mô hình sử dụng bộ điều khiển PLC S71200 và cảm biến rung hàng Banner biến từ V20 từ Siemens Hệ thống điều khiển giám sát về độ rung động của động cơ ba pha trong nhà máy giúp giám sát động cơ trong công nghiệp. Ta có thể cài đặt thời gian dự đoán bảo trì động cơ theo mong muốn hoặc động cơ sẽ tự động báo động dựa vào cảm biến đo nhiệt độ và độ rung khi quá ngưỡng thiết lập. Bên cạnh đó nó còn có chức năng điều khiển từ xa qua internet, giám sát hệ thống qua SCADA, lưu trữ thông tin hoạt động của hệ thống trên Wincc Unified, qua đó có thể truy suất dữ liệu dễ dàng để phân tích, đánh giá để đưa ra các cài đặt tối ưu nhất cho hệ thống.
TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRẦN QUỐC DUY THI CƠNG MƠ HÌNH ĐO VÀ GIÁM SÁT RUNG ĐỘNG CỦA MÁY ĐỒ ÁN TỔNG HỢP KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2023 TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Trần Quốc Duy – 41703062 THI CƠNG MƠ HÌNH ĐO VÀ GIÁM SÁT RUNG ĐỘNG CỦA MÁY ĐỒ ÁN TỔNG HỢP KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Người hướng dẫn TS Vũ Trí Viễn THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2023 LỜI CẢM ƠN Dưới trường Đại học Tơn Đức Thắng thành phố Hồ Chí Minh, nơi rèn luyện nên người chúng em, kiến thức, hướng dẫn, dạy bảo, suốt năm qua Để đạt kết ngày hôm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy, cơ, anh chị, bạn bè gia đình đã, chỗ dựa vững cho chúng em học tập hỗ trợ em suốt trình hồn thành đồ án tổng hợp Tuy cịn nhiều thiếu sót em ln ghi nhận khắc phục hạn chế thân để ngày hồn thiện đem kiến thức có đóng góp cho xã hội, cho đất nước Chân thành cảm ơn đến Thầy TS Vũ Trí Viễn người hướng dẫn luận văn chúng em Thầy người định hướng hỗ trợ để chúng em vượt qua khó khăn q trình hồn thành đồ án tổng hợp, không kiến thức, giải pháp mà mặt tinh thần giai đoạn áp lực đồ án Xin cảm ơn trường Đại học Tôn Đức Thắng, khoa Điện - Điện tử, Bộ môn Kỹ thuật Điều khiển Tự động hoá Đã hỗ trợ tạo điều kiện tốt trang thiết bị, sở vật chất, để em hồn thiện đồ án Tất hỗ trợ năm tháng tươi đẹp Đại học Tôn Đức Thắng, thứ vô quý chúng em khắc ghi bên Đó ln nguồn động lực để chúng em tiếp tục phát triển hoàn thiện thân, lần xin chân thành cảm ơn TP Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 01 năm 2023 Tác giả Trần Quốc Duy Cơng trình hồn thành Trường Đại học Tôn Đức Thắng Cán hướng dẫn khoa học: TS.Vũ Trí Viễn Đồ án tốt nghiệp bảo vệ Hội đồng đánh giá Đồ án tốt nghiệp/tổng hợp Trường Đại học Tôn Đức Thắng vào ngày 06/01/2023 Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Đồ án tốt nghiệp/tổng hợp Trưởng khoa quản lý chuyên ngành sau nhận Đồ án tốt nghiệp/tổng hợp sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA i CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn khoa học giảng viên hướng dẫn thầy TS Vũ Trí Viễn Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa cơng bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, báo cáo cịn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm nội dung báo cáo Trường đại học Tơn Đức Thắng khơng liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền gây q trình thực (nếu có) TP Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 01 năm 2023 Tác giả Trần Quốc Duy ii THI CƠNG MƠ HÌNH ĐO VÀ GIÁM SÁT RUNG ĐỘNG CỦA MÁY TÓM TẮT Hệ thống điều khiển giám sát động ba pha nhà máy giúp điều khiển, giám sát động băng tải cơng nghiệp Bên cạnh cịn có chức điều khiển từ xa qua internet Ta cài đặt thời gian dự đốn bảo trì động theo mong muốn động tự động báo động dựa vào cảm biến đo nhiệt độ độ rung ngưỡng thiết lập Ngoài ta giám sát hệ thống qua SCADA, lưu trữ thông tin hoạt động hệ thống Wincc Unified, qua truy suất liệu dễ dàng để phân tích, đánh giá để đưa cài đặt tối ưu cho hệ thống iii MỤC LỤC MỤC LỤC IV DANH MỤC HÌNH ẢNH VII DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT X CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG ĐỀ TÀI 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.5 DỰ KIẾN KẾT QUẢ CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 ĐỘNG CƠ BA PHA TRONG CÔNG NGHIỆP 2.1.1 Động điện ba pha công nghiệp 2.1.2 Một số lỗi hư hỏng thường gặp cần phải bảo trì dự đốn 2.2 HỆ THỐNG GIÁM SÁT VẬN HÀNH NHÀ MÁY SCADA 2.2.1 Hệ thống Scada 2.2.2 Hệ thống phân tán 2.2.3 Hệ thống web Scada 2.3 PLC S7-1200 2.3.1 Tổng quan PLC 2.3.2 Lập trình PLC 2.3.3 PLC S7 - 1200 2.4 BIẾN TẦN 2.4.1 Tổng quan biến tần 2.4.2 Nguyên lý hoạt động biến tần 2.4.3 Biến tần SIMATICS V20 (Siemens) 10 2.5 CẢM BIẾN RUNG QM42VT1 11 iv 2.5.1 Cảm biến rung gì? 11 2.5.2 Vibration Serverity ISO 10816 12 2.6 RS485 LÀ GÌ 13 2.6.1 Khái niệm 13 2.6.2 Cách hoạt động RS485 13 2.7 THIẾT KẾ SCADA BẰNG WINCC UNIFIED TRONG TIA PORTAL V17 13 2.7.1 2.8 Giới thiệu Wincc Unified 13 TỔNG QUAN HỆ THỐNG SCADA CỦA LUẬN VĂN 16 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 17 3.1 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG 17 3.1.1 Khối nguồn 19 3.1.2 Module AQ/AI Siemens 6AG2234-4HE32-1XB1 19 3.1.3 Khối giám sát & điều khiển (SCADA) 20 3.1.4 Khối điều khiển trung tâm 21 3.1.5 Sensor Node- Vibration/Temperature 23 3.1.6 Cảm biến rung QM42VT1 23 3.1.7 Gateway DX80G2M2S-P 25 3.1.8 Module RS485 Hãng Siemens 27 3.1.9 Biến tần pha 27 3.1.10 Động pha Siemens 28 3.2 BẢN VẼ THIẾT KẾ 29 3.3 SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY 32 3.4 CẤU HÌNH HỆ THỐNG 33 3.4.1 Kết nối PLC S7 -1200 với Gateway 34 3.4.2 Lập trình truyền thơng trao đổi liệu Modbus 34 3.4.3 Kết nối cảm biến không dây đến Gateway 40 3.5 CẤU HÌNH ĐỊA CHỈ IP CHO WEB SERVER 43 CHƯƠNG THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT VÀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 45 4.1.1 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát SCADA 45 4.1.2 Xây dựng đối tượng cho trang điều khiển 47 v CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 53 5.1 HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 53 5.2 KẾT QUẢ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG 54 5.3 KẾT QUẢ THỰC HIỆN PHẦN MỀM 54 5.4 KIỂM TRA HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN VÀ PHẦN MỀM 57 5.5 KẾT LUẬN THỰC NGHIỆM 62 CHƯƠNG KẾT LUẬN 63 6.1 NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 63 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC A: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TRÊN TIA PORTAL vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2-1 Sơ đồ cầu trúc hệ thống PLC Hình 2-2 Các loại ngơn ngữ lập trình PLC phổ biến Hình 2-3 PLC S7-1200 1214 DC/DC/DC hãng Siemens Hình 2-4 Sơ đồ nguyên lý biến tần 10 Hình 2-5 Biến tần V20 1,1KW hãng Siemens 10 Hình 2-6 Ý nghĩa chân biến tần V20 10 Hình 2-7 Cảm biến rung cơng nghiệp QM42VT1 hãng Banner Engineering 11 Hình 2-8 Node kết nối với Sensor truyền liệu không dây hãng Banner Engineering 11 Hình 2-9 Nguyên lý hoạt động giao tiếp RS485 13 Hình 2-10 Giám sát Chart phân tích liệu .14 Hình 2-11 Tổng quan hệ thống SIMATIC Wincc Unified 16 Hình 2-12 Trang Home đồ án 16 Hình 3-1 Sơ đồ khối hệ thống Error! Bookmark not defined Hình 3-2 Nguồn DC 24V hãng Siemens 19 Hình 3-3 Module AQ/AI Siemens 6AG2234-4HE32-1XB1 20 Hình 3-4 Minh họa hệ thống SCADA 21 Hình 3-5 Minh họa hệ thống Wincc Unified 21 Hình 3-6 PLC S7-1200 DC/DC/DC hãng Siemens 22 Hình 3-7 Máy bơm pha tốc độ quay tối đa 1500 RPM hãng Siemens 29 Hình 3-8 Biến tần pha V20 Siemens 28 Hình 3-9 Node DX80N2045VT .23 Hình 3-10 Cảm biến rung QM42VT1 23 Hình 3-11 Gateway: DX80G2MS-P 25 Hình 3-12 Cấu tạo gateway hãng Banner Engineering 26 Hình 3-13 Module RS485 Hãng Siemens 27 Hình 3-14 Sơ đồ kết nối thiết bị .Error! Bookmark not defined vii ĐỒ ÁN TỔNG HỢP 58/64 Bước 3: Cài đặt ngưỡng Alarm cho nhiệt độ, độ rung Z, độ rung X Cài đặt ngưỡng Nhiệt độ Cài đặt ngưỡng độ rung trục X Hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ độ rung máy SVTH: Trần Quốc Duy ĐỒ ÁN TỔNG HỢP 59/64 Cài đặt ngưỡng độ rung trục Z Bước 4: Xem xét kết Gỉa lập động bị lỗi nhiệt độ Hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ độ rung máy SVTH: Trần Quốc Duy ĐỒ ÁN TỔNG HỢP 60/64 Lỗi tổng hợp phần Alarm Liệt kê lỗi tháng thời gian cụ thể Thống kê số lần lỗi, thời gian xuất thời gian xử lý Hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ độ rung máy SVTH: Trần Quốc Duy ĐỒ ÁN TỔNG HỢP 61/64 Các thông số nhiệt độ độ rung Min Max giá trị trả v Hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ độ rung máy SVTH: Trần Quốc Duy ĐỒ ÁN TỔNG HỢP 62/64 5.5 Kết luận thực nghiệm ̶ Về phần cứng, hệ thống hoạt động hiệu quả, cảm biến đo nhiệt độ độ rung hoạt động xác Tốc độ động xuất ngõ điều khiển đọc lại xác tốc độ mong muốn ̶ Về phần mềm, đạt mục tiêu đề Trang web server hoạt động xác đáp ứng nhanh Giao diện dễ nhìn theo dõi tồn trình điều khiển Các cảnh báo Alarm Error hoạt động xác, thời gian lấy mẫu nhanh, hoàn toàn đáp ứng với ứng dụng thực tế nhà máy bảo trì dự đốn Hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ độ rung máy SVTH: Trần Quốc Duy ĐỒ ÁN TỔNG HỢP 63/64 CHƯƠNG KẾT LUẬN 6.1 Những kết đạt - Xây dựng mơ hình giám sát độ rung cơng nghiệp - Thi cơng hồn thiện mơ hình thiết kế - Kết nối thành