Luận văn: "Điều Khiển Và Giám Sát Hệ Thống Kênh" doc

LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP "Điều Khiển Và Giám Sát Hệ Thống Kênh" MỤC LỤC LU N V N TÓT NGHI PẬ Ă Ệ 1 " i u Khi n Và Giám Sát H Th ng Kênh"Đ ề ể ệ ố 1 M C L CỤ Ụ 2 PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THIẾT CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU I. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, đất nước ta bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hóa, để quá trình này phát triển nhanh chúng ta cần tập trung đầu tư vào các dây chuyền sản xuất tự động hóa, nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất, nâng cao năng suất lao động và cho ra sản phẩm có chất lượng cao. Một trong những phương án đầu tư vào tự động hoá là việc ứng dụng PLC vào các dây chuyền sản xuất. Việc thực hiện một hệ thống bơm tự đông có thể được sử dụng trong nhiều lỉnh vực như: thủy Lợi, nước sinh hoạt, hóa chất dầu khí, nước giải khác… nói chung là việc thực hiện quá trình kết hợp của nhiều thiết bị được sủ dụng rộng rải trong thực tế, nhằm phục vụ cho cuộc sống, sinh hoạt và sản xuất. Bình thường động cơ không thể làm việc theo ý muốn của con người mà phải kết hợp với nhiều thiết bị mới cò thể đạt được kết quả như mong đợi.Việc bơm theo lưu lượng, quan sát mực nước, khẩu độ mở của từ xa không thể thực hiện bằng tay hay mắt thường mà phải sử dụng đến thiết bị điện tử. Nó mang lại tính hiệu quả và tính chính xác cao, với sự giúp đỡ của công nghệ máy móc và thiết bị hiện đại con người thực hiện việc vận hành, điều tiết các cửa van lớn, bơm đóng mở bằng điện, các loại cảm biến như: cảm biến lưu lượng, cảm biến đo mức, cảm biến áp suất, cảm biến đo độ pH, …đã giúp con người thực hiện một cách hiệu quả, chính xác cao mà con người không cần dùng đến sức lực quá nhiều trong các thao tác vận hành và giám sát mực nước… Trong thời đại công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, máy tinh không là thiết bị xa lạ với con người. vì vậy việc ứng dụng máy tính vào rất nhiều lĩnh vực đã giúp con người đạt được hiệu quả cũng như năng suất làm việt cao. Thậm chí khi thực hiện việc điều khiển hay giám sát, con người không cần chạm vào thiết bị mà vẫn có thể thực hiện được quá trình giám sát và điều khiển một cách dể dàng. Việc kết nối thiết bị với máy tính bằng các bộ điều khiển có thể lập trình được như PLC, Vijeo Citect. Đối với những tính năng tiện ích của hệ thống PLC nên hiện nay bộ điều khiển này đang được sử dung rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau. Một trong những ngành đang phát triển mạnh mẽ nhất hiện nay đó là ngành xây dựng và việc ứng dụng PLC vào trong ngành xây dựng là một việc làm sẽ đem lại hiệu quả cao và rất phù hợp, như hệ thống trộn bê tông, pha trộn chất lỏng,…và điển hình trong luận văn này em xin được đề cập đến hệ thống bơm và điều khiển bằng s7-200 II. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI: Từ yêu cầu của Luận văn, cũng như khả năng về kiến thức cũng như điều kiện thời gian không cho phép, xa Thành Phố Hồ Chí Minh nên khó tiếp cạn được các thiết bị điện tử công nghiệp.Do vậy đề tài này, bản thân em thấy còn nhiều hạn chế. Chưa có sử dụng được Modul ANALOG, chưa tính được lưu lượng bơm quan sát và thu thập dữ liệu tại từng vị trí. Bên cạnh đó Tây Ninh là tỉnh giáp biên giới tây nam, điều kiện kinh tế chưa phát triển nguồn kinh phí còn giới hạn. Trong khi đó Thủy Lợi hiện nay đang phục vụ hoàn toàn miễn phí cho nông dân. Các thiết bị chủ yếu lắp đặt ở ngoài trời, rất khó quản lý nên chưa dám đầu tư lớn. III. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Hiện tại ngành thủy Lợi Tây Ninh đã và đang kiên cố hóa kênh mương do WRAP đầu tư. Khoảng 70% đã được bê tông hóa nhưng công tác điều tiết nước và quan trác mực nước là do công nhân trực tiêp vận hành bằng tay và phải chạy đến vị trí đó mới quan trác được. Để loại bỏ cách làm việc thủ công ấy, chỉ bằng một thao tác đơn giản, đưa bộ điểu khiển lập trình PLC vào để thực hiện cụ thể một hệ thống hoàn toàn Tự Động vận hành, quan sát và điều tiết. IV. HƯỚNG THỰC HIỆN ĐỀ TÀI: - Nghiên cứu mô hình trạm bơm nước tưới nông nghiệp - Tìm hiểu và nghiên cứu PLC S7 – 200 - Viết chương trình. - Chạy chương trình trên PLC (CPU 222) - Tìm hiểu về VIJEO CITEC 7.0 (Scada) - Nguyên tắc hoạt động của cảm biến - Thi công mô hình và phần cứng IV. SƠ LƯỢC VÀ NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN: - Cho khối lượng nước thích hợp vào bồn 1( nguồn nước) - Bật công tắc nguồn, cưỡng bức PLC - Mở máy tính chọn chọn chương trình Vijeo citec rồi ta có thể điều khiển ở chế độ Auto hoặc Menu. * Chọn Auto: + Ấn StaPLC điều khiển cho 2 Motor hoạt động, đồng thời motor còn lại kéo cửa van lên. + Nước chảy xuống bồn 3 (kênh nhánh) cho đến khi nào mực nước lên tới mực nước thiết kế . + Cảm biến que tác động đến PLC sau đó PLC điều khiển cho motor 3 hoạt động hạ cửa van xuống. + Cảm biến quang phát hiện cửa van đã đống kín miệng xả sẻ tác động đến PLC kiểm tra rồi truyền lệnh cho motor 3 dừng lại. + Motor 1 và 2 vẩn tiếp tục bơm cho đến khi mực nước lên đến cao trình thiết kế của kênh cảm biến que ở bồn 2 tác động về PLC , PLC kiểm tra rồi ra lệnh cho motor bơm 1và 2 dừng lại. + Tùy theo độ mở cửa ở bồn 3( nhu cầu sử dụng nước của người dân) mà mực nước có thể thay đổi trong phạm vi cho phép. * Chọn Menu: - Ta cú th chn motor 1 hoc motor 2 hay c hai motor cựng mt lỳc. Tựy theo lng nc bn 2 v bn 3 m ta cú th thay i khu m ca van cho hp lớ nht. Chửụng II: Gii thiu Siemens S7_200 va Scada Vijeo Citect 7.1ứ I/ Siemens S7-200 : 1.1 /PLC laứ gỡ? ẹaởc ủieồm chung cuỷa PLC. - PLC (Programmable Logic Control) l thit bi cú th lp trỡnh c thit k chuyờn dựng trong cụng nghip iu khin cỏc tin trỡnh x lớ t n gin n phc tp, tu thuc vo ngi iu khin m cú th thc hin mt lot cỏc chng trỡnh hoc s kin ny c kớch hot bi cỏc tỏc nhõn kớch thớch (hay cũn gi l ngừ vo) tỏc ng vo PLC hoc qua cỏc b nh thi (Timer) hay cỏc s kin c m qua b m. Khi mt s kin c kớch ho nú s bt ON, OFF hoc phỏt ra mt chui xung ra cỏc thit b bờn ngoi c gn vo ngừ ra ca PLC. Nh vy nu ta thay i cỏc chng trỡnh c ci t trong PLC l ta cú th thc hin cỏc chc nng khỏc nhau trong cỏc mụi trng iu khin khỏc nhau. Hin nay, PLC ó c rt nhiu hóng sn xut nh: Siemens, Omron, Mitsubishi, Pesto, Alan Bradley, Shneider. Hitachi, . Mt khỏc ngoi PLC cng ó b cung thờm cỏc thit b m rng khỏc nh: cỏc cng m rng AI (Analog Input), DI (Digital Input), cỏc thit b hin th, cỏc b vo. ẹe taứi naứy sửỷ duùng S7 - 222 1.2/ Các Tín hiệu kết nối với PLC: a/Tín hiệu số : Là các tín hiệu thuộc dạng hàm Boolean, dạng tín hiệu chỉ có 2 trò 0 hoặc1. + Đối với PLC Siemens : Mức 0 : tương ứng với 0V hoặc hở mạch Mức 1 : Tương ứng với 24V Vd: Các tín hiệu từ nút nhấn ,từ các công tắc hành trình… đều là những tín hiệu số b/ Tín hiệu tương tự : Là tín hiệu liên tục, từ 0-10V hay từ 4- 20mA…. Vd: Tín hiệu đọc từ Loadcell, từ cảm biến