Đồ án tốt nghiệp công nghệ kỹ thuật nhiệt design a control panel for an oilfired boiler using plc s71200

Đồ án kỹ thuật nghiên cứu tốt nghiệp công nghệ kỹ thuật nhiệt design a control panel for an oilfired boiler using plc s71200, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu

• Tác giả: Nguyen Truong Giang
• Người hướng dẫn: MSc. Lai Hoai Nam
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Thermal Engineering Technology
• Đề tài: Designing a Control Panel for an Oil-Fired Boiler Using PLC S7-1200
• Loại tài liệu: graduation thesis
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• GRADUATION PROJECT TASKS
• GRADUATION PROJECT COMMENT FORM
• CONFIRMATION OF PROJECT COMPLETION
• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION AND OBJECTIVES OF THE THESIS
• 1.1. General Introduction To The Topic
• 1.2. Project Objectives To The Topic
• 2. CHAPTER 2: INTRODUCTION TO PLC S7–1200 CONTROL AND CONNECTION
• 2.1. Overview of hardware and light status
• 2.2. Outstanding features of S7 - 1200
• 2.3. Connect the input
• 3. CHAPTER 3: OVERVIEW OF SIMATIC S7 – 1200 PLC
• 3.1. Regulation of memory areas and symbols in PLC S7 - 1200
• 3.2. Procedure to access and retrieve a memory area
• 3.3. PLC specifies the input signal as I. Users can declare to read input signals in bits, bytes, words or Double Words
• 3.4. Setting up special bit
• 4. CHAPTER 4: OVERVIEW OF PORTAL TIA V15 PROGRAMMING SOFTWARE
• 4.1. Introduction about TIA PORTAL V15 software
• 4.2. TIA PORTAL V15 software and computer requirements
• 4.3. Write a program and enable program simulation
• 4.4. Load the program S7-1200
• 4.5. Function blocks and how to set up function blocks
• 4.6. Real-time settings for PLC S7-1200
• 4.7. CTUD Up/Down counter
• 4.8. Programming commands in Tia Portal V15
• 4.8.1. Data comparison command
• 4.8.2. Data movement command
• 4.8.3. Set and Reset commands
• 4.8.4. Pulse up and pulse down
• 5. CHAPTER 5: BOILER SYSTEM, OPERATING PRINCIPLES AND PARAMETERS OF SIMATIC S7-1200
• 5.1. Introduction and classification of boilers
• 5.2. What is a boiler?
• 5.3. Classification of boilers
• 5.4. Structure and operating principle of the boiler
• 5.5. Principle of operation
• 5.6. Parameters that need to be controlled of the boiler
• 5.7. Exhaust smoke temperature
• 6. CHAPTER 6: CONTROL PROGRAM ON SIMATIC S7 – 1200 PLC AND ELECTRICAL CABINET DESIGN
• 6.1. Introduction to electrical devices
• 6.1.1. Central control unit (CPU)
• 6.1.2. Analog expansion module
• 6.1.3. Implementation of Outputs
• 6.2. Program the PLC program to control the system using Tia portal V15 software
• 6.2.1. System control principles
• 6.2.2. Programming input signal processing
• 6.2.3. Establish output condition
• 6.2.6. Programming and simulating sensors
• 6.3. Control cabinet design
• 6.3.1. Weight table of electrical control cabinets for oil-fired boilers
• 6.3.2. Connecting the control cabinet
• 7. CHAPTER 7: CONTROL INTERFACE DESIGN OF OIL FIRED BOILER SYSTEM WITH WINCC
• 7.1. Objectives of designing the control interface for an oil-fired boiler system
• 7.2. Instructions for operating the system through the designed interface
• 7.2.1. Introduction to function tabs
• 7.2.2. Operating the system in different modes
• 7.2.3. Monitor operating parameters
• 7.2.4. System error warning
• 7.2.5. Setting operating parameters
• 8. CHAPTER 8: CONNECTION AND PRACTICAL OPERATION
• 8.1. Boiler system in thermal workshop
• 8.2. Install the control cabinet
• 8.2.1. Operate the system in Man mode
• 8.2.2. Operate the system in Auto mode
• 8.2.3. Operating the system in real-time mode
• 8.2.4. Direct operation with boiler
• 8.3. Actual system operation in Man mode
• 8.4. Operate in auto mode
• 8.5. Operate in realtime mode
• 8.6. Checking operational parameters
• 9. CHAPTER 9: CONCLUSION AND RECOMMENDATIONS
• Figure List
• List Table
• List Of Acronyms
• Acknowledgements

Tóm tắt

I. Thiết kế bảng điều khiển

Thiết kế bảng điều khiển là trọng tâm của đồ án, tập trung vào việc tạo ra một hệ thống điều khiển tự động cho lò hơi đốt dầu. Bảng điều khiển được thiết kế để quản lý các thông số quan trọng như nhiệt độ, áp suất và mức nước trong lò hơi. PLC S7-1200 được sử dụng làm trung tâm điều khiển, đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả cao. Thiết kế này không chỉ tối ưu hóa quy trình vận hành mà còn giảm thiểu rủi ro và chi phí bảo trì.

1.1. Hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển được xây dựng dựa trên PLC S7-1200, một thiết bị lập trình logic có khả năng xử lý tín hiệu đầu vào và đầu ra một cách linh hoạt. Hệ thống này cho phép giám sát và điều chỉnh các thông số vận hành của lò hơi một cách tự động. Các cảm biến được kết nối với PLC để thu thập dữ liệu thời gian thực, từ đó đưa ra các quyết định điều khiển chính xác.

1.2. Lập trình PLC

Lập trình PLC là bước quan trọng trong việc triển khai hệ thống điều khiển. Phần mềm TIA Portal V15 được sử dụng để viết và mô phỏng chương trình điều khiển. Các khối lệnh như timer, counter và các hàm logic được áp dụng để xử lý tín hiệu và điều khiển các thiết bị đầu ra. Quá trình lập trình đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.

II. Lò hơi đốt dầu

Lò hơi đốt dầu là thiết bị chính trong hệ thống, có nhiệm vụ tạo ra hơi nước phục vụ các quy trình công nghiệp. Đồ án tập trung vào việc thiết kế và điều khiển lò hơi để đảm bảo hiệu suất tối ưu và an toàn trong vận hành. Các thông số như nhiệt độ khói thải, áp suất hơi và mức nước được giám sát chặt chẽ để tránh các sự cố không mong muốn.

2.1. Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của lò hơi dựa trên quá trình đốt cháy nhiên liệu dầu để tạo ra nhiệt lượng, làm nóng nước và tạo hơi. Hơi nước được sử dụng trong các quy trình công nghiệp như gia nhiệt, sấy khô và khử trùng. Hệ thống điều khiển tự động giúp duy trì các thông số vận hành trong phạm vi cho phép, đảm bảo hiệu suất và an toàn.

2.2. Thông số cần kiểm soát

Các thông số cần kiểm soát bao gồm nhiệt độ khói thải, áp suất hơi và mức nước trong lò hơi. Các cảm biến được lắp đặt để đo lường các thông số này và truyền dữ liệu về PLC. Hệ thống điều khiển sẽ xử lý dữ liệu và đưa ra các lệnh điều chỉnh phù hợp, đảm bảo lò hơi hoạt động ổn định và hiệu quả.

III. Ứng dụng PLC S7 1200

PLC S7-1200 được lựa chọn làm trung tâm điều khiển trong đồ án nhờ khả năng xử lý mạnh mẽ và độ tin cậy cao. PLC này hỗ trợ kết nối với các thiết bị ngoại vi như cảm biến và động cơ, đồng thời cho phép lập trình linh hoạt để đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật phức tạp. Việc sử dụng PLC S7-1200 giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác của hệ thống điều khiển.

3.1. Kết nối và cấu hình

Kết nối và cấu hình PLC S7-1200 bao gồm việc kết nối các module đầu vào/ra và thiết lập thông số hoạt động. Các module mở rộng như analog và digital được sử dụng để xử lý tín hiệu từ cảm biến và điều khiển thiết bị đầu ra. Quá trình cấu hình được thực hiện thông qua phần mềm TIA Portal V15, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và chính xác.

3.2. Lập trình và mô phỏng

Lập trình và mô phỏng là bước quan trọng để kiểm tra và đánh giá hiệu suất của hệ thống điều khiển. Các chương trình điều khiển được viết bằng ngôn ngữ Ladder Diagram (LAD) và Function Block Diagram (FBD) trên TIA Portal V15. Quá trình mô phỏng giúp phát hiện và khắc phục các lỗi tiềm ẩn trước khi triển khai hệ thống thực tế.

IV. Đồ án tốt nghiệp công nghệ kỹ thuật nhiệt

Đồ án tốt nghiệp công nghệ kỹ thuật nhiệt tập trung vào việc ứng dụng các kiến thức chuyên ngành để thiết kế và triển khai hệ thống điều khiển lò hơi. Đồ án không chỉ đáp ứng yêu cầu học thuật mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao, giúp cải thiện hiệu suất và an toàn trong vận hành lò hơi công nghiệp.

4.1. Mục tiêu đồ án

Mục tiêu đồ án là thiết kế và chế tạo một hệ thống điều khiển tự động cho lò hơi đốt dầu, sử dụng PLC S7-1200. Hệ thống này phải đảm bảo độ chính xác, an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành. Đồ án cũng nhằm mục đích nâng cao kỹ năng thực hành và ứng dụng kiến thức lý thuyết vào thực tế.

4.2. Giá trị thực tiễn

Giá trị thực tiễn của đồ án thể hiện qua việc ứng dụng công nghệ hiện đại để cải thiện quy trình vận hành lò hơi. Hệ thống điều khiển tự động giúp giảm thiểu sự can thiệp của con người, tăng độ chính xác và giảm chi phí bảo trì. Đồ án cũng góp phần nâng cao chất lượng đào tạo trong lĩnh vực công nghệ kỹ thuật nhiệt.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION GRADUATION THESIS MAJOR: THERMAL ENGINEERING TECHNOLOGY DESIGN A CONTROL PANEL FOR AN OIL-FIRED BOILER USING PLC S7-1200 INSTRUCTOR: LAI HOAI NAM STUDENT: NGUYEN TRUONG GIANG NGUYEN DUC HUNG NGUYEN QUOC LUONG Ho Chi Minh city, July 2024 HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION UNDERGRADUATE THESIS MAJOR : THERMAL ENGINEERING TECHNOLOGY Topic : Designing a Control Panel for an Oil-Fired Boiler Using PLC S7-1200 Intructor: MSc. Lai Hoai Nam Student and ID : Nguyen Truong Giang- 19147044 Nguyen Duc Hung - 19147056 Nguyen Quoc Luong- 20147129 Ho Chi Minh City, July 2024 HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION UNDERGRADUATE THESIS MAJOR : THERMAL ENGINEERING TECHNOLOGY Topic : Designing a Control Panel for an Oil-Fired Boiler Using PLC S7-1200 Intructor: MSc. Lai Hoai Nam Student and ID : Nguyen Truong Giang- 19147044 Nguyen Duc Hung - 19147056 Nguyen Quoc Luong- 20147129 Ho Chi Minh City, July 2024 THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, July 29, 2024 GRADUATION PROJECT TASKS Student's full name: 1: Nguyễn Đức Hưng Student ID:19147056 (E-mail:[e-mail] Phone:[phone] Nguyễn Quốc Lương Student ID: 20147129 (E-mail:[e-mail] Phone:[phone] Nguyễn Trường Giang Student ID: 19147044 (E-mail: [e-mail] Phone:[phone]) Major: Thermal Engineering Technology Course:K19 K20 Class:20147CLA1 ,19147CLA2 1. Topic name: Designing a Control Panel for an Oil-Fired Boiler Using PLC S7-1200 2.

Topic task: Design of electrical cabinets, programs, control interface of the S7-1200 PLC Oil System. Product of the topic -Right to explain the project -Electrical control cabinet for oil fired boiler system using PLX S7-1200. -Electrical cabinet design drawing. - System control program on TIA Portal V15.

-Oil fired boiler control interface. Date of receipt of topic:7/2/2024. Task completion date: INSTRUCTORS Ho Chi Minh City, July 29, 2024 I THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, July, 29, 2024 GRADUATION PROJECT COMMENT FORM (Intended for instructors) Student's full name: Nguyễn Đức Hưng…….Student ID:19147056 Council:………… Student' sfull name: Nguyễn Trường Giang…Student ID:19147044 Council:………… Student' sfull name: Nguyễn Quốc Lương….Student ID:20147129 Council:………… Topic name: Designing a Control Panel for an Oil-Fired Boiler Using a PLC S7-1200 Major: Thermal Engineering Technology Full name of instructor: MSc. Lại Hoài Nam.

Comment on students' working spirit and attitude. Comment on the performance results of GRADUATION PROJECT 2. Structure and presentation method of GRADUATION PROJECT:. Evaluate: Maximum Points TT Review section score achieved 1.

Form and structure of GRADUATION PROJECT 30 Correct format with complete form and content of items 10 Objectives, tasks, overview of the topic 10 The urgency of the subject 10 2. Content of GRADUATION PROJECT 50 Ability to apply knowledge of mathematics, science and 5 engineering, social sciences. Ability to perform/analyze/synthesize/evaluate 10 The ability to design and manufacture a system, component, 15 or process that meets given requirements within realistic constraints. Ability to improve and develop 15 Ability to use technical tools, specialized software.

