11039_Thiết kế hệ thống điều khiển trộn sơn bằng PLC

1
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG

ISO 9001:2008

THIẾT KẾ LẬP TRÌNH HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BƠM
VÀ TRỘN LIỆU SỬ DỤNG PLC S7-200

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP

HẢI PHÕNG-2015
2
BỘ GIÁO DỤC& ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG

ISO 9001:2008

THIẾT KẾ LẬP TRÌNH HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BƠM
VÀ TRỘN LIỆU SỬ DỤNG PLC S7-200

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP

Sinh viên: Vũ văn Luận
Ngƣời hƣớng dẫn: T.S Nguyễn Trọng Thắng

HẢI PHÕNG-2015

3
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP TỰ DO HẠNH PHÖC
—————-o0o—————–
BỘ GIÁO DỤC& ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Sinh viên : Vũ Văn Luận – mã SV: 1112102009
Lớp : ĐC1501- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp.
Tên đề tài: Thiết kế, lập trình hệ thống tự động bơm và trộn liệu sử
dụng PLC S7-200

4

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI
1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp(về
lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ).
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán.
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp:………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
5
CÁC CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Ngƣời hƣớng dẫn thứ 1.
Họ và tên :

Học hàm, học vị :

Cơ quan công tác :

Nội dung hƣớng dẫn :
Nguyễn Trọng Thắng
Tiến sĩ
Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng
Toàn bộ đồ án
Ngƣời hƣớng dẫn thứ 2.
Họ và tên :

Học hàm, học vị :

Cơ quan công tác :

Nội dung hƣớng dẫn :

Đề tài tốt nghiệp đƣợc giao ngày……tháng…..năm 2015.
Yêu cầu phải hoàn thành xong trƣớc ngày……tháng……năm 2015.
Đã nhận nhiệm vụ ĐT.T.N.
Sinh viên

Vũ Văn Luận
Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N
Cán bộ hƣớng dẫn ĐT.T.N

T.S Nguyễn Trọng Thắng

Hải Phòng, ngày……tháng…….năm 2015
HIỆU TRƢỞNG

GS.TS.NGƢT TRẦN HỮU NGHỊ
6
PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
1. Tinh thần, thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp.
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
2. Đánh giá chất lƣợng của Đ.T.T.N( so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong
nhiệm vụ Đ.T.T.N, trên các mặt lý luận thực tiễn, tính toán giá trị sử dụng,
chất lƣợng các bản vẽ…)
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
3. Cho điểm của cán bộ hƣớng dẫn
(Điểm ghi bằng số và chữ)

Ngày…..tháng……năm 2015
Cán bộ hƣớng dẫn chính
(Ký và ghi rõ họ tên)

7
NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI CHẤM PHẢN BIỆN
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
1. Đánh giá chất lƣợng đề tài tốt nghiệp về các mặt thu thập và phân tích số
liệu ban đầu, cơ sở lý luận chọn phƣơng án tối ƣu, cách tính toán chất lƣợng
thuyết minh và bản vẽ, giá trị lý luận và thực tiễn đề tài.
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………..
2. Cho điểm của cán bộ chấm phản biện
( Điểm ghi bằng số và chữ)

Ngày……tháng…….năm 2015
Ngƣời chấm phản biện
(Ký và ghi rõ họ tên)

8
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, đất nƣớc ta bƣớc vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hóa, để
quá trình này phát triển nhanh chúng ta cần tập trung đầu tƣ vào các dây
chuyền sản xuất tự động hóa, nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất, nâng cao
năng suất lao động và cho ra sản phẩm có chất lƣợng cao. Một trong những
phƣơng án đầu tƣ vào tự động hoá là việc ứng dụng PLC vào các dây chuyền
sản xuất. Đối với những tính năng tiện ích của hệ thống PLC nên hiện nay bộ
điều khiển này đang đƣợc sử dung rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau.
Để điều khiển hệ thống trộn sơn ta có nhiều cách khác nhau nhƣ dùng rơle
thời gian, dùng vi điều khiển…vv. Với những ƣu điểm vƣợt trội nhƣ: giá
thành hạ, dễ thi công lắp đặt, dễ sửa chữa, chất lƣợng làm việc ổn định linh
hoạt… , nên hiện nay PLC (Program Logic Control – thiết bị điều khiển lập
trình đƣợc) đƣợc sử dụng rất rộng rãi để điều khiển hệ thống trộn sơn.
Xuất phát từ tình hình thực tế trên và ham muốn hiểu biết về PLC, em xin
chọn đề tài làm tốt nghiệp: “Thiết kế hệ thống điều khiển trộn sơn bằng
PLC ” .
Đề tài gồm ba phần chính với nội dung cơ bản nhƣ sau:

Chƣơng 1. Tìm hiều về hệ thống trộn sơn.

