Điều khiển ổn định môi trường nước cho bể cá rô phi bằng PLC ABB

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐTVT BÁO CÁO ĐỒ ÁN SCADA NÂNG CAO GVHD: Th.S Trần Quang Vinh Nhóm thực hiện: Nhóm TP.HCM, ngày 18 tháng 12 năm 2018 TĐH Công Nghệ – SCADA Nâng cao GVHD: Th.s Trần Quang Vinh MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN Các thiết bị sử dụng 3.1 PLC ABB PM654-T 3.2 Biến tần ACS150 Các phương thức truyền thông 4.1 Giao thức MODBUS 4.2 Giao thức ETHERNET CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Nhóm 1 GVHD: Th.s Trần Quang Vinh TĐH Công Nghệ – SCADA Nâng cao LỜI MỞ ĐẦU Nhóm GVHD: Th.s Trần Quang Vinh TĐH Công Nghệ – SCADA Nâng cao NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Nhóm GVHD: Th.s Trần Quang Vinh TĐH Cơng Nghệ – SCADA Nâng cao CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN Tiêu chuẩ n bể nuôi cá: 1.1.Giá tri ̣ kinh tế cá rô phi: - Năm 2015 diện tích ni rơ phi nước đạt 21.000ha; sản lượng 150.000 tấn, xuất 60 nước, kim ngạch xuất 36 triệu USD Theo Hiệp hội Chế biến XK thủy sản VN (VASEP), dự kiến năm 2017 xuất 45 triệu USD sang 68 thị trường (chủ yếu EU Mỹ), tăng 32% so với năm 2016 tiếp tục tăng mạnh thời gian tới”, ông Tiêu nhấn mạnh - Qua đánh giá cho thấy mô hình vượt tiêu kế hoạch đề tỷ lệ sống 79,8/70%; suất đạt 17,2 tấn/ha (tăng 15,7%); kích cỡ thu hoạch đạt trung bình 720gr/con (đề 650gr/con, vượt 10,3%) Hiệu kinh tế tăng 15% so với ngồi mơ hình Sau khoảng gần tháng ni cho thấy, mơ hình đạt sản lượng 256 tấn; suất 17,2 tấn/ha, sau trừ tồn chi phí mơ hình cho thu lãi 1,4 tỷ đồng, bình quân lãi 94,8 triệu đồng/ha 1.2.Giá tri ̣ dinh dưỡng: - 100 gam phần ăn (bỏ xương) chứa Calori: 103, chất béo 1,5g (bão hoà 0,3g; chưa bão hoà 1,2g), cholesterol, 45mg, chất đạm 20,3g, có đủ loại vitamin B1, B2, B6, B12, PP chất khoáng: sắt, magnesium, natri, giàu kali (297,5 mg/100g tốt cho tim mạch), nhiều canxi, nên xem giúp bổ xương Tiểu chuẩ n bể nuôi cá rô phi: 2.1.Điều kiện hồ nuôi: - Diện tích hờ ni: 100x70 (cm) = 70 𝑚2 Độ sâu: 50 cm Nhiệt độ thić h hợp: 30°∁ Độ pH: 7-8 Hồ có van xa ̃ đáy, thùng nước tiêu chuẩ n: thùng chứa gỉ đường để trung hòa PH PH cao, thùng chứa Ca(𝑂𝐻)2 để trung hòa giá tri ̣ PH PH giảm xuố ng, thùng chứa nước sa ̣ch và được bảo quản ở nhiê ̣t đô ̣ tiêu chuẩ n 25°∁, thùng chứ nước nóng 2.2.Mật độ thả: - Ao nuôi