123doc do canh bao va dieu khien ap suat duong ong dung plc s7200

Đề Tài


Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................4
Chương 1: Tổng Quan.............................................................................................5
1.1.Đặt vấn đề.........................................................................................................5
1.2. Lý do chọn đề tài.............................................................................................5
1.3. Mục tiêu của đề tài..........................................................................................6
1.4. Giới hạn nghiên cứu của đề tài........................................................................6
1.5. Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài.............................................................6
Chương 2: Cơ sở lý thuyết......................................................................................7
2.1. Phương pháp đo áp suất...................................................................................7
2.2 Tìm hiểu về PLC S7 200..................................................................................9
2.3. Giới thiệu về module Analog........................................................................12
2.3.1. Ñaëc tính chung............................................................................13
Chương 3. Thiết kế hệ thống................................................................................19
3.1 Lựa chọn thiết bị.............................................................................................19
3.1.1 Biến tần MM440......................................................................................19
3.1.2 Chọn Cảm biến đo áp suất........................................................................19
3.1.3 Chọn động cơ...........................................................................................20
3.2. Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây.............................................................20
3.2.1. Sơ đồ khối...............................................................................................20
3.2.2. Sơ đồ đấu dây..........................................................................................22
3.3. Xây dựng thuật toán......................................................................................23
3.4. Xây dựng phần mềm.....................................................................................24
3.5. Cài đặt thông số biến tần MM440.................................................................35
3.6. S7-200 PC Access.........................................................................................35

2

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

3.7. Thiết kế giao diện giám sát trên Wincc 7.0...................................................36
3.7.1. Giới thiệu Wincc 7.0...............................................................................36
3.7.2. Cách sử dụng Wincc 7.0..........................................................................37
3.7.3. Giao diện giám sát hệ thống....................................................................41
Chương 4: Kết quả đề tài......................................................................................44
4.1.Kết luận nội dung đề tài.................................................................................44
4.2.Các hạn chế....................................................................................................44
4.3.Biện pháp khắc phục......................................................................................44
Tài liệu tham khảo.................................................................................................45
DANH SÁCH NHÓM VÀ PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC...................................45

3

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

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, biến tần đó là “xây dựng công nghệ cung cấp nước điều
khiển theo áp suất trên đường ống” dùng PLC điều khiển biến tần
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 TĐH2 K5 đặc biệt là giảng viên TỐNG THỊ
LÝ - 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 !

4

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý

Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

Chương 1: Tổng Quan
1.1.Đặt vấn đề
Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác
máy trở nên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn. Nó có khả năng thay thế hoàn
toàn cho các phương pháp điều khiển truyền thống dùng relay; khả năng điều
khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ
bản; giải quyết các vấn đề toán học và công nghệ;
Biến tần (Inverter, Variable Speed Drive – VSD) là thiết bị dùng để điều
khiển tốc độ động cơ dựa trên sự thay đổi tần số làm việc. Trên thế giới hiện
nay, biến tần được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp. Ngoài ý nghĩa về mặt
điều khiển, nó còn có nhiều chức năng khác như khởi động mềm, hãm, đảo
chiều, điều khiển thông minh… Trong đa số trường hợp, việc sử dụng biến tần
còn mang lại hiệu quả kinh tế (tiết kiệm điện năng tiêu thụ). Biến tần được ứng
dụng nhiều cho các động cơ có yêu cầu về thay đổi tốc độ như: bơm, quạt, băng
tải, thang máy…
1.2. Lý do chọn đề tài
Các trạm bơm cung cấp nước với công suất lớn thường được sử dụng trong
khu công nghiệp, khu dân cư, các chung cư, khách sạn và tòa nhà cao tầng, hệ
thống phân phối nước sạch trong mạng lưới cấp nước sinh hoạt, các trạm cấp
nước nông thông… Các trạm bơm nước phổ biến hiện nay đều được thiết kế
theo phương pháp truyền thống với đặc điểm là các bơm được khởi động trực
tiếp sao/ tam giác và tất cả các động cơ đều hoạt động ở tốc độ định mức. Phương
pháp này có nhược điểm chính là tổn hao điện năng lớn và khó kiểm soát được
áp suất trong đường ống nước.
Trên cơ sở những kiến thức được trang bị trên ghế nhà trường, dựa vào
những tính năng ưu việt của PLC và biến tần. Em xin được lựa chọn đề tài “Đo,

