11650_Xây dựng mô hình trạm bơm nước tự động sử dụng PLC S7-200, biến tần và HMI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC TẾ HỒNG BÀNG
KHOA ĐIỆN TỬ – TỰ ĐỘNG HÓA
———-———-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
XÂY DỰNG MÔ HÌNH TRẠM BƠM NƯỚC TỰ
ĐỘNG SỬ DỤNG PLC S7-200,BIẾN TẦN & HMI

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN QUỐC VIỆT
MSSV: 117042024

VÕ VĂN THƯƠNG
MSSV: 117042019

NGUYỄN THÀNH ĐẠT
MSSV: 107042004

Lớp: 11LT2TD và DT10LT2 – Điện tử – Tự động hóa
Khóa: 2011 và 2010

Giảng viên hướng dẫn: TS. PHẠM CÔNG THÀNH

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08/2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC TẾ HỒNG BÀNG
KHOA ĐIỆN TỬ – TỰ ĐỘNG HÓA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

XÂY DỰNG MÔ HÌNH TRẠM BƠM NƯỚC TỰ
ĐỘNG SỬ DỤNG PLC S7-200,BIẾN TẦN & HMI

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN QUỐC VIỆT
MSSV: 117042024

VÕ VĂN THƯƠNG
MSSV: 117042019

NGUYỄN THÀNH ĐẠT
MSSV: 107042004

Lớp: 11LT2TD và DT10LT2 – Điện tử – Tự động hóa
Khóa: 2011 và 2010

Giảng viên hướng dẫn: TS. PHẠM CÔNG THÀNH

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08/2015

– –
– 2015 –
– Mô Hình Tr m Bơm Nướ Tự ộng –

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
CỘ G Õ ỘI C Ủ G VI T
TRƯỜ G ĐẠI ỌC QUỐC TẾ Ồ G BÀ G
ĐỘC T DO Ạ ÖC

———-———-
O ĐI – ĐI TỬ
I VỤ ĐỒ Á TỐT G I

: GUYỄ QUỐC VI T MSSV: 117042024

VÕ VĂ T ƯƠ G MSSV: 117042019

GUYỄ T À ĐẠT MSSV: 107042004

L : 11LT2DT và DT10LT2
N : T ĐỘ G Ó

T ÂY D G Ô Ì TRẠ BƠ ƯỚC T ĐỘ G SỬ DỤ G C
S7-200,BIẾ TẦ & I.

T
ư dẫ ậ rì PLC, S e 7- MicroWin.
ư dẫ đặ đ ỉ ô ố ủ b ế LS
T ế ế, ậ rì ì ế ữ ườ y ( MI) De ,
Screen Editor.
N d
đặ , ậ rì cho PLC, b ế LS, màn hình HMI
Cơ ở ý ậ T ế ế ô ì Kế ậ
V d
V ế ươ rì đ ể Trạ bơ b ể d ễ Trạ bơ r W CC
C
Mô ì rạ bơ ư ự đ ử d PLC S7- 00, W CC
ư dẫ TS P ẠM CÔN T ÀN
N y 02/03/2015
7 N y 20/08/2015
T ô b ô
N y 0 5 N y 0 5
G C ủ

BỘ IÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜN ĐẠI ỌC QUỐC TẾ ỒN BÀN
O ĐI TỬ – T ĐỘ G Ó
CỘ G Õ ỘI C Ủ G VI T
Đ c lập – Tự – ạ p úc

TP. Hồ Chí Minh, ngày …. tháng năm 2015

I VỤ ĐỒ Á TỐT G I
(D b ư dẫ )

1. ọ T SV :

…………………………………………….. MSSV: …………..L ………
Ngành …………………………………………………………………………………
2. Đ
………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………

3. C
………………………………………………………… Tỷ ư dẫ ………
………………………………………………………… Tỷ ư dẫ ………
4. u ụ
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………….
5. Ngày giao:
…………………………………………………………………………………………………………
T ờ ………………………………………………………………………………………….
C
(Ký rõ )
Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
i

LỜI CAM ĐOAN

C y
C ố ố ệ ả ệ ƣ
ƣợ bố bấ ỳ

Tp. Hồ Chí Minh, ngày ..… tháng 08 năm 2015
N ƣờ ệ

NGUYỄN QUỐC VIỆT

VÕ VĂN THƢƠNG

NGUYỄN THÀNH ĐẠT

Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
ii

CẢM TẠ

C ả ơ T S PHẠM CÔNG THÀNH T ầy ã ệ p ỡ
ƣớ ẫ y
C ả ơ G Sƣ P ó Giáo Sƣ T Sĩ T ƣờ Đạ Họ
Q ố T H B ã ạy yề ạ ƣớ ọ ề
ả p ể ụ ớ bả ƣơ
C ả ơ ị ọ ớp ạ ọ ó 2010-2014 ã
óp ý x y y
Nhóm chúng em xin chân thành cả ơ !
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 08 năm 2015
N ƣờ ệ

