He thu thap du lieu va truyen so lieu. PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI LIỆU. PS: tài liệu có file lập trình trên S7300 và file mô phỏng trên Wincc7.4

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
—

KHOA ĐIỆN —

BÀI TẬP LỚN
HỆ THU THẬP DỮ LIỆU ĐIỀU
KHIỂN VÀ TRUYỀN SỐ LIỆU
ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN
PHỐI LIỆU
Giáo viên hướng dẫn

: Nguyễn Thu Hà

Nhóm thực hiện đề tài

: Nhóm 2

Lớp

: Điện 4 – K9

Hà Nội - 2017


Bài Tập Lớn

Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu

PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI LIỆU

Giáo Viên Bộ Môn:


Cô: Nguyễn Thu Hà.

Nhóm 2: Lớp Điện 4 – K9 gồm:
 Hoàng Văn Tuấn.

 Nguyễn Thị Tuyết.

 Hoàng Thị Thu.

 Hoàng Thị Nhung.

 Phan Hồng Sơn.
Nhận xét của giáo viên bộ môn.
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................

.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
MỤC LỤC

Trang
2


Bài Tập Lớn
Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu
Lời nói đầu..................................................................................... 3

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 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, giá 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, điều khiển hệ thống phân phối liệu.
Đầu tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo
trong khoa điện, cùng các bạn trong lớp Điện 4-K9 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 em kiến thức để hoàn thành đồ án môn học
này. Mong cô góp ý để em hoàn thành bài tập lớn này được tốt hơn sau này.
Em xin chân thành cảm ơn !

3


Bài Tập Lớn

Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu

Chương 1: Cơ sở lý thuyết
1.1 Phân tích công nghệ
Với đề tài số 2 được đưa ra “ điều khiển hệ thống phân phối liệu “ cho thấy
hệ thống toàn bộ được điều khiển tự động với phần mềm giúp cho hệ thống sẽ tự
động làm việc mà không cần phải sử dụng bằng tay. Do vậy ta thêm cảm biến S4
dùng để phát hiện ô tô , xem ô tô đã vào đúng vị trí chưa (vị trí của cảm biến
S3) và đèn RUN báo hệ thống đang hoạt động.
Với mô hình hệ thống phân phối liệu được đưa ra trong đề tài ta có thể thấy
khi nhấn nút START thì hệ thống bắt đầu khởi động, đèn RUN sáng.
 Giả sử 1: Ban đầu Silo chưa có nguyên liệu, cảm biến báo cạn nguyên liệu S1

tác động làm van V2 mở, nguyên liệu được đổ vào Silo.
Sau khi nguyên liệu được đổ đầy Silo, cảm biến báo đầy nguyên liệu S2 tác
động làm đóng van V2 ngừng cung cấp nguyên liệu cho Silo. Đồng thời mở van
V1 và khởi động băng tải BT1 BT2 để chuyển nguyên liệu đến oto, nếu oto đang
ở đúng vị trí S4 và cảm biến S3 chưa tác động.
Khi ô tô được đổ đầy nguyên liệu, cảm biến cân nặng S3 (5 tấn) tác động
làm đóng van V1 và dừng băng tải BT1 Bt2, ngừng chuyển nguyên liệu cho oto.
Ô tô di chuyển ra khỏi vị trí S4, cảm biến S3 S4 không bị tác động nữa,
chuẩn bị cho quá trình tiếp theo.
 Giả sử 2: Ban đầu Silo đầy nguyên liệu, cảm biến báo cạn S1 và cảm biến báo
đầy S2 không bị tác động.
Ô tô đi đến vị trí S4, cảm biến S4 tác động làm mở van V1 và khởi động
băng tải BT1 BT2 để chuyển nguyên liệu đến oto.
Khi ô tô được đổ đầy nguyên liệu, cảm biến cân nặng S3 (5 tấn) tác động
làm đóng van V1 và dừng băng tải BT1 BT2, ngừng chuyển nguyên liệu cho ô
tô.
Ô tô di chuyển ra khỏi vị trí S4, cảm biến S3 S4 không bị tác động nữa,
chuẩn bị cho quá trình tiếp theo.
4