5

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống cho một hệ thống bơm” với những
chức năng cơ bản giống với một hệ thống biến tần đa bơm.
1.3. Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu của đề tài là ổn định áp suất trong đường ống ở một ngưỡng đặt
trước thông qua sự điều khiển của PLC đối với biến tần, hệ thống bơm dựa trên
tín hiệu mà cảm biến áp suất trong đường ống đưa về.
1.4. Giới hạn nghiên cứu của đề tài
Do kiến thức, thời gian, kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên đề tài chỉ
được thực hiện dưới dạng thiết kế một mô hình với 2 bơm có công suất nhỏ, áp
suất đặt trong đường ống không lớn (0 – 5 bar).
1.5. Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài
Điều khiển tự động là xu thế phát triển tất yếu trong các lĩnh vực công
nghiệp cũng như sinh hoạt bởi những ưu điểm vượt trội của nó. Ở các hệ thống
điều khiển tự động có quy mô vừa và lớn thì PLC được sử dụng làm thiết bị điều
khiển cho toàn hệ thống.
Kết hợp xây dựng một hệ thống điều khiển tự động với các thiết bị điện
tử công suất có ý nghĩa khoa học lớn trong việc xây dựng một hệ thống tự
động hoàn chỉnh cả về chức năng lẫn hiệu quả kinh tế. Đề tài “ Điều khiển và
giám sát hệ thống bơm ổn định áp suất ” xây dựng mô hình kết hợp PLC với
biến tần để ổn định áp suất nước trong đường ống một cách tối ưu nhất.
Về mặt thực tiễn, đề tài đi theo hướng phát triển mới cho các hệ thống

cung cấp nước cho các tòa nhà, khu dân cư…, khắc phục được các nhược điểm
trong hệ thống cung cấp nước cũ.

6

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

Chương 2: Cơ sở lý thuyết.
2.1. Phương pháp đo áp suất
2.1.1. Định nghĩa: Áp suất là đại lượng có giá trị bằng tỉ số giữa lực tác dụng vuông
góc lên một mặt với diện tích của nó.
Công thức:

P: áp suất
F: lực tác dụng
S: tiết diện
Đối với các chất lỏng, khí hoặc hơi ( gọi chung là chất lưu), áp suất là một thông
số quan trọng xác định trạng thái nhiệt động học của chúng
Trong công nghiệp, việc đo áp suất chất lưu có ý nghĩa rất lớn trong việc đảm bảo
an toàn thiết bị, cũng như giúp cho việc kiểm tra và điều khiển hoạt động của máy
móc thiết bị có sử dụng chất lưu.
Trong hệ đơn vị quốc tế (SI), đơn vị áp suất là Pascal: 1 Pascal là áp suất tạo bởi
một lực có độ lớn bằng 1N phân bố đồng đều trên một diện tích 1m2 theo hướng
pháp tuyến

2.1.2. Nguyên lý đo áp suất
Đối với chất lưu không chuyển động, áp suất chất lưu là áp suất tĩnh. Do vậy, đo
áp suất chất lưu thực chất là xác định lực tác dụng lên một diện tích thành bình.
Đối với chất lưu không chuyển động chứa trong một ống hở đặt thẳng đứng, áp
suất tĩnh tại một điểm M cách bề mặt tự do một khoảng h được xác định theo công
thức:
p = p0 + ρgh
Trong đó: p0 là áp suất khí quyển
ρ: khối lượng riêng của chất lưu

7

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

g: gia tốc trọng trường
Trong cách đo thứ nhất, phải sử dụng một cảm biến đặt sát thành bình. Trong
trường hợp này, áp suất cần đo được cân bằng với áp suất thủy tĩnh do cột chất lỏng
mẫu tạo nên hoặc tác động lên một vật trung gian có phần tử nhạy cảm với lực do áp
suất gây ra. Khi sử dụng vật trung gian để đo áp suất, cảm biến thường trang bị thêm
bộ phận chuyển đổi điện.
Trong cách đo thứ hai, người ta gắn lên thành bình các cảm biến đo ứng suất để đo
biến dạng của thành bình.
Đối với chất lưu chuyển động, áp suất chất lưu (p) là tổng áp suất tĩnh (p t) và áp
suất động (pđ): p = pt + pđ

Áp suất tĩnh tương ứng với áp suất gây nên khi chất lỏng không chuyển động. Áp
suất động do chất lưu chuyển động gây nên và có giá trị tỷ lệ với bình phương vận
tốc chất lưu :

Khi dòng chảy va đập vuông góc với một mặt phẳng, áp suất động chuyển thành
áp suất tĩnh, áp suất tác dụng lên mặt phẳng là áp suất tổng. Do vậy áp suất động
được đo thông qua chênh lệch giữa áp suất tổng và áp suất tĩnh. Thông thường việc
đo hiệu áp suất (p - pt) thực hiện nhờ hai cảm biến nối với hai đầu ra của một ống
Pitot (như hình vẽ bên dưới), trong đó cảm biến (1) đo áp suất tổng, cảm biến (2) đo
áp suất tĩnh

8

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

Có thể đo áp suất động bằng cách đặt áp suất tổng lên mặt trước và áp suất tĩnh
lên mặt sau của một màng đo, như vậy tín hiệu do cảm biến cung cấp chính là chênh
lệch giữa áp suất tổng và áp suất tĩnh

Đo áp suất động bằng màng
2.2 Tìm hiểu về PLC S7 200
2.2.1 Khái quát về PLC S7 200
a.Giới thiệu về PLC
- PLC ( Programmable Logic Controller ): Bộ điều khiển lập trình, PLC được

xếp vào trong họ máy tính, được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và
thương mại.
- PLC đặt biệt sử dụng trong các ứng dụng hoạt động logic điều khiển chuổi
sự kiện
- PLC có đầy đủ chức năng và tính toán như vi xử lý. Ngoài ra, PLC có tích
hợp thêm một số hàm chuyên dùng như bộ điều khiển PID, dịch chuyển khối dữ
liệu, khối truyền thông,…
- PLC có những ưu điểm:
+ Có kích thước nhỏ, được thiết kế và tăng bền để chịu được rung động, nhiệt,
ẩm và tiếng ồn, đáng tin cậy.
+ Rẻ tiền đối với các ứng dụng điều khiển cho hệ thống phức tạp.
+ Dễ dàng và nhanh chống thay đổi cấu trúc của mạch điều khiển.
+ PLC có các chức năng kiểm tra lỗi, chẩn đoán lỗi.
+ Có thể nhân đôi các ứng dụng nhanh và ít tốn kém.

9

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

Cấu trúc bên trong của PLC

Một hệ thống lập trình cơ bản phải gồm có 2 phần: Khối xử lý trung tâm
(CPU: Central Processing Unit) và hệ thống giao tiếp vào/ra ( I/O)
b. Giới thiệu về PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY

Với đề tài này em sử dụng PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY
Thông tin:

- Nguồn cấp: 85-264VAC. 47-63Hz
- Kích thước: 120.5mm x 80mm x 62mm
- Dung lượng bộ nhớ chương trình: 4096 words

10

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

- Dung lượng bộ nhớ dữ liệu: 2560 words
- Bộ nhớ loại EEFROM
- Có 14 cổng vào, 10 cổng ra.
- Có thể thêm vào 7 modul mở rộng kể cả modul Analog.
- Tốc độ xử lý một lệnh logic Boole 0.37µs
- Có 256 timer , 256 counter, các hàm số học trên số nguyên và sốn
thực.
- Có 6 bộ đếm tốc độ cao, tần số đếm 20 KHz
- Có 2 bộ điều chỉnh tương tự.
- Các ngắt: phần cứng, theo thời gian, truyền thông,…
- Đồng hồ thời gian thực.
- Chương trình đƣợc bảo vệ bằng Password.
- Toàn bộ dung lƣợng nhớ không bị mất dữ liệu 190 giờ khi PLC bị

mất điện.
- Xuất sứ: Siemens Germany

11

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

- CPU được cấp nguồn 220VAC.Tích hợp 14 ngõ vào số (mức 1 là 24Vdc, mức
0 là 0Vdc). 10 ngõ ra dạng relay.
™ Mô tả các đèn báo trên S7-200:
- SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu khi PLC có hỏng hóc.
- RUN (đèn xanh): Đèn xanh sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ

làm việc và

thực hiện chương trình nạp ở trong máy.
- STOP (đèn vàng): Đèn vàng sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ dừng,
không thực hiện chương trình hiện có.
- Ix.x (đèn xanh)chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Ix.x. Đèn sáng tương
ứng mức logic là 1.
- Qx.x (đèn xanh): chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Qx.x. Đèn sáng tương
ứng mức logic là 1.
™

Cách đấu nối ngõ vào ra PLC:

Cách đấu nối S7-200 và các module mở rộng:
- S7-200 và module vào/ra mở rộng được nối với nhau bằng dây nối. Hai đầu
dây nối được bảo vệ bên trong PLC và module.Chúng ta có thể kết nối PLC và

12

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học cơng nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

module sát nhau để bảo vệ hồn tồn dây nối. CPU224 cho phép mở rộng tối đa 7
module.
2.3. Giới thiệu về module Analog.
PLC S7-200 có các module analog mở rộng như sau:
 EM 231: gồm có 4 ngõ vào analog.
 EM 232: gồm có 2 ngõ ra analog.
 EM 235: gồm có 4 ngõ vào và 1 ngõ ra analog.
2.3.1. Đặc tính chung
 Trở kháng vào input >= 10M.
 Bộ lọc đầu vào input –3Db tại 3.1Khz.
 Điện áp cực đại cung cấp cho module: 30VDC.
 Dòng điện cực đại cung cấp cho module: 32mA.
 Có LED báo trạng thái.
 Có núm chỉnh OFFSET và chỉnh độ lợi (GAIN).

2.3.2. Đầu vào
 Phạm vi áp ngõ vào: +/- 10V.
 Phạm vi dòng điện ngõ ra: 0 -> 20mA.
 Có các bộ chuyển đổi ADC, DAC (12 bit).
 Thời gian chuyển đổi analog sang digital : <250s.
 Đáp ứng đầu vào của tín hiệu tương tự: 1.5ms đến
95%.
 Chế độ Mode chung: Điện áp vào đầu cộng của chế
độ Mode chung nhỏ hơn hoặc bằng 12V.
 Kiểu dữ liệu đầu vào input:
 Kiểu không dấu (đơn cực) tầm từ 0 đến 32000,
 Kiểu có dấu (đa cực) tầm từ –32000 đến 32000.
2.3.3. Đầu ra
 Phạm vi áp ngõ ra : +/- 10V.
 Phạm vi dòng điện ngõ ra: 0 -> 20mA.
 Độ phân giải:
 Điện áp:
12 bit.
 Dòng điện: 11 bit.
 Kiểu dữ liệu đầu ra:
 Kiểu dữ liệu không dấu (đơn cực): từ 0 đến 32000.
 Kiểu dữ liệu có dấu (đa cực): từ –32000 đến 32000.
 Thời gian gửi tín hiệu đi:
 Điện áp: 100us.

13

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị

Lý


Khoa điện – Trường Đại học cơng nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

 Dòng điện: 2ms.
Sơ đồ kết nối với các thiết bò ngoại vi, sử dụng theo
dạng áp và dòng:

Có các contact (switch) để lựa chọn phạm vi áp ngõ
vào (contact ở một trong hai vò trí ON và OFF). Contact 1
lựa chọn cực tính áp ngõ vào: ON đối với áp đơn cực,
OFF với áp lưỡng cực; contact 2, 3, 4, 5, 6 chọn phạm vi
điện áp.
Các bước chỉnh đầu vào.
 Tắt nguồn Module, chọn tầm đầu vào mong muốn.

14

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học cơng nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

 Bật nguồn lên cho CPU và Module sau đó để cho hoạt
động ổn đònh trong 15 phút.
 Sử dụng transmitter, nguồn dòng hoặc áp chuẩn

dùng để đưa tín hiệu giá trò chuẩn zero vào 1 trong
các đầu vào.
 Đọc giá trò vào PLC bằng kênh đầu vào thích hợp.
 Chỉnh giá trò OFFSET có thể cho đến khi giá trò đọc
vào là zero hoặc nhận ra giá trò dữ liệu số.
 Đặt giá trò tín hiệu toàn tầm đo vào ngõ vào, đọc
giá trò mà CPU nhận được.
 Chỉnh độ lợi có thể cho đến khi giá trò đọc được là
32.000 hay nhận được giá trò dữ liệu số.
 Ngắn mạch đầu vào các ngõ vào khơng sử dụng.
 Tránh gọt các đầu dây quá nhọn.
 Lặp lại các quá trình, chỉnh Gain và Offset cho đến
khi đạt yêu cầu.
Sơ đồ chỉnh độ lợi (GAIN) và OFFSET:

Switch chỉnh chọn điện áp hoặc dòng ngõ vào đối
với module EM 231.

Switch chỉnh chọn điện áp hoặc dòng ngõ vào đối
với module EM 235.

15

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học cơng nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

Switch chỉnh chọn độ lợi, đơn cực hoặc lưỡng cực và
độ suy giảm (attenuation)

Sơ đồ khối các ngõ vào của EM 235 và EM 231.

16

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học cơng nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

Tín hiệu tương tự được đưa vào các đầu vào A+, A-, B+,
B-, C+, C-, sau đó qua các bộ lọc nhiễu, qua bộ đệm, bộ
suy giảm, bộ khuếch đại rồi đưa đến khối chuyển đổi

ADC, chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số 12 bit. 12
bit dữ liệu này được đặt bên trong word ngõ vào analog
của CPU như sau:

12 bit dữ liệu ra từ bộ chuyển đổi ADC được canh trái
đều (left justified) trong word dữ liệu ngõ ra. Bit MSB là bit

17

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học cơng nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

dấu: “0” dùng để diễn tả giá trò word dữ liệu dương, “1”
dùng để diễn tả giá trò word dữ liệu âm.
Sơ đồ khối các ngõ vào của EM 235:

12 bit dữ liệu được đặt bên trong word ngõ ra analog
của CPU như sau:

12 bit dữ liệu trước khi đưa vào bộ chuyển đổi DAC
được canh trái đều (left justified) trong word dữ liệu ngõ ra.
Bit MSB là bit dấu: “0” diễn tả giá trò từ dữ liệu dương. 4
bit thấp có giá trò 0 được loại bỏ trước khi từ dữ liệu này
được đưa vào bộ chuyển đổi DAC, các bit này không ảnh
hưởng đến giá trò ở ngõ ra.
Các chú ý khi cài đặt ngõ ra analog.
 Chắc chắn rằng nguồn 24VDC cung cấp không bò
nhiễu và ổn đònh.
 Xác đònh được Module.

18

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị

Lý


Khoa điện – Trường Đại học cơng nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

 Dùng dây cảm biến ngắn nhất nếu có thể.
 Sử dụng dây bọc giáp cho cảm biến và dây chỉ
dùng cho một mình cảm biến thôi.
 Tránh đặt các dây tín hiệu song song với dây có
năng lượng cao. Nếu hai dây bắt buộc phải gặp nhau
thì bắt chéo chúng về góc bên phải.
 Với đề tài này em sử dụng module EM235
Chương 3. Thiết kế hệ thống

3.1 Lựa chọn thiết bị.
3.1.1 Biến tần MM440
Với mơ hình này em sử dụng biến tần MM440 của siemens
Thơng số của MM440
-

Tên : MICROMASTER 440
Đầu vào: 3AC 380-480 V +10/-10%, 47-63 HZ
Đối với điện áp vào 1 pha: 200V - 240V.
Tần số ngõ ra từ 0Hz đến 650Hz.
OVERLOAD: 150% 60 S, 200% 3 S
Kích thước: 173 X 73 X 149 (H X W X D)
Các đầu vào, ra:
• 6 đầu vào số
• 2 đầu vào tương tự
• 3 đầu ra rơle

• 2 đầu ra tương tự
• 1 cổng RS485
• 15 cấp tần số cố định
• Có tích hợp bộ điều khiển PID
• Có chức năng hãm DC, hãm tổ hợp
và hãm bằng điện trở hay hảm động
năng.

3.1.2 Chọn Cảm biến đo áp suất.
Đề tài này em sử dụng cảm biến Đo áp suất dải
đo 0 ~ 5Bar. Nhà sản suất: Wise.

19

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

Thông số kỹ thuật:
Cảm biến áp suất P117
Dải áp suất đo 0~5 bar
Cáp nối có sẵn 1.5m
Kiểu gắn: male, 1/4"
Ngõ ra 4-20 mA
Dùng cho môi chất khí,dầu, nước.
IP 68

Nguồn 12~36 VDC
Giá: 263,00 USD/cái.

3.1.3 Chọn động cơ.
Với đề tài này em chọn động cơ không đồng bộ có thông số sau:



Động cơ không đồng bộ 3 pha Vihem 0.37KW





Hãng sản xuất: VIHEM
Xuất xứ: Vietnam
Công suất (kW): 0.37
Momen đầu trục cực đại (Nm): 0

3.2. Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây.
3.2.1. Sơ đồ khối.

20

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý

Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

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 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 MM440.
- Cảm biến áp suất wise 0~5 bar ngõ ra 4-20mA đo áp suất đường ống và chuyển
đổi để đưa về CPU của S7-200.
Ta dùng cổng truyền thông RS485 để kết nối giữa PLC và máy tính.
Nhưng do cổng truyền thông của máy tính là RS232 lên do đó cần phải có
một bộ chuyển đổi từ chuẩn RS-232 sang chuẩn RS-485 của PLC.

21

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

3.2.2. Sơ đồ đấu dây.
Sơ đồ đấu dây của hệ thống như sau:

22

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

3.3. Xây dựng thuật toán.
Thuật toán chương trình điều khiển áp suất như sau:

ON
KIỂM TRA
ÁP SUẤT

ÁP SUẤT
BƠM CHÍNH VÀ
BƠM PHỤ

BÌNH THƯỜNG

BƠM CHÍNH VÀ
BƠM PHỤ

ON 100%
ÁP SUẤT
THẤP

ÁP SUẤT
CAO

OFF

ĐÚNG
BƠM CHÍNH
ON 100%
BƠM PHỤ OFF

TẮT
HỆ THỐNG

SAI

ĐÚNG

END
23

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

3.4. Xây dựng phần mềm.

Lập trình trên phần mềm Step 7 MicroWin 4.0 sp9.
Bảng địa chỉ:
Địa chỉ
I0.0
I0.1
M0.0
M0.1
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
AIW0
AQW0

24

Ký hiệu
ON
OFF
Den_Run
Den_PHA
Den_PLA
Binh_thuong
Bom_phu

Chức năng
Nút bấm khởi động hệ thống
Nút bấm dừng hệ thống
Khởi động hệ thống từ WINCC

Dừng hệ thống từ WINCC
Đèn báo hệ thống hoạt động
Đèn báo áp suất cao
Đèn báo áp suất thấp
Đèn báo áp suất bình thường
Đầu ra contactor điều khiển bơm phụ
Đầu vào Analog
Đầu ra Analog

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý


Khoa điện – Trường Đại học công nghiệp Hà nội Điều khiển logic khả trình & khí nén

Chương trình chính:

25

Đề tài: Hệ Thống đo, cảnh báo và điều khiển áp suất đường ống

GVHD: Th.S. Tống Thị
Lý