(Đồ án hcmute) thiết kế mô hình điều khiển và giám sát hệ thống ats

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG ATS GVHD: ThS LƯU VĂN QUANG SVTH: HUỲNH HỒNG ĐỨC MSSV: 12142061 SVTH: ĐINH NGỌC THÀNH MSSV: 12142349 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG ATS SVTH: HUỲNH HỒNG ĐỨC MSSV: 12142061 SVTH: ĐINH NGỌC THÀNH MSSV: 12142349 KHĨA: 2012 NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ GVHD: GVC THS LƯU VĂN QUANG Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 an CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* Tp Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Huỳnh Hồng Đức Đinh Ngọc Thành MSSV: 12142061 12142349 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện-Điện tử Lớp: 12142CLC Giảng viên hướng dẫn: GVC THS LƯU VĂN QUANG ĐT: 0918202408 Ngày nhận đề tài: 16/03/2016 Ngày nộp đề tài: 20/07/2016 Tên đề tài: “Thiết kế mơ hình điều khiển giám sát hệ thống ATS” Các số liệu, tài liệu ban đầu: Các tài liệu PLC CP1E-N20DR-A HMI NB5Q-TW00B Nội dung thực đề tài: - PLC CP1E-N20DR-A - Màn hình NB5Q-TW00B - Hệ thống ATS - Thiết kế thi cơng mơ hình điều khiển giám sát hệ thống ATS dùng PLC CP1E-N20DR-A HMI NB5Q-TW00B Sản phẩm: Tủ ATS dùng PLC CP1E-N20DR-A HMI NB5Q-TW00B TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Trang i an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: MSSV: Họ tên Sinh viên: MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ tên Giáo viên hướng dẫn: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không: Đánh giá loại: Điểm: Bằng chữ: Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) Trang ii an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: MSSV: Họ tên Sinh viên: MSSV: Ngành: Tên đề tài: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không: Đánh giá loại: Điểm: Bằng chữ: Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) Trang iii an LỜI MỞ ĐẦU Một vấn đề đặt đòi hỏi giải nhằm nâng cao chất lượng điều khiển, giám sát, an toàn vận hành nhà máy (đặc biệt hệ thống điện) tự động hóa q trình điều khiển kỹ thuật cao Để theo kịp trình độ phát triển khoa học kỹ thuật việc cập nhật kiến thức ứng dụng thiết bị điều khiển, giám sát cần thiết HMI (Human Machine Interface) PLC (Programmable Logic Controller) cho phép giám sát, điều khiển thay đổi chương trình cách linh hoạt Thấy tầm quan trọng nên nhóm sinh viên định chọn đề tài “Thiết kế mơ hình điều khiển giám sát hệ thống ATS dùng PLC CP1E-N20DR-A & HIM NB5Q-TW00B”, để tự hoàn thiện kiến thức trước trường, tích lũy kinh nghiệm để trang bị hành trang vào đời, đáp ứng nhu cầu cán kỹ thuật Lí chọn đề tài: Trước đó, vào khoảng tháng 2/2016, qua thông tin tuyển dụng báo, chúng em nộp hồ sơ vấn xin việc vào công ty Đạt Vĩnh Tiến Qua vẫn, chúng em tuyển vào công ty Một mặt hàng chủ lực công ty tủ ATS điều khiển LOGO Ngày hệ thống ATS ngày phổ biến đa dạng, không với cơng trình kiến trúc lớn như: Trung tâm thương mại, sân bay, trung cư ) mà cịn sử dụng với cơng trình kiến trúc vừa nhỏ ( siêu thị, bệnh viện, công xưởng ) Với giá thành CP1E-N20DR-A HMI NB5Q-TW00B rẻ chúng em chọn đề tài “Thiết kế mơ hình điều khiển giám sát hệ thống ATS dùng PLC CP1E-N20DR-A HMI NB5QTW00B” Trong trình thực luận văn này, kiến thức cịn giới hạn nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Nhóm thực xin chân thành cảm ơn ý kiến đóng