xây dựng hệ thống gồm máy tính điều khiển giám sát, trạm điều khiển cục và hệ thống bơm nước

Nội dung: xây dựng hệ thống gồm máy tính điều khiển giám sát, trạm điều khiển cục và hệ thống bơm nước trong đó:P: điểm đo áp suất (có điều khiển và cảnh báo) có dải đo từ [0 - 5] bar, điểm làm việc là 3.5 bar.L: điểm đo mức (cảnh báo) có dải đo từ [o - 5] m.RUN: đèn báo hệ thống đang làm việc.HAP: đèn cảnh báo áp suất cao (lớn hơn 4.5 bar).LAL: đèn cảnh báo mức thấp (nhỏ hơn 1.0m).HAL: đèn cảnh báo mức cao (lớn hơn 4m).START, STOP: hai nút nhấn khởi động và dừng hệ thống.

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 3 VÀ 4 ĐỀ 3 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Nhóm: 18 Lớp: tự động hóa 1 Khóa: 5 Nội dung: xây dựng hệ thống gồm máy tính điều khiển giám sát, trạm điều khiển cục và hệ thống bơm nước trong đó: P: điểm đo áp suất (có điều khiển và cảnh báo) có dải đo từ [0 - 5] bar, điểm làm việc là 3.5 bar. L: điểm đo mức (cảnh báo) có dải đo từ [o - 5] m. RUN: đèn báo hệ thống đang làm việc. HAP: đèn cảnh báo áp suất cao (lớn hơn 4.5 bar). LAL: đèn cảnh báo mức thấp (nhỏ hơn 1.0m). HAL: đèn cảnh báo mức cao (lớn hơn 4m). START, STOP: hai nút nhấn khởi động và dừng hệ thống. PHẦN BÁO CÁO: Mục lục: PHẦN 1. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay nhu cầu tiêu thụ năng lượng ngày càng tăng dần và đã có rất nhiều cảnh báo về tiết kiêm năng lượng. Các nghành công nghiệp nói chung và ngành nước nói chung vẫn sử dụng công nghệ truyền động không thích hợp,điều khiển thụ động, không linh hoạt. Đối với nhà máy nước, yếu tố cấu thành giá nước bị chi phối phần lớn bởi chi phí điện bơm nước( 30-35%). Trước đây tồn tại quan điểm việc đầu tư vào tiết kiệm năng lượng là một công việc tốn kém và không mang lại hiệu quả thiết thực. Với công nghệ biến tần tính toán đã chỉ ra việc đầu tư vào hệ thống điều khiển tiết kiệm năng lượng cho trạm bơm cấp II có thời gian hoàn vốn đầu tư hết sức ngắn và giảm được chi phí cho công tác quản lý vạn hành thiết bị.Máy bơm và quạt gió là những ứng dụng rất thích hợp với truyền động biến đổi tốc độ tiết kiệm năng lượng. Trong phạm vi đồ án , chúng ta chỉ đề cập tới việc sử dụng thiết bị biền tần trong điều khiển tốc độ tiết kiệm năng lượng cho các máy bơm và ổn định áp suất trong đường ống cấp nước. PHẦN 2. PHƯƠNG PHÁP ĐO  Phương pháp đo áp suất Phương pháp đo áp suất phụ thuộc vào dạng áp suất  Đo áp suất tĩnh - Đo trực tiếp chất lưu thong qua 1 lỗ khoan trên thành bình - Đo gián tiếp thong qua biến dạng của thành bình dưới tác động của áp suất  Đo áp suất động - Dựa theo nguyên tức chung là đo hiệu suất tổng và áp suất tĩnh - Có thể đo bằng cách đặt áp suất tổng lên màng trước, đặt áp suất tĩnh lên màng sau của màng đo, tín hiệu đưa ra là đọ chênh lệch giữa áp suất tổng và áp suất tĩnh - Áp suất có đơn vị đo là pascal (Pa) - Trong công nghiệp còn dùng đơn vị đo là bar (1bar= 10^5 Pa) Công thức xác định dF: lực tác dụng dS: diện tích thành ống chị lực tác dụng  Phương pháp đo mức chất lỏng Có hai dạng đo: đo liên tục và xác định theo ngưỡng. Khi đo liên tục biên độ hoặc tần số của tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu còn lại trong bình chứa. Khi xác định theo ngưỡng, cảm biến đưa ra tín hiệu dạng nhị phân cho biết thông tin về tình trạng hiện tại mức ngưỡng có đạt hay không. Có ba phương pháp hay dùng trong kỹ thuật đo và phát hiện mức chất lưu: - Phương pháp thuỷ tĩnh dùng biến đổi điện. - Phương pháp điện dựa trên tính chất điện của chất lưu. - Phương pháp bức xạ dựa trên sự tương tác giữa bức xạ và chất lưu. Một số loại cảm biến đo mức chất lưu * Cảm biến độ dẫn Các cảm biến loại này dùng để đo mức các chất lưu có tính dẫn điện (độ dẫn điện ~ 50μScm -1 ). Trên hình 20.22 giới thiệu một số cảm biến độ dẫn đo mức thông dụng. Hình 20.22: Cảm biến độ dẫn a) Cảm biến hai điện cực b) Cảm biến một điện cực c) Cảm biến phát hiện mức Sơ đồ cảm biến hình 20.22a gồm hai điện cực hình trụ nhúng trong chất lỏng dẫn điện. Trong chế độ đo liên tục, các điện cực được nối với nguồn nuôi xoay chiều ~ 10V (để tránh hiện tượng phân cực của các điện cực). Dòng điện chạy qua các điện cực có biên độ tỉ lệ với chiều dài của phần điện cực nhúng chìm trong chất lỏng. Sơ đồ cảm biến hình 20.22b chỉ sử dụng một điện cực, điện cực thứ hai là bình chứa bằng kim loại. Sơ đồ cảm biến hình 20.22c dùng để phát hiện ngưỡng, gồm hai điện cực ngắn đặt theo phương ngang, điện cực còn lại nối với thành bình kim loại,vị trí mỗi điện cực ngắn ứng với một mức ngưỡng. Khi mức chất lỏng đạt tới điện cực, dòng điện trong mạch thay đổi mạnh về biên độ. * Cảm biến tụ điện Khi chất lỏng là chất cách điện, có thể tạo tụ điện bằng hai điện cực hình trụ nhúng trong chất lỏng hoặc một điện cực kết hợp với điện cực thứ hai là thành bình chứa nếu thành bình làm bằng kim loại. Chất điện môi giữa hai điện cực chính là chất lỏng ở phần điện cực bị ngập và không khí ở phần không có chất lỏng. Việc đo mức chất lưu được chuyển thành đo điện dung của tụ điện, điện dung này thay đổi theo mức chất lỏng trong bình chứa. Điều kiện để áp dụng phương pháp này hằng số điện môi của chất lỏng phải lớn hơn đáng kể hằng số điện môi của không khí (thường là gấp đôi). Trong trường hợp chất lưu là chất dẫn điện, để tạo tụ điện người ta dùng một điện cực kim loại bên ngoài có phủ cách điện, lớp phủ đóng vai trò chất điện môi còn chất lưu đóng vai trò điện cực thứ hai. PHẦN 3. TÌM HIỂU VỀ PLC I. Khái quát về PLC 1. PLC là gì - PLC (programable logic controller): là thiết bị điều khiển logic lập trình được, hay thiết bị logic khả trình cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. * Sơ đồ khối: Hình 1-1: Sơ đồ thiết bị PLC - PLC có đầy đủ chức năng và tính toán như vi sử lý. Ngoài ra, PLC có tích hợp thêm một số hàm chuyên dùng như bộ điều khiển PID, dịch chuyển khối dữ liệu, khối truyền thông… *Đánh giá ưu nhược điểm của bộ PLC Trước đây, bộ PLC thường rất đắt, khả năng hoạt động bị hạn chế và quy trình lập trình phức tạp. Vì những lý do đó mà PLC chỉ được dùng trong những nhà máy và các thiết bị đặc biệt. Ngày nay do giảm giá liên tục, kèm theo tăng khả năng của PLC dẫn đến kết quả là ngày càng được áp dụng rộng rãi cho các thiết bị máy móc. Các bộ PLC đơn khối với 24 kênh đầu vào và 16 kênh đầu ra thích hợp với các máy tiêu chuẩn đơn, các trang thiết bị liên hợp. Còn các bộ PLC với nhiều khả năng ứng dụng và lựa chọn được dùng cho những nhiệm vụ phức tạp hơn. Có thể kể ra các ưu điểm của PLC như sau: + Chuẩn bị vào hoạt động nhanh: Thiết kế kiểu module cho phép thích nghi nhanh với mọi chức năng điều khiển. Khi đã