BÁO cáo PLC FINAL đồ án plc

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 1

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật máy tính và công nghệ
thông tin, công nghệ điện tử cũng đã phát triển nhanh với tốc độ cao. Trong thời kỳ
công nghiệp hóa và hiện đại hoá, việc ứng dụng Tự Động Hóa và Điều Khiển vào
trong đời sống sinh hoạt, sản xuất là yêu cầu rất cần thiết.
Để công việc thực hiện một cách khoa học, đạt được sự hiệu quả cao về
kinh tế. Việc ứng dụng hệ thống PLC giúp giảm sức lao động, tăng khả năng làm
việc chính xác mà còn đạt hiệu quả cao, đáp ứng nhu cầu cho đời sống xã hội.
Trong đồ án này nhóm xin trình bày đề tài: “Hệ thống điều khiển và giám
sát bơm điều áp cho tòa nhà và khu dân cư” đây là một hệ thống đang được sử
dụng rộng rãi trong các nhà máy cung cấp nước, tòa nhà, khu dân cư đông người.
Dù đã cố gắng trong quá trình làm đồ án: tìm hiểu tài liệu, nghiên cứu, viết
chương trình, tham khảo ý kiến từ thầy cô, bạn bè,...; nhưng vẫn không tránh được
sự thiếu sót do thời gian và kiến thức còn hạn chế. Nhóm mong được sự đóng góp
từ thầy để đồ án môn học này được tốt hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 2

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ
MỤC LỤC

CHƯƠNG 1:

SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

TỔNG QUAN

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 3


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

1.1. Mục đích chọn đề tài:
Ở các khu dân cư hay các tòa nhà cao tầng, trong các giờ cao điểm, nhiều hộ
gia đình sử dụng nước gây tình trạng thiếu áp suất đẩy nước lên cao và đi xa.
Từ thực tế này yêu cầu cần có một hệ thống bơm điều áp đảm bảo cung cấp nước
ổn định và liên tục.
Nhận thức được tầm quan trọng này nên nhóm quyết định nghiên cứu về:

“Hệ thống điều khiển và giám sát bơm điều áp cho tòa nhà và khu dân cư”.
1.2. Mục tiêu đề tài:
Mục tiêu của đồ án môn học này giúp cho nhóm ứng dụng những hiểu biết
của mình về điều khiển tự động, để có thể áp dụng vào thực tế trên cơ sở lý
thuyết đã học. Từ đó rút ra được những bài học kinh nghiệm cho chính bản thân
để sẵn sàng bước vào con đường kỹ thuật trong tương lai.
Thiết kế và mô phỏng thành công hệ thống điều khiển và giám sát bơm điều
áp cho tòa nhà – khu dân cư.
1.3. Nội dung đề tài:
Đồ án nghiên cứu, sử dụng thiết bị Schneider và các phần mềm hỗ trợ nhằm
thực hiện điều khiển và giám sát hệ thống bơm điều áp.
1.4. Giới hạn đề tài:
Trong đồ án môn học lần này, nhóm tập trung nghiên cứu hệ thống bơm điều
áp trong các tòa nhà, khu dân cư.
1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
Hệ thống bơm điều áp đang được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy cung
cấp nước, tòa nhà, khu dân cư đông người.
Nhờ sự điều khiển, giám sát của PLC Schneider, biến tần, HMI,…đảm bảo
cung cấp nước liên tục, tiết kiệm chi phí hơn các hệ thống tương tự.

SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 4


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

Hệ thống có thể điều khiển bằng tay hoặc tự động.

CHƯƠNG 2:

CÁC THIẾT BỊ VÀ PHẦN MỀM SỬ DỤNG ĐIỀU KHIỂN
HỆ THỐNG

2.1. Thiết bị phần cứng
SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 5


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

2.1.1.Giới thiệu chung về PLC TM221CE24R

Hình 2.1. Hình dạng PLC TM221CE24R
PLC TM221CE24R là loại PLC của hãng Schneider có 14 ngõ vào số, 2 ngõ vào
tương tự, 10 ngõ ra relay, một cổng serial, một cổng Internet, nguồn cung cấp 100240VAC.

2.1.2.Bơm 3 pha

SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 6


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

Hình 2.2. Máy bơm Pentax
-Xuất xứ: Italy
- Công suất: 11 kW
- Điện áp sử dụng: 380 V
- Lưu lượng: 24-72 m3/h
- Cột áp: 24.5 - 45.6 m
- Áp lực làm việc: 10 Bar
- Số vòng quay: 2900 vòng/phút
- Nhiệt độ chất lỏng bơm: 10 – 900C

2.1.3.Cảm biến áp suất
SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146

MSSV: 12142081

Trang 7


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

Siemems Sitrans P DS III

Hình 2.3. Cảm Biến áp suất Siemems Sitrans P DS III
-

Có thể chịu được nhiệt độ lên đến 1250C.

-

Tầm đo: 0 – 10 mBar đến 0 – 100 Bar.
2.1.4.Biến tần ATV: 11kW

Hình 2.4. Biến tần ATV
SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 8

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

2.1.5.Màn hình HMI: 7”

Hình 2.5. Màn hình HMI
2.1.6.Thiết bị đóng cắt và bảo vệ

Hình 2.5. MCCB 3 pha 100A

SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 9


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

Hình 2.5. Contactor 3 pha 220VAC
-

MCCB 3 pha: Iđm = 100 A
CB tích hợp Relay nhiệt: 22 A

Contactor 3 pha 220VAC
Relay 220VAC
Chống sét lan truyền
Hộp cầu chì
2.1.7.Công tắc-nút nhấn-còi báo-đèn

-

Còi báo
Switch
Nút E.Stop
Nút nhấn
Đèn báo 220V
2.1.8.Thiết bị đo lường

-

Ammeter 0-50A
Voltmetter
Ammeter-Voltmeter switches
2.2. Phần mềm
2.2.1.SoMachine Basic:

SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 10

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

Phần mềm lập trình PLC dòng TM221

Hình 2.2. Giao diện phần mềm SoMachine Basic

2.2.2.Vijeo Designer 6.1:
Phần mềm lập trình HMI Schneider.

Hình 2.3. Giao diện phần mềm Vijeo Designer
2.2.3. CADe-SIMU:
SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 11


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

Phần mềm thiết kế, vẽ sơ đồ mạch điện.

Hình 2.4. Giao diện phần mềm Vijeo Designer
2.2.4. AutoCad:
Phần mềm thiết kế, vẽ sơ đồ mạch điện.

Hình 2.5. Giao diện phần mềm Auto CAD 2010

SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 12


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

CHƯƠNG 3:

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

THIẾT KẾ HỆ THỐNG BƠM ĐIỀU ÁP

3.1. Mơ tả hệ thống
Hệ thống gồm: bể nước, 3 bơm điều áp, 1 biến tần điều khiển 1 bơm chính, 2
bơm phụ được điều khiển trực tiếp bằng contactor.
Trạm bơm giếng có hai giếng, cơng suất 11 kW.
Bơm giếng có hai chế độ hoạt động: Local (tại chỗ) và Remote (từ xa).
+ Local: điều khiển tắt mở bơm bằng các cơng tắc trên bảng điều khiển
tại tủ bơm giếng.

+ Remote: trong chế độ này có hai chế độ: Man (Manual) và Auto.
• Chế độ Man là điều khiển tắt mở bơm bằng các công tắc trên
bảng điều khiển tại trạm bơm 1.
Chạy Man là chuyển công tắc “Man_Off_Auto” bơm giếng về
vò trí “Man” , còn Tắt là chuyển về vò trí “OFF”.
• Chế độ Auto là điều khiển tắt mở bơm giếng trên màn hình
cảm ứng và trên máy tính tại trạm bơm và tự động đổi bơm khi
hết thời gian cài đặt.
Điều khiển bằng cách chọn công tắc “Man_Off_Auto” bơm
giếng về vò trí “Auto”.
Ở chế độ hoạt động bình thường, mỗi 8 tiếng, hệ thống sẽ tự động chuyển
bơm chính - phụ.
Ví dụ: bơm 1 là bơm chính, bơm 2 và 3 là bơm phụ thì sau 8 tiếng làm việc
hệ thống sẽ tự động đổi bơm 2 là bơm chính, bơm 1 và 3 trở thành bơm phụ.

SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 13


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

3.2. Sơ đồ mạch động lực
Xem phụ lục 1

3.3. Sơ đồ kết nối PLC
Xem phụ lục 2
Địa chỉ ngõ vào:
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

Tên
S1 (Nút nhấn)
S9 (Nút nhấn)
S10
S11
S12
S13
S14
KA7
KA8
KA9
PULSE

R1A
KA11

Địa chỉ
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
I0.5
I0.6
I0.7
I0.8
I0.9
I0.11
I0.12
I0.13

Chức năng
Chế độ tự động
Tự do-hệ thống
Chuyển bơm
Reset lỗi
Bơm P1 – tự động
Bơm P2 – tự động
Bơm P3 – tự động
Bơm P1 – lỗi
Bơm P2 – lỗi
Bơm P3 – lỗi
Xung flow meter

Biến tần sẵn sàng
Cạn nước

Địa chỉ ngõ ra:
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Tên
KA1
KA2
KA3
KA4
KA5
KA6
KA10

Địa chỉ
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4

Q0.5
Q0.6
Q0.8
Q0.9

Chức năng
Chạy bơm P1 – biến tần
Chạy bơm P1 – trực tiếp
Chạy bơm P2 – biến tần
Chạy bơm P2 – trực tiếp
Chạy bơm P3 – biến tần
Chạy bơm P3 - trực tiếp
Đèn báo lỗi
LI1 – Run – ATV61
LI4 – Reset – atv61

3.4. Sơ đồ kết nối biến tần - modbus
Xem phụ lục 3
3.5. Sơ đồ mạch điều khiển
Xem phụ lục 4
SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 14


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

CHƯƠNG 4:

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

HỆ THỐNG BƠM ĐIỀU ÁP-AUTO
HỆ THỐNG KHÔNG HOẠT ĐỘNG
CHO PHÉP HOẠT ĐỘNG AUTO
SỰ CỐ BƠM, HỆ THỐNG
CẠN NƯỚC
BƠM HOẠT ĐỘNG, 8 TIẾNG CHUYỂN BƠM CHÍNH – PHỤ
ĐỔI BƠM, CÒI BÁO, ĐÈN BÁO, HIỂN THỊ HMI
NGỪNG BƠM, ĐỢI GIẾNG ĐỦ NƯỚC, HIỂN THỊ HMI
Y
N
N
Y
N
Y
4.1. Giải thuật điều khiển

SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 15

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

4.2. Chương trình điều khiển
4.2.1.Chương trình PLC
Xem phụ lục 5
4.2.2.Chương trình HMI

SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 16


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

Hình 4.1. Giao diện màn hình giám sát điện áp pha và dây

Hình 4.2. Thiết lập giá trị SETPOINT

SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 17


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

Hình 4.3.

Hình 4.4.

SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 18


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

Hình 4.5.

Hình 4.6.

SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 19


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

Hình 4.7.

Hình 4.8.

SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 20


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

Hình 4.9.

Hình 4.10.

SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 21


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

Hình 4.11.

Hình 4.12.

SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 22

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GVHD: THS. TRẦN PHI VŨ

TỔNG KẾT
Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu, nhóm đã hoàn thành một số công việc sau:
 Nghiên cứu lý thuyết về phần cứng chương trình.
 Vẽ sơ đồ mạch động lực, điều khiển, kết nối PLC, kết nối biến tần-Modbus,…
 Sử dụng các phần mềm hổ trợ để viết chương trình PLC, HMI

SVTH: LẠI ĐÌNH MẠNH
HUỲNH VĂN HIỂU

MSSV: 12142146
MSSV: 12142081

Trang 23