góp quý báu quý thầy cô bạn Trang iv an LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian theo học trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh, dạy dỗ tận tình q thầy thời gian có ý nghĩa quan trọng em Đây khoảng thời gian quý giá để em tạo cho tảng kiến thức vững cho tương lai Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu Thầy Cô trường, đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến tất quý thầy cô thuộc khoa Điện-Điện Tử khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh tận tình truyền đạt kiến thức quý báo cho em suốt thời gian học tập trường Em xin gửi lời tri ân sâu sắc đến thầy Th.S Lưu Văn Quang người trực tiếp hướng dẫn, bảo tận tình để em hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Với đề tài “Thiết kế mơ hình điều khiển giám sát hệ thống ATS” Con xin chân thành cảm ơn đến cha mẹ tạo điều kiện vật chất động viên cho suốt thời gian qua Cảm ơn chân thành quý công ty Đạt Vĩnh Tiến hỗ trợ máy móc thiết bị để hoàn thành đồ án Cảm ơn đến tất bạn, người sát cánh suốt chặn đường đại học đầy gian nan vất vả Em xin chân thành cảm ơn! TP HCM, ngày……tháng……năm 2016 Sinh viên Trang v an MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG Nhiệm vụ đồ án i Nhận xét giáo viên hướng dẫn ii Nhận xét giáo viên phản biện iii Lời mở đầu iv Lời cảm ơn v Mục lục vi Liệt kê hình ảnh ix Liệt kê bảng xi Danh mục từ viết tắt xi PHẦN A: GIỚI THIỆU Chương DẪN NHẬP 1.1 Lý chọn đề tài 1.2.Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài nghiên cứu 1.3 Mục đích mục tiêu đề tài 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu PHẦN B: NỘI DUNG Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 2.1 Khảo sát PLC CP1E-N20DR-A 2.1.1 Giới thiệu PLC CP1E-N20DR-A 2.1.2 Các thành phần CP1E-N20DR-A .3 2.1.3 Chức vùng nhớ CP1E-N20DR-A Trang vi an 2.1.4 Các tính CP1E-N20DR-A 2.1.5 Phần mềm CX-Programmer 2.2 Màn hình NB5Q-TW00B 2.2.1 Tổng quát PT NB .9 2.2.1.1 Khái niệm PT 2.2.1.2 Đặc tính kỹ thuật PT NB5Q-TW00B .10 2.2.1.3 Mơ tả bên ngồi 12 2.2.1.4 Các vùng nhớ hình 13 2.2.2 Phần mềm NB – DESIGNER Vesion 1.23 14 2.3 Tổng quan hệ thống ATS 20 2.3.1 Hệ thống ATS .20 2.3.1.1 Khái niệm 20 2.3.1.2 Nhiệm vụ .21 2.3.1.3 Phân loại 21 2.3.2 Các yêu cầu kỹ thuật .22 2.3.2.1 Các chức bảo vệ .22 2.3.2.2 Các khoảng thời gian trễ chuyển mạch 23 2.3.3 Các chế độ điều khiển 24 2.3.4 Nguyên tắc hoạt động hệ thống ATS .24 Chương THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG ATS 3.1 Yêu cầu công nghệ 43 3.2 Kết nối PLC với thiết bị bên 43 3.2.1 Thiết bị ngõ vào 43 Trang vii an 3.2.2 Thiết bị ngõ 43 3.2.3 Sơ đồ kết nối 44 3.3 Thi cơng mơ hình 46 3.3.1 Liệt kê thiết bị 46 3.3.2 Mơ hình thực đồ án .46 3.4 Lưu đồ giải thuật 50 3.5 Chương trình điều khiển 51 3.6 Thiết kế trang hình 55 3.7 Nguyên lý hoạt động 68 PHẦN C: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang viii an Chương Thiết kế thi cơng mơ hình điều khiển giám sát hệ thống ATS Hình 3.10 Màn hình 0003 – Trang Auto_Mode Bảng 3.8 Bảng trang Auto_Mode Cài đặt thuộc tính đối Biểu tượng Đối tượng Chức tượng - Action Type: Nút nhấn Khởi động chế Momentary ON/OFF độ Auto - Addrees: 201.00 - Label: Auto_Mode - Action Type: Nút nhấn Alternative Dừng hệ thống ON/OFF - Addrees: 201.02 - Label: E_Stop_Push Chuyển trang Nút nhấn - Switch Screen 02 Nút nhấn Chuyển đến trang 04 - Switch