Nghiên cứu thết kế hệ thống tự động điều chỉnh sức căng cho tời quấn dây tàu thủy

MỤC LỤC

1


Më §ÇU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hệ thống truyền động điện tời quấn dây là một trong những hệ thống rất
quan trọng dưới tàu thủy, nó có ảnh hưởng lớn đến mức độ an toàn của con
tàu khi tàu cập cảng, hay khi tàu điều động ra vào luồng lạch… Ảnh hưởng
đến mức độ an toàn của con tàu ngoài sự hoạt động ổn định của hệ thống thì
thông số sức căng của dây cũng là một trong những thông số rất quan trọng và
có ảnh hưởng lớn đến an toàn của con tàu khi đỗ bến tại các cảng biển có mực
nước thủy triều thay đổi bất thường. Hiện nay, trong hệ thống tời quấn dây
trên một số con tàu hiện đại có mức độ tự động hóa cao thì thông số sức căng
của dây luôn được điều khiển và giám sát rất chặt chẽ.
Dựa trên những cơ sở quan trọng đó, với những xu thế trên một số con tàu
hiện đại ngày nay và do nước ta hiện nay chưa có đơn vị nào nghiên cứu, thiết
kế, chế tạo hệ thống này. Chính vì vậy việc nghiên cứu, thiết kế hệ thống tự
động điều chỉnh sức căng cho tời quấn dây tàu thủy mang tính cấp thiết.Vì
vậy, nhóm tác giả chọn hướng đề tài: “Nghiên cứu thết kế hệ thống tự động
điều chỉnh sức căng cho tời quấn dây tàu thủy”
2. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu xây dựng hệ thống tự động điều chỉnh sức căng của tời quấn
dây có ghép nối, điều khiển và giám sát trên máy tính và màn hình cảm ứng
HMI.
Việc nghiên cứu thành công đề tài này sẽ làm cơ sở cho việc ứng dụng
trong thực tế, tăng tính an toàn hàng hải, nâng cao hiệu quả kinh tế trong khai
thác vận tải biển.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Đối tượng nghiên cứu cña ®Ò tµi là hệ thống truyền động điện tời quấn dây

trên tàu thủy dùng PLC và biến tần điều khiển.
2


Phạm vi nghiên cứu là kết nối mạng giữa PC với màn hình cảm ứng HMI
và PLC hãng Delta, thông qua biến tần để điều khiển giám sát động cơ
dựa trên thông số là sức căng trên dây cáp.
4. Phương pháp nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu lý thuyết cách ghép nối truyền thông dữ liệu giữa PC với PLC
và màn hình cảm ứng HMI, tích hợp phần cứng của PLC với một số
thiết bị ngoại vi và kiểm chứng kết quả trên phần mềm ứng dụng.
Viết chương trình điều khiển truyền nhận dữ liệu mạng và giao diện giám
sát trên phần mềm Visual C #.
Xây dựng mô hình vật lý thử nghiệm.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
§Ò tµi thực hiện thành công sẽ mang tính chất nghiên cứu ứng dụng việc
điều khiển và giám sát thông số sức căng dây trong hệ thống truyền động
điện tời quấn dây trên tàu thủy để nâng cao tính ổn định cho con tàu khi cập
cảng, cập bến hay neo đậu trên các bãi thả neo. Đồng thời việc ghép nối máy
tính PC với các PLC và màn hình cảm ứng của các hãng khác nhau làm
phong phú thêm các dạng ứng dụng công nghệ cao vào thực tiễn để giải
quyết bài toán điều khiển, giám sát các hệ thống trên tàu thủy.

3


Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TỜI
QUẤN DÂY TRÊN TÀU THỦY
1.1 Chức năng, phân loại, các yêu cầu cơ bản, đặc điểm chung của truyền
động điện tời quấn dây.

