Thiết kế hệ thống điều khiển đài phun nước tự động sử dụng PLC s7 1200 trong 02 hồ ở thành phố bắc ninh

Tên ngành , LỜI CAM ĐOAN học viên lớp cao học chuyên Tôixin cam đoan nội dung viếttrong luận văn nghiên cứu thân hướng dẫn chép bất hợp pháp từ nghiên cứu người khác Nếu sai tơi hồn tồn chịu trách nhiệm H , ngày tháng năm 2018 Người cam đoan LỜI CẢM ƠN Để thực tốt luận văn tốt nghiệp lần xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo hướng dẫn tận tình suốt thời gian làm luận văn vừa qua, tạo điều kiện cho tiếp cận, nghiên cứu yếu tố kỹ thuật giúp đỡ tơi nhiều q trình thực nghiên cứu Cuối xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo KhoaĐiện – Điện tử thầy cô giáo môn truyên đạt kiến thức bổ ích cho tơi suốt thời gian học tập trường Học viên MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH VẼ .vi MỞ ĐẦU 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CÁC LUẬN ĐIỂM CƠ BẢN VÀ ĐÓNG GÓP MỚI PHUƠNGPHÁP NGHIÊNCỨU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1Tổng quan hệ thống hồ nhân tạo trước UBND tỉnh Bắc Ninh 1.2 Hệ thống đài phun nước 1.2.1 Cấu tạo đài phun nước 1.2.2 Cơ chế hoạt động đài phun nước 1.2.3 Một số hệ thống đài phun nước xây dựng KẾT LUẬN CHƯƠNG 12 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 2.1 Đối tượng nghiên cứu 13 2.1.1 Giới thiệu chung PLC 13 2.1.2 Giới thiệu PLC S7 – 1200 15 2.1.3 Giới thiệu chung phần mềm TIA Portal 22 2.2 Nguyên lý hoạt động chi tiết thiết bị 25 2.2.1 Hệ thống bơm chìm 25 2.2.2 Van điều chỉnh 26 2.2.3.Hệ thống đầu phun tạo hình 26 2.2.4 Hệ thống đèn led trang trí 29 2.2.5 Hệ thống cảm biến 31 2.2 Nội dung nghiên cứu 33 2.3 Phương pháp nghiên cứu 33 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Thiết kế, xây dựng chương trình điều khiển 35 3.1.1 Quy trình cơng nghệ 35 3.1.2 Lựa chọn điều khiển 35 3.1.3 Xây dựng bảng phân cơng tín hiệu vào 36 3.1.4 Xây dựng lưu đồ thuật toán 36 3.1.5 Chương trình điều khiển (xem phụ lục ) 39 3.2 Thiết kế giao diện điều khiển 39 3.2.1 Các bước thiết kế giao diện điều khiển 39 3.3 Hướng dẫn sử dụng giao diện để điều khiển hoạt động đài phun nước 49 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 52 Kết luận 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 PHỤ LỤC 55 DANH MỤC BẢNG Hình 1.1 Hồ nhân tạo trước Tỉnh ủy UBND tỉnh Bắc Ninh Hình 1.2 Bơm bìm đài phun nước Hình 1.3 Hệ thống vòi phun nước Hình 1.4 Hệ thống chiếu sáng đài phun nước Hình 1.5 Hệ thống đài phun nước nằm hồ Buji DuBai Hình 1.6 Đài phun nước Jet d’Eau 10 Hình 1.7 Hệ thống phun nước cho hồ tự nhiên Becamex Bình Dương 11 Hình 2.1 PLC S7 – 1200 15 Hình 2.2 Một số module hỗ trợ PLC S7 – 1200 17 Hình 2.3 Các kiểu cấu trúc chương trình 21 Hình 2.4 Phần mềm TIA Portal V13 22 Hình 2.5 Bơm chìm đài phun nước 24 Hình 2.6 Đầu phun tạo hình 26 Hình 2.7 Đầu phun tạo hình 26 Hình 2.8 Đầu phun tạo hình 26 Hình 2.9 Đầu phun tạo hình 27 Hình 2.10 đèn led âm dạng chân đế 28 Hình 2.11 Đèn led âm nước dạng bánh xe 29 Hình 2.12 Đèn led dây nước 29 Hình 2.13Cảm biến mưa 30 Hình 2.14Cơng tắc dòng chảy 31 Hình 2.15 Rọ bơm bị rêu bám 31 Hình 3.1 CPU 1214C hướng dẫn kết nối tín hiệu 33 Hình 3.2 Lưu đồ hoạt động hệ thống đài phun nước 35 Hình 3.3 Chọn kết nối PLC vs máy tính 36 Hình 3.4 Chọn kết nối 36 Hình 3.5 Biểu tượng phần mềm Tia portal 37 Hình 3.6 Tạo project 37 Hình 3.7 Nhập tên cho project 37 Hình 3.8 Chọn cấu hình thiết bị 38 Hình 3.9 Cửa sổ chọn thiết bị 38 Hình 3.10 Chọn loại CPU điều khiển 39 Hình 3.11 Giao diện sau chọn xong CPU .39 Hình 3.13 Giao diện sau add thêm modul mở rộng 40 Hình 3.14 Cửa sổ viết chương trình điều khiển 40 Hình 3.14 Cửa sổ dowload để nạp chương trình .41 Hình 3.16 Cửa sổ chọn cáp kết nối 41 Hình 3.17 Cửa sổ kết thúc nạp chương trình 42 Hình 3.18 Chọn giao diện điều khiển 42 Hình 3.19 Tạo kết nối cho WinCC 43 Hình 3.20 Màn hình thiết kế giao diện điều khiển 43 Hình 3.21 Giao diện khởi động .44 Hình 3.22 Giao diện điều khiển 44 Hình 3.23 Giao diện điều khiển chế độ điều khiển tay 45 Hình 3.24 Giao điều khiển tự động 46 Hình 3.25 Giao diện cài đặt thời gian hoạt động .46 DANH MỤC HÌNH VẼ Bảng 2.1 So sánh kiểu CPU PLC S7 – 1200 16 Bảng 2.1 So sánh kiểu CPU PLC S7 – 1200 17 Bảng 3.1 Bảng phân cơng tín hiệu 33 MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong công đổi đất nước, song song với q trình cơng nghiệp hóahiện đại hóa việc xây dựng sở hạ tầng tiến hành Quá trình nâng cấp, xây dựng cảnh quan khu đô thị không nằm ngoàikế hoạch Hiện nay, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân nâng cao cách nhanh chóng Nhu cầu sống lĩnh vực: công nghiệp dịch vụ, du lịchvà sinh hoạt tăng trưởng khơng ngừng Chínhdo u cầu này, đòi hỏi nhà kĩ thuật, mỹthuật, nhà khoa học phải nghiên cứu, tìm hiểu để tạo sản phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu họ Thiết kếhệ thống đài phun nước giúp nâng cao cảnh, làm đẹp đô thị đảm bảo yêu cầu như: tiết kiệm điện năng, chi phí đầu tư nhỏ, đảm bảo mỹ quan, vận hành tin cây… Với cơng trình đài phun nước thành cơngsẽ mang lại cho người nhiều tiện ích, thoải mái công việc, học tập thư giãn Trên sởđó, tơi tiếp nhận đề tài: “Thiết kế hệ thống điều khiển Đài phun nước tự động sử dụng PLC S7-1200 02 hồ thành phố Bắc Ninh.” Bản luận văn tập trung vào việc xây dựng chương trình giao diện điều khiển hoạt động hệ thống đài phun nước hồ nhân tạo trước Tỉnh ủy UBND tỉnh Bắc Ninh LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU Hiện nay, việc điều khiển thiết bị tự động ứng dụng rông rãi Tuy nhiên điều khiển nhập ngoại có giá thành cao Việc tự thiết kế, cải tiến tận dụng thiết bị sẵn có nhằm tiết kiệm chi phí nhiệm vụ nhà khoa học, giảng viên người học Luận văn hướng đến mục tiêu thiết kế chương trình điều khiển tự động cho hệ thống đài phun nước MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Mục đích nghiên cứu: - Nghiên cứu hệthống điều khiển, phần mềm lập trình Tia Portal V13 lập trình cho điều khiển PLC S7-1200 - Chạy thử giao diện giám sát, kiểm tra hoàn thiện việc nâng cấp hệ thống Đối tượng nghiên cứu: - Luận văn tập trung vào nghiên cứu, thiết kếchương trình, giao diện điều khiển cho hệthống đài phun nước Phạm vi nghiên cứu: - Đưa phương án thiết kế hệ thống điều khiển, giám sát cho hệ thống đài phun nước CÁC LUẬN ĐIỂM CƠ BẢN VÀ ĐÓNG GÓP MỚI Do nhu cầu sống ngày nâng cao, khoa học cần đáp ứng nhu cầu củathực tế sau đề tài ápdụng vào vận hành hệ thống đài phun nước Sau đề tài giúp học viên có nhiều phạm vi nghiên cứu hơn, phát huy tính sáng tạo, khả tự giải vấn đề theo yêu cầu đặt dịp để tơi tựkhẳng định trước tốt nghiệp tham gia vào hoạt động sản xuất xã hội Mặt khác luận văn làm tài liệu tham khảo cho học viên khóa sau giúp họ hiểu rõ lập trình PLC PHUƠNGPHÁP NGHIÊNCỨU * Phương pháp kế thừa: - Dựa nghiên cứu hệ thống điều khiền đài phun nước lắp đặt - Kế thừa cơng trình nghiên cứu hệ trước sở lý thuyết phầnmềm PLC S7 – 1200 * Phương pháp thực nghiệm kiểm chứng: - Chạy thử giao diện giám sát nhiều