Screen Nút nhấn Chuyển đến trang 12 - Switch Screen Đồ án tốt nghiệp Trang 59 an Chương Thiết kế thi cơng mơ hình điều khiển giám sát hệ thống ATS Nút nhấn Đèn Chuyển đến 05 - Switch Screen Báo hiệu - Lamp Attribute: Flash - Addrees: 1003, 1005 - Label: Đèn  Màn hình 0004 – Trang Manual_Mode Hình 3.11 Màn hình 0004 – Trang Manual_Mode Bảng 3.9 Bảng trang Manual_Mode Biểu tượng Đối tượng Chức Nút nhấn ON/OFF Khởi động chế độ Manual Nút nhấn ON/OFF Đóng Contactor Main Đồ án tốt nghiệp Cài đặt thuộc tính đối tượng - Action Type: Momentary - Addrees: 201.01 - Label: Manu_Push - Action Type: Momentary - Addrees: 201.05 - Label: Main_ON Trang 60 an Chương Thiết kế thi cơng mơ hình điều khiển giám sát hệ thống ATS - Action Type: Momentary - Addrees: 201.07 - Label: Start_E - Action Type: Momentary - Addrees: 201.06 - Label: Gen_ON - Action Type: Alternative - Addrees: 201.02 - Label: E_Stop_Push Nút nhấn ON/OFF Khởi động Máy Phát Nút nhấn ON/OFF Đóng Contactor GEN Nút nhấn ON/OFF Dừng hệ thống Nút nhấn Chuyển trang 03 - Switch Screen Nút nhấn Chuyển đến trang 11 - Switch Screen Nút nhấn Chuyển đến trang 05 - Switch Screen Báo hiệu - Lamp Attribute: Flash - Addrees: 1003, 1006, 20003, 20005, 20404 - Label: Đèn Đèn  Màn hình 0005 - Trang Sơ Đồ Khối Hình 3.12 Màn hình 0005 – Trang sơ đồ khối Đồ án tốt nghiệp Trang 61 an Chương Thiết kế thi cơng mơ hình điều khiển giám sát hệ thống ATS Bảng 3.10 Bảng trang sơ đồ khối Đối tượng Biểu tượng Chức Cài đặt thuộc tính đối tượng Đèn Báo hiệu hệ thống dùng điện lưới - Lamp Attribute: Flash - Addrees: 1000 - Label: Main Đèn Báo hiệu hệ thống dùng điện Máy Phát - Lamp Attribute: Flash - Addrees: 1002 - Label: Gen Nút nhấn Chuyển trang 04 - Switch Screen Nút nhấn Chuyển đến trang 06 - Switch Screen Nút nhấn Chuyển đến trang 10 - Switch Screen Nút nhấn Chuyển đến trang 07 - Switch Screen Đèn Báo hiệu - Lamp Attribute: Flash - Addrees: 1001, 20405 - Label: Đèn  Màn hình 0006 – Trang Sơ Đồ Nguyên Lý Hình 3.13 Màn hình 0006 – Trang sơ đồ nguyên lý Đồ án tốt nghiệp Trang 62 an Chương Thiết kế thi cơng mơ hình điều khiển giám sát hệ thống ATS Bảng 3.11 Bảng trang sơ đồ nguyên lý Đối Biểu tượng Chức tượng Cài đặt thuộc tính đối tượng Nút nhấn Chuyển trang 05 Nút nhấn Chuyển đến trang - Switch Screen 09 Nút nhấn Đèn - Switch Screen Chuyển đến trang - Switch Screen 07 - Lamp Attribute: Flash Báo hiệu - Addrees: 1001 - Label: Đèn  Màn hình 0007 – Trang giả lập cố Hình 3.14 Màn hình 0007 – Trang giả lập cố Đồ án tốt nghiệp Trang 63 an Chương Thiết kế thi cơng mơ hình điều khiển giám sát hệ thống ATS Bảng 3.12 Bảng trang giả lập cố Đối Chức Biểu tượng tượng Cài đặt thuộc tính đối tượng Nút nhấn ON/OFF Tạo cố thấp áp giả điện lưới - Action Type: Alternative - Addrees: 201.03 - Label: OV_UV_Main Nút nhấn ON/OFF Tạo cố pha giả điện lưới - Action Type: Alternative - Addrees: 201.09 - Label: F_Pha_Main Nút nhấn ON/OFF Tạo cố tải giả điện lưới - Action Type: Alternative - Addrees: 201.08 - Label: F_Pha_Main Nút nhấn Chuyển trang 06 - Switch Screen Nút nhấn Chuyển đến trang 08 - Switch Screen Báo hiệu - Lamp Attribute: Flash - Addrees: 20300, 1007, 20301 - Label: Đèn Đèn Tương tự ta có hình dẫn như: 0008, 0009, 0010, 0011, 0012, 0013, 0014 Đồ án tốt nghiệp Trang 64 an Chương Thiết kế thi cơng mơ hình điều khiển giám sát hệ thống ATS Đồ án tốt nghiệp