Luận văn tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống điều khiển Đài phun nước tự động sử dụng PLC S7-1200 trong 02 hồ ở thành phố Bắc Ninh

Nhận làm đồ án
/>
LỜI CAM ĐOAN
Tên

tôi

là______,

học

viên

lớp

cao

học

_________chuyên

ngành________. Tôixin cam đoan những nội dung tôi viếttrong luận văn là
nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của_______và không có sự sao
chép bất hợp pháp từ nghiên cứu của người khác. Nếu sai tôi hoàn toàn chịu
trách nhiệm.

H_____, ngày

tháng

năm 2018

Người cam đoan

Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
LỜI CẢM ƠN
Để thực hiện tốt luận văn tốt nghiệp lần này tôi xin gửi lời cảm ơn tới
thầygiáo_______đã hướng dẫn tận tình trong suốt thời gian làm luận văn vừa
qua, đã tạo điều kiện cho tôi tiếp cận, nghiên cứu các yếu tố kỹthuật và giúpđỡ
tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện những nghiên cứu của tôi.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo của KhoaĐiện – Điện
tử cùng các thầy cô giáo bô môn đã truyên đạt những kiến thức mới và bổ ích
cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường.
Học viên

Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN .....................................................................................................ii
MỤC LỤC......................................................................................................... iii
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH VẼ ..................................................................................... vi
MỞ ĐẦU............................................................................................................. 1

1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ....................................................................................... 1
2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU .................................................................................... 1
3. MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ............................... 2
4. CÁC LUẬN ĐIỂM CƠ BẢN VÀ ĐÓNG GÓP MỚI ......................................... 2
5. PHUƠNGPHÁP NGHIÊNCỨU .......................................................................... 2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................... 3
1.1Tổng quan về hệ thống hồ nhân tạo trước UBND tỉnh Bắc Ninh ......................... 3
1.2 Hệ thống đài phun nước ..................................................................................... 5
1.2.1 Cấu tạo của đài phun nước ............................................................................. 6
1.2.2 Cơ chế hoạt động của đài phun nước .............................................................. 9
1.2.3 Một số hệ thống đài phun nước đã xây dựng ................................................... 9
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 .................................................................................. 12
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................... 13
2.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 13
2.1.1. Giới thiệu chung về PLC.............................................................................. 13
2.1.2 Giới thiệu về PLC S7 – 1200 ........................................................................ 15
Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
2.1.3. Giới thiệu chung về phần mềm TIA Portal ................................................... 22
2.2. Nguyên lý hoạt động và chi tiết thiết bị . ......................................................... 25
2.2.1. Hệ thống bơm chìm. .................................................................................... 25
2.2.2. Van điều chỉnh. ............................................................................................ 26
2.2.3.Hệ thống đầu phun tạo hình. ......................................................................... 26
2.2.4 Hệ thống đèn led trang trí ............................................................................. 29
2.2.5 Hệ thống cảm biến ........................................................................................ 31
2.2. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 33
2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 33

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...................................................... 35
3.1. Thiết kế, xây dựng chương trình điều khiển .................................................... 35
3.1.1. Quy trình công nghệ .................................................................................... 35
3.1.2. Lựa chọn bộ điều khiển................................................................................ 35
3.1.3. Xây dựng bảng phân công tín hiệu vào ra .................................................... 36
3.1.4. Xây dựng lưu đồ thuật toán .......................................................................... 36
3.1.5. Chương trình điều khiển (xem phụ lục )....................................................... 39
3.2. Thiết kế giao diện điều khiển .......................................................................... 39
3.2.1. Các bước thiết kế giao diện điều khiển......................................................... 39
3.3. Hướng dẫn sử dụng giao diện để điều khiển hoạt động đài phun nước ............ 49
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ................................................................................ 52
1. Kết luận ............................................................................................................. 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 54
PHỤ LỤC .......................................................................................................... 55
Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
DANH MỤC BẢNG
Hình 1.1 Hồ nhân tạo trước Tỉnh ủy và UBND tỉnh Bắc Ninh .......................... 3
Hình 1.2 Bơm bìm đài phun nước .................................................................... 6
Hình 1.3 Hệ thống vòi phun nước .................................................................... 7
Hình 1.4 Hệ thống chiếu sáng đài phun nước ................................................... 8
Hình 1.5 Hệ thống đài phun nước nằm trong hồ Buji ở DuBai ......................... 9
Hình 1.6 Đài phun nước Jet d’Eau .................................................................... 10
Hình 1.7 Hệ thống phun nước cho hồ tự nhiên tại Becamex Bình Dương ......... 11
Hình 2.1 PLC S7 – 1200................................................................................... 15
Hình 2.2 Một số module hỗ trợ PLC S7 – 1200 ................................................ 17
Hình 2.3 Các kiểu cấu trúc chương trình .......................................................... 21

Hình 2.4 Phần mềm TIA Portal V13................................................................. 22
Hình 2.5 Bơm chìm đài phun nước ................................................................... 24
Hình 2.6 Đầu phun tạo hình ............................................................................. 26
Hình 2.7 Đầu phun tạo hình ............................................................................. 26
Hình 2.8 Đầu phun tạo hình ............................................................................. 26
Hình 2.9 Đầu phun tạo hình ............................................................................. 27
Hình 2.10 đèn led âm dạng chân đế ................................................................. 28
Hình 2.11 Đèn led âm nước dạng bánh xe ........................................................ 29
Hình 2.12 Đèn led dây dưới nước ..................................................................... 29
Hình 2.13Cảm biến mưa ................................................................................... 30
Hình 2.14Công tắc dòng chảy........................................................................... 31
Hình 2.15 Rọ bơm bị rêu bám .......................................................................... 31
Hình 3.1 CPU 1214C và hướng dẫn kết nối tín hiệu .........................................33
Hình 3.2 Lưu đồ hoạt động hệ thống đài phun nước .........................................35
Hình 3.3 Chọn kết nối PLC vs máy tính ..........................................................36
Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
Hình 3.4 Chọn kết nối ......................................................................................36
Hình 3.5 Biểu tượng phần mềm Tia portal ........................................................37
Hình 3.6 Tạo project mới..................................................................................37
Hình 3.7 Nhập tên cho project .........................................................................37
Hình 3.8 Chọn cấu hình thiết bị ........................................................................38
Hình 3.9 Cửa sổ chọn thiết bị mới ....................................................................38
Hình 3.10 Chọn loại CPU điều khiển................................................................39
Hình 3.11 Giao diện sau khi đã chọn xong CPU ...............................................39
Hình 3.13 Giao diện sau khi đã add thêm các modul mở rộng ..........................40
Hình 3.14 Cửa sổ viết chương trình điều khiển ................................................40

Hình 3.14 Cửa sổ dowload để nạp chương trình ...............................................41
Hình 3.16 Cửa sổ chọn cáp kết nối ...................................................................41
Hình 3.17 Cửa sổ kết thúc quá khi nạp chương trình ........................................42
Hình 3.18 Chọn giao diện điều khiển................................................................42
Hình 3.19 Tạo kết nối cho WinCC ...................................................................43
Hình 3.20 Màn hình thiết kế giao diện điều khiển ............................................43
Hình 3.21 Giao diện khởi động.........................................................................44
Hình 3.22 Giao diện điều khiển ........................................................................44
Hình 3.23 Giao diện điều khiển ở chế độ điều khiển bằng tay ..........................45
Hình 3.24 Giao hiện điều khiển tự động ...........................................................46
Hình 3.25 Giao diện cài đặt thời gian hoạt động ...............................................46

DANH MỤC HÌNH VẼ
Bảng 2.1 So sánh các kiểu CPU của PLC S7 – 1200 ........................................16
Bảng 2.1 So sánh các kiểu CPU của PLC S7 – 1200 ........................................17
Bảng 3.1 Bảng phân công tín hiệu ....................................................................33
Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong công cuộc đổi mới đất nước, song song với quá trình công nghiệp
hóahiện đại hóa thì việc xây dựng cơ sở hạ tầng cũng được tiến hành. Quá trình

nâng cấp, xây dựng cảnh quan ở các khu đô thị cũng không nằm ngoàikế hoạch.
Hiện nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân cũng
được nâng cao một cách nhanh chóng. Nhu cầu cuộc sống trong các lĩnh vực:
công nghiệp dịch vụ, du lịchvà sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Chínhdo
những yêu cầu này, đòi hỏi các nhà kĩ thuật, mỹthuật, nhà khoa học phải nghiên
cứu, tìm hiểu để tạo ra các sản phẩm nhằm đáp ứng các nhu cầu của họ.
Thiết kếhệ thống đài phun nước giúp nâng cao cảnh, làm đẹp đô thị nhưng
vẫn đảm bảo các yêu cầu như: tiết kiệm được điện năng, chi phí đầu tư nhỏ, đảm
bảo mỹ quan, vận hành tin cây…. Với một công trình đài phun nước thành
côngsẽ mang lại cho con người nhiều tiện ích, thoải mái trong công việc, học tập
cũng như thư giãn.
Trên cơ sởđó, tôi tiếp nhận đề tài: “Thiết kế hệ thống điều khiển Đài phun
nước tự động sử dụng PLC S7-1200 trong 02 hồ ở thành phố Bắc Ninh.”.
Bản luận văn tập trung vào việc xây dựng chương trình và giao diện điều khiển
hoạt động hệ thống đài phun nước tại 2 hồ nhân tạo trước Tỉnh ủy và UBND tỉnh
Bắc Ninh.
2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU
Hiện nay, việc điều khiển thiết bị tự động được ứng dụng rông rãi. Tuy
nhiên các bộ điều khiển nhập ngoại có giá thành cao. Việc tự thiết kế, cải tiến
tận dụng các thiết bị sẵn có nhằm tiết kiệm chi phí nhiệm vụ của các nhà khoa
học, các giảng viên và người học. Luận văn hướng đến mục tiêu thiết kế chương
trình điều khiển tự động cho hệ thống đài phun nước.

Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
3. MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Mục đích nghiên cứu:

- Nghiên cứu hệthống điều khiển, phần mềm lập trình Tia Portal V13 lập
trình cho bộ điều khiển PLC S7-1200.
- Chạy thử giao diện giám sát, kiểm tra hoàn thiện việc nâng cấp hệ thống.
Đối tượng nghiên cứu:
- Luận văn tập trung vào nghiên cứu, thiết kếchương trình, giao diện điều
khiển cho hệthống đài phun nước.
Phạm vi nghiên cứu:
- Đưa ra phương án thiết kế hệ thống điều khiển, giám sát cho hệ thống đài
phun nước
4. CÁC LUẬN ĐIỂM CƠ BẢN VÀ ĐÓNG GÓP MỚI
Do nhu cầu cuộc sống ngày càng được nâng cao, khoa học cần đáp ứng nhu
cầu củathực tế cho nên sau đề tài này có thể ápdụng vào vận hành hệ thống đài
phun nước. Sau đề tài này có thể giúp các học viên có nhiều phạm vi nghiên cứu
hơn, phát huy tính sáng tạo, khả năng tự giải quyết một vấn đề theo yêu cầu đặt
ra và đây cũng là dịp để tôi tựkhẳng định mình trước khi tốt nghiệp tham gia vào
các hoạt động sản xuất của xã hội. Mặt khác luận văn này cũng có thể làm tài
liệu tham khảo cho những học viên khóa sau giúp họ hiểu rõ hơn về lập trình
PLC.
5. PHUƠNGPHÁP NGHIÊNCỨU
* Phương pháp kế thừa:
- Dựa trên nghiên cứu các hệ thống điều khiền đài phun nước đã được lắp
đặt
- Kế thừa công trình nghiên cứu của thế hệ trước về cơ sở lý thuyết các
phầnmềm PLC S7 – 1200
* Phương pháp thực nghiệm kiểm chứng:

Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án

/>cebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa

- Chạy thử giao diện
di giám sát nhiều lần, kiểm tra phát hiệện lỗi, từ hoàn
thiện việcthiết kế hệ thố
ống.
CHƯƠ
CHƯƠNG
I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Tổng quan về hệ thống
th
hồ nhân tạo trước UBND tỉnh Bắcc Ninh

Hình 1.1 Hồ nhân tạo
t trước Tỉnh ủy và UBND tỉnh Bắcc Ninh
Cụm vườn
n hoa cây xanh trước
tr
Tỉnh ủy và UBND tỉnh Bắcc Ninh được quy
hoạch tổng thể đẹp, kếtt hợp
h với mặt nước tạoo nên 1 không gian xanh cho thành
phố. Điểm nhấnn phông nền
n cho cụm
m các công trình hành chính và tuy
tuyến phố
trung tâm kết hợp vớii quảng
qu
trường tượng đài Lý Thái Tổ và Trung tâm văn
v hóa
Kinh Bắc. Đây cũng làà khu vực

v hay diễn ra các hoạt động văn
ăn hóa llớn của tỉnh,
thành phố và đượcc nhân dân trong thành phố
ph lui tới để rèn luyệnn ssức khỏe hằng
ngày.
Các hồ trước Tỉnh
nh ủy và UBND tỉnh Bắc Ninh là 2 hồ nhân ttạo, được xây
dựng theo quy hoạch đồ
ồng bộ của thành phố. Để tạo điểm nhấnn cà sinh động cho
2 mặt nước này, đãã xây dựng
d
lắp đặt hệ thống đài phun nước.
c. Xong, do sau th
thời
Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
gian dài sử dụng, hệ thống đã xuống cấp. không đem lại hiệu quả thẩm mỹ,
thường suyên bị hư hỏng do nước hồ bẩn và rác thải. Nên thường phải thực hiện
sửa chữa, kinh phí sửa chữa bảo trì nhiều nhưng không triệt để.
Nước của 2 hồ đã bị ô nhiễm do quá trình sử dụng, thẩm thấu nước ngầm,
người dân xả rác tùy tiện, lá cây quanh hồ rụng xuống...Nên khi vận hành hệ
thống đài phun nước hiện có, gây ô nhiễm không khí quanh khu vực hồ, ảnh
hưởng sức khỏe và tâm lý của nhân dân.
Sau thời gian dài, lớp bùn lắng đọng lại trong hồ tích tụ với khối lượng lớn.
Khi vận hành hệ thống đài phun hiện có gây sục mặt nước, làm ô nhiễm nước hồ
và gây tắc nghẽn hệ thống đường ống và máy bơm phun. Cần phải tiến hành nạo
vét lớp bùn này trước khi thi công lắp đặt đài phun mới.

Phương án cải tạo sơ bộ:
- Dự án là tận dụng các ô giữa 2 hồ được xây kiên cố làm bể lọc tuần hoàn
phục vụ nước bơm cho giàn phun, các cột chiếu sáng để treo hệ thống loa âm
thanh mới, làm mới hệ thống đài phun nước theo phương án thiết kế đã được phê
duyệt, lắp đặt đồng bộ hệ thống chiếu sáng trình diễn với vòi phun nước, lắp đặt
hệ thống âm thanh, máy bơm nước cho đài phun,...Với hệ thống đài phun nước
mới này lớn, biện pháp neo giữ hệ đường ống của đài phun cần chắc chắn, đảm
bảo sự làm việc ổn định,...Do đó cần thi công hệ thống móng, để neo giữ hệ
thống đài phun nước xuống đảm bảo khi vận hành không ảnh hưởng chất lượng
thẩm mỹ trình diễn và tuổi thọ thiết bị.
- Mạng lưới cấp – thoát nước hiện trạng phục vụ thuận tiện cho công trình.
- Cần bổ sung thêm hệ thống âm thanh trình diễn kết hợp đồng bồ với đài
phun nước. Vị trí điều khiển âm thanh, ánh sáng và đài phun nước cần được bố
trí tại vị trí phù hợp, quan sát được trực tiếp hoạt động của các hệ thống xong
phải dễ dàng quản lý, bảo vệ.
- Cần thi công hệ thống đường ống đi dây ngầm dọc theo tuyến dây tín hiệu
âm thanh mới tới các chân cột treo loa âm thanh.
Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
Hiện trạng cấp điện: Tại vị trí trạm biến áp treo có công suất 400kVA đảm
bảo cấp điện cho hệ thống đài phun nước mới của 2 hồ.
Việc nghiên cứu phương án cải tạo, nâng cấp hệ thống đài phun nước của 2
hồ nhằm nâng cao hơn nữa giá trị thẩm mỹ và hiệu quả sử dụng của mặt nước
cảnh quan. Đồng thời cũng cải tạo lại môi trường nước của 2 hồ phục vụ yêu cầu
vận hành, quản lý đồng bộ.Tạo điểm nhấn cho không gian đô thị, thể hiện sự văn
minh hiện đại của Thành phố

1.2 Hệ thống đài phun nước
Đài phun nước là nơi nguồn nước được phát ra bởi hệ thống đài phun nước,
tùy theonhu cầu sử dụng mà đài phun nước được thiết kế có hình dáng và
kíchthước khác nhau.Đài phun nước còn là một công trình kiến trúc, thể hiện nét
văn hóa của các quốc gia ởcác châu lục khác nhau.Trước kia đài phun nước được
kết nối với các suối nước, các bể chứa nước lớn để truyềnnước đến các khu dân
cư, các làng phố để cung cấp nước cho việc sinh hoạt. Ngày nay,chúng ta cũng
có thấy ở các nước Châu Âu như Pháp, Đức, Tây Ban Nha,... có các đài
phunnước ở các khu đô thị,công viên mà ở đóngười dân,khách du lịch có thể vui
chơi,tắmmát.
Đài phun nước được xem là công trình kiến trúc nghệ thuật nằm trong
những công trìnhxây dựng lớn, đài phun nước càng lớn, càng hoàng tráng thì
càng thể hiện sự thịnh vượng,đẳng cấp của công trình đó. Vì thế, nên đài phun
nước thường hay được xây dựng ở nhữngcông trình mang tầm vóc quốc gia,
quốc tế. Không những thế, đài phun nước còn đượcquan niệm là có tính phong
thủy lớn đối với một công trình. Có đài phun nước chính là cósự sống, sự phồn
vinh và nước cuốn trôi đi những dơ bẩn, những điều không tốt đẹp trongcuộc
sống,.... đó chính là quan niệm phong thủy trong đài phun nước và nó được
nhữngnhà doanh nhân áp dụng khi xây dựng một cơ nghiệp kinh doanh của
mình. Và ngày nay,chúng ta thấy rất nhiều đài phun nước lớn nhỏ ở các công
Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
trình, các ngôi nhà, các nhàhàng, quán cafe,...được xây dựng với nhiều phong
cách thiết kế đài phun nướckhácnhau.
1.2.1 Cấu tạo của đài phun nước
Nhìn bằng mắt thường thì không thể biết được đài phun nước có cấu tạo
như thế nào. Đài phun nước gồm 3 thành phần chính bao gồm : hệ thống vòi

phun,hệ thống bơm và hệ thống ánh sáng. Trong đó:
- Hệ thống máy bơm chìm: gồm 2 máy bơm chìm và 1 bình nén. Máy bơm
nước đầu tiên sẽ có tác dụng cung cấp nước từ nguồn nước vào cho bồn nước
của vòi phun. Máy bơm này có nhiệm vụ đảm bảo lượng nước luôn có lượng
nhất định để đưa duy trì hoạt động của đài phun nghệ thuật. Máy bơm nước thứ
2 là một dạng bơm chìm cao áp, có nhiệm vụ đẩy nước từ chân bồn đài phun lên
đầu phun để tạo áp lực nước lên xuống. Bình nén có chứa cảm biến bên trong,
khi áp suất trong bình vượt quá mức cho phép thì van mở sẽ xả nước cho đến khi
áp suất giảm sẽ tự động đóng lại.

Hình 1.2 Bơm bìm đài phun nước
- Hệ thống vòi phun nước sẽ chính thức hoạt động khi nước được đưa từ
bồn lên thông qua tác dụng đẩy áp của máy bơm chìm. Các đầu phun sẽ quyết
Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
định tính thẩm mỹ của cả công trình đài phun nước. Các vòi phun sẽ hoạt động
theo nguyên tắc tự động, có thể là vòi phun ở vị trí trung tâm sẽ hoạt động và
phun những dòng nước, tia nước đầu tiên, sau đó đến các tia xung quanh nó.

Hình 1.3 Hệ thống vòi phun nước
- Hệ thống đèn trang trí đài phun nướccũng đóng vai trò quan trọng trong
việc trang trí và làm nổi bật thêm tính thẩm mỹ cho tổng thể công trình. Đèn
dùng cho đài phun nước chia làm 2 loại chính là đèn chiếu sáng và đèn trang trí.
Với đèn chiếu sáng ta tập trung cho loại có ánh sáng trắng, có tác dụng đảm bảo
và duy trì độ sáng ở mức thích hợp nhất giúp cho mọi người dễ dàng quan sát
xung quanh. Đèn trang trí đài phun nước chủ yếu dùng loại đèn led đa sắc âm
nước. Với kiểu đèn này sẽ giúp chođài phun nước lung linh màu sắc, nổi bật và

cuốn hút khi trời tối.
– Trong quá trình thiết kế chiếu sáng đài phun nước cần xem xét và tính đến
các yếu tố: Hình dạng, kích thước các luồng tia nước, những hạn chế về vị trí lắp
đặt thiết bị chiếu sáng, hướng quan sát chính và bảo vệ chống phá hoại.
Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
– Hệ thống chiếu sáng phải sử dụng các thiết bị có chất lượng cao, có khả
năng chống thấm nước tốt. Các loại đèn bố trí phía trên mặt nước có cấp bảo vệ
tối thiểu IP X5, các loại đèn bố trí ngầm dưới nước phải có cấp bảo vệ tối thiểu
IP X7.
– Hệ thống chiếu sáng phải sử dụng các loại đèn có bảo vệ điện cấp III
(CLASS III) với nguồn điện 1 chiều điện áp thấp (từ 12V- 24V).
– Tổng cường độ ánh sáng (I) của các nguồn sáng bố trí dưới đáy mỗi cột
nước phun trong đài phun nước theo hướng nước phun vuông góc với bề mặt
nằm ngang.

Hình 1.4 Hệ thống chiếu sáng đài phun nước
Ngoài ra còn có hệ thống thiết bị bảo vệ. Đây chủ yếu là các thiết bị cảm
biến như cảm biến mực nước, cảm biến nước mưa, rơ le nhiệt. Những sản phẩm
này giúp chủ động duy trì lượng nước ổn định, áp suất và nhiệt độ cho phép.
Về chất liệu của đài phun nước thì chủ yếu làm bằng các vật liệu không gỉ
để có thể đạt được hiệu suất tối đa trong môi trường hoạt động có nước liên tục,
đồng thời làm gia tăng vẻ đẹp mỹ quan cho tổng thể công trình.
Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án

/>
1.2.2 Cơ chế hoạt động của đài phun nước
Đài phun nước hoạt động dựa trên cơ chế lực áp suất. Máy bơm nước sẽ hút
nước từ hồ, bể chứa nước và đưa tới vòi phun. Dưới tác động của lực áp suất của
máy bơm tạo ra sẽ tạo thành cột nước có chiều vuông góc với mặt nước hoặc cột
nước hình vòng cung. Quá trình tạo ra cột nước theo phương thẳng đứng hay
hình vòng cung hay vòng tròn là do sự điều khiển của vòi phun đã được lập trình
sẵn. Từ đó chúng ta sẽ thấy được hình được tạo thành từ cột nước trông rất đẹp
mắt.
1.2.3 Một số hệ thống đài phun nước đã xây dựng
- Hệ thống đài phun nước nằm trong hồ Buji ở DuBai

Hình 1.5 Hệ thống đài phun nước nằm trong hồ Buji ở DuBai
Dubai Fountain (tiếng Ả Rập: IJJJJJJJK‫رة د‬PQRJJJJJJJS "Đài phun nước Dubai") là hệ
thống đài phun nước lớn nhất thế giới nằm trên hồ nhân tạo Burj Khalifa rộng
hơn 120.000 mét vuông, tại trung tâm Downtown Dubai ở Dubai, Các tiểu
vương quốc Ả Rập thống nhất. Nó được thiết kế bởi WET Design, công ty có trụ
sở tại California chịu trách nhiệm về các đài phun nước tại hồ Khách sạn
Bellagio ở Las Vegas. Được chiếu sáng bởi 6.600 đèn chiếu sáng và 25 máy
chiếu màu, dài 75 m và phun nước lên tới 152,4 m vào không trung kèm theo
Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
một loạt âm nhạc cổ điển và đương đại Ả Rập và thế giới.[1] Nó được xây dựng
với chi phí 800 triệu AED (218 triệu USD).
Tên của đài phun nước được chọn sau một cuộc thi do nhà phát triển Emaar
Properties tổ chức, kết quả được công bố vào ngày 26 tháng 10 năm 2008.[2] Thử
nghiệm của đài phun nước bắt đầu vào tháng 2 năm 2009và đài phun nước đã

chính thức khánh thành vào ngày 8 tháng 5 năm 2009 cùng với lễ khai mạc
chính thức của Dubai Mall.
- Đài phun nước Jet d’Eau là biểu tượng của hồ Geneva với vẻ đẹp hoành
tráng và hùng vĩ hấp dẫn khách du lịch đến với hồ Geneva.

Hình 1.6Đài phun nước Jet d’Eau

Đài phun nước Jet d’Eau là đài phu nước cao nhất thế giới với chiều cao tối
đa lên tới 150m với 7 tấn nước phun. Ở khu trung tâm Geneva từ mọi phía nhìn
về hướng hồ đều có thể thấy cột nước cao vút của Đài phun nước Jet d’Eau. Du
khách có thể ngắm những cột nước thú vị khi dùng bữa, khi tản bộ quanh công
viên thành phố hay đến thật gần và ngắm cận cảnh.
Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
Đài phun nước Jet d’Eau được xây dựng vào năm 1981 sau khi người dân
phát hiện có áp lực dưới hồ thỉnh thoảng có hiện tượng phun nước ngoạn mục, vì
thế nên người dân đặt máy bơm có công suất cực lớn để phun nước tạo cảnh
quan vô cùng thích thú với người dân và cả du khách.
Ngoài việc có thể ngắm đài phun nước tuyệt vời này, gần đó có cả bãi tắm
Bains de Pâquis. Du khách có thể đến gần đài phun nước và hãy sẵn sàng bị
nước bắn ướt khi gió bất ngờ đổi chiều.
Đài phun nước Jet d’Eau hoạt động gần như liên tục, quanh năm và đẹp nhất
vào ban đêm, khi được chiếu sáng bởi 12 ngọn đèn màu, tạo nên một vẻ đẹp kỳ
bí, nhưng đôi khi có thể bị tạm dừng vì gió mạnh hoặc nhiệt độ quá thấp, làm
nước đóng băng.
Du khách có thể ngắm toàn cảnh đài phun nước từ đỉnh Nhà thờ St. Pierre
hoặc ngắm đài phun nước từ xa xa khi tản bộ trong Vườn Anh (Jardin Anglais),

ngắm những vườn hoa xinh đẹp cùng đồng hồ hoa Horloge Fleurie nổi tiếng của
Geneva.
- Hệ thống phun nước cho hồ tự nhiên tại Becamex Bình Dương

Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
Hình 1.7Hệ thống phun nước cho hồ tự nhiên tại Becamex Bình Dương
Thành phố mới Bình dương, cách trung tâm Thị xã Thủ Dầu Một khoảng
10km. Thành phố đang dần định hình với các tòa nhà đang hối hả xây
dựng.Công viên trung tâm thành phố, với các cây xanh đang lớn nhanh từng
ngày, với đài phun nước có hệ thống ánh sáng rực rỡ dần dần quen thuộc với
người dân Bình dương. Vào các buổi tối cuối tuần, mọi người lại nô nức đến đây
chụp ảnh, thư giãn...
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Qua nghiên cứu thực trạng 02 hồ nhân tạo trước UBND tỉnh Bắc Ninh và
cấu tạo, nguyên lý hệ thống đài phun nước, ta thấy rằng việc tích hợp hệthống
điều khiển tự động vào vận hành hệ thống đài phun nước là vô cùng cần thiết
Trên cơ sở nghiên cứu về tổng quan về 02 hồ nhân tạo trước UBND tỉnh Bắc
Ninh va cấu tạo hệ thống đài phun nước. Nội dung chương 2, chúng tôi đi tiến
hành nghiên cứu về bộ điều khiển và các thiết bị trong hệ thống đài phun nước

Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu
2.1.1 Giới thiệu chung về PLC
Thiết bị điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Controller) là loại
thiết bị thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua ngôn ngữ lập
trình, thay vì phải thực hiện thuật toán đó bằng mạch số.
Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống điều khiển mà
không cần có sự thay đổi nào về mặt kết nối dây, sự thay đổi chỉ là thay đổi
chương trình điều khiển trong bộ nhớ thông qua thiết bị lập trình chuyên dùng.
Hơn nữa, chúng ta còn có ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động
nhanh hơn so với những hệ thống truyền thông mà đòi hỏi cần phải thực hiện
việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời. Về phần cứng, PLC tương tự như máy
tính “truyền thông”, và chúng có đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển
trong công nghiệp.
- Khả năng chống nhiễu tốt.
- Cấu trúc dạng Module cho phép dễ dàng thay thế, tăng khả năng (nối thêm
Module mở rộng vào/ra) và thêm chức năng (nối thêm Module chuyên dùng).
- Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngõ vào và ngõ ra được chuẩn
hoá.
- Ngôn ngữ lập trình chuyên dùng Ladder, Instruction và Funtion Chart, dễ
hiểu và dễ sử dụng.
- Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng.
- Tin cậy hơn trong môi trường sản xuất của nhà máy công nghiệp.
- Dùng linh kiện bán dẫn nên có kích thước nhỏ hơn mạch rơ – le chức năng
tương đương.
- Giá thành cạnh tranh.

Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án

/>
Những đặc điểm trên làm cho PLC được sử dụng rộng rãi trong việc điều
khiển các máy móc công nghiệp và trong điều khiển quá trình.
Sự gia tăng những ứng dụng PLC trong công nghiệp đã thúc đẩy các nhà sản
xuất hoàn chỉnh các họ PLC với các mức độ khác nhau về khả năng, tốc độ xử lý
và hiệu suất. Các họ PLC phát triển từ loại làm việc độc lập, chỉ 20 ngõ vào/ra và
dung lượng bộ nhớ chương trình 500 bước, đến các PLC có cấu trúc Module
nhằm dễ dàng mở rộng thêm khả năng và chức năng chuyên dùng:
- Xử lý tín hiệu liên tục (analog).
- Điều khiển động cơ servo, động cơ bước.
- Truyền thông.
- Số lượng ngõ vào/ra/
- Bộ nhớ mở rộng.
Với cấu trúc dạng Module cho phép chúng ta mở rộng hay nâng cấp một hệ
thống điều khiển dùng PLC với chi phí và công suất ít nhất. Hiện nay PLC đã
được nhiều hang khác nhau sản xuất như: Siemens, Omron, Misubishi,
Pesto,Shneider, Hitachi… Mặt khác ngoài PLC cũng đã bổ sung thêm các thiết
bị mở rộng khác như: các cổng mở rộng AI (Analog Input), DI (Digital Input),
các thiết bị hiển thị, các bộ vào.
Như vậy, PLC là một bộ điều khiển gọn, nhẹ và dễ trao đổi thông tin với môi
trường bên ngoài, (với các PLC khác hoặc máy tính, màn hìn…). Toàn bộ
chương trình điều khiển được lưu trữ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối
chương trình và được thực hiện theo chu kỳ của vòng quét (scan).

Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>cebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa

2.1.2 Giới thiệu về PLC S7 – 1200

Hình 2.1 PLC S7 - 1200
Năm
m 2009, Siemens ra ddòng sản phẩm S7 – 1200 dùng để thay th
thế cho S7 –
200. So với S7 – 200 thì S7 – 1200 có những tính năng nổi trội:
- S7 – 1200 là mộtt dòng của
c bộ điều khiển logic lậpp trình (PLC) có th
thế kiểm
soát nhiều ứng dụng tự động
đ
hóa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp,
p, và m
một tập lệnh
mạnh
nh làm cho chúng ta có những
nh
giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng
ng dụng
d
với S7 –
1200
- S7 – 1200 bao gồ
ồm một microprocessor, một nguồnn cung cấp
c được tích
hợp sẵn các đầuu vào/ra (DI/DO).
- Một số tính năng
ăng bảo
b mật giúp bảo vệ quyền truy cậpp vào cả

c CPU và
chương trình điều khiển:
n:
+ Tất cả CPU đều
u cung cấp
c bảo vệ bằng password chống
ng truy ccập vào PLC.
+ Tính năng
ăng “know-how
“know
protection” để bảo vệ các block đặcc biệt
bi của mình.
- S7 – 1200 cung cấấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩnn Ethernet và TC/IP.
Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền
truy thông mở rộng kếtt nnối bằng RS485
hoặc RS232.
- Phần mềm dùng lậập trình cho S7 – 1200 là Step 7 Basic, nó hhỗ trợ ba ngôn
ngữ lậpp trình là FBD, LAD, SCL. Phần
Ph mềm này được tích hợpp sẵn
s trong TIA
Portal v11, v13 củaa Siemens.
Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
Vậy để làm một dự án với S7 – 1200 chỉ cẩn cài TIA Portal vì phần mềm
này đã bao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI.
Các kiểu CPU của PLC S7 – 1200
Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng khác và

dung lượng giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng
dụng khác nhau.
Bảng 2.1 So sánh các kiểu CPU của PLC S7 – 1200
Chức năng
Kích thước vật lý
Bộ nhớ người dùng
Bộ nhớ làm việc
Bộ nhớ nạp

CPU 1211C
90x100x75
25kB
1MB

50kB
2MB

Bộ nhớ giữ lại
I/O kết hợp cục bộ
Kiểu số

2kB

2kB

Kiểu tương tự
Kích thước ảnh tiến trình
Bộ nhớ bit (M)
Độ mở rộng các module tín
hiệu

Bảng tín hiệu

6 ngõ vào/4
ngõ ra
2 ngõ ra

CPU 1212C

8 ngõ vào/6
ngõ ra
2 ngõ ra

CPU 1214C
110x100x75

14 ngõ vào/10
ngõ ra
2 ngõ ra

1024 byte ngõ vào (1) và 1024 byte ngõ ra (Q)
4096 byte
8192 byte
Không
2
8
1

Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>cebook.com/NhanLamDoAnTuDongHoa

Bảng
ng 2.2 So sánh các kiểu
ki CPU của PLC S7 – 1200
Các module truyền
n thông
Các bộ đếm tốc độ cao
Đơn pha

3 (Mở rộng về bên trái)
3
4
3 tại 100
3 tại 100 kHZ
kHZ
và 1 tại 30 kHZ
3 tại 80 kHZ và
3 tại 80 kHZ 1 tại 20 kHZ

6
3 tại
t 100 kHZ
và 3 tại
t 30 kHZ
3 tại
t 80 kHZ và
3 tại
t 20 kHZ

Vuông pha
Các ngõ ra xung
2
Thẻ nhớ
Thẻ nhớ SIMATIC (tùy chọn)
Thời gian lưu giữ đồng
ng hồ
h
Thông thường 10 ngày/ít nhấtt 6 ngày tại
t 40
thời gian thực
Tốc độ thựcc thi tính toán
18 µ/lệnh
thực
Tốc độ thựcc thi Boolean
0,1 µ/lệnh
Một số Module hỗ
h trợ họ PLC S7 – 1200

Hình 2.2 Một
M số module hỗ trợ PLC S7 – 1200
1. Module truyền
n thông (CM): 3 khe
2. CPU: khe 1
3. Cổng Ethernet củaa CPU
4. Bảng tín hiệuu (SB): ttối đa là 1, được chèn vào CPU
5. Module tín hiệu
u (SM) dành cho I/O tương
t

tự hay số: tối đa là 8

Nhận làm đồ án
/>

Nhận làm đồ án
/>
Họ PLC S7 – 1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng
tín hiệu để mở rộng dung lượng của CPU. Người dùng còn có thể lắp đặt thêm
các module truyền thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác.
Bảng 2.3 Bảng thông số các module
Module

Ngõ vào

Module tín
hiệu (SM)

Kiểu số

8xDC In

16 x DC In

Kiểu tương tự
Bảng tín
hiệu (SB)

4 x Analog In
8 x Analog In

Kiểu số

Kiểu tương tự
Module truyền thông (CM)
RS 485
RS 232

Ngõ ra

Kết hợp
In/Out
8x DC Out
8x DC In/8x
8x Relay Out DC Out
8x DC In/8 x
Relay Out
16x DC Out
16x DC In/16
16x Relay Out x DC Out
16x DC In/16
x Relay Out
2 x Analog In 4 x Analog In/
4 x Analog In 2x Analog out
2 x DC In/2 x
DC Out
1 x Analog In

Vòng quét chương trình của PLC
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là

vòng quét (scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ
các cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương
trình. Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến
lệnh kết thúc của khối OB1. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn
chuyển các nội dung của bộ đếm áo Q đến các cổng ra số. Vòng quét được kết
thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi.
Thời gian cần thiết để PLC thực hiện một vòng quét gọi là thời gian vòng
quét (Scan time). Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng
quét nào cũng được thực hiện lâu, có vòng quét được thực hiện nhanh tùy thuộc
Nhận làm đồ án
/>