BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỆN ĐIỆN TỬ Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2018 GVHD ThS NGUYỄN TẤN ĐỜI SVTH NGUYỄN MINH ĐỨC S KL0 1[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH CHIẾT RĨT QUA MẠNG PROFIBUS GVHD: ThS NGUYỄN TẤN ĐỜI SVTH : NGUYỄN MINH ĐỨC S K L0 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MÔ HÌNH CHIẾT RĨT QUA MẠNG PROFIBUS SVTH: NGUYỄN MINH ĐỨC MSSV: 11142217 Khố: 11 Ngành: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S NGUYỄN TẤN ĐỜI TP.Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH CHIẾT RĨT QUA MẠNG PROFIBUS SVTH: NGUYỄN MINH ĐỨC MSSV: 11142217 Khố: 11 Ngành: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GVHD: Th.S NGUYỄN TẤN ĐỜI TP.Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2018 ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO www.fhq.hcmute.edu.vn CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -*** Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 01 năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: NGUYỄN MINH ĐỨC MSSV: 11142217 Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Lớp: 11142CLC Giảng viên hướng dẫn: Th.S NGUYỄN TẤN ĐỜI ĐT: Ngày nhận đề tài: 25/ 9/2017 Ngày nộp đề tài: Tên đề tài: “ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH CHIẾC RĨT QUA MẠNG PROFIBUS ” Các số liệu tài liệu ban đầu: Nội dung thực đề tài: Tìm hiểu PLC S7-300 Tìm hiểu biến tần SINAMICS G120 Mạng PROFIBUS Giao tiếp PLC S7-300 với biến tần SINAMICS G120 Thiết kế thi cơng mơ hình Ngày nộp đề tài: … …………………………………………………… Ngày……tháng……năm 2018 Ngày……tháng……năm 2018 TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký & ghi rõ họ tên) (Ký & ghi rõ họ tên) CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO www.fhq.hcmute.edu.vn Độc lập – Tự – Hạnh phúc -*** Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 01 năm 2018 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên: NGUYỄN MINH ĐỨC MSSV: 11142217 Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Tên đề tài: “ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH CHIẾC RĨT QUA MẠNG PROFIBUS ” Giảng viên hướng dẫn: Th.S NGUYỄN TẤN ĐỜI NHẬN XÉT: Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: ………………………………………………………………………………………………….……… ……………………………………………………………………………….………… Ưu điểm: ……………………………………………………………………………………….………………… …………………………………………………………………………………… Khuyết điểm: ………………………………………………………………………………………………….……… ……………………………………………………………………………….………… Đề nghị cho bảo vệ hay không? ………………………………………………………………………………………………….……… ……………………………………………………………………………….………… 5.Đánh giá loại: ………………………………………………………………………………………………….……… Điểm:……………… (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày…….tháng…… năm 2018 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO www.fhq.hcmute.edu.vn Độc lập – Tự – Hạnh phúc -*** Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên: NGUYỄN MINH ĐỨC MSSV: 11142217 Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Tên đề tài: “ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MÔ HÌNH CHIẾC RĨT QUA MẠNG PROFIBUS ” Giảng viên phản biện: TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN NHẬN XÉT: Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: ………………………………………………………………………………………………….……… ……………………………………………………………………………….………… Ưu điểm: ……………………………………………………………………………………….………………… …………………………………………………………………………………… Khuyết điểm: ………………………………………………………………………………………………….……… ……………………………………………………………………………….………… Đề nghị cho bảo vệ hay không? ………………………………………………………………………………………………….……… ……………………………………………………………………………….………… 5.Đánh giá loại: ………………………………………………………………………………………………….……… Điểm:……………… (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày…….tháng…… năm 2018 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn ThS NGUYỄN TẤN ĐỜI với lời ghi ơn sâu đậm nhất, tận tình dạy, hướng dẫn, đóng góp nhiều ý kiến quý báu suốt trình thực luận văn Em xin chân thành cám ơn thầy cô khoa Điện - Điện Tử nói riêng thầy trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh tạo cho em môi trường học tập thật tuyệt vời tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận văn Xin cám ơn tất bạn sinh viên anh chị khóa trước đóng góp ý kiến giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài SV: Nguyễn Minh Đức TÓM TẮT Đề tài giải vấn đề điều khiển lập trình, giám sát mơ hình chiết rót sử dụng PLC S7-300 biến tần SINAMIC G120 PLC có nhiệm vụ đọc tín hiệu ngõ vào số (nút nhấn, cảm biến) để điều khiển băng tải chuyển động qua việc giao tiếp truyền thông PROFIBUS với biến tần G120 Sử dụng mạng truyền thông PROFIBUS để giao tiếp PLC biến tần giúp nắm rõ cách thiết lập cấu hình truyền thơng cách cài đặt thông số cho biến tần Giao diện WINCC giúp cho người vận hành, người dùng giám sát trình hoạt động, thơng số kỹ thuật, ghi nhận giá trị hiển thị máy tính Kết nối, dây mơ hình hồn chỉnh để mơ tả ứng dụng việc sử dụng mạng truyền thông công nghiệp Qua nhiều thời gian nghiên cứu thiết kế, cân chỉnh, vận hành thực tế mơ hình Hệ thống hoạt động yêu cầu ban đầu với độ xác cao MỤC LỤC Trang phụ bì TRANG Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp i Trang phiếu nhận xet giáo viên hướng dẫn ii Trang phiếu nhận xét giáo viên phản biện iii Lời cảm ơn iv Tóm tắt v Mục lục vi Danh mục chữ viết tắt vii Danh mục bảng biểu viii Danh mục hình ảnh biểu đồ ix Chương TỔNG QUAN 1.1 1.2 1.3 1.4 Giới thiệu đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cúu Phương pháp nghiên cứu Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.2 2.2.1 Tìm hiểu PLC Cấu trúc nguyên lý hoạt động PLC 10 Giới thiệu PLC S7-300 10 Các module PLC S7-300 11 Bộ nhớ CPU 14 Tìm hiểu biến tần Nguyên lý hoạt động 15 2.2.2 Giới thiệu biến tần SINAMICS G120 15 2.2.2.1 Giới thiệu 15 2.2.2.2 Đặc tính kỹ thuật 17 2.2.2.3 Thông số kỹ thuật 18 2.2.2.4 Nguyên lý hoạt động 20 2.2.2.5 Cài đặt thông số cho biến tần theo macro 21 2.3 Tìm hiểu mạng truyền thơng Profibus DP 2.3.1 Giới thiệu chung mạng truyền thông Profibus 29 2.3.2 Phân loại Profibus 30 2.3.3 Kỹ thuật truyền 30 2.3.4 Úng dụng 30 2.3.5 Mạng Profibus DP 31 2.3.5.1 Đặc điểm 31 2.3.5.2 Cấu hình kiểu thiết bị 31 2.4 Các phương pháp nguyên lý điều chỉnh tốc độ động AC 3pha 2.4.1 Điều chỉnh phương pháp thay đổi điện trở phụ mạch roto 32 2.4.2 Điều chỉnh phương pháp thay đổi điện áp stato 32 2.4.3 Điều chỉnh phương pháp thay đổi số đôi cực từ 32 2.4.4 Điều chỉnh phương pháp thay đổi tần số nguồn 33 Chương THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MƠ HÌNH CHIẾT RĨT 3.1 3.1.1 3.1.2 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 Thiết kế thi cơng phần khí 35 Các yêu cầu chung 35 Các vẽ chi tiết 35 Thiết kế thi công phần điện 36 Các yêu cầu chung 36 Sơ đồ khối 37 Chọn thiết bị sử dụng cho hệ thống 38 Sơ đồ nối dây chi tiết 48 4.2 Thiết kế giao diện WINCC 4.2.1 Yêu cầu điều khiển giám sát Trên giao diện thiết kế phải mơ tả hết tồn hoạt động hệ thống Giao diện phải gồm có: nút nhấn Start Stop Băng tải, Động kéo tải, Bồn chứa nước, Van điện từ chai Giao tiếp Wincc với mơ hình thực tế, điều khiển giám sát giao diện wincc 4.2.2 Các bước thiết kế giao diện Khởi động phần mềm WinCC ta thực bước sau: Chọn File => New => Single User Project: Hình 4.2: Khởi tạo giao diện WINCC Cấu hình Driver kết nối với S7 300: Nhấp phải chuột vào Tag Management chọn Add New Driver Chọn SIMATIC S7 Protocol Suite.chn OPEN 51 Hình 4.3: Tạo cấu hình driver kết nối với S7-300 Tiếp theo ta tạo biến S7-300 với wincc : Chọn chuột phải vào Profibus => New Driver Connection => đặt tên nhóm biến tạo tất biến có PLC S7 300 ta có sau: Hình 4.4: Tạo biến s7-300 với WINCC 52 Lần lượt ta tạo Group để kết nối tag sau: Nhấp phải chuột vào PLC_S7_300 mục Profibus vừa thành lập chọn New Group ta có Hình 4.5: Đặt địa giao tiếp Profibus Nhấn chuột phải vào Graphic Designer => New Picture => tạo file ảnh hình vẽ: 53 Hình 4.6: Thư mục thiết kế giao diện Ta vào VIEW library Siemens HMI Symbol Library 1.4.1 Rồi ta lấy giao diện theo yêu cầu đề tài: 54 Hình 4.7: Giao diện sau thiết kế hồn 4.2.3 Các bước cấu hình mạng Profibus Step Khởi tạo phần mềm Step ta thực bước sau: Chon File => New Project => Next => Chọn Blocks OB1 => Click ngôn ngữ LAD => Đặt tên cho Project (…) => Finish 55 Trong giao diện Step ta chọn SIMATIC S7-300 Station => hardware => SIMATIC 300 => RACK-300 => RAIL Thiếp theo vào PS-300 để chọn nguồn cho PLC, chọn PS 307 10A Hình 4.8: Cấu hình CPU cho S7-300 Chọn CPU 300 => CPU 313C - 2DP => 6ES7 313-6CF03-0A0B => V2.6 56 Thư mục sau: Chọn New => OK => OK Hình 4.9: Tạo bus truyền thơng 57 Vào Profibus DP => Additional Field Devices => Driver => SINAMICS => Kéo CPU G120 thả vào BUS Profibus Ta cấu hình sau: Cuối ta chọn STANDARD TELEGRAM 1, PZD-2/2 Add địa cho biến tần G120: Hình 4.10: Add địa I/O cho G120 58 Chương KẾT QUẢ, THỰC NGHIỆM 5.1 Kết mơ hình G120 Hình 5.1: Mơ hình biến tần G120 5.2 Kết giao tiếp PLC với G120 59 Hình 5.2: Cấu hình giao tiếp PLC vs G120 5.3 Kết thi cơng mơ hình Hinh 5.3: Mơ hình chiết rót 60 5.4 Kết vận hành hệ thống Hình 5.4: Vận hành hệ thống 5.5 Kết điều khiển giám sát 61 Hình 5.5: Giám sát điều khiển wincc 62 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Sau hoàn thành đồ án tốt nghiệp em học hỏi nhiều kiến thức bổ ích cho cộng việc sau Đề tài có ứng dụng thực tế cao, nhu cầu thực tiển cần thiết cho ngành cơng nghiệp tự động hóa sản xuất chiết rót chai Nắm rõ cách cấu hình hệ thống PROFIBUS cấu hình lại hệ thống truyền thông PLC S7 300 Master Biến tần G120 vai trò Slave Phát triển khả tư duy, sáng tạo, nắm bắt giải vấn đề, xử lý cố xảy Làm quen với thiết bị ứng dụng thực tế, Thiết kế lưu đồ, chương trình điều khiển, lựa chọn thiết bị phù hợp cho đề tài Hiều rõ thêm nhiều kiến thức PLC, giao tiếp kết nối với biến tần, động pha, mạng truyền thông PROFIBUS, giám sát điều khiển hệ thông WINCC Khai thác tối ứu sức mạnh công nghệ thông tin việc tra cứu tài liệu, lập trình giám sát hoạt động hệ thống Vẫn số hạn chế việc thực đề tài, thời gian kiến thức hạn hẹp nên em minh họa ứng dụng nhỏ dây chuyền sản xuất hoàn chỉnh Vẫn nhiều ứng dụng chức chưa khai thác được, cần phát triển thêm nhiều ứng dụng để mô tả hết chức loại thiết bị Hướng phát triển Em hi vọng bạn sinh viên khóa sau có đam mê nghiên cứu đề tài mở rộng thêm số gợi ý sau: 6.2 Thi công mô hình hồn chỉnh Điều khiển, giám sát thu thập số liệu từ hệ thống 63 64