Thiết kế mô hình hệ thống điều khiển và giám sát mức chất lỏng trong bể chứa ở khu dân cư dùng PLC s7 1200

Tên đề tài: Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa 2022 Họ tên: Nguyễn Ngọc Hiếu ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH:CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MỨC CHẤT LỎNG TRONG BỂ CHỨA Ở KHU DÂN CƯ SỬ DỤNG PLC S7 1200 Người hướng dẫn : ThS Phan Thị Thanh Vân Sinh viên thực : Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã Mã sinh viên : 1811505520212 1811504210323 Lớp : 18TDH2 Đà Nẵng, 6/2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH:CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MỨC CHẤT LỎNG TRONG BỂ CHỨA Ở KHU DÂN CƯ SỬ DỤNG PLC S7 1200 Người hướng dẫn : ThS Phan Thị Thanh Vân Sinh viên thực : Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã Mã sinh viên : 1811505520212 1811504210323 Lớp : 18TDH2 Đà Nẵng, 6/2022 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN TĨM TẮT Tên đề tài: Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã Mã SV: 1811505520212 1811504210323 Lớp: 18TDH2 Trong thời đại công nghệ 4.0 ngày phát triển, với chủ trương cơng nghiệp hố, đại hố đất nước, ngành Kĩ thuật Điều khiển Tự động hoá ngành khoa học phát triển mạnh mẽ lĩnh vực đời sống sản xuất sinh hoạt Tự động hoá giúp cho người đỡ vất vả tiết kiệm nguồn nhân lực chi phí sản xuất suất, hiệu cải thiện rõ Bài toán điều khiển mức vấn đề cần giải lĩnh vực dầu mỏ, hố chất, cơng nghiệp thực phẩm,… thực pha trộn cần độ sát Khi thiết bị ngày đại tối ưu cần địi hỏi độ sát tin cậy cao Một số sai sót ảnh hưởng đến sản phẩm chất lượng đầu Hiện nay, PLC thiết bị ứng dụng sử dụng rộng rãi Việt Nam giới PLC S7 – 1200 có thêm chức truyền thơng giám sát qua mạng nên việc kết nối mở rộng chức giám sát từ xa dễ dàng so với đời cũ PLC S7 – 200, PLC S7 – 300,… Do tính vượt trội thuận lợi PLC S7 – 1200 nên chúng em chọn đề tài “Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200” Sản phẩm nhóm mang tính chất học hỏi, mơ lại hệ thống thực tế, chưa thể áp dụng vào thực tế Nội dung báo cáo: Chương 1: Tổng quan toán điều khiển mức - Giới thiệu toán điều khiển mức - Các phương pháp đo mức chất lỏng - Nêu số loại cảm biến phổ biến đo mức chất lỏng - Vai trị tốn điều khiển mức chất lỏng thực tế - Phương án thiết kế phù hợp cho đề tài Chương 2: Giới thiệu PLC S7-1200 - Tổng quan PLC gồm có định nghĩa PLC, cấu trúc bản, mudule vào/ra,bộ nhớ, chu kì quét thời gian qt,ngơn ngữ lập trình PLC - Giới thiệu PLC S7-1200 gồm có phân loại PLC S7-1200, hình dạng bên ngoài, cấu trúc bên PLC S7-1200, module mở rộng, phương pháp lập trình phần mềm lập trình cho PLC S7-1200 Chương 3: Giới thiệu phần mềm TIA PORTAL - Tổng quan phần mềm TIA portal - Giới thiệu WinCC - Thiết lập dự án WinCC - Hiển thị giá trị trình - Cấu hình thơng báo Chương 4: Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200 - Yêu cầu công nghệ hệ thống - Lựa chọn thiết bị hệ thống - Sơ đồ tổng quan hệ thống - Sơ đồ nối dây điều khiển PLC, - Sơ đồ đấu dây tủ điện - Xây dựng chương trình điều khiển PLC S7-1200 - Xây dựng giao diện điều khiển WinCC - Mơ hệ thống - Vận hành mơ hình hệ thống thực tế đáng giá thực nghiệp Đánh giá kết thực đề tài Tài liệu tham khảo Phục lục TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiếu Mã SV: 1811505520212 Bùi Hữu Nhã Mã SV: 1811504210323 Lớp 18TDH2 Tên đề tài: “Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200” Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Trần Văn Hiếu, “Tự Động Hóa PLC S7 – 1200 Với TIA Portal”, năm 2019, nhà xuất khoa học - kỹ thuật - PGS.TS Trần Thu Hà - KS Phạm Quang Huy, “Tự động hóa với WinCC”, năm 2012, nhà xuất Hồng Đức - Phan Quốc Phô - Nguyễn Đức Chiến, “Giáo trình cảm biến”, năm 2008, nhà xuất khoa học - kỹ thuật Nội dung đồ án: Chương 1: Tổng quan toán điều khiển mức Chương 2: Giới thiệu PLC S7-1200 Chương 3: Giới thiệu phần mềm tia portal Chương 4: Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng plc s7-1200 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN CỦA ĐỀ TÀI HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Các sản phẩm dự kiến - Mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200 - Báo cáo thuyết minh đề tài - Chương trình điều khiển hệ thống TIA Portal Ngày giao đồ án: 21/02/2022 Ngày nộp đồ án: 30/05/2022 Trưởng Bộ môn Đà Nẵng, ngày 21 tháng 02 năm 2022 Người hướng dẫn ThS Phan Thị Thanh Vân LỜI NÓI ĐẦU Lời nói cho chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô khoa Điện, đặc biệt quý thầy cô môn Tự động hóa giảng dạy truyền đạt kiến thức chuyên ngành cho chúng em để thực đề tài thời gian học tập vừa qua Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến người hướng dẫn chúng em, cô ThS Phan Thị Thanh Vân hướng dẫn, bảo tận tình chúng em từ vấn đề bản, đưa giải pháp kĩ thuật cách giải vấn đề nảy sinh làm thực nghiệm giúp cho chúng em dễ dàng tiếp thu kiến thức để thực đề tài cách hiệu Cô cho chúng em lời khun hữu ích, khơng áp dụng q trình làm đề tài mà cịn áp dụng thực tế Cảm ơn cô tạo cho chúng em điều kiện thuận lợi để chúng em hồn thành tốt đề tài thời gian Mặc dù chúng em cố gắng, nỗ lực thực kiến thức khả thân cịn nhiều hạn chế nên q trình thực đề tài khơng thể tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận góp ý, dẫn từ quý thầy cô bạn sinh viên Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn! i CAM ĐOAN Tên đề tài: “Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu chung cư sử dụng PLC S7-1200’’ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiếu Mã SV: 1811505520212 Bùi Hữu Nhã Mã SV: 1811504210323 Lớp: 18TDH2 “Nhóm chúng em xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thực nhóm Các kết kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn khác hình thức khác Việc chúng em tham khảo từ nguồn tài liệu, tư liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu, tư liệu tham khảo quy định.’’ Sinh viên thực Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã ii Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200 Các đèn báo hiển thị màu có tác động giúp cho người giám sát dễ dàng nhận biết hệ thống hoạt động - E_STOP: đèn hiển thị thông báo màu đỏ nút nhấn khẩn cấp bị tác động - AUTO: đèn hiển thị màu xanh chuyển switch sang chế độ auto ngược lại chế độ manual đèn auto tắt - NƯỚC DỰ TRỮ: bồn trữ có nước đèn báo hiển thị liên tục màu vàng bồn đèn nhấp nháy màu vàng - BƠM VAN: đèn hiển thị màu xanh van bơm bật trở lại trạng thái bàn đầu tắt Hình ảnh 19 Các đèn báo WinCC  Nút nhấn: - CHẾ ĐỘ: AUTO & MANUAL chế độ hoạt động hệ thống, nhấn chọn AUTO hệ thống hoạt động cách tự động ngược lại nhấn chọn MANUAL hệ thống hoạt động dựa điều khiển tay - CONTROL: hệ thống chế độ MANUAL nút nhấn BƠM_1, BƠM_2, BƠM_3, VAN_1, VAN_2 dùng để điều khiển bật tắt bơm, van.Mơ hình trọng đến yếu tố an toàn nên nút E_STOP dùng để hệ thống gặp cố nhấn dừng khẩn cấp Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã Người hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân 59 Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200 Hình ảnh 20 Các nút điều khiển WinCC  Các dạng ống nước Van: Các ống nước van điện từ chuyển thành màu xanh thơng báo có nước chảy qua trở lại ban đầu khơng có nước Hình ảnh 21 Ảnh ống nước van nước Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã Người hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân 60 Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200  Các cảm biến dùng: Trong hệ thống sử dụng cảm biến gồm: bể nước điều khiển sử dụng cảm biến siêu âm có hiển thị thơng số đo mức nước, bể dự trữ sử dụng cảm biến phao để nhận biết có nước khơng có nước Hình ảnh 22 Các bể nước  Động bơm nước bể chứa nước: - Động cơ: chuyển sang màu xanh để hiển thị thông báo động bật trở trạng ban đầu tắt động - Bể nước: mức nước dịch chuyển lên xuống để hiển thị mức nước bể chứa Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã Người hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân 61 Thiết kế mô hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200 Hình ảnh 23 Động bể nước 4.8.2 Giao diện tổng quan hình WinCC Hình ảnh 24 Giao diện hồn chỉnh mơ hình WinCC Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã Người hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân 62 Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200 4.9 Mơ hệ thống Hình ảnh 25 Mơ hệ thống Hình ảnh 26 Giao diện wincc Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã Người hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân 63 Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200 4.10 Vận hành mơ hình hệ thống thực tế đánh giá thực nghiệm Hình ảnh 27 Mơ hình thực tế Sau hồn thiện mơ hình chạy thử mơ hình, nhóm chúng em xin tự đánh giá mơ hình: + Mơ hình hoạt động giống u cầu đặt ra, hoạt động ổn định + Điều khiển chế độ, WinCC ổn định + Hiển thị xác trạng thái đèn báo + Cảm biến siêu âm cịn có độ nhạy cao dẫn đến sai số lớn thực chương trình đọc giá trị từ cảm biến Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã Người hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân 64 Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN CỦA ĐỀ TÀI  Kết luận Trong khoảng thời gian qua, nhờ quan tâm giúp đỡ cô Phan Thị Thanh Vân cố gắng tâm nhóm, chúng em hồn thành xong đồ án tốt nghiệp “Thiết kế mơ hình hệ thống giám sát mức chất lỏng bể chứa khu chung cư sử dụng PLC S7-1200” Thiết kế mơ hình phần mềm kết hợp với việc cho chạy thực tế giúp em nắm vững kiến thức chung Việc thực mơ hình vơ hưu ích tiện lợi, lẽ thực mơ hình giúp sinh viên tiếp cận mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng khu chung cư thực tế cách chủ động hơn, làm quen với nguyên lý hoạt động dễ dàng khắc phục có cố xảy Mơ hình chúng em trọng đến yếu tố mơi trường tồn cầu hố vận hành cách tự động, ổn định và phù hợp với môi trường, không gây ảnh hưởng đến mơi trường xung quanh Cịn vấn đề an tồn nhóm em quan tâm đến nên nhóm dùng nút dừng khẩn cấp để dừng toàn hệ thống có cố bất ngờ xảy  Cơng việc hoàn thành: + Hoàn thành đồ án vấn đề giáo viên hướng dẫn đưa hạn + Thiết kế lắp đặt thành cơng mơ hình + Lập trình chạy yêu cầu đặt + Tìm hiểu cách sử dụng PLC S7-1200 + Mơ hình hệ thống hoạt động ổn định xác + Giao diện điều khiển giám sát bên wincc xác  Hướng phát triển đề tài + Cần thêm bơm nước phụ + Lắp đặt thêm cảm biến áp suất ống dẫn chất lỏng + Giám sát mức nước đo lưu lượng qua van Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã Người hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân 65 Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Công ty TNHH Công nghệ Đo lường BFF Cảm biến đo mức chất lỏng https://congnghedoluong.com/cam-bien-do-muc-chat-long/ Ngày truy cập 19-05-2022 [2] Công ty TNHH Kĩ thuật Tự động Hưng Phát TOP cảm biến mực nước không tiếp xúc https://huphaco.vn/top-cam-bien-muc-nuoc-khong-tiep-xuc/ Ngày truy cập 19-05-2022 [3] Tài liệu PLC Siemens S7 1200 tiếng Việt https://plctech.com.vn/tai-lieu-plc-siemens-s7-1200-tieng-viet/ Ngày truy cập 07-05-2022 [4] Trần Văn Hiếu TỰ ĐỘNG HOÁ PLC S7 – 1200 VỚI TIA PORTAL, NXB Khoa học Kĩ thuật [5] Tài liệu WinCC https://plctech.com.vn/tai-lieu-wincc/ Ngày truy cập 16-05-2022 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã Người hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân 66 Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200 PHỤ LỤC Chương trình điều khiển:  Chương trình Main Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã Người hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã Người hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200  Chương trình khởi động  Chương trình manual Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã Người hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã Người hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200  Chương trình Auto Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã Người hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã Người hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7-1200 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Ngọc Hiếu Bùi Hữu Nhã Người hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân ... Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7- 1200 - Yêu cầu công nghệ hệ thống - Lựa chọn thiết bị hệ thống - Sơ đồ tổng quan hệ thống - Sơ đồ nối dây điều khiển. .. giám sát mức chất lỏng khu chung cư thực tế, nhóm định sử dụng cơng nghệ giám sát mức chất lỏng cho đề tài ? ?Thiết kế mơ hình hệ thống giám sát mức chất lỏng bể chứa khu chung cư sử dụng PLC S7- 1200? ??... Thiết kế mơ hình hệ thống điều khiển giám sát mức chất lỏng bể chứa khu dân cư dùng PLC S7- 1200 2.3 Kết luận chương Với ưu điểm mạnh PLC, nhóm chúng em sử dụng PLC S7- 1200 để điều khiển cho mô