THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BƠM NƯỚC SỬ DỤNG PLC S71200

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ CÔNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BƠM NƯỚC SỬ DỤNG PLC S7-1200 Trưởng môn : TS Trần Trọng Minh Giáo viên hướng dẫn : TS Đỗ Mạnh Cường Sinh viên thực : Phan Đăng Hùng Lớp : ĐK & TĐH3 – K57 MSSV : 20121840 Hà Nội, 6-2015 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án 2: “Thiết kế hệ thống điều khiển bơm nước sử dụng plc s7-1200” nhóm chúng em tự thiết kế hướng dẫn thầy giáo TS Đỗ Mạnh Cường Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Để hoàn thành đồ án chúng em sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hà Nội, ngày…… tháng 12 năm 2015 Sinh viên thực Phan Đăng Hùng MỤC LỤC Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Danh mục bảng DANH MỤC BẢNG Danh mục từ viết tắt DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT PLC : H/C : Programmable Logic Controller Bộ điều khiển Logic khả trình Hiệu chỉnh Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Trên giới, việc sử dụng PLC để điều khiển mức nước áp dụng từ lâu ngày phổ biến Còn Việt Nam, việc áp dụng PLC phát triển việc áp dụng PLC để điều khiển mức nước bể chứa dần trở nên phổ biến Với tính trội, PLC cho phép điều khiển với độ xác cao, dễ dàng điều khiển mở rộng điều mà người sử dụng hướng tới Trong đồ án tốt nghiệp nhóm em giao đề tài : “Thiết kế hệ thống điều khiển mức nước sử dụng plc s7-1200” Nội dung đồ án gồm phần sau: - Tổng quan chung điều khiển mức nước yêu cầu toán Thuật toán giao diện HMI Sơ đồ dấu dây Kết đạt Sau tháng hướng dẫn tận tình thầy giáo TS.Đỗ Mạnh Cường đồ án nhóm em hoàn thiện Do thời gian làm đồ án ngắn khả hạn chế, chắn đồ án nhóm em nhiều thiếu sót Em mong nhận đóng góp thầy cô bạn Hà nội, ngày …… tháng 12 năm 2015 Sinh viên thực Phan Đăng Hùng Chương 2.Thuật toán giao diện HMI CHƯƠNG TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐIỀU KHIỂN MỨC NƯỚC VÀ YÊU CẦU BÀI TOÁN 1.1.Yêu cầu công nghệ ALAR Hệ thống gồm bể nước đặt cách khoảng không gian: -Dùng bơm để bơm nước từ bình lên sensor bình mức -Bơm liên tục sensor bình vượt mức dừng bơm -Trong trường hợp sensor bình mức hệ thống dừng bơm đưa cảnh báo 1.2.Chọn PLC Sensor 1.2.1.Chọn PLC Trong đầu thập niên 1970, với phát triển phần mềm, lập trình PLC không thực lệnh Logic đơn giản mà có thêm lệnh định thì, đếm kiện, lệnh xử lý toán học, xử lý liệu, xử lý xung, xử lý thời gian thực Ngoài nhà thiết kế tạo kỹ thuật kết nối hệ thống PLC riêng lẻ thành hệ thống PLC chung, tăng khả hệ thống riêng lẻ Tốc độ hệ thống cải thiện, chu kỳ quét nhanh Bên cạnh đó, PLC chế tạo giao tiếp với thiết bị ngoại nhờ mà khả ứng dụng PLC mở rộng Chương 2.Thuật toán giao diện HMI PLC phát triển Việt Nam lâu với nhiều hãng sản xuất Siemens, Ormon, Misubishi, Alenbratlay… nhóm chọn PLC S7-1200 Siemens đáp ứng yêu cầu toán loại PLC nên dễ dàng mở rộng toán Về CPU nhóm định chọn CPU 1214C số lý do: - Có 14 inputs/10 output số toán cần inputs outputs số dáp ứng yêu cầu mà mở rộng toán - Bộ nhớ sử dụng lớn 100 Kbytes - Hỗ trợ truyền thông PROFINET Ethernet communication port nên dễ dàng giao tiếp HMI - Phổ biến dễ dàng mua 1.2.1.Sensor CHƯƠNG THUẬT TOÁN VÀ GIAO DIỆN HMI 2.1.Thuật toán Sơ đồ khối: Start Trong đó: Quét trạng thái đầu vào S1:=False S3:=True S Pump:= True S Chương 2.Thuật toán giao diện HMI Đ S S2:=True S S3:=True S3:=False S Đ Đ Pump:=False Pump:=False Alarm:=true S Tắt :=True Đ Stop Dựa vào yêu cầu toán, ta đặt biến vào sau: Đầu vào Tên biến Đầu Tên biến Cảm biến S1 Pump P Cảm biến S2 Alarm A Cảm biến S3 10 Chương 2.Thuật toán giao diện HMI Ngoài sử dụng nút nhấn hành trình Start Stop để khởi động dừng hệ thống Quy định trạng thái biến sau: Biến S1 trạng thái logic cao “1” mức nước chạm đầu cảm biến S1 mức logic thấp “0” đầu cảm biến không chạm nước.Tương tự cho cảm biến S2 S3 Biến P mức logic cao “1” máy bơm nước hoạt động va logic thấp “0” bơm ngừng hoạt động Biến A mức logic cao “1” Alarm cảnh báo mức logic không “0” Alarm nghỉ 2.2.Giản đồ Ladder 11 Chương 2.Thuật toán giao diện HMI 12 Chương 2.Thuật toán giao diện HMI 13 Chương 2.Thuật toán giao diện HMI 2.2.Giao diện HMI 14 Chương 2.Thuật toán giao diện HMI CHƯƠNG SƠ ĐỒ DẤU DÂY 3.1.Kết nối 15 Chương 2.Thuật toán giao diện HMI 3.2.Hoạt động PHẦN 4: THỰC HIỆN MÔ PHỎNG 4.1 Phần mềm TIA PORTAL Để mô trình làm việc hệ thống ta sử dụng phần mềm TIA Portal V13 Phần mềm dùng để điều khiển lập trình cho Simatic S7-1200 TIA Portal.TIA PortalThe Totally Integrated Automation Portal) phần mềm sở tích hợp tất phần mềm lập trình cho hệ thống tự động hóa truyền động điện Phần mềm tích hợp sản phẩm SIMATIC khác phần mềm ứng dụng ví dụ Simatic Step V13 để lập trình điều khiển Simatic, Simatic WinCC V13 để cấu 16 Chương 2.Thuật toán giao diện HMI hình hình HMI chạy Scada máy tính, giúp tăng suất hiệu làm việc TIA Portal giúp cho phần mềm chia sở liệu, tạo nên thống giao diện tính toàn vẹn cho ứng dụng.Ví dụ, tất thiết bị mạng truyền thông cấu hình cửa sổ Hướng ứng dụng, khái niệm thư viện, quản lý liệu, lưu trữ dự án, chẩn đoán lỗi, tính online đặc điểm có ích cho người sử dụng sử dụng chung sở liệu TIA Portal TIA Portal cung cấp hệ thống kĩ thuật thông minh trực quan hơn, với giao diện trực quan, dễ nhìn, tính “kéo- thả” đơn giản, thuận tiện cho việc lập trình Hai phần mềm quan trọng TIA Portal Simatic Step7 Simatic WinCC( phiên dành cho S7-1200 TIA Portal V13) 17 Chương 2.Thuật toán giao diện HMI 4.2 Chạy thử máy tính Khi nhấn nút Start HMI cho chạy chương trình trạng thái Sensor 3=True ,Sensor =False, Sensor = False:Bơm chạy Ta có trạng thái giao diện HMI thay đổi theo trạng thái biến: - Bảng thông báo Run chuyển từ màu cam sang màu đỏ - Bảng thông báo Pump chuyển từ màu xám sang màu xanh mũi tên nhấp nháy trạng thái bơm chạy 18 Chương 2.Thuật toán giao diện HMI Khi trạng thái Sensor chuyển sang False, Sensor giữ nguyên trạng thái False lúc này: Dừng bơm , đưa cảnh báo Ta có trạng thái giao diện HMI thay đổi theo trạng thái biến: - Bảng thông báo Run màu đỏ - Bảng thông báo Pump chuyển từ màu xanh sang mà xám đồng thời mũi tên dừng nhấp nháy trạng thái dưng bơm - Vòng tròn Alarm đổi từ màu trắng sang đỏ nhấp nháy trạng thái bật cảnh báo 4.3 Kết đạt Đây bước cuối trình mô kết thu từ giao diện mô HMI ta điều khiển hoạt động đóng mở hệ thống, đồng thời xem 19 Chương 2.Thuật toán giao diện HMI trạng thái Bơm Cảnh báo cách rõ ràng.Hệ thống chạy ổn định dễ dàng sử dụng KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Sau trình làm đồ án tốt nghiệp với nhiệm vụ : “Thiết kế hệ thống điều khiển mức nước sử dụng plc s7-1200”, chúng em tổng hợp nhiều kiến thức học giảng đường vừa qua Em xin chân thành cảm ơn bảo nhiệt tình thầy giáo TS.Đỗ Mạnh Cường thầy cô giáo môn Tự động hóa XNCN giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án Chúng em thu kết cụ thể sau: Đã thực hiện: • • • • Hiểu nắm phương pháp đo mức Thiết kế thành công phần mềm PLC điều khiển bơm nước Thiết bị giao diện người máy HMI Thiết kế viết chương trình thu thập liệu, vẽ đồ thị máy tính C# Định hướng mở rộng: • Thiết kế điều khiển hệ thống bơm nước với nhiều máy bơm • Thiết kế đo mức liên tục đo áp suất • Cải tiến giao diện người máy HMI Do thời gian lực thân hạn chế nên kết chúng em chắn nhiều thiếu sót,chúng em mong dạy đóng góp ý kiến thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày…tháng…năm 2015 Sinh viên thực Phan Đăng Hùng 20 Chương 2.Thuật toán giao diện HMI 21 Kết luận hướng phát triển đề tài TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ điều khiển LOGIC khả trình PLC ứng dụng [2] Bài giảng điều kiển LOGIC Trường đại học bách khoa Hà Nội [3] https://en.wikipedia.org/wiki/Level_sensor [4] s71200_easy_book_en-US_en-US 22 ... nghỉ 2. 2.Giản đồ Ladder 11 Chương 2. Thuật toán giao diện HMI 12 Chương 2. Thuật toán giao diện HMI 13 Chương 2. Thuật toán giao diện HMI 2. 2.Giao diện HMI 14 Chương 2. Thuật toán giao diện HMI CHƯƠNG... ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hà Nội, ngày…… tháng 12 năm 20 15 Sinh viên thực Phan Đăng Hùng MỤC LỤC Danh... năm 20 15 Sinh viên thực Phan Đăng Hùng MỤC LỤC Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Danh mục bảng DANH MỤC BẢNG Danh mục từ viết tắt DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT PLC : H/C : Programmable Logic Controller Bộ