Evaluate the applicability of the topic 10 4. Specific products of GRADUATION PROJECT 10 Total score 100 4. Conclude:  Permitted to defend graduation project  Not allowed to defend graduation project Ho Chi Minh city, Date ___ Month 07 Year 2024 Instructor guides (Sign, write full name) III THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Thermal and Refrigeration Engineering GRADUATION PROJECT COMMENT FORM (For lecturers to review) Student's full name: Nguyễn Đức Hưng…….Student ID:19147056 Council:…………. Student' sfull name Nguyễn Trường Giang….Student ID:19147044 Council:………….

Student' sfull name Nguyễn Quốc Lương……Student ID:20147129 Council:………… Topic name: Designing a Control Panel for an Oil-Fired Boiler Using PLC S7-1200 Full name of instructor: MSc. Lại Hoài Nam. Structure and presentation method of GRADUATION PROJECT:. Evaluate: Maximum Points TT Review section score achieved 1.

Form and structure of GRADUATION PROJECT 30 Correct format with complete form and content of items 10 Objectives, tasks, overview of the topic 10 The urgency of the subject 10 2. Content of GRADUATION PROJECT 50 Ability to apply knowledge of mathematics, science and 5 engineering, social sciences. Ability to perform/analyze/synthesize/evaluate 10 The ability to design and manufacture a system, component, 15 or process that meets given requirements within realistic constraints. Ability to improve and develop 15 Ability to use technical tools, specialized software.

Evaluate the applicability of the topic 10 4. Specific products of GRADUATION PROJECT 10 Total score 100 4. Conclude:  Permitted to defend graduation project  Not allowed to defend graduation project Ho Chi Minh City, Date ____ Month 07 Year 2024 Reviewer teacher (Sign, write full name) V THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Faculty For High Quality Training CONFIRMATION OF PROJECT COMPLETION Student's full name: Nguyễn Đức Hưng…….Student ID:19147056 Council:………… Student' sfull name Nguyễn Trường Giang…Student ID:19147044 Council:………… Student' sfull name Nguyễn Quốc Lương….Student ID:20147129 Council:………… Topic name: Designing a Control Panel for an Oil-Fired Boiler Using PLC S7-1200 After receiving and adjusting according to comments from Instructors, Reviewing Teachers and members of the Security Council. I hereby commit and take responsibility for the content and form of the Graduation Project being completed in accordance with regulations and requirements.

Chairman: Teacher instructions: Teacher comments: Ho Chi Minh city, Date ____ Month 07 Year 2024 VI Table Of Contents GRADUATION PROJECT TASKS. I GRADUATION PROJECT COMMENT FORM. II GRADUATION PROJECT COMMENT FORM. IV CONFIRMATION OF PROJECT COMPLETION.

VI Figure List. XI List Table. XIV List Of Acronyms. XVI Chapter 1: INTRODUCTION AND OBJECTIVES OF THE THESIS .1 General Introduction To The Topic .2 Project Objectives To The Topic .3 Chapter 2: Introduction to PLC S7–1200 control and connection.

Overview of hardware and light status. Outstanding features of S7 - 1200. Connect the input .14 Chapter 3: Overview of SIMATIC S7 – 1200 PLC. Regulation of memory areas and symbols in PLC S7 - 1200.3 procedure to access and retrieve a memory area.

20 PLC specifies the input signal as I.Users can declare to read input signals in bits, bytes, words or Double Words.4 Setting up special bit .22 Chapter 4: Overview Of PORTAL TIA V15 Programming Software .1 Introduction about TIA PORTAL V15 software. TIA PORTAL V15 software and computer requirements .4 Write a program and enable program simulation .5 Load the program S7-1200 .6 Function blocks and how to set up function blocks.8 Real-time settings for PLC S7-1200. 43 ❖ CTUD Up/Down counter .10 Programming commands in Tia Portal V15.1 Data comparison command .3 Data movement command .4 Set and Reset commands .5 Pulse up and pulse down. 52 Chapter 5: BOILER SYSTEM, OPERATING PRINCIPLES AND PARAMETERS OF SIMATIC S7-1200.1 Introduction and classification of boilers .1 What is a boiler? .2 Classification of boilers .2 Structure and operating principle of the boiler .2 Principle of operation .3 Parameters that need to be controlled of the boiler .2 Exhaust smoke temperature.

59 Chapter 6: CONTROL PROGRAM ON SIMATIC S7 – 1200 PLC AND ELECTRICAL CABINET DESIGN .1 Introduction to electrical devices .1 Central control unit (CPU) .2 Analog expansion module .3 Implementation of Outputs .2 Program the PLC program to control the system using Tia portal V15 software. System control principles .2: Programming input signal processing .3: Establish output condition .6 Programming and simulating sensors .3 Control cabinet design .1 Weight table of electrical control cabinets for oil-fired boilers.2 Connecting the control cabinet. 88 Chapter 7: CONTROL INTERFACE DESIGN OF OIL FIRED BOILER SYSTEM WITH WINCC .2 Objectives of designing the control interface for an oil-fired boiler system .3: Instructions for operating the system through the designed interface .1 Introduction to function tabs .2 Operating the system in different modes .3 Monitor operating parameters .4 System error warning .5 Setting operating parameters. 102 Chapter 8: CONNECTION AND PRACTICAL OPERATION .1 Boiler system in thermal workshop .2 Install the control cabinet.1: Operate the system in Man mode .2: Operate the system in Auto mode .3 Operating the system in real-time mode .4 Direct operation with boiler .1 Actual system operation in Man mode .2 Operate in auto mode.3 Operate in realtime mode .5 Checking operational parameters.

113 Chapter 9: CONCLUSION AND RECOMMENDATIONS. 116 X Figure List Figure 2. 3 : Expanded signal panel in S7-1200. 5 : S7 1200 CPU and communication expansion module.

6 : 220V AC power connection. 7 : 24VDC power connection. 8 : Siemens S7-1200 AC/DC/xx PLC input connection. 9 : Sink Input Connection.

10 : Source input connection. 1 : Accessing and exporting a memory area. 2 : Device Configuration section. 3 : The Properties window appears and is at the General.

1 : TIA PORTAL V15 interface. 2 :Project View in Tia portal V15. 3 : Open Beam Portal. 4 :Create a new project in Tia portal V15.

5 : Chose device in Tia portal V15. 6 : Function window in Tia portal V15. 7 : device selection table in Tia portal V15. 8 : Program of PLC in Tia portal V15.

9 : Siemens interface in Tia portal V15. 10 : Connection interface in Tia portal V15. 11 : Device status model in Tia portal V15. 12 : Check the CPU's ip address in Tia portal V15.

13 : Check the computer's IP address. 14 : Connection interface in Tia portal V15. 15 : Block OB in Tia portal V15. 16 : Function blocks in Tia portal V15.

17 : Timer TP in Block. 18 : Timer TON in Block. 19 : Timer TOF in Main Block. 20 : TONER timer in Main Block.

21 : Add program block In Tia Portal. 22 : Add real time in Block. 23 : Date and time data Block. 24 : CTU counter in Main Block.

25 : CTD counter in Main Block. 26 : CTUD Up/Down Counter in Main Block. 27 : Data comparison command. 28 : Addition operation in Main Block.

29 : Addition calculation in block. 30 : Subtraction operation in Main Block. 31 : Multiplication operation in Main Block. 32 : Division operation in Main Block.

33 : Calculate command in Main Block. 34 : Edit calculation in Block. 35 : MOD division to get remainder in Main Block. 36 : NEG arithmetic inversion in Main Block.

37 : Data move command in Main Block. 38 : Set and Reset commands in Main Block. 39 : Up pulse and down pulse in Main Block. 1 : Boiler structure'boiler'.

3 : Fully fluidized bed boiler .1 : Central processing unit S7-12001212C AC/DC/Rly. 2 : Peripheral device connection diagram. 3 : Analog Input expansion module SM1213. 4 : SensysM5200 pressure sensor.

12 : Water level sensor. 13 : Norm_X function and Scale_X function of high pressure sensor. 14 : High pressure protection program. 15 :Overload protection program for pumping water into the boiler.

16 :Burner trouble reporting program I0. 17:Flow switch program for pumping water into tank I0. 18 : High pressure protection. 19:High exhaust temperature protection.

20:Control program for pumping water into the boiler. 21:Control program for pumping water into the boiler in Man mode. 22:Control program for pumping water into the boiler in Auto mode. 23:Control program Remote valve control.

24:Burning control program. 25:Control program the burner in Man mode. 26:Burning control program AUTO MODE. 27:Steam supply solenoid valve control program.

28:Blow program down control. 29:Program error due to overload. 30:The program reports an error due to the burner. 31:The program reports an error at the flow switch .