Thiết kế lắp ráp tủ ats bằng plc

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN *****  ***** KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP TỦ ATS BẰNG PLC GVHD: NGUYỄN QUÂN LỚP: DHDI11BTT SVTH: ĐOÀN PHƯỚC AN 15017461 NGUYỄN TUẤN ĐẠT 15018531 TRẦN GIA PHÚ 15016961 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên giao đề tài Đoàn Phước An MSSV: 15017461 Nguyễn Tuấn Đạt MSSV: 15018531 Trần Gia Phú MSSV: 15016961 Tên đề tài THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP TỦ ATS BẰNG PLC Nội dung thực − Giới thiệu đề tài − Tổng quan PLC − Mạch động lực tủ ATS − Chương trình điều khiển kết nối − Lắp đặt tủ ATS − Ưu , nhược điểm − Kết luận Kết đạt − Hiểu nguyên lý hoạt động tủ ATS − Hồn thành mơ hình, vận hành ổn định tủ ATS − Hồn thành báo cáo thời gian yêu cầu Giáo viên hướng dẫn Sinh viên Đoàn Phước An 15017461 Nguyễn Tuấn Đạt 15018531 Trần Gia Phú 15016961 i Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú MỤC LỤC PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP .i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH .v DANH MỤC BẢNG .vi CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Sơ lược ATS Ưu điểm Nhược điểm .3 Nguyên lý tủ ATS Lựa chọn tủ ATS CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ PLC 2.1 Giới thiệu PLC Nguyên lí hoạt động .6 Ứng dụng PLC 2.2 LOGO .7 Tính logo LOGO 12/24 RC Phạm vi sử dụng 10 CHƯƠNG MẠCH ĐỘNG LỰC TỦ ATS .11 3.1 Các phần tử khí cụ điện 11 CB 11 Contactor 13 Nút nhấn 14 Công tắc 15 Rơle trung gian 16 3.2 Mạch động lực 17 Phần khung tủ 17 Sơ đồ mạch động lực .19 iii Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN - KẾT NỐI 21 4.1 Lưu đồ thuật toán 21 4.2 Sơ đồ mạch điều khiển 22 4.3 Chương trình điều khiển 23 CHƯƠNG LẮP ĐẶT TỦ 27 5.1 Danh sách vật tư 27 5.2 Hình ảnh thiết kế bố trí tủ ATS 28 5.3 Hình ảnh hồn thiện tủ ATS 30 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ 32 6.1 Ưu điểm 32 6.2 Nhược điểm 32 KẾT LUẬN 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 PHỤ LỤC .35 LỜI CẢM ƠN 39 iv Khóa luận tốt nghiệp Đồn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý đơn giản hệ thống ATS Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý giản đồ thời gian Hình 2.1 Cấu trúc hoạt động hệ thống PLC Hình 2.2 Bộ điều khiển logic lập trình ( PLC ) .6 Hình 2.3 Chu trình làm việc PLC .6 Hình 2.4 Ứng dụng PLC S7-200 .7 Hình 2.5 Logo 12/24 rc Hình 2.6 Sơ đồ đấu dây ngõ vào .9 Hình 2.7 Sơ đồ đấu dây ngõ Hình 2.8 Ứng dụng logo thực tế 10 Hình 3.1 Một số loại CB pha cực 11 Hình 3.2 Cấu tạo CB .12 Hình 3.3 Contactor 3P LS .13 Hình 3.4 Mặt cắt contactor 13 Hình 3.5 Nút nhấn 14 Hình 3.6 Cơng tắc 15 Hình 3.7 Relay trung gian 17 Hình 3.8 Sơ đồ mạch động lực 19 Hình 4.1 Sơ đồ mạch điều khiển 22 Hình 4.2 Chương trình điều khiển 23 Hình 4.3 Ngõ vào I5 tác động .24 Hình 4.4 I1 tác động báo lưới tốt 25 Hình 4.5 I3 tác động báo lưới pha 25 Hình 4.6 Cả nguồn lưới nguồn máy phát bị cố 26 Hình 4.7 Nguồn lưới nguồn máy phát khắc phục cố 26 Hình 5.1 Hình vẽ bố trí thiết bị mặt ngồi tủ 28 Hình 5.2 Hình vẽ bố trí thiết bị mặt tủ 29 Hình 5.3 Hình chụp mặt tủ 30 Hình 5.4 Hình chụp mặt tủ 31 v Khóa luận tốt nghiệp Đồn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú DANH MỤC BẢNG Bảng 5.1 Danh sách vật tư .27 vi Khóa luận tốt nghiệp Đồn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Điện nguồn động lực, nguồn lượng cho thiết bị