được lắp ghép thì PLC sẵn sàng làm việc ngay. Ngoài ra nó còn được sử dụng lại cho các ứng dụng khác dễ dàng. + Độ tin cậy cao: Các linh kiện điện tử có tuổi thọ dài hơn các thiết bị cơ- điện. Độ tin cậy của PLC ngày càng tăng, bảo dưỡng định kỳ thường không cần thiết còn với mạch rơle công tắc tơ thì việc bảo dưỡng định kỳ là cần thiết. + Dễ dàng thay đổi chương trình: Những thay đổi chương trình được tiến hành đơn giản. Để sửa đổi hệ thống điều khiển và các quy tắc điều khiển đang được sử dụng, người vận hành chỉ cần nhập tập lệnh khác, gần như không cần mắc nối lại dây (tuy nhiên, có thể vẫn phải nối lại nếu cần thiết). Nhờ đó hệ thống rất linh hoạt và hiệu quả. + Đánh giá nhu cầu đơn giản: Khi biết các đầu vào và các đầu ra thì có thể đánh giá được kích cỡ yêu cầu của bộ nhớ hay độ dài chương trình. Do đó, có thể dễ dàng và nhanh chóng lựa chọn PLC phù hợp với các yêu cầu công nghệ đặt ra. + Khả năng tái tạo: Nếu dùng nhiều PLC với quy cách kỹ thuật giống nhau thì chi phí lao động sẽ giảm thấp hơn nhiều so với bộ điều khiển rơle, đó là do giảm phần lớn lao động lắp ráp. + Tiết kiệm không gian: PLC đòi hỏi ít không gian hơn so với bộ điều khiển rơle tương đương. + Có tính chất nhiều chức năng: PLC có ưu điểm chính là có thể sử dụng cùng một thiết bị điều khiển cơ bản cho nhiều hệ thống điều khiển. Người ta thường dùng PLC cho các quá trình tự động linh hoạt vì dễ dàng thuận tiện trong tính toán, so sánh các giá trị tương quan, thay đổi chương trình và thay đổi các thông số. + Về giá trị kinh tế: Khi xét về giá trị kinh tế của PLC phải đề cập đến số lượng đầu ra và đầu vào. Quan hệ về giá thành với số lượng đầu vào/ra có dạng như hình 1-2. Trên hình 1-2 thể hiện, nếu số lượng đầu vào/ra quá ít thì hệ rơle tỏ ra kinh tế hơn, những khi số lượng đầu vào/ra tăng lên thì hệ PLC kinh tế hơn hẳn.   Hình 1-2 Khi tính đến giá cả của PLC thì không thể không kể đến giá của các bộ phận phụ không thể thiếu như thiết bị lập trình, máy in, băng ghi cả việc đào tạo nhân viên kỹ thuật. Nói chung những phần mềm để thiết kế lập trình cho các mục đích đặc biệt là khá đắt. Ngày nay nhiều hãng chế tạo PLC đã cung cấp chọn bộ đóng gói phần mềm đã được thử nghiệm, nhưng việc thay thế, sửa đổi các phần mềm là nhu cầu không thể tránh khỏi, do đó, vẫn cần thiết phải có kỹ năng phần mềm. Phân bố giá cả cho việc lắp đặt một PLC thường như sau: - 50% cho phần cứng của PLC. - 10% cho thiết kế khuân khổ chương trình. - 20% cho soạn thảo và lập trình. - 15% cho chạy thử nghiệm. - 5% cho tài liệu. Việc lắp đặt một PLC tiếp theo chỉ bằng khoảng 1/2 giá thành của bộ đầu tiên, nghĩa là hầu như chỉ còn chi phí phần cứng. Có thể so sánh hệ điều khiển rơle và hệ điều khiển PLC như sau: f Hệ rơle: + Nhiều bộ phận đã được chuẩn hoá. + Ít nhạy cảm với nhiễu. + Kinh tế với các hệ thống nhỏ. - Thời gian lắp đặt lâu. - Thay đổi khó khăn - Khó theo dõi và kiểm tra các hệ thống lớn, phức tạp.   - Cần bảo quản thường xuyên. - Kích thước lớn. f Hệ PLC + Thay đổi dễ dàng qua công nghệ phích cắm. + Lắp đặt đơn giản. + Thay đổi nhanh quy trình điều khiển. + Kích thước nhỏ. + Có thể nối với mạng máy tính. - Giá thành cao Bộ thiết bị lập trình thường đắt, sử dụng ít. 2. Các bộ phận chủ yếu và chức năng của chúng - Một PLC gồm có các phần cơ bản sau: + Bộ nguồn: Cung cấp nguồn thiết bị và các module mở rộng được kết nối vào. + CPU: xử lý, thực hiện các chương trình để điều khiển các tác vụ hoặc các quá trình. + Vùng nhớ. + Các ngõ vào/ra: Gồm các ngõ vào/ra số, vào/ra tương tự. Các ngõ vào dùng để nhận các tín hiệu từ bên ngoài đưa vào (cảm biến, công tắc), ngõ ra dùng để điều khiển các thiết bị ngoại vi trong quá trình. + Các cổng, module truyền thông ( CP: Communication Professor ): dùng để nối CPU với các thiết bị khác để kết nối thành mạng, xử lý thực hiện truyền thông giữa các trạm trong mạng. + Các loại module chức năng (FM : Function Module) : Ví dụ các loại module vòng kín, các module thực hiện logic mờ… - Phân loại: PLC thường được phân làm 2 loại theo cấu trúc phần cứng: + Kiểu hộp đơn, thường được sử dụng trong các thiết bị lập trình cỡ nhỏ, được cung cấp nguyên chiếc bao gồm cả bộ nguồn, bộ xử lý, bộ nhớ và các thiết bị nhập xuất + PLC kiểu module: Kiểu module gồm các module riêng cho bộ nguồn, bộ vi sử lý Các module thường được lập trình sẵn trên các rãnh bên trong hộp kim loại. Sự phối hợp module cần thiết tùy theo công dụng do người dùng xác định => linh hoạt 3. Cấu trúc bên trong của PLC Hình 1-2: Cấu trúc bên trong của PLC - Một hệ thống lập trình cơ bản phải gồm có 2 phần: Khối xử lý trung tâm ( CPU: Central Processing Unit) và hệ thống giao tiếp vào/ra ( I/O). Trong đó: - Thiết bị đầu vào gồm các thiết bị tạo ra tín hiệu tín hiệu điều khiển như nút nhấn, cảm biến, công tắc hành trình… - Input, Output : Các cổng nối phía đầu vào và ra của PLC hay các Module mở rộng - Cơ cấu chấp hành gồm các thiết bị điều khiển như: Chuông, đèn, contactor, động cơ, van, khí nén, heater, máy bơm, led hiển thị… - Chương trình điều khiển: Định ra quy luật thay đổi tín hiệu Output đầu ra theo tín hiệu Input đầu vào như mong muốn. Các chương trình điều khiển được tạo ra bằng cách sử dụng bộ lập trình chuyên dụng bằng tay ( Hand – Hold programmer PG) hoặc chạy bằng phần mềm điều khiển trên máy tính sau đó được nạp vào PLC thông qua cáp kết nối PLC với máy tính ( hay PG) - Khối điều khiển trung tâm: (CPU : Central Processing Unit) gồm ba phần: Bộ sử lý, hệ thống bộ nhớ và bộ nguồn cung cấp. [...]... phần mềm tạo dựng hệ SCADA và HMI rất mạnh của hãng SIEMENS hiện đang được dùng phổ biến trên thế giới và Việt Nam WinCC hiện có mặt trong rất nhiều lĩnh vực như sản xuất xi măng, giấy, théo, dầu khí,… WinCC là một hệ thống điều khiển trung lập có tính công nghiệp và có tính kỹ thuật, hệ thống màn hình hiển thị đồ họa và điều khiển nhiệm vụ trong sản xuất và tự động hóa quá trình Hệ thống này đưa... thị đồ họa, những thông báo, những lưu trữ và những báo cáo Nó là một trình điều khiển mạnh, nhanh chóng cập nhật các ảnh và những chức năng lưu trữ an toàn, bảo đảm một tính lợi ích cao đem lại cho người vận hành một giao diện trực quan dễ sử dụng, có khả năng giám sát và điều khiển quá trình công nghệ theo chế độ thời gian thực Ngoài những chức năng hệ thống, WinCC đưa ra những giao diện mở cho các... chuẩn ODBC và SQL, sự lồng ghép những đối tượng và những tài liệu được tích hợp bởi OLE2.0 và OLE Custom Controls (OCX) Những cơ chế này làm cho WinCC là một đối tác dễ hiểu, dễ truyền tải trong môi trường Windows Để xây dựng được giao diện HMI bằng phần mềm WinCC thì cấu hình phần cứng phải