Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với plc và biến tần tiết kiệm điện năng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH VIỆN KỸ THUẬT HUTECH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY NÉN KHÍ VỚI PLC VÀ BIẾN TẦN TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG Ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hoá Giảng viên hướng dẫn: TS Lê Quang Đức Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Bùi Thanh Bình 1711050237 17DTDA2 Vũ Minh Duy 1711300204 17DTDA2 Hồ Hoàng Long 1711050260 17DTDA2 TP Hồ Chí Minh, 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH VIỆN KỸ THUẬT HUTECH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY NÉN KHÍ VỚI PLC VÀ BIẾN TẦN TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG Ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hoá Giảng viên hướng dẫn: TS Lê Quang Đức Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Bùi Thanh Bình 1711050237 17DTDA2 Vũ Minh Duy 1711300204 17DTDA2 Hồ Hồng Long 1711050260 17DTDA2 TP Hồ Chí Minh, 2021 VIỆN KỸ THUẬT HUTECH Ts Lê Quang Đức - Mã đề tài: 191 PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên: Bùi Thanh Bình MSSV: 1711050237 Lớp: 17DTDA2 Điện thoại: 0393 036 184 Email: buithanhbinh1703@gmail.com Ngành: Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hố Tên đề tài: Mơ hình giám sát điều khiển máy nén khí với PLC biến tần, tiết kiệm điện Nhiệm vụ thực đề tài: a) Tìm hiểu thực tế  Tìm hiểu giải pháp kỹ thuật ổn định áp suất khí đầu  Tìm hiểu giải pháp tiết kiệm điện, tối ưu hố q trình vận hành, giám sát máy nén khí  Đưa kết quả, so sánh trình tiết kiệm điện dùng biến tần b) Đề xuất giải pháp sử dụng đồ án tốt nghiệp  Mơ tả cấu hình giải pháp lựa chọn, thiết bị giải pháp lựa chọn  Sử dụng chức phản hồi, giám sát, điều khiển, bảo vệ  Điều khiển áp suất khí đầu (dùng biến tần, thay cảm biến biến trở)  Giám sát khắc phục cố máy nén khí (nhiệt độ cao máy nén khí, dầu nước có máy nén khí, chảy dầu…) (Thay relay contact) c) Thiết kế thi cơng mơ hình  Thiết kế, thi cơng phần cứng phần mềm điều khiển PLC biến tần  Tính hoạt động :  Chế độ chạy tự động  Vận hành quản lý hệ thống: cài đặt, điều chỉnh thông số hệ thống qua scada, theo dõi hoạt động máy nén khí, cảm biến áp suất,… i Sinh viên thực TP HCM, ngày tháng năm 2021 (Ký ghi rõ họ tên) Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) TS Lê Quang Đức ii VIỆN KỸ THUẬT HUTECH Ts Lê Quang Đức - Mã đề tài: 191 PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên: Vũ Minh Duy MSSV: 1711300204 Điện thoại: 0913 619 778 Email: minhduy0622@gmail.com Lớp: 17DTDA2 Ngành: Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hoá Tên đề tài: Mơ hình giám sát điều khiển máy nén khí với PLC biến tần, tiết kiệm điện Nhiệm vụ thực đề tài: d) Tìm hiểu thực tế  Tìm hiểu giải pháp kỹ thuật ổn định áp suất khí đầu  Tìm hiểu giải pháp tiết kiệm điện, tối ưu hố q trình vận hành, giám sát máy nén khí  Đưa kết quả, so sánh q trình tiết kiệm điện dùng biến tần e) Đề xuất giải pháp sử dụng đồ án tốt nghiệp  Mơ tả cấu hình giải pháp lựa chọn, thiết bị giải pháp lựa chọn  Sử dụng chức phản hồi, giám sát, điều khiển, bảo vệ  Điều khiển áp suất khí đầu (dùng biến tần, thay cảm biến biến trở)  Giám sát khắc phục cố máy nén khí (nhiệt độ cao máy nén khí, dầu nước có máy nén khí, chảy dầu…) (Thay relay contact) f) Thiết kế thi cơng mơ hình  Thiết kế, thi cơng phần cứng phần mềm điều khiển PLC biến tần  Tính hoạt động :  Chế độ chạy tự động  Vận hành quản lý hệ thống: cài đặt, điều chỉnh thông số hệ thống qua scada, theo dõi hoạt động máy nén khí, cảm biến áp suất,… iii Sinh viên thực TP HCM, ngày tháng năm 2021 (Ký ghi rõ họ tên) Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) TS Lê Quang Đức iv VIỆN KỸ THUẬT HUTECH Ts Lê Quang Đức - Mã đề tài: 191 PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên: Hồ Hoàng Long MSSV: 1711050260 Lớp: 17DTDA2 Điện thoại: 0832 042 703 Email: hohoanglong8124@gmail.com Ngành: Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hoá Tên đề tài: Mơ hình giám sát điều khiển máy nén khí với PLC biến tần , tiết kiệm điện Nhiệm vụ thực đề tài: g) Tìm hiểu thực tế  Tìm hiểu giải pháp kỹ thuật ổn định áp suất khí đầu  Tìm hiểu giải pháp tiết kiệm điện, tối ưu hố q trình vận hành, giám sát máy nén khí  Đưa kết quả, so sánh trình tiết kiệm điện dùng biến tần h) Đề xuất giải pháp sử dụng đồ án tốt nghiệp  Mơ tả cấu hình giải pháp lựa chọn, thiết bị giải pháp lựa chọn  Sử dụng chức phản hồi, giám sát, điều khiển, bảo vệ  Điều khiển áp suất khí đầu (dùng biến tần, thay cảm biến biến trở)  Giám sát khắc phục cố máy nén khí (nhiệt độ cao máy nén khí, dầu nước có máy nén khí, chảy dầu…) (Thay relay contact) i) Thiết kế thi công mơ hình  Thiết kế, thi cơng phần cứng phần mềm điều khiển PLC biến tần  Tính hoạt động :  Chế độ chạy tự động  Vận hành quản lý hệ thống: cài đặt, điều chỉnh thông số hệ thống qua scada, theo dõi hoạt động máy nén khí, cảm biến áp suất,… v Sinh viên thực TP HCM, ngày tháng năm 2021 (Ký ghi rõ họ tên) Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) TS Lê Quang Đức vi LỜI CAM ĐOAN Nhóm em xin cam đoan cơng trình nghiên cứu chúng em Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác TP HCM, ngày tháng năm 2021 Nhóm thực đề tài: (Ký ghi rõ họ tên) vii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên nhóm thực đề tài xin chân thành cảm ơn tới thầy Lê Quang Đức, thầy tận tình hướng dẫn cho nhóm từ vấn đề nhỏ nhặt việc hoàn thành tốt đề tài Bên cạnh nhóm xin chân thành gửi lời cảm ơn thầy cô viện kỹ thuật Hutech tạo điều kiện tốt cho nhóm em hồn thành đề tài Những kiến thức bổ ích mà thầy dạy, áp dụng vào đề tài Đồ Án Tốt Nghiệp nhiều, từ kiến thức nhỏ nhặt tới học lớn Một lần nhóm em xin gửi lời cảm ơn tới tất thầy cơ, khơng có thầy nhóm khó hồn thành đề tài Nhóm em gửi lời đồng cảm ơn đến bạn lớp 17DTDA2 chia sẻ trao đổi kiến thức kinh nghiệm quý báu thời gian thực đề tài, lớp học có nhiều kí ức thời sinh viên chúng em Cuối gừi lời cảm ơn đến Cha, Mẹ khơng có hai đấng sinh thành ngày hơm khơng có diện để thực việc muốn, họ tạo điều kiện để giúp hướng tới tương lai tốt đẹp Tuy nhiên, trình thực đề tài, kiến thức chuyên ngành nhiều hạn chế nên nhóm em cịn nhiều thiếu sót tìm hiểu, đánh giá trình bày đề tài Rất mong góp ý, quan quý thầy cô môn để đề tài em hoàn chỉnh đầy đủ Xin chân thành cảm ơn Nhóm thực đề tài: (Ký ghi rõ họ tên) viii CHƯƠNG 5: THI CÔNG MÔ PHỎNG Mơ LabView: Hình 53: Mơ LabView Thiết kế mô đề tài TIA Portal V15.1: - Chọn PLC s7-1200 modun In/Out Analog: Hình 54: Chọn PLC s7-1200 modun In/Out Analog 52 - Chọn PC-system: Hình 55: Chọn PC-system - Kết nối PLC-s7 1200 với PC-system: Hình 56: Kết nối PLC-s7 1200 với PC-system 53 - Add new block để lập trình PLC: Hình 57: Add new block để lập trình PLC - Thiết kế giao diện HMI: Hình 58: Thiết kế giao diện HMI 54 - Chương trình chính: Hình 59: Chương trình 55 - Chương trình Analog Input: Hình 60: Chương trình Analog Input 56 - Chương trình Analog Output: Hình 61: Chương trình Analog Output - Chương trình Auto Off: Hình 62: Chương trình Auto Off 57 - Chương trình PID: Hình 63: Chương trình PID 58 - Bảng địa Data: Hình 64: Bảng địa Data - Bảng Địa PLC tag: Hình 65: Bảng Địa PLC tag 59 Thuyết minh chương trình PLC - Khi nhấn start biến tần hoạt động - Gọi chương trình Analog Input + Điều khiển Sensor Simulation tay mô cảm biến áp suất + Xử lý tín hiệu điện áp cảm biến áp sang đơn vị Bar - Gọi chương trình Analog Output + Xử lý tín hiệu Output PER áp sang đơn vị Hz - Gọi hàm PID - Chế độ tự động tắt + Biến tần dừng Sensor Simulation lớn giá trị thiết lập Thiết kế hình HMI giám sát: Hình 66: Màn hình giám sát 60 Hình 67: Màn hình liệu đồ thị áp suất PID Thuyết minh chế hoạt động: - Nhấn start biến tần hoạt động - Ta nhập liệu giá trị set point Bar - Ta điều khiển cột sensor simulation lên số - Khi PID hoạt động xuất giá trị biến tần - Khi sensor simulation vượt mức ngưỡng bar → hệ thống dừng 61 CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Phân tích, đánh giá kết quả: a) Những kết đạt được: - Hồn thiện mơ kiểm sốt đầu áp suất máy nén khí theo yêu cầu - Sử dụng phần mềm linh hoạt để mơ thiết kế hình ảnh hệ thống, điều khiển giáp sát Cài đặt giám sát thông số áp suất, bảo vệ dòng, cố máy nén khí - Sử dụng biến tần kết hợp PLC để điều khiển máy nén khí tiết kiệm điện, tăng tuổi thọ cho động máy nén khí - Áp dụng PID để ổn định hệ thông làm việc ổn định - Giám sát vận hành hệ thống thông qua giao diện SCADA - Ngồi nhóm em cịn học tinh thần làm việc nhóm Giúp đỡ lẫn q trình thực để hồn thành đồ án tốt 62 b) So sánh lượng kết điện tiêu thụ máy nén khí sử dụng biến tần so với máy nén khí thường chạy chế độ Load - Unload (tải - khơng tải): Hình 68: Biểu đồ so sánh điện tiêu thụ máy nén khí sử dụng biến tần so với máy nén khí thường chạy chế độ Load - Unload (tải - khơng tải) c) Những mặt hạn chế: Do tình hình dịch Covid-19 nên nhóm có nhiều khó khăn việc mua linh kiện nên chưa thể hoàn thành mơ hình hồn chỉnh Với kiến thức cịn hạn chế, thời gian có hạn chưa có kinh nghiệm nên thiết kế, mơ cịn đơn giản, cấu bảo vệ đơn giản, chưa ứng dụng thực tế kiến thức học 63 Kết luận: Với thời lượng làm đồ án giới hạn hồn kịp tiến độ, nhóm em xin chân thành cảm ơn tới thầy Lê Quang Đức người dẫn dắt, đóng góp ý kiến, bảo chúng em thầy cô Viện kỹ thuật HUTECH, khơng có thầy đề tài chúng em khơng hồn thành Về phần đồ án nhóm em cịn nhiều mặt thiếu sót thiếu sót lớn chưa hồn thành mơ hình, mơ mang tính tương đối, khơng thể triệt để mà thân mong muốn Sau thời gian thực đề tài, em nhận thấy trình tìm hiểu linh kiện đại, đọc tài liệu tiếng Anh điều mẻ sinh viên Vì vậy, em mong muốn nghiên cứu tìm hiểu đề tài thực tế, tích luỹ kinh nghiệm tham gia vào trình sản xuất công nghiệp ngày Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô Viện Kỹ thuật HUTECH, đặc biệt thầy Lê Quang Đức, bạn lớp giúp đỡ, đóng góp ý kiến cho nhóm em để hồn thành đề tài 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ứng dụng cảm biến: https://huphaco.vn/ung-dung-cam-bien-ap-suat/ Tài liệu biến tần Mitsubishi E700: https://www.mitsubishielectric.com/fa/vn_vi/download/manual/pdf/drv/inv001.pdf Tài liệu PLC Siemens: https://plctech.com.vn/tai-lieu-plc-siemens-s7-1200-tieng-viet/ Điều khiển tự động: https://cuuduongthancong.com/sjdt/dieu-khien-tu-dong/huynh-thai-hoang/dh-bach-khoahcm?src=subject Vận hành điều khiển hệ thống điện: https://cuuduongthancong.com/s/van-hanh-va-dieu-khien-he-thong-dien Ứng dụng PID: https://plcvietnam.com.vn/forum/showthread.php/734-T%C3%A0i-li%E1%BB%87uv%E1%BB%81-Gi%E1%BA%A3i-thu%E1%BA%ADt-%C4%91i%E1%BB%81ukhi%E1%BB%83n-PID Lập trình PLC: https://khs247.com/tai-lieu-lap-trinh-plc-s7-200-siemens-tieng-viet-pdf/ An toàn điện: https://www.viendong.edu.vn/uploads/Files/T9_2014/141427_tai-lieu-an-toan-dien.pdf 65 PHỤ LỤC Phiếu giao nhiệm vụ i Lời cam đoan vii Lời cảm ơn viii Mục lục ix Danh mục hình ảnh bảng xii Tóm tắt đề tài xv 66