Nghiên cứu ứng dụng lập trình PLC tự động đóng máy biến áp dự phòng tại phòng thí nghiệm trường đại học kỹ thuật công nghiệp

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠ I HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN NGỌC QUANG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH PLC TỰ ĐỘNG ĐĨNG MÁY BIẾN ÁP DỰ PHỊNG TẠI PHỊNG THÍ NGHIỆM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN – 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ii ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP *** - NGUYỄN NGỌC QUANG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH PLC TỰ ĐỘNG ĐĨNG MÁY BIẾN ÁP DỰ PHỊNG TẠI PHỊNG THÍ NGHIỆM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Kỹ thuật điện : Mã số 60520202 Người hướng dẫn khoa học : TS Nguyễn Hiền Trung Ngày giao đề tài : Ngày 14 tháng năm 2013 Ngày hoàn thành luận văn : Ngày 25 tháng năm 2014 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PHÒNG QUẢN LÝ ĐT SAU ĐẠI HỌC TS Nguyễn Hiền Trung KHOA ĐIỆN Trưởng khoa THÁI NGUYÊN – 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng dựa hướng dẫn tập thể nhà khoa học tài liệu tham khảo trích dẫn Kết nghiên cứu trung thực chưa công bố tài liệu khác Thái Nguyên, ngày 20 tháng năm 2014 Học viên Nguyễn Ngọc Quang Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo T S N g u y ễ n Hiền Trung người hướng dẫn tận tình giúp đỡ tơi hồn thành luận văn thạc sĩ Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Điện – Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đóng góp nhiều ý kiến tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Phòng QLĐT sau Đại học, xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp tạo điều kiện thuận lợi mặt để tơi hồn thành khóa học Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 20 tháng năm 2014 Người thực Nguyễn Ngọc Quang Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN iii MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .vii DANH MỤC CÁC BẢNG viii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Những kết đạt Cấu trúc luận văn Chương HIỆN TRẠNG MẠCH TỰ ĐỘNG ĐĨNG MÁY BIẾN ÁP DỰ PHỊNG TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP 1.1 Các yêu cầu thiết bị TĐD 1.2 Giới thiệu mạch tự động đóng máy biến áp dự phòng phòng thí nghiệm trường đại học kỹ thuật công nghiệp [7] 1.3 Một số nguyên tắc thực sơ đồ TĐD 1.4 Xác định số tham số mạch TĐD 1.5 Bài thí nghiệm tự động đóng máy biến áp dự phòng 1.6 Kết luận chương 13 Chương TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH - PLC 14 2.1 Giới thiệu PLC 14 2.1 Q trình phát triển kỹ thuật điều khiển lơgic 15 2.2 Ưu hạn chế hệ thống điều khiển dùng PLC 17 2.3 Cấu hình hệ thống 19 2.4 Giới thiệu PLC S7-200 CPU 224 DC/DC/DC 21 2.5 Giới thiệu mô đun mở rộng 27 2.6 Truyền thông PC PLC 30 2.7 Kết luận chương 32 Chương LẬP TRÌNH PLC S7-200 33 3.1 Ngơn ngữ lập trình cho S7-200 33 3.2 Nguyên tắc thực chương trình 34 3.3 Sử dụng phần mềm STEP 7- Micro/WIN cho PLC S7-200 36 3.4 Một số lệnh S7-200 45 3.5 Kết luận chương 61 Chương ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG PLC S7-200 CPU 224 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐĨNG MÁY BIẾN ÁP DỰ PHỊNG 62 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 4.1 Các thiết bị cần cho việc thiết kế điều khiển tự động đóng cắt máy biến áp dự phòng PLC S7-200 CPU 224 DC/DC/DC 62 4.2 Sơ đồ đấu dây điều khiển 63 4.3 Quá trình đấu nối thực tế 67 4.4 Lập trình điều khiển thuyết minh chương trình điều khiển 69 4.5 Các thao tác lấy kết thí nghiệm 78 4.6 Kết luận chương 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ tự động đóng máy biến áp dự phòng 11 Hình 1.2 Sơ đồ bảo vệ đóng cắt máy biến áp 12 Hình 2.1 Điều khiển sử dụng PLC 14 Hình 2.2 Điều khiển sử dụng rơle điện 15 Hình 2.3 Những loại đặc trưng thiết bị điều khiển 16 Hình 2.4 Một số hình ảnh PLC 17 Hình 2.5 Mơ tả khối chức PLC 20 Hình 2.6 Hình ảnh CPU 224 DC/DC/DC 22 Hình 2.7 Cơng tắc chọn chế độ làm việc 23 Hình 2.8 Sơ đồ đấu dây PLC 24 Hình 2.9 Vị trí cấp nguồn cho PLC 25 Hình 2.10 Các khí cụ vào đấu nối với PLC 26 Hình 2.11 Hình ảnh minh họa đầu vào thiết bị điều khiển PLC 27 Hình 2.12 Mơ đun mở rộng EM 222 DC 27 Hình 2.13 Mơ đun mở rộng EM 223 DC/DC 27 Hình 2.14 Mơ đun mở rộng EM 223 DC/Relay 28 Hình 2.15 Mơ đun tương tự EM 235 28 Hình 2.16 Đấu nối PLC mơ đun mở rộng 30 Hình 2.17 Cáp kết nối PLC máy tính 31 Hình 2.18 Cổng truyền thơng 31 Hình 3.1 Ngăn xếp S7-200 34 Hình 3.4 Giao diện chương trình PLC 37 Hình 3.5 Khối Programe Block 38 Hình 3.6 Xóa đổi tên chương trình 39 Hình 3.7 Khối Data Block 39 Hình 3.8 Khối Symbol Table 42 Hình 3.9 Khối Status Chart 42 Hình 3.10 Khối Cross Reference 43 Hình 3.11 Khối Communication 43 Hình 3.12 Giao diện khối truyền thông 44 Hình 3.13 Nạp tải chương trình PLC máy tính 45 Hình 3.14 Cấu trúc bảng liệu 53 Hình 4.1 Sơ đồ mạch dây điều khiển PLC 63 Hình 4.2 Sơ đồ mạch dây động lực có kết nối với PLC 66 Số hóa Trung tâm Học http://www.lrc-tnu.edu.vn/ liệu viii Hình 4.3 Mặt trước tủ bên tủ điện 67 Hình 4.4 Bàn thí nghiệm PLC làm việc 67 Hình 4.5 Bàn thí nghiệm TĐD sử dụng PLC hoàn chỉnh 68 Hình 4.6 Các đầu tín hiệu vào có sử dụng cơng tắc gạt tạo cố giả tưởng cho PLC 78 Hình 4.7 BA1 hoạt động bình thường 79 Hình 4.8 Mơ tả chuyển trạng thái làm việc PLC từ BA1 BA2 80 Hình 4.9 Khóa E2 cho phép làm việc PLC BA2 82 Hình 4.10 Mơ tả chuyển trạng thái làm việc PLC từ BA2 BA1 83 Hình 4.11 PLC ngừng hoạt động điều kiện cung cấp nguồn cho pha dây BA1 không khả thi 85 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Kết tính tính tốn phần chuẩn bị thí nghiệm Bảng 2.1 Nguồn cung cấp cho loại S7-200 21 Bảng 2.2 Chỉ thị trạng thái PLC 24 Bảng 2.3 Bảng mã cho loại mô đun mở rộng họ S7-200 29 Bảng 4.1 Các thiết bị dùng cho thí nghiệm 62 Bảng 4.2 Các kí hiệu đầu vào đấu nối với PLC 68 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Tự động đóng dự phòng (TĐD) biện pháp hữu hiệu để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện hệ thống điện Sơ đồ TĐD đa dạng, nhiên với loại sơ đồ phải đảm bảo yêu cầu tác động nhanh độ tin cậy Hiện tại, chương trình thí nghiệm sinh viên chun ngành Hệ thống điện trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp thí nghiệm Tự động đóng máy biến áp dự phòng với đa số thiết bị Liên Xơ (cũ), q trình vận hành bộc lộ nhiều nhược điểm có vấn đề độ tin cậy Kỹ thuật điều khiển lơgic khả trình PLC (Programmable Logic Control) phát triển từ năm 1968 -1970 Trong giai đoạn đầu thiết bị khả trình yêu cầu người sử dụng phải có kiến thức kỹ thuật điện tử trình độ cao Ngày thiết bị PLC phát triển mạnh mẽ có mức độ phổ cập rộng rãi PLC dạng thiết bị điều khiển đặc biệt dựa vi xử lý, sử dụng nhớ lập trình để lưu trữ lệnh thực chức năng, chẳng hạn cho phép tính logic, lập chuỗi, định giờ, đếm, thuật toán để điều khiển máy q trình cơng nghệ PLC thiết kế cho kỹ sư, không yêu cầu cao kiến thức máy tính ngơn ngữ máy tính Chúng thiết kế cho nhà kỹ thuật cài đặt thay đổi chương trình Vì vậy, nhà thiết kế PLC phải lập trình sẵn cho chương trình điều khiển truy nhập cách sử dụng ngôn ngữ đơn giản (ngôn ngữ điều khiển) Thuật ngữ lơgic sử dụng việc lập trình chủ u liên quan đến hoạt động lơgic, ví dụ có điều kiện A B C làm việc Người vận hành nhập chương trình (chuỗi lệnh) vào nhớ PLC Thiết bị điều khiển PLC giám sát tín hiệu vào tín hiệu theo chương trình thực quy tắc điều khiển lập trình Các PLC tương tự máy tính, máy tính tối ưu hố cho tác vụ tính tốn hiển thị, PLC chuyên biệt cho tác vụ điều khiển mơi trường cơng nghiệp Vì vậy, PLC: Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Được thiết kế bền để chịu rung động, nhiệt, ẩm tiếng ồn Có sẵn giao diện cho thiết bị vào Được lập trình dễ dàng với ngôn ngữ điều khiển dễ hiểu, chủ yếu giải phép tốn lơgic chuyển mạch Về chức PLC giống chức điều khiển thiết kế sở rơle, công tắc tơ sở khối điện tử là: Thu thập tín hiệu vào tín hiệu phản hồi từ cảm biến Liên kết, ghép nối tín hiệu theo yêu cầu điều khiển thực đóng mở mạch phù hợp với cơng nghệ Tính tốn soạn thảo lệnh điều khiển sở so sánh thông tin thu thập Phân phát lệnh điều khiển đến địa thích hợp Riêng máy cơng cụ người máy cơng nghiệp PLC liên kết với điều khiển số NC CNC hình thành điều khiển thích nghi Trong hệ thống trung tâm gia công, quy trình cơng nghệ PLC điều khiển tập trung Ở Việt Nam, việc ứng dụng lập trình PLC vào tự động hóa hệ thống điện nhiều hạn chế Với mong muốn ứng dụng công nghệ thay thiết bị công nghệ cũ, nâng cao độ tin cậy mạch tự động đóng máy biến áp dự phòng, nên tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng lập trình PLC tự động đóng máy biến áp dự phòng” để làm vấn đề nghiên cứu cho luận văn Mục tiêu nghiên cứu Đề tài đặt mục tiêu nghiên cứu ứng dụng PLC S7-200 CPU 224 Siemens để thiết kế điều khiển tự động đóng máy biến áp dự phòng phòng thí nghiệm trường đại học kỹ thuật công nghiệp Các mục tiêu cụ thể gồm: Tìm hiểu trạng thí nghiệm tự động đóng máy biến áp dự phòng trường đại học kỹ thuật công nghiệp Nghiên cứu điều khiển lôgic S7-200 CPU 224 Siemens Nghiên cứu phần mềm lập trình STEP – Micro/WIN Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 75 điểm thường đóng T40 Tiếp điểm biến nhớ M1.1 cấp nguồn cho CC1 (Network 3) thời gian đóng điện cho cuộn cắt CC1 máy cắt trì 1s CC1 cắt hồn tồn Network 12: Khi có cố pha đèn cố đưa tín hiệu Timer T50, thời gian tiếp điểm timer T50 trì 2s Network 13: Tiếp điểm timer T50 đóng lại đồng thời tín hiệu phản hồi rơle điện áp cực đại RU6 (kiểm tra điện áp nguồn BA2) Nếu nguồn cấp cho BA2 khả thi lúc cấp nguồn cho biến nhớ M10.1 Nếu nguồn BA2 khơng khả thi biến nhớ M10.1 lúc trạng thái không Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 76 Network 14: Tiếp điểm biến nhớ M10.1 đóng lại đồng thời có cho phép làm việc từ khóa E2 cuộn đóng CD1_1 máy cắt số cắt ra, tiếp điểm thường đóng CD1_1 đóng lại Sẽ cấp nguồn cho cuộn đóng CD2_1 Network 15: cuộn dây CD2_1 Có điện đóng tiếp điểm CD2_1 thơng qua tiếp điểm thường đóng Contactor K2_1 cấp nguồn cho Timer T41, tiếp điểm Timer T41 đóng lại Ở cho phép khóa E2 đóng contactor K2, K3 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 77 Network 16: Khi tiếp điểm cuộn đóng CD2 tiếp điểm contactor K2_1 đóng bắt đầu kiểm tra tín hiệu phản hồi từ rơle điện áp cực tiểu RU4 RU5 Nếu xảy cố điện pha dây thời gian 3s chương trình tự động đóng máy biến áp vào làm việc thông qua timer T42 Network 17: Sau phát cố tiếp điểm timer T42 đóng lại cấp nguồn reset đầu M12.0, M10.1, M10.5, Den:Q0.7 Sẽ cắt điện cho cuộn dây Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 78 CD2(M10.0), contactor K2(M10.5) cấp điện cho cuộn cắt CC2 thông qua tiếp điểm biến nhớ M1.2 (Network 6) trì sau 1s qua tiếp điểm timer T47 4.5 Các thao tác lấy kết thí nghiệm Ta tiến hành kết nối bàn PLC máy tính thơng qua cáp kết nối chuyển đổi tín hiệu USB-PPI Siemens Cách nạp chương trình từ máy tính vào PLC ngược lại thực theo bước thao tác (Mục 3.3.4.7) Ta kiểm nghiệm lại tính đắn làm việc chương trình PLC với tốn đặt cụ thể sau Khi đưa BA1 vào vận hành PLC tiến hành kiểm tra tín hiệu phản hồi từ rơle điện áp cực tiểu RU1 RU2 đủ pha PLC đưa BA1 vào hoạt động Bài toán 1: Hệ thống làm việc bình thường, lúc cuộn đóng MC1 đóng nguồn cấp điện cho BA1 làm việc, K1_1 làm việc cấp nguồn cho phụ tải Máy biến áp làm việc chế độ dự phòng Tạo cố giả tưởng cách tắt nút tay gạt hình 4.6 Hình 4.6 Các đầu tín hiệu vào có sử dụng cơng tắc gạt tạo cố giả tưởng cho PLC Trong đầu vào PLC từ địa I0.0 đến I1.5 trình bày theo bảng 4.2 Để tiện quan sát ta sử dụng phần mềm mô S7-200 Simulator Ta quan sát tín hiệu phản hồi PLC Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 79 Hình 4.7 BA1 hoạt động bình thường - Đầu Q0.0 đưa tín hiệu cuộn dây cuộn đóng CD1_1 đưa BA1 vào làm việc - Đầu Q0.4 đưa tín hiệu cuộn dây contactor K1_1 cấp nguồn cho phụ tải Bảng 4.3 Bảng trạng thái BA1 hoạt động bình thường Variables Symbols Trạng thái Comment Start_1 I0.0 Khởi động hệ thống Stop_S I0.1 Dừng hệ thống Test I0.2 Kiểm tra hoạt động hệ thống RU1 I0.3 Rơle kiểm tra áp pha A MBA1 RU2 I0.4 Rơle kiểm tra áp pha B MBA1 RU3CDai I0.5 RU4 I0.6 Rơle kiểm tra áp pha A MBA2 RU5 I0.7 Rơle kiểm tra áp pha B MBA2 RU6CucDai I1.0 CD1 I1.1 Tiếp điểm cuộn đóng CD2 I1.2 Tiếp điểm cuộn đóng K1 I1.3 Tiếp điểm contactor E1 I1.4 Cho phép MBA1 hoạt động E2 I1.5 Cho phép MBA2 hoạt động Số hóa Trung tâm Học liệu Rơle kiểm tra có điện áp lưới cấp cho MBA1 Rơle kiểm tra có điện áp lưới cấp cho MBA2 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 80 CD1_1 Q0.0 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CD2_1 Q0.1 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CC1 Q0.2 Cuộn dây cuộn cắt CC2 Q0.3 Cuộn dây cuộn cắt K1_1 Q0.4 Cuộn dây contactor K1_1 K2_1 Q0.5 Cuộn dây contactor K2_1 K3_1 Q0.6 Cuộn dây contactor K3_1 Den Q0.7 Đèn báo cố Bài toán 2: Khi bị cố điện áp pha điện áp dây Ở ta tạo cố cách gạt cơng tắc nút 3, đầu có tín hiệu sau: Q0.2 cấp nguồn cho cho cuộn cắt CC1 để cắt BA1 khỏi lưới, PLC tiến hành kiểm tra tín hiệu đầu vào Giả thiết nguồn cấp cho BA2 điện áp pha khả thi ta có kết mơ theo hình; Q0.1 cấp nguồn cho CD2_1 đóng BA2 vào làm việc; Q0.5 cấp nguồn cho K2_1 cấp nguồn cho phụ tải; Q0.6 cấp nguồn cho contactor K3_1 nối cái; Q0.7 đèn báo cố pha BA1 Hình 4.8 Mơ tả chuyển trạng thái làm việc PLC từ BA1 BA2 Ta có bảng đánh giá trạng thái hệ thống PLC sau Bảng 4.4 Bảng trạng thái mô tả chuyển trạng thái làm việc PLC từ BA1 BA2 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 81 Variables Symbols Trạng thái Comment Start_1 I0.0 Khởi động hệ thống Stop_S I0.1 Dừng hệ thống Test I0.2 Kiểm tra hoạt động hệ thống RU1 I0.3 Rơle kiểm tra áp pha A MBA1 RU2 I0.4 Rơle kiểm tra áp pha B MBA1 RU3CDai I0.5 RU4 I0.6 Rơle kiểm tra áp pha A MBA2 RU5 I0.7 Rơle kiểm tra áp pha B MBA2 RU6CucDai I1.0 CD1 I1.1 Tiếp điểm cuộn đóng CD2 I1.2 Tiếp điểm cuộn đóng K1 I1.3 Tiếp điểm contactor E1 I1.4 Cho phép MBA1 hoạt động E2 I1.5 Cho phép MBA2 hoạt động CD1_1 Q0.0 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CD2_1 Q0.1 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CC1 Q0.2 Cuộn dây cuộn cắt CC2 Q0.3 Cuộn dây cuộn cắt K1_1 Q0.4 Cuộn dây contactor K1_1 K2_1 Q0.5 Cuộn dây contactor K2_1 K3_1 Q0.6 Cuộn dây contactor K3_1 Den Q0.7 Đèn báo cố Rơle kiểm tra có điện áp lưới cấp cho MBA1 Rơle kiểm tra có điện áp lưới cấp cho MBA2 - Nếu ta không cho phép BA2 hoạt động sử dụng khóa E2 gạt sử dụng công tắc gạt Ta có kết hình 4.9 lúc đèn báo cố Q0.7 hoạt động Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 82 Hình 4.9 Khóa E2 cho phép làm việc PLC BA2 Ta có bảng đánh giá trạng thái hệ thống PLC sau Bảng 4.5 Bảng trạng thái mơ tả khóa E2 cho phép làm việc PLC BA2 Variables Symbols Trạng thái Comment Start_1 I0.0 Khởi động hệ thống Stop_S I0.1 Dừng hệ thống Test I0.2 Kiểm tra hoạt động hệ thống RU1 I0.3 Rơle kiểm tra áp pha A MBA1 RU2 I0.4 Rơle kiểm tra áp pha B MBA1 RU3CDai I0.5 RU4 I0.6 Rơle kiểm tra áp pha A MBA2 RU5 I0.7 Rơle kiểm tra áp pha B MBA2 RU6CucDai I1.0 CD1 I1.1 Tiếp điểm cuộn đóng CD2 I1.2 Tiếp điểm cuộn đóng K1 I1.3 Tiếp điểm contactor Số hóa Trung tâm Học liệu Rơle kiểm tra có điện áp lưới cấp cho MBA1 Rơle kiểm tra có điện áp lưới cấp cho MBA2 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 83 E1 I1.4 Cho phép MBA1 hoạt động E2 I1.5 Cho phép MBA2 hoạt động CD1_1 Q0.0 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CD2_1 Q0.1 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CC1 Q0.2 Cuộn dây cuộn cắt CC2 Q0.3 Cuộn dây cuộn cắt K1_1 Q0.4 Cuộn dây contactor K1_1 K2_1 