Thiết kế mô hình đo và điều khiển nhiệt độ giao tiếp module analog plc s7 200

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN BỘ MÔN ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ GIAO TIẾP MODULE ANALOG PLC S7 - 200 TP HỒ CHÍ MINH THÁNG – 2000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP -TỰ DO- HẠNH PHÚC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN BỘ MÔN ĐIỆN –ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : HUỲNH THIÊN BẢO Lớp : 95KĐĐ Ngành : ĐIỆN –ĐIỆN TỬ 1.Tên đề tài: THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ GIAO TIẾP MODULE ANALOG PLC S7 - 200 Các Số Liệu Ban Đầu: Nội Dung Phần Thuyết Minh: - -4.Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN XUÂN ĐÔNG 5.Ngày giao nhiệm vụ: 13-12-1999 6.Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 28-2-2000 Giáo viên hướng dẫn Thông qua môn Ngày…Tháng ….Năm 2000 Chủ nhiệm môn BẢN NHẬN XÉTLUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên : HUỲNH THIÊN BẢO Lớp : 95KĐĐ Ngành : ĐIỆN –ĐIỆN TỬ Tên đề tài: THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ GIAO TIẾP MODULE ANALOG PLC S7 - 200 Nội dung luận văn tốt nghiệp: Nhận xét giáo viên hướng dẫn : - Giáo viên hướng dẫn (ký ghi rõ họ tên) NGUYỄN XUÂN ĐÔNG BẢN NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên : HUỲNH THIÊN BẢO Lớp : 95KĐĐ Ngành : ĐIỆN –ĐIỆN TỬ Tên đề tài: THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ GIAO TIẾP MODULE ANALOG PLC S7 - 200 Nội dung luận văn tốt nghiệp: Nhận xét giáo viên phản biện: Giáo viên phản biện (ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC Trang Phần A : GIỚI THIỆU Phần B : NỘI DUNG Phần I : LÝ THUYẾT LIÊN QUAN Chương I :CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT ĐỘ -1 I – Khái niệm chung- -1 II – Các phương pháp đo nhiệt độ -2 III – Giới thiệu số mạch đo nhiệt độ - -17 IV – Giới thiệu số mạch khống chế nhiệt độ 20 Chương II : GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ PLC 25 I – Sơ lược lịch sử phát triển -25 II – Cấu trúc nghiên cứu hoạt động PLC -25 III – So sánh PLC với hệ thống điều khiển khác – Lợi ích việc sử dụng PLC IV – Một vài lónh vực tiêu biểu ứng dụng PLC 30 V – Giới thiệu Module Analog EM235 cuûa PLC S7 – 200, CPU 214 30 Chương III : GIỚI THIỆU VỀ SCR VÀ CÁC IC ĐƯC SỬ DỤNG TRONG MẠCH -36 Phần II : NỘI DUNG A – THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 39 I – Yêu cầu 39 II – Sơ đồ khối – Nguyên lý hoạt động dựa theo sơ đồ khối 39 III – Thieát keá chi tieát- 39 – Mạch cảm biến nhiệt độ mạch khuếch đại 39 – Mạch điều khiển -43 – Mạch giải mã – Hiển thị 48 – Thiết bị 51 – Nguoàn cung cấp- 51 – Sơ đồ nguyên lý- 54 B – PHẦN MỀM -55 – Quan hệ nhiệt độ liệu 12 bit đầu chuyển đổi ADC 55 – Chương trình điều khiển 57 Phần III : THI CÔNG MẠCH I – Sơ đồ bố trí linh kiện mạch in 66 II – Cân chỉnh mạch đầu đo 69 Phần C : KẾT LUẬN – TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHẦN I: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN CHƯƠNG I :CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT ĐỘ I-Khái niệm chung: Trong nghiên cứu khoa học, sản xuất đời sống sinh hoạt ngày, luôn cần xác định nhiệt độ môi trường hay vật Vì việc đo nhiệt độ trở thành việc làm vô cần thiết Đo nhiệt độ phương thức đo lường không điện Nhiệt độ cần đo thấp (một vài độ Kelvin), cao (vài ngàn, vài chục ngàn độ Kelvin) Độ xác nhiệt độ có cần tới vài phần ngàn độ, có vài chục độ chấp nhận Việc đo nhiệt độ tiến hành nhờ dụng cụ hỗ trợ chuyên biệt cặp nhiệt điện, nhiệt điện trở, diode transistor, IC cảm biến nhiệt độ, cảm biến thạch anh … Tùy theo khoảng nhiệt độ cần đo sai số cho phép mà người ta lựa chọn loại cảm biến phương pháp đo cho phù hợp: - Khoảng nhiệt độ đo phương pháp tiếp xúc dùng cặp nhiệt điện từ 2000C đến 10000C,độ xác đạt tới +/-1% -> 0.1% - Khoảng nhiệt độ đo phương pháp tiếp xúc dùng cặp nhiệt điện (cặp nhiệt ngẫu) từ –270 0C đến 25000C với độ xác đạt tới +/1% -> 0.1% - Khoảng nhiệt độ đo phương pháp tiếp xúc dùng cảm biến tiếp giáp P-N (diode, transistor, IC) từ –200 0C đến 2000C,sai số đến +/0.1% - Các phương pháp đo không tiếp xúc xạ,quang phổ… có khoảng đo từ 10000C đến vài chục ngàn độ C với sai số +/-1% -> 10% Thang đo nhiệt độ gồm: thang đo Celcius( 0C), thang ño Kelvin (0K), thang ño Fahrenheit (0F), thang ño Rankin (0R) T(0C) = T(0K) – 273.15 T(0F) = T(0R) - 459.67 T(0C) = [ T(0F) –32 ]*5/9 T(0F) = T(0C)*9/5 +32 *Sự liên hệ thang đo nhiệt độ quan trọng: Kelvin(0K) 273.15 273.16 373.15 Celcius(0C) -273.15 0.01 100 Rankin(0R) 491.67 491.69 671.67 Fahrenheit(0F) -459.67 32 32.018 212 II-Các phương pháp đo nhiệt độ: Ta chia trình đo nhiệt độ làm ba khâu chính: a-Khâu chuyển đổi: Khâu chuyển đổi nhiệt độ thường dựa vào biến đổi mang tính đặc trưng vật liệu chịu tác động nhiệt độ Có tính chất đặc trưng sau đây: - Sự biến đổi điện trở - Sức điện động sinh chênh lệch nhiệt độ mối nối kim loại khác - Sự biến đổi thể tích, áp suất - Sự thay đổi cường độ xạ vật thể bị đốt nóng Đối với chuyển đổi nhiệt điện, người ta thường dựa vào hai tính chất để chế tạo cặp nhiệt điện (Thermocouple), nhiệt điện trở kim loại hay bán dẫn, cảm biến nhiệt độ dạng linh kiện bán dẫn như: diode, transistor, IC chuyên dùng b-Khâu xử lý: Các thông số điện sau chuyển đổi từ nhiệt độ xử lý trước qua đến phần thị Các phận khâu xử lý gồm có: phần hiệu chỉnh, khuếch đại, biến đổi ADC (Analog-Digital-Converter)… Ngoài có mạch điện bổ sung như: mạch bù sai số, mạch phối hợp tổng trở… c-Khâu thị: Khâu thị trước thường sử dụng cấu điện, kết đo thể góc quay di chuyển thẳng kim thị Ngày nay, với phát triển công nghệ điện tử, đãsản xuất nhiều loại IC giải mã, IC số chuyên dùng biến đổi ADC, cho phép ta sử dụng khâu thị số dễ dàng dùng LED đoạn hình tinh thể lỏng LCD Ở đó, kết đo thể số hệ thập phân 1-Đo nhiệt độ nhiệt điện trở: Nhiệt điện trở thường dùng để đo nhiệt độ nước, khí than đường ống, lò phản ứng hóa học, nồi hơi, không khí phòng … Nguyên lý làm việc thiết bị dựa vào thay đổi điện trở theo nhiệt độ vật dẫn điện, tức điện trở hàm theo nhiệt độ: R = f(T) Cuộn dây điện trở thường nằm ống bảo vệ, tùy theo công dụng mà vỏ làm thủy tinh, kim loại gốm Đối với hầu hết vật liệu dẫn điện giá trị điện trở R tùy thuộc vào nhiệt độ T theo hàm tổng quát sau: