Thiết kế lắp ráp tủ ats dùng plc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN   BÁO CÁO TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ LẮP RÁP TỦ ATS DÙNG PLC SINH VIÊN: TRẦN ANH QUANG MSSV: 15078131 LÂM MẠNH TUẤN MSSV: 15080861 SLÚ VĨNH THÀNH MSSV: 15075671 LỚP: DHDKTD11C GVHD: TH.S NGUYỄN QUÂN Tp.Hồ Chí Minh,Tháng 6, Năm 2019 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP - - Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên giao đề tài 1) Trần Anh Quang MSSV: 15078131 2) Lâm Mạnh Tuấn MSSV: 15080861 3) Slú Vĩnh Thành MSSV: 15075671 Tên đề tài Thiết kế lắp ráp tủ ATS điều khiển PLC - Nội dung Tính tốn lựa chọn thiết bị phù hợp Lập trình điều khiển contacter để cấp điện cho tải có cố - Nhiệm vụ Hoàn thành sản phẩm mơ hình tủ ATS Lập trình điều khiển phần mềm Somachine Xem thông số điện tiêu thụ qua webserver Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng năm 2019 Sinh viên Nguyễn Qn Trưởng mơn i Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN II MỤC LỤC III DANH SÁCH CÁC BẢNG .VI DANH SÁCH HÌNH VII LỜI MỞ ĐẦU IX CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN BỘ CHUYỂN ĐỔI NGUỒN TỰ ĐỘNG ATS GIỚI THIỆU BỘ CHUYỂN ĐỔI NGUỒN TỰ ĐỘNG ATS 1.1 1.1.1 Phân loại 1.1.2 Chức ATS 1.1.3 Đặc điểm chung tủ ATS 1.1.4 Nguyên lý làm việc chuyển nguồn ATS: 1.2 GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ TRONG TỦ ATS 1.2.1 MCB pha HDB9H 1.2.2 CONTACTER LCD25 1.2.3 RELAY IDEC RU4S – A220 1.2.4 Máy biến dòng điện(CT) 1.2.5 Đồng hồ đa PM5350 1.2.6 MIKRO MU250 10 1.2.7 Cầu chì 13 1.2.8 DRAYTEK VIGOR2912N: 14 CHƯƠNG 2: 2.1 GIỚI THIỆU VỀ PLC SCHNEIDER 16 2.1.1 TỔNG QUAN VỀ PLC 16 Giới thiệu chung PLC 16 iii Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CHUNG CỦA PLC 17 2.2 2.2.1 Cấu trúc 17 GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC M241 19 2.3 2.3.1 Thông số kỹ thuật 21 2.3.2 Các thành phần điều khiển: 23 2.3.3 Địa nhớ: 26 2.3.4 Truyền thông Modbus RTU 26 CHƯƠNG 3: 3.1 PHẦN MỀM SOMACHINE 29 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM SOMACHINE: 29 3.1.1 Yêu cầu hệ thống 29 3.1.2 Các bước tạo chương trình Project 29 CÁC TẬP LỆNH CƠ BẢN 33 3.2 CHƯƠNG 4: 4.1 WEB VISUALIZATION 37 4.1.1 GIỚI THIỆU VISUALIZATION: 37 Tổng quan: 37 CÁC BƯỚC TẠO MỘT CÁI VISULIZATION 38 4.2 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ TỦ ATS 44 5.1 TÍNH TỐN THIẾT KẾ TỦ ATS 44 5.2 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT: 52 5.3 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 53 5.4 THI CƠNG MƠ HÌNH THỰC TẾ 57 5.4.1 Giao diện tủ ATS Visualization: 57 5.4.2 Mơ hình thực tế tủ ATS: 58 KẾT LUẬN 61 LỜI KẾT 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 iv Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân v Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1.1: Bảng thông số kỹ thuật đồng hồ PM5350 Bảng 1.2: Bảng thông số kỹ thuật role bảo vệ MU250 11 Bảng 1.3: Bảng thơng số kỹ thuật cầu chì 14 Bảng 2.1: Bộ nhớ M241 20 Bảng 2.2: Bảng thông số kỹ thuật Plc TM241CE40R 22 Bảng 2.3: Bảng đặc điểm trạng thái Plc TM241CE40R 24 Bảng 2.4: Bảng trạng thái Led Plc 25 Bảng 2.5: Bảng địa ghi Plc TM241CE40R 26 Bảng 3.1: Bảng đặc điểm khởi tạo Project somachine 30 Bảng 3.2: Bảng tập lệnh tiếp điểm somachine 35 Bảng 3.3: Bảng tập lệnh xuất liệu 35 Bảng 3.4: Bảng tập lệnh timer sô lệnh khác 36 Bảng 5.1: Bảng quy ước lựa chọn dây dẫn theo tiêu chuẩn IEC 44 Bảng 5.2: Danh sách thiết bị 46 Bảng 5.3: Bảng ký hiệu thiết bị tủ ATS 51 Bảng 5.4: Bảng biến giá trị chương trình điều khiển 54 vi Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Qn DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1: MCB pha HDB9H Hình 1.2: CONTACTER LC1D25 Hình 1.3: Relay RU4S – A220 Hình 1.4: Sơ đồ đấu dây Hình 1.5: Cấu tạo máy biến dòng Hình 1.6: Đồng hồ đa PM5350 Hình 1.7: Kết nối pha dây, dùng CT 10 Hình 1.8: Rơ le bảo vệ Mikro MU250 11 Hình 1.9: Sơ đồ dây MU250 12 Hình 1.10: Hình ảnh mặt trước MU250 12 Hình 1.11: Hình ảnh cầu chì 14 Hình 1.12: Hình ảnh thiết bị mạng Draytek 15 Hình 2.1: Các khối PLC 18 Hình 2.2: Hình ảnh điều khiển logic TM241CE40R: 21 Hình 2.3: Hình ảnh thành phần điều khiển 23 Hình 2.4: Hình ảnh trạng thái led 24 Hình 2.5: Hình ảnh kích thước PLC 26 Hình 2.6: Cấu trúc Modbus RTU 27 Hình 3.1: Hình ảnh giao diện somachine 29 Hình 3.2: Hình ảnh giao diện tạo project 30 Hình 3.3: New Project Assistant 31 Hình 3.4: Ngơn ngữ lập trình 31 Hình 3.5: Chọn thiết bị TM241CE40R 32 Hình 3.6: Giao diện làm việc 32 Hình 3.7: Giao diện viết chương trình 33 Hình 4.1: Hình ảnh sơ đồ khối cung cấp liệu trực quan 38 Hình 4.2: Hình ảnh sau đăng nhập vào mạng Dray Tek 39 Hình 4.3: Hình ảnh giao diện Web sau đăng nhập vào thành công 43 Hình 5.1: Hình ảnh thông số động lựa chọn 45 Hình 5.2: Mặt trước tủ ATS 47 Hình 5.3: Mặt tủ ATS 48 Hình 5.4: Hình ảnh bảng vẽ mạch động lực tủ ATS 49 Hình 5.5: Hình ảnh mạch điều khiển tủ ATS 49 vii Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân Hình 5.6: Hình ảnh mạch điều khiển PLC tủ ATS 50 Hình 5.7: Lưu đồ giải thuật 52 Hình 5.8: Chương trình điều khiển PLC 55 Hình 5.9: Khai báo register 56 Hình 5.10: Gán giá trị vào ghi 57 Hình 5.11: Hình ảnh giao diện tủ ATS visualization 58 Hình 5.12: Hình ảnh thực tế mặt vỏ tủ ATS 59 Hình 5.13: Hình ảnh bên tủ ATS 60 viii Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, điện truyền tải từ nhà máy phát điện đến phụ tải phải qua trạm biến áp Việc chuyển tải từ lưới đến hộ dùng điện xảy cố đường dây mất: pha đứt dây bị ngược pha, điện áp dịng khác có trị số danh định bị tải ngắn mạch Các cố phụ thuộc vào nhiều yếu tố hỏng đường dây cung cấp thời tiết mưa bão, đổ vào đường dây, xảy cố trạm biến áp Hiện tượng điện cố khơng thể xảy phụ tải đặc biệt, yêu cầu cấp điện liên tục 24/24 như: Bệnh viện, văn phịng phủ, hội trường quốc hội, ngân hàng nhà nước, đại sứ quán, khách sạn cao cấp… Do vậy, cần phải có nguồn dự phịng để xảy cố nguồn sử dụng ta đưa nguồn dự phịng vào phụ tải cắt nguồn lưới khỏi tải Nhưng để giảm thời gian điện phụ tải tránh hậu đáng tiếc xảy ra, nguồn điện dự phòng thiết phải kèm với thiết bị tự động đổi nguồn ATS (Automatic Transfer Switch) Với đồ án thiết kế tự động chuyển đổi nguồn ATS Lưới – Máy phát dùng PLC ix Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân Hình 5.4: Hình ảnh bảng vẽ mạch động lực tủ ATS Hình 5.5: Hình ảnh mạch điều khiển tủ ATS 49 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân Hình 5.6: Hình ảnh mạch điều khiển PLC tủ ATS Ký hiệu Tên Chức R1 Relay Kích nguồn lưới R2 Relay Kích máy phát R3 Relay Duy trì hoạt động K1 R4 Relay Duy trì hoạt động K2 R5 Relay R6 Relay 50 Bảo vệ tải máy phát pha Bảo vệ tải máy phát pha Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân K1 Contactor K2 Contactor Duy trì hoạt động tải điện lưới Duy trì hoạt động tải Bảng 5.3: Bảng ký hiệu thiết bị tủ ATS 51 máy phát Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân 5.2 Lưu đồ giải thuật: Hình 5.7: Lưu đồ giải thuật 52 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân Nguyên lý hoạt động: Khi gặp cố điện lưới, hệ thống điều khiển tủ ATS tự động ngắt phụ tải khỏi nguồn lưới khởi động nguồn dự phịng,đóng nguồn điện từ máy phát sang phụ tải khoảng thời gian giây Sau có điện lưới trở lại, hệ thống điều khiển chờ khoảng thời gian -7 giây ( mô phỏng, thực tế từ đến phút ) để đảm bảo điện lưới hoạt động ổn định, sau ngắt nguồn máy phát, chuyển sang nguồn lưới để phụ tải hoạt động bình thường Tất hoạt động tủ ATS giám sát thông qua webserver 5.3 Chương trình điều khiển Kiểu biến Tên Địa Kiểu liệu Ghi VAR_INPUT I0 %IX0.0 BOOL TRIP TRANS VAR_INPUT I1 %IX0.1 BOOL AUTO VAR_INPUT I2 %IX0.2 BOOL TRANS VAR_INPUT I3 %IX0.3 BOOL GEN VAR_INPUT I4 %IX0.4 BOOL VAR_INPUT I5 %IX0.5 BOOL VAR_INPUT I6 %IX0.6 BOOL VAR_INPUT I7 %IX0.7 BOOL VAR_INPUT I8 %IX0.8 BOOL VAR_OUTPUT Q1 %QX0.4 BOOL VAR_OUTPUT Q2 %QX0.5 BOOL VAR_OUTPUT Q3 %QX0.6 BOOL VAR_INPUT M0 BOOL VAR_OUTPUT M1 BOOL VAR_OUTPUT M2 BOOL VAR_OUTPUT M3 BOOL 53 OFF Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân VAR_OUTPUT M4 BOOL VAR_OUTPUT M5 BOOL Đèn TRIP Auto VAR_OUTPUT M6 BOOL Đèn MAN VAR_OUTPUT M7 BOOL Đèn SUPPLY VAR_OUTPUT M8 BOOL ĐÈN TRIP ( GEN ) VAR_OUTPUT M9 BOOL VAR_OUTPUT M10 BOOL VAR_OUTPUT M11 BOOL VAR T1 T_ON VAR T2 T_ON VAR T3 T_ON Bảng 5.4: Bảng biến giá trị chương trình điều khiển 54 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân Hình 5.8: Chương trình điều khiển PLC 55 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Qn Hình 5.9: Khai báo register 56 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân Hình 5.10: Gán giá trị vào ghi 5.4 Thi cơng mơ hình thực tế 5.4.1 Giao diện tủ ATS Visualization: 57 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân Hình 5.11: Hình ảnh giao diện tủ ATS visualization 5.4.2 Mơ hình thực tế tủ ATS: 58 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Qn Hình 5.12: Hình ảnh thực tế mặt ngồi vỏ tủ ATS 59 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Qn Hình 5.13: Hình ảnh bên tủ ATS 60 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân KẾT LUẬN Những mục tiêu đạt được: - Biết lựa chọn, tính tốn chọn dây dẫn - Biết thêm thiết bị điện - Thiết kế vẽ tủ ATS nắm vững nguyên lý hoạt động - Lập trình PLC để điều khiển tủ ATS - Hiểu biết webserver thiết kế giao diện wedserver giám sát trạng thái hoạt động tủ ATS Những mặt hạn chế hướng phát triển: Hạn chế: - Chưa thể điều khiển tủ ATS qua SMS websever - Cách xếp thiết bị điện tủ chưa hợp lý Hướng phát triển đồ án: - Điều khiển tủ ATS thông qua SMS - Sử dụng dễ dàng, dễ hiểu - Giám sát điều khiển bằng điện thoại thơng minh 61 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Qn LỜI KẾT Sau hoàn thành đồ án tốt nghiệp chúng em rút nhiều kinh nghiêm giúp ích cho công việc sau chúng em: - Tiếp xúc nhiều hiểu nguyên lí hoạt động nhiều khí cụ điện - Nắm nội dung thiết kế tủ biết cách chọn thiết phù hợp - Biết cách hoạt động theo nhóm, tập thể - Biết hạn chế thân, rút kinh nghiệm để hoàn thiện thân nhiều - Tìm hiểu điều khiển ATS, ứng dụng vai trị đời sống thực tế Hiểu kết cấu Nguyên lí làm việc - Kết hợp ứng dụng PLC vào ATS để đưa chương trình điều khiển hợp lý Do thời gian trình độ thân có hạn nên chắn thiết kế không tránh khỏi sai sót định Bởi nhóm em mong góp ý, dạy thầy để chúng em rút kinh nghiệm cho công việc thực tế sau Cuối em xin cảm ơn chân thành cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình thầy Nguyễn Quân giúp đỡ Công ty Green Power, Thầy Cơ mơn tận tình dạy bảo giúp đỡ chúng em suốt trình học tập Một lần em xin chân thành cảm ơn! 62 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Quân TÀI LIỆU THAM KHẢO https://www.schneider-electric.com Giáo trình thiết bị điện - Lê Thành Bắc (Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội - 2003) Diễn đàn PLC Việt Nam, www.PLCvietnam.com.vn Diễn đàn PLC Việt Nam http://webdien.com M241_PLC_Modicon-Hardware_Guide_2014ENG SoMachine and OPC server 63 ... tài Thiết kế lắp ráp tủ ATS điều khiển PLC - Nội dung Tính tốn lựa chọn thiết bị phù hợp Lập trình điều khiển contacter để cấp điện cho tải có cố - Nhiệm vụ Hồn thành sản phẩm mơ hình tủ ATS. .. 37 CÁC BƯỚC TẠO MỘT CÁI VISULIZATION 38 4.2 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ TỦ ATS 44 5.1 TÍNH TỐN THIẾT KẾ TỦ ATS 44 5.2 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT: 52 5.3 CHƯƠNG TRÌNH... 5.2: Mặt trước tủ ATS 47 Hình 5.3: Mặt tủ ATS 48 Hình 5.4: Hình ảnh bảng vẽ mạch động lực tủ ATS 49 Hình 5.5: Hình ảnh mạch điều khiển tủ ATS