Xây dựng hệ thống điều kiển giám sát SCADA hệ nấu trong dây chuyền sản xuất bia chất lượng cao

Với sự phát triển nhanh nền kinh tế, các hệ thống thu thập, giám sát, xử lý dữ liệu và điều khiển các quá trình công nghiệp SCADA (Supervisory Control And Data Acquision) đã xuất hiện ngày càng nhiều trong các lĩnh vực công-nông nghiệp, khoa học vũ trụ, hàng không, công nghệ sinh học, y học, môi trờng và nhiều lĩnh vực khác. Không những thế nó còn thể hiện tính hiệu quả trong công nghiệp, giúp con ngời quan sát thu thập quản lý dữ liệu và điều khiển tự động các thiết bị từ xa.

Trong các lĩnh vực kỹ thuật công nghiệp, các hệ thống trên càng ngày càng phát triển nhanh với sự phát triển mạnh mẽ của nhu cầu thị trờng đã làm thay đổi tính chất cũng nh quy mô sản xuất của các nhà máy nhằm tăng khả năng sản xuất và cạnh tranh của nhà máy. Hệ thống điều khiển tự động phải đáp ứng yêu cầu đảm bảo độ ổn định và chính xác của các thông số đo và cập nhật các thông số đo và điều khiển với tốc độ cao nh thông số: Mức, lu lợng, và các tín hiệu điều khiển tại phòng điều khiển trung tâm. Ngoài chức năng điều khiển, các thông số còn đợc lu trữ, xử lý, lập các báo cáo đáp ứng việc theo dõi chất lợng của nhà quản lý về chấtlợng, về chi phí sản xuất, từ đó nhà quản lý có thể đa ra các quyết định nhằm điều chỉnh hoạt động sản xuất cũng nh đanh ra các quyết định kinh doanh hiệu quả.
Trớc đây khi giá nhân công rẻ và các nhà máy có quy mô nhỏ nên việc thu thập dữ liệu chủ yếu đợc thực hiện thủ công bởi các công nhân vận hành. Việc sản xuất bằng tay đòi hỏi số lợng lớn ngời lao động tuy nhiên vẫn không đạt đợc chất lợng ổn định cũng nh tăng năng suất và hiệu quả sản xuất. Khi việc thu thập dữ liệu thủ công không còn đáp ứng đợc tính chất của một nền sản xuất công nghiệp. Nhiều phần mềm cũng nh các thiết bị phần cứng liên tục đợc phát triển thay thế để đa vào thực thế sản xuất.

NỘI DUNG:

CHƯƠNG I: GIớI THIệU Về Hệ THốNG SCADA Và TổNG QUAN Về NHà MáY BIA.......7
1.1. Hệ THốNG SCADA...............................................................................................................7
1.1.1 Chức năng và nhiệm vụ cơ bản của hệ SCADA ..........................................................8
1.1.2 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống SCADA ...............................................................11
1.1.3. Hệ thống SCADA hiện đại ..............................................................................................13
1.1.4. Các ứng dụng của hệ thống SCADA ...............................................................................17
1.1.5. Mục đích áp dụng hệ thống SCADA vào sản xuất ..........................................................18
1.2. XÂY DựNG Hệ THốNG SCADA .......................................................................................19
1.2.1. Yêu cầu và cơ sở xây dựng hệ thống tự động hóa ...........................................................19
1.2.2. Thiết kế các chức năng hệ thống tự động hoá .................................................................21
1.3. giới thiệu về nhà máy bia .......................................................................................24
1.3.1. Quy trình sản xuất bia .....................................................................................................25
1.3.2. Các hiện trờng ...............................................................................................................29
1.3.3. Các thiết bị chấp hành và sensor .....................................................................................32
Chơng II: Nghiên cứu hệ thống nhà nấu....................................................................33
2.1. Lu đồ P&ID của hệ thống nhà nấu và chức năng nhiệm vụ mỗi công
đoạn ...........................................................................................................................................33
2.2. Bài toán điều khiển nhiệt độ .................................................................................42
2.2.1. Điều khiển nhiệt độ cho nồi nấu......................................................................................42
2.2.2. Điều khiển nhiệt độ cho các hệ thống khác.....................................................................43
2.3. Bài toán điều khiển lu lợng .............................................................................44
Chơng iii: nghiên cứu hệ thống scada với wincc và phần mềm điều khiển
plc ...................................................................................................................................................45
3.1. Bộ điều khiển khả trình PLC ...................................................................................45
3.1.1 Giới thiệu về PLC .............................................................................................................45
3.1.2. So sánh PLC với các hệ thống khác.................................................................................54
3.1.3. Khối điều khiển PID mềm: FB41 CONT_C ....................................................................56
3.1.3. Sử dụng FC 105 để xử lý tín hiệu cho module Analog....................................................66
3.2. Giới thiệu về WINCC......................................................................................................68
3.2.1 Chức năng của WinCC .....................................................................................................70
3.1.2 Một số đối tợng điển hình trong WinCC ........................................................................71
Chơng IV: Thiết kế hệ thống............................................................................................74
4.1. thiết kế phần cứng ......................................................................................................74
4.1.1. giải pháp dự phòng cho hệ thống....................................................................................74
4.1.2. Hệ thống dự phòng dùng WINCC ...................................................................................77
4.1.3. Các thiết bị phần cứng .....................................................................................................82
4.1.4. Cấu hình phần cứng cho Step7 ........................................................................................90
4.2. thiết kế phần mềm .......................................................................................................98
4.2.1. Lập trình PLC ..................................................................................................................98
4.2.2. Xây dựng phần mềm điều khiển bằng WINCC .............................................................105
Các kết quả đạt đợc, hạn chế và phơng hớng phát triển của đề tài
.........................................................................................................................................................109
TàI LIệU THAM KHảO...............................................................................................................110
PHụ LụC........................................................................................................................................111

LINK DOWNLOAD

Với sự phát triển nhanh nền kinh tế, các hệ thống thu thập, giám sát, xử lý dữ liệu và điều khiển các quá trình công nghiệp SCADA (Supervisory Control And Data Acquision) đã xuất hiện ngày càng nhiều trong các lĩnh vực công-nông nghiệp, khoa học vũ trụ, hàng không, công nghệ sinh học, y học, môi trờng và nhiều lĩnh vực khác. Không những thế nó còn thể hiện tính hiệu quả trong công nghiệp, giúp con ngời quan sát thu thập quản lý dữ liệu và điều khiển tự động các thiết bị từ xa.

Trong các lĩnh vực kỹ thuật công nghiệp, các hệ thống trên càng ngày càng phát triển nhanh với sự phát triển mạnh mẽ của nhu cầu thị trờng đã làm thay đổi tính chất cũng nh quy mô sản xuất của các nhà máy nhằm tăng khả năng sản xuất và cạnh tranh của nhà máy. Hệ thống điều khiển tự động phải đáp ứng yêu cầu đảm bảo độ ổn định và chính xác của các thông số đo và cập nhật các thông số đo và điều khiển với tốc độ cao nh thông số: Mức, lu lợng, và các tín hiệu điều khiển tại phòng điều khiển trung tâm. Ngoài chức năng điều khiển, các thông số còn đợc lu trữ, xử lý, lập các báo cáo đáp ứng việc theo dõi chất lợng của nhà quản lý về chấtlợng, về chi phí sản xuất, từ đó nhà quản lý có thể đa ra các quyết định nhằm điều chỉnh hoạt động sản xuất cũng nh đanh ra các quyết định kinh doanh hiệu quả.
Trớc đây khi giá nhân công rẻ và các nhà máy có quy mô nhỏ nên việc thu thập dữ liệu chủ yếu đợc thực hiện thủ công bởi các công nhân vận hành. Việc sản xuất bằng tay đòi hỏi số lợng lớn ngời lao động tuy nhiên vẫn không đạt đợc chất lợng ổn định cũng nh tăng năng suất và hiệu quả sản xuất. Khi việc thu thập dữ liệu thủ công không còn đáp ứng đợc tính chất của một nền sản xuất công nghiệp. Nhiều phần mềm cũng nh các thiết bị phần cứng liên tục đợc phát triển thay thế để đa vào thực thế sản xuất.

