1

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên
tiến của thế giới, chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại
hơn.
Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các
đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là những yếu tố
rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng cao
hơn.
Tự động hóa đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Tự động hóa
đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau
cho đến nhu cầu thiết yếu của con người trong cuộc sống hàng ngày. Một trong
những sản phẩm tiên tiến của nó là PLC. Ứng dụng rất quan trọng của ngành
công nghệ tự động hóa là việc điều khiển, giá sát các hệ thống với những thiết bị
điều khiển từ xa rất tinh vi và đạt được năng suất, kinh tế thật cao .
Xuất phát từ những ứng dụng đó, chúng em xin phép được thiết kế một mạch
ứng dụng của PLC, biến tần đó là “Ứng dụng đo, điều khiển và cảnh báo áp
suất trên đường ống với giải đo 0-5 bar” dùng PLC điều khiển biến tần
Đầu tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong
khoa điện, đặc biệt là giảng viên NGUYỄN THU HÀ giảng viên khoa điện
trường ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI người đã trực tiếp giảng dạy và
cho em kiến thức để hoàn thành đồ án môn học này. Mong cô góp ý để em hoàn
thành bài tập lớn này được tốt hơn sau này.
Em xin chân thành cảm ơn !

Điều Khiển Lập Trình PLC


2


suất tĩnh tại một điểm M cách bề mặt tự do một khoảng h được xác định theo công
thức:
p = p0 + ρgh
Trong đó:

p0 là áp suất khí quyển
ρ: khối lượng riêng của chất lưu
g: gia tốc trọng trường

Trong cách đo thứ nhất, phải sử dụng một cảm biến đặt sát thành bình. Trong
trường hợp này, áp suất cần đo được cân bằng với áp suất thủy tĩnh do cột chất lỏng
mẫu tạo nên hoặc tác động lên một vật trung gian có phần tử nhạy cảm với lực do
áp suất gây ra. Khi sử dụng vật trung gian để đo áp suất, cảm biến thường trang bị
thêm bộ phận chuyển đổi điện.
Trong cách đo thứ hai, người ta gắn lên thành bình các cảm biến đo ứng suất để
đo biến dạng của thành bình.
Đối với chất lưu chuyển động, áp suất chất lưu (p) là tổng áp suất tĩnh (p t) và áp
suất động (pđ): p = pt + pđ

Điều Khiển Lập Trình PLC


4

Áp suất tĩnh tương ứng với áp suất gây nên khi chất lỏng không chuyển động.
Áp suất động do chất lưu chuyển động gây nên và có giá trị tỷ lệ với bình phương
vận tốc chất lưu :

pd=
Khi dòng chảy va đập vuông góc với một mặt phẳng, áp suất động chuyển thành

+ 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.

Điều Khiển Lập Trình PLC


6

+ Có thể nhân đôi các ứng dụng nhanh và ít tốn kém.
Cấu trúc bên trong của PLC

Một hệ thống lập trình cơ bản phải gồm có 2 phần: Khối xử lý trung tâm
(CPU: Central Processing Unit) và hệ thống giao tiếp vào/ra ( I/O)

Điều Khiển Lập Trình PLC


7

b. Giới thiệu về PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY
Với đề tài này em sử dụng PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY
Thông tin:

-

Nguồn cấp: 85-264VAC. 47-63Hz

-



- CPU được cấp nguồn 220VAC.Tích hợp 14 ngõ vào số (mức 1 là 24Vdc,
mức 0 là 0Vdc). 10 ngõ ra dạng relay.
● Mô tả các đèn báo trên S7-200:
- SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu khi PLC có hỏng hóc.
- RUN (đèn xanh): Đèn xanh sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ làm

việc

và

thực hiện chương trình nạp ở trong máy.
- STOP (đèn vàng): Đèn vàng sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ dừng,
không thực hiện chương trình hiện có.
- Ix.x (đèn xanh)chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Ix.x. Đèn sáng tương
ứng mức logic là 1.
- Qx.x (đèn xanh): chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Qx.x. Đèn sáng
tương ứng mức logic là 1.

Điều Khiển Lập Trình PLC


9

● Cách đấu nối ngõ vào ra PLC:

•

Cách đấu nối S7-200 và các module mở rộng:


Trở kháng vào input >= 10MΩ.

•

Bộ lọc đầu vào input –3Db tại 3.1Khz.

•

Điện áp cực đại cung cấp cho module: 30VDC.

•

Dòng điện cực đại cung cấp cho module: 32mA.

•

Có LED báo trạng thái.

•

Có núm chỉnh OFFSET và chỉnh độ lợi (GAIN).

b. Đầu vào
•

Phạm vi áp ngõ vào: +/- 10V.

•

Phạm vi dòng điện ngõ ra: 0 -> 20mA.



