Nghiên cứu ứng dụng điều khiển mờ cho hệ thống điều khiển mức nước và kiểm chứng trên matlab simulink

BỘ GIÁO DỤC& ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỨC NƢỚC VÀ KIỂM CHỨNG TRÊN MATLAB SIMULINHK ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP HẢI PHÕNG-2015 BỘ GIÁO DỤC& ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỨC NƢỚC VÀ KIỂM CHỨNG TRÊN MATLAB SIMULINHK ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên: Trần Hồng Nam Người hướng dẫn: T.S Nguyễn Trọng Thắng 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 : Trần Hồng Nam – mã SV: 1012102005 Lớp : ĐC1401- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng điều khiển mờ cho hệ thống điều khiển mức nước kiểm chứng matlab-Simulink 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 toán Địa điểm thực tập tốt nghiệp: CÁC CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Đỗ Thị Hồng Lý Thạc sĩ Trường Đại học dân lập Hải Phịng 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 Sinh viên Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán hướng dẫn ĐT.T.N Trần Hồng Nam T.S Nguyễn Trọng Thắng Hải Phòng, 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 MỞ ĐẦU Cùng với phát triển ngành kỹ thuật điện tử, công nghệ thong tin, ngành kỹ thuật điện tử, ngành tưh động hóa đạt nhiều tiến Tự động hóa khơng làm giảm nhẹ sức lao động cho người mà cịn góp phần lớn việc nâng cao suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm Chính tự động hóa ngày khẳng định vị trí vai trị ngành công nghiệp phổ biến rộng rãi tring hệ thống cơng nghiệp giới nói chung Việt Nam nói riêng Khơng dừng lại đó, phát triển tự động hóa cịn đem lại nhiều tiện ích phục vụ đời sống hang ngày cho người Một minh chứng rõ nét đời chuông báo tự động nhiều tiện ích hơn, đa Để phục vụ tốt đời sống người thời điểm xã hội ngày đại phát triển nay, ln địi hỏi cải tiến cơng nghệ tính tiện ích cho chng tự động báo Việc ứng dụng thành công thành tựu lý thuyết điều khiển tối ưu, công nghệ thong tin, cơng nghệ máy tính, cơng nghệ điện điện từ lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác năm gần dẫn đến đời phát triển thiết bị điều khiển logic có khả lập trình (PLC) Cũng từ tạo cách mạng lĩnh vực kỹ thuật điều khiển Ngày biết rõ công nghệ PLC đóng vai trị quan trọng lượng làm não cho phận cần tự động hóa giới hóa Dó điều khiển logic lập trình (PLC) cần thiết với kỹ sư khí kỹ sư điện, điện từ, từ giúp họ nắm phạm vi ứng dụng rộng rãi kiến thức PLC cách sử dụng thong thường Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em giao nhiệm vụ nghiên cứu với đề tài: “Ứng dụng” Đây đề ài khơng hồn tồn phù hợp với thực tế cơng ty, nhà máy có thời gian làm việc chia theo ca kíp, sâu nghiên cứu thấy hấp dẫn thấy vài trị việc điều khiển tự động Xác địng nhiệm vụ em cố gắng hết sức, tập trung tìm hiểu Kết thu chưa nhiều hạn chế kiến thức, thời gian kinh nghiệm giúp e có thêm kiến thức để sau trường có tảng tiếp cận với cong nghệ Trong qua trình làm đồ án trình độ hiểu biết em có hạn, nên nội dung đồ án khơng tránh khỏi sai sót Vì em mong bảo góp ý thầy người quan tâm đến vấn đề Qua đồ án cho em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo () người trực tiếp hướng dẫn tận tình, giúp đỡ bảo cho em, tồn thể thầy giáo khoa vầ nhà trường giúp đỡ tào điều kiện thuận lợi cho em để hôm e hoàn thành đồ án cách đầy đủ CHƢƠNG CHUÔNG TỰ ĐỘNG TRONG CÔNG TY TNHH FEDERAL VIỆT NAM KCN TRÀNG DUỆ, AN DƢƠNG, HP CHUÔNG TỰ ĐỘNG TRONG CÔNG TY Trước nhà máy, phân xưởng để thuận tiện cho việc thông báo nghỉ ca cho công nhân người ta sử dụng tiếng kẻng bào hiệu Tại nhà máy