Thiết kế tủ điều khiển hệ thống bơm

Thuật ngữ PLC trở nên quen thuộc với ngƣời chuyên ngành điện, hệ thống điều khiển, vận hành, …Nó điều khiển chuyên dụng đƣợc thiết kế cho ứng dụng yêu cầu độ tin cậy cao, dễ lập trình chẩn đốn lỗi phức tạp PLC ngày đa dạng chủng loại, công dụng giúp cho ngƣời dùng dễ dàng sử dụng chọn lựa, đƣợc xem lựa chọn tốt cho hệ thống điều khiển nhỏ, gọn, tiết kiệm chi phí cho ngƣời dùng Hơn nữa, hầu nhƣ tất lĩnh vực không riêng công nghiệp, cơng ty, nhà máy, xí nghiệp…mà hộ gia đình thiết bị điều dùng tới điện, cần phải có hệ thống điện đảm bảo an toàn cho ngƣời dùng nhƣ thiết bị đóng cắt bảo vệ tủ điện hay bảng điện lựa chọn cho ngƣời sử dụng Nó nơi đấu nối, phân phối điện, đảm bảo cách ly thiết bị mạng điện với ngƣời sử dụng điện trình vận hành bảo trì điện Và xuất phát từ phát triển nhóm em nghiên cứu chọn đề tài:“Thiết kế tủ điều khiển hệ thống bơm”

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƢƠNG TP.HCM KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MƠN: TỰ ĐỘNG HĨA ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Đề tài: THIẾT KẾ TỦ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BƠM GVHD: NGUYỄN VIỆT KHOA SVTH: 1) Nguyễn Hữu Hồng – MSSV 2116150016 2) Hồ Xíp Rim – MSSV 2116150045 3) Nguyễn Hoài Tâm – MSSV 2116150048 Tp Hồ Chí Minh, Tháng 06 năm 2019 LỜI MỞ ĐẦU Thuật ngữ PLC trở nên quen thuộc với ngƣời chuyên ngành điện, hệ thống điều khiển, vận hành, …Nó điều khiển chuyên dụng đƣợc thiết kế cho ứng dụng yêu cầu độ tin cậy cao, dễ lập trình chẩn đốn lỗi phức tạp PLC ngày đa dạng chủng loại, công dụng giúp cho ngƣời dùng dễ dàng sử dụng chọn lựa, đƣợc xem lựa chọn tốt cho hệ thống điều khiển nhỏ, gọn, tiết kiệm chi phí cho ngƣời dùng Hơn nữa, hầu nhƣ tất lĩnh vực không riêng công nghiệp, cơng ty, nhà máy, xí nghiệp…mà hộ gia đình thiết bị điều dùng tới điện, cần phải có hệ thống điện đảm bảo an toàn cho ngƣời dùng nhƣ thiết bị đóng cắt bảo vệ tủ điện hay bảng điện lựa chọn cho ngƣời sử dụng Nó nơi đấu nối, phân phối điện, đảm bảo cách ly thiết bị mạng điện với ngƣời sử dụng điện trình vận hành bảo trì điện Và xuất phát từ phát triển nhóm em nghiên cứu chọn đề tài:“Thiết kế tủ điều khiển hệ thống bơm” Đề tài giúp chúng em hiểu rõ PLC, ứng dụng PLC tầm quan trọng nó, cách điều khiển – lập trình, cách vận hành thiết kế tủ điện đảm bảo tiêu chí an toàn sử dụng Đặc biệt kinh nghiệm trình lắp mạch thực tế, trình thực song thời gian kiến thức có hạn, nên đề tài cịn nhiều thiếu sót Em mong nhận đƣợc góp ý thầy để cao chất lƣợng đề tài Em xin chân thành cảm ơn! vi LỜI CẢM ƠN Chúng em xin gửi đến Quý thầy cô trƣờng Cao đẳng Cơng Thƣơng Thành PhốnHồ Chí Minh giáo viên khoa Điện- Điện tử lời cảm ơn chân thành Đặc biệt thầy Nguyễn Việt Khoa tận tình hƣớng dẫn chúng em làm đề tài: Thiết kế tủ điều khiển hệ thống bơm Nhóm em xin kính chúc Q thầy thật nhiều sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực sứ mệnh cao đẹp truyền đạt kiến thức cho hệ mai sau Chúng em xin chân thành cảm ơn! Trang ii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Nhận xét chung: Đánh giá: (Đƣợc phép bảo vệ hay không đƣợc phép bảo vệ) Tp.HCM, ngày … tháng năm 2019 Giáo viên hƣớng dẫn Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Việt Khoa Trang iv TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Tên đề tài: THIẾT KẾ TỦ ĐIỀU KHIỂN MÁY BƠM SỬ DỤNG PLC Ngày giao đề tài: 01/03/2019: Tuần thứ: Ngày hoàn thành đề tài: 10/06/2019: Tuần thứ: 18 Sinh viên thực hiện: Họ tên sinh viên 1: NGUYỄN HỮU HOÀNG Họ tên sinh viên 2: : HỒ XÍP RIM MSSV:2116150016 MSSV:2116150045 Họ tên sinh viên 3: NGUYỄN HỒI TÂM MSSV:2116150048 Tuần/ngày Nội dung – cơng việc thực Tuần 3-4 01/03/19 - 05/03/19 - Nhận đề tài - Phân tích đề tài - Tính chọn thiết bị Tuần 11/03/19 -17 /03/19 - Mua thiết bị - Thiết kế sơ đồ mạch điều khiển Tuần 18/03/19 - 24/03/19 - Mua thiết bị thiếu đồ án - Thiết kế hoàn chỉnh sơ đồ mạch điều khiển Tuần 25/03/19 - 31/03/19 - Thiết kế vẽ bố trí thiết bị - Thiết kế tủ điều khiển viết chƣơng trình điều khiển Tuần 01/04/19 - 07/04/19 - Thiết kế, lắp đặt, đấu dây thiết bị viết chƣơng trình điều khiển - Viết báo cáo Tuần -18 08/04/19-10/06/19 - Hoàn thiện tủ điều khiển - Test tủ khắc phục lỗi - Viết báo cáo đồ án Xác nhận giáo viên hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Việt khoa Trang v LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài: “Thiết kế tủ điều khiển hệ thống bơm” sản phẩm mà nhóm em nỗ lực nghiên cứu học tập trƣờng Đề tài chúng em tự thực dựa vào số tài liệu tham khảo, thầy cô, bạn bè Trong q trình viết báo cáo có tham khảo số tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, dƣới góp ý hƣớng dẫn thầy Nguyễn Việt Khoa, Khoa Điện – Điện tử trƣờng Cao đẳng Công Thƣơng Thành Phố Hồ Chí Minh Nếu khơng với nêu chúng em xin chịu hồn tồn trách nhiệm Trang vi DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Tủ điện Hình 2.2 PLC S7-1200 CPU 1215C DC/DC/DC Hình Bộ nguồn DC-24V Hình Đèn 220VAC Hình Nút nhấn-25mm Hình Relay kiếng Hình 2.7 Contactor Hình 2.8 Nút dừng khẩn Amergency Trang vii DANH MỤC BẢNG Bảng Các thiết bị sử dụng đồ án 14 Bảng Kết thực nghiệm Err or! Bookmark not defined No table of figures entries found Trang viii Trang viii MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU i LỜI CẢM ƠN ii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN iv TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC .v LỜI CAM ĐOAN vi DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC BẢNG viii MỤC LỤC i Chƣơng TỔNG QUAN CHUNG i 1.1 Lý chọn đề tài Error! Bookmark not defined 1.2 Mục tiêu đề tài Error! Bookmark not defined 1.3 Phƣơng pháp thực đề tài Error! Bookmark not defined Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tủ điện 2.2 PLC S7-1200 2.3 Bộ nguồn DC24V 2.4 Đèn 220V 10 2.5 Nút nhấn-25mm 10 2.6 Relay kiếng 11 2.7 Contactor 11 2.8.Nút dừng khẩn Amergency 12 2.9.Phần mềm Tia portal 12 2.10.Phần mềm WinCC 12 Chƣơng TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐỒ ÁN 14 3.1 Các thiết bị sử dụng đồ án 14 3.2 Mơ hình đồ án Error! Bookmark not defined 3.3 Sơ đồ đấu dây 15 3.4.Sơ đồ kết nối PLC 15 3.5.Sơ đồ cấp nguồn 16 3.6 Mạch động lực 16 10 -Màu: đỏ + xanh 2.6 Relay kiếng Hình Relay kiếng -Khái niệm:Relay kiếng thƣờng đƣợc sử dụng chịu tải trung gian cho cảm biến, làm mạch tự giữ, on/off, với thiết kế có nhiều tiếp điểm nhờ mà ta cần sử dụng tín hiệu điều khiển đƣợc nhiểu thiết bị lúc, thiết kế có nút test để kiểm tra tiếp điểm để thay đổi trạng thái relay mà không cấp nguồn vào, với màu xanh cho điện áp DC, màu đỏ cho điện áp AC Rất tiện lợi cho việc kiểm tra, bảo trì, bảo dƣỡng Tích hợp đèn led báo trạng thái cấp nguồn để biết rơ le hoạt động -Chức năng:Là cơng tắt đóng ngắt nguồn điện nhận đƣợc tín hiệu từ PLC -Kích từ 24V DC - Loại cặp tiếp điểm 2.7 Contactor Hình Contactor -khái niệm:Cơng tắc tơ khí cụ điện để đóng, ngắt thƣờng xuyên mạch điện động lực, từ xa, tay (thông qua nút bấm) tự động Việc đóng cắt cơng tắc tơ đƣợc thực nam châm điện, thủy lực khí nén Thơng thƣờng sử dụng nam châm điện để đóng cắt cơng tắc tơ -Cấu tạo cơng tắc tơ:Bao gồm phận nhƣ hình 4: Cuộn cảm, nam châm điện, lị xo, lõi thép tiếp điểm -Chức năng: Đóng ngắt mạch điện từ xa, vận hành bảo vệ động cơ, thiết bị 20 -Loại pha-10A -Phụ tải với điện áp đến 500V dòng 600A 2.8.Nút dừng khẩn Amergency Hình Nút dừng khẩn Amergency -Khái niệm:Là loại nút nhấn đƣợc sử dụng dừng máy trƣờng hợp khẩn cấp, nhờ thiết kế đầu nút lớn, trƣờng hợp khẩn cấp tác động dễ dàng, bị tác động nút nhấn khẩn cấp trì trạng thái, muốn trở lại ban đầu phải xoay nút nhấn Thông thƣờng tiếp điểm sử dụng tiếp điểm thƣờng đóng, có nghĩa lúc điện qua tiếp điểm máy hoạt động Khi đƣợc tác động ngắt điện Gồm ba phận rời ghép lại với nhau, đầu nút đƣợc thiết kế phi 25 mm Ngoài đầu nút đƣợc thiết kế kín nƣớc đạt tiêu chuẩn IP65, đủ để sử dụng mơi trƣờng có nƣớc thƣờng xun rơi vào.Cụm tiếp điểm đƣợc trang bị hai tiếp điểm thƣờng đóng thƣờng mở, ngồi ta chọn NO, NC, 1NO, 1NC Sử dụng điện áp lên đến 500VAC.Nhiệt độ hoạt động -20-70 độ C, tiếp điểm đồng -Chức năng:Ngắt nguồn điện khẩn cấp trƣờng hợp có lỗi xảy 2.9.Phần mềm Tia portal -TIA Portal:cái tên quen thuộc lĩnh vực tự động hóa Đúng nhƣ tên gọi TIA Portal: Total Intergrated Automation Portal, phần mềm sở tích hợp tất phần mềm cấu hình, lập trình cho hệ tự động hóa truyền động điện: PLC, HMI, Inverter Siemens - Ƣu điểm: tích hợp tất phần mềm, giao diện, tạo quán việc cấu hình hệ thống - Nhƣợc điểm: dung lƣợng phần mềm lớn, yêu cầu cấu hình máy tính cao, ban đầu khó làm quen ngƣời học 2.10.Phần mềm WinCC -Phần mềm WinCC Siemens phần mềm chuyên dụng để xây dựng giao diện điều khiển HMI (Human Machine Interface) nhƣ phục vụ việc xử lý lƣu trữ 21 liệu hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition) thuộc chuyên ngành tự động hóa -WinCC chữ viết tắt Windows Control Center (Trung tâm điều khiển chạy Windows), nói cách khác, cung cấp công cụ phần mềm để thiết lập giao diện điều khiển chạy hệ điều hành Microsoft nhƣ Windows NT hay Windows 2000, XP, Vista 32bit (Not SP1) Trong dòng sản phẩm thiết kế giao diện phục vụ cho vận hành giám sát, WinCC thuộc thứ hạng SCADA (SCADA class) với chức hữu hiệu cho việc điều khiển -Các mô đun WinCC: Tùy theo chức sử dụng mà ngƣời dùng chọn gói khác WinCC nhƣ lựa chọn sản phẩm Các gói WinCC chia làm hai loại nhƣ sau: -WinCC Runtime Package (Viết tắt RT): chứa chức ứng dụng dùng để chạy ứng dụng WinCC nhƣ hiển thị, điều khiển, thông báo trạng thái, giá trị điều khiển làm báo cáo -WinCC Complete Package (Viết tắt RC): bao gồm quyền để xây dựng cấu hình hệ thống (configuration licence) quyền để chạy ứng dụng (Runtime) 22 Chƣơng TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐỒ ÁN 3.1 Các thiết bị sử dụng đồ án STT Tên thiết bị Tủ điện PLC S7-1200 Bộ nguồn 24VDC Đèn 220VAC Nút nhấn-25mm Relay kiếng Contactor Nút Amergency Hình ảnh Bảng Các thiết bị sử dụng đồ án 23 3.2 Sơ đồ đấu dây Hình 3 Sơ đồ bố trí thiêt bị 3.4.Sơ đồ kết nối PLC Hình Sơ đồ kết nối PLC 24 3.5.Sơ đồ cấp nguồn Hình Sơ đồ cấp nguồn 3.6 Mạch động lực Hình Mạch động lực 25 3.7.Tín hiệu vào hệ thống -Ngồi cịn có phần mềm Tia Portal WinCC 3.8 Chƣơng trình điều khiển PLC Network 1: 26 Network 2: Trƣờng hợp không lỗi 27 Network 3: Trƣờng hợp lỗi RL Network 4: Trƣờng hợp lỗi 2RL 28 Network 5: Trƣờng hợp lỗi 3RL %I0 "RN1 " %I0 "RN2 " %I0 "RN3 " "D1"."TH Reset.E loi" n "D1".EMER En "D1"."TH "3RL".L loi" oi Network 6: Stop-Reset-EMER 29 Network 7: Đèn báo 30 Network 8: Ngõ 31 Network 9: Báo lỗi 32 3.8 Mô WinCC Chƣơng KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 4.2.Mơ hình tủ hoàn thiện 33 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận 5.2 Kết đạt đƣợc - Nhóm hoàn thành đề tài thiết kế tủ điều khiển máy bơm áp suất sử dụng PLC.Thiết kế, thi công lắp đặt, đấu dây, viết chƣơng trình điều khiển hệ thống bơm áp suất Vận hành tủ hoạt động nhƣ mong muốn đề - So với ý tƣởng ban đầu cơng việc hồn thành đạt đƣợc 80% tiến độ đề - Tủ đƣợc sử dụng thực tế để điều khiển bơm mơi trƣờng có áp suất thay đổi 5.3 Hạn chế đề tài -Sử dụng giả lập biến trở thay cho cảm biến,swith thay cho tác động relay - Mơ hình tủ chƣa hồn thiện,cần hồn thiện tiếp tục phát triển 5.4 Hƣớng phát triển - Cần trang bị biến tần để điều khiển giám sát hệ thống bơm - Cần điều khiển nối mạng truyền thông công nghiệp để hạn chế việc nối dây thiết bị điều khiển TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lâm Quang Chuyên, 2012, Giáo trình vi điều khiển, Trƣờng Cao đẳng Cơng thƣơng Tp HCM [2] Nguyễn Đình Phú, Nguyễn Trƣờng Duy, 2013, Kỹ Thuật Số, Xuất Đại Học Quốc Gia, Tp.HCM 34 ... 31/03/19 - Thiết kế vẽ bố trí thiết bị - Thiết kế tủ điều khiển viết chƣơng trình điều khiển Tuần 01/04/19 - 07/04/19 - Thiết kế, lắp đặt, đấu dây thiết bị viết chƣơng trình điều khiển - Viết... thiết kế thi cơng tủ điện chúng em mở cửa hàng kinh doanh tủ điện thiết kế tủ điện cho nhà máy 1.2 MỤC TIÊU - Thiết kế thi công tủ điều khiển hệ thống bơm áp suất có nhiệm vụ điều khiển áp suất đƣờng... nghiên cứu chọn đề tài:? ?Thiết kế tủ điều khiển hệ thống bơm? ?? Đề tài giúp chúng em hiểu rõ PLC, ứng dụng PLC tầm quan trọng nó, cách điều khiển – lập trình, cách vận hành thiết kế tủ điện đảm bảo tiêu