Thiết kế và thực hiện mô hình điều khiển tủ ats bằng plc kết hợp với ứng dụng trên điện thoại

Đồ án tốt nghiệp ngành điện của trường Đại học Công Nghiệp TPHCMnội dung luận văn:Chương 1: Tổng quan về thiết bị chuyển nguồn tự động ATS.Chương 2: Tổng quan về PLC và lập trình PLC.Chương 3: Điều khiển tủ ATS bằng ứng dụng trên điện thoại.Chương 4: Tính toán và lựa chọn khí cụ điện cho tủ ATS.Chương 5: Thiết kế và thi công.Chương 6: Nhận xét và đánh giá.

LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, trước tiên chúng em xin gửi đến quý thầy, cô giáo trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh lời cảm ơn chân thành sâu sắc Đặc biệt, chúng em xin gởi đến cô Phạm Thị Lệ Diễm – Người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp lời cảm ơn chân thành Trong trình thực đồ án này, em nhận hỗ trợ nhiệt tình giúp đỡ từ nhiều người Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo, bạn bè gia đình động viên, hỗ trợ giúp đỡ em suốt trình thực đồ án Em xin gửi lời cảm ơn đến cô Phạm Thị Lệ Diễm dành thời gian giảng dạy hướng dẫn em trình thực đồ án Nhờ hướng dẫn cơ, em có kiến thức cần thiết để hồn thành đồ án cách xác hiệu Một lần chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến trường Đại học Công nghiệp tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án cách tốt Nhờ vào hỗ trợ giúp đỡ giảng viên, nhân viên trường, chúng em tiếp cận với tài liệu, phần mềm thiết bị cần thiết để thực đồ án cách thuận lợi Điều giúp chúng em hồn thành đồ án cách thành cơng đạt kết tốt Cuối cùng, chúng em xin kính chúc thầy giảng viên Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh tồn thể Ban lãnh đạo thầy cô lời sức khỏe thành đạt nghiệp sống MỤC LỤC PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH DANH SÁCH CÁC BẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG ATS 1.1 Thiết bị chuyển nguồn tự động ATS .1 1.1.1 Giới thiệu chung .1 1.1.2 Tổng quan thiết bị chuyển nguồn tự động ATS 1.1.3 Nhiệm vụ ATS 1.1.4 Phân loại tủ ATS 1.2 Nguyên lý hoạt động tủ ATS 1.2.1 Tủ ATS lưới – lưới 1.2.2 Tủ ATS lưới – máy phát 1.3 Nguồn dự phòng 1.3.1 Máy phát điện 1.3.2 Nguồn UPS .5 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC VÀ LẬP TRÌNH PLC 2.1 Giới thiệu PLC 2.2 Nguyên lí hoạt động PLC 2.3 Ứng dụng PLC 2.4 Giới thiệu PLC FX3S-30MT 2.5 Giới thiệu phần mềm GX-Works 2.6 Lưu đồ thuật toán 11 2.7 Chương trình PLC cho tủ ATS 12 2.7.1 Tạo project cho FX3S 12 2.7.2 Chương trình PLC 13 CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN TỦ ATS BẰNG ỨNG DỤNG TRÊN ĐIỆN THOẠI 3.1 Tổng quan Module WiFi 21 3.1.1 Kit RF Thu Phát Wifi NodeMCU ESP8266 21 3.1.2 Chương trình Code Arduino 22 3.1.3 Kết nối nạp Code cho Kit Wifi NodeMCU ESP8266 CP2102 25 3.2 Tổng quan ứng dụng theo dõi điều khiển thiết bị chuyển nguồn tự động ATS 26 3.2.1 Phần mềm web Mit App Inventor 26 3.2.2 Dịch vụ Google Firebase 28 3.2.3 Thiết kế kế lập trình ứng dụng ATS CONTROLLER MIT App Inventor 29 3.3 Cách thức giao tiếp ứng dụng ATS CONTROLLER với tủ ATS 32 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN VÀ CHỌN LỰA KHÍ CỤ ĐIỆN CHO TỦ ATS 4.1 Thiết bị Tủ ATS 34 4.2 MCB mạch động lực 35 4.3 Contactor 36 4.4 Dây dẫn mạch động lực .38 4.5 Bảo vệ điện áp (VPRA2M) 39 4.6 Relay trung gian 40 4.7 Cầu chì 42 4.8 MCB mạch điều khiển 44 4.9 Đồng hồ đo dòng 44 4.10 Đồng hồ đo áp 45 4.11 Công tắc chuyển mạch Volt,Ampe 45 4.12 Biến dòng .47 4.13 Đèn báo 47 4.14 Nút nhấn .48 4.15 Nút dừng khẩn cấp .48 4.16 Switch chuyển mạch vị trí 49 4.17 Timer 49 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 5.1 Thiết kế mạch nguyên lý 50 5.1.1 Mạch động lực 50 5.1.2 Mạch điều khiển .51 5.2 Thiết kế, bố trí thiết bị mặt tủ ATS 54 5.3 Tiến hành thi công .55 5.3.1 Một số hình ảnh trình thi cơng .55 5.3.2 Hồn thành tủ ATS 57 CHƯƠNG 6: NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 6.1 Nhận xét .58 6.2 Kết 58 6.3 Đánh giá .58 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hệ thống ATS .2 Hình 1.2 Nguồn UPS Hình 2.1 Các nhà sản xuất PLC Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động PLC Hình 2.3 Ứng dụng PLC .8 Hình 2.4 PLC Mitsubishi FX3S-30MT/ESS .9 Hình 2.5 Phần mềm GX Works2 .10 Hình 2.6 Lưu đồ thuật tốn tủ ATS 11 Hình 2.7 Cách tạo project cho FX3S .12 Hình 3.1 Kit Wifi NodeMCU ESP8266 CP2102 21 Hình 3.2 Cài thư viện ESP8266 vào Arduino IDE 25 Hình 3.3 Cài đặt ESP8266 vào Arduino IDE 26 Hình 3.4 Nạp code cho Kit Wifi 26 Hình 3.5 Giao diện MIT App Inventor 27 Hình 3.6 Giao diện thiết kế Mit App Inventor 27 Hình 3.7 Giao diện lập trình Mit App Inventor .28 Hình 3.8 Giao diện Google Firebase .29 Hình 3.9 Giao diện thiết kế ứng dụng ATS CONTROLLER 30 Hình 3.10 Giao diện ứng dụng ATS CONTROLLER Smartphone 30 Hình 3.11 Các khối lệnh lập trình ứng dụng ATS CONTROLLER .31 Hình 3.12 Dữ liệu Realtime Database 33 Hình 4.1 MCB pha cực 20A 35 Hình 4.2 Cấu tạo MCB tép 36 Hình 4.3 Contactor Fuji SC-5-1 37 Hình 4.4 Cấu tạo contactor .38 Hình 4.5 Bảo vệ điện áp (VPRA2M) 39 Hình 4.6 Sơ đồ IN/OUT VPRA2M 39 Hình 4.7 Relay MY2N-GS 24VDC Omron (8 chân dẹt nhỏ) 40 Hình 4.8 Sơ đồ chân relay MY2N-GS 24VDC Omron (8 chân dẹt nhỏ) .41 Hình 4.9 Relay MY2N-GS AC220/240 Omron (8 14 chân dẹt nhỏ) 41 Hình 4.10 Sơ đồ chân relay MY2N-GS AC220/240 Omron (8 chân dẹt nhỏ) 41 Hình 4.11 Sơ đồ chân relay MY4N-GS AC220/240 Omron (14 chân dẹt nhỏ) 42 Hình 4.12 cầu chì ống 43 Hình 4.13 MCB pha 10A .44 Hình 4.14 Đồng hồ ampe Sfim 44 Hình 4.15 Đồng hồ volt Sfim 45 Hình 4.16 Cơng tắc chuyển mạch ammeter 45 Hình 4.17 Cơng tắc chuyển mạch voltmeter 46 Hình 4.18 Biến dịng 50/5A 47 Hình 4.19 Đèn báo led AD16-22DS .47 Hình 4.20 Nút nhấn 48 Hình 4.21 Nút dừng khẩn cấp 48 Hình 4.22 Switch chuyển mạch vị trí 49 Hình 4.23 Timer AH3-3 49 Hình 5.1 Mạch động lực 50 Hình 5.2 Mạch điều khiển trực tiếp tay 51 Hình 5.3 Mạch điều khiển chế độ tự động 52 Hình 5.4 Mạch điều khiển ứng dụng ATS CONTROLLER điện thoại 53 Hình 5.5 Mạch điều khiển ứng dụng điện thoại 53 Hình 5.6 Bố trí thiết bị tủ .54 Hình 5.7 Bố trí thiết bị cửa tủ 54 Hình 5.8 Hình ảnh trình thi cơng 55 Hình 5.9 Hình ảnh q trình thi cơng 56 Hình 5.10 Tủ ATS hoàn thành 57 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1 Bảng IN/Out PLC 13 Bảng 4.1 Thiết bị tủ ATS 34 Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG ATS 1.1 Thiết bị chuyển nguồn tự động ATS 1.1.1 Giới thiệu chung Hiện nay, sau khắc phục cố đại dịch covid vận dụng Hiệp định Thương mại Tự (FTA) cách linh hoạt, nhiều doanh nghiệp vận hành đẩy mạnh sản xuất trở lại cách nhanh chóng Do nhu cầu sử dụng điện ngày tăng cao Ngày điện thông qua trạm biến áp mà truyền từ nhà máy phát điện để cung cấp cho phụ tải sử dụng Nhưng việc truyền tải đường dây cung cấp thường xảy