Bài Tập Lớn PLC đo, điều khiển và cảnh báo tốc độ động cơ Quạt công nghiệp encoder dải đo 500 Vòng/Phút CÓ CHƯƠNG TRÌNH

42 22 0
  • Loading ...
1/42 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 26/11/2018, 11:09

- 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. S7-200 là thiết bịcủa hãng Siemens, cấu trúc theo kiểu modul có các modul mở rộng. - Toàn bộ nội dung chương trình được lưu trong bộ nhớ của PLC, trong trường hợp dung lượng bộ nhớ không đủ ta có thể sử dụng bộ nhớ ngoài để lưu chương trình và dữ liệu(Catridge ) - Dòng PLC S7-200 có hai họ là 21X ( loại cũ) và 22X ( loại mới), trong đó họ 21X không còn sản xuất nữa.Họ 21X có các đời sau:210, 212, 214, 215-2DP, 216; họ 22X có các đời sau:221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM - 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. LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, người với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến giới, ngày thay đổi, văn minh đại Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm bật xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động người đạt hiệu ngày cao Tự động hóa trở thành ngành khoa học đa nhiệm vụ Tự động hóa đáp ứng đòi hỏi khơng ngừng ngành, lĩnh vực khác nhu cầu thiết yếu người sống hàng ngày Một sản phẩm tiên tiến PLC Ứng dụng quan trọng ngành cơng nghệ tự động hóa việc điều khiển, giá sát hệ thống với thiết bị điều khiển từ xa tinh vi đạt suất, kinh tế thật cao Xuất phát từ ứng dụng đó, chúng em xin phép thiết kế mạch ứng dụng PLC, biến tần “Ứng dụng PLC đo, điều khiển cảnh báo tốc độ động Quạt công nghiệp ” Đối với diện tích lớn nhà xưởng, nhà ăn, trung tâm hội nghị, tiệc cưới, cà phê sân vườn… quạt cơng nghiệp giải pháp hữu hiệu Quạt cơng nghiệp mang lại luồng gió lớn, tốc độ mạnh độ khuếch tán rộng tỏa mát khơng gian.Ngồi chức làm mát Quạt cơng nghiệp ứng dụng nhiều nghành cơng nghiệp Chúng e ứng dụng PLC đo, điều khiển cảnh báo tốc độ động vào quạt công nghiệp để đẩy mạnh quy mơ mà dễ dàng vận hành điều khiển Đầu tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo khoa điện, bạn lớp Tự Động Hóa 3-k10 đặc biệt giảng viên Tống Thị Lý giảng viên khoa điện trường ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI người trực tiếp giảng dạy cho em kiến thức để hoàn thành tập lớn mơn học Mong góp ý để em hồn thành tập lớn tốt sau Em xin chân thành cảm ơn ! Nhận xét giáo viên: CHƯƠNG 1: SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Mục đích đề tài 1.1.1 Mục đích chọn đề tài Trong cơng nghiệp nói chung nghành đo lường điều khiển nói chung vấn đề đo điều khiển tốc độ động vấn đề quan trọng định việc máy chạy ổn định hay khơng, u cầu cơng nghệ đặt hay khơng hay đạt tiêu chuẩn độ xác máy thực hay khơng Do ngành đo lường cảm điều khiển nhiều phương pháp đo điều khiển tốc độ động Trên sở kiến thức trang bị ghế nhà trường, dựa vào tính