(Đồ án hcmute) nghiên cứu ứng dụng chức năng điều khiển dự phòng của plc allen bradley

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN DỰ PHÒNG CỦA PLC ALLEN - BRADLEY GVHD: TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN SVTH: NGUYỄN LÊ THIÊN HẰNG MSSV: 11151198 SVTH: TỐNG VĂN NGỌC THANH MSSV: 11151065 SKL 0 9 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH KHOA: ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN DỰ PHÒNG CỦA PLC ALLEN - BRADLEY GVHD : TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN SVTH : 11151198 NGUYỄN LÊ THIÊN HẰNG 11151065 TỐNG VĂN NGỌC THANH NGÀNH: CNKT ĐIỀU KHIỂN – TỰ ĐỘNG HÓA KHĨA : 2011 - 2015 TP.HỒ CHÍ MINH – 7/2015 an Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh PHẦN I GIỚI THIỆU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i an Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – T o – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày - tháng - năm 2014 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: NGUYỄN LÊ THIÊN HẰNG MSSV: 11151198 TỐNG VĂN NGỌC THANH MSSV: 11151065 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển & T động hóa Lớp: 11151CL2 Giảng viên hƣớng dẫn: TS TRƢƠNG ĐÌNH NHƠN Ngay nhận đề tài: 17/03/2015 Ngày nộp đề tài: 15/07/2015 Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN DỰ PHÒNG CHO PLC ALLEN – BRADLEY” Các số liệu, tài liệu ban đâu: - 1756 ControlLogix I/O Redundancy - Logix Software Output Switching Nội dung th đề t i: - Thiết kế hệ thống d phòng cho mạng ControlNet - Điều khiển tố độ động thơng qua mạng d phịng Sản phẩm: Hệ thống điều khiển giám sát tố độ động qua mạng PLC có phịng TRƢỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii an Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIÊU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ v tên Sinh viên: NGUYỄN LÊ THIÊN HẰNG MSSV: 11151198 TỐNG VĂN NGỌC THANH MSSV: 11151065 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển & T động hóa Tên đề t i: Nghiên cứu ứng dụng chức điều khiển dự phòng PLC Allen - Bradley Họ v tên Giáo viên hƣớng dẫn: TS TRƢƠNG ĐÌNH NHƠN NHẬN XÉT Về nội dung đề t i & khối lƣợng th hiện: Ƣu điểm: Khuyêt điểm: Đề ngh ho ảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Băng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hƣớng dẫn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii an Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIÊU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ v tên Sinh viên: NGUYỄN LÊ THIÊN HẰNG MSSV: 11151198 TỐNG VĂN NGỌC THANH MSSV: 11151065 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển & T động hóa Tên đề t i: Nghiên cứu ứng dụng chức điều khiển dự phòng PLC Allen - Bradley Họ v tên Giáo viên phản biện: TS NGUYỄN MINH TÂM NHẬN XÉT Về nội dung đề t i & khối lƣợng th hiện: Ƣu điểm: Khuyêt điểm: Đề ngh ho ảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Băng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP tháng năm 20… iv an Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh LỜI CẢM ƠN  Hơn ốn năm đƣợc vinh d sinh viên trƣờng Đại họ Sƣ phạm Kỹ thuật Tp.HCM, húng em đƣợc học hỏi biết ao nhiêu điều hay lẽ phải tình yêu thƣơng q Thầy Cơ, l khoảng thời gian đẹp mà chúng em khơng ịn hội đƣợc quay trở lại Bây khoảng thời gian ngắn ngủi cuối m