Điều khiển giám sat hệ thống cấp nước

đồ án Điều khiển giám sát hệ thống cấp nước dùng s7-300 và win cc. phù hợp cho các bạn học trường Cao Thắng, Lý Tự Trọng, Sư Phạm Kỹ Thuật,... làm đồ án điều khiển tự động, bài tập lớn, chuyên đề tốt nghiệp,

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ THỐNG BƠM CẤP NƯỚC BẰNG PLC VÀ BIẾN TẦN Page | CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC PLC ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ THỐNG BƠM NƯỚC BẰNG PLC VÀ BIẾN TẦN SINH VIÊN Phan Minh Thật MSSV : 1864209 Đỗ Thế Huy MSSV :18642073 Trần Văn Ý MSSV : 18642109 Trần Văn An MSSV : 18642058 Ngày 09 tháng 06 năm 2019 Page | CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN PHẦN MỞ ĐẦU .6 ĐẶT VẤN ĐỀ CÁCH GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu chung hệ thống bơm cấp nước 1.2 Các phương pháp bơm cấp nước CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 2.1 Sơ đồ khối hệ thống bơm cấp nước 10 2.2 Phân tích khối 10 2.3 Tính tốn, lựa chọn giới thiệu thiết bị khối 11 2.3.1 khối tín hiệu 11 2.3.2 khối xử lý điều khiển hiển thị 14 2.3.3 khối chấp hành (máy bơm) 18 2.3.4 Các thiết bị điện khác 20 2.4.Lý thuyết liên quan PLC S7-300 biến tần MM440 21 2.4.1 Khái quát chung PLC S7-300 .21 2.4.2 Biến tần MicroMaster 440 25 CHƯƠNG 3:THIẾT KẾ MƠ HÌNH VÀ GIAO DIỆN .30 MÔ PHỎNG 30 3.1 Thiết kế Phần khí 30 3.2 Thiết kế Phần điện 31 3.3.Thiết kế Lưu đồ 33 3.4 Chương trình điều khiển 34 a Chương trình điều khiển SIMATIC S7-300 34 3.5 Thiết kế giao diện 42 PHẦN KẾT LUẬN 44 KẾT LUẬN 44 PHỤ LỤC 46 QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN CHUYÊN ĐỀ 46 TÀI LIỆU KHẢO 56 Page | CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN Trước tiên chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới thầy cô giáo trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh nói chung thầy giáo khoa Điện - Điện Tử nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian qua Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Ths: Trần Văn Sỹ , người trực tiếp giúp đỡ, bảo, hướng dẫn suốt trình làm đồ Điều Khiển Lập Trình Trong thời gian làm việc để hồn thành đồ án với thầy, chúng em khơng ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà học tập tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết cho em trình học tập trường công tác sau tốt nghiệp Hy vọng chúng em lại giúp đỡ, hướng dẫn thầy thời gian học tập trường đồ án sau Page | CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………….……… …………………………………………………………………….… ……………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………….… ……………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………….… ………… …………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………… ………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………… ……………………………………………… ……… … ………………………………………………………………… …………… ……………………………………………………………… …………………………………… GVHD TRẦN VĂN SỸ Page | CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP PHẦN MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với phát triển nhu cầu sống ngày nâng cao cùng với đời chung cư cao cấp, khách sạn sang trọng Thì nhu cầu sử dụng nước ngày nâng cao đòi khắc khe chất lượng cấp nước Nguồn nước quan trọng sống hoạt động người, nguồn nước số nơi giới khan tình trạng nhiễm nguồn nước ngày gia tăng.Trước thực trạng cần phải có giải pháp để khai thác sử dụng nguồn nước cách hiệu tiết kiệm Nhu cầu sử dụng nước khu công nghiệp, khu dân cư khác thời điểm ngày (cao điềm thấp điểm), yêu cầu đặt phải giải việc tự động ổn định áp suất đường ống cấp nước tiết kiệm lượng cho hệ thống cấp nước Để đáp ứng nhu cầu áp lực nước hệ thống đủ nhu cầu sử dụng nước thay đổi bất thường, máy bơm hệ thống làm việc liên tục chế độ đầy tải Tuy nhiên điều dẫn đến số bất lợi sau: +Áp lực nước hệ thống tăng lên cao không cần thiết, số thời điểm nhu cầu sử dụng nước giảm xuống hệ thống bơm chạy đầy tải Điều gây lãng phí lượng lớn áp lực lên đường ống cao + Bơm phải chạy liên tục dẫn đến giảm tuổi thọ khí Ở ta đặt vấn đề cụ thể cần giải quyết sau: Bơm cấp nước cho chung cư 10 tầng ( tầng cao 3.5m) tầng có 30 hộ, hộ có trung bình người sinh sống Page | CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP CÁCH GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Muốn khắc phục vấn đề được, phải đưa hệ thống điều khiển vào bể chứa để điều khiển mức nước bể dùng PLC, qua trì mức nước bể giới hạn mức cho phép Khi nước bơm sử dụng cách hợp lý Thông tin thu thập hệ thống PLC xử lý điệu khiển tốc độ máy bơm số lượng máy bơm cho thích hợp Để làm điều cần sử dụng đến biến tần Khi nhu cầu xử dụng nước cao, cần áp lực đường ống cao biến tần tự động điều khiển động quay tốc độ cao để trì áp lực nước, ngược lại nhu cầu xử dụng nước thấp, cần áp lực thấp, biến tần điều khiển động giảm tốc độ xuống dừng hẳn Khi lượng điện tiết kiệm Khi dùng biến tần dòng khởi động hạn chế không gây sụt áp khởi động để tránh ảnh hưởng tới thiết bị khác Quá trình START , STOP bơm êm hơn, tác dụng giảm tác hại cho động mặt khí.Chi phí bão dưỡng giảm Tiết kiệm lượng nhu cầu sử dụng thay đổi nhiều Có chức bảo vệ : áp , thấp áp , nhiệt, bảo vệ nhiệt động ,bảo vệ tải … Khởi động bơm từ từ với việc cài đặt thời gian tăng tốc , giảm tốc tránh gây rung đường ống thay đổi áp suất đột ngột…tránh ảnh hưởng xấu cho hệ thống Page | CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Về kỹ thuật hệ thống bơm cấp nước sử dung PLC biến tần hoàn hảo thỏa mãn yêu cậu kỹ thuật đặt lại đòi hỏi khả tính toán, thiết kế lắp đặt, vận hành cao Về kinh tế chi phí cho việc đầu tư ban đầu PLC, biến tần, cảm biến cao nên thích hợp cho cơng trình cao cấp với nhu cầu bơm cấp nước khắc khe Về thân đồ án dù với dẩn, hổ trợ nhiệt tình thầy cùng với tham khảo từ nhiều phía chất đồ án môn học cùng với khả giới hạn kiến thức sinh viên tập làm quen với thiết kế hệ thống thực tế Nên đồ án sơ sài chắn nhiều thiếu sót chí sai sót Mong Thầy người đọc cảm thơng góp ý Page | CHUN ĐỀ TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu chung hệ thống bơm cấp nước Hệ thống cấp nước nhà có nhiệm vụ đưa nước từ mạng lưới cấp nước nhà đến thiết bị, dụng cụ vệ sinh máy móc sản xuất nhà Hệ thống cấp nước nhà gồm phận sau: Đường ống dẫn nước vào nhà nối liền đường ống cấp nước bên với nút đồng hồ đo Nút đồng hồ đo: gồm đồng hồ đo nước van khóa để đo lưu lượng nước tiêu thụ Mạng lưới cấp nước nhà: - Đường ống dẫn nước từ đồng hồ đo đến đường ống đứng cấp nước - Đường ống đứng cấp nước lên tầng nhà - Đường ống nhánh cấp nước: dẫn nước từ ống đứng đến dụng cụ vệ sinh - Các dụng cụ lấy nước, thiết bị đóng mở, điều chỉnh, xả nước, đảm bảo đưa nước đến thiết bị vệ sinh thêm số cơng trình khác: két nước, trạm bơm, bể chứa, trạm khí ép Các yêu cầu bản hệ thống cấp nước là: Bảo đảm đưa đầy đủ liên tục lượng nước cần thiết đến nơi tiêu dùng Bảo đảm chất lượng nước đáp ứng yêu cầu sử dụng Giá thành xây dựng quản lý rẻ Thi cơng quản lý dễ dàng thuận tiện, có khả tự động hoá giới hoá việc khai thác, xử lý vận chuyển nước… 1.2 Các phương pháp bơm cấp nước Bể ngầmTrạm bơm Bể trung gian (có thể có) Trạm bơm trung gian Bể mái phân vùng cấp nước trọng lực trạm bơm cho tầng cùng Bể ngầm Trạm bơm phân vùng cấp nước tới tầng Bể ngầm Trạm bơmTới tầng Bể trung gian Trạm bơm phân vùng cấp nước tới tầng Bể ngầm bơm biến tần (1 duty, stanby) + bình áp lực phân vùng cấp nước (mỗi vùng tầng), với ống đứng từ ống gom header Page | CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Sơ đồ khối hệ thống bơm cấp nước Khoi dieu khien Khoi tin hieu Cam bien muc nuoc Khoi chap hanh Bien tan PLC Bom chinh Bom phu Cam bien ap suat 2.2 Phân tích khối a khối tín hiệu - Đầu đo áp suất ống nước bồn mái: Với tín hiệu đo từ đầu đo áp suất đưa PLC xử lý điều khiển tốc độ bơm thông qua biến tần nhằm giữ áp suất ổn định (mực nước ổn định) Với đầu đo PLC giám sát áp suất nước mạng - Đầu đo mực nước bể chứa ngầm: xác nhận nguồn nước có hay khơng Nếu khơng có Hệ thống ngưng hoạt động b khối xử lý điều khiển hiển thị -PLC S7-300: điều khiển trung tâm, xử lý tín hiệu thu thập từ hệ thống để điều khiển động Các động điều khiển chạy thông qua biến tần contactor - Inverter (biến tần): điều khiển trơn tốc độ động Với biến tần động chạy với hiệu suất cao hoạt động tốc độ thấp Biến tần làm cho hệ thống hoạt động tiết kiệm lượng điện Page | 10 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP 3.5 Thiết kế giao diện Page | 44 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP CHƯƠNG : KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Mức nước bễ ngầm lớn 0.5m bé 5m hệ thống hoạt động bình thường + Nhỏ 0.5m báo đèn mức thấp sau 10s hệ thống tự động tắt + Lớn 5m ngắt van thủy cục hệ thống hoạt động bình thường Áp suất thực nhỏ áp suất cài đặt : + Nhỏ 1.5 bar bơm hoạt động với tần số 50hz + Lớn 1.5 bar bơm hoạt động với tần số dựa vào áp suất thực + Sau 25s áp suất thực nhỏ áp suất cài đặt 1.5 bar bơm hoạt động Áp suất thực lớn áp suất cài đặt bơm đề dừng Page | 45 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP PHẦN KẾT LUẬN KẾT LUẬN Việc tự động hóa sử dụng PLC cơng nghiệp sống dần phổ biến gần có mặt lĩnh vực Tuy nhiên việc sử dụng PLC nghành cấp nước cụ thể bơm cấp nước chưa phổ biến Cùng với phát triển nhu cầu sống ngày nâng cao cùng với đời chung cư cao cấp, khách sạn sang trọng Thì nhu cầu sử dụng nước ngày nâng cao đòi khắc khe chất lượng cấp nước Cùng với yêu cầu tiết kiệm sử dụng nguồn nước cách hợp lý thời gian cho thấy báo động nhiễm nguồn nước có hạn nguồn nước mà có Ta tin PLC giải pháp tối ưu tương lai gần cho ngành cấp nước Đồ án mẫu hình nhỏ cho việc sử dụng PLC biến tần bơm cấp nước Trên số giải pháp điều khiển tính tốn lựa chọn thiết bị ngồi thực tế ta cần có cải tiến tối ưu, tính tốn xác cho phù hợp với yêu cầu công trình, dự án… HƯỚNG PHÁT TRIỂN Đồ án mức độ lý thuyêt mô phỏng Hy vọng có hội để thực tế hóa mơ hình hay chí áp dụng vào cơng trình thực tế Đơn giản thực tế hóa hệ thống cách vận hành băng tay, cài đặt thông số cho phù hợp với yêu cầu thời điêm, đối tượng khác Ngày với hệ thống, cơng trình qui mơ, phức tạp yêu cầu không cấp nước sinh hoặt đơn mà nhiều nhu cầu khác hệ thống nước thải Từ tìm hiểu từ đồ án ta tạo nên hệ thống bơm cấp nước sinh hoặt, chữa cháy, tưới tiêu… giải pháp xữ lý, thải nước thải cho khu chung cư, dãy phố hay xí nghiệp, công ty sản xuất Do thời gian khiến thức có hạn Nên đồ án chúng em kết thúc với thiếu sót khơng thể tránh khỏi qua trình thực mà chúng em chưa có thời Page | 46 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP gian khả khắc phục Mong thầy thông cẳm góp ý để chúng em làm tốt lần sau Cuối cùng chúng em xin lần cám ơn thầy nhiệt tình giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án Page | 47 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP PHỤ LỤC QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN CHUYÊN ĐỀ Page | 48 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP Page | 49 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP Page | 50 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP Page | 51 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP Page | 52 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP Page | 53 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP Page | 54 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP Page | 55 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP Page | 56 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP Page | 57 CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU KHẢO Tiêu chuẩn TCXDVN 33-2006 Cấp nước – Mạng lưới đường ống cơng trình – Tiêu chuẩn thiết kế Đồ án bơm cấp nước dùng biến tần trường Đại học Công Nghệp Thành phố Hồ Chí Minh Một số trang wep , diển đàn bơm cấp nước thiết kế điện Catalogue thiết bị Page | 58 ... định áp suất đường ống cấp nước tiết kiệm lượng cho hệ thống cấp nước Để đáp ứng nhu cầu áp lực nước hệ thống đủ nhu cầu sử dụng nước thay đổi bất thường, máy bơm hệ thống làm việc liên tục... cấp nước Hệ thống cấp nước nhà có nhiệm vụ đưa nước từ mạng lưới cấp nước nhà đến thiết bị, dụng cụ vệ sinh máy móc sản xuất nhà Hệ thống cấp nước nhà gồm phận sau: Đường ống dẫn nước vào... khơng Nếu khơng có Hệ thống ngưng hoạt động b khối xử lý điều khiển hiển thị -PLC S7-300: điều khiển trung tâm, xử lý tín hiệu thu thập từ hệ thống để điều khiển động Các động điều khiển chạy thông