Thiết Kế Máy Quấn Dây Cho Máy Biến Áp 1 Pha Dùng PLC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THIẾT KẾ MÁY QUẤN DÂY CHO MÁY BIẾN ÁP PHA DÙNG PLC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN Hồ Minh Nhị Nguyễn Hoàng Dũng Nguyễn Thành Lợi (MSSV: 1064079) Ngành: Kỹ thuật điện – Khóa 32 Tháng 4/2010 Trường Đại Học Cần Thơ Khoa Công Nghệ Bộ mơn Kỹ thuật điện ******* CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -Cần Thơ, ngày 22 tháng 01 năm 2010 PHIẾU ĐĂNG KÍ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Năm học: 2009-2010 Họ tên sinh viên: Nguyễn Thành Lợi MSSV: 1064079 Lớp: Kỹ Thuật Điện Khóa: 32 Cán hướng dẫn: Ths Hồ Minh Nhị Ths Nguyễn Hoàng Dũng Tên đề tài: Thiết kế máy quấn dây máy biến áp pha dùng PLC Địa điểm thực hiện: Khoa Cơng Nghệ Đại học Cần Thơ Mục đích đề tài: Hệ thống lại kiến thức cho sinh viên chuẩn bị trường, bước đầu cho sinh viên làm quen với thực tế bên Các nội dung giới hạn đề tài: Phương pháp điều khiển động chiều PLC, tính tốn quấn dây biến áp pha công suất nhỏ 100VA Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực đề tài: phịng thí nghiệm thiết bị gồm PLC, máy tính Kinh phí dự trù cho việc thực đề tài: 500.000đ Sinh viên thực Nguyễn Thành Lợi Cán hướng dẫn Cán hướng dẫn Hồ Minh Nhị Nguyễn Hoàng Dũng Ý kiến Bộ Môn HỘI ĐỒNG THI XÉT TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Cán hướng dẫn: Ths Hồ Minh Nhị Ths Nguyễn Hoàng Dũng Đề tài: Thiết kế máy quấn dây cho máy biến áp pha dùng PLC Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi MSSV: 1064079 Lớp: Kỹ thuật điện I – Khóa 32 Nội dung nhận xét: a Nhận xét hình thức tập thuyết minh: b Nhận xét nội dung luận văn (đề nghị ghi chi tiết đầy đủ): * Các nội dung công việc đạt được: * Những vấn đề hạn chế: c Kết luận, đề nghị: Điểm đánh giá: Cần Thơ, ngày tháng năm 2010 Cán hướng dẫn Hồ Minh Nhị Nguyễn Hoàng Dũng TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CƠNG NGHỆ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Cán chấm phản biện: Đoàn Phú Cường Lê Vĩnh Trường Đề tài: Thiết kế máy quấn dây máy biến áp pha dùng PLC Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi MSSV: 1064079 Lớp: Kỹ thuật điện I Khóa: 32 Nội dung nhận xét: a Nhận xét hình thức tập thuyết minh LVTN: b Nhận xét nội dung LVTN (đề nghị ghi chi tiết đầy đủ): * Đánh giá nội dung thực đề tài: -* Những vấn đề hạn chế: c Kết luận, đề nghị: Điểm đánh giá: Cần Thơ, ngày tháng năm 2010 Cán chấm phản biện Đoàn Phú Cường Lê Vĩnh Trường LỜI CẢM ƠN Trước hết xin cảm gia đình nguồn động viên lớn chỗ dựa vững suốt q trình học tập Kính gởi đến thầy Hồ Minh Nhị, thầy Nguyễn Hoàng Dũng lời cảm ơn chân thành sâu sắc nhất, cảm ơn hai thầy tận tình hướng dẫn dạy từ bắt đầu thực hoàn thành luận văn Em xin cảm ơn tất quý thầy cô trường Đại học Cần Thơ nói chung, q thầy Bộ mơn Kỹ thuật điện Bộ mơn Tự động hóa nói riêng tận tình giảng dạy, trang bị cho em kiến thức bổ ích khoảng thời gian học đại học Tôi xin cảm ơn tất bạn bè động viên, góp ý, giúp đỡ tơi nhiều trình học tập thực luận văn Tôi xin cảm ơn tất Cần Thơ, tháng