slot số 2, module IM 360 vào slot số 3, các module vào/ra SM 321 DI 16x24VDC và SM 321/322 DO 16xDC24V vào slot 4 và 5; sau đó lưu cấu hình qua Station > Save.
  4. Mở thư mục Blocks, truy cập khối OB1, lựa chọn ngôn ngữ lập trình LAD tại thuộc tính Create in Language.
  5. Sử dụng thư viện Program Elements để lấy các tiếp điểm thường đóng, thường hở, cuộn dây ngõ ra và các khối Timer (định thời trễ 5 giây cho van/bơm, định thời 15 giây cho quá trình trộn) để thiết kế các Network điều khiển tuần tự.

Kết quả và đóng góp

Đồ án hoàn thành các mục tiêu tính toán và thiết kế hệ thống điều khiển trạm trộn nhiên liệu với các kết quả cụ thể:

  • Thiết lập cấu hình phần cứng chuẩn xác: Lựa chọn và cấu hình thành công trạm PLC S7-300 gồm CPU 314 (mã 6ES7314-1AE02-0AB), module ghép nối IM 360 và các module mở rộng tín hiệu SM 321 với nguồn điều khiển chuẩn 24VDC trên thanh ray UR0.
  • Xây dựng giải pháp công nghệ an toàn: Xây dựng logic liên động chặt chẽ giữa bơm và van điện từ. Khóa liên động thời gian (mở van trước 5 giây mới bật bơm, tắt bơm trước 5 giây mới đóng van) giúp triệt tiêu hiện tượng tăng áp suất đột ngột làm phá hủy đường ống hoặc quá tải động cơ bơm.
  • Tích hợp cơ chế tự bảo vệ và cảnh báo sự cố: Thuật toán phát hiện sự cố dòng chảy cho phép ngắt toàn bộ hệ thống và bật đèn cảnh báo ngay khi động cơ bơm quay nhưng chất lỏng không vào bồn, ngăn ngừa hiện tượng cháy bơm do chạy khô.
  • Đóng góp của đồ án: Hệ thống hóa toàn diện phương pháp ứng dụng PLC họ Simatic S7-300 vào quy trình công nghệ phối trộn chất lỏng; đưa ra mô hình trạm trộn có tính ứng dụng thực tiễn cao cho các xưởng pha chế dung dịch hóa chất hoặc phối trộn nhiên liệu sinh học quy mô vừa và nhỏ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Mặc dù đã hoàn thành thiết kế công nghệ và cấu hình phần cứng, đồ án còn một số điểm hạn chế do phạm vi nghiên cứu và thời gian thực hiện:

  • Về phần mềm lập trình: Văn bản đồ án mới dừng lại ở bước cấu hình phần cứng HW Config và mở khối OB1 để soạn thảo; chưa trình bày đầy đủ toàn bộ mã lệnh chi tiết của các Network trong khối OB1 cũng như kết quả chạy mô phỏng trên phần mềm PLCSIM.
  • Về giao diện WinCC: Đề tài mang tên "Điều khiển hệ thống trộn liệu qua giao diện WinCC", tuy nhiên trong nội dung văn bản chưa triển khai chi tiết các bước thiết kế màn hình giao diện người - máy (Graphics Designer), cấu hình thẻ nhớ (Tag Management) và thiết lập kênh truyền thông giữa WinCC với trạm PLC S7-300.
  • Về phương pháp định lượng: Hệ thống sử dụng cảm biến mức ON/OFF rời rạc (S0, S1, S2) để xác định thời điểm chuyển bước công nghệ, chưa tích hợp cảm biến đo lưu lượng (flowmeter) hoặc loadcell cân định lượng liên tục qua các module Analog (SM 331) để kiểm soát chính xác tỷ lệ phần trăm giữa hai nhiên liệu A và B.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Hoàn thiện lập trình toàn bộ các hàm chức năng trên ngôn ngữ LAD/STL và kiểm nghiệm trên mô hình thực tế hoặc công cụ mô phỏng PLCSIM.
  • Xây dựng hoàn chỉnh giao diện SCADA trên WinCC: thiết kế đồ họa bồn trộn, van, bơm; hiển thị trạng thái hoạt động theo thời gian thực; cài đặt chức năng cảnh báo lỗi (Alarm Logging) và lưu trữ dữ liệu mẻ trộn.
  • Bổ sung các module Analog Input/Output và cảm biến đo lưu lượng để điều khiển van tuyến tính hoặc biến tần, nâng cao độ chính xác khi pha trộn các công thức phức tạp.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư kỹ thuật thuộc các chuyên ngành Điện công nghiệp, Tự động hóa, Kỹ thuật điều khiển và Cơ điện tử:

  • Sinh viên làm đồ án tốt nghiệp: Cung cấp tài liệu tổng quan mạch lạc, chi tiết về cấu trúc phần cứng, phân chia bộ nhớ và tập lệnh họ PLC S7-300 của Siemens (Chương 1); các bước thao tác cấu hình phần cứng trên HW Config của phần mềm SIMATIC Manager (Chương 3).
  • Kỹ sư thiết kế hệ thống điều khiển trạm trộn: Cung cấp giải pháp xử lý chống sóng sánh bề mặt chất lỏng thông qua mạch tự giữ của bộ điều khiển mức OMRON 61F (Chương 2); trình tự công nghệ liên động van - bơm an toàn và quy trình xử lý tín hiệu dừng mẻ trong công nghiệp (Chương 3).

Câu hỏi thường gặp

1. Trong đồ án, tác giả lựa chọn mã hiệu CPU S7-300 cụ thể nào để cấu hình phần cứng trạm trộn trên phần mềm SIMATIC Manager?
Tác giả lựa chọn CPU dòng 314 với mã hiệu đặt hàng phần cứng chính xác là 6ES7314-1AE02-0AB, được đặt tại rãnh (Slot) số 2 trên thanh ray Rack 300 > Rail (UR0).

2. Quy trình nạp nhiên liệu quy định khoảng trễ thời gian như thế nào giữa van điện từ và motor bơm?
Khi bắt đầu bơm, van nạp MV1 và MV2 phải mở trước 5 giây thì motor bơm A (Đ1) và bơm B (Đ2) mới được khởi động. Ngược lại, khi bồn đầy (cảm biến S0 báo), hai motor bơm dừng ngay lập tức; sau khi bơm dừng được 5 giây thì hai van nạp MV1 và MV2 mới đóng lại.

3. Động cơ khuấy trộn Đ3 hoạt động trong bao lâu và điều kiện nào để kích hoạt công đoạn này?
Động cơ khuấy trộn Đ3 được khởi động khi cảm biến mức S1 xuất tín hiệu báo mức nhiên liệu trong bồn đã đủ ngưỡng để trộn. Quá trình khuấy trộn diễn ra liên tục trong thời gian định thời chính xác là 15 giây thì động cơ Đ3 dừng lại.

4. Bộ điều khiển kiểm tra mức 61F của hãng OMRON khắc phục hiện tượng sóng sánh bề mặt chất lỏng bằng nguyên lý gì?
Bộ 61F sử dụng thêm điện cực E2 nối song song với điện cực E1 để tạo thành một mạch tự giữ thông qua tiếp điểm thường mở của rơ-le X. Khi chất lỏng chạm E1, rơ-le đóng và tiếp điểm tự giữ duy trì mạch qua E2 và E3, giúp thiết bị không bị đóng cắt chập chờn khi bề mặt chất lỏng gợn sóng, ngay cả khi mức nước tạm thời tụt xuống dưới E1.

5. Khi người vận hành phát lệnh dừng trong lúc hệ thống đang thực hiện mẻ trộn, trạm trộn sẽ phản ứng ra sao?
Hệ thống không dừng ngay lập tức mà tiếp tục thực hiện tuần tự cho hết các công đoạn còn lại của chu kỳ hiện tại. Chỉ đến khâu cuối cùng, khi nhiên liệu đã được xả hết và van xả MV3 đóng lại hoàn toàn, hệ thống mới chính thức ngừng hoạt động.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Điều khiển hệ thống trộn liệu qua giao diện WinCC" của sinh viên Vũ Duy Trung đã hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về thiết bị điều khiển lập trình PLC họ Simatic S7-300 và các thiết bị đo lường, chấp hành trong công nghiệp pha trộn chất lỏng. Tác giả đã xây dựng được quy trình công nghệ điều khiển tuần tự chặt chẽ, thiết lập cấu hình phần cứng thực tế với CPU 314 trên công cụ SIMATIC Manager và giải quyết bài toán an toàn vận hành cho hệ thống bơm - van. Đây là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo tốt cho sinh viên và cán bộ kỹ thuật trong việc thiết kế các hệ thống điều khiển logic tự động hóa trạm trộn công nghiệp.