Chƣơng 2. Tổng quan về PLC S7 – 200.

Chƣơng 3. Thiết kế, xây dựng hệ thống điều khiển trộn sơn bằng
PLC S7 – 200.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Trọng Thắng cùng các thầy cô
trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này. Do còn nhiều hạn
chế về kiến thức nên bản đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, em rất
mong nhận đƣợc sự góp ý của các thầy cô để em có thể hoàn thiện kiến thức
của mình.
9
CHƢƠNG 1.
TÌM HIỀU VỀ HỆ THỐNG TRỘN SƠN
1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN.
1.1.1. Lịch sử phát triển ngành sơn thế giới.
Sơn (hoặc có thể gọi là chất phủ bề mặt) đƣợc dùng để trang trí mỹ
thuật hoặc bảo vệ các bề mặt vật liệu cần sơn. Sơn đã đƣợc loài ngƣời cổ xƣa
chế biến từ các vật liệu thiên nhiên sẵn có để tạo các bức tranh trên nền đá ở
nhiều hang động nhằm ghi lại hình ảnh sinh hoạt cuộc sống thƣờng ngày mà
ngành khảo cổ học thế giới đã xác định đƣợc niên đại cách đây khoảng 25.000
năm. Ai Cập đã biết chế tạo sơn mỹ thuật từ năm 3000 – 600 trƣớc công
nguyên Hy Lạp và La Mã đã chế tạo sơn dầu béo vừa có tác dụng trang trí
vừa có tính chất bảo vệ các bề mặt cần sơn trong thời kỳ năm 600 trƣớc công
nguyên đến năm 400 sau công nguyên và mãi đến thế kỷ 13 sau công nguyên
các nƣớc khác của Châu Âu mới biết đến công nghệ sơn này và đến cuối thế
kỷ 18 mới bắt đầu có các nhà sản xuất sơn chuyên nghiệp do yêu cầu về sơn
tăng mạnh.
Cuộc cách mạng kỹ thuật của thế giới đã tác động thúc đẩy phát triển ngành
công nghiệp sơn từ thế kỷ 18 nhƣng chất lƣợng sơn bảo vệ và trang trí vẫn
chƣa cao vì nguyên liệu chế tạo sơn đi từ các loại dầu nhựa thiên nhiên và các
loại bột màu vô cơ có chất lƣợng thấp.
Ngành công nghiệp sơn chỉ có thể phát triển nhảy vọt khi xuất hiện trên thị
trƣờng các loại nhựa tổng hợp tạo màng sơn cùng với các loại bột màu hữu cơ
chất lƣợng cao và nhất là sự xuất hiện của sản phẩm bột màu trắng đioxit titan
(TiO2) là loại bột màu chủ đạo, phản ánh sự phát triển của công nghiệp sơn
10
màu. Các mốc phát triển công nghiệp sơn (đƣợc khởi đầu từ thế kỷ 20 đến
cuối thế kỷ 20) có thể đƣợc phản ánh nhƣ sau:
– Năm 1923: nhựa Nitrocellulose, alkyd
– Năm 1924: Bột màu TiO2
– Năm 1928: Nhựa Phenol tan trong dầu béo
– Năm 1930: Nhựa Amino Urea Formaldehyde
– Năm 1933: Nhựa Vinyl Clorua đồng trùng hợp
– Năm 1934: Nhựa nhũ tƣơng trong gốc dầu
– Năm 1936: Nhựa Acrylic nhiệt rắn
– Năm 1937: Nhựa Polyurethan
– Năm 1939: Nhựa Amino melamin Formaldehyde
– Năm 1944: Sơn gốc Silicone
– Năm 1947: Nhựa Epoxy
– Năm 1950: Nhựa PVA và Acrylic laquer
– Năm 1955: Sơn bột tĩnh điện
– Năm 1958: Sơn xe hơi gốc Acrylic laquer sơn nhà gốc nhựa
latex
– Năm 1960: Sơn công nghiệp gốc nƣớc
– Năm 1962: Sơn điện di kiểu Anode
– Năm 1963: Sơn đóng rắn bằng tia EB và UV
– Năm 1971: Sơn điện di kiểu catode
Trong tƣơng lai, thách thức của ngành công nghiệp sơn toàn cầu phải
giải quyết bài toán quen thuộc là tìm đƣợc giải pháp cân bằng giữa một bên là
sức ép về chi phí của năng lƣợng, nguyên liệu và đáp ứng quy định luật an
toàn môi trƣờng của chính phủ với một bên là yêu cầu của thị trƣờng là chất
sơn phải hoàn hảo với giá cả tốt nhất. Các thách thức này sẽ tạo ra nhiều cơ