lưu lượng… c/ Tín hiệu khác : Bao gồm các tín hiệu giao tiếp với máy tính ,với các thiết bò ngoại vi khác bằng các giao thức khác nhau như giao thức RS232, RS485, Modbus…. Thiết bò điều khiển Logic khả trình PLC ( Programmable Logic Control) là loại thiết bò cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình ,thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng các mạch số .Như vậy với chương trình điều khiển trong mình .PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn ,dễ dàng thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ dàng trao đổi thông tin với môi trường xung quanh ( Với các PLC khác hoặc với máy tính). Toàn bộ chương trình được lưu nhớ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương trình con hoặc chương trình ngắt ( Khối chính OB1). Trường hợp dung lượng nhớ của PLC không đủ cho việc lưu trữ chương trình thì ta có thể sử dụng thêm bộ nhớ ngoài hỗ trợ cho việc lưu chương trình và lưu dữ liệu ( Catridge). Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển ,tất nhiên PLC phải có tính năng như một máy tính ,nghóa là phải có một bộ vi xử lí (CPU) ,một hệ điều hành ,một bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển ,dữ liệu và tất nhiên là phải có các cổng vào ra để giao tiếp với các đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh .Bên cạnh đó nhằm phục vụ các bài toán điều khiển số ,PLC còn cần phải có thêm những khối chức năng đặc biệt khác như bộ đếm Counter),bộ đònh thời gian ( Timer) ….Và những khối hàm chuyên dụng. 1.3 / Bộ nhớ PLC * gồm 3 vùng chính: a/Vùng chứa chương trình ứng dụng : Vùng chứa chương trình được chia thành 3 miền : i/ OB1 ( Organisation block) : miền chứa chương trình tổ chức,chứa chương trình chính,các lệnh trong khối này luôn được quét. ii/ Subroutine ( Chương trình con) : Miền chứa chương trình con ,được tổ chức thành hàm và có biến hình thức để trao đổi dữ liệu,chương trình con này sẽ được thực hiện khi nó được gọi trong chương trình chính. iii/ Interrup ( Chương trình ngắt) : Miền chứa chương trình ngắt ,được tổ chức thành hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ 1 khối chương trình nào khác .Chương trình này sẽ được thực hien khi có sự kiện ngắt xảy ra. Có rất nhiều sự kiện ngắt như: Ngắt thời gian,ngắt xung tốc độ cao… [...]... dụng chế độ ngắt trong chương trình điều khiển * Tại thời điểm thực hiện lệnh vào ra ,thông thường lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số.Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 3 do hệ điều hành CPU quản lí Ở 1 số modul CPU ,khi gặp lệnh vào ra ngay lập tức ,hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác ,ngay...b/ Vùng chứa tham số của hệ điều hành: Chia thành 5 miền khác nhau: I ( Process image input ) : Miền dữ liệu các cổng vào số,trước khi bắt đầu thực hiện chương trình ,PLC sẽ đọc giá trò logic của tất cả các cổng đầu vào và cất giữ chúng trong vùng nhớ I.Thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của cổng vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đệm I Q ( Process... trò chuyển bò tràn ô nhớ thì chương trình sẽ không thực thi và Bit tràn SM1.1 sẽ bật lên 1 +Ví dụ: Khi chuyển số Int sang Byte,mà số Int lớn hơn 255 (8Bit),thì chương trình sẽ không thực thi và Bit SM1.1 bật lên 1 7 Lệnh làm tròn ROUND (Tròn lên) *EN: ngõ vào cho phép *IN: ngõ vào *OUT: ngõ ra + Một giá trò số thực ở ngõ vào được làm tròn và chuyển thành số DInt ở ngõ ra Nếu số lẻ >=0.5 thì giá trò... cùng và quay lại lệnh đầu tiên b/ Lập trình có cấu trúc: Chương trình được chia thành những phần nhỏ và mỗi phần thực thi những nhiệm vụ chuyên biệt riêng của no,từng phần này nằm trong những khối chương trình khác nhau Loại hình cấu trúc này phù hợp với những bài toán điều khiển nhiều nhiệm vụ và phức tạp PLC S7_200 có 3 loại khối cơ bản sau: - Loại khối OB1 ( Organization Block) : Khối tổ chức và quản... ta chọn thời gian lọc của các tín hiệu ngõ vào, thời gian lọc là thời gian mà ngõ vào phải không đổi trạng thái trong khoảng thời gian lọc đó thì PLC mới cho phép nhận trạng thái đó *Thời gian lọc mặc đònh là: 6.4ms : Ngõ vào phải giữ On trong khoảng thời gian >= 6.4ms thì PLC mới hiểu ngõ vào đó lên 1 6/ Pulse catch Bits: *PLC cho phép người sử dụng chọn ngõ vào có thể bắt những tín hiệu nhanh khi chu... phải được chọn đúng kiểu dữ liệu 6 Các hàm chuyển đổi: a/Đổi Byte sang Int: * EN: ngõ vào cho phép + Một số kiểu Byte ngõ vào được chuyển thành một số kiểu Int ở ngõ ra b/Đổi Int sang Byte: *EN: ngõ vào cho phép Một số kiểu Int ngõ vào (IN) được chuyển thành một số kiểu Byte ở ngõ ra (OUT) Trong trường hợp ngõ vào nằm ngoài khoảng (0,255) thì ngõ ra không bò ảnh hưởng +Tương tự, ta có các hàm chuyển... thực hiện nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương trình được thực hiện và khối dữ liệu truyền thông trong vòng quét đó Như vậy giữa việc đọc dữ liệu từ đối tượng để xử lí ,tính toán và việc gởi tín hiệu điều khiển đến đối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gian vòng quét Nói cách khác ,thời gian vòng quét quyết đònh tính thời gian thực của chương trình điều khiển trong PLC Thời gian... xuống ) *EN: ngõ vào cho phép *IN: ngõ vào *OUT: ngõ ra +Một giá trò số thực ở ngõ vào được làm tròn xuống và chuyển thành số DInt ở ngõ ra +VD: 5.9 TRUNC 5 8 Các lệnh về dòch Bit:  Lệnh Dòch trái,phải Byte: *Bit EN : Bit cho phép thực hiện lệnh dòch trái,dòch phải *IN : Byte được dòch *OUT: Kết quả của Byte dòch *N : Số Byte dòch +Các Bit dòch ra ngoài,bò loại bỏ +Các số 0 được dòch vào Bit mới +Ví... vào cho phép * IN1+IN2=OUT *IN1-IN2=OUT +Khi ngõ vào cho phép lên 1 chương trình sẽ thực hiện việc cộng ( hay trừ) 2 số nguyên 16 Bit ở IN1,IN2 tương ứng ,kết quả đưa vào OUT Tương tự, ta có: ADD_DI: Cộng hai số nguyên 32 Bit SUBB_DI: trừ hai số nguyên 32 Bit ADD_R: Cộng hai số thực SUBB_R: trừ hai số thực 3 Lệnh nhân chia: MUL_I: Nhân hai số nguyên 16 bit DIV_I:chia hai số nguyên 16 bit *EN:Ngõ vào... thực hiện như sau: +Vào phần Communication,chọn Search all baud rate sau đó double click vào phần “ double click to refresh,khi đó chương trình sẽ tự nhận đòa chỉ PLC +Sau khi chọn xong cổng Com cũng như đòa chỉ PLC, ta thực hiện việc Download cũng như Upload +Chọn mũi tên xuống cho việc Download,mũi tên lên cho việc upload *Ngoài ra việc Communication còn có thể thực hiện bằng cách: _Vào CPU click chuột . LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP "Điều Khiển Và Giám Sát Hệ Thống Kênh" MỤC LỤC LU N V N TÓT NGHI PẬ Ă Ệ 1 " i u Khi n Và Giám Sát H Th ng Kênh"Đ ề ể ệ ố. cao. Thậm chí khi thực hiện việc điều khiển hay giám sát, con người không cần chạm vào thiết bị mà vẫn có thể thực hiện được quá trình giám sát và điều khiển một cách dể dàng. Việc kết nối. xây dựng và việc ứng dụng PLC vào trong ngành xây dựng là một việc làm sẽ đem lại hiệu quả cao và rất phù hợp, như hệ thống trộn bê tông, pha trộn chất lỏng, và điển hình trong luận văn này