Báo cáo thực tập: ĐỌC VÀ GHI THAM SỐ CỦA BIẾN TẦN MICROMASTER BẰNG PLC S7200 THÔNG QUA GIAO THỨC USS

GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

LỜI NÓI ĐẦU
Thực tập cơ sở ngành kỹ thuật là một trong những điều kiện cần thiết để
chúng ta có thể hiểu biết và nắm bắt được những kỹ năng cơ bản khi hoàn
thành một khóa học tại trường. Khóa thực tập được thiết kế vào cuối khóa
học, trong 8 tuần sau khi đã được rèn luyện,học tập những kiến thức cơ sở
ngành và một phần kiến thức chuyên sâu ngành. Nó giúp cho chúng em ứng
dụng những kiến thức và kỹ năng có được từ các phần đã học vào thực tế các
hoạt động của đơn vị thực tập nhằm củng cố kiến thức và kỹ năng đã học,
đồng thời giúp cho việc nghiên cứu kiến thức chuyên sâu. Đợt thực tập này là
bước đệm giúp sinh viên chuẩn bị lựa chọn chuyên đề thực tập tốt nghiệp và
luận văn tốt nghiệp, rèn luyện kỹ năng giao tiếp xã hội và xây dựng mối quan
hệ ban đầu tốt với cơ sở thực tập.
Để thực hiện tốt báo cáo này, chúng em đã được sự hướng dẫn nhiệt tình của
thầy giáo hướng dẫn trực tiếp là Thầy , cùng sự giúp đỡ, tạo điều kiện của ban
lãnh đạo công ty cũng như các cô chú, anh chị ở các bộ phận của công ty và
bạn bè, gia đình. Chúng em xin chân thành cảm ơn và rất mong được sự
hướng dẫn của các cô chú, anh chị trong công ty, các thầy cô giáo để em hoàn
thành tốt đợt thực tập này.
Nội dung của báo cáo gồm có các phần được chúng em trình bày trong phần mục
lục. Do kiến thức còn hạn hẹp, kiến thức thực tế ít và bỡ ngỡ nên báo cáo còn có
nhiều thiếu sót, chúng em rất mong được sự góp ý của cô chú, anh chị hướng dẫn
ở công ty và các
thầy cô giáo để báo cáo
Xin chân thành cảm ơn !
được hoàn thiện
hơn.
Nhóm SVTH
-

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

CHƯƠNG 1:ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN MICROMASTER BẰNG PLC S7-200
THÔNG QUA GIAO THỨC USS

- Bài toán : (Tổng công suất thiết kế: 3000 m3 /ngày đêm
- Cung cấp nước sạch cho trên 1000 hộ dân tương đương quy mô dân số 6.700
người (bao gồm 20 khối trung cư, biệt thự, bệnh viện, trường học…)
- Đáp ứng nhu cầu dung nước là: 4 m3
/ người/ 1 tháng)))))))))))(
- Số lượng, công suất máy bơm tại trạm bơm cấp 2
+ 1 máy bơm công suất 12,6 KW cho lưu lượng nước khoảng 86 (m 3
/h)
+ 1 máy bơm công suất 8,9 KW cho lưu lượng nước khoảng 60 ( m 3
/h)
1. Yêu cầu công nghệ bài toán
- Dựa trên bài toán yêu cầu công nghệ thực tế tại các trạm cấp nước sạch hiện
nay. Chúng em ứng dụng hệ truyền động phân tán DCS để nâng cao tính tự
động hóa trong quá trình điều khiển, giảm tổn thất.
- Quy định: Áp suất trên đường ống luôn duy trì ở mức ổn định từ 4 đến 6 Bar
bằng việc điều khiển tốc độ 4 máy bơm với công suất như sau:
+ 1 máy bơm (ĐC 1) công suất 12,6 KW
+ 1 máy bơm (ĐC 2) công suất 8,9 KW
- Yêu cầu công nghệ:
Khi nhấn ON thì hệ thống làm việc theo quy trình sau:

+ Áp suất luôn được duy trì ở mức ổn định 4-6 Bar, dựa theo tín hiệu phản
hồi của cảm biến áp suất đưa về PLC, khi đó PLC sẽ để điều khiển hệ biến tần
chạy ở các chế độ khác nhau sao cho áp suất nước luôn được duy trì ổn định.
+ Chế độ tối đa: Khi áp suất trong khoảng từ 0 -> 4 Bar thì cả ĐC1 và ĐC2
chạy với 100% công suất để đáp ứng đủ áp suất nước trên đường ống trong giờ
cao điểm.
ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

+ Chế độ ổn định 1: Khi áp suất từ 4 -> 5 Bar thì ĐC 1 sẽ chạy với 100%
công suất, ĐC 2 sẽ chạy với 50% công suất.
+ Chế độ ổn định 2: Khi áp suất từ 5 -> 5,5 Bar thì ngắt ĐC 2, còn ĐC 1
chạy 100% công suất.
+ Chế độ ổn định 3: Khi áp suất ở mức 5,5 -> 6 Bar thì ĐC 1 chạy chỉ còn
80% công suất và ngắt ĐC 2..
+ Chế độ ngắt: Khi áp suất lớn hơn6 Bar thì cho cả 2 ĐC chạy thêm 10
phút để tránh trường hợp ĐC bật tắt liên tục, sau đó mới ngắt. Khi cả 2 ĐC đã
ngắt do áp suất quá cao, thì phải đợi áp suất trở về tới giá trị 5 Bar thì mới tác
động cho động cơ chạy ở chế độ ổn định 2.
Quá trình cứ diễn ra như vậy tới khi có sự cố thì dùng các nút dừng nhanh
hoặc dừng toàn bộ hệ thống (OFF) để tránh những sự cố không mong muốn.
Nếu muốn khởi động lại thì phải nhấn nút ON và hệ thống sẽ hoạt động như
bình thường.
2 Lựa chọn thiết bị
Cơ cấu chấp hành
Bao gồm:

- Cảm biến áp suất
- Động cơ: 2 Động Cơ
- Biến tần MM420
- Các thiết bị bảo vệ: aptomat
2.1 Chọn máy bơm
Tổng công suất thiết kế là 3000 m3/ ngày đêm, vậy một giờ ta phải cung
cấp 125 m3/ h.
Như vậy ta chọn được 2 máy bơm có thông số như sau:
• 1 máy bơm Pentax CM 65 – 200B có số liệu:
+ P= 22,6 KW
+ Q= 84 m3/h
+ H= 49,3 m

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

• 1 máy bơm Pentax CM 65 - 200B có số liệu:
+ P= 22,6 KW
+ Q= 54 m3/h
+ H= 52,6 m
2.2 Chọn aptomat
Tổng công suất của 2 máy bơm: P= 22,6 + 22,6 = 45,2 KW
Điện áp định mức: Uđm= 380 V
Cos= 0,85
Ta có dòng điện tính toán: Itt = 80 A
Vậy dòng điện cho phép: Icp= 1,5.Itt = 1,5.80 = 120(A)

Từ kết quả trên ta chọn loại aptomat của hãng LS:
TD160NFMU160 3P có Iđm= 125A và Icu= 50 kA.

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

2.3 Chọn biến tần
Biến tần MM420

Hình : Biến tần Siemens MM420

2.3.1 Đặc điểm thông số kỹ thuật

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

Điện áp vào và Công
suất

380V đến 480V 3 AC ± 10% ;
0,37 đến 11kW

Tần số điện vào

50 Hz

Tần số điện ra

0 đến 650Hz

Hệ số công suất

0,95

Hiệu suất chuyển đổi

96 %

Phương pháp điều khiển

Tuyến tính V/f; bình phương V/f;
đa điểm V/f

Hệ số công suất

0,95

2.3.2 Cách đầu nối mạch lực

Hình 2.3 Tháo phần mặt trước vỏ máy

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

Hình 2.4 Các đầu mạch lực
• Ký hiệu và các thông số chức năng
Đầu dây

Ký hiệu

Chức năng

1

-

Đầu nguồn ra +10V

2

-

Đầu nguồn ra 0V

3

ADC+

Đầu vào tương tự (+)