11

c. Đầu ra
•

Phạm vi áp ngõ ra : +/- 10V.

•

Phạm vi dòng điện ngõ ra: 0 -> 20mA.

•

Độ phân giải:

•



Điện áp:

12 bit.



Dòng điện:

11 bit.

vào (contact ở một trong hai vò trí ON và OFF). Contact 1
lựa chọn cực tính áp ngõ vào: ON đối với áp đơn cực,
OFF với áp lưỡng cực; contact 2, 3, 4, 5, 6 chọn phạm vi
điện áp.

Điều Khiển Lập Trình PLC


13

Các bước chỉnh đầu vào.
 Tắt nguồn Module, chọn tầm đầu vào mong muốn.
 Bật nguồn lên cho CPU và Module sau đó để cho hoạt

động ổn đònh trong 15 phút.
 Sử dụng transmitter, nguồn dòng hoặc áp chuẩn

dùng để đưa tín hiệu giá trò chuẩn zero vào 1 trong
các đầu vào.
 Đọc giá trò vào PLC bằng kênh đầu vào thích hợp.
 Chỉnh giá trò OFFSET có thể cho đến khi giá trò đọc

vào là zero hoặc nhận ra giá trò dữ liệu số.
 Đặt giá trò tín hiệu toàn tầm đo vào ngõ vào, đọc

giá trò mà CPU nhận được.
 Chỉnh độ lợi có thể cho đến khi giá trò đọc được là

32.000 hay nhận được giá trò dữ liệu số.


Sử dụng dây bọc giáp cho cảm biến và dây chỉ
dùng cho một mình cảm biến thôi.



Tránh đặt các dây tín hiệu song song với dây có
năng lượng cao. Nếu hai dây bắt buộc phải gặp
nhau thì bắt chéo chúng về góc bên phải.



Với đề tài này em sử dụng module EM235

Điều Khiển Lập Trình PLC


15

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1 Lựa chọn thiết bị.
2.1.1 Biến tần MM440
Với mô hình này em sử dụng biến tần MM440 của siemens
Thông số của MM440
-

Tên : MICROMASTER 440
Đầu vào: 3AC 380-480 V +10/-10%, 47-63 HZ
Đối với điện áp vào 1 pha: 200V - 240V.
Tần số ngõ ra từ 0Hz đến 650Hz.
OVERLOAD: 150% 60 S, 200% 3 S

Dải áp suất đo 0~5 bar
Cáp nối có sẵn 1.5m
Kiểu gắn: male, 1/4"
Ngõ ra 4-20 mA
Dùng cho môi chất khí,dầu, nước.
IP 68
Nguồn 12~36 VDC
Đầu ra 0-10V
2.1.3 Tính toán thông tin đo ra từ cảm biến
Dải đo của cảm biến là 0 bar-5 bar tương đương với dải đầu ra của bộ chuyển đổi là
0-10 V nên ta có đặc tính cảm biến như sau:
từ đó ta có các giá trị chuyển đổi:
Áp Suất

Điện áp (V)

0

0

2,5

5

4

8

5


8

26216

5

10

32760

2.1.4 Chọn động cơ.


Với đề tài này em chọn 2 động cơ không đồng bộ có thông số sau:
Động cơ không đồng bộ 3 pha Vihem 0.37KW

•

Hãng sản xuất: VIHEM

•

Xuất xứ: Vietnam

•

Công suất (kW): 0.37

•



19

2.2.2. Sơ đồ đấu dây.
Sơ đồ đấu dây của hệ thống như sau:

Sơ đồ nối dây CPU 224 AC/DC/Relay với nguồn ngoại vi

Điều Khiển Lập Trình PLC


20

2.3. Xây dựng thuật toán.
Thuật toán chương trình điều khiển áp suất như sau:

ON

KIỂM TRA
ÁP SUẤT

ÁP SUẤT
BƠM CHÍNH VÀ BƠM
PHỤ

BÌNH THƯỜNG

BƠM CHÍNH VÀ BƠM
PHỤ


Địa chỉ
I0.0
I0.1
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5

Ký hiệu
START
STOP
Den_Run
Den_PHA
AS_bt
Den_PLA
Bom_chinh
Bom_phu

Chức năng
Nút bấm khởi động hệ thống
Nút bấm dừng hệ thống
Đèn báo hệ thống hoạt động
Đèn báo áp suất cao
Áp suất thấp
Đèn báo áp suất thấp

Hình 3.4.1: Bảng địa chỉ trong S7-200


Hình 3.4.8: Network 7: Bơm phụ hoạt động

Điều Khiển Lập Trình PLC


25

Hình 3.4.9: Network 8 : Bơm chính hoạt động

Hình 3.4.10. :Mô phỏng hệ thống

Điều Khiển Lập Trình PLC