Thuật ngữ PLC trở nên quen thuộc với ngƣời chuyên ngành điện, hệ thống điều khiển, vận hành, …Nó điều khiển chuyên dụng đƣợc thiết kế cho ứng dụng yêu cầu độ tin cậy cao, dễ lập trình chẩn đốn lỗi phức tạp PLC ngày đa dạng chủng loại, công dụng giúp cho ngƣời dùng dễ dàng sử dụng chọn lựa, đƣợc xem lựa chọn tốt cho hệ thống điều khiển nhỏ, gọn, tiết kiệm chi phí cho ngƣời dùng Hơn nữa, hầu nhƣ tất lĩnh vực không riêng công nghiệp, cơng ty, nhà máy, xí nghiệp…mà hộ gia đình thiết bị điều dùng tới điện, cần phải có hệ thống điện đảm bảo an toàn cho ngƣời dùng nhƣ thiết bị đóng cắt bảo vệ tủ điện hay bảng điện lựa chọn cho ngƣời sử dụng Nó nơi đấu nối, phân phối điện, đảm bảo cách ly thiết bị mạng điện với ngƣời sử dụng điện trình vận hành bảo trì điện Và xuất phát từ phát triển nhóm em nghiên cứu chọn đề tài:“Thiết kế tủ điều khiển hệ thống bơm”
Tủ điện
Tủ điện là thiết bị quan trọng trong các công trình, nhà cửa và nhà máy, nơi tập hợp các thiết bị điện như công tắc, cầu giao, biến thế và biến áp.
Chức năng của tủ điện:
Tủ điện là thành phần thiết yếu trong mọi công trình công nghiệp và dân dụng, từ nhà máy điện đến trạm biến áp và hệ thống phân phối điện Nó không chỉ bảo vệ và lắp đặt các thiết bị đóng cắt và điều khiển điện, mà còn phân phối điện cho các hộ tiêu dùng Tủ điện đảm bảo an toàn bằng cách cách ly các thiết bị mang điện với người sử dụng trong quá trình vận hành.
Tủ điện được chế tạo từ kim loại hoặc composit với kích thước và độ dày đa dạng, phù hợp với mục đích sử dụng Trong các ứng dụng thông thường, tủ điện thường được sơn tĩnh điện với bề mặt trơn hoặc sần, có nhiều màu sắc khác nhau tùy thuộc vào lĩnh vực sử dụng và yêu cầu thiết kế.
-Các thiết bị thường dùng trong tủ điện: PLC, Contactor, Relay, cảm biến, CB, biến tần,đèn báo, nút nhấn,
PLC S7-1200
PLC S7-1200 là một dòng sản phẩm mới của SIEMENS, nổi bật với tính năng tự động hóa đơn giản nhưng độ chính xác cao Thiết bị này được thiết kế theo dạng module nhỏ gọn và linh hoạt, phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau trong ngành công nghiệp.
Siemens 1200 sở hữu giao diện truyền thông đạt tiêu chuẩn cao nhất trong lĩnh vực công nghiệp, đi kèm với các tính năng công nghệ mạnh mẽ được tích hợp sẵn, biến nó thành giải pháp tự động hóa toàn diện và hoàn chỉnh.
- Các thành phần của PLC:
- 3 bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau giống nhƣ điều khiển AC hoặc DC phạm vi rộng
- 2 mạch tương tự và số mở rộng điều khiển mô-đun trực tiếp trên CPU làm giảm chi phí sản phẩm
- 13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau
- 2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP
- Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC và điện áp 24 VDC
- Board tín hiệu của PLC S7-1200:
1 cổng tín hiệu ra analog 12 bit (+- 10VDC, 0-20mA)
2 cổng tín hiệu vào + 2 cổng tín hiệu ra số, 0.5A
- PLC dùng trong đồ án :PLC S7-1200 CPU 1215C DC/DC/DC dung để lưu chương trình điều khiển và xuất tín hiệu để điều khiển toàn bộ tủ điện
Bộ nguồn DC24V
Bộ nguồn DC 24V là thiết bị thiết yếu trong các hệ thống tự động, công nghiệp và tòa nhà, cung cấp nguồn điều khiển cho PLC, relay và các thiết bị khác Với kích thước nhỏ gọn và thiết kế lắp đặt Din-rail, bộ nguồn này mang lại sự tiện lợi cho các thao tác lắp đặt, phù hợp để sử dụng trong các tủ điện và tủ điều khiển.
Bộ nguồn họat động ổn định, với hiệu suất và tuổi thọ cao, sản xuất và thiết kế đẹp, tinh sảo theo tiêu chuẩn Châu Âu
Sản phẩm được trang bị hai ngõ ra 24VDC, tích hợp chức năng bảo vệ ngắn mạch và quá tải, cùng với đèn LED hiển thị cho ngõ ra DC Ngoài ra, thiết bị còn có khả năng báo hiệu tình trạng thấp áp DC khi gặp tình huống quá tải.
Bộ nguồn 24VDC có thể sử dụng nguồn cấp có phạm vi rộng bao gồm điện áp AC và
Bộ nguồn có công tắc chuyển chọn điện áp đầu vào 115VAC và 220VAC
Nguồn cấp: 90~264VAC hoặc 210~375VDC
Ngõ ra DC: 24VDC, có biến trở điều chỉnh ngõ ra
Bảo vệ ngắn mạch: Fold forward
Nhiệt độ hoạt động: -40~71 độ C Độ ẩm: 20~95 %
Cấp chính xác ngõ ra: ±1 %
Đèn 220V
Đèn báo pha là thiết bị chiếu sáng dạng LED, được thiết kế theo tiêu chuẩn Châu Âu, với đa dạng màu sắc và điện áp, phục vụ cho nhu cầu lắp đặt trong tủ điện Nó có chức năng báo hiệu trạng thái điện cho từng pha trong hệ thống điện 3 pha hoặc 1 pha, đồng thời thông báo tín hiệu ON, OFF cho các thiết bị như biến tần, động cơ, và nhiều thiết bị khác.
- Thông số kỹ thuật Đèn báo pha:
- Điện áp: 220VAC, 220VDC, nguồn cấp 24VDC, 24VAC, 110VDC, 110VAC
(12VAC, bộ nguồn 12VDC, 48VDC, 48VAC, 6VAC/DC đặt hàng)
- Dòng tiêu thụ: Nhỏ hơn 18mA
- Tuổi thọ: Trên 100.000 giờ sáng liên tục
- Nhiệt độ hoạt động: -25~70 độ C
- Tiêu chuẩn kín nước: IP65 chống nước và chống bụi.
Nút nhấn-25mm
Nút nhấn duy trì trạng thái là loại công tắc tiện lợi, cho phép đảo trạng thái sau mỗi lần tác động mà không cần hệ thống mạch tự giữ Loại nút này giúp tiết kiệm dây dẫn trong mạch điều khiển, đóng cắt nhanh chóng các thiết bị và tiết kiệm diện tích tủ điện nhờ vào chức năng hai trong một.
- Chức năng:Dùng để đóng ngắt nguồn cho mạch điện
Relay kiếng
Relay kiếng là thiết bị chịu tải trung gian cho cảm biến, giúp thực hiện các mạch tự giữ và on/off Với thiết kế nhiều tiếp điểm, relay cho phép điều khiển nhiều thiết bị chỉ bằng một tín hiệu Thiết bị còn có nút test cơ để kiểm tra tiếp điểm hoặc thay đổi trạng thái mà không cần cấp nguồn Relay được phân biệt bằng màu xanh cho điện áp DC và màu đỏ cho điện áp AC, mang lại sự tiện lợi trong kiểm tra, bảo trì và bảo dưỡng Ngoài ra, relay còn tích hợp đèn LED báo trạng thái cấp nguồn, giúp người dùng biết được rơ le đang hoạt động.
-Chức năng:Là công tắt đóng ngắt nguồn bằng điện khi nhận đƣợc tín hiệu từ PLC
Contactor
Công tắc tơ là thiết bị điện dùng để đóng và ngắt các mạch điện động lực một cách thường xuyên, có thể thực hiện từ xa, bằng tay qua nút bấm hoặc tự động Quá trình đóng cắt công tắc tơ thường được thực hiện bằng nam châm điện, tuy nhiên cũng có thể sử dụng thủy lực hoặc khí nén.
-Cấu tạo của công tắc tơ:Bao gồm các bộ phận chính nhƣ trên hình 4: Cuộn cảm, nam châm điện, lò xo, lõi thép và các tiếp điểm
-Chức năng : Đóng ngắt mạch điện từ xa, vận hành và bảo vệ động cơ, thiết bị
-Phụ tải với điện áp đến 500V và dòng là 600A
Nút dừng khẩn Amergency
Hình 2 8 Nút dừng khẩn Amergency
Nút nhấn khẩn cấp là thiết bị được thiết kế để dừng máy trong các tình huống khẩn cấp, với đầu nút lớn giúp người dùng dễ dàng tác động Khi được nhấn, nút sẽ giữ trạng thái dừng cho đến khi người dùng xoay nút để khôi phục lại trạng thái ban đầu.
Tiếp điểm thường đóng là loại tiếp điểm chủ yếu được sử dụng, cho phép dòng điện luôn đi qua để duy trì hoạt động của máy Khi có tác động, tiếp điểm sẽ ngắt điện, ngừng hoạt động của máy.
Sản phẩm bao gồm ba bộ phận rời ghép lại, với đầu nút có thiết kế phi 25 mm Đặc biệt, đầu nút được chế tạo kín nước theo tiêu chuẩn IP65, phù hợp cho môi trường thường xuyên tiếp xúc với nước Cụm tiếp điểm được trang bị hai tiếp điểm thường đóng và thường mở, đồng thời cho phép lựa chọn cấu hình 2 NO, 2 NC, 1 NO, hoặc 1 NC Thiết bị có khả năng sử dụng điện áp lên đến
500VAC.Nhiệt độ hoạt động -20-70 độ C, tiếp điểm bằng đồng
-Chức năng: Ngắt nguồn điện khẩn cấp trong trường hợp có lỗi xảy ra.
Phần mềm Tia portal
-TIA Portal:cái tên rất quen thuộc trong lĩnh vực tự động hóa Đúng nhƣ tên gọi TIA
Total Integrated Automation Portal is a comprehensive software platform that integrates all configuration and programming tools for automation systems and electrical drives, including PLCs, HMIs, and Inverters from Siemens.
- Ƣu điểm: tích hợp tất cả trong 1 phần mềm, 1 giao diện, tạo ra sự nhất quán trong việc cấu hình hệ thống
- Nhƣợc điểm: dung lƣợng phần mềm lớn, yêu cầu cấu hình máy tính cao, ban đầu khó làm quen đối với người mới học.
Phần mềm WinCC
Phần mềm WinCC của Siemens là công cụ chuyên dụng cho việc phát triển giao diện điều khiển HMI (Giao diện Người-Máy) và hỗ trợ xử lý cũng như lưu trữ dữ liệu hiệu quả.
21 liệu trong một hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition) thuộc chuyên ngành tự động hóa
WinCC, viết tắt của Windows Control Center, là một phần mềm điều khiển chạy trên nền tảng Windows Nó cung cấp các công cụ cần thiết để thiết lập giao diện điều khiển cho các hệ điều hành của Microsoft, bao gồm Windows NT và các phiên bản khác.
WinCC là một sản phẩm SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) thiết kế giao diện, chuyên phục vụ cho việc vận hành và giám sát Nó hỗ trợ các hệ điều hành như Windows 2000, XP và Vista 32bit (không bao gồm SP1), cung cấp các chức năng hiệu quả cho việc điều khiển hệ thống.
-Các mô đun của WinCC:
Người dùng có thể lựa chọn các gói khác nhau của WinCC tùy theo chức năng sử dụng, với các gói cơ bản được chia thành hai loại chính.
Gói WinCC Runtime (RT) bao gồm các chức năng ứng dụng cần thiết để vận hành các ứng dụng WinCC, bao gồm việc hiển thị, điều khiển, thông báo trạng thái, giá trị điều khiển và tạo báo cáo.
-WinCC Complete Package (Viết tắt là RC): bao gồm bản quyền để xây dựng cấu hình hệ thống (configuration licence) và bản quyền để chạy ứng dụng (Runtime).
TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐỒ ÁN
Các thiết bị sử dụng trong đồ án
STT Tên thiết bị Hình ảnh
Bảng 3 1 Các thiết bị sử dụng trong đồ án
Hình 3 3 Sơ đồ bố trí thiêt bị
3.4.Sơ đồ kết nối PLC
Hình 3 4 Sơ đồ kết nối PLC
Hình 3 5 Sơ đồ cấp nguồn
3.7.Tín hiệu vào ra của hệ thống
-Ngoài ra còn có phần mềm Tia Portal và WinCC
3.8 Chương trình điều khiển PLC
Network 2: Trường hợp không lỗi
Network 3: Trường hợp lỗi 1 RL
Network 4: Trường hợp lỗi 2RL
Network 5: Trường hợp lỗi 3RL
Sơ đồ kết nối PLC
Hình 3 4 Sơ đồ kết nối PLC
Sơ đồ cấp nguồn
Hình 3 5 Sơ đồ cấp nguồn
Mạch động lực
Tín hiệu vào ra của hệ thống
-Ngoài ra còn có phần mềm Tia Portal và WinCC
Chương trình điều khiển PLC
Network 2: Trường hợp không lỗi
Network 3: Trường hợp lỗi 1 RL
Network 4: Trường hợp lỗi 2RL
Network 5: Trường hợp lỗi 3RL
