Điều khiển bằng tay bơm 1

Hình 3.21: Điều khiển bằng tay bơm 3 và van 1

KẾT LUẬN

Kết luận

Sau quá trình học tập và tìm hiểu, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS.

Vũ Minh Quang – bộ mơn Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa, em đã hồn thành đồ

án tốt nghiệp “Tự động hóa dây chuyền lọc nước mặn sử dụng PLC 1200”.

Qua quá trình thực hiện đồ án, em có cơ hội được tìm hiểu về phương pháp lọc nước mặn và xây dựng dây chuyền, hệ thống lọc nước mặn tự động. Từ những kết quả nghiên cứu đạt được trong đồ án tốt nghiệp đã giúp em thu về nhiều kiến thức, kết quả sau:

 Biết phân tích, lựa chọn thiết bị theo đúng yêu cầu đồ án.

 Tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của dây chuyền lọc nước mặn.  Lập trình, mơ phỏng chính xác.

Hướng phát triển đề tài

Sau khi hồn thành đồ án, bản thân em nhận thấy dây chuyền tự động vẫn chưa được tối ưu hóa. Vì vậy, nếu được tiếp tục hoàn thiện, em sẽ phát triển bài đồ án của mình hơn nữa. Cụ thể:

 Thay thế hồn tồn các thiết bị đầu vào và đầu ra thành các thiết bị có tín hiệu analog

 Tăng cường giám sát mực nước và độ mặn hơn nữa

Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, do trình độ hiểu biết của em có hạn, nên nội dung đồ án khơng tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em rất mong được sự chỉ bảo, góp ý của thầy cơ cũng như mọi người quan tâm đến vấn đề này.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Vũ Minh Quang đã hướng dẫn và giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Đồng thời em cũng xin cảm ơn tất cả các thầy cô đã dạy dỗ em trong suốt những năm học qua, nhờ các thầy cơ em mới có được những kiến thức quan trọng, bổ ích làm hành trang bước vào đời.

PHỤ LỤC

SIMATIC S7-1200 Giới thiệu chung.

S7-1200 ra đời năm 2009 dùng để thay thế dần cho S7-200. So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội hơn.

S7-1200 được thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh giúp những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200

S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.

Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động. Sự kết họp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S7- 1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau.

Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ. Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng. CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép tốn phức họp và việc truyền thơng với các thiết bị thông minh khác.

Các thành phần của PLC S7-1200 bao gồm:

3 bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau giống như điều khiển AC hoặc DC phạm vi rộng.

2 mạch tương tự và số mở rộng điều khiển mô-đun trực tiếp trên CPU làm giảm chi phí sản phẩm.

13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau.2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP.

- Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC và điện áp 24 VDC. Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối, người ta đã chế tao bộ điều khiển PLC nhằm thoả mãn các yêu cầu sau:

 Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ học.  Gọn nhẹ, dễ bảo quản, sửa chữa.

 Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp.  Hồn tồn tin cậy trong mơi trường công nghiệp.

 Giao tiếp được với các thiết bị thơng minh khác như máy tính, nối mạng, các module mở rộng.

Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay cho các phần cứng Relay dây nối và các logic thời gian. Tuy nhiên bên cạnh đó việc địi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dễ dàng cho PLC mà vẫn đảm bảo tốc độ xử lí cũng như giá cả….

Chính điều này đã tạo ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp, các tập lệnh nhanh chống đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch…Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng I/O nhiều hơn.

Trong PLC phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển và xử lí hệ thống, chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bằng một chương trình. Chương trình này sẽ được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này. Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng cửa quy trình cơng nghệ. Ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ PLC. Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dễ dàng mà khơng cần một sự can thiệp vật lí nào so với các bộ dây nối hay Relay.

Cấu trúc và nguyên lý hoạt động PLC s7-1200.

Cấu trúc plc.

Cũng giống như các PLC cùng họ khác, PLC S7 1200 có 4 bộ phận cơ bản: bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao tiếp xuất/ nhập.

 Bộ xử lý trung tâm (CPU): Chứa bộ vi xử lý, biên dịch các tín hiệu được nhập vào và thực hiện các hành động điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC.

 Bộ nguồn: Có nhiệm vụ chuyển điện áp AC thành DC (24V) cần thiết cho các bộ vi xử lý cũng như các mạch điện có trong module giao tiếp nhập và xuất hoạt động.

 Bộ nhớ: Lưu trữ các chương trình để sử dụng cho các hoạt động dưới sự quản lý của bộ vi xử lý.

 Các thành phần giao tiếp nhập/ xuất: Là nơi nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi rồi gửi cho các thiết bị điều khiển. Tín hiệu vào có thể là cơng tắc, cảm biến, …, tín hiệu ra có thể là động cơ, biến tần, …

 Chương trình điều khiển được nạp vào với sự giúp đỡ của bộ lập trình hay bằng máy vi tính.

Cấu tạo của bộ điều khiển siemens CPU S7-1200.

Nguyên lý hoạt động và ứng dụng PLC.

Đầu tiên các tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi (như các sensor, contactor, …) được vào CPU thông qua module đầu vào. Sau khi nhận được tín hiệu đầu vào thì PLU sẽ xử lý và đưa các tín hiệu điều khiển qua module đầu ra xuất ra các thiết bị được điều khiển bên ngồi theo 1 chương trình đã được lập trình sẵn.

Một chu kỳ bao gồm đọc tín hiệu đầu vào, thực hiện chương trình, truyền thơng nội, tự kiểm tra lỗi, gửi cập nhật tín hiệu đầu ra được gọi là 1 chu kỳ qt hay 1 vịng qt (Scan Cycle).

Thường thì việc thực hiện một vòng quét xảy ra trong thời gian rất ngắn (từ 1ms- 100ms). Thời gian thực hiện vòng quét này phụ thuộc vào tốc độ xử lý lệnh của PLC, độ dài ngắn của chương trình, tốc độ giao tiếp giữa PLC và thiết bị ngoại vi.

Cấu trúc CPU của PLC.

Ứng dụng:

Ứng dụng trong công nghiệp và dân dụng như: - Hệ thống băng tải.

- Điều khiển đèn chiếu sáng.

Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớ chương trình khác nhau….

Các dịng chính của PLC S7-1200:

S7-1200 có 5 dịng là CPU 1211C, CPU 1212C và CPU 1214C, CPU 1215C, CPU 1217C. việc 150KB work memory.

CHỨC NĂNG CPU 1211C CPU1212C CPU1214C

Kích thước vật lý (mm) 90 x 100 x 75 110 x 100 x 75 Bộ nhớ người dùng: Bộ nhớ làm việc Bộ nhớ nạp Bộ nhớ giữ lại 25kB 1 MB 2 kB 50 kB 2 MB 2 kB I/O tích hợp cục bộ Kiểu số Kiểu tương tự

6 ngõ vào / 4 ngõ ra

2 ngõ ra

 8 ngõ vào / 6 ngõ ra

2 ngõ ra

14 ngõ vào / 10 ngõ ra

2 ngõ ra Kích thước ảnh tiến trình 1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q)

Bộ nhớ bít (M) 4096 byte 8192 byte

Độ mở rộng các modul tín

hiệu Khơng 2 8

Bảng tín hiệu 1

Các modul truyền thơng 3 (mở rộng về bên trái) Các bộ đếm tốc độ cao Đơn pha Vuông pha 3 3 tại 100kHz 3 tại 80kHz 4 3 tại 100kHz 1 tại 30 kHz 3 tại 80kHz 1 tại 20 kHz 6 3 tại 100kHz 3 tại 30 kHz 3 tại 100kHz 3 tại 30 kHz Các ngõ ra xung 2 Thẻ nhớ Thẻ nhớ SIMATIC tùy chọn

Thời gian lưu giữ đồng hồ

thời gian thực Thơng thường 10 ngày (ít nhất 6 ngày) tại 40 độ C

PROFINET 1 cổng truyền thông Ethernet

Tốc độc thực thi tính tốn

thực 18µs/lệnh

Tốc độ thực thi Boolean 0.1µs/lệnh

Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để mở rộng dung lượng của CPU. Người dùng cịn có thể lắp đặt thêm các module truyền thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác.

Module Chỉ ngõ vào Chỉ ngõ ra Kết hợp I/O

Module tín hiệu (SM) Kiểu số 8 x DC In 8 x DC Out 8 x Relay Out 8xDC In/8xDC Out 8xDC In/8xRelay Out 16 x DC In 16 x DC Out 16 x Relay Out 16xDC In/16xDC Out 16xDC In/16xRelay Out Kiểu tương tự 4xAnalog In 8xAnalog In 2xAnalog Out 4xAnalog Out

4xAnalog In/2xAnalog Out 8xAnalog In/4xAnalog Out Bảng

Tín hiệu (SB)

Kiểu số - - 2xDC In/2xDC Out

Kiếu

tương tự 1xAnalog Out

Module truyền thơng (CM)

 RS485

Lập trình:

Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic. Step7 Basic hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal 11 của Siemens.

Giao tiếp:

Cấu hình giao tiếp của PLC S7-1200.

S7-1200 hỗ trợ kết nối Profibus và kết nối PTP (point to point). Giao tiếp PROFINET với:

– Các thiết bị lập trình – Thiết bị HMI

– Các bộ điều khiển SIMATIC khác Hỗ trợ các giao thức kết nối: – TCP/IP

– SIO-on-TCP – Giao tiếp với S7

Cách tạo program và cấu hình phần cứng trên phân mềm TIA PORTAL V14

Đầu tiên ta mở phần mềm TIAPORTAL V14. Chọn Create new project để tạo project mới. Đổi tên và vào Path để chọn ổ lưu dữ liệu. Nhấn oke và kích chuột vào Create

Tạo project mới.

Sau khi kích vào Create thì nó sẽ hiện ra một dãy các lựa chọn. Chọn Devices & networks. Chọn Add new device và kích chuột vào Controllers. Sử dụng Simatic S7- 1200 với CPU 1214 AC/DC/Rly

Sau khi chọn xong thì xuất hiện giao diện của PLC và chọn các modul cần thiết.

Cấu hình phần cứng.

Cách tạo các khối chương trình con (function) và các khối khai báo (data block). Trong mục program block chọn add new block rồi lấy ra các khối cần thiết.

Khối địa chỉ thời gian thực

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Trần Văn Thịnh (chủ biên), Hà Xn Hịa và Nguyễn Vũ Thịnh, “Tự động hóa và điều khiển thiết bị điện”

[2] Kelvin T. Erickson, biên dịch và hiệu đính Lê Trung Dũng, Phan Thanh Tùng và Lê Tuấn Anh, “Điều khiển logic lập trình - Thiết kế và ứng dụng”, nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và cơng nghệ, 2014.

[3] Biên dịch và hiệu đính Lê Trung Dũng, Bùi Văn Đại, Vũ Minh Quang, Lê Công Thành, Phan Thanh Tùng, “Điện tử công suất”, khoa Năng Lượng – trường đại học Thủy Lợi, 2016.

[4] Lê Thành Bắc, “Giáo trình thiết bị điện”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2012.

[5] Nguyễn Công Hiền (chủ biên), Nguyễn Mạch Hoạch, “Hệ thống cung cấp điện của xí nghiệp cơng nghiệp, đơ thị và nhà cao tầng, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội.

[6] [Online] http://www.cadivi-vn.com/vn/huong-dan-lua-chon-day-va-cap-ha-

the.html/p-2?fbclid=IwAR1Du4hp3l2ZStH15xpOL1se33-RRUI- wuUSjt8jfRSERgHyzAhy0P7muuo