Bài tập lớn điều khiển lập trình PLC:Ứng dụng PLC của Siemens đo và điều khiển áp suất trên đường ống của hệ thống cấp nước sạch.

BỘ CÔNG THƯƠNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC
Số : …………
Họ và tên HS-SV :
Lớp : ĐH ĐIỆN-5
Khoá : ……………………K10………………………… Khoa : ……Điện
Giáo viên hướng dẫn:..................
NỘI DUNG
Đề tài: Ứng dụng PLC của Siemens đo và điều khiển áp suất trên đường ống của
hệ thống cấp nước sạch.
PHẦN THUYẾT MINH
Yêu cầu về bố cục nội dung:
1: Phân tích yêu cầu công nghệ
- Khảo sát và chọn công nghệ trong thực tiễn ứng dụng hệ thống điều
áp suất trên đường ống
- Tính chọn các thiết bị trên mô hình đã chọn (cấu tạo, nguyên lý, sơ
đồ chân..)
- Vẽ sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý mạch lực, mạch cách ly
- Xác định chu trình cần điều khiển
2: Vẽ sơ đồ ghép nối hệ thống với PLC
- Xác định các biến cần điều khiển
- Lập bảng địa chỉ
- Vẽ sơ đồ đấu dây
3: Thiết lập lưu đồ thuật toán

4: Viết chương trình điều khiển trên PLC
Yêu cầu về thời gian :
Ngày giao đề
TRƯỞNG BỘ MÔN

Ngày hoàn thành
Giáo viên hướng dẫn


Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU...........................................................................................1
Chương I: Phân tích yêu cầu công nghệ........................................................4
1. Khảo sát và chọn công nghệ trong thực tiễn ứng dụng hệ thống điều áp
suất trên đường ống....................................................................................4
2. Chọn các thiết bị trên mô hình...............................................................5
a) PLC – S7 200-CPU224.......................................................................5
b) Biến tần Siemen Sinamic G120........................................................12
c) Module Analog EM 235 và sơ đồ chân............................................13
d) Cảm biến áp suất..................................................................................21
3. Sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý mạch lực, mạch cách ly......................22
a) Sơ đồ khối hệ thống:.........................................................................22
b) Sơ đồ nguyên lí mạch lực.................................................................23
c) Chu trình điều khiển:........................................................................23
Chương II: Vẽ sơ đồ ghép nối hệ thống với PLC........................................24
1. Xác định các biến điều khiển...............................................................25
2. Vẽ sơ đồ đấu dây..................................................................................26

Chương III: Lưu đồ thuật toán....................................................................28
Chương IV: Viết chương trình điều khiển trên PLC...................................34
1. Chương trình chính..............................................................................34
2. Chương trình con.................................................................................38
3. Cài đặt thông số biến tần G120............................................................38

GVHD:TỐNG THỊ LÝ

2


Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

LỜI NÓI ĐẦU
Như đã biết, nước ta hiện nay đang trong quá trình công nghiệp hóa,
hiện đại hóa. Vì thế, tự động hóa sản xuất đóng vai trò quan trọng, tự động
hóa giúp tăng năng suất, tăng độ chính xác và do đó tăng hiệu quả quá trình
sản xuất. Để có thể thực hiện tự động hóa sản xuất, bên cạnh các máy móc
cơ khí hay điện, các dây chuyền sản xuất…v.v, cũng cần thiết phải có các
bộ điều khiển để điều khiển chúng. PLC là một trong các bộ điều khiển đáp
ứng đươc yêu cầu đó.
PLC (Program Logical Controller) (hay bộ điều khiển Logic có thể
lập trình được), là một thiết bị điều khiển đa năng được dùng rộng rãi trong
công nghiệp để điều khiển hệ thống theo một chương trình được viết bởi
người sử dụng. Nhờ họat động theo chương trình nên PLC có thể được ứng
dụng để điều khiển nhiều thiết bị máy móc khác nhau. Chỉ cần thay đổi
chương trình điều khiển và cách kết nối thì ta đã có thể dùng chính PLC đó
để điều khiển thiết bị, hay máy móc khác. Cũng như vậy, nếu muốn tay đổi

quy luật hoạt động của máy móc, thiết bị hay hệ thống sản xuất tự động, rất
đơn giản, chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển. Các đối tượng mà PLC
có thể điều khiển được rất đa dạng, từ máy bơm, máy cắt, máy khoan, lò
nhiệt…đến các hệ thống phức tạp như : băng tải, hệ thống chuyển mạch tự
động (ATS), thang máy, dây chuyền sản xuất…v.v PLC có thể điều khiển
theo các quy luật khác nhau đối với các đối tượng của nó

GVHD:TỐNG THỊ LÝ

3


Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Chương I: Phân tích yêu cầu công nghệ
1. Khảo sát và chọn công nghệ trong thực tiễn ứng dụng hệ thống
điều áp suất trên đường ống
Nước có một vai trò hết sức quan trọng trong hoạt động sinh hoạt hàng
ngày của chúng ta và không thể thiếu với cuộc sống mọi người. Trong hệ
thống cung cấp nước sạch của thành phố, khu đô thị, khu dân cư, nhà cao
tầng… việc nhu cầu sử dụng nước luôn luôn thay đổi theo từng thời điểm
dẫn đến áp lực trên đường ống thay đổi. Trong giờ thấp điểm rất ít người sử
dụng, áp lực trên đường ống tăng có thể phá vỡ đường ống, ngược lại trong
giờ cao điểm lượng sử dụng nước nhiều làm áp lực của hệ thống giảm dẫn
đến ảnh hưởng đến lưu lượng của các hộ tiêu thụ và đặc biệt những hộ ở
cuối nguồn có thể không có nước để sử dụng. Để giải quyết vấn đề này,
phương pháp cổ điển là xây dựng các tháp nước trên cao hoặc đối với nhà
cao tầng sử dụng các bể chưa nước trên tầng mái để tạo ra áp lực nước theo

yêu cầu và việc khống chế mức nước sử dụng các phao hoặc rơ le mức.
Phương pháp này khá đơn giản, dễ thực hiện, thiết bị sử dụng thô sơ, nhờ
có tháp nước nên dự trữ được nước khi nguồn nước sự cố. Nhưng nhược
điểm rất lớn đó là chi phí xây dựng tháp cao, chiếm một không gian rất lớn
và công tác vệ sinh, bảo trì bảo dưỡng rất khó khăn, an toàn thấp, Nước từ
tháp sẻ tự chảy đến từng vòi nước với áp lực và vận tốc nước không đồng
đều (Các tầng phía trên gần sẽ yếu hơn các tầng phía dưới). Để ổn định áp
lực ta cần có một cảm biến áp suất đặt ngay điểm cần ổn định, cảm biến
áp suất sẽ chuyển đổi tín hiệu áp lực thành tín hiệu điện, làm khâu phản hồi
đưa về bộ điều khiển áp suất, bộ điều khiển áp suất căn cứ vào giá trị áp
suất đặt (áp suất mong muốn) và giá trị thực tế được phản hồi từ cảm biến
đưa về bộ điều khiển PLC, bộ điều khiển PLC sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển
cho biến tần, biến tần sẽ thay đổi tần số và điện áp vào động cơ làm cho tốc
độ động cơ thay đổi sao cho áp suất trên đường ống ổn định. Khi lưu lượng
người sử dụng tăng lên làm áp lực hệ thống giảm xuống thì qua cảm biến
áp suất đưa tín hiệu về bộ điều khiển PLC, bộ điều khiển PLC sẽ tăng tín
hiệu điều khiển làm tăng tần số và điện áp nguồn ra của biến tần, dẫn đến
tăng tốc độ của động cơ làm tăng áp suất và lưu lượng nước về giá trị đặt.
Khi lưu lượng người sử dụng giảm xuống làm áp lực hệ thống tăng lên thì
GVHD:TỐNG THỊ LÝ

4


Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

qua cảm biến áp suất đưa tín hiệu về bộ điều khiển, bộ điều khiển sẽ giảm
tín hiệu điều khiển làm giảm tần số và điện áp nguồn ra của biến tần, dẫn

đến giảm tốc độ của động cơ làm giảm áp suất và lưu lượng nước về giá trị
đặt

Biểu đồ minh họa hoạt động điều khiển bơm

Từ quá trình tìm hiểu, chúng em đã xây dựng mô hình : Hệ Thống Bơm
Mô hình có 3 bơm, 1 biến tần G120 và 1 PLC S7 200-CPU224 của hãng
SIMEN .
+Biến tần G120 (SIEMENS) được sử dụng cho động cơ 1, công suất tiêu
thụ của động cơ sẽ được biến tần điều chỉnh cho phù hợp với nhu cầu phụ
tải.Hai động cơ còn lại sẽ sử dụng chạy nền nếu sau này phụ tải phát triển
lớn lên.
+Một cảm biến áp suất được đặt tại vị trí cần giám sát để đo áp suất nước
đưa về hệ thống điều khiển.Chúng em sử dụng cảm biến áp suất hãng
Omron ngõ dòng ra 4-20mA
+Hệ thống điều khiển là 01 PLC – S7 200-CPU224 (SIEMENS), Module
Analog EM 235 xử lí tín hiệu từ cảm phụ vụ quá trình điều khiển và giám
sát.
2. Chọn các thiết bị trên mô hình
a) PLC – S7 200-CPU224

Nguyên lí hoạt động
Khi thiết bị được kích hoạt (trạng thái ON hoặc OFF do thiết bị
điều khiển vật lý bên ngoài). Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục
GVHD:TỐNG THỊ LÝ

5


Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

lặp chương trình (vòng lặp) do người dùng cài đặt sẵn và chờ các
tín hiệu xuất hiện ở ngõ vào và xuất ra các tín hiệu ở ngõ ra.

Cấu trúc chung họ S7 – 200, CPU 224.

Hình ảnh PLC s7-200-CPU 224

Tổng số I/O max tương đối lớn, khoảng 256 I/O. Số module mở rộng tùy
theo CPU có thể lên đến tối đa 7 module.
Tích hợp nhiều chức năng đặc biệt trên CPU như ngõ ra xung, high speed
counter, đồng hồ thời gian thực, . .v.v.
Module mở rộng đa dạng, nhiều chủng loại như analog, xử lý nhiệt độ,
điều khiển vị trí, module mạng ..v.v.
 Các thành phần CPU:
Đặc điểm của CPU 224:
Kích thướt: 120.5mm x 80mm x 62mm
Dung lượng bộ nhớ chương trình: 4096 words
Dung lượng bộ nhớ dữ liệu: 2560 words
Bộ nhớ loại EEFROM
Có 14 cổng vào, 10 cổng ra.
Có thể thêm vào 14 modul mở rộng kể cả modul Analog.
Tốc độ xử lý một lệnh logic Boole 0.37đs
Có 256 timer , 256 counter, các hàm số học trên số nguyên và số
thực.
Có 6 bộ đếm tốc độ cao, tần số đếm 20 KHz
Có 2 bộ phát xung nhanh kiểu PTO và PWM, tần số 20 KHz chỉ ở
các CPU DC.

Có 2 bộ điều chỉnh tương tự.
Các ngắt: phần cứng, theo thời gian, truyền thông,…
Đồng hồ thời gian thực.
GVHD:TỐNG THỊ LÝ

6


Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

-

Chương trình được bảo vệ bằng Password.
Toàn bộ dung lượng nhớ không bị mất dữ liệu 190 giờ khi PLC bị
mất điện.

Kết nối dây cho PLC hoạt động

Cấp nguồn:

Chú ý: phân biệt loại cấp nguồn nuôi cho PLC.
Loại DC nguồn nuôi có kí hiệu là M, L+
Loại AC nguồn nuôi có kí hiệu là N, L1.
Ngõ vào:
Giả sử cần kết nối 1 công tắc, hoặc 1 nút nhấn cho Ngõ vào PLC

GVHD:TỐNG THỊ LÝ

7


Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Chân 1M, 2M nối chung với chân M.
Chân L+ nối vào 1 đầu của tiếp điểm, đầu còn lại của tiếp điểm nối
vào các Ngõ vào I trên PLC.

Ngõ ra:
Kết nối PLC điều khiển đèn Light, điều khiển Relay, các cơ cấu chấp
hành khác,…

GVHD:TỐNG THỊ LÝ

8


Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Chân 1L, 2L nối vào nguồn dương.
Từng Ngõ ra từ PLC nối vào 1 đầu của tải, đầu còn lại của tải nối vào
nguồn âm.

