Đồ án tốt nghiệp về thiết kế và thi công mô hình ổn định mức nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ỔN ĐỊNH MỨC NƯỚC GVHD: ThS NGUYỄN TẤN ĐỜI SVTH: NGUYỄN VIỆT TUẤN MSSV: 11151212 SVTH: PHẠM ĐÌNH BÁCH MSSV: 11151191 SKL 0 2 Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ỔN ĐỊNH MỨC NƢỚC GVHD: ThS NGUYỄN TẤN ĐỜI SVTH: NGUYỄN VIỆT TUẤN 11151212 PHẠM ĐÌNH BÁCH 11151191 NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ KHOÁ: 2011 TP.HỒ CHÍ MINH – tháng năm 2016 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: ThS NGUYỄN TẤN ĐỜI Họ tên sinh viên 1: NGUYỄN VIỆT TUẤN Họ tên sinh viên 2: PHẠM ĐÌNH BÁCH Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa Ngày nhâ ̣n đề tài: 10/2015 ĐT: MSSV: 11151212 MSSV: 11151191 Lớp: 11151CL2 Ngày nộp đề tài: 11/01/2016 Tên đề tài: Thiết kế thi công mô hình ổn định mức nƣớc Nhiệm vụ nội dung:  Nhiệm vụ:  Thiết kế thi công mô hình đo mức nƣớc, bơm nƣớc dựa vào mục đích đề tài  Ứng dụng PLC S7-200 CPU 224, biến tần DELTA vào điều khiển mô hình  Sử dụng phần mềm giám sát DOPSOFT thông qua hình HMI hãng DELTA để điều khiển trình hoạt động hệ thống  Nội dung:  Thiết kế hệ thống điện mô hình  Thiết kế giao diện điều khiển qua HMI  Sử dụng biến tần DELTA cảm biến siêu âm điều khiển máy bơm Tp.HCM, ngày….tháng….năm 2016 Giáo viên hƣớng dẫn ThS NGUYỄN TẤN ĐỜI Tp.HCM, ngày….tháng… năm 2016 Chủ nhiệm ngành CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Giáo viên hƣớng dẫn: ThS NGUYỄN TẤN ĐỜI Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VIỆT TUẤN MSSV: 11151212 PHẠM ĐÌNH BÁCH MSSV: 11151191 Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hoá Tên đề tài: Thiết kế thi công mô hình ổn định mức nƣớc NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện: Ƣu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giáo viên hƣớng dẫn CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Giáo viên phản biện : Sinh viên thực : NGUYỄN VIỆT TUẤN MSSV: 11151212 PHẠM ĐÌNH BÁCH MSSV: 11151191 Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hoá Tên đề tài: Thiết kế thi công mô hình ổn định mức nƣớc NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện: Ƣu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng Giáo viên phản biện năm 2016 LỜI NÓI ĐẦU Ở Việt Nam nhƣ hầu hết nƣớc phát triển giới hƣớng đến việc công nghiệp hóa, đại hóa đất nƣớc Với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật nên việc áp dụng thành tựu vào trình sản xuất từ lâu không xa lạ với ngƣời Chính công nghiệp, tự động điều khiển đóng vai trò quan trọng, nâng dần tính đại hóa công nghiệp đẩy công nghiệp từ thô sơ lên đại công nghiệp mà đỉnh cao tự động hóa cách hoàn toàn Nhờ việc ứng dụng công nghệ tự động công nghiệp mà sức lao động ngƣời giảm nhiều nhờ mà suất lao động đƣợc tăng lên nhiều Con ngƣời phải quan tâm đến vấn đề phụ nhƣ nhấn nút, canh thời gian hoạt động … Và ngƣời làm công việc nhiều ngƣời Sau bốn năm học tập ngành công nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa trƣờng Đại học sƣ phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, đƣợc bảo giúp đỡ tận tình quý thầy cô nhu cầu thiết thực thực tế nên đồ án tốt nghiệp chúng em định chọn đề tài: ―Thiết kế thi công mô hình ổn định mức nƣớc‖ Mô hình chúng em đƣợc xây dựng dựa mục đích đề tài Vì kiến thức, hiểu biết công nghệ hạn chế nhƣ thời gian tìm hiểu, thực nên chúng em chƣa thể phát huy tƣởng vào mô hình Chúng em mong nhận đƣợc thông cảm quý thầy cô i LỜI CÁM ƠN Trong suốt quãng thời gian làm đồ án thầy cô tạo điều kiện, hƣớng dẫn bảo cho chúng em với tận tụy nhiệt huyết Các thầy cô không ngại khó khăn dành thời gian quý báu để hƣớng dẫn chúng em Chính điều động lực để chúng em không ngừng học hỏi, phấn đấu, trau dồi kiến thức thời gian qua Đồ án―Thiết kế thi công mô hình ổn định mức nƣớc‖ vận dụng tổng hợp kiến thức mà chúng em đƣợc học dƣới giảng dạy thầy cô Hơn đồ án cho em thấy đƣợc nhƣ hiểu đƣợc phần công việc ngƣời cử nhân môi trƣờng làm việc tƣơng lai Tuy nhiên với kiến thức hạn chế nên trình làm đồ án chắn không tránh khỏi thiếu sót, sai phạm kính mong quý thầy cô góp ý, bảo để chúng em hoàn thiện Bên cạnh nỗ lực, cố gắng, ý thức thân ngƣời nhóm nhƣng để hoàn thành tốt đồ án chúng em nhận đƣợc giúp đỡ thầy cô, bạn đồng nghiệp đặc biệt thầy Nguyễn Tấn Đời Thầy tận tình, hƣớng dẫn, bảo sai sót kinh nghiệm quý báu thực tế để giúp chúng em hoàn thành đề tài cách tôt Do lời cảm ơn chúng em xin chân thành gửi đến thầy Nguyễn Tấn Đời Kế đến chúng em xin cảm ơn quý thầy cô ngành Điện- Điện tử nói riêng toàn thể quý thầy cô trƣờng đại học sƣ phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh nói chung truyền đạt kiến thức cho chúng em để chúng em hoàn thành đồ án cách tốt Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ii BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Nội dụng đề tài 1.4 Giới hạn đề tài 1.5 Phƣơng pháp, đối tƣợng nghiên cứu 1.5.1 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.5.2 Đối tƣợng nghiên cứu CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Bộ điều khiển 2.1.1 Giới thiệu chung PLC hãng SIEMENS 2.1.2 PLC SIMATIC S7-200 CPU 224 2.1.3 Module chuyên dụng EM231 2.1.4 Module chuyên dụng EM232 10 2.1.5 Cổng truyền thông 12 2.1.6 Thực chƣơng trình 13 2.1.7 Cấu trúc chƣơng trình 13 2.1.8 Các vùng nhớ S7-200 14 2.2 Lý thuyết giải thuật điều khiển PID 15 2.2.1 Thuật toán điều khiển PID 15 2.2.2 Chức khâu điều khiển PID 16 2.2.3 Phƣơng pháp tính toán thông số điều khiển PID 19 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 22 iii 3.1 Yêu cầu thiết kế 22 3.2 Thiết bị thiết kế hệ thống 23 3.2.1 Khối nguồn cung cấp 23 3.2.2 Khối tín hiệu ngõ vào 23 3.2.3 Khối cấu chấp hành 25 3.2.4 Khối điều khiển 33 3.2.5 Khối PLC 34 3.2.6 Các thiết bị khác 35 3.2.7Sơ đồ kết nối mô hình với PLC 36 3.2.8 Sơ đồ mạch động lực 38 3.3 Yêu cầu hoạt động hệ thống 38 3.4 Lƣu đồ chƣơng trình 39 3.5 Cách lựa chọn thông số PID cho đề tài 40 CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VÀ THU THẬP DỮ LIỆU 41 4.1 Yêu cầu điều khiển giám sát