Đồ án thiết hệ thống điều khiển và tự động hóa

Nhằm khám phá và nắm bắt sự điều khiển và giám sát trong các hệ thống, cũng như ứng dụng những kiến thức đã học về vi điều khiển, vi xử lý và các môn học liên quan, Nhóm chúng em đã quyết định lựa chọn đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát lưu lượng nước trong đường ống và mức nước trong bể chứa . Đề tài này không chỉ giúp chúng em áp dụng kiến thức đã học vào hệ thống tự động hóa một cách sáng tạo, mà còn có tiềm năng đóng góp vào việc quản lý tài nguyên nước hiệu quả hơn.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ====o0o==== BÁO CÁO ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: Nhóm số: STT Họ Tên MSV Hà Nội, 2023 PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI MƠN HỌC Bộ Cơng Thương Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Trường ĐH Công nghiệp Hà Nội Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU GIAO BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA (NHĨM 8) I Thơng tin chung nhóm SV II Nội dung đề tài Cho hệ thống điều khiển giám sát lưu lượng nước đường ống mức nước bể chứa: Trong đó:  Q: Điểm đo lưu lượng(Có điều khiển cảnh báo) có dải đo [0-1200] lit/h, Điểm làm việc 600 lit/h  L: Điểm đo mức(Cảnh báo): có dải đo [0 - 4] m  RUN: Đèn báo hệ thống làm việc  HAP: Đèn cảnh báo lưu lượng cao (lớn 1000 lit/h)  LAL: Đèn cảnh báo mức thấp (nhỏ 0.5 m)  HAL: Đèn cảnh báo mức cao (lớn 3.5 m)  START, STOP: Hai nút ấn khởi động dừng hệ thống  Trạm điều khiển cục sử dụng vi điều khiển (vi xử lý) II Yêu cầu Tìm hiểu tổng quan hệ thống Phân tích thiết kế hệ thống a Đề xuất cấu trúc hệ thu thập liệu điều khiển b Lựa chọn thiết bị đo, chấp hành, điều khiển giám sát phù hợp c Đề xuất giải pháp truyền thông cho hệ thống d Xây dựng thuật toán đo điều khiển giám sát II Yêu cầu Tìm hiểu tổng quan hệ thống Phân tích thiết kế hệ thống a Đề xuất cấu trúc hệ thống b Lựa chọn thiết bị đo, chấp hành, điều khiển giám sát phù hợp c Đề xuất giải pháp truyền thông cho hệ thống d Xây dựng thuật toán đo điều khiển giám sát viết chương trình e Mơ hệ thống phần mềm sử dụng f Phân tích ưu điểm hạn chế hệ thống, phương hướng khắc phục III Lưu ý sinh viên Hoạt động nhóm thời gian nộp báo cáo - Lập kế hoạch thực nhóm sơ nộp sau 5-7 ngày kể từ ngày nhận đề tài kế hoạch nhóm hồn thiện vào tuần học kỳ - Trong trình thực hoạt động nhóm: thành viên nhóm luân phiên chủ trì tổ chức buổi họp làm việc nhóm - Nộp tài liệu liên quan đến hoạt động nhóm (báo cáo, biên họp làm việc nhóm, kết phản hồi nhóm PI5.3b) đầu kỳ vào tuần hoàn thiện vào tuần 10 học kỳ Báo cáo kết làm việc nhóm báo cáo môn học bao gồm: o Báo cáo nội dung chuyên môn o Báo cáo làm việc nhóm với phần liên quan đến q trình tổ chức làm việc nhóm sau: - Đề tài/mục tiêu nhóm (tham khảo Phụ lục 3), - Phân chia vai trò thành viên, - Cách thức giao tiếp nhóm, quy tắc chung làm việc nhóm (tham khảo Phụ lục 3), - Kế hoạch làm việc nhóm chi tiết (tham khảo Phụ lục 2) - Biên họp làm việc nhóm (tham khảo Phụ lục 2) PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN I Thông tin chung Tên lớp: EE6113.6 Khóa:15 Tên nhóm (nếu giao phiếu học tập nhóm): Nhóm Họ tên thành viên nhóm: Nguyễn Quang Thọ – 2020601298 – K15 Hà Văn Tiến – 2021608873 – K16 LT Nguyễn Thế Toàn – 2020606973 – K15 Nguyễn Ngọc Trúc – 2020605417 – K15 Từ Văn Tự – 2020603862 – K15 II Nội dung học tập Tên chủ đề: Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát lưu lượng nước đường ống mức nước bể chứa Hoạt động sinh viên - Ứng dụng đề tài thực tiễn quy trình cơng nghệ - Tìm hiểu thiết bị mơ hình - Tìm hiểu thiết bị điều khiển - Xây dựng thuật tốn, lập trình kết nối cho hệ thống điều khiển giám sát lưu lượng nước đường ống mức nước bể chứa Sản phẩm nghiên cứu: Bài báo cáo III Nhiệm vụ học tập Hoàn thành Đồ án theo thời gian quy định (từ ngày 23/10/2023 đến ngày 15/12/2023) Báo cáo sản phẩm nghiên cứu theo chủ đề giao trước giảng viên sinh viên khác KẾ HOẠCH THỰC HIỆN TIỂU LUẬN, BÀI TẬP LỚN, ĐỒ ÁN/DỰ ÁN Tên lớp : EE6113.6 Khóa : 15 Tên nhóm: Nhóm Họ tên thành viên nhóm: Tên chủ đề: Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát lưu lượng nước đường ống mức nước bể chứa Tuần Người thực Nội dung công việc Phương pháp thực 1-3 Tổng quan đề tài thực tiễn quy trình cơng Trao đổi, thảo luận, tìm nghệ hiểu thơng qua giáo trình 4-5 Tìm hiểu thiết bị điều khiển thiết kế hệ thống Trao đổi, thảo luận, tìm hiểu thơng qua giáo trình, chọn thiết bị 5-9 Xây dựng phương thức truyền thống Trao đổi, thảo luận, tìm hiểu thông qua giáo trình internet, chọn thiết bị 9-13 Xây dựng thuật toán Trao đổi, thảo luận, tìm 13-15 Lập trình hiểu qua giáo trình Mơ kiểm nghiệm hệ thống internet Ngày 15 tháng 12 năm 2023 XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN (Ký, ghi rõ họ tên) BÁO CÁO HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM Tên lớp: EE6113.6 Khóa: 15 Tên nhóm : Nhóm Tên chủ đề: Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát lưu lượng nước đường ống mức nước bể chứa Tuần Người thực Nội dung công việc Kết đạt Kiến nghị với giảng viên hướng dẫn (Nêu khó khăn, hỗ trợ từ phía giảng viên,… cần) Tổng quan đề tài thực tiễn quy trình Hiểu quy trình hệ công nghệ thống ứng dụng Tìm hiểu thiết bị điều khiển thiết kế hệ Xác định rõ thiết bị để thống hoàn thành hệ thống Xây dựng phương thức truyền thống Tìm hiểu cách thức hoạt động , điều khiển thiết bị 13 Xây dựng thuật toán Biết rõ nguyến lý hoạt Lập trình động, cách thức lập trình theo quy trình 15 Mơ kiểm nghiệm hệ thống Hoàn thành báo cáo Ngày 15 tháng 12 năm 2023 XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN (Ký, ghi rõ họ tên) LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại công nghệ phát triển vũ bão, ngày có nhiều sản phẩm đời với tính đa dạng, phong phú, đặc biệt thông minh Khoa học phát triển làm cho ngành khác phát triển theo, điển hình ngành điện điện tử, điều khiển tự động, công nghệ thông tin, điện tử viễn thông… Các ngành kết hợp lại với tiền đề phát triển loại máy móc thơng minh Một hệ thống máy móc thơng minh cấu thành từ nhiều phận, vi xử lý lập trình phức tạp, cấu chấp hành, cấu xử lý phức tạp,… Có phận vô quan trọng để tạo lên thông minh khơng thể khơng kể đến loại cảm biến, vi điều khiển, phận hiển thị điều khiển Nhờ có phận mà có nhiều điều kiển, mạch điện đời giúp ích nhiều cho phát triển kinh tế quốc phòng Nhằm khám phá nắm bắt điều khiển giám sát hệ thống, ứng dụng kiến thức học vi điều khiển, vi xử lý mơn học liên quan, Nhóm chúng em định lựa chọn đề tài: "Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát lưu lượng nước đường ống mức nước bể chứa " Đề tài không giúp chúng em áp dụng kiến thức học vào hệ thống tự động hóa cách sáng tạo, mà cịn có tiềm đóng góp vào việc quản lý tài nguyên nước hiệu Trong trình làm đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong đóng góp ý kiến, phê bình sửa chữa từ quý thầy cô bạn sinh viên để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH .4 CHƯƠNG Tổng quan hệ thống 1.1 Mục đích đề tài 1.2 Các thiết bị có hệ thống 1.2.1 Trạm điều khiển cục 1.2.2 Màn hình máy tính giám sát .7 1.2.3 Các thiết bị đo 1.2.4 Động bơm nước 1.2.5 Bảng điều khiển CHƯƠNG Thiết kế hệ thống .10 2.1 Đề xuất cấu trúc hệ thu thập liệu điều khiển 10 2.2 Phân tích lựa chọn thiết bị 10 2.2.1 Cảm biến đo mức 10 2.2.2 Cảm biến đo lưu lượng 11 2.2.3 Thiết bị điều khiển 12 2.2.4 Bộ chuyển tín hiệu dịng điện- điện áp .15 2.2.5 Động bơm nước 16 2.2.6 Relay đóng cắt mạch điện 17 CHƯƠNG Xây dựng phương pháp truyền thông .19 3.1 Các phương pháp truyền thông vi điều khiển máy tính .19 3.1.1 Truyền song song 19 3.1.2 Truyền thông nối tiếp 19 3.1.3 Truyền thông đồng không đồng 19 3.2 Tổng quan chuẩn giao tiếp UART 8051 20 3.2.1 Các thông số truyền nhận UART 20 3.2.2 Tốc độ Baurate .21 3.2.3 Khung truyền(frame) 21 3.2.4 Start bit 22 3.2.5 Dữ liệu (data) 22 3.2.6 Stop bits 22 3.3 Các ghi phục vụ UART 8051 22 3.3.1 Thanh ghi đệm port nối tiếp SBUF 23 3.3.2 Thanh ghi cấu hình cổng nối tiếp SCON 23