Tải bản đầy đủ - 0trang
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
GVHD NGUYỄN TỬ ĐỨC
- Khối cảm biến: Gồm có cảm biến siêu âm, lấy thơng tin mức nước đưa tín hiệu về
module tương tự.
- Khối PLC: là khối đọc tín hiệu từ module tương tự (tín hiệu đã được chuyển đổi
về dạng số) báo về, xử lý tín hiệu số theo chương trình lập trình.
- Khối máy tính: lập trình chương trình cho PLC, WinCC.
- Bơm: bơm nước.
* Lưu đồ chương trình của hệ thống :
Lưu đồ của hệ thống
III. Các thiết bị chính
1. Bồn chứa
Việc chọn bồn dường như là qui trình quan trọng nhất đối với đồ án này nó
ảnh hưởng đến việc chọn công suất của bơm ,biến tần , thời gian ổn định mức
nước ,…
Vậy nên bước này chúng ta hết sức lưu ý và cẩn thận:
Thông số bồn được chọn:
14
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
- Đường Kính:
960 mm
- Chiều Cao:
1830 mm
- Rộng chân:
1040 mm
- Dung lượng :
1000L
GVHD NGUYỄN TỬ ĐỨC
2. Cảm biến siêu âm
Là loại cảm biến sử dụng sóng siêu âm phát ra từ đầu cảm biến tác động lên
một mặt phẳng như mặt nước, tấm kính, vách tường, mặt phẳng các loại dung dịch
miễn là có diện tích đủ lớn, từ đó sẽ xác định được khoảng cách từ đầu cảm biến
đến mặt phẳng, khi khoảng cách thay đổi thì tín hiệu ngõ ra của cảm biến xuất
ra cũng thay đổi theo, với dạng tín hiệu là 4-20mA hoặc 0-10VDC, ngồi ra cảm
biến còn có ngõ ra NPN hoặc PNP (trong phạm vi thì báo hoặc ngồi phạm vi thì
báo).
15
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
GVHD NGUYỄN TỬ ĐỨC
Chúng ta cứ hình dung cảm biến siêu âm như một đèn pin, ánh sáng phát ra là
sóng siêu âm, và phạm vi sóng phát ra là dạng trụ, nên khi nghỉ tới ứng dụng siêu
âm thì phải nghỉ đến khơng gian đo có đủ rộng cho sóng hoạt động khơng, và khơng
được có bất kỳ vật cản nào trên đường sóng.
Nhờ khả năng có thể đo được khoảng cách mà không cần tiếp xúc với vật
nên cảm biến siêu âm có ứng dụng rất rộng, báo mức của dung dịch keo, báo mức
dầu, báo mức các loại chất rắn… và tất cả các loại vật chất nào có mặt phẳng đủ
rộng là có thể báo được hết.
Điều đặc biệt là cảm biến siêu âm có ngõ ra là dạng tín hiệu analog nên chúng
ta có thể biết và kiểm sốt được từng mức cần đo. Đó là ưu điểm lớn nhất của cảm
biến siêu âm so với các loại cảm biến khác như phao báo mức nước, cảm biến điện
dung hoặc đo mức nước bằng điện cực. Với tín hiệu này khi ta kết hợp với bộ điều
khiển PID ta có thể điều bơm đầy, xả cạn như chức năng của cảm biến báo mức
điện cực.
Thông số kỹ thuật cảm biến siêu âm đo khoảng cách, đo mức nước.
Nguồn cấp: 15-30VDC.
Output: 4-20mm/0-10VDC, NPN/PNP.
IP: 67.
Cáp: dài 2m PVC.
Thời gian đáp ứng: <500ms ( loại 2200mm), <50ms (loại 400mm), <125ms
(loại 900mm).
16
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
Power on delay: <300ms.
Cấp chính xác: 1% F.S.
Nhiệt độ hoạt động: -20~60 độ C.
Góc phát sóng: 7 độ hoặc 8 độ.
GVHD NGUYỄN TỬ ĐỨC
Cách nối dây cảm biến siêu âm:
Có 4 dây: nâu, xanh dương, trắng và đen.
Trong đó 2 dây nâu và xanh dương là 2 dây nguồn, dây đen trả tín hiệu, ta cắm
vào cổng Analog Input, dây trắng không cần sử dụng.
Cách cài đặt khoảng cách hoạt động cho cảm biến siêu âm.
– Đầu tiên ta xác định ngưỡng xa (P1) và ngưỡng gần (P2) phải đảm bào nằm
trong phạm vi hoạt động của từng loại cảm biến.
– Cấp nguồn cho cảm biến, sau đó đặt cảm biến vng góc với mặt phẳng
( ngưỡng xa trước (P1)). Nhấn nút 1 lần trên cảm biến rồi nhả ra, thấy đèn chớp một
cái rồi tắt vậy là xong ngưỡng xa P1. Sau đó di chuyển cảm biến lại ngưỡng gần
(P2), nhấn nút 1 lần rồi nhả ra, thấy đèn chớp 5 lần rồi tắt, vậy là phần cài đặt
khoảng cách đã xong P2.
3. Bơm
Lý thuyết :
Công suất bơm được tính bằng tích của lưu lượng nhân với áp suất. Đây
chính là diện tích trên đường đặc tuyến. Ta có cơng thức tính cơng suất như sau:
xét lưu lượng Q tính theo (m3 /s)
P = (d * H * Q) / k
(3.4)
Với:
d: Khối lượng riêng của chất được bơm (kg/m3) .
H: Độ cao cột áp cần bơm (m) .
Q: lưu lượng bơm (m3/s) .
17
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
GVHD NGUYỄN TỬ ĐỨC
k: Tỷ số giữa cơng suất đầu ra với công suất trên trục của bơm.
Thực tế:
Công suất bơm tình theo cơng suất và thời gian u cầu ổn định mức nước trong
bồn.
Thông số bơm:
CM 32-160C
Công suất
Model
CM 32-160C
Nguồn điện
(v/pha)
380
(W)
(HP)
2000
2
4. Lựa chọn biến tần
Biến tần được chọn theo công suất của động cơ:
18
Cột áp “H”
(mét)
Lưu lương “Q”
(m3/h)
24.7 – 14.1
4.5 – 21
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
GVHD NGUYỄN TỬ ĐỨC
Công suất động cơ là 2KW ta chọn biến tần 2,2KW.
ACS 150-03E-05A6-4 - 2.2KW – 380/440VAC.
5. Lựa chọn CPU PLC
5.1.PS
Ta chọn bộ nguồn loại 2A của CPU 6ES7313-5BG04-0AB0 là phù hợp và vừa
đủ với mục đích sử dụng là cấp nguồn cho CPU PLC hoạt động
5.2.CPU
19
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
GVHD NGUYỄN TỬ ĐỨC
Ta chọn loại CPU S7-300 313C – 6ES7313-5BG04-0AB0.
Module CPU 313c – 6ES7313-5BG04-0AB0
Các thông số của CPU 313c
Hãng sản xuất: Siemens
Xuất xứ: Đức
Mã: 6ES7313-5BG04-0AB0
- Số đầu vào số tích hợp sẵn: 24
- Số đầu ra số tích hợp sẵn: 16
- Số đầu vào analog: 4
- Số đầu ra analog: 2
- Bộ đếm tốc độ cao tích hợp sẵn: 3 x 30 KHz,
- Nguồn cung cấp: 24V DC
- Bộ nhớ làm việc: 128Kbyte
- Ngơn ngữ lập trình: Step 7, từ V5.1 hoặc cao hơn
- Kiểu kết nối: MPI
6. Bảng giá các thiết bị
20
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
GVHD NGUYỄN TỬ ĐỨC
Sau khi đã thống kê được các thiết bị cần thiết cho hệ thống thì ta có được
bảng kê giá trị tương đối của dự án như sau :
Bảng giá các thiết bị
21
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
GVHD NGUYỄN TỬ ĐỨC
7. Kết luận chương
Chương 1 đã giúp ta hiểu về tính thực tế của đề tài, các ứng dụng của hệ
thống điều khiển mức, của bộ điều khiển PID và nguyên lý hoạt động của cảm biến
siêu âm.
22
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
GVHD NGUYỄN TỬ ĐỨC
CHƯƠNG 3 BẢN VẼ KẾT NỐI VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU
KHIỂN
I.
Kết nối phần cứng và bản vẽ
Trước khi tiến hành viết chương trình điều khiển hệ thống thì ta cần có bản vẽ
kết nối các ngõ vào ra PLC và tín hiệu điều khiển biến tần. Dựa vào các kiến thức
đã được học thì ta có được bản vẽ kết nối ngõ vào ra PLC và bản vẽ chi tiết như
sau:
23
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
GVHD NGUYỄN TỬ ĐỨC
24