HMI 41 4.2 Cách kết nối với PLC 41 4.3 Cách thiết kế giao diện giám sát, điều khiển dùng HMI 42 4.3.1 Giới thiệu phần mềm thiết kế giao diện HMI 42 4.3.2 Cách sử dụng phần mềm DOPSOFT 42 4.3.3 Thiết kế giao diện HMI cho đối tƣợng 47 CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ, THƢ̣C NGHIỆM, PHÂN TÍCH, TỔNG HỢP 54 5.1 Kết mô hình khí 54 5.2 Kết mô hình hệ thống điện 57 5.3 Vận hành 57 5.4 Kết điều khiển, giám sát với PLC S7-200 HMI 58 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 63 iv 6.1 Kết luận 63 6.2 Hƣớng phát triển 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 v DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ SƠ ĐỒ Hình 2.1: Cấu trúc PLC Hình 2.2:PLC S7-200 CPU 224 Hình 2.3: Module EM231 Hình 2.4: Cấu trúc bên Module EM231 Hình 2.5: Module EM232 Hình 2.6: Cấu trúc bên Module EM232 Hình 2.7: Vòng quét S7-200 Hình 2.8: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng khâu tỉ lệ Hình 2.9: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng khâu tích phân Hình 2.10: Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng khâu vi phân Hình 2.11: Đồ thị đáp ứng nấc hệ hở có dạng S Hình 2.12: Đồ thị đáp ứng hệ kín Hình 3.1: Cảm biến siêu âm Hình 3.2: Biến tần Delta VFD-EL Hình 3.3: Cấu trúc bên biến tần Delta VFD-EL Hình 3.4: Ý nghĩa chân cổng giao tiếp RS-485 Hình 3.5: Relay 24VDC Hình 3.6: HMI Delta Model B07S411 Hình 3.7: CPU 224 Hình 3.8: Lƣu đồ hệ thống bơm, lọc sản phẩm Hình 4.1: Các COM hình HMI Hình 4.2: Giao diện Hình 4.3: Chọn Model HMI Hình 4.4: Chọn cổng giao tiếp chuẩn kết nối Hình 4.5: Trang giao diện thiết kế Hình 4.6: Trang nhập liệu Hình 4.7: Numberic Display Hình 4.8: Chọn Module sử dụng Hình 4.9: Chọn loại PLC sử dụng Hình 4.10: Bắt đầu thiết kế Hình 4.11: Tạo khối nút nhấn Hình 4.12: Chọn hình ảnh nút nhấn Hình 4.13: Chọn địa nút nhấn Hình 4.14: Đặt tên hình ảnh cụ thể cho nút nhấn Hình 4.15: Phát thảo hình điều khiển Hình 4.16: Mô hình hoàn chỉnh HMI Hình 4.17: Màn hình giới thiệu hệ thống i 10 11 13 16 17 18 19 20 24 26 28 32 32 33 35 39 41 43 43 44 45 45 46 47 48 48 49 49 50 50 51 52 53 Hình 4.18: Màn hình điều khiển Hình 5.1: Mô hình hệ thống Hình 5.2: Mô hình điều khiển, giám sát Hình 5.3: Mô hình bồn chứa với cảm biến siêu âm Hình 5.4: Mô hình bồn chứa dƣới với van xả từ bồn chứa Hình 5.5: Động đƣờng ống dẫn nƣớc Hình 5.6: Tủ điện Hình 5.7: Quá trình điều khiển điều khiển PID PLC Hình 5.8: Mức nƣớc ổn định 7cm Hình 5.9: Kết điều khiển với H = 14cm Hình 5.10: Mức nƣớc ổn định 14cm Hình 5.11: Kết điều khiển van xả thay đổi Hình 5.12: Bồn chứa ổn định sau thời gian van xả thay đổi Hình 5.13: Màn hình HMI với giá trị đặt 14cm 53 54 55 55 56 56 57 58 59 59 60 60 61 61 Sơ đồ 2.1:Sơ đồ khối PLC Sơ đồ 2.2: Các cổng vào PLC Sơ đồ 2.3: Sơ đồ nối dây EM231 Sơ đồ 2.4: Sơ đồ nối dây EM232 Sơ đồ 2.5: Sơ đồi khối điều khiển PID Sơ đồ 2.6: Sơ đồ khối hệ hở Sơ đồ 2.7: Sơ đồ khối hệ kín có tỉ lệ P Sơ đồ 3.1: Sơ đồ khối hệ thống Sơ đồ 3.2: Sơ đồ dây cảm biến siêu âm Sơ đồ 3.3: Sơ đồ kết nối từ bên vào biến tần Sơ đồ 3.4: Sơ đồ chân vào biến tần Sơ đồ 3.5: Sơ đồ kết thiết bị với PLC S7-200 CPU 224 Sơ đồ 3.6: Sơ đồ kết cảm biến với Modul chuyên dụng EM231 Sơ đồ 3.7: Sơ đồ kết nối biến tần Delta với Module EM232 CPU 224 Sơ đồ 3.8: Sơ đồ động lực máy bơm kết nối với biến tần 12 15 19 20 22 24 30 30 36 37 37 38 ii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Bảng chế độ hoạt động Module EM231 Bảng 2.2: Tên chức RS232 Bảng 2.3: Ảnh hƣởng hệ thống tăng thông số Bảng 2.4: Các tham số PID theo phƣơng pháp Ziegler-Nichols thứ Bảng 2.5: Các tham số PID theo phƣơng pháp Ziegler-Nichols thứ hai Bảng 3.1: Kí hiệu chân biến tần Delta iii 10 12-13 19 20 21 31 DANH MỤC VIẾT TẮT PLC CPU AC DC VAC VDC CB IN OUT HMI RAM ROM Programable logic controller Center processor unit Alternating current Direct current Voltage alternating current Voltage direct current Circuit breaker Input Output Human machine interface Random access memory Real only memory iv CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Hiện nay, nghiệp công nghiệp hóa đại hóa ngày phát triển mạnh mẽ, tiến khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điều khiển tự động góp phần lớn tạo điều kiện để nâng cao hiệu trình sản xuất Vì tự động hóa trình công nghệ thực phát triển ứng dụng mạnh mẽ công nghiệp, lựa chọn tối ƣu lĩnh vực nhằm tạo sản phẩm chất lƣợng cao, tiết kiệm chi phí sản xuất tạo khả cạnh tranh mạnh mẽ thị trƣờng Trong ngành công nghiệpsản xuất chất lỏng nhƣ hóa chất, nƣớc uống đóng chai, sữa, nƣớc mắm, dầu ăn…vấn đề cần điều khiển mức, lƣu lƣợng dòng chảy cần đáp ứng với độ xác cao để phục vụ trình sản xuất đạt hiệu tốt hơn, đảm bảo trình sản xuất chất lỏng không bị gián đoạn, tăng tuổi thọ thiết bị Ngƣời vận hành không cần phải trực tiếp kiểm tra bồn chứa đóng mở bơm liên tục, vấn đề bị cạn hay tràn bồn chứa chất lỏng hoàn toàn đƣợc khắc phục cho dù đầu thay đổi Chính vậy, chúng em chọn đề tài ―Thiết kế thi công mô hình ổn định mức nƣớc‖ Với yêu cầu ứng dụng thực tế trên, đối tƣợng đề tài thực hệ thống bồn chất lỏng, hệ thống bồn chất lỏng đƣợc hình thành với hệ thống bơm xả chất lỏng nhƣngluôn giữ ổn định giá trị mức đặt trƣớc, mức chất lỏng bồn đƣợc trì ổn định,để làm đƣợc điều đòi hỏi ta phải điều khiển lƣu lƣợng chất lỏng từ máy bơm vào hệ thống bồn nƣớc, làm mức chất lỏng bồn giữ giá trị không đổi giá trị đặt trƣớc Việc điều khiển hệ thống để giữ mức chất lỏng bồn ổn định tƣơng đối khó, cần phải có đáp ứng nhanh để điều khiển máy bơm lƣu lƣợng nƣớc từ van xã thay đổi, cần phải có điều khiển đại, xác đáng tin cậy PLC lựa chọn tốt cho ứng dụng công nghiệp với độ xác, ổn định độ tin cậy cao Với phát triển kỹ thuật điều khiển tự động có nhiều cách để điều khiển mức chất lỏng hệ thống bồn nƣớc, nhƣng chúng em sử dụng PLC S7-200 để điều khiển, sử dụng phần mềm DOPSOFT giao tiếp hiển thị 1.2 Mục tiêu đề tài Sau xác định đƣợc đối tƣợng, chủ thể giới hạn phạm vi nghiên cứu, việc xác định mục tiêu bƣớc quan trọng nhằm định hƣớng đắn cho quy trình thực đề tài Mục tiêu đề tài cụ thể đƣợc thể nhƣ sau:  Thiết kế, thi công hệ thống phần cứng gồm mối quan hệ bồn nƣớc, chất lỏng, cảm biến, hệ thống PLC, biến tần,bơm hình giao tiếp HMI  Lựa chọn thiết bị cho mô hình  Giải thuật cho PLC theo yêu cầu đề tài, điều khiển bơm theo thông số cài đặt mức chất lỏng  Sử dụng phần mềm DOPSOFT để điều khiển giám sát hệ thống điều khiển hoạt động hệ thống 1.3 Nội dụng đề tài Hệ thống gồm bồn (bồn bồn dƣới) đặt song song Bồn có vancơđể thay đổi lƣu lƣợng chất lỏng xả từ bồn xuống bồn dƣới Bồn dƣới có 1lỗ nối với ống nƣớc dẻo để dẫn chất lỏng từ bồn dƣới vào máy bơm Mức nƣớc bồn đƣợc đo cảm biến siêu âm với ngõ analog Chất lỏng đƣợc bơm lên bồn động máy bơm đƣợc điều khiển biến tần DELTA điều khiển PLC S7-200 Mức chất lỏng đƣợc đặt theo yêu cầu ngƣời vận hành, sau hệ thống đƣợc cho phép hoạt động nút nhấn START hình HMI Bơm bắt đầu hoạt động bơm chất lỏng từ bồn dƣớilên biến tần điều khiển với điện áp có tần số lớn 60Hz tần số giảm dầnđến mực chất lỏng bồn giá trị mực chất lỏng đƣợc đặt, mực chất lỏng ổn định tần số đƣợc điều khiển biến tần thay đổi lƣu lƣợng nƣớc từ van xã thay đổi Hệ thống hoạt động liên tục nhƣ ta ấn nút STOP hệ thống dừng lại 1.4 Giới hạn đề tài  Hệ thống đƣợc thực mô hình đơn giản  Đề tài tập trung vào việc ổn định mức chất lỏng  Chất lỏng cung cấp cho hệ thống nƣớc 1.5 Phƣơng pháp, đối tƣợng nghiên cứu 1.5.1 Phƣơng pháp nghiên cứu Để thực đề tài nhóm tham tài liệu sách, internet dựa hệ thống,yêu cầu thực tế để xây dựng lại mô hình đáp ứng đƣợc yêu cầu Các bƣớc nhóm thực hiện:  Đề mục tiêu hƣớng cụ thể  Thiết kế hệ thống đáp ứng đƣợc yêu cầu đề  Nghiên cứu tài liệu liên quan  Hoàn thành thành phần riêng lẻ  Tích hợp thành hệ thống hoàn chỉnh  Viết chƣơng trình điều khiển, giám sát 1.5.2 Đối tƣợng nghiên cứu  PLC S7-200 Siemens  Biến tần DELTA  Màn hình HMI DELTA BO7S411 với phần mềm DOPSOFT  Các thiết bị cảm biến siêu âm Carlo gavezzi, máy bơm nƣớc ly tâm pha CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Bộ điều khiển 2.1.1 Giới thiệu chung vềPLC hãng SIEMENS PLC (Programmable Logic Controller) điều khiển lập trình, PLC đƣợc xếp vào họ máy tính, đƣợc sử dụng ứng dụng công nghiệp thƣơng mại PLC có đầy đủ chức tính toán nhƣ vi xử lý Ngoài ra, PLC có tích hợp thêm số hàm chuyên dùng nhƣ điều khiển PID, dịch chuyển khối liệu, khối truyền thông…            PLC có ƣu điểm: Có kích thƣớc nhỏ, đƣợc thiết kế tăng bền để chịu đƣợc rung động, nhiệt, ẩm tiếng ồn, đáng tin cậy Rẻ tiền ứng dụng điều khiển cho hệ thống phức tạp Dễ dàng nhanh chóng thay đổi cấu trúc mạch điều khiển PLC có chức kiểm tra lỗi, chẩn đoán lỗi Có thể nhân đôi ứng dụng nhanh tốn Một PLC gồm có phần sau: Bộ nguồn: cung cấp nguồn thiết bị module mở rộng đƣợc kết nối vào CPU: thực chƣơng trình liệu để điều khiển tự động tác vụ trình Vùng nhớ Các ngõ vào/ra: gồm có ngõ vào/ra số, vào/ra tƣơng tự Các ngõ vào dùng để quan sát tín hiệu từ bên đƣa vào (cảm biến, công tắc), ngõ dùng để điều khiển thiết bị ngoại vi trình Các cổng/module truyền thông (CP: Communication Professor): dùng để nối CPU với thiết bị khác để kết nối thành mạng, xử lý thực truyền thông trạm mạng Các loại module chức (FM: Function Module) Ví dụ module điều khiển vòng kín, module thực logic mờ… Cấu trúc bên PLC: Hình 2.1: Cấu trúc PLC 2.1.2PLCSIMATICS7-200 CPU 224 S7-200 thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ hãng SIEMENScó cấu trúc theo kiểu Module có module mở rộng Các module đƣợc sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác Thành phần S7-200 khối vi xử lý CPU-224 Sơ đồ 2.1:Sơ đồ khối PLC Hình ảnh PLC S7 – 200 CPU 224: Hình 2.2:PLC S7-200 CPU 224                   Đặc điểm CPU 224: Nguồn cung cấp: 24 VDC Ngõ số: 10 DO DC 14 ngõ vào 10 ngõ Có khả thêm modul mở rộng Dung lƣợng nhớ chƣơng trình: 12KB Dung lƣợng nhớ liệu: 8KB Điều khiển PID: Có Phần mềm: Step Micro/WIN Tốc độ xử lý lệnh logic Boole: 0.37µs Counters/Timers: 256/256 đếm tốc độ cao tốc độ20 Khz phát xung nhanh kiểu PTO PWM Bộ đếm lên/xuống: Có Ngắt phần cứng: Sốđầuvào/racósẵn:14DI/10DO Số đầu vào,ra số cực đại (sử dụng Module mở rộng): 168 Số đầu vào/ra tƣơng tự (sử dụng ModuleAnalog mở rộng):28AI/14AO Kích thƣớc: Rộng x Cao x Sâu: 120.5 x 80 x 62  Số đầu đƣợc tích hợp sẵn: 10 (Transistor)  Toàn vùng nhớ không bị liệu khoảng thời gian 190 kể từ PLC bị nguồn cung cấp Các cổng vào ra: Sơ đồ 2.2: Các cổng vào PLC Các chế độ làm việc CPU 224:  RUN: Khi PLC thực chƣơng trình nhớ, PLC chuyển từ RUN sang STOP máy có cố chƣơng trình gặp lệnh STOP  STOP: Cƣỡng PLC dừng chƣơng trình chạy chuyển sang chế độ STOP  TERM: Cho phép máy lập trình tự định chế độ hoạt động cho PLC RUN STOP Các đèn báo S7-200 CPU224:  SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng  RUN (đèn xanh): Đèn xanh RUN định PLC chế độ làm việc thực chƣơng trình đƣợc nạp vào máy  STOP (đèn đỏ): Đèn đỏ STOP định PLC chế độ dừng chƣơng trình thực lại [...]... HMI Hình 4.2: Giao diện chính Hình 4.3: Chọn Model HMI Hình 4.4: Chọn cổng giao tiếp và chuẩn kết nối Hình 4.5: Trang giao diện thi t kế Hình 4.6: Trang nhập dữ liệu Hình 4.7: Numberic Display Hình 4.8: Chọn Module sử dụng Hình 4.9: Chọn loại PLC sử dụng Hình 4.10: Bắt đầu thi t kế Hình 4.11: Tạo khối nút nhấn Hình 4.12: Chọn hình ảnh nút nhấn Hình 4.13: Chọn địa chỉ nút nhấn Hình 4.14: Đặt tên và hình. .. thống Sơ đồ 3.2: Sơ đồ dây của cảm biến siêu âm Sơ đồ 3.3: Sơ đồ kết nối từ bên ngoài vào biến tần Sơ đồ 3.4: Sơ đồ các chân vào biến tần Sơ đồ 3.5: Sơ đồ kết thi t bị với PLC S7-200 CPU 224 Sơ đồ 3.6: Sơ đồ kết cảm biến với Modul chuyên dụng EM231 Sơ đồ 3.7: Sơ đồ kết nối biến tần Delta với Module EM232 và CPU 224 Sơ đồ 3.8: Sơ đồ động lực của máy bơm kết nối với biến tần 5 7 9 12 15 19 20 22 24 30 30... thay đổi Hình 5.13: Màn hình HMI với giá trị đặt 14cm 53 54 55 55 56 56 57 58 59 59 60 60 61 61 Sơ đồ 2.1:Sơ đồ khối của PLC Sơ đồ 2.2: Các cổng vào ra của PLC Sơ đồ 2.3: Sơ đồ nối dây của EM231 Sơ đồ 2.4: Sơ đồ nối dây của EM232 Sơ đồ 2.5: Sơ đồi khối của bộ điều khiển PID Sơ đồ 2.6: Sơ đồ khối của hệ hở Sơ đồ 2.7: Sơ đồ khối của hệ kín có bộ tỉ lệ P Sơ đồ 3.1: Sơ đồ khối hệ thống Sơ đồ 3.2: Sơ đồ dây... biến siêu âm Hình 5.4: Mô hình bồn chứa dƣới với 2 van cơ xả từ bồn chứa trên Hình 5.5: Động cơ và đƣờng ống dẫn nƣớc Hình 5.6: Tủ điện Hình 5.7: Quá trình điều khiển của bộ điều khiển PID trên PLC Hình 5.8: Mức nƣớc ổn định tại 7cm Hình 5.9: Kết quả điều khiển với H = 14cm Hình 5.10: Mức nƣớc ổn định tại 14cm Hình 5.11: Kết quả điều khiển khi van xả thay đổi Hình 5.12: Bồn chứa ổn định sau 1 thời gian... nhấn Hình 4.15: Phát thảo màn hình điều khiển chính Hình 4.16: Mô hình hoàn chỉnh trên HMI Hình 4.17: Màn hình giới thi u hệ thống i 5 6 8 9 10 11 13 16 17 18 19 20 24 26 28 32 32 33 35 39 41 43 43 44 45 45 46 47 48 48 49 49 50 50 51 52 53 Hình 4.18: Màn hình điều khiển chính Hình 5.1: Mô hình hệ thống Hình 5.2: Mô hình điều khiển, giám sát Hình 5.3: Mô hình bồn chứa trên với cảm biến siêu âm Hình. .. tài Thi t kế và thi công mô hình ổn định mức nƣớc‖ Với yêu cầu ứng dụng thực tế trên, đối tƣợng đề tài thực hiện chính ở đây là hệ thống bồn chất lỏng, hệ thống bồn chất lỏng đƣợc hình thành với hệ thống bơm và xả chất lỏng nhƣngluôn giữ ổn định giá trị mức đặt trƣớc, mức chất lỏng của bồn đƣợc duy trì ổn định, để làm đƣợc điều này thì đòi hỏi ta phải điều khiển lƣu lƣợng chất lỏng từ máy bơm vào hệ...DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ SƠ ĐỒ Hình 2.1: Cấu trúc của PLC Hình 2.2:PLC S7-200 CPU 224 Hình 2.3: Module EM231 Hình 2.4: Cấu trúc bên trong của Module EM231 Hình 2.5: Module EM232 Hình 2.6: Cấu trúc bên trong của Module EM232 Hình 2.7: Vòng quét trong S7-200 Hình 2.8: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hƣởng của khâu tỉ lệ Hình 2.9: Đồ thị biểu diễn sự ảnh hƣởng của khâu tích phân Hình 2.10: Đồ thị biểu diễn... phân Hình 2.11: Đồ thị đáp ứng nấc của hệ hở có dạng S Hình 2.12: Đồ thị đáp ứng của hệ kín Hình 3.1: Cảm biến siêu âm Hình 3.2: Biến tần Delta VFD-EL Hình 3.3: Cấu trúc bên ngoài của biến tần Delta VFD-EL Hình 3.4: Ý nghĩa các chân cổng giao tiếp RS-485 Hình 3.5: Relay 24VDC Hình 3.6: HMI Delta Model B07S411 Hình 3.7: CPU 224 Hình 3.8: Lƣu đồ hệ thống bơm, lọc sản phẩm Hình 4.1: Các COM trong màn hình. .. đƣợc kết nối vào CPU: thực hiện chƣơng trình và dữ liệu để điều khiển tự động các tác vụ hoặc quá trình Vùng nhớ Các ngõ vào/ra: gồm có các ngõ vào/ra số, vào/ra tƣơng tự Các ngõ vào dùng để quan sát tín hiệu từ bên ngoài đƣa vào (cảm biến, công tắc), ngõ ra dùng để điều khiển các thi t bị ngoại vi trong quá trình Các cổng/module truyền thông (CP: Communication Professor): dùng để nối CPU với các thi t. .. trọng kế tiếp nhằm định hƣớng đúng đắn cho quy trình thực hiện đề tài Mục tiêu đề tài cụ thể đƣợc thể hiện nhƣ sau:  Thi t kế, thi công hệ thống phần cứng gồm mối quan hệ giữa bồn nƣớc, chất lỏng, cảm biến, hệ thống PLC, biến tần,bơm và màn hình giao tiếp HMI  Lựa chọn thi t bị cho mô hình 1  Giải thuật cho PLC theo yêu cầu của đề tài, điều khiển bơm theo thông số cài đặt của mức chất lỏng  Sử