CPU 224 DC/DC/DC

CPU 224 AC/DC/RLY

GVHD:TỐNG THỊ LÝ

9


Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Các Ngõ vào thường dùng là:
Nút nhấn, công tắc gạt, ba chấu,…
Các loại cảm biến: quang điện, tiệm cận, điện dung, từ, kim loại,
siêu âm, phân biệt màu sắc, cảm biến áp suất, …
Công tắc hành trình, công tắc thường.
Rorary Encoder.
Rơle điện từ.
Sensor nhiệt độ.
Bộ kiểm tra mức…
Các thiết bị được điều khiển ở Ngõ ra:
Động cơ DC .
Động cơ AC 1 pha và 3 pha.
Van khí nén.
Van thuỷ lực.
Van solenoid.
Đèn báo, đèn chiếu sáng.
Chuông báo giờ.
Động cơ Step Servo.
Biến tần.

Quạt thông gió.
Máy lạnh.
GVHD:TỐNG THỊ LÝ

10


Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

-

Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Động cơ phát điện.
b) Biến tần Siemen Sinamic G120
 Nguyên lí hoạt động chung

Mạch nguyên lí chung biến tần

Trước tiên, Biến tần chuyển đổi điện Xoay chiều vào thành điện áp Một
chiều sử dụng bộ chỉnh lưu (chuyển đổi điện Xoay chiều vào thành Một
chiều). Điện đầu vào có thể là một pha hoặc ba pha, nhưng nó sẽ ở mức
điện áp và tần số cố định.
Tiếp theo, điện áp Một chiều được tạo ra sẽ được trữ trong giàn tụ
điện(Tụ điện là bộ phận điện thụ động được dùng để trữ năng lượng
trong một trường điện.). Điện áp một chiều này ở mức rất cao.
Cuối cùng, thông qua trình tự kích hoạt thích hợp bộ biến đổi IGBT
(IGBT là từ viết tắt của Tranzito Lưỡng cực có Cổng Cách điện hoạt
động giống như một công tắc bật và tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu
ra của Biến tần.)của Biến tần sẽ tạo ra một điện áp Xoay chiều ba pha.

Điện áp và tần số đầu ra biến thiên và thay đổi khi cần tăng hoặc giảm
tốc độ của động cơ.
 Cấu tạo và sơ đồ chân:

GVHD:TỐNG THỊ LÝ

11


Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Cấu tạo và sơ đồ chân của Siemen Sinamic G120

c) Module Analog EM 235 và sơ đồ chân
EM 235 là một module tương tự gồm có 4AI và 1AO 12bit (có tích
hợp các bộ chuyển đổi +D và D/A 12bit ở bên trong).

Cấu trúc và sơ đồ chân module EM235

GVHD:TỐNG THỊ LÝ

12


Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

 Các thành phần của module analog EM235.
Thành phần
4 đầu vào tương
tự được kí hiệu
bởi các chữ cái
A,B,C,D

Mô tả

A+ , A- , RA

Các đầu nối của đầu vào A

B+ , B- , RB

Các đầu nối của đầu vào B

C+ , C- , RC

Các đầu nối của đầu vào C

D+ , D- , RD

Các đầu nối của đầu vào D

1 đầu ra tương tự (MO,VO,IO)

Các đầu nối của đầu ra

Gain

Chỉnh hệ số khuếch đại

Offset

Chỉnh trôi điểm không

Switch cấu hình

Cho phép chọn dải đầu vào và độ
phân giải

 Cách nối dây
+ Đầu vào tương tự:
- Với thiết bị đo đầu ra kiểu điện áp:
RA
+
-

A+

Điện áp

A-

- Với thiết bị đo tín hiệu đầu ra dòng điện:

GVHD:TỐNG THỊ LÝ

13

Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

RA
A+
A-

+
4-20
mA

-

PS
PS

M

Hoặc :

RA
+

A+
A-

-

4-20
mA

L+
M

+ Đầu ra tương tự:

MO
VO

Tải điện áp

IO

Tải dòng điện

+ Cấp nguồn cho Module:

GVHD:TỐNG THỊ LÝ

14


Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

M

Nguồn
24 VDC

L+

Tổng quát cách nối dây:

 Cài đặt dải tín hiệu vào.
Module EM 235 cho phép cài đặt dải tín hiệu và độ phân giải của
đầu vào bằng switch:

On
Of

Sau đây là bảng cấu hình :

GVHD:TỐNG THỊ LÝ

15


Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

Dải không đối xứng

Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Dải đầu vào

Độ phan giải

SW1

SW2 SW3 SW4

SW
5

SW6

ON

OFF

OFF

ON

OFF

ON

0 – 50 mV

12.5 uV

OFF

ON

OFF

ON

OFF

ON

0 – 100 mV

25 uV

ON

OFF

OFF

OFF

ON

ON

0 – 500 mV

125 uV

OFF

ON

OFF

OFF

ON

ON

0–1V

250 uV

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

ON

0–5V

1.25 mV

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

ON

0 – 20 mA

5 uA

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

ON

0 – 10 V

2.5 mV

Dải đầu vào

Độ phân giải

Dải đối xứng
SW1

SW2 SW3 SW4

SW
5

SW6

ON

OFF

OFF

ON

OFF

OFF

± 25 mV

12.5 uV

OFF

ON

OFF

ON

OFF

OFF

± 50 mV

25 uV

OFF

OFF

ON

ON

OFF

OFF

± 100 mV

50 uV

ON

OFF

OFF

OFF

ON

OFF

± 250 mV

125 uV

OFF

ON

OFF

OFF

ON

OFF

± 500 mV

250 uV

OFF

OFF

ON

OFF

ON

OFF

± 1V

500 uV

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

OFF

± 2.5 V

1.25 mV

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

OFF

±5V

2.5 mV

OFF

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

± 10 V

5 mV

 Trình tự thiết lập và căn chỉnh cho module analog .
+ Căn chỉnh đầu vào cho module analog
- Hãy tắt nguồn cung cấp cho module
- Gạt switch để chọn dải đo đầu vào
- Bật nguồn cho CPU và module. Để module ổn định trong vòng 15
phút.
GVHD:TỐNG THỊ LÝ

16


Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

- Sử dụng các bộ truyền, nguồn áp, hoặc nguồn dòng, cấp giá trị 0 đến
một trong những đầu vào.
- Đọc giá trị nhận được trong CPU.
- Căn cứ vào giá trị đó hãy chỉnh OFFSET để đưa giá trị về 0 (căn

chỉnh điểm không) , hoặc giá trị số cần thiết kế.
- Sau đó nối một trong những đầu vào với giá trị lớn nhất của dải đo.
- Đọc giá trị nhận được trong CPU.
- Căn cứ vào giá trị đó hãy chỉnh GAIN để đọc được giá trị là 32000,
hoặc giá trị số cần thiết kế.
- Lặp lại các bước chỉnh OFFSET và GAIN nếu cần thiết.
Chú ý :
- Phải chắc chắn nguồn cung cấp cho cảm biến phải được loại bỏ
nhiễu và phải ổn định.
- Dây dẫn tín hiệu phải có lớp bảo vệ chống nhiễu.
- Các đầu vào analog không sử dụng phải được nối ngắn mạch (ví dụ
A+ nối với A-)
 Nguyên lí chung:
Module analog
Thiết bị cảm biến

Đầu đo

Thiết bị
chuyển
đổi

Tín hiệu vào không điện

0 – 10V
Analog Input
( A/D)
Các con số
4-20 mA

Analog Output
( D/A)
Các con số

Tín hiệu ra tương tự
0 – 10 V
4 – 20 mA

Sơ đồ nguyên lí chung module analog

d) Thiết bị hiển thị TD 200
GVHD:TỐNG THỊ LÝ

17


Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Màn hình hiển thị TD 200
- Giới thiệu chung:TD 200 là một thiết bị hiển thị văn bản (Text
Display) giao tiếp với người vận hành.Thiết bị này được thiết kế chỉ
dùng giao tiếp với họ PLC S7-200.
- Một số đặc tính của TD 200:
o Hiển thị tin nhắn và các biến của plc
o Cho phép điều chỉnh các biến trong chương trình
o Có khả năng cài đặt thời gian thực của PLC
- Cấu tạo phần cứng
- Nguồn cung cấp:

24VDC. Có thể cấp cho TD200 theo 2 cách:
Nguồn cấp chung: cấp nguồn cho TD200 thông qua cáp TD/CPU (chiều dài
2,5m).
Nguồn cấp riêng: cấp nguồn cho TD200 thông qua đầu nối bên phải TD200
(được sử dụng khi khoảng cách giữa TD200 và CPU lớn hơn 2,5 m).
Lưu ý: không dùng đồng thời nguồn cấp chung và nguồn cấp riêng cùng
một lúc vì như vậy sẽ làm hỏng thiết bị.
-Cáp TD/CPU:

Phím: gồm có 9 phím được chia thành 2 loại: phím hệ thống và phím chức
năng.
Phím hệ thống (5 phím) gồm các phím sau: shift, esc, enter, up, down.
Phím chức năng (4 phím) gồm 8 chức năng từ F1 đến F8. Mỗi phím được
gắn với một bit trong vùng nhớ M của PLC nghĩa là các phím từ F1 đến F8
GVHD:TỐNG THỊ LÝ

18


Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

sẽ được gắn với 1 byte trong vùng nhớ M. Khi một phím được nhấn thì bit
tương ứng sẽ được set và bit nay chỉ được reset bằng chương trình trong
PLC.
Giao tiếp giữa 1 TD200 và 1 CPU: như hình vẽ sau

Hình ảnh kết nối PLC với TD200

GVHD:TỐNG THỊ LÝ

19


Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

e) Cảm biến áp suất
Đề tài này em sử dụng cảm biến Đo áp suất dải đo 0 ~ 10Bar.
Nhà sản suất: OMRON.
Thông số kỹ thuật:
Cảm biến áp suất: E8AA-M10
Cảm biến áp suất với ngỏ ra analog 4-20mA.
Dải đo và 0~1MPa(0-10bar).
Nguồn cấp 12~24VDC ±10%.
Độ chính xác ±1% toàn thang ở 230C
Thời gian đáp ứng nhanh tối đa 100ms
Vỏ làm bằng thép không rỉ SUS316, đường kính rent PT1/4
Nhiệt độ hoạt động -10~600C, đạt độ kín IEC 60529 IP66
Môi trường kiểm tra là chất lỏng và khí không ăn mòn và không cháy
3. Sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý mạch lực, mạch cách ly
a) Sơ đồ khối hệ thống:

GVHD:TỐNG THỊ LÝ

20

Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

Điều hành

Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Cảm biến
E8AA

Biến tần
PLC S7_200

Các bơm nền

EM235

G120

Bơm 1

GVHD:TỐNG THỊ LÝ

21


Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

b) Sơ đồ nguyên lí mạch lực

c) Chu trình điều khiển
Sử dụng biến tần điều khiển trơn cho động cơ bơm, công suất tiêu thụ
của động cơ sẽ được biến tần điều chỉnh cho phù hợp với nhu cầu phụ tải.
Động cơ thứ 2 sẽ sử dụng chạy nền nếu sau này phụ tải phát triển lớn hơn.
Một sensor áp suất được đưa vào đầu ra cấp nước của Nhà máy để đo áp
lực nước đưa về hệ thống điều khiển.
Hệ thống điều khiển là 1 PLC đảm bảo cho việc vận hành và điều
khiển quá trình bơm cấp nước của Nhà máy.Hệ thống mới và cũ sẽ được
đấu nối đảm bảo chính xác, và vận hành an toàn trong mọi tình huống.
Đảm bảo tính an toàn cao nhất của cả hệ thống.
GVHD:TỐNG THỊ LÝ

22


Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Như vậy với việc đưa biến tần vào hệ thống sẽ hoạt động bám sát theo
đúng thực tế lưu lượng phụ tải, do vậy sẽ giảm đáng kể năng lượng tiêu hao
không cần thiết vào các giờ phụ tải thấp điểm.
Hệ thống sẽ tự động giám sát áp suất nước trên đường ống mạng và
điều khiển ngược lại để đảm bảo giữ đúng áp suất theo yêu cầu.. Hệ thống
điều khiển tự động này một số chức năng chính sau:

Đo lường: Do đầu đo áp suất đo lường và chuyển đổi để đưa
về CPU của PLC - Xử lý thông tin: Module Analog và bộ điều khiển
trung tâm sẽ đảm nhiệm vấn đề này.


Điều khiển: PLC sẽ phối hợp với biến tần làm việc này theo
yêu cầu.

Giám sát: PLC sẽ kết đầu đo áp suất để giám sát hệ thống
hoạt động.

Đồng thời để cho phép mở rộng và phát triển phụ tải sau này, hệ
thống có thể sử dụng cùng lúc nhiều bơm nếu cần. Bơm thứ hai trở đi sẽ
đươc tự động đóng chạy trực tiếp thông qua côngtắctơ như là một bơm nền
và bơm có biến tần sẽ chạy điều chỉnh đỉnh cho phù hợp với phụ tải.

Chương II: Vẽ sơ đồ ghép nối hệ thống với PLC
Quá trình điều khiển chủ yếu 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 sử lý tín hiệu đó bằng logic, PLC sẽ ra quyết
định điều khiển biến tần bằng tín hiệu analog ở ngõ ra; biến tần sẽ tự
động thay đổi tần số theo tín hiệu analog đó, từ đó thay đổi tốc độ
bơm, vì thế việc khống chế áp lực trên đường ống trở nên dễ dàng
hơn nhiều.
- Bộ điều khiển PLC: CPU 224 AC-DC-Relay và Module Analog EM
235 của Siemens, Module Analog EM 235 dùng để nhận tín hiệu từ cảm
GVHD:TỐNG THỊ LÝ

23


Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

biến áp suất chuyển đổi tín hiệu đưa về PLC để xử lý, sau khi xử lý xong
thì Modul Analog EM 235 sẽ nhận tín hiệu từ PLC để điều khiên biến tần
G120.
- Cảm biến áp suất Omron 0~10 bar ngõ ra 4-20mA đo áp suất đường
ống và chuyển đổi để đưa về module analog của S7-200.
-Hệ thống gồm hai nút ấn điều khiển khởi động , dừng hệ thống,một
contactor điều khiển mở bơm phụ,hai đèn báo áp trạng thái áp suât trên
đường ống ở mức thấp và cao , có cảnh báo( khi áp suất cao hoặc thấp thì
đèn sáng,nếu mở mức quá cao hoặc quá thấp đèn báo sẽ chuyển sang chế
độ nhấp nháy),1 đèn báo hệ thông đang làm việc.một rơ le trung gian điều
khiển contactor mở bơm phụ,3 rơ le trung gian điều khiến biến tần theo 5
cấp tốc độ.
1. Xác định các biến điều khiển.
Địa chỉ
Kí hiệu
Chức năng
I0.0
START
Nút bấm khởi động hệ thống
I0.1
OFF
Nút bấm dừng hệ thống
Q0.0
BOM_PHU
Đầu ra rơ le trung gian điều khiển bơm phụ
Q0.1
DEN_HT
Đèn báo hệ thống đang hoạt động
Q0.2

DEN_LOW
Đèn báo áp suất mức thấp,cảnh báo khi quá thấp
Q0.3
DEN_HIGH
Đèn báo áp suất mức cao,cảnh báo khi quá cao
Q0.4
DI0
Rơ le trung gian điều khiển chân DI0 trên biến
tần,tương ứng bit 0
Q0.5
DI1
Rơ le trung gian điều khiển chân DI1 trên biến
tần,tương ứng bit 1
Q0.6
DI2
Rơ le trung gian điều khiển chân DI2 trên biến
tần,tương ứng bit 2
Q0.7
DI3
Rơ le trung gian điều khiển chân DI3 trên biến
tần,tương ứng bit 3
M0.0
Trung gian điều khiển khởi động dừng hệ thống
AIW0
Đầu và analog
AQW0
Đầu ra analog
2. Vẽ sơ đồ đấu dây.
GVHD:TỐNG THỊ LÝ

24


Môn: ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC

Khoa Điện-Trường Đại học công nghệp Hà Nội

Kết nối PLC với TD200

GVHD:TỐNG THỊ LÝ

25