CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng biến tần hãng Omron điều khiển hệ thống máy bơm cấp nước. Nguồn nước rất quan trọng đối với sự sống và mọi hoạt động của con người, nguồn nước ở 1 số nơi trên thế giới rất là khan hiếm và tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngày càng gia tăng. Trước thực trạng ấy chúng ta cần phải có giải pháp để khai thác và sử dụng nguồn nước sạch 1 cách hiệu quả và tiết kiệm. Muốn làm được điều này, chúng ta phải đưa hệ thống điều khiển vào bể chứa để điều khiển mức nước trong bể dùng PLC, qua đó duy trì mức nước trong bể ở trong giới hạn mức cho phép. Khi đó nước sẽ được bơm và sử dụng một cách hợp lý.

Bài tập lớn: Chuyên đề truyền động điện Khoa Điện TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI -KHOA ĐIỆN- BÀI TẬP LỚN CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng biến tần hãng Omron điều khiển hệ thống máy bơm cấp nước Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Đăng Khang Sinh viên thực hiên : Nhóm 2: Lương Văn Cử Đỗ Hải Đăng Phạm Công Duật Lương Hoàng Hiệp Lớp : Điện CLC K9 Hà Nội – 2017 Nhóm Bài tập lớn: Chuyên đề truyền động điện Khoa Điện Mục lục Trang Lời nói đầu Nhóm 2 Bài tập lớn: Chuyên đề truyền động điện Khoa Điện CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ 1.1 Cơ sở lý thuyết 1.1.1 Mục đích Nguồn nước quan trọng sống hoạt động người, nguồn nước số nơi giới khan tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngày gia tăng Trước thực trạng cần phải có giải pháp để khai thác sử dụng nguồn nước cách hiệu tiết kiệm Muốn làm điều này, phải đưa hệ thống điều khiển vào bể chứa để điều khiển mức nước bể dùng PLC, qua trì mức nước bể giới hạn mức cho phép Khi nước bơm sử dụng cách hợp lý 1.1.2 Phương pháp đo áp suất Phương pháp đo áp suất phụ thuộc vào dạng áp suất Đo áp suất tĩnh - Đo trực tiếp chất lưu thông qua lỗ khoan thành bình - Đo gián tiếp thơng qua biến dạng thành bình tác động áp suất Đo áp suất động - Dựa theo nguyên thức chung đo hiệu suất tổng áp suất tĩnh - Có thể đo cách đặt áp suất tổng lên màng trước, đặt áp suất tĩnh lên màng sau màng đo, tín hiệu đưa độ chênh lệch áp suất tổng áp suất tĩnh - Áp suất có đơn vị đo pascal (Pa) - Trong cơng nghiệp cịn dùng đơn vị đo bar (1bar= 10^5 Pa) Công thức xác định p= dF dS dF: lực tác dụng dS: diện tích thành ống chị lực tác dụng 1.1.3 Phương pháp đo mức chất lỏng Có hai dạng đo: Đo liên tục xác định theo ngưỡng Khi đo liên tục biên độ tần số tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu cịn lại bình chứa Khi xác định theo ngưỡng, cảm biến đưa tín hiệu dạng nhị phân cho biết thơng tin tình trạng mức ngưỡng có đạt hay khơng Nhóm Bài tập lớn: Chuyên đề truyền động điện Khoa Điện Có ba phương pháp hay dùng kỹ thuật đo phát mức chất lưu: - Phương pháp thuỷ tĩnh dùng biến đổi điện - Phương pháp điện dựa tính chất điện chất lưu - Phương pháp xạ dựa tương tác xạ chất lưu Một số loại cảm biến đo mức chất lưu • Cảm biến độ dẫn Các cảm biến loại dùng để đo mức chất lưu có tính dẫn điện (độ dẫn điện ~ 50μScm-1) Trên hình giới thiệu số cảm biến độ dẫn đo mức thơng dụng Hình 1: Cảm biến độ dẫn a) Cảm biến hai điện cực b) Cảm biến điện cực c) Cảm biến phát mức Sơ đồ cảm biến hình 1a gồm hai điện cực hình trụ nhúng chất lỏng dẫn điện Trong chế độ đo liên tục, điện cực nối với nguồn nuôi xoay chiều ~ 10V (để tránh tượng phân cực điện cực) Dòng điện chạy qua điện cực có biên độ tỉ lệ với chiều dài phần điện cực nhúng chìm chất lỏng Sơ đồ cảm biến hình 1b sử dụng điện cực, điện cực thứ hai bình chứa kim loại Sơ đồ cảm biến hình 1c dùng để phát ngưỡng, gồm hai điện cực ngắn đặt theo phương ngang, điện cực cịn lại nối với thành bình kim loại, vị trí điện cực ngắn ứng với mức ngưỡng Khi mức chất lỏng đạt tới điện cực, dòng điện mạch thay đổi mạnh biên độ Nhóm Bài tập lớn: Chuyên đề truyền động điện • Khoa Điện Cảm biến tụ điện Khi chất lỏng chất cách điện, tạo tụ điện hai điện cực hình trụ nhúng chất lỏng điện cực kết hợp với điện cực thứ hai thành bình chứa thành bình làm kim loại Chất điện mơi hai điện cực chất lỏng phần điện cực bị ngập khơng khí phần khơng có chất lỏng Việc đo mức chất lưu chuyển thành đo điện dung tụ điện, điện dung thay đổi theo mức chất lỏng bình chứa Điều kiện để áp dụng phương pháp số điện môi chất lỏng phải lớn đáng kể số điện mơi khơng khí (thường gấp đôi) Trong trường hợp chất lưu chất dẫn điện, để tạo tụ điện người ta dùng điện cực kim loại bên ngồi có phủ cách điện, lớp phủ đóng vai trị chất điện mơi cịn chất lưu đóng vai trị điện cực thứ hai 1.2 Giới thiệu PLC S7-1200 1.2.1 Tổng quan PLC S7-1200 Bộ điều khiển logic khả trình PLC S7-1200 mang lại tính linh hoạt sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ yêu cầu điều khiển tự động Sự kết hợp thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt tập lệnh mạnh mẽ khiến cho S7- 1200 trở thành giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác Kết hợp vi xử lý, nguồn tích hợp, mạch ngõ vào mạch ngõ kết cấu thu gọn, CPU S7-1200 tạo PLC mạnh mẽ Sau tải xuống chương trình, CPU chứa mạch logic yêu cầu để giám sát điều khiển thiết bị nằm ứng dụng CPU giám sát ngõ vào làm thay đổi ngõ theo logic chương trình, bao gồm hoạt động logic Boolean, việc đếm, định thì, phép tốn phức hợp việc truyền thơng với thiết bị thơng minh khác Một số tính bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến CPU chương trình điều khiển: Nhóm Bài tập lớn: Chuyên đề truyền động điện Khoa Điện • Mỗi CPU cung cấp bảo vệ mật cho phép cấu hình việc truy xuất đến chức CPU • Có thể sử dụng chức “know-how protection” để ẩn mã nằm khối xác định CPU cung cấp cổng PROFINET để giao tiếp qua mạng PROFINET.Các module truyền thông có sẵn dành cho việc giao tiếp qua mạng RS232 hay RS485 Cấu tạo PLC S7-1200 (1) Bộ phận kết nối nguồn (2) Các phận kết nối nối dây tháo khe cắm thẻ nhớ nằm nắp phía (3) Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp (4) Bộ phận kết nối PROFINET (phía CPU) Hình 1 Thành phần PLC S7-1200 Các kiểu CPU khác cung cấp đa dạng tính dung lượng giúp cho tạo giải pháp có hiệu cho nhiều ứng dụng khác Bảng 1 Thông số kỹ thuật loại CPU Chức Kích thước vật lý (mm) Bộ nhớ làm việc CPU 1211C 90 x 100 x 75 25 kB CPU 1212C 110 x 100 x 75 50 kB Bộ nhớ nạp MB MB Bộ nhớ giữ lại I/O tích hợp cục kB ngõ vào / kB ngõ vào / 14 ngõ vào / Kiểu số ngõ ngõ 10 ngõ Kiểu tương tự Kích thƣớc ảnh tiến trình Bộ nhớ bit (M) Nhóm CPU 1214C ngõ ngõ ngõ 1024 byte ngõ vào (I) 1024 byte ngõ (Q) 4096 byte 8192 byte Bài tập lớn: Chuyên đề truyền động điện Độ mở rộng module Khoa Điện Khơng tín hiệu Bảng tín hiệu Các module truyền thơng (mở rộng bên trái) Các đếm tốc độ cao 3 100 kHz 100 kHz Đơn pha 100 kHz 30 kHz 30 kHz Vuông pha 80 kHz 80 kHz 80 kHz 20 kHz 20 kHz Thẻ nhớ SIMATIC (tùy chọn) Các ngõ xung Thẻ nhớ Thời gian lưu giữ đồng hồ Thông thƣờng 10 ngày / ngày 400C thời gian thực PROFINET Tốc độ thực thi tính tốn cổng truyền thông Ethernet 18 μs/lệnh thực Tốc độ thực thi Boolean 0,1 μs/lệnh Họ S7-1200 cung cấp số lượng lớn module tín hiệu bảng tín hiệu để mở rộng dung lượng CPU Có thể lắp đặt thêm module truyền thông để hỗ trợ giao thức truyền thông khác Bảng Danh sách Modul hỗ trợ PLC Module Chỉ ngõ vào x DC In Module Kiểu số tín hiệu 16 x DC In (SM) Chỉ ngõ x DC Out Kết hợp In/Out x DC In / x DC Out x Relay Out x DC In / x Relay Out 16 x DC In / 16 x DC Out 16 x DC Out 16 x Relay Out 16 x DC In / 16 x Relay Kiểu x Analog In x Analog In Out x Analog In / x Analog x Analog In _ x Analog In _ Out x DC In / x DC Out tín hiệu tương tự Kiểu số Kiểu _ x Analog In _ (SB) tương tự Bảng Module truyền thơng (CM) RS485 Nhóm Bài tập lớn: Chuyên đề truyền động điện Khoa Điện RS232 1.2.2 Các bảng tín hiệu Một bảng tín hiệu (SB) cho phép thêm vào I/O cho CPU Chúng ta thêm SB với I/O kiểu số hay kiểu tương tự SB kết nối vào phía trước CPU • SB với I/O kiểu số (ngõ vào x DC ngõ x DC) • SB với ngõ kiểu tương tự Hình Các bảng tín hiệu PLC S7-1200 (1) Các LED trạng thái SB (2) Bộ phận kết nối nối dây tháo 1.2.3 Các module tín hiệu Chúng ta sử dụng module tín hiệu để thêm vào CPU chức Các module tín hiệu kết nối vào phía bên phải CPU Nhóm Bài tập lớn: Chuyên đề truyền động điện Khoa Điện (1) Các LED trạng thái dành cho I/O module tín hiệu (2) Bộ phận kết nối đường dẫn (3) Bộ phận kết nối nối dây tháo Hình Các module tín hiệu PLC S7-1200 1.2.4 Các module truyền thông Họ S7-1200 cung cấp module truyền thông (CM) dành cho tính bổ sung vào hệ thống Có module truyền thơng: RS232 RS485 CPU hỗ trợ tối đa module truyền thông Mỗi CM kết nối vào phía bên trái CPU (hay phía bên trái CM khác) Hình Các module truyền thông PLC S7-1200 (1) Các LED trạng thái dành cho module truyền thông (2) Bộ phận kết nối truyền thông 1.3 Cách thức PLC thực chương trình 1.3.1 Vịng qt chương trình PLC thực chương trình theo chu trình lặp Mỗi vịng lặp gọi vòng quét Mỗi vòng quét bắt đầu giai đoạn chuyển liệu từ cổng vào số tới vùng đệm ảo I, giai đoạn thực chương Nhóm Bài tập lớn: Chuyên đề truyền động điện Khoa Điện trình Trong vịng qt chương trình thực từ lệnh đến lệnh kết thúc khối OB1 Sau giai đoạn thực chương trình giai đoạn chuyển nội dụng đệm ảo Q tới cổng số Vòng quét kết thúc giai đoạn truyền thông nội kiểm tra lỗi Chú ý đệm I Q không liên quan tới cổng vào / tương tự nên lệnh truy nhập cổng tương tự thực trực tiếp với cổng vật lý khơng thơng qua đệm • Cấu trúc lập trình Hình 25 Cấu trúc lập trình • Tạo khối mã TIA Portal - Sử dụng hộp thoại “Add new block” mục “Program blocks” điều hướng chương trình để tạo OB, FB, FC DB toàn cục - Khi tạo khối mã, ta lựa chọn ngôn ngữ lập trình cho khối Khơng lựa chọn ngơn ngữ lập trình cho DB lưu trữ liệu 1.3.2 Khối tổ chức OB – OGANIZATION BLOCKS Organization blocks (OBs): Là giao diện hoạt động hệ thống chương trình người dùng Chúng gọi hệ thống hoạt động, điều khiển theo trình: Nhóm Xử lý chương trình theo q trình Báo động – kiểm sốt xử lý chương trình 10 ...Bài tập lớn: Chuyên đề truyền động điện Khoa Điện Mục lục Trang Lời nói đầu Nhóm 2 Bài tập lớn: Chuyên đề truyền động điện Khoa Điện CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG... Chuyên đề truyền động điện Tên Khoa Điện Chức Hình ảnh Giá trị đếm CV tăng lên tín hiệu ngõ Counter vào CU chuyên từ lên Ngõ Q tác động đếm lên – lên CV>=PV Nếu trạng thái R = Reset tác CTU động. .. điện cực lại nối với thành bình kim loại, vị trí điện cực ngắn ứng với mức ngưỡng Khi mức chất lỏng đạt tới điện cực, dòng điện mạch thay đổi mạnh biên độ Nhóm Bài tập lớn: Chuyên đề truyền động