cơng với cảm biến đô độ rung không dây - Xây dụng giao diện giám sát qua web - Điều khiển động xáctheo tốc độ mong muốn - Điều khiển hệ thồng từ xa, đo độ rung liên tục đưa cảnh báo tức thời Giải toàn điều khiển giám sát từ xa Luận văn giải toán điều khiển giám sát hệ thống từ xa theo thời gian thực Các thơng tin nhà máy gửi theo chu kì ngắn gần theo thời gian thực để hiển thị tối đa thông tin lên server Với việc điều khiển qua internet hồn tồn điều khiển hệ thống từ nơi giới với kết nối internet thông thường để truy cập vào SCADA Chứng minh tính ứng dụng rộng rãi xu chung công nghiệp với IIoT Luận văn chứng minh IIoT xu phát triển tất yếu công nghiệp với tiện lợi Tuy nhiên cần nghiên cứu phát triển thêm để đảm bảo cho độ tin cậy hệ thống đảm bảo tối thiểu hóa chi phí vận hành hệ thống 6.2 Hướng phát triển - Luận văn có khả ứng dụng đa số ngành nghề sản xuất với cần điều khiển giám sát tập trung - Các ứng dụng IoT có khả ứng dụng lớn vào bảo trì hệ thống, vận hành hệ thống, phân tích liệu - Tích hợp AR vào Scada web tính Custom web Wincc Hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ độ rung máy SVTH: Trần Quốc Duy ĐỒ ÁN TỔNG HỢP 64/64 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] H T Hồng, “Hệ Thống Điều Khiển Thơng Minh”, Tp Hồ Chí Minh: NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2006 [2] Trần Văn Hiếu, “Thiết kế hệ thống mạng Truyền thông công nghiệp với TIA Poral”, Tp Hồ Chí Minh, 2018 [3] Website npm, https://www.npmjS.com [4] Website w3schols, https://www.w3schools.com Tiếng Anh: [1] 2009 S W Sung, J Lee, and I B Lee, Process Identi/ìcation and PID Control [1] H Thabet and M Ayadi, “Design of adaptive PID controllers based on adaptive Smith predictorfor ultra-local model control”, Int J Automation and Control, Vol 11, No 2, 2017 [1] https://support.industry.siemens.com/cs/document/109792169/simati wincc-unified-plant-intelligence-optionen-v17-trialdownload?dti=0&lc=en-US Hệ thống điều khiển giám sát nhiệt độ độ rung máy SVTH: Trần Quốc Duy c- ĐỒ ÁN TỔNG HỢP 1/64 HT điều khiển giám sát nhiệt độ độ rung máy SVTH: Trần Quốc Duy ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang A - PHỤ LỤC A: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TRÊN TIA PORTAL HT điều khiển giám sát nhiệt độ độ rung máy SVTH: Trần Quốc Duy ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang A - HT điều khiển giám sát nhiệt độ độ rung máy SVTH: Trần Quốc Duy ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang A - HT điều khiển giám sát nhiệt độ độ rung máy SVTH: Trần Quốc Duy ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang A - HT điều khiển giám sát nhiệt độ độ rung máy SVTH: Trần Quốc Duy ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang A - HT điều khiển giám sát nhiệt độ độ rung máy SVTH: Trần Quốc Duy ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang A - HT điều khiển giám sát nhiệt độ độ rung máy SVTH: Trần Quốc Duy ĐỒ ÁN TỔNG HỢP Trang A - HT điều khiển giám sát nhiệt độ độ rung máy SVTH: Trần Quốc Duy