Thiết kế và lập trình hệ thống quản lý đóng cắt điện đồ án tốt nghiệp khoa công nghệ điện

ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH HỆ THỐNG QUẢN LÝ ĐÓNG CẮT ĐIỆN GVHD : TH.S HUỲNH TRUNG CANG SINH VIÊN : NGUYỄN HOÀNG SÂM LỚP : DHDKTD10A SINH VIÊN : HỒ HỮU TRIỀU LỚP MSSV: 14067681 : DHDKTD10B SINH VIÊN : NGUYỄN THẾ NAM LỚP MSSV: 14012651 : DHDKTD10C TP.HCM, NĂM 2018 MSSV: 14080281 PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên giao đề tài Nguyễn Hồng Sâm MSSV: 14012651 Hồ Hữu Triều MSSV: 14067681 Nguyễn Thế Nam MSSV: 14080281 Tên đề tài THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH QUẢN LÝ HỆ THỐNG ĐĨNG CẮT ĐIỆN Nội dung - Tìm hiểu điều khiển PLC FX5U, truyền thông MODBUS, Remote I/O, SCADA Wonderware InTouch - Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống đóng cắt điện tòa nhà – khách sạn - Lập trình điều khiển mơ hình GX Work InTouch Kết - Đánh giá nhu cầu thực tế, đưa giải pháp/phương án, thiết kế ứng dụng cụ thể - Thiết kế thi cơng mơ hình mơ hệ thống đóng cắt điện tịa nhà – khách sạn - Tìm hiểu điều khiển PLC Mitsubishi FX5U phần mềm lập trình GX Work - Tìm hiểu Remote I/O hãng Autonics truyền thơng MODBUS RTU - Tìm hiểu phần mềm SCADA Wonderware InTouch OPC Server - Lập trình điều khiển PLC FX5U phần mềm GX Work - Lập trình SCADA Wonderware InTouch với tính năng: Truy cập người dùng, giám sát sát điều khiển hệ thống, hiển thị trạng thái thiết bị mơ hình i Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng 06 năm 2018 Sinh viên ii NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN - iii MỤC LỤC MỤC LỤC iv DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH viii DANH SÁCH BẢNG BIỂU x Chương 1: LỜI MỞ ĐẦU 11 1.1 Lý chọn đề tài 11 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 11 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 11 Đối tượng nghiên cứu 11 Phạm vi nghiên cứu 12 1.4 Phương pháp nghiên cứu 12 1.5 Một số hệ thống quản lý đóng cắt điện 13 Hệ thống quản lý điện EziBee 13 Điều khiển máy cắt từ xa thông qua RTU Hệ thống SCADA 15 Chương 2: XÂY DỰNG CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 19 2.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển 19 2.2 Mạng truyền thông công nghiệp 20 2.3 Cấu trúc điều khiển hệ thống 21 2.4 Một số ưu điểm hạn chế hệ thống 22 Chương 3: SƠ ĐỒ KẾT NỐI HỆ THỐNG QUẢN LÝ ĐÓNG CẮT ĐIỆN 23 3.1 Sơ đồ kết nối đấu dây hệ thống 23 3.2 PLC FX5U 32M 25 Hình ảnh, cấu tạo chung 25 Đặc điểm thông số kỹ thuật đầu vào 26 iv Kết nối PLC với Remote I/O 27 Mục đích ứng dụng PLC Mitsubishi FX5U đề tài 28 3.3 Remote I/O 29 Hình ảnh: 29 Chức 29 Tính năng, đặc điểm 29 Kết nối Remote I/O điều khiển Relay 30 Mục đích ứng dụng Remote I/O đề tài 31 Kiểm tra thông số truyền Remote I/O 31 3.4 Relays: 32 Hình ảnh, sơ đồ chân 32 Relay AC 33 Relay DC 33 Mục đích sử dụng Relay đề tài 33 3.5 Bộ quẹt thẻ 34 Chương 4: LẬP TRÌNH TRUYỀN THƠNG MODBUS RTU CHO PLC MITSUBISHI FX5U 35 4.1 Giới thiệu MODBUS 35 4.2 Các chức MODBUS 36 4.3 Đặc điểm chung truyền thông nối tiếp MODBUS 37 Cấu trúc mạng MODBUS RTU 37 Quản lý đường truyền Master/Slave 37 Trao đổi liệu mạng MODBUS RTU 38 4.4 Giao thức mạng MODBUS RTU 39 Cấu trúc giao thức MODBUS 39 Cấu trúc Gói tin (Frame) Gửi – Request; gói tin nhận – Response 40 v 4.5 Mạng truyền thông MODBUS RTU PLC FX5U: 42 Kiểu cấu trúc RTU(Remote Terminal Unit – Đơn vị đầu cuối từ xa) 42 Các hàm MODBUS PLC hỗ trợ 43 Tập lệnh MODBUS : 44 4.6 Lập trình MODBUS Master PLC FX5U: 46 Chức mạng MODBUS RTU hệ thống 46 Sơ đồ lập trình MODBUS Master PLC FX5U 47 Chương trình MODSBUS 48 Lưu ý tạo chương trình: 48 Chương 5: PHẦN MỀM QUẢN LÝ ĐÓNG CẮT ĐIỆN 50 5.1 Hệ thống điều khiển giám sát SCADA 50 SCADA gì? 50 Phần mềm SCADA Wonderware InTouch: 52 5.2 Lập trình điều khiển PLC FX5U GX WORK 60 Giới thiệu GX Work 3: 60 Lưu đồ giải thuật cho chương trình cho PLC FX5U: 61 Cài đặt cấu hình Parameter: 62 Bảng địa I/O chương trình điều khiển 64 5.3 Phần mềm KEPServerEX 66 Giới thiệu KEPServerEX: 66 Khái niệm OPC: 66 Sử dụng phần mềm KEPServerEX: 67 Chương 6: KẾT LUẬN 71 6.1 Những kết đạt được: 71 6.2 Những thuận lợi khó khăn thực đề tài 71 vi 6.3 Hướng phát triển đề tài 72 LỜI CẢM ƠN 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC 1: Thông số Remote I/O 75 PHỤ LỤC 2: Chương trình điều khiển PLC 79 PHỤ LỤC 3: Thực cài đặt cho Project KEPServerEX 87 vii DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Mơ hình hệ thống quản lý điện EziBee 13 Hình 1.2: Sơ đồ mạch điện máy cắt 572 trạm 500kV Hà Tĩnh 16 Hình 1.3: Nguyên lý điều khiển máy cắt từ xa thông qua RTU 18 Hình 2.1: Cấu trúc cớ hệ thống điều khiển giám sát 19 Hình 2.2: Sơ đồ phân cấp hệ thống điều khiển 20 Hình 2.3: Cấu trúc tổng quát hệ thống quản lý đóng cắt điện 21 Hình 2.4: Kết nối thành phần hệ thống 22 Hình 3.1: Sơ đồ đấu dây cho mơ hình 23 Hình 3.2: Hình ảnh mơ hình hệ thống quản lý đóng cắt điện 24 Hình 3.3: PLC Mitsubishi FX5U 32M 25 Hình 3.4: Cấu tạo mặt trước PLC Mitsubishi FX5U 32M 25 Hình 3.5: Sơ đồ nối dây kết nối PLC với Remote I/O 28 Hình 3.6: Remote I/O 29 Hình 3.7: Kết nối ngõ vào ngõ Remote I/O với Relay 30 Hình 3.8: Thơng số truyền thơng Remote I/O thể qua phần mềm GE IP Serial Communication Test 32 Hình 3.9: Hình ảnh sơ đồ chân Relay 32 Hình 3.10: Bộ quẹt thẻ 34 Hình 3.11: Sơ đồ kết nối quẹt thẻ 34 Hình 4.1: Mơ hình phân lớp MODBUS 35 Hình 4.2: Truyền thông MODBUS FX5 37 Hình 4.3: Sơ đồ kết nối Master - Slave 38 Hình 4.4: Sơ đồ trao đổi liệu trạm tớ 39 Hình 4.5: Lưu đồ Master – Slave 47 Hình 4.6: Chương trình MODBUS hệ thống 48 Hình 5.1: Cấu trúc hệ thống SCADA đơn giản 51 Hình 5.2: Cửa sổ InTouch Application Manager 54 Hình 5.3: Cửa sổ WindowMaker 54 Hình 5.4: Cửa sổ Wizard Selection 56 Hình 5.5: Wizard Buttons 57 Hình 5.6: Wizard Symbol Factory 57 viii Hình 5.7: Màn hình bắt đầu 58 Hình 5.8: Màn hình đăng nhập hệ thống 58 Hình 5.9: Giao diện điều khiển Hệ thống đóng cắt điện 59 Hình 5.10: Lưu đồ giải thuật PLC FX5U 61 Hình 5.11: Bộ điều khiển PLC FX5U mô-đun RS-232 ADP 62 Hình 5.12: Cấu hình cho mơ-đun RS-232 GX Work 62 Hình 5.13: Thơng số cài đặt 485 Serial Port 63 Hình 5.14: Cài đặt IP cho Ethernet Port 63 Hình 5.15: Cài đặt cấu hình Ethernet 64 Hình 5.16: OPC Server 66 Hình 5.17: Cửa sổ giao diện phần mềm OPC KEPServerEX 67 Hình 5.18: Thơng số cài đặt Project 68 Hình 5.19: Thơng số truyền thông Project 68 Hình 5.20: Cửa sổ tạo Tag KEPServerEX 69 Hình 5.21: OPC Quick Client 70 ix ... em lực chọn đề tài: Thiết kế lập trình hệ thống quản lý đóng cắt điện Ngày khắp nơi nhiều phương pháp ứng dụng công nghệ vào quản lý, giám sát đóng cắt điện số mơ hình quản lý mà nhóm em nghiên... thống quản lý đóng cắt điện Hệ thống quản lý điện EziBee Hình 1.1: Mơ hình hệ thống quản lý điện EziBee Hệ thống điều khiển điện EziBee qua phần mềm Intelio Hệ thống điều khiển thiết bị điện từ... quát hệ thống quản lý đóng cắt điện 21 Hình 2.4: Kết nối thành phần hệ thống 22 Hình 3.1: Sơ đồ đấu dây cho mơ hình 23 Hình 3.2: Hình ảnh mơ hình hệ thống quản lý đóng cắt điện