Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA CHẨN ĐOÁN LỖI CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ GVHD: TS TẠ VĂN PHƯƠNG SVTH: CAO VĂN TẦNG LÊ MINH TUẤN SKL009270 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 8/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: CHẨN ĐOÁN LỖI CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ SVTH : CAO VĂN TẦNG MSSV: 18151117 LÊ MINH TUẤN MSSV: 18151141 Khóa : 2018-2022 Ngành : CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: TS TẠ VĂN PHƯƠNG Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Cao Văn Tầng MSSV: 18151117 Họ tên sinh viên: Lê Minh Tuấn MSSV: 18151141 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Lớp: 18151CL3B Giảng viên hướng dẫn: TS Tạ Văn Phương Điện thoại: 0908248231 Ngày nhận đề tài: 21/02/2022 Ngày nộp đề tài: 06/08/2022 Tên đề tài: Chẩn đoán lỗi cho hệ thống điều khiển tốc độ động Nội dung thực đề tài: - Điều khiển ổn định tốc độ cho động thông qua giao thức Modbus RTU - Chẩn đốn lỗi đặc tính hệ thống nhờ vào truy xuất mã lỗi nhà sản xuất hiển thị lên giao diện điều khiển - Chẩn đoán lỗi hệ thống dựa vào cấu trúc mạng CNN hiển thị lỗi lên giao diện điều khiển hệ thống - Thiết kế giao diện điều khiển, hiển thị liệu, cảnh báo lỗi giọng nói hộp thư thoại, chẩn đoán lỗi lưu lại lịch sử lỗi Sản phẩm: - Mơ hình phần cứng để điều khiển động - Chương trình TIA portal điều khiển tốc độ động thông qua giao thức Modbus RTU - Chương trình xây dựng CNN model - Chương trình chẩn đoán lỗi theo thời gian thực - Giao diện điều khiển, giám sát hệ thống, đưa cảnh báo lỗi lưu lịch sử lỗi TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Cao Văn Tầng MSSV:18151117 Họ tên Sinh viên: Lê Minh Tuấn MSSV:18151141 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Tên đề tài: Chẩn đoán lỗi cho hệ thống điều khiển tốc độ động Họ tên Giảng viên hướng dẫn: TS Tạ Văn Phương NHẬN XÉT Nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Hạn chế: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Giảng viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Cao Văn Tầng MSSV:18151117 Họ tên Sinh viên: Lê Minh Tuấn MSSV:18151141 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Tên đề tài: Chẩn đoán lỗi cho hệ thống điều khiển tốc độ động Họ tên Giảng viên phản biện: NHẬN XÉT Nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Hạn chế: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Giảng viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, nhóm thực báo cáo xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo – TS Tạ Văn Phương người trực tiếp hướng dẫn thực đề tài Xin cảm ơn thầy suốt thời gian thực đề tài, thầy ln tận tình bảo ln bám sát nhóm thực báo cáo để có điều chỉnh kịp thời nhằm giúp đề tài đạt kết tốt thời gian quy định Tiếp theo, nhóm thực báo cáo xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất quý thầy cô khoa Đào tạo chất lượng cao truyền tải kiến thức chuyên ngành để nhóm thực báo cáo áp dụng vào đề tài Nhóm thực báo cáo xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo – PGS.TS Trương Đình Nhơn trưởng khoa Khoa đào tạo quốc tế Trong trình thực đề tài thầy tạo điều kiện cho nhóm thực báo cáo tiếp cận số thiết bị tự động hóa Siemens Đồng thời, nhóm thực báo cáo xin gửi lời cảm ơn đến tác giả sách, báo, tạp chí khoa học mang đến cho nhóm thực báo cáo kiến thức vô bổ ích để hỗ trợ cho đề tài Nhóm thực báo cáo xin gửi lời cảm ơn đến bạn có chung lĩnh vực nghiên cứu có chia sẻ, trao đổi kiến thức kinh nghiệm quý báu thời gian thực đề tài Cuối cùng, nhóm thực báo cáo xin cảm ơn Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP HCM nơi mà nhóm thực báo cáo ln đồng hành từ ngày đầu chập chững vào trường nơi có nhiều sân chơi để nhóm thực báo cáo thỏa sức với đam mê, sáng tạo Xin chân thành cảm ơn! Lời cảm ơn i Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp TĨM TẮT ĐỀ TÀI Đề tài “Chẩn đốn lỗi cho hệ thống điều khiển tốc độ động cơ” đề xuất giải pháp giám sát chẩn đoán lỗi cho hệ thống điều khiển dựa vào điều khiển PLC nhằm cảnh báo đưa chẩn đoán, dẫn để sử dụng khắc phục, đưa hệ thống trở lại hoạt động bình thường cách nhanh Bên cạnh đó, nhóm thực báo cáo thiết kế giao diện Visual Studio Code điều khiển ổn định hệ thống, lưu trữ lỗi, giá trị tag giám sát lỗi hệ thống Đề tài phát triển theo hướng ứng dụng, thiết kế giải pháp dựa mơ hình mạng neural tích chập (CNN) - tập hợp thuật tốn để có mơ hình liệu trừu tượng hóa mức cao cách sử dụng nhiều lớp xử lý cấu trúc phức tạp Giải pháp chạy ứng dụng Visual Studio Code với thư viện mở tảng Python Trong đề tài này, nhóm thực báo cáo tập trung vào ba nội dung chính: Thứ nhất: Điều khiển ổn định tốc độ cho động sau: - Dùng biến tần để điều khiển tốc độ cho động - Giao tiếp PLC với biến tần giao thức Modbus RTU sử dụng đường truyền vật lý RS485 - Dùng điều khiển PID để điều khiển ổn định tốc độ cho động Thứ hai: Chẩn đoán lỗi dựa vào đặc tính thiết bị: - Truy xuất mã lỗi thiết bị - Hiển thị mã lỗi chẩn đoán lỗi giao diện điều khiển phát sinh lỗi Thứ ba: Chẩn đoán lỗi dựa vào cấu trúc mạng neural tích chập (CNN): - Giả lập lỗi Thu thập liệu để huấn luyện Xây dựng CNN model phù hợp với yêu cầu toán Đưa liệu vào để tiến hành huấn luyện Kiểm tra đánh giá model Chẩn đoán lỗi theo thời gian thực mơ hình Tóm tắt đề tài ii Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ĐỀ TÀI ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC HÌNH ẢNH viii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Nội dung đề tài 1.4 Giới hạn đề tài 1.5 Bố cục trình bày .3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu PLC .4 2.1.1 Khái niệm nguyên lý hoạt động PLC .4 2.1.2 Các phương thức điều khiển PLC .4 2.2 Giới thiệu điều khiển PID ứng dụng 2.2.1 Khái niệm PID 2.2.2 Các khâu hiệu chỉnh PID 2.2.3 Các dạng PID 2.2.4 Cách điều chỉnh thông số điều khiển PID 2.2.5 Ứng dụng lợi ích điều khiển PID 2.3 Giao thức Modbus RTU ứng dụng 2.3.1 Khái niệm chung giao thức Modbus 2.3.2 Giao thức Modbus RTU 2.3.3 Đường truyền vật lý RS485 .11 Mục lục iii Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp 2.4 Cấu trúc mạng CNN .12 2.4.1 Định nghĩa CNN 12 2.4.2 Cấu trúc mạng CNN 12 2.4.3 Các lớp mạng CNN .13 2.4.4 Một số hàm kích hoạt mạng CNN 14 2.4.5 Hàm kích hoạt sử dụng đề tài .21 2.4.6 Cách lựa chọn tham số CNN 21 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN 23 3.1 Yêu cầu cần đạt hệ thống 23 3.1.1 Yêu cầu phần cứng .23 3.1.2 Yêu cầu phần mềm .23 3.2 Thiết kết phần cứng cho hệ thống 23 3.2.1 Sơ đồ khối hệ thống 23 3.2.2 Thiết bị sử dụng cho hệ thống 25 3.2.3 Sơ đồ kết nối hệ thống .40 3.3 Thiết kế phần mềm cho hệ thống 43 3.3.1 Phần mềm TIA Portal V16 43 3.3.2 Phần mềm Visual Studio Code 43 3.3.3 Thiết kế giao diện điều khiển 44 3.4 Điều khiển ổn định hệ thống PID 48 3.4.1 Cài đặt thông số cho biến tần 48 3.4.2 Khối PID compact 49 CHƯƠNG 4: CHẨN ĐOÁN LỖI CHO HỆ THỐNG .53 4.1 Chẩn đoán lỗi dựa vào mã lỗi thiết bị 53 4.2 Chẩn đoán lỗi sử dụng CNN 54 4.2.1 Phương pháp giả lập lỗi 55 4.2.2 Thu thập liệu .59 Mục lục iv
Ngày đăng: 25/02/2024, 14:41
Xem thêm:
