ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
NGUYỄN NGỌC QUANG
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH PLC TỰ ĐỘNG
ĐÓNG MÁY BIẾN ÁP DỰ PHÒNG TẠI PHÒNG THÍ
NGHIỆM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã số : 60520202
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Thái Nguyên – 2014
Luận văn được hoàn thành tại
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
Cán bộ HDKH : TS Nguyễn Hiền Trung
Phản biện 1 : TS. Ngô Đức Minh
Phản biện 2 : PGS.TS. Lại Khắc Lãi
Luận văn đã được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn,
Họp tại: Phòng cao học số 201, nhà A8
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.
Vào 15 giờ 30 phút ngày 18 tháng 4 năm 2014.
Có thể tìm hiển luận văn tại Trung tâm Học liệu tại Đại học Thái Nguyên
và Thư viện trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên.
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Tự động đóng dự phòng (TĐD) là một trong những biện pháp
hữu hiệu để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của hệ thống điện. Sơ
đồ TĐD rất đa dạng, tuy nhiên với bất cứ loại sơ đồ nào cũng phải
đảm bảo yêu cầu là tác động nhanh và độ tin cậy. Hiện tại, trong
chương trình thí nghiệm của sinh viên chuyên ngành Hệ thống điện
trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp vẫn đang thí nghiệm bài Tự
động đóng máy biến áp dự phòng với đa số các thiết bị là của Liên Xô
(cũ), trong quá trình vận hành cũng bộc lộ ít nhiều các nhược điểm
trong đó có vấn đề về độ tin cậy.
Ở Việt Nam, việc ứng dụng lập trình PLC vào tự động hóa hệ
thống điện còn nhiều hạn chế. Với mong muốn ứng dụng công nghệ
mới thay thế các thiết bị và công nghệ cũ, nâng cao độ tin cậy của
mạch tự động đóng máy biến áp dự phòng, nên tác giả đã lựa chọn
đề tài “Nghiên cứu ứng dụng lập trình PLC tự động đóng máy biến
áp dự phòng” để làm vấn đề nghiên cứu cho luận văn của mình.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Đề tài này đặt mục tiêu chính là nghiên cứu ứng dụng PLC S7-
200 CPU 224 của Siemens để thiết kế bộ điều khiển tự động đóng
máy biến áp dự phòng tại phòng thí nghiệm trường đại học kỹ thuật
công nghiệp. Các mục tiêu cụ thể gồm:
− Tìm hiểu hiện trạng bài thí nghiệm tự động đóng máy biến áp
dự phòng tại trường đại học kỹ thuật công nghiệp.
− Nghiên cứu bộ điều khiển lôgic S7-200 CPU 224 của Siemens.
− Nghiên cứu phần mềm lập trình STEP 7 – Micro/WIN.
− Đề xuất phương án cải tạo sử dụng S7-200 CPU 224.
1
− Lập chương trình điều khiển để thiết kế mạch điều khiển tự
động đóng máy biến áp dự phòng.
− Thiết kế tủ điều khiển, đấu nối máy tính - PLC – tủ điều khiển,
chạy chương trình, kiểm tra, hiệu chỉnh lại kết quả.
3. Phương pháp nghiên cứu
−Nghiên cứu lý thuyết: Phân tích đánh giá và hệ thống các
công trình nghiên cứu được công bố thuộc lĩnh vực liên quan: bài
báo, tạp chí, sách chuyên ngành.
−Nghiên cứu thực tiễn: Nghiên cứu mạch tự động đóng máy
biến áp dự phòng hiện có tại phòng thí nghiệm; Nghiên cứu bộ điều
khiển lôgic S7-200 CPU 224 của Siemens cũng như phần mềm lập
trình điều khiển. Thực nghiệm trên thiết bị thực để từ đó hiệu chỉnh
lại chương trình, thiết bị cho phù hợp.
4. Những kết quả đạt được
−Làm rõ được vai trò của tự động đóng dự phòng trong hệ
thống điện.
−Phân tích được cơ sở thiết kế mạch tự động đóng máy biến
áp dự phòng ứng dụng PLC S7-200.