hội cho ngành sơn công nghiệp thế giới nghiên cứu và triển khai các giải pháp
11
công nghệ mới, nguyên liệu mới và sản phẩm mới đó chắc chắn cũng là tác
động tích cực đối với sự phát triển hơn nữa của ngành công nghiệp này.
1.1.2 Lịch sử phát triển ngành sơn Việt Nam.
Ở Việt Nam, cha ông ta từ gần 400 năm trƣớc đã biết dùng sơn ta từ
cây sơn mọc tự nhiên chế biến thành sơn trang trí và bảo vệ cho chất lƣợng gỗ
của các pho tƣợng thờ, các tấm hoành phi câu đối “sơn son thiếp vàng”, lớp
sơn bảo vệ này chất lƣợng hầu nhƣ không thay đổi sau hàng trăm năm sử
dụng, sơn ta đến nay vẫn đƣợc coi là nguyên liệu chất lƣợng cao dùng cho
ngành tranh sơn mài đƣợc ƣa chuộng cả trong và ngoài nƣớc hoặc một số loại
dầu béo nhƣ: dầu chẩu và dầu lai hoặc nhựa thông từ cây thông ba lá mọc tự
nhiên tại Việt Nam, từ lâu đã đƣợc ngƣời dân chế biến thành dầu bóng (clear
– varnish) gọi nôm na là “quang dầu” dùng trang trí và bảo vệ cho “nón lá”
hoặc “đồ gỗ”, nội ngoại thất.
Tuy nhiên, việc sử dụng sơn nói trên chỉ mang tính chất tự phát từ nhu
cầu đời sống thƣờng ngày, đến năm 1913 – 1914 ở Việt Nam mới xuất hiện
một xƣởng sơn dầu ở Hải Phòng do ngƣời Pháp mở mang nhãn hiệu
TESTUDO , tiếp sau đó vài năm hãng sơn Việt Nam đầu tiên “Công ty sơn
Nguyễn Sơn Hà” đƣợc thành lập và tiếp theo có các hãng sơn ở Hà Nội là
Thăng Long, Gecko. Trong đó cần chú ý là loại sơn RESISTANCO của hãng
sơn Nguyễn Sơn Hà rất đƣợc ngƣời tiêu dùng trong và ngoài nƣớc ƣa chuộng,
đây có thể nói là hãng sơn đầu tiên lớn nhất tại Việt Nam lúc ấy và còn để lại
giấu ấn lịch sử tới ngày nay là Công ty cổ phần sơn Hải Phòng phát triển từ
mảnh đất mang tên Xí nghiệp sơn Phú Hà (hậu duệ sau này của ông Nguyễn
Sơn Hà). Vì vậy có thể nói rằng: ông Nguyễn Sơn Hà chính là ông tổ ngành
sơn Việt Nam.
Ngành sơn Việt Nam sau khi đạt đƣợc sự phát triển ổn định từ khi
thành lập, giai đoạn từ năm 2000 đến năm 2007 là quá trình phát triển với tốc
12
độ cao cùng với sự tăng trƣởng không ngừng của nền kinh tế Việt Nam với
các đặc điểm phát triển nhƣ sau:
Phát triển mạnh về sản lƣợng và chủng loại sơn: Sơn trang trí chiếm tỉ
trọng lớn, tăng trƣởng trung bình 25%/năm, sơn tàu biển, bảo vệ, sơn công
nghiệp ngày càng phát triển theo yêu cầu thị trƣờng (xem bảng số liệu các
năm 1995 đến 2007 về phát triển thị trƣờng sơn Việt Nam do Hiệp hội sơn và
mực in Việt Nam – VPIA công bố).
Đến năm 2007 đã có mặt tại Việt Nam hầu hết các hãng sơn lớn của thế
giới dƣới hình thức đầu tƣ 100% vốn nƣớc ngoài hoặc gia công hợp tác sản
xuất với các công ty Sơn Việt Nam. Bên cạnh đó, nhiều công ty Sơn Việt
Nam (dạng cổ phần hoặc tƣ nhân 100% vốn Việt Nam cũng mạnh dạn mở
rộng hoặc xây mới nhà máy, đầu tƣ thiết bị công nghệ mới, nâng cao chất
lƣợng sản phẩm sơn cạnh tranh thị trƣờng theo yêu cầu ngƣời tiêu thụ. Có thể
nói sự phát triển với tốc độ cao về sản lƣợng công nghệ mới và nâng cao chất
lƣợng sản phẩm đã tạo ra bức tranh ngoạn mục của phát triển ngành sơn Việt
Nam trong giai đoạn này. Sự phân chia thị trƣờng các loại sơn tại Việt Nam
đến năm 2007 đã đạt mức quân bình kiểu “tám lạng nửa cân” giữa các thƣơng
hiệu lớn không phân biệt “nƣớc ngoài” hay “nội địa” có thể kể ra nhƣ sau:

Về sơn trang trí: 4 ORANGES – AKZO (ICI) DECORATIVE –
NIPPON – KOVA – TISON BẠCH TUYẾT – SƠN TỔNG HỢP…

Về sơn tàu biển và bảo vệ: INTERPAINTS – SƠN HẢI PHÕNG –
SƠN JOTUN – SƠN Á ĐÔNG – SƠN HẢI ÂU…

Về sơn đồ gỗ: AKZO INDUSTRY COATINGS – ĐẠI HƢNG –
VALSPA SHERWIN WILLIAMS – ĐẠI KIỀU – HÓA KEO BÌNH THẠNH
– XUÂN AN –DUY HOÀNG …

Về sơn bột: AKZO CHANG CHENG – JOTUN- ĐẠI PHÖ – TÂN
NAM PHÁT – Á ĐÔNG – SƠN TỔNG HỢP HÀ NỘI
13

Về sơn coil (tấm lợp): Á ĐÔNG – AKZO INDUSTRY COATINGS –
PPG COATINGS – BECKER – KCC YUNGCHI…
Về các loại sơn khác (ví dụ: Sơn ô tô OEM, sơn sàn, sơn kẻ đƣờng, sơn
can, sơn plastic…) các thƣơng hiệu: Sơn tổng hợp Hà Nội, Nippon, PPG,
KOVA, Sơn Hải Phòng…
Dòng sản phẩm với công nghệ mới nhất của thế giới và khu vực là sơn
trang trí gốc nƣớc sử dụng bột dioxit titan (TiO2) nano chất lƣợng cao đã đƣợc
nhiều hãng sơn tại Việt Nam sản xuất bán ở thị trƣờng hoặc các loại sơn công
nghiệp gốc nƣớc từ Epoxy, Polyurethan chất lƣợng cao cũng đã đƣợc sản xuất
bán ra thị trƣờng theo xu hƣớng sản phẩm thân thiện môi trƣờng. Tuy nhiên,
số lƣợng yêu cầu sử dụng chƣa nhiều do giá sản phẩm còn cao.
Số lƣợng nhà sản xuất sơn bắt đầu tăng trƣởng mạnh: năm 2002 có 60
doanh nghiệp – năm 2004: 120 doanh nghiệp – năm 2006: 168 doanh nghiệp
– năm 2008: 187 doanh nghiệp – năm 2009 (theo số thống kê cập nhật chƣa
đƣợc kiểm tra): khoảng 250 doanh nghiệp.
Nhận xét chung về thị phần và phân chia thị phần sơn Việt Nam thấy
rằng:

+ Cho đến năm 2008 các doanh nghiệp có vốn đầu tƣ nƣớc ngoài
(khoảng hơn 30 doang nghiệp) vẫn chiếm 60% thị phần, 40% còn lại là phần
các doanh nghiệp Việt Nam.
+ Sơn trang trí chiếm tỉ trọng lớn về thể tích (64 – 66%) tổng sản lƣợng
nhƣng lại có giá trị thấp, ứng với (41 – 45%) về trị giá.
Với đặc điểm phát triển tốc độ cao trong giai đoạn này có mức tăng
trƣởng trung bình 15 – 20% năm, số lƣợng Doanh nghiệp sản xuất sơn ngày
càng gia tăng Việt Nam trở thành “điểm nóng” thu hút đầu tƣ của các nƣớc
trong khu vực và quốc tế vào ngành công nghiệp sơn. Hiệp hội ngành nghề
14
sơn – mực in Việt Nam (tên giao dịch VPIA) đƣợc thành lập 25/4/2008 từ tổ
chức tiền thân là phân hội sơn – mực in thuộc Hội hóa học – Tp.Hồ Chí Minh.
Ngay năm đầu tiên thành lập, tính đến 21/4/2009 VPIA đã quy tụ 112 Hội
viên Doanh nghiệp có liên quan đến ngành nghề (trong số 71 Hội viên là
doanh nghiệp sản xuất có: 54 doanh nghiệp sản xuất sơn, 10 doanh nghiệp sản
xuất mực in, 7 doanh nghiệp sản xuất nguyên liệu và thiết bị sản xuất sơn)
VPIA là thành viên chính thức của tổ chức APIC (Hội đồng quốc tế sơn Châu
Á) gồm 17 Hiệp hội sơn các nƣớc trong khu vực. Hiện nay, trong bối cảnh
khủng hoảng kinh tế toàn cầu VPIA đang bƣớc đầu hội nhập vào con đƣờng
hoạt động chuyên nghiệp, với nhận định của các chuyên gia kinh tế có uy tín
của thế giới, nền kinh tế Việt Nam sẽ sớm phục hồi và có thể gữ mức tăng
trƣởng trên 3% năm 2009, riêng ngành công nghiệp sơn vẫn đạt mức tăng
trƣởng mạnh về sơn bảo vệ và tàu biển, sơn trang trí…VPIA hy vọng sẽ hoạt
động có hiệu quả trong quá trình bảo vệ lợi ích của Hội viên và đƣa ngành
sơn mực in Việt Nam hội nhập tốt vào các nƣớc khu vực và quốc tế.
1.2. CẤU TẠO HỆ THỐNG TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG.
1.2.1. Bồn chứa sơn.
– Hình trụ tròn.
– Ba bồn chứa sơn cơ bản : xanh – đỏ – vàng, dung tích các bồn 1 m3.
– Bồn chứa chính để trộn sơn, dung tích 50 lít.
1.2.2. Động cơ bơm.
– Sử dụng máy bơm sơn APP-2504.
– Lƣu lƣợng: 6 lít/phút.
– Áp suất mô tơ khí: 20 ~ 100psi.
– Đƣờng kính môtơ khí : 85 mm.
– Phạm vi nhiệt độ: 4,4 ~ 70oC.
– Trọng lƣợng: 20kg.
15
– Xuất xứ : Đài Loan.

Hình 1.1: Máy bơm sơn APP-2504.
1.2.3. Động cơ trộn.
– Động cơ xoay chiều không đồng bộ 1 pha.
– Tần số: 50Hz
– Công suất: 90W

Hình 1.2: Động cơ trộn.

16
1.2.4. Cảm biến mức.
– Loại cảm biến báo mức kiểu điện dung SA SERIES.
– Nguyên lý hoạt động: Cảm biến đo mức kiểu điện dung hoạt động dựa
vào nguyên lý “Cảm ứng điện dụng”, khi cảm biến mức này đƣợc đặt
trên một bồn chứa, nó sẽ hình thành một trạng thái tụ điện giữa các điện
cực và thành bồn chứa. Điện dung của tụ điện này thay đổi tỷ lệ thuận
với sự thay đổi mức trong bồn chứa. Qua nhiều mạch chia thanh, cộng
hƣởng… tín hiệu đầu ra sẽ đƣợc chuyển thành dạng tiếp điểm, dòng
4~20mA, điện áp… tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng.
– Tính năng:
 Không chứa các bộ phần dịch chuyển, cảm biến sẽ không bị ảnh
hƣởng bởi ma sát, do đó phù hợp với đo mức cho cả chất lỏng và
chất rắn.
 Đa dạng Model, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau
 Nhiệt độ làm việc: -20 ~ 200°C, Max. 800°C.
 Độ nhạy: 10pf, 20pf và 40pf, có thể điều chỉnh đƣợc.
 Thiết kế thêm tính năng điều chỉnh độ trễ, cho phép khoảng điều
chỉnh từ 0 ~ 6 giây.
 Điện áp làm việc: 110V/220VAC hoặc 24VDC.
 Tùy chọn đầu ra: NPN transistor, 5A/250VAC and 5A/240VAC
SPDT contact.
 Kiểu kết nối: kiểu ren 1″ NPT, hoặc theo yêu cầu của khách
hàng.
 Cấp bảo vệ: IP65 hoặc phòng nổ explosion-proof.
17