Q0.5 Cuộn dây contactor K2_1 K3_1 Q0.6 Cuộn dây contactor K3_1 Den Q0.7 Đèn báo cố Bài toán 3: Giả sử BA2 hoạt động bình thường xuất cố điện pha dây Ta tạo cố giả tưởng cách gạt công tắc 7, Nếu BA1 đủ điều kiện cấp nguồn PLC cho hoạt động Q0.0 cấp nguồn cho CD1_1, Q0.4 cấp nguồn cho contactor K1_1 hoạt động Hình 4.10 Mơ tả chuyển trạng thái làm việc PLC từ BA2 BA1 Ta có bảng đánh giá trạng thái hệ thống PLC sau Bảng 4.6 Bảng trạng thái mô tả chuyển trạng thái làm việc PLC từ BA2 BA1 Variables Symbols Số hóa Trung tâm Học liệu Trạng thái Comment http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 84 Start_1 I0.0 Khởi động hệ thống Stop_S I0.1 Dừng hệ thống Test I0.2 Kiểm tra hoạt động hệ thống RU1 I0.3 Rơle kiểm tra áp pha A MBA1 RU2 I0.4 Rơle kiểm tra áp pha B MBA1 RU3CDai I0.5 RU4 I0.6 Rơle kiểm tra áp pha A MBA2 RU5 I0.7 Rơle kiểm tra áp pha B MBA2 RU6CucDai I1.0 CD1 I1.1 Tiếp điểm cuộn đóng CD2 I1.2 Tiếp điểm cuộn đóng K1 I1.3 Tiếp điểm contactor E1 I1.4 Cho phép MBA1 hoạt động E2 I1.5 Cho phép MBA2 hoạt động CD1_1 Q0.0 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CD2_1 Q0.1 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CC1 Q0.2 Cuộn dây cuộn cắt CC2 Q0.3 Cuộn dây cuộn cắt K1_1 Q0.4 Cuộn dây contactor K1_1 K2_1 Q0.5 Cuộn dây contactor K2_1 K3_1 Q0.6 Cuộn dây contactor K3_1 Den Q0.7 Đèn báo cố Rơle kiểm tra có điện áp lưới cấp cho MBA1 Rơle kiểm tra có điện áp lưới cấp cho MBA2 Nếu BA1 không đủ điều kiện cấp nguồn cho phụ tải, cố điện pha, điện dây PLC dừng hoạt động Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 85 Hình 4.11 PLC ngừng hoạt động điều kiện cung cấp nguồn cho pha dây BA1 khơng khả thi Ta có bảng đánh giá trạng thái hệ thống PLC sau Bảng 4.7 Bảng trạng thái mô tả PLC ngừng hoạt động điều kiện cung cấp nguồn cho pha dây BA1 không khả thi Variables Symbols Trạng thái Comment Start_1 I0.0 Khởi động hệ thống Stop_S I0.1 Dừng hệ thống Test I0.2 Kiểm tra hoạt động hệ thống RU1 I0.3 Rơle kiểm tra áp pha A MBA1 RU2 I0.4 Rơle kiểm tra áp pha B MBA1 RU3CDai I0.5 RU4 I0.6 Rơle kiểm tra áp pha A MBA2 RU5 I0.7 Rơle kiểm tra áp pha B MBA2 RU6CucDai I1.0 CD1 I1.1 Tiếp điểm cuộn đóng CD2 I1.2 Tiếp điểm cuộn đóng Số hóa Trung tâm Học liệu Rơle kiểm tra có điện áp lưới cấp cho MBA1 Rơle kiểm tra có điện áp lưới cấp cho MBA2 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 86 K1 I1.3 Tiếp điểm contactor E1 I1.4 Cho phép MBA1 hoạt động E2 I1.5 Cho phép MBA2 hoạt động CD1_1 Q0.0 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CD2_1 Q0.1 Cuộn dây cuộn đóng máy cắt CC1 Q0.2 Cuộn dây cuộn cắt CC2 Q0.3 Cuộn dây cuộn cắt K1_1 Q0.4 Cuộn dây contactor K1_1 K2_1 Q0.5 Cuộn dây contactor K2_1 K3_1 Q0.6 Cuộn dây contactor K3_1 Den Q0.7 Đèn báo cố Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 87 4.6 Kết luận chương - Qua sơ đồ dây ta thấy tín hiệu lấy mẫu đưa PLC cách độc lập Ở ta hoàn toàn kiểm sốt tín hiệu đưa vào I0.0 I1.2, có kết đưa ta tiến hành đặt toán cụ thể để viết chương trình cho PLC - Khả làm việc hệ thống an toàn ta đưa thêm vào sơ đồ khóa điều khiển E1 E2 Nó cho phép thay loạt khóa điều khiển so với sơ đồ cũ - Việc đấu nối dây phần điều khiển đơn giản - Khi gặp cố cho phép hệ thống làm việc tin cậy Không xuất tình trạng chuyển mạch khơng dứt khốt sơ đồ cũ - Cách quan sát PLC cho ta nhìn trực quan tồn hệ thống - Việc sử dụng mạch điều kiển 24VDC vào hệ thống an toàn cho người vận hành - Tính gọn nhẹ hệ thống dùng PLC thể rò qua hình 4.12 minh họa - Tính ứng dụng PLC cao hệ thống điện Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Thiết kế sơ đồ chương trình điều khiển tự động đóng máy biến áp dự phòng ứng dụng PLC S7-200 thay cho mạch điều khiển dùng rơle điện có phòng thí nghiệm Lắp ráp thành cơng thí nghiệm khẳng định ưu mơ hình mới; kết thí nghiệm cho thấy điều khiển làm việc tin cậy, xác so với mơ hình có Kết nghiên cứu luận văn dùng để viết thí nghiệm cho sinh viên ngành Điện “Lập trình PLC tự động đóng máy biến áp dự phòng” Kiến nghị Ta đưa thêm tín hiệu đầu vào qua mô đun mở rộng EM222 EM223 để mở rộng thêm toán cho sinh viên thực hành Hệ thống chưa hoàn toàn thay tín hiệu sơ cấp lấy mẫu từ RU (rơle điện áp cực tiểu điện áp thông thường) Hình 0.12 Hệ thống đấu nối sử dụng Rơle hệ thống có sử dụng PLC Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] A.A Fedorov & G.V S\Xerbinovxli (2000), Sách tra cứu cung cấp điện xí nghiệp cơng nghiệp – Thiết bị điện tự động hóa, Bản dịch Bộ môn hệ thống điện, Tập 2, Nxb Thanh niên, TP HCM, tr 394-410 [2] Trần Quang Khánh (2005), Bảo vệ rơ le tự động hóa hệ thống điện, Nxb Giáo dục, Hà Nội, tr 68, 309-311 [3] Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Mạnh Hoạch (2005), Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp cơng nghiệp thị nhà cao tầng, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, tr 136-138 [4] Lưu Văn Long, Bùi Văn Dũng (2007), Hướng dẫn lập trình PLC S7-200 máy tính, Trường kỹ thuật giới khí xây dựng Việt – Xơ số 1, Vĩnh Phúc [5] Nguyễn Dỗn Phước, Phan Xuân Minh, Vũ Vân Hà (2000), Tự động hóa với SIMATIC S7-300, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [6] Nguyễn Mạnh Tùng, Nguyễn Như Hiển (2007), Điều khiển LOGIC PLC, Nxb Khoa học tự nhiên Công nghệ, Hà Nội [7] Trường đại học kỹ thuật công nghiệp (2011), Tài liệu thí nghiệm chuyên ngành hệ thống điện, Thái Nguyên, tr 75-87 Tiếng Anh [8] S7-200 Optimize, http://www.optimize.com.vn [9] SIEMENS S7 - 200 Technical Specifications [10] SIMATIC S7-200 Data Sheet for EM 231, EM 232 and EM 235 - ZST [11] http://www.siemenssupply.com/ Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ... tự động đóng máy biến áp dự phòng phòng thí nghiệm trường đại học kỹ thuật công nghiệp Các mục tiêu cụ thể gồm: Tìm hiểu trạng thí nghiệm tự động đóng máy biến áp dự phòng trường đại học kỹ thuật. ..ii ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP *** - NGUYỄN NGỌC QUANG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH PLC TỰ ĐỘNG ĐĨNG MÁY BIẾN ÁP DỰ PHỊNG TẠI PHỊNG THÍ NGHIỆM TRƯỜNG ĐẠI... tự động đóng dự phòng hệ thống điện Phân tích sở thiết kế mạch tự động đóng máy biến áp dự phòng ứng dụng PLC S7-200 Thiết kế sơ đồ chương trình điều khiển tự động đóng máy biến áp dự phòng ứng