Tự động hóa cho trạm biến áp tân phú 3 320kVA 350,4kv bằng PLC s7 300

Các thiết bị lắp đặt trong trạm biến áp là các thiết bị đắt tiền, so với đường dây tải điện thì xác suất xảy ra sự cố ở trạm biến áp thấp hơn, tuy nhiên sự cố ở trạm sẽ gây lên những hậu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

GS.TS Phan Xuân Minh

Hà Nội - 2016

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên tác giả luận văn: Tạ Duy Hiển

Đề tài luận văn: Tự động hóa cho trạm biến áp Tân Phú 3

-320kVA-35/0,4kV bằng PLC S7-300 Chuyên ngành: Điều khiển và tự động hóa

Mã số HV: CA140406

Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày… ………… với các nội dung sau:

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng dẫn khoa học của GS.TS Phan Xuân Minh Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong

đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây

Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn của mình Trường đại học Bách khoa Hà Nội không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện (nếu có)

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2016

Tác giả luận văn

Tạ Duy Hiển

MỤC LỤC

Trang Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các hình

PHẦN MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TBA TÂN PHÚ 3 VÀ CÁC VẤN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN TRONG TRẠM BIẾN ÁP 3

1.1 Tìm hiểu hệ thống điều khiển và giám sát tại Trạm biến áp Tân Phú 3 3

1.1.1 Giới thiệu về trạm biến áp Tân Phú 3 3

1.1.2 Hệ thống thiết bị của TBA 3

1.1.3 Nguyên lý hoạt động 3

1.2 Các bài toán điều khiển với TBA 4

1.2.1 Bài toán điều khiển máy cắt 4

1.2.2 Bài toán điều khiển dao cách ly 6

1.2.3 Bài toán điều khiển vận hành máy biến áp 8

1.2.4 Bài toán phân phối phụ tải 9

1.3 Hiện trạng hệ thống điều khiển và giám sát tại trạm biến áp Tân Phú 11

1.3.1 Hệ thống điều khiển đóng cắt 11

1.3.2 Hệ thống thiết bị đóng, cắt tại TBA 11

1.3.3 Hệ thống giám sát 11

1.4 Kết luận chương 1 12

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC S7-300, PHẦN MỀM SETP 7, WINCC 13

2.1 Thiết bị điều khiển lập trình PLC S7-300 của Simen 13

2.1.1 Giới thiệu 13

2.1.2 Các modul của PLC S7-300 13

2.1.3 Trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mở rộng 19

2.1.4 Mạng Truyền Thông Bus 19

2.1.5 Mạng Module 20

2.1.6 Địa chỉ vào ra số và cấu trúc bộ nhớ 22

2.1.7 Ngôn ngữ lập trình 25

2.1.8 Qui trình thiết kế chương trình điều khiển dùng PLC 26

2.2 Phần mềm Step 7 28

2.2.1 Giới thiệu 28

2.2.2 Thực hiện 1 dự án trên Step 7 29

2.3 Phần mềm WIN CC 32

2.3.1 Giới thiệu: 32

2.3.1 Thực hiện 1 dự án trên WinCC 33

2.4 Kết luận chương 2 40

CHƯƠNG 3 TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CHO TBA TÂN PHÚ 3 41

3.1 Tổng hợp hệ thống điều khiển 41

3.1.1 Xác định các yêu cầu của hệ thống 41

3.1.2 Lưu đồ thuật toán điều khiển 41

3.1.3 Bố trí địa chỉ vào/ra cho PLC 42

3.1.4 Lựa chọn phần cứng: 45

3.1.5 Chương trình điều khiển trạm biến áp Tân Phú 3 45

3.2 Thiết kế hệ thống giám sát bằng phần mềm WinCC 45

3.3 Kết luận chương 3 46

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

PHỤ LỤC 49

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2-1 Hệ thống kết nối PLC với PC qua cáp MPI 13

Hình 2-2: Modul CPU 14

Hình 2-3: Sơ đồ bố trí một trạm PLC( S7-300) 15

Hình 2-4: Modul ghép nối IM360 và IM361 18

Hình 2-5: Thanh Rack 18

Hình 2-6: Sơ đồ tổng quát của một trạm PLC S7-300 18

Hình 2-7: Truyền thông giữa máy tính, PLC và cơ cấu chấp hành 19

Hình 2-8: Sơ đồ kết nối mạng MPI 20

Hình 2-9: Sơ đồ kết nối mạng PROFIBUS 20

Hình 2-10: Mô hình một mạng AS-I công nghiệp 21

Hình 2-11: Sơ đồ kết nối mạng P-to-P Link 21

Hình 2-12: Sơ đồ kết nối mạng Industrial Ethernet công nghiệp 22

Hình 2-13: Địa chỉ vào ra của các modul số 22

Hình 2-14: Ví dụ kiểu lập trình LAD 25

Hình 2-15: Ví dụ kiểu lập trình FBD 25

Hình 2-16: Ví dụ kiểu lập trình STL 26

Hình 2-17: Ngôn ngữ tối ưu nhất 26

Hình 2-18: Qui trình thiết kế một hệ thống điều khiển tự động 27

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trạm biến áp đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống năng lượng Cùng với sự phát triển của hệ thống năng lượng điện quốc gia, dẫn đến ngày càng xuất hiện nhiều nhà máy điện và trạm biến áp có công suất lớn Việc giải quyết đúng đắn các vấn đề kinh tế, kỹ thuật trong thiết kế, xây dựng và vận hành chúng sẽ mang lại lợi ích không nhỏ đối với nền kinh tế quốc dân nói chung và đối với ngành công nghiệp điện nói riêng

Để đảm bảo cho việc cung cấp điện được tốt đòi hỏi phải xây dựng được một

hệ thống gồm các khâu sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng hoạt động một cách thống nhất với nhau Trong đó, trạm biến áp là một mắt xích đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện vì muốn truyền tải được điện năng đi xa hoặc giảm điện áp xuống thấp cho phù hợp với nơi tiêu thụ ta dùng biến áp là kinh tế và thuận tiện nhất

Các thiết bị lắp đặt trong trạm biến áp là các thiết bị đắt tiền, so với đường dây tải điện thì xác suất xảy ra sự cố ở trạm biến áp thấp hơn, tuy nhiên sự cố ở trạm sẽ gây lên những hậu quả nghiêm trọng nếu không được loại trừ một cách nhanh chóng và chính xác Sự cố thường là ngắn mạch, quá tải, trạm biến áp còn có các dạng sự cố khác xảy ra đối với máy biến áp như rò dầu, quá bão hòa mạch từ v.v Nguyên nhân của những sự cố, hư hỏng đó là do thiên tai bão lũ, do hao mòn cách điện, do tai nạn ngẫu nhiên, do thao tác nhầm.v.v

Từ các lý do trên và công việc hiện tại của tác giả luận văn, đề tài nghiên cứu

được đặt tên là: “Tự động hóa cho trạm biến áp Tân Phú 3-320kVA-35/0,4kV bằng

PLC S7-300” với mục đích đi sâu nghiên cứu ứng dụng của PLC S7 - 300 vào hệ

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là: Trạm biến áp phân phối hạ áp đang còn lạc hậu dẫn đến độ tin cậy cung cấp điện thấp

Phạm vi nghiên cứu: Đề tài tập chung nghiên cứu để ứng dụng PLC S7 - 300 vào điều khiển và giám sát cho TBA phân phối

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu về lý thuyết xây dựng hệ thống điều khiển giám sát trạm biến áp phân phối hạ áp

5 Cấu trúc Luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, danh mục tài liệu tham khảo và các phụ lục, nội dung chính của luận văn chia thành 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về TBA Tân Phú 3 và các vấn đề điều khiển trạm

biến áp trong lưới điện phân phối

Chương 2: Tìm hiểu hệ SIMATIC S7-300

Chương 3: Tổng hợp hệ thống điều khiển và giám sát vận hành TBA Tân Phú 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TBA TÂN PHÚ 3 VÀ CÁC VẤN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN

TRONG TRẠM BIẾN ÁP

1.1 Tìm hiểu hệ thống điều khiển và giám sát tại Trạm biến áp Tân Phú 3

1.1.1 Giới thiệu về trạm biến áp Tân Phú 3

TBA Tân Phú 3 là TBA cấp điện cho dây truyền tuyển quặng sắt của công ty Bắc Việt

Toàn trạm biến áp được đặt trên mặt bằng 9x5,5(m) Trong trạm bao gồm các thiết bị: Máy cắt điện, dao cách ly, các sứ cách điện, chống sét van, chống sét ống, máy biến áp lực, biến dòng điện, biến điện áp, các cột chiếu sáng chống sét và các phần tử bảo vệ

Năm 2014 sau khi bổ xung thêm dây truyền sản xuất Công ty đã nâng công suất MBA 320kVA - 35/0,4kV lên 1000kVA - 35/0,4kV

1.1.2 Hệ thống thiết bị của TBA

Các bản vẽ về hệ thống thiết bị của TBA được chi tiết hóa ở phụ lục 1 Các

thiết bị chính có trong hệ thống điện bao gồm:

+ 1 MBA 1000kVA-35/0,4kV(thay MBA 320kVA-35/0,4kV)

+ Máy cắt cao thế loại 3AF0143 - 40,5kV, 630A, Ik=25kA của Simens + Máy cắt hạ thế loại LG-1600A

+ 03 cầu dao ngoài trời loại DN-35kV-630A

+ 03 biến dòng BD-385-1-M-1TS-DN, 35kV, 50/5A, của Việt nam

+ 03 biến dòng BD-385-1-M-1TS-DN, 35kV, 30/5A, của Việt Nam

+ 03 Biến điện áp PT-38,5-1PĐ-DN, 35000:√3/100: √3/100, của VN sản xuất + Chống sét van cooper 40,5kV

TBA được cấp điện từ 1 nguồn duy nhất từ lộ 375 E4.8 do đó chỉ có 1 phương thức cấp điện từ lưới điện quốc gia duy nhất Khi mất điện lưới hệ thống điện của nhà máy được cấp điện từ máy phát dự phòng 250kVA-0,4kV

Ở trạng thái bình thường nguồn điện cao thế được lấy từ lộ 375 E4.8 qua cầu dao cách ly =E01-Q1, xuống máy cắt E01-Q0 đến cầu dao cách ly E01-Q3

Sau đó nguồn điện được cấp đến MBA Máy biến áp 1000kVA - 35±2x2,5%/0,4kV Y/Yo-12

Đầu ra của MBA được cấp đến Máy cắt 0,4kV =H01-Q0 Nguồn điện 0,4kV được cấp đến dàn thanh cái 0,4kV sau đó đưa đến các lộ ra thông qua các Attomat:

= H01-Q1 lộ 1 Attomat 700A cấp điện cho tủ điều khiển động cơ 420kW-0,4kV

= H01-Q2 lộ 2 Attomat 400A cấp điện cho tủ phân phối điều khiển 2 động

cơ 95kW-0,4kV

= H01-Q3 Lộ 3 - Attomat 300A cấp điện cho tủ phân phối cấp điện cho động

cơ 75kW-0,4kV, 4 động cơ bơm nước 25kW, 1 máy nén khí 75kW, 1 máy nén khí 45kW,…

= H01-Q4 Lộ 4 - Attomat 150A cấp điện cho nhà điều hành và hệ thống đèn chiếu sáng

Khi có sự cố xảy ra hoặc mất điện lưới, máy cắt H01-Q0, Attomat H01-Q1, Attomat H01-Q2 sẽ được cắt ra, máy cắt H01-Q5 đóng lại cấp điện từ nguồn dự phòng máy phát đến các phụ tải của Attomat H01-Q3, H01-Q4

1.2 Các bài toán điều khiển với TBA

1.2.1 Bài toán điều khiển máy cắt

Máy cắt cho phép đóng, cắt phụ tải và ngắn mạch trong phạm vi khả năng cho phép của máy cắt

Sau khi thao tác máy cắt, nếu sau đó có thao tác tại chỗ dao cách ly hai phía của máy cắt, nhân viên vận hành phải kiểm tra chỉ thị tại chỗ trạng thái và khoá mạch điều khiển của máy cắt

Chỉ cho phép thao tác máy cắt khi mạch điều khiển ở trạng thái tốt và không chạm đất

