Thiết Kế Và Thực Hiện Mô Hình Điều Khiển Tủ Ats Bằng Plc Kết Hợp Với Ứng Dụng Trên Điện Thoại.pdf

Tổng quan về thiết bị chuyển nguồn tự động ATS Thiết bị chuyển nguồn tự động Automatic Transfer Switch gọi tắt là ATS dùng để chuyển đổi từ lưới điện chính Main Utility cung cấp vận hàn

- - -    - - -

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TỦ ATS BẰNG PLC KẾT HỢP VỚI

ỨNG DỤNG TRÊN ĐIỆN THOẠI

SINH VIÊN : NGUYỄN QUANG HUY 19524441

LỚP : DHDI15A

GVHD : THS PHẠM THỊ LỆ DIỄM

TP HCM, NĂM 2023

- - -    - - -

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TỦ ATS BẰNG PLC KẾT HỢP VỚI

ỨNG DỤNG TRÊN ĐIỆN THOẠI

SINH VIÊN : NGUYỄN QUANG HUY 19524441

LỚP : DHDI15A

GVHD : THS PHẠM THỊ LỆ DIỄM

TP HCM, NĂM 2023

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài:

(1) Nguyễn Quang Huy MSSV – 19524441

2 Tên đề tài

THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TỦ ATS BẰNG PLC KẾT HỢP VỚI ỨNG DỤNG TRÊN ĐIỆN THOẠI

3 Nhiệm vụ (Nội dung và số liệu ban đầu)

Chương 1: Tổng quan về thiết bị chuyển nguồn tự động ATS

Chương 2: Tổng quan về PLC và lập trình PLC

Chương 3: Diều khiển tủ ATS bằng ứng dụng trên điện thoại

Chương 4: Tính toán và lựa chọn khí cụ điện cho tủ ATS

Chương 5: Thiết kế và thi công

Thiết kế và lập trình ứng dụng trên điện thoại

Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng năm 20…

Sinh viên

ii

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Tp.HCM, ngày tháng năm Giảng viên hướng dẫn

Kí tên

thành và sâu sắc Đặc biệt, chúng em xin gởi đến cô Phạm Thị Lệ Diễm – Người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này một lời cảm ơn chân thành

Trong quá trình thực hiện đồ án này, em đã nhận được sự hỗ trợ nhiệt tình và giúp đỡ từ rất nhiều người Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô giáo, bạn

bè và gia đình đã động viên, hỗ trợ và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án

Em xin gửi lời cảm ơn đến cô Phạm Thị Lệ Diễm đã dành thời gian giảng dạy và hướng dẫn em trong quá trình thực hiện đồ án Nhờ sự hướng dẫn của cô, em đã có được kiến thức cần thiết để hoàn thành đồ án một cách chính xác và hiệu quả

Một lần nữa chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến trường Đại học Công nghiệp đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án của mình một cách tốt nhất Nhờ vào sự hỗ trợ và giúp đỡ của các giảng viên, nhân viên trong trường, chúng em đã

có thể tiếp cận được với các tài liệu, phần mềm và thiết bị cần thiết để thực hiện đồ án của mình một cách thuận lợi nhất Điều này đã giúp chúng em hoàn thành đồ án một cách thành công và đạt được kết quả tốt nhất

Cuối cùng, chúng em xin kính chúc các thầy cô giảng viên Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh cùng toàn thể Ban lãnh đạo và các thầy cô một lời sức khỏe và thành đạt trong sự nghiệp cũng như trong cuộc sống

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn iv

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii

LỜI CẢM ƠN iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG ix

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG ATS 1

1.1 Thiết bị chuyển nguồn tự động ATS 1

1.1.1 Giới thiệu chung 1

1.1.2 Tổng quan về thiết bị chuyển nguồn tự động ATS 1

1.1.3 Nhiệm vụ chính của ATS 2

1.1.4 Phân loại tủ ATS 3

1.2 Nguyên lý hoạt động của tủ ATS 3

1.2.1 Tủ ATS lưới – lưới 3

1.2.2 Tủ ATS lưới – máy phát 3

1.3 Nguồn dự phòng 4

1.3.1 Máy phát điện 4

1.3.2 Nguồn UPS 5

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC VÀ LẬP TRÌNH PLC 6

2.1 Giới thiệu về PLC 6

2.2 Nguyên lí hoạt động của PLC 7

2.3 Ứng dụng của PLC 8

2.4 Giới thiệu về PLC FX3S-30MT 9

2.5 Giới thiệu về phần mềm GX-Works 2 9

2.6 Lưu đồ thuật toán 11

2.7 Chương trình PLC cho tủ ATS 12

2.7.1 Tạo project cho FX3S 12

2.7.2 Chương trình PLC 13

CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN TỦ ATS BẰNG ỨNG DỤNG TRÊN ĐIỆN THOẠI 21

3.1 Tổng quan về Module WiFi 21

3.1.1 Kit RF Thu Phát Wifi NodeMCU ESP8266 21

3.1.2 Chương trình Code Arduino 22

3.1.3 Kết nối và nạp Code cho Kit Wifi NodeMCU ESP8266 CP2102 25

3.2 Tổng quan về ứng dụng theo dõi và điều khiển thiết bị chuyển nguồn tự động ATS 26 3.2.1 Phần mềm web Mit App Inventor 26

3.2.2 Dịch vụ Google Firebase 28

3.2.3 Thiết kế kế và lập trình ứng dụng ATS CONTROLLER trên MIT App Inventor 29

3.3 Cách thức giao tiếp giữa ứng dụng ATS CONTROLLER với tủ ATS 32 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN LỰA KHÍ CỤ ĐIỆN CHO TỦ ATS 34

4.1 Thiết bị Tủ ATS 34

4.2 MCB mạch động lực 35

4.3 Contactor 36

4.4 Dây dẫn mạch động lực 38

4.5 Bảo vệ điện áp (VPRA2M) 39

4.6 Relay trung gian 40

4.7 Cầu chì 42

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn vi

4.8 MCB mạch điều khiển 44

4.9 Đồng hồ đo dòng 44

4.10 Đồng hồ đo áp 45

4.11 Công tắc chuyển mạch Volt,Ampe 45

4.12 Biến dòng 47

4.13 Đèn báo 47

4.14 Nút nhấn 48

4.15 Nút dừng khẩn cấp 48

4.16 Switch chuyển mạch 2 vị trí 49

4.17 Timer 49

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 50

5.1 Thiết kế mạch nguyên lý 50

5.1.1 Mạch động lực 50

5.1.2 Mạch điều khiển 51

5.2 Thiết kế, bố trí thiết bị trong và trên mặt tủ ATS 54

5.3 Tiến hành thi công 55

5.3.1 Một số hình ảnh trong quá trình thi công 55

5.3.2 Hoàn thành tủ ATS 57

CHƯƠNG 6: NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 58

6.1 Nhận xét 58

6.2 Kết quả 58

6.3 Đánh giá 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Hệ thống ATS 2

Hình 1.2 Nguồn UPS 5

Hình 2.1 Các nhà sản xuất PLC 6

Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động của PLC 7

Hình 2.3 Ứng dụng của PLC 8

Hình 2.4 PLC Mitsubishi FX3S-30MT/ESS 9

Hình 2.5 Phần mềm GX Works2 10

Hình 2.6 Lưu đồ thuật toán tủ ATS 11

Hình 2.7 Cách tạo project cho FX3S 12

Hình 3.1 Kit Wifi NodeMCU ESP8266 CP2102 21

Hình 3.2 Cài thư viện ESP8266 vào Arduino IDE 25

Hình 3.3 Cài đặt ESP8266 vào Arduino IDE 26

Hình 3.4 Nạp code cho Kit Wifi 26

Hình 3.5 Giao diện chính của MIT App Inventor 27

Hình 3.6 Giao diện thiết kế trên Mit App Inventor 27

Hình 3.7 Giao diện lập trình trên Mit App Inventor 28

Hình 3.8 Giao diện chính của Google Firebase 29

Hình 3.9 Giao diện thiết kế ứng dụng ATS CONTROLLER 30

Hình 3.10 Giao diện của ứng dụng ATS CONTROLLER trên Smartphone 30

Hình 3.11 Các khối lệnh lập trình ứng dụng ATS CONTROLLER 31

Hình 3.12 Dữ liệu trên Realtime Database 33

Hình 4.1 MCB 3 pha 4 cực 20A 35

Hình 4.2 Cấu tạo của MCB tép 36

Hình 4.3 Contactor Fuji SC-5-1 37

Hình 4.4 Cấu tạo của contactor 38

Hình 4.5 Bảo vệ điện áp (VPRA2M) 39

Hình 4.6 Sơ đồ IN/OUT VPRA2M 39

Hình 4.7 Relay MY2N-GS 24VDC Omron (8 chân dẹt nhỏ) 40

Hình 4.8 Sơ đồ chân relay MY2N-GS 24VDC Omron (8 chân dẹt nhỏ) 41

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn viii

Hình 4.9 Relay MY2N-GS AC220/240 Omron (8 và 14 chân dẹt nhỏ) 41

Hình 4.10 Sơ đồ chân relay MY2N-GS AC220/240 Omron (8 chân dẹt nhỏ) 41 Hình 4.11 Sơ đồ chân relay MY4N-GS AC220/240 Omron (14 chân dẹt nhỏ) 42

Hình 4.12 cầu chì ống 43

Hình 4.13 MCB 2 pha 10A 44

Hình 4.14 Đồng hồ ampe Sfim 44

Hình 4.15 Đồng hồ volt Sfim 45

Hình 4.16 Công tắc chuyển mạch ammeter 45

Hình 4.17 Công tắc chuyển mạch voltmeter 46

Hình 4.18 Biến dòng 50/5A 47

Hình 4.19 Đèn báo led AD16-22DS 47

Hình 4.20 Nút nhấn 48

Hình 4.21 Nút dừng khẩn cấp 48

Hình 4.22 Switch chuyển mạch 2 vị trí 49

Hình 4.23 Timer AH3-3 49

Hình 5.1 Mạch động lực 50

Hình 5.2 Mạch điều khiển trực tiếp bằng tay 51

Hình 5.3 Mạch điều khiển chế độ tự động 52

Hình 5.4 Mạch điều khiển bằng ứng dụng ATS CONTROLLER trên điện thoại 53

Hình 5.5 Mạch điều khiển bằng ứng dụng trên điện thoại 53

Hình 5.6 Bố trí thiết bị trong tủ 54

Hình 5.7 Bố trí thiết bị trên cửa tủ 54

Hình 5.8 Hình ảnh trong quá trình thi công 55

Hình 5.9 Hình ảnh trong quá trình thi công 56

Hình 5.10 Tủ ATS khi đã hoàn thành 57

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Bảng IN/Out PLC 13 Bảng 4.1 Thiết bị tủ ATS 34

1.1.2 Tổng quan về thiết bị chuyển nguồn tự động ATS

Thiết bị chuyển nguồn tự động Automatic Transfer Switch gọi tắt là ATS dùng

để chuyển đổi từ lưới điện chính ( Main Utility) cung cấp vận hành phụ tải Load, sang nguồn điện từ máy phát điện (Generator) khi mà nguồn điện chính gặp sự cố như ngắn mạch, mất điện, mất pha Và sau khi nguồn điện lưới đa hoạt động trở lại bình thường

hệ thống sẽ chuyển đổi phụ tải lại với nguồn chính sau đó ngắt nguồn dự phòng từ máy phát

Hình 1.1 Hệ thống ATS Bên cạnh chức năng chuyển đổi nguồn điện, ATS còn có chức năng bảo vệ khi

bị mất pha, mất trung tính

Có hai chế độ chuyển nguồn chính sang nguồn dự phòng của phụ tải và ngược lại:

• Chế độ tự động ( trạng thái AUTO)

• Chế độ điều khiển bằng tay ( trạng thái MANUAL hay HANDY)

1.1.3 Nhiệm vụ chính của ATS

Khi xảy ra sự cố mất áp, mất pha, mất nguồn, quá áp, áp thấp trên lưới chính thì nhiệm vụ của ATS là:

• Ngừng cung cấp lưới chính vào phụ tải

• Khỏi động động cơ sơ cấp (máy nổ Diesel)

• Đóng nguồn cung cấp từ máy phát cho phụ tải sử dụng Trong quá trình máy phát đang cung cấp cho phụ tải Nếu nguồn điện lưới có lại trong tình trạng ổn định, nhiệm vụ của ATS lúc đó là:

• Ngắt nguồn điện cung cấp từ máy phát khỏi phụ tải

• Đóng lại nguồn điện lưới vào tải

• Tạo tín hiệu dừng động cơ sơ cấp động cơ Diesel của máy phát; sau một thời gian tổ máy phát vận hành tại trạng thái không tải

1.1.4 Phân loại tủ ATS

Tương ứng với nguồn dự phòng ta có hai loại ATS Khi nguồn dự phòng là lưới

ta có ATS lưới – lưới, nếu nguồn dự phòng là máy phát ta có ATS lưới - máy phát Theo loại khí cụ điện:

• Dùng contactor

• Dùng ACB ( Air Circuit Breaker ) máy cắt không khí

Theo nguồn chính và nguồn dự phòng:

• ATS chuyển hai nguồn : một nguồn chính_một nguồn dự phòng

• ATS chuyển ba nguồn : hai nguồn chính_một nguồn dự phòng

1.2 Nguyên lý hoạt động của tủ ATS

1.2.1 Tủ ATS lưới – lưới

ATS lưới_lưới hoạt động một cách đơn giản, khi mà nguồn điện chính gặp sự cố dẫn đến việc không đáp ứng được chất lượng, lúc này bộ thu tín hiệu sẽ so sánh các thông số nguồn điện cho ra với các thông số định mức đã cài đặt trước đó nếu xảy ra sai

số thì tín hiệu sẽ được chuyển đến khối điều khiển, sau đó thông tin đến bộ chuyển mạch

và chuyển nguồn điện sang nguồn thứ hai Sau khi nguồn chính ổn định trở lại và được kiểm tra chất lượng, đủ tiêu chuẩn ATS sẽ tiến hành chuyển lại nguồn điện chính Thông qua máy biến áp, tải được cấp điện từ nguồn chính Sau khi xảy ra sự cố như mất nguồn, mất pha,ngắn mạch lúc này tín hiệu được truyền tới bộ điều khiển của ATS để xử lý và kiểm tra nguồn điện còn lại đã đạt chất lượng yêu cầu chưa Khi chất lượng nguồn dự phòng đạt yêu cầu, ATS sẽ tạo thời gian trễ (0-5s) để chắc rằng sự cố ở lưới điện chính là sự cố lớn Qua đó gửi tín hiệu để chuyển cho tải dùng nguồn dự phòng Khi đang dùng nguồn dự phòng để chạy tải nhưng lưới chính có trở lại ATS sẽ

xử lí tín hiệu, tạo thời gian trễ (3-30’) để kiểm tra chất lượng của nguồn chính và đưa vào vận hành Tiếp đến ATS thực hiên thao tác chuyển mạch về sử dụng lại nguồn chính

và lại theo dõi chất lượng các nguồn điện như bình thường

1.2.2 Tủ ATS lưới – máy phát

ATS lưới-lưới thường mắc một vấn đề là khi mà xảy ra sự cố mất áp nguồn, sự

cố ở máy biến áp trung gian hay của hệ thống thì nguồn dự phòng lúc này cũng không thể sử dụng Thế nên để không làm gián đoạn việc cấp điện cho phụ tải ta thường dùng máy phát làm nguồn dự phòng Nên ta có hệ thống ATS lưới- máy phát Loại này có cách hoạt động phức tạp hơn ATS lưới lưới Khi mà nguồn chính gặp sự cố dẫn đến chất

lượng điện không đạt yêu cầu như là: Mất pha, mất lưới, sụt áp vượt quá 85%Uđm gây nên việc quá tải ở thiết bị, cũng như là làm cho máy điện không đồng bộ không thể khởi động Ngay lúc này ATS sẽ truyền đi tín hiệu khởi động máy phát sau 5s Sau khi khởi động máy phát thành công và điện áp máy phát đã có, nếu điện áp đạt đến chất lượng khoảng 0.8 Uđm thì ATS sẽ tính thời gian trong khoảng 1-25s rồi cấp tín hiệu để chuyển tải dùng nguồn máy phát Khi lưới điện có trở lại ATS sẽ tính thời gian 5-30p để dảm bảo rằng lưới điện đã ổn định Sau đó cấp tín hiệu để chuyển về lại nguồn lưới

Sau khi chuyển sang nguồn lưới, máy phát sẽ chạy không tải để làm mát với thời gian dài hoặc ngắn tùy theo công suất máy, thời gian làm việc và nhiệt độ và tự động dừng lại sau đó

1.3 Nguồn dự phòng 1.3.1 Máy phát điện

Máy phát điện là thiết bị chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng với nhiệm vụ cung cấp dòng điện cho các hệ thống, thiết bị hoạt động, hay nói đơn giản là thiết bị tạo ra điện năng, phục vụ hiệu quả cho nhu cầu sử dụng điện trong các tình huống

dự phòng khi thiếu điện, cúp điện, quá tải,…

Máy phát điện gồm 2 loại chính: máy phát điện một chiều và máy phát điện xoay chiều

• Máy phát điện một chiều: Máy phát điện một chiều hay còn gọi là máy phát điện

DC là thiết bị tạo ra dòng điện đơn hướng của các hạt điện tích electron dựa trên định luật cảm ứng điện từ

• Máy phát điện xoay chiều: là một máy phát điện chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng dưới dạng điện xoay chiều Vì lý do chi phí và đơn giản, hầu hết các phát điện sử dụng một từ trường quay với một thiết bị cố định Đôi khi người

ta cũng sử dụng một máy phát điện xoay chiều tuyến tính có phần bao ngoài quay còn từ trường lại đứng yên

Bộ đề máy phát điện hay chính là bộ phận khởi động Đây là một động cơ nhỏ thực hiện nhiệm vụ thực hiện hỗ trợ trục khuỷu đạt được mốc vòng quay tối thiểu để tự hoạt động khi đó máy phát điện sẽ tạo ra đủ năng lượng kích hoạt bugi đánh lửa đốt cháy nhiên liệu Từ đó, máy phát điện có thể hoạt động và sinh ra điện năng

1.3.2 Nguồn UPS

Bộ lưu điện UPS được hiểu đơn giản là một hệ thống có khả năng cúng cấp nguồn điện liên tục cho các thiết bị tải trong một thời gian tương ưng nhằm duy trì hoạt động của các thiết bị đó ngay cả khi nguồn điện lưới bị sự cố

Hoạt động của bộ lưu điện UPS trong tủ ATS: khi nguồn lưới hoạt động bình thường thì bộ UPS sẽ tích năng lượng từ nguồn lưới Và khi nguồn lưới mất điện mà máy phát chưa hoạt động thì bộ UPS sẽ phóng điện để duy trì hoạt động của mạch điều khiển

Sự hoạt động của UPS dựa trên sự biến đổi điện áp một chiều từ bình ắc quy sang dòng diện hai chiều để phù hợp với yêu cầu của máy tính Chức năng chính của UPS là lưu điện dự phòng nhưng mặt khác thì UPS còn được bổ sung những tính năng khác như

là chống xung, chống sét lan truyền, ổn tần…

UPS có hai dòng chính là UPS offline và UPS online Trong đó UPS offline gồm UPS loại phổ thông đơn giản và UPS với công nghệ Line-interactive

Xác định nhu cầu sử dụng, thời gian sử dụng và công suất toàn phần của thiết bị

là những tiêu chí cần xem xét để chọn UPS phù hợp Chẳng hạn với máy tính cá nhân dùng trong văn phòng hoặc gia đình thì chọn UPS dòng Offline Với hệ thống máy chủ hoặc trung tâm dữ liệu thì UPS Online là ưu tiên hàng đầu.Bên cạnh đó, nếu cần kéo dài thời gian sử dụng để có thể hoàn tất việc sao lưu hoặc tắt hệ thống đúng cách, ta nên chọn UPS có khả năng mở rộng bằng ắc quy lưu điện (gắn trong hoặc gắn ngoài) Ngoài

ra, một số UPS còn có phần mềm quản lý đi kèm giúp người dùng giám sát trạng thái hoạt động, quản lý UPS một cách linh hoạt và tin cậy hơn khi mất nguồn điện lưới

Hình 1.2 Nguồn UPS

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC VÀ LẬP TRÌNH

PLC

2.1 Giới thiệu về PLC

PLC là viết tắt của "Programmable Logic Controller" (Bộ điều khiển logic có chương trình) Nó là một thiết bị điện tử được sử dụng để kiểm soát và điều khiển các quá trình tự động trong các hệ thống công nghiệp PLC được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như sản xuất, điều khiển lưu lượng, điều khiển nhiệt độ và áp suất,

và nhiều ứng dụng khác Nó có thể được lập trình để thực hiện các chức năng khác nhau,

từ đơn giản đến phức tạp, và có thể được kết nối với các thiết bị khác để tạo thành các

hệ thống tự động hoàn chỉnh

PLC được lập trình để thực hiện các tác vụ cụ thể bằng cách sử dụng các ngôn ngữ lập trình như Ladder Diagram, Function Block Diagram, Structured Text, và Sequential Function Chart Các chương trình PLC được thiết kế để thực hiện các chức năng cụ thể, như điều khiển động cơ, đo lường nhiệt độ, đo lường áp suất, và nhiều chức năng khác

PLC có nhiều ưu điểm như độ tin cậy cao, khả năng chịu được môi trường khắc nghiệt và có thể được lập trình lại để thay đổi chức năng điều khiển Vì vậy, PLC là một công cụ quan trọng trong ngành sản xuất công nghiệp hiện đại

Hình 2.1 Các nhà sản xuất PLC

2.2 Nguyên lí hoạt động của PLC

Nguyên lý hoạt động của PLC là sử dụng chương trình được lập trình trước để điều khiển các tín hiệu đầu vào và đầu ra PLC nhận tín hiệu đầu vào từ các cảm biến và thiết bị đo, sau đó xử lý tín hiệu này theo các lệnh trong chương trình để điều khiển các thiết bị đầu ra như động cơ, van, đèn, và các thiết bị khác Các lệnh trong chương trình được thực thi theo thứ tự từ trên xuống dưới và từ trái sang phải Việc lập trình chương trình này phải được thực hiện một cách cẩn thận và chính xác để đảm bảo hoạt động chính xác của hệ thống

Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động của PLC Dựa vào sơ đồ khối ta thấy PLC có 4 bộ phận chính:

• Nguồn cung cấp PLC và các ngõ In Out của PLC Mitsubishi:

Các PLC thường sử dụng nguồn điện xoay chiều (AC) hoặc nguồn điện một chiều (DC) tùy thuộc vào mô hình và yêu cầu của hệ thống

Các ngõ In Out của PLC Mitsubishi thường là 24VDC Tuy nhiên, điều này có thể thay đổi tùy thuộc vào loại PLC và các yêu cầu của ứng dụng cụ thể

• Ngõ vào (Input) :

PLC của Mitsubishi có nhiều loại thiết bị đầu vào khác nhau, tùy thuộc vào mục đích sử dụng và ứng dụng cụ thể Là khối mà kết nối trực tiếp các thiết bị như công tắc, nút nhấn, cảm biến để đưa các tín hiệu về bộ xử lý trung tâm

• Khối trung tâm (CPU) :

Gồm chip xử lý và các vùng nhớ và BUS Nó có nhiệm vụ điều khiển và giám sát các hoạt động của PLC CPU của PLC Mitsubishi cung cấp tính năng xử lý tốc độ cao và đáp ứng các yêu cầu của các ứng dụng điều khiển tự động

hệ thống đóng/mở van, cảm biến và các thiết bị khác trong một dây chuyền sản xuất

• Hệ thống chuyển nguồn tự động (Tủ ATS)

• Dây chuyền đóng gói

• Điều khiển hệ thống đóng/mở cửa tự động

• Điều khiển hệ thống chiếu sáng

• Hệ thống nâng, vận chuyển

• Hệ thống đóng cắt điện

• Hệ thống giám sát và điều khiển tòa nhà thông minh…

Hình 2.3 Ứng dụng của PLC

2.4 Giới thiệu về PLC FX3S-30MT

PLC FX3S-30MT là một bộ điều khiển logic chương trình được sản xuất để sử dụng trong các quá trình điều khiển tự động và điều khiển quá trình sản xuất FX3S có

16 đầu vào số và 14 đầu ra số, với khả năng mở rộng lên đến 30 đầu vào và 24 đầu ra

Nó được trang bị bộ vi xử lý 32-bit, cho phép xử lý nhanh chóng các tín hiệu đầu vào

và đầu ra Nó cũng có thể được kết nối với các thiết bị khác thông qua các cổng giao tiếp như RS-232C, RS-485, USB và Ethernet

Hình 2.4 PLC Mitsubishi FX3S-30MT/ESS Ngoài ra, FX3S còn có khả năng lập trình dễ dàng thông qua phần mềm GX Works2 của Mitsubishi Electric Điều này cho phép người dùng lập trình và cấu hình PLC một cách nhanh chóng và dễ dàng FX3S có thiết kế nhỏ gọn và tiết kiệm không gian, đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy cao trong quá trình hoạt động Nó cũng có tính năng tự động khởi động lại khi mất điện, giúp đảm bảo hoạt động liên tục của hệ thống

2.5 Giới thiệu về phần mềm GX-Works 2

GX Works2 là một phần mềm lập trình cho các dòng điều khiển lập trình được sản xuất bởi Mitsubishi Electric Phần mềm này cung cấp một giao diện đồ họa trực

quan và dễ sử dụng để lập trình các hệ thống điều khiển lập trình, bao gồm các dòng điều khiển PLC, HMI, động cơ và các thiết bị khác

GX Works2 cung cấp nhiều tính năng hữu ích, bao gồm trình biên tập và gỡ lỗi chương trình, mô phỏng các chương trình điều khiển, và tích hợp với các phần mềm khác của Mitsubishi Electric

Người dùng có thể lập trình các chương trình điều khiển logic phức tạp để điều khiển các thiết bị công nghiệp, bao gồm các hệ thống tự động hóa, hệ thống dây chuyền sản xuất, hệ thống điều khiển năng lượng và hệ thống điều khiển quá trình sản xuất

Hình 2.5 Phần mềm GX Works2 Một vài chức năng chính của GX-Works 2:

• Lập trình và thiết lập các bộ điều khiển

• Mô phỏng và kiểm tra chương trình

• Quản lý các tài liệu dự án

• Hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình

• Đọc và ghi dữ liệu từ PLC thông qua Ethernet/IP, USB,…

• Kiểm tra hoạt động chương trình

• Thực hiện các trách nhiệm bảo trì và khắc phục sự cố

2.6 Lưu đồ thuật toán

Hình 2.6 Lưu đồ thuật toán tủ ATS Giải thích lưu đồ thuật toán

Chế độ Auto: Khi mất lưới → Sau 5s ( kiểm tra điện lưới đã mất hoàn toàn ) → Máy

phát đề 3 lần → Sau khi máy phát nổ → Kiểm tra điện áp máy phát → Sai ( đèn báo sự cố) → Đúng (sau 5s điện áp máy phát đã ổn định) → Chuyển tải sang sử dụng nguồn

máy phát → Có lưới lại → Kiểm tra điện áp lưới → Sai (Vẫn sử dụng nguồn điện máy phát) → Đúng (sau 5s kiểm tra nguồn điện lưới đã ổn định) → ngắt contactor MP, đóng contactor Lưới , ( làm nguội máy phát) >> Sau 30 phút làm nguội ( mô phỏng 10s ) → Tắt máy phát

Chế độ bằng tay (Giống chế độ điều khiển bằng ứng dụng trên điện thoại) :

Nhấn ON OFF lưới: đóng/cắt tải sử dụng nguồn lưới.Nhấn ON OFF máy phát: đóng/cắt tải sử dụng nguồn máy phát Nhấn Đề : đề máy phát

• Chương trình main:

• Code tủ ATS ở chế độ Auto:

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn

• Code tủ ATS ở chế độ WIFI

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn

CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN TỦ ATS BẰNG ỨNG DỤNG

TRÊN ĐIỆN THOẠI

3.1 Tổng quan về Module WiFi 3.1.1 Kit RF Thu Phát Wifi NodeMCU ESP8266

NodeMCU 8266 là một kit phát triển phần cứng dựa trên module ESP8266, được

sử dụng để phát triển ứng dụng Internet of Things (IoT) Nó kết hợp sức mạnh của vi xử

lý ESP8266 và sự dễ dàng sử dụng của môi trường lập trình Arduino, giúp cho việc phát triển ứng dụng IoT trở nên dễ dàng hơn

Module ESP8266 trong NodeMCU 8266 cung cấp khả năng kết nối WiFi, nghĩa

là bạn có thể sử dụng nó để kết nối và giao tiếp với các mạng WiFi Điều này cho phép bạn tạo ra các ứng dụng IoT như điều khiển thiết bị từ xa, giám sát và thu thập dữ liệu

từ các cảm biến, tạo ra các hệ thống tự động thông minh và nhiều hơn nữa

NodeMCU 8266 cung cấp một loạt các chân GPIO (General Purpose Input/Output) để kết nối với các linh kiện và cảm biến bên ngoài Bạn có thể sử dụng các chân này để đọc và điều khiển các tín hiệu từ các cảm biến và linh kiện khác nhau Kit RF thu phát Wifi NodeMCU ESP8266 có 2 loại : Kit Wifi NodeMCU ESP8266 CP2102 và Kit Wifi NodeMCU ESP8266 CH340 Trong mạch điều khiển này

sử dụng chip nạp và giao tiếp UART CP2102 có độ ổn định cao và khả năng kết nối wifi , tự nhận Driver tốt trên tất cả các hệ điều hành Windows và Linux

Hình 3.1 Kit Wifi NodeMCU ESP8266 CP2102

❖ Thông số kỹ thuật của Kit RF thu phát Wifi được sử dụng trong tủ:

IC chính: ESP8266 Phiên bản firmware: NodeMCU Lua Chip nạp và giao tiếp UART: CP2102

Nguồn cấp: 5VDC MicroUSB hoặc Vin

GIPO giao tiếp mức 3.3VDC Tích hợp Led báo trạng thái, nút Reset, Flash

Tương thích hoàn toàn với trình biên dịch Arduino

Kích thước: 25 x 50 mm

3.1.2 Chương trình Code Arduino

Khai báo thư viện

Khai báo kiểu dữ liệu và gán tên wifi, mật khẩu wifi

Chương trình để kết nối Kit RF thu phát Wifi với mạng Wifi

Khai báo kiểu dữ liệu cho các biến

Cài đặt chức năng cho các chân GPIO

Cài đặt mức tín hiệu cho các chân GPIO, LOW tương ứng mức thấp, là mức điện áp 0V

Khai báo địa chỉ và mật khẩu để kết nối với Google Firebase và tải dữ liệu lên Google Firebase

Lấy giá trị của

dữ liệu trên Google Firebase

và gán giá trị đó cho biến

Nếu biến a có giá trị bằng 31 thì xuất tín hiệu ra chân D0 là mức cao, các dòng lệnh dưới tương tự

Nếu đọc tín hiệu từ chân D5 là mức thấp thì cài đặt trên Google Firebase dữ liệu có tên là SUCO có giá trị bằng

91