NỘI DUNG:

CHƯƠNG I: GIớI THIệU Về Hệ THốNG SCADA Và TổNG QUAN Về NHà MáY BIA.......7
1.1. Hệ THốNG SCADA...............................................................................................................7
1.1.1 Chức năng và nhiệm vụ cơ bản của hệ SCADA ..........................................................8
1.1.2 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống SCADA ...............................................................11
1.1.3. Hệ thống SCADA hiện đại ..............................................................................................13
1.1.4. Các ứng dụng của hệ thống SCADA ...............................................................................17
1.1.5. Mục đích áp dụng hệ thống SCADA vào sản xuất ..........................................................18
1.2. XÂY DựNG Hệ THốNG SCADA .......................................................................................19
1.2.1. Yêu cầu và cơ sở xây dựng hệ thống tự động hóa ...........................................................19
1.2.2. Thiết kế các chức năng hệ thống tự động hoá .................................................................21
1.3. giới thiệu về nhà máy bia .......................................................................................24
1.3.1. Quy trình sản xuất bia .....................................................................................................25
1.3.2. Các hiện trờng ...............................................................................................................29
1.3.3. Các thiết bị chấp hành và sensor .....................................................................................32
Chơng II: Nghiên cứu hệ thống nhà nấu....................................................................33
2.1. Lu đồ P&ID của hệ thống nhà nấu và chức năng nhiệm vụ mỗi công
đoạn ...........................................................................................................................................33
2.2. Bài toán điều khiển nhiệt độ .................................................................................42
2.2.1. Điều khiển nhiệt độ cho nồi nấu......................................................................................42
2.2.2. Điều khiển nhiệt độ cho các hệ thống khác.....................................................................43
2.3. Bài toán điều khiển lu lợng .............................................................................44
Chơng iii: nghiên cứu hệ thống scada với wincc và phần mềm điều khiển
plc ...................................................................................................................................................45
3.1. Bộ điều khiển khả trình PLC ...................................................................................45
3.1.1 Giới thiệu về PLC .............................................................................................................45
3.1.2. So sánh PLC với các hệ thống khác.................................................................................54
3.1.3. Khối điều khiển PID mềm: FB41 CONT_C ....................................................................56
3.1.3. Sử dụng FC 105 để xử lý tín hiệu cho module Analog....................................................66
3.2. Giới thiệu về WINCC......................................................................................................68
3.2.1 Chức năng của WinCC .....................................................................................................70
3.1.2 Một số đối tợng điển hình trong WinCC ........................................................................71
Chơng IV: Thiết kế hệ thống............................................................................................74
4.1. thiết kế phần cứng ......................................................................................................74
4.1.1. giải pháp dự phòng cho hệ thống....................................................................................74
4.1.2. Hệ thống dự phòng dùng WINCC ...................................................................................77
4.1.3. Các thiết bị phần cứng .....................................................................................................82
4.1.4. Cấu hình phần cứng cho Step7 ........................................................................................90
4.2. thiết kế phần mềm .......................................................................................................98
4.2.1. Lập trình PLC ..................................................................................................................98
4.2.2. Xây dựng phần mềm điều khiển bằng WINCC .............................................................105
Các kết quả đạt đợc, hạn chế và phơng hớng phát triển của đề tài
.........................................................................................................................................................109
TàI LIệU THAM KHảO...............................................................................................................110
PHụ LụC........................................................................................................................................111

LINK DOWNLOAD

Chuyên mục: D. Luận văn D. Luận văn chuyên ngành Điện - Điện tử (Electrical & Electronic) D. Luận văn kỹ thuật