5.1.2.3.Hồn thiện tủ điện.
57
5.1.3.Viết chương trình mơ phỏng.
Viết chương trình start stop động cơ bơm nước mơ phỏng.
Hình 5. 8: Chương trình chạy dừng động cơ bơm
Nhập nhiệt dộ mô phỏng cho sensor.
58
Tạo khối count up đếm giá trị cho hình ảnh động cột khói và motor quạt.
Hình 5. 10: Chương trình đếm tham số mơ phỏng quạt quay
Giả lập nhiệt độ setpoint nhỏ hơn nhiệt độ nước ra đám khói thứ 2 sẽ suất hiện và chạy hình ảnh biểu thị cho động cơ quạt tăng tốc giải nhiệt.
59
Viết chương trình giả lập sleep mode. Nếu nhiệt độ setpoint lớn hơn 20oC so với nhiệt độ nước thì sẽ bắt đầu đếm thời gian delay chuyển sang sleep mode.
Hình 5. 12: Chia nhiệt độ setpoint cho nhiệt độ mô phỏng
Cài đặt thời gian delay chuyển sang sleep mode tại “thoigiandelay”. Khi khối CTU “delaysleepmode” đến count bằng thời gian delay cài đặt “sleepmodemophong” sẽ on mở tiếp điểm quay cánh quạt động cơ ngừng hoạt động chuyển sang chế độ ngủ.
60
5.2.Viết phần mềm điều khiển và giám sát.
5.2.1.Viết phần mềm điều khiển.
5.2.1.1.Tạo Data_block khai báo biến.
Bảng 5. 1: Bảng khai báo biến và kiễu dữ liệu cho các địa chỉ
STT Name Data type
1 DateLocal DTL 2 denbaodormancy Bool 3 startMotorbom Bool 4 stopMotorbom Bool 5 Motorbom Bool 6 quatquaynhanh Bool 7 sleepmodemophong Bool 8 nhapthoigiandelay Bool 9 laplaivongquay Bool 10 nhayxung Bool 11 LUthapap Bool 12 newday Bool 13 60s Bool 14 60p Bool 15 output_fre Int 16 animation Int 17 chitietloi Int 18 PIDoutput_freuint Int
61 19 P Int 20 I Int 21 D Int 22 soGio Int 23 sophut Int 24 sogiay Int 25 resetloi Int 26 nhapnhietdo Int 27 nhietdomophong Int 28 sovongquatquaynhanh Int 29 differnhietdomophong Int 30 outputPID Real 31 outputPID1 Real 32 PIDoutput_fre Real
62
5.2.1.2.Cài đặt.
Cài đặt các thông số động cơ cho biến tần.
Cài đặt các thông số động cơ và thời gian tăng giảm tốc cho biến tần
Hình 5. 14: Địa chỉ và tham số cài đặt thông số động cơ
Cài đặt các thông số truyền thông cho biến tần:
63
Cài đặt cho PLC.
Cấu hình phần cứng PLC gồm CPU 1214 C DC/DC/RLY và modul RS485 CM1241.
Hình 5. 16: Cấu hình phần cứng PLC
Cài đặt thông số khối khai báo tương tự các tham số cài đặt biến tần.
Hình 5. 17: Khối khai báo
• REQ: Đầu tín hiệu để quét khối. Chọn FristScan chỉ khai bảo 1 lần khi chạy.
• PORT: Địa chỉ truyền thơng. Chọn local sẽ tự động nhảy ra địa chỉ 272.
• BAUD: Tốc độ truyền. Chọn tương tự biến tần 9600.
64
5.2.1.3.Chế độ chạy manual.
Viết chương trình điều khiển chạy dừng cho biến tần.
Hình 5. 18: Chương trình chạy dừng Manual Mode
Để truyền thông với biến tần ra lệnh chạy hoặc dừng, ta tạo 1 khối MB_MASTER.