Điều khiển đóng máy cắt chỉ có thể thực hiện khi lò xo đóng đã được tích năng Lò xo đóng được tích năng bằng điện (nhờ động cơ điện) hoặc bằng tay (nhờ tay quay)

Điều khiển cắt máy cắt hầu như khi nào cũng thực hiện được vì lò xo cắt tự động tích năng sau quá trình đóng

Điều khiển đóng/cắt MC có nhiều cách:

+ Dùng khoá điều khiển từ xa hay nút nhấn tại chỗ (bằng điện)

+ Dùng cần thao tác cơ khí (bằng cơ khí)

Khi lò xo đóng được tích năng, chỉ thị trạng thái của lò xo chuyển từ trạng thái lò xo không bị nén sang trạng thái lò xo bị nén Trong quá trình đóng, lò xo đóng giải phóng năng lượng và ngay sau đó được nén lại tự động nhờ động cơ điện (nếu có nguồn)

Trong trường hợp khẩn cấp hoặc khi mất nguồn, việc tích năng lò xo đóng có thể thực hiện bằng tay quay (cấp kèm với máy cắt): Gắn tay quay vào lỗ cắm phía trước tủ truyền động, quay theo chiều kim đồng hồ, ngừng lại khi lò xo được nén hoàn toàn

a Điều khiển đóng máy cắt

- Điều khiển đóng máy cắt bằng điện từ xa:

+ Kiểm tra lò xo đóng đã được tích năng)

+ Đặt khoá Remote/Local trong tủ phân phối MC tại vị trí Remote

+ Kiểm tra các điều kiện logic khi đóng máy cắt từ xa

+ Đóng MC bằng khoá điều khiển máy cắt tại tủ điều khiển từ xa, kiểm tra

đèn chỉ thị trạng thái MC (ở vị trí đóng)

- Điều khiển đóng máy cắt bằng điện tại tủ phân phối:

+ Kiểm tra lò xo đóng đã được tích năng

+ Đặt khoá Remote/Local trong tủ phân phối của MC tại vị trí Local

+ Kiểm tra các điều kiện logic khi đóng máy cắt tại chỗ

+ Nhấn nút ON (gần khoá Remote/Local), kiểm tra chỉ thị trạng thái MC ở mặt trước bộ truyền động chỉ là (I)

- Điều khiển đóng máy cắt bằng tay tại chỗ:

+ Kiểm tra lò xo đóng đã được tích năng

+ Kiểm tra các điều kiện logic đóng máy cắt tại chỗ

+ Nhân nút đóng cơ khí tại mặt trước tủ điều khiển để đóng MC

b Điều khiển cắt máy cắt

- Điều khiển cắt máy cắt bằng điện tại tủ điều khiển từ xa:

+ Đặt khoá Remote/Local trong tủ phân phối MC tại vị trí Remote

+ Cắt MC bằng khoá điều khiển máy cắt tại tủ điều khiển từ xa, kiểm tra đèn chỉ thị trạng thái MC ở vị trí cắt, kiểm tra MC cắt tốt 3 pha

- Điều khiển cắt máy cắt bằng điện tại tủ phân phối:

+ Đặt khoá Remote/Local trong tủ phân phối MC tại vị trí Local

+ Nhấn nút OFF (gần khoá Remote/Local), kiểm tra chỉ thị trạng thái MC ở

mặt trước bộ truyền động chỉ là (O), kiểm tra MC cắt tốt 3 pha

- Điều khiển cắt máy cắt bằng tay tại chỗ:

+ Kéo cần cắt cơ khí tại bộ truyền động để cắt MC, kiểm tra chỉ thị trạng thái

MC ở mặt trước bộ truyền động chỉ là (O)

c Điều khiển máy cắt tại TBA Tân Phú 3

- Để đóng máy cắt E01-Q0 gồm các điều kiện sau:

Khi đó nguồn 35kV bị cắt ra khỏi hệ thống

1.2.2 Bài toán điều khiển dao cách ly

a Điều khiển đóng cắt dao cách ly

Được phép điều khiển đóng không điện hoặc đóng có điện khi dòng điện nhỏ

hơn dòng điện cho phép theo Quy trình vận hành dao cách ly do Đơn vị quản lý vận hành ban hành

Được phép điều khiển đóng, cắt dao cách ly có điện trong các trường hợp sau: + Đóng và cắt điểm trung tính của các máy biến áp, kháng điện;

+ Đóng và cắt các cuộn dập hồ quang khi trong lưới điện không có hiện tượng chạm đất;

+ Đóng và cắt chuyển đổi thanh cái khi máy cắt hoặc dao cách lỵ liên lạc thanh cái đã đóng;

+ Đóng và cắt không tải thanh cái hoặc đoạn thanh dẫn;

+ Đóng và cắt dao cách ly nối tắt thiết bị;

+ Đóng và cắt không tải máy biến điện áp, máy biến dòng điện;

Điều khiển dao cách ly hai phía máy cắt như sau:

+ Trường hợp một phía máy cắt có điện áp, một phía không có điện áp

* Điều khiển mở dao cách ly: Mở dao cách lỵ phía không có điện áp trước,

mở dao cách ly phía có điện áp sau;

* Điều khiển đóng dao cách ly: Đóng dao cách ly phía có điện áp trước, đóng dao cách ly phía không có điện áp sau

+ Trường hợp hai phía máy cắt đều có điện áp

* Điều khiển mở dao cách ly: Mở dao cách ly phía nếu có sự cố xảy ra ít ảnh hưởng đến chế độ vận hành của hệ thống điện trước, mở dao cách ly kia sau;

* Điều khiển đóng dao cách ly: Đóng dao cách ly phía nếu có sự cố xảy ra ảnh hưởng nhiều đến chế độ vận hành của hệ thống điện trước, đóng dao cách ly kia sau

b Điều khiển dao cách ly tại TBA Tân Phú 3

Dao cách ly E01-Q1:

Để điều khiển đóng dao cách ly E01-Q1

+ Máy cắt E01-Q0 cắt + Cầu dao E01-Q3 cắt

Để điều khiển cắt dao cách ly E01-Q1

+ Máy cắt E01-Q0 cắt

+ Cầu dao E01-Q3 cắt Dao cách ly E01-Q3:

