ĐỒ ÁN BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG DÙNG PLC BIẾN TẦN MITSUBISHI

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN TỰ ĐỘNG

ĐIỀU KHIỂN BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG DÙNG PLC
VÀ BIẾN TẦN MITSUBISHI (DÙNG 3 BƠM)
---o0o---

Người Thực hiện: Phạm Hồ Duy Mỹ
MSSV:0309201049

Bộ Mơn Tự Động Hóa
Khoa Điện-Điện Tử
Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng
Tháng 10 năm 2022


ĐIỀU KHIỂN BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG DÙNG PLC
VÀ BIẾN TẦN MITSUBISHI (DÙNG 3 BƠM)

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thủy Đăng Thanh

Người Thực hiện: Phạm Hồ Duy Mỹ


NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN TỰ ĐỘNG
Họ và tên sinh viên:
1. Phạm Hồ Duy Mỹ

MSSV: 0309201049

Khóa: 2020 Khoa: Điện – Điện Tử Ngành: CNKT Điều khiển và
Tự động hóa

1. Đầu đề đồ án:

ĐIỀU KHIỂN BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG DÙNG PLC
VÀ BIẾN TẦN MITSUBISHI (DÙNG 3 BƠM)
2. Yêu cầu đồ án
Hệ thống bơm nước sinh hoạt cho tòa nhà 52 tầng cần duy trì áp
suất đường ống là 7 bar để cung cấp đủ nước. Trên đường ống có gắn
cảm biến áp suất để đưa tín hiệu về PLC. Sử dụng bộ điều khiển PLC
xuất tín hiệu điều khiển bơm 1 và bơm 2 chạy luân phiên (mỗi bơm chạy
1 ngày) thông qua biến tần để điều chỉnh tốc độ từ tín hiệu analog nhận
từ PLC. PLC cũng điều khiển bơm 3 để duy trì được áp suất 7 bar trên
đường ống.
Hệ thống bơm nước có các thiết bị như sau:
-

Biến tần (chọn loại biến tần Mitsubishi)
PLC (có in/out analog)
Bơm 1, 2: 3pha
Bơm 3 (bơm phụ) 3pha
Cảm biến áp suất có tín hiệu ngõ ra: 0-10VDC
Các nút nhấn: START, STOP, EMER, RESET
Các công tắc: SW1, SW2, SW3
Các đèn báo hiển thị: RUN-L, STOP-L, ERR-L

Hệ thống sử dụng lưới điện 3 pha có Ud=380V và có thể cung cấp
lưu lượng Q = 59m3/h


Hệ thống hoạt động theo yêu cầu sau:

STT
Nội dung
Trạng thái ban đầu
1
Cấp nguồn, đèn báo 3 pha và đèn STOP-L sáng.
Trường hợp khơng bị lỗi
Chế độ MAN
Bật SW1: PLC-kích biến tần điều khiển bơm 1 với tốc độ định mức
Tắt SW1: dừng bơm 1
2

Bật SW2: PLC-kích biến tần điều khiển bơm 2 với tốc độ định mức
Tắt SW2: dừng bơm 2
Bật SW3: PLC kích khởi động từ điều khiển bơm 3
Tắt SW3: dừng bơm 3

3
4

Chế độ AUTO
Nhấn START, đèn RUN-L sáng, đèn STOP-L tắt

6

7
8

9
10
11

PLC xuất tín hiệu cho biến tần hoạt động.
PLC nhận tín hiệu analog dịng từ cảm biến áp suất và chuyển đổi
tuyến tính xuất ra analog áp đưa vào ngõ analog in của biến tần
- Nếu áp suất ngõ vào là 0 bar (tương ứng tín hiệu analog vào PLC
là 0VDC) thì PLC xuất tín hiệu analog áp là 10VDC
- Nếu áp suất ngõ vào  7 bar thì PLC xuất tín hiệu analog áp là 0V
Đồng thời PLC kích tín hiệu chọn bơm 1 hoạt động
Sau thời gian 24h thì PLC kích tín hiệu chọn bơm 2 hoạt động, bơm
1 dừng
Cứ như vậy PLC điều khiển 2 bơm hoạt động chạy luân phiên theo
mỗi ngày
Sau thời gian 30 phút, khi bơm 1 hoặc bơm 2 chạy mà khơng đáp
ứng đủ áp suất thì PLC sẽ kích khởi động từ cho Bơm 3 chạy
Khi Bơm 3 chạy thì PLC vẫn xuất analog điều khiển biến tần để duy
trì áp suất 7 bar
Nếu áp suất trên đường ống lớn hơn 7 bar thì PLC sẽ xuất ra tín hiệu