năm 2010 Nguyễn Thành Lợi i LỜI NÓI ĐẦU Trong nghiệp giáo dục nước ta mục tiêu giáo dục đào tạo người có đủ đức đủ tài, có văn hóa, có kỹ nghề nghiệp có thái độ ứng xử tốt nhằm phục vụ tốt cho nghiệp công nghiệp hóa đại hóa – xây dựng nước nhà Để đạt mục đích hệ trẻ đặc biệt sinh viên phải ln chủ động tìm hiểu nghiên cứu ứng dụng thành tựu khoa học mới, nhu cầu, ứng dụng thực tế cấp thiết công nghiệp nước nhà Là sinh viên năm cuối làm luận văn tốt nghiệp hội cho em tìm hiểu thêm kiến thức thực tế, củng cố kiến thức học, em nghiên cứu đề tài: “Thiết kế máy quấn dây máy biến áp pha dùng PLC” Đề tài đề cập đến lĩnh vực ứng dụng phổ biến công nghiệp lại kiến thức sinh viên Luận văn em chia thành chương:  Chương 1: Tổng quan  Chương 2: Cơ sở lý thuyết quấn dây máy biến áp pha  Chương 3: Giới thiệu PLC S7-200  Chương 4: Giới thiệu WinCC  Chương 5: Điều khiển động DC  Chương 6: Thiết kế máy quấn dây máy biến áp pha - Phần 1: Thiết kế khí - Phần 2: Thiết kế điều khiển - Phần 3: Lập trình ii MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Dẫn nhập 1.2 Giải pháp CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT QUẤN DÂY BIẾN ÁP MỘT PHA 2.1 Lý thuyết 2.2 Tóm tắt bước tính tốn số liệu quấn dây máy biến áp pha 14 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 17 3.1 Khái niệm chung 17 3.2 Ứng dụng PLC vào quy trình điều khiển tự động 17 3.3 Giới thiệu họ PLC S7-200 19 3.3.1 Phân loại 19 3.3.2 Đặc điểm 19 3.3.3 Giao thức kết nối truyền thông 21 3.3.4 Cấu trúc nhớ 22 3.3.5 Cách lưu trữ hoạt động 23 3.4 Lập trình cho CPU S7-200 27 3.4.1 Lập trình theo danh sách 27 3.4.2 Lập trình theo hình thang 28 3.4.3 Lập trình theo hình khối 29 3.5 Tập lệnh CPU S7-200 31 3.5.1 Các lệnh bit 31 3.5.2 Các cấu trúc so sánh 35 3.5.3 Các định thời 37 3.5.4 Các lệnh chép nội dung ô nhớ 40 3.5.5 Lệnh PLS 41 CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ WINCC 44 4.1 Nội dung Control Center 45 4.1.1 Chức 45 4.1.2 Cấu trúc 45 4.1.3 Soạn thảo 46 4.1.4 Các thành phần Project 47 4.2 Alarm logging 53 4.2.1 Chức 53 4.2.2 Khái quát Alarm logging 53 4.3 Tag logging 54 4.3.1 Chức 54 4.3.2 Nhiệm vụ Tag logging CS 54 4.3.3 Nhiệm vụ Tag logging RT 54 4.3.4 Thực Tag logging 54 4.4 Graphics Designer 55 4.4.1 Chức 55 4.4.2 Cấu trúc 56 4.5 Global Script 56 4.6 Report Designer 57 4.6.1 Giới thiệu 57 4.6.2 Báo cáo 58 CHƯƠNG 5: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC 60 5.1 Khái niệm chung 60 5.2 Cấu tạo, nguyên lý, phân loại phương trình 60 5.2.1 Cấu tạo 60 5.2.2 Nguyên lý 61 5.2.3 Phân loại 61 5.2.4 Phương trình 62 5.3 Điều khiển tốc độ động chiều 62 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÁY QUẤN DÂY BIẾN ÁP PHA 64 6.1 Thiết kế khí 64 6.2 Thiết kế điều khiển 66 6.3 Lập trình 68 6.3.1 Tính tốn số vịng tiết diện dây quấn 68 6.3.2 Lập trình Step7-MicroWin 70 Chương 1: Tổng quan CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Dẫn nhập Máy biến áp thiết bị thay lĩnh vực liên quan đến điện truyền tải, phân phối tiêu thụ điện Có thể chia máy biến áp thành loại: máy biến áp pha ba pha Trong đó, máy biến áp pha cơng suất nhỏ 100VA sử dụng phổ biến Tuy nhiên, thực tế việc chế tạo loại máy biến áp cịn thực cách thủ cơng dẫn đến hiệu suất không cao, việc quấn dây thực chủ yếu tay dẫn đến thông số máy biến áp khơng đảm bảo, khơng có tính đồng máy biến áp loại 1.2 Giải pháp Từ thực tế trên, em nhận thấy thiết kế máy quấn dây cần thiết Do đó, sinh viên năm cuối với kiến thức học mơn: Lập trình Delphi, Kỹ thuật điện 1, Kỹ thuật điện 2, Điện tử bản, PLC kiến thức SCADA nên em chọn đề tài: “Thiết kế máy quấn dây cho máy biến áp pha dùng PLC” cho luận văn tốt nghiệp Các bước để thiết kế máy quấn dây sau: + Thiết kế khí: phận khung đỡ ba trục quay, đó: - Trục quay nối với động có nhiệm vụ quấn dây - Trục quay nối với động để điều khiển lăn phối dây - Trục quay dùng để lắp cuộn xả dây + Thiết kế điều khiển: sơ đồ cấp nguồn cho động đấu nối với PLC, sơ đồ mạch cảm biến hồng ngoại làm tín hiệu ngõ vào cho PLC + Thiết kế phần mềm: lập trình tính tốn Delphi lập trình điều khiển PLC Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi (1064079) Chương 1: Tổng quan NGUỒN MÁY TÍNH ` PLC MÁY QUẤN DÂY (động cơ) CẢM BIẾN Hình 1.1: Sơ đồ khối tổng quát máy quấn dây Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi (1064079) Chương 6: Thiết kế máy quấn dây biến áp pha Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi (1064079) 79 Chương 6: Thiết kế máy quấn dây biến áp pha Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi (1064079) 80 Chương 6: Thiết kế máy quấn dây biến áp pha b Chế độ điều khiển WinCC Ngõ vào I0.0 Cảm biến đếm M0.1 Start M0.2 Stop M0.3 Reset đếm Q0.0 Q0.1 Ngõ Động (quấn dây) Động (phối dây)  Chương trình cho dây có đường kính 0.35mm: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi (1064079) 81 Chương 6: Thiết kế máy quấn dây biến áp pha Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi (1064079) 82 Chương 6: Thiết kế máy quấn dây biến áp pha Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi (1064079) 83 Chương 6: Thiết kế máy quấn dây biến áp pha  Chương trình cho dây có đường kính 0.4 mm: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi (1064079) 84 Chương 6: Thiết kế máy quấn dây biến áp pha Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi (1064079) 85 Chương 6: Thiết kế máy quấn dây biến áp pha  Chương trình cho dây có đường kính 0.8 mm: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi (1064079) 86 Chương 6: Thiết kế máy quấn dây biến áp pha Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi (1064079) 87 Chương 6: Thiết kế máy quấn dây biến áp pha Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi (1064079) 88 Chương 6: Thiết kế máy quấn dây biến áp pha  Giao diện mơ hình WinCC Hình 6.6: Giao diện WinCC Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi (1064079) 89 Chương 6: Thiết kế máy quấn dây biến áp pha Hình 6.7: Đồ thị bảng thu thập giá trị đếm  Câu lệnh VBS WinCC - Nút RUN: Sub OnLButtonDown(ByVal Item, ByVal Flags, ByVal x, ByVal y) Dim a Dim b Set a=HMIRuntime.Tags("chay") Set b=HMIRuntime.Tags("dung") a.Write b.Write End Sub Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi (1064079) 90 Chương 6: Thiết kế máy quấn dây biến áp pha - Nút STOP: Sub OnLButtonDown(ByVal Item, ByVal Flags, ByVal x, ByVal y) Dim a Dim b Set a=HMIRuntime.Tags("dung") Set b=HMIRuntime.Tags("chay") a.Write b.Write End Sub - Nút RESET: Sub OnLButtonDown(ByVal Item, ByVal Flags, ByVal x, ByVal y) Dim a Set a=HMIRuntime.Tags("reset") a.Write End Sub Sub OnRButtonDown(ByVal Item, ByVal Flags, ByVal x, ByVal y) Dim a Set a=HMIRuntime.Tags("reset") a.Write End Sub Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi (1064079) 91 KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ  Kết đạt - Đã thiết kế mơ hình máy quấn dây - Bộ điều khiển gồm mạch liên kết PLC động cơ, mạch cảm biến hồng ngoại - Đã điều khiển tốc độ động dùng phương pháp PWM thông qua hàm PLC - Có thể vận hành máy chế độ tay máy tính - Có thể quấn dây với tốc độ 100 vòng/phút - Thiết lập việc giám sát thu thập liệu hoạt động máy thông qua hình máy tính  Một số điểm hạn chế - Dây quấn chưa thật yêu cầu đặt ban đầu mơ hình khí chưa hồn thiện, nguyên nhân trục điều khiển lăn phối dây quay không ổn định động dùng mơ hình loại động qua sử dụng dẫn đến việc đổi chiều hoạt động tốc độ động bị thay đổi khơng lúc đầu - Chưa dự tính đến trường hợp cố đứt dây trình quấn cảnh báo cho người vận hành dây hết  Hướng khắc phục - Sử dụng mạch thu phát hồng ngoại để phát cố đứt dây trình quấn mạch cảm biến quang trở để nhận biết khác biệt màu sắc dây đồng lõi cuộn xả dây để cảnh báo hết dây - Cải thiện mơ hình khí phần lắp trục quay động để hoạt động trục quay khơng bị đảo, sử dụng động với giảm tốc hoạt động ổn định động quay hai chiều - Sử dụng PLC có ngõ transitor độ phân giải cao để đáp ứng điều khiển tốc độ động tốt TÀI LIỆU THAM KHẢO  Tiếng Việt Bộ môn Tin học, Khoa Khoa học ( 7/2007), Giáo trình Lập trình B, Đại học Cần Thơ Nguyễn Hoàng Dũng (05/2009), Điều khiển giám sát thu thập liệu dùng WinCC, Khoa Cơng nghệ, Đại học Cần Thơ Nguyễn Hồng Dũng (09/2008), Lập trình ứng dụng PLC S7-200, Khoa Cơng nghệ, Đại học Cần Thơ Trần Thu Hà, Phạm Quang Huy (2008), Tự động hóa cơng nghiệp Lập trình với S7 & WinCC - Giao diện người máy HMI, Nhà xuất Hồng Đức Nguyễn Hào Nhán (03/2007), Bài Giảng Kỹ thuật điện (Phần – Máy điện xoay chiều), Bộ môn Kỹ thuật điện, Khoa Công nghệ, Đại học Cần Thơ  Các Website 10 www.dientuvietnam.net www.dieukhien.net www.hiendaihoa.com www.picvietnam.com www.webdien.com ... điện 1, Kỹ thuật điện 2, Điện tử bản, PLC kiến thức SCADA nên em chọn đề tài: ? ?Thiết kế máy quấn dây cho máy biến áp pha dùng PLC? ?? cho luận văn tốt nghiệp Các bước để thiết kế máy quấn dây sau:... Lợi (10 64079) Chương 2: Lý thuyết quấn dây máy biến áp pha CHƯƠNG LÝ THUYẾT QUẤN DÂY MÁY BIẾN ÁP PHA 2 .1 Lý thuyết Các bước thực quấn dây máy biến áp pha: Bước 1: Đo kích thước chuẩn thép E, I... (10 64079) 11 Chương 2: Lý thuyết quấn dây máy biến áp pha Hình 2.5: Phương pháp thực khuôn quấn dây Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Lợi (10 64079) 12 Chương 2: Lý thuyết quấn dây máy biến áp