trước quy mơ sản xuất nhỏ phân khu số lượng cơng nhân Vì việc sử dụng kẻng báo ca làm việc thích hợp Nhưng ngày nhà máy có quy mơ lớn chia theo nhiều khu sản xuất việc sử dụng tiếng kẻng để báo ca khơng cịn hợp lý cá nguyên nhân: Điện tích nhà máy lớn( thường hàng nghìn m2) Số lượng cơng nhân lớn Cách bố trí dây truyền nhà máy theo khu Từ nguyên mà ta sử dụng kẻng để báo ca làm việc Thay vào hệ thống chng bấm Hệ thống chng điện giải vấn đề sau: Lắp đặt dễ dàng, hệ thống bao gồm nhiều chng bố trí nhiều địa điểm cần thiết Việc điều khiển đơn giản, cần người bảo vệ ngồi phòng ấn nút điều khiển Độ tin cậy cao Nhưng nhược điểm lớn hệ thống chuông bấm người phải người thường xuyên phải trực để bấm chng báo Đơi người trực ngủ quên xem nhầm nhiề nguyên nhân khác quan khác ảnh hưởng đến sai lệch thời gian cam làm việc khó phân biệt tiếng chuông đầu ca làm kết thúc ca làm việc Đứng trước vấn đề cần phải thiết kế hệ thống chuông báo tự động nhà máy Hệ thống chng tự động có ưu điểm: Thuật tốn lập trình đơn giản Độ xác, độ tin cậy cao Khơng cần có người trực điều khiển, cần ấn nút khởi động lần hệ thống chạy tự động hoàn toàn lien tục nhiều năm lien tiếp Phân biệt rõ tiếng chuông ca làm việc, nghỉ ca kết thúc ca 1.1 PHÂN TÍCH MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU ĐỒ ÁN Mục đính: Hệ thống báo chng thời điểm vào, ca làm việc Hệ thống có khả tính lại Thời gian kéo dài chng vào ca làm việc nghỉ giải lao khác - Hệ thống chuông dùng dây điện đồng 220V 1.2.2 Yêu cầu: - Hệ thống làm việc ổn định - Có khả đưa mơ hình vào ứng dụng thực tế 1.2.3 Thời gian ca làm việc Trong q trình thăm quan cơng ty TNHH Federal Việt Nam KCN Tràng Duệ, An Dương , HP thời gian ca làm việc sau: Có ca làm việc ngày, ca làm việc tiếng đồng hồ, ca công nhân nghỉ 30 phút Riêng thời gian ca phút Ta chia làm ca: Ca : 6h5 đến 14h Ca : 14h5 đến 22h Ca : 22h5 đến 6h sáng hôm sau 1.2 1.2.1 - 1.3 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CHNG ĐIÊN 1.3.1 Cấu tạo 10 L Cơng dụng : Dịch chuyển nội dung toán hạng ngõ vào IN theo bit sang bên A trái truy xuất kết ngõ OUT D Thông số N để xác định số bit dịch chuyển 3) Lệnh quay phải Công dụng : Xoay nội dung toán L hạng ngõ vào IN theo bit hướng A bên phải truy xuất ngõ OUT D Thông số N xác định số bit dịch chuyển 4) Lệnh quay trái Công dụng : Xoay nội dung toán L hạng ngõ vào IN theo bit hướng A bên trái truy xuất ngõ OUT D Thông số N xác định số bit dịch chuyển 58 CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỒNG CHUÔNG BÁO CA LÀM VIỆC TẠI NHÀ MÁY BẰNG PLC S7-1200 3.1 YÊU CẦU CÔNG NGHỆ CỦA CHNG ĐIỆN  Chng thiết kế phải báo chng vào/ra ca làm việc chuẩn xác,  Chuông thiết kế thông minh với việc ngừng hoạt động vào ngày lễ, tết (dương lịch) ngày chủ nhật  Việc chuyển đổi thời gian đơn giản, để ứng dụng cho nhiều nhà máy khác  Chuông báo ca làm việc phải có hai chế độ auto manual  Ở chế độ manual phải giới hạn thời gian tối đa chuông reo 3.2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CHƢƠNG TRÌNH GIÁM SÁT Tạo mơ hình chng báo ca làm việc nhà máy hoạt động tốt, từ thiết kế hệ thống chng báo ca làm việc tự động hoàn chỉnh cho nhà máy Việc chế tạo mơ hình hoạt động tốt tạo điều kiện cho sinh viên có hội học tập nghiên cứu môn học cách thực tế, hội tốt cho sinh viên khỏi bỡ ngỡ làm việc thực tế Nghiên cứu chế tạo mô hình sinh viên tham khảo thực tế nhiều lĩnh vực tham khảo nhiều tài liệu khác Điều mang lại hiểu biết sâu sắc cho sinh viên không lĩnh vực tự động hóa mà cịn nhiều lĩnh vực khác, ngành nghề khác điện, điện tử, khí… 59 3.3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO MƠ HÌNH Các thiết bị sử dụng hệ thống gồm có: - PLC S7- 1200 - Chuông điện - Nút nhấn - Role 24VDC/280VAC - Đèn báo - Nguồn 24VDC 3.3.1 PLC S& - 1200 Hình 3.1 PLC S7 -1200: Thiết bị điều khiển tồn mơ hình thiết bị dùng nguồn xoay chiều 220v Chức điều khiển theo chương trình lập trình sẵn theo chương trình cho trước 3.3.2 Chng điện Hình 3.2 : Chng điện 60 Chng điện sử dụng nguồn điện xoay chiều 220VAC Chế tạo dựa nguyên lý điện từ trường Dùng lại búa gõ Chuông điện kêu Reng – Reng phù hợp lắp đặt nhà máy 3.3.3 Đèn báo Đèn báo dùng cho tủ điện, có màu đỏ, vàng, xanh cây, trắng, xanh dương Loại đèn sử dụng cơng nghệ LED, đường kính 22mm Hình 3.3 : đèn báo 3.3.4 Bộ nguồn Trong mạch điện tử thiết bị Radio – Cessette, âmly, tivi, đầu DVD…chúng ta sử dụng nguồn chiều DC mức điện áp khác nhau, zắc cắm trực tiếp cảu thiết bị lại vào nguồn điện AC 220V 50Hz, thiết bị điện tử cần có phận để chuyển đổi nguồn xoay chiều thành điện áp chiều, cung cấp cho mạch trên, chuyển đổi bao gồm: Biến áp nguồn: Hạ từ điện áp 220V xuống mức điện áp thấp 6V, 9V, 12V… Mạch chỉnh lưu: Đổi điện áp AC thành DC Mạch lọc: Lọc gợn xoay chiều sau chỉnh lưu cho nguồn DC phẳng Mạch ổn áp: Giữ điện áp cố định cung cấp cho tải tiêu thụ 61 Hình 3.4 : Sơ đồ tổng quát mạch cấp nguồn 3.4 LẬP TRÌNH CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHNG BÁO CA LÀM VIỆC CỦA NHÀ MÁY 3.4.1 Sơ đồ nối điện cho PLC Sơ đồ mạch cấp nguồn: Hình 3.5 : Mạch cấp nguồn cho PLC 62 3.4.2 Sơ đồ nguyên lý đấu dâu qua PLC 3.4.3.Các đầu vào/ra PLC 3.4.3.1 Đầu vào PLC Ký hiệu STT Địa Ghi Start I0.0 Khởi động hệ thống Stop I0.1 Dừng hệ thống Auto/Manual I0.2 Nút lựa chọn chế độ điều khiển tự động tay 63 3.4.3.2 Đầu PLC STT Ký hiệu Địa chuông Q0.0 Đèn báo tay Q0.1 Đèn báo tự động Q0.2 3.4.5 Chƣơng trình PLC 64 Ghi 65 66 67 68 69 70 71 KẾT LUẬN Qua thời gian thực đồ án với tên đề tài”Ứng dụng PLC S7-1200 vào việc điều khiển chuông báo ca làm việc nhà máy” em đạt nội dung sau: Tìm hiểu cấu trúc hoạt động chng điện Tìm hiểu làm chủ hoạt động PLC S7 -1200 việc điều khiển chuông báo nhà máy sản xuất Thiết kế xây dựng mơ hình điều khiển chng điện Đồ án em thực dựa nghiên cứu tìm hiểu điều khiển chng điện nhà máy Thông qua đề tài ”Ứng dụng PLC S7-1200 vào việc điều khiển chuông báo ca làm việc nhà máy” thực giúp e hiểu rõ em học suốt thời gian qua Qua em dịp mở rộng tầm hiểu biết mảng kiến thức PLC mà em học, ứng dụng tối ưu ngành tự động hóa Do trình độ khả nhận thức cịn có hạn, cộng với thiếu thốn tài liệu tham khảo thời gian nghiên cứu, tìm hiểu đề tài cịn hạn chế nên dù cố gắng tránh khỏi thiếu sot Em mong nhận bảo tận tình thầy để hiểu tiếp cận gần với công nghệ Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Trọng Thắng hứng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án Đồng thời em xin cảm ơn thầy cô dậy dỗ em năm học vừa qua, nhờ thầy mà em có kiến thức ngày hơm Đó kiến thức cở giúp em thực tốt nhiêm vụ tốt nghiệp làm tảng cho công việc ems au Em xin chân thành cảm ơn! 72 ... DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN MỜ CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỨC NƢỚC VÀ KIỂM CHỨNG TRÊN MATLAB SIMULINHK ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG... : ĐC1401- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng điều khiển mờ cho hệ thống điều khiển mức nước kiểm chứng matlab- Simulink NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm... phần cứng CPU chương trình đơn vị cho trình điều khiển sử lý hệ thống, chức mà điều khiển cần thực xác định chương trình Chương trình nạp sẵn vào nhớ PLC, PLC thực việc điều khiển dựa vào chương