Bài Tập Lớn
Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu
Ấn nút STOP để dừng hệ thống, đèn RUN tắt.
1.2 Tìm hiểu về PLC S7-300
1.2.1 Khái quát về PLC S7-300
PLC S7 – 300: Loại trung bình, thích hợp cho những ứng dụng vừa phải.
Định nghĩa: Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic
controller) là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển
số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thực hiện thuật toán đó

bằng mạch số.
Ưu điểm:
• Nhỏ gọn.
• Dễ thay đổi thuật toán.
• Dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với PLC khác
hoặc với máy tính).
Các bộ phận chính của PLC:
• Bộ xử lí trung tâm (CPU)
• Hệ điều hành.
• Bộ nhớ chương trình.
• Các cổng vào ra …

5


Bài Tập Lớn

Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu

Hình 1.2.1.1: Nguyên lí chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả
trình (PLC).

Cấu trúc bộ nhớ của CPU. Bộ nhớ của S7 – 300 được chia làm 3 vùng
chính:
 Vùng chứa chương trình ứng dụng: được chia làm 3 miền:
OB (Organization block): Miền chứa chương trình tổ chức.
FC (Function): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm có
biến hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó.
FB (Function block): Miền chứa chương trình con, được tổ chức thành
hàm, có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác.

 Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng.
I (Process image input): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng vào số.
Q (Process image output): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số.
M: Miền các biến cờ. Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ này để lưu
giữ các tham số cần thiết và có thể truy nhập nó theo bit (M), byte (MB), bit
(M), byte (MB), từ (MW) hay (MW) hay từ kép (MD).

6


Bài Tập Lớn
Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu
T: Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) (Timer) bao gồm việc lưu giữ giá
trị thời gian đặt trước (PV: Preset value), (PV: Preset value), giá trị đếm thời
gian tức thời (CV: Current value) (CV: Current value).
+ DO: Digital Output
+ DI/DO: Digital In/Output
+ AI: Analog Input
+ AO: Analog Output C: Miền nhớ phục vụ bộ đếm (Counter), (Counter),
bao gồm việc lưu giữ giá trị đặt trước, giá trị đếm tức thời, giá trị logic đầu ra
của bộ đếm.
PI: Miền địa chỉ cổng vào của các module tương tự.
PQ: Miền địa chỉ cổng ra cho các module tương tự.
 Vùng chứa các khối dữ liệu. Được chia thành 2 loại:
DB (Data block): Miền chứa các dữ liệu được tổ chức thành khối. Kính
thước và số lượng khối do người sử dụng quy định, phù hợp với từng bài toán
điều khiển.
L (Local data block): Miền dữ liệu địa phương, được các khối chương trình
OB, FC, FB OB, FC, FB tổ chức, sử dụng cho các biến nháp tức thời và trao đổi
dữ liệu của biến hình thức với những khối chương trình đã gọi nó. Nội dung của

một số dữ liệu trong miền nhớ này sẽ bị xóa khi kết thúc chương trình tương ứng
trong OB, FC, FB.
1.2.2 Các modul mở rộng
Được chia thành 5 loại chính sau:
Nguồn nuôi (PS: Power Supply): Cung cấp nguồn cho CPU và các module
khác.
SM (Signal Module): Module tín hiệu vào ra, bao gồm:
• DI: Digital Input
• AI/AO: Analog In/Output
• IM (Interface Module): Module ghép nối.
• FM (Function Module): Module điều khiển riêng: điều khiển Servo,
…
7


Bài Tập Lớn
Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu
• CP (Communication Module): Module truyền thông.

Hình 1.2.2.1: Hình ảnh thực tế các module mở rộng của PLC S7-300.

Tuỳ theo quá trình tự động hoá đòi hỏi số lượng đầu vào và đầu ra ta phải
lắp thêm bao nhiêu module mở rộng cũng như loại module cho phù hợp. Tối đa
có thể gá thêm 32 module vào ra trên 4 panen (rãnh), trên mỗi panen ngoài
module nguồn, CPU và module ghép nối còn gá được 8 các module về bên phải.
Thường Step 7-300 sử dụng các module sau:
Module nguồn PS (3 loại: 2A, 3A, 5A)
Module ghép nối IM (Intefare Module): Hệ thu thập dữ liệu và truyền số
liệu.
Module tín hiệu SM (Signal Module):

• Vào số: 8 kênh, 16 kênh, 32 kênh.
• Ra số: 8 kênh, 16 kênh, 32 kênh.
• Vào, ra số: 8 kênh vào 8 kênh ra, 16 kênh vào 16 kênh ra.
• Vào tương tự: 2 kênh, 4 kênh, 8 kênh.
• Ra tương tự: 2 kênh, 4 kênh, 8 kênh.
• Vào, ra tương tự: 2 kênh vào 2 kênh ra, 4 kênh vào 4 kênh ra.
• Module hàm FM (Function Module).
• Đếm tốc độ cao.
8


Bài Tập Lớn
Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu
• Truyền thông CP 340, CP340-1, CP341.
Module điều khiển CP (Control Module):
• Module điều khiển PID.
• Module điều khiển Fuzzy.
• Module điều khiển rô bot.
• Module điều khiển động cơ bước.
Trong PLC có những bộ phận được gán địa chỉ đơn như bộ thời gian (T),
bộ đếm (C)... chỉ cần một chữ cái đó kèm theo một số là đủ, ví dụ: T1, C32...
Các địa chỉ đầu vào và đầu ra cùng với các module chức năng có cách gán địa
chỉ giống nhau. Địa chỉ phụ thuộc vào vị trí gá của module trên Panen. Chỗ gá
module trên panen gọi là khe (Slot), các khe đều có đánh số, khe số 1 là khe đầu
tiên của và cứ thế tiếp tục.
Khi gá module số vào, ra lên một khe nào lập tức nó được mạng địa chỉ
byte của khe đó, mỗi khe có 4 byte địa chỉ.
Trên mỗi module thì mỗi đầu vào, ra là một kênh, các kênh đều có địa chỉ
bit là 0 đến 7.
Địa chỉ của mỗi đầu vào, ra là số ghép của địa chỉ byte và địa chỉ kênh, địa

chỉ byte đứng trước, địa chỉ kênh đứng sau, giữa hai số có dấu chấm. Khi
module gá trên khe thì địa chỉ được tính từ byte đầu của khe, các đầu vào và ra
của một khe có cùng địa chỉ.
Địa chỉ khe và kênh trên module số.
Ví dụ: Module 2 đầu vào, 2 đầu ra số gá vào khe số 5 rãnh 0 có địa chỉ là
I4.0, I4.1 và Q4.0, Q4.1.
Module số có thể được gá trên bất kỳ khe nào trên panen của PLC.
Địa chỉ vào ra trên module tương tự Trong PLC S7-300 người ta dùng 16
bit (một word) cho một kênh. Một khe có 8 kênh với địa chỉ đầu tiên là PIW256
hoặc PQW256 (byte 256 và 257) cho đến PIW766 hoặc PQW766.
Module tương tự có thể được gá vào bất kỳ khe nào trên panen của PLC,
các khe trống bao giờ cũng có trạng thái tín hiệu “0”.
Ví dụ: Một module tương tự 2 vào, 1 ra gá vào khe số 6 rãnh 0 có địa chỉ là
PIW288, PIW290, PQW288.
9


Bài Tập Lớn
Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu
1.3 Tìm hiểu về HMI (Wincc của simen)
1.3.1 Giới thiệu phần mềm Wincc.

Hình 1.3.1.1: Giao diện phần mềm wincc.
Phần mềm WinCC của Siemens là một phần mềm chuyên dụng để xây
dựng giao diện điều khiển HMI (Human Machine Interface) cũng như phục vụ
việc xử lý và lưu trữ dữ liệu trong một hệ thống SCADA (Supervisory Control
And Data Aquisition) thuộc chuyên ngành tự động hóa.
WinCC là chữ viết tắt của Windows Control Center (Trung tâm điều khiển
chạy trên nền Windows), nói cách khác, nó cung cấp các công cụ phần mềm để
thiết lập một giao diện điều khiển chạy trên các hệ điều hành của Microsoft như

