ĐỒ án 1 tìm hiểu về PLC micro 850, biến tần powerflex 525 , HMI pannelview 800

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI M ĐỒÁN1 Tìm hiểu PLC Micro 850, biến tần PowerFlex 525 , HMI PannelView 800 Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Phương - 20181699 Lê Duy Vỹ - 20181856 Hồ Đình Hùng - 20181503 Giảng viên hướng dẫn: TS Đỗ Trọng Hiếu Viện: Điện HÀ NỘI, 6/2021 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Lời cảm ơn Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo TS Đỗ Trọng Hiếu giúp đỡ chúng em tận tình trình làm đồ án gặp nhiều khó khăn q trình làm song nhờ có hướng dẫn, bảo Thầy mà chúng em hồn thành đồ án Trong q trình làm khơng thể tránh khỏi thiếu sót hạn chế mặt kiến thức chúng em mong nhận đóng góp q báu từ Thầy để đồ án hoàn thiện TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU VỀ PLC MICRO 850 VÀ PHẦN MỀM CONNECTED COMPONENTS WORKBENCH 1.1 Tìm hiểu PLC Micro 850 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.2 Tìm hiều phần mềm Connected Components W 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ BIẾN TẦN POWERFLEX 525 2.1 Định nghĩa biến tần 2.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc biến tần 2.3 Phân loại biến tần 2.4 Biến tần PowerFlex 525 hãng Allen-Bradley CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ HMI PANNELVIEW 800 3.1 Định nghĩa HMI 3.2 Phân loại 3.2.1 3.2.2 3.3 Cấu tạo HMI 3.4 Ứng dụng 3.5 Quy trình ứng dụng HMI 3.5.1 Lựa chọn HMI 3.5.2 Xây dựng HMI 3.6 Tìm hiểu HMI PannelView 800 hãng Alle 3.6.1 3.6.2 3.6.3 3.6.4 PannelView 800 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ PLC MICRO 850 VÀ PHẦN MỀM CONNECTED COMPONENTS WORKBENCH 1.1 Tìm hiểu PLC Micro 850 1.1.1 Giới thiệu chung - Micro 850 dòng PLC cao series Micro 800 ( bao gồm Micro 810, 830 850 ) - Tích hợp sẵn cổng giao tiếp Ethernet/IP, USB, RS232/485 - Khả hỗ trợ plug - in modul mở rộng, chuyên dùng cho hệ thống điều khiển có số lượng I/O tương đối - Ngơn ngữ lập trình chuẩn IEC 61131-3 : Ladder Diagram, Function Block, Structured Text - Độ dài chương trình Micro 850 lên tới 20Kbytes - Dòng PLC Micro 850 (2080 - LC50 - 48QWB) trang bị tất tính dịng sản phẩm PLC Micro 800, với thiết kế nhỏ gọn, chắn ưu điểm bật độ bền cao, độ ổn định lớn, giá thành rẻ, cung cấp phần mềm lập trình miễn phí với Connected Components Workbench Hình 1.1 : PLC Micro 850 (2080 - LC50 - 48QWB) 1.1.2 Thông số kĩ thuật - Nguồn cung cấp nguồn chiều 24 (VDC) - Số lượng I/O vào ra: 48 (28 Inputs, 20 Outputs) + Inputs : 24VDC/VAC + Outputs : Relay + Trong trường hợp cần thiết mở rộng lên tới 132 I/O thơng qua mơ-đun mở rộng, hỗ trợ kết nối thêm mô-đun Plug-in - Đọc xung tốc độ cao: HSC đêm xung 100kHz - Cổng Giao tiếp: USB 2.0, RS232/RS485, RJ-45 EtherNet/IP - Số Module mở rộng : - Nhiệt độ hoạt động: -20 65 °C (-4 149 °F) - Kích thước: 90 x 238 x 80 mm TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 1.2 : Cấu trúc tổng quan phần cứng Bảng 1.1 Mô tả điều khiển PLC Micro 850 STT Mô tả Khối trạng thái Khe cắm khối nguồn Chốt gắn Plug-in Lỗ vít Plug-in Cổng kết nối Plug-in đọc xung tốc độ cao Khối I/O tháo rời Phần bìa bên trái Lỗ gắn vít Bảng 1.2 Mơ tả trạng thái P STT Mô tả 16 Trạng thái ngõ vào (Inputs) 17 Trạng thái Module 18 Trạng thái mạng 19 Trạng thái nguồn 20 Trạng thái Run 1.1.3 Giao thức hỗ trợ truyền thông, đếm HSC cổng I/O - Các giao thức hỗ trợ truyền thông cho Micro 850 Modbus RTU Master and Slave, CIP Serial Client/Server (RS232), CIP Symbolic Client/Server, TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com ASCII, ModBus TCP Client/Server, CIP Client Messaging Sockets Clients/Server TCP/UDP - PLC Micro 850 có đếm xung tốc độ cao (HSC) bao gồm HSC0, HSC1, HSC2, HSC3, HSC4, HSC5 Trong có đếm HSC0, HSC2, HSC4 đếm phụ HSC1, HSC3, HSC5 Bảng 1.3 Mô tả Inputs sử dụng cho HSC High Speed Counter HSC0 HSC1 HSC2 HSC3 HSC4 HSC5 - Sơ đồ chi tiết chân vào Micro 850 (2080-LC50-48QWB) Hình 1.3 Sơ đồ cổng I/O 1.1.4 Thêm Module vào tương tự cho Micro 850 - Micro 850 khơng có sẵn I/O tương tự ta phải gắn thêm module vào tương tự - 2085-IF4 2085-IF8 hai loại module tương tự đầu vào dùng cho Micro 850, 2085-IF4 hỗ trợ kênh đầu vào với cấu hình dạng tín hiệu vào tín hiệu điện áp dải từ 0-10V, -10-10V tín hiệu dịng điện dải 0-20mA, 4-20mA Đối với module 2085-IF8 hỗ trợ kênh đầu vào với cấu hình dạng tín hiệu vào tín hiệu điện áp TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com dải từ 0-10V, -10-10V tín hiệu dịng điện dải 0-20mA, 420mA 2085-OF4 module tương tự đầu dùng cho micro 850 hỗ trợ kênh đầu vào với cấu hình dạng tín hiệu vào tín hiệu điện áp dải từ 010V, -10-10V tín hiệu dịng điện dải từ 0-20mA, 4-20mA Hình 2.4 Sơ đồ chi tiết 2085-IF8 Hình 1.5 Sơ đồ chi tiết 2085-OF4 2085- IF4 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 1.6 Ghép module vào tương tự với PLC TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 1.2 Tìm hiều phần mềm Connected Components Workbench 1.2.1 Giới thiệu chung - Connected Components Workbench phần mềm dùng để thiết kế, cung cấp chương trình điều khiển, cấu hình thiết bị tích hợp với trình biên tập HMI Connected Components Workbench phát triển dựa cộng tác hai tập đoàn Rockwell Automation Microsoft dựa tảng Visual Studio, cấu trúc theo tiêu chuẩn IEC 61131-3 Phần mềm Connected Components Workbench giúp giảm thiểu thời gian cài đặt ban đầu cho hệ thống, đồng thời giảm chi phí cho người sử dụng - Phần mềm Connected Components Workbench (CCW) cung cấp hồn tồn miễn phí, dùng cấu hình cho dòng PLC Micro 800, biến tần PowerFlex hình HMI PanelView - Cung cấp nguồn tài liệu, demo, video giúp giảm thời gian cài đặt, học cách sử dụng - Hỗ trợ nhiều ngôn ngữ phổ biến 1.2.2 Ưu điểm tính a) Ưu điểm - Cài đặt dễ dàng và cung cấp miễn phí - Dễ dàng để cấu hình: Phần mềm Connected Components Workbench làm giảm thời gian ban đầu để thiết lập điều khiển - Lập trình tiện lợi: Các khối chức người dùng định nghĩa có khả làm tăng tốc độ thiết lập hệ thống nhanh chóng Teminal blocks di chuyển mở rộng - Tiện lợi cho cài đặt bảo trì - Dễ dàng để hình dung: Sử dụng Tag cấu hình hình thiết kế trực quan tạo tiện lợi cho điều khiển b) Tính - Là cơng cụ sử dụng cấu hình lập trình cho thiết bị kết nối - Hỗ trợ loạt tùy chọn liên kết nối mạng - Cho phép người tạo triển khai khối chức theo định nghĩa - Cung cấp lựa chọn ngơn ngữ lập trình - Dễ dàng lưu, khơi phục xem lịch sử sửa đổi dự án, lưu sửa đổi dự án thư mục dự án - Cho phép đặt mật bảo vệ chương trình, khối chức người dùng định nghĩa khối chức sẵn có chương trình TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com + Cấu hình thơng số liên quan đến động + Hoàn thành thủ tục cân chỉnh tự động (autotune ) cho biến tần + Có thể phục hồi thiết lập lưu qua cổng USB thay biến tần cấu hình biến tần qua nút ấn module điều khiển sử dụng phần mêm Connected Compenents Workbench để cấu hình thơng qua cổng Ethernet/IP Giới thiệu hình hiển thị tổng quan nhóm thông số Danh sách b P t C L d A N M f GC Bảng 2.4: Trạng thái Module qua đèn báo Tín hiệu LCD 21 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com ENET LINK Đèn báo FAULT Nút ấn Bảng 2.6 Các thơng số cần cấu hình cho biến tần Miêu tả Thông số Giá trị 22 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com P031( Motor NP Volts ) P032( Motor NP Hertz ) P033(Motor Current) P034( Motor NP FLA ) P035( Motor NP Poles ) P036( Motor NP RPM ) P037( Power ) P039( Mode ) P040( Autotune ) Motor P041( Accel Time 1) P042( Decel Time ) P043( Minimun Freg ) P044( Maximum Freg ) P046( p048, p050 Start Source P047( p049, p051 A437( Sel ) A410( A425 Preset T062( Digln TemBlk ) ….T068 Thêm biến tần PowerFlex 525 vào dự án phần mềm Connected Compenents Workbench : 23 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 2.10: Thêm PowerFlex 525 vào dự án CCW 24 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ HMI PANNELVIEW 800 3.1 Định nghĩa HMI HMI từ viết tắt Human-Machine- Interface, dịch “ giao diện người máy” HMI giao diện có chức hiển thị điều khiển nhằm mục đích giúp người vận hành dễ dàng kiểm soát thiết bị máy móc, đồng thời loại hình hiển thị có khả giao tiếp với điều khiển Hình 3.1: Giao diện HMI 3.2 Phân loại 3.2.1 Theo mức độ thông minh a) HMI truyền thống HMI truyền thống bao gồm thiết bị nhập thông tin (công tắc chuyển mạch, nút bấm…) thiết bị xuất thơng tin (đèn báo, cịi, đồng hồ đo, tự ghi dùng giấy, ) Nhược điểm HMI truyền thống là: thông tin không đầy đủ khơng xác, khả lưu trữ thơng tin hạn chế, độ tin cậy ổn định thấp, hệ thống lớn để phát triển phức tạp khó mở rộng b) HMI đại HMI đại chia làm loại chính: HMI PC Windows/MAC: SCADA, Citect… HMI nhúng: HMI chuyên dụng, hệ điều hành Windows CE 6.0 Ngồi cịn có số loại HMI biến thể khác MobileHMI dùng Palm, PoketPC - Các ưu điểm HMI đại: + Tính đầy đủ kịp thời xác thơng tin + Tính mềm dẻo, dễ thay đổi bổ xung thông tin cần thiết + Tính đơn giản hệ thống, dễ mở rộng, dễ vận hành sửa chữa + Tính “Mở” : có khả kết nối mạnh, kết nối với nhiều loại thiết bị nhiều loại giao thức 25 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com + Khả lưu trữ cao 3.2.2 Theo tính chuyên dụng - Theo kiểu hình: Màn hình cảm ứng HMI hình HMI khơng cảm ứng( TFT, LCD, Touch,… ) - Theo kích thước: 3.5 inch, inch, inch, 10 inch, 12 inch, 15 inch,… - Theo dung lượng nhớ : 288KB, 1M, 2M, 10M,… - Theo cổng truyền thông: USB, RS232/422/485, Ethernet, CANbus,… - Theo giao thức truyền thông: MODBUS, MQTT, Ethernet/IP, CANopen, SNMP, FTP, BACnet, M-bus, VNC, GSM( SMS, GPRS ), KNX,… - Theo tính nâng cao: SCADA, Cloud, Web Server, SQL, Email & SMS, Remote, 3G/4G/Wifi,… 3.3 Cấu tạo HMI Dựa theo cách phân loại HMI phía trên, tựa chung thấy HMI gồm phần chính: - Phần cứng: hình, chíp, nút ấn, thẻ nhớ cổng kết nối - Phần mềm: viết chương trình, cấu hình phần cứng, thiết lập truyền thông thiết kế giao diện HMI - Truyền thông: bao gồm cổng kết nối, giao thức truyền thông như: USB, RS232/422/485, Ethernet, CANbus, MODBUS, MQTT, Ethernet/IP, CANopen, SNMP,…và tính nâng cao, mở rộng 3.4 Ứng dụng - Công nghiệp sản xuất, chế tạo máy, nâng cấp hệ thống máy móc tự động - Sản xuất, nâng cấp dây chuyền tự động hóa cơng nghiệp - Tự động hóa tịa nhà, điều khiển, quản lý, giám sát BMS, HAVC, BTS,… - Công nghệ điều khiển bơm công nghiệp, xử lý nước, nước thải - Quản lý, giám sát lượng điện, dầu, khí, gas,… - Trường đại học, trung tâm đào tạo, dạy nghề - Nhà thông minh( Smart home ) - Quan trắc môi trường: hiển thị, theo dõi, thu thập liệu giám sát từ xa 3.5 Quy trình ứng dụng HMI 3.5.1 Lựa chọn HMI - Kích thước hình: Dựa mật độ hiển thị liệu, thông số, đồ thị, đồ họa,…trên trang HMI - Có phím vật lý hay khơng( phím ): dựa nhu cầu điều khiển, mơi trường sử dụng thiết bị - Lựa chọn cổng kết nối: phụ thuộc vào nhu cầu kết nối với thiết bị máy in, đầu đọc mã vạch thiết bị ngoại khác 26 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 3.5.2 Xây dựng HMI - Cấu hình phần cứng: Kết nối HMI với thiết bị điều khiển khác( PLC ) thiết lập chuẩn truyền thông - Thiết kế giao diện đồ họa trang hiển thị HMI - Gắn giá trị ( Tag ) cho đối tượng - Mô phỏng, chạy thử sửa lỗi - Lắp đặt HMI vào hệ thống thực vận hành  Nhận xét chung: HMI từ quen thuộc người hoạt động ngành kĩ thuật, đặc biệt lĩnh vực điều khiển tự động hóa thơng minh nhắc đến HMI thường nghĩ đến loại hình hiển thị có khả giao tiếp với điều khiển Chúng giúp vận hành hiệu hệ thống điều khiển phức tạp 3.6 Tìm hiểu HMI PannelView 800 hãng Allen-Bradley 3.6.1 Giới thiệu chung - Là dòng HMI hãng Allen-Bradley sản xuất - Là dòng HMI giám sát điều khiển thiết bị gắn vào dòng PLC hãng dòng Micro 800, Control logix 5570,… mạng Ethernet/IP Người vận hành tương tác với hệ thống điều khiển thông qua hình Các tính HMI PannelView 800: - Cho phép kết nối với điều khiển, tối đa 100 hình lên tới 500 cảnh báo - Phần mềm Factory Talk View Machine Edition cung cấp môi trường để tạo ứng dụng HMI - Có nhiều loại kích thước hình khác như: inch, inch, inch, inch, 10 inch, 12 inch 15 inch 3.6.2 Cấu trúc phần cứng HMI PannelView 800 (2711R-T7T) 27 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 3.2: Cấu trúc phần cứng 2711R-T7T Bảng 3.1 Mô tả cấu trúc phần cứng Thứ tự Chức LED trạng thái nguồn Màn hình cảm ứng Gắn khe căm Cổng RS422 RS485 Cổng RS232 Cổng Ethernet 10/100 M 3.6.2 Thao tác PannelView 800 - Phần mềm Connected Compenents Workbench hỗ trợ chức thiết kế giao diện làm việc cho HMI PannelView 800 công cụ bên toolbox - Thêm HMI PannelView 800 vào dự án phần mềm Connected Compenents Workbench hình dưới: Hình 3.3: Thêm PannelView 800 vào dự án CCW 28 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com - Tùy chọn dạng hình hiển thị HMI theo chiều ngang hay chiều dọc phần mềm này: Hình 3.4: Chọn dạng hình hiển thị HMI - Khi thiết kế giao diện làm việc cho HMI PannelView 800 cần khai báo địa IP HMI mục Address Lưu ý phần mềm Connected Compenents Workbench, địa IP khai báo trùng với địa IP PLC khai báo trước Ví dụ địa IP PLC 192.168.1.95 địa IP PannelView 800 phải khai báo 192.168.1.95 Hình 3.5: Cài đặt địa IP cho HMI CCW - Trong mạng truyền thông Ethernet/IP, thiết bị kết nối với qua Switch để phân biệt thiết bị với thiết bị khác thiết bị đặt địa IP khác Điều kiện, địa IP lớp mạng Hình 3.6: Các thiết bị kết nối với qua Switch Đặt địa IP cách thao tác trực tiếp hình cảm ứng PannelView 800 29 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 3.7: Màn hình Main PannelView Tại giao diện Main PannelView 800, chọn communication: Hình 3.8: Giao diện Communication HMI Chọn Set Static IP Address: Hình 3.9: Cài đặt địa IP hình HMI Tại IP Address nhập địa IP tĩnh thiết bị - PannelView 800 cung cấp chức thiết lập mật cho ứng dụng để tăng độ bảo mật 30 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 3.10: Cài đặt mật cho HMI CCW - HMI PannelView 800 cung cấp việc chuyển chế độ giao tiếp HMI với PLC sang PLC khác cách dừng ứng dụng chạy PLC thứ nhất, sau thiết lập địa IP HMI thành địa IP PLC thứ hai Thiết lập địa IP PannelView 800: Hình 3.11: Thiết lập IP PLC thứ cho HMI Cài đặt thời gian delay để chuyển tiếp HMI với PLC cuối chạy ứng dụng Hình 3.12: Cài đặt thời gian delay - PannelView 800 hỗ trợ người dùng truyền File liệu từ thiết bị HMI qua máy tính kết nối với giao thức truyền thơng (Transfer Protocol) + Cấp quyền cho phép truy cập nội dung từ File PannelView 800: 31 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 3.13: Cài đặt FTP HMI + Trên hình FTP Settings PannelView 800 ta kích hoạt trạng thái FTP để bắt đầu truyền File: Hình 3.14: Kích hoạt trạng thái FTP + Trên máy tính kết nối với PannelView 800, nhập “ftp://_địa IP PV800” + Sau máy tính file PannelView 800 Hình 3.15: Các file HMI PC - Một chức quan trọng HMI PannelView 800 tự động gửi thơng báo đến Email chng báo( Alarms ) kích hoạt, thơng báo gửi đến nhiều người nhận lúc Ngồi ra, người dùng cịn gửi đến HMI hình ảnh tệp đính kèm 32 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 3.16: Nhập Email gửi thơng báo 3.6.4 Ví dụ giao diện giám sát điều khiển động PannelView 800 Giao diện PannelView 800: Hình 3.17: ứng dụng điều khiển động - Numeric Entry: nhập thông số đầu vào gồm tốc độ quay, vị trí bắt đầu, vị trí kết thúc - Numeric Display: Hiển thị thơng số vị trí Vitme hình HMI - Trend: Biểu đồ thể tốc độ quay phản hồi động hình HMI - Momentary Push Botton: Các nút ấn hình HMI, thực chức khởi động, dừng xóa lỗi cho biến tần PowerFlex 525 Connected Compenents Workbench sử dụng thẻ Tags để đánh dấu cho khối chức giao diện làm việc HMI PannelView 33 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 3.18: Các thẻ Tags Mỗi Tags Name có kiểu liệu Data Type địa Address riêng, tất điều khiển PLC có tên khai báo PLC Hình 3.19: Khai báo tên PLC CHƯƠNG KẾT LUẬN Qua đồ án chúng em hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý làm việc thao tác PLC Micro 850, biến tần PowerFlex 525 HMI PannelView 800 hãng Allen-Bradley, sử dụng phần mềm Connected Components Workbench để lập trình cho PLC câu lệnh Vì tình hình dịch bệnh nên chúng em làm với thiết bị thực tế đồ án cịn nhiều hạn chế 34 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Micro830, Micro850, and Micro870 Programmable Controllers User Manual [2] PowerFlex 520-Series Adjustable Frequency AC Drive User Manual [3] PannelView 800 HMI Terminals [4] Micro800 Expansion I/O Modules(Catalog Numbers Bulletin 2085) 35 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com ... Micro 850 1. 1 .1 1 .1. 2 1. 1.3 1. 1.4 1. 2 Tìm hiều phần mềm Connected Components W 1. 2 .1 1.2.2 1. 2.3 1. 2.4 CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ BIẾN TẦN POWERFLEX 525 2 .1 Định nghĩa biến tần 2.2 Cấu tạo... Màn hình cảm ứng HMI hình HMI khơng cảm ứng( TFT, LCD, Touch,… ) - Theo kích thước: 3.5 inch, inch, inch, 10 inch, 12 inch, 15 inch,… - Theo dung lượng nhớ : 288KB, 1M, 2M, 10 M,… - Theo cổng truyền... khiển PLC có tên khai báo PLC Hình 3 .19 : Khai báo tên PLC CHƯƠNG KẾT LUẬN Qua đồ án chúng em hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý làm việc thao tác PLC Micro 85 0, biến tần PowerFlex 525 HMI PannelView 800