Đề tài gồm 3 chương như sau: Chương 1: Cung cấp điện cho các xí nghiệp công nghiệp và vấn đề đảm bảo điện năng liên tục. Chương 2: Tổng quan hệ thống PLC S7 200. Chương 3: Xây dựng hệ thống ATS bằng s7200.
BỘ GIÁO DỤC& ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 TÌM HIỂU ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU NAM CHÂM VĨNH CỬU KHÔNG CHỔI THAN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP HẢI PHÕNG-2015 BỘ GIÁO DỤC& ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 TÌM HIỂU ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU NAM CHÂM VĨNH CỬU KHÔNG CHỔI THAN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh Người hướng dẫn:GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn HẢI PHÕNG-2015 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP TỰ DO HẠNH PHÖC o0o BỘ GIÁO DỤC& ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Nguyễn Văn Mạnh – mã SV: 1112102001 Lớp : ĐC1501- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài: Tìm hiểu động chiều nam châm vĩnh cửu không chổi than NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp(về lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ) Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn Địa điểm thực tập tốt nghiệp: CÁC CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ Họ tên : Đỗ Thị Hồng Lý Học hàm, học vị : Thạc sĩ Cơ quan công tác : Trường Đại học dân lập Hải Phịng Nội dung hướng dẫn : Tồn đồ án Người hướng dẫn thứ Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Đề tài tốt nghiệp giao ngày tháng năm 2015 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày……tháng……năm 2015 Đã nhận nhiệm vụ ĐT.T.N Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Cán hướng dẫn ĐT.T.N Nguyễn Văn Mạnh GS.TSKH Thân Ngọc Hồn Hải Phịng, ngày tháng .năm 2015 HIỆU TRƢỞNG GS.TS.NGƢT TRẦN HỮU NGHỊ PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN Tinh thần, thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lượng Đ.T.T.N( so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N, mặt lý luận thực tiễn, tính tốn giá trị sử dụng, chất lượng vẽ ) Cho điểm cán hướng dẫn (Điểm ghi số chữ) Ngày… tháng……năm 2015 Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính tốn chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài Cho điểm cán chấm phản biện ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2015 Người chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) LỜI NÓI ĐẦU Ngày nhu cầu sử dụng điện năng, thiết bị điện ngày sử dụng rộng rãi lĩnh vực sống Khả tự động hố q trình ngày quan tâm đặt lên hàng đầu Trong số lĩnh vực công nghiệp hay dân dụng nhu cầu cung cấp điện cần phải đảm bảo liên tục suốt trình hoạt động q trình Nó đảm bảo q trình sản xuất liên tục đem lại chất lượng sản phẩm Đặc biệt đem lai độ an tồn cho tính mạng người, an tồn thiết bị tiêu thụ điện Do điều khiển ATS giải vấn đề trên, mắt xích quan trọng hệ thống cung cấp điện cho hộ phụ tải loại Nay em nhận đề tài :" Thực chuyển nguồn tự động ATS PLC S7-200 " Do GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn hướng dẫn nội dung gồm chương sau: Chương 1: Cung cấp điện cho xí nghiệp cơng nghiệp vấn đề đảm bảo điện liên tục Chương 2: Tổng quan hệ thống PLC S7 200 Chương 3: Xây dựng hệ thống ATS s7-200 CHƢƠNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO CÁC XÍ NGHIỆP CƠNG NGHIỆP VÀ VẤN ĐỀ ĐẢM BẢO ĐIỆN NĂNG LIÊN TỤC 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG Điện dạng lượng sử dụng rộng rãi tất lịnh vực hoạt động công nghiệp đời sống người Nhu cầu điện ngày cao sản lượng điện, khả cung cấp điện liên tục, cần xây dựng thêm hệ thống điện nhằm đảm bảo cung cấp điện cho hộ tiêu thụ Hệ thống điện bao gồm nhà máy điện, mạng điện hộ tiêu thụ điện liên kết với thành hệ thống để thực trính sản xuất, truyền tải, phân phối tiêu thụ điện Mạng điện tập hợp trạm biến áp, trạm đóng cắt, đường dây không đường dây cáp Mạng điện dùng để truyền tải phân phối điện từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ Điện thực đóng góp phần quan trọng vào lỗ lãi xí nghiệp Nếu tháng xảy điện 1-2 ngày xí nghiệp khơng có lãi, lâu xí nghiệp thua lỗ Chất lượng điện xấu (Chủ yếu điện áp thấp) ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, gây thứ phẩm, phế phẩm, giảm hiệu suất lao động Chất lượng điên áp đặc biệt quan trọng với xí nghiệp may, xí nghiệp hóa chất, xí nghiệp chế tạo khí điện tử xác Vì đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện nâng cao chất lượng điện mói quan tâm hàng đầu 1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN Quá trính sản xuất, truyền tải, phân phối sử dụng điện xảy tức thời Điện nói chung khơng tích luỹ được, khơng có phương tiện dự trữ điện nên phụ tải điện tiêu thụ lượng đồng thời nguồn điện sản xuất nhiêu truyền tải đến phụ tải theo lưới điện Trong trình sản xuất, truyền tải tiêu thụ phần điện bị mát phát nóng dây dẫn, rị điện vầng quang Sự cân cơng suất nguồn điện hộ tiêu thụ thực cách tự nhiên Khi công suất nguồn điện giảm cơng suất tiêu thụ phụ tải tự động giảm theo ngược lại, chất lượng điện điện áp tần số bị thay đổi Công suất tác dụng nguồn điện cung cấp cho phụ tải xem đủ tần số hệ thống điện định mức (50 ÷60) [Hz] Cịn cơng suất phản kháng xem đủ điện áp hệ thống điện nằm giới hạn cho phép Khi thiếu công suất, tần số điện áp giảm xuống, chất lượng điện bị xấu Để đảm bảo chất lượng điện hệ thống điện điều chỉnh nó, địi hỏi hệ thống điện ln ln có đủ cơng suất tác dụng phản kháng, muốn cần phải có lượng cơng suất dự trữ Các q trình hệ thống điện xảy nhanh chóng, cần phải có thiết bị tự động tác động nhanh để điều khiển bảo vệ hệ thống điện Hệ thống điện cung cấp lượng cho tất ngành kinh tế quốc dân sinh hoạt nhân dân, phát triển hệ thống điện phải kịp thời đáp ứng yêu cầu lượng ngày tăng đất nước Muốn phát triển hệ thống điện phải vượt trước bước so với phát triển ngành kinh tế khác Việc thành lập hệ thống điện khu vực hệ thống điện quốc gia thống mang lại lợi ích sau Tăng cường độ tin cậy cho phụ tải Các phụ tải lớn, quan trọng nhận điện từ nhiều nhà máy điện khác Có thể sử dụng cách kinh tế nguồn nhiên liệu khác (than đá, thuỷ năng, dầu mỏ, lượng nguyên tử ) cách phân bố kinh tế công suất cho nhà máy điện Giảm đáng kể công suất dự trữ hệ thống điện Cho phép xây Thay đổi trạng thái ngõ vào công tắc bảng điều khiển màu xanh Quan sát đèn báo trạng thái ngõ vào PLC Dừng chương trình: PLC / Stop biểu tương Stop công cụ KL: Thiết bị điều khiển logic khả trình Programmable Logic Controller), viết tắt PLC hệ vi xử lý chuyên dụng để điều khiển tự động thiết bị điện q trình cơng nghiệp Trong hệ thống điều khiển, PLC khâu trung gian việc xử lý thông tin đưa tín hiệu tới thiết bị chấp hành Ngày thiết bị điều khiển thay hệ điều khiển rơ le thông thường, sử dụng bán dẫn điều khiển lập trình Ƣu điểm: Giảm bớt trình ghép nối dây mà giảm giá thành đầu tư Giảm diện tích lắp đặt, it xảy hỏng hóc, làm việc tin cậy, tốc độ xử lý nhanh, khả chống nhiễu tốt, bảo trì bảo dưỡng tốt cấu trúc ln theo kiểu mơdul Nhƣợc điểm: Chưa thích hợp cho q trình nhỏ có vài tín hiệu vào dung giá thành cao Ngơn ngữ hệ đóng (ngơn ngữ hãng riêng) nên khó thay Để có chức