Chương 1 GIỚI THIỆU ĐỒ ÁN HỌC PHẦN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT ĐƯỜNG ỐNG
ĐỒ ÁN HỌC PHẦN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT ĐƯỜNG ỐNG Người Thực Nguyễn Văn A MSSV: 0309181130 Bộ Mơn Tự Động Hóa Khoa Điện-Điện Tử Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng Tháng 10 năm 2022 ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT ĐƯỜNG ỐNG Giáo viên hướng dẫn: ………………………… Người Thực Nguyễn Văn A NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN TỰ ĐỘNG Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn A Khóa: 2018 MSSV: 0309181130 Khoa: Điện – Điện Tử Ngành: CNKT điều khiển tự động hóa Đầu đề đồ án: ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT ĐƯỜNG ỐNG Yêu cầu đồ án Hệ thống điều khiển áp suất nước cho tịa nhà có 10 tầng, trung bình tầng cao 3m, hệ thống đáp ứng lưu lượng 60m3/h Hệ thống có nhiệm vụ trì áp suất đường ống khoảng từ đến bar cách điều khiển bơm chạy theo yêu cầu bảng Thông qua phần mềm giám sát yêu cầu bảng giúp người vận hành điều khiển giám sát toàn hệ thống bơm Hệ thống bao gồm tủ điện điều khiển hệ thống bơm áp suất, giao diện điều khiển giám sát máy tính, điều khiển PLC S71200 có nhiệm vụ đọc cảm biến áp suất đường ống xuất tín hiệu điều khiển máy bơm Lưu ý: Khi hệ thống khơng hoạt động, có áp suất tĩnh 1bar Bảng 1: Lập trình PLC theo yêu cầu sau: STT Nội dung Trạng thái ban đầu Cấp nguồn, đèn báo pha đèn STOP-L sáng Các bơm không hoạt động Trường hợp không bị lỗi Nhấn START, đèn RUN-L sáng, hệ thống bơm hoạt động, đèn STOP-L tắt, chạy Bơm theo trình tự 1>2>3, lần chạy cách 10s Nếu 1bar ≤ P < 3bar chạy Bơm Nếu 3bar ≤ P < 5bar chạy Bơm Bơm Nếu 5bar ≤ P < 7bar chạy Bơm Nếu 7bar ≤ P < 9bar dừng bơm Nhấn STOP để quay lại trạng thái ban đầu Trường hợp bị lỗi Trường hợp relay nhiệt tác động dừng Bơm tương ứng, đèn ERR-L RUN-L sáng, đồng thời: -Nếu 1bar ≤ P < 5bar bơm cịn lại chạy -Nếu 5bar ≤ P < 7bar chạy bơm cịn lại -Nếu 7bar ≤ P < 9bar dừng bơm Trường hợp relay nhiệt tác động dừng Bơm tương ứng, đèn ERR-L RUN-L sáng, đồng thời: -Nếu 1bar ≤ P < 7bar bơm cịn lại chạy -Nếu 7bar ≤ P < 9bar dừng bơm, RUN-L sáng 10 Trường hợp relay nhiệt tác động dừng tất Bơm, đèn ERR-L sáng, đèn RUN-L tắt 11 Trường hợp P < 1bar P ≥ 9bar bơm dừng hết, đèn ERR-L sáng, đèn RUN-L tắt 12 Khi hệ thống bị lỗi, phải nhấn RESET để xác nhận khắc phục xong xoá lỗi, kể điện lúc hệ thống báo lỗi (phải nhớ trạng thái lỗi điện) Sau nhấn RESET, hệ thống trở lại trạng thái ban đầu 13 Khi hệ thống trạng thái ban đầu, có lỗi xảy đèn ERR-L phải sáng Trường hợp khẩn cấp EMERGENCY 14 15 Nhấn nút EMER hệ thống dừng hoạt động, đèn STOP-L ERR-L sáng, đèn RUN-L tắt Nhả nút EMER, phải nhấn RESET hệ thống trở lại Trạng thái ban đầu Bảng 2: Yêu cầu lập trình giao diện Sử dụng WinCC RT Professional để lập trình giao diện giám sát điều khiển cho hệ thống theo yêu cầu sau: Ô số Ô số Ô số Ô số 13 Ô số Ô số Ô số 10 Ô số 14 Ô số Ô số Ô số 11 Ô số 15 Ô số Ô số Ô số 12 Ô số 16 Hình 1: Cấu trúc giao diện Hình 2: Giao diện giám sát điều khiển hệ thống bơm áp suất Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Vẽ sơ đồ nguyên lý hệ thống Thực bố trí, tính tốn chọn thiết bị tủ điện Tính tốn chọn thiết bị tủ điện Thực bố trí thiết bị sơ đồ đấu dây cho mơ hình Thiết kế chương trình điều khiển hệ thống theo yêu cầu đề dùng điều khiển PLC S7-1200 Giám sát điều khiển hệ thống phần mềm WinCC Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ) - Sơ đồ bố trí thiết bị đấu dây mơ hình Sơ đồ khối giản đồ giải thuật hệ thống Lời Cảm Ơn (Viết đoạn ngắn thể kiến thức, kỹ đạt thông qua đồ án Lời cảm ơn người giúp đỡ trình làm đồ án) Mục Lục MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH .5 TÓM TẮT CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Tổng quan đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài 1.2.1 Ý nghĩa đề tài 1.2.2 Phương pháp thực 1.3 Cấu trúc 10 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12 2.1 Bộ điều khiển PLC S7-1200 12 2.1.1 Hình dáng bên 12 2.1.2 Thông số kỹ thuật PLC S7-1200 13 2.2 Cảm biến áp suất 14 2.2.1 Định nghĩa 14 2.2.2 Ứng dụng 14 2.2.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 15 2.3 Máy bơm nước ly tâm 16 2.3.1 Định nghĩa 16 2.3.2 Phân loại 16 2.3.3 Máy bơm ly tâm trục đứng 17 2.4 Giới thiệu phần mềm TIA Portal 19 2.5 Giới thiệu phần mềm thiết kế giao diện WINCC 19 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 20 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 20 3.1.1 Sơ đồ bố trí hệ thống cấp nước trực tiếp 20 3.1.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 21 3.2 Sơ đồ đấu dây động lực điều khiển 22 3.3 Tính chọn thiết bị 25 3.3.1 Bộ điều khiển PLC S7-1200 25 3.3.2 Tính chọn bơm ba pha 25 3.3.3 Tính chọn cảm biến áp suất 26 3.3.4 Tính chọn Rơ le nhiệt 26 3.3.5 Tính chọn Contactor 27 3.3.6 Tính chọn CB 28 3.3.7 Tính chọn dây cho mạch động lực 30 3.4 Sơ đồ lắp đặt thiết bị 31 3.5 Tổng hợp thiết bị hệ thống giá tham khảo .31 CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 34 4.1 Quy trình hoạt động 34 4.2 Giản đồ Grafcet 36 4.3 Chương trình điều khiển 37 4.3.1 Bảng I/O 37 4.3.2 Chương trình điều khiển 38 CHƯƠNG THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT VÀ KẾT NỐI GIAO DIỆN VỚI PLC 47 5.1 Thiết kế giao diện 47 5.1.1 Khởi tạo giao diện 47 5.1.2 Chọn đối tượng cho giao diện 47 5.1.3 Tạo thuộc tính cho đối tượng 48 5.2 Giao diện điều khiển giám sát hệ thống .48 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 52 6.1 Kết luận 52 6.1.1 Kết đạt 52 6.1.2 Điểm hạn chế 52 6.2 Hướng phát triển 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 10 Tiếp theo viết chương trình xử lý trường hợp lỗi (bước đến 12) Và trường hợp khẩn cấp Sau viết chương trình điều khiển ngõ đèn động bơm CHƯƠNG THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT VÀ KẾT NỐI GIAO DIỆN VỚI PLC Sau lập trình chương trình điều khiển nạp chương trình cho PLC ta thực thiết kế giao diện giám sát điều khiển 5.1 Thiết kế giao diện 5.1.1 Khởi tạo giao diện Chọn Add new device � HMI � SIMATIC Comfort Panel � 7” Display � TP700 Comfort � 6AV2 124-0GC01-0AX0 � OK Hình 5.1: Khởi tạo giao diện HMI 5.1.2 Chọn đối tượng cho giao diện Để chọn đối tượng, thiết bị băng tải, xy-lanh pittong ta chọn vào Elements chọn Icon sau: Hình 5.2: Thanh cơng cụ 5.1.3 Tạo thuộc tính cho đối tượng Đầu tiên phải thay đổi Apperance cho đối tượng cách : Chọn đối tượng→Layout→Style→Fill Style→Shaded Hình 5.3: Thay đổi kiểu xuất đối tượng 5.2 Giao diện điều khiển giám sát hệ thống Giao diện hệ thống thực theo yêu cầu bảng sau: Yêu cầu lập trình HMI Sử dụng WinCC RT Professional để lập trình giao diện giám sát điều khiển cho hệ thống theo yêu cầu sau: Ô số Ô số Ô số Ô số 13 Ô số Ô số Ô số 10 Ô số 14 Ô số Ô số Ô số 11 Ô số 15 Ô số Ô số Ô số 12 Ô số 16 Hình 5.4: Cấu trúc giao diện Bảng 5.1: Nội dung phần giao diện giám sát điều khiển STT Nội dung Giao diện giám sát chia thành 16 ô (4 hàng, cột), màu trắng hình 4, Ơ thứ 1: Nút nhấn START hình chữ nhật, màu xám, có chữ “START” Hoạt động nút nhấn START thực tế Ô thứ 2: Nút nhấn STOP hình chữ nhật, màu xám, có chữ “STOP” Hoạt động nút nhấn STOP thực tế Ơ thứ 3: Nút nhấn RESET hình chữ nhật, màu xám, có chữ “RESET” Hoạt động nút nhấn RESET thực tế Ô thứ 4: Nút nhấn giữ EMER hình chữ nhật, màu xám, có chữ “EMER” Hoạt động nút nhấn EMER thực tế Ô thứ 5: Khối vng màu xám, có chữ “RN1”, RN1 có mức logic khối vng chuyển thành màu đỏ Ơ thứ 6: Khối vng màu xám, có chữ “RN2”, RN2 có mức logic khối vng chuyển thành màu đỏ Ơ thứ 7: Khối vng màu xám, có chữ “RN3”, RN3 có mức logic khối vng chuyển thành màu đỏ Ơ thứ 8: Có chữ nhật hiển thị giá trị ADC từ cảm biến (0-27648) giá trị áp suất [bar] 10 Ơ thứ 9: Hình bơm mẫu, màu xám, phía có chữ “Pump 1” Khi bơm hoạt động hình bơm chuyển thành màu xanh dương Khi bơm tải hình bơm chuyển thành màu đỏ 11 Ơ thứ 10: Hình bơm mẫu, màu xám, phía có chữ “Pump 2” Khi bơm hoạt động hình bơm chuyển thành màu xanh dương Khi bơm tải hình bơm chuyển thành màu đỏ 12 Ơ thứ 11: Hình bơm mẫu, màu xám, phía có chữ “Pump 3” Khi bơm hoạt động hình bơm chuyển thành màu xanh dương Khi bơm tải hình bơm chuyển thành màu đỏ 13 Ơ thứ 12: hiển thị thông báo lỗi: -Lỗi động tải: “Pump Error!” -Lỗi cảm biến (P < 1bar P ≥ 9bar ): “Sensor Error!” -Khơng có lỗi khơng hiển thị 14 15 16 17 Ơ thứ 13: Đèn STOP-L màu xám, có chữ “STOP-L” Khi đèn STOP-L sáng chuyển thành màu xanh Ơ thứ 14: Đèn RUN-L màu xám, có chữ “RUN-L” Khi đèn RUN-L sáng chuyển thành màu xanh Ơ thứ 15: Đèn ERR-L màu xám, có chữ “ERR-L” Khi đèn ERR-L sáng chuyển thành màu đỏ Ô thứ 16: Nút nhấn Exit hình chữ nhật, màu xám, có chữ “EXIT” Khi nhấn nút EXIT khỏi chương trình giám sát Hình 5.5: Giao diện HMI điều khiển giám sát hệ thống CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận 6.1.1 Kết đạt Đồ án em hoàn thành với tiến độ đề ra, đáp ứng yêu cầu đặt nhiệm vụ thiết kế Trong trình nghiên cứu làm đồ án, em đạt số kết quả: - - Tính tốn, chọn thiết bị thiết kế thành công tủ điện điều khiển cho hệ thống Hiểu nguyên lí hoạt động hệ thống Cách vận hành, giám sát điều khiển hệ thống điều khiển áp suất đường ống Nắm kiến thức Wincc Biết cách dùng phần mềm TIA Portal + Wincc để tạo giao diện điều khiển, giám sát hệ thống tự động cho hình máy tính 6.1.2 Điểm cịn hạn chế - Do chưa có kinh nghiệm nên việc lựa chọn thiết bị cho hệ thống chương trình điều khiển chưa tối ưu 6.2 Hướng phát triển - - Làm hệ thống sản xuất có sử dụng hệ thống điều khiển áp suất hệ thống tưới tự động, hệ thống xử lý nước,… Làm nhiều hình giao diện Kết nối với hình HMI Thu thập, lưu trữ xuất liệu Excel, Word… TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình kỹ thuật lập trình PLC, Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng [2] Siemens SIMATIC S7-1200 Manual, Siemens [3] Siemens SIMATIC HMI, HMI Devices TP700 Comfort, Compact Operating Instructions, Siemens [4] http://pentaxitaly.com/pentax-msvc-3r-15.html [5] http://siemens-vietnam.vn/product/simatic-s7-1200-cpu1212c-dc-dc-dc-6es7212-1ae40-0xb0/ ... gồm tủ điện điều khiển hệ thống bơm áp suất, giao diện điều khiển giám sát máy tính, điều khiển PLC S71200 có nhiệm vụ đọc cảm biến áp suất đường ống xuất tín hiệu điều khiển máy bơm Lưu ý: Khi... dụng phương pháp điều khiển áp lực nước theo thời gian vận hành Đề tài ? ?Điều khiển áp suất đường ống” nghiên cứu báo cáo phương án xử lý vấn đề nêu Đồ án thực việc điều khiển áp suất nước đường... hành điều khiển giám sát toàn hệ thống bơm Hệ thống bao gồm tủ điện điều khiển hệ thống bơm áp suất, giao diện điều khiển giám sát máy tính, điều khiển PLC S7-1200 có nhiệm vụ đọc cảm biến áp suất