Để điều khiển đóng dao cách ly E01-Q3

+ Máy cắt E01-Q0 cắt + Cầu dao E01-Q1 đóng + Cầu dao tiếp đất E01-Q2 mở + Cầu dao tiếp địa E01-Q4 đóng

Để điều khiển cắt dao cách ly E01-Q3

+ Máy cắt E01-Q0 cắt + Cầu dao E01-Q1 đóng

1.2.3 Bài toán điều khiển vận hành máy biến áp

a Nguyên lý chung

Máy biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất liên kết hệ thống phát, truyền tải vả phân phối Một số máy biến áp công suất lớn, điện áp cao có bộ phận điều chỉnh điện áp

Ngoài ra không thực hiện các bài toán điều khiển cho thiết bị này mà chỉ phối hợp các bài toán bảo vệ để đảm bảo máy biến áp làm việc an toàn

Sự cố bên ngoài máy biến áp gồm có sự cố hay các hiện tượng nguy hiểm xảy

ra bên ngoài máy biến áp như quá tải, quá điện áp, tần số thấp, ngắn mạch ngoài

Trong trường hợp sự cố bên ngoài máy biến áp, sự cố phải được cách ly khỏi MBA, nếu sự cố ấy không được cắt ra trong khoảng thời gian định trước có thể dẫn đến hư hỏng MBA Đối với sự cố bên ngoài, bảo vệ đường dây thường được dùng như bảo vệ dự trữ MBA không được phép chịu quá tải trong khoảng thời gian dài

và rơ le nhiệt được dùng để phát hiện tình trạng quá tải đưa ra tín hiệu điều khiển, báo hiệu

Sự cố bên trong MBA gồm các sự cố xảy ra bên trong vùng bảo vệ của MBA(bên trong vị trí đặt các BI) Sự cố bên trong MBA được chia thành 2 nhóm:

Sự cố gián tiếp và trực tiếp Sự cố gián tiếp diễn ra từ từ nhưng sẽ trở thành sự cố trực tiếp nếu không phát hiện và xử lý kịp thời(Chẳng hạn bên trong MBA có quá

nhiệt, quá từ, áp xuất dầu thay đổi…) Sự cố trực tiếp là sự cố ngắn mạch bên trong các cuộn dây, hư hỏng cách điện làm thay đổi đột ngột các thông số điện

Bảo vệ sự cố trực tiếp phải tác động tức thời, cách ly MBA bị sự cố ra khỏi hệ thống để giảm hư hỏng MBA, giảm ảnh hưởng đến hệ thống Sự cố gián tiếp không đòi hỏi tác động nhanh cắt MBA, nhưng phải được phát hiện, báo động để người vận hành xử lý Sự cố gián tiếp và trực tiếp được phát hiện bởi các rơ le khác nhau Để phát hiện sự cố gián tiếp thường người ta dùng rơ le quá nhiệt, rơ le hơi, ro le áp suất dầu… Sự cố trực tiếp được phát hiện bằng các rơ le so lech, rơ le dòng điện…

b Điều khiển với trạm biến áp Tân Phú 3

Bảo vệ sự cố bên ngoài:

+ Được thực hiện bằng việc lắp đặt các chống sét van đầu máy biến áp chống quá điện áp khí quyển

+ Cài đặt bảo vệ quá dòng cắt có thời gian cho E01-Q0

+ Cài đặt bảo vệ quá dòng cắt nhanh cho E01-Q0

+ Cài đặt bảo vệ quá dòng có thời gian cho H01-Q0

+ Cài đặt bảo bệ quá dòng cắt nhanh cho H01-Q0

Bảo vệ bên trong máy biến áp có rơ le hơi, rơ le nhiệt

1.2.4 Bài toán phân phối phụ tải

Phụ tải của TBA là phụ tải loại 3 Do đặc thù lưới điện chỉ có 1 nguồn duy nhất nên chỉ có 1 phương thức cấp điện duy nhất

TBA cấp điện cho hệ thống tuyển quặng sắt chủ yếu sử dụng các động cơ + Đặc biệt 01 động cơ công suất 420kW cho máy nghiền bi được cấp riêng

từ lộ 1

+ 2 động cơ 95kW cho máy nghiền búa cũng được cấp riêng từ lộ 2

+ 2 máy bơm nước 25kW, 1 máy nén khí 75kW, 1 máy nén khí 25kW được cấp riêng từ lộ 3

+ Lộ 4 cấp điện cho khu nhà điều hành, hệ thống chiếu sáng bảo vệ…

Ở chế độ bình thường TBA cấp điện cho toàn bộ phụ tải cho dây truyền tuyển quặng và toàn bộ hoạt động của nhà máy

Xảy ra sự cố, mất điện không thể cấp điện từ MBA thì H01-Q0 sẽ cắt ra, H01-Q5 đóng lại cấp nguồn từ máy phát 250kVA cho lộ số 3 và số 4 để phục vụ công tác điều hành và hệ thống bơm nước, nén khí để tiếp tục khoan đá nổ mìn…

 Điều khiển H01-Q0

Điều khiển đóng H01-Q0 khi thỏa mãn đồng thời các điều kiện:

+ H01-Q5 mở + H01-Q1, H01-Q2, H01-Q3,H01-Q4 mở + Không có lệnh cắt của các bảo vệ Điều khiển cắt H01-Q0 khi thỏa mãn một trong các điều kiện:

+ Có lệnh cắt của rơ le bảo vệ quá dòng có thời gian + Có lệnh cắt của rơ le bảo vệ quá dòng cắt nhanh

 Điều khiển H01-Q5

Điều khiển đóng H01-Q5 khi thỏa mãn đồng thời các điều kiện:

+ H01-Q0 Cắt + H01-Q1, H01-Q2, H01-Q3, H01-Q4 Cắt + Không có lệnh cắt của các bảo vệ

Điều khiển cắt H01-Q5 khi thỏa mãn một trong các điều kiện:

+ Có lệnh cắt của rơ le bảo vệ quá dòng có thời gian + Có lệnh cắt của rơ le bảo vệ quá dòng cắt nhanh + H01-Q1, H01-Q2 đóng

 Điều khiển H01-Q1, H01-Q2

Điều khiển đóng H01-Q1, H01-Q2 khi thỏa mãn đồng thời các điều kiện

+ Không có lệnh cắt của các bảo vệ + H01-Q5 cắt

Điều khiển cắt H01-Q1, H01-Q2 khi thỏa mãn 1 trong các điều kiện

+ Có lệnh cắt của 1 trong các bảo vệ quá dòng cắt nhanh, + Có lệnh cắt của 1 trong các bảo vệ quá dòng có thời gian

 Điều khiển H01-Q3, H01-Q4

Điều khiển đóng H01-Q1, H01-Q2 khi thỏa mãn đồng thời các điều kiện

+ Không có lệnh cắt của các bảo vệ Điều khiển cắt H01-Q1, H01-Q2 khi thỏa mãn 1 trong các điều kiện

+ Có lệnh cắt của 1 trong các bảo vệ quá dòng cắt nhanh

+ Có lệnh cắt của 1 trong các bảo vệ quá dòng có thời gian

1.3 Hiện trạng hệ thống điều khiển và giám sát tại trạm biến áp Tân Phú

+ Có riêng 1cầu dao xuống MBA

+ Máy biến áp 1000kVA-35/0,4kV Có 01 máy cắt loại 3AF0143 - 40,5kV, 630A, Ik=25kA của Simens để bảo vệ và đóng cắt phía cao thế Máy cắt này có thể đóng cắt từ xa và bộ điều khiển riêng có kết nối dữ liệu qua cổng Com

+ Các cầu dao không có bộ phận để thao tác từ xa cũng như gửi tín hiệu đóng, cắt

Chức năng hiển thị và đo lường được thực hiện bởi các đồng hồ đo và công

tơ nối đến các máy biến dòng điện (TI) và máy biến điện áp đo lường (TU) Chức năng giám sát vận hành thực hiện bằng các đèn báo và đồng hồ chỉ thị

1.4 Kết luận chương 1

Qua phân tích và hiện trạng điều khiển và giám sát tại TBA Tân Phú 3 tôi thấy rằng việc vận hành 1 TBA để đảm bảo an toàn và có độ tin cậy cao cần đòi hỏi người vận hành được huấn luyện và nhiều kinh nghiệm

Do TBA các phần tử trong trạm điện khi điều khiển đóng cắt phải tuân thủ trình tự nhất định tuy nhiên các thiết bị lại không được liên hệ chặt chẽ với nhau mà vẫn do kinh nghiệm điều khiển của con người Trường hợp điều khiển đóng cắt sai

sẽ dẫn đến tai nạn hoặc hư hỏng thiết bị

Để tối ưu hóa điều khiển và giám sát cho TBA có thể sử dụng nhiều phương pháp:

+ Sử dụng hệ điều khiển rơle công tắc tơ

+ Sử dụng hệ điều khiển tương tự

+ Sử dụng hệ điều khiển PLC

+ Sử dụng hệ điều khiển máy tính

Tuy nhiên khi so sánh một vài tiêu chí như: độ bền công nghiệp, tính linh hoát, độ tin cậy, thì sử dụng PLC là giải pháp hợp lý PLC ngày càng trở nên phổ biến do khả năng giao tiếp với các thiết bị ngoại vi đơn giản, lập trình điều khiển tương đối dễ dàng Luận văn tập trung nghiên cứu giải pháp tự động hóa trạm biến

áp bằng hệ SIMATIC S7-300 của hãng Siemens Chương tiếp theo sẽ trình bày ngắn gọn hệ thống thiết bị phần cứng của hệ SIMATIC S7-300, phần mềm lập trình STEP 7 và phần mềm thiết kế giao diện người máy WinCC

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC S7-300,

Ngôn ngữ lập trình hỗ trợ nhiều đối tượng sử dụng, liên kết với máy tính qua cáp MPI dùng module CPU

Hình 2-1 Hệ thống kết nối PLC với PC qua cáp MPI

Khả năng liên kết và trao đổi dữ liệu với WinCC rất mạnh thông qua mạng truyền thông có sẵn mà không cần sự can thiệp phần cứng nào

2.1.2 Các modul của PLC S7-300

2.1.2.1 Modul CPU

Là loại module chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, bộ định thời, bộ đếm,

cổng truyền thông,… và có thể có một vài cổng vào/ra (các cổng vào ra onboard)

Trong PLC S7-300 có nhiều loại modul CPU khác nhau Nói chung chúng được đặt tên theo bộ vi xử lý có trong nó như: CPU312, modul CPU 314, Modul CPU 315, Những modul cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về

cổng vào/ra onboard cũng như các khối làm việc đặc biết được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ

được phân biệt với nhau trong tên gọi bằng cách thêm cụm chữ cái IFM (Intergated Function Module) ví dụ CPU 312IFM, 314IFM không có thẻ nhớ Loại 312IFM,

313 không có pin nuôi Loại 315-2DP, 316-2DP, 318-2 có cổng truyền thông DP

Ngoài ra có các loại modul CPU với hai cổng truyền thông: Thông qua cổng truyền thông MPI (MultiPoint Interface) có thể nối: máy tính lập trình, màn hình

OP (Operator panel), các PLC có cổng MPI (S7-300, M7-300, S7-400, M7-400, C7-6xx), S7-200, vận tốc truyền đến 187.5kbps (12Mbps với CPU 318-2, 10.2 kbps với S7-200) Cổng Profibus -DP nối các thiết bị trên theo mạng Profibus với vận tốc truyền lên đến 12Mbps

Hình 2-2: Modul CPU

- Các đèn báo có ý nghĩa sau:

SF (đỏ) lỗi phần cứng hay mềm,

BATF (đỏ) lỗi pin nuôi,

DC5V (lá cây) nguồn 5V bình thường,

FRCE (vàng ) force request tích cực

RUN (lá cây) CPU mode RUN ; LED chớp lúc start-up w 1 Hz; mode HALT w 0.5 Hz

STOP mode (vàng) CPU mode STOP hay HALT hay start-up; LED chớp khi memory reset request

BUSF (đỏ) lỗi phần cứng hay phần mềm ở giao diện PROFIBUS

- Khóa mode có 4 vị trí:

RUN-P : chế độ lập trình và chạy

RUN : chế độ chạy chương trình

STOP : ngừng chạy chương trình

MRES : reset bộ nhớ

Thẻ nhớ có thể có dung lượng từ 16KB đến 4MB, chứa chương trình từ PLC chuyển qua và chuyển chương trình ngược trở lại cho CPU

Pin nuôi giúp nuôi chương trình và dữ liệu khi bị mất nguồn (tối đa 1 năm)

và nuôi đồng hồ với thời gian thực Với loại CPU không có pin nuôi thi cũng có một phần vùng nhớ được duy trì

2.1.2.2 Modul mở rộng

Các modul mở rộng được chia làm 5 loại chính:

Hình 2-3: Sơ đồ bố trí một trạm PLC( S7-300)

a Modul PS (Power supply)

Modul nguồn nuôi Có 3 loại 2A,5A và 10A

Người sử dụng cần nắm rõ số lượng đầu vào và đầu ra để bảo đảm thiết bị được cấp điện một cách chính xác Mỗi modul khác nhau thì khả năng sử dụng điện khác nhau Nguồn điện cung cấp này không được dùng để khởi động cho các thiết

bị kết nối phía bên ngoài tại ngõ vào, hoặc ngõ ra Người sử dụng phải cấp điện cho các thiết bị tại đầu vào hoặc đầu ra phải được tiến hành một cách riêng biệt Có như vậy mới bảo đảm được rằng những ảnh hưởng của các thiết bị máy móc dùng trong công nghiệp không gây hư hại cho bộ điều khiển PLC Đối với một số bộ điều khiển

PLC loại nhỏ, chúng cấp nguồn cho các thiết bị kết nối tại ngõ vào bằng điện áp được lấy từ một nguồn nhỏ đã được tích hợp vào bộ điều khiển PLC

b Modul SM

Modul mở rộng cổng tín hiệu vào ra, bao gồm:

- DI (Digital input): Modul mở rộng cổng vào số Số các cổng vào của modul này có thể là 8, 16, 32 tuỳ thuộc vào từng loại modul:

+ SM 321; DI 32 _ 24 VDC + SM 321; DI 16 _ 24 VDC + SM 321; DI 16 _ 120 VAC, 4*4 nhóm + SM 321; DI 8 _ 120/230 VAC, 2*4 nhóm + SM 321; DI 32 _ 120 VAC 8*4 nhóm

- DO (Digital output): Modul mở rộng cổng ra số Số các cổng ra của modul

này có thể là 8, 16, 32 tuỳ thuộc vào từng loại modul;

+ SM 322; DO 32 _ 24 VDC/0.5 A, 8*4 nhóm + SM 322; DO 16 _ 24 VDC/0.5 A, 8*2 nhóm + SM 322; DO 8 _ 24 VDC/2 A, 4*2 nhóm + SM 322; DO 16 _ 120 VAC/1 A, 8*2 nhóm + SM 322; DO 8 _ 120/230 VAC/2 A, 4*2 nhóm + SM 322; DO 32_ 120 VAC/1.0 A, 8*4 nhóm + SM 322; DO 16 _ 120 VAC ReLay, 8*2 nhóm + SM 322; DO 8 _ 230 VAC Relay, 4*2 nhóm + SM 322; DO 8 _ 230 VAC/5A Relay,1*8 nhóm

- DI/DO (Digital input/ Digital output): Modul mở rổng các cổng vào/ra số số các cổng vào/ra có thể là 8 vào/8 ra hoặc 16 vào/16 ra tuỳ thuộc vào từng loại modul

+ SM 323; DI 16/DO 16 _ 24 VDC/0.5 A + SM 323; DI 8/DO 8 _ 24 VDC/0.5 A

- AI (Analog Input): Modul mở rộng các cổng vào tương tự

Module analog in có nhiều ngõ vào, dùng để đo điện áp, dòng điện, điện trở ba dây, bốn dây, nhiệt độ Có nhiều tầm đo, độ phân giải, thời gian chuyển đổi khác nhau

Cài đặt thông số hoạt động cho module bằng phần mềm S7- Simatic 300 Station - Hardware và/hoặc chương trình người dùng sử dụng hàm SFC 55, 56, 57 phù hợp (xem mục ) và/hoặc cài đặt nhờ modulle tầm đo (measuring range module) gắn trên module SM Kết quả chuyển đổi là số nhị phân phụ hai với bit MSB là bit dấu

Về bản chất chúng chính là những bộ chuyển đổi tương tự-số (AD), tức là mỗi tín hiệu tương tự được chuyển thành một tín hiệu số (nguyên ) có độ dài 12 bít,

số các cổng vào có thể là 2, 4 hoặc 8 tuỳ thuộc vào từng loại Modul

- AO (Analog ouput): Modul mở rộng các cổng ra tín hiệu tương tự Chúng chính là các bộ chuyển đổi số - tương tự (DA) Số các cổng ra tương tự có thể là 2 hoặc 4 tuỳ thuộc từng loại modul:

Cung cấp áp hay dòng phụ thuộc số nhị phân phụ hai:

+ SM332 AO 4*12 bit: 4 ngõ ra dòng hay áp độ phân giải 12 bit, thời gian chuyển đổi 0.8 ms;

+ SM332 AO 2*12 bit;

+ SM332 AO 4*16 bit

- AI/AO (Analog input/Analog output): Modul mở rộng các cổng vào ra tương

tự Số các cổng có thể là 4 vào/2 ra hoặc 4 vào/4 ra tuỳ thuộc vào tùng loại modul:

+ SM 334; AI 4/AO 2 * 8 Bit + SM334; AI 4/AO 2* 12 Bit

c FM (Function modul)

Modul có chức năng điều khiển riêng:

+ FM350-1: đếm xung một kênh + FM350-2: đếm xung tám kênh + FM351, 353, 354, 357-2: điều khiển định vị + FM352: bộ điều khiển cam điện tử

+ FM355: bộ điều khiển hệ kín

d IM (Interface module)

Modul ghép nối Đây là loại modul chuyên dụng có nhiệm vụ nối từng nhóm các modul mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản lý chung bới một

modul CPU Thông thường các modul mở rộng được gá liền với nhau trên một thanh đỡ gọi là Rack Module IM360 gắn ở rack 0 kế CPU dùng để ghép nối với module IM361 đặt ở các rack 1, 2, 3 giúp kết nối các module mở rộng với CPU khi

số module lớn hơn 8 Cáp nối giữa hai rack là loại 368 Trong trường hợp chỉ có hai rack, ta dùng loại IM365

Hình 2-4: Modul ghép nối IM360 và IM361

2.1.3 Trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mở rộng

Trong một trạm PLC luôn có sự trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module

mở rộng thông qua bus nội bộ Ngay tại đầu vòng quét, các dữ liệu tại cổng vào các

module số (DI) được CPU chuyển đến bộ đệm vào số Cuối mỗi vòng quét, nội dung của bộ đệm ra số lại được CPU chuyển tới các module ra số (DO) Sự thay đổi

nội dung của hai bộ đệm này được thực hiện bởi chương trình ứng dụng

Sự truy nhập cổng vào/ra tương tự được CPU thực hiện trực tiếp với module

mở rộng (AI/AO)

2.1.4 Mạng Truyền Thông Bus

- MPI (Multipoint Interface): Mạng MPI được dùng ở mức độ “field” và “cell”

với số lượng ít MPI là giao diện nhiều điểm trong hệ thống SIMATIC S7/M7 và C7

Mạng MPI dùng cho những mạng với số lượng nhỏ CPU và trao đổi dữ liệu ít

Hình 2-7: Truyền thông giữa máy tính, PLC và cơ cấu chấp hành

Hình 2-8: Sơ đồ kết nối mạng MPI

- PROFILBUS-DP: CPU 315-2DP, CPU 313C-2DP, CPU 314C-2DP

PROFIBUS (PROcess Field BUS): là mạng dùng ở mức độ “cell” và “field” trong hệ thống truyền thông SIMATIC Có hai loại PROFIBUS:

PROFIBUS DP: truyền thông tốc độ cao với khối lượng dữ liệu nhỏ

PROFIBUS (cell level): truyền được khối lượng dữ liệu lớn

Hình 2-9: Sơ đồ kết nối mạng PROFIBUS

2.1.5 Mạng Module

- AS-Interface (Actuator/Sensor Interface) - Giao diện cơ cấu chấp hành và cảm biến: là một mạng cho mức độ thấp nhất trong hệ thống tự động Nó đặc biệt

được thiết kế cho việc kết nối giữa cảm biến và cơ cấu chấp hành Khối lượng dữ liệu giới hạn đến 4 bits trên trạm con (Slave)

Hình 2-10: Mô hình một mạng AS-I công nghiệp

- Point-to-Point Link (Kết nối điểm sang điểm):

Đây không phải là một mạng thực sự mà nó chỉ liên kết điểm-điểm giữa hai

bộ xử lý truyền thông khi mà hai trạm đã được kết nối

Hình 2-11: Sơ đồ kết nối mạng P-to-P Link

- Industrial Ethernet:

Là mạng dùng ở mức độ “management” và “cell” trong hệ thống truyền thông SIMATIC “multi-vendor” Mạng Industrial Ethernet thích hợp với việc truyền dữ liệu với khối lượng lớn và tương đối dễ dàng giữa một một cổng này và một cổng khác

Hình 2-12: Sơ đồ kết nối mạng Industrial Ethernet công nghiệp

2.1.6 Địa chỉ vào ra số và cấu trúc bộ nhớ

2.1.6.1 Địa chỉ vào ra số

Hình 2-13: Địa chỉ vào ra của các modul số

Trong quá trình thực hiện cấu trúc của tín hiệu số được biểu diễn dưới dạng:

a Bit: (ví dụ I0.0) dùng để biểu diễn số nhị phân (có 2 giá trị 1 hoặc 0)

b Byte: (ví dụ MB0) Một Byte gồm có 8 bits Ví dụ giá trị của 8 cổng vào

(IB0) hoặc 8 cổng ra (QB1), được gọi là một byte:

c Word: (ví dụ MW0= MB0 + MB1) Một Word gồm có 2 Byte như vậy một

Word có độ dài 16 bits

d Doppelword: (ví dụ MD0 = MW0 + MW2): có độ dài 2 từ hoặc 4 Byte tức

là 32 bits

2.1.6.2 Cấu trúc bộ nhớ của S7-300

Được chia ra làm 3 vùng chính:

a Vùng chứa chương trình ứng dụng: được chia làm 3 miền

- OB: Miền chứa chương trình tổ chức (các chương trình này sẽ được giới thiệu ở mục 1.2.5)

- FC: (Funktion): miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm có

biến hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi nó

- FB: (Funktion Block): Miền chứa chương trình con, được tổ chức thành hàm

và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác Các dữ

liệu này phải được xây dùng thành một khối dữ liệu riêng (gọi là DB-Data block)

b Vùng chứa các tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng

Được phân chia thành 7 miền khác nhau, bao gồm:

- I (Procees image input): miền bộ đệm các dữ liệu cổng vào số Trước khi

thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các đầu vào và cất giữ chúng trong vùng nhớ I Thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của cổng vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đệm I

- Q (Process image output): miền bộ đệm các cổng ra số Kết thúc giai đoạn

thực hiện chương trình sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm tới các cổng ra số Thông thường không trực tiếp gán giá trị tới tận cổng ra mà chỉ chuyển chúng vào bộ đệm Q

- M: Miền các biến cờ Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ này để lưu giữ các tham số cần thiết và có thể truy cập nó theo bit (M), byte (MB), từ (MW) hay từ kép (MD)

- T: Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (TIME) bao gồm việc lưu giữ giá trị thời gian đặt trước (PV-preset value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV-Curren value) cũng như các giá trị logic đầu ra của bộ thời gian

- C: Miền nhớ phục vụ bộ đếm (counter) bao gồm việc lưu giữ giá trị đặt trước (PV), và giá trị đếm tức thời (CV) và giá trị logic đầu ra của bộ đếm

- PI: Miền địa chỉ cổng vào của các modul tương tự Các giá trị tương tự tại cổng vào của modul tương tự sẽ được đọc và chuyển tự động theo những địa chỉ Chương trình ứng dụng có thể truy nhập miền nhớ PI theo từng byte (PIB), từng từ (PIW) hoặc theo từ kép (PID)

- PQ: Miền địa chỉ cổng ra cho các modul tương tự Các giá trị theo những địa chỉ này được modul tương tự chuyển tới các cổng ra tương tự Chương trình ứng dụng có thể truy cập miền nhớ PQ theo từng byte (PQB), từng từ (PQW) hay từng

từ kép (PQD)

c Vùng chứa các khối dữ liệu

Được chia làm hai loại:

- DB (Data block): miền chứa các dữ liệu được tổ chức thành khối Kích

thước cũng như số lượng do người sử dụng qui định, phù hợp với từng bài toán điều khiển Chương trình có thể truy cập miền này theo từng bit (DBX), byte (DBB), từ (DBW) hoặc từ kép (DBD)

- L (Local data block): miền giữ liệu địa phương, được các khối chương trình

OB, FB, FC tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tức thời và trao đổi giữ liệu của biến hình thức của chương trình với những khối chương trình đã gọi nó Nội dung của một số dữ liệu trong miền nhớ này sẽ bị xoá khi kết thúc chương trình tương

ứng trong OB, FB, FC Miền này có thể truy cập từ chương trình theo bit (L), byte (LB), từ (LW) hay từ kép (LD)

2.1.7 Ngôn ngữ lập trình

2.1.7.1 Các ngôn ngữ lập trình

PLC S7-300 có dạng ba ngôn ngữ lập trình cơ bản:

a Ngôn ngữ lập trình LAD: (Ngôn ngữ “giản đồ thang”)

Với loại ngôn ngữ này rất thích hợp với người quen thiết kế mạch điều khiển logic chương trình được viết dưới dạng liên kết giữa các công tắc

Ví dụ:

Hình 2-14: Ví dụ kiểu lập trình LAD

b Ngôn ngữ lập trình FBD: (Ngôn ngữ “hình khối”)

Loại ngôn ngữ này thích hợp cho những người quen sử dụng và thiết kế mạch điều khiển số, chương trình được viết dưới dạng liên kết của các hàm logic

Ví dụ:

Hình 2-15: Ví dụ kiểu lập trình FBD

c Ngôn ngữ lập trình STL: (Ngôn ngữ “liệt kê lệnh”)

Đây là ngôn ngữ lập trình thông thường của máy tính Một chương trình được ghép bởi nhiều lệnh theo một thuật toán nhất định, mỗi lệnh chiếm một hàng

và đều có cấu trúc chung là: "tên lệnh" + "toán hạng" Ví dụ:

Hình 2-16: Ví dụ kiểu lập trình STL

Một chương trình viết trên LAD hoặc FBD có thể chuyển sang dạng STL, nhưng ngược lại thì không vì trong ngôn ngữ STL có nhiều lệnh không có trong ngôn ngữ LAD hay FBD

Hình 2-17: Ngôn ngữ tối ưu nhất

STL là ngôn ngữ mạnh nhất trong ba ngôn ngữ trên

2.1.8 Qui trình thiết kế chương trình điều khiển dùng PLC

Qui trình thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC bao gồm các bước sau:

2.1.8.1 Xác định qui trình điều khiển

Điều đầu tiên cần biết là đối tượng điều khiển của hệ thống, mục đích chính của PLC là phải điều khiển được các thiết bị ngoại vi Các chuyển động của đối tượng điều khiển được kiểm tra thường xuyên bởi các thiết bị vào, các thiết bị nạy gửi tín hiệu đến PLC và tiếp theo đó PLC sẽ đưa tín hiêu điều khiển đến các thiết bị

để điều khiển chuyển động của đối tượng Để đơn giản, qui trình điều khiển có thể

mô tả theo lưu đồ

Qui trình thiết kế hệ thống điều khiển bằng PLC:

Hình 2-18: Qui trình thiết kế một hệ thống điều khiển tự động

2.1.8.2 Xác định tín hiệu vào ra

Bước thứ hai là phải xác định vị trí kết nối giữa các thiết bị vào ra với PLC Thiết bị vào có thể là tiếp điểm, cảm biến, Thiết bị ra có thể là Rơle điện từ, Motor, đèn, mỗi vị trí kết nối được đánh số tương tự ứng với PLC sử dụng

2.1.8.2 Soạn thảo chương trình

Chương trình điều khiển được soạn thảo dưới dạng lưu đồ hình thang như đã trình bày ở bước 1

2.1.8.3 Nạp chương trình vào bộ nhớ

Cấp nguồn cho PLC, cài đặt cấu hình khối giao tiếp I/O nếu cần (Phụ thuộc vào từng loại PLC) Sau đó nạp chương trình soạn thảo vào bộ nhớ của PLC Sau khi hoàn tất nên kiểm tra lỗi bằng chức năng tự chuẩn đoán và nếu có thể thì chạy chương trình

mô phỏng hoạt động của hệ thống (Ví dụ chương trình S7-SIM, S7- VISU, )

2.1.8.4 Chạy chương trình

Trước khi khởi động hệ thống cần phải chắc chắn dây nối từ PLC đến các thiết bị ngoại vi là đóng, trong quá trình chạy kiểm tra có thể cần thiết phải thực hiện các bước tinh chỉnh hệ thống nhằm đảm bảo an toàn khi đưa vào hoạt động thực tế

2.2 Phần mềm Step 7

2.2.1 Giới thiệu

STEP 7 là một phần mềm dùng để phục vụ cho việc đặt cấu hình và lập trình cho các bộ điểu khiển lập trình được (PLC_Programmable Logic Controller) Đây

là bộ phần mềm do hàng Siemens thiết kế, bao gồm các version cơ bản sau:

- STEP 7 Micro/Dos và STEP 7 Micro/Win dành cho càc ứng dụng chuẩn, đơn giản trên SIMATIC S7-200

- STEP 7 Mini dành cho các ứng dụng chuẩn, đơn giản trên SIMATIC

+ Truyền thông trên dữ liệu toàn cục

+ Truyền dữ liệu theo sự kiện sử dụng các khối hàm truyền thông (commụnicàtion fụnction blocks)

+ Đặt cấu hình kết nối