sản xuất đời sống, làm cho trình sản xuất tự động hóa sống người trở nên văn minh đại Q trình cơng nghiệp hóa hiên đại hóa kéo theo nhu cầu sử dụng điện ngày cao dẫn tới tình trạng thiếu hụt điện chất lượng điện suy giảm Chất lượng điện xấu (điện áp thấp) làm giảm hiệu suất lao động, ảnh hưởng lớn đến sản lượng chất lượng sản phẩm, gây thu lỗ cho doanh nghiệp nhà máy, xí nghiệp tổ hợp sản xuất cần đặt thêm máy phát dự phòng, điện lưới dùng máy điện cấp điện cho phụ tải quan trọng Ngày công nghiệp, sinh hoạt có hộ tiêu thụ đặc biệt ví dụ nguồn điện cấp cho thiết bị cấp cứu bệnh viện, hay nguồn điện cấp cho trung tâm điện toán, hệ thống SCADA - hệ thống kiểm tra điều khiển thu thập liệu, cơng trình quan trọng cấp quốc gia Hội trường quốc hội, Nhà khách phủ, Ngân hàng nhà nước, Đại sứ quán, khu quân sự, sân bay, hải cảng, khách sạn cao cấp,… phải đảm bảo cấp điện mức độ cao với tình khơng để điện điều gây thiệt hại nghiêm trọng người Thiết bị tự động chuyển nguồn ATS (Automatic Transfer Switch) đảm bảo yêu cầu cung cấp nguồn liên tục cho phụ tải đặc biệt 1.2 Sơ lược ATS ATS (Automatic Transfer Switch) hệ thống dùng chuyển đổi phụ tải (load) cung cấp từ lưới điện (Main Utility) sang nguồn dùng máy phát điện (Generator), lưới điện xảy cố (mất điện, pha, điện áp nguồn giảm thấp hay tăng cao…) ngược lại lưới điện có trở lại Khi lưới điện hoạt động ổn định bình thường trở lại, hệ thống ATS chuyển đổi phụ tải vận hành với lưới điện sau dừng máy phát điện dự phịng Hệ thống ATS hoạt động hai chế độ Automatic (tự động) Manual (bằng tay) phải đảm bảo chức bảo vệ cho hệ thống Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý đơn giản hệ thống ATS Tùy theo tính tốn kinh tế kỹ thuật hộ tiêu thụ mà sử dụng nguồn dự phịng cho hợp lí Dựa vào lưới điện dự phòng mà ta phân ATS thành loại : − ATS nguồn lưới – nguồn lưới dự phòng − ATS nguồn lưới – nguồn máy phát Khóa luận tốt nghiệp Đồn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú Ưu điểm Hệ thống ATS giúp đảm bảo cung cấp điện cách liên tục với thời gian chuyển mạch bé So với hệ thống khác hệ thống ATS coi đơn giản, tối ưu, dễ vận hành nhất, làm việc chắn có độ tin cậy làm việc cao Tuy nhiên số phụ tải đặc biệt (thơng tin liên lạc, viễn thơng) cần dùng loại nguồn khác UPS Nhược điểm ATS phát cố nguồn điện phát tín hiệu cảnh báo khơng khắc phục cố Nguồn ni PLC địi hỏi ln ln phải trì bắt buộc dùng pin hay acquy mà không sử nguồn điện từ lưới hay máy phát Nguyên lý tủ ATS Khi nguồn lưới xảy cố (mất pha, trung tính, áp, thấp áp, điện…) ATS ngừng cung cấp nguồn lưới vào phụ tải, khởi động máy phát điện sau đóng nguồn điện cung cấp từ máy phát vào phụ tải Đồng thời, hệ thống ổn định, tự chuyển nguồn để tắt máy phát Khi nguồn máy phát gặp cố ATS phát tín hiệu cảnh báo đồng thời ngắt nguồn điện từ máy phát Khóa luận tốt nghiệp Đồn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú Khi I1 tác động (Lưới tốt ) điểm điểm thường đóng I1 đóng lại chuyển tín hiệu xữ lí để xuất Q1 sau 5s ( đóng điện lưới CM ) Hình 4.4 I1 tác động báo lưới tốt Khi đóng điện mà I3 lại bị tác động tức lưới bị pha mạch tự động ngắt lưới ngay, sau 5s máy phát phát điện áp chuẩn >= 0.9 Uđm đóng tải vào máy phát Hình 4.5 I3 tác động báo lưới pha 25 Khóa luận tốt nghiệp Đồn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú Khi lưới chưa kịp khôi phục mà I4 tác động ( máy phát gặp cố ) lập tải với nguồn điện