cắt Bơm 3, chỉ Bơm 1 (hoặc bơm 2) hoạt động được điều khiển bởi
biến tần
Nhấn STOP, đèn RUN-L tắt, đèn STOP-L sáng, hệ thống dừng hoạt
12
động
Trường hợp bị lỗi
Trường hợp Bơm 1 bị quá tải thì dừng bơm 1, đèn ERR-L sáng và
RUN-L sáng.
13
PLC chuyển qua bơm 2 hoạt động
Trường hợp Bơm 2 bị quá tải thì dừng bơm 2, đèn ERR-L sáng và

RUN-L sáng.
14
PLC chuyển qua bơm 1 hoạt động
Trường hợp Bơm 3 bị quá tải thì dừng Bơm 3, đèn ERR-L sáng và
RUN-L sáng.
15
Bơm 1 (hoặc bơm 2) vẫn hoạt động bình thường theo ngõ vào analog
phản hồi từ cảm biến
Trường hợp cả ba bơm bị quá tải thì dừng ba bơm, đèn ERR-L sáng,
16
đèn STOP-L sáng, đèn RUN-L tắt
Trường hợp khẩn cấp EMERGENCY
17
18

Nhấn nút EMER hệ thống dừng hoạt động, đèn STOP-L và ERR-L
sáng, đèn RUN-L tắt.
Nhả nút EMER, phải nhấn RESET thì hệ thống trở lại trạng thái ban
đầu.
YÊU CẦU
a. Vẽ sơ đồ khối hệ thống
b. Vẽ sơ đồ nguyên lý của hệ thống
c. Vẽ sơ đồ bố trí thiết bị
d. Sơ đồ đấu nối thiết bị
e. Tính tốn và chọn động cơ, rơ le nhiệt, contator, biến tần, cảm
biến, CB, tủ điện, dây động lực…
f. Trình bày các thơng số cài đặt cho biến tần và giải thích
- Cài đặt chế độ vận hành
- Cài đặt các thông số cơ bản của động cơ

Cài đặt thời gian tăng/ giảm tốc, moment khởi động
Cài đặt các thông số bảo vệ
Cài đặt chế độ chạy theo ngõ vào analog
g. Vẽ lưu đồ và lập trình điều khiển trên PLC theo yêu cầu trên.
-

Lời Cảm Ơn
Trong quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện đồ án môn học
dựa vào các kiến thức đã học ở trường.các tài liệu trên internet và một số
sách liên quan đặt biệt là sự hướng dẩn của cô Nguyễn Thủy Đăng
Thanh đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ này.
Với điều kiện và thời gian cũng như kinh nghiệm thực tế cịn hạn
hẹp . thơng qua đồ án này mong được sự chỉ bảo, ý kiến đánh giá của
các thầy cơ để báo cáo được hồn thiện hơn
Em xin trân thành cảm ơn


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU ............................................... 2
1.1 Lý do chọn đề tài ........................................................................... 2
1.2. Mục tiêu nghiên cứu..................................................................... 2
1.3 Ý nghĩa khoa học của đề tài .......................................................... 3
1.4 Phạm vi nghiên cứu ....................................................................... 3

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................... 3
2.1. Tổng quan về PLC ....................................................................... 3
2.1.1 Giới thiệu về PLC .................................................................. 3
2.1.2 Hình dánh bên ngồi .............................................................. 4
2.1.3 Giới thiệu phần mềm TIA Portal .......................................... 6