NGUYỄN QUỐC VIỆT

VÕ VĂN THƢƠNG

NGUYỄN THÀNH ĐẠT

Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
iii

LỜI NÓI ĐẦU

N ƣ ã b ƣớ ệ y ệp
ệ ạ V ộ ó ò ọ ộ p
ă ă ấ ă ộ í x ó ă ệ ả ả x ấ Để
ó ể ệ ộ ả x ấ b ạ bị y ó ơ í y
ệ y yề ả x ấ … ũ ầ ó bộ ề ể ể ề
ể T bị ệ ạ ƣợ ƣ y yề ả x ấ
ộ ó ể ể b ầ PLC
Bộ b ầ ỉ ề ể ố ộ ộ ơ bằ y ổ ầ ố
ở ộ ề ă ộ bề ộ ơ ò óp p ầ ể ể ả ă
ƣợ ệ ụ ơ ở ả x ấ ệp V ậy bộ b
ầ ó ò ấ ọ ờ ố ạ ộ ệp
PLC ộ bị ề ể ă ƣợ ụ ộ ã
ệp ể ề ể ệ ố e ộ ƣơ ƣợ bở ƣờ ử
ụ N ờ ạ ộ e ƣơ PLC ó ể ƣợ ụ ể ề
ể ề bị y ó N ố y ổ y ậ ạ ộ
y ó bị y ệ ố ả x ấ ộ ấ ơ ả ỉ ầ
y ổ ƣơ ề ể C ố ƣợ PLC ó ể ề ỉ
ƣợ ấ ạ y bơ y ắ y ò ệ … ệ ố
p ạp ƣ: bă ả ệ ố yể ạ ộ (ATS) y y
yề ả x ấ …
X ấ p ó ọ ập ạ ƣờ ạ ọ Q ố T
H B ó e ã ố ấ ớ ề : “XÂY
DỰNG MÔ HÌNH TRẠM BƠM NƢỚC TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC S7-
200 BIẾN TẦN & HMI”
Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
iv

TÓM TẮT
Ứ ụ ộ ó ệ ố bơ ƣớ ƣớ ạ … e ạ
ệ ả ạ ộ ả x ấ PLC ạ bị ầ ệp
ỏ ớ M HMI p ầ ề W CC ạ ề ệ ƣờ ậ
e õ ệ ễ ầy ệp ịp ờ ó ỗ ệ
ố Bên cạ ó ệ ử ụ b ầ e ạ ấ ề ợ í ặ
b ệ ấ ệ yề ộ b ầ – ộ ơ ó ể ề ỉ ấp ố ộ ộ
ơ y ổ e ý ố ộ ả ộ ở ộ ề ă ộ bề ộ ơ
ò óp p ầ ể ể ả ă ƣợ ệ ụ.
Mụ y bơ ộ ấp ƣớ ƣớ ù
ử ụ PLC S7 – 200 ộ ố ập ệ ể ƣơ
– T b í ệ
– T ập ụ mô hình.
– T ể ập PLC S7- 200.
– Lập ệ HMI.
– K ố ặ b ầ .
– T ập ộ í ố ƣợ ệ Win CC C ƣơ ụ
ạ LAD ố ề ệ ề ể õ ( I0.0-I0.7) ơ ấ ấp
ngõ ra ( Q0.0-Q0.5). M ạ bơ ƣớ ộ PLC S7-200 B ầ LS
(3 phase 380vAC), màn hình HMI (7 De ) bơ ƣớ 3 p e
ấ 1 Hp ỗ bơ í ụ ệ ƣ ơ e…
Tó ạ ụ PLC S7-200 B ầ HMI W CC
ĩ ộ ó ạ ợ í ọ ề ệ ờ
ộ ƣờ

Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
v

MỤC LỤC
Trang tựa…………………………………………………………………… TRANG
LỜI CAM ĐOAN
…………………………………………………………………………………….. i
CẢM TẠ ……………………………………………………………………………………………….. ii
LỜI NÓI ĐẦU
…………………………………………………………………………………………………………… iii
TÓM TẮT …………………………………………………………………………………………….. iv
MỤC LỤC
……………………………………………………………………………………………… v
DANH SÁCH CÁC HÌNH ………………………………………………………………………. xi
DANH SÁCH CÁC BẢNG ……………………………………………………………………. xiii
CÁC TỪ VIẾT TẮT
……………………………………………………………………………… xiv

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
……………………………………………………………………….
1
1 1 Cơ ở ọ ễ ề ……………………………………………………..
1
1 2 Mụ ề
………………………………………………………………………………..
1
1 3 N ệ ụ ề ớ ạ ề
………………………………………………………
2
1 4 P ƣơ p p
……………………………………………………………………….
2
1 5 Sơ ố
……………………………………………………………………………….
2
1 6 Nộ …………………………………………………………………………………………….
3
1 7 K ậ ƣơ 1
………………………………………………………………………………..
3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN ………………………………………………………………… 4
2 1 M p ấp ă y ả x ấ ệp …………………………
5
2 1 1 Cấp ấp
……………………………………………………………………………………
5
Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
vi

2.1.2. Cấp ề ể …………………………………………………………………………………..
5
2 1 3 Cấp ề ể …………………………………………………………………….
6
2 2 G ớ ệ ề ạ ạ bơ ƣớ ……………………………………………..
6
2 2 1 K ệ : ………………………………………………………………………………………..
6
2 2 2 C p ầ ệ ố ạ bơ …………………………………..
6
2 2 3 P ạ ạ bơ …………………………………………………………………………….
7
2 2 3 1 T ạ bơ ƣớ ………………………………………………………………………………..
7
2 2 3 2 T ạ bơ
…………………………………………………………………………………
8
2 2 3 3 T ạ bơ ấp ƣớ
…………………………………………………………..
9
2 2 4 C ạ ộ ơ ử ụ ạ bơ ………………………………………………
9
2 2 5 Độ ơ ệ é y bơ ……………………………………………………………….
10
2 2 5 1 Độ ơ ệ ị bộ
…………………………………………………………………………
10
2 3 G ớ ệ ề b ầ LS (IG5A) …………………………………………………………..
12
2 3 1 C ể b ầ ọ G5:
…………………………………………………………..
13
2 3 2 C ặ í ƣ ệ b ầ LS (IG5A) ……………………………………….
14
2 3 3 C ý ệ ặ ề ể ………………………………………………………….
15
2 3 4 C ặ y ổ ố ………………………………………………………….
16
2 3 5 Lắp ặ
……………………………………………………………………………………………
18
2 3 6 C ấ y…………………………………………………………………………………..
18
2 3 7 Sơ ấ y b ầ
…………………………………………………………………
18
2 3 7 1 Sơ ố ầ y ạ í
…………………………………………………….
21
2.3.7.2. Nố y ạ ề ể
…………………………………………………………………
21
2.4. Màn hình HMI ……………………………………………………………………………………
23
2 4 1 C bị HMI yề ố
……………………………………………………………
24
Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
vii

2 4 1 1 HMI yề ố b …………………………………………………………….
24
2 4 1 2 N ƣợ ể HMI yề ố ………………………………………………….
24
2 4 2 C bị HMI ệ ạ …………………………………………………………………
25
2 4 2 1 HMI ệ ạ 2 ạ í : ………………………………………………..
25
2 4 2 2 C ƣ ể HMI ệ ạ
……………………………………………………….
25
2 4 3 C p ầ HMI
……………………………………………………………………
25
2.5. PLC S7-200 ……………………………………………………………………………………….
26
2 5 1 G ớ ệ
………………………………………………………………………………………..
26
2 5 2 Q p ể ỹ ậ ề ể ………………………………………….
27
2 5 2 1 Hệ ố ề ể ?
……………………………………………………………….
27
2 5 2 2 Hệ ố ề ể ù ơ e ệ :
………………………………………………….
27
2 5 2 3 Hệ ố ề ể ù PLC: ………………………………………………………
28
2 5 3 Cấ bộ ớ PLC S7-200 …………………………………………………………….
28
2 5 3 1 Vù ớ ƣơ ụ :
…………………………………………………….
29
2 5 3 2 Vù ƣ ố ệ ề ƣơ ụ : …….
29
2 5 4 Vò é PLC S7-200
………………………………………………………………..
30
2 5 5 N ập ……………………………………………………………………………
31
2 5 5 1 Lệ ớ b (B L ):
………………………………………………………….
32
2 5 5 2 Lệ : ………………………………………………………………………………..
33
2 5 5 3 Bộ ị ờ : …………………………………………………………………………………
33
2 5 5 4 Bộ : ……………………………………………………………………………………….
34
2 5 5 5 Lệ ị yể ù ớ (M e):
…………………………………………………
35
2 5 5 6 Lệ ề ể ƣơ :………………………………………………………….
35
2 6 G ớ ệ ề W CC:
…………………………………………………………………
36
Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
viii

2 6 1 N ụ p ổ b ấ W CC : ……………………………………….
37
2 7 K ậ ƣơ 2
………………………………………………………………………………. 36

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH
………………………………………………………… 37
3 1 T b í ệ ………………………………………………………………………..
37
3 1 1 Bộ ắp b í ệ
………………………………………………….
38
3 1 2 Bộ b ………………………………………………………………………
38
3 2 T bộ ………………………………………………………………………………
39
3 3 T b ƣớ ……………………………………………………………………………….
40
3 4 M ạ bơ ƣớ ộ ã …………………………………………….
41
3 5 T e í ệ …………………………………………………………………..
41
3.5.1. Module HMI ( Màn hình HMI Delta DOP-AS57BSTD) …………………………
42
3.5.1.1 C ố ặ ƣ HMI ………………………………………………………
42
3 5 1 2 Q y x y ệ ố HMI ……………………………………………………
42
3 5 1 3 C ậ ệ ơ bả HMI ……………………………………..
42
3 5 1 4 M e HMI ó
………………………………………………………………………
43
3.5.2. Module PLC ……………………………………………………………………………………
44
3 5 2 1 C ệ ơ bả ề PLC ………………………………………………………….
44
3 5 2 2 Đơ ị xử ý m (CPU central procesing unit): ………………………….
46
3 5 2 3 M e PLC ó ………………………………………………………………………
47
3.5.3. Relay trung gian
………………………………………………………………………………
49
3 5 4 P ƣớ b ƣớ ạ ặ ầy
……………………………………………….
49
3 5 5 M e B ầ LS IG5A …………………………………………………………………
50
Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
ix

3 5 5 1 K ố b ầ b í ệ ớ ạ bơ ƣớ
ộ : ………………………………………………………………………………………………………
51
3 5 6 N ệ ụ ấ ề ể è b ơ e ệ
… ó ạ bơ ƣớ ộ
………………………………………………
51
3 6 B í ệ ố 1: X y ạ bơ ƣớ ộ ử ụ PLC
S7-200 B ầ HMI ……………………………………………………………………………
52
3 6 1 Y ầ ệ í ệ ố 1
……………………………………
52
3 6 2 Tí ọ ố bị
……………………………………………………………
53
3 6 2 1 Tí ọ ầ
…………………………………………………………………………..
53
3 6 2 2 Tí ọ Áp ……………………………………………………………………….
53
3 6 2 3 Tí ọ y ẫ
…………………………………………………………………………
53
3 6 3 Q ạ ộ ụ ể í ệ ố 1 ………………………..
54
3 6 4 C ơ ạ ệ b í ệ ố 1 ã :……………………
54
3 6 5 N y ý ạ ộ ạ bơ ƣớ ộ b í ệ ố 1 ………
56
3 6 6 Q ƣơ ề ể ù PLC ……………………………..
56
3 6 7 K ố ập ề ể bằ PLC b í ệ ố 1 ………………….
57
3 6 8 T ệ ập HMI DELTA b í ệ ố 1 ………..
65
3 6 9 P b í ệ ố 1
……………………………………………………
69
3 7 B í ệ ố 2: X y ạ bơ ƣớ ộ ử ụ PLC
S7-200 B ầ LS (IG5A)
…………………………………………………………………….
70
3 7 1 Y ầ ệ b í ệ ố 2
…………………………………………..
70
3 7 2 Tí ọ ố bị
……………………………………………………………
70
3 7 3 Q ạ ộ ụ ể b í ệ ố 2 ……………………………….
70
3 7 4 C ơ ạ ệ b í ệ ố 2 ã :……………………
70
3 7 5 N y ý ạ ộ b í ệ ố 2 ………………………………………..
73
Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
x

3 7 6 K ố ập ề ể bằ PLC b í ệ ố 2 ………………….
73
3 7 7 T ệ ập HMI DELTA b í ệ ố 2 ………..
80
3 7 8 P b í ệ ố 2
……………………………………………………
81
3 8 B í ệ ố 3: Đ ề ể ạ bơ ƣớ ộ bằ PLC S7-200 và
Win CC …………………………………………………………………………………………………..
82
3 8 1 Lập PLC bằ p ầ ề S ep 7 M w : …………………………….
82
3 8 2 K ố PLC ớ W CC ……………………………………………………………………
92
3 8 3 Tạ ố p ỏ W CC:
……………………………………………….
95
3 8 4 P b í ệ ố 3
………………………………………………….
106
3 9 K ậ ƣơ 3
……………………………………………………………………………..
106

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ………………………………………………………………………
107
4 1 K ậ …………………………………………………………………………………………. 107
4 2 K ả ạ ƣợ
……………………………………………………………………………… 107
4 3 Tí ấ ụ
………………………………………………………………… 107
4 4 K y ể
……………………………………………………………………….. 107
4 5 K y ị ……………………………………………………………………………………. 108
4 6 Hƣớ p ể ề ……………………………………………………………………… 108

TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………………………………
108
T V ệ
………………………………………………………………………………………………
109
Trang Web
……………………………………………………………………………………………..
109

Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
xi

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Số trang
H 1 1 Sơ ố …………………………………………………………………………
2
H 2 1 M p ấp ả ý ả x ấ ệp ………………………….
5
H 2 2: Sơ ố ạ bơ
…………………………………………………..
7
H 2 3: Cấ ạ ộ ơ ệ ị bộ
……………………………………………………………..
11
H 2 4 : H ả b ầ LS (IG5) ……………………………………………………………
13
H 2 5: Ký ệ ặ ề ể b ầ
…………………………………………..
15
H 2 6 : C ó y ổ ố ………………………………………………………….
16
H 2 6b: C p í ă
…………………………………………………………………….
16
H 2 6 : C ố ặ b ầ
……………………………………………………
17
H 2 7 : K ả ắp ặ b ầ
………………………………………………………….
17
H 2 8 : C ấ y ộ ạ 3 p 220 AC
……………………………….
18
H 2 8b : C ấ y ộ ạ 3 p 380 AC ………………………………
18
Hình 2.8 : Sơ ấ y b ầ ……………………………………………………………
19
H 2 9: Nố ầ y
…………………………………………………………………………….
20
Hình 2.10: Nố y ạ ề ể
………………………………………………………………
20
H 2 11: L ọ p ƣơ ầ …………………………………………………….
22
Hình 2.12. Màn hình HMI DELTA DOP-AS57BSTD ………………………………………
23
H 2 13: PLC S7-200……………………………………………………………………………….
25
H 2 14: Sơ ố ấ PLC S7-200. …………………………………………………..
26
H 2 15: M ộ bộ ề ể ập ù PLC
………………………………..
27
H 2 16: Sơ ố PLC S7-200.
……………………………………………………………
28
H 2 17: Q ạ ộ ộ ò é ………………………………………….
29
H 2 18 : Lập ạ LAD ………………………………………………………………….
30
H 2 18b: Lập STL …………………………………………………………………..
31
Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
xii

H 2 18 : Lập ạ FBD
…………………………………………………………………..
31
H 2 19: -C ệ p ể b-C ệ ấy ƣờ ……………………………………..
31
H 2 20: M ả ệ ạ ầ ………………………………………
32
H 2 21: C ệ ờ : -TON, b-TONR, c-TOFF. ………………………………..
32
H 2 22: C bộ : -Đ b- Đ ù – Đ ù
……………………….
33
H 2 23: C yể ù ớ: -Bit, b-Word, c-Double word, d-Real. …
34
H 2 24: Lệ ọ ƣơ …………………………………………………………..
34
H 2 25: G y yề ả x ấ W CC ……………………………………..
36
H 3 1: B í ệ PLC – HMI – B ầ
……………………………….
37
Hình 3.2: Khung gá panel …………………………………………………………………………….
38
Hình 3.3: Khung gá chân bàn.
……………………………………………………………………….
38
H 3 4: Hộp ………………………………………………………………………………….
39
H 3 5: Sơ bộ
………………………………………………………………….
40
H 3 6: M ạ bơ ƣớ ộ ã
………………………………………
41
H 3 7: M e í ệ ………………………………………………………………………..
41
Hình 3.8: Module HMI DELTA DOP-AS57BSTD
…………………………………………..
44
H 3 9: N ặ ƣ ập ạ ề ể ………………………………
45
H 3 10: Đơ ị xử ý …………………………………………………………………
46
H 3 11: M e PLC ã …………………………………………………………..
48
H 3 12: Sơ e PLC ………………………………………………………………………
48
H 3 13: Rơ e ……………………………………………………………………………
49
H 3 14: P ƣớ ạ ắ ……………………………………………….
49
H 3 15: Sơ ấ ố p ƣớ ớ PLC
………………………………………………….
50
H 3 16: M e b ầ LS IG5A ã ………………………………………..
50
H 3 17 : Sơ ạ ộ b í ệ ố 1 ………………………………………
54
H 3 17b : Sơ ạ ề ể b í ệ ố 1
……………………………………
55
H 3 18 : G ệ HMI b í ệ ố 1 …………………………………
66
H 3 18b: G ệ HMI b í ệ ố 1 …………………………………
67
H 3 19: C T b ớ ệ HMI ……………………………
67
H 3 20 : Sơ ạ ộ b í ệ ố 2 ………………………………………
71
Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
xiii

H 3 20b : Sơ ạ ề ể b í ệ ố 2
……………………………………
72
H 3 20 : Sơ ạ ố PLC b í ệ ố 2 …………………………………
72

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bả 2 1: C ố ặ ƣ b ầ ạ 230V ………………………………….
13
Bả 2 2: C ố ặ ƣ b ầ ạ 460V ………………………………….
14
Bả 3 1: M ổ PLC ……………………………………………………………
44
Bả 3 2 : C bƣớ ƣơ ề ể ù PLC ………………………..
56
Bả 3 3: X ập ạ I p b í ệ ố 1 ……………………………………..
57
Bả 3 4: X ập ạ O p b í ệ ố 1 …………………………………..
57
Bả 3 5: X ập ạ I p b í ệ ố 2 ……………………………………..
73
Bả 3 6: X ập ạ O p b í ệ ố 2 …………………………………..
73
Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
xiv

CÁC TỪ VIẾT TẮT

PLC : Programmable Logic Control
EPROM: Electrically Programmable Real
Ony Memory
EEPROM: Electrically Erasable
Pramgrammable Real Only Memory
SM: Special Memory
AI : Analog Input
DI : Digital Input
DO: Digital Output
PS: Power Supply
DP : Distributed Port
PROFIBUS: Process Field Bus
IFM : Intergrated Function Module
IM : Interface Module
FM : Function Module

DW: Doudle Word
AO : Analog Output
S: Set
RE: Reset
FBD : Function Block Diagram
LAD :Ladder logic
STL : Statement List
DB: Data Block
SFC: System Function
FC : Function
FB: Function Block
OB: Organization Block
Var : Variable table
LB: Lacal Block
CM: Communicarion Module

Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
Chương 2 – Cơ sở lý luận
4
Chương 2
CƠ SỞ LÝ LUẬN