Trang 65 an Chương Thiết kế thi cơng mơ hình điều khiển giám sát hệ thống ATS Đồ án tốt nghiệp Trang 66 an Chương Thiết kế thi công mô hình điều khiển giám sát hệ thống ATS Hình 3.15 Các trang hình dẫn Đồ án tốt nghiệp Trang 67 an Chương Thiết kế thi cơng mơ hình điều khiển giám sát hệ thống ATS 3.7 Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động mơ sau: Cấp nguồn cho hệ thống Sau bật CB điều khiển, CB lưới CB máy phát Trên hình chọn Auto_push Lúc hệ thống hoạt động chế độ Auto K1M đóng K3M đóng Đèn lưới đèn tải, đèn ngồi tủ sáng Chọn giả lập cố, chọn OV-UV, K1M, K3M mở ra, K2M đóng lại K3M đóng lại tiếp Đèn máy phát, đèn tải bên sáng Khi nhấn vào Over load K3M mở ra, cho dù lưới hay máy cấp nguồn Khi có cố xảy chọn E-Stop nhấn vào nút Emergency tủ tất contactor mở hệ hống dừng hoạt động Phải xoay nút Emergenccy ¼ vịng sang phải Chọn chế độ Manual hình, sau chọn Manu_push nhấn Start_E để khới động máy phat, lúc đền Start E tủ sáng đèn máy phát sáng với đèn tải sáng, đèn Man sáng Đồ án tốt nghiệp Trang 68 an PHẦN C KẾT LUẬN & HƯỚNG PHÁT TRIỂN an I - Kết luận Sau thời gian làm việc khẩn trương nghiêm túc, nhóm thực cố gắng để thu thập tài liệu vấn đề liên quan đến đề tài, đề tài tốt nghiệp “Thiết kế mơ hình điều khiển giám sát hệ thống ATS dùng PLC HMI” hoàn thành tiến độ theo thời gian quy định Kết đạt sau trình nghiên cứu sau: - Ứng dụng thành công phần mềm CX-Programmer để thiết kế chương trình điều khiển cho PLC mơ hình - Ứng dụng thành công phầm mềm NB-Designer để thiết kế giao diện hình điều khiển hệ thống - Tìm hiểu thiết bị lập trình Omron, điển hình PLC CP1E- N20DR-A hình NB5Q-TW00B kết nối truyền thông thiết bị hệ thống - Thi cơng thành cơng mơ hình điều khiển hệ thống ATS Trong trình thực đồ án, hạn chế kiến thức kinh nghiệm nên khơng tránh khỏi sai sót Nhóm thực ln mong muốn nhận ý kiến đóng góp q báu từ q Thầy Cơ bạn bè Cũng qua đồ án này, nhóm thực học hỏi thêm nhiều kiến thức bổ ích kinh nghiệm quý báu để phục vụ tốt cho cơng việc tương lai II – Hướng phát triển Tủ cần cải tiến điểm sau để đưa vào thực tế: + Khi áp dụng vào thực tế thay đổi Contactor ACB MCCB kết hợp với Contactor + Khóa động lực Contactor + Thay đổi form tủ Tủ tủ MSB nên thiết kế theo form 3B an an TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách tham khảo FA – PLC BASIC – PLC HMI/ PLC Integration NB – Series PT (Tài liệu Văn phòng đại diện Omron Việt Nam: OMRON ASIA PACIFIC PTE LTD Ho Chi Minh Representative Office 99 Nguyễn Thị Minh Khai - Quận – Tp.HCM - Việt Nam cung cấp) Tự động hóa ( NXB Nơng Nghiệp Hà Nội ) Programming Manual ( OMRON ) Mạc Thanh Vinh, “Giáo trình PLC”, năm 1998 Website tham khảo www.AllDataSheet.com www.dientuvietnam.net www.wikipedia.org www.Plcvietnam.com an S an K L 0 ... chế độ điều khiển 24 2.3.4 Nguyên tắc hoạt động hệ thống ATS .24 Chương THIẾT KẾ THI CÔNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG ATS 3.1 Yêu cầu công nghệ 43 3.2 Kết nối... Trong mô? ?t số hệ thống ATS, hệ thống bảo vệ áp thấp áp có thể mạch điện tử  Bảo vệ dịng Hệ thống bảo vệ q dịng bố trí tất nguồn điện cung cấp vào phụ tải thông qua hệ thống ATS Tác dụng hệ thống. .. tế hệ thống ATS cần phải bố trí thêm hệ thống đèn báo và hệ thống dừng khẩn cấp 2.3.4 Nguyên tắc hoạt động hệ thống ATS Mạch điện hoạt động hệ thống ATS chia làm hai phần:  Mạch đợng lực, hình