−Thiết kế được sơ đồ và chương trình điều khiển tự động
đóng máy biến áp dự phòng ứng dụng PLC S7-200 thay thế cho
mạch điều khiển dùng rơle điện cơ đã có trong phòng thí nghiệm.
−Thực thi thành công bộ thí nghiệm khẳng định ưu việt của
mô hình mới; Các kết quả thí nghiệm cho thấy bộ điều khiển mới
làm việc tin cậy, chính xác hơn so với mô hình đã có.
5. Cấu trúc của luận văn
Nội dung của luận văn được chia thành 4 chương:
Chương 1. Hiện trạng tự động đóng Máy biến áp dự
phòng tại trường Đại học kỹ thuật công nghiệp
2
Chương 2. Tổng quan về bộ điều khiển Logic khả trình- PLC.
Chương 3. Lập trình PLC s7-200.
Chương 4. Đề xuất phương án sử dụng PLC s7-200 cpu 224 thiết
kế bộ điều khiển tự động Máy biến áp dự phòng.
Các kết luận và kiến nghị.
Tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến
thầy giáo TS. Nguyễn Hiền Trung – người đã hướng dẫn tận tình
và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn thạc sĩ này.
Tôi xin chân thành cám ơn các thầy cô ở Khoa Điện –
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã đóng góp nhiều ý kiến và
tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cám ơn Khoa sau Đại học, xin chân
thành cám ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Kỹ Thuật Công
Nghiệp đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất về mọi mặt để tôi
hoàn thành khóa học.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 2 năm 2014
Người thực hiện
Nguyễn Ngọc Quang
3
1 Chương 1. HIỆN TRẠNG MẠCH TỰ ĐỘNG ĐÓNG
MÁY BIẾN ÁP DỰ PHÒNG TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ
THUẬT CÔNG NGHIỆP
1.1. Các yêu cầu cơ bản đối với thiết bị TĐD
1.2. Giới thiệu mạch tự động đóng máy biến áp dự phòng
tại phòng thí nghiệm trường đại học kỹ thuật công nghiệp [7].
1.3. Một số nguyên tắc thực hiện trong sơ đồ TĐD
1.4. Xác định một số tham số của mạch TĐD
1.4.1. Thời gian của rơle ThG2 và ThG4
2 1.4.2. Xác định thời gian mất điện lớn nhất
1.4.3. Thời gian của rơle ThG3 và ThG5
1.5. Bài thí nghiệm tự động đóng máy biến áp dự phòng
1.5.1. Thiết bị phục vụ bài thí nghiệm
1.5.2. Trình tự thao tác thí nghiệm
3 Bảng 1.1. Kết quả tính tính toán của phần
chuẩn bị
4 và thí nghiệm
Các đại lượng
Số liệu cho trước Kết quả thí nghiệm
Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 1 Lần 2 Lần 3
Thời gian duy trì của bảo
vệ cho máy biến áp
t
bvBA1
2,0 3,0 4,0 0 0 0
t
bvBA2
1,5 2,5 3,5 - - -
Cấp chọn lọc thời gian tác động ∆t
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
0,5
Tổng thời gian mất điện 2,4 3,4 4,5 0,4 0,35 0,45
5
6 (Nguồn: Báo cáo thí nghiệm của sinh viên)
4
7
ThG3
TH4
ThG1
CC
U1
8
6
7
5
1
8
8
191
K? K 1
Cắt
Đ?ng
B+ 1
TU2
CĐ2
U2- 1
ThG2
CC
8
6
7
5
3
5
1
9
1
8
8
191
K? K 2
Cắt
Đ?ng
B +1
TU1
CĐ1
U1- 1
CC1
K? K
4
0
1
1
4
2
4
2
1
,
,
,
B +1
B -1
B+ 2
B-2
3
1
13
15
14
16
24
22
MC2
BA1
x
2 - 33
MC1
TH5
BA2
x
2 - 32
MC2
K3
TC1
A1
0
KĐK3
0
KĐK4
TCA
TCB
24
22
MC1
B1 C1
8
8
4
1 1
4
a1 b1
R
u4
<
R
u5
<
R
u6
7
CC2
K? K 5
4
0
1
1
4
2
4
2
1
,
,
,
B 1
+
B -1
B + 2
B - 2
3
1
13
15
14
16
R
u2
<
R
u3
7
8
8
4
1 1
4
a2 b2
a1
b1
a2
b2
B+1
1
2
B+ 1
1
2
c1
c2
TC2
B +1
B +1
B -1
B-1
B+1
B+1
B-1
B-1
B-1B-1
R
u1
<
ThG5
3
5
1
9
ThG 1
9 7 9 7
ThG 2
9 7 9 7
A2 B2 C2
Tỉ lệ:
luận văn tốt nghiệp
sơ đồ tự động đ? ng máy bi?n áp dự phòng
Thi?t k?
H ớng dẫn
Chức năng Họ và tên Ngày K? Số bản vẽ: 4 Bản vẽ số: 2
Tr ờng: ĐHKT Công Nghiệp
Khoa: Điện
Lớp: TBM
TS.Nguyễn Hi?n Trung
U2
Hỡnh 1.1. S t ng úng mỏy bin ỏp d phũng
5
1.6. Kết luận chương 1
Từ bài thí nghiệm trên ta nhận thấy được hiện trạng của toàn
bộ thiết bị bảo vệ đóng cắt máy biến áp dự phòng còn nhiều hạn chế.
Như tính linh hoạt trong xử lý đóng cắt chưa cao. Thiết bị cồng kềnh
và cũ, không phù hợp với điều kiện mới, đó là gọn nhẹ, đảm bảo
đóng cắt chắc chắn máy biến áp, an toàn cho người và thiết bị khi
vận hành. Xuất phát từ lý do trên ta đi nghiên cứu khả năng ứng
dụng của PLC vào hệ thống đóng dự phòng cho máy biến áp, cũng
như khả năng vận hành một cách linh hoạt hiệu quả các thiết bị hiện
có tại phòng thí nghiệm trường đại học kỹ thuật công nghiệp.
6
8 Chương 2. TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC
KHẢ TRÌNH - PLC
2.1. Giới thiệu về PLC
PLC được phát triển từ những năm 1968 -1970. PLC cho phép
thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển lôgic thông qua
một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để
thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được
kích hoạt bởi tác nhân kích thích (đầu vào) tác động vào
PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì
hay các sự kiện được đếm. PLC dùng để thay thế các mạch
rơle trong thực tế. PLC hoạt động theo phương thức quét các
trạng thái đầu ra và đầu vào.
Hình 8.2. Điều khiển sử dụng PLC
2.1. Quá trình phát triển của kỹ thuật điều khiển lôgic
2.1.1. Hệ thống điều khiển dùng rơle điện
2.1.2. Hệ thống điều khiển dùng PLC
2.1.3. Các chủng loại PLC
2.2. Ưu thế và hạn chế của hệ thống điều khiển dùng PLC
7
2.2.1. Ưu thế
2.2.3. Các ứng dụng của PLC
2.3. Cấu hình hệ thống
2.3.1. Cấu trúc phần cứng2.3.2. Chức năng của các khối
2.3.2.1. Bộ điều khiển lôgic khả trình
2.4. Giới thiệu về PLC S7-200 CPU 224 DC/DC/DC
2.4.1. Đặc tính kỹ thuật
Bảng 2.2. Chỉ thị trạng thái của PLC
Đèn Trạng thái Chức năng
SF Màu đỏ Báo lỗi hệ thống
RUN Màu xanh
Báo PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện
chương trình được nạp
STOP Màu vàng Báo PLC đang ở chế độ dừng làm việc
2.4.2. Kết nối điều khiển
Hình 2.8. Sơ đồ đấu dây PLC
Cấp nguồn:
8
Hình 2.9. Vị trí cấp nguồn cho PLC
Chú ý: phân biệt loại cấp nguồn nuôi cho PLC
+ Loại DC nguồn nuôi có kí hiệu là M, L+
+ Loại AC nguồn nuôi có kí hiệu là N, L1.
2.5. Giới thiệu các mô đun mở rộng
2.5.1. Mô đun EM 222 DC
2.5.2. Mô đun EM 223 DC/DC
2.5.3. Mô đun EM 223 DC/Relay
2.5.4. Mô đun tương tự EM 235
2.5.5. Cách đấu nối các mô đun mở rộng cho S7-200
2.6. Truyền thông giữa PC và PLC
9
Hình 2.17. Cáp kết nối giữa PLC và máy tính
Cổng truyền thông
Hình 2.18.
Cổng truyền thông
1
2
3
45
6
7
89
10
Giải thích:
1- Nối đất
2 - 24 VDC
3 - Truyền và nhận dữ liệu
4 -Bỏ trống (không sử
5 -Nối đất
6 -5 VDC
7 -24 VDC
8 -Truyền và nhận dữ liệu
9 -Bỏ trống (không sử
2.7. Kết luận chương 2
Việc tìm hiểu về PLC qua cấu trúc phần cứng và khả năng ứng dụng
rộng rãi của PLC S7-200 đã cho ta thấy PLC khắc phục được hầu hết
nhược điểm so với hệ thống vận hành thông thường. Có thể nhân đôi các
ứng dụng nhanh chóng và ít tốn kém. Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế
cho các phần cứng rơle dây nối và các lôgic thời gian, tăng cường dung
lượng nhớ và tính dễ dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý … Chính
điều này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công
nghiệp. Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh lôgic đơn giản đến các lệnh
đếm, định thời, thanh ghi dịch. Sau đó là các chức năng làm toán trên các
máy lớn. Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn,
số lượng đầu vào/ra nhiều hơn.
PLC S7–200 CPU 224 DC/DC/DC sẽ được sử dụng trong nghiên
cứu này. Đồng thời 2 mô đun mở rộng có liên quan đến bàn thí nghiệm là
EM 222 DC và EM 235 cũng sẽ được quan tâm.
1
11
9 Chương 3. LẬP TRÌNH PLC S7-200
3.1. Ngôn ngữ lập trình cho S7-200
Lập trình cho S7 200 và các PLC khác của hãng Siemens dựa
trên 3 phương pháp cơ bản:
- Phương pháp hình thang (Ladder logic - LAD).
- Phương pháp khối hàm (Function Block Diagram - FBD).
- Phương pháp liệt kê câu lệnh (Statement List - STL).
3.1.1. Định nghĩa về LAD
3.1.2. Định nghĩa về STL
3.2. Nguyên tắc thực hiện chương trình
3.2.1. Cấu trúc chương trình S7-200
Chương trình chính
MEND
.
MEND
SBR 0 Chương trình con thứ nhất
RET
.
MEND
SBR Chương trình con thứ n +1
RET
.
MEND
INT 0 Chương trình con xử lý ngắt thứ nhất
RETI
.
MEND
INT n Chương trình con xử lý ngắt thứ n +1
RETI
.
MEND
Hình 9.1. Các chương trình điều khiển
12
3.2.2. Vòng quét (thực hiện chương trình) và cấu
trúc của một chương trình
3.3. Sử dụng phần mềm STEP 7- Micro/WIN cho PLC S7-200
3.3.1. Thiết bị lập trình
3.3.2. Giao diện làm việc
3.3.4. Các khối sử dụng trong giao diện lập
trình
3.3.4.1. Khối Programe Block
3.3.4.2. Khối Data Block
3.3.4.3. Khối System Block
3.3.4.4. Khối Symbol Table
3.3.4.5. Khối Status Chart
3.3.4.6. Khối Cross Reference
3.3.4.7. Khối Communication
3.4. Một số lệnh cơ bản của S7-200
3.4.1. Bit logic (các lệnh tiếp điểm)
Lệnh Mô tả Toán hạng
Kiểu
dữ
liệu
Tiếp điểm thường mở sẽ
đóng khi bit = 1
bit:
I,Q,M,V,SM,T,C,S,
L
Bool
Tiếp điểm thường đóng sẽ
mở khi bit = 1
bit:
I,Q,M,V,SM,T,C,S,
L
Bool
Tiếp điểm thường mở sẽ
đóng tức thời khi
bit = 1
bit: I Bool
Tiếp điểm thường đóng sẽ
mở tức thời khi bit = 1
bit: I Bool
INT 0 Chương trình con xử lý ngắt thứ nhất
RETI
.
MEND
INT n Chương trình con xử lý ngắt thứ n +1
RETI
.
MEND
13
Đảo giá trị của bít đầu tiên
trong ngăn xếp (đảo trạng
thái của đầu ra)
Không Không
Bit đầu tiên trong ngăn xếp
có giá trị bằng 1
trong khoảng thời gian
bằng thời gian của một
vòng quét khi phát hiện
sườn lên của tín hiệu đầu
vào
bit:
I,Q,M,V,SM,T,C,S,
L
Bool
Bit đầu tiên trong ngăn xếp
có giá trị bằng 1
trong khoảng thời gian
bằng thời gian của một
vòng quét khi phát hiện
sườn xuống của tín hiệu
đầu vào
bit:
I,Q,M,V,SM,T,C,S,
L
Bool
Cuộn dây đầu ra ở trạng thái
ON khi có tín
hiệu điều khiển đi qua
bit:
I,Q,M,V,SM,T,C,S,
L
Bool
Cuộn dây đầu ra ở trạng thái
ON tức thời khi
có tín hiệu điều khiển đi qua
bit:
I,Q,M,V,SM,T,C,S,
L
Bool
Set một mảng gồm n tiếp
điểm tính từ tiếp điểm
“bit”(n <= 128)
bit:
I,Q,M,V,SM,T,C,S,
L
n:IB,QB,MB,VB,S
MB,SB,
LB,AC,*VD,*AC,
*LD, Constand.
Bool
Reset một mảng gồm n
tiếp điểm tính từ tiếp điểm
“bit”(n <= 128)
bit:
I,Q,M,V,SM,T,C,S,L
n:IB,QB,MB,VB,S
MB,
SB,LB,AC,*VD,*A
C,*LD, Constand.
Bool
14
3.4.2. Một số lệnh tiếp điểm đặc biệt
3.4.3. Nhóm lệnh so sánh
3.4.4. Tập lệnh tạo thời gian
3.4.5.
Tập bộ đếm
3.4.6. Tập lệnh toán học
3.4.7. Hàm chuyển dữ liệu - MOV
3.4.8. Tập lệnh làm việc với bảng dữ liệu
3.4.9. Tập lệnh phép toán biến đổi logic
3.4.10. Tập lệnh biến đổi kiểu dữ liệu
3.4.11. Tập lệnh làm việc với thời gian thực
3.4.12. Tập lệnh điều khiển chương trình
3.4.13. Lệnh quay/dịch thanh ghi
3.5. Kết luận chương 3
Qua nghiên cứu chương 3 ta có cái nhìn cụ thể hơn về PLC
và ta sẽ sử dụng phần lập trình với một số lệnh cơ bản. Đề cập đến
cách sử dụng các lệnh trong phần mềm. Để đơn giản và dễ hiều
trong nghiên cứu này ta sử dụng một số lệch cơ bản như lệnh tiếp
điểm và lệnh về thời gian Timer để tiến hành viết chương trình
điều khiển cho mạch tự động đóng máy biến áp dự phòng sử dụng
PLC S7-200 CPU 224 DC/DC/DC mà sẽ trình bày trong chương
tiếp theo.
15
10 Chương 4. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG PLC S7-
200 CPU 224 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
ĐÓNG MÁY BIẾN ÁP DỰ PHÒNG
4.1. Các thiết bị cần cho việc thiết kế bộ điều khiển tự động đóng
cắt máy biến áp dự phòng bằng PLC S7-200 CPU 224
DC/DC/DC
Bảng 4.2. Các thiết bị dùng cho thí nghiệm
STT
Tên thiết bị có trong thí
nghiệm
Thông số kĩ thuật
Đơn
vị
tính
số
lượng
1 Tủ điện lắ đặt thiết bị 50x60x30cm Cái 01
2 PLC S7-200 CPU 224 DC/DC/DC Bộ 01
3 Áp tô mát Loại cài 1 pha, 10 A C 01
4 Cầu chì bảo vệ Loại cài 6 A C 01
5 Bộ đổi nguồn
DC/AC
220 VAC/24VDC (50
W)
C 01
6 Rơle 1chiều + chân
đế
Cuộn hút 24VDC 10A.
(2NO.2NC). Loại cài
Bộ 14
7 Contactor 32A (220 VAC) C 02
8 Đèn báo tín hiệu LED 24V. Ф22 C 10
9 Cầu đấu dây 16 A C 03
10 Cầu xoay chuyển
mạch
3 vị trí 10A
C 02
11 Nút bấm 10A C 03
12 Dây điện đơn đấu mạch
tủ điện
1*1,5 mm
mét 80
13 Thanh ray cài thiết bị
điện
mét 02
14 Hộp đi dây răng lược 25x25mm mét 03
16
4.2. S u dõy iu khin:
2M
. .
OUTPUT
INPUT
M L
M L
1M
1L
0.0
0.1
0.2
2 L
0.4
0.5
0.6
0.7
1.0
1.1
0.3
2M
SIEMENS S7-200
DC/DC/DCCPU 224
Start-1
Stop-s
Test
KA 1
KA 2
KA 3
KA 4
KA 5
KA 6
CD1
CD2
K1
E1
E2
KA 9
KA 10
KA 11
KA 12
KA 13
KA 14
KA 15
Den
.
.
.
.
.
.
.
1M
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
M
L +
M
L +
.
KA 1
KA 2
KA 3
KA 4
KA 5
U_1
KA 9
KA 10
KA 11
CC_1
CC_2 K1_1 K2_1
K3_1
KA 12
KA 13 KA 14
KA 15
U_1
U_2
CD1_1
CD2_1
Output
220v
E 1 E 2
U_2
CĐ2
CĐ1
KA 1
RU1<
RU2<
RU3
RU4<
RU5<
RU6
KA 2
KA 3
KA 4
KA 5
KA 6
Input
24 VDC
24VDC
0 VDC
MC 2
MC 1
24VDC 24VDC
. .
. .
KA 6
Tỉ lệ:
luận văn tốt nghiệp
sơ đ ồ tự động đ? ng máy b i?n áp dự phòng
Thi?t k?
H ớng dẫn
Chức năng Họ và tên Ngày K? B ản vẽ số: 1
Tr ờng: ĐHKT Công Ngh iệp
Khoa: Điện
Lớp: TBM
TS.Nguyễn Hi?n Trung
Nguy?n Ng?c Quang
Hỡnh 10.3. S mch i dõy iu khin PLC
17
Ru1
<
Ru2
<
Ru3
7
8
8
4
1 1
4
24V
24V
b2 a2
KA1 KA2 KA6
0V
PLC
I0.3
I0.4
I1.0
BA1
TC1
TC2
A1
B1
C1
0
Tỉ lệ:
luận văn tốt nghiệp
sơ đồ tự động đ? ng máy bi? n áp dự phòng
Thi?t k?
H ớng dẫn
Chức năng Họ và tên Ngày K? Bản vẽ số: 1
Tr ờng: ĐH KT Công Nghiệp
Khoa: Điện
Lớp: TBM
TS.Nguyễn Hi?n Trung
K1_1
K3_1
CC
TU1
a1
b1
c1
U_2
CĐ1
U1- 1
CC1
B 2
-
B 2
+
B 2
-
3
1
13
15
14
16
MC1
24V
I1.1
22
E2
CĐ1
B 2 +
KA10
PLC
0V
Q0.1
22
MC2
Ru4
<
Ru5
<
Ru6
7
8
8
4
1 1
4
24V
24V
b1 a1
KA4
KA5
KA3
0V
PLC
I0.6
I0.7
I0.5
BA2
A1
B1 C1
0
K2_1
CC
TU2
a2
b2
c2
U_1
CĐ2
U2- 1
CC2
B 2
-
B 2
+
B 2
-
3
1
13
15
14
16
MC2
24V
I1.2
24
22
E1
CĐ2
B 2 +
KA9
PLC
0V
Q0.0
22
MC1
24
24 24
K11
B 2
PLC
0V
Q0.2
K12
B 2
PLC
0V
Q0.3
Nguy?n Ng?c Quang
Hỡnh 10.4. S mch i dõy ng lc cú kt ni vi PLC
18
4.3. Quá trình đấu nối thực tế
Hình 10.5. Bàn thí nghiệm PLC đang làm việc Hình 10.6. Bàn thí nghiệm
TĐD sử dụng PLC hoàn chỉnh
4.4. Lập trình điều khiển và thuyết minh chương trình điều khiển
19
20
Việc viết chương trình điều khiển vận hành đóng cắt từ MBA2 sang
MBA1 là tương tự
21
4.5. Các thao tác lấy kết quả thí nghiệm
Ta tiến hành kết nối bàn PLC và máy tính thông qua cáp kết
nối chuyển đổi tín hiệu USB-PPI của Siemens. Cách nạp chương
trình từ máy tính vào PLC và ngược lại được thực hiện theo các bước
thao tác (Mục 3.3.4.7).
Tạo sự cố giả tưởng bằng cách tắt các nút tay gạt như hình 4.6
Hình 10.7. Các đầu tín hiệu vào có sử dụng công tắc gạt tạo sự cố giả
tưởng cho PLC
4.6. Kết luận chương 4
- Qua sơ đồ đi dây ở trên ta thấy các tín hiệu lấy mẫu được đưa về
PLC một cách độc lập. Ở đây ta hoàn toàn kiểm soát được những tín hiệu
đưa vào lần lượt là I0.0 cho đến I1.2, khi có được kết quả đưa về ta tiến
hành đặt ra những bài toán cụ thể để viết chương trình cho PLC.
- Khả năng làm việc của hệ thống sẽ an toàn hơn khi ta đưa
thêm vào sơ đồ 2 khóa điều khiển là E1 và E2. Nó cho phép thay thế
một loạt những khóa điều khiển so với sơ đồ cũ.
- Việc đấu nối và đi dây phần điều khiển sẽ đơn giản hơn.
- Khi gặp sự cố cho phép hệ thống làm việc tin cậy. Không
xuất hiện tình trạng chuyển mạch không dứt khoát như sơ đồ cũ.
- Cách quan sát trên PLC sẽ cho ta cái nhìn trực quan hơn về
toàn bộ hệ thống.
- Việc sử dụng mạch điều kiển 24VDC vào hệ thống sẽ an toàn
hơn cho người vận hành.
- Tính gọn nhẹ của hệ thống dùng PLC được thể hiện rõ qua hình
4.12 minh họa.
- Tính ứng dụng của PLC cao trong hệ thống điện.
22
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Đã thiết kế được sơ đồ và chương trình điều khiển tự động
đóng máy biến áp dự phòng ứng dụng PLC S7-200 thay thế cho
mạch điều khiển dùng rơle điện cơ đã có trong phòng thí nghiệm.
Với chương trình điều khiển thiết kế được, luận văn đã ứng dụng
phần mềm mô phỏng S7-200 Simulator để lấy trạng thái của các đầu
vào ra trên PLC.
Lắp ráp thành công bộ thí nghiệm khẳng định ưu thế của mô
hình mới; kết quả thí nghiệm trên mô hình thực tế cho thấy bộ điều
khiển làm việc tin cậy, trạng thái đầu vào ra trên PLC hoàn toàn phù
hợp với kết quả mô phỏng; Hệ thống điều khiển làm việc chính xác
hơn so với mô hình đã có.
Với những phân tích và đánh giá trong luận văn. Những kết
quả của nghiên cứu này có thể dùng để viết bài thí nghiệm cho sinh
viên ngành Điện “Lập trình PLC tự động đóng máy biến áp dự
phòng”.
Kiến nghị
Ta có thể đưa thêm các tín hiệu đầu vào qua mô đun mở rộng
EM222 và EM223 để mở rộng thêm bài toán cho sinh viên thực hành.
Hệ thống vẫn chưa hoàn toàn thay thế được các tín hiệu sơ cấp
lấy mẫu từ RU
(rơle điện áp cực tiểu và điện áp thông thường).
23