2.1.4 Các ngôn ngữ để lập trình ..................................................... 7
2.1.5 Modul mở rộng 6ES7234-4HE32-0XB0 ............................... 8
2.2 Cảm biến áp suất ........................................................................... 9
2.2.1 Định nghĩa.............................................................................. 9
2.2.2 Ứng dụng ............................................................................... 9
2.2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động ............................................ 9
2.3 Biến tần Mitsubishi ..................................................................... 11
2.3.1 Khái niệm ............................................................................. 11
2.3.2 Vai trò của biến tần .............................................................. 11
2.3.3 Biến tần Mitsubishi .............................................................. 12
2.3.4 Đặc điểm nổi bật của biến tần Mitsubishi ........................... 13
2.3.5 Biến tần Mitsubishi có các dịng sản phẩm ......................... 13
2.4 Động cơ bơm nước ly tâm........................................................... 16
2.4.1 Khái niệm ............................................................................. 16
2.4.2 Phân loại .............................................................................. 16
2.4.3 Máy bơm ly tâm trục đứng .................................................. 17


CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ TÍNH CHỌN
THIẾT BỊ........................................................................ 18
3.1 Sơ đồ khối hệ thống .................................................................... 18
3.1.1 Sơ đồ bố trí hệ thống cấp nước trực tiếp.............................. 18
3.1.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ........................................... 19
3.2 Sơ đồ bảng địa chỉ và sơ đồ đấu nối ........................................... 21
3.3 Tính chọn các thiết bị .................................................................. 24
3.3.1 Bộ điều khiển PLC S7-1200 ................................................ 24
3.3.2 Tính chọn bơm ba pha ......................................................... 25
3.3.3 Tính chọn cảm biến áp suất ................................................. 26
3.3.4 Tính chọn Rơ le nhiệt .......................................................... 26
3.3.5 Tính chọn contactor ............................................................. 27

3.3.6 Tính chọn CB Tổng ............................................................. 28
3.3.7 Tính chọn dây cho mạch động lực ....................................... 29
3.4 Sơ đồ lắp đặt thiết bị ................................................................... 29
3.5 Lựa chọn biến tần ........................................................................ 30
3.6 Tổng hợp các thiết bị chính trong hệ thống và giá tham khảo .... 31

CHƯƠNG 4. CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ........... 33
4.1 Qui trình hoạt động ..................................................................... 33
4.2 Giản đồ Grafcet ........................................................................... 35
4.3 Chương trình điều khiển ............................................................. 37
4.3.1 Bảng I/O ............................................................................... 37
4.3.2 Chương trình điều khiển ...................................................... 38

CHƯƠNG 5 CÀI ĐẶT BIẾN TẦN ............................... 45
5.1 Giới thiệu về dòng biến tần Misubishi A700 .............................. 45
5.2 Thông số kỹ thuật ........................................................................ 46
5.3 Sơ đồ đấu dây .............................................................................. 46


5.4 Giới thiệu panel điều khiển của biến tần Mitsubishi................... 48
5.5 Cách vận hành từ panel điều khiển ............................................. 48
5.5.1 Các thông số cài dặt cơ bản của biến tần ............................. 49
5.5.2 Các thông số cài đặt cơ bản của động cơ ............................. 50
5.6 Cài đặt các thông số bảo vệ ......................................................... 51
5.7 Cài đặt thời gian tăng/giảm tốc, moment khởi động ................... 51
5.7.1 Cài đặt thời gian tăng/giảm tốc ( Pr.7 , Pr.8) ....................... 51
5.7.2 Moment khởi động ( Pr.0) ................................................... 52
5.8 Cài đặt chạy theo ngõ vào analog ............................................... 53
5.8.1 Thiết lập tần số bằng đầu vào analog ( đầu vào điện áp)..... 53
5.8. Thiết lập tần số bằng đầu vào analog ( đầu vào dòng điện) .. 54

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 55
6.1 Kết luận ....................................................................................... 55
6.1.1 Kết quả đạt được .................................................................. 55
6.1.2 Điểm còn hạn chế ................................................................ 55
6.2 Hướng phát triển ......................................................................... 55

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1.1: Hình dáng bên ngồi PLC S7-1200 ...... ………………. 4
Hình1.2 Phần mềm Tia Portal V16 .................................................... . 7
Hình1.3: Modul analog 6ES7234-4HE32-0XB0 .............................. …8
Hình 1.4 Cảm biến áp suất.................................................................. 9
Hình 1.5: Cấu tạo cảm biến áp suất màng ............................................ 10
Hình 1.6: Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suấ ........................... 10
Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý hoạt động biến tần .................................... 12
Hình 1.8 Biến tần Mitsubishi ................................................................ 13


Hình1.9: Biến tần Mitsubishi FR-A800 inverter .................................. 14
Hình 2.0:Biến tần Mitsubishi FR-F800 inverter……………………...14
Hình2.1: Biến tần Mitsubishi FR-A700 inverter .................................. 15
Hình 2.2: Biến tần Mitsubishi FR-E700 inverter ................................. 15
Hình 2.3 Biến tần Mitsubishi FR-F700 inverter.................................. 16
Hình 2.4 Biến tần Mitsubishi FR-D700 inverter .................................. 16
Hình2.5 : Bơm ly tâm trục ngang và trục đứng .................................... 17
Hình 2.6: Cấu tạo máy bơm ly tâm trục đứng ...................................... 18
Hình 2.7 Sơ đồ bố trí hệ thống cấp nước trực tiếp ............................... 19
Hình 2.8: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ............................................ 20
Hình 2.9: Sơ đồ kết nối PLC ................................................................ 22
Hình2.9: Sơ đồ kết nối PLC và Biến tần .............................................. 23

Hình 3.0: Sơ đồ kết nối contactor và đèn báo ............................... …..23
Hình 3.1: Sơ đồ đấu dây mạch động lực .............................................. 24
Hình 3.2 Sơ đồ lắp đặt thiết bị điện trong tủ ........................................ 30
Hình 3.3 Biến tần Mitsubishi A700 ...................................................... 45
Hình 3.4: Sơ đồ đấu dây biến tần ....................................................... 46
Hinh 3.5: Sơ đồ đấu dây biến tần với động cơ………………………46

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Thông tin cơ bản của CPU ................................................... 5
Bảng 1.2 Bảng địa chỉ I/O .................................................................... 22
Bảng 1.3: Một số loại PLC S7-1200 và số lượng ngõ vào ra .............. 24
Bảng 1.4 Bảng thông số máy bơm ....................................................... 26
Bảng 1.5: Bảng tra mã Rơ le nhiệt của hãng LS .................................. 27


Bảng 1.6: Bảng mã Contactor 3 pha của hãng LS................................ 28
Bảng 1.7: Bảng tra mã MCCB của hãng LS ........................................ 28
Bảng 1.8: Bảng tra thiết bị ngoại vi của biến tần FR-A700 ................. 31
Bảng 1.9 Bảng giá thiết bị .................................................................. 31
Bảng 2.0 Bảng các thông số cài đặt biến tần cơ bản ............................ 49
Bảng 2.1 Bảng các thông số cài đặt động cơ ........................................ 50
Bảng 2.2 Bảng cài đặt thời gian tăng giảm tốc độ................................ 51
Bảng 2.3 Bảng moment khởi động ....................................................... 52


TÓM TẮT
Một trong những vấn đề mà các cư dân trong một chung cư rất
quan tâm là áp lực nước sinh hoạt. Áp lực nước thường yếu vào giờ cao
điểm gây bất tiện cho các cư dân và ảnh hưởng nhiều đến cuộc sống. Để
giải quyết vấn đề này người ta sẽ sử dụng phương pháp điều khiển áp lực

nước theo thời gian vận hành. Đề tài “Điều khiển áp suất đường ống
dùng PLC và biến tần Mitsubishi ” được nghiên cứu trong báo cáo này là
một trong những phương án xử lý vấn đề nêu trên.
Đồ án này thực hiện việc điều khiển áp suất nước trong đường
ống cung cấp nước thông qua việc điều khiển tắt/mở 3 động cơ bơm 3
pha, để áp suất nước trong đường ống nằm trong khoảng 7 bar, lưu lượng
59m /h. Đồ án gồm có các thành phần cơ bản sau:
- Tính tốn chọn thiết bị và thiết kế tủ điện điều khiển
- Phương án điều khiển được thực hiện theo yêu cầu đồ án đưa ra.
- Viết chương trình điều khiển áp suất đường ống sử dụng bộ điều khiển
PLC S7-1200
– Thực hiện các bước cài đặt biến tần cơ bản


CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU
1.1 Lý do chọn đề tài
Trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay nhu cầu tiêu thụ năng
lượng ngày càng tăng dần và đã có rất nhiều cảnh báo về tiết kiệm năng
lượng. Các ngành công nghiệp nói chung và ngành nước nói riêng vẫn
sử dụng cơng nghệ truyền động khơng thích hợp, điều khiển thụ động,
khơng linh hoạt. Đối với nhà máy nước, yếu tố cấu thành giá nước bị
chi phối phần lớn bởi chi phí điện bơm nước (30-35%). Trước đây tồn
tại quan điểm việc đầu tư vào tiết kiệm năng lượng là một công việc
tốn kém và không mang lại hiệu quả thiết thực. Với cơng nghệ biến tần
tính tốn đã chỉ ra việc đầu tư vào hệ thống điều khiển tiết kiệm năng
lượng cho trạm bơm có thời gian hồn vốn đầu tư hết sức ngắn và giảm
được chi phí cho cơng tác quản lí vận hành thiết bị. Máy bơm và quạt
gió là những ứng dụng rất thích hợp với truyền động biến đổi tốc độ
tiết kiệm năng lượng.
Trong phạm vi đồ án, chúng ta chỉ đề cập đến việc sử dụng thiết

bị biến tần trong điều khiển tốc độ tiết kiệm năng lượng cho các máy
bơm mà vẫn ổn định áp suất trong đường ống cấp nước.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Đối với các hệ thống bơm cấp nước trong thực tế, người ta sử dụng
máy bơm công suất lớn, biến tần công suất lớn để bơm cấp nước cho cả
khu dân cư, thành phố, cho cả khu công nghiệp. Với đề tài này, em đã
mơ phỏng hóa hệ thống sử dụng PLC Và biến tần và bơm để mô tả
hoạt động của hệ thống. Để thực hiện được đề tài chúng em đã:
-

Nghiên cứu hệ thống bơm cấp nước trong thực tế, nắm rõ trình
tự điều khiển từng máy bơm

-

Tìm hiểu về PLC Siemens S7-1200: Nghiên cứu cấu trúc phần
cứng, cấu trúc bộ nhớ của PLC S7-1200

-

Tìm hiểu về cách sử dụng biến tần

-

Lựa chọn biến tần và động cơ có cơng suất hợp lý

-

Tìm hiểu giao tiếp giữa PLC S7-1200 và biến tần
2

-

Lập trình PLC

-

Tìm hiểu cách sử dụng phần mềm TIA PORTAL dùng để lập
trình cho PLC S7-1200

1.3 Ý nghĩa khoa học của đề tài
Đề tài cho thấy việc ứng dụng của tự động hóa vào cuộc sống là
rất cần thiết, nó giúp ta tiết kiệm được thời gian, cơng sức, tiền bạc
nhưng vẫn mang lại hiệu quả kinh tế cao và hoạt động rất ổn định.
Từ đề tài nghiên cứu về điều khiển bơm nước chúng ta có thể
mở rộng cho hệ thống điều khiển lò nhiệt, hệ thống điều hịa khơng
khí,…
1.4 Phạm vi nghiên cứu
Từ những kiến thức cơ sở học được tại trường và ngồi thực tế,
do cịn hạn chế về kiến thức cũng như về khả năng kinh tế và thời gian
có hạn nên chúng em chỉ có thể tạo mơ hình mang tính chất báo cáo để
thể hiện quy trình hoạt động của hệ thống cấp nước trong thực tế.
Trong đó, chúng em đã thực hiện một số cơng việc:
-

Lập trình PLC theo thuật tốn đưa ra

-

Giao tiếp PLC với biến tần

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Tổng quan về PLC
2.1.1 Giới thiệu về PLC
SIMATIC S7-1200 là một dịng của bộ điều khiển logic khả
trình (PLC) của hãng SIEMENS có thể kiểm sốt nhiều ứng dụng tự
động hố với quy mơ nhỏ và vừa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và
một tập lệnh mạnh giúp chúng ta có nhiều giải pháp hồn hảo hơn cho
những ứng dụng sử dụng với SIMATIC S7- 1200.
- Với thiết kế theo dạng module, tính năng cao, SIMATIC S71200 thích hợp với nhiều ứng dụng tự động hóa khác nhau, cấp độ từ
3


nhỏ đến trung bình. Đặc điểm nổi bật là S7-1200 được tích hợp sẵn
cổng truyền thơng Profinet (Ethernet), sử dụng chung một phần mềm
Simatic Step 7 Basic cho việc lập trình PLC và các màn hình HMI.
Điều này giúp cho việc thiết kế, lập trình, thi cơng hệ thống điều khiển
được nhanh chóng, đơn giản.
- S7-1200 bao gồm các họ CPU 1211C, 1212C, 1214C,
1215C, 1217C. Mỗi loại CPU có đặc điểm và tính năng khác nhau,
thích hợp cho từng ứng dụng của khách hàng. Với khả năng mở rộng
các tính năng truyền thông và ngõ vào ra đa dạng, PLC Siemens thực
hiện được hầu hết các yêu cầu điều khiển thơng thường.
2.1.2 Hình dánh bên ngồi

Hình 1.1: Hình dáng bên ngoài PLC S7-1200 CPU 1214 DC/DC/DC – 6ES7
214-1AG40-0XB0
1) Kết nối nguồn vào PLC
2) Khe cấm thẻ nhớ dưới nắp dậy

3) Kết nối dây dẫn người dùng có thể tháo rời
4) Đèn Led trạng thái cho các ngõ I/O
5) Đầu kết nối cổng PROFINET
4


2.1.2.1 Thơng số kỹ thuật PLC S7-1200
PLC S7-1200 có nhiều dòng CPU khác nhau như: CPU 1211C,
CPU 1212C, CPU 1214C, CPU1215C, 1217C và đồng thời cho người
dùng có nhiều sự chọn lựa với nguồn điện áp AC/DC, tín hiệu đầu
vào/ra là Relay hay DC
Mỗi loại CPU có đặc điểm và tính năng khác nhau như: bộ nhớ,
số lượng ngõ vào/ra, số module có thể mở rộng ... Tùy theo mỗi ứng
dụng mà có thể lựa chọn CPU phù hợp làm cho hệ thống hoạt động tốt
với giá thành kinh tế nhất.
Bảng 1.1: Thông tin cơ bản của CPU 1211C/ 1212C/ 1214C/1215C
Đặc điểm

Bộ
nhớ

CPU
1211C

CPU
1212C

CPU
1214C

Work

30KB

50KB

75KB

100KB

Load

1MB

1MB

4MB

4MB

10KB

10KB

10KB

10KB

Retentive
Ngõ

vào/ra

Digital

6DI/4DO

8DI/6DO

(I/O)

Analog

2AI

2AI

2AI

2AI/2AO

Module mở rộng

Không

2

8

8

Module truyền
thông CM

3

3

3

3

1

1

1

2

Số cổng ethernet

14DI/10DO

CPU
1215C

14DI/10DO

5

Tốc độ xử lý phép
toán Boolean

0.08μs/lệnh 0.08μs/lệnh

0.08μs/lệnh

0.08μs/lệnh

Tốc độ xử lý phép
tốn số thực

2.3μs/lệnh

2.3μs/lệnh

2.3μs/lệnh

2.3μs/lệnh

2.1.2.2 Ưu khuyết điểm của PLC
❖ Ưu
• Dễ dàng thay đổi chương trình theo ý muốn
• Thực hiện được các thuật tốn phức tạp và độ chính xác cao.
• Mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng trong việc bảo quản và sửa chữa.
• Cấu trúc dạng module, cho phép dễ dàng thay thế, mở rộng đầu vào/ra,
mở rộng chức năng khác
• Khả năng chống nhiễu tốt, hồn tồn làm việc tin cậy trong mơi trường
cơng nghiệp.

• Giao tiếp được với các thiết bị thơng minh khác như: Máy tính, nối
mạng truyền thơng với các thiết bị khác.
❖ Khuyết
•

Giá thành phần cứng cao, một số hãng phải mua thêm phần mềm để lập
trình.Tuy nhiên hiện tại giá thành đã giảm đáng kể

•

Địi hỏi người sử dụng phải có trình độ chun mơn cao.Nếu bạn lần
đầu tiếp cận PLC thì chắc chắn sẽ có nhiều bỡ ngỡ và mất khá nhiều
thời gian để tự nghiên cứu Tuy nhiên khó khăn này hồn tồn có thể
giải quyết nhanh chóng bằng việc chọn lựa một nhà cung cấp uy tín &
có khả năng hỗ trợ kỹ thuật tốt.
2.1.3 Giới thiệu phần mềm TIA Portal
Phần mềm TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal)
dùng để điều khiển và lập trình cho SIMATIC S7- 1200, là phần mềm
cơ sở tích hợp tất cả các phần mềm lập trình cho các hệ thống tự động
hóa và truyền động điện. Phần mềm TIA Portal có tích hợp các sản

6


phầm SIMATIC khác nhau trong một phần mềm như phần mềm Step7,
lập trình HMI và WinCC.

Hình 1.2 Phần mềm Tia Portal V16
2.1.4 Các ngơn ngữ để lập trình
- Ngơn ngữ “hình thang”, ký hiệu là LAD (Ladder logic)

- Ngơn ngữ “liệt kê lệnh”, ký hiệu là STL (Statement list).

- Ngôn ngữ “hình khối”, ký hiệu là FBD (Function Block Diagram).

7


- Ngơn ngữ GRAPH

2.1.5 Modul mở rộng 6ES7234-4HE32-0XB0

Hình1.3: Modul analog 6ES7234-4HE32-0XB0

8


2.2 Cảm biến áp suất
2.2.1 Định nghĩa
Cảm biến áp suất là thiết bị điện tử chuyển đổi tín hiệu áp suất
sang tín hiệu điện, thường được dùng để đo áp suất hoặc các ứng dụng
có liên quan đến áp suất

Hình 1.4 Cảm biến áp suất
2.2.2 Ứng dụng
Cảm biến áp suất đường ống nước được ứng dụng phổ biến
trong việc giám sát áp suất. Trong hệ cung cấp nước, xử lý nước thải,
chữa cháy, hệ thống đường nước lạnh, đường áp gas, khí nén… và rất
nhiều ứng dụng khác nữa.
Bằng giám sát áp suất nước giúp vận hành theo yêu cầu, chức

năng của hệ thống. Cảnh báo khi có sự thay đổi áp suất nước đưa tín
hiệu về bộ điều khiển tại chỗ hoặc trung tâm để xử lý, nhằm giám sát
khắc phục sự cố sớm nhất.
2.2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

9


Hình 1.5: Cấu tạo cảm biến áp suất màng
Cấu tạo của cảm biến áp suất màng bao gồm:
- Phần đầu: được làm bằng thép không gỉ, tiếp xúc đều
- Bên trong: là một màng cảm biến và một bộ khuếch đại tín hiệu
điện.
Ngun lý hoạt động:

Hình 1.6: Ngun lý hoạt động của cảm biến áp suất
Giả sử khi áp suất dương (+) đưa vào thì lớp màng sẽ căng lên
từ trái sang phải, còn khi đưa vào áp suất âm (-) thì lớp màng sẽ căng
ngược lại. Tùy theo độ biến dạng của lớp màng mà bộ xử lý bên trong
sẽ biết được giá trị áp suất đang là bao nhiêu. Chính nhờ sự thay đổi
này tín hiệu sẽ được xử lý và đưa ra tín hiệu để biết áp suất là bao
nhiêu.

10


Lớp màng của cảm biến sẽ chứa các cảm biến rất nhỏ để phát
hiện được sự thay đổi. Khi có một lực tác động vào thì lớp màng sẽ bị
thay đổi theo chiều tương ứng với chiều của lực tác động. Sau đó các
cảm biến sẽ so sánh sự thay đổi đó với lúc ban đầu để biết được nó đã

biến dạng bao nhiêu %.
Từ đó, sẽ xuất ra tín hiệu ngõ ra tương ứng. Các tín hiệu ngõ ra
có thể là 4-20mA hoặc 0-10V tương ứng với áp suất ngõ vào.
2.3 Biến tần Mitsubishi
2.3.1 Khái niệm
Bộ biến tần là thiết bị biến đổi năng lượng điện từ tần số cơng
nghiệp 50Hz hoặc 60Hz sang nguồn có tần số thay đổi cung cấp cho
động cơ điện xoay chiều
2.3.2 Vai trò của biến tần
Năng lượng là nguồn lực quan trọng cho mọi hoạt động sản
xuất, là yếu tố đảm bảo cho sự phát triển của mỗi quốc gia. Tuy nhiên,
việc sử dụng năng lượng lãng phí và kém hiệu quả vẫn còn rất lớn.
Phần lớn các doanh nghiệp hiện nay sử dụng các thiết bị, cơng nghệ lạc
hậu có hiệu suất thấp, việc quản lý năng lượng chưa được chú ý dẫn
đến tổn thất cao. Để khắc phục nhược điểm này, người ta sử dụng biến
tần nhằm nâng cao hiệu suất cho động cơ xoay chiều trong các dây
chuyền sản xuất.
Biến tần kết hợp với động cơ không đồng bộ đã đem lại những
lợi ích sau:
-

Hiệu suất làm việc của máy cao.
Quá trình khởi động và dừng động cơ rất êm dịu nên giúp cho tuổi thọ
động cơ và các cơ cấu bền hơn.

-

An toàn, tiện lợi và việc bảo dưỡng cũng ít hơn do vậy đã giảm bớt số
nhân cơng phục vụ và vận hành máy...

-

Tiết kiệm điện năng ở mức tối đa trong q trình khởi động và vận
hành.

-

Ngồi ra, hệ thống máy có thể kết nối với máy tính ở trung tâm. Từ
trung tâm điều khiển nhân viên vận hành có thể thấy được hoạt động
11


của hệ thống và các thông số vận hành (áp suất, lưu lượng, vòng
quay...), trạng thái làm việc cũng như cho phép điều chỉnh, chẩn đoán
và xử lý các sự cố có thể xảy ra.
-

Điều khiển biến tần ở chế độ PU là sử dụng các phím chức năng được
tích hợp trong phần cứng của biến tần để điều khiển hoặc được đưa ra
mặt tủ thông qua cáp kết nối.
Nguyên lý của biến tần:

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý hoạt động biến tần
2.3.3 Biến tần Mitsubishi
Biến tần Mitsubishi (Inverter Mitsubishi) được sản xuất
bởi Mitsubishi Electric là thương hiệu nổi tiếng của Nhật Bản. Trong
nhiều năm qua biến tần Mitsubishi đã được sử dụng rất phổ biến tại
Việt Nam. Do đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật khắt khe trong công
nghiệp, chất lượng tốt, hoạt động ổn định nên biến tần Mitsubishi được
khách hàng tin tưởng sử dụng trong các dây truyền sản xuất, hệ thống

tự động hóa, hệ thống điều khiển trong các nhà máy, tòa nhà,...
12


Hình 1.8 Biến tần Mitsubishi
2.3.4 Đặc điểm nổi bật của biến tần Mitsubishi
Thân thiện với môi trường: bộ lọc EMC giảm nhiễu điện từ
(được tích hợp trong FR-A800, FR-F800). Có thể được kết hợp với
cuộn kháng AC và DC để triệt tiêu dịng điện hài nhằm cải thiện hệ số
cơng suất. Biến tần Mitsubishi đáp ứng các tiêu chuẩn hạn chế chất độc
hại (RoHS) của EU, thân thiện với con người và với môi trường.
Nâng cao hiệu suất điều khiển: Biến tần Mitsubishi cung cấp
khả năng điều khiển mạnh mẽ và chính xác. Nâng cao hiệu suất động
cơ. Cung cấp giải pháp giúp tiết kiệm năng lượng hiệu quả.
Độ bền cao và dễ bảo trì: Tuổi thọ quạt làm mát và tụ điện lên
tới 10 năm. Độ suy giảm của tụ điện mạch chính, tụ điện mạch điều
khiển và điện trở giới hạn dịng điện có thể được theo dõi. Biến tần tự
chẩn đoán mức độ suy giảm và đưa ra cảnh báo, cho phép ngăn ngừa
sự cố. Việc nâng cấp cũng như bảo trì rất dễ dàng.
Dễ sử dụng: Cài đặt thông số biến tần trực tiếp thông qua bảng
điều khiển hoặc cài đặt từ xa trên máy tính thơng qua FR Configurator,
FR Configurator2.
2.3.5 Biến tần Mitsubishi có các dòng sản phẩm
FR-A800 Series

13


Hình1.9: Biến tần Mitsubishi FR-A800 inverter
-Biến tần FR-A800 Plus dùng cho các tải nặng như cần cẩu, máy

cuốn,...
-Biến tần FR-A800 dùng cho tải nặng như băng tải, máy công cụ, thang
máy,…
FR-F800 Series

Hình 2.0:Biến tần Mitsubishi FR-F800 inverter
-

Biến tần FR-F800 dùng cho quạt, bơm, điều hòa,...

FR-A700 Series

14