4

ADC-

Đầu vào tương tự (-)

5

DIN1

Đầu vào số số 1

6

DIN2

Đầu vào số số 2

7

DIN3

Đầu vào số số 3

8

-

Đầu ra cách ly +24V/max. 100 mA

9

-

Đầu ra cách ly 0V/max. 100 mA

10

RL1-B

Đầu ra số / tiếp điểm NO

11

RL1-C

Đầu ra số / chân chung

12

DAC +

Đầu ra tương tự (+)

13

DAC -

Đầu ra tương tự (-)

14

P+

Cổng RS485

15

N-

Cổng RS485

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

2.4 Chọn cảm biến áp suất
2.4.1 Lựa chọn loại cảm biến áp suất sử dụng trong mô hình đề tài
Từ những số liệu có trước như áp suất nước cần duy trì là 4 - 6 bar, và căn cứ
vào những thiết bị trong khoa sẵn có, ta lựa chọn loại cảm biến áp suất E8AA –
M05 của Siemens có những thông số sau:
2.4.2 Giới thiệu về cảm biến áp suất E8AA-M05:
-

Cảm biến được thiết kế với lớp vỏ thép không rỉ SUS316L kết hợp chặt chẽ

với 1 lớp silicon cho phép E8AA đặc biệt thích nghi với các ứng dụng về khí
và chất lỏng.

-

Dải đo cảm biến từ 0 đến 500kPa.

-

Tín hiệu đầu ra 4 - 20mA.
2.4.3 Các ứng dụng:

-

Trong các thiết bị sản xuất bán dẫn: giám sát và điều khiển áp suất.

-

Điều khiển mức và áp suất trong các bình chứa khí và chất lỏng…

Hình 2.2 Cảm biến áp suất E8AA-M05

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

2.4.4 Thông số kĩ thuật:

Điện áp nguồn cấp
Dòng điện tiêu thụ cực đại
Dải áp suất
Áp suất chịu cực đại
Thởi gian đáp ứng cực đại
Tín hiệu đầu ra tương tự
Dải nhiệt độ chịu
Môi trường làm việc
Phương thức kết nối

10 ~ 24 VDC ± 10%
40 mA
0 ~ 500kPa
980 kPa
100 ms
4 ~ 20mA
-10 ~ 60 ºC ( điều kiện làm việc)
-25 ~ 70ºC ( điều kiện bảo quản)
Khí không ăn mòn, khí trơ, chất lỏng
không ăn mòn
Dây dẫn chống nhiễu ( độ dài tiêu
chuẩn = 2 met)

3. Phương pháp điều khiển tự động hệ thống bơm
3.1Nguyên lý làm việc
Để đáp ứng được nhưng yêu cầu về cấp nước với áp suất ổn định việc điều
khiển hệ thống bơm bằng các thiết bị đóng cắt như contactor, rơ le… sẽ không
được đảm bảo đọ chính xác theo yêu cầu đặt ra. Do đó, để giải quyết vấn đề này ta
dùng PLC điều khiển hệ biến tần - động cơ. Quá trình điểu khiển được thực hiện từ
PLC, PLC nhận tín hiệu Analog từ cảm biến áp suất được gắn trên đường ống

chính) đưa về, sau khi PLC xử lý tín hiệu đó sẽ quyết định điều khiển hệ biến tần,
hệ biến tần sẽ điều khiển hệ thống bơm từ đó việc điều khiển áp lực trên đường ống
trở nên chính xác hơn. Khi nhu cầu sử dụng nước cao, thì biến tần sẽ tự động điều
khiển động cơ quay ở tốc độ cao để duy trì áp suất đường ống. Ngược lại khi nhu
cầu sử dụng nước thấp, cần áp lực nước thấp, biến tần sẽ điều khiển động cơ giảm
tốc độ hoặc dùng một số lượng bơm nhất định.
3.2Ưu điểm
So với phương pháp truyền thống, phương pháp dùng biến tần cho hệ thống
bơm điều áp có những ưu điểm sau:

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

- Việc điều chỉnh áp lực trên đường ống hoàn toàn tự động, tiết kiệm được chi
phí nhân công. Tiết kiệm năng lượng khi nhu cầu sử dụng thay đổi nhiều.
- Hệ thống bơm được điều khiển hoàn toàn tự động, tốc độ bơm có thể thay
đổi một cách linh hoạt.
- Áp suất toàn hệ thống không đổi với mọi lưu lượng.
- Dòng khởi động được hạn chế sẽ không dây sụt áp khi khởi động, gây tổn
hại cho động cơ về mặt cơ khí, cho hệ thống truyền động cũng như về mặt
điện.
4. Lưu đồ thuật toán
4.1Chương trình chính

Hình 2.5. Lưu đồ thuật toán chương trình chính
4.2 Các chế độ điều khiển

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

4.3 CẤP ĐIỀU KHIỂN

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

- Sử dụng PLC S7 – 200 CPU 224 XP, kết nối với các Biến tần để điều khiển
chúng qua giao thức USS. Sử dụng phần mềm: Step 7 MicroWin V4.0/
Libraries USS Protocol.
- Đặc điểm nổi trội của PLC CPU 224XP trong bài toán:
Có 2 cổng truyền thông: + Một cổng truyền thông là để kết nối với biến tần
+ Một cổng truyền thông để kết nối với PLC
+ Có thêm 2 đầu vào Analog và 1 đầu ra Analog so với CPU 224 thông
thường

Hình 2.5 PLC CPU 224XP

4.4 Sơ đồ đấu dây

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

Hình 2.6 Sơ đồ đấu dây chi tiết cho cả hệ thống

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

Hình 2.7 Sơ đồ đấu dây PLC S7-200 CPU 224XP
5. Cấp điều khiển giám sát
Với giao diện người máy HMI (Human Machine Interface) - ở đây chúng em
sử dụng phần mềm Win CC(Windows Control Center) để hỗ trợ người vận hành
theo dõi trạng thái, thông số và diễn biến của quá trình, tình trạng làm việc của các
thiết bị trong hệ thống. Qua đó nhân người vận hành có thể thực hiện thao tác vận
hành và can thiệp từ xa đến các hệ thống điều khiển phía dưới hiện trường.
5.1 Giới thiệu phần mềm HMI – WINCC
• Giới thiệu chung
WinCC (Windows Control Center) là phần mềm tích hợp giao diện người
máy HMI (Human Machine Interface) đầu tiên cho phép kết hợp phần mềm điều
khiển với quá trình tự động hoá. Những thành phần dễ sử dụng của WinCC giúp
tích hợp những ứng dụng mới hoặc có sẵn mà không gặp bất kì trở ngại nào. Đặc
biệt với WinCC, người sử dụng có thể tạo ra một giao diện điều khiển giúp quan sát

mọi hoạt động của quá trình tự động hoá một cách dễ dàng.
Phần mềm này có thể trao đổi dữ liệu trực tiếp với nhiều loại PLC của các
hãng khác nhau như Siemens, Mitsubishi, Allen Bradley, v.v..., nhưng nó đặc biệt
truyền thông rất tốt với PLC của hãng Siemens.

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

WinCC còn có đặc điểm là đặc tính mở. Nó có thể sử dụng một cách dễ dàng
với các phần mềm chuẩn và phần mềm của người sử dụng, tạo nên giao diện ngườimáy đáp ứng nhu cầu thực tế một cách chính xác. Những nhà cung cấp hệ thống có
thể phát triển ứng dụng của họ thông qua giao diện mở của WinCC như một nền
tảng để mở rộng hệ thống.
• Chức năng của Wincc


Điều khiển (Control)



Hiển thị (Display): Trend (Historical), Table...



Cảnh báo (Alarm)



Lưu trữ (Archieve)



In ấn (Report)

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

CHƯƠNG 2: ĐỌC VÀ GHI THAM SỐ CỦA BIẾN TẦN MICROMASTER
BẰNG PLC S7200 THÔNG QUA GIAO THỨC USS
1. SƠ ĐỒ KHỐI

Hình 1.1 Sơ đồ khối của hệ thống

2. SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích
AC

ACCB

CB

-+

M

I

V

M

A+ B+

1L 0.0 0.1 0.2 0.3

.

2L 0.4 0.5 0.6

.

3L 0.7 1.0 1.1

N

L1 AC

CPU 224 XP
MÁY
TÍNH

RS 485

PORT 1
PORT 0
1M 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 2M 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 M L+

BUTTON
GND

BUTTON

+24

BT1

BT2

14
15

14
15

DC1

DC2

Hình 2.1 Sơ đồ đấu nối dây của cả hệ thống
3. CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
3.1. Mô phỏng công nghệ
• Sử dụng 2 máy bơm để bơm nước từ nhà máy nước sạch phân phối tới
các hộ tiêu dùng:
ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

+ Một máy công suất 22,6 KW (ĐC 1)
+ Một máy công suất 22,6 KW (ĐC 2)
• Khi nhấn ON thì khởi động hệ thống:
Áp suất luôn được duy trì ở mức ổn định (4-6 bar), dựa theo tín hiệu
phản hồi của cảm biến áp suất đưa về PLC, khi đó PLC sẽ dùng giao thức
USS để điều khiển hệ biến tần chạy ở các chế độ khác nhau sao cho áp suất
nước luôn được duy trì ổn định.
• Khi áp suất trong khoảng từ 0 -> 4 Bar thì cả ĐC1 và ĐC2 chạy với 100%
công suất để đáp ứng đủ áp suất nước trên đường ống trong giờ cao điểm.
• Khi áp suất từ 4 -> 5 Bar (ổn định 1), thì ĐC 1 sẽ chạy với 100% công
suất, ĐC 2 sẽ chạy với 50% công suất.
• Khi áp suất từ 5 -> 5,5 Bar (ổn định 2) thì ngắt ĐC 2, còn ĐC 1 chạy
100% công suất
• Khi áp suất ở mức 5,5 -> 6 Bar (ổn định 3) thì ĐC 1 chạy chỉ còn 80%
công suất, và ĐC 2 thì vẫn chưa hoạt động.
• Khi áp suất lớn hơn 6 Bar thì cho cả 2 ĐC chạy thêm 10 phút để tránh
trường hợp ĐC bật tắt liên tục, sau đó mới ngắt.

• Khi cả 2 ĐC đã ngắt do áp suất quá cao, thì phải đợi áp suất lui về tới
khoảng 5 Bar thì mới tác động cho động cơ chạy ở mức (ổn định 2).
Quá trình cứ diễn ra như vậy tới khi có sự cố thì dùng các nút dừng
nhanh hoặc dừng toàn bộ hệ thống để tránh những sự cố không mong
muốn. Nếu muốn khởi động lại thì phải nhấn nút On và hệ thống sẽ hoạt
động như bình thường.
3.2. Chương trình điều khiển trên STEP7- Micro/Win

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

Hình 3.1 Bảng địa chỉ Symbol Table chương trình điều khiển
Sau đó kéo các lệnh có trong thư việc của STEP7- Micro/Win và viết chương
trình điều khiển như bên dưới

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5

GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5


GVHD: ThS Vũ Hữu Thích

ĐH Công Nghiệp Hà Nội

LT-TCĐH Điện 1-K5