CHUYÊN ĐỀ 2: GHÉP NỐI BỘ ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN pptx

CHUYÊN ĐỀ 2:
CHUYÊN ĐỀ 2:
GHÉP NỐI BỘ ĐIỀUKHIỂN BIẾN TẦN
GHÉP NỐI BỘ ĐIỀUKHIỂN BIẾN TẦN
Nhóm SV:
1. Phùng Quang Tuyến
2. Nguyễn Văn Quỳnh
3. Phạm Ngọc Thành
4. Đỗ Thị Thủy
5. Lại Thế Sơn
6. Hoàng Anh Tú
•
Bài toán:
Ghép nối PLC S7-200 với biến tần SIEMENS, tự
động ổn định áp suất trên đường ống của hệ thống cấp
nước.
Khái Quát Hệ Thống Bơm Nước
Khái Quát Hệ Thống Bơm Nước
Hệ thống trang bị cho nhà máy nước có 2 bơm cấp nước
Hệ thống trang bị cho nhà máy nước có 2 bơm cấp nước
sinh hoạt, với công suất thiết kế nhất định.
sinh hoạt, với công suất thiết kế nhất định.
Để tránh thất thoát và tiết kiệm điện năng, ta sử dụng hệ
Để tránh thất thoát và tiết kiệm điện năng, ta sử dụng hệ
thống điều khiển tự động giữ áp suất cố định trên đường
thống điều khiển tự động giữ áp suất cố định trên đường
ống bằng cảm biến áp suất và biến tần điều khiển công
ống bằng cảm biến áp suất và biến tần điều khiển công
suất động cơ nhằm mục đích tiết kiệm năng lượng.
suất động cơ nhằm mục đích tiết kiệm năng lượng.
1. Biến tần MicroMaster Eco (SIEMENS) được sử dụng cho

động cơ, công suất tiêu thụ của động cơ sẽ được biến tần điều
chỉnh cho phù hợp với nhu cầu phụ tải. Động cơ thứ 2 sẽ sử
dụng chạy nền nếu sau này phụ tải phát triển lớn hơn.
2. Một sensor áp suất được đưa vào đầu ra nước cấp của Nhà
máy để đo áp lực nước đưa về hệ thống điều khiển.
3. Hệ thống điều khiển là 1 PLC S7-200 (SIEMENS) đảm bảo
cho việc tự động hóa hoàn toàn quá trình bơm cấp nước của
Nhà máy.
4. Vận hành hệ thống thông qua màn hình vận hành TD200
5. Các mạch động lực cũng như mạch tín hiệu của hệ thống mới
sẽ được đấu nối với hệ thống cũ mà không làm thay đổi chức
năng cũng như hoạt động hệ thống điều khiển đã được lắp đặt
ban đầu.
6. Hoạt động của hai hệ thống như sau:
Hệ thống cũ được sử dụng như hệ thống điều khiển bằng tay,
là hệ thống điều khiển dự phòng khi hệ thống mới lắp biến tần
có sự cố.
Việc chuyển đổi giữa hai chế độ tự động và bằng tay được thực
hiện bằng các công tắc chuyển đổi vị trí, và bằng cách cài đặt
trên màn hình vận hành TD200.
Hệ thống mới và cũ sẽ được đấu nối đảm bảo chính xác, và vận
hành an toàn trong mọi tình huống. Đảm bảo tính an toàn cao
nhất của cả hệ thống.
Biểu đồ sau minh họa hoạt động của hệ
Biểu đồ sau minh họa hoạt động của hệ
thống mới:
thống mới:
Như vậy với việc đưa
biến tần vào hệ thống sẽ
hoạt động bám sát theo

đúng thực tế lưu lượng
phụ tải, do vậy sẽ giảm
đáng kể năng lượng tiêu
hao không cần thiết vào
các giờ phụ tải thấp
điểm.
SƠ ĐỒ KHỐI GHÉP NỐI
SƠ ĐỒ KHỐI GHÉP NỐI
•
PLC S7-200: bộ điều khiển trung tâm, nó xử lý các tín hiệu
thu thập về từ hệ thống để điều khiển các động cơ. Các động
cơ được điều khiển chạy thông qua biến tần và các contactor.
•
Converter (biến tần): điều khiển trơn tốc độ động cơ. Với biến
tần thì động cơ chạy với hiệu suất rất cao ngay cả khi hoạt
động ở tốc độ thấp. Biến tần sẽ làm cho hệ thống hoạt động
tiết kiệm năng lượng điện so với cách hoạt động cũ của trạm.
•
Đầu đo áp suất: mục đích để đo áp suất mạng. Với tín hiệu đo
được từ đầu đo áp suất đưa về PLC xử lý điều khiển tốc độ
bơm. Với đầu đo này PLC sẽ giám sát được áp suất nước trên
mạng.
•
Màn hình hiển thị TD-200: dùng để cài đặt các chế độ hoạt
động của trạm, cài áp suất mạng Ngoài ra, trên màn hình còn
hiển thị áp suất đo được trên đường ống mạng.
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
•
Với thiết kế này, hệ thống sẽ tự động giám sát áp suất nước trên

đường ống mạng và điều khiển ngược lại để đảm bảo giữ đúng áp
suất theo yêu cầu. PLC sẽ điều khiển áp suất nước trên đường ống
mạng theo đồ thị phụ tải ngày, tức là hệ thống sẽ điều khiển áp suất
theo thời gian thực. Hệ thống điều khiển tự động này một số chức
năng chính sau:
•
Đo lường: do đầu đo áp suất đo lường và chuyển đổi để đưa về
CPU của S7-200.
•
Xử lý thông tin: bộ điều khiển trung tâm sẽ đảm nhiệm vấn đề này.
•
Điều khiển: S7-200 sẽ phối hợp với biến tần làm việc này theo yêu
cầu.
•
Giám sát: S7-200 sẽ kết đầu đo áp suất để giám sát hệ thống hoạt
động.
•
Giao tiếp giữa người vận hành và thiết bị: do màn hình hiển thị TD-
200 thực hiện.
GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ
GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ
I.BIẾN TẦN MICROMASTER 440
(SIEMENS)
Micromaster 440 chính là một họ biến
tần mạnh mẽ nhất trong dòng các biến
tần tiêu chuẩn. Khả năng điều khiển
vector cho tốc độ Moment hay khả
năng điều khiển vòng kín bằng bộ PID
có sẵn đem lại độ chính xác tuyệt vời
cho các hệ thống truyền động quan

trọng như các hệ nâng chuyển, các hệ
thống định vị. Không chỉ có vậy, một
loạt khối Logic có sẵn lập trình tự do
cung cấp cho người dùng sự linh hoạt
tối đa trong việc điều khiển hàng loạt
thao tác một cách tự động
Nét nổi bật của MICROMASTER 440
Nét nổi bật của MICROMASTER 440
- Thiết kế nhỏ gọn và dễ gdàng lắp đặt.
- Thiết kế nhỏ gọn và dễ gdàng lắp đặt.
- Điều khiển Vector vòng kín (Tốc độ / Moment).
- Điều khiển Vector vòng kín (Tốc độ / Moment).
- Có nhiều các lựa chọn truyền thông : PROFIBUS, Device Net, CANopen.
- Có nhiều các lựa chọn truyền thông : PROFIBUS, Device Net, CANopen.
- 3 bộ tham số trong 1 nhằm thích ứng biến tần với các chế độ hoạt động
- 3 bộ tham số trong 1 nhằm thích ứng biến tần với các chế độ hoạt động
khác nhau.
khác nhau.
- Định mức theo tải Moment không đổi hoặc Bơm, Quạt.
- Định mức theo tải Moment không đổi hoặc Bơm, Quạt.
- Dự trữ động năng để chống sụt áp.
- Dự trữ động năng để chống sụt áp.
- Tích hợp sẵn bộ hãm dùng điện trở cho các biến tần đến 75kW.
- Tích hợp sẵn bộ hãm dùng điện trở cho các biến tần đến 75kW.
- 4 tần số ngắt quãng tránh cộng hưởng lên động cơ hoặc lên máy.
- 4 tần số ngắt quãng tránh cộng hưởng lên động cơ hoặc lên máy.
- Khởi động bám khi biến tần nối với động cơ quay.
- Khởi động bám khi biến tần nối với động cơ quay.
- Tích hợp chức năng bảo vệ nhiệt cho động cơ dùng PTC / KTY.
- Tích hợp chức năng bảo vệ nhiệt cho động cơ dùng PTC / KTY.

- Khối chức năng Logic tự do : AND, OR, định thời, đếm.
- Khối chức năng Logic tự do : AND, OR, định thời, đếm.
- Moment không đổi khi qua tốc độ 0.
- Moment không đổi khi qua tốc độ 0.
- Kiểm soát Moment tải.
- Kiểm soát Moment tải.
II. Thiết bị lập trình biến tần MM440. BOP-2
II. Thiết bị lập trình biến tần MM440. BOP-2
•
Thiết bị lập trình biến tần
Siemens Micromaster BOP-
2(Basic Operator Panel) cho
bộ biến tần MM440 có giao
diện với bàn phím và 5 chữ
số hiển thị cho phép nhập các
thông số điều khiển.
•
BOP-2 có thể gắn trực tiếp
trên bộ biến tần hay trong
cánh cửa tủ phân phối sử
dụng một bộ nối.
III. THIẾT BỊ LẬP TRÌNH PLC S7-200
III. THIẾT BỊ LẬP TRÌNH PLC S7-200
CHỨC NĂNG HỆ PLC
CHỨC NĂNG HỆ PLC
Thiết bị điều khiển lập trình được( PLC- Programable
Thiết bị điều khiển lập trình được( PLC- Programable
Logic Controler) là thiết bị được điều khiển đặc biệt dựa
Logic Controler) là thiết bị được điều khiển đặc biệt dựa
trên bộ vi xử lý, sử dụng bộ nhớ lập trình được để lưu giữ

trên bộ vi xử lý, sử dụng bộ nhớ lập trình được để lưu giữ
các lệnh, thực hiện các chức năng và thuật toán để diều
các lệnh, thực hiện các chức năng và thuật toán để diều
khiển máy và các quá trình.
khiển máy và các quá trình.
Giới thiệu một số nhóm PLC Siemens
Giới thiệu một số nhóm PLC Siemens
•
•
CPU S7 200:
CPU S7 200:


CPU 21x: 210; 212; 214; 215-2DP; 216.
CPU 21x: 210; 212; 214; 215-2DP; 216.


CPU 22x: 221; 222; 224; 224XP; 226; 226XM.
CPU 22x: 221; 222; 224; 224XP; 226; 226XM.
•
•
CPU S7300:
CPU S7300:
•
•
CPU S7400:
CPU S7400:
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA S7-200
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA S7-200
Các thành phần của một PLC S7-200 thường có các

Các thành phần của một PLC S7-200 thường có các
modul phần cứng sau:
modul phần cứng sau:
1. Modul nguồn.
1. Modul nguồn.
2. Modul đơn vị xử lý trung tâm.
2. Modul đơn vị xử lý trung tâm.
3. Modul bộ nhớ chương trình và dữ liệu.
3. Modul bộ nhớ chương trình và dữ liệu.
4. Modul đầu vào.
4. Modul đầu vào.
5. Modul đầu ra.
5. Modul đầu ra.
6. Modul phối ghép (để hỗ trợ cho vấn đề truyền
6. Modul phối ghép (để hỗ trợ cho vấn đề truyền
thông nội bộ).
thông nội bộ).
7. Modul chức năng (để hỗ trợ cho vấn đề truyền
7. Modul chức năng (để hỗ trợ cho vấn đề truyền
thông mạng).
thông mạng).


MÔ HÌNH TỔNG QUÁT CỦA MỘT PLC S7-200
MÔ HÌNH TỔNG QUÁT CỦA MỘT PLC S7-200
Để thực hiện một chương trình điều khiển số
Để thực hiện một chương trình điều khiển số
thì yêu cầu PLC phải có tính năng như một
thì yêu cầu PLC phải có tính năng như một

máy tính
máy tính
(PC).
(PC).
•
•
CPU (đơn vị xử lý trung tâm)
CPU (đơn vị xử lý trung tâm)
•


Bộ nhớ chính (RAM, EEPROM, EPROM, ), bộ
Bộ nhớ chính (RAM, EEPROM, EPROM, ), bộ
nhớ mở rộng.
nhớ mở rộng.
•
•
Hệ điều hành.
Hệ điều hành.
•
•
Port vào/ra (giao tiếp trực tiếp với thiết bị điều
Port vào/ra (giao tiếp trực tiếp với thiết bị điều
khiển).
khiển).
•
•
Port truyền thông (trao đổi thông tin với môi trường
Port truyền thông (trao đổi thông tin với môi trường

xung quanh).
xung quanh).
•
•
Các khối chức năng đặc biệt như: T, C, các khối
Các khối chức năng đặc biệt như: T, C, các khối
chuyên dụng khác.
chuyên dụng khác.


PLC có ưu điểm vượt trội so với các hệ thống điều
PLC có ưu điểm vượt trội so với các hệ thống điều
khiển cổ điển như rơle, mạch tổ
khiển cổ điển như rơle, mạch tổ


hợp điện tử, IC số.
hợp điện tử, IC số.
•
•
Thiết bị cho phép thực hiện linh họat các
Thiết bị cho phép thực hiện linh họat các
thuật toán điều khiển số thông qua
thuật toán điều khiển số thông qua
ngôn ngữ lập trình.
ngôn ngữ lập trình.
•
•
Bộ điều khiển số nhỏ gọn.
Bộ điều khiển số nhỏ gọn.

•
•
Dễ dàng trao đổi thong tin vơúi môi trường xung
Dễ dàng trao đổi thong tin vơúi môi trường xung
quanh như: TD(text display),
quanh như: TD(text display),
OP (operation), PC, PG hay mạng truyền thông
OP (operation), PC, PG hay mạng truyền thông
công nghiệp, kể cả mạng internet.
công nghiệp, kể cả mạng internet.
•
•
Thực hiện chương trình liên tục theo vòng quét.
Thực hiện chương trình liên tục theo vòng quét.
MÔ HÌNH CẤU TRÚC PHẦN CỨNG PLC S7-200
MÔ HÌNH CẤU TRÚC PHẦN CỨNG PLC S7-200
Các đèn trạng thái:
Các đèn trạng thái:
•
•
Đèn RUN-màu xanh: Chỉ định PLC ở chế độ làm việc và
Đèn RUN-màu xanh: Chỉ định PLC ở chế độ làm việc và
thực hiện chương trình đã được nạp vào bộ nhớ chương
thực hiện chương trình đã được nạp vào bộ nhớ chương
trình.
trình.
•
•
Đèn STOP-màu vàng: Chỉ định PLC ở chế độ STOP, dừng
Đèn STOP-màu vàng: Chỉ định PLC ở chế độ STOP, dừng

chương trình đang thực hiện lại (các đầu ra đều ở chế độ
chương trình đang thực hiện lại (các đầu ra đều ở chế độ
off).
off).
•
•
Đèn SF-màu đỏ, đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng có nghĩa là
Đèn SF-màu đỏ, đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng có nghĩa là
lỗi phần cứng hoặc hệ điều hành. Ở đây cần phân biệt rõ lỗi
lỗi phần cứng hoặc hệ điều hành. Ở đây cần phân biệt rõ lỗi
hệ thống với lỗi chương trình người dùng, khi lỗi chương
hệ thống với lỗi chương trình người dùng, khi lỗi chương
trình người dùng thì CPU không thể nhận biết được vì trước
trình người dùng thì CPU không thể nhận biết được vì trước
khi download xuống CPU, phần mềm lập trình đã làm nhiệm
khi download xuống CPU, phần mềm lập trình đã làm nhiệm
vụ kiểm tra trước khi dịch sang mã máy.
vụ kiểm tra trước khi dịch sang mã máy.
•
•
Đèn Ix.x-màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off
Đèn Ix.x-màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off
của đầu vào số.
của đầu vào số.
•
•
Đèn Qx.x-màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off
Đèn Qx.x-màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off
của đầu vào số.
của đầu vào số.

•
•
Port truyền thông nối tiếp: RS 485 protocol, 9 chân
Port truyền thông nối tiếp: RS 485 protocol, 9 chân
sử dụng cho việc phối ghép với PC, PG, TD200,
sử dụng cho việc phối ghép với PC, PG, TD200,
TD200C, OP, mạng biến tần, mạng công nghiệp.
TD200C, OP, mạng biến tần, mạng công nghiệp.


Tốc độ truyền - nhận dữ liệu theo kiểu PPI là 9600
Tốc độ truyền - nhận dữ liệu theo kiểu PPI là 9600
baud.
baud.


Tốc độ truyền - nhận dữ liệu theo kiểu Freeport là
Tốc độ truyền - nhận dữ liệu theo kiểu Freeport là
300 ÷ 38400 baud.
300 ÷ 38400 baud.
CẤU TRÚC BỘ NHỚ S7-200
CẤU TRÚC BỘ NHỚ S7-200
Phân chia bộ nhớ: Bộ nhớ được chia làm 4 vùng cơ bản, hầu hết các
Phân chia bộ nhớ: Bộ nhớ được chia làm 4 vùng cơ bản, hầu hết các
vùng nhớ đều có khả năng đọc ghi chỉ trừ vùng nhớ đặc biệt SM (special
vùng nhớ đều có khả năng đọc ghi chỉ trừ vùng nhớ đặc biệt SM (special
memory) là vùng nhớ chỉ đọc.
memory) là vùng nhớ chỉ đọc.
•
•

Vùng nhớ chương trình là miền bộ nhớ được dùng để lưu giữ các lệnh
Vùng nhớ chương trình là miền bộ nhớ được dùng để lưu giữ các lệnh
chương trình. Vùng này thuộc kiểu non-valatie đọc/ghi được.
chương trình. Vùng này thuộc kiểu non-valatie đọc/ghi được.
•
•
Vùng nhớ tham số: là miền lưu giữ các tham số như từ khoá, địa chỉ
Vùng nhớ tham số: là miền lưu giữ các tham số như từ khoá, địa chỉ
trạm Cũng giống như vùng chương trình, Vùng này thuộc kiểu non-
trạm Cũng giống như vùng chương trình, Vùng này thuộc kiểu non-
valatie đọc/ghi được.
valatie đọc/ghi được.
•
•
Vùng dữ liệu: được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao
Vùng dữ liệu: được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao
gồm kết quảcủa các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương
gồm kết quảcủa các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương
trình, bộ đệm truyền thông
trình, bộ đệm truyền thông
•
•
Vùng đối tượng: Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra
Vùng đối tượng: Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra
tương tự
tương tự


đ
đ

ư
ư
ợc
ợc
đặ
đặ
t trong vùng nhớ cuối cùng. Vùng này không thuộc
t trong vùng nhớ cuối cùng. Vùng này không thuộc
kiểu non-valatile nhưng đọc/ghi được.
kiểu non-valatile nhưng đọc/ghi được.
BỘ NHỚ TRONG VÀ NGOÀI CỦA S7-200
BỘ NHỚ TRONG VÀ NGOÀI CỦA S7-200
IV. CÁP KẾT NỐI PLC PC/PPI
IV. CÁP KẾT NỐI PLC PC/PPI
•
Cáp lập trình cổng RS232/PPI
Dùng cho dòng S7-200 hay màn
hình cảm ứng của Siemens
TP170
•
Dài 3m, có thể thay thế 6ES7
901-3CB30-0XA0.
•
Không hỗ trợ khoảng cách
truyền thông xa và trạm đa chủ
Kết nối máy tính với PLC/chuyển
đổi RS 232/RS 485
V. CẢM BIẾN ÁP SUẤT
V. CẢM BIẾN ÁP SUẤT
•

Áp suất từ 0 – 10 bar.
•
Dòng tín hiệu 4-20mA.
•
Nguồn nuôi 10-
36VDC.
•
Bảo vệ nối đất chống
nhiễu.