ưu việt PLC biến tần Em xin lựa chọn đề tài “ Ứng dụng PLC đo, điều khiển cảnh báo tốc độ động quạt công nghiệp” 1.1.2 Mục tiêu đề tài Mục tiêu đề tài điều khiển cảnh báo tốc độ động ngưỡng đặt trước thông qua điều khiển PLC biến tần, động thay đổi tốc độ dựa tín hiệu mà cảm biến encoder đưa Đối với diện tích lớn nhà xưởng, nhà ăn, trung tâm hội nghị, tiệc cưới, cà phê sân vườn… quạt công nghiệp giải pháp hữu hiệu Quạt cơng nghiệp mang lại luồng gió lớn, tốc độ mạnh độ khuếch tán rộng tỏa mát khơng gian.Ngồi chức làm mát Quạt cơng nghiệp ứng dụng nhiều nghành công nghiệp Chúng e ứng dụng PLC đo, điều khiển cảnh báo tốc độ động vào quạt cơng nghiệp để đẩy mạnh quy mô mà dễ dàng vận hành điều khiển 1.1.3 Giới hạn nghiên cứu đề tài Do kiến thức, thời gian, kinh nghiệm thực tế hạn chế nên đề tài thực dạng thiết kế mơ hình động cơng suất nhỏ encoder 1000 xung/vòng 1.1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Điều khiển tự động xu phát triển tất yếu lĩnh vực công nghiệp sinh hoạt ưu điểm vượt trội Ở hệ thống điều khiển tự động quy mơ vừa lớn PLC sử dụng làm thiết bị điều khiển cho toàn hệ thống Kết hợp xây dựng hệ thống điều khiển tự động với thiết bị điện tử cơng suất ý nghĩa khoa học lớn việc xây dựng hệ thống tự động hoàn chỉnh chức lẫn hiệu kinh tế Đề tài “Ứng dụng PLC, điều khiển cảnh báo tốc độ động quạt cơng nghiệp” xây dựng mơ hình kết hợp PLC với biến tần để điều khiển tốc độ động cách tối ưu Về mặt thực tiễn, đề tài theo hướng phát triển cho hệ thống đo điều khiển tốc độ động Thay cho dạng đo điều khiển tốc độ động theo phương pháp coi lỗi thời 1.2 Phương pháp đo tốc độ động 1.2.1 Đo vận tốc vòng quay sử dụng máy phát tốc Máy phát tốc máy phát điện chiều, cực từ nam châm vĩnh cửu, điện áp cực máy phát tỉ lệ với tốc độ quay nó, máy phát tốc nối trục với phanh hãm điện từ trục động tốc độ quay tốc độ quay động , tốc độ tỉ lệ với điện áp máy phát tốc độ, dùng Volmet điện từ đồng hồ đo tốc độ nối với đo tốc độ động Giá trị điện áp âm hay dương phụ thuộc vào chiều quay Trong đó: N: số vòng quay giây ⍵: vận tốc góc roto Φo: từ thông xuất phát từ cực nam châm N tổng số day roto Hình 1.1 Cấu tạo máy phát dòng chiều 1.2.2 Đo tốc độ động phương pháp quang điện tử * Dùng cảm biến quang tốc độ với đĩa mã hóa (Encoder) Encoder thiết bị phát chuyển động hay vị trí vật, Encoder sử dụng cảm biến quang để sinh chuỗi xung , từ chuyển sang phát chuyển động, vị trí hay hướng chuyển động vật thể Hình 1.2 Sơ đồ hoạt động Encodor Nguồn sáng lắp đặt cho ánh sang liên tục tập trung xuyên qua đĩa, phận thu nhận ánh sáng lắp đặt mặt lại đĩa cho nhận ánh sáng, đĩa lắp đặt trục động hay thiết bị khác cần xác định vị trí cho trục quay tín hiệu xung vng sinh Việc đếm xung sinh ta xác định tốc độ động 1.2.3 Đo tốc độ động dùng cảm biến từ Dựa vào nguyên lý cảm biến từ, người ta gắn trục động miếng kim loại Người ta dùng cảm