BTL Tự động hóa quá trình công nghệ

BỘ CÔNG THƯƠNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VNAM

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BÀI TẬP LỚN: Tự động hóa quá trình công nghệ

Giáo viên hướng dẫn: Thầy Nghiêm Xuân Thước
NỘI DUNG
Sử dụng phần mềm Wincc hoặc TIA Portal và thiết bị lập trình S7-1200 để
thực hiện các nội dung của đề tài bao gồm:
+ Thiết lập giao diện điều khiển, giám sát áp suất của đường ống nước sạch.
+ Viết chương trình phần mềm xử lý dữ liệu áp suất.
+ Mở/Tắt động cơ bơm áp suất từ giao diện màn hình.
+ Hiển thị giá trị áp suất đó.
PHẦN THUYẾT MINH
1. Tổng quan

1.1 Đặt vấn đề.
(Nhu cầu thực tế, giải pháp, giá thành)
1.2 Giới thiệu phần mền Wincc hoặc TIA Portal.
+ Đặc điểm của phần mềm.
+ Những ưu điểm của Wincc hoặc TIA Portal.
+ Cách thức tạo ra giao diện điều khiển.
2. Thiết bị đo lường


2.1 Giới thiệu thiết bị đo.

+ Phân loại thiết bị đo lường tốc độ.
+ Đặc điểm thiết bị đo lường tốc độ.
+ Đại lượng đo lường.
2.2 Những tham số của thiết bị đo lường (dùng cho bài tập lớn của nhóm).
+ Dải tín hiệu đo (phạm vi đo), độ chính xác, độ nhạy.
+ Dải tín hiệu vào: - Tốc độ góc rad/s, vòng/phút.
- Áp xuất.
- Nhiệt độ.
- Độ ẩm, nồng độ CO2.
- moomen, dòng điện, nồng độ PH.
+ Dải tín hiệu ra: Dòng điện 4 – 20mA (cảm biến dòng).
Điện áp

0 – 10V (cảm biến áp).

2.3 Bộ chuẩn hóa để tương thích tín hiệu vào/ra.
3. Mạch điều khiển.

3.1 Thuật toán.
(giải thuật, lưu đồ thuật toán).
3.2 Chương trình phần mềm.
+ Đặc điểm của phần mềm.
+ Những ưu điểm của Wincc hoặc TIA Portal.
+ Cách thức tạo giao diện điều khiển của đề tài.
3.3 Kết nối vào/ra các thiết bị.
+ Sơ đồ đấu nối chân vào/ra của thiết bị với mạch điều khiển.


+ Phân tích quá trình hoạt động của sơ đồ đấu nối.
4. Kết quả thực nghiệm.

4.1 Những kết quả đạt được
Hình ảnh, nội dung và số liệu của giao diện.
4.2 Nhận xét ưu nhược điểm.
+ Đặc điểm của chương trình và giao diện trong bài tập lớn.
+ Những ưu điểm của chương trình (bài tập lớn đã thực hiện).
+ Những hạn chế của chương trình (bài tập lớn đã thực hiện).
Ngày giao BTL:……………..….……. Ngày hoàn thành:………….……………..

Chương 1: Tổng quan..................................................................1
1.1 Đặt vấn đề..........................................................................................1
1.1.1 Nguyên tắc điều khiển trong hệ thống............................................2
1.1.2 Phương thức điều khiển bơm.............................................................3
1.1.3 Những ưu điểm khi điều khiển tốc độ bơm bằng thiết bị biến tần:. .4

1.2. Giới thiệu phần mền Wincc hoặc TIA Portal................................5
1.2.1. Những ưu điểm của Wincc:..............................................................5
1.2.2. Các đặc điểm của Wincc:..................................................................6
1.2.3. Các mô đun của sản phẩm:...............................................................9
1.2.4. Cách thức tạo ra giao diện điều khiển:.............................................9

Chương 2: Thiết bị đo lường.....................................................13
2.1 Giới thiệu thiết bị đo.......................................................................13
2.2 Những tham số dùng cho thiết bị đo..............................................15
2.3. Bộ chuẩn hóa để tương thích tín hiệu vào/ra...............................17


Chương 3: Mạch điều khiển......................................................20
3.1 Thuật toán........................................................................................20
3.1.1.Lưu đồ thuật toán chọn chế độ hoạt động.......................................20

3.1.2 Bộ chuẩn hóa PID............................................................................21
3.1.3 Lưu đồ thuật toán điều khiển...........................................................22

3.2 Chương trình phần mềm...............................................................23
3.2.1. Đặc điểm của phần mềm.................................................................23
3.2.2. Những ưu điểm của Wincc hoặc TIA Portal..................................25
3.2.3. Cách thức tạo giao diện điều khiển của đề tài................................26

3.3 Kết nối vào/ra các thiết bị..............................................................35

Chương 4: Kết quả thực nghiệm..............................................40
4.1. Những kết quả đạt được................................................................40
4.2 Nhận xét ưu nhược điểm.................................................................40
4.2.1. Đặc điểm của chương trình và giao diện trong bài tập lớn............40
4.2.2. Những ưu điểm của chương trình (bài tập lớn đã thực hiện)........41
4.2.3. Những hạn chế của chương trình (bài tập lớn đã thực hiện)........41



Chương 1: Tổng quan
1.1 Đặt vấn đề.
Trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay nhu cầu tiêu thụ năng lượng ngày
càng tăng dần và đã có rất nhiều cảnh báo về tiết kiêm năng lượng. Các nghành
công nghiệp nói chung và ngành nước nói chung vẫn sử dụng công nghệ truyền
động không thích hợp,điều khiển thụ động, không linh hoạt. Đối với nhà máy
nước, yếu tố cấu thành giá nước bị chi phối phần lớn bởi chi phí điện bơm
nước( 30-35%). Trước đây tồn tại quan điểm việc đầu tư vào tiết kiệm năng
lượng là một công việc tốn kém và không mang lại hiệu quả thiết thực. Với công
nghệ biến tần tính toán đã chỉ ra việc đầu tư vào hệ thống điều khiển tiết kiệm
năng lượng cho trạm bơm cấp II có thời gian hoàn vốn đầu tư hết sức ngắn và

giảm được chi phí cho công tác quản lý vạn hành thiết bị.Máy bơm và quạt gió là
những ứng dụng rất thích hợp với truyền động biến đổi tốc độ tiết kiệm năng
lượng. Trong phạm vi đồ án, chúng ta chỉ đề cập tới việc sử dụng thiết bị biền tần
trong điều khiển tốc độ tiết kiệm năng lượng cho các máy bơm và ổn định áp suất
trong đường ống cấp nước.
Đối với các hệ thống bơm cấp nước trong thực tế,người ta sử dụng máy
bơm công suất lớn, biến tần công suất lớn để bơm cấp nước cho cả khu dân cư,
thành phố, cho cả khu công nghiệp. Với đề tài này,chúng em đã mô hình hóa hệ
thống nên chỉ sử dụng biến tần công suất nhỏ và động cơ không đồng bộ để mô
tả sự hoạt động của hê thống với tín hiệu giả đưa về tư triết áp. Một phần vì các
máy bơm ba pha thường rất to và nặng kéo theo hệ thống sẽ không đơn giản, lý
do nữa là chi phí cho một đồ án như vậy là quá lớn với khả năng của chúng em.
Để thực hiện được đề tài chúng em đã:
-

Nghiên cứu kĩ hệ thống bơm cấp nước trong thực tế, nắm rõ trình tự điều
khiển từng máy bơm

Trang 6


-

Tìm hiểu về biến tần sử dụng

-

Lựa chọn biến tần và động cơ có công suất hợp lý

-

Tìm hiểu giao tiếp PLC với biến tần

-

Lập trình PLC

-

Lập trình bộ PID để điều khiển máy bơm

-

Thiết kế giao diện WinCC để giám sát và điều khiển.

Mỗi trạm bơm thường có nhiều máy bơm cùng cấp nước vào cùng một đường
ống.Áp lực và lưu lượng của đường ống thay đổi hang giờ theo nhu cầu.Bơm và
các thiết bị đi kèm như đường ống van,đài nước được thiết kế với lưu lượng nước
bơm rất lớn.Vì thế điều chỉnh lưu lượng nước bơm được thực hiện bằng các
phương pháp sau:
-

Điều chỉnh bằng cách khép van trên ống đẩy của bơm

-

Điều chỉnh bằng đóng mở các máy bơm hoạt động đồng thời.

-

Điều khiển thay đổi tốc độ quay bằng khớp nối thủy lực.

Điều khiển theo những phương pháp trên không những không tiết kiệm được
năng lượng điện tiêu thụ mà còn gây nên hỏng hóc thiết bị và đường ống do chấn
động khi đóng mở van gây nên,đồng thời các máy bơm cung cấp không bám sát
được chế độ tiêu thụ trên mạng lưới.
Để giải quyết các vấn đề kể trên chỉ có thể sử dụng phương pháp điều khiển
truyền động biến đổi tốc độ bằng thiết bị biến tần.Thiết bị biến tần là thiết bị điều
chỉnh biến đổi quay của động cơ bằng cách thay đổi tần số của dòng điện cung
cấp cho động cơ.

Trang 7


1.1.1

Nguyên tắc điều khiển trong hệ thống.

Đầu ra của PLC được nối với biến tần để điều khiển biến tần và từ đây
biến tần điều khiển tốc độ động cơ.
Khi sử dụng thiết bị biến tần cho phép điều chỉnh một cách linh hoạt lưu
lượng và áp lực cấp vào mạng lưới theo yêu cầu tiêu thụ.
Với tín hiệu từ cảm biến áp lực phản hồi về PLC.PLC sẽ so sánh giá trị
truyền về này với giá trị đặt để từ đó ra lệnh cho biến tần giúp thay đổi tốc độ của
động cơ bằng cách thay đổi tần số dòng điện đưa vào đông cơ để đảm bảo áp suất
nước trong đường ống là ổn định.
Sự điều chỉnh linh hoạt các máy bơm khi sử dụng biến tần được cụ thể như sau:
-

Điều chỉnh tốc độ quay khi áp suất thay đổi.

-

Đa dạng trong phương thức điều khiển các máy bơm trong trạm bơm.Một
thiết bị biến tần có thể điều khiển tới 5 máy bơm.
1.1.2 Phương thức điều khiển bơm

Có 3 phương thức điều khiển các máy bơm:
 Điều khiển theo mực nước:
Trên cơ sở tín hiệu mực chất lỏng trong bể hut hồi tiếp về PLC.Bộ vi xử lý sẽ
so sánh tín hiệu hồi tiếp với mực chất lỏng được cài đặt.Trên cơ sở kết quả so
sánh PLC sẽ điều khiển đóng mở các máy bơm sao cho phù hợp để mực chất
lỏng trong bể luôn bằng giá trị cài đặt.Ngược lại khi tín hiệu hồi tiếp lớn hơn giá
trị cài đặt,biến tần sẽ điều khiển các bơm để mực chất lỏng luông đạt giá trị đặt.
 Điều khiển theo hình thức chủ động thụ động:

Trang 8


Mỗi một máy bơm được nối với một bộ biến tần trong đó có một biến tần là
chủ động,các biến tần khác là thụ động.Khi tín hiệu hồi tiếp về biến tần chủ động
thì bộ vi xử lý của biến tần này sẽ so sánh với tín hiệu được đặt để từ đó tác động
đến các biến tần thụ động điều chỉnh tốc độ quay của các máy bơm cho phù hợp
và không gây ra hiện tượng đập thủy lực phản hồi từ hệ thống.Phương thức điều
khiển này là linh hoạt nhất khắc phục những kho khăn trong quá trình vận hành
bơm khác với thiết kế.Phương thức này được sử dung co trương hợp thay đổi cả
về lưu lượng và áp suất trên mạng lưới.
 Điều khiển theo hình thức biến tần điều khiển một bơm:
Một máy bơm chính thông qua thiết bị biến tần,các máy bơm còn lại đóng mở
trực tiếp bằng khởi động mềm.Khi tín hiệu áp lực và lưu lượng trên mạng lưới

hồi tiếp về PLC.Bộ vi xử lý sẽ so sánh với giá trị cài đặt và điều khiển tốc độ
máy bơm chính chạy với tốc độ phù hợp.Đây cũng chính là cách mà nhóm em đã
tiến hành làm.Khi mà bơm được điều khiển bằng biến tần hoạt động ở chế độ
định mức mà vẫn chưa đáp ứng được áp suất trên được ống thì PLC sẽ ra lệnh để
đưa các máy bơm khởi động mềm tham gia vào hề thống nhằm duy trì được áp
suất mong muốn trong đường ống.Đến một lúc nào đó,khi mà áp suất trong
đường ống đã đủ thì PLC sẽ ngắt các bơm phụ ra dần dần tránh áp suất cao gây
nguy hiểm cho đường ống.Trong trường hợp ngắt tất cả các bơm mà áp suất vẫn
còn cao thì PLC sẽ ra lệnh cho biến tần đẻ biến tần giảm dần tần số của động cơ
để đưa áp suất trong đường ống về gần bằng giá trị đặt nhanh nhất trong thời gian
có thể.Tất cả những việc này thì được theo dõi và giám sát bằng WinCC qua màn
hình máy tính(hoặc được điều khiển bằng tay)
1.1.3 Những ưu điểm khi điều khiển tốc độ bơm bằng thiết bị biến tần:
-

Hạn chế được dòng khởi động cao

-

Tiết kiệm năng lượng

Trang 9


-

Điều khiển linh hoạt các máy bơm

-

Dãy công suất rộng từ 1,1 – 400Kw

-

Tự động ngừng khi đạt tới điểm cài đặt

-

Tăng tốc nhanh giúp biến tần bắt kịp tốc độ hiện thời của động cơ

-

Tự động tăng tốc giảm tốc tránh quá tải hoặc quá điện áp khi khởi động

-

Bảo vệ được động cơ khi :ngắn mạch,mất pha,lệch pha,quá tải,quá
dòng,quá nhiệt…

-

Kết nối với máy tính chạy trên hệ điều hành Windows

-

Kích thước nhỏ gọn không chiếm diện tích trong nhà trạm

-

Mô-men khơỉ động cao với chế độ tiết kiệm năng lượng

-

Dễ dàng lắp đặt vận hành

-

Hiển thị các thông số của động cơ và biến tần

1.2. Giới thiệu phần mền Wincc hoặc TIA Portal.
1.2.1. Những ưu điểm của Wincc:
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:

Trang 10


-

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.
1.2.2. Các đặc điểm của Wincc:

 Sử dụng công nghệ phần mềm tiên tiến:
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:

Trang 11

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.
 Cở sở dữ liệu ODBC/SQL đã được tích hợp sẵn:
Cơ sở dữ liệu Sysbase SQL đã được tích hợp sẵn trong WinCC. Tất cả các dữ
liệu về cấu hình hệ thống và các dữ liệu của quá trình điều khiển được lưu giữ
trong cơ sở dữ liệu này. Người dùng có thể dễ dàng truy cập tới cơ sở dữ liệu của
WinCC bằng SQL (Structured Query Language) hoặc ODBC. (Open Database
Connectivity). Sự truy cập này cho phép WinCC chia sẻ dữ liệu với các ứng dụng
và cơ sở dữ liệu khác chạy trên nền Windows.
 Các giao thức chuẩn mạnh (DDE, OLE, ActiveX, OPC):
Các giao diện chuẩn như DDE và OLE dùng cho việc chuyển dữ liệu từ các
chương trình chạy trên nền Windows cũng là những tính năng của WinCC. Các
tính năng như ActiveX control và OPC server và lient cũng được tích hợp sẵn.
 Ngôn ngữ vạn năng:
WinCC được phát triển dùng ngôn ngữ lập trình chuẩn ANSI-C
- Giao diện lập trình API mở cho việc truy cập tới các hàm của WinCC và dữ
liệu:

Trang 12


Tất cả các mô đun của của WinCC đều có giao diện mở cho giao diện lập trình
dùng ngôn ngữ C (C programming interface, C-API). Điều đó có nghĩa là người

dùng có thể tích hợp cả cấu hình của WinCC và các hàm thực hiện (runtime) vào
một chương trình của người sử dụng.
 Có thể cài đặt cấu hình trực tuyến bằng các Wizards:
Người thực hiện việc cài đặt cấu hình hệ thống có một thư viện đầy đủ cùng với
các hộp thoại và Wizards. Tại giai đoạn hiệu chỉnh hệ thống, các thay đổi có thể
thực hiện trực tuyến (on line).
 Cài đặt phần mềm với khả năng lựa chọn ngôn ngữ:
Phần mềm WinCC được thiết kế trên cở sở nhiều ngôn ngữ. Nghĩa là, người
dùng có thể chọn tiếng Anh, Đức, Pháp hay thậm chí các ngôn ngữ châu á làm
ngôn ngữ sử dụng. Các ngôn ngữ này cùng có thể thay đổi trực tuyến.
 Giao tiếp với hầu hết các loại PLC:
WinCC có sẵn các kênh truyền thông để giao tiếp với các loại PLC của Siemens
như SIMATIC S5/S7/505 cũng như thông qua các giao thức chung như Profibus
DP, DDE hay OPC. Thêm vào đó, các chuẩn thông tin khác cũng có sẵn như là
những lựa chọn hay phần bổ sung.
 WinCC như một phần tử của hệ thống Tự động hóa tích hợp toàn diện
(Totally Integrated Automation-TIA):
WinCC đóng vai trò như của sổ của hệ thống và là phần tử trung tâm của hệ.
 Là phần tử SCADA trong hệ thống PCS 7 của Siemens:
PCS 7 là hệ thống điều khiển quá trình, một trong những giải pháp của Tự động
hóa được tích hợp toàn diện.

Trang 13


1.2.3. Các mô đun của sản phẩm:
Tùy theo chức năng sử dụng mà người dùng có thể chọn các gói khác nhau của
WinCC như là một trong các lựa chọn của sản phẩm. Các gói cơ bản của WinCC
chia làm hai loại như sau :
-

WinCC Runtime Package (Viết tăt là RT): chứa các chức năng ứng dụng
dùng để chạy các ứng dụng của WinCC như hiển thị, điều khiển, thông

-

báo các trạng thái, các giá trị điều khiển và làm các báo cáo.
WinCC Complete Package (Viết tắt là RC): bao gồm bản quyền để xây
dựng cấu hình hệ thống (configuration licence) và bản quyền để chạy ứng
dụng (Runtime).
1.2.4. Cách thức tạo ra giao diện điều khiển:

* Tạo giao diện trên WinCC
- Mở chương trình Wincc có sẵn trên máy.
- Tạo file mới chọn “Single User Project”
- Đặt tên cho file vừa tạo, chọn vị trí lưu file
- Nhấn Creat để hoàn thành
- Trong thư mục “Internal tag/Tag management” kích chuột phải chọn “New
group” để tạo group mới.
- Trong group vừa mới tạo ta kích chuột phải chọn “New tag” để tạo các biến cho
hệ thống cần mô phỏng.
- Kích chuột phải vào “Graphics Designer” chọn “New picture” để tạo bản vẽ
mới.
- Mở bản vẽ vừa tạo để tiến hành thiết kế.

Trang 14


- Sau khi thiết kế xong ấn “Run” để hệ thống hoạt động.
* Tạo giao diện trên S7-1200

Bước 1:Chọn SIMATIC S7-1200, chọn CPU làm việc:
Add new device  SIMATIC S7-1200  CPU  CPU 1214C AC/DC/Rly

Bước 2: Bảng địa chỉ :
Xác định các đầu ra vào và gắn địa chỉ cho chúng. PLC tag  Default tag table

Trang 15


Bước 3: Viết chương trình bằng ngôn ngữ LAD

Trang 16


Trang 17


Chương 2: Thiết bị đo lường
Trước hết ta tìm hiểu sơ qua về đo áp suất trong đường ống: Đo áp suất là một
trong những chức năng đo cơ bản nhất trong bất cứ nghành công nghiệp nào.Từ
một nhà máy lọc dầu cho đến một chiếc xe ủi đất.Việc đo áp suất khí nén,lưu
chất thủy lực ,chất lỏng trong các quy trình,hơi nước hoặc vô số các môi trường
trung gian khác là chuyện xảy ra hàng ngày và đóng vai trò then chốt đối với tất
cả các cách thức điều khiển.Kết quả là,ở đâu ta cũng bắt gặp các thiết bị đo áp
suất và vô số các lựa chọn cho bạn.Mặc dù cũng có một số ngoại lệ song việc
tổng kết lại các công nghệ đo áp suất theo các thuật ngữ nói chung có thể đem lại
những ứng dụng tốt hơn.Bài báo cáo này sẽ trình bày những vấn đề về cảm biến
áp suất.
Áp suất có các loại sau:
Áp suất khí quyển: áp suất được ghi nhận cho biết là áp suất trên hay

dưới áp suất khí quyển
Áp suất chân không: áp suất được ghi nhận cho biết là áp suất tuyệt đối
Áp suất nước: áp suất của nước lên thành bình
Một số loại áp suất khác: áp suất được ghi nhận cho biết do việc đo hiệu
sô áp suất giữa hai áp suất-ta gọi là hiệu áp

2.1 Giới thiệu thiết bị đo.
Trong đề tài này nhóm chúng em sử dụng cảm biến áp suất để đo áp suất trong
đường ống.
 Khái niệm chung về cảm biến
Cảm biến là thiết bị chuyển đổi đại lượng vật lý thành đại lượng điện.

Trang 18


Cảm biến là phần tử cơ bản của bộ biến đổi áp suất,nó xác định đặc tính làm
việc của thiết bị.
Các bộ biến đổi áp suất hoạt động trên cơ sở 3 loại cảm biến chính.Đó là cảm
biến điện trở tenxo,điện dung và điện cảm.

Các đại lượng vật lý : vị trí,gia tốc,lực,nhiệt độ,độ ẩm,áp suất,ánh sáng….
Các đại lượng điện : điện trở,điện dung,điện cảm,điện áp ,dòng điện….

Các đặc tính mong muốn đối với cảm biến:












Tỉ số tín hiệu/nhiễu cao(nhiễu ngắn hạn,dài hạn)
Độ an toàn(điện,cơ,chống cháy nổ)
Độ ổn định(ít bị ảnh hưởng bởi tác động bên ngoài)
Độ tin cậy
Độ chính xác
Đáp ứng nhanh
Tầm động rộng
Giá thành hạ
Công suất thấp
Độ nhạy chéo thấp

Trang 19


 Miễn nhiễm EMI

2.2 Những tham số dùng cho thiết bị đo
+ Phân loại thiết bị đo:
Cảm biến tích cực( active sensor): cảm biến tích cực cần được cung cấp
năng lượng từ bên ngoài( tín hiệu kích thích) trong quá trình hoạt động.
Cảm biến thụ động(passitive sensor): cảm biến không cần cung cấp năng
lượng trong quá trình hoạt động.
+ Đặc điểm thiết bị đo lường:







Độ nhạy cao
Sự tuyến tính tốt
Sự trễ của áp suất vả của nhiệt độ đều bé
Thời gian hồi đáp ngắn
Chịu đựng sự thay đổi tải cao do không có sự mỏi của màng silic đơn tinh

thể
 Cấu trúc nhỏ gọn
 Rẻ tiền do sự sản xuất rất kinh tế với công nghệ planar của kỹ thuật bán
dẫn.
+ Đại lượng đo lường: Có nhiều đơn vị dùng để đo áp suất như:







Pascal.
Bar.
kg/cm2.
Atmosphe.
cm cột nước.
mmHg,mbar.

Nhưng ủy ban quốc tế thường chọn là Pascal(Pa) là đơn vị áp.

Cụ thể trong đề tài này chúng em sẽ sử dụng 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.

Trang 20


Hình ảnh thực tế của cảm biến E8AA002DM05
Thông số kĩ thuật:
Điện áp nguồn cấp

10 ~ 24 VDC ± 10%

Dòng điện tiêu thụ cực đại

40 mA

Dải áp suất

0 ~ 500kPa

Áp suất chịu cực đại

980 kPa

Thởi gian đáp ứng cực đại

100 ms

Tín hiệu đầu ra tương tự

4 ~ 20mA

Dải nhiệt độ chịu

-10 ~ 60 ºC ( điều kiện làm việc)
-25 ~ 70ºC ( điều kiện bảo quản)

Môi trường làm việc

Khí không ăn mòn, khí trơ, chất lỏng
không ăn mòn

Phương thức kết nối

Dây dẫn chống nhiễu ( độ dài tiêu
chuẩn = 2 met)

2.3. Bộ chuẩn hóa để tương thích tín hiệu vào/ra.
- Giao tiếp với S7

Trang 21


Các kết nối của PLC S7-1200

Sử dụng module SM1234 để tương thích với PLC S7 – 1200.
+ Định dạng dữ liệu: Lưỡng cực (-32000→32000 gồm 11 bit và 1 bi dấu), Đơn
cực (0→32000 gồm 12bit)
+ Trở kháng ngõ vào: >10MΩ; loại ngõ vào: Visai
+ Điện áp hoạt động: 20V→28.8V
+ Sai số cực đại: 2% của tầm đo
- Thông số hoạt động của Modul Analog Output
+ Điện trở ngõ ra áp: Rmin = 5000Ω
+ Điện trở ngõ ra dòng: Rmin = 500Ω
+ Tầm ngõ ra áp: -10V →10V
+ Tầm ngõ ra dòng: 0 →20mA

Trang 22


Module S7-1200 Analog I/O
SM 1224 4AI/2AO – 6ES7234-4HE32-0XB

Trang 23


Chương 3: Mạch điều khiển
3.1 Thuật toán.
3.1.1.Lưu đồ thuật toán chọn chế độ hoạt động

Trang 24


3.1.2 Bộ chuẩn hóa PID

Trang 25