ỨNG DỤNG PLC ĐO, ĐIỀU KHIỂN VÀ CẢNH BÁO LƯU LƯỢNG TRÊN ĐƯỜNG ỐNG VỚI GIẢI ĐO: 0 ÷ 10LS

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI —KHOA ĐIỆN— BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PLC ĐO, ĐIỀU KHIỂN VÀ CẢNH BÁO LƯU LƯỢNG TRÊN ĐƯỜNG ỐNG VỚI GIẢI ĐO: [0 ÷ 10]L/S Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Trọng Phú Nhóm thực đề tài : Nhóm Lớp : Điện – K9 Hà Nội - 2017 ỨNG DỤNG PLC ĐO, ĐIỀU KHIỂN VÀ CẢNH BÁO LƯU LƯỢNG TRÊN ĐƯỜNG ỐNG VỚI GIẢI ĐO: [0 ÷ 10]L/S - Giáo Viên Bộ Môn: Thầy: Nguyễn Trọng Phú - Nhóm 7: Lớp Điện – K9 gồm:  Hoàng Thị Thu  Mẫn Đức Mừng  Nguyễn Thị Tuyết  Hoàng Văn Tuấn  Phan Hồng Sơn Nhận Xét Của Giáo Viên Bộ Môn Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Mục lục  Phần 1: Mục lục theo số trang đề tài LỜI NÓI ĐẦU .4 Chương 1: Cơ sở lý thuyết 1.1.Mục đích .6 1.1.2 Mục tiêu đề tài 1.1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.2 Phương pháp đo lưu lượng 1.3 Tìm hiểu PLC S7 200 1.3.1 Khái quát PLC S7 200 .8 Thông tin sản phẩm: .14 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 16 2.1 Lựa chọn thiết bị .16 2.1.1 Biến tần MM440 16 .17 .19 2.1.2 Chọn cảm biến đo lưu lượng 19 .20 2.1.3Chọn động 20 Với đề tài em chọn động không đồng có thông số sau: Máy bơm Pentax CS 200/3 20 2.2 Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây .21 NHÓM Page Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội 2.2.1 Sơ đồ khối 21 2.4 Xây dựng phần mềm .25 Cài đặt thông số biến tần MM440 .26 Chương 3: Kết đề tài 27 b)Các hạn chế 28 c)Biện pháp khắc phục 28 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, người với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến giới, ngày thay đổi, văn minh đại Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm bật xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ… yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động người đạt hiệu ngày cao Tự động hóa trở thành ngành khoa học đa nhiệm vụ Tự động hóa đáp ứng đòi hỏi không ngừng ngành, lĩnh vực khác NHÓM Page Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội nhu cầu thiết yếu người sống hàng ngày Một sản phẩm tiên tiến PLC Ứng dụng quan trọng ngành công nghệ tự động hóa việc điều khiển, giá sát hệ thống với thiết bị điều khiển từ xa tinh vi đạt suất, kinh tế thật cao Xuất phát từ ứng dụng đó, chúng em xin phép thiết kế phần mềm điều khiển PLC để “ứng dụng PLC đo, điều khiển cảnh báo lưu lượng đường ống với giải đo: [0 ÷ 10]l/s”, dùng PLC điều khiển biến tần Đầu tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy cô giáo khoa điện, bạn lớp Điện K9 đặc biệt giảng viên Nguyễn Trọng Phú - giảng viên khoa điện trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội người trực tiếp giảng dạy cho em kiến thức để hoàn thành đồ án môn học Mong thầy cô góp ý để em hoàn thành tập lớn tốt sau Em xin chân thành cảm ơn ! NHÓM Page Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Chương 1: Cơ sở lý thuyết 1.1 Mục đích 1.1.1 Mục đích chọn đề tài Các trạm bơm cung cấp nước với công suất lớn thường sử dụng khu công nghiệp, khu dân cư, chung cư, khách sạn tòa nhà cao tầng, hệ thống phân phối nước mạng lưới cấp nước sinh hoạt, trạm cấp nước nông thông… Các trạm bơm nước phổ biến thiết kế theo phương pháp truyền thống với đặc điểm bơm khởi động trực tiếp sao/tam giác tất động hoạt động tốc độ định mức Phương pháp có nhược điểm tổn hao điện lớn khó kiểm soát lưu lượng đường ống Trên sở kiến thức trang bị ghế nhà trường, dựa vào tính ưu việt PLC biến tần Em xin lựa chọn đề tài “ứng dụng PLC đo, điều khiển cảnh báo lưu lượng đường ống với giải đo: [0 ÷ 10]l/s” với chức giống với hệ thống biến tần đa bơm 1.1.2 Mục tiêu đề tài Mục tiêu đề tài điều khiển cảnh báo lưu lượng đường ống đường ống ngưỡng đặt trước thông qua điều khiển PLC biến tần, hệ thống bơm dựa tín hiệu mà cảm biến lưu lượng đường ống đưa 1.1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Điều khiển tự động xu phát triển tất yếu lĩnh vực công nghiệp sinh hoạt ưu điểm vượt trội Ở hệ thống điều khiển tự động có quy mô vừa lớn PLC sử dụng làm thiết bị điều khiển cho toàn hệ thống Kết hợp xây dựng hệ thống điều khiển tự động với thiết bị điện tử công suất có ý nghĩa khoa học lớn việc xây dựng hệ thống tự động hoàn chỉnh chức lẫn hiệu kinh tế Đề tài “ứng dụng PLC đo, điều khiển cảnh báo lưu lượng đường ống với giải đo: [0 ÷ 10]l/s” xây dựng mô hình kết hợp PLC với biến tần để điều khiển lưu lượng nước đường ống cách tối ưu Về mặt thực tiễn, đề tài theo hướng phát triển cho hệ thống cung cấp nước cho tòa nhà, khu dân cư…, khắc phục nhược điểm hệ thống cung cấp nước cũ NHÓM Page Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội 1.2 Phương pháp đo lưu lượng  Lưu lượng đơn vị đo Lưu lượng chất lưu lượng chất lưu chảy qua tiết diện ngang ống đơn vị thời gian Tuỳ theo đơn vị tính lượng chất lưu (theo thể tích khối lượng) người ta phân biệt: - Lưu lượng thể tích (Q) tính m3/s, m3/giờ - Lưu lượng khối (G) tính kg/s, kg/giờ Lưu lượng trung bình khoảng thời gian Δt = t2 - t1 xác định biểu thức: (20.27) Trong ΔV, Δm thể tích khối lượng chất lưu chảy qua ống thời khoảng gian khảo sát Lưu lượng tức thời xác định theo công thức: (20.28) Để đo lưu lượng người ta dùng lưu lượng kế Tuỳ thuộc vào tính chất chất lưu, yêu cầu công nghệ, người ta sử dụng lưu lượng kế khác Nguyên lý hoạt động lưu lượng kế dựa sở: - Đếm trực tiếp thể tích chất lưu chảy qua công tơ khoảng thời gian xác định Δt - Đo vận tốc chất lưu chảy qua công tơ lưu lượng hàm vận tốc - Đo độ giảm áp qua tiết diện thu hẹp dòng chảy, lưu lượng hàm phụ thuộc độ giảm áp - Tín hiệu đo biến đổi trực tiếp thành tín hiệu điện nhờ chuyển đổi điện thích hợp  Các phương pháp đo lưu lượng: Đo lưu lượng theo nguyên lý chênh áp – Differential Pressure Đo lưu lượng theo nguyên lý Vortex Đo lưu lượng theo nguyên lý từ tính Đo lưu lượng theo nguyên lý chiếm chổ (Positive Displacement Sensor) NHÓM Page Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Đo lưu lượng theo nguyên lý Turbine Đo lưu lượng theo nguyên lý gia nhiệt Đo lưu lượng theo nguyên lý Coriolis Ở ta sử dụng phương pháp đo lưu lượng theo nguyên lý từ tính: Nguyên lý đo sử dụng với lưu chất dẫn điện, sử dụng nguyên lý máy phát điện: Khi vật liệu dẫn điện qua từ trường sinh điện áp, lưu lượng nhiều điện áp sinh lớn Dựa theo nguyên lý thiết bị đo có hai cuộn dây đặt đối xứng phát từ trường điện áp cảm ứng di chuyển lưu chất cảm ứng sensor, sensor chuyển đổi điện áp cảm ứng thành tín hiệu điện (4-20mA; 1-5V ) tỉ lệ với lưu lượng lưu chất Chú ý lưu chất phải cách ly với ống dẫn 1.3 Tìm hiểu PLC S7 200 1.3.1 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 S7-200 thiết bị hãng Siemens, cấu trúc theo kiểu modul có modul mở rộng - Toàn nội dung chương trình lưu nhớ PLC, trường hợp dung lượng nhớ không đủ ta sử dụng nhớ để lưu chương trình liệu(Catridge ) - Dòng PLC S7-200 có hai họ 21X ( loại cũ) 22X ( loại mới), họ 21X không sản xuất nữa.Họ 21X có đời sau:210, 212, 214, 215-2DP, 216; họ 22X có đời sau:221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM - 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 NHÓM Page Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội + PLC có chức kiểm tra lỗi, chẩn đoán lỗi + Có thể nhân đôi ứng dụng nhanh tốn  Cấu trúc bên PLC NHÓM Page Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội 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)  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 NHÓM Page 10 Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội  Thông tin sản phẩm: EM235 Model đầu vào × 12 bits đầu x 12 bits Mô tả sản phẩm Thông số kỹ thuật Dòng tiêu thụ từ bus 20mA Dòng tiêu thụ từ L 60mA Điện tiêu thụ 2W Số đầu vào tương tự Số đầu tương tự Dạng đầu vào/ra Vi phân Dải điện áp vào đến 50 mV; đến 100 mV; đến 500 mV; đến 1V đến V; đến 10 V; +/- 25 mV; +/- 50 mV; +/- 100 mV; +/- 200 mV; +/- 500 mV; +/- V; +/- NHÓM Page 14 Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội 2.5 V; +/-5 V; +/- 10V Dải dòng vào đến 20 mA Dải điện áp 10V~10V Dải dòng 4~20mA Số bít chuyển đổi 12 bit với áp, 11 bit với dòng Dải số chuyển đổi(2 cực) Dải số chuyển đổi(đơn cực) Độ dài cáp(ko chống -32,000 to +32,000 to +32,000 300m nhiễu) Trở kháng đầu ≥10M Ω với tín hiệu áp 250 Ω với tín hiệu dòng Thời gian chuyển đổi = Sai ` Đúng Đúng ƯU NHÓM G N Ợ g n LƯ ườ l/s U th < LƯ ình b LL < Sai U TH LƯ LL Ấ ỢN P G