Nghiên cứu ứng dụng lập trình PLC tự động đóng máy biến áp dự phòng tại phòng thí nghiệm trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN NGỌC QUANG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH PLC TỰ ĐỘNG ĐĨNG MÁY BIẾN ÁP DỰ PHÕNG TẠI PHÕNG THÍ NGHIỆM TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN – 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ii ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP -*** - NGUYỄN NGỌC QUANG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH PLC TỰ ĐỘNG ĐĨNG MÁY BIẾN ÁP DỰ PHÕNG TẠI PHÕNG THÍ NGHIỆM TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học : TS Nguyễn Hiền Trung Ngày giao đề tài Ngày hoàn thành luận văn : Ngày 14 tháng năm 2013 : Ngày 25 tháng năm 2014 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PHÕNG QUẢN LÝ ĐT SAU ĐẠI HỌC TS Nguyễn Hiền Trung KHOA ĐIỆN Trƣởng khoa THÁI NGUYÊN – 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iii LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng dựa hƣớng dẫn tập thể nhà khoa học tài liệu tham khảo trích dẫn Kết nghiên cứu trung thực chƣa công bố tài liệu khác Thái Nguyên, ngày 20 tháng năm 2014 Học viên Nguyễn Ngọc Quang Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ iv LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Nguyễn Hiền Trung ngƣời hƣớng dẫn tận tình giúp đỡ tơi hồn thành luận văn thạc sĩ Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Điện – Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đóng góp nhiều ý kiến tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Phòng QLĐT sau Đại học, xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trƣờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp tạo điều kiện thuận lợi mặt để tơi hồn thành khóa học Tơi xin chân thành cảm ơn! Thái Ngun, ngày 20 tháng năm 2014 Ngƣời thực Nguyễn Ngọc Quang Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN iii MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii DANH MỤC CÁC BẢNG viii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Những kết đạt đƣợc Cấu trúc luận văn Chƣơng HIỆN TRẠNG MẠCH TỰ ĐỘNG ĐÓNG MÁY BIẾN ÁP DỰ PHÕNG TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP 1.1 Các yêu cầu thiết bị TĐD 1.2 Giới thiệu mạch tự động đóng máy biến áp dự phịng phịng thí nghiệm trƣờng đại học kỹ thuật cơng nghiệp [7] 1.3 Một số nguyên tắc thực sơ đồ TĐD 1.4 Xác định số tham số mạch TĐD 1.5 Bài thí nghiệm tự động đóng máy biến áp dự phòng 1.6 Kết luận chƣơng 13 Chƣơng TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH - PLC 14 2.1 Giới thiệu PLC 14 2.1 Quá trình phát triển kỹ thuật điều khiển lôgic 15 2.2 Ƣu hạn chế hệ thống điều khiển dùng PLC 17 2.3 Cấu hình hệ thống 19 2.4 Giới thiệu PLC S7-200 CPU 224 DC/DC/DC 21 2.5 Giới thiệu mô đun mở rộng 27 2.6 Truyền thông PC PLC 30 2.7 Kết luận chƣơng 32 Chƣơng LẬP TRÌNH PLC S7-200 33 3.1 Ngơn ngữ lập trình cho S7-200 33 3.2 Nguyên tắc thực chƣơng trình 34 3.3 Sử dụng phần mềm STEP 7- Micro/WIN cho PLC S7-200 36 3.4 Một số lệnh S7-200 45 3.5 Kết luận chƣơng 61 Chƣơng ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN SỬ DỤNG PLC S7-200 CPU 224 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐÓNG MÁY BIẾN ÁP DỰ PHÕNG 62 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vi 4.1 Các thiết bị cần cho việc thiết kế điều khiển tự động đóng cắt máy biến áp dự phịng PLC S7-200 CPU 224 DC/DC/DC 62 4.2 Sơ đồ đấu dây điều khiển 63 4.3 Quá trình đấu nối thực tế 67 4.4 Lập trình điều khiển thuyết minh chƣơng trình điều khiển 69 4.5 Các thao tác lấy kết thí nghiệm 78 4.6 Kết luận chƣơng 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ tự động đóng máy biến áp dự phịng 11 Hình 1.2 Sơ đồ bảo vệ đóng cắt máy biến áp 12 Hình 2.1 Điều khiển sử dụng PLC 14 Hình 2.2 Điều khiển sử dụng rơle điện 15 Hình 2.3 Những loại đặc trƣng thiết bị điều khiển 16 Hình 2.4 Một số hình ảnh PLC 17 Hình 2.5 Mơ tả khối chức PLC 20 Hình 2.6 Hình ảnh CPU 224 DC/DC/DC 22 Hình 2.7 Cơng tắc chọn chế độ làm việc 23 Hình 2.8 Sơ đồ đấu dây PLC 24 Hình 2.9 Vị trí cấp nguồn cho PLC 25 Hình 2.10 Các khí cụ vào đấu nối với PLC 26 Hình 2.11 Hình ảnh minh họa đầu vào thiết bị điều khiển PLC 27 Hình 2.12 Mơ đun mở rộng EM 222 DC 27 Hình 2.13 Mơ đun mở rộng EM 223 DC/DC 27 Hình 2.14 Mơ đun mở rộng EM 223 DC/Relay 28 Hình 2.15 Mơ đun tƣơng tự EM 235 28 Hình 2.16 Đấu nối PLC mơ đun mở rộng 30 Hình 2.17 Cáp kết nối PLC máy tính 31 Hình 2.18 Cổng truyền thơng 31 Hình 3.1 Ngăn xếp S7-200 34 Hình 3.4 Giao diện chƣơng trình PLC 37 Hình 3.5 Khối Programe Block 38 Hình 3.6 Xóa đổi tên chƣơng trình 39 Hình 3.7 Khối Data Block 39 Hình 3.8 Khối Symbol Table 42 Hình 3.9 Khối Status Chart 42 Hình 3.10 Khối Cross Reference 43 Hình 3.11 Khối Communication 43 Hình 3.12 Giao diện khối truyền thông 44 Hình 3.13 Nạp tải chƣơng trình PLC máy tính 45 Hình 3.14 Cấu trúc bảng liệu 53 Hình 4.1 Sơ đồ mạch dây điều khiển PLC 63 Hình 4.2 Sơ đồ mạch dây động lực có kết nối với PLC 66 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ viii Hình 4.3 Mặt trƣớc tủ bên tủ điện 67 Hình 4.4 Bàn thí nghiệm PLC làm việc 67 Hình 4.5 Bàn thí nghiệm TĐD sử dụng PLC hoàn chỉnh 68 Hình 4.6 Các đầu tín hiệu vào có sử dụng cơng tắc gạt tạo cố giả tƣởng cho PLC 78 Hình 4.7 BA1 hoạt động bình thƣờng 79 Hình 4.8 Mơ tả chuyển trạng thái làm việc PLC từ BA1 BA2 80 Hình 4.9 Khóa E2 cho phép làm việc PLC BA2 82 Hình 4.10 Mơ tả chuyển trạng thái làm việc PLC từ BA2 BA1 83 Hình 4.11 PLC ngừng hoạt động điều kiện cung cấp nguồn cho pha dây BA1 không khả thi 85 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Kết tính tính tốn phần chuẩn bị thí nghiệm Bảng 2.1 Nguồn cung cấp cho loại S7-200 21 Bảng 2.2 Chỉ thị trạng thái PLC 24 Bảng 2.3 Bảng mã cho loại mô đun mở rộng họ S7-200 29 Bảng 4.1 Các thiết bị dùng cho thí nghiệm 62 Bảng 4.2 Các kí hiệu đầu vào đấu nối với PLC 68 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Tự động đóng dự phịng (TĐD) biện pháp hữu hiệu để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện hệ thống điện Sơ đồ TĐD đa dạng, nhiên với loại sơ đồ phải đảm bảo yêu cầu tác động nhanh độ tin cậy Hiện tại, chƣơng trình thí nghiệm sinh viên chun ngành Hệ thống điện trƣờng đại học Kỹ thuật Công nghiệp thí nghiệm Tự động đóng máy biến áp dự phòng với đa số thiết bị Liên Xơ (cũ), q trình vận hành bộc lộ nhiều nhƣợc điểm có vấn đề độ tin cậy Kỹ thuật điều khiển lơgic khả trình PLC (Programmable Logic Control) đƣợc phát triển từ năm 1968 -1970 Trong giai đoạn đầu thiết bị khả trình yêu cầu ngƣời sử dụng phải có kiến thức kỹ thuật điện tử trình độ cao Ngày thiết bị PLC phát triển mạnh mẽ có mức độ phổ cập rộng rãi PLC dạng thiết bị điều khiển đặc biệt dựa vi xử lý, sử dụng nhớ lập trình đƣợc để lƣu trữ lệnh thực chức năng, chẳng hạn cho phép tính logic, lập chuỗi, định giờ, đếm, thuật toán để điều khiển máy q trình cơng nghệ PLC đƣợc thiết kế cho kỹ sƣ, không yêu cầu cao kiến thức máy tính ngơn ngữ máy tính Chúng đƣợc thiết kế cho nhà kỹ thuật cài đặt thay đổi chƣơng trình Vì vậy, nhà thiết kế PLC phải lập trình sẵn cho chƣơng trình điều khiển truy nhập cách sử dụng ngôn ngữ đơn giản (ngôn ngữ điều khiển) Thuật ngữ lơgic đƣợc sử dụng việc lập trình chủ yêu liên quan đến hoạt động lơgic, ví dụ có điều kiện A B C làm việc Ngƣời vận hành nhập chƣơng trình (chuỗi lệnh) vào nhớ PLC Thiết bị điều khiển PLC giám sát tín hiệu vào tín hiệu theo chƣơng trình thực quy tắc điều khiển đƣợc lập trình Các PLC tƣơng tự máy tính, nhƣng máy tính đƣợc tối ƣu hố cho tác vụ tính tốn hiển thị, PLC đƣợc chuyên biệt cho tác vụ điều khiển mơi trƣờng cơng nghiệp Vì vậy, PLC: Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Đƣợc thiết kế bền để chịu đƣợc rung động, nhiệt, ẩm tiếng ồn Có sẵn giao diện cho thiết bị vào Đƣợc lập trình dễ dàng với ngôn ngữ điều khiển dễ hiểu, chủ yếu giải phép tốn lơgic chuyển mạch Về chức PLC giống nhƣ chức điều khiển thiết kế sở rơle, công tắc tơ sở khối điện tử là: Thu thập tín hiệu vào tín hiệu phản hồi từ cảm biến Liên kết, ghép nối tín hiệu theo yêu cầu điều khiển thực đóng mở mạch phù hợp với cơng nghệ Tính tốn soạn thảo lệnh điều khiển sở so sánh thông tin thu thập đƣợc Phân phát lệnh điều khiển đến địa thích hợp Riêng máy cơng cụ ngƣời máy cơng nghiệp PLC liên kết với điều khiển số NC CNC hình thành điều khiển thích nghi Trong hệ thống trung tâm gia công, quy trình cơng nghệ đƣợc PLC điều khiển tập trung Ở Việt Nam, việc ứng dụng lập trình PLC vào tự động hóa hệ thống điện cịn nhiều hạn chế Với mong muốn ứng dụng công nghệ thay thiết bị công nghệ cũ, nâng cao độ tin cậy mạch tự động đóng máy biến áp dự phòng, nên tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng lập trình PLC tự động đóng máy biến áp dự phịng” để làm vấn đề nghiên cứu cho luận văn Mục tiêu nghiên cứu Đề tài đặt mục tiêu nghiên cứu ứng dụng PLC S7-200 CPU 224 Siemens để thiết kế điều khiển tự động đóng máy biến áp dự phịng phịng thí nghiệm trƣờng đại học kỹ thuật công nghiệp Các mục tiêu cụ thể gồm: Tìm hiểu trạng thí nghiệm tự động đóng máy biến áp dự phịng trƣờng đại học kỹ thuật công nghiệp Nghiên cứu điều khiển lôgic S7-200 CPU 224 Siemens Nghiên cứu phần mềm lập trình STEP – Micro/WIN Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 75 điểm thƣờng đóng T40 Tiếp điểm biến nhớ M1.1 cấp nguồn cho CC1 (Network 3) thời gian đóng điện cho cuộn cắt CC1 máy cắt đƣợc trì 1s CC1 đƣợc cắt hồn tồn Network 12: Khi có cố pha đèn cố đƣa tín hiệu Timer T50, thời gian tiếp điểm timer T50 đƣợc trì 2s Network 13: Tiếp điểm timer T50 đóng lại đồng thời tín hiệu phản hồi rơle điện áp cực đại RU6 (kiểm tra điện áp nguồn BA2) Nếu nguồn cấp cho BA2 khả thi lúc cấp nguồn cho biến nhớ M10.1 Nếu nguồn BA2 khơng khả thi biến nhớ M10.1 lúc trạng thái không Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 76 Network 14: Tiếp điểm biến nhớ M10.1 đóng lại đồng thời có cho phép làm việc từ khóa E2 cuộn đóng CD1_1 máy cắt số đƣợc cắt ra, tiếp điểm thƣờng đóng CD1_1 đóng lại Sẽ cấp nguồn cho cuộn đóng CD2_1 Network 15: cuộn dây CD2_1 Có điện đóng tiếp điểm CD2_1 thơng qua tiếp điểm thƣờng đóng Contactor K2_1 cấp nguồn cho Timer T41, tiếp điểm Timer T41 đóng lại Ở dƣới cho phép khóa E2 lần lƣợt đóng contactor K2, K3 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 77 Network 16: Khi tiếp điểm cuộn đóng CD2 tiếp điểm contactor K2_1 đóng bắt đầu kiểm tra tín hiệu phản hồi từ rơle điện áp cực tiểu RU4 RU5 Nếu xảy cố điện pha dây thời gian 3s chƣơng trình tự động đóng máy biến áp vào làm việc thông qua timer T42 Network 17: Sau phát cố tiếp điểm timer T42 đóng lại cấp nguồn reset đầu M12.0, M10.1, M10.5, Den:Q0.7 Sẽ cắt điện cho cuộn dây Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 78 CD2(M10.0), contactor K2(M10.5) cấp điện cho cuộn cắt CC2 thông qua tiếp điểm biến nhớ M1.2 (Network 6) trì sau 1s qua tiếp điểm timer T47 4.5 Các thao tác lấy kết thí nghiệm Ta tiến hành kết nối bàn PLC máy tính thơng qua cáp kết nối chuyển đổi tín hiệu USB-PPI Siemens Cách nạp chƣơng trình từ máy tính vào PLC ngƣợc lại đƣợc thực theo bƣớc thao tác (Mục 3.3.4.7) Ta kiểm nghiệm lại tính đắn làm việc chƣơng trình PLC với tốn đặt cụ thể nhƣ sau Khi đƣa BA1 vào vận hành PLC tiến hành kiểm tra lần lƣợt tín hiệu phản hồi từ rơle điện áp cực tiểu RU1 RU2 đủ pha PLC đƣa BA1 vào hoạt động Bài tốn 1: Hệ thống làm việc bình thƣờng, lúc cuộn đóng MC1 đóng nguồn cấp điện cho BA1 làm việc, K1_1 làm việc cấp nguồn cho phụ tải Máy biến áp làm việc chế độ dự phòng Tạo cố giả tƣởng cách tắt nút tay gạt nhƣ hình 4.6 Hình 4.6 Các đầu tín hiệu vào có sử dụng cơng tắc gạt tạo cố giả tƣởng cho PLC Trong đầu vào PLC từ địa I0.0 đến I1.5 đƣợc trình bày theo bảng 4.2 Để tiện quan sát ta sử dụng phần mềm mô S7-200 Simulator Ta quan sát tín hiệu phản hồi PLC Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 79 Hình 4.7 BA1 hoạt động bình thƣờng - Đầu Q0.0 đƣa tín hiệu cuộn dây cuộn đóng CD1_1 đƣa BA1 vào làm việc - Đầu Q0.4 đƣa tín hiệu cuộn dây contactor K1_1 cấp nguồn cho phụ tải Bảng 4.3 Bảng trạng thái BA1 hoạt động bình thƣờng Variables Symbols Trạng thái Comment Start_1 I0.0 Khởi động hệ thống Stop_S I0.1 Dừng hệ thống Test I0.2 Kiểm tra hoạt động hệ thống RU1 I0.3 Rơle kiểm tra áp pha A MBA1 RU2 I0.4 Rơle kiểm tra áp pha B MBA1 RU3CDai I0.5 RU4 I0.6 Rơle kiểm tra áp pha A MBA2 RU5 I0.7 Rơle kiểm tra áp pha B MBA2 RU6CucDai I1.0 CD1 I1.1 Tiếp điểm cuộn đóng CD2 I1.2 Tiếp điểm cuộn đóng K1 I1.3 Tiếp điểm contactor E1 I1.4 Cho phép MBA1 hoạt động E2 I1.5 Cho phép MBA2 hoạt động Rơle kiểm tra có điện áp lƣới cấp cho MBA1 Rơle kiểm tra có điện áp lƣới cấp Số hóa Trung tâm Học liệu cho MBA2 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 80 CD1_1 Q0.0 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CD2_1 Q0.1 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CC1 Q0.2 Cuộn dây cuộn cắt CC2 Q0.3 Cuộn dây cuộn cắt K1_1 Q0.4 Cuộn dây contactor K1_1 K2_1 Q0.5 Cuộn dây contactor K2_1 K3_1 Q0.6 Cuộn dây contactor K3_1 Den Q0.7 Đèn báo cố Bài toán 2: Khi bị cố điện áp pha điện áp dây Ở ta tạo cố cách gạt công tắc nút 3, đầu có tín hiệu sau: Q0.2 cấp nguồn cho cho cuộn cắt CC1 để cắt BA1 khỏi lƣới, PLC tiến hành kiểm tra tín hiệu đầu vào Giả thiết nguồn cấp cho BA2 điện áp pha khả thi ta có kết mơ theo hình; Q0.1 cấp nguồn cho CD2_1 đóng BA2 vào làm việc; Q0.5 cấp nguồn cho K2_1 cấp nguồn cho phụ tải; Q0.6 cấp nguồn cho contactor K3_1 nối cái; Q0.7 đèn báo cố pha BA1 Hình 4.8 Mơ tả chuyển trạng thái làm việc PLC từ BA1 BA2 Ta có bảng đánh giá trạng thái hệ thống PLC nhƣ sau Bảng 4.4 Bảng trạng thái mô tả chuyển trạng thái làm việc PLC từ BA1 BA2 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 81 Variables Symbols Trạng thái Comment Start_1 I0.0 Khởi động hệ thống Stop_S I0.1 Dừng hệ thống Test I0.2 Kiểm tra hoạt động hệ thống RU1 I0.3 Rơle kiểm tra áp pha A MBA1 RU2 I0.4 Rơle kiểm tra áp pha B MBA1 RU3CDai I0.5 RU4 I0.6 Rơle kiểm tra áp pha A MBA2 RU5 I0.7 Rơle kiểm tra áp pha B MBA2 RU6CucDai I1.0 CD1 I1.1 Tiếp điểm cuộn đóng CD2 I1.2 Tiếp điểm cuộn đóng K1 I1.3 Tiếp điểm contactor E1 I1.4 Cho phép MBA1 hoạt động E2 I1.5 Cho phép MBA2 hoạt động CD1_1 Q0.0 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CD2_1 Q0.1 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CC1 Q0.2 Cuộn dây cuộn cắt CC2 Q0.3 Cuộn dây cuộn cắt K1_1 Q0.4 Cuộn dây contactor K1_1 K2_1 Q0.5 Cuộn dây contactor K2_1 K3_1 Q0.6 Cuộn dây contactor K3_1 Den Q0.7 Đèn báo cố Rơle kiểm tra có điện áp lƣới cấp cho MBA1 Rơle kiểm tra có điện áp lƣới cấp cho MBA2 - Nếu ta không cho phép BA2 hoạt động sử dụng khóa E2 gạt sử dụng công tắc gạt Ta có kết nhƣ hình 4.9 lúc đèn báo cố Q0.7 hoạt động Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 82 Hình 4.9 Khóa E2 cho phép làm việc PLC BA2 Ta có bảng đánh giá trạng thái hệ thống PLC nhƣ sau Bảng 4.5 Bảng trạng thái mơ tả khóa E2 cho phép làm việc PLC BA2 Variables Symbols Trạng thái Comment Start_1 I0.0 Khởi động hệ thống Stop_S I0.1 Dừng hệ thống Test I0.2 Kiểm tra hoạt động hệ thống RU1 I0.3 Rơle kiểm tra áp pha A MBA1 RU2 I0.4 Rơle kiểm tra áp pha B MBA1 RU3CDai I0.5 RU4 I0.6 Rơle kiểm tra áp pha A MBA2 RU5 I0.7 Rơle kiểm tra áp pha B MBA2 RU6CucDai I1.0 CD1 I1.1 Tiếp điểm cuộn đóng CD2 I1.2 Tiếp điểm cuộn đóng K1 I1.3 Tiếp điểm contactor Rơle kiểm tra có điện áp lƣới cấp cho MBA1 Rơle kiểm tra có điện áp lƣới cấp Số hóa Trung tâm Học liệu cho MBA2 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 83 E1 I1.4 Cho phép MBA1 hoạt động E2 I1.5 Cho phép MBA2 hoạt động CD1_1 Q0.0 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CD2_1 Q0.1 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CC1 Q0.2 Cuộn dây cuộn cắt CC2 Q0.3 Cuộn dây cuộn cắt K1_1 Q0.4 Cuộn dây contactor K1_1 K2_1 Q0.5 Cuộn dây contactor K2_1 K3_1 Q0.6 Cuộn dây contactor K3_1 Den Q0.7 Đèn báo cố Bài toán 3: Giả sử BA2 hoạt động bình thƣờng xuất cố điện pha dây Ta tạo cố giả tƣởng cách gạt công tắc 7, Nếu BA1 đủ điều kiện cấp nguồn PLC cho hoạt động Q0.0 cấp nguồn cho CD1_1, Q0.4 cấp nguồn cho contactor K1_1 hoạt động Hình 4.10 Mơ tả chuyển trạng thái làm việc PLC từ BA2 BA1 Ta có bảng đánh giá trạng thái hệ thống PLC nhƣ sau Bảng 4.6 Bảng trạng thái mô tả chuyển trạng thái làm việc PLC từ BA2 BA1 Variables Symbols Số hóa Trung tâm Học liệu Trạng thái Comment http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 84 Start_1 I0.0 Khởi động hệ thống Stop_S I0.1 Dừng hệ thống Test I0.2 Kiểm tra hoạt động hệ thống RU1 I0.3 Rơle kiểm tra áp pha A MBA1 RU2 I0.4 Rơle kiểm tra áp pha B MBA1 RU3CDai I0.5 RU4 I0.6 Rơle kiểm tra áp pha A MBA2 RU5 I0.7 Rơle kiểm tra áp pha B MBA2 RU6CucDai I1.0 CD1 I1.1 Tiếp điểm cuộn đóng CD2 I1.2 Tiếp điểm cuộn đóng K1 I1.3 Tiếp điểm contactor E1 I1.4 Cho phép MBA1 hoạt động E2 I1.5 Cho phép MBA2 hoạt động CD1_1 Q0.0 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CD2_1 Q0.1 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CC1 Q0.2 Cuộn dây cuộn cắt CC2 Q0.3 Cuộn dây cuộn cắt K1_1 Q0.4 Cuộn dây contactor K1_1 K2_1 Q0.5 Cuộn dây contactor K2_1 K3_1 Q0.6 Cuộn dây contactor K3_1 Den Q0.7 Đèn báo cố Rơle kiểm tra có điện áp lƣới cấp cho MBA1 Rơle kiểm tra có điện áp lƣới cấp cho MBA2 Nếu BA1 không đủ điều kiện cấp nguồn cho phụ tải, cố điện pha, điện dây PLC dừng hoạt động Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 85 Hình 4.11 PLC ngừng hoạt động điều kiện cung cấp nguồn cho pha dây BA1 không khả thi Ta có bảng đánh giá trạng thái hệ thống PLC nhƣ sau Bảng 4.7 Bảng trạng thái mô tả PLC ngừng hoạt động điều kiện cung cấp nguồn cho pha dây BA1 không khả thi Variables Symbols Trạng thái Comment Start_1 I0.0 Khởi động hệ thống Stop_S I0.1 Dừng hệ thống Test I0.2 Kiểm tra hoạt động hệ thống RU1 I0.3 Rơle kiểm tra áp pha A MBA1 RU2 I0.4 Rơle kiểm tra áp pha B MBA1 RU3CDai I0.5 RU4 I0.6 Rơle kiểm tra áp pha A MBA2 RU5 I0.7 Rơle kiểm tra áp pha B MBA2 RU6CucDai I1.0 CD1 I1.1 Tiếp điểm cuộn đóng CD2 I1.2 Tiếp điểm cuộn đóng Rơle kiểm tra có điện áp lƣới cấp cho MBA1 Rơle kiểm tra có điện áp lƣới cấp Số hóa Trung tâm Học liệu cho MBA2 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 86 K1 I1.3 Tiếp điểm contactor E1 I1.4 Cho phép MBA1 hoạt động E2 I1.5 Cho phép MBA2 hoạt động CD1_1 Q0.0 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CD2_1 Q0.1 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CC1 Q0.2 Cuộn dây cuộn cắt CC2 Q0.3 Cuộn dây cuộn cắt K1_1 Q0.4 Cuộn dây contactor K1_1 K2_1 Q0.5 Cuộn dây contactor K2_1 K3_1 Q0.6 Cuộn dây contactor K3_1 Den Q0.7 Đèn báo cố Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 87 4.6 Kết luận chương - Qua sơ đồ dây ta thấy tín hiệu lấy mẫu đƣợc đƣa PLC cách độc lập Ở ta hoàn toàn kiểm sốt đƣợc tín hiệu đƣa vào lần lƣợt I0.0 I1.2, có đƣợc kết đƣa ta tiến hành đặt toán cụ thể để viết chƣơng trình cho PLC - Khả làm việc hệ thống an toàn ta đƣa thêm vào sơ đồ khóa điều khiển E1 E2 Nó cho phép thay loạt khóa điều khiển so với sơ đồ cũ - Việc đấu nối dây phần điều khiển đơn giản - Khi gặp cố cho phép hệ thống làm việc tin cậy Không xuất tình trạng chuyển mạch khơng dứt khốt nhƣ sơ đồ cũ - Cách quan sát PLC cho ta nhìn trực quan tồn hệ thống - Việc sử dụng mạch điều kiển 24VDC vào hệ thống an toàn cho ngƣời vận hành - Tính gọn nhẹ hệ thống dùng PLC đƣợc thể rõ qua hình 4.12 minh họa - Tính ứng dụng PLC cao hệ thống điện Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Thiết kế đƣợc sơ đồ chƣơng trình điều khiển tự động đóng máy biến áp dự phòng ứng dụng PLC S7-200 thay cho mạch điều khiển dùng rơle điện có phịng thí nghiệm Lắp ráp thành cơng thí nghiệm khẳng định ƣu mơ hình mới; kết thí nghiệm cho thấy điều khiển làm việc tin cậy, xác so với mơ hình có Kết nghiên cứu luận văn dùng để viết thí nghiệm cho sinh viên ngành Điện “Lập trình PLC tự động đóng máy biến áp dự phịng” Kiến nghị Ta đƣa thêm tín hiệu đầu vào qua mơ đun mở rộng EM222 EM223 để mở rộng thêm toán cho sinh viên thực hành Hệ thống chƣa hoàn toàn thay đƣợc tín hiệu sơ cấp lấy mẫu từ RU (rơle điện áp cực tiểu điện áp thông thƣờng) Hình 0.12 Hệ thống đấu nối sử dụng Rơle hệ thống có sử dụng PLC Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] A.A Fedorov & G.V S\Xerbinovxli (2000), Sách tra cứu cung cấp điện xí nghiệp cơng nghiệp – Thiết bị điện tự động hóa, Bản dịch Bộ môn hệ thống điện, Tập 2, Nxb Thanh niên, TP HCM, tr 394-410 [2] Trần Quang Khánh (2005), Bảo vệ rơ le tự động hóa hệ thống điện, Nxb Giáo dục, Hà Nội, tr 68, 309-311 [3] Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Mạnh Hoạch (2005), Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp cơng nghiệp thị nhà cao tầng, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, tr 136-138 [4] Lƣu Văn Long, Bùi Văn Dũng (2007), Hướng dẫn lập trình PLC S7-200 máy tính, Trƣờng kỹ thuật giới khí xây dựng Việt – Xơ số 1, Vĩnh Phúc [5] Nguyễn Dỗn Phƣớc, Phan Xuân Minh, Vũ Vân Hà (2000), Tự động hóa với SIMATIC S7-300, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [6] Nguyễn Mạnh Tùng, Nguyễn Nhƣ Hiển (2007), Điều khiển LOGIC PLC, Nxb Khoa học tự nhiên Công nghệ, Hà Nội [7] Trƣờng đại học kỹ thuật cơng nghiệp (2011), Tài liệu thí nghiệm chun ngành hệ thống điện, Thái Nguyên, tr 75-87 Tiếng Anh [8] S7-200 Optimize, http://www.optimize.com.vn [9] SIEMENS S7 - 200 Technical Specifications [10] SIMATIC S7-200 Data Sheet for EM 231, EM 232 and EM 235 - ZST [11] http://www.siemenssupply.com/ Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ... tự động đóng máy biến áp dự phịng phịng thí nghiệm trƣờng đại học kỹ thuật công nghiệp Các mục tiêu cụ thể gồm: Tìm hiểu trạng thí nghiệm tự động đóng máy biến áp dự phịng trƣờng đại học kỹ thuật. ..ii ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP -*** - NGUYỄN NGỌC QUANG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH PLC TỰ ĐỘNG ĐĨNG MÁY BIẾN ÁP DỰ PHÕNG TẠI PHÕNG THÍ NGHIỆM TRƢỜNG ĐẠI... đồ tự động đóng máy biến áp dự phịng Hình 1.2 sơ đồ mạch bảo vệ tự động đóng máy biến áp dự phịng BA1 Hình 1.3 sơ đồ mạch bảo vệ tự động đóng máy biến áp dự phòng BA2 Giả sử máy cắt MC1 K1 đóng,