Khi xác định theo ngưỡng, cảm biến đưa ra tín hiệudạng nhị phân cho biết thông tin về tình trạng hiện tại mức ngưỡng có đạt haykhông.+ Có ba phương pháp hay dùng trong kỹ thuật đo và phá
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI BÁO CÁO ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI SỐ : THIẾT KẾ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM Đề tài NCKH SÁT MỨC NƯỚC VÀ ÁP SUẤT CỦA MỘT NỒI HƠI Hà Nội ngày 19 tháng năm 2017 Lời nói đầu Ngày nay, người với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến giới, ngày thay đổi, văn minh đại Page Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm bật xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là yếu tố cần thiết góp phần tăng hiệu lao động người Tự động hóa trở thành nghành khoa học đa nhiệm vụ Tự động hóa đáp ứng địi hỏi khơng ngừng nghành, lĩnh vực khác nhu cầu thiết yếu người sống hàng ngày Một sản phẩm tiên tiến PLC Ứng dụng quan trọng nghành cơng nghệ tự động hóa việc điều khiển, giám sát hệ thống với thiết bị điều khiển từ xa tinh vi đạt suất, kinh tế cao Xuất phát từ ứng dụng đó, chúng em xin phép thiết kế mạch ứng dụng PLC thiết hệ hệ thống điều khiển giám sát mức nước áp suất nồi S7 - 300 Đề tài NCKH MỤC LỤC PHẦN 1:CƠ SỞ LÍ THUYẾT 1.1 Mô tả cơng nghệ phân tích hệ thống 1.1.1.Mô tả công nghệ 1.1.2.Phân tích hệ thống Page 1.2.Phương pháp đo 1.2.1 Đo áp suất 1.2.2 Các phương pháp đo mức chất lỏng: .7 1.3.Tìm hiểu PLC 1.3.1.Khái quát chung PLC S7-300 1.3.2.Các Module .10 1.3.2.1 Cách thức PLC thực chương trình 15 1.3.2.2 Module analog 16 1.3.3 Tìm hiểu HMI 19 1.3.3.1 Tìm hiểu HMI 19 1.3.3.2 Tìm hiểu WINCC 21 2.Các thành phần WinCC 22 Đề tài NCKH 3.Nguyên tắc hoạt động WinCC 23 4.Quy trình tạo project WinCC 23 CHƯƠNG II : THIẾT KẾ HỆ THỐNG 26 2.1 Xây dựng sơ đồ khối 26 2.2 Lựa chọn thiết bị .27 2.2.1 Lựa chọn cảm biến áp suất 27 2.1.2 Lựa chọn cảm biến đo mức .29 2.1.3 Lựa chọn PLC 31 2.1.4 Lựa chọn biến tần 35 2.1.5 Lựa chọn động bơm nước 37 2.3 Xây dựng lưu đồ thuật toán .38 2.5 Xây dựng phần mềm 46 Page 2.6 Thiết kế giao diện HMI .51 3.1 – Kết đạt .52 3.2-Hạn chế tồn phương hướng khắc phục 52 Đề tài NCKH Page PHẦN 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 1.1 Mơ tả cơng nghệ phân tích hệ thống 1.1.1.Mơ tả cơng nghệ - Khởi động hệ thống , ấn START hệ thống khởi động Đèn RUN sáng báo hệ thống làm việc Mức nước [0-0,5]m van M mở đèn LAL sáng báo mức nước thấp nước cấp vào nồi hơi, mức nước lớn 0,5m đèn LAL tắt, nước tiếp tục bơm vào nồi Khi mức nước tăng dần đến 1,5m máy bơm hoạt động Khi mức nước vượt 2,5m đèn HAL sáng báo hiệu nước mức cao van M đóng lại, ngừng cấp nước cho nồi Áp suất nồi tăng dần áp suất nồi lớn 25bar đèn HAP sáng cảnh báo áp suất Đề tài NCKH cao Ấn STOP hệ thống ngừng hoạt động Kết thúc trình làm việc Page Hình 1.1: hình ảnh hệ thống 1.1.2.Phân tích hệ thống - Các thông số đo hệ thống + Đo áp suất [0-30]bar + Đo mức nước [0-3]m - Đối tượng điều khiển giám sát nút ấn & đèn + START: Khởi động hệ thống +STOP : Dừng hệ thống +RUN: Hệ thống hoạt động +LAL : Đèn báo mức thấp( Nhỏ 0,5m), Đề tài NCKH +HAL : Đèn báo mức cao( Lớn 2,5m) +HAP: Đèn báo áp suất cao( Lớn 25bar) 1.2 Phương pháp đo 1.2.1 Đo áp suất - Phương pháp đo áp suất phụ thuộc vào dạng áp suất Đo áp suất tĩnh - Đo trực tiếp chất lưu thơng qua lỗ khoan thành bình - Đo gián tiếp thông qua biến dạng thành bình tác động áp suất Đo áp suất động - Dựa theo nguyên tắc chung đo hiệu suất tổng áp suất tĩnh - Có thể đo cách đặt áp suất tổng lên màng trước, đặt áp suất tĩnh lên màng sau màng đo, tín hiệu đưa đọ chênh lệch áp suất tổng áp suất tĩnh Page - Áp suất có đơn vị đo pascal (Pa) - Trong cơng nghiệp cịn dùng đơn vị đo bar (1bar= 10^5 Pa) Công thức xác định : - dF: lực tác dụng -dS: diện tích thành ống chịu lực tác dụng -Trong đề tài Chúng em đo áp suất cách sử dụng Cảm Biến áp suất để đo Với ưu điểm đơn giản, dễ dàng sử dụng, bảo dưỡng định kì Chất lượng đảm bảo 1.2.2 Các phương pháp đo mức chất lỏng: -Có hai dạng đo: đo liên tục xác định theo ngưỡng Khi đo liên tục biên độ tần số tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu Đề tài NCKH cịn lại bình chứa Khi xác định theo ngưỡng, cảm biến đưa tín hiệu dạng nhị phân cho biết thơng tin tình trạng mức ngưỡng có đạt hay khơng + Có ba phương pháp hay dùng kỹ thuật đo phát mức chất lưu: - Phương pháp thuỷ tĩnh dùng biến đổi điện - Phương pháp điện dựa tính chất điện chất lưu - Phương pháp xạ dựa tương tác xạ chất lưu Một số loại cảm biến đo mức chất lưu * Cảm biến độ dẫn Các cảm biến loại dùng để đo mức chất lưu có tính dẫn điện (độ dẫn điện ~ 50μScm-1) Trên hình 1.2 giới thiệu số cảm biến độ dẫn đo mức thông dụng Page Hình 1.2: Cảm biến độ dẫn a, Cảm biến hai điện cực b, Cảm biến điện cực c, Cảm biến phát mức Sơ đồ cảm biến hình 1.2a gồm hai điện cực hình trụ nhúng chất lỏng dẫn điện Trong chế độ đo liên tục, điện cực nối với nguồn nuôi xoay chiều ~ 10V (để tránh tượng phân cực điện cực) Dịng điện chạy qua điện cực có biên độ tỉ lệ với chiều dài phần điện cực nhúng chìm chất lỏng Đề tài NCKH Sơ đồ cảm biến hình 1.2b sử dụng điện cực, điện cực thứ hai bình chứa kim loại Sơ đồ cảm biến hình 1.2c dùng để phát ngưỡng, gồm hai điện cực ngắn đặt theo phương ngang, điện cực cịn lại nối với thành bình kim loại,vị trí điện cực ngắn ứng với mức ngưỡng Khi mức chất lỏng đạt tới điện cực, dòng điện mạch thay đổi mạnh biên độ * Cảm biến tụ điện Khi chất lỏng chất cách điện, tạo tụ điện hai điện cực hình trụ nhúng chất lỏng điện cực kết hợp với điện cực thứ hai thành bình chứa thành bình làm kim loại Chất điện mơi hai điện cực chất lỏng phần điện cực bị ngập khơng khí phần khơng có chất lỏng Việc đo mức chất lưu chuyển thành đo điện dung tụ điện, điện dung thay đổi theo mức chất lỏng bình chứa Điều kiện để áp dụng Page phương pháp số điện môi chất lỏng phải lớn đáng kể số điện mơi khơng khí (thường gấp đôi) Trong trường hợp chất lưu chất dẫn điện, để tạo tụ điện người ta dùng điện cực kim loại bên ngồi có phủ cách điện, lớp phủ đóng vai trị chất điện mơi cịn chất lưu đóng vai trị điện cực thứ hai 1.3.Tìm hiểu PLC Theo yêu cầu cầu đề tài có sử dụng winCC để mô hệ thống Mặc dù gần năm chúng em tìm hiểu PLC S7-200 Tuy nhiên Win CC khơng tương thích với loại PLC S7-200 Do chúng em định sử dụng loại PLC S7-300 Chúng tương thích với Win CC q trình mơ Đây hội cho chúng em biết loại PLC 1.3.1.Khái quát chung PLC S7-300 Đề tài NCKH - Cấu trúc PLC S7-300 PLC thiết bị điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Control) loại thiết bị cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển số thơng qua ngơn ngữ lập trình PLC điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật tốn đặc biệt dễ trao đổi thơng tin với môi trường xung quanh ( với PLC khác với máy tính) Tồn chương trình điều khiển lưu nhớ PLC dạng khối chương trình ( Khối OB, FC FB) thực theo chu kỳ vịng qt Page Hình 1.3 Nguyên lí chung cấu trúc điều khiển logic khả trình (PLC) Đề tài NCKH Để thực chươg trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có tính máy tính, nghĩa phải có vi xử lý (CPU), hệ điều hành, nhớ để lưu chương trình điều khiển tất nhiên phải có cổng vào/ để giao tiếp với đối tượng điều khiển để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh Bên cạnh đó, nhằm phục vụ tốn điều khiển số, PLC cần phải có thêm khối chức đặc biệt khác đếm (Counter), thời gian (Timer)và khối hàm chuyên dụng (hình 1.4) 1.3.2.Các Module Thơng thường để tăng tính mềm dẻo ứng dụng thực tế mà phần lớn đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào/ra khác mà điều khiển PLC thiết kế không cứng hố cấu hình Page 10