Hình 4.6 Cả nguồn lưới nguồn máy phát bị cố Sau thời gian lưới máy phát phục hồi (I1,I2 tác động) đóng tải vào lưới sau 5s, máy phát chạy khơng tải để làm mát sau thời gian ngừng lại để nghỉ Hình 4.7 Nguồn lưới nguồn máy phát khắc phục cố 26 Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú CHƯƠNG LẮP ĐẶT TỦ 5.1 Danh sách vật tư Bảng 5.1 Danh sách vật tư Tên thiết bị Logo 12/24RC MCCB Contactor SA SV Đồng hồ đo Ampe Đồng hồ đo Volt Đồng hồ đo tần số Cầu chì Nút nhấn Biến dịng Đèn báo pha Nguồn 24V Rơle trung gian 14 chân 24VDC Công tắc xoay vị trí Cơng tắc xoay vị trí Rơle trung gian 14 chân 220V Số lượng (Cái) 2 2 2 6 1 27 Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú 5.2 Hình ảnh thiết kế bố trí tủ ATS Hình 5.1 Hình vẽ bố trí thiết bị mặt ngồi tủ 28 Khóa luận tốt nghiệp Đồn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú Hình 5.2 Hình vẽ bố trí thiết bị mặt tủ 29 Khóa luận tốt nghiệp Đồn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú 5.3 Hình ảnh hồn thiện tủ ATS Hình 5.3 Hình chụp mặt ngồi tủ Sau vận hành thử nghiệm thấy tủ làm việc ổn định.Các thiết bị lựa chọn phù hợp với yêu cầu tải,đảm bảo làm việc ổn định lâu dài 30 Khóa luận tốt nghiệp Đồn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú Hình 5.4 Hình chụp mặt tủ 31 Khóa luận tốt nghiệp Đồn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ 6.1 Ưu điểm Tủ ATS thiết kế tiện lợi cho sử dụng, dễ lắp ráp , khả tùy biến cao, chọn nhiều chế độ hoạt động, thông số kỹ thuật cao… dễ dàng thay gặp cố bảo dưỡng dễ dàng kết nối với hệ thống quản lý cấp cao Nhằm mục tiêu tăng độ tin cậy cung cấp điện, làm giảm sơ đồ cung cấp điện 6.2 Nhược điểm Giá thành cao, tốn diện tích… thích hợp với ứng dụng có yêu cầu cao.Chất lượng tủ ATS phụ thuộc vào đơn vị thiết kế tay nghề người thi công.Thời gian thi công, lắp đặt lâu phải tự gia công, lắp ráp phụ kiện liên quan Về thực tế chưa khai thác nhiều để đưa vào báo cáo Cần phải cải tiến để sản phẩm ưu việt hơn, phù hợp cho việc áp dụng công nghệ vào hộ tiêu thụ 32 Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú KẾT LUẬN Qua thời gian thực Khoá luận “ Thiết kế lắp ráp tủ ATS ” chúng em rút nhiều kinh nghiệm giúp ích cho công việc sống sau : − Nhận hạn chế thân, rút kinh nghiệm để hoàn thiện thân − Nâng cao khả làm việc nhóm để hồn thành cơng việc tiến độ − Chủ động xử lí công việc, thực đúng, đầy đủ yêu cầu giao − Hệ thống lại kiến thức chuyên môn thực tế Có nhìn sâu rộng ngành học − Khả giao tiếp cải thiện Kĩ mềm thân trao dồi, rèn luyện hoàn thiện − Rèn luyện tự tin, mạnh dạn trao đổi chia sẻ kiến thức − Tiếp xúc nhiều hiểu nguyên lý nhiều khí cụ điện − Biết cách thiết kế, cách chọn lắp ráp thiết bị phù hợp − Tìm hiểu điều khiển ATS, ứng dụng vai trị đời sống thực tế Hiểu cấu trúc bản, nguyên lí làm việc Đề tài đòi hỏi nghiên cứu lý thuyết lẫn thực tế, ứng dụng sử dụng thời gian trình độ thân cịn nhiều hạn chế nên việc tìm hiểu có giới hạn, khơng tránh khỏi sai sót Rất mong góp ý Thầy (Cơ) 33 Khóa luận tốt nghiệp Đồn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình thực hành Cung cấp điện (Trường Đại học Cơng Nghiệp tp.HCM) [2] Giáo trình PLC Đại học Công nghiệp (Trường Đại học Công Nghiệp tp.HCM) [3] Trần Thế Sang, Nguyễn Ngọc Phương, Giáo trình PLC lập trình ứng dụng cơng nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật [4] Giáo trình thực tập sở kỹ thuật điện (Trường Đại