1.1.1 Chức năng
Truyền động điện tời quấn dây thuộc nhóm các thiết bị điện trên boong, về
cơ bản hệ thống có những chức năng sau :
Giữ cố định tàu ở cầu cảng, cầu phao, hay ở các vùng neo đậu.
Thu thả cáp buộc tàu trong quá trình ra vào cầu cảng hoặc trong các quá
trình lai dắt[3].
Hỗ trợ và đảm bảo an toàn cho con tàu trong quá trình điều động, quay trở
ra vào luồng lạch.
Đối với các tời chuyên dụng được dùng để : giữ mã hàng, trục vớt, di chuyển
trong các quá trình công nghệ như cho tàu di chuyển dọc theo quỹ đạo thả
đường ống dầu.
Với các chức năng như vậy, tời quấn dây được xếp vào nhóm máy phụ
quan trọng trên tàu. Sự hoạt động tin cậy của hệ thống này có ý nghĩa lớn đối
với sự an toàn và có vai trò trực tiếp trong vận hành và khai thác con tàu.
1.1.2 Phân loại
Phân loại theo kết cấu.
Phân loại theo kết cấu gồm có 2 loại :
+ Tời đứng
+ Tời nằm ngang
Phân loại theo cơ cấu truyền động

4


+ Tời điện cơ : Với cấu trúc bao gồm động cơ điện kết hợp với bộ truyền cơ
khí.

Hình 1.1. Cấu trúc tời điện cơ
Tời điện thủy lực :

Hình 1.2. Cấu trúc tời điện thủy lực
1.1.3 Yêu cầu đối với hệ thống tời quấn dây
Hệ thống truyền động điện tời quấn dây phải đáp ứng các yêu cầu sau :
Yêu cầu về tốc độ
Tốc độ thu dây cáp ứng với tải định mức là 18 m/ phút.
Tốc độ thu thả cáp chung V ≥ 25 m/ phút
Yêu cầu đối với động cơ thực hiện
Động cơ thực hiện có thể được khởi động với toàn bộ phụ tải của hệ thống.
Tức là :
5


M kđ = 2Mđm

(1.1)

Mômen khởi động lớn hơn 2 lần mômen khởi động trên đĩa hình sao[3].
Động cơ có thể dừng dưới điện 30s sau khi đã công tác định mức.
Những yêu cầu khác đối với hệ thống
Có khả năng hạn chế được sự dao động của dòng điện khi tải thay đổi,
không gây ra xung dòng điện tại thởi điểm bắt đầu đưa hệ thống vào làm việc.
Phải có phanh để đảm bảo khả năng giữ cố định được dây khi hệ thống đột
ngột mất điện.
Động cơ thực hiện phải được chế tạo dưới dạng kín nước, chống nổ.
Hệ thống điều khiển phải gọn gàng đơn giản dễ dàng và tin cậy trong vận
hành.
Phải đảm bảo thu thả dây an toàn.
Thuận tiện trong lắp ráp, vận hành, thay thế sửa chữa, gọn nhẹ chắc chắn.
Thiết bị cấu thành có tính kinh tế cao.
Thiết kế toàn hệ thống sao cho không gây ra dao động đến lưới điện đặc

biệt là khi khởi động
1.1.4 Đặc điểm chung của hệ thống điều khiển
Để điều khiển động cơ thực hiện trong hệ thống truyền động điện tời quấn
dây có thể sử dụng một số sơ đồ điều khiển sau :
+ Sơ đồ điều khiển bằng tay khống chế.
+ Sơ đồ điều khiển bằng contactor-rơle ( trạm từ ).
+ Sơ đồ điều khiển theo hệ thống máy phát-động cơ.
+ Sơ đồ điều khiển bằng thyristor.
Các hình thức bảo vệ và quá trình khởi động.
6


Theo quy định của đăng kiểm, hệ thống truyền động điện tời quấn dây nhất
thiết phải có các hình thức bảo vệ sau:
Bảo vệ quá tải.
Bảo vệ điện áp thấp.
Bảo vệ không.
Ngoài các hình thức bảo vệ trên, hệ thống nhất thiết phải có thiết bị ngắt
khẩn cấp trong trường hợp khẩn cần thiết.
1.2 Nghiên cứu, đánh giá chung một số hệ thống tời quấn dây trên tàu
thủy hiện nay
1.2.1 Hệ thống tời quấn dây tàu container B170
Hệ thống truyền động điện tời quấn dây tàu container B170 là một trong
những hệ thống hiện đại với tính điều khiển cơ động cao có thể đáp ứng được
các yêu cầu của một tàu chở container đòi hỏi sự điều động linh hoạt khi ra
vào cảng hay luồng lạch. Hệ thống có thể được điều khiển với nhiều chế độ
khác nhau : Auto1, Auto2, Manu hay Remote rất thuận tiện cho người vận
hành. Đặc biệt trong chế độ Auto thì hệ thống có chức năng tự động điều
khiển và giám sát thông số sức căng trên dây cáp, góp phần nâng cao mức độ
tự động hóa và tăng hiệu quả vận tải cho con tàu. Ở chế độ này động cơ có thể

làm việc ở chế độ khác nhau là Auto1 hoặc Auto2 :
+ Khi chọn chế độ Auto1 hệ thống sẽ chọn giá trị đặt trong khoảng 20 –
60% giá trị tải. Sau đó tín hiệu này sẽ được so sánh với tín hiệu từ cảm biến
sức căng cho ra tín hiệu điều khiển động cơ. Khi dây quấn trùng tức là tín
hiệu từ cảm biến sức căng nhỏ hơn giá trị đặt thì PLC sẽ cho ra tín hiệu để
khởi động và tự gia tốc cho động cơ quay theo chiều thu dây. Khi sức căng
trên dây cân bằng với tín hiệu đặt thì PLC sẽ cho ra tín hiệu để dừng động cơ.
Khi dây căng quá tức là tín hiệu từ cảm biến sức căng lớn hơn giá trị đặt thì
7


PLC sẽ cho ra tín hiệu tự khởi động và gia tốc cho động cơ quay theo chiều
thả dây. Khi tín hiệu đã cân bằng thì PLC sẽ gửi tín hiệu dừng động cơ.
+ Khi chọn chế độ Auto2 thì việc điều khiển trong chế độ này cũng tương tự
như trong chế độ Auto1 nhưng giá trị đặt có thể đặt trong khoảng 40 – 120%
giá trị tải.
Trong chế độ Auto1 và Auto2 thì động cơ sẽ hoạt động ở cấp tốc độ 3.
1.2.2 Hệ thống tời quấn dây tàu chở 4900 ôtô
Hệ thống truyền động điện tời quấn dây tàu chở 4900 ôtô là một hệ thống
truyền động tương đối hiện đại có nhiều tính năng đáp ứng được yêu cầu về
tính cơ động với nhiều chế độ công tác, có thể điều khiển tại chỗ bằng tay
chang điều khiển hoặc từ xa bằng tay điều khiển qua sóng radio tăng tính cơ
động cho hệ thống.
Khi hoạt động ở chế độ neo hệ thống có đồng hồ chỉ báo chiều dài xích neo
thu, thả để người vận hành luôn theo dõi được quá trình thu thả neo. Khi thu
neo, chiều dài xích neo nhỏ hơn 5m hệ thống tự động chuyển về làm việc ở
tốc độ 1 và có đèn sáng nhấp nháy báo động cho người vận hành biết.
Khi hoạt động ở chế độ tời quấn dây, hệ thống có chức năng tự động giám
sát giá trị sức căng trên dây cáp. Khi lực căng dây quá lớn hệ thống sẽ gửi tín
hiệu báo động bằng đèn sáng nhấp nháy thông báo cho người vận hành biết.

8


Chương 2. NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG CẤU TRÚC VÀ LỰA CHỌN
THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH SỨC CĂNG
TỜI QUẤN DÂY
Ngày nay truyền đông điện được sử dụng hết sức rộng rãi và đang trở
thành một phần không thể thiếu của mọi quá trình tự động hóa. Với sự phát
triển vượt bậc của vi điều khiển, hệ thống truyền động điện xoay chiều ba pha
đang ngày càng trở nên phổ biến và thay thế cho các hệ thống truyền động
của động cơ một chiều trước đây do dễ chế tạo, không cần bảo dưỡng, kích
thước nhỏ có khả năng điều khiển trơn cả về tốc độ và moment động cơ
2.1. Đề xuất sơ đồ cấu trúc chung của hệ thống
Ngày nay, việc ứng dụng biến tần vào điều khiển truyền động điện xoay
chiều trong quá trình tự động hóa đã mang nhiều ưu điểm vượt trội và ngày
càng phổ biến. Vì vậy nhóm tác giả lựa chọn sơ đồ khối của hệ thống như
hình 2.1 và sơ đồ cấu trúc chung của hệ thống như hình vẽ 2.2:

Hình 2.1. Sơ đồ khối của hệ thống
Trong đó :
9


PC : Là máy tính công nghiệp cho phép việc điều khiển và giám sát hoạt
động của toàn bộ hệ thống.
Control box : Là tủ điều khiển tại chỗ, bên trong bao gồm có PLC là thiết bị
thu thập các dữ liệu gửi về từ cảm biến sức căng Load cell, sau đó thực hiện
các xử lý theo thuật toán và xuất các tín hiệu ra điều khiển biến tần. Tại tủ
điều khiển tại chỗ này có thể thực hiện nhiều chức năng ví dụ như : lựa chọn

vị trí điều khiển, chế độ điều khiển, đặt giá trị sức căng …
Biến tần : Nhận các tín hiệu điều khiển từ PLC gửi tới để thực hiện các tính
năng như khởi động, dừng, đảo chiều và điều chỉnh tốc độ cho động cơ thực
hiện.
Load cell : Là cảm biến sức căng, sẽ cảm nhận tín hiệu sức căng trực tiếp
trên cáp và gửi tín hiệu này về PLC để xử lý.
Motor là động thực hiện sẽ tiếp nhận trực tiếp tín hiệu từ đầu ra của biến tần
để thực hiện các điều khiển tăng, giảm tốc độ, thu, thả cáp theo yêu cầu vận
hành.

10


Hình 2.2. Sơ đồ cấu trúc chung của hệ thống

11


2.2. Lựa chọn các thiết bị phần cứng
2.2.1 Cảm biến sức căng Loadcell
Load cell là thiết bị điện dùng để chuyển đổi lực thành tín hiệu điện, hoạt
động trên nguyên lý cầu điện trở cân bằng Wheatstone.
Cấu tạo: Load cell được cấu tạo bởi hai thành phần, thành phần thứ nhất là
"Strain gage" và thành phần còn lại là "Load". Strain gage là một điện trở đặc
biệt chỉ nhỏ bằng móng tay, có điện trở thay đổi khi bị nén hay kéo dãn và
được nuôi bằng một nguồn điện ổn định, được dán chết lên “Load” - một
thanh kim loại chịu tải có tính đàn hồi..
Các loại cảm biến load cell: chịu kéo (shear loadcell), chịu nén
(compression loadcell), dạng uốn (bending), chịu xoắn (Tension Loadcells),
dạng đĩa, dạng thanh, dạng trụ, dạng cầu, dạng chữ S…

Hình 2.3. Một số hình ảnh về load cell
Mỗi load cell tải một đầu ra độc lập, thường 1 đến 3 mV/V. Các thiết bị đo
lường hoặc bộ hiển thị khuếch đại tín hiệu điện đưa về, qua chuyển đổi ADC,
vi xử lý với phần mềm tích hợp sẵn thực hiện tính toán chỉnh định và đưa kết
quả đọc được lên màn hình và xuất tín hiệu đầu ra chuẩn dạng Áp: 0 – 10V
hoặc dạng dòng 4 – 20mA.
Lựa chọn Loadcell sử dụng cho mô hình.
Qua nghiên cứu nguyên lý, đặc điểm của Loadcell, và dựa trên cơ sở thực
tiễn, đề tài đã sử dụng loadcell dạng chịu kéo S- Beam Load cell SSL300.

12


Trong quy mô của phòng thí nghiệm, loại Loadcell được sử dụng có tải trọng
lớn nhất là 50kg.
Bảng 2.1. Đặc điểm của loại Loadcell sử dụng trong đề tài
Đặc điểm
Tải trọng

Đơn vị
kg

Điện áp đầu ra

mV/V

Đại số tuyến tính

%

Điện áp kích V
thích
Điện áp kích V
thích tối đa.
Dải nhiệt độ mở ºC
rộng
Cấp bảo vệ

Giá trị
50

Ý nghĩa
Là mức tải trọng lớn nhất cho phép
của loadcell.
2.0
± Khi dùng điện áp kích thích là 10V
0.005
thì đầu ra sẽ có điện áp là 2mV x 10
=20 mV
0.03
Là mức tuyến tính của đặc tuyến
“tải trọng vào – điện áp lối ra”. Giá
trị này càng nhỏ thì độ tuyến tính
càng cao.
10
Trị số điện áp nguồn cấp cho
loadcell
15
Trị số điện áp nguồn lớn nhất cấp

cho loadcell.
-30 to Là dải nhiệt độ môi trường có thể
+80
mà loadcell vẫn làm việc ổn định.
IP 66
- Khả năng chống xâm nhập của bụi:
thiết bị được đảm bảo chống bụi
hoàn toàn, đảm bảo hoạt động tốt
trong môi trường nhiều bụi.

Chất liệu
Cân bằng điểm 0 mV/V
0 ± 0.02
Hiệu ứng nhiệt độ %
/ 0.028
tại điểm không
10ºC
Hiệu ứng nhiệt độ %

/ 0.015
13

- Khả năng chống lại nước: Thiết bị
vẫn hoạt động khi nhúng hoàn toàn
vào nước.
Thép mạ kền / thép không rỉ
Là điện áp lối ra khi chưa có tải
Trị số điện áp ở 2 đầu tín hiệu ra bị
lệch đi 0.028 % điện áp RO khi tăng
/giảm 10ºC.

Tức giá trị của điện áp tín hiệu ra ở


tại ngõ ra

10ºC

Trở kháng đầu Ω
vào

Trở kháng đầu ra

Điện
điện

trở

Ω

cách MΩ

Độ rão sau 30 %
phút

một tải trọng nhất định sẽ thay đổi
0.015% giá trị điện áp tương ứng
của tải trọng đó khi nhiệt độ môi
trường thay đổi 10ºC.
400 ± 30 Trở kháng được xác định thông qua
S- và S+ khi load cell chưa kết nối

vào hệ thống hoặc ở chế độ không
tải.
350
± Cho dưới dạng trở kháng được đo
3.5
giữa Ex+ và EX- trong điều kiện
load cell chưa kết nối hoặc hoạt
động ở chế độ không tải.
> 2,000

Giá trị cách điện giữa lớp vỏ kim
loại của load cell và thiết bị kết nối
dòng
điện.

0.03

Là hệ số chính xác của đo lường
Hệ số này có nghĩa là: sau khi
loadcell chịu tải và theo dõi 30 phút,
thì sẽ có bao nhiêu mức độ sai lệch
có thể xảy ra.

2.2.2 Bộ đo và hiển thị giá trị sức căng
Để có thể sử dụng tín hiệu từ đầu ra của loadcell một cách chính xác và
ổn định thì hệ thống cần một thiết bị chuyên dụng. Trong giới hạn đề tài này,
tác giả xin giới thiệu đồng hồ cân MI-830.
Loại thiết bị này rất thích hợp dùng trong các hệ thống công nghiệp nặng.
Cổng giao tiếp RS232 có thể sử dụng lên tới 4 cổng, dễ dàng kết nối tới các
thiết bị khác và PC. Ngoài ra, MI-830 còn có 3 đầu ra chuẩn điều khiển rơ le.

Đặc điểm cơ bản
14


Phân lập với tiếng ồn bên ngoài.
2 đầu vào số (Zero, Tare/Reset)
Nguồn cấp 12V- 24V DC
Lựa chọn đầu ra: RS-422/RS232 (bổ xung)/4~20mA hoặc 0~10V
Đặc điểm kỹ thuật
Bảng 2.2. Đầu vào tương tự và sự chuyển đổi A/D
Độ nhạy đầu vào
Kích thích Loadcell
Tín hiệu điện áp đầu vào lớn nhất
Hệ số nhiệt độ
Dao động đầu vào
Tổng trở đầu vào
Phương pháp chuyển đổi A/D
Độ chính xác A/D (nội)
Tốc độ lấy mẫu
Phi tuyến
Độ chính xác hiển thị (ngoài)
Mặt trước của bộ hiển thị MI830 :

0.3μV / số
10V DC (-5V~ +5V)
32mV
[0] ±10PPM / ºC / [biên độ]
±10PPM / ºC
0.6 μV P.P
Hơn 10MΩ

Xích ma - Delta
520.000 lần đếm (19bit)
Lớn nhất là 200 lần/ 1s
0.01 %FS
1/30.000

Hình 2.4. Mặt ngoài hiển thị MI- 830
Steady : Đèn sáng khi giá trị sức căng là ổn định.
Zero : Đèn sáng khi giá trị sức căng là 0 (bao gồm cả khi không tải).
Low : Đèn sáng khi giá trị sức căng đạt tới “ giá trị cài đặt thấp nhất” .
Hi : Đèn sáng khi giá trị sức căng đạt tới “ giá trị cài đặt cao nhất”.
15


END (OK): Đèn sáng tín hiệu trọng lượng hết.
Hold: Đèn sáng khi chức năng Hold được kích hoạt.
RTxD : Đèn sáng khi truyền thông được kích hoạt.
Mặt sau của bộ hiển thị MI830 :

Hình 2.5. Hình ảnh mặt phía sau MI-830
Đầu nối Loadcell EXC +~ | SHLD |
Nối đất : F.G của nguồn 24V vào
Đầu vào nguồn: PWR của nguồn 24V vào (không phân cực)
Đầu vào số: ICOM, IN1, và IN2 ( kiểm tra chức năng 11)
Lựa chọn: Đầu ra tương tự (4 ~ 20mA hoặc 0-10V) => Số 1 (mA+) và số
4/5 (GND)
RS-232C => số 2 ~ 4 (RXD, TXD, GND) và RS422 => số 5 ~ 9 (RX+,
RX-, TX+, TX-)
2.2.3 Biến tần Delorenzo
Chức năng của biến tần trong mô hình để điều chỉnh tốc độ, đảo chiều quay

động cơ để thực hiện thu thả dây cáp, Trong đề tài này nhóm tác giả lựa chọn
biến tần Delorenzo với các thông số sau :

16


Hình 2.6. Hình ảnh biến tần Delorenzo
- Công suất :1,5KW.
- Điện áp đầu ra cực đại : 3x220V có thể điều chỉnh.
- Dòng tỷ lệ : 7A.
- Tần số đầu ra : 0 đến 240Hz.
- Tỉ lệ V/F : Bất biến khi đạt đến tần số cơ bản. Hoạt động của điện áp cũng
không đổi đối với các mức tần cao hơn.
- Phanh điện một chiều.
- Bảo vệ hạ áp và quá áp của nguồn cấp, bảo vệ nhiệt và giới hạn dòng điện
ra.
- Nguồn cấp :1x220V+n,50/60Hz.
Biến tần có các cọc đấu dây để kết nối tới các thiết bị bên ngoài hệ thống.
Bảng 2.3. Trụ đấu dây của biến tần Delorenzo
Cọc đấu
1

Mô tả hoạt động Chức năng
Điện áp tham 0V

2

chiếu analog 0V
Điện áp đầu vào Tốc độ dặt trước

3

(0-10V)
Dòng điều khiển Tốc độ đặt trước
17

Ghi chú

Không dùng


đầu

vào

(4-

4

20mA)
Điện áp

5

chiếu analog 10V I/O tương tự
Tín hiệu đầu ra

6

analog

Nguồn cung cấp Dùng cho tín hiệu

7

24V
Đầu vào số

I/O dạng số
24V= tín hiệu

Đầu vào số

xung “RUN”
0V = quay thuận

8

tham Dùng cho tín hiệu

10V
9

Đầu vào số

=

quay

ngược
0V = dừng

24V= đặt lại tốc

10

Đầu vào số

độ
24V = chạy
0V= dừng

2.3. Lựa chọn thiết bị điều khiển và liên kết mạng
2.3.1 PLC hãng Delta
Đặc điểm PLC hãng Delta
PLC hãng Delta là thiết bị điều khiển logic khả trình (Programmable Logic
Controller) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông
qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng
mạch số[13]. Như vậy, với chương trình điều khiển trong mình, PLC trở
thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao

18


đổi thông tin với môi trường xung quanh (với các PLC khác hoặc với máy
tính).
Một ưu điểm rất lớn của PLC Delta là việc tích hợp được các loại Modul
chuyên dụng cho phép kết nối trực tiếp với các cảm biến (PT100, cặp nhiệt,
bộ đếm tốc độ cao…). Modul truyền thông cho phép kết nối với nhiều thiết bị
truyền thông chuẩn sử dụng các kiểu truyền dẫn khác nhau
PLC của Delta với các loại Modem như : DVP – ES, SC, SX, SA, EX, PM,
SV trong đó dòng Modem DVP – SV có cổng kết nối Ethernet[13].

Hình 2.7. PLC Hãng Delta dòng DVP – SV cổng truyền thông Ethernet
Kết nối PLC Delta
PLC Delta có thể cho phép ghép nối với nhiều thiết bị sử dụng những
chuẩn truyền dẫn chuẩn ( PC, HMI, các thiết bị chuyên dụng khác…)
PLC Delta sử dụng truyền thông RS232, RS422 là Modbus ASCII và
RS485 là Modbus ASCII/RTU cho phép ghép nối linh hoạt[11].
Sơ đồ cáp kết nối giữa PLC Delta với các thiết bị truyền thông ( Hình 2.8)

19


Hình 2.8. Hình ảnh cáp kết nối PLC Delta
2.3.2. Máy tính công nghiệp và màn hình cảm ứng hãng Delta
Máy tính công nghiệp
Đặc điểm của máy tính công nghiệp :
Máy tính công nghiệp giống như máy tính cá nhân nhưng chuyên dùng trong
công nghiệp nhờ những đặc điểm như :
Chịu rung, lắc
Chịu nhiệt độ, độ ẩm cao
Chống bụi tốt
Chống nhiễu công nghiệp tốt
Đây là các đặc điểm phù hợp với điều kiện công tác dưới tàu thủy. Nhờ
những đặc điểm trên mà máy tính công nghiệp hay được dùng trong các nhà
máy xí nghiệp, các dây chuyền sản xuất, nơi mà máy tính PC không đủ độ tin
cậy. Nhất là đối với các hệ thống SCADA hoặc DCS, máy tính công nghiệp là
thành phần không thể thiếu.
20

Máy tính công nghiệp hãng Siemens (SIMATIC )
Panel PC hãng Siemens là hệ thống màn hình phẳng là các PC công
nghiệp mạnh và nhỏ gọn. Do có thiết kế nhỏ gọn, bền chắc về cơ học và bề
mặt có độ bảo vệ IP65, nền màn hình này có thể đặt ngay bên cạnh máy, trong
khoảng thời gian chật hẹp và trong môi trường nhiều bụi, bẩn và rung động.
Dạng nhỏ nhất - SIMATIC PC F110 có các đặc tính sau đây :
Bộ vi xử lý Intel Pentium 200MHz MMx, bộ nhớ mở rộng 128 MB, màn
hình màu DSTN 14.4", độ phân giải 640 x 480, 256 màu, ổ đĩa mềm 3,5, ổ
đĩa cứng 3.2GB.
Dạng lớn nhất - SIMATIC PC F45 với Intel Pentium II MMX, 333 MHZ,
màn hình mầu TFT 13.3, độ phân giải 102 x 768, 64kB, ổ đĩa mềm 3.5, ổ đĩa
cứng 3.2 GB và ổ CD - ROM.
Màn hình cảm ứng Delta (Touch Screen Delta )
Touch Screen là màn hình chất lượng cao dùng trong môi trường tự động
hoá các nhà máy sản xuất và các quá trình công nghiệp, tàu thuỷ…
Touch Screen cho phép tạo được các đồ thị quá trình để điều khiển giám
sát các thiết bị máy móc hay nhà máy, lưu trữ dữ liệu và sự kiện với các mốc
thời gian trong một cơ sở dữ liệu, quản lý tất cả các thông tin của nhà máy,
máy móc và có thể in được dưới dạng báo cáo.
Touch Screen cho phép thực hiện chức năng điều khiển hoạt động (khởi
động, dừng) ngay trên màn hình của một hệ thống, các thiết bị máy móc từ xa
với phần cứng có tốc độ cao.
Touch Screen có khả năng kết nối rộng có thể sử dụng nó để mở rộng hệ
thống một cách linh hoạt từ đơn giản đến phức tạp tuỳ theo từng yêu cầu công
nghệ.
Đặc điểm và chức năng phần cứng

21

Hình 2.9. Hình ảnh bên ngoài của màn hình cảm ứng hãng delta
Hãng DELTA cho ra đời sản phẩm ký hiệu là DOP với 2 loại sêri khác
nhau đó là DOP-A và DOP-B
Đặc điểm của loại DOP-A
Bảng 2.4. Đặc điểm của HMI loại DOP-A

Sêri DOP-A có 2 cổng kết nối truyền thông COM1, COM2 để thực hiện kết
nối và truyền dữ liệu
Cổng COM1 : Kiểu truyền dẫn RS232
Baud Rate : 9600
Stop bit : 1
Data bit : 7 bit
Cổng COM2 : Kiểu truyền dẫn RS232, RS422, RS485
Baud Rate: 9600
Stop bit : 1
Date bit : 8 bit
22


Đặc điểm của loại DOP-B
Sêri DOP-B có 3 cổng kết nối truyền thông COM1, COM2, COM3 để kết
nối và truyền thông dữ liệu.
Cổng COM1 : Kiểu truyền dẫn RS232
Cổng COM2 : Kiểu truyền dẫn RS232, RS422, RS485
Bảng 2.5. Đặc điểm của HMI loại DOP-B

Cổng COM3 : Kiểu truyền dẫn RS232, RS422, RS485
DOP có khả năng kết nối với PLC qua cổng truyền thông của PLC. Kiểu
truyền dẫn khi kết nối với PLC theo kiểu RS232, RS485 nên cho phép DOP
có khả năng kết nối với nhiều thiết bị như hình vẽ 2.10

Hình 2.10. Khả năng kết nối mở rộng của DOP hãng Delta
Sơ đồ chân khi kết nối truyền dẫn của DOP
23


DOP kết nối với máy tính PC, PLC, DOP…qua cổng truyền dẫn COM1,
COM2 sử dụng cáp truyền dẫn 9 chân với sơ đồ chân như sau :

Hình 2.11. Sơ đồ chân kết nối cổng truyền thông của DOP
2.3.3 Phần mềm điều khiển giám sát Visual C #
Ngôn ngữ C# được dẫn xuất từ C và C++, nhưng nó được tạo từ nền tảng
phát triển hơn[12]. Microsoft bắt đầu với công việc trong C và C++ và thêm
vào những đặc tính mới để làm cho ngôn ngữ này dễ sử dụng hơn. Không
dừng lại ở đó, Microsoft đưa ra một số mục đích khi xây dựng ngôn ngữ
này. Những mục đích này được được tóm tắt như sau :
C# là ngôn ngữ đơn giản
C# là ngôn ngữ hiện đại
C# là ngôn ngữ hướng đối tượng
C# là ngôn ngữ mạnh mẽ và cũng mềm dẻo
C# là ngôn ngữ ít từ khóa
C# là ngôn ngữ hướng module
C# sẽ là một ngôn ngữ phổ biến
Hệ thống đồ hoạ của Visual C # xử lý tất cả các đầu vào và đầu ra thể hiện
trên màn hình trong quá trình vận hành. Khả năng hiển thị thông tin dưới
dạng đồ hoạ được thể hiện bởi một thư viện chương trình có tên gọi là
(Gadgets_ActiveX_P). Thư viện này có thể cung cấp các công cụ có sẵn như :
24

Các hình vẽ của các phần tử tiêu biểu như: bơm, van, động cơ, két...
Các phím, hộp thoại, thanh trượt, hộp kiểm tra...
Các màn hình ứng dụng và các màn hình hiển thị
Các đối tượng OLE, ActiveX
Các trường vào, ra
Các thanh trạng thái và các hiển thị theo nhóm
Các đối tượng đã được thay đổi để phù hợp với nhu cầu của người sử dụng
Người xây dựng hệ thống có thể thể hiện quy trình công nghệ mà mình
điều khiển bằng đồ họa. Việc định nghĩa các tính chất cơ bản của các đồ họa
như: hình dáng hình học, mầu sắc, kiểu hoa văn,...có thể được thực hiện dễ
dàng bằng cách sử dụng các công cụ thiết kế đồ họa có sẵn.
Một số phần tử trong thư viện (Gadgets_ActiveX_P). Của Visual C #
Thư viện các loại Buttons

Hình 2.12. Thư viện các loại Buttons trong Gadgets_ActiveX_P
Cách tạo chức năng điều khiển cho nút ấn: Khi thiết kế một trang đồ họa
nào đó chúng ta có thể định địa chỉ, cũng như thay đổi trạng thái lôgic của
thông số đó ngay trong thư viện của từng nút ấn (hình vẽ 2.13 bao gồm thay
đổi chức năng nút, các hiệu ứng).
25