húng em đƣợc gọi Sinh viên trƣờng Đại họ Sƣ phạm Kỹ thuật Tp.HCM, với tất lịng mình, húng em xin đƣợc lên hai tiếng “CẢM ƠN” đến tất quý Thầy, quý Cô trƣờng Đại họ Sƣ phạm Kỹ thuật Tp.HCM – ngƣời hắp ánh ho húng em v o tƣơng lai Kính hú Thầy Cô đƣợc khỏe mạnh vui vẻ Cá h riêng, húng em xin đƣợc CẢM ƠN Thầy TRƢƠNG ĐÌNH NHƠN – ngƣời Thầy nhiệt tình với chúng em từ mơn họ sở ng nh đến môn chuyên ngành tận tình việc giới thiệu v hƣớng dẫn nhóm chúng em l m Đồ án tốt nghiệp n y Trong trình l m đồ án, Thầy động viên, thăm hỏi, hƣớng dẫn v góp ý để nhóm chúng em th c đồ án cách hiệu Kính chúc Thầy đƣợc nhiều sức khỏe, hạnh phúc bình an Trong trình l m đồ án, trình độ cịn hạn chế nên có nhiều kiến thức mà húng em hƣa thể lãnh hội hết chắn khơng tránh khỏi nhiều sai sót đề tài, kính mong q Thầy Cơ bạn góp ý, hƣớng dẫn thêm để đề t i đƣợc hồn thiện Nhóm sinh viên th c NGUYỄN LÊ THIÊN HẰNG TỐNG VĂN NGỌC THANH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP v an Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh TĨM TẮT ĐỒ ÁN Các dây chuyền sản xuất công nghiệp đƣợc cấu thành nhiều phân hệ độc lập nhƣng đƣợc liên kết với thành thể thống v đƣợc kiểm soát chặt chẽ khơng quy trình cơng nghê cụ thể mà mứ độ quản lý giám sát cách tối ƣu từ công tác sản xuất đến khả tiêu thụ Điều đƣợc th c sở kết nối tất dây chuyền sản xuất lớn, nhỏ sản xuất ũng nhƣ tiêu thụ thông qua hệ thống mạng Mặt , để hệ thống hoạt động liên tục khơng b gián đoạn có s cố xảy ra, tính phịng cho hệ thống đóng vai trị quan trọng Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng chức điều khiển dự phịng PLC Allen-Bradley” tóm tắt khái quát cách thiết kế, điều khiển giám sát, ứng dụng phòng phần cứng phần mềm cho toàn hệ thống mà cụ thể l sử dụng biến tần điều khiển động ơ, iến tần đƣợc kết nối với điều khiển ControlLogix qua module mạng DeviceNet, điều khiển ControlLogix đƣợc d phịng thơng qua mạng ControlNet., hình HMI hiển th tố độ động v sử dụng phần mềm FactoryTalk giám sát hệ thống ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP vi an Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh MỤC LỤC PHẦN I: GIỚI THIỆU Trang bìa………………………………………………………………… ……… i Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp…………………………… …………………………ii Nhận xét Giáo viên hƣớng dẫn………………………………………… … iii Nhận xét Giáo viên phản biện…………………………………… …………iv Lới cảm ơn…………………………………………………………………… … v Tóm tắt đồ án………………………………………………………………….… vi Mục lục…………………………………………………………………………….vii Danh mục hình vẽ……………………………………………………… ……… x Danh mục bảng biểu………………………………………………………… …xiii Danh mục từ viết tắt………………………………………………………….….xiv PHẦN II: NỘI DUNG ĐỒ ÁN CHƢƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tổng quan…………………………………………………………………… 1.1.1 Đặt vấn đề………………………………………………………… … 1.1.2 Tình hình th c tế công nghiệp…………………………………… 1.1.3 Lý l a chọn đề tài………………………………………………… 1.1.4 Mục tiêu đề tài………………………………………………………4 1.2 Cơ sở lý thuyết…………………………………………………………………4 1.2.1 Hệ thống điều khiển giám sát d phịng PLC Allen-Badley cơng nghiệp………………………………………………………… 1.2.2 Giải pháp d phòng…………………………………………………… ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP vii an Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh CHƢƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ, CÔNG CỤ HỖ TRỢ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CỦA HÃNG ALLEN-BRADLEY 2.1 Mạng ControlNet…………………………………………………………… 12 2.1.1 Đặ điểm mạng ControlNet………………………………………… 12 2.1.2 Mơ hình mạng ControlNet…………………………………………… 13 2.2 Bộ điều khiển ControlLogix 1756-L61……………………………… …….14 2.2.1 Tính điều khiển ControlLogix 1756-L61……………… 14 2.2.2 Ứng dụng điều khiển ControlLogix 1756-L61…………….