Ngày nay nhu cầu sử dụng điện năng, các thiết bị sử dụng điện ngày càng được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩn vực của cuộc sống.Khả năng tự động hóa các quá trình ngày càng được quan tâm và đặt lên hàng đầu. Trong một số lĩnh vực công nghiệp hay dân dụng nhu cầu điện phải được đảm bảo tính liên tục trong suốt quá trình hoạt động. Nó đảm bảo quá trình sản xuất là liên tục đem lại năng suất và chất lượng sản phẩm tốt, đặc biệt là đem lại an toàn cho tính mạng của con người,an toàn cho thiết bị tiêu thụ điện. Do vậy bộ điều khiển ATS có thể giải quyết được vấn đề trên, nó là một mắt xích quan trọng trong hệ thống cung cấp điện cho hộ phụ tải loại một Nay chúng em nhận được đề tài Thiết kế hệ thống chuyển nguồn tự động ATS bằng PLC .Được sự giúp đỡ của thầy Hà Văn Phương kết hợp với kiến thức đã học chúng em xin thực hiên đồ án như sau: Chương 1: Giới chung về PLC Chương 2: Phân tích công nghệ và xây dựng mô hình hệ thống Chương 3: Thực hiện Chương 4: Kết luận
ĐA Điều Khiển Lập Trình GVHG:Hà Văn Phương Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ATS Giáo Viên Hướng Dẫn: Hà Văn Phương Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm Nguyễn Văn Ánh Lịch Nguyễn Mạnh Linh Phan Văn Linh Trần Văn Long Lưu Văn Mạnh Mai Hải Minh Nguyễn Văn Nam Phạm Văn Nam Nguyễn Trọng Nghĩa Nguyễn Đình Như Nhóm Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình Nhóm GVHG:Hà Văn Phương Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình GVHG:Hà Văn Phương LỜI NÓI ĐẦU Ngày nhu cầu sử dụng điện năng, thiết bị sử dụng điện ngày sử dụng rộng rãi lĩn vực sống.Khả tự động hóa trình ngày quan tâm đặt lên hàng đầu Trong số lĩnh vực công nghiệp hay dân dụng nhu cầu điện phải đảm bảo tính liên tục suốt trình hoạt động Nó đảm bảo trình sản xuất liên tục đem lại suất chất lượng sản phẩm tốt, đặc biệt đem lại an toàn cho tính mạng người,an toàn cho thiết bị tiêu thụ điện Do điều khiển ATS giải vấn đề trên, mắt xích quan trọng hệ thống cung cấp điện cho hộ phụ tải loại Nay chúng em nhận đề tài Thiết kế hệ thống chuyển nguồn tự động ATS PLC Được giúp đỡ thầy Hà Văn Phương kết hợp với kiến thức học chúng em xin thực hiên đồ án sau: Chương 1: Giới chung PLC Chương 2: Phân tích công nghệ xây dựng mô hình hệ thống Chương 3: Thực Chương 4: Kết luận Nhóm Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình GVHG:Hà Văn Phương CHƯƠNG I :GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC 1.1 Tìm hiểu PLC S7 200 1.1.1 Khái quát PLC S7 200 a.Giới thiệu PLC - PLC ( Programmable Logic Controller ): Bộ điều khiển lập trình, PLC xếp vào họ máy tính, sử dụng ứng dụng công nghiệp thương mại - PLC đặt biệt sử dụng ứng dụng hoạt động logic điều khiển chuổi kiện - PLC có đầy đủ chức tính toán vi xử lý Ngoài ra, PLC có tích hợp thêm số hàm chuyên dùng điều khiển PID, dịch chuyển khối liệu, khối truyền thông,… - PLC có ưu điểm: + Có kích thước nhỏ, thiết kế tăng bền để chịu rung động, nhiệt, ẩm tiếng ồn, đáng tin cậy + Rẻ tiền ứng dụng điều khiển cho hệ thống phức tạp + Dễ dàng nhanh chống thay đổi cấu trúc mạch điều khiển + PLC có chức kiểm tra lỗi, chẩn đoán lỗi + Có thể nhân đôi ứng dụng nhanh tốn Cấu trúc bên PLC Một hệ thống lập trình phải gồm có phần: Khối xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit) hệ thống giao tiếp vào/ra ( I/O) Nhóm Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình GVHG:Hà Văn Phương b Giới thiệu PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY Với đề tài em sử dụng PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY Thông tin: -Nguồn cấp: 85-264VAC 47-63Hz -Kích thước: 120.5mm x 80mm x 62mm -Dung lượng nhớ chương trình: 4096 words -Dung lượng nhớ liệu: 2560 words -Bộ nhớ loại EEFROM -Có 14 cổng vào, 10 cổng -Có -thể thêm vào modul mở rộng kể modul Analog -Tốc độ xử lý lệnh logic Boole 0.37µs Nhóm Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình GVHG:Hà Văn Phương -Có 256 timer , 256 counter, hàm số học số nguyên sốn thực -Có đếm tốc độ cao, tần số đếm 20 KHz -Có điều chỉnh tương tự -Các ngắt: phần cứng, theo thời gian, truyền thông,… -Đồng hồ thời gian thực -Chương trình bảo vệ Password -Toàn dung lƣợng nhớ không bị liệu 190 PLC bị điện -Xuất sứ: Siemens Germany -CPU cấp nguồn 220VAC.Tích hợp 14 ngõ vào số (mức 24Vdc, mức 0Vdc) 10 ngõ dạng relay Mô tả đèn báo S7-200: SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu PLC có hỏng hóc RUN (đèn xanh): Đèn xanh sáng báo hiệu PLC chế độ làm việc thực chương trình nạp máy STOP (đèn vàng): Đèn vàng sáng báo hiệu PLC chế độ dừng, không thực chương trình có - Ix.x (đèn xanh)chỉ trạng thái logic tức thời cổng Ix.x Đèn sáng tương ứng mức logic - Qx.x (đèn xanh): trạng thái logic tức thời cổng Qx.x Đèn sáng tương ứng mức logic Cách đấu nối ngõ vào PLC: Nhóm Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình GVHG:Hà Văn Phương Cách đấu nối S7-200 module mở rộng: - S7-200 module vào/ra mở rộng nối với dây nối Hai đầu dây nối bảo vệ bên PLC module.Chúng ta kết nối PLC module sát để bảo vệ hoàn toàn dây nối CPU224 cho phép mở rộng tối đa module 1.3.2 Các module mở rộng - PLC S7-200 có module analog mở rộng sau: - EM 231: gồm có ngõ vào analog - EM 232: gồm có ngõ analog - EM 235: gồm có ngõ vào ngõ analog a Đầu vào • Phạm vi áp ngõ vào: +/- 10V • Phạm vi dòng điện ngõ ra: -> 20mA • Có chuyển đổi ADC, DAC (12 bit) • Thời gian chuyển đổi analog sang digital : 20mA • Độ phân giải: - • Kiểu liệu đầu ra: - • Điện áp: 12 bit Dòng điện: 11 bit Kiểu liệu không dấu (đơn cực): từ đến 32000 Kiểu liệu có dấu (đa cực): từ –32000 đến 32000 Thời gian gửi tín hiệu đi: - Điện p: 100us Dòng điện: 2ms Với đề tài em sử dụng module EM235 : Sơ đồ khối ngõ vào EM 235: Nhóm Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình GVHG:Hà Văn Phương CHƯƠNG II :PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG 2.1 KHÁI QUÁT CHUNG Khái niệm ATS thiết bị tự động chuyển đổi nguồn ( Automatic Transfer Switch ) dùng để chuyển nguồn sang nguồn dự phòng nguồn sảt trạng thái lỗi Nguồn xảy lỗi pha, nguồn, ngược thứ tự pha, điện áp cao hay thấp giá trị cho phép vv.Nếu nguồn dự phòng lấy từ nguồn lưới khác ta có ATS loại lưới - lưới Nếu nguộn dự phòng lấy từ máy phát ta có loại ATS lưới máy phát, lưới - lưới máy phát Đặc điểm chung - Đựoc sử dụng mạng pha dây mạng pha - Cho phép chọn nguồn ưu tiên hệ thống mạng điện có nhiều nguồn - Tuỳ chọn chế đọ điều khiển xung( Impule ) hay dạng mức - Giám sát thấp áp áp nguồn điện hay nguồn dự phòng - Giám sát tần số nguồn điện lưới nguồn dự phòng - Lập trình timer trì hoãn, khởi động chuyển mạch hay tắt máy phát - Lập trình hoạt động theo thời gian ngày hay đêm, ngày nghỉ , tuần , tháng, năm - Hiển thị thông số (tần số , điện áp )của nguồn nguồn dự phòng dùng LCD - Hiển thị trạng thái nguồn điện, báo cố , trạng thái test - Nguồn điện hoạt động từ điện áp 160VAC tới 250VAC tần số 50Hz, không dùng Accu UPS - Tích hợp đồng thời gian thực, thời gian hoạt động tháng toàn nguồn điện nguồn dự phòng Nhóm Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình GVHG:Hà Văn Phương Chức ATS - Tự động chuyển nguồn điện - Tự động khởi động máy phát điện lưới - Qúa trình khởi động máy phát có cố lưới dừng việc khởi động đưa tín hiệu cảnh báo - Thực trình kiểm tra điện áp đạt yêu cầu thựuc đóng tải - Bảo vệ pha, áp hay tải Quá trình hoạt động: Quãng thời gian từ thời điểm lưới điện đến máy phát điện khởi động với khoảng thời gian 10s phát tín hiệu cho đề Nếu khởi động mà thành công tín hiệu feedback=1 đề tự động khoá đèn H2 tắt ,máy phát hoạt động Nếu khởi động lần không thành công sau thời gian 3s ta cấp tín hiệu cho đề để khởi động máy phát lần 2,lần Nếu khởi động lần không thành công có tín hiệu cảnh báo đèn H3 sáng báo lỗi Khi điện áp máy phát đạt cỡ 0,8Uđm , tín hiệu điện áp đưa vào modul mở rộng để so sánh, cấp điện cho contactor K2 để đóng điện cho phụ tải Nếu có điện trở lại : sau 10s cắt contactor K2 máy phát, sau 30s phát tín hiệu dừng máy phát phát tín hiệu đóng contactor K1(lưới điện) S2:feedback:hồi tiếp cho biết trạng thái máy phát hoạt động hay chưa S1:status:nhận biết trạng thái lưới điện(S1=0 có điện,S1=1 điện) H1 :tín hiệu đề máy phát H2: tín hiệu dừng máy phát H3: tín hiệu báo lỗi máy phát không đề K1: contactor đóng nguồn lưới điện K2: contactor đóng nguồn cho máy phát Nhóm Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình GVHG:Hà Văn Phương 2.2 Sơ đồ khối Băt đầu S1=? UP=380 s đ đ s Đề lần1 đ Đóng K1 Đề lần s đ Đề lần UP=380 s s đ Đóng K2 Cảnh báo Kết thúc Nhóm Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình GVHG:Hà Văn Phương CHƯƠNG III :THỰC HIỆN I.Tính Chọn Thiết Bị Tính chọn máy phát điện Việc lựa chọn máy phát điện, Công suất máy phát điện việc quan trọng vấn đề chọn máy phát điện Lựa chọn thương hiệu công suất máy phát điện giúp ta giải vấn đề sau: Giảm kinh phí mua máy, Giảm chi phí dầu chạy máy, Giảm chi phí vật tư lắp đặt Để lựa chọn đắn công suất công việc quan trọng để định trang bị máy phát điện Những vấn đề phát sinh trình chọn lựa thường sau: Nếu chọn công suất thấp dẫn đến máy phát điện không đủ công suất cần thiết, bị tải, giảm tuổi thọ trầm trọng Nếu chọn công suất cao dẫn đến đầu tư vốn cao không cần thiết, máy phát điện chạy thường xuyên non tải làm tăng tiêu hao nhiêu liệu giảm tuổi thọ Như để lựa chọn công suất máy phát điện ta phải dựa vào yếu tố công suất biểu kiến công suất thực phụ tải Ở đề ta giả sử công suất phụ tải P = 1000kw , hệ số công suất trung bình cosϕ = 0,8 , hệ số khởi động k= 1,3 Như ta có: Dòng điện danh nghĩa lớn tải là: I = Px = 100x = 200 A Dòng điện khởi động lớn tải là: Ikđ max = k x I = 1,3 x 200 = 260 A Công suất biểu kiến theo dòng điện lớn : S = I kđ max x = 260 x 0,66 =171.6 kVA Công suất cần trang bị : Scần = Sx 1,1= 171.6 x 1,1 = 188.76 KVA Nhóm Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình GVHG:Hà Văn Phương Từ ta chọn máy phát loại 200KVA / 100KW loại máy phát điện đồng ba pha, tự động kích từ, tự động điều chỉnh điện áp ,chạy động diezel kỳ Tính chọn cầu chì aptomat - Chọn cầu chì : Để cầu chì đảm bảo chức bảo vệ cần thoả mãn điều kiện : Icc > Ikđ max Như ta chọn đươc loại cầu chì 260 A -Chọn aptomat : Aptomat loại thiết bị bảo vệ sau cầu chì lựa chọn sau : Uap ≥ Uđm = 380 V Iap ≥ 1,4 Itt = 1,4x 200 = 280A Như ta lựa chọn aptomat loại 380V/ 280A 3.Tính chọn role điện áp Role điện áp loại role dùng để bảo vệ pha, thấp áp ,quá áp ngược pha điện pha Nhóm Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình GVHG:Hà Văn Phương Để đảm bảo tính kinh tế,tiết kiệm phù hợp với cách sử dụng ta chọn loại 600VPR310/520 với thông số : dải bảo vệ thấp áp từ 310 - 405V AC , áp: 425 520V AC (L-L) II.Sơ đồ đấu nối 1.Mạch động lực Nhóm Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình Mạch điều khiển Nhóm GVHG:Hà Văn Phương Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình Giản đồ thời gian GVHG:Hà Văn Phương 4.Địa đầu vào đầu Nhóm Input Start Stop S1 S2 Địa I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 Output Cuộn hút K1 Cuộn hút K2 H1 H2 H3 Địa Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình 5.Chương trình mô Nhóm GVHG:Hà Văn Phương Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình Nhóm GVHG:Hà Văn Phương Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình Nhóm GVHG:Hà Văn Phương Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình GVHG:Hà Văn Phương CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN Nhóm Lớp: Điện 4-K7 [...]... 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình GVHG:Hà Văn Phương Để đảm bảo tính kinh tế,tiết kiệm và phù hợp với cách sử dụng ta chọn loại 600VPR310/520 với các thông số : dải bảo vệ thấp áp là từ 310 - 405V AC , quá áp: 425 520V AC (L-L) II.Sơ đồ đấu nối 1.Mạch động lực Nhóm 4 Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình 2 Mạch điều khiển Nhóm 4 GVHG:Hà Văn Phương Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình 3 Giản đồ thời gian... hút K2 H1 H2 H3 Địa chỉ Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình 5.Chương trình mô phỏng Nhóm 4 GVHG:Hà Văn Phương Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình Nhóm 4 GVHG:Hà Văn Phương Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình Nhóm 4 GVHG:Hà Văn Phương Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình GVHG:Hà Văn Phương CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN Nhóm 4 Lớp: Điện 4-K7 ...ĐA Điều Khiển Lập Trình GVHG:Hà Văn Phương 2.2 Sơ đồ khối Băt đầu S1=? UP=380 s đ đ s Đề lần1 đ Đóng K1 Đề lần 2 s đ Đề lần 3 UP=380 s s đ Đóng K2 Cảnh báo Kết thúc Nhóm 4 Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình GVHG:Hà Văn Phương CHƯƠNG III :THỰC HIỆN I.Tính Chọn Thiết Bị 1 Tính chọn máy phát điện Việc lựa chọn máy phát điện, Công suất... bình cosϕ = 0,8 , hệ số khởi động k= 1,3 Như vậy ta có: Dòng điện danh nghĩa lớn nhất của tải là: I = Px = 100x = 200 A Dòng điện khởi động lớn nhất của tải là: Ikđ max = k x I = 1,3 x 200 = 260 A Công suất biểu kiến theo dòng điện lớn nhất là : S = I kđ max x = 260 x 0,66 =171.6 kVA Công suất cần trang bị là : Scần = Sx 1,1= 171.6 x 1,1 = 188.76 KVA Nhóm 4 Lớp: Điện 4-K7 ĐA Điều Khiển Lập Trình GVHG:Hà... được máy phát loại 200KVA / 100KW loại máy phát điện đồng bộ ba pha, tự động kích từ, tự động điều chỉnh điện áp ,chạy động cơ diezel 4 kỳ 2 Tính chọn cầu chì và aptomat - Chọn cầu chì : Để cầu chì đảm bảo chức năng bảo vệ của nó thì nó cần thoả mãn điều kiện : Icc > Ikđ max Như vậy ta sẽ chọn đươc loại cầu chì là 260 A -Chọn aptomat : Aptomat là loại thiết bị bảo vệ sau cầu chì vì vậy nó sẽ được lựa... công suất cần thiết, bị quá tải, giảm tuổi thọ trầm trọng Nếu chọn công suất quá cao sẽ dẫn đến đầu tư vốn cao không cần thiết, máy phát điện chạy thường xuyên non tải cũng làm tăng tiêu hao nhiêu liệu và giảm tuổi thọ Như vậy để lựa chọn đúng công suất máy phát điện ta phải dựa vào 2 yếu tố công suất biểu kiến và công suất thực của phụ tải Ở đề này ta giả sử công suất phụ tải P = 1000kw , hệ số công