Bài tập lớn môn plc Cảnh báo lưu lượng sử dụng PLC +Modul Analog EM235

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến của
thế giới, chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn.
Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm
nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là những yếu tố rất cần thiết góp
phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng cao hơn.
Tự động hóa đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Tự động hóa đã đáp
ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho đến nhu cầu
thiết yếu của con người trong cuộc sống hàng ngày. Một trong những sản phẩm tiên tiến
của nó là PLC. Ứng dụng rất quan trọng của ngành công nghệ tự động hóa là việc điều
khiển, giá sát các hệ thống với những thiết bị điều khiển từ xa rất tinh vi và đạt được
năng suất, kinh tế thật cao .
Xuất phát từ những ứng dụng đó, chúng em xin phép được thiết kế một mạch ứng
dụng của PLC, biến tần đó là “Ứng dụng PLC, điều khiển và cảnh báo lưu lượng trên
đường ống với giải đo [0-10]l/s ” dùng PLC điều khiển biến tần
Đầu tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong khoa
điện, cùng các bạn trong lớp Điện 2-K7 đặc biệt là giảng viên Phạm Văn Hùng - giảng
viên khoa điện trường ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI người đã trực tiếp giảng dạy
và cho em kiến thức để hoàn thành đồ án môn học này. Mong cô góp ý để em hoàn thành
bài tập lớn này được tốt hơn sau này.
Em xin chân thành cảm ơn !
Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Giáp
Nguyễn Thị Hiên
Đặng Văn Hải
Nguyễn Ngọc Dương
Ngô Văn Hiệp
Nhận xét của giáo viên:


1

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Mục đích của đề tài
1.1.1. Mục đích chọn đề tài
2
Các trạm bơm cung cấp nước với công suất lớn thường được sử dụng trong khu
công nghiệp, khu dân cư, các chung cư, khách sạn và tòa nhà cao tầng, hệ thống phân
phối nước sạch trong mạng lưới cấp nước sinh hoạt, các trạm cấp nước nông thông…
Các trạm bơm nước phổ biến hiện nay đều được thiết kế theo phương pháp truyền thống
với đặc điểm là các bơm được khởi động trực tiếp sao/ tam giác và tất cả các động cơ
đều hoạt động ở tốc độ định mức. Phương pháp này có nhược điểm chính là tổn hao
điện năng lớn và khó kiểm soát được lưu lượng trong đường ống.
Trên cơ sở những kiến thức được trang bị trên ghế nhà trường, dựa vào những
tính năng ưu việt của PLC và biến tần. Em xin được lựa chọn đề tài “ Ứng dụng PLC,
điều khiển và cảnh báo lưu lượng trên đường ống với giải đo[0-10]l/s” với những
chức năng cơ bản giống với một hệ thống biến tần đa bơm.
1.1.2. Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu của đề tài là điều khiển và cảnh báo lưu lượng trên đường ống trong
đường ống ở một ngưỡng đặt trước thông qua sự điều khiển của PLC đối với biến tần,
hệ thống bơm dựa trên tín hiệu mà cảm biến lưu lượng trong đường ống đưa về.
1.1.3. Giới hạn nghiên cứu của đề tài
Do kiến thức, thời gian, kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên đề tài chỉ được thực

hiện dưới dạng thiết kế một mô hình với 2 bơm có công suất nhỏ.
1.1.4. Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài
Điều khiển tự động là xu thế phát triển tất yếu trong các lĩnh vực công nghiệp
cũng như sinh hoạt bởi những ưu điểm vượt trội của nó. Ở các hệ thống điều khiển tự
động có quy mô vừa và lớn thì PLC được sử dụng làm thiết bị điều khiển cho toàn hệ
thống.
Kết hợp xây dựng một hệ thống điều khiển tự động với các thiết bị điện tử công
suất có ý nghĩa khoa học lớn trong việc xây dựng một hệ thống tự động hoàn chỉnh
cả về chức năng lẫn hiệu quả kinh tế. Đề tài “Ứng dụng PLC, điều khiển và cảnh báo
lưu lượng trên đường ống với giải đo[0-10]l/s” xây dựng mô hình kết hợp PLC với
biến tần để điều khiển lưu lượng nước trong đường ống một cách tối ưu nhất.
Về mặt thực tiễn, đề tài đi theo hướng phát triển mới cho các hệ thống cung cấp
nước cho các tòa nhà, khu dân cư…, khắc phục được các nhược điểm trong hệ thống
cung cấp nước cũ.
1.2. Phương pháp đo lưu lượng
Lưu lượng chất lưu là lượng chất lưu chảy qua tiết diện ngang của ống trong một
đơn vị thời gian. Tuỳ theo đơn vị tính lượng chất lưu (theo thể tích hoặc khối lượng)
người ta phân biệt:
3
- Lưu lượng thể tích (Q) tính bằng m
3
/s, m
3
/giờ
- Lưu lượng khối (G) tính bằng kg/s, kg/giờ
Lưu lượng trung bình trong khoảng thời gian Δt = t
2
- t
1
xác định bởi biểu thức:

Trong đó ΔV, Δm là thể tích và khối lượng chất lưu chảy qua ống trong thời khoảng
gian khảo sát.
Lưu lượng tức thời xác định theo công thức:
Để đo lưu lượng người ta dùng các lưu lượng kế. Tuỳ thuộc vào tính chất chất lưu,
yêu cầu công nghệ, người ta sử dụng các lưu lượng kế khác nhau. Nguyên lý hoạt động
của các lưu lượng kế dựa trên cơ sở:
- Đếm trực tiếp thể tích chất lưu chảy qua công tơ trong một khoảng thời gian xác
định Δt.
- Đo vận tốc chất lưu chảy qua công tơ khi lưu lượng là hàm của vận tốc.
- Đo độ giảm áp qua tiết diện thu hẹp trên dòng chảy, lưu lượng là hàm phụ thuộc độ
giảm áp.
Tín hiệu đo biến đổi trực tiếp thành tín hiệu điện hoặc nhờ bộ chuyển đổi điện thích
hợp.
Các phương pháp đo lưu lượng:
1. Đo lưu lượng theo nguyên lý chênh áp
2. Đo lưu lượng theo nguyên lý Vortex.
3. Đo lưu lượng theo nguyên lý từ tính.
4. Đo lưu lượng theo nguyên lý chiếm chổ
5. Đo lưu lượng theo nguyên lý Turbine.
6. Đo lưu lượng theo nguyên lý gia nhiệt.
7. Đo lưu lượng theo nguyên lý Coriolis.

4
Ở bài này ta sử dụng phương pháp đo lưu lượng theo nguyên lý từ tính: Nguyên lý
đo này được sử dụng với những lưu chất dẫn điện, sử dụng nguyên lý của máy phát điện:
Khi vật liệu dẫn điện đi qua từ trường thì nó sẽ sinh ra điện áp, lưu lượng càng nhiều thì
điện áp sinh ra càng lớn.
Dựa theo nguyên lý trên thì thiết bị đo sẽ có hai cuộn dây đặt đối xứng phát ra từ trường
và điện áp cảm ứng do sự di chuyển của lưu chất sẽ được cảm ứng bởi một sensor, sensor
này sẽ chuyển đổi điện áp cảm ứng thành tín hiệu điện (4-20mA; 1-5V ) tỉ lệ với lưu

lượng của lưu chất. Chú ý rằng lưu chất phải được cách ly với ống dẫn.
1.3. Tìm hiểu về PLC S7 200
1.3.1 Khái quát về PLC S7 200
a. Giới thiệu về PLC
- PLC ( Programmable Logic Controller ): Bộ điều khiển lập trình, PLC được xếp
vào trong họ máy tính, được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và thương mại.
S7-200 là thiết bịcủa hãng Siemens, cấu trúc theo kiểu modul có các modul mở rộng.
- Toàn bộ nội dung chương trình được lưu trong bộ nhớ của PLC, trong trường hợp
dung lượng bộ nhớ không đủ ta có thể sử dụng bộ nhớ ngoài để lưu chương trình và dữ
liệu(Catridge )
- Dòng PLC S7-200 có hai họ là 21X ( loại cũ) và 22X ( loại mới), trong đó họ 21X
không còn sản xuất nữa.Họ 21X có các đời sau:210, 212, 214, 215-2DP, 216; họ 22X có
các đời sau:221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM
- PLC đặt biệt sử dụng trong các ứng dụng hoạt động logic điều khiển chuổi sự
kiện
- PLC có đầy đủ chức năng và tính toán như vi xử lý. Ngoài ra, PLC có tích hợp
thêm một số hàm chuyên dùng như bộ điều khiển PID, dịch chuyển khối dữ liệu, khối
truyền thông,…
- PLC có những ưu điểm:
+ Có kích thước nhỏ, được thiết kế và tăng bền để chịu được rung động, nhiệt, ẩm
và tiếng ồn, đáng tin cậy.
+ Rẻ tiền đối với các ứng dụng điều khiển cho hệ thống phức tạp.
+ Dễ dàng và nhanh chống thay đổi cấu trúc của mạch điều khiển.
+ PLC có các chức năng kiểm tra lỗi, chẩn đoán lỗi.
+ Có thể nhân đôi các ứng dụng nhanh và ít tốn kém.
5
Cấu trúc bên trong của P

LC
Hình 1.1: Cấu trúc bên trong của CPU PLC

Một hệ thống lập trình cơ bản phải gồm có 2 phần: Khối xử lý trung tâm
(CPU: Central Processing Unit) và hệ thống giao tiếp vào/ra ( I/O)
Mô tả các đèn báo trên S7-200:
- SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu khi PLC có hỏng hóc.
- RUN (đèn xanh): Đèn xanh sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ làm việc và thực
hiện chương trình nạp ở trong máy.
- STOP (đèn vàng): Đèn vàng sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ dừng, không
thực hiện chương trình hiện có.
- Ix.x (đèn xanh)chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Ix.x. Đèn sáng tương ứng
mức logic là 1.
- Qx.x (đèn xanh): chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Qx.x. Đèn sáng tương
ứng mức logic là 1.
Cách đấu nối ngõ vào ra PLC:
6
Hình 1.2: Cách đầu nối phần cứng PLC
Cổng truyền thông:
Chân 1: nối đất.
Chân 2: nối nguồn 24VDC.
Chân 3: truyền và nhận dữliệu.
Chân 4: không sửdụng.
Chân 5: đất
Chân 6: nối nguồn 5VDC
Chân 7: nối nguồn 24VDC.
Chân 8: Truyền và nhận dữliệu.
Chân 9: không sử dụng.
Hình 1.3: Cổng truyền thông kết nối PLC với PC
b. Giới thiệu về PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY
Với đề tài này em sử dụng PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY
Thông tin:
7

- Nguồn cấp: 85-264VAC. 47-63Hz
- Kích thước: 120.5mm x 80mm x 62mm
- Dung lượng bộ nhớ chương trình: 4096 words
- Dung lượng bộ nhớ dữ liệu: 2560 words
- Bộ nhớ loại EEFROM
- Có 14 cổng vào, 10 cổng ra.
- Có thể thêm vào 7 modul mở rộng kể cả modul Analog.
- Tốc độ xử lý một lệnh logic Boole 0.37µs
- Có 256 timer , 256 counter, các hàm số học trên số nguyên và sốn thực.
- Có 6 bộ đếm tốc độ cao, tần số đếm 20 KHz
- Có 2 bộ điều chỉnh tương tự.
- Các ngắt: phần cứng, theo thời gian, truyền thông,…
- Đồng hồ thời gian thực.
- Chương trình được bảo vệ bằng Password.
- Toàn bộ dung lƣợng nhớ không bị mất dữ liệu 190 giờ khi PLC bị mất điện.
-
X
uất sứ: Siemens Germany

Hình 1.4: CPU PLC S7-200
- CPU được cấp nguồn 220VAC.Tích hợp 14 ngõ vào số (mức 1 là 24Vdc, mức 0
là 0Vdc). 10 ngõ ra dạng relay.
Cách đấu nối S7-200 và các module mở rộng:
8
- S7-200 và module vào/ra mở rộng được nối với nhau bằng dây nối. Hai đầu dây
nối được bảo vệ bên trong PLC và module.Chúng ta có thể kết nối PLC và module sát
nhau để bảo vệ hoàn toàn dây nối. CPU224 cho phép mở rộng tối đa 7 module.
1.3.2. Giới thiệu về module Analog.
PLC S7-200 có các modul mở rộng như sau:
• EM 231: gồm có 4 ngõ vào analog

• EM 232:gôm có 2 ngõ vào analog
• EM 235: gồm có 4 ngõ vào và 1 ngõ ra analog.
a. Đặc tính chung
• Trở kháng vào input >= 10MΩ.
• Bộ lọc đầu vào input –3Db tới 3.1Khz.
• Điện áp cực đại cung cấp cho module: 30VDC.
• Dòng điện cực đại cung cấp cho module: 32mA.
• Có Led báo trạng thái.
• Có núm chỉnh OFFSET và chỉnh độ lợi (GAIN).
b. Đầu vào
• Phạm vi áp ngõ vào: +/- 10V.
• Phạm vi dòng điện ngõ ra: 0 -> 20mA.
• Các bộ chuyển đổi ADC, DAC (12 bit).
• Thời gian chuyển đổi analog sang digital : <250µs.
• Đáp ứng đầu vào của tín hiệu tương tự: 1.5ms đến 95%.
• Chế độ Mode chung: Điện áp vào đầu cộng của chế độ Mode chung nhỏ hơn hoặc
bằng 12V.
• Kiểu dữ liệu đầu vào input:
 Kiểu không dấu (đơn cực) tầm từ 0 đến 32000
 Kiểu có dấu ( đa cực) tầm từ -32000 đến 32000.
c. Đầu ra
• Phạm vi áp ngõ ra : +/- 10V.
• Phạm vi dòng diện ngõ ra: 0 -> 20mA.
• Độ phân giải:
 Điện áp: 12 bit.
 Dòng điện: 11 bit.
• Kiểu dữ liệu ngõ ra:
 Kiểu không dấu (đơn cực) tầm từ 0 đến 32000
 Kiểu có dấu ( đa cực) tầm từ -32000 đến 32000.
• Thời gian gửi dữ liệu đi:

 Điện áp: 100us.
 Dòng điện: 2ms.
9
Hình 1.5: Sơ đồ kết nối với các thiết bị ngoại vi, sử dụng theo dạng áp và dòng.
Có các contact (switch) để lựa chọn phạm vi ngõ vào ( contact ở một trong 2 vị trí
ON và OFF). Contact 1 lựa chọn cực tính áp ngõ vào: ON đối cới áp đơn cực, OFF với áp
lưỡng cực, contact 2,3,4,5,6 chọn phạm vi điện áp.
Các bước chỉnh đầu vào:
1. Tắt nguồn của Modul, chọn tầm ngõ vào thích hợp.
2. Cấp nguồn cho CPU và Modul. Để cho modul ổn định trong vòng 15 phút.
10
3. Sử dụng máy phát tín hiệu, nguồn áp hoặc nguồn dòng đặt tín hiệu có giá trị
bằng 0 tới một trong những đầu nối của ngõ vào.
4. Đọc giá trị thu được cho CPU bằng kênh ngõ vào thích hợp.
5. Điều chỉnh OFFSET của máy đo điện thế cho đến khi bằng 0, hoặc giá trị dữ
liệu dạng số mong muốn.
6. Kết nối một giá trị toàn thang tới một trong những đầu nối của ngõ vào. Đọc dữ
liệu thu được cho CPU.
7. Điều chỉnh GAIN của máy đo điện thế cho đến khi bằng 32000, hoặc giá trị dữ
liệu dạng số mong muốn.
8. Lặp lại sự chỉnh định OFFSET và GAIN theo yêu cầu.
Hình 1.6: Switch chỉnh chọn điện áp hoặc dòng ngõ vào đối với modul
EM235.
Bảng 1.1: Bảng chọn dải điện áp hoặc dòng điện đầu vào
Dải không đối xứng Dải đầu vào Độ phan giải
SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6
ON OFF OFF ON OFF ON 0 – 50 mV 12.5 uV
OFF ON OFF ON OFF ON 0 – 100 mV 25 uV
ON OFF OFF OFF ON ON 0 – 500 mV 125 uV
OFF ON OFF OFF ON ON 0 – 1 V 250 uV

ON OFF OFF OFF OFF ON 0 – 5 V 1.25 mV
ON OFF OFF OFF OFF ON 0 – 20 mA 5 uA
OFF ON OFF OFF OFF ON 0 – 10 V 2.5 mV
11
Dải đối xứng Dải đầu vào Độ phân giải
SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6
ON OFF OFF ON OFF OFF ± 25 mV 12.5 uV
OFF ON OFF ON OFF OFF ± 50 mV 25 uV
OFF OFF ON ON OFF OFF ± 100 mV 50 uV
ON OFF OFF OFF ON OFF ± 250 mV 125 uV
OFF ON OFF OFF ON OFF ± 500 mV 250 uV
OFF OFF ON OFF ON OFF ± 1V 500 uV
ON OFF OFF OFF OFF OFF ± 2.5 V 1.25 mV
OFF ON OFF OFF OFF OFF ± 5 V 2.5 mV
OFF OFF ON OFF OFF OFF ± 10 V 5 mV
S ơ đồ kh ố i c á c ng õ v à o c ủ a EM 235 :
Hình 1.7: Sơ đồ khối ngõ vào modul analog EM235
Tín hiệu tương tự được đưa vào các đầu vào A+, A-,B+,B-,C+,C- sau đó qua các bộ
lọc nhiễu, qua bộ đệm, bộ suy giảm, bộ khuếch đại rồi đưa đến khối chuyển đổi ADC,
12
chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiếu số 12 bit, 12 bit dữ liệu này được đặt bên trong
word ngõ vào analog của CPU như sau:
Dữ liệu đầu vào:
- Kí hiệu vùng nhớ : AIWxx (Ví dụ AIW0, AIW2…)
- Định dạng:
+ Đối với dải tín hiệu đo không đối xứng (ví dụ 0-10V,0-20mA):
MSB LSB
15 14 3 2 1 0
0 Dữ liệu 12 bit 0 0 0
Modul Analog Input của S7-200 chuyển dải tín hiệu đo đầu vào (áp, dòng)

thành giá trị số từ 0
÷
32000.
+ Đối với dải tín hiệu đo đối xứng (Ví dụ
±
10V,
±
10mA,):
MSB LSB
15 4 3 2 1 0
Dữ liệu 12 bit 0 0 0 0
Modul Analog Input của S7-200 chuyển dải tín hiệu đo đầu vào áp, dòng)
thành giá trị số từ -32000
÷
32000.
13
Sơ đồ khối ngõ ra EM 235:
Hình 1.8: Sơ đồ khối ngõ ra modul analog EM 235
Dữ liệu đầu ra:
- Kí hiệu vung nhớ AQWxx (Ví dụ AQW0, AQW2…)
- Định dạng dữ liệu
+ Đối với dải tín hiệu đo không đối xứng (ví dụ 0-10V,4-20mA):
MSB LSB
15 14 4 3 2 1 0
0 Dữ liệu 11 bit 0 0 0 0
Modul Analog output của S7-200 chuyển đổi con số 0
÷
32000 thành tín
hiệu điện áp đầu ra 0
÷

10V.
+ Đối với dải tín hiệu đo đối xứng (Ví dụ
±
10V,
±
10mA,): Kiểu này các module
Analog output của S7-200 không hỗ trợ.
14
MSB LSB
15 4 3 2 1 0
Dữ liệu 12 bit 0 0 0 0
12 bit dữ liệu trước khi vào bộ chuyển đổi DAC được canh trái đều trong word dữ
liệu ngõ ra. Bit MSB là bit dấu: 0 diễn tả giá trị từ dữ liệu dương. 4 bit thấp có giá trị 0
được loại bỏ trước khi dữ liệu này được đưa vào bộ chuyển đổi DAC, các bit này không
ảnh hưởng đến giá trị ngõ ra
Các chú ý khi cái đặt ngõ vào ra analog.
 Chắc chăn rằng nguồn 24VDC cung cấp không bị nhiễu và ổn định.
 Xác định được Modul.
 Dùng dây cảm biến ngắn nhất có thể.
 Sử dụng dây bọc giáp cho cảm biến và dây dùng cho một mình cảm biến.
 Tránh đặt các dây tín hiệu song song với các dây có năng lượng cao. Nếu hai dây
bắt buộc phải gặp nhau thì bắt chéo chúng về góc bên phải.

15
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1 Lựa chọn thiết bị.
2.1.1 Biến tần M420
Hình 2.1: Biến tần M420
Ở đề tài này em chọn biến tần M420 .
Họ biến tần MICROMASTER 420 - 6SE6420 có công suất định mức từ 0.37KW đến

11KW đối với điện áp vào 3 pha AC 380V đến 480V, 0.12 KW đến 5.5KW đối với điện
áp vào 3 pha AC 200V đến 240V và 0.12KW đến 3KW đối với điện áp vào 1 pha AC
200V đến 240V tần số ngõ vào 50/60Hz.
• Điện áp định mức ngõ ra: 1/3 pha 220VAC và 3 pha 380VAC tuỳ theo chọn mã
hàng, tần số ngõ ra từ 0Hz đến 650Hz .
• Các đầu đấu nối vào và ra: 3 đầu vào số,1 đầu vào tương tự, 1 đầu ra rơle, 1 đầu ra
tương tự,1 cổng RS485, có chức năng hãm DC và hảm hổn hợp.
• Phương pháp điều khiển: Phương pháp điều khiển V/F tuyến tính, V/F đa điểm,
V/f bình phương, điều khiển dòng từ thông FCC.
• Chức năng bảo vệ: quá tải, thấp áp, quá áp, chạm đất, ngắn mạch, quá nhiệt động
cơ, quá nhiệt biến tần™
• Các tuỳ chọn khác như: Bảng điều khiển BOP, bảng điều khiển AOP, bộ ghép nối
PC, đĩa CD cài đặt, modul profibus, bộ lọc đầu vào, lọc đầu ra ™
16
Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý biến tần M420
 Cài đặt thông số biến tần:
P0300 = 1( Động cơ không đồng bộ)
17
P0304 =380(V) điện áp định mức động cơ (V).
P0305 = 0.56A)dòng điện định mức động cơ (A)
P0307=0.18(kW) công suất định mức động cơ( kW hoặc hp). Nếu P100=0 hoặc 2 là
kW, nếu P0100=1 là hp
P0308 =0.77 hệ số cos ϕ định mức của động cơ.
P0310=50Hz tần số định mức động cơ ( Hz).
P0311=1350 vòng/phút tốc độ định mức động cơ (V/ph)
P700=2 điều kiển từ đầu vào số và tương tự SPD
P701=17 chọn tần số cố định từ 1 đến 7 theo mã nhị phân
P702=17 chọn tần số cố định từ 1 đến 7 theo mã nhị phân
P703=17 chọn tần số cố định từ 1 đến 7 theo mã nhị phân
P1000 =3 làm việc theo tần số cố định

P1001= 20HZ
P1002= 30HZ
P1003= 40HZ
P1004= 50HZ
P1080 = 0 Hz(tần số nhỏ nhất)
P1082 = 50 Hz( tần số lớn nhất)
P1120 = 10s (thời gian tăng tốc)
P1121 = 10s (thời gian giảm tốc)
2.1.2 Chọn Cảm biến đo lưu lượng.
Mag 5000 là bộ chuyển đổi tín hiệu dùng cho các dòng cảm biến đo lưu lượng Mag
1100, Mag 1100F, Mag 5100W, Mag 3100W, và Mag 3100. Bộ chuyển đổi tín hiệu này
có độ chính xác cao 0.5% và giá rẻ, nó dùng kèm với các cảm biến lưu lượng trong các
ứng dụng thông thường và không yêu cầu chức năng định mẻ (Batching controller)
+ Độ chính xác 0.5%.
+ Không có chức năng định mẻ (Batching controller).
+ Hiển thị lưu lượng tức thời và lưu lượng tổng, có thể hiển thị lưu lượng tổng theo
chiều thuận, ngược của dòng chảy và lưu lượng tuyệt đối. Có thể tuỳ chọn không có màn
hình hiển thị.
+ Tín hiệu ra: Một tín hiệu ra tương tự 0-10V, một tín hiệu ra xung, một tín hiệu ra
Relay.
+ Nguồn cung cấp: Có thể chọn DC 11…30V, AC 11 … 24V hoặc AC 115… 230
V.
+ Cảm biến tương thích: Mag 5100W, Mag 3100, Mag 3100W, Mag 1100, Mag
1100F. Mag 5000 có thể lắp trực tiếp (compact) hoặc lắp từ xa với Sensor ở mọi kích cỡ.
18
+ Chuẩn truyền thông có thể chọn Hart
Hình 2.3: Bộ chuyển đổi Mag 5000 và cảm biến lưu lượng
2.1.3 Chọn động cơ
Hình 2.4: Động cơ không đồng bộ ba pha
- Với đề tài này em chọn động cơ không đồng bộ 3 pha có thông số sau:

Hãng sản xuất: Seimens
Điện áp định mức : 400(V)
Dòng điện định mức 0.56A
Công suất định mức của động cơ: 0.18(kW)
Hệ số công suất Cosphi=0.77
19
Tần số định mức :50Hz
Tốc độ định mức của động cơ: 1350vòng/phút
2.2. Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây.
2.2.1. Sơ đồ khối.
Hình 2.5 Sơ đồ khối của hệ thống
Quá trình điều khiển chủ yếu được thực hiện từ PLC. PLC nhận tín hiệu analog từ
cảm biến lưu lượng (được gắn trên đường ống chính) đưa về, sau khi PLC sử lý tín
hiệu đó bằng logic, PLC sẽ ra quyết định điều khiển biến tần bằng tín hiệu analog ở ngõ
ra; biến tần sẽ tự động thay đổi tần số theo tín hiệu analog đó, từ đó thay đổi tốc độ
bơm, vì thế việc khống chế áp lực trên đường ống trở nên dễ dàng hơn nhiều.
- Bộ điều khiển PLC: CPU 224 AC-DC-Relay và Module Analog EM 235 của
Siemens, Module Analog EM 235 dùng để nhận tín hiệu từ cảm biến áp suất chuyển
đổi tín hiệu đưa về PLC để xử lý, sau khi xử lý xong thì Modul Analog EM 235 sẽ nhận
tín hiệu từ PLC để điều khiên biến tần M420.
20
2.2.2. Sơ đồ đấu dây.
Sơ đồ đấu dây của hệ thống như sau:
Hình 2.6 Sơ đồ nối dây CPU PLC S7 200 và module mở rộng EM235
21
2.3. Xây dựng thuật toán.
Thuật toán chương trình điều khiển lưu lượng như sau:
Hình 2.7 Thuật toán chương trình điều khiển lưu lượng
22
2.4. Chương trình phần mềm

Công thức tính toán cho giá trị đầu vào.
Ov đầu ra 0 -10 l/s
Iv đầu vào (6400-32000) tương ứng với điện áp của cảm biến 4-20mA
Omax đầu ra max 10 l/s
Omin đầu ra min 0 l/s
Imax dầu vào max 32000
Imin đầu vào min 6400
Ov=[(Omax-Omin)/(Imax-Imin)]+(Iv-Imin)+Omin
Ov=[(10)/(32000-6400)]*(Iv-6400)
Ov=0.000390625.Iv-2,5
Hình 2.8 Chương trình tính toán giá trị lưu lượng
23
Hình 2.9 Chương trình nhận nút Start/ Stop , đèn báo RUN
Hình 2.10 Chương trình so sánh và điều khiển đèn cảnh báo + máy bơm
• Thuyết minh hoạt động
Muốn hệ thống hoạt động ta ấn nút Start, CPU S7 200 , Biến tần , động cơ máy bơm
được cấp điện. Tín hiệu lưu lượng nước0-10 l/s được chuyển đổi sang tín hiệu điện áp 0-
10V thông qua cảm biến lưu lượng và bộ được đưa vào module analog S7-200 và được
xử lý bởi chương trình trong CPU PLC S7 200. Nếu lưu lượng nước nhỏ hơn 6 l/s thì đèn
cảnh báo lưu lượng thấp FLA sáng , đèn cảnh báo lưu lượng cao FHA tắt và biến tần
điều khiển động cơ máy bơm chạy ở tần số 50Hz. Nếu lưu lượng nước 6<=LL<7 thì biến
tần điều khiển động cơ máy bơm chạy ở tần số 40H, đèn cảnh báo lưu lượng thấp FLA tăt
, đèn cảnh báo lưu lượng cao FHA tắt.Nếu lưu lượng nước 7<=LL<8 thì biến tần điều
khiển động cơ máy bơm chạy ở tần số 30Hz, đèn cảnh báo lưu lượng thấp FLA tắt , đèn
cảnh báo lưu lượng cao FHA tắt, nếu lưu lượng nước 7<=LL<8 thì biến tần điều khiển
động cơ máy bơm chạy ở tần số 20Hz, đèn cảnh báo lưu lượng thấp FLA tắt , đèn cảnh
báo lưu lượng cao FHA tắt . Nếu lưu lượng nước 9<=LL<=10 thì động cơ máy bơm
dừng, đèn cảnh báo lưu lượng thấp FLA tắt, đèn cảnh báo lưu lượng cao FHA tắt. Muốn
dừng hệ thống ta ấn nút ấn Stop. Hệ thống dừng.
24

CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ ĐỀ TÀI
3.1. Kết quả nghiên cứu lí thuyết:
- Tìm hiểu được cấu trúc, nguyên lý hoạt động của PLC-S7 200
- Tìm hiểu được nguyên lý một số phương pháp lưu lượng nước.
- Tìm hiểu nguyên lý cơ bản lập trình bộ đếm xung tốc độ cao HSC.
- Tìm hiểu được cơ sở lý thuyết bộ chuyển đổi ADC, ứng dụng vào module mở rộng EM235
- Tìm hiểu được nguyên tắc hoạt động của module EM235, cách ghép nối module với PLC và
cách đọc giá trị từ module của PLC
- Tìm hiểu được phương pháp lập trình PLC bằng phần mềm Step 7 Micro Win 4 cũng như việc
mô phỏng PLC bằng phần mềm PLC Simulator.
3.2. Kết quả thực nghiệm.
Do đề tài là một đề tài lớn số lượng thiết bị nhiều, giá thành các thiết bị lớn nên chưa thực hiện đề
tài trên thực tế. Do vậy kết quả thực nghiệm chưa thể khẳng định được. Nếu thực hiện thực tế có
thể sẽ phải bổ sung và điều chỉnh 1 số thông số cho phù hợp với điều kiện thực tế.
25