ứng dụng PLC về cảm biến áp suất

cảm ơn mọi người đã tải

Chương 1 :cơ sở lý thuyết 1.1 Mục đích :

Trong thời kỳ đất nước công nghiệp hóa hiện đại hóa việc tiếp thu các thiết

bị công nghiệp hiện đại đó là điều cần thiết cho chúng em nhưng sinh viên năm thứ 3 Như chúng ta đã biết trước đây để điều khiển 1 độn cơ 1 cảm biến , và một số thiết bị khác chúng ta phải sử dụng rất nhiều các rơ le để hỗ trợ , nhưng vấn đề đặt ra là chúng không hiểu nhau , hay nói cách khác khi chúng ta muốn điều khiển 1 hệ thống gồm nhiều các thiết bị , như nhiều động cơ , cảm biến ,các thiết bị khác việc điều khiển chúng đồng bộ là điều khó khăn khi chúng không hiểu nhau Hay việc lắp đặt chúng thật rờm già và khó khăn mà sau khi lắp đặt chúng ta lại chưa biết chúng hoạt động hay không, nếu sai chúng ta lại mất chi phi cho việc sửa lại Vì vậy bài toán đặt ra là tạo nên 1 thiết bị có tính đồng bộ hóa cao được hình thành , mục đích của nó giúp chúng ta rễ dàng thiết kế đựa trên các mạch thiết kế giống với ký hiệu thường , điều quan trọng chúng giúp giảm chi phí nhờ việc chúng có thể chỉnh sửa chương trình lập trình ,có chi phí hợp lý độ bề khá cao ,chúng có thể mô phỏng trước khi lắp đặt để kiểm tra lỗi Vì vậy việc sinh ra PLC đó là điều cần thiết trong công nghiệp

1.2 Phương pháp đo (Bar)

Áp suất là đại lượng vật lý dùng để đo lực tác dụng trên một diện tích theo chiều vuông góc của vật thể Trong hệ SI, đơn vị của áp suất là newton trên

m2 , nó gọi là Pascal (Pa) Nhưng ở đây chúng em sử dụng phương pháp đo với đơn vị là Bar Vậy việc quy đổi từ Bar ra Pascal như sau :

1 Bar = 100 kPa (kilo Pascal)

Ở đây chúng em sử dụng cảm biến SEN 96

Do yêu cầu của bài toán là dùng cảm biến thích hợp để đo áp suất với dải đo: [0-5] Bar Nên chọn cảm biến sen 9601B065 với giải đo [0-6] bar để tránh trường hợp do qua tải đột ngột làm hỏng thiết bị nên lấy thừ ra 1 bar Với điện áp đầu ra của cảm biến là từ 0-10vdc loại 3 dây, dòng điện từ 4-20

mA loại 2 dây

Ta mắc cảm biến vào ống nước cảm biến sẽ tự cho ta giá trị trả về là dòng điên hay điện áp tương ứng, ở đây chúng em dùng điện áp là 0-10 VDC

1.3Tìm hiểu về PLC:

1.3.1Khái quát về PLC:

PLC hay còn gọi là thiết bị điều khiển khả trình (program logic controller) là một loại máy tính điều khiển chuyên dụng, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua ngôn ngữ lập trình như LAD hay STL

Cấu trúc trung của các loại PLC

Nó có rất nhiều loại và nhiều hãng trong thị trường hiện nay nhưng chúng em chọn PLC s7 200 của hãng simens của đức

Khái quát về PLC s7 200 là PLC có cấu hình kiểu modul :

Gồm có các modul cơ bản và modul mở rộng Với các CPU 212, 214,222,224 khác nhau các đầu vào ra kích cỡ Dưới đây là hình dạng chung của PLC s7 200:

Ở đề tài này chúng em lựa chọn PLC s7 200 loại CPU 224 AC/DC/RLE

1.3.2Các modul, đối tượng mở rộng

PLC s7 200 có các modul mở rộng sau:

Do chúng em chọn PLC s7 200 loại AC/DC/RLE nên chúng có 7 modul

mở rộng Ngoài ra do chọn cảm biến sen96 đưa ra tín hiệu tương tự nên chúng em cần modul có thể đọc được tín hiệu này vì vậy chúng em chon modul mở rộng là : EM235

Gới thiệu qua về modul EM235:

Là modul gồm có 4AI và 1 AO 12Bit có tích hợp các bộ chuyển đổi A/D

và D/A 12 Bit bên trong

Các thành phần đầu vào ra của modul EM235:

4 đầu vào tương tự

được ký hiểu bởi

bốn chữ cái A,B,C,D

A+,A-,RA Các đầu nối của đầu vào A B+,B-,RB Các đầu nối của đầu vào B C+,C-,RC Các đầu nối của đầu vào C D+,D-,RD Các đầu nối của đầu vào D

1 đầu ra tương tự (MO,VO,IO) Các đầu nối của đầu ra

Swith cấu hình Cho phép chọn dải đầu và độ phân

giải

Các dạng dữ liệu trong EM235

Các dạng dữ liệu nhớ: AIW0,AIW2,AIW4

Đối với dải tín hiệu đo không đối xứng:0-10V,0-20mA Đươc lưu với giá trị chuyển đổi 12Bit, do modul s7 200 input chuyển dải tín hiệu đo đầu vào thành 0-32000 Đối với đo đối xứng ±10V , ±10mA chuyển sang với giải đo -32000 đến +32000

Đối với dữ liệu đầu ra:

Đầu ra số (x)

0

10

24000 ? V

Đầu vào analog

( y ) - V

On Of

Vùng nhớ là AQWxx đối với dải đo không đói xứng ta dùng vùng nhớ đầu ra với 11Bit chuyển 0-32000 thành tín hiệu điện áp 0-10V

Xây dựng công thức thuất toán:

Sự biến đổi là một đường thẳng dạng y=ax+b

Cài đặt tín hiệu vào modul EM235:

Sau đây là bảng cấu hình cài đặt:

giải

giải

SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6

Chương 2: thiết kế hệ thống

2.1 Lựa chọn thiết bị liên quan

Chọn PLC s7 200 loại CPU 224 AC/DC/RLE

Cảm biến áp suât SEN 96010 B065 A0 (có dải đo từ 0-6 Bar)

Lựa chọn biến tần Siemens-MM440

+Điện áp định mức ngõ vào:

Công suất định mức từ 0.37kw đến 200kw đối với điện 3 pha AC 380V-480V

Công suất từ 0.12kw đến 3kw đối với điện áp 1 pha AC 200V-240V

+Điện áp định mức ngõ ra:

Pha 220VAC đến 380VAC

Tần số 0HZ đến 650HZ

+Các đầu nối vào ra:

- 6 đầu vào số

- 2 đầu vào tương tự

-và một số cổng khác

+Phương pháp điều khiển:

-V/f bình phương

-V/f tuyến tính

-V/f đa điểm

-điều khiển từ thông

-điều khiển vécter

-điều khiển momen

Cài đặt các thông số biến tần và cách ghép nối với PLC:

Ta nối ngõ ra Analog (1+) của biến tần với ngõ ra AQW0

Ta cài đặt các thông số

P0300=1(động cơ không đồng bộ)

P0304= Điện áp định mức động cơ

P0305= Dòng điện định mức động cơ

P0307= Công suất định mức động cơ

P0308= Hệ số cosphi của động cơ

P0309= Hiệu suất định mức của động cơ

P0310= Tần số định mức động cơ

P0311= Tốc độ định mức của động cơ

P1000= Lựa chọn tần số đặt điểm tương tự

P1080= Tần số nhỏ nhất

P1082= 50Hz tần số lớn nhất

P1120= 10s thời gian tăng tốc

P1121=10s thời gian giảm tốc

P0756=0 đầu vào tương tự ADC kiểu 0-10V

Sơ đồ nối các chân:

Chọn động cơ:

Động cơ không đồng bộ 3 pha 0.37kw

2.2 Xây dựng sơ đồ khối , sơ đồ đấu dây

Xây dựng sơ đồ khối:

END

KIỂM TRA ÁP SUẤT

GIẢM TỐC

ĐỘ ĐỘNG CƠ

TĂNG TỐC

ĐỘ ĐỘNG CƠ

Áp suất tăng Áp suất giảm

ÁP SUẤT BÌNH THƯỜNG

Sơ đồ đấu dây:

Của PLC s7 200 AC/DC/RLE:( mô hình đấu dây)

2.3 Xây dựng thuật toán

Ban đầu khi ta cấp điện cho hệ thống theo sơ đồ,cảm biến áp suất hoạt động ,nó sẽ cảm nhận được lúc đầu áp suất đường ống bằng không ,nó sẽ đưa ra tín hiệu tương tự dưới dạng điện áp (0-10V),cho PLC sau 1 vài thuật toán PLC sẽ trả ra tín hiệu analog đưa vào chân AI+ của biến tần ,biến tần sẽ điều khiển động cơ tăng tốc độ bơm nước , sau khi bơm cảm biến vẫn thấy áp suất của đường ống chưa đạt giá trị max nó lại đưa ra

kia của ống bơm do có lưu lượng nước nên với tốc độ hiện hành thì việc bơm nước làm tăng áp suất cao lên nức cho phép lúc này cảm biến báo về PLCvà PLC sẽ đưa ra tín hiệu cảnh báo cho người điều khiển, băng đèn điều khiển Sau đó nó đưa ra tín hiệu cho biến tần giảm tốc độ bơm xuống , rồi cảm biến cảm thấy áp suất vẫn cao lại đưa ra mức giảm tiếp theo cho thích hợp Và giữ ở mức ổn định

GIẢN ĐỒ THỜI GIAN 2.4 Xây dựng phần mềm

PHA

PLA

RUN

STO

STA

Chương 3:Kết quả đề tài

3.1 Kết quả nghiên cứu lý thuyết

Sau khi được nghiên lý thuyết em cảm thấy đây là môn học bổ ích.

Nó mang lại cho em kiến thức về môn lập trình logic Các cách thực hiên trên hệ thống các rơle cũ xưa nay được thay thế bằng các lập trình trên PLC mang lại nhưng lợi ích về kinh tế đẽ kiểm soát Môn mang lại nhưng kiến thức bổ ích về thiết bị tự động hóa PLC đóng vai trò là thiết bị điều khiển ở cấp cơ sở, có nhiệm vụ thu thập thông tin kỹ thuật theo các giá trị đặt từ cấp điều khiển giám sát đưa xuống thông qua các cơ cấu chấp hành.

Nó cho ta biết khả năng giám sát hoạt động của dây truyền sản xuất, khả năng phát hiện lỗi thiết bị từ máy tính điều khiển, đóng vai trò là thiết bị thu thập dữ liệu trong các hệ SCADA.

Nó còn tích hợp chức năng điều chỉnh (PID, )và các chức năng tính toán khác PLC còn được sử dụng trong cả điều khiển trình tự và điều khiển quá trình liên tục Ngoài ra PLC còn các mudul có thê kết nối với các cảm biến , các biến tần để điều khiển

3.2 Kết quả thực nghiệm

Thực nghiệm : được tiếp súc thực tế vơi PLC và các thiết bị liên quan, giúp chúng em hiểu ro hơn khi được tốt nghiệp và đi làm Ngoài ra việc tiếp súc với mudul EM235 giúp chúng em hiểu rõ về cách sử dụng , ghép nối modul với PLC đây là điều quan trọng làm cơ sở để chúng em được làm việc ssau này.

Kết luận

Chúng em xin cảm ơn được sự giúp đỡ tận tình của cô giáo NGUYỄN THU

HÀ Sau khi được nghiên cứu làm đề tài giúp chúng em hiểu rõ hơn về PLC s7 200 Các tính năng của chúng, cách mắc nối , tuy đã rất cố găng nhưng chúng em còn nhiều sai xót trong quá trình làm mong cô và các bạn cho chúng em ý kiến Để chúng em có thể hoàn thành tốt hơn.

Hà nội, ngày tháng năm 2016

Mục lục