biến từ để để đọc tín hiệu xung Khi động quay đồng nghĩa với việc miếng kim loại quay theo cảm biến nhận tín hiệu đựa tín hiệu điện sau đưa tín hiệu vào vi điều khiển để xử lý 1.3 Tìm hiểu PLC S7 200 1.3.1 Khái quát PLC S7 200 a Giới thiệu PLC - PLC ( Programmable Logic Controller ): Bộ điều khiển lập trình, PLC xếp vào họ máy tính, sử dụng ứng dụng cơng nghiệp thương mại S7-200 thiết bịcủa hãng Siemens, cấu trúc theo kiểu modul modul mở rộng - Tồn nội dung chương trình lưu nhớ PLC, trường hợp dung lượng nhớ khơng đủ ta sử dụng nhớ ngồi để lưu chương trình liệu(Catridge ) - Dòng PLC S7-200 hai họ 21X ( loại cũ) 22X ( loại mới), họ 21X khơng sản xuất nữa.Họ 21X đời sau:210, 212, 214, 215-2DP, 216; họ 22X đời sau:221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM - PLC đặt biệt sử dụng ứng dụng hoạt động logic điều khiển chuổi kiện - PLC đầy đủ chức tính tốn vi xử lý Ngồi ra, PLC tích hợp thêm số hàm chuyên dùng điều khiển PID, dịch chuyển khối liệu, khối truyền thơng,… - PLC ưu điểm: + kích thước nhỏ, thiết kế tăng bền để chịu rung động, nhiệt, ẩm tiếng ồn, đáng tin cậy + Rẻ tiền ứng dụng điều khiển cho hệ thống phức tạp + Dễ dàng nhanh chống thay đổi cấu trúc mạch điều khiển + PLC chức kiểm tra lỗi, chẩn đốn lỗi + thể nhân đơi ứng dụng nhanh tốn Cấu trúc bên PLC Hình 1.1: Cấu trúc bên CPU PLC Một hệ thống lập trình phải gồm phần: Khối xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit) hệ thống giao tiếp vào/ra ( I/O) Mô tả đèn báo S7-200: - SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu PLC hỏng hóc - RUN (đèn xanh): Đèn xanh sáng báo hiệu PLC chế độ làm việc thực chương trình nạp máy - STOP (đèn vàng): Đèn vàng sáng báo hiệu PLC chế độ dừng, khơng thực chương trình - Ix.x (đèn xanh)chỉ trạng thái logic tức thời cổng Ix.x Đèn sáng tương ứng mức logic - Qx.x (đèn xanh): trạng thái logic tức thời cổng Qx.x Đèn sáng tương ứng mức logic Cách đấu nối ngõ vào PLC: Hình 1.2: Cách đầu nối phần cứng PLC Cổng truyền thông: Chân 1: nối đất Chân 2: nối nguồn 24VDC Chân 3: truyền nhận dữliệu Chân 4: không sửdụng Chân 5: đất Chân 6: nối nguồn 5VDC Chân 7: nối nguồn 24VDC Chân 8: Truyền nhận dữliệu Chân 9: không sử dụng Hình 1.3: Cổng truyền thơng kết nối PLC với PC b Giới thiệu PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY Với đề tài em sử dụng PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY Thơng tin: - Nguồn cấp: 85-264VAC 47-63Hz - Kích thước: 120.5mm x 80mm x 62mm - Dung lượng nhớ chương trình: 4096 words - Dung lượng nhớ liệu: 2560 words - Bộ nhớ loại EEFROM - 14 cổng vào, 10 cổng - thể thêm vào modul mở rộng kể modul Analog - Tốc độ xử lý lệnh logic Boole 0.37µs - 256 timer , 256 counter, hàm số học số nguyên sốn thực - đếm tốc độ cao, tần số đếm 20 KHz - điều chỉnh tương tự - Các ngắt: phần cứng, theo thời gian, truyền thông,… - Đồng hồ thời gian thực - Chương trình bảo vệ Password - Tồn dung lƣợng nhớ khơng bị liệu 190 PLC bị điện - Xuất sứ: Siemens Germany Hình 1.4: CPU PLC S7-200 - CPU cấp nguồn 220VAC.Tích hợp 14 ngõ vào số (mức 24Vdc, mức 0Vdc) 10 ngõ dạng relay Cách đấu nối S7-200 module mở rộng: - S7-200 module vào/ra mở rộng nối với dây nối Hai đầu dây nối bảo vệ bên PLC module.Chúng ta kết nối PLC module sát để bảo vệ hoàn toàn dây nối CPU224 cho phép mở rộng tối đa module c Bộ đếm tốc độ cao S7 – 200 Định nghĩa đếm tốc độ cao Lệnh dùng định nghĩa đếm tốc độ cao HDEF (High-speed counter definition ) cho phép chế độ hoat động đếm tốc độ cao cụ thể (HSCx) Chế độ hoạt động định xung vào, chiều đếm, tín hiệu bắt đầu, chức reset đếm tốc độ cao Bạn sử dụng lệnh định nghĩa đếm tốc độ cao cho đếm tốc độ cao Các điều kiện gây lỗi set bit ENO =0 10 • P0309= hiệu suất định mức động (%) • P0310= tần số định mức động ( Hz) • P0311= tốc độ định mức động (V/ph) • P700=2 lựa chọn điều khiển từ bàn phím ngồi • P1000 =2(lựa chọn điểm đặt tần số :điểm đặt tương tự) • P1080 = Hz(tần số nhỏ nhất) • P1082 = 100 Hz( tần số lớn nhất) • P1120 = 10s (thời gian tăng tốc) • P1121 = 10s (thời gian giảm tốc) 2.1.3 Động quạt công nghiệp Đối với diện tích lớn nhà xưởng, nhà ăn, trung tâm hội nghị, tiệc cưới, cà phê sân vườn… quạt cơng nghiệp giải pháp hữu hiệu Quạt cơng nghiệp mang lại luồng gió lớn, tốc độ mạnh độ khuếch tán rộng tỏa mát khơng gian nhiều loại quạt phục vụ nhiều công việc ngành công nghiệp :                Quạt hướng trục đặc biệt Quạt ly tâm thấp áp Quạt ly tâm trung áp Quạt ly tâm cao áp Quạt nối ống, gắn trần, gắn tường Quạt thơng gió nhà xưởng Quạt ly tâm nồi Quạt thổi máng khí động Xi Măng Quạt dùng cho lò gạch Tuynel Quạt ly tâm hút bụi Quạt thơng gió hầm lò, tàu biển Quạt hút bếp Quạt ly tâm chịu nhiệt Quạt sấy nông sản Quạt thơng gió trang trại Sau số loại quạt cơng nghiệp : 28 Hình 2.4 Động quạt sấy nông sản công nghiệp         Tên sản phẩm: Quạt sấy Model: CPL-2-NoI Công suất: 0.37 - 200 kW Điện áp: 220 - 380V Lưu lượng: 700 – 100.000 m3/h Áp suất: 400 - 4000 Pa Truyền động: Gián tiếp Vật liệu: Thép CT3, Inox 29 Hình 2.5 Quạt sấy ly tâm công nghiệp         Tên sản phẩm: Quạt ly tâm Model: CPL-4-NoD Công suất: 0.75 - 45 kW Điện áp: 220 - 380V Lưu lượng: 800 - 100.000 m3/h Áp suất: 600 - 3500 Pa Truyền động: Trực tiếp Vật liệu: Thép CT3, Inox 30 Hình 2.6 Quạt hướng trục cơng nghiệp        Tên sản phẩm: Quạt hướng trục Model: APL-7-NoI Công suất: 0.37 - 200 kW Điện áp: 220 - 380V Lưu lượng: 700 – 130.000 m3/h Áp suất: 60-3200 Pa Truyền động: Gián tiếp Vật liệu: Thép CT3, Inox 31 2.2 Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây 2.2.1 Sơ đồ khối H ình 2.7 Sơ đồ khối đo điều khiển tốc độ động quạt sử dụng PLC S7 200 2.2.2 Sơ đồ đấu dây 32 Sơ đồ đấu dây CPU S7 200 Hình 2.8 Sơ đồ đấu dây CPU PLC S7 200 33 Hình 2.9 Kết nối dây module analog Em235 2.3 Xây dựng thuật tốn Thuật tốn chương trình điều khiển lưu lượng sau Hình 2.10 Sơ đồ thuật toán đo điều khiển tốc độ động 34 2.4 Chương trình phần mềm Do ta chọn encoder loại 1000 xung / vòng muốn nhận giá trị tốc độ vòng /phút ta tiến hành đếm xung với đếm xung tốc độ cao thời gian 0.6s Số xung đếm 0.6s tốc độ vòng /phút động Hình 2.11 Đếm xung tính tốn tốc độ động 35 Hình 2.12 Điều khiển tốc độ ,đẩu vào nút Start Stop , dầu đèn RUN Hình 2.13 Đầu đèn báo SLA SHA 36 CHƯƠNG : KẾT QUẢ ĐỀ TÀI 3.1 Kết nghiên cứu lí thuyết: - Tìm hiểu cấu trúc, nguyên lý hoạt động PLC-S7 200 - Tìm hiểu nguyên lý số phương pháp đo tốc độ động - Cách lập trình với đếm xung tốc độ cao - Tìm hiểu sở lý thuyết chuyển đổi ADC, ứng dụng vào module mở rộng EM235 - Tìm hiểu nguyên tắc hoạt động module EM235, cách ghép nối module với PLC cách đọc giá trị từ module PLC - Tìm hiểu phương pháp lập trình PLC phần mềm Step Micro Win việc mô PLC phần mềm PLC Simulator -Tìm hiểu mơ hình sấy cơng nghiệp 3.2 Kết thực nghiệm Do đề tài đề tài lớn số lượng thiết bị nhiều, giá thành thiết bị lớn nên chưa thực đề tài thực tế Do kết thực nghiệm chưa thể khẳng định Nếu thực thực tế phải bổ sung điều chỉnh số thông số cho phù hợp với điều kiện thực tế 37 Phục lục LỜI NÓI ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Mục đích đề tài 1.1.1 Mục đích chọn đề tài 1.1.2 Mục tiêu đề tài .3 1.1.3 Giới hạn nghiên cứu đề tài 1.1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.2 Phương pháp đo tốc độ động 1.2.1 Đo vận tốc vòng quay sử dụng máy phát tốc 1.2.2 Đo tốc độ động phương pháp quang điện tử 1.2.3 Đo tốc độ động dùng cảm biến từ 1.3 Tìm hiểu PLC S7 200 1.3.1 Khái quát PLC S7 200 a Giới thiệu PLC b Giới thiệu PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY c Bộ đếm tốc độ cao S7 – 200 10 1.3.2 Giới thiệu module Analog .15 a Đặc tính chung 15 b Đầu vào .16 c Đầu 16 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 22 2.1 Lựa chọn thiết bị 22 2.1.1 Encoder .22 2.1.2 Biến tần MM440 23 38 2.1.3 Động quạt công nghiệp 27 2.2 Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây 31 2.2.1 Sơ đồ khối 31 2.3 Xây dựng thuật toán 33 2.4 Chương trình phần mềm 34 CHƯƠNG : KẾT QUẢ ĐỀ TÀI .36 3.1 Kết nghiên cứu lí thuyết: 36 3.2 Kết thực nghiệm 36 39 40 41 42
- Xem thêm -

Xem thêm: Bài Tập Lớn PLC đo, điều khiển và cảnh báo tốc độ động cơ Quạt công nghiệp encoder dải đo 500 Vòng/Phút CÓ CHƯƠNG TRÌNH, Bài Tập Lớn PLC đo, điều khiển và cảnh báo tốc độ động cơ Quạt công nghiệp encoder dải đo 500 Vòng/Phút CÓ CHƯƠNG TRÌNH, CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT, a. Giới thiệu về PLC, c. Bộ đếm tốc độ cao của S7 – 200, CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG, 1 Lựa chọn thiết bị., Hình 2.6 Quạt hướng trục công nghiệp, CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ ĐỀ TÀI

Từ khóa liên quan

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay