Đồ án PLC : HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC CHO TÒA NHÀ CAO TẦNG

Đặt vấn đề Quá trình công nghiệp hóa điện đại hóa đất nước ngày càng phát triển, song songvới đó là việc ứng dụng những khoa học tiến bộ nhất vào hoạt động sản xuất.. Việc giám sát các

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC CHO TÒA NHÀ CAO TẦNG

TP.Hồ Chí Minh-12/2017

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu đề tài 1

3 Nội dung đề tài 2

4 Giới hạn đề tài 2

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 4

1.1 Giới thiệu về đề tài 4

CHƯƠNG II: THIẾT BỊ PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM 5

2.1 Thiết bị phần cứng 5

2.1.1 PLC S7-300 5

2.1.2 Cấu trúc bên trong của PLC S7-300 6

2.1.3 Các thiết bị kết nối sử dụng 7

2.2 Phần mềm sử dụng 12

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 14

3.1 Sơ đồ khối của hệ thống 14

3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 14

3.3 Sơ đồ kết nối PLC 16

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 21

5.1 Kết quả đã đạt được: 21

5.2 Hướng phát triển: 21

KẾT LUẬN 22TÀI LIỆU THAM KHẢO 23

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Quá trình công nghiệp hóa điện đại hóa đất nước ngày càng phát triển, song songvới đó là việc ứng dụng những khoa học tiến bộ nhất vào hoạt động sản xuất Việc tựđộng hóa trong lĩnh vực sản xuất đã được sử dụng rộng rãi qua đó thuật ngữ giám sát dầnđược hình thành Việc giám sát các hoạt động của hệ thống dần dần được thực hiện bởicác phương tiện máy móc kỹ thuật mới, giảm bớt lại công việc của con người Trong đógiám sát mạng điện là một trong những yêu cầu cần đặt ra

Vậy nên thay vì luôn phải có một người túc trực đóng cắt máy bơm để bơm nướccho một tòa nhà, công trình Chúng ta có thể ứng dụng PLC vào công việc này, vừa giúptiết kiệm thời gian, tiền bạc về lâu dài

2 Mục tiêu đề tài

Tạo ra một công cụ giám sát, điều khiển hệ thống bơm nước tự động, dễ sử dụng

và đem lại hiệu quả cao

3 Nội dung đề tài

Khi có yêu cầu vận hành, PLC sẽ kiểm tra mức nước của các bể chứa Nếu bểchứa có lượng nước thấp hơn mức của cảm biến dưới thì máy bơm nước sẽ bật và bơmcho đến khi mức nước trong bể đạt đến mức của cảm biến trên thì máy bơm sẽ khôngbơm Các van đóng mở bằng tay phòng có trường hợp sảy ra sự cố cũng như làm giảmgiá thành của đề tài

Vậy mỗi lầu của tòa nhà sẽ có 1 bể chứa nước riêng, người dùng không phải lo lắng hết nước do mỗi khi nước gần hết thì máy bơm sẽ tự động bơm nước vào.

4 Giới hạn đề tài

Tạo ra được một công cụ giúp hỗ trợ người dùng, dễ dàng sử dụng, hiệu quả cao,chi phí lắp đặt và vận hang hợp lý

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.

Áp dụng cho các tòa nhà, khu đông dân cư cần cung cấp nước liên tục

Giúp cho việc vận hành hệ thống bơm nước được dễ dàng hơn

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu về đề tài

Nền công nghiệp thế giới đang trên đà phát triển ngày càng cao, trong đó vấn đềđiều khiển tự động luôn là mối quan tâm hàng đầu trong các ứng dụng khoa học sản xuất

Nó đòi hỏi sự chính xác, tính tiêu chuẩn và khả năng xử lý nhanh ở mức hoàn hảo, chỉnhư vậy mới đáp ứng được nhu cầu ngày càng gia tăng của xã hội

Từ các hệ thống máy tính to lớn cồng kềnh và phức tạp, các nhà khoa học khôngngừng cải tiến và hoàn thành cả phần cứng lẫn phần mềm để đáp ứng các yêu cầu trongcông nghiệp với các sản phẩm gọn nhẹ, tiện dụng, độ linh hoạt cao, giá thành rẻ Từ đó

bộ lập trình PLC được ra đời Cùng với đó là các phần mềm điều khiển và giám sát hệthống tự động cũng được phát triển nhằm tăng tính tương tác giữa người dùng và hệthống tự động, giúp cho quá trình điều khiển được thực hiện dễ dàng

Từ những yêu cầu cấp thiết về việc phát triển phần mềm điều khiển và giám sát hệthống mạng điện hạ thế bằng PLC và SCADA, đề tài sẽ nghiên cứu và phát triển các phầnmềm điều khiển cho các mô-đun PLC Mục tiêu của đề tài đó là nghiêu cứu, phát triểncác phần mềm giám sát, điều khiển hiệu quả, đáp ứng nhu cầu làm việc và học tập trongnhà trường

Nhằm tạo ra một công cụ giúp người dùng dễ dàng giám sát, vận hành hệ thốngnước Người dùng có thể vừa làm những việc khác nhưng vẫn vận hành tốt hệ thống bơmnước tự động này

CHƯƠNG II: THIẾT BỊ PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM 2.1 Thiết bị phần cứng

2.1.1 PLC S7-300

- PLC S7-300 là thiết bị điều khiển logic khả trình cỡ trung bình

- Thiết kế dựa trên tính chất của PLC S7-200 và bổ sung các tính năng mới

- Kết cấu theo kiểu các module sắp xếp trên các thanh rack. 

Ứng dụng:

Ứng dụng trong sản xuất và dân dụng như:

- Điều khiển robot công nghiệp

- Hệ thống xử lý nước sạch

- Điều khiển trong các cẩu trục

- Điều khiển dây chuyền băng tải

- Máy chế tạo công cụ

- Máy dệt may v.v

2.1.2 Cấu trúc bên trong của PLC S7-300

2.1.3 Các module mở rộng

Các module mở rộng của PLC S7-300 chia làm 5 loại:

- Power Supply (PS): module nguồn nuôi, có 3 loại là 2A, 5A và 10A

- Signal Module (SM): module tín hiệu vào ra số, tương tự

- Interface Module (IM): module ghép nối, ghép nối các thành phần mở rộng lại với nhau.Một CPU có thể làm việc trực tiếp nhiều nhất 4 rack, mỗi rack tối đa 8 Module mở rộng

và các rack được nối với nhau bằng Module IM

- Function Module (FM): module chức năng điều khiển riêng Ví dụ module điều khiểnđộng cơ bước, module điều khiển PID

- Communication Processor (CP): Module phục vụ truyền thông trong mạng giữa các bộPLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính

2.1.4 Cảm biến đo mức nước RFLS-35

Hiện nay, các ứng dụng đo mức trong công nghiệp ngày càng đa dạng Đòi hỏi các cảm biến phải có độ chính xác cao, thời gian đáp ứng nhanh Có nhiều cảm biến đo mức như: siêu âm, radar, điện dung, thủy tĩnh, phao, cảm biến ON/OFF Mỗi loại cảm biến có cách hoạt động riêng phù hợp cho một ứng dụng nhất định.

Cảm biến đo mức ON OFF RFLS-35 là loại cảm biến báo đầy báo cạn Như hình trên,

chúng ta thấy cảm biến được lắp tại 2 vị trí trên silo Một con cảm biến có nhiệm vụ báo đầy và con còn lại có nhiệm vụ báo cạn Đây là loại cảm biến được sử dụng nhiều hiện nay vì giá thành rẻ, dễ sử dụng

Một vài thông số của cảm biến đo mức ON OFF RFLS-35 như:

 Nguồn cung cấp: 24 VDC

 Vật liệu housing: thép 316L

 Vật liệu điện cực: nhựa cao cấp chống bám dính

 Ngõ ra: xung NPN hoặc PNP

 Chuẩn bảo vệ: IP67, IP68

 Thời gian đáp ứng nhanh

 Dòng output max: 300mA

2.1.5 Cảm biến đo lưu lượng nước YF-S201 :

- Yellow (Vàng): Tín hiệu ra của hall sensor

Tần số tín hiệu đầu ra: F=7.5xQ ( L/Phút)

Catalogue cảm biến YF-S201:

2.1.6 Bể chứa nước :

Ta dùng 3 bể có dung tích 5000l cho hệ thống trên

2.1.7 Máy bơm đẩy cao :

2.2 Phần mềm sử dụng

Phần mềm dùng để lập trình cho PLC S7-300 là WINCC WinCC là một phầnmềm SCADA đuợc phát triển bởi Seimens cho phép vận hành trên cơ sở giao diện đồhọa các quá trình của hệ thống công nghiệp Chương trình được thiết kế với nhữngmodule chức năng phù hợp với yêu cầu công nghiệp : ví dụ như các giao diện đồ họa ,các message , các báo cáo Thêm vào đó WinCC cũng cung cấp những giao diện mở điềunày mang đến cho người dùng những giải pháp mở trong một hệ thống phức tạp , Truynhập cơ sở dử liệu bởi giao diện chuẩn ODBC và SQL Tích hợp những Object khác trênnền tảng OLE2.0 và OLE custom Control

Giao diện phần mềm WINCC và SIMATIC STEP 7

Giao diện phần mềm WINCC

Giao diện phần mềm SIMATIC STEP 7

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống

3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Dòng điện được đưa qua CT để về giá trị từ 5-10A sau đó được đưa qua bộ cách lytín hiệu dòng điện, điện áp được đưa trực tiếp vào bộ cách ly tín hiệu điện áp

Khi tín hiệu dòng và áp được đưa qua bộ cách ly, ngõ ra tín hiệu của bộ cách ly là4-20mA tương thích với tín hiệu ngõ vào của module analog

Ban đầu cảm biến lượng nước được kiểm tra,nếu nước vừa ở mức dưới,cảm biếnđưa tín hiệu lên mức 1 bơm bắt đầu bơm nước vào bể Nếu nước bắt đầu chạm mức cảmbiến trên, tín hiệu lên mức 1 thì bơm bắt đầu ngừng

Nếu ngày chẵn thì bơm 1 bơm nước,ngắt bơm 2, ngược lại thì ngày lẻ bơm 2 bơm

và bơm 1 ngắt Việc này giúp cho động cơ có thời gian nghỉ, giúp tăng tuổi thọ của máy

Khi mở Van xả thì nước ở van chảy qua cảm biến YF-S201 Tín hiệu được đưaqua bộ chuyển đổi và hiển thị số m3 nước mà mỗi block sử dụng

Module analog nhận tín hiệu đưa vào plc s7-300, plc sẽ xử lý tín hiệu để:

 Hiển thị lên màn hình Computer/Wincc

 So sánh giá trị thu được để đưa ra tác động thích hợp ở module digital chomotorise và đèn báo.

3.3 Sơ đồ kết nối chi tiết hệ thống

Sơ đồ kết nối các cảm biến Analog vào module SM 232:

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

KẾT LUẬN

Sau khi thực hiện đồ án này, bản thân em biết cách lập trình PLC S7-300 một cách

cơ bản, hiểu được các lệnh cơ bản để có thể điều khiển một chương trình hoạt động Cùng với việc lập trình sử dụng PLC, hệ thống còn giúp chúng em biết tạo một giao diện cho người dùng thông qua hệ thống giám sát SCADA WinCC Mô phỏng giả lập dữ liệu cần thiết, và truyền dữ liệu từ WinCC qua cơ sở dữ liệu SQL nhằm nhiều mục đích khác nhau Biết cách khai thác hệ thống cơ sở dữ liệu SQL một cách hiệu quả, tăng tính thuận lợi cho người dùng khi đưa thành công cơ sở dữ hiệu lên hiển thị Wed Đảm bảo cần thiếtkhi truy xuất những những liệu liệu quan trọng, phục vụ nhiều mục đích khác nhau Hệ thống hoàn thiện được cũng có sự giúp đỡ của các quí thầy cô, nhằm giúp em bổ sung những kiến thức cần thiết cho sau này

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 https://www.siemens.com/vn/en/home.html

2 https://support.industry.siemens.com/cs/start

3 https://plcvietnam.com.vn/forum/

4 http://ngocautomation.com/