Windows NT hay Windows 2000, XP, Vista 32bit (Not SP1). Trong dòng các
sản phẩm thiết kế giao diện phục vụ cho vận hành và giám sát, WinCC thuộc thứ
hạng SCADA (SCADA class) với những chức năng hữu hiệu cho việc điều
khiển.
WinCC là một hệ thống HMI (Human Machine Interface: tức là giao diện
giữa người và máy) cho phép các hoạt động và chấp hành của các quy trình chạy
trong máy. Truyền thông giữa WinCC và máy diễn ra thông một hệ thống tự
động.
WinCC được dùng để hiện thị quá trình và cấu hình một giao diện đồ hoạ
người dùng. Bạn sẽ sử dụng giao diện người dùng để hoạt động và quan sát quá
trình. WinCC cung cấp các khả năng sau:

10


Bài Tập Lớn
Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu
• WinCC cho phép bạn quan sát quá trình. Quá trình này được hiển thị đồ hoạ
trên màn hình. Màn hình hiển thị được cập nhật mỗi lần một trạng thái trong
quá trình thay đổi.
• WinCC cho phép bạn vận hành quy trình. Ví dụ, bạn có thể chỉ ra một điểm
đặt từ giao diện người dùng hoặc bạn có thể mở một van
• WinCC cho phép bạn giám sát quá trình. Một cảnh báo sẽ báo hiệu một cách
tự động trong sự kiện của một trạng thái quá trình nghiêm trọng. Nếu một giá
trị được định nghĩa trước bị vượt quá, một thông báo sẽ xuất hiện trên màn
hình.
• WinCC cho phép bạn lưu trữ quá trình. Khi làm việc với WinCC, những giá
trị quá trình có thể hoặc được in ra hoặc được lưu trữ theo kiểu điện tử. Điều
này tạo điều kiện cho thu thập thông tin của quy trình và cho phép truy cập
tiếp theo đến dữ liệu sản sinh ra trong quá khứ.

WinCC sử dụng công nghệ phần mềm mới nhất. Nhờ sự cộng tác chặt chẽ
giữa Siemens và Microsoff, người dùng có thể yên tâm với sự phát triển của
công nghệ phần mềm mà Microsoft là người dẫn đầu.
Hệ thống khách/chủ với các chức năng SCADA.
Ngay từ hệ thống WinCC cơ sở đã có thể cung cấp tất cả các chức năng để
người dùng có thể khởi động các yêu cầu hiển thị phức tạp. Việc gọi những hình
ảnh (picture), các cảnh báo (alarm), đồ thị trạng thái (trend), các báo cáo (report)
có thể dễ dàng được thiết lập.
Có thể nâng cấp mở rộng dễ dàng từ đơn giản đến phức tạp.
WinCC là một mô đun trong hệ thống tự động hóa, vì thế, có thể sử dụng
nó để mở rộng hệ thống một cách linh hoạt từ đơn giản đến phức tạp từ hệ thống
với một máy tính giám sát tới hệ thống nhiều máy giám sát, hay hệ thống có cấu
trúc phân tán với nhiều máy chủ (server).
Có thể phát triển tùy theo từng lĩnh vực công nghiệp hoặc từng yêu cầu
công nghệ.
Một loạt các mô đun phần mềm mở rộng định hướng cho từng loại ứng
dụng đã được phát triển sẵn để người dùng lựa chọn khi cần.
Máy tính (Computer): Quản lý tất cả các trạm (WorkStation) và trạm chủ
(Server) nằm trong Project

11


Bài Tập Lớn
Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu
Quản lý tag (Tag Managerment): Là khu vực quản lý tất cả các kênh, các
quan hệ Logic, các tag (biến) quá trình (Tag process), tag (biến) trung gian trong
PLC (Tag Internal) và nhóm các nhóm tag (Tag Groups).
Loại dữ liệu (Data Types): Chứa các loại dữ liệu được gán cho các Tag và
các kênh khác nhau.

Các trình soạn thảo Editor: Các trình soạn thảo được liệt kê trong vùng này
dùng để soạn thảo và điều khiển một dự án hoàn chỉnh, chức năng các bộ soạn
thảo cho như bảng sau:

Hình 1.3.1.2: Bộ soạn thảo trong wincc.
Tất cả các Modul này đều thuộc hệ thống WinCC nhưng nếu không cần
thiết thì không nhất thiết phải cài đặt hết.
Tag (Biến) Tags WinCC là phần tử trung tâm để truy nhập các giá trị quá
trình. Trong một dự án, chúng nhận một tên và một kiểu dữ liệu duy nhất. Kết
nối logic sẽ được gán với WinCC. Kết nối này xác định rằng kênh nào sẽ chuyển
giao giá trị quá trình cho các biến.
Các biến được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu toàn dự án. Khi một chế độ của
WinCC khởi động, tất cả các biến trong một dự án được nạp và cấu trúc Run –
12


Bài Tập Lớn
Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu
time tương ứng được thiết lập. Mỗi biến được lưu trữ trong quản lí dữ liệu theo
một kiểu dữ liệu chuẩn.
WinCC làm việc với 3 loại Tag:
• Tag nội (Internal Tag): Là Tag không được kết nối với quá trình dùng để quản
lý dữ liệu bên trong 1 project.
• Tag quá trình (Process Tag): Là Tag được dùng để trao đổi dữ liệu giữa
WinCC và quá trình tự động. Thuộc tính của Tag phụ thuộc vào driver sử
dụng.
• Tag hệ thống (System Tag): Bắt đầu với ký tự , dùng để quản lý Project,
không thể xóa hay chỉnh sửa System Tag.
WinCC quản lý các tag này theo 2 kiểu:
• Kiểu nhóm (Tag group)

• Kiểu cấu trúc (Structure Type)
Nhóm biến chứa tất cả các biến có kết nối logic lẫn nhau. Các kiểu dữ liệu
biến phải gán một trong các kiểu dữ liệu sau cho mỗi biến được định cấu hình.
Việc gán kiểu dữ liệu cho biến được thực hiện trong khi tạo một biến mới. Kiểu
dữ liệu của một biến độc lập với kiểu biến (biến nội hay biến quá trình). Trong
WinCC, một kiểu dữ liệu nào đó cũng đều có thể được chuyển đổi thành kiểu
khác bằng cách điều chỉnh lại dạng. Các kiểu dữ liệu (data Types) có trong
WinCC:
Binary Tag: kiểu nhị phân.
Signed 8 – Bit Value: kiểu 8 bit có dấu.
Unsigned 8 – Bit Value: kiểu 8 bit không dấu.
Signed 16 – Bit Value: kiểu 16 bit có dấu.
Unsigned 16 – Bit Value: kiểu 16 bit không dấu.
Signed 32 – Bit Value: kiểu 32 bit có dấu.
Unsigned 32 – Bit Value: kiểu 32 bit không dấu.
Floating Point Number 32 bit IEEE 754: kiểu số thực 32 bit theo tiêu chuẩn
IEEE 754.

13


Bài Tập Lớn
Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu
Floating Point Number 64 bit IEEE 754: kiểu số thực 64 bit theo tiêu chuẩn
IEEE 754.
Text Tag 8 bit character set: kiểu ký tự 8 bit.
Text Tag 16 bit character set: kiểu ký tự 16 bit.
1.3.2 Những ưu điểm của Wincc.
WinCC kết hợp các bí quyết của Siemens, công ty hàng đầu trong tự động
hóa quá trình, và năng lực của Microsoft, công ty hàng đầu trong việc phát trỉên

phần mềm cho PC. Ngoài khả năng thích ứng cho việc xây dựng các hệ thống có
quy mô lớn nhỏ khác nhau, WinCC còn có thể dễ dàng tích hợp với những ứng
dụng có quy mô toàn công ty như việc tích hợp với những hệ thống cấp cao như
MES (Manufacturing Excution System - Hệ thống quản lý việc thực hiện sản
suất) và ERP (Enterprise Resource Planning). WinCC cũng có thể sử dụng trên
cơ sở quy mô toàn cầu nhờ hệ thống trợ giúp của Siemens có mặt khắp nơi trên
thế giới. Ở Việt Nam hệ thống của Siemens được tài trợ đưa vào hệ đào tạo
chính thức.

Chương 2 : Thiết kế hệ thống.
2.1 Lựa chọn thiết bị


PLC.

Hình 2.1.1: PLC S7-300 với CPU 314 IFM

14


Bài Tập Lớn
Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu
Trong nội dung của đề tài này nhóm chúng em chọn PLC S7-300 của simen
với CPU 314 IFM, gồm 20 đầu vào số,16 đầu ra số, 4 ngõ vào tương tự tích hợp
sẵn PIW128, PIW130, PIW132, PIW134 1 ngõ ra tương tự tích hợp sắn.
 Động cơ điện.

Hình 2.1.2: Động cơ không đồng bộ ba pha
Với đề tài này em chọn động cơ không đồng bộ 3 pha có thông số sau:
Hãng sản xuất: Seimens

Điện áp định mức : 400(V)
Dòng điện định mức 0.56A
Công suất định mức của động cơ: 0.18(kW).
Hệ số công suất Cosphi=0,77.
Tần số định mức :50Hz
Tốc độ định mức của động cơ: 1350vòng/phút
 Van điện từ .

15


Bài Tập Lớn

Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu

Hình 2.1.3: Van điện từ.
Căn cứ vào nội dung của đề tài nhóm chúng em chọn và sử dụng loại van
đó là van điện từ.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Van điện từ - Solenoid Valve.
Van điện từ có nhiều loại, cấu tạo cũng khác biệt nhau. Van điện từ là van
hoạt động điện cơ. Van được điều khiển bởi dòng điện thông qua tác dụng của
lực điện từ. Đối với loại van 2 cửa, cửa ra và cửa vào sẽ được đóng mở thay
phiên nhau (nghĩa là cửa vào đóng thì cửa ra mở và ngược lại).
 Cảm biến: Gồm 3 loại cảm biến.
Cảm biến đo mức: Lựa chọn cảm biến tiệm cận.

16


Bài Tập Lớn

Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu
Hình 2.1.4: Cảm biến tiệm cận Omron.

Nguyên tắc hoạt động: Phát hiện theo nguyên tắc tĩnh điện (sự thay đổi
điện dung giữa vật cảm biến và đầu sensor), có thể phát hiện tất cả vật.
Mặc dù khá đa dạng về chủng loại, song cơ bản thì van điện từ hoạt động
theo một nguyên lý chung.
Là có 1 cuộn điện, trong đó có 1 lõi săt và 1 lò so nén vào lõi sắt đó, lõi sắt
đó lại tỳ vào đầu 1 gioăng cao su. Như vậy, bình thường không có điện thì lò so
ép vào lõi sắt, để đóng van. Khi có dòng điện vào, cuộn dây sinh từ trường hút
lõi sắt ra, từ trường này đủ mạnh thắng được lò so, khi đó van mở ra (Loại Van
điện từ thường đóng – NC)
Cảm biến thu phát độc lập: Lựa chọn cảm biến hồng ngoại thu phát
độc lập.

Hình 2.1.5: Cảm biến thu phát độc lập.

Nguyên tắc hoạt động: Có 2 đầu 1 đầu phát tín hiệu và 1 đầu thu tín hiệu,
khi có vật cảm ở giữa hai đầu tín hiệu thu – phát, cảm biến sẽ tác động. Dùng để
phát hiện vật cảm (oto).
Cảm biến khối lượng.

17


Bài Tập Lớn

Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu

Hình 2.1.6: Cảm biến khối lượng.

Nguyên tắc hoạt động: Khi đặt một vật đủ nặng (vd: 5 tấn) lên trên cảm
biến, cảm biến sẽ tác động.
 Khởi động từ
Khởi động từ là một loại khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng –
ngắt, đảo chiều và bảo vệ quá tải (nếu có lắp thểm rơle nhiệt) các động cơ không
đồng bộ ba pha rôto lồng sóc. Khởi động từ có một Contactor gọi là khởi động
từ đơn thường để đóng – ngắt động cơ điện. Khởi động từ có hai Contactor là
khởi động từ kép dùng để thay đổi chiều quay của động cơ gọi là khởi động từ
đảo chiều. Muốn bảo vệ ngắn mạch phải lắp thêm cầu chì.

18


Bài Tập Lớn

Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu
Hình 2.1.7:Khởi động từ.

Khi cung cấp điện áp cho cuộn dây bằng nhấn nút khởi động M, cuộn hây
Contactor có điện hút lõi thép di động và mạch từ khép kín lại: Làm đóng các
tiếp điể chính để khởi động động cơ và đóng tiếp điểm phụ thường hở để duy trì
mạch điều khiển khi buông tay khỏi nút nhấn khởi động. Khi nhấn nút dừng D,
khởi động từ bị ngắt điện, dưới tác dụng của lò xo nén làm phần lõi di động trở
về vị trí ban đầu; các tiếp điểm trở về trạng thái thường hở. Động cơ dừng hoạt
động. Khi có sự cố quá tải động cơ, Rơle nhiệt sẽ thao tác làm ngắt mạch điện
cuộn dây, do đó cũng ngắt khởi động từ và dừng động cơ điện.

2.2



Xây dựng sơ đồ khối

Thuật toán chương trình điều khiển hệ thống.
Main

Khởi động và dừng hệ
thống

Điều khiển hệ thống phân
phối liệu

END


Thuật toán khởi động và dừng hệ thống.
Khởi động và dừng hệ
thống

Q0.0 = 0

Sai

Đúng
I0.0 = 1, khởi động hệ
thống
19

TG = 1

I0.1 = 1, dừng hệ thống


Bài Tập Lớn

Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu

TG = 0

Q0.0 = 1, đèn RUN sáng.

Q0.0 = 0, đèn RUN tắt.

K_END



Thuật toán điều khiển hệ thống phân phối liệu

Điều khiển hệ thống phân phối
liệu

TG = 1

Sai

Đúng
Nhận tín hiệu từ cảm biến: S1 = X
S1 = 120

Bài Tập Lớn

Q0.2 = 1, van V2 mở.

Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu

Sai

Đúng

Nhận tín hiệu từ cảm biến: S4 = y

S4 = 1

Nhận tín hiệu từ cảm biến: S2 = 1

Sai

Đúng
Q0.1 = 1, van V1, SM1, SM2 mở
Q0.2 = 0, van V2 đóng.

Q0.1 = 0, van V1, SM1, SM2
đóng.

Nhận tín hiệu từ cảm biến: S3 = 1

Đ_END

2.3

Mạch lực, bảng định địa chỉ và sơ đồ đấu dây, thực hiện bài toán
điều khiển.

21


Bài Tập Lớn

Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu

2.3.1 Mạch lực.

Hình 2.3.1.1: Mạch lực.
2.3.2 Bảng định địa chỉ.

Địa

Ký hiệu

Chức năng

I0.0

START

Nút bấm khởi động hệ thống

I0.1

STOP

Nút bấm dừng hệ thống

I0.2

S1

Cảm biến báo Silo cạn

I0.3

S2

Cảm biến báo Silo đầy

I0.4

S3

Cảm biến cân trọng lượng oto

I0.5

S4

Cảm biến phát hiện oto

Q0.0

RUN

Đèn báo hệ thống hoạt động

Q0.1

V1, SM1,
SM2

Điều khiển van V1, động cơ SM1 và SM2

Q0.2

V2

Điều khiển van V2

chỉ

22


Bài Tập Lớn

Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu

2.3.3 Sơ đồ đấu dây.

START
STOP
S1
S2
S3
S4

+
24
V

L

I0.0

Q0.0

RUN

I0.1

Q0.1

V1, SM1,
SM2

I0.2

Q0.2

V2

I0.3

S7 – 300
CPU 314 IFM

I0.4
…
I0.5
…

-

+

L+

M

M

2.3.4 Thực hiện bài toán điều khiển.
 Chương trình

23

24V
-

Bài Tập Lớn

Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu

24


Bài Tập Lớn

Hệ thu thập dữ liệu điều khiển và truyền số liệu

 Mô phỏng trên wincc (HMI).

Hình 2.3.4.1: Thiết kế mô phỏn trên wincc.

2.4

Trình bày về giao thức truyền thông trong hệ thống.
25