ỨNG DỤNG PLCS71200 ĐO, ĐIỀU KHIỂN VÀ CẢNH BÁO LƯU LƯỢNG TRÊN ĐƯỜNG ỐNG VỚI GIẢI ĐO: 0 ÷ 10LS

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến của thế giới, chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ… là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng cao hơn. Tự động hóa đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Tự động hóa đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho đến nhu cầu thiết yếu của con người trong cuộc sống hàng ngày. Một trong những sản phẩm tiên tiến của nó là PLC. Ứng dụng rất quan trọng của ngành công nghệ tự động hóa là việc điều khiển, giá sát các hệ thống với những thiết bị điều khiển từ xa rất tinh vi và đạt được năng suất, kinh tế thật cao. Xuất phát từ những ứng dụng đó, chúng em xin phép được thiết kế một phần mềm điều khiển PLC để “ứng dụng PLC đo, điều khiển và cảnh báo lưu lượng trên đường ống với giải đo: 0 ÷ 10ls”, dùng PLC điều khiển biến tần. Đầu tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong khoa điện, cùng các bạn trong lớp TĐH1 K14 đặc biệt là giảng viên Đào Thị Mai Phương giảng viên khoa điện trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội người đã trực tiếp giảng dạy và cho em kiến thức để hoàn thành đồ án môn học này. Mong thầy cô góp ý để em hoàn thành bài tập lớn này được tốt hơn sau này. Em xin chân thành cảm ơn CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1. Mục đích 1.2.1. Mục đích chọn đề tài Các trạm bơm cung cấp nước với công suất lớn thường được sử dụng trong khu công nghiệp, khu dân cư, các chung cư, khách sạn và tòa nhà cao tầng, hệ thống phân phối nước sạch trong mạng lưới cấp nước sinh hoạt, các trạm cấp nước nông thông… Các trạm bơm nước phổ biến hiện nay đều được thiết kế theo phương pháp truyền thống với đặc điểm là các bơm được khởi động trực tiếp saotam giác và tất cả các động cơ đều hoạt động ở tốc độ định mức. Phương pháp này có nhược điểm chính là tổn hao điện năng lớn và khó kiểm soát được lưu lượng trong đường ống. Trên cơ sở những kiến thức được trang bị trên ghế nhà trường, dựa vào những tính năng ưu việt của PLC và biến tần. Em xin được lựa chọn đề tài “ứng dụng PLC đo, điều khiển và cảnh báo lưu lượng trên đường ống với giải đo: 0 ÷ 10ls” với những chức năng cơ bản giống với một hệ thống biến tần đa bơm. 1.1.2. Mục tiêu của đề tài Mục tiêu của đề tài là điều khiển và cảnh báo lưu lượng trên đường ống trong đường ống ở một ngưỡng đặt trước thông qua sự điều khiển của PLC đối với biến tần, hệ thống bơm dựa trên tín hiệu mà cảm biến lưu lượng trong đường ống đưa về. 1.1.3. Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài Điều khiển tự động là xu thế phát triển tất yếu trong các lĩnh vực công nghiệp cũng như sinh hoạt bởi những ưu điểm vượt trội của nó. Ở các hệ thống điều khiển tự động có quy mô vừa và lớn thì PLC được sử dụng làm thiết bị điều khiển cho toàn hệ thống. Kết hợp xây dựng một hệ thống điều khiển tự động với các thiết bị điện tử công suất có ý nghĩa khoa học lớn trong việc xây dựng một hệ thống tự động hoàn chỉnh cả về chức năng lẫn hiệu quả kinh tế. Đề tài “ứng dụng PLC đo, điều khiển và cảnh báo lưu lượng trên đường ống với giải đo: 0 ÷ 10ls” xây dựng mô hình kết hợp PLC với biến tần để điều khiển lưu lượng nước trong đường ống một cách tối ưu nhất. Về mặt thực tiễn, đề tài đi theo hướng phát triển mới cho các hệ thống cung cấp nước cho các tòa nhà, khu dân cư…, khắc phục được các nhược điểm trong hệ thống cung cấp nước cũ. 1.2. Phương pháp đo lưu lượng 1.2.1. Lưu lượng và đơn vị đo Lưu lượng chất lưu là lượng chất lưu chảy qua tiết diện ngang của ống trong một đơn vị thời gian. Tuỳ theo đơn vị tính lượng chất lưu (theo thể tích hoặc khối lượng) người ta phân biệt: Lưu lượng thể tích (Q) tính bằng m3s, m3giờ ... Lưu lượng khối (G) tính bằng kgs, kggiờ ... Lưu lượng trung bình trong khoảng thời gian Δt = t2 t1 xác định bởi biểu thức: (20.27) Trong đó ΔV, Δm là thể tích và khối lượng chất lưu chảy qua ống trong thời khoảng gian khảo sát. Lưu lượng tức thời xác định theo công thức: (20.28) Để đo lưu lượng người ta dùng các lưu lượng kế. Tuỳ thuộc vào tính chất chất lưu, yêu cầu công nghệ, người ta sử dụng các lưu lượng kế khác nhau. Nguyên lý hoạt động của các lưu lượng kế dựa trên cơ sở: Đếm trực tiếp thể tích chất lưu chảy qua công tơ trong một khoảng thời gian xác định Δt. Đo vận tốc chất lưu chảy qua công tơ khi lưu lượng là hàm của vận tốc. Đo độ giảm áp qua tiết diện thu hẹp trên dòng chảy, lưu lượng là hàm phụ thuộc độ giảm áp. Tín hiệu đo biến đổi trực tiếp thành tín hiệu điện hoặc nhờ bộ chuyển đổi điện thích hợp. 1.2.2. Các phương pháp đo lưu lượng: 1. Đo lưu lượng theo nguyên lý chênh áp – Differential Pressure. 2. Đo lưu lượng theo nguyên lý Vortex. 3. Đo lưu lượng theo nguyên lý từ tính. 4. Đo lưu lượng theo nguyên lý chiếm chổ (Positive Displacement Sensor). 5. Đo lưu lượng theo nguyên lý Turbine. 6. Đo lưu lượng theo nguyên lý gia nhiệt. 7. Đo lưu lượng theo nguyên lý Coriolis. 1.2.3. Lựa chọn phương pháp đo Nguyên lý đo này được sử dụng với những lưu chất dẫn điện, sử dụng nguyên lý của máy phát điện: Khi vật liệu dẫn điện đi qua từ trường thì nó sẽ sinh ra điện áp, lưu lượng càng nhiều thì điện áp sinh ra càng lớn. Dựa theo nguyên lý trên thì thiết bị đo sẽ có hai cuộn dây đặt đối xứng phát ra từ trường và điện áp cảm ứng do sự di chuyển của lưu chất sẽ được cảm ứng bởi một sensor, sensor này sẽ chuyển đổi điện áp cảm ứng thành tín hiệu điện (420mA; 15V...) tỉ lệ với lưu lượng của lưu chất. Chú ý rằng lưu chất phải được cách ly với ống dẫn. 1.3. Tìm hiểu về PLC S7 300 1.3.1. Khái quát chung PLC, (viết tắt của 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. Như vậy với chương trình điều khiển trong PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn có thể dễ dàng thay đổi thuật toán điều khiển và trao đổi thông tin với môi trường bên ngoài (PLC khác hoặc máy tính). Tất cả các PLC đều có thành phần chính là: Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong (có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM). Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC. Các Module vào ra. 1.3.2. Khối xử lý trung tâm Là một vi xử lý điều khiển tất cả các hoạt động của PLC như: Thực hiện chương trình, xử lý vàora và truyền thông với các thiết bị bên ngoài. 1.3.3. Bộ nhớ Có nhiều các bộ nhớ khác nhau dùng để chứa chương trình hệ thống là một phần mềm điều khiển các hoạt động của hệ thống, sơ đồ LAD, trị số của Timer, Counter được chứa trong vùng nhớ ứng dụng, tùy theo yêu cầu của người dùng có thể chọn các bộ nhớ khác nhau: 1. Bộ nhớ ROM: là loại bộ nhớ không thay đổi được, bộ nhớ này chỉ nạp được một lần nên ít được sử dụng phổ biến như các loại bộ nhớ khác. 2. Bộ nhớ RAM: là loại bộ nhớ có thể thay đổi được và dùng để chứa các chương trình ứng dụng cũng như dữ liệu chứa trong Ram sẽ bị mất khi mất điện. Tuy nhiên, điều này có thể khắc phục bằng cách dùng Pin. 3. Bộ nhớ EPROM: Giống như ROM, nguồn nuôi cho EPROM không cần dùng Pin, tuy nhiên nội dung chứa trong nó có thể xoá bằng cách chiếu tia cực tím vào một cửa sổ nhỏ trên EPROM và sau đó nạp lại nội dung bằng máy nạp. 4. Bộ nhớ EEPROM: kết hợp hai ưu điểm của RAM và EPROM, loại này có thể xóa và nạp bằng tín hiệu điện. Tuy nhiên số lần nạp cũng có giới hạn. Một PLC có đầy đủ các chức năng như: bộ đếm, bộ định thời, các thanh ghi (registers) và tập lệnh cho phép thực hiện các yêu cầu điều khiển phức tạp khác nhau. Hoạt động của PLC hoàn toàn phụ thuộc vào chương trình nằm trong bộ nhớ, nó luôn cập nhật tín hiệu ngõ vào, xử lý tín hiệu để điều khiển ngõ ra. 1.3.4. Cấu trúc PLC Hình 1.1 Nguyên lí chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả trình (PLC) Để có thể thực hiện được một chươg trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có tính năng như một máy tính, nghĩa là phải có bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển và tất nhiên phải có cổng vào ra để giao tiếp được với đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh. Bên cạnh đó, nhằm phục vụ bài toán điều khiển số, PLC cần phải có thêm các khối chức năng đặc biệt khác như bộ đếm (Counter), bộ thời gian (Timer)và những khối hàm chuyên dụng (hình 1.8). 1.3.5. Cách thức PLC thực hiện chương trình PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp, mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét (scan), mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1 (Block End). Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đếm ảo Q tới các cổng ra số, vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm soát lỗi. Hình 1.2 Vòng quét chương trình Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng quét gọi là thời gian vòng quét (Scan time). Thời gian vòng quét không cố định tức là không phải vòng quét nào cũng thực hiện trong khoảng thời gian như nhau. Có vòng quét thực hiện lâu có vòng quét thực hiện nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương trình được thực hiện, vào khối dữ liệu được truyền thông trong vòng quét đó. Như vậy giữa việc đọc dữ liệu từ đối tượng để xử lý, tính toán và việc gửi tín hiệu điều khiển tới các đối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gian vòng quét. Nói cách khác thời gian vòng quét quyết định tính thời gian thực của chương trình điều khiển trong PLC. Thời gian vòng quét càng ngắn thì tính thời gian thực của chương trình càng cao 1.3.6. Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ Bảng 1.1 Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ BOOL Với dung lượng 1 bit và có giá trị 0 hoặc 1 ( đúng hoặc sai) BYTE Gồm 8 bit, thường được dùng để biểu diễn 1 số nguyên dương trong khoảng từ 0 đến 255 hoặc mã ASCII của 1 kí tự WORD Gồm 2 bytes để biểu diễn 1 số nguyên dương từ 0 đến 65535 INT Cũng có dung lượng là 2 bytes dùng để biểu diễn số nguyên trong khoảng 32768 đến 32767 DINT Gồm 4 bytes dùng để biểu diễn 1 số nguyên từ 2147483648 đến 2147483647 REAL Gồm 4 bytes dùng để biểu diễn 1 số thực dấu phẩy động S5T Khoảng thời gian, được tính theo giờ phút giâymili giây TOD Biểu diễn giá trị thời gian tính theo giờphútgiây DATE Biểu diễn giá trị thời gian tính theo nămthángngày CHAR Biểu diễn 1 hoặc nhiều ký từ (nhiều nhất là 4 ký tự) 1.3.7. Các hãng sản xuất PLC: PLC Mitsubishi PLC Siemens PLC Omron PLC Panasonic PLC Schneider PLC Delta PLC LS CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 Lựa chọn thiết bị. 2.1.1 Biến tần MM420  Micromaster 420 là loại biến tần mạnh mẽ nhất trong dòng các biến tần tiêu chuẩn. Khả năng điều khiển vector ổn định tốc độ hay khả năng điều khiển vòng kín bằng bộ PID có sẵn đem lại độ chính xác tuyệt vời cho các hệ thống truyền động quan trọng như các hệ nâng chuyển, các hệ thống định vị. Không chỉ có vậy, một loạt khối Logic có sẵn lập trình tự do cung cấp cho người dùng sự linh hoạt tối đa trong việc điều khiển hàng loạt thao tác một cách tự động.  Nét nổi bật của MICROMASTER 420: Thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt. Điều khiển Vector vòng kín (Tốc độMoment). Có nhiều lựa chọn truyền thông: PROFIBUS, Device Net, CANopen. Ba bộ tham số trong một nhằm thích ứng biến tần với các chế độ hoạt động khác nhau. Định mức theo tải Moment không đổi hoặc Bơm, Quạt. Dự trữ động năng để chống sụt áp. Tích hợp sẵn bộ hãm dùng điện trở cho các biến tần đến 75kW. Bốn tần số ngắt quãng tránh cộng hưởng lên động cơ hoặc lên máy. Khởi động bám khi biến tần nối với động cơ quay. Tích hợp chức năng bảo vệ nhiệt cho động cơ dùng PTC KTY. Khối chức năng Logic tự do: AND, OR, định thời, đếm. Moment không đổi khi qua tốc độ 0. Kiểm soát Moment tải.  Thông số của MM420 Công suất định mức: • Công suất từ 0.37 KW đến 200 Kw đối với điện áp vào 3 pha AC 380V 480V. • Công suất từ 0.12Kw đến 3.0kw đối với điện áp vào 1 pha 200V 240V. • Công suất từ 0.12kw đến 45.0kw đối với điện áp vào 3 pha 200V 240V. Điện áp định mức ngõ ra: • Ba pha 220VAC hoặc 380VAC tuỳ theo chon mã hàng. • Tần số ngõ ra từ 0Hz đến 650Hz. Các đầu đấu nối vào và ra: • 6 đầu vào số • 2 đầu vào tương tự • 3 đầu ra rơle • 2 đầu ra tương tự • 1 cổng RS485 • 15 cấp tần số cố định • Có tích hợp bộ điều khiển PID • Có chức năng hãm DC, hãm tổ hợp và hãm bằng điện trở hay hảm động năng. Phương pháp điều khiển: • Vf tuyến tính • Vf bình phương • Vf đa điểm • Điều khiển dòng từ thông • Điều khiển vecter • Điều khiển Momen. Chức năng bảo vệ: • Quá tải • Thấp áp • Quá áp • Chạm đất • Ngắn mạch • Quá nhiệt động cơ, quá nhiệt biến tần Các tuỳ chọn khác như: Bảng điều khiển BOP, AOP, bộ phụ kiện lắp BOP trên cánh tủ, bộ ghép nối PC, đĩa CD cài đặt, modul profibus, bộ lọc đầu vào, bộ lọc đầu ra, đặc biệt là có thể gắn modul encoder  Ứng dụng: Biến tần Siemens MICROMASTER 420 phù hợp với nhiều ứng dụng truyền động tốc độ khác nhau. Những nhà máy sản xuất có sử dụng các ứng dụng như máy bơm, quạt và hệ thống băng tải thì nên sử dụng loại biến tần 420. Để tối ưu hóa chi phí thì biến tần tần số là giải pháp lý tưởng. Biến tần được đặc trưng bởi hiệu suất hướng tới khách hàng và dễ sử dụng. Dải điện áp nguồn lớn của nó cho phép nó được sử dụng trên toàn thế giới. Sơ đồ đấu dây của biến tần MM420: 2.1.2 Chọn cảm biến đo lưu lượng. Mag 5000 là bộ chuyển đổi tín hiệu dùng cho các dòng cảm biến đo lưu lượng Mag 1100, Mag 1100F, Mag 5100W, Mag 3100W, và Mag 3100. Bộ chuyển đổi tín hiệu này có độ chính xác cao 0.5% và giá rẻ, nó dùng kèm với các cảm biến lưu lượng trong các ứng dụng thông thường và không yêu cầu chức năng định mẻ (Batching controller) Độ chính xác 0.5%. Không có chức năng định mẻ (Batching controller). Hiển thị lưu lượng tức thời và lưu lượng tổng, có thể hiển thị lưu lượng tổng theo chiều thuận, ngược của dòng chảy và lưu lượng tuyệt đối. Có thể tuỳ chọn không có màn hình hiển thị. Tín hiệu ra: Một tín hiệu ra tương tự 420 mA, một tín hiệu ra xung, một tín hiệu ra Relay. Nguồn cung cấp: Có thể chọn DC 11…30V, AC 11 … 24V hoặc AC 115… 230 V. Cảm biến tương thích: Mag 5100W, Mag 3100, Mag 3100W, Mag 1100, Mag 1100F. Mag 5000 có thể lắp trực tiếp (compact) hoặc lắp từ xa với Sensor ở mọi kích cỡ. Chuẩn truyền thông có thể chọn Hart 2.1.3 Chọn động cơ. Máy bơm Pentax CS 2003  Thông số: Điện áp: 220V(3 pha) Công suất: 2HP(1.491kw) Cột áp: 13.86m Lưu lượng: 1.6715ls 2.2. Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây. 2.2.1. Sơ đồ khối. Quá trình điều khiển chủ yếu được thực hiện từ PLC. PLC nhận tín hiệu analog từ cảm biến lưu lượng (được gắn trên đường ống chính) đưa về, sau khi PLC sử lý tín hiệu đó bằng logic, PLC sẽ ra quyết định điều khiển biến tần bằng tín hiệu analog ở ngõ ra; biến tần sẽ tự động thay đổi tần số theo tín hiệu analog đó, từ đó thay đổi tốc độ bơm, vì thế việc khống chế áp lực trên đường ống trở nên dễ dàng hơn nhiều. Bộ điều khiển PLC: CPU 1214 DCDCDC và Module Analog SM 1234 của Siemens, Module Analog SM 1234 dùng để nhận tín hiệu từ cảm biến áp suất chuyển đổi tín hiệu đưa về PLC để xử lý, sau khi xử lý xong thì Modul Analog SM 1234 sẽ nhận tín hiệu từ PLC để điều khiên biến tần MM420. Cảm biến lưu lượng đo 010ls ngõ ra 420mA đo áp suất đường ống và chuyển đổi để đưa về CPU của S71200. Ta dùng cổng truyền thông RS485 để kết nối giữa PLC và máy tính. Nhưng do cổng truyền thông của máy tính là RS232 lên do đó cần phải có một bộ chuyển đổi từ chuẩn RS232 sang chuẩn RS485 của PLC. 2.2.2. Sơ đồ đấu dây.  Bảng địa chỉ: Địa chỉ Ký hiệu Chức năng I0.0 START Nút bấm khởi động hệ thống I0.1 STOP Nút bấm dừng hệ thống Q0.0 KD_HT Khởi động hệ thống Q0.1 RUN Đèn báo hệ thống hoạt động Q0.2 FHA Đèn báo lưu lượng cao Q0.3 FLA Đèn báo lưu lượng thấp IW96 CB_LL Đầu vào Analog nối với cảm biến QW96 TD_BC Đầu ra Analog nối với biến tần  Sơ đồ đấu dây: 2.3. Xây dựng thuật toán.  Thuật toán đo, điều khiển và cảnh báo lưu lượng 2.4. Xây dựng phần mềm. 2.4.1. Chương trình. 2.4.2. Cài đặt thông số biến tần MM420. Sau khi đưa tín hiệu PLC vào biến tần. Ta tiến hành cài đặt một số thông số của nó, điều khiển tốc độ máy bơm nước 1, nhằm ổn định lưu lượng trên đường ống. Đưa tín hiệu tương tự QW96 vào đầu vào analog số 1 (+), chân số 3 của Biến tần. Cài đặt thông số cho biến tần điều chỉnh tốc độ máy bơm. • P0300 = 1( Động cơ không đồng bộ) • P0304 = điện áp định mức động cơ (V). • P0305 = dòng điện định mức động cơ (A) • P0307= công suất định mức động cơ( kW hoặc hp). Nếu P0100=0 hoặc 2 là kW, nếu P0100=1 là hp • P0308 =hệ số cosᵩ định mức của động cơ. • P0309= hiệu suất định mức động cơ (%) • P0310= tần số định mức động cơ ( Hz). • P0311= tốc độ định mức động cơ (Vph) • P1000 =2(lựa chọn điểm đặt tần số :điểm đặt tương tự) • P1080 = 0 Hz(tần số nhỏ nhất) • P1082 = 50 Hz( tần số lớn nhất) • P1120 = 10s (thời gian tăng tốc) • P1121 = 10s (thời gian giảm tốc) • P0756 = 0( đầu vào tương tự ADC kiểu điện áp đơn cực từ 0 – 10V) 2.4.3. Thuyết minh nguyên lý hoạt động. Ấn nút START. Hệ thống hoạt động. Đèn RUN sáng. Nếu lưu lượng đường ống thấp hơn hoăc bằng 1,2 ls, đèn FLA sáng, biến tần điều khiển động cơ chạy với mức tần số f = 50Hz để tăng lưu lượng nước trong ống. Đặt lưu lượng ổn định là (1,2 8,5) ls. Khi mức lưu lượng lớn hơn 1,2 ls và nhỏ hơn 8,5 ls, biến tần điều khiển động cơ chạy với mức tần số 40Hz để ổn định lưu lượng nước trong ống. Nếu lưu lượng lớn hơn 8,5 ls, đèn FHA sáng, biến tần điều khiển động cơ chạy với mức tần số f = 30Hz để giảm lưu lượng nước trong ống. Ấn nút STOP. Hệ thống dừng hoạt động. Đèn RUN tắt. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 3.1 Kết quả đạt được 3.1.1 Kết quả nghiên cứu lý thuyết Qua quá trình nghiên cứu, thiết kế cho đề tài, chúng em đã hiểu và thực hành nhiều hơn. Biết được những kiến thức mới dưới sự hướng dẫn của Thầy cùng các tài liệu tham khảo trên internet, nhóm em đã thu được các kết quả về mặt lý thuyết như sau: • Nắm được về PLC s7 300 lý thuyết và cách lập trình • Hiểu nguyên lý vận hành của hệ thống trên. • Lập trình được trong PLC S7 1200 trên TIA PORTAL. Hạn chế còn chưa có thiết bị thực để mô phỏng thực tế. Nên còn có thể sẽ nhiều lỗi trong đấu nối thực tế và vận hành chưa thể sửa chữa. 3.1.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm Sau khi nghiên cứu lý thuyết, xây dựng thuật toán cho hệ thống em đã xây dựng thành công chương trình trên phần mềm S7 1200 TIA PORTAL và mô phỏng thành công hoạt động của hệ thống đề tài đã cho. 3.2 Hạn chế tồn tại và phương hướng khắc phục 3.2.1 Hạn chế tồn tại • Về lý thuyết còn nhiều hạn chế về việc nắm vững và hiểu rõ về quá trình làm việc và xử lý của hệ thống. • Về thực nghiệm, tuy đã xây dựng được hệ thống nhưng quá trình điều khiển của hệ thống chưa đáp ứng được yêu cầu. 3.2.2 Phương hướng khắc phục Nghiên cứu kỹ hơn về lý thuyết và nếu có thể sẽ đi tham khảo hệ thống trong thực tế để nắm chắc hơn về mặt lý thuyết lẫn thực hành

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI —KHOA ĐIỆN— BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PLC ĐO, ĐIỀU KHIỂN VÀ CẢNH BÁO LƯU LƯỢNG TRÊN ĐƯỜNG ỐNG VỚI GIẢI ĐO: [0 ÷ 10]L/S Giáo viên hướng dẫn : Cô Đào Thị Mai Phương Nhóm thực đề tài : Nhóm Lớp : Tự động hóa -K14 Hà Nội - 2021 ỨNG DỤNG PLC ĐO, ĐIỀU KHIỂN VÀ CẢNH BÁO LƯU LƯỢNG TRÊN ĐƯỜNG ỐNG VỚI GIẢI ĐO: [0 ÷ 10]L/S - Giáo Viên Bộ Môn:  Cô: Đào Thị Mai Phương - Nhóm 3: Lớp Tự động hóa – K14 gồm:  Vũ Thanh Tùng - 2019600882  Lê Duy Anh - 2019600292  Nguyễn Văn Duy - 2019601275  Nguyễn Huy Nam - 2019600290  Nguyễn Thị Phương Thanh - 2019601298 Nhận Xét Của Giáo Viên Bộ Môn Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .5 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1.Mục đích .6 1.2.1 Mục đích chọn đề tài 1.1.2 Mục tiêu đề tài 1.1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.2 Phương pháp đo lưu lượng 1.2.1 Lưu lượng đơn vị đo .7 1.2.2 Các phương pháp đo lưu lượng: 1.2.3 Lựa chọn phương pháp đo 1.3 Tìm hiểu PLC S7 300 1.3.1 Khái quát chung 1.3.2.Khối xử lý trung tâm 1.3.3.Bộ nhớ 1.3.4.Cấu trúc PLC 1.3.5.Cách thức PLC thực chương trình 1.3.6.Kiểu liệu phân chia nhớ .11 1.3.7.Các hãng sản xuất PLC: .12 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 12 2.1 Lựa chọn thiết bị .12 2.1.1 Biến tần MM420 12 2.1.2 Chọn cảm biến đo lưu lượng 16 NHÓM Page Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội 2.1.3Chọn động 17 2.2 Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây .17 2.2.1 Sơ đồ khối 17 2.2.2 Sơ đồ đấu dây 19 2.3 Xây dựng thuật toán 20 2.4 Xây dựng phần mềm .21 2.4.1 Chương trình .21 2.4.2 Cài đặt thông số biến tần MM420 .23 2.4.3 Thuyết minh nguyên lý hoạt động .24 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 24 3.1 Kết đạt 25 3.1.1 Kết nghiên cứu lý thuyết .25 3.1.2 Kết nghiên cứu thực nghiệm .25 3.2 Hạn chế tồn phương hướng khắc phục 25 3.2.1 Hạn chế tồn 25 3.2.2 Phương hướng khắc phục 25 NHÓM Page Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, người với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến giới, ngày thay đổi, văn minh đại Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm bật xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ… yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động người đạt hiệu ngày cao Tự động hóa trở thành ngành khoa học đa nhiệm vụ Tự động hóa đáp ứng địi hỏi khơng ngừng ngành, lĩnh vực khác nhu cầu thiết yếu người sống hàng ngày Một sản phẩm tiên tiến PLC Ứng dụng quan trọng ngành công nghệ tự động hóa việc điều khiển, giá sát hệ thống với thiết bị điều khiển từ xa tinh vi đạt suất, kinh tế thật cao Xuất phát từ ứng dụng đó, chúng em xin phép thiết kế phần mềm điều khiển PLC để “ứng dụng PLC đo, điều khiển cảnh báo lưu lượng đường ống với giải đo: [0 ÷ 10]l/s”, dùng PLC điều khiển biến tần Đầu tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy cô giáo khoa điện, bạn lớp TĐH1 K14 đặc biệt giảng viên Đào Thị Mai Phương - giảng viên khoa điện trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội người trực tiếp giảng dạy cho em kiến thức để hoàn thành đồ án mơn học Mong thầy góp ý để em hoàn thành tập lớn tốt sau Em xin chân thành cảm ơn ! NHÓM Page Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Mục đích 1.2.1 Mục đích chọn đề tài Các trạm bơm cung cấp nước với công suất lớn thường sử dụng khu công nghiệp, khu dân cư, chung cư, khách sạn tòa nhà cao tầng, hệ thống phân phối nước mạng lưới cấp nước sinh hoạt, trạm cấp nước nông thông… Các trạm bơm nước phổ biến thiết kế theo phương pháp truyền thống với đặc điểm bơm khởi động trực tiếp sao/tam giác tất động hoạt động tốc độ định mức Phương pháp có nhược điểm tổn hao điện lớn khó kiểm sốt lưu lượng đường ống Trên sở kiến thức trang bị ghế nhà trường, dựa vào tính ưu việt PLC biến tần Em xin lựa chọn đề tài “ứng dụng PLC đo, điều khiển cảnh báo lưu lượng đường ống với giải đo: [0 ÷ 10]l/s” với chức giống với hệ thống biến tần đa bơm 1.1.2 Mục tiêu đề tài Mục tiêu đề tài điều khiển cảnh báo lưu lượng đường ống đường ống ngưỡng đặt trước thông qua điều khiển PLC biến tần, hệ thống bơm dựa tín hiệu mà cảm biến lưu lượng đường ống đưa 1.1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Điều khiển tự động xu phát triển tất yếu lĩnh vực công nghiệp sinh hoạt ưu điểm vượt trội Ở hệ thống điều khiển tự động có quy mơ vừa lớn PLC sử dụng làm thiết bị điều khiển cho toàn hệ thống Kết hợp xây dựng hệ thống điều khiển tự động với thiết bị điện tử cơng suất có ý nghĩa khoa học lớn việc xây dựng hệ thống tự động hoàn chỉnh chức lẫn hiệu kinh tế Đề tài “ứng dụng PLC đo, điều khiển cảnh báo lưu lượng đường ống với giải đo: [0 ÷ 10]l/s” xây dựng mơ hình kết hợp PLC với biến tần để điều khiển lưu lượng nước đường ống cách tối ưu Về mặt thực tiễn, đề tài theo hướng phát triển cho hệ thống cung cấp nước cho tòa nhà, khu dân cư…, khắc phục nhược điểm hệ thống cung cấp nước cũ NHÓM Page Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội 1.2 Phương pháp đo lưu lượng 1.2.1 Lưu lượng đơn vị đo Lưu lượng chất lưu lượng chất lưu chảy qua tiết diện ngang ống đơn vị thời gian Tuỳ theo đơn vị tính lượng chất lưu (theo thể tích khối lượng) người ta phân biệt: - Lưu lượng thể tích (Q) tính m3/s, m3/giờ - Lưu lượng khối (G) tính kg/s, kg/giờ Lưu lượng trung bình khoảng thời gian Δt = t2 - t1 xác định biểu thức: (20.27) Trong ΔV, Δm thể tích khối lượng chất lưu chảy qua ống thời khoảng gian khảo sát Lưu lượng tức thời xác định theo công thức: (20.28) Để đo lưu lượng người ta dùng lưu lượng kế Tuỳ thuộc vào tính chất chất lưu, yêu cầu công nghệ, người ta sử dụng lưu lượng kế khác Nguyên lý hoạt động lưu lượng kế dựa sở: - Đếm trực tiếp thể tích chất lưu chảy qua cơng tơ khoảng thời gian xác định Δt - Đo vận tốc chất lưu chảy qua công tơ lưu lượng hàm vận tốc - Đo độ giảm áp qua tiết diện thu hẹp dòng chảy, lưu lượng hàm phụ thuộc độ giảm áp - Tín hiệu đo biến đổi trực tiếp thành tín hiệu điện nhờ chuyển đổi điện thích hợp 1.2.2 Các phương pháp đo lưu lượng: Đo lưu lượng theo nguyên lý chênh áp – Differential Pressure Đo lưu lượng theo nguyên lý Vortex Đo lưu lượng theo nguyên lý từ tính Đo lưu lượng theo nguyên lý chiếm chổ (Positive Displacement Sensor) NHÓM Page Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Đo lưu lượng theo nguyên lý Turbine Đo lưu lượng theo nguyên lý gia nhiệt Đo lưu lượng theo nguyên lý Coriolis 1.2.3 Lựa chọn phương pháp đo Nguyên lý đo sử dụng với lưu chất dẫn điện, sử dụng nguyên lý máy phát điện: Khi vật liệu dẫn điện qua từ trường sinh điện áp, lưu lượng nhiều điện áp sinh lớn Dựa theo nguyên lý thiết bị đo có hai cuộn dây đặt đối xứng phát từ trường điện áp cảm ứng di chuyển lưu chất cảm ứng sensor, sensor chuyển đổi điện áp cảm ứng thành tín hiệu điện (4-20mA; 1-5V ) tỉ lệ với lưu lượng lưu chất Chú ý lưu chất phải cách ly với ống dẫn 1.3 Tìm hiểu PLC S7 300 1.3.1 Khái quát chung PLC, (viết tắt programable logic controller) thiết bị điều khiển logic lập trình được, hay thiết bị logic khả trình cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình Như với chương trình điều khiển PLC trở thành điều khiển số nhỏ gọn dễ dàng thay đổi thuật tốn điều khiển trao đổi thơng tin với mơi trường bên ngồi (PLC khác máy tính) Tất PLC có thành phần là: Một nhớ chương trình RAM bên (có thể mở rộng thêm số nhớ EPROM) Một vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC Các Module vào /ra 1.3.2 Khối xử lý trung tâm Là vi xử lý điều khiển tất hoạt động PLC như: Thực chương trình, xử lý vào/ra truyền thơng với thiết bị bên ngồi 1.3.3 Bộ nhớ Có nhiều nhớ khác dùng để chứa chương trình hệ thống phần mềm điều khiển hoạt động hệ thống, sơ đồ LAD, trị số Timer, Counter chứa vùng nhớ ứng dụng, tùy theo yêu cầu người dùng chọn nhớ khác nhau: Bộ nhớ ROM: loại nhớ không thay đổi được, nhớ nạp lần nên sử dụng phổ biến loại nhớ khác NHÓM Page Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Bộ nhớ RAM: loại nhớ thay đổi dùng để chứa chương trình ứng dụng liệu chứa Ram bị mất điện Tuy nhiên, điều khắc phục cách dùng Pin Bộ nhớ EPROM: Giống ROM, nguồn nuôi cho EPROM không cần dùng Pin, nhiên nội dung chứa xố cách chiếu tia cực tím vào cửa sổ nhỏ EPROM sau nạp lại nội dung máy nạp Bộ nhớ EEPROM: kết hợp hai ưu điểm RAM EPROM, loại xóa nạp tín hiệu điện Tuy nhiên số lần nạp có giới hạn Một PLC có đầy đủ chức như: đếm, định thời, ghi (registers) tập lệnh cho phép thực yêu cầu điều khiển phức tạp khác Hoạt động PLC hoàn toàn phụ thuộc vào chương trình nằm nhớ, ln cập nhật tín hiệu ngõ vào, xử lý tín hiệu để điều khiển ngõ 1.3.4 Cấu trúc PLC Hình 1.1 Ngun lí chung cấu trúc điều khiển logic khả trình (PLC) Để thực chươg trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có tính máy tính, nghĩa phải có vi xử lý (CPU), hệ điều hành, nhớ để lưu chương trình điều khiển tất nhiên phải có cổng vào/ để giao tiếp với đối tượng điều khiển để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh Bên cạnh đó, nhằm phục vụ tốn điều khiển số, PLC cần phải có thêm khối chức đặc biệt khác đếm (Counter), thời gian (Timer)và khối hàm chuyên dụng (hình 1.8) 1.3.5 Cách thức PLC thực chương trình NHĨM Page Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội PLC thực chương trình theo chu trình lặp, vịng lặp gọi vòng quét (scan), vòng quét bắt đầu giai đoạn chuyển liệu từ cổng vào số tới vùng đệm ảo I, giai đoạn thực chương trình Trong vịng qt chương trình thực từ lệnh đến lệnh kết thúc khối OB1 (Block End) Sau giai đoạn thực chương trình giai đoạn chuyển nội dung đếm ảo Q tới cổng số, vòng quét kết thúc giai đoạn truyền thơng nội kiểm sốt lỗi NHÓM Page 10 Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Truyền thông kiểm tra nội Chuyển liệu từ cổng vào tới I VÒNG QUÉT Thực chương trình Chuyển liệu từ Q tới cổng Hình 1.2 Vịng qt chương trình Thời gian cần thiết để PLC thực vòng quét gọi thời gian vòng quét (Scan time) Thời gian vịng qt khơng cố định tức khơng phải vòng quét thực khoảng thời gian Có vịng qt thực lâu có vịng quét thực nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh chương trình thực hiện, vào khối liệu truyền thơng vịng qt Như việc đọc liệu từ đối tượng để xử lý, tính tốn việc gửi tín hiệu điều khiển tới đối tượng có khoảng thời gian trễ thời gian vịng qt Nói cách khác thời gian vịng qt định tính thời gian thực chương trình điều khiển PLC Thời gian vòng quét ngắn tính thời gian thực chương trình cao 1.3.6 Kiểu liệu phân chia nhớ Bảng 1.1 Kiểu liệu phân chia nhớ BOOL BYTE WORD INT NHÓM Với dung lượng bit có giá trị ( sai) Gồm bit, thường dùng để biểu diễn số nguyên dương khoảng từ đến 255 mã ASCII kí tự Gồm bytes để biểu diễn số nguyên dương từ đến 65535 Cũng có dung lượng bytes dùng để biểu diễn số nguyên Page 11 Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội DINT REAL S5T TOD DATE CHAR khoảng -32768 đến 32767 Gồm bytes dùng để biểu diễn số nguyên từ -2147483648 đến 2147483647 Gồm bytes dùng để biểu diễn số thực dấu phẩy động Khoảng thời gian, tính theo giờ/ phút/ giây/mili giây Biểu diễn giá trị thời gian tính theo giờ/phút/giây Biểu diễn giá trị thời gian tính theo năm/tháng/ngày Biểu diễn nhiều ký từ (nhiều ký tự) 1.3.7 Các hãng sản xuất PLC: - PLC Mitsubishi - PLC Siemens - PLC Omron - PLC Panasonic - PLC Schneider - PLC Delta - PLC LS CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 Lựa chọn thiết bị 2.1.1 Biến tần MM420 NHÓM Page 12 Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội  Micromaster 420 loại biến tần mạnh mẽ dòng biến tần tiêu chuẩn Khả điều khiển vector ổn định tốc độ hay khả điều khiển vịng kín PID có sẵn đem lại độ xác tuyệt vời cho hệ thống truyền động quan trọng hệ nâng chuyển, hệ thống định vị Khơng có vậy, loạt khối Logic có sẵn lập trình tự cung cấp cho người dùng linh hoạt tối đa việc điều khiển hàng loạt thao tác cách tự động  Nét nổi bật MICROMASTER 420: - Thiết kế nhỏ gọn dễ dàng lắp đặt - Điều khiển Vector vịng kín (Tốc độ/Moment) - Có nhiều lựa chọn truyền thông: PROFIBUS, Device Net, CANopen - Ba tham số nhằm thích ứng biến tần với chế độ hoạt động khác - Định mức theo tải Moment không đổi Bơm, Quạt - Dự trữ động để chống sụt áp - Tích hợp sẵn hãm dùng điện trở cho biến tần đến 75kW - Bốn tần số ngắt quãng tránh cộng hưởng lên động lên máy - Khởi động bám biến tần nối với động quay - Tích hợp chức bảo vệ nhiệt cho động dùng PTC / KTY - Khối chức Logic tự do: AND, OR, định thời, đếm - Moment không đổi qua tốc độ - Kiểm soát Moment tải  Thơng số MM420 - Cơng suất định mức: • Công suất từ 0.37 KW đến 200 Kw điện áp vào pha AC 380V -480V NHÓM Page 13 Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội • Cơng suất từ 0.12Kw đến 3.0kw điện áp vào pha 200V - 240V • Công suất từ 0.12kw đến 45.0kw điện áp vào pha 200V - 240V - Điện áp định mức ngõ ra: • Ba pha 220VAC 380VAC tuỳ theo chon mã hàng • Tần số ngõ từ 0Hz đến 650Hz - Các đầu đấu nối vào ra: • đầu vào số • đầu vào tương tự • đầu rơle • đầu tương tự • cổng RS485 • 15 cấp tần số cố định • Có tích hợp điều khiển PID • Có chức hãm DC, hãm tổ hợp hãm điện trở hay hảm động - Phương pháp điều khiển: • V/f tuyến tính • V/f bình phương • V/f đa điểm • Điều khiển dịng từ thơng • Điều khiển vecter • Điều khiển Momen - Chức bảo vệ: • Quá tải • Thấp áp • Q áp • Chạm đất NHĨM Page 14 Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội • Ngắn mạch • Quá nhiệt động cơ, nhiệt biến tần - Các tuỳ chọn khác như: Bảng điều khiển BOP, AOP, phụ kiện lắp BOP cánh tủ, ghép nối PC, đĩa CD cài đặt, modul profibus, lọc đầu vào, lọc đầu ra, đặc biệt gắn modul encoder  Ứng dụng: - Biến tần Siemens MICROMASTER 420 phù hợp với nhiều ứng dụng truyền động tốc độ khác Những nhà máy sản xuất có sử dụng ứng dụng máy bơm, quạt hệ thống băng tải nên sử dụng loại biến tần 420 - Để tối ưu hóa chi phí biến tần tần số giải pháp lý tưởng Biến tần đặc trưng hiệu suất hướng tới khách hàng dễ sử dụng Dải điện áp nguồn lớn cho phép sử dụng tồn giới - Sơ đồ đấu dây biến tần MM420: NHÓM Page 15 Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội 2.1.2 Chọn cảm biến đo lưu lượng Mag 5000 chuyển đổi tín hiệu dùng cho dịng cảm biến đo lưu lượng Mag 1100, Mag 1100F, Mag 5100W, Mag 3100W, Mag 3100 Bộ NHÓM Page 16 Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội chuyển đổi tín hiệu có độ xác cao 0.5% giá rẻ, dùng kèm với cảm biến lưu lượng ứng dụng thông thường không yêu cầu chức định mẻ (Batching controller) Độ xác 0.5% Khơng có chức định mẻ (Batching controller) Hiển thị lưu lượng tức thời lưu lượng tổng, hiển thị lưu lượng tổng theo chiều thuận, ngược dòng chảy lưu lượng tuyệt đối Có thể tuỳ chọn khơng có hình hiển thị Tín hiệu ra: Một tín hiệu tương tự 4-20 mA, tín hiệu xung, tín hiệu Relay Nguồn cung cấp: Có thể chọn DC 11…30V, AC 11 … 24V AC 115… 230 V Cảm biến tương thích: Mag 5100W, Mag 3100, Mag 3100W, Mag 1100, Mag 1100F Mag 5000 lắp trực tiếp (compact) lắp từ xa với Sensor kích cỡ Chuẩn truyền thơng chọn Hart 2.1.3 Chọn động Máy bơm Pentax CS 200/3  - Thông số: Điện áp: 220V(3 pha) Công suất: 2HP(1.491kw) Cột áp: 13.8-6m Lưu lượng: 1.67-15l/s 2.2 Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây 2.2.1 Sơ đồ khối Control Board NHÓM PLC Biến tần Động Page 17 Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Cảm biến Ống Quá trình điều khiển chủ yếu thực từ PLC