Thiết kế hệ điều khiển nhiệt độ lò nung gốm sứ dùng PLC S7-300 (Thuyết minh + Bản vẽ) Full



Nước ta đang trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá để từng bước bắt kịp sự phát triển trong khu vực Đông Nam Á và thế giới về mọi mặt kinh tế xã hội. Công nghiệp sản xuất hàng hoá đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế. Việc tự động hoá là sự lựa chọn không tránh khỏi trong mọi lĩnh vực nhằm tạo ra sản phẩm chất lượng cao, tăng khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường.

Cùng với sự phát triển của các ngành sản xuất khác, ngành gốm, sứ cũng phát triển mạnh, các mặt hàng đa dạng về chủng loại, mầu sắc hoa văn phong phú.

Các trang thiết bị máy móc phục vụ trong công nghiệp ở nước ta đa số còn lạc hậu song do nhu cầu sản xuất số máy này vẫn được khai thác. Với nguồn đầu tư mới hạn hẹp do đó bên cạnh việc mua sắm những trang thiết bị mới, hiện đại cần phải cải tạo nâng cấp các hệ thống thiết bị máy móc cũ để đáp ứng cho nhu cầu sản xuất. Việc nâng cấp các hệ thống này nhằm nâng cao mức độ tự động hoá, tăng năng suất trong sản xuất. Bước thực hiện việc cải tạo nâng cấp một hệ thống máy móc đầu tiên là thay thế hệ thống điều khiển cũ sử dụng rơle bằng một thiết bị điều khiển có thể lập trình được là PLC nhằm làm cho mạch điều khiển của hệ thống gọn nhẹ, hoạt động chính xác đáng tin cậy hơn và quan trọng nhất là dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển khi có yêu cầu. PLC là một thiết bị điều khiển công nghiệp mới đã và đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam.

Vấn đề tự động hoá trong công nghiệp để giảm bớt lao động chân tay và nâng cao năng suất lao động, là một trong những đề tài được các bạn sinh viên, các thầy cô ở những trường kỹ thuật quan tâm và nghiên cứu nhiều nhất. Việc khảo sát sử dụng phần mềm lập trình cho PLC họ SIMATIC S7 để điều khiển nhiệt độ lò nung gốm, sứ là nội dung của tập đồ án tốt nghiệp mà em thiết kế.



NỘI DUNG:



Chương 1. Giới thiệu về lò nung.................................................................................. 1

1.1. Cấu tạo hệ thống lò nung công nghiệp.......................................................... 1

1.1.1. Cấu tạo cụm Thân lò TL-01-00-00.................................................. 1

1.1.2. Cụm xe lò......................................................................................... 6

1.1.3. Cụm cửa lò........................................................................................7

1.1.4. Cụm ống khói................................................................................... 7

1.5.5. Cụm đường ống................................................................................ 8

1.1.6. Sơ đồ cấu trúc lò............................................................................... 9

1.2. Các trang thiết bị chính của lò nung sứ.......................................................... 9

1.3. Hệ thống cấp gas và gió...................................................................................10

1.3.1. Cung cấp gas......................................................................................10

1.3.2. Cung cấp khí đốt................................................................................11

1.4. Các nhóm vòi đốt.............................................................................................11

1.5. Khí thải............................................................................................................11

1.6. Quy trình nung gốm, sứ...................................................................................12

Chương 2. Giới thiệu bộ điều khiển lập trình PLC.......................................................13

2.1. Các bộ điều khiển bằng chương trình........ ......................................................13

2.1.1. Giới thiệu chung về PLC.....................................................................13

2.1.2. Nhiệm vụ đặt ra cho các bộ điều khiển bằng chương trình.................13

2.1.3. Lợi thế của việc dùng PLC trong tự động hoá.................................... 14

2.2. Cấu trúc của các bộ điều khiển bằng chương trình............................................14 Chương 3. Thiết kế hệ điều khiển cho lò nung trên nền PLC S7-300...........................19

3.1. Giới thiệu về PLC S7-300..................................................................................19

3.1.1. Các module PLC S7-300......................................................................19

3.2. Cấu trúc hệ thống điều khiển tập chung............................................................ 23

3.2.1. Hệ thống điều khiển tập chung và địa chỉ các cổng vào ra tương tự... 25

3.2.2. Hệ thống điều khiển tập chung và địa chỉ các cổng vào ra số............. 25

Chương 4. Phần mềm Step 7.............................................................................................26

4.1. Chức năng của phần mềm Step 7....................................................................... 26

4.2. Các bước thực hiện để viết một chương trình điều khiển ..................................26

4.3. Hệ lệnh của phần mềm Step 7............................................................................26

4.3.1. Nhóm lệnh logic tiếp điểm...................................................................27

4.3.2. Lệnh đọc, ghi và đảo vị trí bytes trong hai thanh ghi ACCU1 và ACCU2................................................................................................32

4.3.3. Các lệnh logic thực hiện trên thanh ghi ACCU................................... 33

4.3.4. Nhóm lệnh tăng giảm nội dung thanh ghi ACCU............................... 35

4.3.5. Nhóm lệnh dịch chuyển nội dung thanh ghi ACCU............................ 35

4.3.6. Nhóm lệnh so sánh số nguyên 16 bits..................................................37

4.3.7. Nhóm lệnh so sánh 2 số nguyên 32 bits...............................................38

4.3.8. Nhóm lệnh so sánh 2 số thực 32 bits....................................................39

4.3.9. Các lệnh toán học..................................................................................39

4.4. Bộ thời gian (Timer)........................................................................................... 42

4.4.1. Nguyên tắc hoạt động........................................................................... 42

4.4.2. Khai báo sử dụng................................................................................ 42

4.4.3. Đọc nội dung thanh ghi T-Word (CV)................................................43

4.5. Bộ đếm (Counter)..............................................................................................43

4.5.1. Nguyên tắc hoạt động........................................................................ 43

4.5.2. Khai báo sử dụng............................................................................... 43

4.5.3. Đọc nội dung thanh ghi C-Word........................................................44

4.6. Phương pháp lập trình.......................................................................................44

4.6.1. Lập trình tuyến tính............................................................................44

4.6.2. Lập trình có cấu trúc...........................................................................45

4.7. Các khố OB đặc biệt và ham FCS trong quản lý đồng bộ hệ thống..................49

4.7.1. Các khối OB đặc biệt..........................................................................49

Chương 5. Chương trình điều khiển hệ thống nhiệt độ lò nung dùng PLC S7-300....53

5.1. Sơ đồ công nghệ hệ thống lò nung................................................................... 53

5.2. Nguyên lý làm việc của lò nung.......................................................................53

5.2.1. Thao tác sấy, đốt lò nung sản phẩm.................................................. 53

5.2.2. Thao tác ngừng lò...............................................................................56

5.3. Quy định vào ra của chương trình điều khiển.................................................. 57

5.3.1. Bảng phân công đầu vào.................................................................... 57

5.3.2. Bảng phân công đầu ra....................................................................... 58

5.4. Lưu đồ thuật giải các chương trình....................................................................60

5.4.1. Chương trình sấy bằng nhiệt bức xạ .................................................. 60 4.2.2. Chương trình nung...............................................................................64

4.2.3. Chương trình ngừng hoạt động lò........................................................68






Nước ta đang trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá để từng bước bắt kịp sự phát triển trong khu vực Đông Nam Á và thế giới về mọi mặt kinh tế xã hội. Công nghiệp sản xuất hàng hoá đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế. Việc tự động hoá là sự lựa chọn không tránh khỏi trong mọi lĩnh vực nhằm tạo ra sản phẩm chất lượng cao, tăng khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường.

Cùng với sự phát triển của các ngành sản xuất khác, ngành gốm, sứ cũng phát triển mạnh, các mặt hàng đa dạng về chủng loại, mầu sắc hoa văn phong phú.

Các trang thiết bị máy móc phục vụ trong công nghiệp ở nước ta đa số còn lạc hậu song do nhu cầu sản xuất số máy này vẫn được khai thác. Với nguồn đầu tư mới hạn hẹp do đó bên cạnh việc mua sắm những trang thiết bị mới, hiện đại cần phải cải tạo nâng cấp các hệ thống thiết bị máy móc cũ để đáp ứng cho nhu cầu sản xuất. Việc nâng cấp các hệ thống này nhằm nâng cao mức độ tự động hoá, tăng năng suất trong sản xuất. Bước thực hiện việc cải tạo nâng cấp một hệ thống máy móc đầu tiên là thay thế hệ thống điều khiển cũ sử dụng rơle bằng một thiết bị điều khiển có thể lập trình được là PLC nhằm làm cho mạch điều khiển của hệ thống gọn nhẹ, hoạt động chính xác đáng tin cậy hơn và quan trọng nhất là dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển khi có yêu cầu. PLC là một thiết bị điều khiển công nghiệp mới đã và đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam.

Vấn đề tự động hoá trong công nghiệp để giảm bớt lao động chân tay và nâng cao năng suất lao động, là một trong những đề tài được các bạn sinh viên, các thầy cô ở những trường kỹ thuật quan tâm và nghiên cứu nhiều nhất. Việc khảo sát sử dụng phần mềm lập trình cho PLC họ SIMATIC S7 để điều khiển nhiệt độ lò nung gốm, sứ là nội dung của tập đồ án tốt nghiệp mà em thiết kế.



NỘI DUNG:



Chương 1. Giới thiệu về lò nung.................................................................................. 1

1.1. Cấu tạo hệ thống lò nung công nghiệp.......................................................... 1

1.1.1. Cấu tạo cụm Thân lò TL-01-00-00.................................................. 1

1.1.2. Cụm xe lò......................................................................................... 6

1.1.3. Cụm cửa lò........................................................................................7

1.1.4. Cụm ống khói................................................................................... 7

1.5.5. Cụm đường ống................................................................................ 8

1.1.6. Sơ đồ cấu trúc lò............................................................................... 9

1.2. Các trang thiết bị chính của lò nung sứ.......................................................... 9

1.3. Hệ thống cấp gas và gió...................................................................................10

1.3.1. Cung cấp gas......................................................................................10

1.3.2. Cung cấp khí đốt................................................................................11

1.4. Các nhóm vòi đốt.............................................................................................11

1.5. Khí thải............................................................................................................11

1.6. Quy trình nung gốm, sứ...................................................................................12

Chương 2. Giới thiệu bộ điều khiển lập trình PLC.......................................................13

2.1. Các bộ điều khiển bằng chương trình........ ......................................................13

2.1.1. Giới thiệu chung về PLC.....................................................................13

2.1.2. Nhiệm vụ đặt ra cho các bộ điều khiển bằng chương trình.................13

2.1.3. Lợi thế của việc dùng PLC trong tự động hoá.................................... 14

2.2. Cấu trúc của các bộ điều khiển bằng chương trình............................................14 Chương 3. Thiết kế hệ điều khiển cho lò nung trên nền PLC S7-300...........................19

3.1. Giới thiệu về PLC S7-300..................................................................................19

3.1.1. Các module PLC S7-300......................................................................19

3.2. Cấu trúc hệ thống điều khiển tập chung............................................................ 23

3.2.1. Hệ thống điều khiển tập chung và địa chỉ các cổng vào ra tương tự... 25

3.2.2. Hệ thống điều khiển tập chung và địa chỉ các cổng vào ra số............. 25

Chương 4. Phần mềm Step 7.............................................................................................26

4.1. Chức năng của phần mềm Step 7....................................................................... 26

4.2. Các bước thực hiện để viết một chương trình điều khiển ..................................26

4.3. Hệ lệnh của phần mềm Step 7............................................................................26

4.3.1. Nhóm lệnh logic tiếp điểm...................................................................27

4.3.2. Lệnh đọc, ghi và đảo vị trí bytes trong hai thanh ghi ACCU1 và ACCU2................................................................................................32

4.3.3. Các lệnh logic thực hiện trên thanh ghi ACCU................................... 33

4.3.4. Nhóm lệnh tăng giảm nội dung thanh ghi ACCU............................... 35

4.3.5. Nhóm lệnh dịch chuyển nội dung thanh ghi ACCU............................ 35

4.3.6. Nhóm lệnh so sánh số nguyên 16 bits..................................................37

4.3.7. Nhóm lệnh so sánh 2 số nguyên 32 bits...............................................38

4.3.8. Nhóm lệnh so sánh 2 số thực 32 bits....................................................39

4.3.9. Các lệnh toán học..................................................................................39

4.4. Bộ thời gian (Timer)........................................................................................... 42

4.4.1. Nguyên tắc hoạt động........................................................................... 42

4.4.2. Khai báo sử dụng................................................................................ 42

4.4.3. Đọc nội dung thanh ghi T-Word (CV)................................................43

4.5. Bộ đếm (Counter)..............................................................................................43

4.5.1. Nguyên tắc hoạt động........................................................................ 43

4.5.2. Khai báo sử dụng............................................................................... 43

4.5.3. Đọc nội dung thanh ghi C-Word........................................................44

4.6. Phương pháp lập trình.......................................................................................44

4.6.1. Lập trình tuyến tính............................................................................44

4.6.2. Lập trình có cấu trúc...........................................................................45

4.7. Các khố OB đặc biệt và ham FCS trong quản lý đồng bộ hệ thống..................49

4.7.1. Các khối OB đặc biệt..........................................................................49

Chương 5. Chương trình điều khiển hệ thống nhiệt độ lò nung dùng PLC S7-300....53

5.1. Sơ đồ công nghệ hệ thống lò nung................................................................... 53

5.2. Nguyên lý làm việc của lò nung.......................................................................53

5.2.1. Thao tác sấy, đốt lò nung sản phẩm.................................................. 53

5.2.2. Thao tác ngừng lò...............................................................................56

5.3. Quy định vào ra của chương trình điều khiển.................................................. 57

5.3.1. Bảng phân công đầu vào.................................................................... 57

5.3.2. Bảng phân công đầu ra....................................................................... 58

5.4. Lưu đồ thuật giải các chương trình....................................................................60

5.4.1. Chương trình sấy bằng nhiệt bức xạ .................................................. 60 4.2.2. Chương trình nung...............................................................................64

4.2.3. Chương trình ngừng hoạt động lò........................................................68




M_tả
M_tả

Không có nhận xét nào: