TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG LÊ TẤN TÀI 51 DLTT NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PLC TRONG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG TÀU, NHẰM NÂNG CAO KHẢ NĂNG HOẠT ĐỘNG AN TOÀN CHO CÁC TÀU ĐÁNH BẮT XA BỜ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐỘNG LỰC TÀU THỦY NHA TRANG - 7/2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG LÊ TẤN TÀI 51 DLTT NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PLC TRONG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG TÀU, NHẰM NÂNG CAO KHẢ NĂNG HOẠT ĐỘNG AN TOÀN CHO CÁC TÀU ĐÁNH BẮT XA BỜ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐỘNG LỰC TÀU THỦY Cán hướng dẫn:Th.S Đoàn Phước Thọ NHA TRANG - 7/2013 MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG LỜI NĨI ĐẦU 1 Đặt vấn đề: Đối tượng, phạm vi, mục tiêu nghiên cứu: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái quát chung hệ thống tàu 1.1.1.Yêu cầu hệ thống 1.1.2 Khái quát số hệ thống tàu 1.2 Đặc điểm hệ thống tàu trang bị tàu đánh bắt cá xa bờ 10 1.2.1 Trang bị hệ thống tàu cá đánh bắt xa bờ 10 1.2.2 Điều kiện hoạt động: 11 1.2.3 Sơ đồ bố trí chung tàu cá 12 1.2.4 Hệ thống Hút khô cứu đắm .12 1.2.4.1 Đặc điểm, cấu tạo, bố trí phương thức hoạt động 12 1.2.4.2 Nhận xét đặc điểm làm việc hệ thống hút khô 16 1.2.5 Hệ thống cân tàu .17 1.2.5.1 Đặc điểm, cấu tạo, bố trí phương thức hoạt động 17 1.2.5.2 Nhận xét đặc điểm làm việc 19 1.2.6 Hệ thống vệ sinh tàu cứu hỏa: 20 1.2.6.1 Đặc điểm, cấu tạo, bố trí phương thức hoạt động 20 1.2.6.2 Nhận xét đặc điểm làm việc 21 1.2.7 Chọn hệ thống cần điều khiển tự động 21 1.3 Nhu cầu cần thiết phải tự động hóa hệ thống cho tàu cá xa bờ .21 1.3.1 Nhu cầu hệ thống từ thực tế .21 1.3.1.1 Hiện trạng đội tàu cá khai thác xa bờ tỉnh Khánh Hòa .21 1.3.1.2 An tồn tính chống chìm tàu 22 1.3.1.3 An toàn hỏa hoạn tàu 23 1.3.1.4 Vấn đề ổn định cân tàu: 24 1.3.2 Nhu cầu từ quy phạm qui định chung hệ thống hoạt động giám sát .25 1.3.2.1 Qui định hệ thống tàu .25 1.3.2.2 Qui định tính ổn định 28 1.3.2.3 Qui định trang bị an toàn 29 1.4 Nhận xét đề xuất phương án .31 1.4.1 Nhận xét: 31 1.4.2 Đề xuất phương án 32 CHƯƠNG : GIỚI THIỆU VỀ PLC .34 2.1 Khái niệm PLC .34 2.2 Ứng dụng PLC công nghiệp: 35 2.3 Cơ sở lý thuyết PLC .37 2.3.1 Khái niệm phần cứng phần mềm 37 2.3.2 Khái niệm vòng quét thời gian quét PLC 38 2.3.3 Cấu trúc PLC 39 2.3.3.1 Cấu trúc nhớ PLC S7 300 45 2.3.3.2 Phương thức hoạt động 47 2.3.4 Cảm biến 48 2.4.5 Màn hình giao tiếp HIM 51 2.3.6 Thiết bị lập trình 52 2.3.7 Thiết bị chấp hành (thiết bị xuất) .53 2.3.8 So sánh với hệ thống điều khiển khác 55 2.3.9 Bộ điều khiển S7-300 56 2.3.10 Một số kỹ thuật lập trình 58 2.4 Nhận xét khả ứng dụng PLC điều khiển hệ thống tàu cá 65 CHƯƠNG LỰA CHỌN VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRÊN TÀU CÁ 66 3.1 Lựa chọn .66 3.2 Xây dựng phần cứng .71 3.2.1 Chọn giao diện cho PLC: 71 3.2.2 Đặt tham số làm việc: 71 3.2.3 Soạn thảo Project: .72 3.2.4 Xây dựng cấu hình cứng cho trạm PLC 72 3.2.5 Chọn khối chương trình soạn thảo .73 3.3 Viết phần mềm mơ mơ hình PLC 73 3.3.1 Viết chương trình phần mềm Simatic S7 300 73 3.3.2 Chạy mô 75 3.3.3 Chạy thử nghiệm thực tế 78 CHƯƠNG - KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 82 4.1 Kết luận: .82 4.2 Đề xuất ý kiến: 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO .85 DANH MC HèNH Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống hút khô Hình 1.2: Bố trí theo ngun tắc phân nhóm Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống dằn tàu Hình 1.4: Tàu cá KH94183TS 10 Hình 1.5: Cảng tàu cá Bình Tân-Nha Trang 11 Hình 1.7: Các đường ống hệ thống 13 Hình 1.8: Miệng hút 13 Hình 1.9: Hệ thống hút khô 14 Hình 1.10: Bơm cọ 14 Hình1.11:Dây mềm điều khiển tay quay 14 Hình 1.12: Các ống dẫn 15 Hình 1.13: Tay quay bánh ma sát 15 Hình 1.14: Hệ thống cứu đắm 15 Hình 1.15 : Hình thực tế hệ thống cứu đắm tàu 16 Hình 1.16: Hệ thống cân tàu 18 Hình1.17: Miệng hút đường ống 19 Hình 1.18: Can nước cân tàu 19 Hình 1.19: Hệ thống cứu hỏa 20 Hình 1.20: Tai nạn chìm tàu 23 Hình 1.21: Tai nạn cháy tàu cá 23 Hình 1.22: Tàu nghiêng bị cân 24 Hình 2.1: Hệ thống cắt đoạn sản phẩm 36 Hình 2.2: Hệ thống cắt gạch 36 Hình 2.3: Hệ thống phân loại hộp 37 Hình 2.4: Vịng qt CPU 38 Hình 2.5: Sơ đồ cấu trúc đơn giản PLC 39 Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý PLC 40 Hình 2.7: Các dạng tín hiệu có Counter 41 Hình 2.8: Sơ đồ tín hiệu logic định thời 42 Hình 2.9: Sơ đồ mạch ghép nối vào 43 Hinh 2.10: Sơ đồ nguyên lý mạch ghép nối vào 43 Hình 2.11: Sơ đồ mạch ghép nối 43 Hình 2.12: Mạch giao tiếp kiểu role 44 Hình 2.13 :Mạch giao tiếp kiểu Tranzitor 44 Hình 2.14:Nguồn nuôi 45 Hình 2.15: Chu kỳ quét PLC 47 Hình 2.16: Cảm biến rút dịng –NPN(Sinking) 50 Hình 2.17: Cảm biến nguồn dòng-PNP(Sourcing) 50 Hình 2.18: Nối dây cảm biến dây với nguồn 50 Hình 2.19: Màn hình giao tiếp HIM 52 Hình 2.20: Kết nối HIM với PLC 52 Hình 2.11: Bộ lập trình tay 52 Hình 2.22: Thiết bị lập trình chuyên dụng 53 Hình 2.23: Thiết bị lập trình máy tính sử dụng phần mềm 53 Hình 2.24: Giao diện kết nối làm việc CPU S7 300 57 Hình 2.25: Sơ đồ bố trí trạm PLC S7 300 58 Hình 2.26: Network làm việc phương pháp STL 59 Hình 2.27: Network làm việc phương pháp LAD 59 Hình 2.28: Network làm việc phương pháp FBD 60 Hình 2.29: Bộ đếm tổng quát 62 Hình 2.30: Đồ thị tín hiệu xung thời gian SP 64 Hình 3.1: CPU 312 66 Hình 3.2: Màn hình giao tiếp rack kết nối 66 Hình 3.3: Cảm biến quang 67 Hình 3.4: Bơm hút khô 67 Hình 3.5: Bơm cứu đắm 67 Hình 3.6: Rơ le điện từ 67 Hình 3.7: Cịi cảnh báo 67 Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống mô hình 68 Hình 3.9: Xây dựng giải thuật sơ đồ khối cho hệ thống tự động 70 Hình 3.10: Khai báo dạng kết nối PC với CPU 71 Hình 3.11: Xây dựng cấu hình cứng cho trạm 72 Hinh 3.12:Giao diện khai báo cấu hình phần cứng 73 Hình 3.13: Chương trình hệ thống hút khơ-cứu đắm LAD 74 Hình 3.15: Giao diện làm việc 75 Hình 3.16: Download chương trình 75 Hình 3.17: Chạy chương trình 75 Hình 3.18: Chế độ sẵn sàng hệ thống 76 Hình 3.19: Bơm đèn hút khô hoạt động mức nước 76 Hình 3.20: Còi âm cảnh báo bất thường hệ thống 77 Hình 3.21: Hệ thống báo khẩn cấp tàu gặp nạn 77 Hình 3.22: Kết nối với cảm biến 78 Hình 3.23: Kết nối với bơm,đèn cịi 78 Hình3.24: Nạp chương trình xuống CPU 78 Hình 3.25: Mơ hình thực tế 79 Hình 3.26: Tấm chắn tác động đến cảm biến hút khô 79 Hình 3.27: Đèn tín hiệu hút khơ PLC sáng lên 79 Hình 3.28: Bơm hút khơ hút nước ngồi 79 Hình 3.29: Đèn hút khơ ngừng hoạt động 80 Hình 3.30: Bơm hút khơ ngừng hoạt động 80 Hình 3.31:Tấm chắn tác động cảm biến cứu đắm 80 Hình 3.32: Bơm hút khơ cứu đắm hoạt động 80 Hình 4.1: Bơm hút khơ gắn ly hợp điện từ 83 Hình 4.2: Bố trí bơm gắn ly hợp điện từ lên tàu 83 Hình 4.3: Bố trí bơm cứu hỏa van điện từ 84 Hình 4.4: Mơ sơ đồ bố trí thiết bị ,hệ thống tự động tàu 84 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Định mức trang bị bơm 27 Bảng 1.2 Chiều cao tâm 28 Bảng 2.1: Bảng so sánh hệ thống thường dùng 55 Bảng 2.2: Bảng thông số Module CPU bình thường 56 Bảng 2.3: So sánh hàm logic phương pháp lập trình 61 Bảng 2.4: So sánh hàm đếm CUD phương pháp lập trình 63 Bảng 2.5: So sánh hàm đếm CU phương pháp lập trình 63 Bảng 2.6: So sánh hàm đếm CD phương pháp lập trình 63 Bảng 2.7: So sánh thời gian SP phương pháp lập trình 64 Bảng 2.8: So sánh thời gian SE phương pháp lập trình 64 Bảng 2.9: So sánh thời gian SD phương pháp lập trình 64 Bảng 2.10: So sánh thời gian SS phương pháp lập trình 65 LỜI NÓI ĐẦU Ngày tự động hóa ngày đóng vai trị quan trọng đời sống cơng nghiệp, tự động hóa phát triển đến trình độ cao nhờ tiến lý thuyết điều khiển tự động, tiến ngành điện tử, tin học.Đồng thời, ền công nghiệp giới đà phát triển ngày cao, vấn đề tự động điều khiển đặt lên hàng đầu trình nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ vào sản xuất Nó địi hỏi khả xử lý, mức độ hồn hảo, xác hệ thống ngày cao để đáp ứng nhu cầu số lượng, chất lượng, thẩm mỹ ngày cao xã hội.…Chính mà nhiều hệ thống điều khiển đời, phát triển mạnh có khả ứng dụng rộng Bộ điều khiển lập trình PLC( Programmable Logic Controler) Xuất phát từ vấn đề thực tiễn,cụ thể nghề đánh bắt cá việc đảm tính an tồn cho việc đánh bắt xa bờ quan trọng.Vì vậy,chế tạo mơ hình điều khiển hệ thống tàu sở để nâng cao tính an tồn, đảm bảo tính kinh tế cho nghề cá cần thiết Đồng thời,cho thấy khả ứng dụng khai thác PLC cách hiệu kinh đại Đề tài em giao là: “Nghiên cứu ứng dụng PLC điều khiển tự động hệ thống tàu, nhằm nâng cao khả hoạt động an toàn cho tàu đánh bắt xa bờ.” - Nội dung thực hiện: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Giới thiệu PLC Lựa chọn xây dựng mơ hình điều khiển cụ thể Kết luận đề xuất ý kiến Với kiến thức học sau thời gian nghiên cứu với giúp đỡ tận tình thầy cô giáo môn, đạc biệt hướng dẫn tận tình thầy Đồn Phước Thọ em hoàn thành đồ án giao giúp em cố lại kiến thức mở rộng thêm kiến thức PLC Đồng thời hiểu biết ... thời ,cho thấy khả ứng dụng khai thác PLC cách hiệu kinh đại Đề tài em giao là: ? ?Nghiên cứu ứng dụng PLC điều khiển tự động hệ thống tàu, nhằm nâng cao khả hoạt động an toàn cho tàu đánh bắt xa bờ. ”... HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG LÊ TẤN TÀI 51 DLTT NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PLC TRONG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG TÀU, NHẰM NÂNG CAO KHẢ NĂNG HOẠT ĐỘNG AN TOÀN CHO CÁC TÀU ĐÁNH BẮT XA BỜ ĐỒ ÁN... nghiên cứu: Các hệ thống tàu đánh bắt cá xa bờ  Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu xây dựng mơ hình tính an tồn tàu cá đánh bắt xa bờ Gồm hệ thống sau: + Hệ thống hút khô + Hệ thống cứu đắm + Hệ thống