Thiết kế mô hình trạm bơm nước tự động dùng plc s7 200​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH TRẠM BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7-200 Ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Chuyên ngành : ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn : ThS HUỲNH PHÁT HUY Sinh viên thực : TRẦN MINH NGUYÊN MSSV : 1311020248 Lớp : 13DDC04 Sinh viên thực : TRỊNH XUÂN SƠN MSSV : 1311020316 Lớp : 13DDC02 TP Hồ Chí Minh, TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP-HCM LỜI CAM ĐOAN Chúng tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu chúng tơi Các thông số, số liệu, kết liệu nêu đồ án trung thực chưa công bố cơng trình khác TP, Hồ Chí Minh, ngày……tháng… năm 2017 Người thực TRẦN MINH NGUYÊN TRỊNH XUÂN SƠN i TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP-HCM LỜI CẢM ƠN Chân thành cảm ơn Th.S HUỲNH PHÁT HUY nhiệt tình giúp đỡ hướng dẫn cơng trình nghiên cứu Chân thành cảm ơn q thầy cô Viện kỹ thuật trường Đại học Công Nghệ TPHCM dạy truyền đạt hướng nghiên cứu khoa học, làm tảng cho phát triển mục tiêu với thân chúng tơi tương lai Tp-Hồ Chí Minh, ngày…….tháng…….năm 2017 Người thực TRẦN MINH NGUYÊN TRỊNH XUÂN SƠN ii TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP-HCM MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii CHƯƠNG Tổng quan sở lý thuyết 1.1 Mơ hình phân cấp chức công ty sản xuất công nghiệp 1.1.1 Cấp chấp hành 1.1.2 Cấp điều khiển 1.1.3 Cấp điều khiển trình 1.2 Giới thiệu chung loại trạm bơm nước 1.2.1 Khái niệm: 1.2.2 Các thành phần cơng trình hệ thống trạm bơm 1.3 Các loại động sử dụng trạm bơm 1.3.1 Động điện kéo máy bơm 1.3.2 Động điện dị 1.4 Giới thiệu biến tần Omron (3G3MV) 1.4.1 Các kiểu biến tần họ 3G3MV: 10 1.4.2 Các ký hiệu mặt điềukhiển 11 1.4.3 Cài đặt thay đổi thông số 12 1.5 PLC S7-200 20 1.5.1 Giới thiệu 20 1.5.2 Quá trình phát triển kỹ thuật điều khiển 21 1.5.3 Cấu trúc nhớ PLC S7-200 22 1.5.4 Ngôn ngữ lập trình 25 1.5.5 Bộ định thời 26 1.5.6 Bộ đếm 27 1.5.7 Lệnh 28 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP-HCM CHƯƠNG 34 Thiết kế mơ hình 34 2.1 Thiết kế bồn nước 34 2.2 Vỏ mơ hình tủ điện (tủ điều khiển): 34 2.2.1 Vỏ tủ điện 34 2.2.2 Mô hình tủ điện: 35 2.3 Thiết kế module thí nghiệm 36 2.3.1 Module PLC 36 2.3.2 Relay trung gian 41 2.3.3 Phao nước báo mức nước cạn đầy 42 2.3.4 Module Biến tần 43 2.4 Xây dựng mơ hình trạm bơm nước tự động sử dụng PLC S7-200 Biến tần 45 2.4.1 Yêu cầu công nghệ 45 2.4.2 Tính chọn thơng số thiết bị 45 2.4.3 Quá trình hoạt động 46 2.4.4 Các sơ đồ mạch điện hoàn thành: 48 2.4.5 Nguyên lý hoạt động 50 2.4.6 Kết nối lập trình điều khiển PLC 51 2.4.7 Lập trình PLC 52 CHƯƠNG 59 Kết luận 59 3.1 Kết luận: 59 3.2 Kết đạt được: 59 3.3 Tính chất ứng dụng thực tế 59 3.4 Khuyết điểm mơ hình 59 3.5 Khuyến nghị: 60 3.6 Hướng phát triển đề tài: 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP-HCM DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mơ hình phân cấp quản lý sản xuất cơng nghiệp Hình 1.2: Sơ đồ khối cơng trình trạm bơm Hình 1.3: Cấu tạo động điện dị Hình 1.4 : Hình ảnh biến tần Omron (3G3MV) Hình 1.5: Ký hiệu mặt điều khiển biến tần 11 Hình 1.6a: Các nhóm thay đổi thơng số 12 Hình 1.6b: Các phím chức 13 Hình 1.6c: Các thông số cài đặt biến tần 13 Hình 1.7 : Khoảng cách lắp đặt biến tần 14 Hình 1.8a : Cách đấu dây động lực cho loại pha 220v-AC 15 Hình 1.8b : Cách đấu dây động lực cho loại pha 380v-AC 15 Hình 1.8c: Sơ đồ đấu dây biến tần 16 Hình 1.9: Nối đầu dây 17 Hình 1.10: Nối dây mạch điều khiển 17 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP-HCM Hình 1.11: Lựa chọn phương thức đầu vào 19 Hình 1.12: PLC S7-200 20 Hình 1.13: Sơ đồ khối cấu trúc PLC S7-200 21 Hình 1.14: Mơ hình điều khiển lập trình dùng PLC 22 Hình 1.15: Sơ đồ kết nối PLC S7-200 23 Hình 1.16: Quá trình hoạt động vòng quét 24 Hình 1.17a: Lập trình dạng LAD 25 Hình 1.17b: Lập trình dang STL 26 Hình 1.17c: Lập trình dạng FBD 26 Hình 1.18: Các lệnh thời gian: a-TON, b-TONR, c-TOFF 26 Hình 1.19: Các đếm: a-Đếm tiến, b- Đếm lùi, c- Đếm tiến/lùi……………………27 Hình 1.20: a-Câu lệnh tiếp điểm, b-Câu lệnh lấy sườn…………………………… 28 Hình 1.21: Mơ tả liệu tốn hạng đầu vào ra……………………………….28 Hình 1.22: Các lênh di chuyển vùng nhớ: 29 Hình 1.23: Lệnh gọi chương trình 30 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP-HCM Hình 2.1: Mơ hình tủ điện 35 Hình 2.2: Mặt cửa tủ điện 36 Hình 2.3: Module thí nghiệm 36 Hình 2.4: Những đặc trưng lập trình loại điều khiển 38 Hình 2.4: Đơn vị xử lý trung tâm 39 Hình 2.5: Sơ đồ module PLC 41 Hình 2.6: Rơle trung gian 41 Hình 2.7: Phao nước dạng cơng tắc hành trình 42 Hình 2.8: Sơ đồ đấu nối phao nước với PLC 42 Hình 2.9: Module biến tần 43 Hình 2.10: Tủ hoàn thành 47 Hình 2.11a: Sơ đồ mạch động lực 48 Hình 2.11b : Sơ đồ mạch điều khiển 49 Hình 2.11c.: Sơ đồ mạch kết nối PLC 50 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP-HCM DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các thông số đặc trưng biến tần loại 230V 10 Bảng 1.2: Các thông số đặc trưng biến tần loại 460V 10 Bảng 1.3: Ký hiệu diễn giải 17 Bảng 1.4:Chú giải 18 Bảng 2.1: Mơ hình tổng qt PLC 37 Bảng 2.2: Xác lập trạng thái Input 51 Bảng 2.3: Xác lập trạng thái Output 51 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP-HCM DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT PLC : Programmable Logic Control DW: Doudle Word EPROM: Electrically Programmable AO : Analog Output Real Ony Memory RE: Reset EEPROM: Electrically Erasable S: Set Pramgrammable Real Only Memory FC : Function SM: Special Memory STL : Statement List AI : Analog Input DB: Data Block DI : Digital Input FC:Function DO: Digital Output LAD :Ladder logic PS: Power Supply LB: Lacal Block DP : Distributed Port CM: Communicarion Module PROFIBUS: Process Field Bus Var : Variabletable IFM : Intergrated Function Module IM : Interface Module FM : Function Module FBD : Function Block Diagram OB: OrganizationBlock SFC: System Function FB: Function Block TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP-HCM Hình 2.10: Tủ hồn thành 47 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP-HCM 2.4.4 Các sơ đồ mạch điện hoàn thành:  Sơ đồ mạch động lực Hình 2.11a: Sơ đồ mạch động lực 48 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP-HCM  Sơ đồ mạch điều khiển Hình 2.11b : Sơ đồ mạch điều khiển 49 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP-HCM  Sơ đồ mạch kết nối PLC Hình 2.11.c: Sơ đồ mạch kết nối PLC 2.4.5 Nguyên lý hoạt động Hệ thống gồm bồn (bồn bồn dưới) đặt lệch để tạo áp suất chảy Bồn có hai van điều khiển tay cho hai ống bơm để tạo nhiễu với lưu lượng khác Mức nước bồn báo PLC phao điện sử dụng tiếp điểm Nước bơm lên bồn hai động phase 380vAC điều khiển điều khiển PLC S7-200 Mức nước mặc định từ bồn, sau hệ thống cho phép hoạt động nút nhấn start từ mô hình.Bơm bắt đầu hoạt động bơm nước từ bồn lên với vận tốc V, vận tốc V giảm dần đạt giá trị mức setpoint Sau bồn đầy, PLC kích hoạt van xả điện từ xả nước ra, nước xả đến vị trí process value ta đặt trước Khi đến vị trí đặt, hệ thống bắt đầu hoạt động lại từ đầu Và ta setpoint hay process value vị trí khác tùy thuộc vào người đặt 50 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP-HCM 2.4.6 Kết nối lập trình điều khiển PLC  Xác lập Input/Output:  Kết nối ngõ vào I mơ hình thí nghiệmvà mơ hình trạm bơm nước tựđộng: Mơ hình thí nghiệm PLC Mơ hình trạm bơm biến tần nước I0.0 Nút Start I0.1 Nút Stop I0.2 Tiếp điểm báo đầy nước I0.3 Tiếp điểm báo cạn nước Bảng 2.2: Xác lập trạng thái Input  Kết nối ngõ Q mơ hình thí nghiệm mơ hình trạm bơm nước tựđộng: Mơ hình thí nghiệm PLC biến tần Mơ hình trạm bơm nước Q0.0 Rơ le kích biến tần Q0.1 Contactor Q0.3 Contactor Q0.5 Van xả nước Bảng 2.3: Xác lập trạng thái Output 51 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP-HCM 2.4.7 Lập trình PLC 52 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP-HCM 53 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP-HCM 54 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP-HCM 55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP-HCM 56 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP-HCM 57 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP-HCM 58 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP-HCM CHƯƠNG Kết luận 3.1 Kết luận: Đề tài “THIẾT KẾ MƠ HÌNH TRẠM BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7-200 “ giải vấn đề sau:  Giới thiệu, nghiên cứu, tìm hiểu PLC biến tần đặc tính phạm vi ứng dụng lĩnh vực điều khiển tự động  Trình bày cấu trúc tập lệnh,: nhóm hàm logic, nhóm hàm so sánh, nhóm hàm tốn học, định thời, đếm, khối chuyển liệu… PLC S7-200  ứng dụng điều khiển PLC Biền Tần LS vào mơ hình Trạm bơm nước tự động  Xây dựng thành cơng mơ hình ứng dụng PLC S7-200 Biến Tần LS  Cài đặt thành công Biến Tần phase 3.2 Kết đạt được:  Xây dựng mơ hình trạm bơm nước tự động  Viết chương trình điều khiển, biến tần, rơ-le, van điện từ, contactor…  Viết chương trình chạy mơ hình thực tế Trạm bơm nước tự động  Kết nối cài đặt chế độ hoạt động tùy chỉnh cho biến tần cho tiết kiệm đến mức tối đa 3.3 Tính chất ứng dụng thực tế  Ứng dụng mơ hình giảng dạy nghiên cứu  Ứng dụng điều khiển, vận hành mơ hình Trạm bơm nước tự động cho hoạt động cần thiết người lập trình 3.4 Khuyết điểm mơ hình  Về mặt giải thuật qua nhiều bước trung gian dài dòng  Tuy hồn chỉnh mơ hình thí nghiệm nhiều sai sót chưa thể sử 59 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP-HCM dụng hết chức PLC Biến Tần  Báo mức nước dạng phao sử dụng cơng tắc hành trình nên cần nâng cấp cảm biến siêu âm đo mực nước 3.5 Khuyến nghị: Đề nghị nhà trường, Viện kỹ thuật trường Đại học Công Nghệ TPHCM cho sinh viên cần thực hành làm mơ hình nhiều để tăng cường kỹ năng, nâng cao chun mơn tìm hiểu sát tính ứng dụng thực tế 3.6 Hướng phát triển đề tài:  Sử dụng hai biến tần cho hai motor bơm nước  Hoàn thiện khuyết điểm nêu đề tài tương lại  Rút kinh nghiệm từ thực tế, trình học làm việc để nâng cao kỹ năng, chuyên mơn tính ứng dụng thực tế Tp, HCM ngày… tháng… năm 2017 Sinh viên thực TRẦN MINH NGUYÊN TRỊNH XUÂN SƠN 60 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP-HCM TÀI LIỆU THAM KHẢO ThS Châu Chí Đức (2008), Kỹ thuật điều khiển lập trình PLC SIMATIC S7200 GS-TS Khoa Học Thân Ngọc Hoàn (2005), Máy điện – Nhà xuất xây dựng GS-TS Khoa Học Thân Ngọc Hồn (2002), Mơ hệ thống điện tử công suất truyền động điện - Nhà xuất xây dựng GS-TS Khoa Học Thân Ngọc Hoàn, TS Nguyễn Tiến Ban (2007), Điều khiển tự động hệ thống truyền động điện- Nhà xuất khoa học kỹ thuật Ths Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm (2006), Thiết kế cấp điện- Nhà xuất khoa học kỹ thuật Ths Ngơ Hồng Quang (2008), Giáo trình PLC bản, dự án giáo dục kỹ thuật dạy nghề Hà Nội TS Trần Thu Hà & KS Phạm Quang Huy, Lập trình với S7 Wincc 6.0- Nhà xuất Hồng Đức TRANG WEB https://www.goooogle.com https://wwwwebdien.com https://wwwyoutube.com https://wwwsiemens.com 61 ... cấp nước tưới cho nơng nghiệp  Trạm bơm tiêu , mục đích đưa nước thừa vào vùng nhận nước tiêu  Trạm bơm tháo nước, nhằm chuyển nước mưa, nước sinh hoạt nước công nghiệp  Trạm bơm cấp nước. .. tại: “ THIẾT KÊ MƠ HÌNH TRẠM BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7-200 “ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP-HCM TĨM TẮT Ứng dụng tự động hóa hệ thống bớm nước tưới tiêu, sinh hoạt…đem lại hiệu cao hoạt động sản... nước ngầm, trạm bơm tiêu kết hợp nước mặt lẫn nước ngầm Thời gian làm việc trạm bơm tiêu khác nhau: trạm bơm tiêu nước lũ nước mưa rào làm việc có tính chu kỳ, thời gian ngắn năm, bơm nước ngầm