CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1. GIỚI THIỆU CHUNG Ngày nay việc sử dụng các phần mềm trong việc quản lý các hệ thống được coi là thông dụng trong ngành công nghiệp, điều khiển các dây truyền sản xuất giám sát thông qua các chương trình phần mềm giao diện như Visual Basic, Quick Basic, Turbol C++, Dephil…Đặc biệt trong đó Hãng Siemens giới thiệu phần mềm chuyên dụng sử dụng điểu khiển giám sát dể dàng cho PLC. Ý TƯỞNG Từ thực tế trong cuộc sống của con người, họ muốn tạo ra những loại nước giải khát có hương vị khác nhau từ nhiều loại hương liệu khác nhau từ thiên nhiên. Nhưng việc pha chế cần nhiều thời gian và độ chính xác cao.
Đồng thời việc phát triển và ứng dụng tự động hóa trong quá trình sản xuất nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và hạ tối đa giá thành. Một trong những phương án hiệu quả và được sử dụng rông rãi hiện nay là thay thế những hệ thống lạc hậu, không hiệu quả bằng những dây chuyền tự động được điều khiển bằng PLC. Xuất phát từ mong muốn điều khiển, giám sát tất cả các hệ thống thông qua chương trình giao diện phần mềm WINCC của hãng Siemens. Ưu điểm hãng cung cầp toàn bộ chương trình cung như giao diện đẹp mắt về các loại máy móc cho đến các linh kiện như cảm biến, PLC, van điện, băng tải, băng truyền, bồn đựng, ống nước…dù nhỏ nhất cũng được hãng cung cấp.
Việc điều khiển, báo động, thu thập dữ liệu, cảnh báo, bảo mật…tất cả đều thông qua chương trình giao diện này giúp ta quan sát hệ thống chính xác. Qua đó em chọn đề tài ”Thiết kế và thi công mô hình hệ thống pha chế nước giải khát dùng PLC S7-200” làm đề tài luận văn tốt nghiệp.3 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NƯỚC GIẢI KHÁT Mô hình chế tạo nước có ga đầu tiên của tiến sĩ Joseph Priestley Lịch sử của nước giải khát có thể bắt nguồn từ loại nước khoáng được tìm thấy trong các dòng suối tự nhiên. Từ lâu, việc ngâm mình trong suối nước khoáng được xem là tốt cho sức khỏe do tác dụng trị bệnh của khoáng chất có trong nước suối. Các nhà khoa học cũng nhanh chóng phát hiện ra carbon dioxide (CO2) có trong các bọt nước khoáng thiên nhiên.
Loại nước giải khát không ga (không CO2) đầu tiên xuất hiện vào thế kỷ 17 với thành phần pha chế gồm nước lọc, chanh và một chút mật ong. Năm 1676, Công ty =============================================================== LVTN: MÔ HÌNH PHA CHẾ NƯỚC GIẢI KHÁT SVTH: LÊ VĂN CÔNG……………………………………………………. NGUYỄN LỮ HẢI TÙNG =============================================================== Compagnie de Limonadiers tại Paris (Pháp) độc quyền bán các loại nước chanh giải khát. Hồi đó, người bán mang các thùng đựng nước chanh trên lưng và đi bán dọc đường phố Paris.
Đến năm 1767, tiến sĩ Joseph Priestley - một nhà hóa học người Anh - đã pha chế thành công loại nước giải khát có ga. 3 năm sau, nhà hóa học Thụy Điển Torbern Bergman phát minh loại máy có thể chế tạo nước có ga từ đá vôi bằng cách sử dụng acid sulfuric. Máy của Bergman cho phép sản xuất loại nước khoáng nhân tạo với số lượng lớn. Năm 1810, bằng sáng chế Mỹ đầu tiên dành cho các loại máy sản xuất hàng loạt nước khoáng nhân tạo được trao cho Simons và Rundell ở Charleston thuộc Nam Carolina (Mỹ).
Tuy nhiên, mãi đến năm 1832 loại nước khoáng có ga mới trở nên phổ biến nhờ sự ra đời hàng loạt của loại máy sản xuất nước có ga trên thị trường. Theo các chuyên gia y tế, thức uống bằng nước khoáng tự nhiên hay nhân tạo đều tốt cho sức khỏe. Các dược sĩ Mỹ bắt đầu bào chế thêm một số loại dược thảo với các hương vị khác nhau cho vào thức uống này. Thời xa xưa, tại các tiệm thuốc ở Mỹ đều có quầy bán nước giải khát và đây là nét đặc trưng trong văn hóa của nước này.
Do khách hàng thích đem thức uống về nhà nên ngành công nghiệp sản xuất nước đóng chai cũng phát triển theo để đáp ứng nhu cầu của họ.500 bằng sáng chế Mỹ đã được cấp phát cho các nhà phát minh ra loại nút bần hay nắp đóng chai nước có ga. Tuy nhiên các loại nút chai trên không mấy hiệu quả vì ga bị nén trong chai vẫn có thể thoát được ra ngoài. Mãi đến năm 1892, William Painter - ông chủ cửa hàng bán máy móc tại Baltimore (Mỹ) - nhận bằng sáng chế ra loại nắp chai ngăn chặn bọt ga hữu hiệu nhất có tên gọi "Crown Cork Bottle Seal". Năm 1899, ý tưởng về loại máy thổi thủy tinh sản xuất tự động chai thủy tinh đã được cấp bằng sáng chế.
4 năm sau đó, máy thổi thủy tinh đi vào hoạt động.Owens - một nhân viên của Công ty Thủy tinh Libby - đã vận hành loại máy này. Trong vòng vài năm, sản lượng chai thủy tinh của Libby đã tăng từ 1.500 chai/ngày lên 57. Khoảng đầu những năm 1920, máy bán nước giải khát tự động bắt đầu xuất hiện trên thị trường Mỹ. Năm 1923, những lốc nước ngọt gồm 6 hộp carton được gọi là Hom Paks đầu tiên ra đời.
Từ đây, nước giải khát trở thành một phần thiết yếu trong cuộc sống người dân Mỹ. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHA CHẾ NƯỚC GIẢI KHÁT 1. Yêu cầu đề tài: Thiết kế và thi công mô hình pha chế nước giải khát 1. Nhiệm vụ của LVTN.
Tìm hiểu tổng thể dề tài Tìm hiểu công nghệ sx nước giải khát Tìm hiểu cảm biến và Valve Thi công mô hình PLC S7-200 và Module Analog Thiết kế sơ đồ điện Đọc giá trị Analog và cân chỉnh cảm biến Tìm hiểu thiết bị HMI =============================================================== LVTN: MÔ HÌNH PHA CHẾ NƯỚC GIẢI KHÁT SVTH: LÊ VĂN CÔNG……………………………………………………. NGUYỄN LỮ HẢI TÙNG =============================================================== Lập trình điều khiển Chỉnh sửa chương trình và viết báo cáo Nộp báo cáo.3 MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHA CHẾ Hệ thống này sử dụng PLC S7-200, module EM231và phần mềm giao diện WinCC của hãng SIEMENS làm phần chính. Ngoài ra còn có mô hình, cảm biến, van điện … Liệu 2 Liệu 4 Bồn chứa Liệu 1 Liệu 3 sp sau khi pha chế valver Bồn Tủ điện đk trộn CB áp suất =============================================================== LVTN: MÔ HÌNH PHA CHẾ NƯỚC GIẢI KHÁT SVTH: LÊ VĂN CÔNG……………………………………………………. NGUYỄN LỮ HẢI TÙNG =============================================================== CHƯƠNG II SƠ LƯỢC CẤU TRÚC VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT ĐỘNG CỦA PLC S7-200 2.1 GIỚI THIỆU S7-200 là một loại PLC micro của Siemens nhưng có nhiều tính năng ứng dụng mạnh mẽ.
Chúng tích hợp sẵn các I/O trên CPU. Sơ đồ tổng quát của một PLC S7-200 S7-200 có nhiều loại tùy theo CPU, mỗi CPU có những đặc tính và tính chất ứng dụng khác nhau như CPU 221, CPU 222, CPU 224 và CPU 226. Ngoài ra, S7-200 còn có 2 loại CPU phiên bản khác là CPU 224 XP và CPU 226 XM. Đặc tính kỹ thuật của các họ CPU S7-200.
Tổng số I/O max tương đối lớn, khoảng 256 I/O. Số module mở rộng tùy theo CPU có thể lên đến tối đa 7 module. Tích hợp nhiều chức năng đặc biệt trên CPU như ngõ ra xung, high speed counter, đồng hồ thời gian thực,. Module mở rộng đa dạng, nhiều chủng loại như analog, xử lý nhiệt độ, điều khiển vị trí, module mạng.
Cấu hình hệ thống cho một trạm PLC hoạt động =============================================================== LVTN: MÔ HÌNH PHA CHẾ NƯỚC GIẢI KHÁT SVTH: LÊ VĂN CÔNG……………………………………………………. NGUYỄN LỮ HẢI TÙNG =============================================================== 2.2 ĐẶC ĐIỂM VÙNG NHỚ Vùng nhớ PLC S7-200 rất đa dạng và phong phú. Vùng nhớ là nơi chứa dữ liệu chương trình và là bộ phận không thể thiếu trong PLC. Các loại vùng nhớ của S7-200: Vùng nhớ input: Ix.
Vùng nhớ output: Qx. Vùng nhớ biến V (Variable). Vùng nhớ bit nhớ M (Memory). Vùng nhớ Relay điều khiển tuần tự S (Sequence).
Vùng nhớ bit đặc biệt SM (Special memory). Các vùng nhớ trên có thể truy nhập ở dạng bit, byte, word, hoặc double word và có bảng giá trị tương ứng như sau: Ngoài ra còn có vùng nhớ analog như AI (analog input) và AO (analog output), thanh ghi tích lũy AC (AC0 đến AC3), high speed counter (HC).3 KẾT NỐI MẠNG S7-200 có nhiều phương thức kết nối mạng khác nhau như: Mạng Master đơn: kết nối với một hoặc nhiều slave. Cable PC/PPI kết nối cho nhiều PLC S7-200 =============================================================== LVTN: MÔ HÌNH PHA CHẾ NƯỚC GIẢI KHÁT SVTH: LÊ VĂN CÔNG……………………………………………………. NGUYỄN LỮ HẢI TÙNG =============================================================== Mạng đa Master: kết nối với một hoặc nhiều slave hoặc nhiều master.
Card CP kết nối cho nhiều master hoặc slave PLC S7-200 Mạng modem người dùng 11 bit: Một master có thể kết nối với một hoặc nhiều slave, master này được kết nối với một modem 11 bit xem là một mạng slave. Mạng modem người dùng 10 bit: Một master có thể kết nối với một PLC S7- 200, master này được kết nối với một modem 10 bit xem là một mạng slave. Mạng Profibus: là loại mạng chuẩn được sử dụng rất rộng rãi. Mạng Profibus Tóm lại S7-200 có 3 loại mạng chính: Mạng PPI (Point-to-point Interface).
=============================================================== LVTN: MÔ HÌNH PHA CHẾ NƯỚC GIẢI KHÁT SVTH: LÊ VĂN CÔNG……………………………………………………. NGUYỄN LỮ HẢI TÙNG =============================================================== 2.4 PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH Có 3 phương pháp chính: LAD (Ladder): là phương pháp lập trình hình thang, thích hợp trong ngành điện công nghiệp. FBD (Flowchart Block Diagram): là phương pháp lập trình theo sơ đồ khối, thích hợp cho ngành điện tử số. STL (Statement List): là phương pháp lập trình theo dạng dòng lệnh giống như ngôn ngữ Assemply, thích hợp cho ngành máy tính.
Phần mềm hỗ trợ lập trình đầy đủ nhất hiện này là Step7-Micro/Win 32 V4. Ngoài ra, S7-200 còn kết nối thích hợp với nhiều loại màn hình HMI của Siemens như loại TP, OP, TD, và các loại màn hình khác.5 HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC: CPU S7-200 có các chế độ hoạt động thể hiện bằng đèn trên PLC như sau: SF : đèn màu đỏ báo hệ thống bị hỏng. RUN : đèn màu xanh chỉ thị PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình đã nạp vào bộ nhớ. STOP : đèn màu vàng chỉ thị PLC đang ở chế độ dừng.
Khi hoạt động ở chế độ RUN,CPU S7-200 được thiết kế để thực hiện một loạt các thao tác theo chu kỳ và một chu kỳ thực hiện thao tác đó người ta gọi là một vòng quét(Scan Cycle).Trong một vòng quét,CPU thực hiện các công việc sau : Đọc trạng thái các ngõ vào(Reading The Input):bắt đầu mỗi vòng quét, PLC đọc trạng thái ngõ vào và ghi trong thanh ghi ảnh ngõ vào. Thực hiện chương trình(Excecuting The Program): trong suốt một vòng quét, PLC thực hiện từ lệnh đầu tiên của chương trình đến khi gặp lệnh END(STEP7_Micro/Win 3.