thiết kế hệ thống cảnh báo mực nước trong bể với dải đo 010m

34 181 0
thiết kế hệ thống cảnh báo mực nước trong bể với dải đo 010m

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

thiết kế hệ thống cảnh báo mực nước trong bể với dải đo 010m khoa điện trường đại hoc công nghiệp hà nội . giáo viên hướng dẫn nguyễn thu hà haui Xuất phát từ những ứng dụng đó, chúng em xin phép được thiết kế một mạch ứng dụng của PLC, biến tần đó là “ đo, điều khiển và cảnh báo mức trong bể với dải đo 010m ” dùng PLC điều khiển biến tần có sử dụng cảm biến alalog là module mở rộng ADC của PLC. Trước hết chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong khoa điện, cùng các bạn trong lớp Điện 2 K11 đặc biệt là giảng viên Nguyễn Thu Hà giảng viên khoa điện trường ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI , người đã trực tiếp giảng dạy và cho chúng em kiến thức để hoàn thành đồ án môn học này. Kính mong cô góp ý để nhóm hoàn thành bài tập lớn này được tốt hơn sau này.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ====o0o==== BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC Đề 4: Ứng dụng PLC đo, điều khiển cảnh báo mức bể với dải đo: [ 0-10m ] Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN THU HÀ Sinh viên thực : Trần Minh Hiếu Nguyễn Đức Hưng Đỗ Văn Lân Lê Hồng Quân Nhóm: 12 Lớp : Điện 2-K11 Hà nội 2019 Nhóm 12_Điện 2-K11 Gv hướng dẫn : Nguyễn Thu Hà MUC LUC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Mục đích 1.1.1 Mục đích chọn đề tài 1.1.2 Mục tiêu đề tài 1.2 Phương pháp đo 1.2.1 Cảm biến siêu âm .4 1.2.2 Rada dẫn sóng (GWR) .5 1.2.3 Cảm biến áp suất 1.3 Tìm hiểu PLC ( PLC S7-1200 ) 1.3.1: Khái quát PLC 1.3.2: Cấu trúc PLC 1.3.3: Các Module mở rộng 12 CHƯƠNG :THIẾT KẾ HỆ THỐNG 16 2.1.Lựa Chọn Thiết Bị .16 2.1.1 Biến tần G120 .16 2.1.2 Lựa Chọn Cảm Biến 20 2.1.3 Chọn động 21 2.2 Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây 21 2.2.1.Sơ đồ khối .21 2.2.2.Sơ đồ đấu dây: .23 2.3 Xây dựng thuật toán 23 2.4 Xây dựng phần mềm 25 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ ĐỀ TÀI 31 3.1 Kết nghiên cứu lí thuyết: 31 3.2 Kết thực nghiệm 31 Tài liệu tham khảo 31 Nhóm 12_Điện 2-K11 Gv hướng dẫn : Nguyễn Thu Hà LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, người với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến giới, ngày thay đổi, văn minh hi ện đ ại Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thi ết bị v ới đặc điểm bật xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động người đạt hiệu ngày cao Tự động hóa trở thành ngành khoa học đa nhiệm vụ Tự động hóa đáp ứng đòi hỏi không ngừng ngành, lĩnh vực khác nhu cầu thiết yếu người sống hàng ngày Một sản phẩm tiên tiến PLC Ứng dụng quan trọng ngành cơng nghệ tự động hóa việc điều ển, giám sát hệ th ống v ới thiết bị điều khiển từ xa tinh vi đạt suất, kinh tế thật cao Xuất phát từ ứng dụng đó, chúng em xin phép thi ết kế mạch ứng dụng PLC, biến tần “ đo, điều khiển cảnh báo mức bể với dải đo 0-10m ” dùng PLC điều khiển biến tần có sử dụng cảm biến alalog module mở rộng ADC PLC Trước hết chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy cô giáo khoa điện, bạn lớp Điện 2- K11 đặc biệt giảng viên Nguyễn Thu Hà - giảng viên khoa điện trường ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI , người trực tiếp giảng dạy cho chúng em kiến thức đ ể hồn thành đ án mơn học Kính mong góp ý để nhóm hồn thành tập lớn tốt sau Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Nhóm 12_Điện 2-K11 Gv hướng dẫn : Nguyễn Thu Hà CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Mục đích 1.1.1 Mục đích chọn đề tài Trong khuôn khổ đề tài ứng dụng PLC để đo, điều khiển cảnh báo mức nước bể giải vấn đề tính cung cấp trì mức nước sử dụng cách liên tục mà không yêu cầu tác động cao người Ngày với phát triển cơng nghệ tính tự động hóa đặt lên hàng đầu Trên sở kiến thức trang bị ghế nhà trường, dựa vào tính ưu việt PLC biến tần Chúng em xây dựng đề tài “ đo, điều khiển cảnh báo mức nước bể với dải đo 010m ” 1.1.2 Mục tiêu đề tài Mục tiêu đề tài đo, điều khiển cảnh báo mức b ể thông qua điều khiển PLC biến tần, hệ thống bơm dựa tín hiệu mà cảm biến đo mức báo 1.2 Phương pháp đo Ngày thị trường có tới 20 loại cảm biến đo mức khác nhau; tìm loại cảm biến phù hợp với điều kiện yêu cầu ều không dễ dàng Trong khuôn khổ đồ án chúng em giới thiệu sơ lược số loại cảm biến đo mức nước loại cảm biến chọn đồ án 1.2.1 Cảm biến siêu âm Nhóm 12_Điện 2-K11 Gv hướng dẫn : Nguyễn Thu Hà Bộ truyền siêu âm hoạt động dựa việc gửi sóng âm, phát từ biến áp điện, đến bề mặt vật liệu cần đo Bộ truyền âm đo thời gian từ lúc gửi tín hiệu nhận tín hiệu phản hồi Thành công phép đo phụ thuộc vào sóng, độ phản xạ từ vật cần đo Những yếu tố bụi, nước (chất lỏng) dày đặc; độ cản trở bình chứa, nhiễu loạn gây bề mặt; chất tạo bọt chí độ gồ ghề góc tạo chùm sóng với bề mặt cần đo góp phần tạo thơng tin khơng mong muốn tín hiệu phản hồi Lợi ích lớn công nghệ đo mức thông qua môi trường khí siêu âm, rada laze thiết bị đo khơng tiếp xúc với vật cần đo (hình 3) Chỉ có vài điểm tín hiệu cần tiếp xúc với bề mặt chất cần đo nhằm tạo tín hiệu phản hồi cảm biến Điều giải thích chất lượng khơng khí bề mặt chất lỏng với cảm biến vấn đề chất lượng bề mặt chất lỏng (hoặc bình chứa) cần ln tính đến sản xuất lắp đặt cảm biến nhiễu loạn tín hiệu góp phần vào sai số phép đo Như vậy, cảm biến đo mức dùng siêu âm giải pháp phù hợp cho đối tượng với u cầu hình dạng, mơi trường ổn định Nhóm 12_Điện 2-K11 Gv hướng dẫn : Nguyễn Thu Hà biết trước Khi lắp đặt không quên phát siêu âm có hiệu cảm biến đón nhận tín hiệu phản hồi 1.2.2 Rada dẫn sóng (GWR) Rada dẫn sóng phép đo tiếp xúc sử dụng đầu để dẫn sóng ện từ cao tần từ biến âm đến vật cần đo GWR hoạt động dựa nguyên lý phản xạ miền thời gian (TDR) Với TDR, xung sóng điện từ lượng thấp dẫn dọc đầu Khi xung tiếp xúc với bề mặt cần đo, lượng xung phản xạ đầu mạch đo sau phần xử lý tín xử lý tính tốn mức chất lỏng dòng dựa sai khác xung gửi xung nhận Cảm biến xuất tín hiệu mức chất lỏng phân tích thơng qua hiển tương tự số Không giống công nghệ truyền thống, GWR cho khả đọc phép đo độc lập với tính chất lý hóa mơi trường đo mà tiếp xúc Thêm vào đó, GWR hoạt động tốt môi trường lỏng môi trường rắn GWR phù hợp với nhiều ứng dụng đo mức khác Nhóm 12_Điện 2-K11 Gv hướng dẫn : Nguyễn Thu Hà 1.2.3 Cảm biến áp suất Cảm biến áp suất ống đo áp suất tức th ời ống phân phối báo v ề ECU với độ xác thích hợp tốc độ đủ nhanh Cảm biến áp suất đặt đáy bình Nhiên liệu chảy vào cảm biến áp suất ống thông qua đầu mở phần cuối bịt kín màng cảm biến Thành phần cảm biến thiết bị bán dẫn gắn màng cảm biến, dùng để chuyển áp suất thành tín hiệu ện Tín hi ệu cảm biến tạo đưa vào mạch khuyếch đại tín hiệu đưa đến ECU *Cảm biến hoạt động theo nguyên tắc: Khi màng biến dạng lớp điện trở đặt màng thay đổi giá trị Sự biến dạng áp suất tăng lên hệ thống, thay đổi điện trở gây thay đổi điện mạch cầu điện trở Điện áp thay đổi khuyếch đại mạch khuyếch đại thay đổi khoảng từ 5mA đến 40mA Sự thay đổi đọc module mở rộng PLC để trả giá trị digital, tùy theo độ phân gi ải ch ọn mà giá tr ị digital trả thay đổi Nhóm 12_Điện 2-K11 Gv hướng dẫn : Nguyễn Thu Hà Từ giá trị digital đọc ta tính giá trị áp suất đáy bình Áp dụng cơng thức với P = áp suất đo được, ρ = khối lượng riêng, g = gia tốc trọng lực, h = chiều cao cột chất lỏng ta tính ngược lại chiều cao cột chất lỏng Việc kiểm soát cách xác áp suất ống ều bắt buộc đ ể h ệ thống hoạt động Đây nguyên nhân cảm biến áp suất ống phải có sai số nhỏ trình đo Trong dải hoạt động động cơ, độ xác đo đạt khoảng 2% Nếu cảm biến áp suất ống bị hư van điều ển áp suất điều khiển theo giá trị định sẵn ECU Với mục đích nghiên cứu module mở rộng Alalog PLC, nhóm chọn cảm biến áp suất làm nhiệm vụ đọc giá trị mức nước 1.3 Tìm hiểu PLC ( PLC S7-1200 ) 1.3.1: Khái quát PLC a Khái niệm Thiết bị điều khiển khả trình (PLC: programmable logic controller) loại máy tính điều khiển chuyên dụng, cho phép thực linh hoạt thuật tốn ều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình, nhà phát minh người Mỹ Richard Morley lần đầu đưa ý tưởng vào năm 1968 Dựa yêu cầu kỹ thu ật General Motorl xây dựng thiết bị có khả lập trình mềm dẻo thay cho mạch điều khiển logic cứng, công ty Allen Bradlay Bedford Associates (Modicon) đưa trình bày Trước thiết bị thường gọi với tên Programmable Controller, viết tắt PC, sau máy tính cá nhân (Personal Computer) trở nên phổ biến từ viết tắt PLC hay dùng để tránh nhầm lẫn b Ưu điểm PLC Nhóm chúng em lựa chọn PLC để thực toán đo, điều ển, cảnh báo tốc độ động PLC có số ưu đểm sau: Nhóm 12_Điện 2-K11 Gv hướng dẫn : Nguyễn Thu Hà + Chương trình PLC dễ dàng thay đổi sửa chữa: Một mu ốn thay đ ổi chương trình điều khiển cần lập trình lại, ngồi người lập trình trang bị cơng cụ phần mềm để tìm lỗi phần cứng phần mềm, từ sửa chữa thay hay theo dõi phần cứng phần mềm dễ dàng + Các tín hiệu đưa từ PLC có độ tin cậy cao so với tín hi ệu đ ược cấp từ điều khiển rơle + Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình PLC dễ hiểu, dễ học + Gọn nhẹ, dễ dàng di chuyển lắp đặt + Bộ nhớ có dung lượng lớn, nạp xố dễ dàng, chứa chương trình phức tạp + Độ xác cao, khả xử lý nhanh + Hoạt động tốt tin cậy môi trường công nghiệp + Giao tiếp với nhiều thiết bị khác máy tính, mạng, thiết bị ều khiển khác c Khuyết điểm + Do chưa tiêu chuẩn hố nên có nhiều cơng ty sản xuất PLC sử dụng nhiều loại ngơn ngữ lập trình khác nhau, dẫn đến thiếu tính thống tồn cục hợp thức hố + Trong mạch điều khiển quy mơ nhỏ giá PLC đắt việc sử dụng rơle để điều khiển 1.3.2: Cấu trúc PLC PLC thường gồm phận bản: Thiết bị lập trình, vi xử lý, nhớ, giao diện nhập/xuất (I/O), nguồn cung cấp Nhóm 12_Điện 2-K11 Gv hướng dẫn : Nguyễn Thu Hà Hinh 1.3: Sơ đồ cấu trúc PLC 10 Nhóm 12_Điện 2-K11 Gv hướng dẫn : Nguyễn Thu Hà Cài đặt thông số biến tần G120  Sau đưa tín hiệu PLC vào biến tần Ta tiến hành cài đặt s ố thơng số nó, điều khiển tốc độ máy bơm nước, nhằm ổn định lưu lượng đường ống  Cài đặt thông số cho biến tần điều chỉnh máy bơm • P3= hoăc (cấp điều khiển động cơ) • P100 =0 (cơng suất kw,tần số nguồn 50hz) • P304 = 400vrms(Uđm động Stato đấu Y) • P305= 0.56arms(Idm đơng Stato đấu Y) • P307 =0.18kw (Pđm động cơ) • P308=0.77 (hệ số cosᶲ động từ đến 1) 20 Nhóm 12_Điện 2-K11 Gv hướng dẫn : Nguyễn Thu Hà • P310= 50 hz(tần số định mức động ( Hz)) • P311 =1350rpm(tốc độ định mức động cơ) • P700 = 160 (Đặt tốc độ cố định) • P840 = “R722:Bit0”(DI0)( công tắc khởi động dừng OFF1) • P848 = “R722:Bit1”(DI1)(công tắc dừng nhanh OFF3) • P1000= (Chay tốc độ cố định) • P1001=1350 rpm (cấp tốc độ mức ổn định ) • P1020=”R722:Bit2”(DI2)(Bit điều khiển nhị phân) Thực bước ta cài đặt biến tần hoạt đông theo ph ương pháp nhị phân Ta thấy mạch điều khiển BT G120 có ngõ vào tín hiệu số từ: DI0DI5(DIGITO IN) Ta sử dụng đầu vào số để điều khiển biến tần ON/OFF ch ạy theo cấp tốc độ đặt sẵn Ta cài đặt chức đầu vào qua ô nhớ P840,P848,P1020 (tổng ô nhớ tương ứng với nút) Các giá trị tốc độ lưu từ P1001 đến P1015.Ơ ta sử dụng cấp tốc độ lưu ô nhớ P1001 Từ ta thấy việc điều khiển biến tần băng PLC đơn giản.Chỉ cần dùng PLC xuất mức tín hiệu chân PLC đưa vào chân DI biến tần theo mã biến tần hoạt động 2.1.2 Lựa Chọn Cảm Biến  Cảm biến sensys M5256-C3079E-3.5BG thích hợp dùng điều áp hệ thống bơm nước có dùng với biến tần - Đầu dây, ngõ 4mA => 20mA - Khoảng đo => 3.5 bar - Nguồn cấp : 9-30 DVC - Kiểu đo áp suất: tương đối - Mơi chất: nước,dầu,khí 21 Nhóm 12_Điện 2-K11 Gv hướng dẫn : Nguyễn Thu Hà Kết nối cảm biến với bồn đo 2.1.3 Chọn động Với đề tài em chọn động khơng đồng có thơng số sau: Động không đồng pha Vihem 0.37KW H.ng sản xuất: VIHEM Xuất xứ: Vietnam Công suất (kW): 0.37 Momen đầu trục cực đại (Nm): 2.2 Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây 2.2.1.Sơ đồ khối 22 Nhóm 12_Điện 2-K11 Gv hướng dẫn : Nguyễn Thu Hà Khi có tín hiệu điều khiển từ bảng điều khiển, PLC s7-1200 ti ến hành đọc tín hiệu analog từ cảm biến Sensys thông qua module mở rộng SM 1231 AI để tính tốn để tính giá trị mức nước bồn PLC so sánh giá trị đọc v ới giá trị định ngưỡng để xuất tín hiệu điều khiển đèn cảnh báo ều ển động tương ứng 23 Nhóm 12_Điện 2-K11 Gv hướng dẫn : Nguyễn Thu Hà 2.2.2.Sơ đồ đấu dây: 24 Nhóm 12_Điện 2-K11 Gv hướng dẫn : Nguyễn Thu Hà 2.3 Xây dựng thuật tốn Thuật tốn chương trình điều khiển mức nước sau: 25 Nhóm 12_Điện 2-K11 Gv hướng dẫn : Nguyễn Thu Hà Bắt đầu No Start Yes Yes Run OFF Stop No Run ON DC ON Đọc GTCB qua SM 1231 GTCB=5 DC OFF Yes M1=1 LHA M2=1 LLA OFF LHA ON DC OFF No >=LLA&

Ngày đăng: 16/05/2019, 09:52

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • LỜI NÓI ĐẦU

  • CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

    • 1.1 Mục đích .

      • 1.1.1 Mục đích chọn đề tài .

      • 1.1.2 Mục tiêu của đề tài .

    • 1.2 Phương pháp đo.

      • 1.2.1 Cảm biến siêu âm .

      • 1.2.2 Rada dẫn sóng (GWR)

      • 1.2.3 Cảm biến áp suất .

    • 1.3 Tìm hiểu về PLC ( PLC S7-1200 ) .

      • 1.3.1: Khái quát về PLC

      • 1.3.2: Cấu trúc của PLC

      • 1.3.3: Các Module mở rộng

  • CHƯƠNG 2 :THIẾT KẾ HỆ THỐNG

    • 2.1.Lựa Chọn Thiết Bị

      • 2.1.1. Biến tần G120.

      • 2.1.2 Lựa Chọn Cảm Biến.

      • 2.1.3 Chọn động cơ.

    • 2.2. Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây.

      • 2.2.1.Sơ đồ khối.

      • 2.2.2.Sơ đồ đấu dây:

    • 2.3. Xây dựng thuật toán.

    • 2.4. Xây dựng phần mềm.

  • CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ ĐỀ TÀI

    • 3.1. Kết quả nghiên cứu lí thuyết:

    • 3.2. Kết quả thực nghiệm.

  • Tài liệu tham khảo

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan