Thiết kế mô hình đo và điều khiển nhiệt độ giao tiếp Module Analog PLC S7 - 200

http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN OBO OK S CO M BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN BỘ MÔN ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: KIL THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ GIAO TIẾP MODULE ANALOG PLC S7 - 200 SVTH : HUỲNH THIÊN BẢO LỚP : 95KĐĐ GVHD : NGUYỄN XUÂN ĐÔNG TP HỒ CHÍ MINH THÁNG – 2000 http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP -TỰ DO- HẠNH PHÚC KIL OBO OKS CO M KHOA ĐIỆN BỘ MÔN ĐIỆN –ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : HUỲNH THIÊN BẢO Lớp : 95KĐĐ Ngành : ĐIỆN –ĐIỆN TỬ 1.Tên đề tài: THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ GIAO TIẾP MODULE ANALOG PLC S7 - 200 Các Số Liệu Ban Đầu: Nội Dung Phần Thuyết Minh: - http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN KIL OBO OKS CO M 4.Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN XUÂN ĐÔNG 5.Ngày giao nhiệm vụ: 13-12-1999 6.Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 28-2-2000 Giáo viên hướng dẫn Thông qua môn Ngày…Tháng ….Năm 2000 Chủ nhiệm môn http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN BẢN NHẬN XÉTLUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KIL OBO OKS CO M Họ tên sinh viên : HUỲNH THIÊN BẢO Lớp : 95KĐĐ Ngành : ĐIỆN –ĐIỆN TỬ Tên đề tài: THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ GIAO TIẾP MODULE ANALOG PLC S7 - 200 Nội dung luận văn tốt nghiệp: -Nhận xét giáo viên hướng dẫn : - Giáo viên hướng dẫn (ký ghi rõ họ tên) NGUYỄN XUÂN ĐÔNG http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN BẢN NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên : HUỲNH THIÊN BẢO KIL OBO OKS CO M Lớp : 95KĐĐ Ngành : ĐIỆN –ĐIỆN TỬ Tên đề tài: THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ GIAO TIẾP MODULE ANALOG PLC S7 - 200 Nội dung luận văn tốt nghiệp: -Nhận xét giáo viên phản biện: - http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN KIL OBO OKS CO M - Giáo viên phản biện (ký ghi rõ họ tên) http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN MỤC LỤC Trang THIỆU Phần B : NỘI DUNG KIL OBO OKS CO M Phần A : GIỚI Phần I : LÝ THUYẾT LIÊN QUAN Chương I :CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT ĐỘ -1 I – Khái niệm chung II – Các phương pháp đo nhiệt độ -2 III – Giới thiệu số mạch đo nhiệt độ 17 IV – Giới thiệu số mạch khống chế nhiệt độ - 20 Chương II : GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ PLC - - 25 I – Sơ lược lòch sử phát triển - 25 II – Cấu trúc nghiên cứu hoạt động PLC -25 III – So sánh PLC với hệ thống điều khiển khác – Lợi ích việc sử dụng PLC IV – Một vài lónh vực tiêu biểu ứng dụng PLC 30 V – Giới thiệu Module Analog EM235 PLC S7 – 200, CPU 214 30 Chương III : GIỚI THIỆU VỀ SCR VÀ CÁC IC ĐƯC SỬ DỤNG TRONG MẠCH - 36 Phần II : NỘI DUNG A – THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 39 I – Yêu cầu 39 II – Sơ đồ khối – Nguyên lý hoạt động dựa theo sơ đồ khối 39 III – Thiết kế chi tiết - 39 – Mạch cảm biến nhiệt độ mạch khuếch đại 39 – Mạch điều khiển - - 43 – Mạch giải mã – Hiển thò - 48 – Thiết bò - 51 – Nguồn cung cấp 51 – Sơ đồ nguyên lý 54 B – PHẦN MỀM - 55 – Quan hệ nhiệt độ liệu 12 bit đầu chuyển đổi ADC 55 – Chương trình điều khiển - 57 Phần III : THI CÔNG MẠCH I – Sơ đồ bố trí linh kiện mạch in 66 II – Cân chỉnh mạch đầu đo - 69 Phần C : KẾT LUẬN – TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN PHẦN I: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Kelvin(0K) 273.15 273.16 373.15 KIL OBO OKS CO M CHƯƠNG I :CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NHIỆT ĐỘ I-Khái niệm chung: Trong nghiên cứu khoa học, sản xuất đời sống sinh hoạt ngày, luôn cần xác đònh nhiệt độ môi trường hay vật Vì việc đo nhiệt độ trở thành việc làm vô cần thiết Đo nhiệt độ phương thức đo lường không điện Nhiệt độ cần đo thấp (một vài độ Kelvin), cao (vài ngàn, vài chục ngàn độ Kelvin) Độ xác nhiệt độ có cần tới vài phần ngàn độ, có vài chục độ chấp nhận Việc đo nhiệt độ tiến hành nhờ dụng cụ hỗ trợ chuyên biệt cặp nhiệt điện, nhiệt điện trở, diode transistor, IC cảm biến nhiệt độ, cảm biến thạch anh … Tùy theo khoảng nhiệt độ cần đo sai số cho phép mà người ta lựa chọn loại cảm biến phương pháp đo cho phù hợp: - Khoảng nhiệt độ đo phương pháp tiếp xúc dùng cặp nhiệt điện từ 2000C đến 10000C,độ xác đạt tới +/-1% -> 0.1% - Khoảng nhiệt độ đo phương pháp tiếp xúc dùng cặp nhiệt điện (cặp nhiệt ngẫu) từ –2700C đến 25000C với độ xác đạt tới +/1% -> 0.1% - Khoảng nhiệt độ đo phương pháp tiếp xúc dùng cảm biến tiếp giáp P-N (diode, transistor, IC) từ –2000C đến 2000C,sai số đến +/0.1% - Các phương pháp đo không tiếp xúc xạ,quang phổ… có khoảng đo từ 10000C đến vài chục ngàn độ C với sai số +/-1% -> 10% Thang đo nhiệt độ gồm: thang đo Celcius(0C), thang đo Kelvin (0K), thang đo Fahrenheit (0F), thang đo Rankin (0R) T(0C) = T(0K) – 273.15 T(0F) = T(0R) - 459.67 T(0C) = [ T(0F) –32 ]*5/9 T(0F) = T(0C)*9/5 +32 *Sự liên hệ thang đo nhiệt độ quan trọng: Celcius(0C) -273.15 0.01 100 Rankin(0R) 491.67 491.69 671.67 Fahrenheit(0F) -459.67 32 32.018 212 http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN KIL OBO OKS CO M II-Các phương pháp đo nhiệt độ: Ta chia trình đo nhiệt độ làm ba khâu chính: a-Khâu chuyển đổi: Khâu chuyển đổi nhiệt độ thường dựa vào biến đổi mang tính đặc trưng vật liệu chòu tác động nhiệt độ Có tính chất đặc trưng sau đây: - Sự biến đổi điện trở - Sức điện động sinh chênh lệch nhiệt độ mối nối kim loại khác - Sự biến đổi thể tích, áp suất - Sự thay đổi cường độ xạ vật thể bò đốt nóng Đối với chuyển đổi nhiệt điện, người ta thường dựa vào hai tính chất để chế tạo cặp nhiệt điện (Thermocouple), nhiệt điện trở kim loại hay bán dẫn, cảm biến nhiệt độ dạng linh kiện bán dẫn như: diode, transistor, IC chuyên dùng b-Khâu xử lý: Các thông số điện sau chuyển đổi từ nhiệt độ xử lý trước qua đến phần thò Các phận khâu xử lý gồm có: phần hiệu chỉnh, khuếch đại, biến đổi ADC (Analog-Digital-Converter)… Ngoài có mạch điện bổ sung như: mạch bù sai số, mạch phối hợp tổng trở… c-Khâu thò: Khâu thò trước thường sử dụng cấu điện, kết đo thể góc quay di chuyển thẳng kim thò Ngày nay, với phát triển công nghệ điện tử, đãsản xuất nhiều loại IC giải mã, IC số chuyên dùng biến đổi ADC, cho phép ta sử dụng khâu thò số dễ dàng dùng LED đoạn hình tinh thể lỏng LCD Ở đó, kết đo thể số hệ thập phân 1-Đo nhiệt độ nhiệt điện trở: Nhiệt điện trở thường dùng để đo nhiệt độ nước, khí than đường ống, lò phản ứng hóa học, nồi hơi, không khí phòng … Nguyên lý làm việc thiết bò dựa vào thay đổi điện trở theo nhiệt độ vật dẫn điện, tức điện trở hàm theo nhiệt độ: R = f(T) Cuộn dây điện trở thường nằm ống bảo vệ, tùy theo công dụng mà vỏ làm thủy tinh, kim loại gốm Đối với hầu hết vật liệu dẫn điện giá trò điện trở R tùy thuộc vào nhiệt độ T theo hàm tổng quát sau: http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN http://kilobooks.com KIL OBO OKS CO M THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN [...]... LM335 : -1 00C  1250C LM235 : -4 00C  1400C LM135 : -5 50C  2000 C LM35 : -5 50C  1500C - LM134, LM234, LM334:  Ngõ ra là dòng điện  Làm việc với khoảng điện áp rộng : từ 1V  40V - LM13 4-3 , LM13 4-6 :  Tầm nhiệt sử dụng : -5 00C  1250C  Độ chính xác : +3C - LM23 4-3 , LM23 4-6 :  Tầm nhiệt sử dụng : -2 50C  1000C  Độ chính xác cao : +6C  III-GIỚI THIỆU MỘT SỐ MẠCH ĐO NHIỆT ĐỘ: Về mạch điện đo nhiệt độ. .. chất bán dẫn và loại Thermistor B = 3000 -> 5000 : thermistor đo nhiệt độ thấp B = 6000 -> 13000 : thermistor đo nhiệt độ cao Khi nhiệt độ càng giảm thì độ nhạy của Thermistor càng tăng.Đó là một ưu điểm của nhiệt kế này Phạm vi sử dụng thermistor từ 1000C đến 4000C Vì là chất bán dẫn nên khi sử dụng ở nhiệt độ cao hơn 200 0C thì Thermistor phải có bọc chất liệu nhiệt 2- o nhiệt độ bằng cặp nhiệt điện... (Thermocouple) : Nhiệt độ cần đo được cặp nhiệt chuyển đổi thành sức điện động để đưa vào các voltmet chỉ thò bằng kim,bằng vạch sáng hoặc bằng các con số *Cấu tạo-Đặc tính tổng quát : Một cặp nhiệt được cấu tạo bởi hai dây dẫn A và B và tại hai điểm tiếp xúc của chúng có nhiệt độ T1 và T2 sẽ tạo ra một sức điện động ET2T1A/B tùy thộc một mặt vào vật liệu của A và B, mặt khác tùy thuộc vào T1 và T2 Nhiệt độ của... điện động Seebeck : E = (-6 ,25  19)mV Cấp chính xác : T = -1 000C  -4 00C là + /-2 % T = -4 00C  1000C là + /-8 % T = 1000C  3500C là + /-0 ,75% 3- o nhiệt độ bằng hỏa kế quang học : Hoả kế quang học là tên gọi chung của các dụng cụ đo nhiệt độ bằng cách ứng dụng các tính chất của hệ thống thấu kính quang học để thu lấy các bức xạ của vật thể rồi căn cứ theo độ bức xạ của vật thể để xác đònh nhiệt độ a-Nguyên... (0.05 -> 0.1)mm, đo nhiệt độ từ 2000 C -> 10000C với độ chính xác tương đối cao,ngay cả trong những điều kiện môi trường dễ oxy hóa ( = 3,9.1 0-3 /0C) Tuy nhiên, ở nhiệt độ xấp xỉ 1000 0C hoặc cao hơn, Platin thường kém bền và chỉ thò nhiệt mất chính xác -Nhiệt điện trở Nickel: Có ưu điểm là độ nhạy nhiệt rất cao (6,66.1 0-3 /0C) từ 00C đến 1000C, điện trở suất là 1,617.1 0-8 (còn của Platin là 1,385.1 0-8 )... cố đònh, được biết và dùng làm chuẩn (T1 = Tref), trong khi T2 là nhiệt độ của mối nối còn lại là nhiệt độ Tc đạt được khi đặt trong môi trường có nhiệt độ không biết Tx Nhiệt độ Tc phụ thuộc vào Tx và phụ thuộc vào những sự thay đổi nhiệt có thể có với những môi trường khác (hành lang, môi trường bên ngoài) Cặp nhiệt điện được cấu tạo với kích thước rất bé cho phép việc đo nhiệt độ với một cấp chính... chọn nhiệt điện trở phù hợp với điều kiện đo. Ví dụ nếu cần đo trong môi trường dễ ăn mòn thì phải dùng loại vỏ bằng thép hợp kim không rỉ có tính chống mòn Nhiệt độ và áp lực môi trường đo không vượt quá giới hạn quy đònh của từng loại -Không nên đặt nhiệt kế ở những nơi có chấn động, rung động, va chạm Đầu dây nối vào dây đồng hồ chỉ nhiệt độ không được nóng quá 1000C Vò trí đặt can nhiệt (loại nhiệt. .. số nhiệt âm sâu, vùng này rất nguy hiểm và nhiệt điện trở dễ bò phá hủy Điểm M: là điểm điều hành nhiệt điện trở.Đáp ứng nhiệt độ tức thời khi cường độ dòng tăng vọt, nhiệt điện trở hoạt động bình thường trong khi chờ đến nhiệt độ tăng Hệ số nhiệt và điểm điều hành này thay đổi theo thành phần các hợp chất cấu tạo Thermistor Độ biến thiên có thể từ 10% đến 90% trên độ bách phân - ặc tuyến nhiệt độ. .. hiểm hơn -Hình dạng các đầu cặp nhiệt: Phương pháp hàn đầu mối nối cặp nhiệt thông thường là hàn điện, hàn hồ quang, hàn C2H2, hàn hóa chất Cặp nhiệt loại 1,2,3 : đo ở nhiệt độ ... vào -> 50mV -> 100mV -> 500mV -> 1V -> 5V -> 20mA -> 10V Độ phân giải 12.5V 25V 125V 250V 1.25mV 5A 2.5mV OFF OFF ON OFF OFF ON OFF OFF ON + /- 25mV + /-5 0mV + /- 100mV + /- 250mV + /- 500mV + /- 1V + /-. .. + /-2 ,5% T = 6000C -> 16000C , cấp xác + /-0 ,4% Loại 13% Platin : T = 00C -> 5380C , cấp xác + /-1 ,4% T = 5380C -> 15000C , cấp xác + /-0 ,25% Loại 30% Platin : T = 00C -> 17000C , cấp xác + /-0 ,5% -Thermocouple... LM335 : -1 00C  1250C LM235 : -4 00C  1400C LM135 : -5 50C  2000C LM35 : -5 50C  1500C - LM134, LM234, LM334:  Ngõ dòng điện  Làm việc với khoảng điện áp rộng : từ 1V  40V - LM13 4-3 , LM13 4-6 :