ứng dụng plc đo điều khiển và cảnh báo mức nước trong bể dùng s7200

Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

MỤC LỤC

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 đã và 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, giám 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 “ đo, điều khiển và cảnh báo mức
trong bể ” dùng PLC điều khiển biến tần có sử dụng cảm biến alalog là
module mở rộng ADC của PLC.
Trước hết chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô
giáo
1

Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

trong khoa điện, cùng các bạn trong lớp Điện 5- K8 đặc biệt là giảng viên
Nguyễn Thu Hà - giảng viên khoa điện trường ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ
NỘI , người đã trực tiếp giảng dạy và cho chúng em kiến thức để hoàn thành
đồ án môn học này. Kính mong cô góp ý để . Nhóm hoàn thành bài tập lớn này
được tốt hơn sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn !

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1 Mục đích .
1.1.1 Mục đích chọn đề tài .
Trong khuôn khổ đề tài ứng dụng PLC để đo, điều khiển và cảnh báo
mức nước trong bể chúng ta giải quyết được vấn đề tính cung cấp và duy trì
mức nước sử dụng một cách liên tục mà không yêu cầu sự tác động cao của
con người .
Ngày nay cùng với sự phát triển của công nghệ thì tính tự động hóa
luôn được đặt lên hàng đầu .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. Chúng
em xây dựng đề tài “ đo, điều khiển và cảnh báo mức trong bể ” .
1.1.2 Mục tiêu của đề tài .
Mục tiêu của đề tài là đo, điều khiển và cảnh báo mức trong bể thông
qua sự điều khiển của PLC đối với biến tần, hệ thống bơm dựa trên tín hiệu
mà cảm biến đo mức báo về .

2

Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

1.2 Phương pháp đo.
Ngày nay trên thị trường có tới trên 20 loại cảm biến đo mức khác
nhau; tìm được một loại cảm biến phù hợp với điều kiện và yêu cầu là một
điều không dễ dàng. Trong khuôn khổ đồ án chúng em sẽ giới thiệu sơ lược về
một số loại cảm biến đo mức nước và loại cảm biến được chọn trong đồ án.
1.2.1 Cảm biến siêu âm .

Bộ truyền siêu âm hoạt động dựa trên việc gửi một sóng âm, được phát ra
từ bộ biến năng áp điện, đến bề mặt của một vật liệu cần đo. Bộ truyền âm đo
thời gian từ lúc gửi tín hiệu cho tới khi nhận được tín hiệu phản hồi. Thành
công của phép đo phụ thuộc vào sóng, độ phản xạ từ vật cần đo. Những yếu tố
như bụi, hơi nước (chất lỏng) dày đặc; độ cản trở bình chứa, nhiễu loạn gây
bởi bề mặt; những chất tạo bọt và thậm chí là độ gồ ghề hoặc góc tạo bởi
chùm sóng với bề mặt cần đo đều góp phần tạo những thông tin không mong
muốn ở tín hiệu phản hồi.
Lợi ích lớn nhất của công nghệ đo mức thông qua môi trường khí như
siêu âm, rada và laze là những thiết bị đo không tiếp xúc với vật cần đo (hình
3). Chỉ có một vài điểm tín hiệu cần tiếp xúc với bề mặt chất cần đo nhằm tạo
3


Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

ra những tín hiệu phản hồi về cảm biến. Điều này giải thích tại sao chất lượng
không khí giữa bề mặt chất lỏng với cảm biến luôn là vấn đề và tại sao chất
lượng của bề mặt chất lỏng (hoặc bình chứa) cần luôn được tính đến khi sản
xuất và lắp đặt cảm biến vì mọi nhiễu loạn về tín hiệu sẽ góp phần vào sai số
của phép đo.
Như vậy, cảm biến đo mức dùng siêu âm là một giải pháp phù hợp cho
những đối tượng với những yêu cầu về hình dạng, môi trường ổn định và có
thể biết trước. Khi lắp đặt chúng ta không được quên rằng bộ phát siêu âm
chỉ có hiệu quả khi cảm biến đón nhận được tín hiệu phản hồi.
1.2.2 Rada dẫn sóng (GWR)

Rada dẫn sóng là phép đo tiếp xúc sử dụng đầu dò để dẫn sóng điện từ
cao tần từ bộ biến âm đến vật cần đo. GWR hoạt động dựa trên nguyên lý bộ
phản xạ miền thời gian (TDR). Với TDR, một xung sóng điện từ năng lượng
thấp được dẫn dọc đầu dò. Khi xung này tiếp xúc với bề mặt cần đo, năng
4


Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

lượng xung sẽ được phản xạ về đầu dò và mạch đo sau đó phần xử lý tín hiện
sẽ xử lý và tính toán mức chất lỏng hoặc dòng dựa trên sự sai khác về xung
gửi đi và xung nhận về. Cảm biến có thể xuất tín hiệu ra là mức chất lỏng đã
được phân tích thông qua hiển hiện tương tự hoặc số.
Không giống như công nghệ truyền thống, GWR cho khả năng đọc phép
đo độc lập với những tính chất lý hóa của môi trường đo mà nó tiếp xúc.
Thêm vào đó, GWR hoạt động tốt trong cả môi trường lỏng và môi trường

rắn. GWR phù hợp với nhiều ứng dụng đo mức khác nhau.
1.2.3 Cảm biến áp suất .
Cảm biến áp suất ống đo áp suất tức thời trong ống phân phối và báo về
ECU với độ chính xác thích hợp và tốc độ đủ nhanh.

Cảm biến áp suất được đặt ở dưới đáy của bình. Nhiên liệu chảy vào
cảm biến áp suất ống thông qua một đầu mở và phần cuối được bịt kín bởi
một màng cảm biến. Thành phần chính của cảm biến là một thiết bị bán dẫn
được gắn trên màng cảm biến, dùng để chuyển áp suất thành tín hiệu điện.
5


Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

Tín hiệu do cảm biến tạo ra được đưa vào một mạch khuyếch đại tín hiệu và
đưa đến ECU.
*Cảm biến hoạt động theo nguyên tắc:
Khi màng biến dạng thì lớp điện trở đặt trên màng sẽ thay đổi giá trị.
Sự biến dạng là do áp suất tăng lên trong hệ thống, sự thay đổi điện trở gây
ra sự thay đổi điện thế của mạch cầu điện trở.
Điện áp thay đổi được khuyếch đại bởi mạch khuyếch đại và thay đổi
trong khoảng từ 5mA đến 40mA. Sự thay đổi này sẽ được đọc bởi module mở
rộng của PLC để trả ra giá trị digital, tùy theo độ phân giải được chọn mà giá
trị digital trả ra có thể thay đổi.
Từ giá trị digital đọc được ta có thể tính được giá trị áp suất đáy bình.
Áp dụng công thức

với P = áp suất đo được, ρ = khối lượng

riêng, g = gia tốc trọng lực, h = chiều cao của cột chất lỏng ta có thể tính
ngược lại được chiều cao của cột chất lỏng.
Việc kiểm soát một cách chính xác áp suất của ống là điều bắt buộc để
hệ thống hoạt động đúng. Đây cũng là nguyên nhân tại sao cảm biến áp suất
ống phải có sai số nhỏ trong quá trình đo. Trong dải hoạt động của động cơ,
độ chính xác khi đo đạt khoảng 2%. Nếu cảm biến áp suất ống bị hư thì van
điều khiển áp suất sẽ được điều khiển theo giá trị định sẵn ECU.
Với mục đích nghiên cứu module mở rộng Alalog của PLC, nhóm
chọn cảm biến áp suất làm nhiệm vụ đọc giá trị mức nước.
1.3 Tìm hiểu về PLC ( PLC S7-200 ) .
1.3.1 Khái quát 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
6


Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

nghiệp và thương mại. S7-200 là thiết bị của hãng Siemens, cấu trúc theo kiểu
module có các module 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
chuỗi 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 chóng 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.

7


Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

1.3.1.1 Cấu trúc bên trong của 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:
8


Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

- SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu lỗi 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 :

9


Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

1.3.1.2 Cổng truyền thông:

1.3.1.3 Kết nối PLC và máy tính :
-Sử dụng cổng RS485 để ghép nối với máy tính hoặc thiết bị khác.
-Tốc độ truyền là 9600 bauds.
-Cấu trúc cổng truyền thông được mô phỏng như sau :
Ghép nối PLC và máy tính sử dụng cáp PC/PPI chuyển đổi giữa RS232 và
RS485 - Chuyển đổi và kết nối như hình .

10

Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

1.3.1.4 Cấu Trúc Bộ Nhớ PLC S7-200.
Bộ điều khiển lập trình S7-200 được chia thành 4 vùng nhớ. Với 1 tụ có
nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong thời gian nhất định khi mất nguồn bộ nhớ S7200 có tính năng động cao, đọc và ghi trong phạm vi toàn vùng loại trừ các
bít nhớ đặc biệt SM ( Special Memory) chỉ có thể truy nhập để đọc.
Vùng chương trình: Là vùng bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ các lệnh
chương trình vùng này thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi được.
Vùng tham số: Là vùng lưu giữ các tham số như: Từ khoá, địa chỉ
trạm….cũng giống như vùng chương trình thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi
được.
Vùng dữ liệu: Là vùng nhớ động được sử dụng cất các dữ liệu của
chương trình bao gồm các kết quả các phép tính nó được truy cập theo từng
bit từng byte vùng này được chia thành những vùng nhớ với các công dụng
khác nhau. - Vùng I (Input image register): Là vùng nhớ gồm 16 byte I
(đọc/ghi): I.O - I.15
- Vùng Q (Output image register): Là vùng nhớ gồm 16 byte Q (đọc/ghi):

Q.O- Q.15
- Vùng M (Internal memory bits): là vùng nhớ gồm có 32 byte M (đọc/ghi):

M.O -M.31
- Vùng V (Variable memory): Là vùng nhớ gồm có 10240 byte V (đọc/ghi):

V.O - V.10239
- Vùng SM: (Special memory): Là vùng nhớ gồm: 194 byte của CPU chia làm 2

phần: SM0 – SM29 chỉ đọc và SM30 – SM194 đọc/ghi.
- SM200-SM549 đọc/ghi của các module mở rộng:

Vùng đối tượng: Là timer (định thì), counter (bộ đếm) tốc độ cao và các
cổng vào/ra tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng vùng này không
thuộc kiểu non – volatile nhưng đọc ghi được.
- Timer (bộ định thì): đọc/ghi T0 -T255

11


Nhóm 4_ Điên 5-K8
-

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

Counter (bộ đếm): đọc/ghi C0 - C255
Bộ đệm vào analog (đọc): AIW0 - AIW30
Bộ đệm ra analog (ghi): AQW0 - AQW30
Accumulator (thanh ghi): AC0 - AC3
Bộ đếm tốc độ cao: HSC0 - HSC5
Tất cả các miền này đều có thể truy nhập được theo từng bit, từng byte,
từng từ đơn (word – 2byte), từ kép (Double word).
Cấu trúc chương trình:

- Chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính (main

program) sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt.
- Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình

(MEND).

- Các chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình, nếu cần sử

dụng chương trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc MEND.
Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương trình
chính, sau đó đến ngay các chương trình xử lý ngắt bằng cách viết như vậy
cấu trúc chương trình được rõ ràng và thuận tiện hơn trong việc đọc chương
trình có thể trộn lẫn các chương trình con và chương trình xử lý ngắt đằng
sau chương trình chính.
1.3.2 Các module, đối tượng mở rộng .
Khái niệm về module analog.
Module analog là một công cụ để xử lý các tín hiệu tương tự thông qua
việc xử lý các tín hiệu số.
Analog input
Thực chất nó là một bộ biến đổi tương tự - số (A/D). Nó chuyển tín hiệu
tương tự ở đầu vào thành các con số ở đầu ra. Dùng để kết nối các thiết bị đo
với bộ điều khiển: chẳng hạn như đo nhiệt độ.
Analog output
Analog output cũng là một phần của module analog. Thực chất nó là một
bộ biến đổi số - tương tự (D/A). Nó chuyển tín hiệu số ở đầu vào thành tín
hiệu tương tự ở đầu ra. Dùng để điều khiển các thiết bị với dải đo tương tự.
12


Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

Chẳng hạn như điều khiển Van mở với góc từ 0-100%, hay điều khiển tốc độ

biến tần 0-50Hz.
Nguyên lý hoạt động chung của các cảm biến và các tín hiệu đo chuẩn
trongcông nghiệp.
Thông thường đầu vào của các module analog là các tín hiệu điện áp hoặc
dòng điện. Trong khi đó các tín hiệu tương tự cần xử lý lại thường là các tín
hiệu không điện như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng, khối lượng . . . Vì vậy
người ta cần phải có một thiết bị trung gian để chuyển các tín hiệu này về tín
hiệu điện áp hoặc tín hiệu dòng điện – thiết bị này được gọi là các đầu đo hay
cảm biến. Để tiện dụng và đơn giản các tín hiệu vào của module Analog Input
và tín hiệu ra của module Analog Output tuân theo chuẩn tín hiệu của công
nghiệp.Có 2 loại chuẩn phổ biến là chuẩn điện áp và chuẩn dòng điện.
-Điện áp : 0 – 10V, 0-5V,±5V…
-Dòng điện : 4 – 20 mA, 0-20mA,±10mA.
Trong khi đó tín hiệu từ các cảm biến đưa ra lại không đúng theo chuẩn .
Vì vậy người ta cần phải dùng thêm một thiết chuyển đổi để đưa chúng về
chuẩn công nghiệp. Kết hợp các đầu cảm biến và các thiết bị chuyển đổi này
thành một bộ cảm biến hoàn chỉnh , thường gọi tắt là thiết bị cảm biến, hay
đúng hơn là thiết đo và chuyển đổi đo (bộ transducer)
Các tín hiệu đầu ra của cảm biến sec được đưa vào các module alalog để
đọc và trả ra giá trị alalog tương ứng tùy theo độ phân giải của module

13


Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

Hết các PLC đều phải hỗ trợ các công cụ xử lý tín hiệu analog, đối với PLC
S7-200 thì đó là các module analog. Module analog thực chất là các bộ biến

đổi tương tự/số thực hiện việc chuyển đổi các tín hiệu tương tự sang số để
thực hiện các hoạt động tính toán bên trong PLC. Có hai loại module analog
tương ứng với các chức năng này là module đọc và xuất tín tín hiệu analog.
Để đọc tín hiệu analog vào PLC ta cần có bộ chuyển đổi tín hiệu không điện
thành tín hiệu điện (sensor nhiệt độ, áp suất…), bộ chuyển đổi tín hiệu điện
tiêu chuẩn (PT350…) và module đầu vào analog. S7-200 hỗ trợ hai môdule
đọc tín hiệu analog là EM231 và EM235
1.3.2.1 Giới thiệu về module analog (EM235)
PLC S7-200 có các module Analog mở rộng như sau :
EM 231: gồm có 4 ngõ vào analog.
EM 232: gồm có 2 ngõ ra analog.
Em 235: gồm có 4 ngõ vào analog và 1 ngõ ra analog .
a. Đặc tính chung .
+ Trở kháng vào input >= 10MΩ .
14


Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

+ Bộ lọc đầu vào input -3Db tai 3.1 Khz .
+ Điện áp cực đại cung cấp cho module : 30 VDC.
+ Dòng điện cực đại cung cấp cho module : 32 mA.
+ Có LED báo trạng thái .
+ Có núm điều chỉnh OFFSET và chỉnh độ lợi ( GAIN ).
b. Đầu vào .
+ Phạm vi ngõ vào: +/- 10V.
+ Phạm vi dòng điện ngõ ra: 0 -> 20 mA.
+ Có các bộ chuyển đổi analog sang digital : < 250 µs.

+ 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 điện ngõ ra: 0 -> 20mA.
+ Độ phân giải :
• Điện áp : 12 bit.
• Dòng điện : 11 bit.
+ Kiểu dữ liệu đầu ra:
• Kiểu dữ liệu không dấu ( đơn cực ): từ 0 đến 32000.
• Kiểu dữ kiểu dữ liệu có dấu ( đa cực ): từ -32000 đến 32000.
+ Thời gian gửi tín hiệu đi :
• Điện áp : 100us.
15


Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

• Dòng điện : 2ms.

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 áp ngõ vào ( contact ở một
trong hai vị trí ON và OFF ). Contact 1 lựa chon cực tính áp ngõ vào: ON đối

với áp đơn cực, OFF đối với áp lưỡng cực; contact 2,3,4,5,6 chọn phạm vi điện
áp.

Các bước điều chỉnh đầu vào
 Tắt nguồn Module , chọn tầm đầu vào mong muốn.
 Bật nguồn lên cho CPU và Module sau đó để cho hoạt động ổn định
trong 15 phút.
 Sử dụng transmitter, nguồn dòng hoặc áp chuẩn dùng dể đưa tín hiệu
giá trị chuẩn zero vào trong 1 các đầu vào.
 Đọc giá trị vào PLC bằng kênh đầu vào thích hợp.
16


Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

 Chỉnh giá trị OFFSET có thể cho đến khi giá trị đọc vào là zero hoặc
nhận ra giá trị dữ liệu số.
 Ngắn mạch đầu vào các ngõ vào không sử dụng.
 Tránh gọt các đầu dây quá nhọn.
 Lặp lại các quá trình, chỉnh Gain và OFFSET cho đến khi đạt yêu cầu.
Sơ đồ chỉnh độ lợi ( GAIN ) và OFFSET :

Switch chỉnh chọn điện áp hoặc dong ngõ vào đối với module EM 231

Switch chỉnh chọn điện áp hoặc dòng ngõ vào đối với module EM 235.

17

Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

Switch chỉnh chọn độ lợi, đơn cực hoặc lưỡng cực và độ suy giảm
( attenuation )

Sơ đồ khối các ngõ vào của EM 235 và EM 231.

18


Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

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 khuyeechs đại rồi đưa đến khối
chuyển đổi ADC, chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tính hiệu số 12 bit. 12 bit
dữ liệu này được đặt bên trong word ngõ vào analog của CPU như sau :

12 bit dữ liệu ra từ bộ chuyển đổi ADC được canh trái đều ( left justified )
trong word dữ liệu ngõ ra. Bit MSB là bit dấu: “ 0” dùng để diễn tả giá trị word
dữ liệu dương, “1” dùng để diễn tả giá trị word dữ liệu âm.
Sơ đồ khối các ngõ vào của EM 235.
19


Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

12 bit dữ liệu được đặt bên trong word ngõ ra analog của CPU như sau :

12 bit dữ liệu trước khi đưa vào bộ chuyển đổi DAC được canh trái đều ( left
justified ) 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 từ dữ liệu này
được đưa vào bộ chuyển đổi DAC, các bit này không ảnh hưởng đến giá trị ở
ngõ ra.
Các chú ý khi cài đặt ngõ ra ở analog.
20


Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

Chắc chắn rằng nguonnf 24 VDC cung cấp không bị nhiễu và ổn định.
Xác định được Module.
Dùng dây cảm biến ngắn nhất nếu có thể.
Sử dụng dây bọc giáp cho cảm biến và dây chỉ dùng cho một mình cảm
biến thôi.
 Tránh đặt các dây tín hiệu song song với dây có năng lượng cao. Nếu
hai dây bắt buộc phải gặp nhau thì bắt chéo chúng về góc bên phải.
 Với đề tài này chúng em sử dụng Module EM 235





1.3.2.2 S7-200 PC Access.
PC Access là một OPC Server dành riêng cho PLC Simatic S7-200. PC
Access có thể làm việc với bất kỳ chuẩn OPC Client như : Excel Client,
Protool/Pro Client, Visual Basic Client. S7-200 PC Access giúp cho việc thiết
lập và xác định cấu hình của mạng làm việc một cách dễ dàng và đơn giản.
Những tiện ích của PC ACCESS :
- Xây dựng một OPC Test Client.
- Có thể đưa Excel Client vào để có thể quan sát được những bảng
tính.
- Cung cấp giao diện chuẩn cho bất kỳ OPC Client.
- Tích hợp bảng biểu tượng Micro/Win bao gồm biểu tượng nhận xét.
- Làm đơn giản giao diện người dùng (User Interface) giúp cho việc
cài đặt và xác định cấu h.nh nhanh chóng.
- Time Stamp cho biết thời gian mỗi tag được cập nhật
- Sự cải tiến trong việc chọn lựa. Chẳng hạn như việc thông báo
giới hạn trên (Hight) và dưới (Low).
- Có thể làm việc với tất cả các kiểu dữ liệu của PLC S7-200.
- Không hạn chế số lượng Item được đọc hay viết.
- PC Access cung cấp phương thức để những bộ điều khiển nhỏ có
thể cải tiến về :
• Các thao tác.
• Sự phục vụ.
- Sự bảo dưỡng các máy móc, những chương tr.nh ứng dụng và khả
năng thực hiện dễ dàng .
- Sự cải tiến này làm cho việc truy cập dữ liệu, điều khiển và giám
sát được thực hiện một cách dễ dàng.

21

Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

CHƯƠNG 2 :THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1.Lựa Chọn Thiết Bị
2.1.1. Biến tần G120.

SIEMENS
Với mô hình này em sử dụng biến tần G120 của siemens
SINAMICS G120 là họ biến tần phổ quát dáp ứng mọi yêu cầu về kỹ
thuật và thương mại, không chỉ có trong các ngành chế tạo máy, sản xuất ô tô,
ngành dệt, in, bao bì đóng gòi và công nghiệp hóa chất, mà còn được dùng
rộng rãi trong các ngành quan trọng khác như ngành thép, dầu khí, và năng
lượng tái tạo.
Nhờ thiết kế dạng module gồm module điều khiển (control Unit - CU) và
module công (Power Module – PM) cùng với dải công suất rộng từ 0.12 kW
đến 250kW, khách hàng hoàn toàn có thể tự tổ hợp để tạo ra một biến tần cho
22


Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

riêng mình, đáp ứng các yêu cầu riêng biệt về ứng dụng, truyền thông và công
suất.
Nét nổi bật của G120:
- Thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt.

- Điều khiển Vector vòng kín (Tốc độ/Moment).
- Có nhiều 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 khác nhau.
- Định mức theo tải Moment không đổi hoặc Bơm, Quạt.
- Dự trữ động năng để chống sụt áp.
- 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.
- Khởi động bám khi biến tần nối với động cơ quay.
- Tích hợp chức năng bảo vệ nhiệt cho động cơ dùng PTC / KTY.
- Khối chức năng Logic tự do: AND, OR, định thời, đếm.
- Moment không đổi khi qua tốc độ 0.
- Kiểm soát Moment tải.
Thông số của G120
1.Công suất định mức:
•

Công suất từ 0.12 KW đến 250 Kw đối với điện áp vào 3 pha AC 380V
-480V.

•

Công suất từ 0.12Kw đến 3.0kw đối với điện áp vào 1 pha 200V - 240V.

•

Công suất từ 0.12kw đến 45.0kw đối với điện áp vào 3 pha 200V - 240V.
2.Điện áp định mức ngõ ra:
23

Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

3 pha 220VAC hoặc 380VAC tuỳ theo chon mã hàng.
Tần số ngõ ra từ 0Hz đến 650Hz.
3.Các đầu đấu nối vào và ra:
•

6 đầu vào số

•

2 đầu vào tương tự

•

3 đầu ra rơle

•

2 đầu ra tương tự

•

1 cổng RS485

•

15 cấp tần số cố định

•

Có tích hợp bộ điều khiển PID

•

Có chức năng hãm DC, hãm tổ hợp và hãm bằng điện trở hay hảm
động năng.

- Phương pháp điều khiển:
•

V/f tuyến tính

•

V/f bình phương

•

V/f đa điểm

•

Điều khiển dòng từ thông

•

Điều khiển vecter

•

Điều khiển Momen.

- Chức năng bảo vệ:
•

Quá tải

•

Thấp áp

•

Quá áp
24


Nhóm 4_ Điên 5-K8

Gv hướng dẫn: Nguyễn Thu Ha

•

Chạm đất

•

Ngắn mạch

•

Quá nhiệt động cơ, quá nhiệt biến tần…

- Các tuỳ chọn khác như: Bảng điều khiển BOP, AOP, bộ phụ kiện lắp BOP
trên cánh tủ, bộ ghép nối PC, đĩa CD cài đặt, modul profibus, bộ lọc đầu vào, bộ
lọc đầu ra, đặc biệt là có thể gắn modul encoder
* Ứng dụng:
Cho các ứng dụng cao cấp điều khiển chính xác (Cần trục, cầu trục, máy
nâng hạ, cân động, máy đùn....) với công suất nhỏ hơn 250KW.

Sơ đồ đấu dây của biến tần G120:

25