bao gồm thiết bị PLC S7-xxx và cấu hình phần cứng tối thiểu của máy tính cho việc sử dụng phần mềm WinCC và các... kỳ với sự thay đổi • Điều khiển sự kiện thời gian - Truyền dữ liệu từ những hệ thống tự động hóa theo những cách sau • Nhận • Yêu cầu b Những module chức năng - Hệ thống đồ họa (Graphic Designer): trình bày và nối quá trình bằng đồ họa - Soạn thảo hoạt động (Global Scrip): làm một dự án động cho những yêu cầu đặc biệt - Hệ thống thông báo (Alarm Logging): những thông báo đầu ra và báo đã nhận được thông... khối chương trình này tham chiếu với hệ điều hành và các chương trình khác (Local Block).Tại 1 thời điểm nhất định vùng Word Memory chỉ chưa 1 khối chương trình Sauk hi khối chương trình đó được thực hiện xong thì hệ điều hành sẽ xóa khối Work Memory và lắp vào khối chương trình kế tiếp * System Memory: là vùng nhớ chứa các bộ đếm vào/ra số (Q/I) các biến cỡ (M) và các thanh ghi C-Word, PV, T-Bit của... Input/Analog Output): module mở rộng vào/ra tương tự * Ví dụ: Module mở rộng SM 334 AI4/AO2x12Bit: +Module mở rộng với 4 đầu vào và 2 đầu ra tương tự, độ phân giải 12bit Giao tiếp với PLC qua cổng giao tiếp PROFIBUS + 4 đầu vào tương tự, gồm các đầu vào dòng(0-20mA), áp (0-10V), và đầu vào Pt 100 với các nhiệt điện trở +2 đầu ra số, đưa ra áp (0-10V) * Do yêu cầu bài toán và PLC được lựa chọn đã tích hợp... khởi động từ đây Từ cửa sổ WinCC Explorer có thể xâm nhập vào tất cả các thành phần mà một dự án giao diện người máy cần có cũng như việc xây dựng cấu hình cho các phần riêng rẽ đó - - Chức năng của WinCC Explorer WinCC Explorer gồm tất cả các chức năng quản lý phục vụ việc vào hệ thống của WinCC Tại đây bạn có thể đặt cấu hình (Computer, Tag,…) và khởi động mode Run-time Nhiêm vụ của quản lý dữ liệu... mới • Đặt cấu hình trọn vẹn • Gọi và lưu trữ dự án • Quản lí dự án: Mở, lưu, di chuyển và sao chép • Chức năng ấn bản mạng cho nhiều người sử dụng (Client-Server Environment) • Hiển thị cấu hình dữ liệu • Điều khiển và đặt cấu hình của cấp bậc của các ảnh, cấu trúc hệ thống, chẳng hạn như bằng cách thể hiện cây thư mục • Cài đặt thông số tổng thể như ngôn ngữ, hệ thống đường dẫn người dùng • Đặt cấu... thảo và điều khiển một dự án hoàn chỉnh bao gồm Graphics System (Graphics - Designer) dùng để làm các giao diện ảnh, Global Scrips dùng hiển thị động cho các yêu cầu đặc biệt, các Message System như cảnh báo (Alarm Logging), thu thập và lưu trữ các giá trị đo (Tag Logging), hệ thống báo cáo (Report Designer), giấy phép sử dụng (User administration) và các Text library Tất cả các module này đều thuộc hệ. .. dụng (User administration) và các Text library Tất cả các module này đều thuộc hệ thống WinCC nhưng nếu không cần thiết thì không nhất thiết phải cài đặt hết Trong phần mềm WinCC có một khái niệm đặc biệt quan trọng mà chúng ta cần phải nắm vững khi xây dựng 1 hệ thống điều khiển giám sát bằng WinCC đó là khái niệm về Tag và Tag Group Tag là một thành phần trung gian cho việc truy nhập các biến quá trình, . ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 3 VÀ 4 ĐỀ 3 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Nhóm: 18 Lớp: tự động. chi phối phần lớn bởi chi phí điện bơm nước( 30 -35 %). Trước đây tồn tại quan điểm việc đầu tư vào tiết kiệm năng lượng là một công việc tốn kém và không