cố : ngược pha, đứt dây dẫn đến pha, xảy tải hay ngắn mạch mà làm cho thơng số điện áp dịng thay đổi Vì để trách tình trạng giáng đoạn cơng tác sản xuất hoạt động nhà máy, bệnh viện, trung tâm mua sắm, người ta sử dụng chuyển nguồn tự dộng ATS để chuyển từ nguồn điện sang nguồn điện khác để nhằm sử dụng tạm thời thời gian cố phát sinh để nhận biết xác xử lí chúng cách nhanh chóng 1.1.2 Tổng quan thiết bị chuyển nguồn tự động ATS Thiết bị chuyển nguồn tự động Automatic Transfer Switch gọi tắt ATS dùng để chuyển đổi từ lưới điện ( Main Utility) cung cấp vận hành phụ tải Load, sang nguồn điện từ máy phát điện (Generator) mà nguồn điện gặp cố ngắn mạch, điện, pha Và sau nguồn điện lưới đa hoạt động trở lại bình thường hệ thống chuyển đổi phụ tải lại với nguồn sau ngắt nguồn dự phịng từ máy phát Khóa luận tốt nghiệp Hình 1.1 Hệ thống ATS Bên cạnh chức chuyển đổi nguồn điện, ATS cịn có chức bảo vệ bị pha, trung tính Có hai chế độ chuyển nguồn sang nguồn dự phịng phụ tải ngược lại:  Chế độ tự động ( trạng thái AUTO)  Chế độ điều khiển tay ( trạng thái MANUAL hay HANDY) 1.1.3 Nhiệm vụ ATS Khi xảy cố áp, pha, nguồn, áp, áp thấp lưới nhiệm vụ ATS là:  Ngừng cung cấp lưới vào phụ tải  Khỏi động động sơ cấp (máy nổ Diesel)  Đóng nguồn cung cấp từ máy phát cho phụ tải sử dụng Trong trình máy phát cung cấp cho phụ tải Nếu nguồn điện lưới có lại tình trạng ổn định, nhiệm vụ ATS lúc là:  Ngắt nguồn điện cung cấp từ máy phát khỏi phụ tải  Đóng lại nguồn điện lưới vào tải  Tạo tín hiệu dừng động sơ cấp động Diesel máy phát; sau thời gian tổ máy phát vận hành trạng thái không tải Và số chức khác :     Bảo vệ áp, pha hay tải đường dây Có thể vận hành tay vận hành tự động Điều chỉnh thời gian chuyển mạch Có đèn báo hiển thị Khóa luận tốt nghiệp 1.1.4 Phân loại tủ ATS Tương ứng với nguồn dự phịng ta có hai loại ATS Khi nguồn dự phịng lưới ta có ATS lưới – lưới, nguồn dự phịng máy phát ta có ATS lưới - máy phát Theo loại khí cụ điện:  Dùng contactor  Dùng ACB ( Air Circuit Breaker ) máy cắt khơng khí Theo nguồn nguồn dự phịng:  ATS chuyển hai nguồn : nguồn chính_một nguồn dự phịng  ATS chuyển ba nguồn : hai nguồn chính_một nguồn dự phòng 1.2 Nguyên lý hoạt động tủ ATS 1.2.1 Tủ ATS lưới – lưới ATS lưới_lưới hoạt động cách đơn giản, mà nguồn điện gặp cố dẫn đến việc không đáp ứng chất lượng, lúc thu tín hiệu so sánh thông số nguồn điện cho với thơng số định mức cài đặt trước xảy sai số tín hiệu chuyển đến khối điều khiển, sau thơng tin đến chuyển mạch chuyển nguồn điện sang nguồn thứ hai Sau nguồn ổn định trở lại kiểm tra chất lượng, đủ tiêu chuẩn ATS tiến hành chuyển lại nguồn điện Thơng qua máy biến áp, tải cấp điện từ nguồn Sau xảy cố nguồn, pha,ngắn mạch lúc tín hiệu truyền tới điều khiển ATS để xử lý kiểm tra nguồn điện lại đạt chất lượng yêu cầu chưa Khi chất lượng nguồn dự phòng đạt yêu cầu, ATS tạo thời gian trễ (0-5s) để cố lưới điện cố lớn Qua gửi tín hiệu để chuyển cho tải dùng nguồn dự phòng Khi dùng nguồn dự phòng để chạy tải lưới có trở lại ATS xử lí tín hiệu, tạo thời gian trễ (3-30’) để kiểm tra chất lượng nguồn đưa vào vận hành Tiếp đến ATS thực hiên thao tác chuyển mạch sử dụng lại nguồn lại theo dõi chất lượng nguồn điện bình thường 1.2.2 Tủ ATS lưới – máy phát ATS lưới-lưới thường mắc vấn đề mà xảy cố áp nguồn, cố máy biến áp trung gian hay hệ thống nguồn dự phịng lúc không