(Đồ án hcmute) giám sát và điều khiển tháp điều hòa nhiệt độ trong hệ thống xử lý nước thải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG

GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THÁP ĐIỀU HÒA NHIỆT ĐỘ
TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

GVHD: ThS. TẠ VĂN PHƯƠNG
SVTH: NGUYỄN HẢI TRIỀU
MSSV: 11241023
SVTH: NGUYỄN BÁ TUẤN
MSSV: 11241028

SKL 0 0 4 5 5 0

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01/2017

do an


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP
---------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

ĐỀ TÀI:

GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN
THÁP ĐIỀU HÒA NHIỆT ĐỘ
TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

GVHD: ThS. Tạ Văn Phương
SVTH: Nguyễn Hải Triều
MSSV: 11241023
SVTH: Nguyễn Bá Tuấn
MSSV: 11241028

Tp. Hồ Chí Minh - 1/2017

do an


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP
---------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THƠNG
ĐỀ TÀI:

GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN
THÁP ĐIỀU HỊA NHIỆT ĐỘ

TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

GVHD: ThS. Tạ Văn Phương
SVTH: Nguyễn Hải Triều
MSSV: 11241023
SVTH: Nguyễn Bá Tuấn
MSSV: 11241028

Tp. Hồ Chí Minh - 1/2017

do an


TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
Tp. HCM, ngày 9 tháng 1 năm 2017

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
Chuyên ngành:
Hệ đào tạo:
Khóa:

Nguyễn Hải Triều
MSSV: 11241023

Nguyễn Bá Tuấn
MSSV: 11241028
Công nghệ kỹ thuật điện tử, truyền thơng
Mã ngành:
Đại học chính quy
Mã hệ:
2011
Lớp:
112410

01
1

I. TÊN ĐỀ TÀI: GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THÁP ĐIỀU HÒA NHIỆT ĐỘ
TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
II. NHIỆM VỤ
1. Mục đích của đề tài:
Thiết kế và thi cơng tháp điều hịa nhiệt độ ổn định được nhiệt độ nước thải theo yêu
cầu, điều khiển và giám sát trên màn hình HMI, tiết kiệm năng lượng.
2. Nội dung thực hiện:


Đặt ra yêu cầu cho hệ thống.



Lựa chọn phương án thực hiên.



Thiết kế và thi cơng hệ thống điều khiển.



Thi cơng mơ hình.



Viết chương trình điều khiển.



Chạy thử, kiểm tra, hiệu chỉnh.



Viết báo cáo.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
10/10/2016
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 6/01/2017
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Th.S Tạ Văn Phương
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

Th.S Tạ Văn Phương

TS. Nguyễn Thanh Hải
i

do an


TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
Tp. HCM, ngày 9 tháng 1 năm 2017

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Hải Triều
Lớp: 112410A
MSSV: 11241023
Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Bá Tuấn
Lớp: 112410A
MSSV: 11241028
Tên đề tài: GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THÁP ĐIỀU HÒA NHIỆT ĐỘ TRONG
HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
Xác nhận
Tuần/ngày
Nội dung
GVHD
Nhận đề tài
Tuần 6
Tìm tài liệu liên quan đưa ra hướng thực hiện đề
Tuần 7-8

tài, thiết kế sơ đồ khối
Tuần 9-10

Thiết kế sơ đồ nguyên lý

Tuần 11-12

Viết chương trình giao tiếp với cảm biến nhiệt độ

Tuần 13-15

Thiết kế hệ thống điều khiển

10/12/2016
11/12/2016 –
20/12/2016
21/12/2016 –
31/12/2016

Viết báo cáo nộp lần 1
Thi cơng mơ hình
Lắp đặt hệ thống, chạy thử, hiệu chỉnh

1/1/2017 –
5/1/2017

Kiểm tra chỉnh sửa lần cuối, hoàn thiện hệ thống
tháp giải nhiệt

6/1/20179/1/2017

Viết báo cáo hoàn tất.
GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)

Th. S Tạ Văn Phương

ii

do an


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên nhóm em xin cảm ơn chân thành đến đến tất cả các quý thầy cô giáo tại
trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đã giảng dạy và cung cấp
những kiến thức cho nhóm em thực hiện đề tài này.
Trong q trình thực hiện đồ án nhóm em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình từ các
q Thầy Cơ trong khoa Điện – Điện Tử và các bạn cùng thực hiện đồ án tại tại phong
thực hành. Nhờ sự giúp đỡ đó mà nhóm em đã hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình.
Nhóm em xin gủi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy hướng dẫn Th.S Tạ Văn Phương,
người đã trực tiếp hướng dẫn và hỗ trợ nhóm em thực hiện tốt đồ án tốt nghiệp.
Nhóm em cũng gửi lời cảm ơn đến các bạn lớp 112410 đã chia sẻ trao đôi kiến
thức cũng như những kinh ngiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài.
Cảm ơn đến cha mẹ, những người thân đã góp ý kiến, giúp đỡ và động viên nhóm
em thực hiện đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn!

Nhóm thực hiện đề tài
Nguyễn Hải Triều
Nguyễn Bá Tuấn

iv

do an


MỤC LỤC
NỘI DUNG

TRANG

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp......................................................................................... i
Lịch trình thực hiện đồ án tốt nghiệp......................................................................ii
Lời cam đoan ........................................................................................................... iii
Lời cảm ơn ................................................................................................................ iv
Mục lục ....................................................................................................................... v
Liệt kê hình ............................................................................................................ viii
Liệt kê bảng ............................................................................................................... x
Tóm tắt ...................................................................................................................... xi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ......................................................................................... 1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................................... 1
1.2 MỤC TIÊU ........................................................................................................... 1
1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................................. 1
1.4 GIỚI HẠN ............................................................................................................ 2
1.5 BỐ CỤC ............................................................................................................... 2
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................. 3
2.1 QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG THÁP GIẢI NHIỆT .............................................. 3
2.1.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHIỆT ..................................................... 3
2.1.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA THÁP GIẢI NHIỆT ................................ 3

2.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG ................................................................................ 4
2.2.1 PLC S7 - 1200 .................................................................................................... 5
2.2.1.1 PHÂN LOẠI ................................................................................................... 5
2.2.1.2 CẤU TRÚC BÊN TRONG ............................................................................. 5
2.2.1.3 SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY PLC ................................................................................. 6
v

do an


2.2.2 MODULE MỞ RỘNG ....................................................................................... 7
2.2.3 BIẾN TẦN ......................................................................................................... 9
2.2.4 HMI .................................................................................................................. 11
2.2.5 TRANSMITER T120 ....................................................................................... 11
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ................................................................ 12
3.1 GIỚI THIỆU ...................................................................................................... 12
3.2 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ........................................................... 12
3.2.1 SƠ ĐỒ KHỐI .................................................................................................. 12
3.2.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG .................................................................................. 16
3.2.2.1 SƠ ĐỒ KẾT NỐI ......................................................................................... 16
3.2.2.2 THI CÔNG TỦ ĐIỀU KHIỂN ........................................................................... 17
3.2.2.3 THI CƠNG MƠ HÌNH ........................................................................................ 18
CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ......................................... 20
4.1 YÊU CẦU HỆ THỐNG ...................................................................................... 20
4.2 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT...................................................................................... 20
4.3 PHẦN MỀM LẬP TRÌNH CHO PLC VÀ HMI ................................................ 22
4.3.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM LẬP TRÌNH ........................................................ 22
4.3.2 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ................................................................... 22
4.4 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH HỆ THỐNG ............................. 22
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ................................................ 24

5.1 KẾT QUẢ ........................................................................................................... 24
5.2 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ............................................................................. 26
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .......................................... 27
6.1 KẾT LUẬN ......................................................................................................... 27
6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..................................................................................... 28
vi

do an


TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 30
PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 30

vii

do an


LIỆT KÊ HÌNH VẼ
Hình

Trang

Hình 2.1: Ngun lý hoạt động của tháp giải nhiệt ...................................................... 3
Hình 2.2: Cấu trúc bên trong ......................................................................................... 6
Hình 2.3: Sơ đồ đấu dây S7 - 1200 ............................................................................... 7
Hình 2.4: CPU 1200 và module mở rộng ..................................................................... 7
Hình 2.5: Sơ đồ kết nối Module Analog SM 1234 ....................................................... 8
Hình 2.6: Sơ kết nối biến tần MM 440 ......................................................................... 10
Hình 2.7: Hình ảnh HMI ............................................................................................... 11

Hình 2.8: Hình ảnh T120 .............................................................................................. 11
Hình 3.1: Sơ đồ khối .................................................................................................... 12
Hình 3.2: Sơ đồ đấu dây S7 - 1200 ............................................................................... 13
Hình 3.3: Bộ nguồn SITOP ........................................................................................... 13
Hình 3.4: Sơ đồ kết nối Pt100 ....................................................................................... 14
Hình 3.5: Hình ảnh HIM ............................................................................................... 14
Hình 3.6: Biến tần MM440 ........................................................................................... 14
Hình 3.7: Nhiệm vụ các chân kết nối ............................................................................ 15
Hình 3.8: Hình ảnh thực tế ............................................................................................ 15
Hình 3.9: Sơ đồ kết nối T120 ........................................................................................ 16
Hình 3.10: Sơ đồ kết nối ............................................................................................... 16
Hình 3.11: Hình ảnh kết nối thực tế .............................................................................. 17
Hình 3.12: Hình ảnh lắp đặt bên trong tủ điều khiển .................................................... 17
Hình 3.13: Mặt trước tủ điều khiển ............................................................................... 18
Hình 3.14: Đế tháp ........................................................................................................ 18
Hình 3.15: Thân tháp..................................................................................................... 19
Hình 3.16: Tháp giải nhiệt hồn chỉnh .......................................................................... 19
Hình 4.1: Luu đồ giải thuật ........................................................................................... 21
Hình 5.1: HMI hiển thị nhiệt độ và tần số .................................................................... 24
Hình 5.2: Nhiệt độ nước đầu vào .................................................................................. 24
Hình 5.3: Nhiệt độ nước sau khi xử lý .......................................................................... 25
Hình 5.4: Tháp giải nhiệt đang hoạt động ..................................................................... 25
Hình 6.1: Tháp giải nhiệt hồn chỉnh ............................................................................ 27
Hình 6.2: HMI hiển thị nhiệt độ và tần số .................................................................... 28
viii

do an


Hình 6.3: PC hiển thị nhiệt độ và tần số ....................................................................... 28

ix

do an


LIỆT KÊ BẢNG
Bảng

Trang

Bảng 2.1: Các đặc điểm cơ bản của S7 - 1200……………………………………..4
Bảng 2.2: Thông số các module……………………………………………………7
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật biến tần MM 440……………………………………9

x

do an


TĨM TẮT

Cùng với sự phát triển sản xuất khơng ngừng trong công nghiệp, hệ thống SCADA
ra đời nhằm đáp ứng những vấn đề vô cùng quan trọng, bảo đảm an toàn cho người vận
hành và nhà máy. Trên nhiều nước trên thế giới có nền cơng nghiệp phát triển như Mỹ,
Đức, Anh, Nhật. Hệ thống SCADA đã được đưa vào ứng dụng trong các nhà máy từ lâu,
đặc biệt các thành tựu tiên tiến trong lĩnh vực tự động hóa cũng đã được ứng dụng và đem
lại hiệu quả kỹ thuật, kinh tế vô cùng to lớn. Nhiều hãng đi đầu trong lĩnh vực này như
SIEMEN, ABB, MITSUBISHI, đã đưa ra hệ thống SCADA hiện đại. Có thể nói hệ thống
SCADA đã đạt đến mức cao, công việc giám sát, điều khiển có thể thực hiện tại một trung

tâm. Tại đây người vận hành có thể điều khiển, giám sát trên PC, được hổ trợ những công
cụ đơn giản, dễ sử dụng. Cùng với sự phát triển của công nghệ thơng tin và viễn thơng, cho
phép người vận hành có thể điều khiển từ khoảng cách xa hàng ngàn Km chỉ với một PC.
Nhằm vận dụng kiến thức đã được trang bị trong quá trình học tập tại nhà trường vào
trong thực tế nhóm em đã chọn đề tài “GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THÁP ĐIỀU
HÒA NHIỆT ĐỘ TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI”. Nội dung chính của
hệ thống là xử lý tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ đưa về điều khiển hoạt động của quạt để hút
hơi nóng từ nước thải để giảm nhiệt độ.
Nhóm em đã vận dụng kiến thức, năng lực đã đạt được trong quá trình học tập ở
trường sẽ được đánh giá qua đợt bảo vệ đồ án tốt nghiệp. Nhóm đã cố gắng tận dụng những
kiến thức đã được học cùng với sự tìm hiểu, nghiên cứu và sự hướng dẫn tận tình của giáo
viên hướng dẫn cùng với các Thây/Cơ thuộc Khoa Điện – Điện Tử để hoàn thành tốt đồ án
này.
Trong quá trình thực hiện đề tài chắc chắn sẽ khơng tránh khỏi thiếu sót, mong các
q Thầy/Cơ và các bạn thơng cảm. Nhóm em mong nhận được những ý kiến đóng góp từ
các q Thầy/Cơ và các ban.
Xin chân thành cảm ơn!

xi

do an


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ
Đất nước ta hiện nay đang trên con đường cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa. Dưới

tốc độ phát triển khơng ngừng của cơng nghiệp, đơ thị hóa và sự gia tăng dân số, tài
nguyên nước trong vùng lãnh thổ chịu ảnh hưởng nặng nề. Hệ quả là môi trường nước
tại nhiều khu đô thị, công nghiệp ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải, khí thải và chất
thải rắn. Ơ nhiễm nước do sản xuất cơng nghiệp đóng vai trị lớn trong ô nhiễm môi
trường nước, bên cạnh nước thải sinh hoạt.
Chính vì vậy, chúng em chọn đề tài “GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THÁP
ĐIỀU HÒA NHIỆT ĐỘ TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI”. Với yêu
cầu ứng dụng thực tế trên, đối tượng đề tài thực hiện ở đây là tháp giải nhiệt. Điều
khiển tốc độ quạt của tháp giải nhiệt để thay đổi lưu lượng gió, ổn định nhiệt độ môi
trường nước thải sau khi qua tháp giải nhiệt.
Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, đặc biệt là ngành tự động hóa, nó được
ứng dụng rộng rãi trong đời sống, cơng nghiệp. Vì vậy cần có những bộ điều khiển
chính xác đáng tin cậy, PLC là một trong những lựa chọn tốt nhất cho các ứng dụng
trong công nghiệp với độ chính xác và độ tin cậy cao.

1.2.

MỤC TIÊU
Ổn định được nhiệt độ nước thải theo yêu cầu của hệ thống xử lý nước thải trong

công nghiệp dựa trên mơ hình thực tế.

1.3.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 NỘI DUNG 1: Thu thập số liệu của quy trình hệ thống xử lý nước thải trong
công nghiệp.
 NỘI DUNG 2: Các giải pháp phát triển tháp giải nhiệt trong hệ thống xử lý

nước thải trong công nghiệp.
 NỘI DUNG 3: Thi công tháp giải nhiệt.
 NỘI DUNG 4: Điều khiển vận hành mơ hình tháp giải nhiệt.
 NỘI DUNG 5: Nhận xét, đánh giá kết quả thực hiền đề tài.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

1


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

GIỚI HẠN

1.4.

Chưa áp dụng được các giải thuật thông minh vào việc điều khiển tháp giải
nhiệt.

BỐ CỤC

1.5.


Chương 1: Tổng quan
Chương này đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nôi dung nghiên

cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án.


Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Nội dung trong chương 2 trình bày các lý thuyết có liên quan đến các vấn đề mà

đề tài sẽ dùng để thực hiện thiết kế, thi công cho đề tài.


Chương 3: Thiết kế và thi công
Trong chương này chúng ta đặt ra yêu cầu cho hệ thống, lựa chọn phương án

thiết kế và thi công hệ thống hồn thiện.


Chương 4: Thi cơng và điều khiển hệ thống
Chương này trình bày q trình thi cơng mơ hình, phần cứng và chương trình xử

lý tháp giải nhiệt.


Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá
Phần này trình bày kết quả của quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài, nhận xét và

đánh giá sản phẩm mơ hình có đạt hay khơng, có ứng dụng vào thực tế được hay
không.


Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
Chương này kết luận sản phẩm mơ hình có đạt được mục tiêu đề ra hay không,

đưa ra hướng giải quyết, khắc phục và phát triển của đề tài.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

2


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG THÁP GIẢI NHIỆT
2.1.1 Các phương pháp giải nhiệt
-

Phương pháp sục khí trực tiếp.

-

Phương pháp tưới mưa.

-

Phương pháp dùng tháp giải nhiệt

2.1.2 Nguyên lý làm việc của tháp giải nhiệt
Tháp giải nhiệt làm một thiết bị làm giảm nhiệt độ của nước dựa trên nguyên tắc
tạo mưa và làm mát bằng gió. Nguyên lý làm việc của tháp như sau:

Hình 2.1: Nguyên lý hoạt động của tháp giải nhiệt [5]

Tháp giải nhiệt được thiết kế luồng khơng khí được đưa từ bên ngồi theo hướng
ngược với lưu lượng nước. Ban đầu nguồn khơng khí tiếp xúc với mơi trường màng
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP

do an

3


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
giải nhiệt, sau đó luồng khống khí kéo lên theo phương thẳng đứng. Lưu lượng nước
được phun xuống do áp suất khơng khí và lưu lượng nước rơi xuống qua bề mặt tấm
giải nhiệt, lưu lượng gió theo hướng ngược lại.

2.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG
2.2.1 PLC S7-1200
2.2.1.1 Phân loại
Việc phân loại S7 – 1200 dựa vào loại CPU mà nó trang bị. Các loại PLC thông
dụng: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C.
Thông thường S7 – 1200 được phân ra làm 2 loại chính:


Loại cấp điện 220VAC:
- Ngõ vào: Kích hoạt lên mức 1 ở cấp điện áp +24VDC (từ 15VDC ÷ 30VDC).
- Ngõ ra: Relay
- Ưu điểm của loại này là dùng ngõ ra Relay. Do đó có thể sử dụng ngõ ra ở nhiều

cấp điện áp khác nhau (có thể sử dụng ngõ ra 0V, 24V, 220V)
- Tuy nhiên, nhược điểm của nó là do ngõ ra Relay nên thời gian đáp ứng không
nhanh cho ứng dụng thay đổi độ rộng xung, hoặc Output tốc độ cao.



Loại cấp điện áp 24VDC:
- Ngõ vào: Kích hoạt lên mức 1 ở cấp điện áp +24VDC (từ 15VDC ÷ 30VDC).
- Ngõ ra: Transistor
- Ưu điểm: của loại này là dùng ngõ ra transistor. Do đó có thể sử dụng ngõ ra này

để thay đổi độ rộng xung, Output tốc độ cao.
- Tuy nhiên, nhược điểm của loại này là do ngõ ra transistor nên chỉ có thể sử dụng
một cấp điện áp duy nhất là 24VDC, do vậy sẽ rắc rối trong những ứng dụng có cấp
điện áp khác nhau. Trong trường hợp này, phải thông qua qua một Relay 24VDC đệm.
Bảng 2.1 Các đặc điểm cơ bản của S7 – 1200 [6]
Đặc trưng

CPU 1211C

Kích thước (mm)

90 x 100 x 75

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

CPU 1212C

CPU 1214C
110 x 100 x 75

4

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Bộ nhớ người dùng
- Bộ nhớ làm việc

-

25 Kbytes

- 50 Kbytes

- Bộ nhớ tải

-

1 Mbytes

- 2 Mbytes

- Bộ nhớ sự kiện

-

2 kbytes

- 2 Kbytes

Phân vùng I/O
-

Digital I/O

- 6 inputs / 4 outputs

-

Analog I

- 2 inputs

- 8 inputs / 6 - 14 inputs / 10
outputs

outputs

- 2 inputs

- 2 inputs

Tốc độ xử lý ảnh

1024 bytes (inputs) and 1024 bytes (outputs)

Modul mở rộng

None

Mạch tín hiệu

1

Modul giao tiếp

3 (left – side expansion)

Bộ đếm tốc độ cao

3

4

6

Trạng thái đơn

3-100 kHz

3-100 kHz

3-100 kHz

Trạng thái đôi

3-80 kHz

1-30 kHz

3-30 kHz

3-80 kHz

3-80 kHz

1-20 kHz

3-20 kHz

2

Mạch ngõ ra

2

Thẻ nhớ

Thẻ nhớ Simatic (tùy chọn)

8

Thời gian lưu trữ khi 240h
mất điện
PROFINET

1 cổng giao tiếp Ethernet

Tốc độ thực thi phép 18us
toán số thực
Tốc độ thi hành

0,1us

2.2.1.2 Cấu trúc bên trong.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

5


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Sensor
SW

Hình 2.2: Cấu trúc bên trong
Cũng giống như các PLC cùng họ khác, PLC S7-1200 gồm 4 bộ phận cơ bản: bộ
xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao tiếp xuất / nhập.
- Bộ xử lý còn được gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), chứa bộ vi xử lý, biên dịch
các tín hiệu nhập và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu
trong bộ nhớ của PLC. Truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các
thiết bị xuất.
- Bộ nguồn có nhiệm vụ đổi điện áp AC thành điện áp DC (24V) cần thiết cho bộ
xử lý và các mạch điện trong các module giao tiếp nhập và xuất hoạt động.
- Bộ nhớ là nơi lưu trữ chương trình được sử dụng cho các hoạt động điều khiển
dưới sự giám sát của bộ vi xử lý.
- Các thành phần nhập và xuất (input / output) là nơi bộ nhớ nhận thông tin từ các
thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đến các thiết bị điều khiển. Tín hiệu nhập có thể từ
các cơng tắc, các bộ cảm biến. Các thiết bị xuất có thể là các cuộn dây của bộ khởi

động động cơ, các van solenoid.
- Chương trình điều khiển được nạp vào bộ nhớ nhờ sự trợ giúp của bộ lập trình
hay bằng máy tính.
2.2.1.3 Sơ đồ đấu dây PLC

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

6


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2.3: Sơ đồ đấu dây S7 – 1200 [6]
2.2.2 Module mở rộng.

Hình 2.4: CPU 1200 và module mở rộng [6]
Họ PLC S7-1200 cung cấp nhiều nhất 8 module tín hiệu đa dạng và 1 mạch tín
hiệu cho bộ xử lý có khả năng mở rộng. Ngồi ra cũng có thể cài đặt thêm 3 module
giao tiếp nhờ vào các giao thức truyền thông.
Bảng 2.2: Thơng số các module [6]

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP

do an

7

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Module

Module tín

Ngõ vào

Ngõ vào/ra

8 X DC

8 X DC
8 X Relay

8 X DC/ 8 X DC
16 X DC/ 16 X Relay

16 X DC

16 X DC
16 X Relay

16 X DC/ 16 X DC
16 X DC/ 16 X Relay

4 X Analog

2 X Analog

4 X Analog/2 X Analog

Digital

hiệu (SM)
Analog
Board tín hiệu
(SB)

Ngõ ra

Digital
Analog

-

-

2 X DC/ 2 X DC

1 X Analog

-

Module giao tiếp (CM)
- RS485
- RS232


Sơ đồ kết nối

Hình 2.5: Sơ đồ kết nối Module Analog SM 1234 [6]
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

8


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.2.3 Biến tần
Lựa chọn biến tần MM 440 để thay đổi tốc độ của quạt. Biến tần MM 440 thiết
kế nhỏ gọn dễ dàng lắp đặt, điều khiển Vector vịng kín (Tốc độ / Moment).
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật biến tần MM 440 [6]
Điện áp vào

200V~ 240V 1/3 AC

Công suất

0.75KW

Tần số điện áp vào

47~ 63

Tần số điện áp ra

0 ~ 650Hz

Các ngõ vào số

6 ngõ vào số lập trình được

Các ngõ vào tương tự

 0 – 10V, 0 – 20mA và -10 ~ +10
 0 – 10V và 0 – 20mA

Các ngõ ra tương tự

2 ngõ ra 0 – 20mA

 Các thông số cài đặt cơ bản:
-

P700: Chọn lệnh nguồn. Đặt:

 0: Cài đặt mặc định Factory.
 1: Ra lệnh làm việc trên ‘keypad’ (BOP/AOP).
 2: Ra lệnh làm việc trên ‘Terminal’.
-

P1000: Lựa chọn điểm đặt tần số.

+ 0: Khơng có điểm đặt chính.
+ 1: Làm việc trên Keypad.
+ 2: Làm việc theo điểm đặt Analog.
+ 3: Làm việc theo tần số cố định.
+ 4: Làm việc trên cổng USS trên BOP link.
+ 5: Làm việc theo cổng USS trên COM link.

+

6: Làm việc theo CB trên COM link.

 Sơ đồ kết nối:
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

9


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2.6: Sơ đồ kết nối biến tần MM 440 [6]

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

10


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.2.4 HMI
Dùng để hiển thị, điều khiển và giám sát hệ thống.

Hình 2.7: Hình ảnh HMI


Kiểu màu (TFT, 256 màu) hay kiểu đơn sắc (STN, dải màu xám).



Màn hình 6 inch với 6 phím.



Độ phân giải: 320 x 240

2.2.5 Transmiter T120
Chuyển đổi tín hiệu từ cảm biến PT100 sang tín hiệu analog 4 ÷ 20mA.

Hình 2.8: Hình ảnh T120

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP

do an

11


CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

Chương 3. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
3.1 GIỚI THIỆU
Yêu cầu đặt ra cho đề tài:
 Ổn định nhiệt độ nước thải theo yêu cầu.
 Tiết kiệm năng lượng.
 Hệ thống dễ vận hành và quan sát.

3.2 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG
3.2.1 Sơ đồ khối
IN

VALVE 1
OUT

PUMP
TANK

COOLING
TOWER

VALVE 1

VALVE 2

Pt100

CPU

INVERTER
4 – 20mA

Transmiter
T120

HMI

POWER

Hình 3.1: Sơ đồ khối


Chức năng từng khối:
 Khối PLC: là khối trung tâm đầu não quan trọng nhất hệ thống, xử lý tín hiệu

đưa về từ cảm biến để tính tốn, hiển thị và điều khiển.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

12