Hình 1.3: Cảm biến mức SA SERIES.
1.2.5. Cảm biến hồng ngoại.
– Cảm biến hồng ngoại SN-E18-B03N1để phát hiện có thùng đựng sơn.
– Tính năng:
 SN-E18-B03N1 chứa cảm biến tia hồng ngoại để sử dụng sự
phản chiếu tín hiệu hồng ngoại, tín hiệu hồng ngoại này là sự
phản hồi của tia hồng ngoại với những vật thể ở gần hay ở xa.
Cƣờng độ ánh sáng hồng ngoại giữa tín hiệu thu và phát có thể
điều chỉnh đƣợc để phù hợp với từng ứng dụng. Tín hiệu phát tia
hồng ngoại gặp vật thể cản sẽ phản chiếu lại đầu thu, đầu thu
hồng ngoại nhƣ là 1 transistor NPN khi có tia hồng ngoại phản
về thì sẽ mở transistor.
 Nguồn cấp từ 6V-36V, dòng tiêu thụ ít < 300mA.  Khoảng cách phát hiện vật lên tới 30cm, có thể điều chỉnh đƣợc.  Kích thƣớc nhỏ gọn dễ dàng lắp đặt.  Độ chính xác cao, không thấm nƣớc, chống ăn mòn. 18 Hình 1.4: Cảm biến hồng ngoại SN-E18-B03N1. 1.2.6. Van đóng mở. - Hệ thống van đóng mở bằng tay tại các đƣờng ống. - Sử dụng van điện từ 2W 160-15 NC để lấy sơn từ bồn chính.  Điện áp điều khiển 380VAC/220VAC/110VAC/24VAC.  Vật liệu làm thân van là đồng thau.  Nhiệt độ môi trƣờng làm việc: -5 ~ 80oC.  Áp suất chịu đƣợc tối đa 1Mpa.  Kiểu hoạt động : Tác động trực tiếp, NC (thƣờng đóng). Hình 1.5: Van điện từ 2W 160-15 NC. 19 1.2.7. Rơ le. - Dùng rơle trung gian Omron LY2N DC24 để đóng, ngắt động cơ bơm, trộn.  Số cực: 2 cực.  Điện áp cuộn dây: 24VDC.  Thời gian đóng, ngắt: 25ms.  Tần số hoạt động: 1800 lần/giờ.  Tuổi thọ đóng, ngắt trung bình: 500 nghìn lần.  Nhiệt độ môi trƣờng làm việc: -25oC ~ 70oC.  Điện trở cách điện: 100M Ω. Hình 1.6: Rơ le trung gian Omron LY2N DC24. 1.2.8. Đèn báo trạng thái. - Sử dụng đèn màu xanh dƣơng để báo đang trong quá trình trộn. - Sử dụng đèn màu đỏ để báo dừng quá trình trộn. - Sử dụng đèn màu xanh lá cây để báo đầy sơn ở mỗi bồn chứa. - Sử dụng đèn màu vàng để báo hết sơn ở mỗi bồn chứa. Hình 1.7: Đèn báo trạng thái. 20 CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ PLC S7 - 200. 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG. Trong công nghiệp sản xuất, để điều khiển một dây chuyền, một thiết bị máy móc công nghiệp …, ngƣời ta thực hiện kết nối các linh kiện rời (rơle, timer, contactor …) lại với nhau tùy theo mức độ yêu cầu thành một hệ thống điện điều khiển. Công việc này khá phức tạp trong thi công, sửa chữa bảo trì do giá thành cao. Khó khăn nhất là khi cần thay đổi một hoạt động nào đó. Từ thực tế đó việc tìm ra một hệ thống điều khiển đáp ứng đƣợc các yêu cầu nhƣ: giá thành hạ, dễ thi công, sửa chữa, chất lƣợng làm việc ổn định, lịnh hoạt trong qua trình điều khiển, lầ điều tất yếu. Hệ thống điều khiển logic có thể lập trình đƣợc PLC ra đời đã giải quyết đƣợc các vấn đề trên. PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình đƣợc (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Ngƣời sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này đƣợc kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ nhƣ thời gian định thì hay các sự kiện đƣợc đếm. PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế. PLC hoạt động theo phƣơng thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo. Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic. Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC nhƣ Siemens, Omron, Mitsubishi Electric, Allen-Bradley, Honeywell… Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên đƣợc những nhà thiết kế cho ra đời năm 1968 (công ty General Moto – Mỹ). Tuy nhiên, hệ thống này còn khá đơn giản và cồng kềnh, ngƣời sử dụng gặp rất nhiều khó khăn trong việc vận 21 hành hệ thống. Vì vậy các nhà thiết kế đã từng bƣớc cải tiến để giúp hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, nhƣng việc lập trình cho hệ thống còn khó khăn do lúc này không có các thiết bị lập trình ngoại vi hỗ trợ cho công việc lập trình. Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (programable controller handle) đầu tiên đƣợc ra đời vào năm 1969. Trong giai đoạn này các hệ thống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ điển. Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bƣớc tạo ra đƣợc một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là: dạng lập trình giản đồ hình thang. Trong những năm đầu thập niên 1970, những hệ thống PLC còn có thêm khả năng vận hành với những thuât toán hỗ trợ, vận hành với các dữ liệu cập nhật. Do sự phát triển của loại màn hình dùng cho máy tính, nên việc giao tiếp giữa ngƣời điều khiển lâp trình và thiết bị điều khiển càng trở nên dễ dàng hơn. Ngoài ra các nhà thiết kế còn tạo ra kỹ thuật kết nối với các PLC riêng lẻ thành một hệ thống PLC chung, tăng khả năng điều khiển của từng PLC riêng lẻ. Tốc độ xử lý tốt với những chức năng phức tạp, số lƣợng cổng vào/ra lớn. Một PLC có đầy đủ các chức năng nhƣ: bộ đếm, bộ định thời, các thanh ghi và tập lệnh cho phép thực hiện các yêu cầu điều khiển khác nhau. Hoạt động của PLC hoàn toàn phụ thuộc vào trƣơng trình nằm trong bộ nhớ, nó luôn cập nhật tín hiệu ngõ vào, xử lý tín hiệu để điều khiển ngõ ra. Ngƣời ta chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau: - Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học. - Kích thƣớc nhỏ gọn, dễ dàng bảo quản, sửa chữa. - Dung lƣợng bộ nhớ lớn để có thể chứa đƣợc những chƣơng trình phức tạp. - Hoàn toàn tin cậy trong môi trƣờng công nghiệp. 22 - Có thể kết nối đƣợc với nhau và với các thiết bị khác nhƣ: máy tính, nối mạng, các modul mở rộng. - Giá cả có thể cạnh tranh đƣợc. - Dễ dàng thay đổi chƣơng trình điều khiển bằng máy lập trình cầm tay hoặc máy tính cá nhân. PLC cho phép ngƣời điều khiển không mất nhiều thời gian nối dây phức tạp khi cần thay đổi chƣơng trình điều khiển, chỉ cần lập chƣơng trình mới thay cho chƣơng trình cũ. Việc sử dụng PLC vào các hệ thống điều khiển ngày càng thông dụng, để đáp ứng yêu cầu ngày càng đa dạng này, các nhà sản xuất đã đƣa ra hàng loạt các dạng PLC với nhiều mức độ thực hiên đủ để đáp ứng các yêu cầu khác nhau của ngƣời sử dụng. Để đánh giá một bộ PLC ngƣời ta dựa vào 2 tiêu chuẩn chính: dung lƣợng bộ nhớ và số tiếp điểm vào/ra của nó. Ngoài ra còn có các chức năng khác nhƣ: bộ vi xử lý, chu kỳ xung clock, ngôn ngữ lập trình, khả năng mở rộng số ngõ vào/ra. Những ƣu điểm khi sử dụng bộ điều khiển PLC: - Không cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển logic nhƣ kiểu dùng rơle. - Có độ mềm dẻo sử dụng rất cao, khi chỉ cần thay đổi chƣơng trình điều khiển. - Chiếm vị trí không gian nhỏ trong hệ thống. - Có nhiều chức năng điều khiển khác nhau. - Tốc độ xử lý cao, công suất tiêu thụ nhỏ. - Không cần quan tâm nhiều về vấn đề lắp đặt. - Có khả năng mở rộng số lƣợng đầu vào/ra khi nối thêm các khối vào/ra chức năng. - Giá thành có thể đáp ứng đƣợc yêu cầu của ngƣời sử dụng. 23 Nhờ những ƣu thế trên, PLC hiện nay đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp, máy nông nghiệp, thiết bị y tế …vv. Sử dụng trong các hệ thống điều khiển tự động, cho phép nâng cao năng suất sản xuất, chất lƣợng sản phẩm, giảm tiêu hao năng lƣợng, nâng cao độ an toàn tin cậy trong quá trình vận hành. Bộ điều khiển lập trình S7-200 của Siemens thích hợp cho các ứng dụng điều khiển từ đơn giản đến phức tạp. Có tích hợp thời gian thực. Có thể mở rộng vào/ra số, vào/ ra tƣơng tự. Dễ dàng kết nối tới các thiết bị giao diện nhƣ PC, HMI, Số lƣợng modul đa dạng tạo nên các cấu hình phong phú phù hợp với nhiều ứng dụng. CPU S7-200 của SIEMENS thuộc dòng Micro Programmable Logic Controler, với những đặc điểm sau: - Kích thƣớc nhỏ - giá thành nhỏ - sức mạnh lớn. - Đáp ứng đƣợc những ứng dụng điều khiển tự động từ cho các máy đơn lẻ đến các dây chuyền sản xuất. - Có thể hoạt động độc lập hay kết nối mạng trong một hệ thống lớn. - Dễ dàng kết nối tới các thiết bị giao diện nhƣ PC, HMI. - Số lƣợng modul đa dạng tạo nên các cấu hình phong phú phù hợp với nhiều ứng dụng. Các tính năng của PLC S7-200: - Hệ thống điều khiển kiểu Module nhỏ gọn cho các ứng dụng trong phạm vi hẹp. - Có nhiều loại CPU. - Có nhiều Module mở rộng. - Có thể mở rộng đến 7 Module. - Bus nối tích hợp trong Module ở mặt sau. - Có thể nối mạng với cổng giao tiếp RS 485 hay Profibus. 24 - Máy tính trung tâm có thể truy cập đến các Module. - Không quy định rãnh cắm - Phần mềm điều khiển riêng. - Tích hợp CPU, I/O, nguồn cung cấp vào một Module. - Micro PLC với nhiều chức năng tích hợp. 2.2. CẤU HÌNH PHẦN CỨNG. PLC Step 7 thuộc họ Simatic do hãng Siemens sản xuất. Đây là loại PLC hỗn hợp vừa đơn khối vừa đa khối. Cấu tạo cơ bản của loại PLC này là một đơn vị cơ bản sau đó có thể ghép thêm các module mở rộng về phía bên phải, Có các module mở rộng tiêu chuẩn, những module ngoài này bao gồm những đơn vị chức năng mà có thể tổ hợp lại cho phù hợp với từng nhiệm vụ cụ thể. Hình 2.1: PLC S7-200 CPU 224 AC/DC/Relay 25 2.2.1. Cấu trúc đơn vị cơ bản. Đơn vị cơ bản của PLC S7-200 (CPU 214) Hình 2.2: Hình khối mặt trƣớc của PLC S7-200 (CPU 214). Trong đó: 1. Chân cắm cổng ra 2. Chân cắm cổng vào. 3. Các đèn trạng thái:  SF (đèn đỏ): báo hiệu hệ thống bị hỏng.  RUN (đèn xanh): chỉ định rằng PLC đang ở chế độ làm việc.  STOP (đèn vàng): chỉ định PLC đang ở chế độ dừng. 4. Đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời ở cổng vào. 5. Cổng truyền thông. 6. Đèn xanh ở cổng ra chỉ định trạng thái tức thời ở cổng ra. 7. Công tắc. Công tắc chọn chế độ làm việc có 3 vị trí: