Thiết kế thi công mô hình tủ ats dùng plc hmi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH TỦ A.T.S DÙNG PLC, HMI Ngành: Kỹ Thuật Điện Giảng Viên Hướng Dẫn: ThS Huỳnh Phát Huy Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Lê Quốc Huy 1815021002 18HDCB1 Hồ Kiếm Bình 1815021001 18HDCB1 Nguyễn Minh Thanh 1915780007 19HDCA1 TP Hồ Chí Minh, 2021 BM01/QT05/ĐT-KT VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Hệ: Liên Thông (CQ, LT, B2, VLVH) Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên đăng ký đề tài (sĩ số nhóm ): (1) Lê Quốc Huy MSSV: 1815021002 Điện thoại: 0976.600.806 Email: lequochuy774@gmail.com (2) Hồ Kiếm Bình MSSV: 1815021001 Điện thoại: 0766.909.510 Email: hokiembinh@gmail.com (3) Nguyễn Minh Thanh MSSV: 1915780007 Điện thoại: 0975.600.416 Email: nguyenminhthanh120592@gmail.com Ngành Lớp: 18HDCB1 Lớp: 18HDCB1 Lớp: 19HDCA1 : Kỹ Thuật Điện Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện Tên đề tài đăng ký : Thiết Kế Thi Công Mơ Hình Tủ A.T.S Dùng PLC, HMI Sinh viên hiểu rõ yêu cầu đề tài cam kết thực đề tài theo tiến độ hoàn thành thời hạn Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày 22 tháng 03 năm 2021 Sinh viên đăng ký (Ký ghi rõ họ tên) Hồ Kiếm Bình Lê Quốc Huy ThS Huỳnh Phát Huy Nguyễn Minh Thanh MÃ ĐỀ TÀI: 153 Viện Kỹ thuật Hutech 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 : Lê Quốc Huy Điện thoại : 0976.600.806 Ngành MSSV : 1815021002 Lớp : 18HDCB1 Email : lequochuy774@gmail.com : Kỹ Thuật Điện Tên đề tài: Thiết Kế Thi Cơng Mơ Hình Tủ A.T.S Dùng PLC, HMI Nhiệm vụ thực đề tài: - Thiết kế vẽ - Thiết kế khí - Kiểm tra chạy thử, vận hành, đo thông số Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày 09 tháng 05 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Lê Quốc Huy ThS Huỳnh Phát Huy MÃ ĐỀ TÀI: 153 Viện Kỹ thuật Hutech 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 Kiếm Bình Điện thoại : 0766.909.510 Ngành MSSV : 1815021001 Lớp : 18HDCB1 Email : hokiembinh@gmail.com : Kỹ Thuật Điện Tên đề tài: Thiết Kế Thi Cơng Mơ Hình Tủ A.T.S Dùng PLC, HMI Nhiệm vụ thực đề tài: - Lắp đặt thiết bị - Đấu nối dây - Kiểm tra chạy thử, vận hành, đo thông số Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày 09 tháng 05 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Hồ Kiếm Bình ThS Huỳnh Phát Huy MÃ ĐỀ TÀI: 153 Viện Kỹ thuật Hutech 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 : Nguyễn Minh Thanh Điện thoại : 0975.600.416 Ngành MSSV : 1915780007 Lớp : 19HDCA1 Email : nguyenminhthanh120592@gmail.com : Kỹ Thuật Điện Tên đề tài: Thiết Kế Thi Cơng Mơ Hình Tủ A.T.S Dùng PLC, HMI Nhiệm vụ thực đề tài: - Lập trình PLC - Viết giao diện HMI - Kiểm tra chạy thử, vận hành, đo thông số Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày 09 tháng 05 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Minh Thanh ThS Huỳnh Phát Huy LỜI CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp với đề tài “THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH TỦ A.T.S DÙNG PLC, HMI” nghiên cứu độc lập nhóm chúng em Đồng thời thông số kỹ thuật cung cấp từ báo cáo kết tính tốn hồn tồn trung thực, khơng chép từ cơng trình nghiên cứu khác Những tài liệu trích dẫn ghi rõ nguồn gốc Chúng em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước nhà trường trường hợp phát sai phạm hay vấn đề chép đề tài Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 08 năm 2021 (Ký tên ghi rõ họ tên) Hồ Kiếm Bình Lê Quốc Huy i Nguyễn Minh Thanh LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, chúng em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, gia đình bạn bè Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS Huỳnh Phát Huy, giảng viên ngành Kỹ Thuật Điện Trường Đại Học Cơng Nghệ TP.HCM-HUTECH người tận tình hướng dẫn, bảo chúng em suốt trình làm đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM-HUTECH nói chung, thầy mơn ngành Kỹ Thuật Điện nói riêng dạy dỗ cho chúng em kiến thức môn đại cương mơn chun ngành, giúp chúng em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ chúng em suốt trình học tập Cuối cùng, chúng em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên chúng em suốt trình học tập hoàn thành đồ án tốt nghiệp ii MỤC LỤC PHIẾU ĐĂNG KÝ TÊN ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TN PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TN TRANG LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC HÌNH ẢNH .vii LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Automatic Tranfer Swich (ATS) 1.2 Phân Loại Tủ ATS 1.3 Cách Lựa Chọn Tủ 1.4 Nguyên Lý Hoạt Động CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN THIẾT BỊ CHÍNH 2.1 Bộ Lập Trình PLC 2.1.1 Khái quát 2.1.2 Vai trò 2.2 Giao Diện HMI 2.2.1 Khái quát 2.2.2 Vai trò 2.3 Contactor 10 2.3.1 Khái quát 10 2.3.2 Phân loại 10 2.3.3 Cấu tạo 11 iii 2.3.4 Các yêu cầu 11 2.3.5 Nguyên lý hoạt động 13 2.4 Aptomat 14 2.4.1 Khái quát 14 2.4.2 Phân loại 15 2.4.3 Cấu tạo 16 2.4.4 Các yêu cầu 17 2.4.5 Nguyên lý hoạt động 18 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN 20 3.1 Chọn Dây Dẫn 20 3.1.1 Tổng quan 20 3.1.2 Các phương pháp lựa chọn 20 3.1.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo tiêu chuẩn IEC 21 3.2 Thiết Bị Bảo Vệ 23 3.2.1 Tổng quan 23 3.2.2 Các dạng 24 3.2.3 Điều kiện lựa chọn 24 3.3 Chương Trình PLC 26 3.3.1 Chương trình GX Works2 26 3.3.2 Các chân tín hiệu 28 3.3.3 Nguyên lý hoạt động 29 3.4 Giao Diện HMI 30 3.4.1 Giao diện GT Designer3 30 3.4.2 Khai báo địa 33 3.4.3 Nguyên lý hoạt động 34 CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ MƠ HÌNH 35 4.1 Vẽ Thiết Kế Mô Hình Tủ ATS 38 iv 4.2 Lên Danh Sách Vật Tư Thiết Bị 39 4.3 Mua Vật Tư Thiết Bị Cần Thiết 41 4.4 Chuẩn Bị Đấu Nối Thiết Bị 43 CHƯƠNG 5: THI CÔNG VÀ CHẠY THỬ 46 5.1 Thi Cơng Mơ Hình Theo Bản Vẽ Thiết Kế 46 5.2 Tiến Hành Thi Cơng Mơ Hình Tủ ATS 49 5.3 Giả Lập PLC Và HMI Để Chạy Thử 50 5.4 Điều Khiển Mô Phỏng Trạng Thái 54 CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 67 6.1 Kết Quả Đạt Được 67 6.2 Những Ưu Điểm 67 6.3 Các Nhược Điểm 67 6.4 Hướng Phát Triển 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 70 A Bản Vẽ Thiết Kế Bố Trí 70 B Bản Vẽ Nguyên Lý Mạch Động Lực 70 C Bản Vẽ Nguyên Lý Mạch Điều Khiển 70 D Chương Trình PLC 70 v - Khi nguồn lưới (TRAN) → đề máy phát không thành công → báo Fault máy phát - Khi có lại nguồn lưới (TRAN) → Stop máy phát → Start nguồn lưới (TRAN) ❖ Chế độ MAN - Khi có nguồn lưới (TRAN) → nhấn nút START-TRAN → Start nguồn lưới (TRAN) - Khi có nguồn lưới (TRAN) → nhấn nút STOP-TRAN → Stop nguồn lưới (TRAN) - Khi có nguồn máy phát (GEN) → nhấn nút START-GEN → Start nguồn máy phát (GEN) - Khi có nguồn máy phát (GEN) → nhấn nút STOP-GEN → Stop nguồn máy phát (GEN) Hình 5.25 Điều khiển AUTO có nguồn, lưới (TRAN) máy phát (GEN) (1) 61 Hình 5.26 Điều khiển AUTO nguồn lưới (TRAN) (2) Hình 5.27 Điều khiển AUTO nguồn lưới (TRAN) (3) 62 Hình 5.28 Điều khiển AUTO nguồn lưới (TRAN) máy phát (GEN) lỗi (4) Hình 5.29 Điều khiển AUTO có lại nguồn lưới (TRAN) (5) 63 Hình 5.30 Điều khiển AUTO có lại nguồn lưới (TRAN) (6) Hình 5.31 Điều khiển MAN có nguồn lưới (TRAN) (7) 64 Hình 5.32 Điều khiển MAN có nguồn lưới (TRAN) (8) Hình 5.33 Điều khiển MAN có nguồn máy phát (GEN) (9) 65 Hình 5.34 Điều khiển MAN có nguồn máy phát (GEN) (10) 66 CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Tổng kết lại kết đạt q trình nghiên cứu đề tài “THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH TỦ A.T.S DÙNG PLC, HMI” Những ưu điểm cần giữ gìn hay phát huy nhược điểm cần cải thiện hay tránh gặp phải Hướng phát triển sau cho đề tài 6.1 Kết Quả Đạt Được - Tìm hiểu tủ ATS, ứng dụng vai trị đời sống thực tế Hiểu cấu trúc nguyên lý làm việc - Kết hợp ứng dụng PLC vào tủ ATS để đưa chương trình hợp lý - Ứng dụng phần mềm bổ trợ để chạy mô Factory IO v2.4.3, GT Designer 3, - Có thể tính tốn thiết bị bảo vệ dựa vào phụ tải cho trước để tìm lựa chọn tủ ATS thích hợp 6.2 Những Ưu Điểm - Tủ ATS hoạt động tốt phù hợp yêu cầu đặt - Có cấu gọn nhẹ, đơn giản, dễ sử dụng có tích hợp sẵn chức (như khởi động máy phát,…) - Dễ dàng thay gặp cố bảo dưỡng - Dễ dàng kết nối với hệ thống quản lý cấp cao 6.3 Các Nhược Điểm - Không áp dụng trường hợp phức tạp - Chương trình mơ khơng thể hết trạng thái vốn có tủ ATS 6.4 Hướng Phát Triển 67 - Dựa vào ưu điểm dễ kết nối với hệ thống cấp cao nên kết hợp phát triển giám sát điều khiển từ xa thông qua SCADA - Mở rộng ứng dụng tủ ATS vào trường hợp phức tạp để hệ thống ngày hoàn thiện 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Thành Bắc (2003) Công tắc tơ-khởi động từ-cầu chảy-áptơmát, Giáo trình thiết bị điện, Lê Thành Bắc, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội, Hà Nội, 91-101 [2] Đào Duy Khương, Trần Thị Thu Thủy, Võ Thị Ánh Tuyết, Lê Hồng Vinh (2006) Giáo trình môn học PLC mitsubishi programmable controller, Đại Học Công Nghiệp TP.HCM, TP.HCM [3] Lê Ngọc Bích, Phạm Quang Huy (2017) Điều khiển lập trình tạo giao diện HMI với wincc flexible, NXB Thanh Niên, Hà Nội [4] Phan Thị Thanh Bình (2020) Chọn dây, Tính ngắn mạch chọn CB, Hướng dẫn đồ án môn học thiết kế cung cấp điện, Phan Thị Thanh Bình, Dương Lan Hương, Nguyễn Thị Hoàng Liên, Phan Thị Thu Vân, NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM, TP.HCM, 24-28, 29-31 [5] Schneider Electric (2018) Xác định kích cỡ bảo vệ dây dẫn, Thiết bị đóng cắt hạ áp: chức & chọn, Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế iec, Schneider Electric, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội, Hà Nội, G2-G46, H2-H11 [6] Bộ Xây Dựng (2014) Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia hệ thống điện nhà nhà công cộng, 12, 72 69 PHỤ LỤC A Bản Vẽ Thiết Kế Bố Trí B Bản Vẽ Nguyên Lý Mạch Động Lực C Bản Vẽ Nguyên Lý Mạch Điều Khiển D Chương Trình PLC 70 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH TỦ A.T.S DÙNG PLC, HMI INCOMING MAIN PHASE INDICATOR L1 L2 GVHD Th.S Huỳnh Phát Huy SVTH Nguyễn Minh Thanh Lê Quốc Huy Hồ Kiếm Bình INCOMING GEN PHASE INDICATOR L3 L1 VOLT L2 L3 AMPE PLC HMI F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 MAN AUTO FE TRANSFORMER STOP RUN FE FE FE FE FE FE FE FE GENERATOR FAULT STOP RUN FAULT MCT MCT MCT GEN SET SELECTOR SW AUTO-OFF-MAN FE STOP 25~40A OFF - ON 25~40A 25~40A 25~40A 25~40A 25~40A 25~40A 25~40A 25~40A 25~40A 25~40A 25~40A MCCB MAIN 3P-400A CONTACTOR MAIN 3P-400A R0.M R1 Y0.M Y1 B0.M B1 N N OL 2A 2A 2A MCCB MAIN 3P-400A R Y R Y B B N EVR 2A R MCCB GEN 3P-400A CONTACTOR GEN 3P-400A R0.G R2 Y0.G Y2 B0.G B2 N N OL T B EVR N 10 12 VOLTMETER RS RN V1 Y S 2A ST SN TR TN 2A 2A 2A R 2A V V2 E R S T 11 10 AMMETER R T 11 A1 S A A2 L 24V 0V 2A EPO TRAN STOP TRAN GEN GEN R1 START OFF SW1 AUTO L STOP START R2 STOP 10 10 SW2 MAN N S/S 0V 24V X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 10 10 EVR1 PLC: FX3U-16MR/ES INPUT/OUTPUT: DI/ 8DO 10 EVR2 OL1 95 10 R5 53 Y0 13 R3 Y1 13 R4 14 Y2 Y3 13 R5 13 R6 14 Y4 13 R7 14 14 Y5 13 R8 14 NC Y6 Y7 96 man tran gen fault đề đề gen 13 13 R1 14 stop gen CHÚ THÍCH R9 10 : Thường Đóng Rơle : Cuộn Dây Rơle : Thường Hở Rơle : Cuộn Dây Contactor R8 10 OFF ON K1 R1 53 13 K2 K2 R2 10 R7 6 14 54 14 54 A1 AUTO MAN RUN STOP FAULT RUN STOP FAULT A2 GREEN GREEN GREEN RED YELLOW GREEN RED YELLOW K1 54 54 13 R2 14 A1 K1 14 K2 A2 N auto 53 13 K1 R9 14 NC 96 10 R4 53 K2 VOLTAGE: 100-240 VAC R3 OL2 95 10 R6 tran gen tran có điện có điện gen auto man run stop main main fault main run gen stop gen fault gen