• MB_ADDR: Là địa chỉ thứ tự biến tần cần ra lệnh.
• MODE: 1 là truyền dữ liệu qua biến tần, 0 là đọc dữ liệu về PLC tại DATA_PIR.
• DATA_ADDR: địa chỉ để truyền dữ liệu. 2000 là hệ HEX chuyển về hệ DEC là 8192 sau đó cộng thêm 40001.
65
Hình 5. 20: Dịa chỉ và tham số truyền thơng chạy dừng động cơ
• Tại DATA_PIR: Nếu truyền tham số 1 vào biến tần mà đã có tốc độ thì động cơ sẽ quay theo tốc độ cài đặt. Nếu truyền tham số 3 động cơ sẽ giảm tốc độ theo thời gian cài đặt.
Truyền tốc độ:
Nếu như ra hiệu lệnh chạy cho biến tần mà không truyền tần số mục tiêu chạy cho biến tần, động cơ sẽ không chạy được. Truyền thông PLC kết hợp phần mềm lập trình biến tần DSELite.
Hình 5. 21: Khối truyền tốc độ
• DATA_ADDR: 403329 là địa chỉ FD00 của khối Value Func 1 của phần mềm DSELite của biến tần.
66
Hình 5. 22: Chương trình tốc độ DSELite
Hình 5. 23: Địa chỉ truyền thơng INPUT A
Để nhập được tần số mong muốn vào địa chỉ 403329 của khối chức Value Func 1 cần thực hiện 1 số phép tốn.
• FK04 sẽ tính theo phần trăm 100.00 % của tần số giới hạn lớn nhất (f111).
67
Hình 5. 25: Địa chỉ truyền thơng chân Remote Setpoint
• Đặt tần số chạy motor lớn nhất tại F111 là 50Hz. Giả sử tần số muốn chạy là 10Hz ta được phương trình:
• X x 50 = 10 X = 0.2
• 0.2 là 20%. Theo địa chỉ FK04 sẽ là 2000.
Vậy cần phải đưa tham số 2000 vào FK04 để có thể chạy ở 10Hz.
Giả sử muốn nhập trức tiếp 10Hz vào MW39 để truyền thông qua địa chỉ khối Reference trên phần mềm DSELite, ta được phương trình:
• 10 x X = 2000 X = 200
Vậy muốn nhập tần sô mong muốn ta sẽ nhân số đó với 200. Tạo khối CALCULATE để ghi phương trình tính tốn.
68
5.2.1.4.Chế độ chạy Auto:
Viết chương trình chuyển đổi chế độ chạy sang Auto. Sử dụng khối thuật toán PID của phần mềm DSELite trên biến biến tần.
Hình 5. 27: Chương trình nút nhấn chuyển Auto Mode
• (FK24) ENABLE PID: Ở địa chỉ này nếu truyền tham số 1 (TRUE) khối PID sẽ xuất tần số hoạt động tại OUTPUT (FK10), ngược lại nếu là tham số 0 (FALSE) ngõ ra sẽ là 0.
69
Hình 5. 29: Địa chỉ truyền thông chân Enable PID
Ở chế độ chạy Manual cần truyền thông tham số 0 vào địa chỉ 405145, để ngõ ra bằng 0. Còn ở chế độ hoạt động Auto khối PID hoạt động, cần truyền tham số 1 vào địa chỉ FK24 thì tần số ngõ ra sẽ là tần số xử lý thuật tốn PID.
Hình 5. 30: Chương trình truyền tham số kích hoạt PID cho biến tần
Ngõ ra khối PID sẽ vào khối Value Func 1. Lúc này mode Manual ngưng hoạt động tốc độ động cơ sẽ được lấy từ (FD01) INPUT B.
70
5.2.1.5.Phương trình hoạt động PID.
Điều chỉnh PID:
P: là phương pháp điều chỉnh tỉ lệ. Giá trị càng lớn thì đáp ứng càng nhanh do đó sai số càng lớn. Một giá trị độ lợi tỉ lệ quá lớn sẽ dẫn đến quá trình mất ổn định và dao động.
I: là tích phân của sai lệch theo thời gian lấy mẫu. Điều chỉnh tích phân là điều chỉnh để tạo ra các tín hiệu điều chỉnh sao cho độ sai lệch giảm về 0, từ đó cho ta biết tổng sai số tức thời theo thời gian hay sai số tích lũy trong quá khứ.
D: là vi phân của sai lệch. Diều chỉnh D được sử dụng để làm giảm biên độ vọt lố được tạo ra bởi tích phân và tăng cường độ ổn định của bộ điều khiển hỗn hợp. Phép vi phân của một tín hiệu sẽ khuếch đại nhiễu và do đó khâu này sẽ nhạy hơn đối với nhiễu sai số, có thể khiến q trình trở nên mất ổn định.
Hình 5. 32: Sơ đồ hoạt động khối PID
Tạo các khối truyền thông tham số P, I, D đến địa chỉ khối PID phần mềm DSELite.
71
Hình 5. 34: Khối truyền tham số P
72
Hình 5. 36: Khối truyền tham số D
5.2.1.6.Đọc và giám sát nhiệt độ.
Dây tín hiệu của sensor được nối vào AI1 biến tần nên tín hiệu sẽ được lấy ra từ khối Analog Input 1 phần mềm DSELite. Bằng cách tăng giảm nhiệt độ thấp nhất cài đặt trên bộ điều khiển nhiệt độ XH_W2050 và (F400) 0% INPUT để đầu ra điện áp 0-10V tương đương với nhiệt độ 0-100oC.
73
Nhiệt độ từ Sensor trả về sẽ là feedback để so sánh với nhiệt độ setpoint, PID sẽ điều chỉnh sao cho nhiệt độ feedback bằng với nhiệt độ setpoint cài đặt.
Giả sử trường hợp đang hoạt động phía trên nhiệt độ trả về là 31oC, nhiệt độ cài đặt là 35oC. Nếu như nối nhiệt độ trả về từ Sensor 31oC vào FEEDBACK và nhiệt độ cài đặt 35oC vào SETPOINT.
Theo nguyên tác hoạt động PID phát hiện nhiệt độ FEEDBACK 31 < 35 SETPOINT. PID output sẽ tăng tần số chạy động cơ cho FEEDBACK bằng với SETPOINT. Nhưng theo yêu cầu đề tài nếu nhiệt độ đầu ra nhỏ hơn nhiệt độ yêu cầu thì phải giảm tốc độ quạt làm mát, để nhiệt độ nước tăng lên bằng nhiệt độ yêu cầu.
Do đó sẽ bị ngược với yêu cầu đề tài, nên sẽ nối nhiệt độ Sensor trả về vào SETPOINT và nhiệt độ yêu cầu vào FEEDBACK.
Đọc nhiệt độ từ biến tần về PLC để giám sát lên SCADA:
Hình 5. 38: Khối đọc nhiệt độ từ biến tần về plc
Để đọc nhiệt độ từ biến tần về plc, thực hiện truyền thông tại địa chỉ F331.
74
Hình 5. 39: Địa chỉ truyền thơng đọc analog vào biến tần
Theo hướng dẫn F331 là Hight-order byte, do đó sẽ tách ra:
• F331: Là hệ hex giữ nguyên.
• F331: Là hệ dec chuyển về hệ hex sẽ là 1F.
Chuyển đổi 31F hệ hex về dec sẽ là 799. Sau đó cộng thêm 40001 sẽ được 40800.
Hình 5. 40: Hướng dẫn chuyển đổi địa chỉ truyền thông cho plc
5.2.1.7.Chế độ ngủ đông tiết kiệm điện năng.
Đọc tần số chạy động cơ từ biến tần về plc để giám sát và lập trình cho chế độ sleep.