tuyển cá đực: Mật độ từ 3-5 con/ m2 Ao nuôi cá thương phẩm xuất khẩu: Mật độ từ 1-2 con/ m2 Các thiết bị sử dụng Nhóm GVHD: Th.s Trần Quang Vinh TĐH Công Nghệ – SCADA Nâng cao 3.1 PLC ABB PM654-T Thông số kỹ thuật bản: + nguồn cấp cho PLC 24V DC + có ngõ DI0 – DI5 ngõ Transistor cấp nguồn 24V DC + có ngõ DI0 – DI5 ngõ Transistor cấp nguồn 24V DC + ngõ IO0 - IOU cấp nguồn 24V DC + cổng USB kết nối với PC + cổng Ethernet kết nối mạng + cổng Serial kết nối với HMI + ngõ vào analog (Tham khảo data sheet) 3.2 Biến tần ACS150 Nhóm GVHD: Th.s Trần Quang Vinh TĐH Cơng Nghệ – SCADA Nâng cao Thông số kỹ thuật bản: + Dải tần hoạt động đến 400Hz + Một cặp tiếp điểm cho phép kết nối với tải 5mA…2A, điện áp 24…250V + Một cổng kết nối analog 5VDC + Một cổng logic giao chuẩn RJ45 gồm cặp cổng LO+, LO-, ngõ input, L1…L4 + Tích hợp lọc lọc nhiễu điện từ EMC + Tích hợp chỉnh biến tần + PID tích hợp, nút điều chỉnh tốc độ + Chế độ Sleep/ wake-up điều khiển bơm Nhóm GVHD: Th.s Trần Quang Vinh TĐH Công Nghệ – SCADA Nâng cao + Bảo vệ chế độ không tải + Cấu hình ngõ số LO ( Logic out put) + Cấu hình ngõ tương tự AO ( Analogue output) 3.3 HMI CP607 Các phương thức truyền thông 4.1 Giao thức MODBUS Modbus giao thức hãng Modicon phát triển Theo mơ hình ISO/OSI Modbus thực chất chuẩn giao thức dịch vụ thuộc lớp ứng dụng, thực chế vận chuyển cấp thấp TCP/IP, MAP (Manufactoring Message Protocol), qua đường truyền nối tiếp RS-232 Modbus định nghĩa tập hợp rộng dịch vụ phục vụ trao đổi liệu trình, liệu điều khiển chẩn đốn Tất điều khiển Modicon sử dụng Modbus ngơn ngữ chung Modbus mơ tả q trình giao tiếp điều khiển với thiết bị khác thơng qua chế u cầu/đáp ứng Vì lý đơn giản nên Modbus có ảnh hưởng tương đối mạnh hệ PLC nhà sản xuất Cụ thể , PLC người ta tìm thấy tập hợp dịch vụ đưa Modbus Đặc biệt hệ thống thu thập liệu điều khiển giám sát, Modbus hay sử dụng đường truyền RS-232 ghép nối thiết bị liệu đầu cuối (PLC, PC, ) với thiết bị truyền liệu (Modem) 4.2 Giao thức ETHERNET Ethernet họ cơng nghệ mạng máy tính thường dùng mạng local area network (LAN), metropolitan area network (MAN) wide area network (WAN) Đặc tính kĩ thuật Tiêu chuẩn Nhóm Ethernet to IEEE 802.3u, IWAN to IEEE 802.11 GVHD: Th.s Trần Quang Vinh TĐH Công Nghệ – SCADA Nâng cao Tốc độ truyền Số lượng trạm 10/100/1000 Mbit/s Không giới hạn Quy mô mạng Không giới hạn (khoảng 150km, kể thời Mạng chuyển mạch gian truyền tín hiệu Phương thức truyền Cáp xoắn sợi cơng nghiệp - Mạng cáp đồng Cáp xoắc sợi - Mạng cáp quang Cáp quang - Mạng không dây Dùng cho khu vực nhỏ Cấu trúc mạng Hình tuyến, cây, vòng, Giao thức Giao thức động lập CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ NGUN LÝ Sơ đờ ngun lý: Nhóm GVHD: Th.s Trần Quang Vinh TĐH Công Nghệ – SCADA Nâng cao 1.1 Sơ đồ bố trí các thiế t bi ̣, Mặt trướ c của tủ điề u khiể n, và bảng gắ n thiế t bi ̣ 1.2Sơ đờ ngun lý phần đợng lực: Nhóm GVHD: Th.s Trần Quang Vinh TĐH Công Nghệ – SCADA Nâng cao STT KÝ HIỆU TÊN CHỨC NĂNG CB1 APTOMAT CHO BIẾN TẦN ĐÓNG MỞ NGUỒN, BẢO VỆ CHO BIẾN TẦN CB2 ĐÓNG MỞ NGUỒN, BẢO VỆ TỔ ONG VÀ CÁC THIẾT BI ̣ DÙNG NGUỒN 24V MO DONG TU NGAM APTOMAT CHO TỔ ONG VÀ CÁC THIẾT BI ̣ ĐIỆN 24V TIẾP ĐIỂM THƯỜNG MỞ CONTACTOR MỞ MÁI CHE TIẾP ĐIỂM THƯỜNG MỞ CONTACTOR ĐÓNG MÁI CHE TỤ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ PHA 04 TIẾP ĐIỂM NO CỦA DÙNG ĐỂ ĐÓ NG MỞ CUỘN HÚT CỦA RELAY TRUNG GIAN 24V CONTACTOR ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC 05 TIẾP ĐIỂM NO CỦA DÙNG ĐỂ ĐÓ NG MỞ CUỘN HÚT CỦA RELAY TRUNG GIAN 24V CONTACTOR ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC ACS 150 BIẾN TẦN ABB Nhóm ĐÓNG KHI C̣N HÚT MO CÓ ĐIỆN ĐÓNG KHI CUỘN HÚT DONG CÓ ĐIỆN DÙNG ĐỂ CHẠY ĐỘNG CƠ PHA DƯỚI LƯỚI ĐIỆN PHA ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MÁY BƠM 10 GVHD: Th.s Trần Quang Vinh HMI 607 10 BOM 11 MAI TĐH Công Nghệ – SCADA Nâng cao MÀN HÌNH HMI ABB CP607 ĐỘNG CƠ PHA BƠM NƯỚC HIỂN THI,̣ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐỘNG CƠ PHA MÁI CHE ĐỘNG CƠ 3PHASE MỞ VÀ ĐÓNG MÁI CHE 40W ĐỢNG CƠ 3PHASE BƠM NƯỚC LẠNH, NÓ NG ½ HP 1.3Sơ đồ nguyên lý phần Biến tần và động cơ: 1.4 Sơ đờ ngun lý cho PLC: Nhóm 11 GVHD: Th.s Trần Quang Vinh TĐH Công Nghệ – SCADA Nâng cao STT KÝ HIỆU TÊN CHỨC NĂNG I1 START ĐỂ KHỞI ĐỘNG PLC I2 GIỚI HẠN MỰC NƯỚC TRONG BỂ I3 CÔNG TẮC NƯỚC MAN I4 AUTO CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG TỰ ĐỘNG, ĐƯỢC BẬT BẰNG CÔNG TẮC SWITCH I5 CÔNG TẮC HÀNH TRÌNH ̀ H KHI MÁI CHE GIỚI HẠN HÀNH TRIN ĐƯỢC MỞ I6 CÔNG TẮC HÀNH TRÌNH ̀ H MÁI CHE ĐƯỢC GIỚI HẠN HÀNH TRIN ĐÓNG O1 OXY ĐỘNG CƠ BƠM OXY CHO BỂ CÁ, ĐỘNG CƠ 24V O2 TĂNG PH ĐỘNG CƠ 24V BƠM GỈ ĐƯỜNG GIÚP TĂNG NỒNG ĐỘ PH CHO BỂ CÁ Nhóm CHẾ ĐỢ HOẠT ĐỢNG BẰNG TAY, ĐƯỢC BẬT BẰNG CÔNG TẮC SWITCH 12 GVHD: Th.s Trần Quang Vinh TĐH Công Nghệ – SCADA Nâng cao O3 GIẢM PH ĐỘNG CƠ 24V BƠM NƯỚC VÔI TRONG GIÚP GIẢM NỒNG ĐỘ PH CHO BỂ CÁ 10 O4 MAI CHE ON ĐỘNG CƠ PHA MÁI CHE CHẠY THUẬN, MÁI CHE MỞ 11 O5 MAI CHE OFF ĐỘNG CƠ PHA MÁI CHE NGẠY NGHICH, ̣ MÁI CHE ĐÓ NG 12 O6 VAN DAY VAN XÃ ĐÁY ĐIỆN TỪ 24V, GIÚP XÃ ĐÁY BỂ Sơ đồ kết nối toàn cu ̣c cho các thiết bi: ̣ 2.1Sơ đồ kết nối các thiết bi ̣ chính bằng tiêu chuẩ n MODBUS Ethernet: 2.2 Sơ đồ kết nối toàn bộ các thiết bi ̣ đờ án: Nhóm 13 TĐH Công Nghệ – SCADA Nâng cao GVHD: Th.s Trần Quang Vinh Cơ sở lâ ̣p triǹ h và điề u khiể n ̣ thố ng: Lưu đồ giải thuâ ̣t điề u khiể n đô ̣ PH bể cá: INPUT OUTPUT CHÚ THÍCH STT GIÁ TRI ̣ PH BƠM Ca(OH)2 OR SODA BƠM GỈ ĐƯỜNG >7 ON OFF =7 OFF OFF S Bơm Soda - Sục oxi - PH 20 20 -> 35 TRÊN 35 - Tra ̣ng thái hoa ̣t đô ̣ng của đô ̣ng mái che: STT INPUT OUTPUT ĐI VÀO ĐI RA CTHT2 = RA VAO RA CTHT1 = VAO 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 10 0 1 12 1 0 12 1 0 13 1 0 0 14 1 0 15 1 0 16 1 1 0 Nhóm 16 TĐH Công Nghệ – SCADA Nâng cao GVHD: Th.s Trần Quang Vinh - Hàm biể u diễn ledder: ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ × 𝐶𝑇𝐻𝑇2 ̅̅̅̅̅̅̅̅̅+CTHT1× 𝐶𝑇𝐻𝑇2 ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ )× 𝐹(𝑉𝐴̀𝑂) F(RA) = ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ Đ𝐼 𝑉𝐴̀𝑂 × (Đ𝐼 𝑅𝐴̀) ×(𝐶𝑇𝐻𝑇1 ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ × 𝐶𝑇𝐻𝑇2 ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ + CTHT1× 𝐶𝑇𝐻𝑇2 ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ )× ̅̅̅̅̅̅̅̅ F(VAO) = (Đ𝐼 𝑉𝐴̀𝑂) × ̅̅̅̅̅̅̅̅ Đ𝐼 𝑅𝐴̀ ×(𝐶𝑇𝐻𝑇1 𝐹(𝑅𝐴̀) 6.4 Trang thái điề u khiể n van xa ̃ đáy: STT INPUT = PHAO NƯỚC OUTPUT = VAN XÃ 0 1 F(VAN XA) = (PHAO NƯỚ C ) Nhóm 17 ... RS-232 Modbus định nghĩa tập hợp rộng dịch vụ phục vụ trao đổi liệu trình, liệu điều khiển chẩn đốn Tất điều khiển Modicon sử dụng Modbus ngơn ngữ chung Modbus mơ tả q trình giao tiếp điều khiển với... 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN Tiêu chuẩ n bể nuôi cá: 1.1.Giá tri ̣ kinh tế cá rô phi: - Năm 2015 diện tích ni rơ phi nước đạt 21.000ha; sản lượng 150.000 tấn, xuất 60 nước, kim ngạch... mạch gian truyền tín hiệu Phương thức truyền Cáp xoắn sợi cơng nghiệp - Mạng cáp đồng Cáp xoắc sợi - Mạng cáp quang Cáp quang - Mạng không dây Dùng cho khu vực nhỏ Cấu trúc mạng Hình tuyến, cây,