lần, kiểm tra phát lỗi, từ hoàn thiện việcthiết kế hệ thống CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan hệ thống hồ nhân tạo trước UBND tỉnh Bắc Ninh Hình 1.1 Hồ nhân tạo trước Tỉnh ủy UBND tỉnh Bắc Ninh Cụm vườn hoa xanh trước Tỉnh ủy UBND tỉnh Bắc Ninh quy hoạch tổng thể đẹp, kết hợp với mặt nước tạo nên không gian xanh cho thành phố Điểm nhấn phơng cho cụm cơng trình hành tuyến phố trung tâm kết hợp với quảng trường tượng đài Lý Thái Tổ Trung tâm văn hóa Kinh Bắc Đây khu vực hay diễn hoạt động văn hóa lớn tỉnh, thành phố nhân dân thành phố lui tới để rèn luyện sức khỏe ngày Các hồ trước Tỉnh ủy UBND tỉnh Bắc Ninh hồ nhân tạo, xây dựng theo quy hoạch đồng thành phố Để tạo điểm nhấn cà sinh động cho mặt nước này, xây dựng lắp đặt hệ thống đài phun nước Xong, sau thời Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa Bước 8: Tiếp tục add thêm modul mở rộng Hình 3.13 Giao diện sau add thêm modul mở rộng Bước 9: Click vào program chọn Main OB1 để soạn thảo chương trình Hình 3.14 Cửa sổ viết chương trình điều khiển Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa/ Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa Bước 10: Từ hình soạn thỏa chương trình click vào biểu tượng dowload công cụ hình để nạp chương trình vào CPU Hình 3.14 Cửa sổ dowload để nạp chương trình Bước 11:Chọn kết nối cho PLC sau chọn load Hình 3.16 Cửa sổ chọn cáp kết nối Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa/ Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa Bước 12:Chọn start all ấn finish Hình 3.17 Cửa sổ kết thúc nạp chương trình Bước 13: Tạo giao diện điều khiển WinCC Hình 3.18Chọn giao diện điều khiển Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa/ Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa/ Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa Bước 14: Tạo kết nối cho WinCC Hình 3.19Tạo kết nối cho WinCC Bước 15: Tạo kết nối với điều khiển Hình 3.20 Màn hình thiết kế giao diện điều khiển Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa/ Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa 3.3 Hướng dẫn sử dụng giao diện để điều khiển hoạt động đài phun nước Khí khởi động chương trình điều khiển, hình khởi động xuất hiện, ấn "Bắt đầu" để tiến hành làm việc Ấn "Thoát" để thoát giao diện làm việc Hình 3.21 Giao diện khởi động Hình 3.22 Giao diện điều khiển Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa/ Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa Sau ấn "Bắt đầu", hình chuyển sang giao diện làm việc - Ấn "Man" để làm việc chế độ tay Sau ấn xuất nút bấm "Đèn", "Kiểu 1", "Kiểu 2" để chạy thử hệ thống đèn, tiến hành bật đài phun nước theo kiểu phun khác Sau ấn "Run" để khởi động ấn "Stop" để dừng lại - Ấn "Nhạc" để phát nhạc từ hệ thống âm đặt quanh hồ Ấn "Tắt" để dừng lại Hình 3.23 Giao diện điều khiển chế độ điều khiển tay - Ấn "Auto" để làm việc chế độ tự động Sau ấn nút "Set time" Ấn "Set time" để vào giao diện cài đặt thời gian hoạt động hệ thống đài phun nước hệ thống đèn trang trí Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa/ Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa Hình 3.24 Giao điều khiển tự động Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa/ Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa Hình 3.25 Giao diện cài đặt thời gian hoạt động KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết luận Sau thời gian nỗ lực nghiên cứu, tìm hiểu nhiệt tình bảo TS Nguyễn Viết Ngư đến đề tài: “Thiết kế hệ thống điều khiển Đài phun nước tự động sử dụng PLC S7-1200 02 hồ thành phố Bắc Ninh” hồn thành Qua tìm hiểu để hoàn thiện hệ thống ứng dụng giao diện WinCC điều khiển thu số kết sau: Nghiên cứu tìm hiểu tổng quan cấu tạo, nguyên lí hoạt động cững hệ thống điều khiển đài phun Tìm giải pháp để thiết kế hệ thống điều khiển đài phun nước cho hồ nhân tạo trước UBND tỉnh Bắc Ninh Hoàn thiện hệ thống điều khiển đài phun nước: thiết kế phần cứng , phần mềm, lựa chọn thiết bị, kết nối… kết thực mô Nghiêncứu, tìm hiểu điều khiển PLC S7-1200 từ khái niệm cơbản đến đặc điểm cấu tạo, nguyên lí làm việc, cách sử dụng, phương pháp lập trình cho PLC Bổ xung, nâng cao kiến thức phưong pháp lập trình, mơ hệ thống thống qua phần mềm Tia Portal V13: Cách thức lập trình, thiết kế giao diện, tương ứng vớihoạt động hệ thống đài phun nước Tuy nhiên, luận văn làm thời gian ngắn, điều kiện thiếu kiến thức thực tế thân nhiều hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi sai sót với có hạn chế sau: Do nghiên cứu, thực luận văn thời gian ngắn nên dừng lại ởviệc thiết kế giao diện, quan sát làm việc giao diện mà chưa xây dựng đượcmô hình thực tế Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa/ Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa Trong luận văn trình bày thiết bị vận hành hạn chế, chưa đưa rađược sơ đồ đấu dây thiết bị Đề nghị Trong trình thực đề tài, việc tìm tài liệu tham khảo gặp nhiều khó khăn,mong nhà trường khoa xây dựng phòng thơng tin, giúp học viên tìm tài liệu đầy đủ thuận lợi Phần mềm thiết kế giao diện môt phần mềm phổ biến có ứng dụng nhiều thực tế sản xuất Kính mong mơn đưa thêm vào chương trình đạo tạo mơn học để bạn học viên có điều kiện tìm hiểu học tập lĩnh vực tốt Tiếp tục nghiên cứu thêm đề tài để thiết kế hệ thống, nâng cấp, mở rộng mơ hình thực tế, khảo sát chỉnh sửa tính cho sát thực tế Phòng thí nghiệm cần bổ sung thêm nhiều trang thiết bị để khóa học viên sau nghiên cứu phát triển đề tài Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa/ Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Thu Hà ( chủ biên ), KS Phạm Quang Huy, Lập trình với S7 & WinCC- giao diện người máy (HMI) [2] Tự động hóa cơng nghiệp với WinCC - Nhà xuất Hồng Đức [5] Các website tham khảo: https://support.industry.siemens.com/ http://plcvietnam.com.vn/forum/forum.php www.linkedin.com/pulse/cấu-tạo-và-nguyên-lý-hoạt-động-của-đàiphun-nước-nghệ-david-viet/ https://www.dongduongpro.com/he-thong-phao-dai-phun-nuoc-hotu-nhien Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa/ Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa PHỤ LỤC Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa/ Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa/ Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa Nhận làm đồ án https://www.facebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa/ 66 ... đại Thành phố 1.2 Hệ thống đài phun nước Đài phun nước nơi nguồn nước phát hệ thống đài phun nước, tùy theonhu cầu sử dụng mà đài phun nước thiết kế có hình dáng kíchthước khác nhau .Đài phun nước. .. cách thiết kế đài phun nướckhácnhau 1.2.1 Cấu tạo đài phun nước Nhìn mắt thường khơng thể biết đài phun nước có cấu tạo Đài phun nước gồm thành phần bao gồm : hệ thống vòi phun ,hệ thống bơm hệ thống. .. trạng 02 hồ nhân tạo trước UBND tỉnh Bắc Ninh cấu tạo, nguyên lý hệ thống đài phun nước, ta thấy việc tích hợp h thống điều khiển tự động vào vận hành hệ thống đài phun nước vô cần thiết Trên sở