Thiết kế hệ thống điều khiển bơm nước sử dụng plc s71200

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BƠM NƯỚC SỬ DỤNG PLC S7-1200 Trưởng môn : TS Trần Trọng Minh Giáo viên hướng dẫn : TS Đỗ Mạnh Cường Sinh viên thực : Phan Đăng Hùng Lớp : ĐK & TĐH3 – K57 MSSV : 20121840 Hà Nội, 6-2015 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án 2: “Thiết kế hệ thống điều khiển bơm nước sử dụng plc s7-1200” nhóm chúng em tự thiết kế hướng dẫn thầy giáo TS Đỗ Mạnh Cường Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Để hoàn thành đồ án chúng em sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hà Nội, ngày…… tháng 12 năm 2015 Sinh viên thực Phan Đăng Hùng MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ i DANH MỤC BẢNG ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐIỀU KHIỂN MỨC NƯỚC VÀ YÊU CẦU BÀI TOÁN 1.1.Điều khiển mức nước .2 1.2.Yêu cầu công nghệ 1.3.Chọn PLC Sensor 1.3.1.Chọn PLC 1.3.1.Sensor CHƯƠNG THUẬT TOÁN VÀ GIAO DIỆN HMI 2.1.Thuật toán Đầu vào Tên biến Đầu Tên biến Cảm biến S1 Pump P Cảm biến S2 Alarm A Cảm biến S3 2.2 Giản đồ Ladder 2.2.Giao diện HMI CHƯƠNG SƠ ĐỒ DẤU DÂY 3.1.Kết nối 3.2.Hoạt động .9 PHẦN 4: THỰC HIỆN MÔ PHỎNG 4.1 Phần mềm TIA PORTAL 4.2 Chạy thử máy tính 11 4.3 Kết đạt 11 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO .13 Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các thiết bị riêng lẻ truyền số liệu thu thập liệu Hình 1.2 Sơ đồ khối hệ thống giám sát lượng Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống Hình 3.1 Mặt thiết bị đo 53 i Danh mục bảng DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Giá bán điện sinh hoạt .2 Bảng 1.2 Giá bán điện theo cao điểm Bảng 2.1 Chức chân GLCD ST7920 .16 ii Danh mục từ viết tắt DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT PLC : Programmable Logic Controller Bộ điều khiển Logic khả trình H/C : Hiệu chỉnh Lời nói đầu LỜI NĨI ĐẦU Trên giới, việc sử dụng PLC để điều khiển mức nước áp dụng từ lâu ngày phổ biến Còn Việt Nam, việc áp dụng PLC phát triển việc áp dụng PLC để điều khiển mức nước bể chứa dần trở nên phổ biến Với tính trội, PLC cho phép điều khiển với độ xác cao, dễ dàng điều khiển mở rộng điều mà người sử dụng hướng tới Trong đồ án tốt nghiệp nhóm em giao đề tài : “Thiết kế hệ thống điều khiển mức nước sử dụng plc s7-1200” Nội dung đồ án gồm phần sau: - Tổng quan chung điều khiển mức nước yêu cầu toán Thuật toán giao diện HMI Sơ đồ dấu dây Kết đạt Sau tháng hướng dẫn tận tình thầy giáo TS.Đỗ Mạnh Cường đồ án nhóm em hoàn thiện Do thời gian làm đồ án ngắn khả hạn chế, chắn đồ án nhóm em cịn nhiều thiếu sót Em mong nhận đóng góp thầy bạn Hà nội, ngày …… tháng 12 năm 2015 Sinh viên thực Phan Đăng Hùng Chương 2.Thuật toán giao diện HMI CHƯƠNG TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐIỀU KHIỂN MỨC NƯỚC VÀ YÊU CẦU BÀI TOÁN 1.1.Yêu cầu công nghệ ALARM Hệ thống gồm bể nước đặt cách khoảng không gian: -Dùng bơm để bơm nước từ bình lên sensor bình mức -Bơm liên tục sensor bình vượt mức dừng bơm -Trong trường hợp sensor bình mức hệ thống dừng bơm đưa cảnh báo 1.2.Chọn PLC Sensor 1.2.1.Chọn PLC Trong đầu thập niên 1970, với phát triển phần mềm, lập trình PLC khơng thực lệnh Logic đơn giản mà cịn có thêm lệnh định thì, đếm kiện, lệnh xử lý toán học, xử lý liệu, xử lý xung, xử lý thời gian thực Ngoài nhà thiết kế tạo kỹ thuật kết nối hệ thống PLC riêng lẻ thành hệ thống PLC chung, tăng khả hệ thống riêng lẻ Tốc độ hệ thống cải thiện, chu kỳ quét nhanh Bên cạnh đó, PLC chế tạo giao tiếp với thiết bị ngoại nhờ mà khả ứng dụng PLC mở rộng Chương 2.Thuật toán giao diện HMI PLC phát triển Việt Nam lâu với nhiều hãng sản xuất như Siemens, Ormon, Misubishi, Alenbratlay… nhóm chọn PLC S7-1200 Siemens đáp ứng u cầu tốn loại PLC nên dễ dàng mở rộng tốn Về CPU nhóm định chọn CPU 1214C số lý do: - Có 14 inputs/10 output số toán cần inputs outputs số khơng dáp ứng u cầu mà mở rộng tốn - Bộ nhớ sử dụng lớn 100 Kbytes - Hỗ trợ truyền thông PROFINET Ethernet communication port nên dễ dàng giao tiếp HMI - Phổ biến dễ dàng mua 1.2.1.Sensor CHƯƠNG THUẬT TỐN VÀ GIAO DIỆN HMI 2.1.Thuật tốn Sơ đồ khối: Start Trong đó: Quét trạng thái đầu vào S1:=False S3:=True S S Chương 2.Thuật toán giao diện HMI Đ S S3:=False S S2:=True S S3:=True Đ Đ Pump:=False Pump:=False Alarm:=true S Tắt :=True Đ Stop Dựa vào yêu cầu toán, ta đặt biến vào sau: Đầu vào Tên biến Đầu Tên biến Cảm biến S1 Pump P Cảm biến S2 Alarm A Cảm biến S3 Chương 2.Thuật tốn giao diện HMI Ngồi sử dụng nút nhấn hành trình Start Stop để khởi động dừng hệ thống Quy định trạng thái biến sau: Biến S1 trạng thái logic cao “1” mức nước chạm đầu cảm biến S1 mức logic thấp “0” đầu cảm biến không chạm nước.Tương tự cho cảm biến S2 S3 Biến P mức logic cao “1” máy bơm nước hoạt động va logic thấp “0” bơm ngừng hoạt động Biến A mức logic cao “1” Alarm cảnh báo mức logic không “0” Alarm nghỉ 2.2.Giản đồ Ladder Chương 2.Thuật toán giao diện HMI Chương 2.Thuật toán giao diện HMI Chương 2.Thuật toán giao diện HMI 2.2.Giao diện HMI Kết luận hướng phát triển đề tài CHƯƠNG SƠ ĐỒ DẤU DÂY 3.1.Kết nối Kết luận hướng phát triển đề tài 3.2.Hoạt động PHẦN 4: THỰC HIỆN MÔ PHỎNG 4.1 Phần mềm TIA PORTAL Để mô trình làm việc hệ thống ta sử dụng phần mềm TIA Portal V13 Phần mềm dùng để điều khiển lập trình cho Simatic S7-1200 TIA Portal.TIA PortalThe Totally Integrated Automation Portal) phần mềm sở tích hợp tất phần mềm lập trình cho hệ thống tự động hóa truyền động điện Phần mềm tích hợp sản phẩm SIMATIC khác phần mềm ứng dụng ví dụ Simatic Step V13 để lập trình điều khiển Simatic, Simatic WinCC V13 để cấu 10 Kết luận hướng phát triển đề tài hình hình HMI chạy Scada máy tính, giúp tăng suất hiệu làm việc TIA Portal giúp cho phần mềm chia sở liệu, tạo nên thống giao diện tính tồn vẹn cho ứng dụng.Ví dụ, tất thiết bị mạng truyền thơng cấu hình cửa sổ Hướng ứng dụng, khái niệm thư viện, quản lý liệu, lưu trữ dự án, chẩn đốn lỗi, tính online đặc điểm có ích cho người sử dụng sử dụng chung sở liệu TIA Portal TIA Portal cung cấp hệ thống kĩ thuật thông minh trực quan hơn, với giao diện trực quan, dễ nhìn, tính “kéo- thả” đơn giản, thuận tiện cho việc lập trình Hai phần mềm quan trọng TIA Portal Simatic Step7 Simatic WinCC( phiên dành cho S7-1200 TIA Portal V13) 11 Kết luận hướng phát triển đề tài 4.2 Chạy thử máy tính Khi nhấn nút Start HMI cho chạy chương trình trạng thái Sensor 3=True ,Sensor =False, Sensor = False:Bơm chạy Ta có trạng thái giao diện HMI thay đổi theo trạng thái biến: - Bảng thông báo Run chuyển từ màu cam sang màu đỏ - Bảng thông báo Pump chuyển từ màu xám sang màu xanh mũi tên nhấp nháy trạng thái bơm chạy Khi trạng thái Sensor chuyển sang False, Sensor giữ nguyên trạng thái False lúc này: Dừng bơm , đưa cảnh báo Ta có trạng thái giao diện HMI thay đổi theo trạng thái biến: - Bảng thông báo Run màu đỏ 12 Kết luận hướng phát triển đề tài - Bảng thông báo Pump chuyển từ màu xanh sang mà xám đồng thời mũi tên dừng nhấp nháy trạng thái dưng bơm - Vòng tròn Alarm đổi từ màu trắng sang đỏ nhấp nháy trạng thái bật cảnh báo 4.3 Kết đạt Đây bước cuối q trình mơ kết thu từ giao diện mô HMI ta điều khiển hoạt động đóng mở hệ thống, đồng thời xem trạng thái Bơm Cảnh báo cách rõ ràng.Hệ thống chạy ổn định dễ dàng sử dụng KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Sau trình làm đồ án tốt nghiệp với nhiệm vụ : “Thiết kế hệ thống điều khiển mức nước sử dụng plc s7-1200”, chúng em tổng hợp nhiều kiến thức học giảng đường vừa qua Em xin chân thành cảm ơn bảo nhiệt tình thầy giáo TS.Đỗ Mạnh Cường thầy cô giáo mơn Tự động hóa XNCN giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án Chúng em thu kết cụ thể sau: Đã thực hiện:     Hiểu nắm phương pháp đo mức Thiết kế thành công phần mềm PLC điều khiển bơm nước Thiết bị giao diện người máy HMI Thiết kế viết chương trình thu thập liệu, vẽ đồ thị máy tính C# Định hướng mở rộng:  Thiết kế điều khiển hệ thống bơm nước với nhiều máy bơm  Thiết kế đo mức liên tục đo áp suất  Cải tiến giao diện người máy HMI Do thời gian lực thân hạn chế nên kết chúng em chắn nhiều thiếu sót,chúng em mong dạy đóng góp ý kiến thầy bạn 13