THiết kế và thi công mô hình điều khiển và giám sát ba động cơ không đồng bộ ba pha

ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THỦ ĐỨC KHOA CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2018 – 2019 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT BA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA Giảng viên hướng dẫn: HOÀNG MINH HẠNH Tác giả: Nguyễn Văn An Tơn Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2019 ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THỦ ĐỨC KHOA CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2018 – 2019 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT BA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẨN (Ký, Ghi rõ họ tên) TÁC GIẢ (Ký, Ghi rõ họ tên) TRƯỞNG KHOA (Ký, Ghi rõ họ tên) Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2019 Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh MỤC LỤC MỤC LỤC I DANH MỤC HÌNH ẢNH III DANH MỤC BANG VI DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VII LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tên đề tài 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục tiêu nhiệm vụ 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Kết cấu đồ án CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 2.1 Dẫn nhập 2.2 Thuyết minh để tài: 2.3 Các đề tài, cơng trình liên quan CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 PLC SIEMENS S7-1200 3.1.1.PLC 3.1.2 PLC SIEMENS S7-1200 11 3.2 Màn hình HMI 13 3.2.1 Khái niệm 13 3.2.2 Đặc điểm 13 3.3 Cảm biến điện dung LJ18A3 18 3.3.1 Giới thiệu 18 3.3.2 Kết nối: 18 3.4 Hệ thống SCADA 19 Nguyễn Văn An Tôn I Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh 3.4.1 Khái niệm 19 3.4.2 Đặc điểm 19 3.5 Giao tiếp HMI-PLC 22 3.6 Kết nối giao diện SCADA máy tính với PLC 26 CHƯƠNG 29 XÂY DỰNG MƠ HÌNH 29 4.1 Sơ lược mơ hình 29 4.2 Danh sách thiết bị vật tư 31 4.3 Nguyên lý hoạt động 32 4.4 Bảng điện điều khiển 33 4.5 Thi cơng mơ hình 34 4.6 Lập trình phần mềm TIA PORTAL V14 35 4.6.1 Cấu hình phần cứng 35 4.6.2 Lập trình giao diện SCADA 36 4.6.3 Lập trình CODE cho PLC S7-1200 36 4.7 Thiết kế vẽ điện cho mơ hình 40 CHƯƠNG 42 TỔNG KẾT ĐỀ TÀI 42 5.1 Kết quả: 42 5.1.1 Mơ hình sau hoàn thiện 42 5.1.4 Giao diện điều khiển SCADA hình HMI 43 5.1.5 Kết chạy thử nghiệm mơ hình 47 5.1.6 Kết đề tài 47 5.2 Kết luận 47 5.3 Hạn chế: 47 5.4 Hướng phát triển 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 PHỤ LỤC 50 Nguyễn Văn An Tôn II Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hồng Minh Hạnh DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình2.1 Sơ đồ khối mơ hình điều khiển ba động Hình2.2 Phác thảo mơ hình Hình 3.1 CPU SIMATIC S7-1200 11 Hình3.2 Các ngõ I/0 PLC S7-1200 12 Hình 3.3 Màn hình HMI Weintek MT8071IP 13 Hình 3.4 Vị trí HMI thực tế 15 Hình 3.5 Một số loại hình HMI 16 Hình 3.6 Xây dựng giao diện HMI 17 Hình 3.7 Cảm biến điện dung LJ18A3 18 Hình 3.8 Sơ đồ đấu nối cảm biến 18 Hình 3.9 Giao diện SCADA máy tính 19 Hình 3.10 Cấu trúc hệ thống SCADA 20 Hình 3.11 Giao diện tạo dự án EasyBuilder Pro 22 Hình 3.12 Giao diện chọn hình EasyBuilder Pro 23 Hình 3.13 Cửa sổ System Parameter Settings 23 Hình 3.14 Cửa sổ Device Properties 24 Hình 3.15 Cửa sổ IP Address Settings 24 Hình 3.16 Cửa sổ thiết kế giao diện 25 Hình 3.17 Cửa sổ Download 25 Hình 3.18 Cửa sổ Add new device 26 Hình 3.19 Cửa sổ chọn kết nối truyền thông 26 Nguyễn Văn An Tôn III Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hồng Minh Hạnh Hình 3.20 Thiết lập kết nối PN/IE 27 Hình 3.21 Tạo cửa sổ thiết kế giao diện 27 Hình 3.22 Khởi chạy giao diện 28 Hình 4.1 Mơ hình đề tài sau hồn thiện 29 Hình 4.2 Động sử dụng mơ hình 30 Hình 4.3 Bản vẽ bố trí khí cụ điện 33 Hình 4.4 Bảng điện điều khiển 34 Hình 4.5 Mơ hình động 34 Hình 4.6 Cấu hình phần cứng PLC 35 Hình 4.7 Chọn phần cứng cho SCADA 35 Hình 4.8 Giao diện thiết kế hình điều khiển SCADA 36 Hình 4.9 Lưu đồ lập trình mơ hình 36 Hình 4.10 Bản vẽ điện mạch điều khiển kết nối với PLC mơ hình 40 Hình 4.11 Bản vẽ điện mạch điều khiển chế độ tay mô hình 40 Hình 4.12 Bản vẽ điện mạch động lực mơ hình 41 Hình 5.1 Mơ hình bảng sau lắp đặt 42 Hình 5.2 Mơ động sau lắp đặt 42 Hình 5.3 Mơ hình sau hồn thiện 43 Hình 5.4 Màn hình giới thiệu 43 Hình 5.5 Màn chọn chế độ hoạt động động 44 Hình 5.6 Giao diện chế độ hoạt động theo cảm biến 44 Hình 5.7 Giao diện chế độ hoạt động theo thời gian 45 Nguyễn Văn An Tôn IV Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh Hình 5.8 Giao diện chế độ hoạt động theo nút nhấn 45 Hình 5.9 Giao diện hình HMI 46 Nguyễn Văn An Tôn V Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh DANH MỤC BẢNG Bảng : Danh sách thiết bị vật tư 31 Nguyễn Văn An Tôn VI Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT PLC Programmable logic controller SCADA Supervisory Control And Data Acquisition HMI Human-Machine-Interface LAN Local Area Network Nguyễn Văn An Tôn VII Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đề tài nghiên cứu khoa học, em nhận hỗ trợ, giúp đỡ nhiệt tình thầy khoa Cơng Nghệ Tự Động Với tình cảm sâu sắc, chân thành, em xin phép bày tỏ lòng biết ơn đến tất thầy cô tạo điều kiện giúp đỡ em trình nghiên cứu đề tài Trước hết em xin gởi lời chúc sức khỏe lời cảm ơn sâu sắc đến thầy cô khoa Công Nghệ Tự Động trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức Với kiến thức học qua dạy tận tình chu đáo thầy cơ, đến em hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học: “ THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT BA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA.” Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Hồng Minh Hạnh hướng dẫn em hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu khoa học thời gian qua hỗ trợ thầy Nguyễn Ngô Thanh Tân giúp đỡ em q trình thiết kế giao diện SCADA Cùng với em xin chân thành cảm ơn anh cơng ty VMA giúp đỡ hướng dẫn tận tình, cung cấp cho em kiến thức, kinh nghiệm thực tế thời gian thực tập để em áp dụng vào đề tài Với kiến thức kinh nghiệm hạn chế, nên đề tài cịn thiếu sót Em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy để em bổ sung nâng cao kiến thức thân Em xin chân thành cảm ơn! Nguyễn Văn An Tôn Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh CHƯƠNG TỔNG KẾT ĐỀ TÀI 5.1 Kết quả: 5.1.1 Mơ hình sau hồn thiện - Dựa vào vẽ thiết kế sơ đồ mạch điện thiết kế, nhóm thi cơng thành cơng mơ hình điều khiển giám sát ba động không đồng ba pha Hình 5.1 Mơ hình bảng sau lắp đặt Hình 5.2 Mơ động sau lắp đặt Nguyễn Văn An Tôn 42 Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hồng Minh Hạnh Hình 5.3 Mơ hình sau hồn thiện 5.1.4 Giao diện điều khiển SCADA hình HMI - Giao diện điều khiển giám sát SCADA sau hồn thành: Hình 5.4 Màn hình giới thiệu Nguyễn Văn An Tơn 43 Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh Hình 5.5 Màn chọn chế độ hoạt động động Hình 5.6 Giao diện chế độ hoạt động theo cảm biến Nguyễn Văn An Tôn 44 Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hồng Minh Hạnh Hình 5.7 Giao diện chế độ hoạt động theo thời gian Hình 5.8 Giao diện chế độ hoạt động theo nút nhấn Nguyễn Văn An Tôn 45 Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh Hình 5.9 Giao diện hình HMI Nguyễn Văn An Tôn 46 Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh 5.1.5 Kết chạy thử nghiệm mơ hình - Sau chạy thử nghiệm mơ hình, nhóm rút nhận xét sau: + Mơ hình hoạt động tương đối ổn định hai chế độ + Các khí cụ điện hoạt động tốt, cảm biến hoạt động tốt + Khi điều khiển giao diện SCADA hình HMI, tốc độ đáp ứng nhanh 5.1.6 Kết đề tài - Sau thời nghiên cứu thi cơng, nhóm hồn thiện mơ hình điều khiển giám sát ba động khơng đồng ba pha - Nhóm thực yêu cầu đưa đề tài điều khiển giám sát ba động không đồng ba pha thông qua SCADA HMI 5.2 Kết luận - Đề tài xây dựng mô điều khiển giám sát động thông qua SCADA hình HMI - Đề tài giúp cho tác giả hiểu lập trình PLC, lập trình tạo giao diện cho hệ thống SCADA hình HMI Cùng với tác giả ơn lại có thêm kinh nghiệm việc thiết kế lắp đặt bảng điện - Dựa vào kết đạt đề tài, tác giả có nhìn thực tế hệ thống điều khiển giám sát công nghiệp 5.3 Hạn chế: - Các chế độ hoạt động động đơn giản - Giao diện hình HMI SCADA cịn đơn giản - Giá hình HMI động cao - Đấu nối dây cho bảng điện chưa đẹp Cách khắc phục: - Cần nghiên cứu thêm lập trình tạo giao diện cho SCADA hình HMI - Có thể chọn cách giám sát điều khiển thơng qua SCADA mà khơng cần hình HMI Nguyễn Văn An Tôn 47 Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh 5.4 Hướng phát triển - Mơ hình dừng lại việc giám sát điều khiển ba động chế độ hoạt động đơn giản Có thể sử dụng cảm biến ngõ dạng tương tự để điều khiển động - Nhóm hướng đến việc nghiên cứu thêm hệ thống SCADA để xây dựng mơ hình hồn thiện hơn, khả điều khiển giám sát cao Nguyễn Văn An Tôn 48 Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Programmable logic controller (Wikipedia Bách khoa toàn thư mở) Đường dẫn: https://vi.wikipedia.org/wiki/Programmable_logic_controller [2] Hồng Đình Khơi Tài liệu PLC S7-1200 tiếng việt Đường dẫn: https://www.scribd.com/document/243168563/TAI-LIEU-TIENGVIET-S7-1200-pdf [3] Hệ thống giám sát thu thập liệu SCADA Đường dẫn: http://www.ibs.com.vn/tin-tuc/xem/tong-quan-ve-he-thong-dieu-khiengiam-sat-va-thu-thap-du-lieu-scada~175 [4] Tìm hiểu HMI Đường dẫn: https://hmivietnam.com/hmi-la-gi/ Nguyễn Văn An Tôn 49 Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học 2018-2019 GVHD: Hoàng Minh Hạnh PHỤ LỤC Nguyễn Văn An Tôn 50 Nghiên cứu Khoa học năm học 2017-2018 GVHD: Hồng Minh Hạnh CODE LẬP TRÌNH PLC Nguyễn Văn An Tôn Nghiên cứu Khoa học năm học 2017-2018 Nguyễn Văn An Tơn GVHD: Hồng Minh Hạnh Nghiên cứu Khoa học năm học 2017-2018 Nguyễn Văn An Tôn GVHD: Hoàng Minh Hạnh L1 L2 L3 I> I> I> 6 N MCB1 63A L1 L2 L3 N -1V6 10A 220VAC/24VDC 0VDC +24VDC SENSOR1 + - SENSOR2 + 13 - -RN1 L -A1 N 1M 14 I0.0 13 -RN2 14 I0.1 13 14 I0.2 11 -Auto-Man -RN3 12 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 DI -RED x1 -K1 x2 12 -RED2 x1 -K2 x2 12 -RED3 x1 CPU 1212C AC/DC/RLY 212-1BE40-0XB0 11 11 -K3 x2 12 X0 11 Q0.0 -GREEN1 x1 x2 -K1 14 -GREEN2 x1 x2 1L Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 QO.5 Q0.6 ETHERNET 13 -K2 14 13 -_HIM2 -GREEN3 x1 x2 -YELOW x1 -K3 14 x2 HMI WEINTEK MT8071IP 13 -RN1 14 13 -RN2 14 13 A1 -RN3 14 -RL1 13 A1 -RL2 A2 A1 X1 -RL3 A2 +24VDC A2 0VDC ETHERNET N 0VDC 0VDC +24VDC +24VDC Mach_Dieu_Khien2 Modification Date Name Date 7/9/2019 Ed TON NGUYEN EPLAN EPLAN Software & Service GmbH & Co KG Appr Project template with identifier structure to GB standard Original Replacement of Replaced by = MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ + GB_tpl001 Page Mach_Dieu_Khien Page 1/3 L1 L2 L3 L1 L2 L3 -F1 12 14 STOP 11 11 13 12 14 -Auto-Man -RL2 11 -RL3 12 11 /Mach_Dieu_Khien.4 OFF1 12 /Mach_Dieu_Khien.5 11 OFF2 12 11 OFF3 12 11 12 -RL1 11 ON1 12 /Mach_Dieu_Khien.3 13 13 ON2 14 13 13 -K1 ON3 14 14 13 13 -K2 -K3 14 14 14 -RL3 14 -RL2 14 -RL1 14 13 /Mach_Dieu_Khien.5 13 /Mach_Dieu_Khien.4 13 /Mach_Dieu_Khien.3 A1 A1 -K1 -K2 A2 A2 11 -RN1 A1 -K3 A2 11 -RN2 12 11 -RN3 12 12 N N Mach_Dieu_Khien Modification Date Mach_Dong_Luc Name Date 7/12/2019 Ed TON NGUYEN EPLAN EPLAN Software & Service GmbH & Co KG Appr Project template with identifier structure to GB standard Original Replacement of Replaced by = MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ + GB_tpl001 Mach_Dieu_Khien2 Page Page 2/3 L1 L1 / L2 L2 / L3 L3 / N N I> I> I> -MCB1 60A -K1 -K2 6 V1 W1 RN1 6 V1 W1 RN2 U1 PE M 6 V1 W1 -K3 RN3 U1 M PE U1 PE M 3 -M1 -M2 -M3 Mach_Dieu_Khien2 Modification Date Name Date 7/9/2019 Ed TON NGUYEN EPLAN EPLAN Software & Service GmbH & Co KG Appr Project template with identifier structure to GB standard Original Replacement of Replaced by = MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ + GB_tpl001 Page Mach_Dong_Luc Page 3/3