Đang tải... (xem toàn văn)
Nước có một vai trò hết sức quan trọng trong hoạt động sinh hoạt hàng ngày của chúng ta và không thể thiếu với cuộc sống mọi người. Trong hệ thống cung cấp nước sạch của thành phố, khu đô thị, khu dân cư, nhà cao tầng… việc nhu cầu sử dụng nước luôn luôn thay đổi theo từng thời điểm dẫn đến áp lực trên đường ống thay đổi. Trong giờ thấp điểm rất ít người sử dụng, áp lực trên đường ống tăng có thể phá vỡ đường ống, ngược lại trong giờ cao điểm lượng sử dụng nước nhiều làm áp lực của hệ thống giảm dẫn đến ảnh hưởng đến lưu lượng của các hộ tiêu thụ và đặc biệt những hộ ở cuối nguồn có thể không có nước để sử dụng. Để giải quyết vấn đề này, phương pháp cổ điển là xây dựng các tháp nước trên cao hoặc đối với nhà cao tầng sử dụng các bể chưa nước trên tầng mái để tạo ra áp lực nước theo yêu cầu và việc khống chế mức nước sử dụng các phao hoặc rơ le mức. Phương pháp này khá đơn giản, dễ thực hiện, thiết bị sử dụng thô sơ, nhờ có tháp nước nên dự trữ được nước khi nguồn nước sự cố. Nhưng nhược điểm rất lớn đó là chi phí xây dựng tháp cao, chiếm một không gian rất lớn và công tác vệ sinh, bảo trì bảo dưỡng rất khó khăn, an toàn thấp, Nước từ tháp sẻ tự chảy đến từng vòi nước với áp lực và vận tốc nước không đồng đều (Các tầng phía trên gần sẽ yếu hơn các tầng phía dưới). Để ổn định áp lực ta cần có một cảm biến áp suất đặt ngay điểm cần ổn định, cảm biến áp suất sẽ chuyển đổi tín hiệu áp lực thành tín hiệu điện, làm khâu phản hồi đưa về bộ điều khiển áp suất, bộ điều khiển áp suất căn cứ vào giá trị áp suất đặt (áp suất mong muốn) và giá trị thực tế được phản hồi từ cảm biến đưa về bộ điều khiển PLC, bộ điều khiển PLC sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển cho biến tần, biến tần sẽ thay đổi tần số và điện áp vào động cơ làm cho tốc độ động cơ thay đổi sao cho áp suất trên đường ống ổn định. Khi lưu lượng người sử dụng tăng lên làm áp lực hệ thống giảm xuống thì qua cảm biến áp suất đưa tín hiệu về bộ điều khiển PLC, bộ điều khiển PLC sẽ tăng tín hiệu điều khiển làm tăng tần số và điện áp nguồn ra của biến tần, dẫn đến tăng tốc độ của động cơ làm tăng áp suất và lưu lượng nước về giá trị đặt.
BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC Số : ………… Họ tên HS-SV : Lớp : ĐH ĐIỆN-5 Khoá : ……………………K10………………………… Khoa : ……Điện Giáo viên hướng dẫn: NỘI DUNG Đề tài: Ứng dụng PLC Siemens đo điều khiển áp suất đường ống hệ thống cấp nước PHẦN THUYẾT MINH Yêu cầu bố cục nội dung: 1: Phân tích u cầu cơng nghệ - Khảo sát chọn công nghệ thực tiễn ứng dụng hệ thống điều áp suất đường ống - Tính chọn thiết bị mơ hình chọn (cấu tạo, ngun lý, sơ đồ chân ) - Vẽ sơ đồ khối sơ đồ nguyên lý mạch lực, mạch cách ly - Xác định chu trình cần điều khiển 2: Vẽ sơ đồ ghép nối hệ thống với PLC - Xác định biến cần điều khiển - Lập bảng địa - Vẽ sơ đồ đấu dây 3: Thiết lập lưu đồ thuật tốn 4: Viết chương trình điều khiển PLC Yêu cầu thời gian : Ngày giao đề Ngày hoàn thành TRƯỞNG BỘ MÔN Giáo viên hướng dẫn Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội Mơn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chương I: Phân tích yêu cầu công nghệ Khảo sát chọn công nghệ thực tiễn ứng dụng hệ thống điều áp suất đường ống Chọn thiết bị mơ hình .5 a) PLC – S7 200-CPU224 .5 b) Biến tần Siemen Sinamic G120 12 c) Module Analog EM 235 sơ đồ chân 13 d) Cảm biến áp suất 21 Sơ đồ khối sơ đồ nguyên lý mạch lực, mạch cách ly 22 a) Sơ đồ khối hệ thống: .22 b) Sơ đồ nguyên lí mạch lực .23 c) Chu trình điều khiển: 23 Chương II: Vẽ sơ đồ ghép nối hệ thống với PLC .24 Xác định biến điều khiển .25 Vẽ sơ đồ đấu dây 26 Chương III: Lưu đồ thuật toán 28 Chương IV: Viết chương trình điều khiển PLC 34 Chương trình 34 Chương trình .38 Cài đặt thông số biến tần G120 38 GVHD:tỐNG THỊ LÝ Khoa Điện-Trường Đại học cơng nghệp Hà Nội Mơn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC LỜI NÓI ĐẦU Như biết, nước ta q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa Vì thế, tự động hóa sản xuất đóng vai trị quan trọng, tự động hóa giúp tăng suất, tăng độ xác tăng hiệu q trình sản xuất Để thực tự động hóa sản xuất, bên cạnh máy móc khí hay điện, dây chuyền sản xuất…v.v, cần thiết phải có điều khiển để điều khiển chúng PLC điều khiển đáp ứng đươc yêu cầu PLC (Program Logical Controller) (hay điều khiển Logic lập trình được), thiết bị điều khiển đa dùng rộng rãi công nghiệp để điều khiển hệ thống theo chương trình viết người sử dụng Nhờ họat động theo chương trình nên PLC ứng dụng để điều khiển nhiều thiết bị máy móc khác Chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển cách kết nối ta dùng PLC để điều khiển thiết bị, hay máy móc khác Cũng vậy, muốn tay đổi quy luật hoạt động máy móc, thiết bị hay hệ thống sản xuất tự động, đơn giản, cần thay đổi chương trình điều khiển Các đối tượng mà PLC điều khiển đa dạng, từ máy bơm, máy cắt, máy khoan, lò nhiệt…đến hệ thống phức tạp : băng tải, hệ thống chuyển mạch tự động (ATS), thang máy, dây chuyền sản xuất…v.v PLC điều khiển theo quy luật khác đối tượng GVHD:tỐNG THỊ LÝ Khoa Điện-Trường Đại học cơng nghệp Hà Nội Mơn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC Chương I: Phân tích u cầu cơng nghệ Khảo sát chọn công nghệ thực tiễn ứng dụng hệ thống điều áp suất đường ống Nước có vai trị quan trọng hoạt động sinh hoạt hàng ngày thiếu với sống người Trong hệ thống cung cấp nước thành phố, khu đô thị, khu dân cư, nhà cao tầng… việc nhu cầu sử dụng nước luôn thay đổi theo thời điểm dẫn đến áp lực đường ống thay đổi Trong thấp điểm người sử dụng, áp lực đường ống tăng phá vỡ đường ống, ngược lại cao điểm lượng sử dụng nước nhiều làm áp lực hệ thống giảm dẫn đến ảnh hưởng đến lưu lượng hộ tiêu thụ đặc biệt hộ cuối nguồn khơng có nước để sử dụng Để giải vấn đề này, phương pháp cổ điển xây dựng tháp nước cao nhà cao tầng sử dụng bể chưa nước tầng mái để tạo áp lực nước theo yêu cầu việc khống chế mức nước sử dụng phao rơ le mức Phương pháp đơn giản, dễ thực hiện, thiết bị sử dụng thô sơ, nhờ có tháp nước nên dự trữ nước nguồn nước cố Nhưng nhược điểm lớn chi phí xây dựng tháp cao, chiếm không gian lớn công tác vệ sinh, bảo trì bảo dưỡng khó khăn, an tồn thấp, Nước từ tháp sẻ tự chảy đến vòi nước với áp lực vận tốc nước không đồng (Các tầng phía gần yếu tầng phía dưới) Để ổn định áp lực ta cần có cảm biến áp suất đặt điểm cần ổn định, cảm biến áp suất chuyển đổi tín hiệu áp lực thành tín hiệu điện, làm khâu phản hồi đưa điều khiển áp suất, điều khiển áp suất vào giá trị áp suất đặt (áp suất mong muốn) giá trị thực tế phản hồi từ cảm biến đưa điều khiển PLC, điều khiển PLC đưa tín hiệu điều khiển cho biến tần, biến tần thay đổi tần số điện áp vào động làm cho tốc độ động thay đổi cho áp suất đường ống ổn định Khi lưu lượng người sử dụng tăng lên làm áp lực hệ thống giảm xuống qua cảm biến áp suất đưa tín hiệu điều khiển PLC, điều khiển PLC tăng tín hiệu điều khiển làm tăng tần số điện áp nguồn biến tần, dẫn đến tăng tốc độ động làm tăng áp suất lưu lượng nước giá trị đặt Khi lưu lượng người sử dụng giảm xuống làm áp lực hệ thống tăng lên GVHD:tỐNG THỊ LÝ Khoa Điện-Trường Đại học cơng nghệp Hà Nội Mơn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC qua cảm biến áp suất đưa tín hiệu điều khiển, điều khiển giảm tín hiệu điều khiển làm giảm tần số điện áp nguồn biến tần, dẫn đến giảm tốc độ động làm giảm áp suất lưu lượng nước giá trị đặt Biểu đồ minh họa hoạt động điều khiển bơm Từ trình tìm hiểu, chúng em xây dựng mơ hình : Hệ Thống Bơm Mơ hình có bơm, biến tần G120 PLC S7 200-CPU224 hãng SIMEN +Biến tần G120 (SIEMENS) sử dụng cho động 1, công suất tiêu thụ động biến tần điều chỉnh cho phù hợp với nhu cầu phụ tải.Hai động lại sử dụng chạy sau phụ tải phát triển lớn lên +Một cảm biến áp suất đặt vị trí cần giám sát để đo áp suất nước đưa hệ thống điều khiển.Chúng em sử dụng cảm biến áp suất hãng Omron ngõ dòng 4-20mA +Hệ thống điều khiển 01 PLC – S7 200-CPU224 (SIEMENS), Module Analog EM 235 xử lí tín hiệu từ cảm phụ vụ trình điều khiển giám sát Chọn thiết bị mô hình a) PLC – S7 200-CPU224 Nguyên lí hoạt động Khi thiết bị kích hoạt (trạng thái ON OFF thiết bị điều khiển vật lý bên ngoài) Một điều khiển lập trình liên tục lặp chương trình (vịng lặp) người dùng cài đặt sẵn chờ tín hiệu xuất ngõ vào xuất tín hiệu ngõ Cấu trúc chung họ S7 – 200, CPU 224 GVHD:tỐNG THỊ LÝ Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC Hình ảnh PLC s7-200-CPU 224 Tổng số I/O max tương đối lớn, khoảng 256 I/O Số module mở rộng tùy theo CPU lên đến tối đa module Tích hợp nhiều chức đặc biệt CPU ngõ xung, high speed counter, đồng hồ thời gian thực, v.v Module mở rộng đa dạng, nhiều chủng loại analog, xử lý nhiệt độ, điều khiển vị trí, module mạng v.v Các thành phần CPU: Đặc điểm CPU 224: - Kích thướt: 120.5mm x 80mm x 62mm - Dung lượng nhớ chương trình: 4096 words - Dung lượng nhớ liệu: 2560 words - Bộ nhớ loại EEFROM - Có 14 cổng vào, 10 cổng - Có thể thêm vào 14 modul mở rộng kể modul Analog - Tốc độ xử lý lệnh logic Boole 0.37đs - Có 256 timer , 256 counter, hàm số học số nguyên số thực - Có đếm tốc độ cao, tần số đếm 20 KHz - Có phát xung nhanh kiểu PTO PWM, tần số 20 KHz CPU DC - Có điều chỉnh tương tự - Các ngắt: phần cứng, theo thời gian, truyền thông,… - Đồng hồ thời gian thực - Chương trình bảo vệ Password - Tồn dung lượng nhớ khơng bị liệu 190 PLC bị điện GVHD:tỐNG THỊ LÝ Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội Mơn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC Kết nối dây cho PLC hoạt động Cấp nguồn: Chú ý: phân biệt loại cấp nguồn nuôi cho PLC Loại DC nguồn ni có kí hiệu M, L+ Loại AC nguồn ni có kí hiệu N, L1 Ngõ vào: Giả sử cần kết nối công tắc, nút nhấn cho Ngõ vào PLC GVHD:tỐNG THỊ LÝ Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC Chân 1M, 2M nối chung với chân M Chân L+ nối vào đầu tiếp điểm, đầu lại tiếp điểm nối vào Ngõ vào I PLC Ngõ ra: Kết nối PLC điều khiển đèn Light, điều khiển Relay, cấu chấp hành khác,… GVHD:tỐNG THỊ LÝ Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội Mơn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC Chân 1L, 2L nối vào nguồn dương Từng Ngõ từ PLC nối vào đầu tải, đầu lại tải nối vào nguồn âm CPU 224 DC/DC/DC CPU 224 AC/DC/RLY GVHD:tỐNG THỊ LÝ Khoa Điện-Trường Đại học cơng nghệp Hà Nội Mơn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC Các Ngõ vào thường dùng là: - Nút nhấn, công tắc gạt, ba chấu,… - Các loại cảm biến: quang điện, tiệm cận, điện dung, từ, kim loại, siêu âm, phân biệt màu sắc, cảm biến áp suất, … - Cơng tắc hành trình, cơng tắc thường - Rorary Encoder - Rơle điện từ - Sensor nhiệt độ - Bộ kiểm tra mức… Các thiết bị điều khiển Ngõ ra: - Động DC - Động AC pha pha - Van khí nén - Van thuỷ lực - Van solenoid - Đèn báo, đèn chiếu sáng - Chuông báo - Động Step Servo - Biến tần - Quạt thơng gió - Máy lạnh GVHD:tỐNG THỊ LÝ 10 ... áp lực thành tín hiệu điện, làm khâu phản hồi đưa điều khiển áp suất, điều khiển áp suất vào giá trị áp suất đặt (áp suất mong muốn) giá trị thực tế phản hồi từ cảm biến đưa điều khiển PLC, điều. .. công nghệp Hà Nội Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU Chương I: Phân tích u cầu cơng nghệ Khảo sát chọn công nghệ thực tiễn ứng dụng hệ thống điều áp suất đường ống. .. lực hệ thống giảm xuống qua cảm biến áp suất đưa tín hiệu điều khiển PLC, điều khiển PLC tăng tín hiệu điều khiển làm tăng tần số điện áp nguồn biến tần, dẫn đến tăng tốc độ động làm tăng áp suất