75
Hình 5. 41: Chương trình đọc tần số chạy động cơ quạt
Địa chỉ 1000 hệ hex chuyển về hệ dec là 4096, sau đó cộng thêm 40001.
Tần số đọc về giả sử 50Hz sẽ là 50.00, do đó sử dụng khối tốn chia chia cho 100.
Hình 5. 42: Địa chỉ truyền thơng đọc tần số
So sánh tần số chạy động cơ với tần số cài đặt để đếm thời gian chuyển sang chế độ ngủ tiết kiệm điện.
Khi tần số hoạt động nhỏ hoăn hoặc bằng tần số cài đặt sẽ bắt đầu đếm thời gian. Nếu thời gian bằng delay (Tag_46) bằng với thời gian cài đặt chờ chuyển sang sleep mode (thoigiandelay) thì Tag_48 sẽ on.
76
Hình 5. 43: Chương trình thời gian delay cho Sleep Mode
Tag_48 on sẽ move 3 vào địa chỉ truyền thông để dừng động cơ.
77
5.2.1.8.Fault Reset
Hình 5. 45: Chương trình nút nhấn Fault Reset
Khi có lỗi xảy ra hệ thống sẽ ngưng hoạt động. Nhấn nút Fault_reset I0.3 để chạy lại hệ thống.
Hình 5. 46: Địa chỉ truyền thơng kích hoạt reset lỗi
Nhấn nút Fault reset move giá trị 1 (TRUE) truyền thông vào địa chỉ 405170 khối Sequencing Logic trên biến tần.
78
5.2.2.Viết phần mềm giám sát.
Hình 5. 47: Tổng quan giao diện HMI
5.2.2.1.Tạo WinCC Runtime thiết kế HMI.
Tạo thêm WinCC Runtime Advanced.
79
Thêm card IE general (PROFINET) để kết nối PLC.
Hình 5. 49: Thêm card IE general (PROFINET)
Thay đổi địa chỉ IP WinCC khác với IP PLC.
80 Kết nối PN/IE và HMI_Connection.
Hình 5. 51: Kết nối PN/IE
Tạo 1 file Creen trong HMI_RT_1 (WinCC RT Advanced) để thiết kế HMI.
81
5.2.2.2.Thiết kế nút nhấn và đèn báo trạng thái
Thiết kế nút nhấn Start, Stop, Button Auto điều khiển và các đèn trạng thái. Kéo các Objects hình chữ nhật làm nút nhấn và hình trịn là đèn báo và tiến hành cài đặt.
Hình 5. 53: Tạo nút nhấn điều khiển và đèn giám sát trên HMI
Tạo các sự kiện nhấn và nhả cho nút nhấn. SetBit là nhấn, ResetBit là nhả cho Start, Stop, Automation.
Hình 5. 54: Cài đặt sự kiện nhấn nhả cho nút Start, Stop, Automation
Tạo màu cho trạng thái nhấn nhả của nút nhấn. Kiểu dữ liệu nút nhấn là bool, bit 1 là nhấn và bit 0 là nhả.
82
Tương tự với nút nhấn nhưng đèn báo chỉ để hiện thị do đó chỉ cài đặt màu sắc để giám sát.
Hình 5. 56: Cài đặt màu sắc trặng thái cho đèn báo
5.2.2.3.Thiêt kế cài đặt và giám sát Dormanc Mode.
Thiết kế các vùng dữ liệu tham số ghi và đọc:
• Các vùng dữ liệu ghi gồm Setpoint nhiệt độ yêu cầu, P I D để thay đổi độ phản ứng của giá trị PID output, tần số bắt đầu đếm thời gian delay chuyển sang sleep mode và thời gian delay sleep mode.
• Các vùng dữ liệu đọc gồm Feedback là nhiệt độ sensor trả về , PIDoutput là tần số output sau khi xử lý PID, thời gian đếm delay sleepmode.