PLC nhận tín hiệu analog từ cảm biến lưu lượng (được gắn đường ống chính) đưa về, sau PLC sử lý tín hiệu logic, PLC định điều khiển biến tần tín hiệu analog ngõ ra; biến tần tự động thay đổi tần số theo tín hiệu analog đó, từ thay đổi tốc độ bơm, việc khống chế áp lực đường ống trở nên dễ dàng nhiều Bộ điều khiển PLC: CPU 1214 DC-DC-DC Module Analog SM 1234 Siemens, Module Analog SM 1234 dùng để nhận tín hiệu từ cảm biến áp suất chuyển đổi tín hiệu đưa PLC để xử lý, sau xử lý xong Modul Analog SM 1234 nhận tín hiệu từ PLC để điều khiên biến tần MM420 Cảm biến lưu lượng đo 0-10l/s ngõ 4-20mA đo áp suất đường ống chuyển đổi để đưa CPU S7-1200 Ta dùng cổng truyền thông RS485 để kết nối PLC máy tính NHĨM Page 18 Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Nhưng cổng truyền thông máy tính RS232 lên cần phải có chuyển đổi từ chuẩn RS-232 sang chuẩn RS-485 PLC 2.2.2 Sơ đồ đấu dây  Bảng địa chỉ: Địa I0.0 I0.1 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 IW96 QW96 Ký hiệu START STOP KD_HT RUN FHA FLA CB_LL TD_BC Chức Nút bấm khởi động hệ thống Nút bấm dừng hệ thống Khởi động hệ thống Đèn báo hệ thống hoạt động Đèn báo lưu lượng cao Đèn báo lưu lượng thấp Đầu vào Analog nối với cảm biến Đầu Analog nối với biến tần  Sơ đồ đấu dây: NHÓM Page 19 Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội 2.3 Xây dựng thuật toán  Thuật toán đo, điều khiển cảnh báo lưu lượng NHÓM Page 20 Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội 2.4 Xây dựng phần mềm 2.4.1 Chương trình NHĨM Page 21 Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội NHÓM Page 22 Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội 2.4.2 Cài đặt thông số biến tần MM420 - Sau đưa tín hiệu PLC vào biến tần Ta tiến hành cài đặt số thông số nó, điều khiển tốc độ máy bơm nước 1, nhằm ổn định lưu lượng đường ống - Đưa tín hiệu tương tự QW96 vào đầu vào analog số (+), chân số Biến tần - Cài đặt thông số cho biến tần điều chỉnh tốc độ máy bơm • P0300 = 1( Động khơng đồng bộ) • P0304 = điện áp định mức động (V) • P0305 = dịng điện định mức động (A) NHÓM Page 23 Khoa điện – Trường Đại học cơng nghiệp Hà nội • P0307= cơng suất định mức động cơ( kW hp) Nếu P0100=0 kW, P0100=1 hp • P0308 =hệ số cosᵩ định mức động • P0309= hiệu suất định mức động (%) • P0310= tần số định mức động ( Hz) • P0311= tốc độ định mức động (V/ph) • P1000 =2(lựa chọn điểm đặt tần số :điểm đặt tương tự) • P1080 = Hz(tần số nhỏ nhất) • P1082 = 50 Hz( tần số lớn nhất) • P1120 = 10s (thời gian tăng tốc) • P1121 = 10s (thời gian giảm tốc) • P0756 = 0( đầu vào tương tự ADC kiểu điện áp đơn cực từ – 10V) 2.4.3 Thuyết minh nguyên lý hoạt động - Ấn nút START Hệ thống hoạt động Đèn RUN sáng - Nếu lưu lượng đường ống thấp hoăc 1,2 l/s, đèn FLA sáng, biến tần điều khiển động chạy với mức tần số f = 50Hz để tăng lưu lượng nước ống - Đặt lưu lượng ổn định (1,2 - 8,5) l/s Khi mức lưu lượng lớn 1,2 l/s nhỏ 8,5 l/s, biến tần điều khiển động chạy với mức tần số 40Hz để ổn định lưu lượng nước ống - Nếu lưu lượng lớn 8,5 l/s, đèn FHA sáng, biến tần điều khiển động chạy với mức tần số f = 30Hz để giảm lưu lượng nước ống - Ấn nút STOP Hệ thống dừng hoạt động Đèn RUN tắt CHƯƠNG III: KẾT QUẢ THỰC HIỆN NHÓM Page 24 Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội 3.1 Kết đạt 3.1.1 Kết nghiên cứu lý thuyết Qua trình nghiên cứu, thiết kế cho đề tài, chúng em hiểu thực hành nhiều Biết kiến thức hướng dẫn Thầy tài liệu tham khảo internet, nhóm em thu kết mặt lý thuyết sau: •Nắm PLC s7 300 lý thuyết cách lập trình •Hiểu ngun lý vận hành hệ thống •Lập trình PLC S7- 1200 TIA PORTAL Hạn chế chưa có thiết bị thực để mơ thực tế Nên cịn nhiều lỗi đấu nối thực tế vận hành chưa thể sửa chữa 3.1.2 Kết nghiên cứu thực nghiệm Sau nghiên cứu lý thuyết, xây dựng thuật toán cho hệ thống em xây dựng thành cơng chương trình phần mềm S7 - 1200 TIA PORTAL mô thành công hoạt động hệ thống đề tài cho 3.2 Hạn chế tồn phương hướng khắc phục 3.2.1 Hạn chế tồn •Về lý thuyết cịn nhiều hạn chế việc nắm vững hiểu rõ trình làm việc xử lý hệ thống •Về thực nghiệm, xây dựng hệ thống trình điều khiển hệ thống chưa đáp ứng yêu cầu 3.2.2 Phương hướng khắc phục Nghiên cứu kỹ lý thuyết tham khảo hệ thống thực tế để nắm mặt lý thuyết lẫn thực hành NHÓM Page 25 ... nhà trường, dựa vào tính ưu việt PLC biến tần Em xin lựa chọn đề tài ? ?ứng dụng PLC đo, điều khiển cảnh báo lưu lượng đường ống với giải đo: [0 ÷ 10]l/s” với chức giống với hệ thống biến tần đa... PLC đo, điều khiển cảnh báo lưu lượng đường ống với giải đo: [0 ÷ 10]l/s” xây dựng mơ hình kết hợp PLC với biến tần để điều khiển lưu lượng nước đường ống cách tối ưu Về mặt thực tiễn, đề tài theo... Mục tiêu đề tài Mục tiêu đề tài điều khiển cảnh báo lưu lượng đường ống đường ống ngưỡng đặt trước thông qua điều khiển PLC biến tần, hệ thống bơm dựa tín hiệu mà cảm biến lưu lượng đường ống đưa