PLC s7 1200 điều khiển và đo mức nước

I. Nguyên lý hoạt động
Hệ thống đo và cảnh báo mức nước trong bể bao gồm những thành phần chính như sau:







PLC S7-1200 của SIEMENS
Modul Analog
Biến tần MM440
Động cơ bơm
Cảm biến: CLS -23N
Máy tính PC

*Nguyên lí vận hành của hệ thống:
Bảng điều khiển gồm 2 nút bấm và 3 đèn báo trạng thái
Khi bấm nút Start trên bảng điều khiển, sau 5s động cơ bơm đi vào hoạt động đồng thời
đèn báo RUN sẽ sáng lên. Khi bấm Stop, máy bơm sẽ ngừng hoạt động.
Hai cảm biến 1 & 2 có vai trò phát hiện mực nước trong bể :
TH1: Khi CB1 phát hiện thấy mực nước, nghĩa là lúc này trong bể mực nước còn
lại sẽ ≤ 0,5m. Từ đó gửi tín hiệu về cho Modul Analog, đèn báo LLA sẽ sáng. Biến
tần nhận tín hiệu ra từ Modul và điều khiển máy bơm hoạt động.
• TH2: Khi CB2 phát hiện thấy mực nước, nghĩa là lúc này trong bể mực nước còn
lại sẽ ≥ 4,5m. Từ đó gửi tín hiệu về cho Modul Analog, đèn báo LHA sẽ sáng.
Biến tần nhận tín hiệu ra từ Modul và tắt máy bơm.
•

Máy tính(PC) có chức năng giám sát và điều khiển sự hoạt động của hệ thống thông qua
phần mềm WinCC, chức năng giám sát trên máy tính có thể theo dõi các thông số của hệ

thống hiển thị trên mà hình như: Mức nước, đồ thị so sánh giữa giá trị đặt(SP) và giá trị
đọc về(PV).

1


II. Lưu đồ thuật toán

Begin

Yes
Start

Stop

No

Yes

Dừng bơm
No
End

No

Cảm biến 1
Yes
Đèn báo ngưỡng thấp

No

Cảm biến 2
Yes
Đèn báo ngưỡng cao

Xuất tín hiệu điều khiển cho biến tần

Xuất tín hiệu điều khiển cho biến tần

Biến tần điều khiển động cơ

Biến tần điều khiển động cơ

2


*Thuyết minh lưu đồ thuật toán tổng quát:
Có 2 giai đoạn:
+Giai đoạn 1: Khi cảm biến 1 có tín hiệu thì đèn báo ngưỡng thấp sáng, động cơ sẽ hoạt
động thông qua sự điều khiển của biến tần.
+Giai đoạn 2: Khi cảm biến 2 có tín hiệu thì đèn báo ngưỡng cao sáng, động cơ sẽ hoạt
động thông qua sự điều khiển của biến tần.. Hệ thống sẽ ngừng làm việc khi ấn nút Stop
và làm việc trở lại khi ấn nút Start, quá trình làm việc là lặp lại.
III. Tổng Quan Về Biến Tần MicroMaster 440 (MM440).
1. Tổng quan

MM440 là loại biến tần độc lập(biến tần gián tiếp), thay đổi điện áp hay tốc độ cho
động cơ xoay chiều bằng cách chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một
chiều trung gian sử dụng cầu chỉnh lưu. Sau đó điện áp một chiều lại được nghịch lưu
thành điện áp xoay chiều cung cấp cho động cơ với giá trị tần số không thay đổi. Nguồn

cung cấp cho biến tần có thể sử dụng nguồn xoay chiều một pha (cho công suất thấp),
hay sử dụng nguồn xoay chiều ba pha.
Trong thực tế các bộ biến tần thường dung để điều khiển tốc độ quay của động cơ
điện xoay chiều thay đổi trơn theo tần số. Các bộ biến tấn sử dụng trong thực tế rất đa
dạng, có chức năng khác nhau tùy theo mục đích sử dụng, tính chất truyền thông.
2. Ưu điểm
• Thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt
• Dự trữ động năng chống sụt áp
• 4 tần số ngắt cộng hưởng lên máy
• Tích hợp chức năng bảo vệ nhiệt cho động cơ dùng PTC/KTY
• Khối chức năng logic tự do: AND, OR, TIMER
Sơ đồ kết nối PLC S7-1200 và biến tần mm440

Sơ đồ kết nối biến tần mm440 và động cơ

Sơ đồ các chân trong biến tần
3


Truyền thông bằng rs485/422 to wire operation.
Sơ đồ cổng com rs485/422

Các tốc độ truyền dữ liệu thông dụng trong cổng nối tiếp là: 1200 bps, 4800 bps, 9600
bps và 19200 bps.
Cổng COM có hai dạng: đầu nối DB25 (25 chân) và đầu nối DB9 (9 chân) mô tả như:

4


Cổng

COM 9

chân

Cổng COM 25 chân
Ý nghĩa của các chân mô tả như sau:
DB25

DB9

1

-

2

3

3

2

4

7

5

8

6

6

7

5

8

1

20

4

22

9

23

-

24

-

15

-

17

-

18

-

21

-

14

-

16

5


19

-

13

-

12

-

25

-

9

-

10

-

11
Bảng 1: Sơ đồ và ý nghĩa các chân trong cổng com
*Lập trình PLC Các khối truyền thông trong plc

Cấu hình truyền thông trên plc
Khối USS_Port_Scan_DB.

6


Chú thích :
PORT là địa chỉ truyền thông của module truyền thông CM 1241 RS422/485
BAUD : là tốc độ truyền thông trong mạng USS

USS_DB : dử liệu được lưu vào trong khố dửng liệu chung để chia sẽ với các lệnh khác
trong chế độ truyền thông.
Error : báo lỗi khi xuất hiện lổi trong lúc truyền dử liệu
Khối điều khiển động cơ USS_Drive_Control_DB
Chú thích :
RUN : Khởi động động cơ
OFF2 : Dừng động cơ
OFF3: Dừng động cơ
FACK: Phát hiện lỗi
DIR: xác định chiều quay của động cơ do biến
tần điều khiển.
DIRVE : địa chỉ của biến tần.
PZD_LEN : độ dài 16 bit PZD trong 1 lần truyền
dử liệu theo kiểu USS.
SPEED_SP : tốc độ của động cơ được xác định
bằng % giá tri của SPEED_SP * cho tần số định
mức của biến tần.
Khai báo các biến sử dụng trong chương trình:
7


TT

Kí hiệu

Địa chỉ

Lời giải thích

1

Start

I0.0

Nút ấn start

2

S_top

I0.1

Nút ấn stop

3

CB1

I0.2

Cảm biến 1

4

CB2

I0.3

Cảm biến 2

5

DC

Q0.0

Bơm

6

Den_LLA

Q1.0

Báo ngưỡng thấp

7

Den_LHA

Q1.1

Báo ngưỡng cao

Giản đồ thời gian:

8