83 Cài đặt giới hạn đầu ra của PID output là 100%.
Hình 5. 58: Địa chỉ giới hạn % đầu ra PIDoutput của khối PID
Đọc giá trị PID output từ địa chỉ khối PID phần mềm DSELite về PLC tại địa chỉ 405131.
Hình 5. 59: Địa chỉ truyền thông đọc giá trị PIDoutput
Giá trị đọc về là số nguyên chuyển sang số thực để thực hiện tính tốn chuyển Từ phần trăm về tần số để dễ quan sát.
Tạo khối toán học, do giá trị đọc về là 100.00% nên chia cho 100 để loại bỏ 2 giá trị phía sau. Sau đó lấy giá trị phần trăm chia cho 100 và nhân với tần số tối đa 50Hz sẽ ra được giá trị tần số hiện tại.
84
Tạo biểu đồ đường giám để dễ quan sát Setpoint, Feedback, PIDoutput.
Hình 5. 61: Biểu đồ giám sát Setpoint, Feedback, PIDoutput
Cài đặt địa chỉ và màu đường cho các giá trị.
85
5.2.2.4.Thiết kế giám sát thống số tốc độ, nhiệt độ, điện năng tiêu thụ.
Tương tự ở trên tạo các vùng dữ liệu sau đó cài đặt dữ liệu hoặc kéo thả các địa chỉ từ chương trình lập trình sang HMI.
Hình 5. 63: Bảng giám sát tốc độ, nhiệt độ, điện năng tiêu thụ
Để giám sát dịng điện tiêu thụ của động cơ cần truyền thơng giá trị từ biến tần về plc.
Hình 5. 64: Địa chỉ truyền thơng đọc dịng điện output
Chuyển đổi địa chỉ 1002 hệ hex về hệ dec là 4098 sau đó cộng thêm 40001.
Hình 5. 65: khối truyền thơng đọc điện năng tiêu thụ
Đây là dịng điện tiêu thụ tức thời để giám sát dịng điện tiêu thụ trung bình sau một khoản thời gian để theo dõi khả năng tiết kiệm điện năng. Viết chương trình tính trung bình điện năng tiêu thụ.
86
Hình 5. 66: Chương trình tính điện năng tiêu thụ trung bình
Cho thời gian lấy mẫu là 1 giây. Sau mỗi 1 giây giá trị dòng điện sẽ được cộng dồn đồng thời cộng thêm 1 vào số lần lấy mẫu (solanchiatb).
Cài đặt thời gian theo dõi trung bình tại Tag_53. Sau khoản thời gian cộng tổng dòng điện lớn hơn hoặc bằng thời gian Tag_53, sẽ lấy tổng dòng điện đã cộng được chia cho số lần lấy mẫu.
5.2.2.5.Giám sát lỗi.
Khi có sự cố xảy ra hệ thống sẽ dừng và đèn báo lỗi vàng sẽ chớp tắt và hiển thị tên lỗi lên SCADA.
87
Viết chương trình đọc giá trị lỗi từ biến tần về plc.
Hình 5. 68: Chương trình truyền thơng đọc giá trị lỗi về plc
Địa chỉ 1005 hệ hex chuyển về hệ dec là 4101 sau đó cộng thêm 40001.
Giá trị đọc về sẽ là 25600 (khi khơng có sự cố) tham số lỗi sẽ là số cuối cùng, giả sử sự cố quá dòng sẽ là 25604.
Để tạo bản text hiển thị tên lỗi ta trừ đi 25600 để còn giá trị cuối cùng.
88
Tạo bản text “chitietloi”, chọn tham số và ghi tên lỗi tương tự bản trên sau đó kéo thả qua màn hình thiết kế HMI.
Hình 5. 70: Danh sách hiển thị các lỗi
5.2.2.6.Giám sát ngày giờ thời gian hoạt động.
89