học Công Nghiệp tp.HCM) [5] CTTNHHTM&DVKTS.I.S, Hướng dẫn sử dụng LOGO! Siemens 34 Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú PHỤ LỤC Lập trình trực tiếp Logo Bước 1: Cấp nguồn cho Logo Bước 2: Nhấn nút để hiển thị hình Bước 3: Dùng phím mũi tên để lựa chọn Programming Bước 4: Để bắt đầu viết chương trình nhấn phím phím mũi tên để lựa chọn khối chức ngõ vào phù hợp Bước 5: Dùng phím nhấn đồng thời Bước 6: Nhấn di chuyển dấu nháy sang bên phải hình tiếp tục lựa chọn khối chức ngõ để chọn ngõ Và tiếp tục hoàn thành Bước :Sau hồn thành trở lại hình phím di chuyển chọn Start Program để chạy chương trình Tổng quan họ Logo Version có hình hiển thị, ngõ vào số ngõ số Version khơng có hình hiển thị, ngõ vào số Modul số, ngõ vào ngõ Modul số, ngõ vào ngõ Modul analog, ngõ vào analog ngõ Modul truyền thơng 35 dùng Khóa luận tốt nghiệp Đoàn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú Tạo chương trình với ngơn ngữ ladder Mở chương trình LOGO! Soft Comfort Nhấp vào mũi tên button New chon new ladder diagram(LAD) new function block diagram (FBD) Cách lấy hàm ngõ vào, ngõ trực quan tương tự FBD Nhấp kéo thả khối chức hình lập trình Khả mở rộng LOGO: Đối với version LOGO! 12/24 RC/RCo LOGO! 24/24o:Khả mở rộng: modul digital modul analog: 36 Khóa luận tốt nghiệp Đồn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú Đối với version LOGO! 24 RC/RCo LOGO! 230 RC/Rco:Khả mở rộng: modul digital modul analog: Các hàm (BF): LoGo có hàm sau: 37 Khóa luận tốt nghiệp Đồn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú Ngoài hàm giới thiệu tài liệu nhà cung cấp Siemens LOGO! tìm đọc lúc cơng cụ google.com Hoặc tìm hiểu thơng qua chương trình phần mềm LOGO! Comfort Soft hãng Các hàm đặc biệt ( SF:special functions ): Các hàm đặc biệt có LoGo liệt kê bảng sau: Ngoài hàm đặc biệt SF giới thiệu tài liệu nhà cung cấp Siemens LOGO!thể tìm đọc lúc cơng cụ google.com Hoặc tìm hiểu thơng qua chương trình phần mềm LOGO! Comfort Soft hãng 38 Khóa luận tốt nghiệp Đồn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận thời gian quy định chúng em chân thành gửi lòng biết ơn đến : Trường Đại học Công nghiệp tạo điều kiện cho tơi có mơi trường học tập tốt suốt thời gian chúng em học tập, nghiên cứu trường Thầy Nguyễn Quân -Giáo viên hướng dẫn tận tình giúp đỡ suốt trình thực đề tài.Giúp chúng em hướng thời gian thực Tất Thầy (Cô) khoa Điện giảng dạy kiến thức suốt thời gian em học tập trường Đại học Công Nghiệp tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm chúng em hồn thành tốt Khóa luận Tuy nhiên kiến thức chun mơn hạn chế thân thiếu nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên nội dung báo cáo không tránh khỏi thiếu xót,rất mong nhận góp ý, bảo thêm quý thầy cô để báo cáo hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn 39 ... tài THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP TỦ ATS BẰNG PLC Nội dung thực − Giới thiệu đề tài − Tổng quan PLC − Mạch động lực tủ ATS − Chương trình điều khiển kết nối − Lắp đặt tủ ATS − Ưu , nhược điểm − Kết luận Kết... điều khiển 23 CHƯƠNG LẮP ĐẶT TỦ 27 5.1 Danh sách vật tư 27 5.2 Hình ảnh thiết kế bố trí tủ ATS 28 5.3 Hình ảnh hồn thiện tủ ATS 30 CHƯƠNG ĐÁNH... Hình ảnh thiết kế bố trí tủ ATS Hình 5.1 Hình vẽ bố trí thiết bị mặt ngồi tủ 28 Khóa luận tốt nghiệp Đồn Phước An – Nguyễn Tuấn Đạt - Trần Gia Phú Hình 5.2 Hình vẽ bố trí thiết bị mặt tủ 29 Khóa