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

Các thiết bị sử dụng... 4 Các phương thức truyền thông 4.1 Giao thức MODBUS Modbus là giao thức do hãng Modicon phát triển.. Theo mô hình ISO/OSI thì Modbus thực chất là một chuẩn giao

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 1

TP.HCM, ngày 18 tháng 12 năm 2018

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN 3

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN 4

3 Các thiết bị sử dụng 4

3.1 PLC ABB PM654-T 5

3.2 Biến tần ACS150 5

6

4 Các phương thức truyền thông 7

4.1 Giao thức MODBUS 7

4.2 Giao thức ETHERNET 7

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 8

LỜI MỞ ĐẦU

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN

1 Tiêu chuẩn bể nuôi ca ́:

1.1 Gia ́ tri ̣ kinh tế cá rô phi:

- Năm 2015 diện tích nuôi rô phi cả nước đạt 21.000ha; sản lượng 150.000 tấn, trong đó đã xuất khẩu đi 60 nước, kim ngạch xuất khẩu trên 36 triệu USD Theo Hiệp hội Chế biến và

XK thủy sản VN (VASEP), dự kiến năm 2017 sẽ xuất khẩu được 45 triệu USD sang 68 thị trường (chủ yếu EU và Mỹ), tăng 32% so với năm 2016 và sẽ tiếp tục tăng mạnh trong những thời gian tới”, ông Tiêu nhấn mạnh

- Qua đánh giá cho thấy mô hình đã vượt chỉ tiêu kế hoạch đề ra như tỷ lệ sống 79,8/70%; năng suất đạt 17,2 tấn/ha (tăng 15,7%); kích cỡ thu hoạch đạt trung bình 720gr/con (đề ra

là 650gr/con, vượt 10,3%) Hiệu quả kinh tế tăng ít nhất 15% so với ngoài mô hình Sau khoảng gần 6 tháng nuôi cho thấy, mô hình đạt sản lượng 256 tấn; năng suất 17,2 tấn/ha, sau khi trừ toàn bộ chi phí mô hình cho thu lãi hơn 1,4 tỷ đồng, bình quân lãi 94,8 triệu đồng/ha

1.2 Gia ́ tri ̣ dinh dưỡng:

- 100 gam phần ăn được (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 các loại vitamin B1, B2, B6, B12,

PP và các chất khoáng: sắt, magnesium, natri, rất giàu kali (297,5 mg/100g tốt cho tim mạch), nhiều canxi, nên có thể được xem là giúp bổ xương

2 Tiểu chuẩn bể nuôi ca ́ rô phi:

2.1 Điều kiện hô ̀ nuôi:

- Diện tích hồ nuôi: 100x70 (cm) = 70 𝑚2

- Độ sâu: 50 cm

- Nhiệt độ thích hợp: 30°∁

- Độ pH: 7-8

- Hồ có van xã đáy, 4 thùng nước tiêu chuẩn: 1 thùng chứa gỉ đường để trung hòa PH khi PH cao, 1 thùng chứa Ca(𝑂𝐻)2 để trung hò a giá tri ̣ PH khi PH giảm xuống, 1

thùng chứa nước sa ̣ch và được bảo quản ở nhiê ̣t đô ̣ tiêu chuẩn 25°∁, 1 thùng chứ nước

nó ng

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

3 Các thiết bị sử dụng

3.1 PLC ABB PM654-T

Thông số kỹ thuật cơ bản:

+ nguồn cấp cho PLC 24V DC

+ có 6 ngõ ra DI0 – DI5 ngõ ra Transistor cấp nguồn 24V DC

+ có 6 ngõ ra DI0 – DI5 ngõ ra Transistor cấp nguồn 24V DC

+ 2 ngõ ra IO0 - IOU cấp nguồn 24V DC

+ 1 cổng USB kết nối với PC

+ 1 cổng Ethernet kết nối mạng

+ 1 cổng Serial kết nối với HMI

+ 2 ngõ vào analog

(Tham khảo data sheet)

3.2 Biến tần ACS150

Thông số kỹ thuật cơ bản:

+ Dải tần hoạt động 0 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 tiếp theo chuẩn RJ45 gồm 1 cặp cổng LO+, LO-, 4 ngõ input,

L1…L4

+ Tích hợp bộ lọc lọc nhiễu điện từ EMC

+ Tích hợp bộ đều chỉnh trên biến tần

+ PID tích hợp, nút điều chỉnh tốc độ

+ Chế độ Sleep/ wake-up trong điều khiển bơm

+ Bảo vệ chế độ không tải

+ Cấu hình ngõ ra số LO ( Logic out put)

+ Cấu hình ngõ ra tương tự AO ( Analogue output)

3.3 HMI CP607

4 Các phương thức truyền thông

4.1 Giao thức MODBUS

Modbus là giao thức do hãng Modicon phát triển Theo mô hình ISO/OSI thì Modbus thực chất là một chuẩn giao thức và dịch vụ thuộc lớp ứng dụng, vì vậy có thể được thực hiện trên các cơ chế vận chuyển cấp thấp như TCP/IP, MAP (Manufactoring Message Protocol),

và ngay cả qua đường truyền nối tiếp RS-232

Modbus định nghĩa một tập hợp rộng các dịch vụ phục vụ trao đổi dữ liệu quá trình,

dữ liệu điều khiển và chẩn đoán Tất cả các bộ điều khiển của Modicon đều sử dụng Modbus

là ngôn ngữ chung Modbus mô tả quá trình giao tiếp giữa một bộ điều khiển với các thiết bị khác thông qua cơ chế yêu cầu/đáp ứng Vì lý do đơn giản nên Modbus có ảnh hưởng tương đối mạnh đối với các hệ PLC của các nhà sản xuất Cụ thể , trong mỗi PLC người ta cũng có thể tìm thấy một tập hợp con các dịch vụ đã được đưa ra trong Modbus Đặc biệt trong các hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển giám sát, Modbus hay được sử dụng trên các đường

truyền RS-232 ghép nối giữa các thiết bị dữ liệu đầu cuối (PLC, PC, ) với thiết bị truyền dữ liệu (Modem)

4.2 Giao thức ETHERNET

Ethernet là một họ các công nghệ mạng máy tính thường dùng trong các mạng local area network (LAN), metropolitan area network (MAN) và wide area network (WAN)

Đặc tính kĩ thuật

Tốc độ truyền 10/100/1000 Mbit/s

Số lượng trạm Không giới hạn

Quy mô mạng

Mạng chuyển mạch Không giới hạn (khoảng 150km, kể cả thời gian truyền tín hiệu

Phương thức truyền

- Mạng cáp đồng Cáp xoắn 2 sợi công nghiệp

Cáp xoắc 2 sợi

- Mạng cáp quang Cáp quang

- Mạng không dây Dùng cho khu vực nhỏ

Cấu trúc mạng Hình tuyến, cây, vòng, sao

Giao thức Giao thức động lập

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

1 Sơ đô ̀ nguyên lý:

1.1 Sơ đồ bố tri ́ các thiết bi ̣, Mặt trước của tủ điều khiển, và bảng gắn thiết bi ̣

̀ nguyên lý phần động lực:

STT KÝ HIỆU TÊN CHỨC NĂNG

1 CB1 APTOMAT CHO BIẾN

TẦN

ĐÓNG MỞ NGUỒN, BẢO VỆ CHO BIẾN TẦN

2 CB2 APTOMAT CHO TỔ ONG

VÀ CÁC THIẾT BI ̣ ĐIỆN 24V

ĐÓNG MỞ NGUỒN, BẢO VỆ TỔ ONG VÀ CÁC THIẾT BI ̣ DÙNG NGUỒN 24V

3 MO TIẾP ĐIỂM THƯỜNG MỞ

CONTACTOR MỞ MÁI CHE

ĐÓNG KHI CUỘN HÚT MO CÓ ĐIỆN

4 DONG TIẾP ĐIỂM THƯỜNG MỞ

CONTACTOR ĐÓNG MÁI CHE

ĐÓNG KHI CUỘN HÚT DONG CÓ ĐIỆN

5 TU NGAM TỤ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG

CƠ 3 PHA

DÙNG ĐỂ CHẠY ĐỘNG CƠ 3 PHA DƯỚI LƯỚI ĐIỆN 1 PHA

6 04 TIẾP ĐIỂM NO CỦA

RELAY TRUNG GIAN 24V

DÙNG ĐỂ ĐÓNG MỞ CUỘN HÚT CỦA CONTACTOR ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC

7 05 TIẾP ĐIỂM NO CỦA

RELAY TRUNG GIAN 24V

DÙNG ĐỂ ĐÓNG MỞ CUỘN HÚT CỦA CONTACTOR ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC

8 ACS 150 BIẾN TẦN ABB ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MÁY

BƠM

9 HMI 607 MÀN HÌNH HMI ABB

CP607

HIỂN THI ̣, ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG

10 BOM ĐỘNG CƠ 3 PHA BƠM

NƯỚC

ĐỘNG CƠ 3PHASE BƠM NƯỚC LẠNH, NÓNG ½ HP

11 MAI ĐỘNG CƠ 3 PHA MÁI

CHE

ĐỘNG CƠ 3PHASE MỞ VÀ ĐÓNG MÁI CHE 40W

1.3 Sơ đô ̀ nguyên lý phần Biến tần và động cơ:

STT KÝ HIỆU TÊN CHỨC NĂNG

NƯỚC

GIỚI HẠN MỰC NƯỚC TRONG BỂ

3 I3 MAN CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG BẰNG TAY, ĐƯỢC

BẬT BẰNG CÔNG TẮC SWITCH

4 I4 AUTO CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG TỰ ĐỘNG, ĐƯỢC

BẬT BẰNG CÔNG TẮC SWITCH

HÀNH TRÌNH 1

GIỚI HẠN HÀNH TRÌNH KHI MÁI CHE ĐƯỢC MỞ

HÀNH TRÌNH 2

GIỚI HẠN HÀNH TRÌNH MÁI CHE ĐƯỢC ĐÓNG

7 O1 OXY ĐỘNG CƠ BƠM OXY CHO BỂ CÁ, ĐỘNG

CƠ 24V

8 O2 TĂNG PH ĐỘNG CƠ 24V BƠM GỈ ĐƯỜNG GIÚP TĂNG

NỒNG ĐỘ PH CHO BỂ CÁ

9 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 3 PHA MÁI CHE CHẠY THUẬN,

MÁI CHE MỞ

11 O5 MAI CHE OFF ĐỘNG CƠ 3 PHA MÁI CHE NGẠY NGHI ̣CH,

MÁI CHE ĐÓNG

12 O6 VAN DAY VAN XÃ ĐÁY ĐIỆN TỪ 24V, GIÚP XÃ ĐÁY

BỂ

2 Sơ đô ̀ kết nối toàn cu ̣c cho các thiết bi ̣:

2.1 Sơ đô ̀ kết nối các thiết bi ̣ chính bằng tiêu chuẩn MODBUS Ethernet:

2.2 Sơ đô ̀ kết nối toàn bộ các thiết bi ̣ trong đồ án:

3 Cơ sở lâ ̣p trình và điều khiển hê ̣ thống:

3 1 Lưu đồ giải thuâ ̣t điều khiển đô ̣ PH trong bể cá:

STT

CHÚ THÍCH

GIÁ TRI ̣ PH BƠM Ca(OH)2 OR

ĐỌC ĐƯỢC TỪ ARDUINO GỬI LÊN BẰNG GIAO TIẾP MODBUS ETHERNET

S

Đ

S

Đ

- Bơm gỉ đường

- Sục oxi Lưu giá tri ̣ PH

PH <7

- Bơm Soda

- Sục oxi

STAR

T

- Đọc tín hiệu cảm biến PH START PH = 1

PH > 7

Đ

S

- Tra ̣ng thái hoa ̣t đô ̣ng của bit nhớ: ĐI VÀO , ĐI RA

STT CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ BIT NHỚ

- Tra ̣ng thái hoa ̣t đô ̣ng của đô ̣ng cơ mái che:

ĐI VÀO ĐI RA CTHT1 =

VAO

CTHT2 =

RA

- Hàm biểu diễn trong ledder:

F(RA) = Đ𝐼 𝑉𝐴̀ 𝑂̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅ × (Đ𝐼 𝑅𝐴̀) ×(𝐶𝑇𝐻𝑇1̅̅̅̅̅̅̅̅̅ × 𝐶𝑇𝐻𝑇2̅̅̅̅̅̅̅̅̅+CTHT1× 𝐶𝑇𝐻𝑇2̅̅̅̅̅̅̅̅̅ )× 𝐹(𝑉𝐴̀𝑂)̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅

F(VAO) = (Đ𝐼 𝑉𝐴̀𝑂) × Đ𝐼 𝑅𝐴̀̅̅̅̅̅̅̅̅ ×(𝐶𝑇𝐻𝑇1̅̅̅̅̅̅̅̅̅ × 𝐶𝑇𝐻𝑇2̅̅̅̅̅̅̅̅̅ + CTHT1× 𝐶𝑇𝐻𝑇2̅̅̅̅̅̅̅̅̅ )× 𝐹(𝑅𝐴̀)̅̅̅̅̅̅̅̅

6.4 Trang thái điều khiển van xã đáy:

STT INPUT = PHAO NƯỚC OUTPUT = VAN XÃ

F(VAN XA) = (PHAO NƯỚC )