Mục tiêu chương: Giới thiệu tổng quát về cơ sở lý thuyết (Các hệ thống bơm
nước, Động cơ không đồng bộ 3 phase xoay chiều, Biến tần, HMI, PLC, Win CC) để
tiến hành xây dựng mô hình.
– Cải thiện điều kiện làm việc: tự động hoá là loại bỏ công việc lặp lại và khó nhọc
cho việc vận hành, ví dụ: liên tục theo dõi, kiểm tra nhiều thông số công nghệ, tắt bật
cơ cấu chấp hành, ghi chép số liệu, sự cố,…Tự động hoá và giám sát bằng máy tính
làm tiện lợi thêm khả năng khống chế từ xa một số lượng lớn các thông tin, đơn giản
hoá nhiệm vụ khai thác, giám sát và quản lý.
– Nâng cao hiệu quả của thiết bị: Trước hết ta có thể cải thiện được áp suất nước đi
đến các khu vực tiêu thụ bằng hệ thống bơm nước mạnh mẽ. Thay thế các hệ thống
bơm nước cũ điều chỉnh bằng tay bằng các thiết bị đo và điều chỉnh tự động hoá quá
trình, cho phép giải phóng con người và làm tăng tốc độ tin cậy của hệ thống. Nhưng
quan trọng là nâng cao độ chắc chắn vận hành của thiết bị có tính đến các tiêu chuẩn
độ tin cậy qua việc nghiên cứu các sự cố vận hành. Nghĩa là dự phòng các phương án
để thiết bị có thể làm việc liên tục trong trường hợp bị hỏng hóc một bộ phận nào đó
bằng cách đưa tự động các thiết bị dự phòng vào làm việc và giải quyết hỏng hóc. Tự
động hoá cho phép việc nghiên cứu thống kê các dữ liệu đã thu được, mở ra con
đường tối ưu của việc xử lý.
– Tăng năng suất lao động: Tự động hoá nhằm nâng cao năng suất bằng cách
giảm chi phí vận hành. Ta cũng có thể tối ưu hoá giá thành năng lượng chi phí hàng
giờ và chi phí vật liệu. Giảm nhân công vận hành và giảm công việc bảo dưỡng cũng
cho phép giảm giá thành.
– Trợ giúp việc giám sát: Nó bao gồm việc lắp đặt bộ biến đổi, phát hiện báo
động, đặt các phương tiện ghi các dữ liệu và truyền đi xa cho đến nơi giám sát bằng
máy tính.
Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
Chương 2 – Cơ sở lý luận
5
– Chính vì vậy, tự động hoá là điều cần thiết và tất yếu trong các trạm bơm cấp
nước tưới tiêu cho vùng nông thôn, cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư như hiện nay.
Nội dung: Giới thiệu các khái niệm, thuật ngữ, các chương trình phần mềm sử
dụng trong đồ án. Tìm hiểu nguyên lý làm việc của các thiết bị.
2.1. Mô hình phân cấp chức năng công ty sản xuất công nghiệp

Hình 2.1. Mô hình phân cấp quản lý sản xuất trong công nghiệp
2.1.1. Cấp chấp hành
– Các chức năng chính của cấp chấp hành là đo lường, dẫn động và chuyển đổi
tín hiệu trong trường hợp cần thiết. Thực tế, đa số các thiết bị cảm biến (sensor) hay
chấp hành (actuator) cũng có phần điều khiển riêng cho việc thực hiện đo lường,
truyền động được chính xác và nhanh nhạy. Các thiết bị thông minh (smart device)
có thể đảm nhận việc xử lý và chuẩn bị thông tin trước khi đưa lên cấp điều khiển.
2.1.2. Cấp điều khiển
– Nhiệm vụ chính của cấp điều khiển là nhận thông tin từ các bộ cảm biến, xử lý
các thông tin theo thuật toán nhất định và truyền đạt lại kết quả xuống cấp chấp hành.
Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
Chương 2 – Cơ sở lý luận
6
Các thiết bị thông minh ở cấp cảm biến/chấp hành cũng có thể đảm nhận một phần
việc này. Ngoài ra, việc thực hiện các chức năng ở bất kỳ cấp nào bên trên đều mang
bản chất chất là xử lý thông tin. Cấp điều khiển và cấp chấp hành cũng hay được gọi
chung là cấp trường (field level) chính vì các bộ điều khiển, cảm biến và chấp hành
được cài đặt trực tiếp tại hiện trường, gần kề với hệ thống kỹ thuật .
2.1.3. Cấp điều khiển quá trình
– Điều khiển quá trình tức là điều khiển và vận hành một quá trình kỹ thuật.
Khi đa số các chức năng như đo lường điều khiển, điều chỉnh, bảo trì hệ thống được
các cấp cơ sở thực hiện, thì nhiệm vụ của các cấp điều khiển quá trình là hỗ trợ người
sử dụng trong việc cài đặt ứng dụng, thao tác, theo dõi, giám sát vận hành và xử lý
những tình huống bất thường. Ngoài ra, trong một số trường hợp, cấp này còn thực
hiện các bài toán điều khiển cao cấp như điều khiển phối hợp, điều khiển khởi động
hay dừng và điều khiển theo công thức (ví dụ như trong chế biến dược phẩm, hoá
chất). Khác với các cấp dưới, việc thực hiện các chức năng ở cấp điều khiển quá trình
thường không đòi hỏi phương tiện, thiết bị phần cứng đặc biệt có giao diện mạng
ngoài các máy tính điều hành. Hiện nay, do nhu cầu tự động hoá tổng thể ở các cấp
điều hành sản xuất và quản lý công ty, việc tích hợp hệ thống và loại bỏ các cấp trung
gian không cần thiết trong mô hình chức năng trở nên cần thiết. Cũng vì thế, ranh
giới giữa cấp điều khiển quá trình và điều hành sản xuất nhiều khi không rõ ràng,
hình thành xu hướng hội nhập hai cấp này thành một cấp duy nhất, gọi chung là cấp
điều khiển.

2.2. Giới thiệu chung về các loại trạm bơm nước
2.2.1. Khái niệm:
Hệ thống công trình trạm bơm là tổ hợp các công trình thủy công và các trang
thiết bị cơ điện…Nhằm đảm lấy nước từ nguồn nước,vận chuyển và bơm nước đến
nơi sử dụng hoặc cần tiêu nước thừa ra nơi khác.

Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
Chương 2 – Cơ sở lý luận
7
2.2.2. Các thành phần công trình của hệ thống trạm bơm

Hình 2.2: Sơ đồ khối các công trình trạm bơm
Công trình cửa lấy nước 1, lấy nước từ nguồn (lấy từ sông, hồ, kênh dẫn…).
Công trình dẫn nước 2, có nhiệm vụ đưa nước từ cửa lấy nước về bể tập trung nước
trước nhà máy bơm. Công trình dẫn nước có thể là kênh dẫn, đường ống dẫn. Trên
công trình dẫn có thể có bể lắng cát 3. Bể tập trung nước 4 nằm trước nhà máy
bơm, nó có nhiệm vụ nối tiếp đường dẫn với công trình nhận nước (bể hút) của nhà
máy sao cho thuận dòng. Công trình nhận nước 9 (bể hút) lấy nước từ bể tập trung
và cung cấp nước cho ống hút hoặc ống tự chảy vào máy bơm. Nhà máy bơm 5,
đây là nơi đặt các tổ máy bơm và các thiết bị phụ cơ điện. Đường ống áp lực (ống
đẩy) 6, đưa nước từ máy bơm lên công trình tháo 7. Công trình tháo 7 ( bể tháo)
nhận nước từ ống đẩy, làm ổn định mực nước, phân phối nước cho kênh dẫn 8 hoặc
công trình nhận nước.
2.2.3. Phân loại trạm bơm
Phân theo mục đích sử dụng của trạm bơm:
+ Trạm bơm tưới, mục đích làm việc của nó là cung cấp nước tưới cho nông
nghiệp.
+ Trạm bơm tiêu , mục đích của nó là đưa nước thừa vào vùng nhận nước tiêu.
+ Trạm bơm tháo nước, nhằm chuyển nước mưa, nước sinh hoạt và nước công
nghiệp.
+ Trạm bơm cấp nước nông thôn, nhằm cấp nước cho các hộ dùng nước nông
thôn.
Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
Chương 2 – Cơ sở lý luận
8
Phân loại theo sơ đồ bố trí hệ thống các công trình của trạm:
+ Bố trí kết hợp hay riêng biệt giữa nhà máy và công trình lấy nước.
+ Bố trí kết hợp hay riêng biệt giữa nhà máy với công trình tháo nước.
+ Bố trí toàn khối.
Phân loại theo nguồn cấp nước:
+ Nguồn cấp nước là sông.
+ Nguồn cấp nước là hồ chứa.
2.2.3.1. Trạm bơm tưới
Trạm bơm tưới có những đặc điểm sau đây:
Làm việc vào thời kỳ khô hạn trong năm. Việc ngừng làm việc chỉ cho phép tùy
thuộc vào cấp an toàn cấp nước. Nói chung không yêu cầu nước phải sạch về bùn
cát và vật nổi, chỉ cần không để những đối tượng và hạt có khả năng mài mòn và
làm hư hỏng bánh xe công tác của máy bơm. Riêng những trạm bơm cấp nước cho
các máy tưới phun mưa thì yêu cầu nước phải qua lưới lọc kỹ để loại bỏ những hạt
có đường kính lớn lấp nhét lỗ phun. Do trạm bơm làm việc theo mùa do vậy cho
phép đơn giản nhiều về kết cấu nhà máy, giảm yêu cầu về khả năng ổn định nhiệt
của trang thiết bị và kết cấu bao che. Nhà trạm còn có thể được thay thế bằng trạm
di động hoặc phao nhẹ nhàng hơn khi máy bơm nhỏ nhẹ . Gian máy cho phép thấp
hơn do đặt cần trục bên ngoài.
2.2.3.2. Trạm bơm tiêu
Trạm bơm tiêu được xây dựng để bơm nước từ kênh tiêu hở, từ các giếng
khoan đứng, từ các hố móng của vùng ngập nước… Ở nước ta do các sông chia cắt
ruộng đất thành từng vùng có đê ngăn lũ bảo vệ, do vậy về mùa mưa, lũ mực nước
sông lên cao hơn mặt ruộng trong đồng, nước thừa trong đồng không tiêu tự chảy ra
sông được gây nên úng ngập đồng, do vậy cần phải bơm tiêu úng chủ động.
Trạm bơm tiêu được phân ra các loại: trạm tiêu nước mặt, trạm tiêu nước
ngầm, trạm bơm tiêu kết hợp cả nước mặt lẫn nước ngầm. Thời gian làm việc của
các trạm bơm tiêu cũng khác nhau: các trạm bơm tiêu nước lũ và nước mưa rào làm
việc có tính chu kỳ, thời gian ngắn trong năm, còn bơm nước ngầm thông thường
làm việc quanh năm. Ở nước ta hiện nay chủ yếu là tiêu nước mặt cho cây trồng.
Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
Chương 2 – Cơ sở lý luận
9
2.2.3.3. Trạm bơm cấp nước nông thôn
Người ta gọi nhà máy trong đó chứa các máy bơm chính và máy bơm phụ
cùng các trang thiết bị liên quan nhằm cấp nước cho vùng nông thôn là trạm bơm
cấp nước nông thôn. Đặc điểm của trạm bơm cấp nước nông thôn là thời gian làm
việc tiến hành cả năm.
Loại trạm bơm này được phân chia ra theo các cách:
Phân theo vị trí tuyến bơm nước.
Phân theo công dụng của trạm.
Phân theo đặc điểm kết cấu.
Yêu cầu đặt ra đối với loại trạm bơm này:
– Có tính an toàn cao. Vì vậy ngoài thiế bị bơm chính còn phải lắp đặt các tổ máy
bơm dự phòng và các trang thiết bị phụ trợ.
– Đảm bảo yêu cầu vệ sinh cao. Xung quanh trạm bơm cần bảo đảm vệ sinh, bên
trong nhà máy cần có các công trình vệ sinh và bố trí các phòng cho nhân viên trực
ban nghỉ. Cần có mức tự động hóa cao. Lưu lượng trạm bơm cấp tương đối nhỏ, bởi
vậy các đường ống được làm bằng thép cán có đường kính nhỏ , điều này cho phép
dễ dàng lắp ghép đường ống trong nhà máy.
– Thành phần của các trạm bơm loại này có thể thay đổi phụ thuộc vào điều kiện tự
nhiên. Bởi vậy, thường bố trí tối ưu của chúng được chọn thông qua kết quả so sánh
kinh tế – kỹ thuật nhiều phương án.
2.2.4. Các loại động cơ sử dụng trong trạm bơm
Các thiết bị chính trong trạm bơm gồm có: các thiết bị cơ khí thủy lực chính
và các thiết bị về năng lượng chính. Các thiết bị cơ khí thủy lực chính của trạm
bơm đảm bảo cung cấp đủ nước cho các hộ dùng nước (hoặc tiêu nước) tương ứng
với biểu đồ lưu lượng yêu cầu. Thành phần của thiết bị này gồm có: các tổ máy
hoặc các cụm thiết bị tham gia trực tiếp vào quá trình công nghệ bơm nước theo
biểu đồ lưu lượng đã định như: các máy bơm chính, các thiết bị trên đường ống áp
lực (van, thiết bị an toàn, van ngược…). Các thiết bị năng lượng chính của trạm
bơm nhằm đảm bảo làm việc của các máy bơm chính, gồm có: động cơ để kéo máy
bơm chính và các thiết bị để truyền công suất từ trục động cơ cho trục bơm chính.
Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng Khoa Điện Tử – Tự Động Hóa
Chương 2 – Cơ sở lý luận
10
Kiểu và nhãn hiệu của máy bơm chính được chọn dựa vào kết quả tính toán kinh tế,
kỹ thuật, luận chứng được tính hợp lý của việc sử dụng nó trong trạm bơm. Việc
tính toán không chỉ riêng về giá thành của trạm mà còn phải tính cả đến chi phí vận
hành năm của trạm. Đối với trạm bơm tưới và tiêu cũng như trạm bơm cấp nước
nông thôn thông thường sử dụng máy bơm cánh quạt.
Các máy bơm chính được chọn cần phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
+ Đảm bảo cấp đủ lưu lượng nước theo biểu đồ đã định trong suốt mùa với mức an
toàn và kinh tế cao.
+ Làm việc với hiệu suất cao trong mọi chế độ làm việc.
+ Có kích thước và khối lượng nhỏ nhất.
+ Có khả năng phòng chống khí thực tốt nhất để cao trình đặt máy bơm cho phép
việc xây dựng trạm bơm với chi phí nhỏ nhất.
+ Tiện lợi trong lắp đặt và vận hành, dễ sữa chữa.
+ Có khả năng chống được nước xâm thực.
+ Máy bơm đã được sản xuất hàng loạt nhằm giá rẻ và tiến độ lắp ráp nhanh.
Tất nhiên chọn được một máy bơm đồng thời thỏa mãn các yêu cầu nêu trên
cần thỏa mãn biểu đồ yêu cầu dùng nước (về lưu lượng và lượng nước yêu cầu) mà
trạm bơm đảm nhận sao cho hiệu quả kinh tế là cao nhất. Muốn vậy phải qua so
sánh kinh tế – kỹ thuật về các phương án số máy bơm về cả đầu tư cơ bản lẫn chi
phí vận hành hàng năm mà quyết định số tổ máy và loại máy bơm. Các máy bơm
được chọn phải thỏa mãn những yêu cầu đặt ra đối với trạm bơm.
2.2.5. Động cơ điện kéo máy bơm
Để truyền động máy bơm có thể dùng động cơ điện, động cơ đốt trong , máy
hơi nước, động cơ gió, máy thủy lực…vv. Trong đó động cơ điện được dùng phổ
biến nhất. Động cơ đốt trong chỉ được dùng đối với máy bơm di động hoặc trạm
bơm dã chiến ở các vùng xa, động cơ chạy bằng sức gió chỉ dùng ở nơi có điều kiện
thích hợp sử dụng gió…Bởi vậy chỉ nghiên cứu về động cơ điện. Hệ thống truyền
động máy bơm với sự tác động của năng lượng điện gọi là truyền động điện. Quy
ước có thể chia hệ thống này làm ba phần: động cơ điện – thiết bị điều khiển động
cơ điện – trang thiết bị truyền năng lượng từ động cơ điện đến máy bơm. Động cơ