… 15 2.2.3 Tính I/O điều khiển ControlLogix 1756-L61….… 16 2.3 Lựa chọn biến tần PowerFlex 700 AC…………………………………… 17 2.3.1 Tổng quan tính biến tần PowerFlex 700 AC…………… 17 2.3.2 Các LED th trạng thái biến tần……………………………… 19 2.4 Lựa chọn hình HMI PanelView 600 ……………………………….….19 CHƢƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 3.1 Yêu cầu thiết kế…………………………………………………………… 21 3.1.1 Thiết kế phần cứng…………………………………………………… 21 3.1.2 Lập trình điều khiển…………………………………………………… 21 3.2 Thiết kế phần cứng….…………………………………………………… 21 3.2.1 Kết nối thiết b …………………………………………………… … 21 3.2.2 Hệ thống d phòng cho điều khiển ControlLogix……………… 26 3.2.3 L a chọn PLC…………………………………………………… … 30 3.3 Vẽ sơ đồ thiết kế phần cứng………………………………………….…… 30 3.4 Thiết kế phần mềm…………………………………………………….… 32 3.4.1 Quy trình cơng nghệ………………………………………………… 32 3.4.2 Lƣu đồ giải thuật……………………………………………………….33 3.4.3 Lập trình cho PLC phần mềm RSLogix 5000………………… 34 3.4.4 Lập trình cho HMI phần mềm Panel Builder 32……………… 41 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP viii an Đại học Sư Phạm Kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh - Module dự phịng kênh 1756 – CNBR trạng thái hoạt động bình thường Hình 3.50: Module dự phòng 1756 – CNBR trạng thái hoạt động bình thường - Giả sử có cố xảy đường truyền, kênh báo lỗi, kênh cịn lại hoạt động bình thường khơng ảnh hưởng đến vận hành biến tần Hình 3.51: Giả sử cố xảy đường truyền mạng ControlNet ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 56 an Đại học Sư Phạm Kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh Hình 3.52: Báo lỗi đường truyền kênh Hình 3.53: Biên tần hoạt động bình thường dù cố xảy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 57 an Đại học Sư Phạm Kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh 4.2 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG DỰ PHỊNG CHO PLC BẰNG PHẦN MỀM Trong q trình thực nghiệm mô phần mềm RSLogix 5000, nhóm thực cấu hình cho Primary CPU (Local CPU) Secondary CPU (Peer CPU) hệ thống báo lỗi sau: Hình 3.54: Hệ thống báo lỗi vị trí cấu hình Local CPU Peer CPU Hình 3.55: Trợ giúp xảy lỗi hệ thống ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 58 an Đại học Sư Phạm Kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh Hình 3.56: Giải thích lỗi từ hệ thống Hình 3.57: Đánh dấu điểm xảy lỗi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 59 an Đại học Sư Phạm Kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh CHƢƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 KẾT LUẬN Đề tài nghiên cứu đầy đủ quy trình thiết kế hệ thống dự phòng cho PLC hãng Allen – Bradley dựa giải pháp đưa lý thuyết Đề tài thử nghiệm trực tiếp điều khiển ControlLogix có tích hợp sẵn module dự phòng module chuyên dụng mang lại nhiều lựa chọn cho thiết kế với yêu cầu cao so với điều khiển khác thực tế điều khiển CompactLogix, MicroLogix Tuy nhiên, trình độ thời gian có hạn, tài liệu khơng đầy đủ nên nhóm nghiên cứu chưa thể nghiên cứu cụ thể tồn quy trình cài đặt, lập trình phần mềm sử dụng nhiều phương pháp không khắc phục lỗi xảy cho hệ thống điều khiển dự phịng Vì thế, nhóm đưa phương pháp dự phòng cho PLC phần cứng dừng lại mức hướng dẫn tổng quan cách thức thực bước cho phương pháp dự phòng cho PLC phần mềm Tuy nhiên, trình bày đồ án đem lại nhìn tổng quan giải pháp điều khiển quan trọng sở tài liệu cho nghiên cứu tương lai 5.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN Với trình bày mong muốn chưa đạt đồ án, nhóm nghiên cứu xin đề xuất phát triển đề tài theo hướng sử dụng thêm chức dự phòng khác sử dụng dự phòng phần cứng lẫn phần mềm để tăng độ tin cậy hệ thống ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 60 an TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách [1] TS Trương Đình Nhơn, Giáo trình Mạng PLC, Bộ môn Tự động Điều khiển – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM [2] Hoàng Minh Sơn – Mạng truyền thông công nghiệp – Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2007 [3] Các tài liệu kỹ thuật thiết bị điều khiển công nghiệp hãng Allen – Bradley [4] PGS.TS Phạm Văn Hòa (Chủ biên), Th.S Đặng Tiến Trung, Giáo trình Hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu SCADA, Nhà xuất Bách Khoa – Hà Nội [5] PGS.TS Trần Thu Hà (Chủ biên), Th.S Phạm Quang Huy, Giáo trình lập trình với RSLogix 5000, Nhà xuất Hồng Đức Bài viết mạng [1] Nguyễn Hồng Đức, Luận văn Tìm hiểu giao diện giao thức hệ thống mạng công nghiệp, Đại học Thái Nguyên http://thuvien.ued.vn:8080/dspace/bitstream/TVDHSPDN_123456789/4564/2/0061.p df [2] Tài liêu Ebook – Luận văn tổ chức, lập trình đánh giá tính Redundancy hệ thống điều khiển đa cấp http://doc.edu.vn/tai-lieu/luan-van-to-chuc-lap-trinh-va-danh-gia-tinh-redundancytrong-he-thong-dieu-khien-da-cap-8039/ Website [1]http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/um/1756um535_-en-p.pdf [2] http://www.abfans.net/uploads/3/4/7/9/3479821/1756-um535_-en-p.pdf [3]http://www.iqcontrols.com/Resources/Ref/1756%20Controllogix%20IO%20Redun dancy.pdf [4]http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/td/1756td001_-en-p.pdf [5]http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/um/1715um001_-en-p.pdf [6]http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/um/2711p -um001_-en-p.pdf an PHỤ LỤC 1756 – L6X Catalog an Chương trình chính: Switch Over Logic an an Chương trình bỏ cấm module ngõ (Uninhibit Outputs) an Chương trình cấm (Inhibits Outputs) Chương trình khởi tạo (Initialization) an Chương trình kiểm tra trạng thái kiểm soát module ngõ (Owership_Status) an Chương trình điều khiển biến tần PowerFlex 700 an an S an K L 0 ... tài ? ?Nghiên cứu ứng dụng chức điều khiển dự phòng PLC Allen- Bradley? ?? tóm tắt khái quát cách thiết kế, điều khiển giám sát, ứng dụng phịng phần cứng phần mềm cho tồn hệ thống mà cụ thể l sử dụng. .. KHOA: ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN DỰ PHÒNG CỦA PLC ALLEN - BRADLEY GVHD : TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN SVTH... hệ thống thiết kế cấp khác Đề tài ? ?Nghiên cứu ứng dụng chức điều khiển dự phịng cho PLC Allen- Bradley? ?? tìm hiểu giải pháp điều khiển dự phòng cho PLC phần cứng phần mềm Thử nghiệm thực tế hệ