điều khiển PLC đóng vai trị máy tính tức phải có vi xử lý (CPU),hệ điều hành, nhớ cổng vào để giao tiếp với đối tưọng khác Bên cạnh PLC cịn có khối với chức đặc biệt đếm (counter), thời gian (timer) khối hàm chuyên dụng 50 3.3 XÂY DỰNG HỆ THỐNG ATS 3.3.1 yêu cầu: Bộ ATS chia làm trình làm việc sau : + Giai đoạn 1: Khởi động kiểm tra thơng số phía nguồn điện + Giai đoạn 2: Qúa trình tự động đề máy phát điện sẵn sàng cấp nguồn cho tải từ lưới điện nguồn dự phòng + Giai đoạn 3: Kiểm tra thơng số u cầu phía nguồn điện dự phịng từ máy phát Giai đoạn 1: Ta cấp nguồn cho ATS lấy từ nguồn điện chính, khởi đơng ATS vào làm việc Lúc ATS tự động kiểm tra thơng số lưói điện dòng điện, điện áp hay tần số Các giá trị so với giá trị định mức tương ứng nuế đạt giá trị định mức đạt yêu cầu sẵn sàng đóng nguồn điện vào cho tải Trước đóng máy cắt phía nguồn điện thời gian đếm với khoảng thời gian t1 nhằm mục đích giá trị đựoc ổn đình hay chưa Ngồi ra, đóng máy cắt A phía nguồn điện cần phải thoả mãn máy cắt phía nguồn điện dự phịng phải đựoc mở an toan nhăm để tránh tượng cùng1 thời gian tải đựoc cấp nguồn đồng thời từ hai lưới điện Giai đoạn 2: Đây giai đoạn cấp tín hiệu đề máy phát điện Trong trình làm việc tải cung cấp điện từ nguồn điện mà có xảy cố pha, q áp, q dịng … chuyển nguồn ATS tự đơng phát tín hiệu đề máy phát điện để sẵn sàng đưa lưới điện dự phong vào làm việc Bộ khởi động máy phát có đặc điểm sau: Nếu khởi động lần mà thành cơng, trở trạng thái chờ ban đầu Nếu khởi động lần mà khơng thành cơng thí đếm thời gian đếm khoảng thời gian đến giây tiếp tục 51 khởi động lần 2, khởi đông lần không đến lần Sau khởi động máy phát lần mà khồg thành cơng ATS tự động phát tín hiệu cảnh báo bên cho người vận hành biết để khắc phục cố Và lúc ATS tự động khoá lại Giai đoạn 3: Kiểm tra thơng số lưới điện dự phịng để sẵn sàng cấp điện từ nguồn dự phòng cho tải Sau máy phát đề nổ thành công chạy khoảng thời gian điện áp ổn định với mức điện áp khoảng 0.8 Uđm ATS bắt đầu kiểm tra thơng số lưới điện từ máy phát Nếu thông số kiểm tra đạt thời gian bắt đầu đếm khoảng thời gian phát tín hiệu đóng máy cắt B vào làm việc Việc làm nhằm đảm bảo lưới điện dự phòng chạy ổn định Đồng thời cần thoả mãn máy cắt phía nguồn điện đựơc mở an tồn Trong q trình làm việc tải lấy nguồn từ phía máy phát ATS trạng thái sẵn sàng kiểm tra lưới điện có điện trở lại phải đóng nguồn điện trở lại từ nguồn điện Nguồn dự phịng làm việc khoảng thời gian mà lưới điện khăc phục cố cho phép 52 3.3.2 Sơ đồ nối điện cho plc Sơ đồ mạch cấp nguồn: Hình 3.9: Mạch cấp nguồn cho PLC Sơ đồ nguyên lý đấu dây PLC S7-200 loại CPU 224 DC/DC/DC: Hình 4.0: Sơ đồ nguyên lý đấu dây cho PLC CPU 224 DC/DC/DC 53 Sơ đồ nguyên lý đấu dây PLC S7-200 loại CPU 224 AC/DC/Relay: Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý đấu dây cho PLC CPU 224 AC/DC/Relay 54 L 220VAC N 1L 0.0 Q 0.0 Ðóng/ Ngắt ACB1 0.1 Q 0.1 Ðóng/ Ngắt ACB2 0.2 Q 0.2 Ðóng máy phát 0.3 Q 0.3 Ðèn báo ACB1 Q 0.4 Ðèn báo ACB2 2L 0.4 Q 0.5 0.5 Q 0.6 0.6 Q 0.7 3L 0.7 1.0 1.1 N L Hình 4.2: Sơ đồ kết nối đầu PLC 55 Bắt đầu Ðóng nguồn Ð L=1 S Delay 3s cho L ổn định Ðề MF lần Delay 3s MF ổn định Ðóng ACB1 cấp cho tải S Ð Ðóng ACB2 cấp cho tải SCL=1 L=1: có điện áp lưới SCL=1: có cố lưới SCMF=1: có cố máy phát Hình 4.3: Thuật tốn điều khiển 56 SCMF=1 3.3.3 Chƣơng trình điều khiển Network Network 57 Network Network Network Network 58 Network Network 59 3.3.4 Kết thực nghiệm Hình 4.4: Mơ hình thực chuyển nguồn tự động ATS PLC S7-200 NX: Mơ hình hoạt động ổn định chuyển nguồn tự động lưới điện đưa nguồn dự phòng vào cấp cho tải, đảm bảo cấp nguồn liên tục 60 KẾT LUẬN Dưới hướng dẫn tận tình GS.TSKH Thân Ngọc Hồn, giúp đỡ bạn sụ lỗ lực thân em hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp Đồ án giải vấn đề sau: Giới thiệu nguyên lí hoạt động cấu tạo, thành phần có hệ thống ATS Trình bày khái quát hình thành phát triển PLC, ưu điểm PLC so với hệ thống điều khiển khác Trình bày cấu hình phần cứng, ngơn ngữ lập trình PLC S7 – 200 Giới thiệu phần mềm lập trình STEP7 Microwin, phần mềm mô S7 – 200 Simulator 2.0 Ing English Thực thiết kế chương trình điều khiển hệ thống ATS sử dụng PLC S7-200 viết phần mềm Step7 Microwin V4.0 Sau tiến hành mơ phỏng, kết đạt yêu cầu đề Đồ án giúp em hiểu biết cách ứng dụng PLC vào thực tế, ngồi cịn giúp em bổ xung kiến thức lập trình số kỹ khác Tuy nhiên thời gian nghiên cứu hạn chế kiến thức có hạn nên cịn nhiều thiếu sót, mong nhạ góp ý thầy để em bổ xung thêm kiến thức có Em xin chân thành cảm ơn! 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Trọng Thuần (2004), Điều khiển logic ứng dụng, NXB Khoa hoc kỹ thuật Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Vũ Văn Hà (2000), Tự động hóa với Simatic S7 – 200, NXB Khoa học kỹ thuật Châu Chí Đức, Kỹ thuật điều khiển lập trình PLC Simatic S7-200 https://www.google.com.vn http://tailieu.vn http://tailieu.hpu.edu.vn 62 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG 1CUNG CẤP ĐIỆN CHO CÁC XÍ NGHIỆP CƠNG NGHIỆP VÀ VẤN ĐỀ ĐẢM BẢO ĐIỆN NĂNG LIÊN TỤC 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG 1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN 1.3 NGUỒN ĐIỆN 1.4 PHỤ TẢI ĐIỆN 1.4.1 Khái niệm phụ tải điện 1.4.2 Phân loại hộ phụ tải CHƢƠNG BỘ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG ATS 2.1 KHÁI QUÁT CHUNG 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Đặc điểm chung 2.1.3 Chức ATS 2.2 PHÂN LOẠI VÀ NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHỈNH 2.2.1 Phân loại 2.2.2 Nguyên lý điều chỉnh 10_Toc423978798 2.2.3.Quá trình hoạt động: 11 2.2.4 Cấu trúc ATS 12 2.3 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN ATS ĐIỂN HÌNH 13 2.3.1 Mô tả: 13 2.3.2 Tính thơng số kỹ thuật điều khiển ATS 16 2.4 CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 21 2.4.1 Giới thiệu sơ đồ kết nối dây dùng cho contactor 21 63 2.4.2 Nguyên lý làm việc chuyển nguồn ATS: 23 CHƢƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG ATS BẰNG S7-200 25 3.1 TỔNG QUAN VỀ PLC S7-200 25 3.1.1 Giới thiệu chung: 25 3.1.2 cấu trúc phần cứng: 28 3.1.2.1 Cấu trúc đơn vị 29 3.1.2.2 Các Module PLC 31 2.1.2.3 Thông số 33 3.2 CẤU TRÖC BỘ NHỚ 35 3.2.1 Nguyên tắc làm việc cpu 37 3.2.2 Ngơn ngữ lập trình plc s7-200 38 3.2.3 Phần mềm lập trình step7 46 3.2.4 Phần mềm mô plc s7 – 200 48 3.3 XÂY DỰNG HỆ THỐNG ATS 51 3.3.1 yêu cầu: 51 3.3.2 Sơ đồ nối điện cho plc 53 3.3.3 Chƣơng trình điều khiển 57 3.3.4 Kết thực nghiệm 60 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 MỤC LỤC 63 64 ... ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 TÌM HIỂU ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU NAM CHÂM VĨNH CỬU KHÔNG CHỔI THAN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên: Nguyễn Văn... Văn Mạnh – mã SV: 1112102001 Lớp : ĐC1501- Ngành Điện Tự Động Cơng Nghiệp Tên đề tài: Tìm hiểu động chiều nam châm vĩnh cửu không chổi than NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề... điểm sau: khởi động lần thành cơng, trở lại trạng thái chờ ban đầu Nếu khởi động lần 11 không thành cơng sau thời gian khởi động khoảng từ đến giây máy phát khởi động lần hai Nếu khởi động lần hai